JPH042715A - 低温靭性に優れた調質型高張力鋼材の製造法 - 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、低温靭性のすぐれた調質型高張力鋼材の製造
法、特に制御圧延と調質処理とを組合せた低温靭性に優
れた高張力鋼材の製造法に関する。

（従来の技術） 従来、焼入れ焼戻し法によって製造される調質型高張力
鋼材、例えば鋼板は所要の強度・靭性を確保するために
、Ｎ１％　Ｃｒ−、Ｍｏ等の合金元素を多量に添加する
ことが行われているが、このようにして製造された鋼材
は合金コストがかさむばかりでなく、多量の添加元素に
起因して、低温割れ感受性が高く、溶接施工時に高温の
予熱を必要とするなど溶接能率の低下をきたすことが懸
念される。

（発明が解決しようとする課Ｂ） 上記従来技術の問題点に対し、オンライン直接焼入法を
適用する方法（特開昭６３−１４５７１１号、同６２−
１０３３４７号）、スラブ加熱→圧延→冷却→再加熱の
各工程における温度条件等を特定化する方法（特開昭５
７−２１０９１５号）、さらには鋼材の断面方向に温度
差を付与する方法（特開昭６１１３６６２４号等）など
が提案されている。

しかしながら、これらの従来法はいずれも薄肉材へのオ
ンライン直接焼入性通用時の水冷開始温度確保、調質処
理前の鋼板の加熱・圧延条件の制御、製造工程の複雑さ
などの点に問題をかかえている。

一方、調質型高張力鋼板の前処理としての制御圧延に注
目した方法が特公昭５７−４０８９１号、同５９−５２
６８７号で提案されているが、これらはいずれもＮｂの
多量添加に伴うスラブ加熱温度の高温化による初期１粒
の粗大化、ならびにＮｂの多量添加による溶接継手靭性
の劣化が懸念される。

したがって、本発明の目的は、靭性に優れた調質型高張
力鋼材の製造法を提供することである。

（課題を解決するための手段） そこで、本発明者はかかる目的を達成すべく、上記公告
公報の開示内容をふまえて化学成分、加熱圧延条件につ
いてさらなる検討を加えた結果、■Ｎｂ添加は少量でも
靭性改善に有効であること、■Ｎｂ：０．０２５％以下
に制限すれば、１１５０℃以下の加熱によって十分に固
溶でき、１粒の過度の粗大化を阻止できること、および
■熱間圧延に際しても極力Ｎｂ（Ｃ，Ｎ）の微細化をは
かるべく圧延条件を規定するとともに、焼き戻し条件を
規定することにより、それらの各処理条件の相乗的作用
によって、靭性、特に低温靭性が著しく改善されること
を知り、本発明に至ったものである。

よって、本発明の要旨とするところは、重量％で、 Ｃ：０．０５〜０．２０％、　　　Ｓｉ：　０．０１〜
０．６０％、Ｍｎ：　　０．５０〜２．０　　％、　　
　Ｎｂ：　　０．００５　〜０．０２５　　％、ｓｏｌ
、ＡＱ：　　０．０１〜０．１０％、残部Ｆｅおよび不
可避的不純物 から成る鋼組成を有する鋼を１０００℃以上１１５０℃
以下の温度に加熱してから熱間圧延を行い、該熱間圧延
の過程でオーステナイトの未再結晶域で仕上げ厚に対し
て累積圧下率４０％以上の強圧下を行った後、２００℃
以下までの冷却を行い、次いで＾Ｃ３変態点より上であ
って９５０℃以下の温度域に加熱して焼入れした後Ａｃ
、点以下で焼戻し処理を行うことを特徴とする低温靭性
に優れた調質型高張力鋼材の製造法である。

なお、上記［綱材Ｊは、鋼板はもとより、鋼棒、管材、
型材などいずれの形態のものをも包含するが、一般には
鋼板である。

本発明の一つの態様によれば、上記鋼は、さらに、 Ｃｕ：　　１％以下、　　Ｎｉ：　５％以下、Ｃｒ：　
２％以下、　　Ｍｏ：　　１％以下、Ｖ：０．１％以下
、　Ｂ：　０．００３０％以下およびＴｉ：　０．１％
以下の１種または２種以上の合金元素を含有していても
よい。

（作用） 次に、添付図面によって本発明をさらに説明すると、第
１図は、本発明にかかる製造法の工程図であって、例え
ば連続鋳造法により得られたスラブはもとより、分塊法
により得られたスラブを、図示のヒートパターンに従っ
て、加熱→熱間圧延→冷却→再加熱→焼き入れ→焼き戻
しの各工程を経て調質型高張力鋼材が製造される。

そこで、まず本発明において綱の化学組成を上述のよう
に限定した理由は次の通りである。

Ｃは鋼の強度を高めるために有効であるため０．０５％
以上の添加を必要とするが、過度に存在すると溶接性、
靭性が損なわれるので上限を０．２０％とする。

Ｓｉは、鋼材の強度を確保するという観点から製鋼上０
．０１％以上必要な元素であるが、０．６０％を超える
と鋼材の靭性を著しく低下させるために０．６０％以下
とする。

Ｍｎは、焼入性と強靭性とを共に確保するために０．５
０％以上添加する必要があるが、２．０％を超えて多量
に添加すると、Ｍｎのミクロ偏析あるいは進展したＭｎ
Ｓなどにより、機械的性質の異方性が極めて大きくなり
、高張力鋼材として適さなくなる。

そこで、本発明においてＭｎ添加量は０．５０％以上２
．０％以下と制限する。

Ｎｂは、本発明において重要な合金添加元素である。Ｎ
ｂを０．００５％以上添加することにより結晶粒の微細
化が図られるために靭性の向上に有効である。しかし０
．０２５％超添加すると、溶接継手部の靭性の劣化をも
たらすため、０．００５％以上０．０２５％以下に制限
する。

ｓｏｌ、ＡＱは、鋼の脱酸、窒素の固定およびＡＱＮの
細粒化効果などから０．０１〜０．１０％の範囲が望ま
しい。

本発明にあっては、その他所望により、強度改善を目的
に、Ｃｕ、　Ｎｉ、　Ｃｒ、　Ｍｏ、■、ＢおよびＴｉ
の少なくとも１種を添加してもよい。

それらの追加添加元素のうち、Ｃｕ、　Ｎｉ、　Ｃｒ、
　Ｍ。

は鋼の焼入性を高め強度と靭性を改善する効果を有する
が添加量が多くなると熱間加工性、溶接性あるいは経済
性を損ねることがらＣｕ：　　１％以下、Ｎｉ：　５％
以下、Ｃｒ：　２％以下、Ｍｏ：　１％以下とする。

■、Ｔｉ、　Ｂはいずれも調質鋼の強度を高めるのに有
効な元素であるが添加量が多くなると靭性を害すること
がらＶ　：０．１０％以下、Ｔｉ：０．１％以下、Ｂ　
：　０．００３０％以下とする。

次に、本発明において製造条件を限定した理由を以下に
述べる。

本発明は、Ｎｂ　（Ｃ，Ｎ）の析出物を均一に分散させ
て焼入のための再加熱時に微細なオーステナイト粒を生
成させることによって調質鋼の高靭化を図るものである
。

したがって、スラブ加熱温度は、凝固時に生成する粗大
なＮｂ（Ｃ，Ｎ）をオーステナイト中に固溶させ得る高
温加熱が必要となるが、本発明に係る微量Ｎｂ添加鋼で
は、１０００℃以上でかなりのＮｂが固溶し得る。

ただし、加熱温度が１１５０℃を超えると初期γ粒が粗
大化して靭性の劣化につながるので上限を１１５０℃と
する。

次に、熱間圧延過程では、微細なＮｂ（Ｃ，Ｎ）を析出
させるためにオーステナイト未再結晶域で仕上げ厚に対
して累積圧下率４０％以上の強圧下を行うことが有効と
なる。

ここに、累積圧下率は次のように定義される。

熱間圧延終了後に、引き続いて２００℃までの冷却過程
においてＮｂ（Ｃ，Ｎ）を微細析出させた後に焼入れ焼
戻しを行う、この時の再加熱温度は鋼のオーステナイト
化温度ＡＣ３点以上が必要であるが結晶粒の粗大化防止
の観点から上限を９５０℃とする。

また、焼戻し温度はＡｃ＋点以点色下る。

次に、本発明をその実施例によってさらに具体的に説明
するが、それは本発明の単なる例示であってそれによっ
て本発明が不当に制限されるものではない。

実施例 第１表に示す鋼組成の供試材を溶製し、連続鋳造後得ら
れたスラブを第２表に示す加熱温度に加熱してから、同
しく第２表に示す条件下で熱間圧延、焼き入れ、焼き戻
しの調質処理を行い、調質型高張力鋼材を製造した。Ａ
ｃ＋　は第１表に示す成分系では約７００℃である。

得られた高張力鋼材について機械的特性の評価を行い、
その結果についても第２表にまとめて示す。

鋼組成にＮｂを含まない鋼ＥおよびＦさらに圧延条件そ
の他が本発明の範囲外のいずれの場合にも、機械的強度
の点で十分でなく、しかも低温靭性の点で格段に劣って
いることが分かる。

（発明の効果） 本発明は、調質型高張力鋼において鋼中に少量添加した
Ｎｂを有効活用することによって靭性向上を図ったもの
である。すなわち、スラブ加熱を鋼中＋Ｎｂ（Ｃ，Ｎ）
が固溶し得る範囲内で低温化した後にオーステナイト未
再結晶域での強圧下を取り入れることによって、鋼中に
微細なＮｂ（Ｃ，Ｎ）を均一分散させ、引き続き行われ
る再加熱焼入時に微細なオーステナイト粒を形成させ、
最終焼入組織を微細化するというものである。

このように、本発明によれば、調質型高張力鋼材の靭性
、特に低温靭性が著しく改善される結果、橋梁、鉄骨の
分野からペンストックの分野まで広い分野で使用される
６０キロ以上の高靭性高張力鋼材の製造が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる製造方法の工程を示す概略説
明図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で、 Ｃ：０．０５〜０．２０％、Ｓｉ：０．０１〜０．６０
   ％、Ｍｎ：０．５０〜２．０％、Ｎｂ：０．００５〜０
   ．０２５％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１〜０．１０％、 残部Ｆｅおよび不可避的不純物 から成る鋼組成を有する鋼を１０００℃以上１１５０℃
   以下の温度に加熱してから熱間圧延を行い、該熱間圧延
   の過程でオーステナイトの未再結晶域で仕上げ厚に対し
   て累積圧下率４０％以上の強圧下を行った後、２００℃
   以下までの冷却を行い、次いでＡｃ＿３変態点より上で
   あって９５０℃以下の温度域に加熱して焼入れした後Ａ
   ｃ＿１点以下で焼戻し処理を行うことを特徴とする低温
   靭性に優れた調質型高張力鋼材の製造法。
2. （２）さらに、前記鋼が Ｃｕ：１％以下、Ｎｉ：５％以下、 Ｃｒ：２％以下、Ｍｏ：１％以下、 Ｖ：０．１％以下、Ｂ：０．００３０％以下およびＴｉ
   ：０．１％以下の１種または２種以上の合金元素を含有
   する請求項１記載の方法。