JPH02270913A - 低降伏比高靱性高張力鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は直接焼入れのままで用いる厚鋼板の製造方法に
係り、特に橋梁、建築、水圧鉄管および圧力容器などに
適した低降伏比高靭性高張力鋼板の製造方法に関するも
のである。

〈従来の技術〉 鋼材を熱間圧延後、直ちに焼入れる直接焼入れ法は、省
エネルギー、省プロセス法として、近年実用化が進めら
れている。

直接焼入れ一部もどしく以下ＤＱ−Ｔ）法により製造し
た鋼材は、通常の再加熱焼入れ一部もどしく以下ＲＱ−
Ｔ）法により製造した鋼材に、比べて、オーステナイト
中に十分添加元素が固溶し、かつ焼入れ性が向上するご
とにより高強度が得られやすいことが知られている。

また、一方、従来のＨＴ８０の大部分およびＨＴ６０の
一部では、極微量で焼入れ性を大幅に向上させる元素で
あるＢが添加される。焼入れ性に有効なりは、焼入れ時
に析出物となっていない所謂固溶Ｂ（以下旦）であり、
焼入れ性は旦〒３〜５−で最高となることが、イクずえ
ば、「鉄と綱Ｊ　ＶＯＩ。

５９　（１９７３）　Ｐ２１２．　　ｒ鉄と鋼Ｊ　ＶＯ
ｌ、　６２（１９７６）　Ｐ３１０等で公知である。

しかし、一般にＤＱ−Ｔ綱板はＲＱ−Ｔｆ１４板に比べ
て粗大オーステナイト粒であり靭性が劣るため、特開昭
６１−４８５１７号公報や特開昭６３−２３５４３０号
公報にみられるように、低温域圧延の適用でオーステナ
イト粒を細粒化し、靭性改善をはかる工夫がなされてい
る。

また、一般に、焼入れまま綱板では板厚方向の強度の均
質性が劣り、また靭性も低いため、６００℃程度の焼も
どし処理を行い所望する強度、靭性バランスの鋼板を得
るのが常法である。しかし、焼もどし処理後のＨＴ８０
キロ級高張力鋼板の降伏比は一般に９０％を超える高い
値となり、鋼構造物の安全性、疲労特性の点で問題があ
る。この問題を解決する試みとして、焼もどし工程を省
いて焼入れままでの低降伏比を利用することも考えられ
てはいるが、単なる焼入れまま鋼板では靭性が低く、未
だ実用に供し得る鋼板は製造されていない。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明は、低コストな成分系で直接焼入れのままで用い
ることのできる引張強さが８０ｋｇｆ／−以上、降伏比
が９０％以下で、かつ靭性に優れた低降伏比高靭性高張
力鋼板の製造方法を提供することを目的とするものであ
る。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、重量％にて、Ｃ：　０．０１〜０，２５％＋
　Ｓｉ：　０．０５〜０．２５％、　　Ｍｎ　：　０．
５０〜２．５０％、Ｎｌ：０．４０〜３．００％、　　
Ｍｏ　：　０．０５〜０．８０％、　　Ａｌ　！　０．
０１〜０．１０％。

Ｂ　：　０．０００３〜０．００１５％、　　Ｎ　：０
．（ＪＯ４０％以下を基本成分とし、さらに必要に応じ
てＮｂ　：　０．０１〜０．０５％。

Ｃｒ　：　０．２０〜１００％、　Ｃｕ　：　０．１０
〜１００％、Ｖｊｏ、０１〜０．１０％、τｉ　：　　
０．００５〜０．０３０％、　Ｃａ　：　０．００２０
〜０、００８０％、　ＲＥＭ：０．００２０〜０．０１
００％の１種又は２種以上を含有し、残部Ｆｅおよび不
可避的不純物からなる鋼を１０００〜１２００℃に加熱
後、熱間圧延において９３０℃から８５０’Ｃの温度範
囲で累積圧下率４０〜８０％の圧延を施し、直ちにマル
テンサイト変態開始温度（Ｍｓ点）以下３００℃以上の
温度まで冷却後、空冷することを特徴とする低降伏比高
靭性高張力鋼板の製造方法である。

〈作　用〉 本発明者らは、未再結晶オーステナイト域での適切な圧
延および圧延仕上げ温度によるマルテンサイトの高強度
高靭性化とＢの焼入れ性向上効果の行動利用などについ
て詳細に検討し、本発明に至った。

以下にまず化学成分の限定理由を述べる。

Ｃは、マルテンサイトの強化に最も有効な成分であるが
、０．０１％未満では所望する強度が得られず、一方０
．２５％を超えるとマルテンサイトが脆弱化して靭性劣
化を招くため、６．０１〜０．２５％の範囲とする。

Ｓｔは、脱酸剤としての作用の他に強化元素としての役
割を持ち、Ｓｉが０．０５％未満ではそれらの効果は得
られず、一方その量が０．２５％を超えると鋼板および
溶接部の靭性劣化が生じてくるため、０．０５〜０．２
５％の範囲とする。

Ｍｎは、強度確保のために０．５０％以上必要であるが
、２．５０％を超えると溶接性や加工性を劣化させるの
で、０．５０〜２．５０％の範囲とする。

Ｎ１は、焼入れ性の向上とマルテンサイト主体組繊鋼で
の靭性確保のために０．４０％以上必要であるが、経済
性が低下することから０．４０〜３．００％の範囲にす
る。

ＭＯは、焼入れ性向上および整粒効果の点から必要であ
り、その効果を得るには０．０５％以上必要である。し
かし、０．８０％を超えるとその効果が飽和し、また経
済性が低下することから０．０５〜０．８０％の範囲と
する。

Ａｌは、脱酸剤として必要であるが、０．０１％未満で
は脱酸効果は少なく、一方０．１０％を超えると鋼板お
よび溶接部の靭性を著しく劣化させるため、０、Ｏ１〜
０．１０％の範囲とする。

Ｂは、極微量で鋼板の焼入れ性を高めるので極めて重要
な成分である。しかし、その添加量が０．０００３％未
満の場合にばＢによる焼入れ性向上効果は期待できず、
一方０．００１．５％を趙えるとその効果は飽和し、か
つＢ析出物が形成し易（なり焼入れ性向上効果に有効な
固溶Ｂ量を減少させるため、０．０００３〜０．００１
５％の範囲とする。

Ｎは、Ｂ窒化物を形成してＢの焼入れ性向上効果を低減
するだけでなく、鋼板および溶接部の靭性劣化を招くこ
とから可能な限り低減することが好ましく、現在の製造
技術、経済性およびＢを介した焼入れ性向上効果から、
その上限を０．００４０％とする。

１）は、鋼板および溶接部のＩＪ性を劣化させ、また焼
もどし脆化を助長するため、０．０１５％以下とするの
が望ましい。

Ｓは、母材の延靭性を劣化させるためｏ、ｏｏｓ％以下
とするのが望ましい、さらに、上記成分に加えて、鋼板
および溶接部の強度、靭性の改善を目的とし、下記成分
を１種又は２種以上添加できる。

Ｎｂは、炭窒化物を形成し、オーステナイト粒の成長を
抑制し粒の微細化を容易にすると共に、未再結晶域を拡
大させ、圧延歪のＭ積を容易にし、また焼もどし軟化抵
抗をあげるため鋼板の強度確保に有効であるが、その効
果を得るためには０．０１％以上必要である。しかし、
０．０５％を超えると溶接部の靭性が劣化するため０．
Ｏ１〜０．０５％の範囲とする。

Ｃｒは、鋼板および溶接部の強度と昇に有効であるが、
その効果を得るためには０．２０％以上ｄ・要である。

しかし、１００％を超えると溶接性の低下およびＳＲ割
れ感受性を高めるため、０．２０〜１０Ｏ％の範囲とす
る。

Ｃｕは、鋼板の強度上昇に有効であるが、その効果を得
るためには０．１０％以上必要である。しかし、１００
％を超えると熱間加工性や溶接性が低下するため、０．
１０〜１００％の範囲とする。

■は、溶接熱影響部の軟化度軽減のため必要であるが、
０．０１％未満ではその効果はほとんど得られず、一方
０．１０％を超えると熱影響部の靭性を劣化させるため
、０、Ｏ１〜０．１０％の範囲とする。

Ｔ１は、強度上昇と溶接部靭性の改善に効果を有すると
共に、Ｎ固定により間接的にＢの焼入れ性を安定して向
上させるが、０．００５％未満ではその効果はほとんど
得られず、一方０．０３０％趙えると靭性を低下させる
ので０．００５〜０．０３０％の範囲とする。

Ｃａは、硫化物の形態制御■による異方性の軽減のため
０．００２０％以上必要であるが、０．００８０％を超
えると清浄度が低下するため、０．００２０〜０．００
８０％の範囲とする。

１’？ＥＭは、溶接部靭性向上のため０．００２０％以
上必要であるが、０．０１００％を超えると介在物が多
量に生成し清浄度が低下するため、０．００２０〜ｏ、
ｏｉｏ。

％の範囲とする。

次に、圧延条件の限定理由について述べる。スラブ加熱
温度は、添加元素が十分固溶するために１ｏｏｏ’ｃ以
上が必要であり、また１２００℃を超えるとオーステナ
イト粒が粗大化し、その後の圧延によっても細粒化が十
分になされず靭性劣化の要因となるので１０００〜１２
００“Ｃに限定する６本発明では、加工歪の導入をはか
り、かつ細粒化による高強度。

高靭性を図ることがその技術的特徴であり、加工歪の効
果的導入のため、９３０’Ｃ以下の未再結晶オーステナ
イト域での圧延が必要であり、また圧延仕上げ温度を８
５０℃未満とした場合、オーステナイト粒界および変形
帯に固溶Ｂが十分拡散できず、またＢＮの析出が促進さ
れて焼入れ性が低下するため、圧延仕」二げ温度の下限
を８５０“Ｃとする。

また、９３０℃から８５０℃の温度範囲での′Ａ積圧下
率が、４０％未満では上記高強度、高靭性化が十分でな
くその下限を４０％とする。また、上限は特に限定され
るものではないが、圧延効率の低下や圧延機への過負荷
の考慮からその上限を８０％とする。

冷却停止温度は鋼板をマルテンサイト主体ｍｍとするた
めにはＭｓ点以下とする必要があり、さらに水素による
遅れ破壊防止の考慮から冷却は３００℃以上での途中停
止とする。この途中停止により、それ以後の空冷で鋼板
中の水素が拡散し鋼板外へ抜は耐遅れ破壊性能が向上す
る。そのため焼もどし工程の省略が可能になる。

次に、本発明の基礎になった実験結果を説明する０本発
明酸分の範囲である０、０７％Ｃ−０，１８％５ｔ−０
，８３％Ｍｎ−０，９９％Ｎ＋−０，５０％Ｍｏ　−０
，０５２％Ａｌ−０，０００９％Ｂ鋼を用い、９３０’
Ｃから８５０’Ｃまでの圧延条件を種々に変化させた直
接焼入れ鋼板（板厚４０ｍ）の機械的性質と累積圧下皐
の関係を第１図に示す。

この図から本発明法の範囲である累積圧下率４０％以上
において、強度、靭性ともに良好な値を有することがわ
かる。

〈実施例〉 真空溶解法で、表１に示す各成分鋼塊を溶製し、表２に
示す熱間圧延条件で仮＊１５ｍ、　４０ｍｎ＋および５
５鴫鋼板とし、直ちに焼入れを行った。これら各種ｗ４
板から衝撃試験片と丸棒引張試験片を採取し、材質特性
の調査を行った。得られた結果を表３＝１、表３−２に
示す。

本発明範囲成分鋼Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、ＥおよびＦは、本発
明法の圧延により８０ｋｇｆ／■シ以上の引張強さを有
し、ｖＴｒｓも一７０℃以下の良好な靭性を有している
。比較鋼にはＢ無添加系であり、焼入れ性が低く、所望
する強度を満足できないことがわかる。本発明鋼Ｇ、　
　Ｈ，！およびＪは、第１請求範囲成分系にＮｂ、　　
Ｖ、　Ｃｕ、　Ｃｒ、　Ｔｉ、ＣａおよびＲＥＭを添加
したものであり、−層の高強度化高靭性化が達成される
ことがわかる。

なおこれら供試鋼のＭｓ点は４００℃から４７０℃の間
にあった。

表３−１ 表３−２ 〈発明の効果〉 本発明は、経済的な製造プロセスである直接焼入れプロ
セスにより引張強さ８０ｋｇｆ／−以上、９０％以下の
低降伏比で、従来綱より優れた強度、靭性を有する鋼板
の製造を可能としたものであり、しかも焼もどし工程を
も省略したもので、その産業上の効果は顕著なものがあ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、板厚４（１ｍ直接焼入れ鋼板の機械的性質と
累積圧下率（９３０℃−８５０℃）の関係を示したグラ
フである。 特許出願人　　　川崎製鉄株式会社 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％にて、Ｃ：０．０１〜０．２５％、Ｓｉ：
   ０．０５〜０．２５％、Ｍｎ：０．５０〜２．５０％、
   Ｎｉ：０．４０〜３．００％、Ｍｏ：０．０５〜０．８
   ０％、Ａｌ：０．０１〜０．１０％、Ｂ：０．０００３
   〜０．００１５％、Ｎ：０．００４０％以下を含有し、
   残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼を１０００〜
   １２００℃に加熱後、熱間圧延において９３０℃から８
   ５０℃の温度範囲で累積圧下率４０〜８０％の圧延を施
   し、直ちにマルテンサイト変態開始温度（Ｍｓ点）以下
   ３００℃以上の温度まで冷却後、空冷することを特徴と
   する低降伏比高靭性高張力鋼板の製造方法。
2. （２）重量％にて、Ｃ：０．０１〜０．２５％、Ｓｉ：
   ０．０５〜０．２５％、Ｍｎ：０．５０〜２．５０％、
   Ｎｉ：０．４０〜３．００％、Ｍｏ：０．０５〜０．８
   ０％、Ａｌ：０．０１〜０．１０％、Ｂ：０．０００３
   〜０．００１５％、Ｎ：０．００４０％以下を基本成分
   とし、さらに、Ｎｂ：０．０１〜０．０５％、Ｃｒ：０
   ．２０〜１．００％、Ｃｕ：０．１０〜１．００％、Ｖ
   ：０．０１〜０．１０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０３
   ０％、Ｃａ：０．００２０〜０．００８０％、ＲＥＭ：
   ０．００２０〜０．０１００％の１種又は２種以上を含
   有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼を１０
   ００〜１２００℃に加熱後、熱間圧延において９３０℃
   から８５０℃の温度範囲で累積圧下率４０〜８０％の圧
   延を施し、直ちにマルテンサイト変態開始温度（Ｍｓ点
   ）以下３００℃以上の温度まで冷却後、空冷することを
   特徴とする低降伏比高靭性高張力鋼板の製造方法。