JPH07118741A - 極厚調質型高強度鋼板の製造方法 - Google Patents

極厚調質型高強度鋼板の製造方法

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JPH07118741A
JPH07118741A JP5266578A JP26657893A JPH07118741A JP H07118741 A JPH07118741 A JP H07118741A JP 5266578 A JP5266578 A JP 5266578A JP 26657893 A JP26657893 A JP 26657893A JP H07118741 A JPH07118741 A JP H07118741A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 板厚100mm超で、引張強さ100kgf/mm2
以上の極厚調質型高強度鋼板および極厚調質型低降伏比
高強度鋼板を安価に製造する。 【構成】 C0.1〜0.2%、Ni2.5〜4.0
%、Nb0.005〜0.04%を含む所定のB添加成
分系鋼を、1100℃以上に加熱して圧延後、焼入れの
ための加熱時の600℃〜Ac1 点の間で30分以上保
持または徐加熱して加熱、焼入れ、焼戻し、あるいは、
焼入れ、二相域熱処理、焼戻しを行なう。 【効果】 比較的低Niの安価成分鋼にて溶接性の良好
な極厚HT100鋼が製造可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、均質で優れた強度・靭
性を有する引張強さ100kgf/mm2 以上、板厚100mm
超の極厚調質型高強度鋼板の製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】溶接構造物の大型化に伴ない鋼材の一層
の高強度化、適用板厚の拡大が進んでいる。既に、橋
梁、ペンストック、海洋構造物では引張強さ80kgf/mm
2 級の高強度鋼が十分な実績を持つに至っており、引張
強さ100kgf/mm2 級鋼、しかも、板厚が100mmを超
える極厚HT100鋼が必要とされるようになった。
【0003】しかし、引張強さ100kgf/mm2 以上の高
強度鋼を100mm厚超える極厚で、しかも、安価に安定
して得ることは工業的に容易ではない。
【0004】極厚調質型高張力鋼板の製造方法として、
例えば、特開平2−141528号公報はNi3.5超
〜4.5%とやや高価な所定の化学組成とし、成分中の
Nb添加と二回焼入れによる相乗効果によって、微細な
マルテンサイト組織を得て、極厚のHT100鋼を得る
方法であるが、これでは、Ni量と二回熱処理により高
価とならざるを得ない。また、この方法では、低降伏化
のHT100鋼を得ることはできない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】100mm厚を超える極
厚HT100鋼を製造するに当たって、強度と靭性を確
保するためには合金添加を大量に行ない、特に、Niを
多量に添加することで製造可能であるが、これでは、安
価で、且つ、溶接性の良いHT100鋼を安定して供給
することは難しく、これを解決する安価で安定した極厚
HT100鋼の製造法が必要である。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は引張強さ1
00kgf/mm2 以上、板厚100mm超の極厚高張力鋼板の
安価で安定な製造方法につき研究した結果、100kg
f/mm2 の引張強さを得るためには、金属組織を板厚全体
にわたって細粒マルテンサイト組織とすること、そのた
めに焼入れγ粒を細粒としなければならないのは当然で
あるが、この焼入れ前に細粒γとするためには、Nb添
加と焼入れ前昇温時の600℃〜Ac1点で30分以上
の保持または徐加熱を組合せることにより、加熱γ粒の
細粒化が可能である、また、Nb添加と焼入れ前昇温
時の600℃〜Ac1 点で30分以上の保持または徐加
熱を組合せることにより、上記項の細粒γ粒が得られ
るのみならず、焼入れ性が向上し、一回の焼入れ熱処理
で十分である。Niや他の合金の減少と合せて、安価で
溶接性の良好な鋼板の安定製造が可能である、との知見
を見い出した。なお、降伏化を低減するために二相域熱
処理を施こす場合も、その前の焼入れ熱処理は一回で良
い。
【0007】本発明は、上記知見に基づきなされたもの
であり、その要旨とするところは次の通りである。 (1)重量%で、C:0.10〜0.20%、Si:
0.05〜0.50%、Mn:0.50〜1.50%、
Cu:0.04〜1.50%、Ni:2.5〜4.0
%、Cr:0.04〜1.50%、Mo:0.04〜
1.0%、Nb:0.005〜0.04%、Al:0.
03〜0.1%、B:0.0003〜0.005%、
N:0.004%以下、P:0.01%以下、S:0.
01%以下を基本成分とし、残部がFeおよび不可避不
純物からなる鋼を、1100℃以上に加熱して熱間圧延
した後、再加熱焼入れするに際し、600℃〜Ac1
の間で30分以上保持あるいは徐加熱してAc3 点〜1
000℃の温度域に加熱して焼入れを行ない、続いて、
Ac1 点以下の温度で焼戻して水冷することを特徴とす
る板厚100mm超の極厚調質型高強度鋼板の製造方法。
【0008】(2)さらに、V:0.1%以下、Ta:
0.05%以下からなる強度向上元素群のうちの1種ま
たは2種を含むことを特徴とする(1)記載の極厚調質
型高強度鋼板の製造方法。 (3)さらに、Ti:0.1%以下、Ca:0.000
5〜0.0060%の低温靭性向上・均質化元素群のう
ちの1種または2種を含むことを特徴とする(1)記載
の極厚調質型高強度鋼板の製造方法。 (4)さらに、V:0.1%以下、Ta:0.05%以
下からなる強度向上元素群のうちの1種または2種と、
Ti:0.1%以下、Ca:0.0005〜0.006
0%の低温靭性向上・均質化元素群のうちの1種または
2種を含むことを特徴とする(1)記載の極厚調質型高
強度鋼板の製造方法。
【0009】(5)焼入れと焼戻しの間で、Ac1 点超
〜Ac3 点未満の間に加熱して急冷する二相域熱処理を
施こすことを特徴とする(1)記載の極厚調質型高強度
鋼板の製造方法。 (6)焼入れと焼戻しの間で、Ac1 点超〜Ac3 点未
満の間に加熱して急冷する二相域熱処理を施こすことを
特徴とする(2)記載の極厚調質型高強度鋼板の製造方
法。 (7)焼入れと焼戻しの間で、Ac1 点超〜Ac3 点未
満の間に加熱して急冷する二相域熱処理を施こすことを
特徴とする(3)記載の極厚調質型高強度鋼板の製造方
法。 (8)焼入れと焼戻しの間で、Ac1 点超〜Ac3 点未
満の間に加熱して急冷する二相域熱処理を施こすことを
特徴とする(4)記載の極厚調質型高強度鋼板の製造方
法。 これによって100mm超の極厚HT100鋼および低降
伏比を有する極厚HT100鋼が、安価に安定して製造
可能とすることができる。
【0010】
【作用】以下、本発明を作用と共に詳細に説明する。先
ず、鋼成分を上記のように限定した理由を述べる。Cは
鋼板の強度を確保するために必要であり、その含有量が
0.10%未満では100kgf/mm2 の強度を満たすこと
はできず、一方、0.20%を超えると溶接低温割れ性
が高くなることから、0.10〜0.20%に限定す
る。Siは製鋼上脱酸元素として必要であり、また、強
度確保のために0.05%以上必要であるが、0.50
%を超えると、溶接性および溶接熱影響部(HAZ)靭
性が低下するため、0.05〜0.50%に限定する。
Mnは焼入れを向上させ、強度・靭性を確保するために
0.50%以上必要であるが、1.50%を超えて含有
させると、靭性低下を招き、また、HAZの硬化を生
じ、溶接性を損なうので、0.50〜1.50%に限定
する。
【0011】Cuは焼入れ性や強度を上げるのに有用な
元素であり、その効果を奏すのに0.04%以上必要で
あるが、一方、1.50%を超えて含有させても、コス
トアップに見合う強度上昇効果が見られないので、0.
04〜1.50%に限定した。Niは焼入れ性向上効果
と靭性向上効果を有するが、その含有量が2.5%以下
では、100mm超板厚で100kgf/mm2 以上の高強度を
確保することができず、一方、4.0%を超えて添加し
てもコストアップに見合う効果が得られず、徒らに高価
になるだけのため、2.5〜4.0%に限定した。Cr
は焼入れ性や強度を上げるのに有用で、この効果を得る
のに0.04%以上必要であるが、一方、1.50%を
超えると、溶接性、靭性を低下させる故、これを上限と
する。
【0012】Moは焼入れ性や強度を上げると共に、焼
戻し脆性を防止するのに有用であり、その効果を得るの
に0.04%以上必要であるが、一方、1.0%を超え
ると、HAZを著しく硬化させ、溶接性、靭性を低下さ
せるので、これを上限とする。
【0013】Nbは炭窒化物を生成し、γ粒を細粒化さ
せる効果を持つが、その効果を得るのに0.005%以
上必要である。一方、0.04%を超えると、溶接性を
損なうことから、これを上限とする。Alは細粒化を図
り、且つ、焼入れ性に有効なBを得るのに必要で、その
効果を奏するには0.03%以上必要であるが、0.1
%を超えた添加はアルミナ系介在物の増加を招き、鋼板
の清浄度・靭性を損なうので、0.03〜0.1%に限
定する。
【0014】Bは鋼の焼入れ性を向上するのに必須の元
素であり、0.0003%以上必要であるが、0.00
5%を超える添加はB系介在物を多くし、靭性を損なう
ので、0.0003〜0.005%に限定する。NはA
lやNbと結びついて、窒化物を生成し、γ粒の細粒化
に有効であるが、0.004%を超えると、固溶Nが多
くなり、溶接部の靭性を低下させるので、これを上限と
する。PとSは共に低くすることにより、靭性を向上す
る効果を持つが、その効果を得るのに、両元素共、0.
01%以下とする必要がある。
【0015】本発明では、上記必須基本成分の他に、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
種選択的に含有させることができる。VとTaは、鋼の
強度を向上させるという均等的作用を持つもので、必要
に応じて1種または2種含有させるが、それぞれV:
0.1%、Ta:0.05%の上限を超えて含有させて
も、溶接性を阻害し、且つ、高価になり過ぎる悪影響が
出るため、上記強度向上元素のそれぞれ成分上限を定め
る。
【0016】また、TiとCaは、鋼の低温靭性を向上
するという均等的作用を持つもので、必要に応じて1種
または2種含有させるが、それぞれTi:0.1%、C
a:0.0060%の上限を超えて含有させても、いた
ずらに高価となり、且つ、溶接性や均質性を阻害する。
また、Caはその作用を発揮するのに0.0005%以
上が必要である。このことから、上記靭性向上・均質元
素群のそれぞれの上限および下限を定める。
【0017】次に、本発明鋼の熱処理法につき述べる。
上記のような鋼成分に加え、高強度鋼としての良好な特
性を得るためには、熱処理法が適切でなければならな
い。ここで熱処理条件の限定理由につき説明する。先
ず、スラブの加熱は合金元素や析出元素の十分な固溶を
図るため、1100℃以上に加熱することが必要で、こ
れを下限として熱間圧延を行なう。圧延後、焼入れ熱処
理のための加熱を行なうが、この昇温時600℃〜Ac
1点の間で30分以上の保持または徐加熱を行なう。本
発明成分のNb添加鋼を、この温度範囲で保持または徐
加熱を行なうことにより、微細で十分な炭窒化物を得る
ことができ、その後の焼入れ時に細粒γ粒を得ることが
できる。600℃未満では、この効果が十分得られな
い。また、Ac1 点超では、微細な炭窒化物のγへの固
溶が生じ、期待の効果が得られない。それ故、600℃
〜Ac1 点に限定する。
【0018】次に、熱処理法はいわゆる焼入れ、焼戻し
を施こす。但し、降伏比を低くしたHT100鋼を製造
する場合は焼入れと焼戻しの間に二相域熱処理を施こ
す。十分な焼入れ性を確保するために、Ac3 点以上へ
の加熱を行なうが、1000℃を超えるとγ粒の粗大化
が生じるため、焼入れ温度はAc3 点〜1000℃に限
定した。焼戻し処理は、焼入れ組織からの析出強化元素
の十分な析出を図るためであると同時に、焼入れ組織の
回復・軟化を行ない、靭性を得るためである。Ac1
を超えた温度では強度・靭性が著しく低下するので、A
1 点を上限とする。また、焼戻し後の冷却速度が遅い
と焼戻し脆性により靭性の低下を生じるため、水冷とす
る。二相域熱処理は前述のように降伏比を下げるために
行なうが、Ac1点以下およびAc3 点以上では二相域
処理にならず、降伏比を下げることができないので、下
限をAc1 点超、上限をAc3 点未満とする。二相域か
らの冷却は、焼入れ性を確保するため、急冷とする。
【0019】
【実施例】表1に示す成分組成のスラブを製造し、これ
らを表2に示す条件にて圧延・熱処理を施こし、板厚1
50mmの極厚鋼板を製造した。その後、得られた各鋼板
から試験片を切り出し、機械的性質と溶接性の評価を行
ない、その結果を表2に併せて示した。溶接性の評価は
y型溶接割れ試験方法により、各鋼板より採取した板厚
50mm試験片を150℃に予熱後入熱17kJ/cmの標準
溶接条件にて溶接し、その後、表面割れ、ルート割れお
よび断面割れの有無を調べた。
【表1】
【0020】
【表2】
【0021】
【表3】
【0022】
【表4】
【0023】
【表5】
【0024】
【表6】
【0025】表2の結果から明らかなように、本発明で
規定する条件通りに製造された極厚鋼板は引張強度10
0kgf/mm2 以上で、靭性も表面から板厚中心まで良好
で、且つ溶接割れ性も良好であることが分かる。また、
試験番号9から14では低降伏比鋼板が得られている。
【0026】しかし、発明鋼と同成分であっても、製造
方法が本発明の規定から外れると、良好な性能を得るこ
とができない。また、比較鋼の場合に、特に、溶接割れ
性が不良となる。例えば、試験番号15と19では60
0℃−Ac1 点昇温時間が短く靭性が不良である。試験
番号16は加熱温度が低く、試験番号17は焼入れ温度
が低く、いずれも強度、特に1/2t部の強度100kg
f/mm2 未満と低い。試験番号18は焼戻し後水冷を行な
っておらず低温靭性が不良である。試験番号20は焼戻
し温度が高過ぎ靭性が不良である。さらに試験番号2
1,22,23は成分が発明範囲を超えており、溶性割
れ性が不良である。
【0027】
【発明の効果】この発明によれば、板厚100mm超、引
張強さ100kgf/mm2 以上で靭性および溶接性の良好な
極厚高強度鋼板および低降伏比の極厚高強度鋼板を安価
に安定して製造することが可能となり、産業上極めて有
用な効果がもたらされる。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で C :0.10〜0.20%、 Si:0.05〜0.50%、 Mn:0.50〜1.50%、 Cu:0.04〜1.50%、 Ni:2.5〜4.0%、 Cr:0.04〜1.50%、 Mo:0.04〜1.0%、 Nb:0.005〜0.04%、 Al:0.03〜0.1%、 B :0.0003〜0.005%、 N :0.004%以下、 P :0.01%以下、 S :0.01%以下 を基本成分とし、残部がFeおよび不可避不純物からな
    る鋼を、1100℃以上に加熱して熱間圧延した後、再
    加熱焼入れするに際し、600℃〜Ac1 点の間で30
    分以上保持あるいは徐加熱してAc3 点〜1000℃の
    温度域に加熱して焼入れを行ない、続いて、Ac1 点以
    下の温度で焼戻して水冷することを特徴とする板厚10
    0mm超の極厚調質型高強度鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】 V:0.1%以下、Ta:0.05%以
    下からなる強度向上元素群のうちの1種または2種類を
    含むことを特徴とする請求項1記載の極厚調質型高強度
    鋼板の製造方法。
  3. 【請求項3】 Ti:0.1%以下、Ca:0.000
    5〜0.0060%の低温靭性向上・均質化元素群のう
    ちの1種または2種を含むことを特徴とする請求項1記
    載の極厚調質型高強度鋼板の製造方法。
  4. 【請求項4】 V:0.1%以下、Ta:0.05%以
    下からなる強度向上元素群のうちの1種または2種と、
    Ti:0.1%以下、Ca:0.0005〜0.006
    0%の低温靭性向上・均質化元素群のうちの1種または
    2種を含むことを特徴とする請求項1記載の極厚調質型
    高強度鋼板の製造方法。
  5. 【請求項5】 焼入れと焼戻しの間で、Ac1 点超〜A
    3 点未満の間に加熱して急冷する二相域熱処理を施こ
    すことを特徴とする請求項1記載の極厚調質型高強度鋼
    板の製造方法。
  6. 【請求項6】 焼入れと焼戻しの間で、Ac1 点超〜A
    3 点未満の間に加熱して急冷する二相域熱処理を施こ
    すことを特徴とする請求項2記載の極厚調質型高強度鋼
    板の製造方法。
  7. 【請求項7】 焼入れと焼戻しの間で、Ac1 点超〜A
    3 点未満の間に加熱して急冷する二相域熱処理を施こ
    すことを特徴とする請求項3記載の極厚調質型高強度鋼
    板の製造方法。
  8. 【請求項8】 焼入れと焼戻しの間で、Ac1 点超〜A
    3 点未満の間に加熱して急冷する二相域熱処理を施こ
    すことを特徴とする請求項4記載の極厚調質型高強度鋼
    板の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010280976A (ja) * 2009-06-08 2010-12-16 Jfe Steel Corp 超大入熱溶接熱影響部靭性に優れた低降伏比高張力厚鋼板およびその製造方法
JP2012172242A (ja) * 2011-02-24 2012-09-10 Jfe Steel Corp 靭性に優れる高張力鋼板とその製造方法
CN114058793A (zh) * 2021-10-27 2022-02-18 舞阳钢铁有限责任公司 一种降低超高强度海工钢eh890屈强比的热处理方法

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