JPH0774380B2 - 強靭鋼の製造法 - Google Patents
強靭鋼の製造法Info
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- JPH0774380B2 JPH0774380B2 JP2015753A JP1575390A JPH0774380B2 JP H0774380 B2 JPH0774380 B2 JP H0774380B2 JP 2015753 A JP2015753 A JP 2015753A JP 1575390 A JP1575390 A JP 1575390A JP H0774380 B2 JPH0774380 B2 JP H0774380B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は強靱な厚鋼板の製造法に関するものである。
（従来の技術および発明が解決しようとする課題） 鋼構造物の大型化に伴い、より強靱な鋼の開発が求めら
れている。通常引張強度60kgf/mm2以上の鋼は焼入れに
よりマルテンサイトまたは下部ベイナイト変態を生じせ
しめその後の焼戻し処理により過飽和固溶炭素を炭化物
として析出せしめる方法で製造されている。このような
製造法は製造に要する時間も長くかつ製造費用も多大で
ある。近年、このような通常の焼入れ焼戻し処理の欠点
を補うべく圧延後そのまま焼入れを行う直接焼入れ技術
が開発された。この方法は製造費用の低減と鋼の強靱化
の面である程度の効果を生んでいる。このような製造法
としては例えば特公昭53−6616号公報、特公昭55−4913
1号公報、特公昭58−3011号公報等に記載の方法があ
る。しかしこのような技術では、焼戻し工程が従来のま
まであるためにその低生産性に起因して基本的には製造
コストが高い。また治金面から見て最適な金属組織の状
態を得られているとは言いがたく、さらに強靱な鋼の製
造方法が強く求められてきた。
れている。通常引張強度60kgf/mm2以上の鋼は焼入れに
よりマルテンサイトまたは下部ベイナイト変態を生じせ
しめその後の焼戻し処理により過飽和固溶炭素を炭化物
として析出せしめる方法で製造されている。このような
製造法は製造に要する時間も長くかつ製造費用も多大で
ある。近年、このような通常の焼入れ焼戻し処理の欠点
を補うべく圧延後そのまま焼入れを行う直接焼入れ技術
が開発された。この方法は製造費用の低減と鋼の強靱化
の面である程度の効果を生んでいる。このような製造法
としては例えば特公昭53−6616号公報、特公昭55−4913
1号公報、特公昭58−3011号公報等に記載の方法があ
る。しかしこのような技術では、焼戻し工程が従来のま
まであるためにその低生産性に起因して基本的には製造
コストが高い。また治金面から見て最適な金属組織の状
態を得られているとは言いがたく、さらに強靱な鋼の製
造方法が強く求められてきた。
本発明の目的はこのような強靱鋼の製造方法を提供しよ
うとするものである。
うとするものである。
（課題を解決するための手段） 本発明は上記のような従来法の欠点を有利に排除しう
る、強靱鋼の製造法であり、その要旨とするところは次
の通りである。
る、強靱鋼の製造法であり、その要旨とするところは次
の通りである。
（１）重量％で C:0.02〜0.25％ Si:0.05〜0.6％ Mn:0.30〜3.5％ Al:0.005〜0.10％ 残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼を、鋳造後、
Ar3点以下の温度まで冷却することなくそのままあるい
はAc3点以上の温度域に加熱後、900℃以下Ar3点以上の
温度域で全圧下率の20％以上の熱間圧延を加え、圧延
後、圧延により導入された金属組織的欠陥および転移密
度が減少してしまう前に冷却を開始し、５℃／秒以上60
℃／秒以下の冷却速度で450℃以下まで冷却した後、450
℃以上Ac1点以下の温度域まで１℃／秒以上の昇温速度
で焼戻すことを特徴とする強靱鋼の製造法。
Ar3点以下の温度まで冷却することなくそのままあるい
はAc3点以上の温度域に加熱後、900℃以下Ar3点以上の
温度域で全圧下率の20％以上の熱間圧延を加え、圧延
後、圧延により導入された金属組織的欠陥および転移密
度が減少してしまう前に冷却を開始し、５℃／秒以上60
℃／秒以下の冷却速度で450℃以下まで冷却した後、450
℃以上Ac1点以下の温度域まで１℃／秒以上の昇温速度
で焼戻すことを特徴とする強靱鋼の製造法。
（２）重量％で C:0.02〜0.25％ Si:0.05〜0.6％ Mn:0.30〜3.5％ Al:0.005〜0.10％ さらに、 Ti≦0.10％ Nb≦0.10％ Cu≦3.0％ Ni≦10.0％ Cr≦10.0％ Mo≦3.5％ Co≦10.0％ W≦2.0％ V≦0.10％ B≦0.0025％ の１種または２種以上を含有し、残部がFeおよび不可避
的不純物からなる鋼を、鋳造後、Ar3点以下の温度まで
冷却することなくそのままあるいはAc3点以上の温度域
に加熱後、900℃以下Ar3点以上の温度域で全圧下率の20
％以上の熱間圧延を加え、圧延後、圧延により導入され
た金属組織的欠陥および転移密度が減少してしまう前に
冷却を開始し、５℃／秒以上60℃／秒以下の冷却速度で
450℃以下まで冷却した後、450℃以上Ac1点以下の温度
域まで１℃／秒以上の昇温速度で焼戻すことを特徴とす
る強靱鋼の製造法。
的不純物からなる鋼を、鋳造後、Ar3点以下の温度まで
冷却することなくそのままあるいはAc3点以上の温度域
に加熱後、900℃以下Ar3点以上の温度域で全圧下率の20
％以上の熱間圧延を加え、圧延後、圧延により導入され
た金属組織的欠陥および転移密度が減少してしまう前に
冷却を開始し、５℃／秒以上60℃／秒以下の冷却速度で
450℃以下まで冷却した後、450℃以上Ac1点以下の温度
域まで１℃／秒以上の昇温速度で焼戻すことを特徴とす
る強靱鋼の製造法。
以下本発明について詳細に説明する。
本発明の根幹をなす技術思想は以下のとおりである。
引張強度60kgf/mm2以上の鋼は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い。
その強度・靱性のバランスは金属組織がマルテンサイト
と下部ベイナイトの混合組織となる場合に最良となるこ
とが知られている。さらに焼入れ前のオーステナイトを
加工された状態におくことにより、その混合組織の破面
単位をより微細化し良好な強度・靱性のバランスを得る
ことができることが知られている。この加工の効果はオ
ーステナイト中に加工による欠陥を数多く存在せしめマ
ルテンサイト変態のようなシアーによる変態時のラスの
大きさを微細化する効果および加工オーステナイト中の
転移が変態後の組織中に引継がれるため延性が増す効果
による。しかるにこれらの欠陥および転位は圧延後の時
間とともに消滅してしまうため、圧延後できる限り早い
時期に焼入れることが好ましい。さらに、変態後の組織
中に引継がれた転位は焼入れ後の通常の焼戻し条件では
消失してしまうが、焼戻し温度にいたるまでの昇温速度
を速くすることにより、転位を多量に残存させながら固
溶炭素を炭化物として析出せしめ得ることがわかった。
すなわち圧延直後の焼入れと焼戻し時の昇温速度の増加
の組み合わせにより従来得ることができなかったような
良好な強度・靱性バランスを有する高張力鋼を製造する
ことが可能となった。
後の直接焼入れと焼戻しにより製造される場合が多い。
その強度・靱性のバランスは金属組織がマルテンサイト
と下部ベイナイトの混合組織となる場合に最良となるこ
とが知られている。さらに焼入れ前のオーステナイトを
加工された状態におくことにより、その混合組織の破面
単位をより微細化し良好な強度・靱性のバランスを得る
ことができることが知られている。この加工の効果はオ
ーステナイト中に加工による欠陥を数多く存在せしめマ
ルテンサイト変態のようなシアーによる変態時のラスの
大きさを微細化する効果および加工オーステナイト中の
転移が変態後の組織中に引継がれるため延性が増す効果
による。しかるにこれらの欠陥および転位は圧延後の時
間とともに消滅してしまうため、圧延後できる限り早い
時期に焼入れることが好ましい。さらに、変態後の組織
中に引継がれた転位は焼入れ後の通常の焼戻し条件では
消失してしまうが、焼戻し温度にいたるまでの昇温速度
を速くすることにより、転位を多量に残存させながら固
溶炭素を炭化物として析出せしめ得ることがわかった。
すなわち圧延直後の焼入れと焼戻し時の昇温速度の増加
の組み合わせにより従来得ることができなかったような
良好な強度・靱性バランスを有する高張力鋼を製造する
ことが可能となった。
このような新しい発見に基づき、鋼の化学成分、鋼の製
造条件を詳細に調査した結果、本発明者らは特許請求の
範囲第１項から第２項に示したような強靱鋼の製造法を
創案した。以下に製造方法の限定理由を詳細に説明す
る。まず本発明における出発材の成分の限定理由につい
て述べる。
造条件を詳細に調査した結果、本発明者らは特許請求の
範囲第１項から第２項に示したような強靱鋼の製造法を
創案した。以下に製造方法の限定理由を詳細に説明す
る。まず本発明における出発材の成分の限定理由につい
て述べる。
Ｃは鋼を強化するのに有効な元素であり、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0.25％
を越えると、溶接性を劣化させる。
は十分な強度が得られない。一方、その含有量が0.25％
を越えると、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、0.05％未満の含有量ではその効果はない。一方、
0.6％を越えると、鋼の表面性状を損なう。
るが、0.05％未満の含有量ではその効果はない。一方、
0.6％を越えると、鋼の表面性状を損なう。
Mnは鋼の強化に有効な元素であり、0.30％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％を越え
ると鋼の加工性を劣化させる。
な効果が得られない。一方、その含有量が3.5％を越え
ると鋼の加工性を劣化させる。
Alは脱酸元素として添加される。0.005％未満の含有量
ではその効果がなく、0.10％を越えると、鋼の表面性状
を損なう。
ではその効果がなく、0.10％を越えると、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から溶接部の靱性を劣化さ
せない範囲で添加しても良い。この観点から、Nb、Tiと
もその添加量の上限を0.10％とする。
出硬化の面で有効に機能するから溶接部の靱性を劣化さ
せない範囲で添加しても良い。この観点から、Nb、Tiと
もその添加量の上限を0.10％とする。
Cu,Ni,Cr,Mo,Co,Wはいず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、過度の量の添加は鋼の溶
接性を損なうため、Cu≦3.0％、Ni≦10.0％、Cr≦10.0
％、Mo≦3.5％、Co≦10.0％、Ｗ≦2.0％に限定する。
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、過度の量の添加は鋼の溶
接性を損なうため、Cu≦3.0％、Ni≦10.0％、Cr≦10.0
％、Mo≦3.5％、Co≦10.0％、Ｗ≦2.0％に限定する。
Ｖは析出硬化により鋼の強度を高めるのに有効である
が、過度の添加は鋼の靱性を損なうため、その上限を0.
10％とする。
が、過度の添加は鋼の靱性を損なうため、その上限を0.
10％とする。
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、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の上限を0.0025％とする。
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、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の上限を0.0025％とする。
次に本発明における製造条件について述べる。本発明は
いかなる鋳造条件で鋳造された鋳片についても有効であ
るので、時に鋳造条件を制限する必要はない。また鋳片
を冷やすことなくそのまま熱間圧延を開始しても一度冷
却した鋳片をAc3点以上の温度に再加熱した後に圧延を
開始しても良い。本発明においては、変態前のオーステ
ナイト中の転位密度を十分高めておく必要があるため、
所定の圧延温度域において所定の圧下率以上の圧延を施
す必要がある。圧延温度900℃超ではオーステナイトが
再結晶してしまうため転位密度の量が著しく減少してし
まう。また圧延温度がAr3点未満では変態が開始してし
まい強度が低下する。圧下率20％未満では転位密度が十
分導入されない。圧延終了後は圧延により導入された金
属組織的欠陥および転位が減少してしまう前に焼入れる
必要がある。その時間は圧延終了後20秒以内が望ましい
が、圧延されたオーステナイト中の転移が著しく消失し
てしまわない限り実質的に有効である。また加工を受け
たオーステナイトを十分マルテンサイトおよび下部ベイ
ナイトに変態させるために５℃／秒以上の冷却速度で冷
却する。また60℃／秒超の冷却速度で冷却すると鋼が硬
化しすぎて靱性を損なう。冷却終了温度を450℃以下ま
でと限定した理由はそれより高い温度では十分にマルテ
ンサイトおよび下部ベイナイトに変態させることができ
ないためである。焼戻し温度は450℃未満では固溶炭素
が十分に析出せずまたAc1点超では変態が開始してしま
い強度が低下する。焼戻し中の昇温速度を１℃／秒以上
としたのは、それ未満の昇温速度では固溶炭素の析出に
先立って転位が消失してしまい靱性が劣化するためであ
る。
いかなる鋳造条件で鋳造された鋳片についても有効であ
るので、時に鋳造条件を制限する必要はない。また鋳片
を冷やすことなくそのまま熱間圧延を開始しても一度冷
却した鋳片をAc3点以上の温度に再加熱した後に圧延を
開始しても良い。本発明においては、変態前のオーステ
ナイト中の転位密度を十分高めておく必要があるため、
所定の圧延温度域において所定の圧下率以上の圧延を施
す必要がある。圧延温度900℃超ではオーステナイトが
再結晶してしまうため転位密度の量が著しく減少してし
まう。また圧延温度がAr3点未満では変態が開始してし
まい強度が低下する。圧下率20％未満では転位密度が十
分導入されない。圧延終了後は圧延により導入された金
属組織的欠陥および転位が減少してしまう前に焼入れる
必要がある。その時間は圧延終了後20秒以内が望ましい
が、圧延されたオーステナイト中の転移が著しく消失し
てしまわない限り実質的に有効である。また加工を受け
たオーステナイトを十分マルテンサイトおよび下部ベイ
ナイトに変態させるために５℃／秒以上の冷却速度で冷
却する。また60℃／秒超の冷却速度で冷却すると鋼が硬
化しすぎて靱性を損なう。冷却終了温度を450℃以下ま
でと限定した理由はそれより高い温度では十分にマルテ
ンサイトおよび下部ベイナイトに変態させることができ
ないためである。焼戻し温度は450℃未満では固溶炭素
が十分に析出せずまたAc1点超では変態が開始してしま
い強度が低下する。焼戻し中の昇温速度を１℃／秒以上
としたのは、それ未満の昇温速度では固溶炭素の析出に
先立って転位が消失してしまい靱性が劣化するためであ
る。
（実施例） 次に本発明を実施例にもとづいて詳細に説明する。まず
表１に示す成分の鋼について表２に示す本発明方法およ
び比較方法を適用した場合、表２表に示すような強度・
靱性が得られ、明らかに本発明により強度・靱性バラン
スの向上がもたらされており、本発明は有効である。
表１に示す成分の鋼について表２に示す本発明方法およ
び比較方法を適用した場合、表２表に示すような強度・
靱性が得られ、明らかに本発明により強度・靱性バラン
スの向上がもたらされており、本発明は有効である。
（注１）再加熱圧延の場合の圧延前の加熱温度 No. 1〜10 1000℃ No.11,12 835℃ No.15〜22 830℃ No.23〜29 1150℃ No.30〜36 1050℃ No.37 1000℃ No.38,39 1050℃ No.40 1000℃ No.41,42 1100℃ No.43,44 1000℃ No.45 1050℃ （注２） No.40〜42は圧延後30℃で0.5℃／秒で空冷、その後No.4
0は900℃に、No.41,42は830℃に再加熱し焼入れ焼戻し
を行った。
0は900℃に、No.41,42は830℃に再加熱し焼入れ焼戻し
を行った。
（発明の効果） 本発明によれば、強度・靱性バランスの向上した強靱鋼
を安価に提供することができる。
を安価に提供することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 崇史 福岡県北九州市八幡東区枝光１―１―１ 新日本製鐵株式會社第３技術研究所内 (56)参考文献 特開 平１−176027（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−176029（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−56268（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】重量％で C:0.02〜0.25％ Si:0.05〜0.6％ Mn:0.30〜3.5％ Al:0.005〜0.10％ 残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼を、鋳造後、
Ar3点以下の温度まで冷却することなくそのままあるい
はAc3点以上の温度域に加熱後、900℃以下Ar3点以上の
温度域で全圧下率の20％以上の熱間圧延を加え、圧延
後、圧延により導入された金属組織的欠陥および転移密
度が減少してしまう前に冷却を開始し、５℃／秒以上60
℃／秒以下の冷却速度で450℃以下まで冷却した後、450
℃以上Ac1点以下の温度域まで１℃／秒以上の昇温速度
で焼戻すことを特徴とする強靱鋼の製造法。 - 【請求項２】重量％で C:0.02〜0.25％ Si:0.05〜0.6％ Mn:0.30〜3.5％ Al:0.005〜0.10％ さらに、 Ti≦0.10％ Nb≦0.10％ Cu≦3.0％ Ni≦10.0％ Cr≦10.0％ Mo≦3.5％ Co≦10.0％ W≦2.0％ V≦0.10％ B≦0.0025％ の１種または２種以上を含有し、残部がFeおよび不可避
的不純物からなる鋼を、鋳造後、Ar3点以下の温度まで
冷却することなくそのままあるいはAc3点以上の温度域
に加熱後、900℃以下Ar3点以上の温度域で全圧下率の20
％以上の熱間圧延を加え、圧延後、圧延により導入され
た金属組織的欠陥および転移密度が減少してしまう前に
冷却を開始し、５℃／秒以上60℃／秒以下の冷却速度で
450℃以下まで冷却した後、450℃以上Ac1点以下の温度
域まで１℃／秒以上の昇温速度で焼戻すことを特徴とす
る強靱鋼の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015753A JPH0774380B2 (ja) | 1990-01-25 | 1990-01-25 | 強靭鋼の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015753A JPH0774380B2 (ja) | 1990-01-25 | 1990-01-25 | 強靭鋼の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03223420A JPH03223420A (ja) | 1991-10-02 |
| JPH0774380B2 true JPH0774380B2 (ja) | 1995-08-09 |
Family
ID=11897537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015753A Expired - Lifetime JPH0774380B2 (ja) | 1990-01-25 | 1990-01-25 | 強靭鋼の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0774380B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7422643B2 (en) | 2003-03-11 | 2008-09-09 | Komatsu Ltd. | Rolling element and method of producing the same |
| US7544255B2 (en) | 2003-03-04 | 2009-06-09 | Komatsu Ltd. | Rolling element |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5505219A (en) * | 1994-11-23 | 1996-04-09 | Litton Systems, Inc. | Supercritical fluid recirculating system for a precision inertial instrument parts cleaner |
| JP4517459B2 (ja) * | 2000-06-15 | 2010-08-04 | 住友金属工業株式会社 | 超微細マルテンサイト組織を有する鋼材の製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6156268A (ja) * | 1984-08-24 | 1986-03-20 | Nippon Steel Corp | 高靭性高張力鋼およびその製造法 |
| JPH01176029A (ja) * | 1987-12-28 | 1989-07-12 | Kobe Steel Ltd | 加速冷却法による低降伏比高張力鋼板の製造法 |
| JPH01176027A (ja) * | 1987-12-29 | 1989-07-12 | Nippon Steel Corp | 低降伏比高張力溶接構造用鋼板の製造方法 |
-
1990
- 1990-01-25 JP JP2015753A patent/JPH0774380B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7544255B2 (en) | 2003-03-04 | 2009-06-09 | Komatsu Ltd. | Rolling element |
| US7691212B2 (en) | 2003-03-04 | 2010-04-06 | Komatsu Ltd. | Rolling element and method of producing the same |
| US7422643B2 (en) | 2003-03-11 | 2008-09-09 | Komatsu Ltd. | Rolling element and method of producing the same |
| US7691213B2 (en) | 2003-03-11 | 2010-04-06 | Komatsu Ltd. | Case hardened gear and method of producing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03223420A (ja) | 1991-10-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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