JPH07109544A - 靱性の良い低降伏比厚鋼板 - Google Patents
靱性の良い低降伏比厚鋼板Info
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- JPH07109544A JPH07109544A JP25348593A JP25348593A JPH07109544A JP H07109544 A JPH07109544 A JP H07109544A JP 25348593 A JP25348593 A JP 25348593A JP 25348593 A JP25348593 A JP 25348593A JP H07109544 A JPH07109544 A JP H07109544A
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Abstract
(降伏強度/引張強度)が低い厚鋼板に関する。 【構成】 所定の成分を含有しかつ金属組織にフェライ
トとセメンタイトおよび体積率で1%以上30%以下の
残留オーステナイトを含有させることにより靱性が良好
でかつ降伏比の低い厚鋼板を得る。フェライトの形状が
ラス状であり、またセメンタイトがフェライトのラス間
に層状に分布する場合に特に降伏比の低下が顕著であ
る。
Description
る靱性の良い低降伏比厚鋼板に関するものである。
高めるためには、降伏比の低い鋼材を構造部材として使
用することが有効であることが近年明らかにされてき
た。このため低降伏比化を狙って、例えば特開昭62−
126882号公報、特開昭59−211528号公報
等の製造法が開発されてきた。これらの方法はいずれも
熱間圧延終了後所定の温度まで厚鋼板の温度が低下する
のを待ってから急冷する製造法であり、フェライトとベ
イナイト/マルテンサイトの混合組織とすることにより
降伏比を低下させるものである。しかし、このような製
造法はフェライトが空冷時に生成するためその粒径が粗
大となり靱性に劣る。他の製造法として特開昭63−2
86517号公報に見られるように、圧延終了後Ac1
点以上の2相温度域で熱処理を施す方法がある。本手法
も低降伏比化には有効であるが、高温の熱処理により元
の金属組織が再結晶、変態により粗大化し、やはり靱性
が劣化してしまうという問題点があった。
降伏比厚鋼板を提供することを目的とする。
めに、本発明は残留オーステナイトを含む金属組織の状
態を規定することにより残留オーステナイトの加工硬化
特性を活用し靱性の良い低降伏比厚鋼板を提供するもの
であり、その要旨とするところは下記のとおりである。
イトとセメンタイトからなり、さらに体積率で1%以上
30%以下の残留オーステナイトを含む靱性の良い低降
伏比厚鋼板。
フェライトとセメンタイトからなり、さらに体積率で1
%以上30%以下の残留オーステナイトを含む靱性の良
い低降伏比厚鋼板。
フェライトとそのフェライトラス間に層状に存在する面
積率にして1%以上40%以下のセメンタイトからなり
さらに体積率で1%以上30%以下の残留オーステナイ
トを含む靱性の良い低降伏比厚鋼板。
(1)乃至(3)のいずれか1つに記載の靱性の良い低
降伏比厚鋼板。
% Cr:0.05〜10.0%、Mo:0.05〜3.5
% Co:0.05〜10.0%、W:0.05〜2.0% の1種または2種以上を含有することを特徴とする前項
(1)乃至(4)のいずれか1つに記載の靱性の良い低
降伏比厚鋼板。
0%を含有することを特徴とする前項(1)乃至(5)
のいずれか1つに記載の靱性の良い低降伏比厚鋼板。 (7)重量%で、B:0.0003〜0.0025%を
含有することを特徴とする前項(1)乃至(6)のいず
れか1つに記載の靱性の良い低降伏比厚鋼板。 (8)重量%で、Rem:0.002〜0.10%、C
a:0.0003〜0.0030%の1種または2種を
含有することを特徴とする前項(1)乃至(7)のいず
れか1つに記載の靱性の良い低降伏比厚鋼板。
イト主体の組織の鋼で70%程度、焼戻しマルテンサイ
ト主体の組織で90%超の値を示す場合が多い。すなわ
ち、引張強度が高いほど降伏比も高くなる傾向がある。
そのため、ある厚鋼板の降伏比の高低を論ずる場合は、
同一の鋼でしかもほぼ同程度の引張強度を示す場合で比
較する必要があり、一律に絶対値を論ずることはできな
い。ここでラス状フェライトとは焼入れ組織を透過電子
顕微鏡で観察する際に認められるラス状フェライト組織
のことであり、焼戻し等の熱処理を受けているため固溶
Cが炭化物として析出してセメンタイトとフェライトが
分離されているものである。またフェライトラス間に層
状に存在するセメンタイトとは図1に示すごとくフェラ
イトのラスに沿って析出したセメンタイトを意味する。
またそれぞれの組織分率の内、フェライトおよびセメン
タイトの組織分率は厚鋼板より採取した試料より抽出レ
プリカを作成しそれを透過電子顕微鏡で撮影した写真を
元に面積率を測定した。また残留γ量はX線(広角ゴニ
オメーター)により定量化した。
根幹をなす技術思想は以下のとおりである。引張強度6
0kg/mm2 以上の厚鋼板は通常焼入れ焼戻しまたは
圧延後の直接焼入れと焼戻しにより製造される場合が多
く、その金属組織はマルテンサイトあるいはベイナイト
あるいはそれらの混合組織となる場合が多い。通常焼戻
し後の降伏比は90%程度と非常に高く、耐震性には不
利である。そのため焼入れ前にある程度の量のフェライ
トを生成させて軟質のフェライトと硬質のベイナイトま
たはマルテンサイトの混合組織として降伏比を下げる方
法がとられてきた。しかしこの手法では空冷時に出るフ
ェライト粒径が粗大で靱性が劣化する。そのため焼入れ
後または焼戻し後にAc1点以上の温度域で熱処理をす
ることにより、焼戻しベイナイトまたはマルテンサイト
中のラス状組織を再結晶させて降伏点を低下させること
により降伏比を下げる手法もとられてきた。しかし、こ
のようなラス状組織で靱性を良好に保つためにはラスの
状態を保存しなければならず、ラスが再結晶してその形
状が崩れるとやはり靱性が劣化してしまう。
g/mm2 未満の鋼は通常圧延ままあるいは焼ならしあ
るいは圧延後の加速冷却により製造される場合が多く、
その金属組織はフェライト−パーライトあるいはフェラ
イト−ベイナイトの混合組織となる場合が多い。このよ
うな鋼の降伏比は一般的に70%程度であり比較的低い
がそれ以上低下させるためにはやはり上記のように変態
時に粗大フェライトを生成させるか、Ac1点以上の温
度域で熱処理をすることによりフェライトを粗大化させ
る手法がとられ、鋼の靱性劣化の原因となっている。そ
こで本発明者らは種々検討した結果、ある金属組織を有
する鋼が著しく降伏比が低いことを見出した。この鋼の
金属組織は基本的にフェライトおよびセメンタイトから
なり所定の量の残留オーステナイトを含有する鋼であ
り、特に通常の焼入れ−焼戻し後の組織のように幅が
0.5ミクロン程度の微細なラス状のフェライトとその
内部またはラス境界にセメンタイトが分散している場合
にその効果がより顕著である。通常は焼入れ−焼戻し後
の金属組織では残留γは分解してしまいほとんど認めら
れないが、例えば、Ac1点直上に加熱した後所定の冷
却速度で冷却するような方法で上記のようなラス状フェ
ライト+セメンタイトからなる組織中に残留γを体積率
で1%以上含ませれば降伏比の低下は顕著である。これ
は本来加工硬化傾向の強いγ相が降伏点を下げかつ引張
強度を上昇させるためと考えられる。
上記のような新しい知見に基づき、鋼の化学成分、鋼の
金属組織を詳細に調査した結果、請求項1〜8に示した
ような低降伏比厚鋼板を見出した。以下に化学成分およ
び金属組織の限定理由を詳細に説明する。まず本発明鋼
の成分の限定理由について述べる。
0.02%未満では十分な強度が得られない。一方、そ
の含有量が0.35%を超えると、溶接性を劣化させ
る。Siは脱酸元素として、また鋼の強化元素として有
効であるが、0.02%未満の含有量ではその効果がな
い。一方、2.5%を超えると、鋼の表面性状を損な
う。
30%未満では十分な効果が得られない。一方、その含
有量が3.5%を超えると鋼の加工性を劣化させる。A
lは脱酸元素として添加される。0.002%未満の含
有量ではその効果がなく、0.10%を超えると、鋼の
表面性状を損なう。TiおよびNbはいずれも微量の添
加で結晶粒の微細化と析出硬化の面で有効に機能する
が、添加量が少ないとその効果が得られず、また過度の
量の添加は溶接部の靱性を劣化させるため、Nb,Ti
ともその添加量を0.002〜0.10%の範囲に限定
する。
れも鋼の焼入れ性を向上させる元素である。本発明にお
ける場合、その添加により鋼の強度を高めることができ
るが、添加量が少ないとその焼入れ性向上効果が得られ
ず、また過度の量の添加は鋼の溶接性を損なうため、添
加量をCu:0.05〜3.0%、Ni:0.05〜1
0.0%、Cr:0.05〜10.0%、Mo:0.0
5〜3.5%、Co:0.05〜10.0%、W:0.
05〜2.0%の範囲に限定する。
に有効であるが、添加量が少ないとその効果が得られ
ず、また過度の量の添加は鋼の靱性を損なうため、その
添加量を0.002〜0.10%の範囲に限定する。B
は鋼の焼入れ性を向上させる元素である。本発明におけ
る場合、その添加により鋼の強度を高めることができる
が、添加量が少ないと焼入れ性が向上せず、また過度の
添加はBの析出物を増加させて鋼の靱性を損なうためそ
の含有量を0.0003〜0.0025%の範囲とす
る。
が、添加量が少ないとSは有害のまま残り、また過度の
添加は靱性を損なうため、Rem:0.002〜0.1
0%、Ca:0.0003〜0.0030%の範囲で添
加する。次に本発明における金属組織の限定条件につい
て述べる。前述のように本発明は基本的にフェライトと
セメンタイトの混合組織よりなるものでその中に体積率
で1%以上30%以下の残留γを含むものである。焼入
れままマルテンサイトのようにセメンタイト等の炭化物
が析出していない組織は硬度が過大で靱性は不良であ
る。フェライトの形態は粒状、ラス状いずれの場合でも
効果が認められるが、特にマルテンサイトを焼戻した場
合に見られるがごとく、フェライトの形態が幅0.5ミ
クロン程度以下のラス状の場合に効果が顕著である。ま
たセメンタイトの形状もフェライトラス間に層状に配列
し、さらに面積率で1%以上の量を含む場合に降伏比が
顕著に低下する。しかし40%以上存在すると靱性が劣
化する場合がある。このようにセメンタイトがフェライ
トラス間に層状に配列する場合の効果はパーライト組織
の場合にも効果が認められる。このように降伏比が低下
する理由は、そもそも加工硬化指数の高い残留γにより
降伏点が低くなり引張強度は高くなるためである。降伏
比は残留γとセメンタイトがある程度の量含まれていれ
ば低下するが、微細なラスの各境界にそれらが存在する
場合に著しく低下する。残留γ量が体積率で1%未満で
は効果が小さく、また30%超では強度のバラツキが大
きくなるためその範囲を1%以上30%以下に定める。
る。まず表1に示す成分の鋼について、表2〜6に示す
本発明鋼および比較鋼の金属組織を有する鋼に機械試験
を施した場合、表2〜6に示したような引張特性、衝撃
特性となる。ただし、引張試験、衝撃試験は共にJIS
4号試験片を使用した。また金属組織の内、フェライト
およびセメンタイトの組織分率は厚鋼板より採取した試
料より抽出レプリカを作成し、それを透過電子顕微鏡で
撮影した写真を元に面積率を測定した。また残留γ量は
X線(広角ゴニオメーター)により定量化した。明らか
に本発明により靱性が劣化せずに降伏比が低下してお
り、本発明は有効である。図2に実施例の引張強度と降
伏比の関係を示す。同一の引張強度レベルで本発明鋼の
降伏比は明らかに低い値を示している。
織を規定することにより同一引張強度レベルで比較する
と靱性は同レベルで降伏比が低下した鋼を得ることが可
能になった。本発明鋼は、構造物部材として優れた性能
を有するものであり、産業上極めて有益である。
る。
示した図である。本発明鋼と比較鋼は明瞭に分離され、
図中の直線はその境界を示す。比較鋼に比べて本発明鋼
は同一引張強度で降伏比が顕著に低い。また図中の▲印
は低降伏比でも靱性が著しく劣化した比較鋼である。
Claims (8)
- 【請求項1】 重量%で C:0.02〜0.35% Si:0.02〜2.5% Mn:0.30〜3.5% Al:0.002〜0.10% 残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼で、フェラ
イトとセメンタイトからなり、さらに体積率で1%以上
30%以下の残留オーステナイトを含む靱性の良い低降
伏比厚鋼板。 - 【請求項2】 重量%で C:0.02〜0.35% Si:0.02〜2.5% Mn:0.30〜3.5% Al:0.002〜0.10% 残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼で、ラス状
フェライトとセメンタイトからなり、さらに体積率で1
%以上30%以下の残留オーステナイトを含む靱性の良
い低降伏比厚鋼板。 - 【請求項3】 重量%で C:0.02〜0.35% Si:0.02〜2.5% Mn:0.30〜3.5% Al:0.002〜0.10% 残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼で、ラス状
フェライトとそのフェライトラス間に層状に存在する面
積率にして1%以上40%以下のセメンタイトからな
り、さらに体積率で1%以上30%以下の残留オーステ
ナイトを含む靱性の良い低降伏比厚鋼板。 - 【請求項4】 重量%で Nb:0.002〜0.10% Ti:0.002〜0.10% の1種または2種を含有することを特徴とする請求項1
乃至請求項3のいずれか1項に記載の靱性の良い低降伏
比厚鋼板。 - 【請求項5】 重量%で Cu:0.05〜3.0%、Ni:0.05〜10.0
% Cr:0.05〜10.0%、Mo:0.05〜3.5
% Co:0.05〜10.0%、W:0.05〜2.0% の1種または2種以上を含有することを特徴とする請求
項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の靱性の良い低
降伏比厚鋼板。 - 【請求項6】 重量%で、V:0.002〜0.10%
を含有することを特徴とする請求項1乃至請求項5のい
ずれか1項に記載の靱性の良い低降伏比厚鋼板。 - 【請求項7】 重量%で、B:0.0003〜0.00
25%を含有することを特徴とする請求項1乃至請求項
6のいずれか1項に記載の靱性の良い低降伏比厚鋼板。 - 【請求項8】 重量%で、Rem:0.002〜0.1
0%、Ca:0.0003〜0.0030%の1種また
は2種を含有することを特徴とする請求項1乃至請求項
7のいずれか1項に記載の靱性の良い低降伏比厚鋼板。
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KR102065276B1 (ko) * | 2018-10-26 | 2020-02-17 | 주식회사 포스코 | 극저온 인성 및 연성이 우수한 압력용기용 강판 및 그 제조 방법 |
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