JPH0356617A - 低温靭性に優れた高張力鋼の製造方法 - 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、低温靭性に優れた高張力鋼の製遣方法に関し
、詳しくは引張強さ６０ｋｇｆ／ｍｍ２以上の強度を有
するＮｂ添加型の非［高張力鋼の製造方法に関するもの
である。

（従来の技術） Ｎｂ添加鋼に制御圧延、加速冷却を適用し、低温靭性お
よび溶接性に優れた高張カ鋼を製造する方法については
、既に特開昭５７−１３４５１４および特開昭５７−１
３４５１８にて提案されている。このようにＮｂの添加
は、未再結晶オーステナイト域の拡大を通じて結晶粒を
細粒化させること、さらに加速冷却時に焼入性を向上さ
せることから強度と靭性をともに改善する有効な手段で
ある。

（発明が解決しようとする課題） しかし、単にＮｂを添加するだけではその効果を充分に
発揮できないのが現状である。すなわち、添加したＮｂ
が加熱時に充分に固溶されない場合には、Ｎｂの添加に
より鋼の強度をほとんど向上させることができず、一方
、Ｎｂを完全に固溶させるべく加熱温度を高温にすると
、オーステナイト粒が著しく粗大化し、例え適切な制御
圧延を行っても最終的に得られる鋼の靭性が劣化するの
が実情である． このように従来方法では、添加したＮｂを強度と靭性の
面からともに最大限に活用することは困難であった． （課題を解決するための手段） そこで、本発明者らは添加したＮｂを有効に活用すべく
広範囲な研究を重ねた結果、オーステナイト粒が粗大化
しない温度域で鋼片の加熱を行い、しかもＮｂを完全に
固溶させ、制御圧延および加速冷却を行うことによって
、強度が高く、かつ、優れた低温靭性を有する鋼を製造
することができるという新たな知見を得て本発明に至っ
たものである． その第１発明は、Ｃ：Ｏ，Ｑｌ−０．１５％、Ｓｉ：０
．０２〜０．６０％、Ｍｎ：０．６０　〜２．０％、Ａ
ｌ：０．００５　〜０．０６０％、Ｎｂ：０．００５〜
０．０２５％を含有する鋼片を加熱圧延するに際し、鋼
片中心部を下記の弐で計算される温度Ｔ℃〜（Ｔ＋５０
）゛Ｃの範囲に、３０〜６０分間加熱した後、この綱片
を８５０℃以下で５０％以上の圧下率で圧延し、（Ａｒ
．変態点−３０）　℃〜（Ａｒａ変態点＋５０）℃の温
度範囲で圧延を終了し、そのｎ２〜２０″Ｃ　／ｓｅｃ
の冷却速度で４００〜６００℃の温度範四まで加速冷却
する低温靭性に優れた高張力鋼の製造方法である． −−−−−−−−■ 第２発明は、Ｃｕ：０．０５〜０．５０％、Ｎｉ：０．
０５　〜１．０％、Ｖ：０．０１〜０．０６％、Ｔｔ：
０．００５〜０．０２０％の内から選んだ１種または２
種以上を含有する請求項（１）の製造方法である． （作用） 以下、本発明の作用について詳述していくことにする． 先ずは、本発明の重要な構成要件である鋼片の加熱方法
、圧延および加速冷却条件についてその顕定理由をのべ
る． 鋼片の加熱点度を鋼片の中心部の温度で限定した理由は
、綱片中心近傍に存在する析出Ｎｂ粒子は、鋼片表層部
に存在するものより、その粒子径が大きいため同一温度
に加熱したとしても、粒子径の大きい析出Ｎｉｌ粒子は
固溶しにくく、鯛片厚さ方向に存在する析出Ｎｂ粒子を
完全に固溶させるためである。鋼片中心部の温度は、Ｎ
ｂが固溶する温度で必要十分でありこれ以上に高温にす
る必要はない．この温度は［Ｎｂｌと［　Ｃ，　Ｎ　］
との溶解度積を示す■式で決定する， −・−・−■ 鋼片加熱瓜度は−、綱片中心部の温度が上記の式から求
まる温度Ｔ″Ｃから（Ｔ＋５０）”Ｃの温度範四にする
必要がある．この条件は、加熱温度がＴ℃未満であれば
未固溶のＮｂが鋼片に残存し、また、（Ｔ＋５０）℃を
超えるとオーステナイト粒が粗大化し靭性が劣化するこ
とから決めたものである．なお、５０℃の範囲は生産工
程を配慮したものであつぎに、鯛片中心部の加熱時間の
限定理由について説明する． 第１図は鋼片中心部の加熱時間が引張強さと靭性におよ
ぼす影響を示したもので、供試材の化学成分はＣ：０．
０９％、Ｎｂ：０．０２０％、Ｎ：０．００３５％テア
ル，また、■式から求めたＴ　（Ｎｂ固溶温度）は１ｏ
８４゛Ｃである．図中●は１ｌ００℃の加熱点度を、○
はｌ２３０℃の加熱温度をそれぞれ示す． 同図から明らかなように加熱温度１１００″Ｃ（本発明
の限定範囲内）では、引張強さを得るために３０分以上
の加熱時間が必要である．また、加熱温度１２３０℃で
は充分な引張強さは得られているものの、温度が高いた
め靭性が著しく低下している．第１図に示す結果から、
加熱時間は３０分未満では、Ｎｂの完全固溶が未達のた
め充分な強度上昇が得られず、また、６０分を超えて加
熱してもこれ以上の強度上昇は得られず、経済的にも好
ましいものではない．したがって、鋼片中心部の加熱時
間は３０〜６０分間の範囲とする。

８５０　℃以下の圧下率を５０％以上に限定した理由は
、未再桔晶域での圧延を充分に行うことによりオーステ
ナイト粒の細粒化を図り、強度、靭性を向上させるため
である。

圧延終了温度の下限を（Ａｒ３変態点−３０）℃とした
理由は、過度の二相圧延によって靭性を劣化させないた
めであり、一方、上限を（Ａｒ３変態点＋５０）℃とし
た理由は、これ以上の終了温度ではオーステナイト粒の
細粒化効果が期待できず靭性が劣化することによる。

加速冷却の停止温度を４００〜６００℃の温度範四に限
定した理由は、６００　℃を超える温度では微細なペイ
ナイトの生威が少なく強度上昇が期待できないこと、ま
た、４００　℃未満では島状マルテンサイトが多量に生
威し、降伏応力および靭性が低下することによる． 加速冷却の冷却速度を２〜２０℃／ＳｅＣに限定した理
由は、２℃／ｓｅｃ未満では加速冷却による強度上昇効
果が小さいこと、また、２０℃／ｓｅｅを超えると第２
相の体積率が過剰に増加し靭性が低下することによる。

つぎに、本発明の化学或分の限定理由について述べる。

Ｃは、強度確保のために必要な元素であって、０．Ｏｌ
％未満では目標とする強度を得ることができず、一方、
０．１５％を超えると靭性および溶接性が著しくｆ氏下
することによる。このため、その添ノ川量は０．０１−
０．１５％とする。

Ｓｉは、ａ！！Ｌ’ｉ１時の脱酸元素として有用であり
、かつ、強度確保のためにも必要な元素である。この効
果を得るためには少な《とも０．０２％以上の添加が必
要であるが、０．６０％を超えて過多に添加すると靭性
が劣化する．このため、その添加量は０．０２〜０．６
０％とする． Ｍｎは、強度上昇と靭性向上に有効に作用する元素であ
る．その添加量は０．６０％来高では必要とナる強度を
確保することが困難であり、一方、２．０％を超えると
溶接継手部の靭性が劣化することから、その添加量は０
．６０〜２．０％とする。

ＡＬは、製鋼時の脱酸元素として有用であり、少なくと
も０．００５％の添加が必要である．一方、０．０６０
％を超えて過多に添加すると酸化物系介在物が増加し、
靭性が劣化する．このため、その添加量は０．００５〜
０．０６０％とする．Ｎｂは、適正な鋼片加熱条件下で
調中に固溶して存在することによって、制御圧延後の加
速冷却過程におけるフエライト変態の進行を抑制する所
謂焼入性向上効果を発揮し、強度上昇に有効に作用する
。この効果を得るためには、少なくとも０．００５％の
添加が必要であり、一方、０．　０２５％を超えて過多
に添加すると溶接継手部の靭性が劣化することから、そ
の添加量はｏ．ｏｏｓ〜０．０２５％とずる以上が本発
明において使用される鋼の基本戊分てあるが、必要に応
して、Ｎｉ，　Ｃｕ，　Ｖ　，　Ｔｉの内から選んだ１
［＋または２種以上を添加し、後述するように、さらに
性能の改善を図ることができる．Ｎｉは、溶接性を損な
うことなしに母材の強度と靭性を向上させる元素である
．この効果を得るためには、少なくとも０．０５％以上
の添加が必要であるが、一方、高価な元素であるため上
限を１．０％とする． Ｃｕは、Ｎｉと同様な効果を有する元素であり、この効
果を得るためには、少なくとも０．０５％以上の添加が
必要であるが、過多に添加すると熱間脆性を生じ製品表
面に欠陥が発生する。このため、その添加量は０．０５
〜０．５０％とする．■は、強度および靭性を向上さ吐
る元素である．この効果を得るためには、少なくとも０
．０１％以上の添加が必要であり、一方、過多に添加す
ると溶接継手部の靭性が著しく劣化することから、その
添加量は０．０１〜０．６０％とする。

？＋は、鋼中で微細なＴ＋Ｎとして存在することにより
、鋼片加熱時にオーステナイト粒の粗大化を抑制し靭性
向上に寄与すると同時に、大入熱溶接時の継手熱影響部
の靭性を向上させる。この効果を得るためには、少なく
ともｏ．ｏｏｓ％以上の添加が必要であり、一方、０．
　０２０％を超えて過多に添加すると、粗大なＴｉＮが
多く生威し母材靭性を劣化させることから、その添加量
は０．００５〜０．０２０％とする。

（実施例） 本発明のｔａｒｓ．は上記の通りであるが、以下に実施
例について説明する． 供試鋼板は第１表に示す化学威分を有する鋼を常法によ
り溶製、鋳造し、得られた鋼片を第２表に示す加熱、圧
延、冷却条件にしたがい板厚ｌ６一一に仕上げたもので
ある． これらの鋼板から試験片を採取し、引張試験およブ２ｍ
＋ｗＶノノチシャルピー衝撃試験を行った。それらの結
果を第３表に示す。

第１表には本発明法および比較法の化学威分、Ｃｅｑを
、第２表には加熱、圧延、冷却条件およびＮｂ固溶温度
を、第３表には引張試験および２＋ｍｍＶノンチシャル
ピー衝撃試験結果をそれぞれ示す。

（以下余白） 第３表 １抛Ｍ湖反の磯熾均性質 第１表の鋼種Ａ．Ｂ，Ｃ．Ｅは本発明法の、鋼種Ｄは比
較法の化学威分をしめす． 本発明法で製造した供試鋼阪Ａ−１，Ｂ−５、Ｃ−８、
Ｅ−１２、１３ハ、第３′ｓ．ニ示スヨウニ、何れも６
０ｋｇｆ／ｍｍ２以上の引張強さを有レ、靭性も優れた
値を示している． これらに対して、比較法Ａ−２、Ｂ−７は、鋼片加熱に
おいて、鋼片中心部の加熱時間が０分のため、Ｎｂの固
熔が不充分となり引張強さ５よ６０ｋｇｆ／ａｍ”未膚
となっている。

比較法Ａ−３は鋼片加熱温度がｌ２３０℃と本発明法の
限定範四よりち高めに外れているため、引張強さは高い
ものの靭性は低下している。

比較法Ａ−４、Ｂ−６は鋼片加熱温度が１０００℃と本
発明法の限定範四よりも低めに外れているため、Ｎｂの
固溶が不充分となり、引張強さは６０ｋｇｆ／ｍｍ”未
満となっている。

比較法Ｃ−９；よ８５０℃以下の圧下率が４０％と本発
明法の限定範四よりち低めに外れているため、本発明法
の靭性と比較して低下りでいる。

比較法Ｄ−１０，１１は、Ｎｂの添加量が０．００３％
と本発明法の限定範囲よりも低めに外れているため、製
造条件は本発明法を満足しているものの、必要な固溶Ｎ
ｂが存在せず、このため、引張強さ、靭性とも低下して
いる． 以上の実施例からも明らかなように、本発明に係わる低
温靭性に優れた高張力鋼の製造方法は、Ｎｂを有効に活
用することによって、靭性と強度とを兼ね備えた高張力
鋼を製造することが可能である。

なお、上記実施例は厚鋼板の製造方法についてのもので
あるが、本発明は他の鋼製品、例えば条鋼、形鋼の製造
にも適応し得ることはいうまでもない。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明に係わる低温靭性に優れた
高張力鋼の製造方法は、Ｎｂを有効に活用することによ
って、低温靭性の優れた６０ｋｇｆ／ａｍ”級以。Ｅの
非：ＪＪ′ｉｔ高張力鋼を効率よく製造できるという優
れた効果を有するものである． ４．ｌｌ；２１面の簡単な説明 第１図：よ鋼片中心部の加熱時間が引張強さと靭性にお
よぼす影音を示したグラフである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃ：０．０１〜０．１５％、Ｓｉ：０．０２〜０
   ．６０％、Ｍｎ：０．６０〜２．０％、Ａｌ：０．００
   ５〜０．０６０％、Ｎｂ：０．００５〜０．０２５％を
   含有する鋼片を加熱圧延するに際し、鋼片中心部を下記
   ［１］式で計算される温度Ｔ℃〜（Ｔ＋５０）℃の範囲
   に、３０〜６０分間加熱した後、この鋼片を８５０℃以
   下で５０％以上の圧下率で圧延し、（Ａｒ＿３変態点−
   ３０）℃〜（Ａｒ＿３変態点＋５０）℃の温度範囲で圧
   延を終了し、その後２〜２０℃／ｓｅｃの冷却速度で４
   ００〜６００℃の温度範囲まで加速冷却することを特徴
   とする低温靭性に優れた高張力鋼の製造方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼ ・・・・・・・・・・・・［１］
2. （２）Ｃｕ：０．０５〜０．５０％、Ｎｉ：０．０５〜
   １．０％、Ｖ：０．０１〜０．０６％、Ｔｉ：０．００
   ５〜０．０２０％の内から選んだ１種または２種以上を
   含有する請求項（１）の製造方法