JPH05230531A - 低降伏比高張力鋼板の製造方法 - Google Patents

低降伏比高張力鋼板の製造方法

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JPH05230531A
JPH05230531A JP3322792A JP3322792A JPH05230531A JP H05230531 A JPH05230531 A JP H05230531A JP 3322792 A JP3322792 A JP 3322792A JP 3322792 A JP3322792 A JP 3322792A JP H05230531 A JPH05230531 A JP H05230531A
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JP
Japan
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less
tempering
strength
quenching
steel
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JP3322792A
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English (en)
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Masaaki Fujioka
政昭 藤岡
Atsuhiko Yoshie
淳彦 吉江
Takashi Fujita
崇史 藤田
Yasumitsu Onoe
泰光 尾上
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は焼入れ、焼戻しにより高強度低降伏
比鋼を製造する場合に、従来法に比して、強度、靱性を
向上し、かつ生産性の極めて高い製造方法を提供するも
のである。 【構成】 鋼を直接焼入れ、あるいは再加熱後に焼入れ
し、焼戻しを行って高張力鋼を製造する方法において、
焼入れ後の金属組織がベイナイト、マルテンサイトある
いは、この混合組織であって、焼戻しの昇温速度を0.
3℃/秒以上、焼戻し温度をAc1 +20℃以下とし、
保持時間を30分以内で終了し、その後、放冷もしくは
強制冷却を行うことを特徴とする2Mn+2.5Ni+
1.5Cu+0.5Co≧4を満たす高強度、高靱性な
低降伏比鋼板の法製造方法。 【効果】 強度、靱性の優れた低降伏比鋼板が高効率に
製造可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は焼き入れ焼き戻しにより
強度、靱性に優れた低降伏比高張力鋼板の生産性の高い
製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、建築用構造物等に使用される鋼材
(鋼板、鋼管、形鋼など)においては耐震性の優れた低
降伏比高張力鋼板が求められている。このような要求に
対して、例えば特開昭55−41927号公報あるいは
特開昭55−97425号公報記載の方法が提案されて
いる。前者の方法は制御圧延、制御冷却を用いた方法で
あり、後者の方法は焼き入れ、焼き戻しによる方法であ
るが、いずれの場合も引っ張り強度が60kgf/mm
2 級の鋼に適用される方法であり、60kgf/mm2
を超える鋼に対して一般的に適用されるものではない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、これら従来
法の問題点を排除し、60kgf/mm2 を超える強度
の鋼に対しても適用できる強度、靱性に優れた低降伏比
高張力鋼板の容易なる製造方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは (1)重量%で、C :0.02〜0.5%、Si:
0.01〜1.0%、Mn:0.02〜10.0%、A
l:0.1 %以下を含有し、かつNi:10.0 %
以下、Cu:10.0 %以下、Co:10.0 %以
下のいずれか1種、または2種以上を含有すると共に、
Ni、Mn、Cu、Coの総量が2Mn+2.5Ni+
1.5Cu+0.5Co≧4を満たす残部がFeおよび
不可避的不純物からなる鋼板を直接焼き入れあるいは再
加熱後に焼き入れを行い、その後、焼き戻しを行って高
張力鋼板を製造する方法において、焼き入れ後の金属組
織が主にベイナイト、マルテンサイトあるいはこの混合
組織であって、焼き戻し時の昇温速度を0.3℃/秒以
上、焼き戻し温度をAc1 +20℃以下とし、保持を3
0分以内に終了し、その後、放冷もしくは強制冷却を行
うことを特徴とする生産性の高い高強度、高靱性低降伏
比高張力鋼板の製造方法。 (2)重量%で、C :0.02〜0.5%、Si:
0.01〜1.0%、Mn:0.02〜10.0%、A
l:0.1 %以下を含有し、かつNi:10.0 %
以下、Cu:10.0 %以下、Co:10.0 %以
下のいずれか1種、または2種以上を含有すると共に、
更にCr:3.0 %以下、Mo:3.0 %
以下、V :0.1 %以下、Nb:0.1
%以下、Ti:0.1 %以下、B :0.003
%以下、W :3.0 %以下のいずれか1種、
または2種以上を含有し、Ni、Mn、Cu、Coの総
量が2Mn+2.5Ni+1.5Cu+0.5Co≧4
を満たす残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼板
を直接焼き入れあるいは再加熱後に焼き入れし、その
後、焼き戻しを行って高張力鋼板を製造する方法におい
て、焼き入れ後の金属組織が主にベイナイト、マルテン
サイトあるいはこの混合組織であって、焼き戻し時の昇
温速度を0.3℃/秒以上、焼き戻し温度をAc1 +2
0℃以下とし、保持を30分以内で終了し、その後、放
冷もしくは強制冷却を行うことを特徴とする生産性の高
い高強度、高靱性低降伏比高張力鋼板の製造方法にあ
る。これにより焼き戻しマルテンサイトあるいは焼き戻
しベイナイトの微細な金属組織状態を損なうこと無く、
その組織中に微細なマルテンサイト、残留オーステナイ
トあるいはセメンタイトを分散させ、強度、靱性にすぐ
れた低降伏比高張力鋼板を製造し得る。
【0005】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明の基本となる考え方は以下の通りである。まず、金
属学的な見地から直接焼き入れを含む焼き入れ、焼き戻
しで製造される鋼の強度、靱性は第一に金属組織の微細
さに依存している。通常、焼き入れ後の鋼の金属組織は
マルテンサイトとベイナイトからなり、その結晶粒は微
細である。従って、その強度は高い。しかしながら、焼
き入れままの金属組織は過飽和の炭素原子を多く含有し
ており、強度は高いが延性や靱性が充分ではない。そこ
で、通常焼き入れ後には焼き戻し処理が行われる。一般
に焼き戻し処理は焼き戻し処理を行う温度に設定された
熱処理炉内に鋼板を挿入し、Ac1 点以下の所定の温度
に到達せしめ、その後に数10分から1時間程度の保持
を行うことで行われており、昇温の為の時間を含めると
極めて長時間の焼き戻し処理が行われる。このため焼き
戻し後の金属組織は完全に焼き戻しマルテンサイトある
いは焼き戻しベイナイトとなる。このような鋼の降伏比
は、焼き戻しにより析出したセメンタイトなどの炭化物
が可動転位を固着するために降伏強度が高いため、90
%を超えることが多い。
【0006】一方、焼き入れままの鋼材ではマルテンサ
イトや残留オーステナイトが結晶粒内に転位を多く含有
するために降伏強度が低く、低降伏比となることが予想
される。さらに残留オーステナイト部分にはマルテンサ
イト(フェライト)との固溶度の差に基づいて、固溶元
素を吸収し、マルテンサイト中で降伏点上昇をもたらす
固溶原子等を低減する効果もある。そこで、鋼を低降伏
比とするには、残留オーステナイトを生成せしめること
や焼き戻し処理中にこれが分解する事を回避することさ
らにはマルテンサイトや残留オーステナイト中の転位が
回復により消失するのを回避することが必要であると思
われる。
【0007】しかしながら、従来法のごとき化学成分、
焼き戻し方法でこれを行えば、焼き入れ後には存在した
残留オーステナイトも容易に分解してしまう。また、そ
のたのマルテンサイトあるいはベイナイトであった部分
についてもマルテンサイトの回復、再結晶により結晶粒
内の転位はかなり消失し、場合によっては、粗大なフェ
ライトとなってしまい強度、靱性の観点からも好ましく
なく、低降伏比も得られない。そこで、本発明者らは種
々の化学成分、熱処理条件を検討し、Mn、Ni、C
u、Coの総量を所定の量より多く添加することによ
り、オーステナイトの安定化を図り、焼き入れ時には残
留オーステナイトを適量生成し易くし、焼き戻し時には
分解しにくくすること、焼き戻し処理を急速加熱で行う
ことで残留オーステナイトの分解やマルテンサイトの再
結晶、回復を抑制することによって強度、靱性を損なわ
ずに鋼の降伏比を容易に低下できることを見いだした。
【0008】以上のような考え方によって、本発明法に
よれば、マルテンサイトあるいはベイナイトの微細かつ
転位の豊富な金属組織状態を損なうこと無く、微細な焼
き戻しマルテンサイト、残留オーステナイト、セメンタ
イト(残留オーステナイトの分解によって生じた固溶原
子の濃縮したものを含む)の混合組織として強度、靱性
にすぐれた低降伏比高張力鋼板を製造し得るのである。
このような新しい発見に基づき本発明法における鋼の化
学成分、製造条件を詳細に調査した結果本発明者らは特
許請求の範囲の第1項、第2項に示したような強靱な厚
鋼板の製造方法を創案した。
【0009】以下に製造方法の限定の理由について述べ
る。Cは鋼の強化を行うのに有効な元素であり0.02
%未満では十分な強度が得られない。一方、その含有量
が0.5%を越えると、溶接性を劣化させる。Siは脱
酸元素として、また、鋼の強化元素として有効である
が、0.01%未満の含有量ではその効果がない。一
方、1.0%を越えると、鋼の表面性状を損なう。Mn
は鋼の強化に有効な元素であり、0.02%未満では十
分な効果が得られない。一方、その含有量が10.0%
を越えると鋼の加工性を劣化させる。Alは脱酸元素と
して添加されるが、0.10%を越えると、鋼の表面性
状を劣化させる。
【0010】TiおよびNbはいずれも微量の添加で結
晶粒の微細化と析出強化の面で有効に機能するので溶接
部の靱性を劣化させない範囲で使用しても良い。このよ
うな観点からその添加量の上限を0.1%とする。C
u,Ni,Cr,Mo,Co,Wはいずれも鋼の焼き入
れ性を向上させる元素であり、本発明の場合、その添加
により鋼の強度を高めることが出来る。しかし、過度の
添加は鋼の靱性および溶接性を損なうため、Cu≦1
0.0%、Ni≦10.0%、Cr≦3.0%、Mo≦
3.0%、Co≦10.0%、W≦3.0%に限定す
る。
【0011】Vは析出強化により鋼の強度を高めるのに
有効であるが、過度の添加は鋼の靱性を損なうために、
その上限を0.10%とする。Bは鋼の焼き入れ性を向
上させる元素である。本発明における場合、その添加に
より鋼の強度を高めることができるが、過度の添加はB
の析出物を増加させ鋼の靱性を損ねるのでその含有量の
上限を0.003%とする。Ni、Mn、Cu、Coの
総量を2Mn+2.5Ni+1.5Cu+0.5Co≧
と規定するのは、これらの元素がAc1 を低下させる元
素であって、その効果として、Mnに換算して、2%以
上必要だからである。
【0012】次に、本発明における製造条件に付いて述
べる。本発明はいかなる鋳造条件で鋳造された鋼片につ
いても有効であるので、特に鋳造条件を特定する必要は
ない。また、鋳片を冷却すること無くそのまま熱間圧延
を開始しても一度冷却した鋳片をAc3 点以上に再加熱
した後に圧延を開始しても良い。なお、本発明において
は圧延あるいは圧延後の冷却または再加熱後の冷却の条
件に付いては特に規定するものではないが、それはいか
なる圧延、冷却を行っても本発明の有効性が失われない
からである。ただし、本発明では焼き戻しにより鋼中の
結晶粒、炭化物を微細に分散させるという目的があるの
で本発明の効果を最大限に利用するためには、焼入れ後
に金属組織がマルテンサイトあるいはベイナイトで、結
晶粒が微細であることが望ましい。
【0013】次に、焼き戻し条件についてであるが、焼
き戻し温度をAc1 +20℃以下としたのはこれを超え
るとマルテンサイトあるいはベイナイト部分のオーステ
ナイト化が進み、冷却後の組織が不均一で、粗大なもの
となってしまう可能性があるからである。このような観
点からは焼き戻し温度はAc1 点温度以下での焼き戻し
が好ましいが、焼き戻し中に微量のオーステナイトが生
じ、これがオーステナイトのまま残留することや転位を
多く含んだマルテンサイトなどになることは本発明の主
旨から外れないので、Ac1 +20℃以下とした。ま
た、焼き戻し時の昇温速度を1℃/秒以上、保持時間を
30分以内としたのはこれらが1℃/秒以下、30分を
超えては焼き戻し中に残留オーステナイトの分解、転位
の回復、組織・析出物の粗大化が生じてしまい強度、靱
性を高めることができないことと低降伏比を得られない
からである。
【0014】
【実施例】次に本発明の実施例によって本発明の有効性
を示す。表1及び2は実施例の鋼の成分を示すものであ
る。このような成分の鋼を表3及び4に示す製造条件で
製造した場合に、同じく表3及び4に示すような強度、
靱性、降伏比、処理時間が得られた。表3、表4で、本
発明の条件に合致しないものについてはその項目を下線
で示した。これによれば本発明法は比較法に比べ明らか
に引っ張り強度・靱性に優れた低降伏比鋼板を短時間で
製造することが可能であり、本発明は有効である。
【0015】
【表1】
【0016】
【表2】
【0017】
【表3】
【0018】
【表4】
【0019】
【発明の効果】以上述べたように、本発明を実施するこ
とによって、従来法に比較して極めて短時間、かつ強
度、靱性の優れた低降伏比鋼板の製造可能となり生産性
を著しく向上させることが出来た。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C22C 38/58 (72)発明者 尾上 泰光 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 C :0.02〜0.5%、 Si:0.01〜1.0%、 Mn:0.02〜10.0%、 Al:0.1 %以下 を含有し、かつ Ni:10.0 %以下、 Cu:10.0 %以下、 Co:10.0 %以下 のいずれか1種、または2種以上を含有すると共にN
    i、Mn、Cu、Coの総量が2Mn+2.5Ni+
    1.5Cu+0.5Co≧4を満たす残部がFeおよび
    不可避的不純物からなる鋼板を直接焼き入れあるいは再
    加熱後に焼き入れを行い、その後、焼き戻しを行って高
    張力鋼板を製造する方法において、焼き入れ後の金属組
    織が主にベイナイト、マルテンサイトあるいはこの混合
    組織であって、焼き戻し時の昇温速度を0.3℃/秒以
    上、焼き戻し温度をAc1 +20℃以下とし、保持を3
    0分以内に終了し、その後、放冷もしくは強制冷却を行
    うことを特徴とする生産性の高い高強度、高靱性低降伏
    比高張力鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】 重量%で、 C :0.02〜0.5%、 Si:0.01〜1.0%、 Mn:0.02〜10.0%、 Al:0.1 %以下 を含有し、かつ Ni:10.0 %以下、 Cu:10.0 %以下、 Co:10.0 %以下、 のいずれか1種、または2種以上を含有すると共に、更
    に Cr:3.0 %以下、 Mo:3.0 %以下、 V :0.1 %以下、 Nb:0.1 %以下、 Ti:0.1 %以下、 B :0.003 %以下、 W :3.0 %以下 のいずれか1種、または2種以上を含有し、Ni、M
    n、Cu、Coの総量が2Mn+2.5Ni+1.5C
    u+0.5Co≧4を満たす残部がFeおよび不可避的
    不純物からなる鋼板を直接焼き入れあるいは再加熱後に
    焼き入れし、その後、焼き戻しを行って高張力鋼板を製
    造する方法において、焼き入れ後の金属組織が主にベイ
    ナイト、マルテンサイトあるいはこの混合組織であっ
    て、焼き戻し時の昇温速度を0.3℃/秒以上、焼き戻
    し温度をAc1 +20℃以下とし、保持を30分以内で
    終了し、その後、放冷もしくは強制冷却を行うことを特
    徴とする生産性の高い高強度、高靱性低降伏比高張力鋼
    板の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008081776A (ja) * 2006-09-27 2008-04-10 Jfe Steel Kk Ni含有鋼板の製造方法
US8366347B2 (en) 2007-02-23 2013-02-05 Instant Sport, S.L. Wave-generating apparatus
CN114231714A (zh) * 2021-11-16 2022-03-25 河钢股份有限公司 890MPa级超高强低屈强比海工钢的热处理方法

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