JPH0547602B2

JPH0547602B2 -

Info

Publication number: JPH0547602B2
Application number: JP18141282A
Authority: JP
Inventors: Ryota Yamaba; Kentaro Okamoto; Keiichi Hatsutori
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1982-10-18
Filing date: 1982-10-18
Publication date: 1993-07-19
Also published as: JPS5970721A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は厚肉強靭鋼の製造方法に関するもので
更に詳しくは板厚40mm以上で引張強さ100Kg／mm²
以上を有しかつ低温靭性のすぐれた厚肉強靭鋼の
低コスト製造方法に関するものである。周知のようにブルドーザーなどで苛酷な耐衝撃
摩耗性が必要な場合高強度を有する厚鋼板が使用
されている。近時これらの機器の大型化と寒冷地環境下での
使用という使用条件の一層の苛酷化が相俟つて低
コストで耐衝撃摩耗性のすぐれた厚肉でかつ高靭
性を有する強靭鋼の開発が強く求められている。従来本発明で対象とする板厚40mm以上で引張強
さ100Kg／mm²以上を有する厚肉強靭鋼は焼入れ焼
戻し熱処理によつて製造することが通例である。
この理由は焼入れ熱処理のみで製造する場合板厚
40mm以上の厚肉材では板厚方向の機械的性質の差
が顕著になると共に、焼入れ状態ではほぼマルテ
ンサイト組織となつて良好な低温靭性が得られな
いからで焼戻し熱処理を加えることによつて低温
靭性の回復を図つていた。このような焼入れ−焼戻しの熱処理を施すこと
を基本とするプロセスによる強靭鋼としては高圧
力容器用に合金元素を大量に添加したNi−Cr−
Mo鋼が知られているがこれはコスト的に高価す
ぎ特定の用途に限定される。他方0.4〜0.5％Ｃを
含有し比較的合金添加量の少ないNi−Cr−Mo鋼
が知られているが該鋼の場合には低温靭性が低い
こと、溶接が困難であることのほか焼割れ配慮か
ら急冷不可でありマスプロダクシヨンには不向き
という問題がある。本発明はこのような問題点を有利に解決するた
め多数の実験と検討を行なつた結果なしたもので
あり、従来の常識とは異なり、適切な化学成分と
焼入れ処理のみの組合せにより低コストで大規模
製造が可能で100Kg／mm²以上の高強度を有し、か
つ高靭性、板厚方向均一性を有する板厚40mm以上
の厚肉強靭鋼の製造方法を発明したもので、その
要旨とするところは、 (1) 重量％にて、Ｃ：0.08〜0.25％、Si：1.0％以
下、Mn：0.4〜2.0％、Ni：2.0〜4.5％、Cr：
0.3〜2.5％、Mo：0.2〜1.0％、Al：0.002〜0.1
％、Mn／Cr：0.3以上を基本成分とし、残部
Feおよび不可避不純物からなる鋼を熱間加工
して40mm以上の所定の板厚としたのちAc₃点以
上から急冷して焼入れ熱処理のみを施すことを
特徴とする厚肉強靭鋼の製造方法。 (2) 重量％にて、Ｃ：0.08〜0.25％、Si：1.0％以
下、Mn：0.4〜2.0％、Ni：2.0〜4.5％、Cr：
0.3〜2.5％、Mo：0.2〜1.0％、Al：0.002〜0.1
％、Mn／Cr：0.3以上を基本成分とし、さら
に、Cu：2.0％以下、Ｖ：0.1％以下、Nb：0.1
％以下およびＢ：0.01％以下の強度改善元素群
をこの範囲内で１種または２種以上を含有し、
残部Feおよび不可避不純物からなる鋼を熱間
加工して40mm以上の所定板厚としたのちAc₃点
以上から急冷して焼入れ熱処理のみを施すこと
を特徴とする厚肉強靭鋼の製造方法。 (3) 重量％にて、Ｃ：0.08〜0.25％、Si：1.0％以
下、Mn：0.4〜2.0％、Ni：2.0〜4.5％、Cr：
0.3〜2.5％、Mo：0.2〜1.0％、Al：0.002〜0.1
％、Mn／Cr：0.3以上を基本成分とし、さら
に、Ca：0.1％以下をこの範囲内で含有し、残
部Feおよび不可避不純物からなる鋼を熱間加
工して40mm以上の所定板厚としたのちAc₃点以
上から急冷して焼入れ熱処理のみを施すことを
特徴とする厚肉強靭鋼の製造方法。 (4) 重量％にて、Ｃ：0.08〜0.25％、Si：1.0％以
下、Mn：0.4〜2.0％、Ni：2.0〜4.5％、Cr：
0.3〜2.5％、Mo：0.2〜1.0％、Al：0.002〜0.1
％、Mn／Cr：0.3以上を基本成分とし、さら
に、Cu：2.0％以下、Ｖ：0.1％以下、Nb：0.1
％以下およびＢ：0.01％以下の強度改善元素群
をこの範囲内で１種または２種以上と、Ca：
0.1％以下をこの範囲内で含有し、残部Feおよ
び不可避不純物からなる鋼を熱間加工して40mm
以上の所定板厚としたのちAc₃点以上から急冷
して焼入れ熱処理のみを施すことを特徴とする
厚肉強靭鋼の製造方法。に関するものである。すなわち、本発明は成分組成においてNi含有
量を4.5％以下に制限しているため低コストであ
り、かつＣ含有量を0.25％以下に制限しているた
め急冷しても焼割れの心配が全くない。さらに一般に合金鋼においては溶接時ミクロ偏
析部層状組織に起因する溶接割れが生じ易いが、
本発明者等が種々実験の結果第１図に示すように
Mn／Cr：0.3以上を満足したものはミクロ偏析部
層状組織が著しく改善され均一な組織が得られそ
の結果溶接割れが生じ難いことを知見した。本発明はこのような点を中心として適切に成分
組成を限定したことによつて従来の如き焼入れ−
焼戻しの熱処理を施す必要がなく焼入れ熱処理ま
まで優れた低温靭性が得られる製造法を提案する
ものである。次に本発明において成分限定理由を述べる。Ｃは、超高張力鋼を得るため0.08％以上は必要
でＣ含有量の増加と共に強度が上昇するが靭性、
溶接性が低下するとともに焼割れ感受性が高くな
り0.25％を超えるとこれらの特性劣化が著しいた
め0.08〜0.25％とした。 Siは通常脱酸元素として多少存在するほか強度
向上にも有用である。しかし1.0％を超える含有
は低温靭性の低下が著しいため上限を1.0％以下
とする。 Mnは安価に強度を向上できる元素であり高強
度を得るために0.4％以上の添加が必要である。
しかしながら2.5％を超える多量の添加は低温靭
性、溶接性を損うため0.4〜2.5％とした。 Niは鋼の低温靭性向上に有用な元素であるが
２％以下では効果がない。一方4.5％を超える添
加は鋼材のコストを著しく高め経済上好ましくな
いため2.0〜4.5％とした。 Crは焼入性を高めて強度向上に有用であり、
このような作用効果を得るには0.3％以上の添加
が必要である。しかしながら2.5％を超えると低
温靭性の劣化が生じ好ましくないため0.3〜2.5％
とする。 Moは強度、靭性の向上に有用で添加されるが
0.2未満では効果がない。一方１％を超えると強
度が上がりすぎ低温靭性の低下を招くため0.2〜
1.0％とする。 Alは鋼の脱酸するため0.002％は必要であるが
0.1％を超えると鋼の清浄性を阻害するため0.002
〜0.1％とする。次にMn／Crを0.3以上としたのは、第１図に示
すように0.3以上の場合にはミクロ偏析部層状組
織が著しく改善され均一な組織が得られその結果
溶接割れが生じ難いという知見にもとずくもので
0.3未満ではミクロ偏析の改善が不十分となる。本発明は以上の成分を必須の成分とするが要求
される鋼の特性に応じて以下の元素を１種または
２種以上含有させることができる。 Cu、Ｖ、NbおよびＢは強度を改善するという
均等的作用を持つものであるが、それぞれ2.0％、
0.1％および0.01％を超えると低温靭性を損なう
のでこれを上限とする。 Caは製鋼時に添加して鋼の脱酸を良好にし介
在物を減少して低温靭性向上に有用であるが鋼中
に多量に残存すると有害な非金属介在物となり逆
に低温靭性を阻害するため0.1％以下とする。次に不純物として不可避的に含有するＰ、Ｓに
ついては特に限定するものではないが、鋼の清浄
性を通じて材質を安定化するため少い程よく、こ
のような観点からＰは0.015％以下、Ｓは0.010％
以下とすることが好ましい。しかしてこのような成分組成の鋼の溶製に際し
ては従来高知の溶製法でよく、また熱間加工も公
知の熱間圧延もしくは熱間鍛造あるいは両者を併
用して40mm以上の所定の板厚とすれば良い。次に焼入れ熱処理について述べる。焼入れ熱処理は熱間加工によつて所定の板厚と
したのち一旦冷却し、次いでAc₃点以上に再過熱
しAc₃点以上から急冷する焼入れ熱処理を施こす
ものであるが、焼入れ熱処理を完全に行うため全
体均一なオーステナイトから急冷することが必要
であり、このため急冷前温度はAc₃点以上とす
る。前記焼入れ熱処理は、Ac₃点以上から室温ま
で急冷するか、もしくはAc₃点以上から急冷し
450℃以下の所定の温度にて急冷を停止しその後
空冷するものである。ここに、急冷途中で冷却停止を行つた場合には
室温まで急冷したものに比して良好な低温靭性が
得られ好ましい。急冷停止温度が450℃以上の高
温の場合には強度低下が大きくなるため急冷停止
温度は450℃以下とする。このように本発明は熱処理として焼入れ熱処理
のみを施こすものであるが、前述した如く通常は
焼入れ−焼戻しを施こすことが常識であるとこ
ろ、Ac₃点以上から室温まで急冷するかもしくは
Ac₃点以上から急冷し450℃以下の所定の温度に
て急冷を停止し、その後空冷する焼入れ熱処理を
行うことにより、少ない成分で強度向上がはかれ
低コスト化が可能となると共に、Ｃ量の低減が図
られ低温靭性の向上と焼割れ感受性の低下及び溶
接性の向上が可能となる優れた効果を達成できる
ものである。次に実施例を比較例とともに挙げる。第１表に示す化学成分の鋼を転炉で溶製し、第
２表に示す板厚に熱間圧延して熱処理した後の機
械的性質とミクロ偏析部層状組織測定結果を併せ
て第２表に示す。

【表】

【表】ミクロ偏析少い：均一組織を示す。
多い：層状不均一組織を示
す。
表から明白な如く本発明によるＡ鋼は本発明の
基本成分のみによる例、Ｂ鋼、Ｃ鋼、Ｄ鋼、Ｅ鋼
及びＨ鋼、Ｉ鋼、Ｊ鋼、Ｋ鋼、Ｌ鋼、Ｍ鋼、Ｎ鋼
はそれぞれ基本成分に加えてCu、Nb、Ｖ、Ｂの
強度改善元素を１種又は２種以上、または低温靭
性を向上させるCaを単独にまたは複合してを添
加した例であるがいずれもＣ含有量が十分低くか
つMn／Cr0.3以上を満足しているため焼入れ熱処
理のみによつて十分な強度と低温靭性を備えてい
る。同時にＢ鋼、Ｃ鋼で冷却停止の例を示すが、
本発明の条件では一層の低温靭性向上が認められ
る。更に、Ａ鋼のミクロ偏析を第２図イに示す
が、ミクロ偏析が少なく極めて均一な組織となつ
ており溶接性も良好である。これに対し比較例のＦ鋼は個々の成分含有量こ
そ本発明を満足して十分な強度と低温靭性を具備
しているが、Mn／Crが0.20と低いため、第２図
ロに示すようにミクロ偏析が多く不均一な組織を
呈し溶接性の悪い鋼板となつた。またＧ鋼はＣ含有量が本発明範囲外の鋼を用い
て焼入れ焼戻しの熱処理を加えたもので焼割れが
発生した。

【図面の簡単な説明】

第１図はMn／Crと、ミクロ偏析部層状組織占
積率の関係を示す説明図、第２図イ，ロは実施例
及び比較例のミクロ偏析を示す組織写真である。

Claims

【特許請求の範囲】１重量％にて、Ｃ：0.08〜0.25％、Si：1.0％以
下、Mn：0.4〜2.0％、Ni：2.0〜4.5％、Cr：0.3
〜2.5％、Mo：0.2〜1.0％、Al：0.002〜0.1％、
Mn／Cr：0.3以上を基本成分とし、残部Feおよ
び不可避不純物からなる鋼を熱間加工して40mm以
上の所定の板厚としたのちAc₃点以上から急冷し
て焼入れ熱処理のみを施すことを特徴とする厚肉
強靭鋼の製造方法。２重量％にて、Ｃ：0.08〜0.25％、Si：1.0％以
下、Mn：0.4〜2.0％、Ni：2.0〜4.5％、Cr：0.3
〜2.5％、Mo：0.2〜1.0％、Al：0.002〜0.1％、
Mn／Cr：0.3以上を基本成分とし、さらに、
Cu：2.0％以下、Ｖ：0.1％以下、Nb：0.1％以下
およびＢ：0.01％以下の強度改善元素群をこの範
囲内で１種または２種以上を含有し、残部Feお
よび不可避不純物からなる鋼を熱間加工して40mm
以上の所定板厚としたのちAc₃点以上から急冷し
て焼入れ熱処理のみを施すことを特徴とする厚肉
強靭鋼の製造方法。３重量％にて、Ｃ：0.08〜0.25％、Si：1.0％以
下、Mn：0.4〜2.0％、Ni：2.0〜4.5％、Cr：0.3
〜2.5％、Mo：0.2〜1.0％、Al：0.002〜0.1％、
Mn／Cr：0.3以上を基本成分とし、さらに、
Ca：0.1％以下をこの範囲内で含有し、残部Feお
よび不可避不純物からなる鋼を熱間加工して40mm
以上の所定板厚としたのちAc₃点以上から急冷し
て焼入れ熱処理のみを施すことを特徴とする厚肉
強靭鋼の製造方法。４重量％にて、Ｃ：0.08〜0.25％、Si：1.0％以
下、Mn：0.4〜2.0％、Ni：2.0〜4.5％、Cr：0.3
〜2.5％、Mo：0.2〜1.0％、Al：0.002〜0.1％、
Mn／Cr：0.3以上を基本成分とし、さらに、
Cu：2.0％以下、Ｖ：0.1％以下、Nb：0.1％以下
およびＢ：0.01％以下の強度改善元素群をこの範
囲内で１種または２種以上と、Ca：0.1％以下を
この範囲内で含有し、残部Feおよび不可避不純
物からなる鋼を熱間加工して40mm以上の所定板厚
としたのちAc₃点以上から急冷して焼入れ熱処理
のみを施すことを特徴とする厚肉強靭鋼の製造方
法。