JPH0835038A - 耐火性の優れた建築構造用鋳・鍛鋼品 - Google Patents

耐火性の優れた建築構造用鋳・鍛鋼品

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JPH0835038A
JPH0835038A JP11672095A JP11672095A JPH0835038A JP H0835038 A JPH0835038 A JP H0835038A JP 11672095 A JP11672095 A JP 11672095A JP 11672095 A JP11672095 A JP 11672095A JP H0835038 A JPH0835038 A JP H0835038A
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JP
Japan
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cast
forged steel
steel product
less
strength
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JP11672095A
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English (en)
Inventor
Yuichi Fujita
雄一 藤田
Nozomi Oda
望 小田
Seishi Furushima
清史 古島
Hidenari Matsuo
英成 松尾
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高温において高い耐力を有すると共に、従来
の溶接構造用圧延鋼材等と同等以上の常温特性、溶接性
を備えた耐火性の優れた建築構造用鋳・鋳鋼品を提供す
ることを目的とする。 【構成】 C:0.05〜0.15%、Si:0.8%
以下、Mn:0.5〜1.6%、Mo:0.4〜0.8
%他を含有し、金属組織が55〜65面積%のFeと残
部ベーナイト及び/又はパーライトの混合組織からなる
耐火性の優れた建築構造用鋳・鋳鋼品である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は柱、梁、柱と梁の接合金
物、柱脚金物、トラスのジョイント部材、支承金物、ブ
レスの接合部材等の建築構造用構築材に用いられる耐火
性の優れた建築構造用鋳・鍛鋼品に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り柱や梁等の建築構造用構築材として、溶接構造用圧延
鋼材(JISG3106)等が使用されているが、これ
らの材料は高温時に耐力等の機械的性質の低下を招くこ
とから、耐火構造物では耐火材による被覆等の対処が必
要となり工事費、工期の面から経済的に不利となる問題
があった。
【0003】そこで、耐火被覆の削減又は省略を可能と
するため、高温においても高い耐力(600℃での耐力
が常温耐力の2/3以上)を有する建築構造用圧延鋼材
が種々提案されている。例えば特公平4−50362号
公報では、C:0.04〜0.15%、Si:0.6%
以下、Mn:0.5〜1.6%、Nb:0.005〜
0.04%、Mo:0.4〜0.7%、Al:0.1%
以下、N:0.001〜0.006%、残部がFe及び
不可避不純物からなる鋼片を1100〜1300℃の温
度域で加熱後、熱間圧延を800〜1000℃の温度範
囲で終了する耐火性の優れた建築用低降伏比鋼材の製造
方法が開示されている。これら熱間塑性加工によって製
造された鋼材は、複雑形状の建築構造用構築材を溶接な
しには製造ができない、また板厚が例えば50mm以上
に厚くなると十分な低温靭性が得られない等の問題があ
る。
【0004】本発明は、鋳造製または鍛造製によって一
体的に製造する建築構造用鋳・鍛鋼品の研究を重ねた結
果完成したもので、高温において高い耐力を有すると共
に、従来の溶接構造用圧延鋼材(JIS G3106)
等と同等以上の常温特性(引張強さ、伸び、耐力)、溶
接性を備えた耐火性の優れた建築構造用鋳・鍛鋼品を提
供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成するために建築構造用鋳・鍛鋼品の化学成分、金
属組織及び熱処理等について研究を行った結果、(1)
MoとCの添加量を調整することにより、必要な靭性を
確保すると共に高温における耐力の低下が抑えられる。
(2)Nb、Ti、VをMoと共に添加することによ
り、炭素当量の増大を抑え、かつ組織の微細化が促進さ
れ高温における耐力の低下が著しく抑えられる。(3)
化学成分を適正に調整したうえで、900〜1000℃
の焼入れ冷却し、次いで750〜850℃の焼入れ後、
500〜700℃の焼戻しを施す、若しくは900〜1
000℃に加熱保持し、次いで750〜850℃で恒温
保持を施して、金属組織を所定面積%のフェライトと残
部ベーナイト及び/又はパーライトの混合組織とするこ
とにより、常温強度、靭性及び溶接性は従来の溶接構造
用圧延鋼材と同等以上であって、600℃における耐力
が常温耐力の2/3以上を確保できることを見いだし
た。
【0006】上記知見に基づく本発明は、化学成分が重
量%で、C :0.05〜0.15%、 Si:
0.8%以下、Mn:0.5〜1.6%、 P
:0.04%以下 S :0.04%以下 Mo:0.4〜
0.8%、を含有し、炭素当量Ceq(%)=C+Si
/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+
V/14が0.5%以下で、かつ金属組織が55〜65
面積%のフェライトと残部ベーナイト及び/又はパーラ
イトの混合組織からなることを特徴とする耐火性の優れ
た建築構造用鋳・鍛鋼品である。
【0007】また前記建築構造用鋳・鍛鋼品は、化学成
分が重量%で、Nb:0.005〜0.04%、Ti:
0.005〜0.1%、V:0.005〜0.1%のう
ちいずれか1種又は2種以上をさらに含有することがで
きる。さらに前記建築構造用鋳・鍛鋼品は、900〜1
000℃の焼入れ冷却し、次いで750〜850℃の焼
入れ後、500〜700℃の焼戻し、若しくは900〜
1000℃に加熱保持し、次いで750〜850℃で恒
温保持の熱処理を行うことにより、必要な常温強度、靭
性、溶接性及び高温耐力を確保できる。
【0008】
【作用】本発明の建築構造用鋳・鍛鋼品の化学成分の限
定理由は次の通りである。Cは強度向上に寄与する元素
であり、0.05%未満では十分な強度を確保すること
ができず、0.15%を超えると溶接性及び靭性が低下
するので、C量は0.05〜0.15%とした。
【0009】Siは製鋼時の脱酸剤及び強度向上に有効
な元素であり、0.8%を超えると溶接性及び靭性が低
下するので、Si量は0.8%以下とした。
【0010】Mnは製鋼時の脱酸剤及び強度向上に有効
な元素であり、0.5%未満ではこのような効果が小さ
く、また1.6%を超えると溶接性及び靭性が劣化する
ので、Mn量は0.5〜1.6%とした。
【0011】P、Sは溶接性及び靭性劣化の原因となる
のでできるだけ低減することが望ましく、P量は0.0
4%以下、S量は0.04%以下とした。
【0012】Moは高温強度向上に有効な元素であり、
600℃における耐力を著しく上昇させる。0.4%未
満ではこのような効果が小さく、0.8%を超えると凝
固中に偏析しやすくまた溶接性が劣化するので、Mo量
は0.4〜0.8%とした。
【0013】本発明では上記化学成分以外にNb、T
i、V、Ni、Crのうちいずれか1種又は2種以上を
さらに含有することができる。
【0014】Nbは常温強度、高温強度及び組織の微細
化効果により靭性を向上させる。0.005%未満では
このような効果が小さく、0.04%を超えると凝固中
に偏析しやすく靭性の劣化を招くので、Nb量は0.0
05〜0.04%とした。
【0015】Tiは高温強度の向上、溶接熱影響部のオ
ーステナイト粒の粗大化を抑制すると共に、微細フェラ
イトの生成促進により、溶接熱影響部の靭性向上に有効
な元素であるが、0.005%未満ではこのような効果
が小さく、0.1%を超えると溶接性が劣化するので、
Ti量は0.005〜0.1%とした。
【0016】Vは常温強度、高温強度及び組織の微細化
効果により靭性を向上させる。0.005%未満ではこ
のような効果が小さく、0.1%を超えると凝固中に偏
析しやすく靭性の劣化を招くので、V量は0.005〜
0.1%とした。
【0017】Niは強度及び靭性向上に有効な元素であ
り、高価なため1.0%以下が望ましい。また、Crは
高温強度の向上に有効な元素であり、0.7%を超える
と靭性及び溶接性が劣化するので、Cr量は0.7%以
下とした。
【0018】本発明の建築構造用鋳・鍛鋼品は炭素当量
Ceq(%)=C+Si/24+Mn/6+Ni/40
+Cr/5+Mo/4+V/14を0.5%以下に規定
する。炭素当量が0.5%を超えると、溶接熱影響部が
硬化して溶接割れや使用中の損傷原因となることがある
ためである。
【0019】また本発明の建築構造用鋳・鍛鋼品は、圧
延鋼材と比べ各部の厚みが大きくなることが多く、鋳型
内での溶湯の冷却速度の低下により機械的性質が低下す
るので、鋳・鍛鋼品内部の結晶粒の微細化のために、9
00〜1000℃の焼入れ冷却し、次いで750〜85
0℃の焼入れ後、500〜700℃の焼戻し、若しくは
900〜1000℃に加熱保持し、次いで750〜85
0℃で恒温保持の熱処理を行う。この熱処理により得ら
れた建築構造用鋳鋼品の金属組織は、55〜65面積%
のフェライトと残部ベーナイト及び/又はパーライトの
混合組織からなり、常温耐力と600℃の高温耐力の特
性バランスを良好にとることができる。常温における靭
性の向上のためにフェライトは55〜65面積%必要で
あり、また残部のベーナイト及び/又はパーライトは高
温耐力を著しく向上させる。
【0020】
【実施例】周知の高周波溶解炉で表1に示す化学成分の
供試材(本発明材No.1〜3)をそれぞれ溶解した
後、幅130mm×長さ270mm×高さ160mmの
キールブロック鋳型に鋳造した。鋳型から取り出し後、
930℃の焼入れ冷却し、次いで800℃の焼入れ後、
625℃の焼戻し熱処理を施した。この供試材から引張
試験片を採取し、機械的性質(常温における引張強さ、
伸び及び0.2%耐力、600℃における引張強さ及び
0.2%耐力)と金属組織(フェライトの面積%、ベー
ナイト及びパーライトの面積%)を測定調査した。その
結果を表2に示す。なお表1において、化学成分は重量
%で表わし、残部は実質的にFeである。また、炭素当
量Ceq(%)=C+Si/24+Mn/6+Ni/4
0+Cr/5+Mo/4+V/14、溶接割れ感受性組
成Pcm(%)=C+Si/30+Mn/20+Cu/
20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/16
+5Bを表わす。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】表1、表2から明らかなように本発明の建
築構造用鋳・鋳鋼品は、従来の溶接構造用圧延鋼材(J
IS G3106)に規定されるSM490と比べて、
常温における引張強さ、伸び及び耐力、溶接性が同等以
上で、600℃において常温耐力の2/3以上の耐力を
有している。
【0024】図1に本発明試験材No.1と従来の溶接
構造用圧延鋼材(JIS G3106)に規定されるS
M490の各温度における引張強さを示す。また図2に
本発明試験材No.1と従来の溶接構造用圧延鋼材(J
IS G3106)に規定されるSM490の各温度に
おける0.2%耐力を示す。図1、図2から明らかなよ
うに本発明の建築構造用鋳・鋳鋼品は、温度が上昇して
も引張強さと耐力が著しく低下しないことが確認でき
た。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、常温における機械的性
質及び溶接性は従来の溶接構造用圧延鋼材と同等以上で
あって、600℃における耐力が常温耐力の2/3以上
を確保できるので、耐火構造物等では耐火材による被覆
等の対処が不要となり工事費が大幅に削減でき、また工
期も短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明試験材No.1と従来材の各温度におけ
る引張強さを示すグラフである。
【図2】本発明試験材No.1と従来材の各温度におけ
る0.2%耐力を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松尾 英成 北九州市若松区北浜一丁目9番1号 日立 金属株式会社若松工場内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 化学成分が重量%で、C :0.05〜
    0.15%、 Si:0.8%以下、Mn:0.5
    〜1.6%、 P :0.04%以下 S :0.04%以下 Mo:0.4〜
    0.8%、を含有し、炭素当量Ceq(%)=C+Si
    /24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+
    V/14が0.5%以下で、かつ金属組織が55〜65
    面積%のフェライトと残部ベーナイト及び/又はパーラ
    イトの混合組織からなることを特徴とする耐火性の優れ
    た建築構造用鋳・鍛鋼品。
  2. 【請求項2】 化学成分が重量%で、Nb:0.005
    〜0.04%、 Ti:0.005〜0.1%、V:
    0.005〜0.1%のうちいずれか1種又は2種以上
    をさらに含有することを特徴とする請求項1に記載の耐
    火性の優れた建築構造用鋳・鍛鋼品。
  3. 【請求項3】 化学成分が重量%で、Ni:1.0%以
    下、 Cr:0.7%以下のうちいずれか1種又は2
    種をさらに含有することを特徴とする請求項1又は請求
    項2に記載の耐火性の優れた建築構造用鋳・鍛鋼品。
  4. 【請求項4】 900〜1000℃の焼入れ冷却し、次
    いで750〜850℃の焼入れ後、500〜700℃の
    焼戻しをしたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか
    一に記載の耐火性の優れた建築構造用鋳・鍛鋼品。
  5. 【請求項5】 900〜1000℃に加熱保持し、次い
    で750〜850℃で恒温保持をしたことを特徴とする
    請求項1〜3のいずれか一に記載の耐火性の優れた建築
    構造用鋳・鍛鋼品。
JP11672095A 1994-05-18 1995-05-16 耐火性の優れた建築構造用鋳・鍛鋼品 Pending JPH0835038A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1770183A1 (en) * 2005-09-26 2007-04-04 Honda Motor Co., Ltd. Weldable steel of high strenght and high toughness, and method of producing members using the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Effective date: 20040812