JPH0542494B2 - - Google Patents

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JPH0542494B2
JPH0542494B2 JP57192087A JP19208782A JPH0542494B2 JP H0542494 B2 JPH0542494 B2 JP H0542494B2 JP 57192087 A JP57192087 A JP 57192087A JP 19208782 A JP19208782 A JP 19208782A JP H0542494 B2 JPH0542494 B2 JP H0542494B2
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JP
Japan
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toughness
steel
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temperature
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JP57192087A
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English (en)
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JPS5980718A (ja
Inventor
Ichiro Seta
Hiroshi Matsushita
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment

Description

【発明の詳細な説明】
この発明は、低温靭性にすぐれ、かつ高強度を
有する鋼材に関するものである。 一般に、沸点が−43℃のLPG用のタンク等に
使用されている鋼板は、その沸点よりもさらに60
〓低い温度での靭性が必要とされ、−76℃におけ
るNRL落重試験で判定される厳しい低温靭性が
要求されている。 そこで、本発明者等は、上記の要求を満足する
鋼材を開発すべく研究を行なつた結果、 (a) 鋼を、重量%で(以下、%は重量%を示す)、 C :0.03〜0.12%、 Si:0.001〜0.250%、 Mn:1.0〜1.6%、 Ti:0.005〜0.014%、 Nb:0.003〜0.030%、 Al:0.01〜0.09%、 N :0.0001〜0.0070%、 Ca:0.0010〜0.0040%、 Ni:4.5〜9.8%、 B :0.0005〜0.0015%、 を含有し、残りがFeと不可避不純物からなり、
かつ前記不可避不純物のうちのSおよびO(酸素)
の含有量を、それぞれ、 S:0.001%未満、 O:0.0020%以下、 とした組成を有する鋼に特定し、この鋼に、 (b) まず、炭窒化物を固溶させるために、例えば
1200〜1250℃の比較的高温に加熱し、この状態か
ら冷却途中の100℃を越えない温度にて30%以上
の圧下率で第1回熱間圧延加工を施してNbおよ
びTiの炭窒化物を極微細に析出させ、引続いて
一旦フエライト組織とするために600℃以下まで
冷却し、 (c) 上記組織では、析出粒子が微細すぎるために
オーステナイト化時に不安定な状態のものが多数
存在するのが通常であるので、オーステナイト化
時の安定化を確保するために焼入れ時のオーステ
ナイト化温度に近い温度、すなわちAC3点〜
(AC3点+100℃)の温度域に加熱して炭窒化物を
若干成長させ、これによつてオーステナイト粒の
成長防止と、特に冷却変態時のフエライト生成に
有効に作用させると共に、極細粒のフエライト組
織が得られるように温度が(Ar1点+30℃)にな
るまでの間に50%以上の圧下率で第2回熱間圧延
加工を施してから、600℃以下の温度に冷却して
フエライト変態を完了させ、 (d) 引続いて、鋼材組織をオーステナイト化する
ために870〜950℃の温度域に加熱し、この温度域
から10〜20℃/secの冷却速度で冷却の焼入れ処
理を施し、 (e) 最終的に鋼材の強度レベルを調整するために
600〜650℃の温度域に加熱の焼戻し処理を施す
と、 (f) この結果得られた鋼材は、平均粒径:12μm
以下のフエライトを主体(ベイナイトまたはマル
テンサイト量は40%以下)とした微細組織をもつ
ようになり、これによつてNDT温度(NRL落重
試験による無延性遷移温度)が−120℃以下のす
ぐれた低温靭性、並びに降伏強さ:33Kg/mm2
上、引張強さ:46Kg/mm2以上の高強度をもつよう
になるという研究結果得たものである。 この発明は、上記の研究結果にもとづいてなさ
れたものであつた、 C :0.03〜0.12%、 Si:0.001〜0.250%、 Mn:1.0〜1.6%、 Ti:0.005〜0.014%、 Nb:0.003〜0.030%、 Al:0.01〜0.09%、 N:0.0001〜0.0070%、 Ca:0.0010〜0.0040%、 Ni:4.5〜9.8%、 B :0.0005〜0.0015%、 を含有し、残りがFeと不可避不純物からなり、
かつ前記不可避不純物のうちのSおよびOの含有
量を、それぞれ、 S:0.001%未満 O:0.0020%以下、 とした組成、並びに平均粒径:12μm以下のフエ
ライトを主体とした微細組織を有する、低温靭性
にすぐれた高強度鋼材に特徴と有するものであ
る。 つぎに、この発明の鋼材において、成分組成を
上記の通りに限定した理由を説明する。 (a) C 成分は、鋼材の強度を確保するための最も経済
的で有効な元素であるが、その含有量が0.03%未
満では所望の強度を確保することができず、一方
0.12%を越えて含有させると溶接性を損うように
なることから、その含有量を0.03〜0.12%と定め
た。 (b) Si Si成分には、脱酸作用のほかに、鋼母材の靭性
を改善する作用があるが、その含有量が0.001%
未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方
0.250%を越えるような過剰添加は溶接部靭性を
損なうことにつながるため、その含有量を0.001
〜0.250%と定めた。 (c) Mn Mn成分には、C成分について経済的に強度確
保を果たす作用があるが、その含有量が1.0%未
満では前記作用に所望の効果が得られず、一方
1.6%を越えて含有させると溶接部靭性を劣化す
るようになるので、その含有量を1.0〜1.6%と定
めた。ただし、Mn量が1.4%を越えた場合には、
他の合金元素との組合せにより靭性の劣化を招く
ことが多く、板厚などの条件にもよるが、強度を
十分に確保できる場合には1.4%以下とすること
が望ましい。 (d) Ti Ti成分は、鋼中においてTi窒化物を形成し、
このTi窒化物を形成し、このTi窒化物が溶接部
靭性に好影響を及ぼすので、溶接部靭性を改善す
るために添加されるものであるが、その含有量が
0.005%未満では溶接部靭性の改善効果が認めら
れず、一方0.014%を越えて含有させるとかえつ
て靭性劣化を来たすようになるので、その含有量
を0.005〜0.014%と定めた。 (e) Nb Nb成分は、少量の添加で母材の強度及び靭性
を改善する作用を有しており、特にこの発明の鋼
材では、Nb(C,N)を熱間圧延によつて析出分
散させることが必要であるので、不可欠の成分で
ある。しかしながら、その含有量が0.003%未満
では前記作用に所望の効果が得られず、一方
0.030%を越えて含有させると溶接部靭性が劣化
するようになることから、その含有量を0.003%
〜0.030%と定めた。 (f) Al Al成分には、鋼材の母材靭性を確保する作用
があるが、その含有量が0.01%未満では前記作用
に所望の効果が得られず、一方0.09%を越えて含
有させると鋼の清浄度を悪くし、諸特性に悪影響
を及ぼすようになることから、その含有量を0.01
〜0.09%と定めた。 (g) N N成分は、鋼中に不可避的に入る一種の不純物
であり、鋼中のTiやAlを結合してTiNやAlN等
の窒化物を形成する元素であつて、0.0070%を越
えて鋼中に存在すると溶接部の靭性を損なうよう
になる。一方、適量の存在で、TiとともにTiN
を形成して溶接部靭性に好影響を及ぼすこととな
ることから、これを積極的に利用するために、そ
の含有量を0.0001〜0.0070%と定めた。 (h) Ca Ca成分には、S成分と硫化物を形成し、鋼の
異方性を小さくするとともに溶接部の靭性を向上
する作用があるが、その含有量が0.0010%未満で
は前記作用に所望の効果が得られず、一方、その
含有量が0.0040%を越えると鋼の清浄度が悪くな
つて鋼材特性に悪影響が出ることから、その含有
量を0.0010〜0.0040%と定めた。 また、Ca成分はS成分との関係で、S含有量
に対するCa含有量の百分率が0.5未満では、S分
の影響で鋼の異方性が大きく現われることから、
(%Ca)/(%S)≧0.5とするのがよい。 (i) Ni Ni成分には、母材および溶接部の靭性を一段
と向上させる作用があるが、その含有量が4.5%
未満では所望の靭性向上効果が得られず、一方そ
の含有量が9.8%を越えると、溶接部に高温割れ
が発生するようになることから、その含有量を
4.5〜9.8%と定めた。 (j) B B成分は、TiやAlと同様に、Nと結びついて
BNを形成する元素であり、溶接部靭性を改善し
たり、母材強度を向上させる作用を有するが、そ
の含有量が0.0005%未満では前記作用に所望の効
果を得られず、一方0.0015%を越えて含有させる
と、B元素による焼入れ性向上作用が強く現われ
て溶接部靭性が劣化するようになることから、そ
の含有量を0.0005〜0.0015%と定めた。 (k) SおよびO 鋼中にSおよびOが存在すると、それぞれ硫化
物および酸化物を形成して非金属介在物となる
が、特にS含有量が0.001%以上では硫化物系
(MnS系が主)介在物を増加し、またO含有量が
0.0020%を越えると酸化物系介在物が増加し、そ
れぞれ鋼の靭性を極端に劣化することとなるの
で、S含有量を0.001%未満に、そしてO含有量
を0.0020%以下に限定した。 また、この発明の鋼材において、フエライトの
平均粒径が12μmを越えると、低温靭性が低下す
るようになり、所望のすぐれた低温靭性を確保す
ることができなくなることから、フエライトの平
均粒径は12μm以下にしなければならない。 つぎに、この発明の鋼材を実施例により具体的
に説明する。 まず、第1表に示される成分組成をもつた溶鋼
を70ton転炉を用いて、通常の条件で溶製し、連
続鋳造にてスラブとし、このスラブに、加熱温
度:
【表】
【表】
【表】
【表】 1230℃、圧下率:35%、仕上温度:750℃の条件
で第1回熱間圧延加工を施し、ついで加熱温度:
950℃、圧下率:70%、仕上温度:780℃の条件で
第2回熱間圧延加工を施し、引続いて加熱温度:
870℃、冷却速度:10〜20℃/secの条件での焼入
れ処理と、温度620℃に加熱の焼戻し処理を施す
ことにより、いずれも25mmの板厚を有する本発明
鋼材1〜21および比較鋼材1〜12をそれぞれ
製造した。 なお比較鋼材1〜12は、いずれも構成成分の
うちのいずれかの成分含有量(第2表に*印を付
す)が、この発明の範囲から低い方に外れるか、
あるいはこれを含有しない組成をもつものであ
る。 また、比較の目的で、本発明鋼材2と同じ組成
の鋼について、焼入れ処理時の冷却速度を3℃/
secと遅くする以外は同じ条件で比較鋼材13を
製造した。 さらに、第1、第2表には、この結果得られた
各種鋼材のフエライトの平均粒径および面積率の
測定結果を示した。 つぎに、この結果得られた各種鋼材について、
引張強さ(T.S.)、降伏点(Y.S.)、シヤルピー衝
撃試験破面遷移温度(vTs)、−100℃におけるシ
ヤルピー衝撃吸収エネルギー値 (vE-100)、お
よびNDT温度を測定し、第3表に示した。 第1〜3表に示される結果から、本発明鋼材1
〜21は、いずれもすぐれた低温靭性と高強度を
有するのに対して、比較鋼材1〜13に見られる
ように、構成成分のうちのいずれかの成分の含有
量がこの発明の範囲から低い方に外れた場合や、
あるいはこれを含有しない場合、さらにフエライ
トの平均粒径が12μmを越えて粗い組織をもつ場
合には、強度および靭性、さらに低温靭性のうち
の少なくともいずれかの特性が相対的に劣つたも
のになることが明らかである。 上述のように、この発明の鋼材は、すぐれた低
温靭性と高強度を有するので、LPG用タンク等
の構造材として用いるのに適したものである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 重量%で、 C :0.03〜0.12%、 Si:0.001〜0.250%、 Mn:1.0〜1.6%、 Ti:0.005〜0.014%、 Nb:0.003〜0.030%、 Al:0.01〜0.09%、 N :0.0001〜0.0070%、 Ca:0.0010〜0.0040%、 Ni:4.5〜9.8%、 B :0.0005〜0.0015%、 を含有し、残りがFeと不可避不純物からなり、
    かつ前記不可避不純物のうちのSおよびOの含有
    量を、 S:0.001%未満、 O:0.0020%以下、 とした組成、並びに平均粒径:12μm以下のフエ
    ライトを主体とした微細組織を有することを特徴
    とする低温靭性のすぐれた高強度鋼材。
JP19208782A 1982-11-01 1982-11-01 低温靭性のすぐれた高強度鋼材 Granted JPS5980718A (ja)

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FI971625A (fi) * 1997-04-17 1998-10-18 Aspector Oy Teräksen lämpökäsittely
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