JPH0570885A - 球状船首用低降伏点焼入れ鋼とその製造法 - Google Patents

球状船首用低降伏点焼入れ鋼とその製造法

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JPH0570885A
JPH0570885A JP23476791A JP23476791A JPH0570885A JP H0570885 A JPH0570885 A JP H0570885A JP 23476791 A JP23476791 A JP 23476791A JP 23476791 A JP23476791 A JP 23476791A JP H0570885 A JPH0570885 A JP H0570885A
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JP
Japan
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steel
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less
low yield
present
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JP23476791A
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Hiroshi Iki
浩 壱岐
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 YS≦28kgf/mm2 、vEo ≧2.8kgf-mの球状船首
用低降伏点焼入れ鋼およびその製造方法を提供する。 【構成】 重量%で、C: 0.002 〜0.03%、Si: 0.4 〜
1.0 %、Mn: 0.05〜0.5%、N: 0.005 %以下、Si/Mn:
10以下、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼組成
を有する鋼に、Ar3 点以上の温度域で熱間圧延を行い、
さらにAr3 点以上の温度域より焼入れを行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、降伏点が低く加工性に
優れた、特に強加工を必要とされる球状船首(バルパス)
用として使用するのに好適な、球状船首用低降伏点焼
入れ鋼とその製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】鋼を加工し塑性変形を与える際に必要と
なる力の大きさは、その鋼の降伏点によって決定され
る。したがって、鋼の降伏点は低いほうが加工を行い易
い。一般に、鋼材の性質 (強度、靱性) は、例えば「鉄
鋼便覧」第3版、287 〜381 頁にも記載されているよう
に、主として化学成分や熱処理によって大きく影響され
る。しかし、降伏点は鋼の引張強度に直接的に影響され
易い。
【0003】従来、焼入れ、焼戻しする鋼で降伏比 (降
伏点/引張強度×100)は約80%以上であり、通常の圧延
のままの鋼でも約60〜70%であった。さらに、制御圧延
鋼では、約70%を上回る程度である。このように、鋼は
何れも降伏比が60%以上であることが普通であった。す
なわち、従来は降伏点を低く抑制する方法がなく、極低
降伏点厚鋼板の製造は困難であった。
【0004】ところで、球状船首 (バルパス) 用として
使用される鋼は、加工時に受ける荷重が高いため、降伏
点が高いと加工時のストレッチャーストレインによりし
わが発生し、このしわ取りに膨大な時間および工数を要
するといった問題があった。したがって、球状船首用と
して用いる鋼においては、例えば、28kgf/mm2 以下にま
で降伏点を低下させることが重要である。
【0005】そこで、近年に至り、降伏点を低下させる
技術が種々提案されている。例えば成分系を下げる技
術、すなわち添加元素量を抑制する技術が知られてい
る。
【0006】例えば、特開昭63−118012号公報には、
C: 0.02〜0.20% (以下、本明細書においては特にこと
わりがない限り「%」は「重量%」を意味するものとす
る) 、Si:1.0 %以下、Mn:0.5 〜2.0 %、sol.Al:0.
01〜0.1 %を含有し、さらにNb:0.01〜0.15%、Ti:0.
01〜0.15%およびV:0.01〜0.15%のうち1種または2
種以上を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる
鋼に少なくとも950 ℃以下の累積圧下率が40%以上の熱
間圧延を行うことにより、Nb、VおよびTiの1種または
2種以上の元素の炭窒化物を析出させて組織の微細化を
はかるとともに、さらに前記熱間圧延の終了後、室温ま
たは Ar3変態点−50℃以下の任意の温度から3℃/s以上
の加熱速度で Ac1変態点〜Ac3変態点の温度域に加熱後
直ぐまたは5分以下の時間保持してから冷却することに
より、析出物の凝集粗大化が起こらないように制御し
て、低温靱性を確保するとともに降伏比70%以下を実現
した厚鋼板を製造する技術が提案されている。
【0007】特開昭63−293110号公報には、C:0.03〜
0.25%、Si:0.01〜0.5 %、Mn:0.6 〜1.8 %、Al:0.
005 〜0.1 %、N:0.001 〜0.008 %、B:0.0003〜0.
002%、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼を、Ac
3 点以上でかつ1200℃以下の温度に加熱し、 Ar3点+10
0℃以下でかつ Ar3点−20℃以上の温度域で、累積圧下
率で30%以上でかつ99%以下の圧下を加え、引き続き A
r3点−30℃以下でかつAr3点−60℃以上の温度域より、
5℃/s以上でかつ30℃/s以下の冷却速度で、常温以上で
かつ400 ℃以下まで冷却することにより、降伏比上昇の
原因となる焼入れ後の鋼の焼戻し処理を行わなくとも実
用に十分耐え得る高い靱性を有する鋼を製造する技術が
提案されている。
【0008】さらに、特開昭64−8220号公報には、C:
0.03〜0.25%、Si:0.03 〜0.5 %、Mn:0.20〜1.8 %、
Al:0.004 〜0.10%、N:0.0001〜0.005 %、残部Feお
よび不可避的不純物からなり、Ceq.=C+ 1/6・Mn+1/
24・Siで表されるCeq.が0.45%以下を満足する鋼を、オ
ーステナイトの状態から焼入れし700 ℃以下の温度で焼
戻しすることにより、焼戻し時にマルテンサイトからセ
メンタイトを放出した転位の多いフェライトと、転位の
移動を妨げない凝集したセメンタイトとにし、それ以外
の析出物はAlNのみに抑えて、降伏比が55%以下の鋼を
製造する技術が提案されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの従来
の技術により得られる低降伏比鋼を球状船首用鋼として
使用すると、 確かに降伏点は低下しているものの、強度も不足して
しまうこと、および 成分系を下げて添加元素量を低減しているため、溶接
の際に HAZ軟化が起こり、溶接性を損ねてしまうこと という問題があり、実用化は容易ではなかった。
【0010】また、前述の従来の技術において、成分系
を下げたことに起因する強度低下を補償するため、強度
を上昇させる割りには伸びの低下を伴わないSiの添加量
の増加は確かに有効である。しかし、Siはフェライトフ
ォーマーであり、逆にCの濃化した部分に溶接の際に島
状マルテンサイトができ、溶接継手靱性を損ねるため実
用化が困難であった。
【0011】このように、従来の技術では、降伏点が低
く、加工性に優れた、特に強加工を必要とされる球状船
首用として使用するのに好適な球状船首用低降伏点鋼を
提供することはできなかったのである。ここに、本発明
の目的は、上記課題を解決することができる球状船首用
低降伏点焼入れ鋼およびその製造法を提供することにあ
り、具体的には、YS≦28kgf/mm2 、vEo ≧2.8kgf-mの球
状船首用低降伏点焼入れ鋼およびその製造法を提供する
ことにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を解
決するため種々検討を重ね、低降伏点化を図るために
は、極低炭素化 (純鉄系) 成分とすることが有効である
ことを知見した。しかし、単に極低炭素化を図ると、強
度が低下してしまう。そこで、この強度の低下を補償す
るためには、Siを増加すること、焼入れ組織とするこ
と、さらに焼入れによる固溶Cの増加により加工後にお
ける歪時効を利用することが有効であることを知見し
た。
【0013】しかし、上記技術では、Si添加量を増加す
るため溶接性が劣化してしまう。そこで、本発明者はさ
らに検討した結果、溶接の際に靱性に影響を与える微少
な島状マルテンサイト生成を抑制するためには、Siと焼
入れ性元素であるMnとの量比を最適化することが有効で
あることを知見した。
【0014】本発明者は、これらの知見に基づいてさら
に検討を重ねた結果、略述すれば、鋼の成分系を従来よ
りも若干低下させるとともにこの低下に伴う強度の低下
を補償するためSiを増して添加し、さらにSi添加に伴う
溶接性の劣化を防止するためにSiとMnとの量比を限定し
て、オーステナイト域から焼入れることにより、球状船
首用鋼として用いるのに好適な諸特性を具えた低降伏点
焼入れ鋼を得られることを知見して、本発明を完成し
た。
【0015】ここに、本発明の要旨とするところは、
C: 0.002 〜0.03%、Si: 0.4 〜1.0 %、Mn: 0.05〜0.
5 %、N: 0.005 %以下、Si/Mn: 10以下、残部Feおよ
び不可避的不純物からなる鋼組成を有することを特徴と
する溶接性の優れた球状船首用低降伏点焼入れ鋼であ
る。
【0016】また、別の面からは、C: 0.002 〜0.03
%、Si: 0.4 〜1.0 %、Mn: 0.05〜0.5 %、N: 0.005
%以下、Si/Mn: 10以下、残部Feおよび不可避的不純物
からなる鋼組成を有する鋼に、Ar3点以上の温度域で熱
間圧延を行い、さらにAr3 点以上の温度域より焼入れを
行うことを特徴とする溶接性の優れた球状船首用低降伏
点焼入れ鋼の製造法である。
【0017】
【作用】以下、本発明を作用効果とともに詳述する。ま
ず、本発明にかかる球状船首用低降伏点焼入れ鋼の組成
を限定する理由を説明する。
【0018】C: 0.002 〜0.03% Cは、強度をある程度高めるために添加される。C含有
量が0.002 %未満であると強度上昇に効果がなく、溶接
時の継手軟化が顕著となり、一方C含有量が0.03%超で
あると、炭化物の析出による硬化現象である焼入れ時効
により降伏点が上昇してしまう。そこで、本発明では、
C含有量は0.002 %以上0.03%以下と限定する。好まし
くは、0.002 〜0.008 %である。
【0019】Si: 0.4 〜1.0 % Siは、降伏点を上昇させずに、固溶強化による強度上昇
を図るために添加される。Si含有量が0.4 %未満である
と強度上昇を図ることができず、一方Si含有量が1.0 %
超であると、変態点が上昇し焼きが入り易くなるため、
降伏点および引張強さともに上昇してしまう。また、島
状マルテンサイトを形成して溶接性を害する。そこで、
本発明では、Si含有量は0.4 %以上1.0 %以下と限定す
る。好ましくは、0.6 〜1.0 %である。
【0020】Mn: 0.05〜0.5 % Mnは、強度および靱性の両方をともに向上させるために
添加される。かかる効果を奏するためには、Mn含有量は
0.05%以上が有効であるが、0.5 %超添加すると、溶接
性を害する。また、Mnは焼入性元素であり、0.5 %超添
加すると、降伏点および引張強度が上昇してしまう。そ
こで、本発明では、Mn含有量は、0.05%以上0.5 %以下
と限定する。
【0021】N: 0.005 %以下 Nは、加工 (歪付加) 後の時効硬化 (歪時効硬化) を高
めるために添加される。しかし、N含有量が0.005 %超
であると、常温時効硬化により加工前に著しく硬化して
しまう。そこで、本発明では、N含有量は、0.005 %以
下と限定する。Si/Mn: 10以下 溶接の際、靱性に影響を及ぼす微少な島状マルテンサイ
ト(MA)の生成を抑制するために必要な条件である。Si/
Mnが10超であると、MAの絶対量が多くなり、良好な靱性
レベルを得ることができない。そこで、本発明では、Si
/Mn≦10と限定する。
【0022】上記以外の組成は、Feおよび不可避的不純
物である。不可避的不純物として、例えばAlの含有量
は、0.003 %以下である。上記組成を有する、本発明に
かかる球状船首用低降伏点焼入れ鋼は、適度な強度 (34
〜37kgf/mm2)と、低降伏点 (24〜27kgf/mm2)と、さらに
優れた溶接継手靱性 (Vノッチシャルピー吸収エネルギ
ー値:15〜30kgf-m)とを併せて有する。したがって、球
状船首用鋼として極めて適した材料である。
【0023】次に、本発明にかかる球状船首用低降伏点
焼入れ鋼の製造法について説明する。前記組成を有する
鋼を、本発明では、Ar3 点以上の温度域で圧延し、Ar3
点以上の温度域より焼入れる。焼入温度がAr3 点以下で
あると、焼入不足による加工前の降伏点および引張強度
の不足が著しいこと、および固溶C量が少なくなるた
め、1%予歪を与える加工後の時効硬化の不足により、
やはり降伏点および引張強度が目標値に達しない。そこ
で、焼入温度はAr3 点以上であることが必要であり、焼
入温度Ar3 点以上を確保するためには圧延温度もAr3
以上である。
【0024】なお、強度確保の観点から圧延温度の上限
は1100℃であり、靱性確保の観点から焼入温度の上限は
1000℃である。このようにして、本発明にかかる球状船
首用低降伏点焼入れ鋼を製造することができる。さら
に、本発明を実施例を参照しながら詳述するが、これは
あくまでも本発明の例示であって、これにより本発明が
限定されるものではない。
【0025】
【実施例】表1に示す組成を有する鋼片を、表2に示す
温度で熱間圧延を終了し、板厚が35mm、30mm、25mmまた
は20mmの鋼板とした。
【0026】
【表1】
【0027】これらの鋼板に、表2に示す焼入れ開始温
度、焼入れ終了温度および冷却条件で焼入れを行って、
鋼板を得た。なお、表2におけるQはオンラインでの常
温への焼入れを、DQはオンラインでの常温への焼入れ
をそれぞれ示す。
【0028】
【表2】
【0029】これらの鋼板からそれぞれ試料を切り出し
て、YS(kgf/mm2) 、TS(kgf/mm2) を測定するとともに、
入熱:20 KJ/cmの再現熱サイクルを与えた後にVノッチ
シャルピー吸収エネルギーvEo(kgf-m)を測定し、さらに
1%予歪を付与した後の引張特性としてYS (kgf/mm2)、
TS (kgf/mm2)を測定した。結果を表3にまとめて示す。
【0030】
【表3】
【0031】表3から明らかなように、本発明にかかる
試料 (No.1〜No.15)は、高強度かつ低降伏点であって、
溶接継手靱性に優れており、球状船首用鋼として適当で
あることがわかる。試料No.16 は、C含有量が本発明の
上限を上回っているため、降伏点が著しく上昇してしま
った。試料No.17 は、C含有量が本発明の加減を下回っ
ているため、加工後強度が不足してしまった。
【0032】試料No.18 は、Si含有量が本発明の上限を
超え、かつSi/Mnが本発明の上限を超えているため、降
伏点が上昇するとともに靱性値が著しく低下してしまっ
た。試料No.19 は、Si含有量が本発明の下限を下回って
いるため、強度が不足している。試料No.20 は、Mn含有
量が本発明の上限を上回っているため、降伏点が上昇し
てしまった。
【0033】試料No.21 は、Mn含有量が本発明の下限を
下回り、かつSi/Mnが本発明の上限を上回っているた
め、強度および靱性値が著しく劣化した。試料No.22
は、N含有量が本発明の上限を上回っているため、加工
後に著しく硬化してしまった。試料No.23 および試料N
o.24 は、Si/Mnの値が本発明の範囲外であるため、い
ずれも靱性値が悪化している。さらに、試料No.25ない
し試料No.27 は、いずれも、仕上げ圧延温度または焼入
れ温度が本発明の範囲外であるため、1%予歪後の強度
低下が著しい。
【0034】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明により、強
加工を必要とされる球状船首用として使用するのに好適
な球状船首用低降伏点鋼を提供することが可能となっ
た。かかる効果を有する本発明の意義は、極めて著し
い。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 C: 0.002 〜0.03%、Si: 0.4 〜1.0 %、Mn: 0.05〜0.
    5 %、 N: 0.005 %以下、Si/Mn: 10以下、 残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼組成を有するこ
    とを特徴とする溶接性の優れた球状船首用低降伏点焼入
    れ鋼。
  2. 【請求項2】 重量%で、 C: 0.002 〜0.03%、Si: 0.4 〜1.0 %、Mn: 0.05〜0.
    5 %、 N: 0.005 %以下、Si/Mn: 10以下、 残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼組成を有する鋼
    に、Ar3 点以上の温度域で熱間圧延を行い、さらにAr3
    点以上の温度域より焼入れを行うことを特徴とする溶接
    性の優れた球状船首用低降伏点焼入れ鋼の製造法。
JP23476791A 1991-09-13 1991-09-13 球状船首用低降伏点焼入れ鋼とその製造法 Withdrawn JPH0570885A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6694078B2 (en) 2000-06-01 2004-02-17 The Furukawa Electric Co., Ltd. Optical fiber cable
WO2011062000A1 (ja) * 2009-11-20 2011-05-26 新日本製鐵株式会社 船体用厚鋼板及びその製造方法

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