JPH05255743A - 急速焼戻しによる高張力鋼板の製造方法 - Google Patents

急速焼戻しによる高張力鋼板の製造方法

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JPH05255743A
JPH05255743A JP5089092A JP5089092A JPH05255743A JP H05255743 A JPH05255743 A JP H05255743A JP 5089092 A JP5089092 A JP 5089092A JP 5089092 A JP5089092 A JP 5089092A JP H05255743 A JPH05255743 A JP H05255743A
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Japan
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steel
steel plate
steel sheet
temperature
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JP5089092A
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Rikio Chijiiwa
力雄 千々岩
Hiroshi Tamehiro
博 為広
Toshiya Tsuruta
敏也 鶴田
Masaaki Fujioka
政昭 藤岡
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は工業的に可能な高能率の焼戻し処理
により高靭性の高張力鋼板の製造技術を提供するもので
ある。 【構成】 焼入れ後の鋼板を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、表面温度がA1 点−200℃以上、A1点+1
00℃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、高靭性で高張力な鋼板を製造することができる。こ
れにより、靭性が必要な高張力鋼を大型の構造物に適用
することが可能となった。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は工業的に可能な高能率な
焼戻し処理による高靭性の高張力鋼板の製造方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来、引張強度が60kgf/mm2 以上の鋼
の殆どは焼入れ、焼戻し処理により製造されていた。こ
のような製造法は製造コストが高く、且つ製造に要する
時間も長いため、生産性が悪いなどの大きな問題点を含
んでいた。このため、従来の熱処理法の欠点を補う方法
として、圧延直後に水冷するいわゆるDQ法が使用され
はじめている。このような製造法としては、例えば特開
昭59−142898号公報などに技術の記載がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな技術では、材質は多少改善されるものの、生産性は
焼戻し工程が従来の方法であるため、生産性が悪く、製
造コストの増加は避けられなかった。従来の焼戻し処理
は550〜680℃程度に保定された熱処理炉に鋼板を
装入して、鋼板の温度が所定の温度に達してから20〜
40分程度保持して、その後、空冷する方法であった。
このため、昇温時間は再加熱焼入れ時より長くなり(昇
温時間は温度が低い程長くなる傾向)生産性を著しく害
していた。本発明は工業的に可能な高能率な焼戻し処理
により高靭性の高張力鋼板の製造法を提供するものであ
る。
【0004】本発明により製造した鋼は高靭性と高張力
を兼ね備えており、大型の溶接構造物等への適用が可能
である。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、重量%
で、C:0.02〜0.20%、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
からなる鋼を圧延直後に焼入れするか、圧延後常温まで
空冷し、再加熱、焼入れしてミクロ組織をベイナイト・
マルテンサイトの混合組織とした鋼板を、鋼板の表面の
スケールを排除した後、鋼板を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
+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高張力鋼板の製造方法であ
る。
【0006】更に本発明は重量%で、C:0.02〜
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直後に焼入れするか、圧延後常温
まで空冷し、再加熱、焼入れしてミクロ組織をベイナイ
ト・マルテンサイトの混合組織とした鋼板を、鋼板の表
面のスケールを排除した後、鋼板を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、A
1 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高張力鋼板の製造方法
である。
【0007】本発明の基本となる考え方を以下に述べ
る。一般に焼入れ焼戻し処理は強度と靭性を確保する手
段として有効とされている。焼入れにより炭素を過飽和
に含んだマイテンサイトやベイナイト組織とするが、こ
れらの組織中には変態により導入される転位も存在し
て、強度が増加する。また、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】しかしながら、焼戻し温度が低いと過剰な
炭素の固溶状態により靭性が回復しない。従って、従来
の焼戻し処理は強度と靭性が良好な範囲として600℃
付近の温度で30分程度の保持を行う方法がとられてい
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、強度、靭性が従来の方法では到達できなかった
特性を得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。このような方
法の一つは大径パイプの誘導加熱法としてすでに使用さ
れているが、厚鋼板の場合、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、工業的な実用化はコ
ストや温度精度から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。圧延直後に焼入れするか、圧
延後常温まで空冷し、再加熱焼入れしてミクロ組織をベ
イナイト・マルテンサイトの混合組織とした鋼板を、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鋼板を装入し、0.2℃/秒の
昇温速度で加熱し、表面温度がA1 点−200℃以上、
1 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
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℃の熱処理炉でA1
−200℃以上、A1 点+100℃以下の範囲に加熱す
る方法では、スケールの付着状態により鋼板の温度が大
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
−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+
100℃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
粗大化させずに強度や靭性を確保するためである。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強
度や靭性が得られるが、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
済的な大きなメリットである。
【0016】本発明鋼は従来にない短時間で、極めて良
好な材質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、0.02%未
満では十分な強度が得られないため下限を0.02%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。
【0017】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%以上では溶接性を害するため上限は2.0
%である。
【0018】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。
【0019】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。
【0020】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。
【0021】
【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・靭性バランスを示す。
【0022】
【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あり、引張強度で60〜80kgf/
mm2 を示し、−60℃のシャルピー値も15kgf-m を超
える値である。
【0025】これに対し、比較鋼11では、焼戻し法は
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、靭性が不十分である。同様に、比
較鋼12では、焼戻し法は発明鋼と同じであるが、鋼成
分のMnが低いため、強度、靭性共に不十分な値であ
る。さらに、鋼13〜15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
ずれも強度、靭性と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
処理により高靭性の高張力鋼板の製造技術であり、生産
性が高く、製造コストを低くすることができる。本発明
により製造した鋼は高靭性と高張力を兼ね備えており、
大型の溶接構造物等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vTrsの関係の図表である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤岡 政昭 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 :0.02〜0.20%、 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直後
    に焼入れするか、圧延後常温まで空冷し、再加熱、焼入
    れしてミクロ組織をベイナイト・マルテンサイトの混合
    組織とした鋼板を、鋼板の表面のスケールを排除した
    後、鋼板を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高張力鋼板の製造方法。
JP5089092A 1992-03-09 1992-03-09 急速焼戻しによる高張力鋼板の製造方法 Pending JPH05255743A (ja)

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