JPH05255742A - 急速焼戻しによる低降伏比高張力鋼板の製造方法 - Google Patents

急速焼戻しによる低降伏比高張力鋼板の製造方法

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JPH05255742A
JPH05255742A JP5088992A JP5088992A JPH05255742A JP H05255742 A JPH05255742 A JP H05255742A JP 5088992 A JP5088992 A JP 5088992A JP 5088992 A JP5088992 A JP 5088992A JP H05255742 A JPH05255742 A JP H05255742A
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JP5088992A
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Rikio Chijiiwa
力雄 千々岩
Hiroshi Tamehiro
博 為広
Yuji Otsuka
祐二 大塚
Atsuhiko Yoshie
淳彦 吉江
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は工業的に可能な高能率の焼戻し処理
により低降伏比の高張力鋼板の製造技術を提供するので
ある。 【構成】 700〜850℃より焼入れした鋼板を80
0〜1000℃に加熱した熱処理炉に装入し、0.2℃
/秒以上の昇温速度で加熱し、表面温度がA1 点−20
0℃以上、A1 点+100℃以下の所定の温度に到達し
た後、ただちに炉外へ出し、2℃/秒以上の冷却速度で
冷却を行うことにより、低降伏比の高張力鋼板を製造す
ることができる。これにより、本発明法で製造した鋼板
は耐震性が必要な大型の建築構造物への適用が可能とな
った。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は700〜850℃から焼
入れした鋼板を急速加熱、急速冷却することにより低降
伏比(低YR)の高張力鋼板を製造する方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来、引張強度が60kgf/mm2 以上の
低YR鋼の殆どは700〜850℃のオーステナイト
(γ)−フェライト(α)の2相共存域からの水冷後、
焼戻しする方法が用いられていた。例えば、特開平3−
207814号公報にその記述があるが、この方法で
は、γ−αの2相共存域で保持することにより炭素
(C)のαからγへの濃化を促進してCを殆ど含まない
αとCが濃化したγを生成させ、水冷後に柔らかい部分
と固い部分の2相を混在させて低YR化を図っていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この技
術では、焼戻し処理は従来と同じ方法であるため、低Y
R化に限界があり、大きな問題点であった。また、従来
の焼戻し処理法は鋼板を所定の温度に保持した炉内に長
時間保持する必要があり、処理時間が長く、製造コスト
の面でも問題であった。本発明は高張力化と低YR化を
同時に達成する鋼板の製造技術を提供するものである。
本発明により製造した鋼は低YRと高張力を兼ね備えて
おり、耐震性が要求されるような大型の建築物に適して
いる。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、重量%
で、C:0.04〜0.20%、Si:1%以下、M
n:0.5〜2.0%、P:0.020%以下、S:
0.010%以下、Al:0.05%以下、N:0.0
08%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物
からなる鋼を圧延後の700〜850℃から焼入れする
か、圧延後常温まで空冷し、700〜850℃に加熱し
てこの温度から焼入れした鋼板を、鋼板の表面のスケー
ルを排除したのち、800〜1000℃に加熱した熱処
理炉に装入し、0.2℃/秒以上の昇温速度で加熱し
て、表面温度がA1 点−200℃以上、A1 点+100
℃以下の所定の温度に到達した後、ただちに炉外へ出
し、2℃/秒以上の冷却速度で冷却を行うことを特徴と
する急速焼戻しによる低降伏比高張力鋼板の製造方法で
ある。
【0005】更に本発明は重量%で、C:0.04〜
0.20%、Si:1%以下、Mn:0.5〜2.0
%、P:0.020%以下、S:0.010%以下、A
l:0.05%以下、N:0.008%以下および、N
b:0.1%以下、V:0.1%以下、Ti:0.03
%以下、Ni:1%以下、Cu:0.8%以下、Cr:
1%以下、Mo:1%以下、B:0.003%以下、C
a:0.005%以下、REM:0.05%以下の一種
または二種以上を含有し、残部がFeおよび不可避的不
純物からなる鋼を圧延後の700〜850℃から焼入れ
するか、圧延後常温まで空冷し、700〜850℃に加
熱してこの温度から焼入れした鋼板を、鋼板の表面のス
ケールを排除したのち、800〜1000℃に加熱した
熱処理炉に装入し、0.2℃/秒以上の昇温速度で加熱
して、表面温度がA1 点−200℃以上、A1 点+10
0℃以下の所定の温度に到達した後、ただちに炉外へ出
し、2℃/秒以上の冷却速度で冷却を行うことを特徴と
する急速焼戻しによる低降伏比高張力鋼板の製造方法で
ある。
【0006】本発明の基本となる考え方を以下に述べ
る。前述したように低YR鋼を製造する技術としてはγ
−αの2相共存域から水冷し、その後、焼戻しを行う方
法が一般的である。2相共存域からの水冷によりCを殆
ど含まないフェライト相とCを過飽和に含んだマルテン
サイト相が生成される。降伏強度(YS,YP)は主に
フェライト相の強度に依存し、引張り強さ(TS)は主
にマルテンサイト相の強度に依存することが知られてい
る。YSはTSに対するYS(YP)の割合であるた
め、2相共存域からの水冷は低YR鋼製造のため、最も
適した方法と考えられていた。しかしながら、従来の方
法では、その後の焼戻し処理により前述の効果は損なわ
れ、低YR化の限界があった。
【0007】焼戻し工程で生じる主な冶金現象は固溶
炭素原子がセメンタイトとして排出、固溶炭素原子が
Fe以外の金属元素との炭化物として析出、変態時に
生じたミクロ組織中の多数の転位が消滅あるいは著しく
減少の3点が知られている。これらの現象は焼戻し温度
が高いほど進行が速く、マルテンサイトやベイナイトの
ラスセメンタイトおよびその他の炭化物が粗大化し、強
度に寄与する転位も減少する。
【0008】しかも、焼戻し温度が高いほどYSの低下
よりTSの低下が大きいため、YRが増加することにな
る。一方、焼戻し温度が低いと過剰な炭素の固溶状態
(一部マルテンサイトを含む)が解消されないため、靭
性が回復しない。従って、従来の焼戻し処理は必然的に
焼戻し温度範囲が定められ、低YR化にとって避けられ
ない限界があった。
【0009】本発明者らの研究によれば、過剰な炭素の
固溶状態をなくし、且つ炭化物の粗大化を抑制する方法
により、従来の方法では到達できなかった低YR化を図
ることができることを見いだした。
【0010】すなわち、急速加熱で所定の温度まで昇温
し、保持をとらずに水冷する方法である。このような考
えとは異なるが、特開昭58−19439号公報では、
急速加熱法が開示されているが、この方法はパイプの誘
導加熱法であり、厚鋼板への適用は難しい。厚鋼板の場
合、誘導加熱法は、実際に製造される厚鋼板の厚みや幅
の種類が極めて多いため加熱用のコイルが多数必要で、
コストや温度精度から、工業的に実用化は無理な課題で
あった。
【0011】本発明者らは、従来の焼戻し処理方法に変
わる最適な方法について検討し、以下の方法が最も適し
ていることを見いだした。すなわち、鋼板を圧延後の7
00〜850℃から焼入れするか、圧延後常温まで空冷
して、700〜850℃に再加熱してこの温度から焼入
れした鋼板を、鋼板の表面のスケールを排除したのち、
800〜1000℃に加熱した熱処理炉に装入し、0.
2℃/秒以上の昇温速度で加熱して、表面温度がA1
−200℃以上、A1 点+100℃以下の所定の温度に
到達した後、ただちに炉外へ出し、2℃/秒以上の冷却
速度で常温まで冷却する方法である。
【0012】まず、熱処理炉で鋼板を加熱する場合、鋼
板の温度は鋼板表裏面のスケールの影響が大きく、特に
本発明のように800〜1000℃の熱処理温度よりか
なり高温の熱処理炉でA1 点−200℃以上、A1 点+
100℃以下の範囲に加熱し、保持をしない方法ではス
ケールの付着状態により鋼板の到達温度が大きく左右さ
れる。スケール付着状態は同一鋼板内でも板内位置によ
る差が大きいため、同一熱処理鋼板内の材質の変動が大
きくなり実用には適さない。
【0013】また、熱処理炉の温度を800〜1000
℃に保持する理由は、800℃未満では昇温速度が遅
く、初期の目的を達しないため、1000℃超では板厚
の中心温度と表面温度の差や鋼板の端との温度差が10
0℃を超え、均一な材質が得られないためである。
【0014】さらに、加熱温度をA1 点−200℃以
上、A1 点+100℃以下の範囲とする理由はA1 点−
200℃以下の温度では過剰な炭素の固溶状態がなくな
らないため、靭性が回復しないためであり、A1 点+1
00℃以上の温度では炭化物が粗大化し、強度が低下す
るだけでなく、靭性も劣化するためである。
【0015】つぎに、所定の温度に達した後、保持をし
ないでただちに炉外へ出して水冷する理由は、炭化物を
粗大化させずにTSの低下を抑えて靭性を確保するため
である。すなわち、従来の考えでは、過剰な炭素の固溶
状態の解消は焼戻し温度とその時間の積算効果とされて
いたが、これとは全く異なり、焼戻し温度の絶対値が支
配的であることをつきとめ、炭化物の粗大化は従来どお
りの積算効果である事実を明らかにし、その最適な方法
が急速加熱、急冷法であることを見いだした。
【0016】本発明法によれば、従来法では達すること
ができなかった低YRの高張力鋼が得られるが、生産性
の点からも大きなメリットが生じる。すなわち、本発明
法での焼戻し処理時間は従来法に比較して約1/3程度
の時間で処理できるため経済的に大きなメリットであ
る。
【0017】本発明鋼は従来にない短時間の焼戻し処理
で、低YR、高張力の鋼板の製造を可能とするものであ
るが、製造法と共に鋼成分が重要であり、以下これにつ
いて述べる。Cは強度を確保するため、重要な元素であ
り、0.04%未満では十分な強度が得られないため下
限を0.04%とした。また、0.2%を超えると溶接
性を劣化させるので上限を0.2%とした。
【0018】Siは脱酸上、鋼に含まれる元素である
が、多く添加すると溶接性が劣化するため上限を1%と
した。Mnは強度、靭性を確保するため不可欠な元素で
あり、0.5%以上の添加が有効である。しかしなが
ら、2.0%超では溶接性を害するため上限は2.0%
である。
【0019】本発明鋼において不純物であるP,Sをそ
れぞれ0.020%、0.010%以下とした理由は母
材靭性、溶接性を劣化させないためである。Alは一般
に脱酸上鋼に含まれる元素であるが、0.05%を超え
るとスラブ鋳造時の表面割れが出やすくなるため上限を
0.05%とした。Nは特に強度や靭性に大きな害をお
よぼさないが、多すぎるとスラブ鋳造時の表面割れが出
やすくなるため、0.0080%以下とした。
【0020】つぎに、Nb,V,Ti,Ni,Cu,C
r,Mo,B,Ca,REMを添加する理由を述べる。
Nb,V,Tiはいずれも微量の添加で結晶粒の細粒化
と析出硬化の面で有効であるが、多すぎると溶接性や溶
接部の靭性に悪いためその上限をNb,Vは0.1%以
下、Tiは0.03%以下とした。
【0021】Ni,Cu,Cr,Mo,Bはいずれも鋼
の焼入性を向上させ、強度や靭性を確保するため重要な
元素であるが、過度の添加は鋼の靭性や溶接性、溶接部
の靭性を害するため、それぞれ上限をNi1%以下、C
u0.8%以下、Cr1%以下、Mo1%以下、B0.
003%以下に限定する。Ca,REMは硫化物(Mn
S)の形態を制御し、低温靭性の改善や耐水素誘起割れ
性などに効果を発揮する。しかし、多すぎると靭性や清
浄度を害するためそれぞれ上限をCa0.005%以
下、REM0.05%以下とした。
【0022】
【実施例】表1に発明鋼と比較鋼の化学成分および鋼板
の製造条件、母材の機械的特性を示す。また、図1に、
発明鋼と比較鋼の強度とYR,vTrsとの関係を示
す。
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】表1および図1に示すように発明鋼の強度
や靭性は極めて良好で、YRも60キロ鋼で74%以
下、80キロ鋼で78%以下で、耐震性が問題となる建
築物への実用に最適である。また、発明鋼の−60℃の
シャルピー値も15kgf-m を超える良好な値である。
【0025】これに対し、比較鋼11では、鋼板の製造
法は発明鋼と同じであるが、鋼成分のMnが高過ぎるた
め、強度は良好であるが、YRが高く、靭性が不十分で
ある。同様に、比較鋼12では、鋼板の製造法は発明鋼
と同じであるが、鋼成分のMnが低いため、YRは低い
が強度、靭性が不十分な値である。さらに、鋼13〜1
5では、鋼成分は本発明鋼の範囲に入っているが、焼戻
し処理が従来法であるため、いずれもYRが高く、強
度、靭性も不十分な値である。
【0026】
【発明の効果】本発明は工業的に可能な高能率の焼戻し
処理により低降伏比の高張力鋼板の製造技術を提供する
ものであり、高張力化と低YR化を同時に達成できた。
本発明により製造した鋼は低降伏比と高張力を兼ね備え
ており、大型の建築構造物などへの適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】引張強さとYR,vTrsの関係の図表であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉江 淳彦 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 :0.04〜0.20%、 Si:1%以下、 Mn:0.5〜2.0%、 P :0.020%
    以下、 S :0.010%以下、 Al:0.05%以
    下、 N :0.008%以下 残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼を圧延後の
    700〜850℃から焼入れするか、圧延後常温まで空
    冷し、700〜850℃に加熱してこの温度から焼入れ
    した鋼板を、鋼板の表面のスケールを排除したのち、8
    00〜1000℃に加熱した熱処理炉に装入し、0.2
    ℃/秒以上の昇温速度で加熱して、表面温度がA1 点−
    200℃以上、A1 点+100℃以下の所定の温度に到
    達した後、ただちに炉外へ出し、2℃/秒以上の冷却速
    度で冷却を行うことを特徴とする急速焼戻しによる低降
    伏比高張力鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】 重量%で、 Nb:0.1%以下、 V :0.1%以
    下、 Ti:0.03%以下、 Ni :1%以下、 Cu:0.8%以下、 Cr :1%以下、 Mo:1%以下、 B :0.003
    %以下、 Ca:0.005%以下、 REM:0.05%
    以下 の一種または二種以上を含有することを特徴とする請求
    項1記載の急速焼戻しによる低降伏比高張力鋼板の製造
    方法。
JP5088992A 1992-03-09 1992-03-09 急速焼戻しによる低降伏比高張力鋼板の製造方法 Withdrawn JPH05255742A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109468529A (zh) * 2018-10-12 2019-03-15 舞阳钢铁有限责任公司 一种无镍超高强钢板及其生产方法

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Legal Events

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A300 Withdrawal of application because of no request for examination

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Effective date: 19990518