JPH06145787A - 溶接性に優れた高張力鋼の製造方法 - Google Patents
溶接性に優れた高張力鋼の製造方法Info
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- JPH06145787A JPH06145787A JP29419692A JP29419692A JPH06145787A JP H06145787 A JPH06145787 A JP H06145787A JP 29419692 A JP29419692 A JP 29419692A JP 29419692 A JP29419692 A JP 29419692A JP H06145787 A JPH06145787 A JP H06145787A
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Abstract
れた異方性のない高張力鋼を製造する方法を提供する。 【構成】下記またはの鋼をのプロセスで処理す
る。 C:0.06〜0.12%、Si:0.5%以下、Mn:0.5〜1.5 %、
Mo:0.1〜0.5 %、V:0.03〜0.1 %、Nb:0.005〜0.05
%、sol.Al:0.005〜0.1 %、N:0.0060%以下、B:0.
0003〜0.0015%およびTi:0.005〜0.025 %を含有し、溶
接割れ感受性組成PCMが0.23以下である鋼。 上記の成分に加えて更に重量%でNi:1.0%以下、C
r:1.0%以下、Cu:0.5%以下およびCa:0.0005〜0.0050
%の中の1種以上を含有する鋼。 1000〜1250℃に加熱して熱間圧延を行った後、一旦 4
00℃以下に冷却し、次いでAc3点以上の温度に再加熱し
て焼入れし、Ac1点以下の温度で焼戻しする。 【効果】引張強さ780N/mm2級の靱性、溶接性に優れた溶
接構造用高張力鋼を安価に、かつ機械的性質に異方性を
生じることなしに製造することができる。
Description
接性とが要求される水圧鉄管、橋梁、圧力容器などの溶
接構造用高張力鋼の製造方法に関する。
0N/mm2以上で、良好な溶接性、切欠靱性などを有する構
造用鋼を高張力鋼と称する。鋼は、C含有量の増加に伴
って強度が増大するが、一方では溶接性が低下するた
め、C含有量を低下させる代わりにC以外のMn、Si、N
i、Cr、Mo、V、Ti、Nb、Bなどの合金元素を少量添加
して溶接性、切欠靱性を悪化させることなく強度を高め
る工夫がなされている。
M58)では、C含有量0.18%以下のSi−Mn系あるいはこれ
に少量のCr、Ni、Mo、Cu、Vなどを添加した鋼材を調質
(焼入れ、焼戻し)して、強度と靱性を確保し、一方、
炭素当量 (Ceq.)を0.44%以下に抑えて、溶接熱影響部
(以下、HAZという)の硬さを低下させて溶接時の割
れ感受性を改善している。なお、Ceq. は一般に下記の
式で定義される。
量を0.18%以下に抑え、焼入れ性を向上させるMn、Ni、
Cr、Mo、B、焼戻し軟化抵抗を増加させるMo、Vなどの
合金元素を少量複合含有させて、Ceq. を高くした鋼を
調質して、高強度、高靱性を得ている。しかし、Ceq.
が高くなると溶接時の割れ感受性が高くなり、引張強さ
780N/mm2級以上の高張力鋼の溶接施工時においては、鋼
材を 100〜150 ℃に予熱する必要がある。
開昭56−256 号公報には、低C化およびAl、Nの含有量
を最適にバランスさせてBのもつ作用効果を有効に活用
する耐溶接割れ感受性の優れた高張力鋼が提案されてい
る。特公平2−27407 号公報には、Nb−Mo−B−N成分
系の鋼をオンライン焼入れした後焼戻しすることによ
り、Nb−Mo系析出物を析出硬化に活用する溶接性に優れ
た高強度鋼の製造方法が開示されている。
策のみでは、強度および靱性を同時に確保しながら、後
述するPCMを低下させるには限界があり、シャルピー試
験における vTrs(脆性破面遷移温度)を−90℃以下に
保持するのは困難である。特公平2−27407 号公報に示
されている方法のように、制御圧延した後に十分な再結
晶が行われないまま直接焼入れすると、特にNb含有鋼で
は強度、靱性の圧延方向の異方性が生じる恐れがある。
強さ780N/mm2級の溶接構造用高張力鋼であって、溶接前
の予熱温度を従来の 100〜150 ℃から50℃以下に低下さ
せることができる優れた溶接性を備えた鋼を、安価に、
かつ機械的性質に異方性を生じることなしに製造する方
法を提供することにある。
(1) のまたはの化学組成の鋼を下記(2) のプロセス
で処理することを特徴とする高張力鋼の製造方法にあ
る。
〜1.5 %、Mo:0.1〜0.5 %、V:0.03〜0.1 %、Nb:0.0
05〜0.05%、sol.Al:0.005〜0.1 %、N:0.0060%以
下、B:0.0003〜0.0015%およびTi:0.005〜0.025 %を
含有し、残部Feおよび不可避不純物からなり、かつ下記
(I)式で表される溶接割れ感受性組成PCMが0.23以下。
Cr:1.0%以下、Cu:0.5 %以下およびCa:0.0005〜0.00
50%の中の1種以上を含有し、前記PCMが0.23以下。
ンゴットから分塊圧延した鋼片) を1000〜1250℃に加熱
して熱間圧延を行った後、一旦、 400℃以下に冷却し、
次いでAc3点以上の温度に再加熱して焼入れし、Ac1点
以下の温度で焼戻しする。
から焼戻しまでの条件を適切に定めたことの総合的な効
果として前記の目的を達成するのであるが、まず、本発
明方法の主な特徴を列挙すると次のとおりである。
保したうえで、MoとNbを複合して含有させることによ
り、Nbの析出硬化を一層高め、高価なNi、Moの含有量を
少なくする。
制し、溶接割れ感受性組成(以下、PCMという)が0.23
%以下になるように合金元素含有量を制限して溶接性を
改善する。
の含有によりオーステナイト粒の粗大化を防止して靱性
を高め、さらに焼入れ、焼戻しの熱処理をオフライン処
理で行うことにより、圧延による強度、靱性の異方性の
発生を防止する。
めた理由を説明する。以下、成分含有量の%は重量%を
意味する。
効果がある。本発明では、溶接性の改善あるいは経済性
向上のため、焼入性を向上させて強度を高めるB、Ni、
Moの含有量を低く抑えており、これによる強度低下を補
う必要があるので、Cを0.06%以上を含有させる。一
方、0.12%を超えると溶接割れ感受性が高くなる。そこ
で、C含有量は0.06〜0.12%の範囲に限定した。
るが、多量に含有させると島状マルテンサイトの生成が
促進され靱性が劣化するので、好ましいのは 0.1%以下
であるが、強度確保の観点から上限を 0.5%とした。
保する上で重要な元素であるため、 0.5%以上含有させ
る。一方、1.5 %を超えると焼戻し脆性が大きくなり、
溶接性が劣化するなどの問題を生じる。このため、Mn含
有量は 0.5〜1.5 %の範囲に限定した。
有効な元素である。そのためには、 0.1%以上の含有量
が必要である。一方、0.5 %を超える多量の含有は溶接
性を損なうこと、および高価な元素であることから、Mo
含有量は 0.1〜0.5 %の範囲とした。
要とするが、 0.1%を超えると溶接性の劣化を招く。よ
って、V含有量は0.03〜0.1 %の範囲とした。
度、靱性を向上させるのに有効な元素である。特に、Mo
との複合含有により強度上昇効果が顕著となるため0.00
5 %以上含有させる。ただし、多量に含有させるとHA
Zの硬化を招くので0.05%以下としたが、好ましいのは
0.02%以下である。
sol.Alとして0.005 %以上が必要であるが、0.1 %を超
えると鋼の清浄性を損なう。
損なうこと、およびBと結合して焼入性向上に有効なso
l.Bを低減させることから、Nの上限は0.0060%とし
た。
強度上昇に大きく寄与する元素であるが、HAZの硬化
をも招くため、B含有量は0.0003〜0.0015%の範囲とし
た。
Zの靱性向上に有効であるため 0.005%以上含有させる
必要があるが、過剰のTiは靱性劣化を起こすので、Tiは
0.025 %以下とした。
元素の中から1種以上を含有させることができる。
効であるが、高価な元素であるため添加する場合でも、
Ni含有量の上限は 1.0%とした。
の劣化をも招くため 1.0%以下にした。
るが、0.5 %を超えて多量に含有させると溶接性を損な
うこと、およびCuチェッキングによる高温割れの懸念が
でてくることから、Cu含有量の上限は0.5 %とした。
上、異方性の軽減に有効な元素であるが、そのために
は、少なくとも0.0005%の含有量が必要である。一方、
0.0050%を超えると介在物の増大による靱性劣化につな
がるので、Ca含有量は0.0005〜0.0050%の範囲に限定し
た。
して利用されているものであり、本発明の目的である溶
接性の改善のためには極力小さい方が望ましい。しか
し、本発明方法の素材となる鋼ではPCMを0.23以下に抑
えれば、後に実施例で示すように、予熱なしで溶接して
も割れ発生のおそれはない。
件について説明する。
はなく、オーステナイト単相の高温域で圧延を終了する
通常の熱間圧延である。しかし、その時の加熱温度の範
囲を1000〜1250℃とする。加熱温度が1250℃を超える
と、細粒化のためにTiを含有させた鋼であってもオース
テナイト粒が粗大化して母材靱性が劣化するため、その
上限を1250℃とした。一方、1000℃未満の低温での加熱
では、Nbの固溶が不十分で、その後の微細な含Nb析出物
による強度と靱性の向上効果が発揮できなくなるため、
その下限を1000℃とした。この下限の温度はNbの含有量
によっても変わるが、Nbを0.02%以上含有させる必要が
ある場合では、Nbの固溶を考慮して1150℃以上1250℃ま
でとするのがよい。
域まで冷却してから再加熱して焼入れ、焼戻しを行う。
その理由は、十分に変態が行われないままに再加熱する
と混粒組織が生じやすく靱性劣化を招くからである。な
お、焼入れ温度はオーステナイト単相域からの焼入れが
行えるAc3点以上の温度とし、焼戻し温度は過度の強度
低下を避けるためにAc1以下の温度とする。
示す条件で熱間圧延し、熱間圧延後、一旦、400 ℃以下
まで冷却して、さらに表2に示す温度で焼入れ焼戻し熱
処理を施して、板厚25〜40mmの高張力鋼板を製造した。
を表2に併せて示す。なお、溶接性は、入熱1.7kJ/mmの
CO2アーク溶接でY開先拘束割れ試験を行い、割れ停止
に必要な予熱温度で、靱性は、シャルピー衝撃試験によ
る脆性破面遷移温度で、それぞれ評価した。
明で定める条件を全て満たす本発明例では、良好な母材
強度および靱性を有し、かつ優れた溶接性を示したが、
比較例では、HT780 クラスの鋼としての必要な強度と
靱性をともに満たさないか、あるいは、これらを満たし
ても溶接性が劣化することが確認された。
のために使用されている高価な合金元素の含有量を少な
くして、高強度、高靱性でしかも溶接性が優れた高張力
鋼を製造することができる。
Claims (2)
- 【請求項1】重量%で、C:0.06〜0.12%、Si:0.5%以
下、Mn:0.5〜1.5 %、Mo:0.1〜0.5%、V:0.03〜0.1
%、Nb:0.005〜0.05%、sol.Al:0.005〜0.1 %、N:0.
0060%以下、B:0.0003〜0.0015%およびTi:0.005〜0.
025 %を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなり、
かつ下記 (I)式で表される溶接割れ感受性組成PCMが0.
23以下である鋼を1000〜1250℃に加熱して熱間圧延を行
った後、一旦、400 ℃以下に冷却し、次いでAc3点以上
に再加熱して焼入れし、Ac1点以下の温度で焼戻しする
ことを特徴とする溶接性に優れた高張力鋼の製造方法。 PCM=C%+{(Mn%+Cr%+Cu%)/20}+(Si%/30)+(Ni%/60) +(Mo%/15)+(V%/10)+5B% ・・・(I) - 【請求項2】請求項1記載の成分に加えて更に重量%
で、Ni:1.0%以下、Cr:1.0%以下、Cu:0.5 %以下およ
びCa:0.0005〜0.0050%の中の1種以上を含有し、前記
PCMが0.23以下である鋼を1000〜1250℃に加熱して熱間
圧延を行った後、一旦、400 ℃以下に冷却し、次いでA
c3点以上に再加熱して焼入れし、Ac1点以下の温度で焼
戻しすることを特徴とする溶接性に優れた高張力鋼の製
造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4294196A JP2671732B2 (ja) | 1992-11-02 | 1992-11-02 | 溶接性に優れた高張力鋼の製造方法 |
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JPH06145787A true JPH06145787A (ja) | 1994-05-27 |
JP2671732B2 JP2671732B2 (ja) | 1997-10-29 |
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- 1992-11-02 JP JP4294196A patent/JP2671732B2/ja not_active Expired - Lifetime
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