JPH06330164A - 熱間加工鋼材の組織予測方法 - Google Patents
熱間加工鋼材の組織予測方法Info
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- JPH06330164A JPH06330164A JP5121535A JP12153593A JPH06330164A JP H06330164 A JPH06330164 A JP H06330164A JP 5121535 A JP5121535 A JP 5121535A JP 12153593 A JP12153593 A JP 12153593A JP H06330164 A JPH06330164 A JP H06330164A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 製品に対する物理的な調査の必要なく、熱間
加工によって製造される鋼材の組織を製造段階で予測す
る。 【構成】 粒径，転位密度，冷却条件，鋼成分等を計算
又は実測で求め、これら値を基にして冷却温度に伴って
変化する熱力学的自由エネルギー濃度曲線を算出し、算
出値に基づき変態開始条件を判断し、変態挙動及び析出
したセメンタイト体積率を算出し、冷却後の組織を予測
する。 【効果】 冷却後の組織を予測することにより適格な冷
却条件の設定が可能となり、最適条件の熱間加工によっ
て鋼材製品が製造される。
加工によって製造される鋼材の組織を製造段階で予測す
る。 【構成】 粒径，転位密度，冷却条件，鋼成分等を計算
又は実測で求め、これら値を基にして冷却温度に伴って
変化する熱力学的自由エネルギー濃度曲線を算出し、算
出値に基づき変態開始条件を判断し、変態挙動及び析出
したセメンタイト体積率を算出し、冷却後の組織を予測
する。 【効果】 冷却後の組織を予測することにより適格な冷
却条件の設定が可能となり、最適条件の熱間加工によっ
て鋼材製品が製造される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、製品に対する物理的，
化学的な調査の必要なく、熱間加工鋼材の組織を加工条
件から製造段階で予測する方法に関する。
化学的な調査の必要なく、熱間加工鋼材の組織を加工条
件から製造段階で予測する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】熱間圧延工程で製造される鋼材の材質
は、成分，熱間圧延終了温度，巻取り温度，冷却終了温
度等を変数にした重回帰モデルに従って推定されてい
る。しかし、材質を直接に決定している組織の強度，変
態率等を因子としたものは知られておらず、間接的な製
造因子から材質を推定するに留まっている。たとえば、
特公昭５８−２２４６号公報では、冷却曲線から求めら
れた変態率に基づいて鋼材の材質を予測する方法が開示
されている。しかし、熱間圧延の効果に対する考慮がさ
れておらず、予測精度に問題がある。また、変態率の計
算に予め定量的に表現された等温変態曲線を用意するこ
とが必要とされ、汎用性に乏しい。特開昭５９−６７３
２４号公報では、実機圧延機の荷重から最終到達オース
テナイト粒径及び歪み量を計算し、その後の冷却過程に
おけるフェライト粒径を計算し、フェライト粒径及び冷
却速度から得られる組織強化パラメータに基づいて強度
を推定している。しかし、この推定方式は、パーライト
等の第２相組織に対する考慮がなく、熱間加工条件によ
っては複雑に変化する材質を適格に把握することはでき
ない。
は、成分，熱間圧延終了温度，巻取り温度，冷却終了温
度等を変数にした重回帰モデルに従って推定されてい
る。しかし、材質を直接に決定している組織の強度，変
態率等を因子としたものは知られておらず、間接的な製
造因子から材質を推定するに留まっている。たとえば、
特公昭５８−２２４６号公報では、冷却曲線から求めら
れた変態率に基づいて鋼材の材質を予測する方法が開示
されている。しかし、熱間圧延の効果に対する考慮がさ
れておらず、予測精度に問題がある。また、変態率の計
算に予め定量的に表現された等温変態曲線を用意するこ
とが必要とされ、汎用性に乏しい。特開昭５９−６７３
２４号公報では、実機圧延機の荷重から最終到達オース
テナイト粒径及び歪み量を計算し、その後の冷却過程に
おけるフェライト粒径を計算し、フェライト粒径及び冷
却速度から得られる組織強化パラメータに基づいて強度
を推定している。しかし、この推定方式は、パーライト
等の第２相組織に対する考慮がなく、熱間加工条件によ
っては複雑に変化する材質を適格に把握することはでき
ない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この点、特開平３−１
３０３１８号公報，特開平３−１５３８２６号公報等で
は、フェライト変態モデル，ベーナイト変態モデル，変
態時の粒径変換比モデル等を用いて熱間圧延後の材質を
予測している。この予測方法は、残留オーステナイトを
含む高強度熱延鋼板の材質特性を予測対象としており、
特殊鋼を含む広範囲の鋼材には適用されない。たとえ
ば、特開平３−１５３８２６号公報では、Ｎｉ，Ｃｒ，
Ｍｏ等の合金元素による影響が取り込まれておらず、適
用される鋼種が限られる。また、何れの予測方法におい
ても、Ｃ量の増加によって析出する初析セメンタイトの
変態率を予測できない。しかし、高張力鋼板及び特殊鋼
の材質予測では、初析セメンタイトの取扱いやＮｉ，Ｃ
ｒ，Ｍｏ等の合金元素の取扱いが大きく異なっている。
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたもの
であり、Ｃ含有量に制限を無くすと共にＣｒ，Ｍｎ，Ｍ
ｏ等の影響も取り込むことにより、共析組成以上の量で
Ｃを含む鋼材に対しても、容易に且つ正確に熱間加工鋼
材の組織を予測することを目的とする。
３０３１８号公報，特開平３−１５３８２６号公報等で
は、フェライト変態モデル，ベーナイト変態モデル，変
態時の粒径変換比モデル等を用いて熱間圧延後の材質を
予測している。この予測方法は、残留オーステナイトを
含む高強度熱延鋼板の材質特性を予測対象としており、
特殊鋼を含む広範囲の鋼材には適用されない。たとえ
ば、特開平３−１５３８２６号公報では、Ｎｉ，Ｃｒ，
Ｍｏ等の合金元素による影響が取り込まれておらず、適
用される鋼種が限られる。また、何れの予測方法におい
ても、Ｃ量の増加によって析出する初析セメンタイトの
変態率を予測できない。しかし、高張力鋼板及び特殊鋼
の材質予測では、初析セメンタイトの取扱いやＮｉ，Ｃ
ｒ，Ｍｏ等の合金元素の取扱いが大きく異なっている。
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたもの
であり、Ｃ含有量に制限を無くすと共にＣｒ，Ｍｎ，Ｍ
ｏ等の影響も取り込むことにより、共析組成以上の量で
Ｃを含む鋼材に対しても、容易に且つ正確に熱間加工鋼
材の組織を予測することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の組織予測方法
は、その目的を達成するため、Ｃ：１．８重量％以下，
Ｓｉ：２．５重量％以下及びＭｎ：２．５重量％以下を
含む鋼の鋳片を熱間加工した後、冷却して鋼材とする
際、成分，加熱条件及び加工条件から求められる初期γ
粒径及びオーステナイト転位密度に応じて、（１）〜
（６）式の変態予測モデルから実行冷却条件下でのフェ
ライト，パーライト，ベーナイト，マルテンサイト又は
セメンタイトの各変態率を求めることを特徴とする。熱
間加工される鋳片は、更にＮｉ：４．５重量％以下，Ｃ
ｒ：２．５重量％以下及びＭｏ：１．２重量％以下の１
種又は２種以上を含んでいてもよい。 Ｃｘ＝ｆ（Ｘｆ，Ｘｐ，Ｘｂ，Ｃα，Ｃγ，Ｔ） ・・・・（１） Ｘｆ＝ｆ（Ｒ，Ｃα，Ｃγ，Ｔ，ｔ，ρ） ・・・・（２） Ｘｐ＝ｆ（Ｘｆ，Ｃｘ，Ｔ，ｔ，ρ） ・・・・（３） Ｘｂ＝ｆ（Ｘｆ，Ｘｐ，Ｃｘ，Ｔ，ｔ，ρ） ・・・・（４） Ｘｍ＝ｆ（Ｘｆ，Ｘｐ，Ｘｂ，Ｃｘ，Ｔ，ｔ，ρ）・・・・（５） Ｓｃ＝ｆ（Ｒ，Ｃｘ，Ｔ，ｔ，ρ） ・・・・（６）
は、その目的を達成するため、Ｃ：１．８重量％以下，
Ｓｉ：２．５重量％以下及びＭｎ：２．５重量％以下を
含む鋼の鋳片を熱間加工した後、冷却して鋼材とする
際、成分，加熱条件及び加工条件から求められる初期γ
粒径及びオーステナイト転位密度に応じて、（１）〜
（６）式の変態予測モデルから実行冷却条件下でのフェ
ライト，パーライト，ベーナイト，マルテンサイト又は
セメンタイトの各変態率を求めることを特徴とする。熱
間加工される鋳片は、更にＮｉ：４．５重量％以下，Ｃ
ｒ：２．５重量％以下及びＭｏ：１．２重量％以下の１
種又は２種以上を含んでいてもよい。 Ｃｘ＝ｆ（Ｘｆ，Ｘｐ，Ｘｂ，Ｃα，Ｃγ，Ｔ） ・・・・（１） Ｘｆ＝ｆ（Ｒ，Ｃα，Ｃγ，Ｔ，ｔ，ρ） ・・・・（２） Ｘｐ＝ｆ（Ｘｆ，Ｃｘ，Ｔ，ｔ，ρ） ・・・・（３） Ｘｂ＝ｆ（Ｘｆ，Ｘｐ，Ｃｘ，Ｔ，ｔ，ρ） ・・・・（４） Ｘｍ＝ｆ（Ｘｆ，Ｘｐ，Ｘｂ，Ｃｘ，Ｔ，ｔ，ρ）・・・・（５） Ｓｃ＝ｆ（Ｒ，Ｃｘ，Ｔ，ｔ，ρ） ・・・・（６）
【０００５】ただし、上式（１）〜（６）において、Ｃ
α及びＣγは温度Ｔにおける平衡時のフェライト及びオ
ーステナイト中のＣ濃度，Ｔは鋼材の温度，Ｃｘはフェ
ライト変態及びセメンタイトの析出により変化したオー
ステナイト中のＣ濃度，Ｘｆ，Ｘｐ，Ｘｂ及びＸｍはそ
れぞれフェライト変態率，パーライト変態率，ベーナイ
ト変態率，マルテンサイト変態率，Ａｃｍは温度Ｔにお
けるＡｃｍ線上でのＣ濃度，Ｓｃは初析セメンタイトの
変態率，Ｒは初期オーステナイト粒径，ｔは冷却時間，
ρは転位密度を示す。
α及びＣγは温度Ｔにおける平衡時のフェライト及びオ
ーステナイト中のＣ濃度，Ｔは鋼材の温度，Ｃｘはフェ
ライト変態及びセメンタイトの析出により変化したオー
ステナイト中のＣ濃度，Ｘｆ，Ｘｐ，Ｘｂ及びＸｍはそ
れぞれフェライト変態率，パーライト変態率，ベーナイ
ト変態率，マルテンサイト変態率，Ａｃｍは温度Ｔにお
けるＡｃｍ線上でのＣ濃度，Ｓｃは初析セメンタイトの
変態率，Ｒは初期オーステナイト粒径，ｔは冷却時間，
ρは転位密度を示す。
【０００６】本発明においては、熱間加工後のオーステ
ナイト中の転位密度及び変態開始前のオーステナイト粒
径を予めシミュレーションモデルを使用して算出又は実
測しておく。そして、これら転位密度や粒径に、冷却条
件，化学組成等を取り込んで、冷却開始温度から予め設
定された温度差で冷却する条件下又はある温度における
オーステナイト，フェライト及びセメンタイトの自由エ
ネルギー濃度曲線を算出する。これら各相の自由エネル
ギーに基づき、平衡組成，各変態の駆動力，各変態の開
始条件等を演算する。演算結果及び計算を実行している
温度から、フェライト，パーライト，ベーナイト，マル
テンサイトのどの変態が起こるか、或いは未変態領域で
あるのかを判断する。
ナイト中の転位密度及び変態開始前のオーステナイト粒
径を予めシミュレーションモデルを使用して算出又は実
測しておく。そして、これら転位密度や粒径に、冷却条
件，化学組成等を取り込んで、冷却開始温度から予め設
定された温度差で冷却する条件下又はある温度における
オーステナイト，フェライト及びセメンタイトの自由エ
ネルギー濃度曲線を算出する。これら各相の自由エネル
ギーに基づき、平衡組成，各変態の駆動力，各変態の開
始条件等を演算する。演算結果及び計算を実行している
温度から、フェライト，パーライト，ベーナイト，マル
テンサイトのどの変態が起こるか、或いは未変態領域で
あるのかを判断する。
【０００７】各変態及び析出の開始は、次の条件で設定
する。また、計算温度が各変態及び析出開始条件以下の
温度になったとき、変態率の計算を開始する。 フェライト変態： 計算温度がＡr3点以下であること。 フェライト変態の計算に際しては、温度Ｔ，拡散定数等
から核生成速度を、拡散定数，平衡時のフェライト中の
Ｃ濃度Ｃα，平衡時のオーステナイト中のＣ濃度Ｃγ，
母相のＣ濃度等から核成長速度を、これらの生成速度及
び成長速度からフェライトの変態率Ｘｆを求める。
する。また、計算温度が各変態及び析出開始条件以下の
温度になったとき、変態率の計算を開始する。 フェライト変態： 計算温度がＡr3点以下であること。 フェライト変態の計算に際しては、温度Ｔ，拡散定数等
から核生成速度を、拡散定数，平衡時のフェライト中の
Ｃ濃度Ｃα，平衡時のオーステナイト中のＣ濃度Ｃγ，
母相のＣ濃度等から核成長速度を、これらの生成速度及
び成長速度からフェライトの変態率Ｘｆを求める。
【０００８】パーライト変態： フェライト変態により
未変態オーステナイト域に濃化したＣ濃度がＡｃｍ線と
一致すること。 パーライト変態の計算に際しては、温度Ｔ，拡散定数等
から核生成速度を、拡散定数，フェライト変態及びセメ
ンタイトの析出で変化したオーステナイト中のＣ濃度Ｃ
ｘからパーライトの変態率Ｘｐを求める。また、初析セ
メンタイトの析出が起こったときのパーライト変態は、
セメンタイトの析出により変化するオーステナイト中の
Ｃ濃度がＡ3 線のＣ濃度と一致する温度で計算を開始す
る。
未変態オーステナイト域に濃化したＣ濃度がＡｃｍ線と
一致すること。 パーライト変態の計算に際しては、温度Ｔ，拡散定数等
から核生成速度を、拡散定数，フェライト変態及びセメ
ンタイトの析出で変化したオーステナイト中のＣ濃度Ｃ
ｘからパーライトの変態率Ｘｐを求める。また、初析セ
メンタイトの析出が起こったときのパーライト変態は、
セメンタイトの析出により変化するオーステナイト中の
Ｃ濃度がＡ3 線のＣ濃度と一致する温度で計算を開始す
る。
【０００９】ベーナイト変態： 核となるフェライトの
生成条件を満足し、且つ生成した核が成長する駆動力が
核生成に伴う歪みエネルギーよりも大きいこと。 ベーナイト変態についても、フェライト変態と同様に温
度，拡散定数等を使用して核生成速度を、拡散定数，Ｃ
α，Ｃγ，フェライト変態によりオーステナイト中に濃
化したＣ濃度等からベーナイトの変態率Ｘｂを求める。 マルテンサイト変態： フェライト，パーライト及びベ
ーナイトの各変態率及び変態温度に基づき算出する。 セメンタイトの析出： Ａｃｍ線のＣ濃度がオーステナ
イト中のＣ濃度と一致する温度（セメンタイトの析出開
始温度）になること。 セメンタイトの析出に関しては、温度Ｔ，拡散定数等か
ら核生成速度を、拡散定数，Ｃα，Ｃγ，母相のＣ濃度
等から核成長速度を求め、得られた核生成速度及び核成
長速度から体積率Ｓｃを演算する。
生成条件を満足し、且つ生成した核が成長する駆動力が
核生成に伴う歪みエネルギーよりも大きいこと。 ベーナイト変態についても、フェライト変態と同様に温
度，拡散定数等を使用して核生成速度を、拡散定数，Ｃ
α，Ｃγ，フェライト変態によりオーステナイト中に濃
化したＣ濃度等からベーナイトの変態率Ｘｂを求める。 マルテンサイト変態： フェライト，パーライト及びベ
ーナイトの各変態率及び変態温度に基づき算出する。 セメンタイトの析出： Ａｃｍ線のＣ濃度がオーステナ
イト中のＣ濃度と一致する温度（セメンタイトの析出開
始温度）になること。 セメンタイトの析出に関しては、温度Ｔ，拡散定数等か
ら核生成速度を、拡散定数，Ｃα，Ｃγ，母相のＣ濃度
等から核成長速度を求め、得られた核生成速度及び核成
長速度から体積率Ｓｃを演算する。
【００１０】フェライト，パーライト，ベーナイト等の
変態が生じたとき、変態の進行に伴って未変態オーステ
ナイト中にＣが濃縮する。このＣ濃縮は、式（１）によ
って求められる。計算温度におけるフェライト及びオー
ステナイト中のＣ濃度と転位密度から算出された核生成
速度と、初期オーステナイト粒径から求められるオース
テナイト／オーステナイト界面面積（以下、γ／γ界面
積という）から生成する核の個数が求められる。また、
計算温度におけるフェライト及びオーステナイト中のＣ
濃度と、変態の進行に伴って未変態オーステナイト中に
濃化するＣ量から生成した核の成長速度が求められる。
このようにして得られた核の生成個数及び核成長速度か
ら生成したフェライトの体積が求められ、式（２）に基
づいてフェライト変態率Ｘｆが算出される。
変態が生じたとき、変態の進行に伴って未変態オーステ
ナイト中にＣが濃縮する。このＣ濃縮は、式（１）によ
って求められる。計算温度におけるフェライト及びオー
ステナイト中のＣ濃度と転位密度から算出された核生成
速度と、初期オーステナイト粒径から求められるオース
テナイト／オーステナイト界面面積（以下、γ／γ界面
積という）から生成する核の個数が求められる。また、
計算温度におけるフェライト及びオーステナイト中のＣ
濃度と、変態の進行に伴って未変態オーステナイト中に
濃化するＣ量から生成した核の成長速度が求められる。
このようにして得られた核の生成個数及び核成長速度か
ら生成したフェライトの体積が求められ、式（２）に基
づいてフェライト変態率Ｘｆが算出される。
【００１１】パーライト変態に関しては、拡散速度及び
温度から核の生成速度が算出される。このとき、核の生
成箇所は、オーステナイト／フェライト界面（γ／α界
面）と仮定する。γ／α界面積は、初期オーステナイト
粒径及び式（２）によって求めたフェライト変態率Ｘｆ
から幾何学的に求められる。生成する核の個数は、この
γ／α界面積と核の生成速度から求められる。また、変
態の進行に伴って未変態オーステナイト中に濃化するＣ
量、拡散定数から求められた成長速度と核の個数から生
成したパーライトの体積を求め、式（３）に基づいてパ
ーライト変態率Ｘｐを算出する。ただし、初析セメンタ
イトに引き続き変態するパーライトは、核の生成がフェ
ライトと同様にγ／γ界面で行われるものと仮定する。
温度から核の生成速度が算出される。このとき、核の生
成箇所は、オーステナイト／フェライト界面（γ／α界
面）と仮定する。γ／α界面積は、初期オーステナイト
粒径及び式（２）によって求めたフェライト変態率Ｘｆ
から幾何学的に求められる。生成する核の個数は、この
γ／α界面積と核の生成速度から求められる。また、変
態の進行に伴って未変態オーステナイト中に濃化するＣ
量、拡散定数から求められた成長速度と核の個数から生
成したパーライトの体積を求め、式（３）に基づいてパ
ーライト変態率Ｘｐを算出する。ただし、初析セメンタ
イトに引き続き変態するパーライトは、核の生成がフェ
ライトと同様にγ／γ界面で行われるものと仮定する。
【００１２】ベーナイト変態についても、拡散速度及び
温度から核の生成速度を計算する。また、初期オーステ
ナイト粒径，フェライト変態率Ｘｆ，パーライト変態率
Ｘｐから求められるγ／γ界面積と核の生成速度からベ
ーナイト核の個数を求める。計算温度におけるフェライ
ト及びオーステナイト中のＣ濃度，変態の進行に伴って
未変態オーステナイト中に濃化するＣ量から、生成した
核の成長速度を求める。そして、生成した核の個数及び
成長速度から生成したベーナイトの体積を求め、式
（４）に基づいてベーナイト変態率Ｘｂを算出する。フ
ェライト変態率Ｘｆ，パーライト変態率Ｘｐ及びベーナ
イト変態率Ｘｂの各計算結果から、未変態のオーステナ
イト量が定まる。この未変態オーステナイト量とマルテ
ンサイト変態開始温度からの過冷度から、式（５）に基
づいてマルテンサイト変態率Ｘｍを算出する。
温度から核の生成速度を計算する。また、初期オーステ
ナイト粒径，フェライト変態率Ｘｆ，パーライト変態率
Ｘｐから求められるγ／γ界面積と核の生成速度からベ
ーナイト核の個数を求める。計算温度におけるフェライ
ト及びオーステナイト中のＣ濃度，変態の進行に伴って
未変態オーステナイト中に濃化するＣ量から、生成した
核の成長速度を求める。そして、生成した核の個数及び
成長速度から生成したベーナイトの体積を求め、式
（４）に基づいてベーナイト変態率Ｘｂを算出する。フ
ェライト変態率Ｘｆ，パーライト変態率Ｘｐ及びベーナ
イト変態率Ｘｂの各計算結果から、未変態のオーステナ
イト量が定まる。この未変態オーステナイト量とマルテ
ンサイト変態開始温度からの過冷度から、式（５）に基
づいてマルテンサイト変態率Ｘｍを算出する。
【００１３】初析セメンタイトに関しては、計算温度に
おけるオーステナイト中のＣ濃度及び転位密度から、単
位面積当りの核生成速度が算出される。そして、初期オ
ーステナイト粒径から核の生成箇所となるγ／γ界面積
を求める。核生成速度及びγ／γ界面積から析出する核
の個数が算出される。この核の個数と、セメンタイト析
出の進行に伴って変化した未変態オーステナイト中のＣ
量と、計算によって求められるその温度におけるオース
テナイト中のＣ量から、生成した核の成長速度が求めら
れる。この成長速度と核の個数から、式（６）に従って
析出したセメンタイトの体積が算出される。以上説明し
た各相の変態率に関する計算を、図１のフローチャート
に示す。
おけるオーステナイト中のＣ濃度及び転位密度から、単
位面積当りの核生成速度が算出される。そして、初期オ
ーステナイト粒径から核の生成箇所となるγ／γ界面積
を求める。核生成速度及びγ／γ界面積から析出する核
の個数が算出される。この核の個数と、セメンタイト析
出の進行に伴って変化した未変態オーステナイト中のＣ
量と、計算によって求められるその温度におけるオース
テナイト中のＣ量から、生成した核の成長速度が求めら
れる。この成長速度と核の個数から、式（６）に従って
析出したセメンタイトの体積が算出される。以上説明し
た各相の変態率に関する計算を、図１のフローチャート
に示す。
【００１４】本発明に従った組織予測方法は、亜共析組
成，過共析組成の何れの鋼に対しても適用される。本発
明が適用される鋼材は、具体的にはＣ：１．８重量％以
下，Ｓｉ：２．５重量％以下及びＭｎ：２．５重量％以
下を含んでいる。更に、必要に応じてＮｉ：４．５重量
％以下，Ｃｒ：２．５重量％以下及びＭｏ：１．２重量
％以下の１種又は２種以上を含んでいてもよい。Ｃは、
鋼の強化に不可欠な元素である。しかし、多量のＣ添加
は鋼を脆化させることから、Ｃ含有量の上限を１．８重
量％に規定した。Ｓｉは、含有量が上昇するに従ってフ
ェライトの生成に有利に働く。しかし、含有量が２．５
重量％を超えるとＳｉの効果が飽和し、却ってスケール
性状を悪化させる。したがって、Ｓｉ含有量は、上限を
２．５重量％に規定した。Ｍｎは、過剰に含まれている
と溶接性の劣化等の悪影響を及ぼすことから、含有量の
上限を２．５重量％に規定した。任意成分として添加さ
れるＮｉは、フェライト組織を強化する作用を呈する
が、Ｎｉ含有量が４．５重量％を超えるとき強化能が飽
和する。Ｃｒは、浸炭性を向上させる作用を呈するが、
その効果は４．５重量％で飽和する。Ｍｏは、引張り強
さを向上させる上で有効な合金元素であるが、１．２重
量％を超える含有量では増量に見合った引張り強さの上
昇がみられない。
成，過共析組成の何れの鋼に対しても適用される。本発
明が適用される鋼材は、具体的にはＣ：１．８重量％以
下，Ｓｉ：２．５重量％以下及びＭｎ：２．５重量％以
下を含んでいる。更に、必要に応じてＮｉ：４．５重量
％以下，Ｃｒ：２．５重量％以下及びＭｏ：１．２重量
％以下の１種又は２種以上を含んでいてもよい。Ｃは、
鋼の強化に不可欠な元素である。しかし、多量のＣ添加
は鋼を脆化させることから、Ｃ含有量の上限を１．８重
量％に規定した。Ｓｉは、含有量が上昇するに従ってフ
ェライトの生成に有利に働く。しかし、含有量が２．５
重量％を超えるとＳｉの効果が飽和し、却ってスケール
性状を悪化させる。したがって、Ｓｉ含有量は、上限を
２．５重量％に規定した。Ｍｎは、過剰に含まれている
と溶接性の劣化等の悪影響を及ぼすことから、含有量の
上限を２．５重量％に規定した。任意成分として添加さ
れるＮｉは、フェライト組織を強化する作用を呈する
が、Ｎｉ含有量が４．５重量％を超えるとき強化能が飽
和する。Ｃｒは、浸炭性を向上させる作用を呈するが、
その効果は４．５重量％で飽和する。Ｍｏは、引張り強
さを向上させる上で有効な合金元素であるが、１．２重
量％を超える含有量では増量に見合った引張り強さの上
昇がみられない。
【００１５】亜共析組成の鋼材では、フェライト変態の
開始温度（Ａr3変態温度）を決定する。計算温度がフェ
ライト変態開始温度以下の場合、フェライト変態率の演
算を開始する。フェライト変態率の演算と共に、第２相
の変態開始点の計算を行う。フェライトの生成に伴って
オーステナイト中に濃化するＣ濃度がＡｃｍ線と一致し
たとき、パーライト変態の変態率の計算を開始する。ベ
ーナイト変態に関しては、核となるフェライトの生成条
件を満足し、且つ生成した核が成長する駆動力が核生成
に伴う歪みエネルギーよりも大きくなる場合に、変態率
の演算を開始する。マルテンサイト変態に関しては、変
態の駆動力がオーステナイト中に濃化したＣ量及び温度
から求められる変態条件を満足したときに、変態率の計
算を開始する。これらの変態開始条件を基に、それぞれ
の変態率を計算する。また、何れかの変態が生じない場
合、次の変態温度における計算を開始する。
開始温度（Ａr3変態温度）を決定する。計算温度がフェ
ライト変態開始温度以下の場合、フェライト変態率の演
算を開始する。フェライト変態率の演算と共に、第２相
の変態開始点の計算を行う。フェライトの生成に伴って
オーステナイト中に濃化するＣ濃度がＡｃｍ線と一致し
たとき、パーライト変態の変態率の計算を開始する。ベ
ーナイト変態に関しては、核となるフェライトの生成条
件を満足し、且つ生成した核が成長する駆動力が核生成
に伴う歪みエネルギーよりも大きくなる場合に、変態率
の演算を開始する。マルテンサイト変態に関しては、変
態の駆動力がオーステナイト中に濃化したＣ量及び温度
から求められる変態条件を満足したときに、変態率の計
算を開始する。これらの変態開始条件を基に、それぞれ
の変態率を計算する。また、何れかの変態が生じない場
合、次の変態温度における計算を開始する。
【００１６】過共析組成の鋼材では、状態図から求めた
Ａｃｍ線に基づきセメンタイトの析出開始温度を決定す
る。計算温度がセメンタイト析出開始温度以下のとき、
初析セメンタイトの変態率の計算を開始する。析出量の
計算と共に、オーステナイト中のＣ濃度がＡ3 線と一致
した温度でパーライト変態の計算を開始する。なお、本
発明においては、通常のＡ3 線に加え、計算によって求
められるその延長線もＡ3 線として扱う。本発明で使用
するモデルは、過共析組成におけるセメンタイトの析出
も取り込んでいることから、添加元素の量に影響され
ず、特殊鋼を含む広範囲の鋼種において添加元素量及び
その影響の計算が可能となる。
Ａｃｍ線に基づきセメンタイトの析出開始温度を決定す
る。計算温度がセメンタイト析出開始温度以下のとき、
初析セメンタイトの変態率の計算を開始する。析出量の
計算と共に、オーステナイト中のＣ濃度がＡ3 線と一致
した温度でパーライト変態の計算を開始する。なお、本
発明においては、通常のＡ3 線に加え、計算によって求
められるその延長線もＡ3 線として扱う。本発明で使用
するモデルは、過共析組成におけるセメンタイトの析出
も取り込んでいることから、添加元素の量に影響され
ず、特殊鋼を含む広範囲の鋼種において添加元素量及び
その影響の計算が可能となる。
【００１７】
【実施例】熱間加工の一例として、熱間圧延に本発明を
適用した実施例を説明する。表１に示した成分・組成の
鋼を使用し、実験室で熱間圧延をシミュレートした冷却
条件で変態実験を行い、フェライト，パーライト，ベー
ナイト及びセメンタイトの各変態率を求めた。表２は、
このモデルにおける計算結果を示す。その結果、表２に
示されているように、高い精度で組織分率が求められ
た。
適用した実施例を説明する。表１に示した成分・組成の
鋼を使用し、実験室で熱間圧延をシミュレートした冷却
条件で変態実験を行い、フェライト，パーライト，ベー
ナイト及びセメンタイトの各変態率を求めた。表２は、
このモデルにおける計算結果を示す。その結果、表２に
示されているように、高い精度で組織分率が求められ
た。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【表２】
【００２０】ラボテストによって信頼性の高い結果が得
られたことから、実機によって鋼材を熱間圧延する際、
本発明に従って組織予測をした。使用した鋼材を表３
に、実測値と予測値との関係を表４にそれぞれ示す。表
４から明らかなように、実機テストでも高精度で組織分
率が求められていることが判る。
られたことから、実機によって鋼材を熱間圧延する際、
本発明に従って組織予測をした。使用した鋼材を表３
に、実測値と予測値との関係を表４にそれぞれ示す。表
４から明らかなように、実機テストでも高精度で組織分
率が求められていることが判る。
【００２１】
【表３】
【００２２】
【表４】
【００２３】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によると
き、普通鋼は勿論、特殊鋼についても、製品に対する物
理的な調査の必要なく、任意の冷却速度で処理された熱
間加工鋼材の組織変化を予測することができる。そのた
め、汎用性のある方法として、種々の鋼材に対する熱間
圧延等の加工条件を制御することに有効に利用される。
また、組織の予測が製造段階で行われるため、目標組織
をもつ鋼材を高い歩留りで製造することが可能になる。
き、普通鋼は勿論、特殊鋼についても、製品に対する物
理的な調査の必要なく、任意の冷却速度で処理された熱
間加工鋼材の組織変化を予測することができる。そのた
め、汎用性のある方法として、種々の鋼材に対する熱間
圧延等の加工条件を制御することに有効に利用される。
また、組織の予測が製造段階で行われるため、目標組織
をもつ鋼材を高い歩留りで製造することが可能になる。
【図１】 本発明に従った変態組織予測モデルの計算フ
ロー
ロー
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｃ：１．８重量％以下，Ｓｉ：２．５重
量％以下及びＭｎ：２．５重量％以下を含む鋼の鋳片を
熱間加工した後、冷却して鋼材とする際、成分，加熱条
件及び加工条件から求められる初期γ粒径及びオーステ
ナイト転位密度に応じて、（１）〜（６）式の変態予測
モデルから実行冷却条件下でのフェライト，パーライ
ト，ベーナイト，マルテンサイト又はセメンタイトの各
変態率を求めることを特徴とする熱間加工鋼材の組織予
測方法。 【数１】 - 【請求項２】 請求項１記載の鋼として、更にＮｉ：
４．５重量％以下，Ｃｒ：２．５重量％以下及びＭｏ：
１．２重量％以下の１種又は２種以上を含むものを使用
する熱間鋼材の組織予測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5121535A JPH06330164A (ja) | 1993-05-24 | 1993-05-24 | 熱間加工鋼材の組織予測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5121535A JPH06330164A (ja) | 1993-05-24 | 1993-05-24 | 熱間加工鋼材の組織予測方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06330164A true JPH06330164A (ja) | 1994-11-29 |
Family
ID=14813654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5121535A Withdrawn JPH06330164A (ja) | 1993-05-24 | 1993-05-24 | 熱間加工鋼材の組織予測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06330164A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005297015A (ja) * | 2004-04-13 | 2005-10-27 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 巻取温度制御装置 |
| JP2006523143A (ja) * | 2003-03-28 | 2006-10-12 | ターター スチール リミテッド | 熱間ストリップ圧延機における熱間圧延コイルのオンライン特性予測システムおよび方法 |
| JP2008007809A (ja) * | 2006-06-28 | 2008-01-17 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 鋼材組織の予測方法、鋼材組織の予測装置、及びプログラム |
| US7519446B2 (en) | 2005-04-20 | 2009-04-14 | Omron Corporation | Manufacture condition setting system, manufacture condition setting method, control program, and computer-readable record medium recording control program therein |
-
1993
- 1993-05-24 JP JP5121535A patent/JPH06330164A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006523143A (ja) * | 2003-03-28 | 2006-10-12 | ターター スチール リミテッド | 熱間ストリップ圧延機における熱間圧延コイルのオンライン特性予測システムおよび方法 |
| EP1608472B1 (en) | 2003-03-28 | 2016-09-07 | Tata Steel Limited | A system for on-line property prediction for hot rolled coil in a hot strip mill |
| JP2005297015A (ja) * | 2004-04-13 | 2005-10-27 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 巻取温度制御装置 |
| US7519446B2 (en) | 2005-04-20 | 2009-04-14 | Omron Corporation | Manufacture condition setting system, manufacture condition setting method, control program, and computer-readable record medium recording control program therein |
| JP2008007809A (ja) * | 2006-06-28 | 2008-01-17 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 鋼材組織の予測方法、鋼材組織の予測装置、及びプログラム |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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