JPH0227407B2

JPH0227407B2 - Yosetsuseinisuguretakokyodokonoseizohoho

Info

Publication number: JPH0227407B2
Application number: JP12444284A
Authority: JP
Inventors: Ryota Yamaba; Yukio Tsuda; Atsuo Tanaka
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1984-06-19
Filing date: 1984-06-19
Publication date: 1990-06-18
Anticipated expiration: 2004-06-19
Also published as: JPS613833A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は高強度鋼の製造方法に関するもので、
高い強度と良好な溶接性が必要な圧力容器、橋梁
および建設機械等の溶接構造用材料として有用な
鋼に関するものである。（従来の技術）従来、上記用途の高強度鋼はオフライン焼入
れ、焼戻し熱処理法により製造されている。しか
しながら、これらの鋼には高強度を得るため多種
多量の合金元素が添加されるため製造コストが高
いと共に溶接割れ防止のため溶接時には高い温度
の予熱が必要である。従来提案されたものとして特公昭41−2763号公
報記載の方法が公知である。これはMoとNbを共
存させることによりMo―Nb系の析出物により、
析出硬化を利用し高強度を付与するものである。
そして、これはすべてオフラインで通常の焼入
れ、焼戻し熱処理によつて製造することが前提と
なつている。この場合焼入れ温度は900℃前後で
あるので、十分な析出硬化をはかるために多くの
NbおよびMoの添加が必要となり、コスト高にな
ると共に、溶接性、特に溶接割れ性に問題があり
溶接時に高い温度の予熱が必要でその改善が強く
望まれていた。（発明が解決しようとする問題点）本発明はこのような用途に必要な高度の靭性と
良好な溶接性、なかんずく溶接割れ性を有し、し
かも引張強さ80Kgｆ／mm²以上の高強度を有する鋼
を50mmを越える厚い板厚まで安価に製造する方法
を提供するものである。（問題点を解決するための手段）本発明者らはこのような目的を有利に達成する
ために炭素当量を低くして且つ80Kgｆ／mm²以上の
高強度および高靭性を得るための鋼の製造方法に
ついて種々検討した結果、Nb，Mo，Ｂおよび低
Ｎを組み合わせた鋼をオンライン焼入れし、その
後焼戻すことにより、低炭素当量できわめてすぐ
れた特性を有する高靭性、高強度鋼が得られるこ
とを知見した。本発明はこのような知見をもとに構成したもの
でその要旨とするところは、重量％にてＣ：0.04〜0.11％、Si：0.1〜1.0％、
Mn：0.50〜2.00％、Mo：0.10〜1.0％、Nb：
0.005〜0.05％、Ｂ：0.0003〜0.01％、Al：0.005〜
0.1％、Ｎ：0.0060％以下、を含有し、さらに必
要に応じて、Cr：１％以下、Ni：１％以下、
Cu：１％以下、Ｖ：0.1％以下、からなる強度向
上元素群、並びに、Ca：0.01％以下、のうちの強
度向上元素群かCaのうちの１種または２種以上、
あるいは強度向上元素群から１種以上選び、これ
にCaを添加し、残部がFeおよび不可避不純物よ
りなる鋼を、加熱温度1000〜1270℃、圧延終了温
度800〜1100℃の条件で加熱圧延し、圧延後直ち
に200℃以下まで急冷した後Ac₁以下で焼戻し熱
処理を施こすことを特徴とする溶接性にすぐれた
高強度鋼の製造方法にある。（発明の作用）本発明者らは種々の実験・検討を重ねた結果、
適切なNb―Mo―Ｂ―Ｎ成分系をオンライン焼入
れした後、焼戻すことによりMo―Nb系析出物の
析出硬化を飛躍的に活用することが可能であると
共に、ＢおよびMoの焼入性向上効果を著しく高
めることが可能であることを見出した。即ち本発
明はオンライン加熱時のNbおよびMoの固溶によ
り少量のNb量でオンライン急冷後の焼戻し時に
従来予想できないほどの著しい析出硬化を生じる
ことおよび低Ｎ化をはかることにより、この少量
のNbがＢの焼入性を大きく高めると共に、Moの
焼入性向上効果と複合して著しい焼入性向上がは
かれることの２つの知見を得たことに基づいてい
る。この方法によつて、比較的少ない化学成分で良
好な低温靭性・溶接性を有する80Kgｆ／mm²以上の
引張強さを有する鋼の製造を可能としたものであ
り、特に板厚50mmを越える厚肉材の製造も可能で
ある。次に、本発明における対象鋼の化学成分の限定
理由について述べる。Ｃは高強度鋼を得るために0.04％以上は必要で
あるが、含有量が多くなる程強度が上昇するが、
低温靭性が低下すると共に耐溶接割れ性が劣化す
るのでその含有量を0.04〜0.11％とする。 Siは通常脱酸元素として存在するが強度向上の
ため0.1％以上は必要である。しかし、1.0％を超
えると低温靭性の低下が著しいため上限は1.0％
とする。 Mnは高強度を得るために0.50％以上は必要で
あるが2.0％を超えると低温靭性・溶接性を損う
のでその含有量を0.50〜2.0％とする Moは強度・低温靭性の向上に有用であるが、
0.1％未満では効果が小さい。他方、１％を超え
ると強度が高くなりすぎ、低温靭性の低下を招く
と共に高価になるため0.1〜1.0％とする。望まし
くは0.25〜0.6％である。 NbはMoと共存して焼戻し時の析出硬化に有用
であると共に、低Ｎ化と併せてＢの焼入性向上を
可能とするが0.005％未満では効果がない。また
0.05％を超えるとコストが高くなると共に溶接性
を損うため0.005〜0.05％とする。望ましくは0.01
〜0.025％が良い。 Alは鋼の脱酸のために0.005％以上必要である
が、0.1％を超えると鋼の清浄性を阻害するため
0.1％を上限とする。Ｂは一般に焼入性を高めるのに有用であり、特
に本発明鋼ではNb添加、低Ｎ化およびMo添加の
複合効果により著しい焼入性の向上が可能である
が、この効果を奏するのに0.0003％以上が必要で
ある。しかし、多量に添加すると溶接性を阻害す
るので上限は0.01％とする。Ｎは一般に不可避元素であると共に、Ｂの焼入
性を阻害する元素であるが、少量のNbで焼入性
向上をはかることが可能な上限は0.006％である。
望ましくは0.004％以下が良い。本発明は上記の基本成分の他に要求される鋼の
特性に応じて以下の元素を１種または２種以上選
択的に含有させることができる。 Cr，Ni，CuおよびＶは鋼の強度を向上させる
という均等的作用を持つもので、必要に応じて含
有させるが、それぞれCr：1.0％、Ni：1.0％、
Cu：1.0％およびＶ：0.1％の含有上限値を越えて
含有させても、高価になり過ぎ、かつ、溶接性を
阻害するといつた悪い効果が出、逆効果となるた
め、上記強度向上元素群のそれぞれの成分上限を
定める。 Caは製鋼時に添加して鋼の脱酸を良好にし、
介在物の減少、硫化物系介在物の形態制御を行な
つて低温靭性を向上させるのに有用であるが鋼中
に多量に存在すると有害な非金属介在物を生成
し、逆に低温靭性を阻害するため0.01％以下とす
る。次に不純物として不可避的に含有するＰ，Ｓに
ついては特に限定するものではないが、鋼の清浄
性を通じて材質を安定化するため少い程よく、こ
のような観点からＰは0.020％以下、Ｓは0.010％
以下とすることが望ましい。次に前記組成を有する鋼の加熱―圧延―熱処理
条件の限定理由について述べる。加熱温度はNbが固溶する温度として1000℃以
上必要であるが、1270℃を越えるとγ粒の粗大化
が著しくなるため、上限を1270℃とする。圧延は
スラブ加熱・抽出後速やかに行なう。従つて、圧
延開始温度は、スラブ加熱温度や板厚によりほぼ
決定されてしまう。そこで、圧延終了温度を1100
℃に超にしようとすると、温度低下を抑制する手
段を講ぜねばならず、コスト高となるため上限を
1100℃とする。また、圧延終了温度は低くなると
焼入れ性が低下し、その結果焼戻し後の低温靭性
が劣化するため800℃以上とする。次いで圧延後直ちに急冷を行うが冷却開始温度
が低くなると焼入れ性が低下するので800℃以上
からの急冷が好ましい。この急冷はオンライン上
で水、ミスト等の冷却媒体を鋼板の表裏面に供給
して行うものである。急冷後の温度は高いと完全
な焼入れ組織とすることがむずかしいため200℃
を上限とする。前記処理を経た後、焼戻し熱処理を施すもので
あるがフエライト域で焼戻すことが良好な低温靭
性を得るのに不可欠であるため上限温度をAc₁温
度とする。（実施例）次に実施例を比較例と共に挙げる。第１表に示す化学成分を有する鋼を用いて第２
表に示す加熱―圧延―熱処理を施した。得られた
鋼板の機械的性質と溶接割れ性を併せて第２表に
示す。

【表】

【表】注１：急冷開始温度は圧延終了温度と大差なし
注１：DQT：直接焼入れ−焼戻し、QT：オフライン焼
入れ−焼戻し
第２表から明らかなように、本発明実施例の場
合にはいずれも80Kgｆ／mm²以上の高強度に加え、
25mm板厚では−60℃以下の、また、板厚55mmでは
−50℃以下の高靭性を示し、かつ溶接割れ性の一
つの判定基準であるＹ割れ停止温度が室温と極め
て良好な溶接割れ性を備えた使用者にとつて使い
やすい厚鋼板を製造できた。就中、例ＡとＢは基
本成分のみの例、例Ｃ，Ｄ，Ｅ，ＦはCu，Cr，
Ni，Ｖの強度向上元素の１種または２種以上の
合金元素を含む例である。例Ｇは基本成分の他に
Caを含む例である。例Ｈ，ＩはCu，Cr，Ni，Ｖ
の強度向上元素の他にCaを含む例である。例B₂は比較例で加熱温度が高め外れのため、
低温靭性が低下した。例Ｊ，Ｋ，Ｌは比較例である。例ＪはＢを含ま
ずDQT処理をしたものであるが、80キロ鋼の強
度としてやや不足し且つ低温靭性も低い。例ＫはＮ量が高い例であるが、やはり強度が低
く且つ、低温靭性も低い。例ＬはＣ含有量が高い例で、これを従来のオフ
ライン焼入れ焼戻しした例である。強度・靭性と
もほぼ良好であるがＹ割れ性停止温度が125℃と
なつて溶接割れ性が劣る。（発明の効果）以上のとおり、本発明はNb―Mo―Ｂ―低Ｎ鋼
を用い加熱―圧延―オンライン焼入れ―焼戻しの
プロセスとし、特に加熱時の固溶Nb，Moの有効
析出を最大限に活用すると共に、低ＮとMo，Nb
の複合添加によりＢの焼入性改善を徹底し、すぐ
れた焼入性を付与したもので、成分的に従来の80
キロ級鋼に多く添加されていたNiを大幅に省略
しかつわずかなNb，Mo等の合金添加を行ない熱
処理についてもオフライン焼入れ熱処理が省略で
きるため高靭性、高強度鋼を極めて安価に製造で
きるという効果がある。

Claims

【特許請求の範囲】１重量％にてＣ：0.04〜0.11％、Si：0.1〜1.0
％、Mn：0.50〜2.00％、Mo：0.10〜1.0％、
Nb：0.005〜0.05％、Ｂ：0.0003〜0.01％、Al：
0.005〜0.1％、Ｎ：0.0060％以下、を基本成分と
し、残部Feおよび不可避不純物よりなる鋼を、
加熱温度1000〜1270℃、圧延終了温度800〜1100
℃の条件で加熱圧延し、圧延後直ちに200℃以下
まで急冷した後、Ac₁点以下で焼戻し熱処理を施
すことを特徴とする溶接性にすぐれた高強度鋼の
製造方法。２重量％にてＣ：0.04〜0.11％、Si：0.1〜1.0
％、Mn：0.50〜2.00％、Mo：0.10〜1.0％、
Nb：0.005〜0.05％、Ｂ：0.0003〜0.01％、Al：
0.005〜0.1％、Ｎ：0.0060％以下、を基本成分と
し、さらに、Cr：１％以下、Ni：１％以下、
Cu：１％以下、Ｖ：0.1％以下からなる強度向上
元素群のうちの１種または２種以上を含有させ、
残部Feおよび不可避不純物よりなる鋼を、加熱
温度1000〜1270℃、圧延終了温度800〜1100℃の
条件で加熱圧延し、圧延後直ちに200℃以下まで
急冷した後、Ac₁点以下で焼戻し熱処理を施すこ
とを特徴とする溶接性にすぐれた高強度鋼の製造
方法。３重量％にてＣ：0.04〜0.11％、Si：0.1〜1.0
％、Mn：0.50〜2.00％、Mo：0.10〜1.0％、
Nb：0.005〜0.05％、Ｂ：0.0003〜0.01％、Al：
0.005〜0.1％、Ｎ：0.0060％以下、を基本成分と
し、さらに、Ca：0.01％以下を含有させ、残部
Feおよび不可避不純物よりなる鋼を、加熱温度
1000〜1270℃、圧延終了温度800〜1100℃の条件
で加熱圧延し、圧延後直ちに200℃以下まで急冷
した後、Ac₁点以下で焼戻し熱処理を施すことを
特徴とする溶接性にすぐれた高強度鋼の製造方
法。４重量％にてＣ：0.04〜0.11％、Si：0.1〜1.0
％、Mn：0.50〜2.00％、Mo：0.10〜1.0％、
Nb：0.005〜0.05％、Ｂ：0.0003〜0.01％、Al：
0.005〜0.1％、Ｎ：0.0060％以下、を基本成分と
し、さらに、Cr：１％以下、Ni：１％以下、
Cu：１％以下、Ｖ：0.1％以下からなる強度向上
元素群のうちの１種または２種以上と、Ca：0.01
％以下を含有させ、残部Feおよび不可避不純物
よりなる鋼を、加熱温度1000〜1270℃、圧延終了
温度800〜1100℃の条件で加熱圧延し、圧延後直
ちに200℃以下まで急冷した後、Ac₁点以下で焼
戻し熱処理を施すことを特徴とする溶接性にすぐ
れた高強度鋼の製造方法。