JPH0867912A - 溶接部における遅れ破壊特性の優れるpc鋼棒の製造方法 - Google Patents

溶接部における遅れ破壊特性の優れるpc鋼棒の製造方法

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JPH0867912A
JPH0867912A JP20392994A JP20392994A JPH0867912A JP H0867912 A JPH0867912 A JP H0867912A JP 20392994 A JP20392994 A JP 20392994A JP 20392994 A JP20392994 A JP 20392994A JP H0867912 A JPH0867912 A JP H0867912A
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JP
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steel
delayed fracture
steel bar
fracture characteristics
steel rod
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JP20392994A
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Tetsuo Shiragami
哲夫 白神
Nobuyuki Ishikawa
信行 石川
Moriyuki Ishiguro
守幸 石黒
Eiji Yamashita
英治 山下
Shigeru Mizoguchi
茂 溝口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Neturen Co Ltd
JFE Engineering Corp
Original Assignee
Neturen Co Ltd
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】Niを0.25wt%以上を含有する鋼材を仕
上げ温度800℃以上で熱間圧延し、その後、焼入れ焼
もどしを行い、溶接部における遅れ破壊特性の優れるP
C鋼棒を製造する。 【効果】母材のリラクセーション特性および機械的性質
を良好に維持しつつ、スポット溶接部の遅れ破壊特性を
向上させ得るPC鋼棒の製造方法が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、遅れ破壊特性の向上
を図ったスポット溶接を施したPC鋼棒の製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】PC鋼棒はプレストレスコンクリートに
用いられる高強度部材である。そして、このようなPC
鋼棒は、JIS G 3109「PC鋼棒」において、
引張強さが1200N/mm2 以上と規定されている
他、降伏点、伸び、リラクセーション値など機械的性質
が中心に規格化されており、これらはPC鋼棒の用途上
重要な特性であるが、使用される環境によっては規格化
されていない耐遅れ破壊特性も重要となる。
【0003】これは、PC鋼棒は一般にコンクリート中
で使用されるため、一旦コンクリート中に配筋されれば
通常はpH12の環境中に存在するので遅れ破壊は起こ
り得ないが、使用上または施工上の不備によりコンクリ
ート中に塩分を含んだり、pHの低い水が常に供給され
るようになった場合には、PC鋼棒の遅れ破壊が発生す
る可能性があるためである。
【0004】このため、従来より、PC鋼棒の遅れ破壊
特性の向上を図ることが検討されており、そのような技
術として特公昭53−24890号公報、特公昭54−
21810号公報に開示されたものがある。また本願発
明者らも特開平2−240236号公報、特開平2−2
40237号公報、特開平2−240238号公報、特
開平2−240244号公報に記載された技術を提案し
ている。
【0005】ところで、PC鋼棒は、鋼材の熱間圧延
後、ストレッチング、引き抜き、熱処理のうちいずれか
の方法、または、これらの組み合わせによる方法によっ
て製造されているが、現在では特に、高炭素鋼(C:
0.8wt%程度)の引き抜きおよび低中炭素鋼の焼入
れ焼もどしによる方法が中心になっている。
【0006】このうち、前者の高炭素鋼引抜き材のPC
鋼棒は、それを用いてPCパイル、PCポール等を製造
する際、スポット溶接が不可能なため、手結束して籠を
編組することになり、能率上大きな問題を有している。
これに対し、後者の低中炭素鋼焼入れ焼もどし材のPC
鋼棒はスポット溶接が可能であるため、これを用いてP
Cパイル等を製造する場合、補助鉄筋との間でスポット
溶接を施して編組するので、前者のPC鋼棒より作業性
が良好となる。
【0007】このように、PCパイル、PCポール等の
製造の際は、焼入れ焼もどしにより製造され、スポット
溶接を施したPC棒のほうが作業効率が良好となるので
PC鋼棒においては、スポット溶接性も重要な特性とな
る。このため、PC鋼棒のスポット溶接性の向上が図ら
れており、そのような技術として特公昭55−1172
6号公報に開示されたものがある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、スポット溶
接を施したPC鋼棒は、上述のような遅れ破壊発生のお
それがある環境下では、その溶接の熱影響で溶接部が硬
化し、遅れ破壊の発生の可能性がより顕著となる。この
ため、PC鋼棒を安全に使用するためには溶接部の耐遅
れ破壊特性を少なくとも母材と同等のレベルに維持する
ことが必要となる。
【0009】しかしながら、上述した従来技術では、こ
のような溶接部の遅れ破壊については何等考慮されてい
ない。すなわち、特公昭53−24890号公報、特公
昭54−21810号公報、特開平2−240236号
公報、特開平2−240237号公報、特開平2−24
0238号公報、特開平2−240244号公報では、
母材の遅れ破壊特性を向上させるに止まり、また特公昭
55−11726号公報では、スポット溶接性およびス
ポット溶接後の引張特性を向上させるに止まるもので、
いずれの技術においてもPC鋼棒溶接部の遅れ破壊特性
については全く考慮されていないのである。
【0010】この発明は、かかる事情に鑑みてなされた
ものであって、母材のリラクセーション特性および機械
的性質を良好に維持しつつ、スポット溶接部の遅れ破壊
特性を向上させ得るPC鋼棒の製造方法を提供すること
を目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段および作用】本願発明者ら
は、上記課題を解決すべく研究を重ねた結果、鋼材を熱
間圧延した後に、焼入れ焼もどしを行ってPC鋼棒を製
造するにあたり、鋼材のNi量を一定以上とし、かつ熱
間圧延条件を規定することによって、鋼材表面にNiを
濃化させることにより、PC鋼棒の母材のリラクセーシ
ョン特性および機械特性を良好に維持しつつ、溶接部の
遅れ破壊特性を向上させ得ることを見出した。
【0012】この発明は、このような知見に基づいてな
されたものであり、Niを0.25wt%以上を含有す
る鋼材を仕上げ温度800℃以上で熱間圧延し、その
後、焼入れ焼もどしを行うことを特徴とする溶接部にお
ける遅れ破壊特性の優れるPC鋼棒の製造方法を提供す
る。
【0013】以下、この発明について具体的に説明す
る。この発明では、上述したように、鋼材を熱間圧延し
た後に、焼入れ焼もどしを行ってPC鋼棒を製造するに
あたり、鋼材のNi含有量を0.25wt%以上とする
と共に熱間圧延の仕上げ温度を800℃以上とする。
【0014】鋼材のNi含有量を0.25wt%以上と
したのは、Niが0.25wt%以上で溶接部の遅れ破
壊特性の向上に寄与するからである。すなわち、Niが
0.25wt%以上含まれていると、熱間圧延時に表面
スケール直下に濃化し、熱処理後も濃化されたNiがス
ケール直下に残存することによって鋼中への水素浸入が
抑制され、結果として遅れ破壊特性が向上する。Niが
0.25wt%未満ではその効果が小さい。上記メカニ
ズムを考慮するとNiの上限は特に規定する必要はない
が、用途を考慮すると7.0wt%以下が好ましい。さ
らに、経済性などを考慮すると3.0wt%以下が好ま
しい。
【0015】熱間圧延の仕上げ温度を800℃以上とし
たのは、仕上げ温度が高いほどNiの表面濃化を大きく
することができ、その温度が800℃以上であれば、上
述したように、熱処理後も濃化されたNiがスケール直
下に残存することによって鋼中への水素浸入が抑制さ
れ、結果として遅れ破壊特性が向上する。800℃未満
ではこのような効果が小さい。
【0016】この発明は、上述のように、Niの表面濃
化によって溶接部の遅れ破壊特性を向上させるものであ
るため、Ni以外の成分については規定する必要はない
が、PC鋼棒としては、Ni:0.25〜7.0wt%
のほか、C:0.2〜0.6wt%、Si:0.2〜
2.0wt%、Mn:0.2〜2.0wt%、P:0.
020%以下、S:0.015wt%以下を含有するも
の、およびこれらに加え、さらに、Mo:0.1〜0.
5wt%、Cu:0.05〜1.0wt%,B:0.0
003〜0.0050wt%、Ti:0.01〜0.0
4wt%、W:0.03〜0.50wt%のうち少なく
とも1種以上を含有するものが好ましい。
【0017】これらの限定理由は以下の通りである。C
は、焼入れ性を高め強度を上げるための元素であり、P
C鋼棒としての強度レベルを確保するためには0.2w
t%以上であることが好ましい。一方、0.6wt%を
超えると点溶接性が低下するので0.6wt%以下が好
ましい。
【0018】Siは、脱酸剤として使用され、また遅れ
破壊特性およびリラクセーション特性に有効であるた
め、その効果が発揮される0.2wt%以上であること
が好ましい。一方、2.0wt%を超えると鋼の靭性が
低下するので2.0wt%以下が好ましい。
【0019】Mnは、Siと同様に脱酸剤であると共
に、Cと同様に焼入性を高め強度向上に必要な元素であ
るため、0.2wt%以上であることが好ましい。一
方、2.0wt%を超えると延性が低下するので2.0
%以下が好ましい。
【0020】Pは、不純物元素として不可避的に含有さ
れる元素であるが、遅れ破壊特性を低下させるため、
0.020wt%以下であることが好ましい。Sも不純
物元素として不可避的に含有される元素であるが、遅れ
破壊特性を低下させるため、0.015wt%以下であ
ることが好ましい。
【0021】Moは、焼入性を高め遅れ破壊特性を向上
させる元素であるが、0.1wt%未満ではその効果が
小さいため、0.1wt%以上が好ましい。一方、0.
5wt%を超えて添加する場合には経済的に不利になる
ため、0.5wt%以下であることが好ましい。
【0022】Cu、Wは、遅れ破壊特性を向上させる元
素であるが、多量に添加すると経済的に不利となるた
め、それを考慮すればCuは0.05〜1.0wt%、
Wは0.03〜0.5wt%であることが好ましい。
【0023】Bは、焼入性を向上させると共に遅れ破壊
特性を向上させる元素であり、0.0003wt%未満
ではその効果が明らかではなく、一方0.0050wt
%を超えて添加するとかえって焼入性を低下させるの
で、0.0003〜0.0050wt%が好ましい。
【0024】Tiは鋼中のNを固定してBの焼入性向上
効果を確保するために添加させる元素であり、0.01
〜0.04wt%であることが好ましい。Tiと同様の
作用を有するZr、Nbのいずれか又は両方添加しても
よい。
【0025】なお、この発明において、熱間圧延条件
は、上述のように仕上げ温度が800℃以上である限
り、他の条件はとくに限定されず、通常の条件を採用す
れば良い。また、焼入れ焼もどし条件も特に限定される
ものでなく、通常の条件を採用することができ、この際
の熱処理も高周波熱加熱等、通常用いられる種々の方法
を採用することができる。
【0026】
【実施例】
(実施例1)表1に示す成分組成の比較鋼(No.1,
2)、本発明鋼(No.3〜20)を仕上げ温度820
℃にて直径8mmの丸棒に熱間圧延し、直径7.4mm
の異径丸棒に引抜き、その後高周波加熱による焼入れ焼
もどしを行った。ここで、焼入れ加熱温度は920℃、
焼もどしは引張強さ1420N/mm2 以上を目標とし
て最適温度にして焼入れ焼もどし処理を行った。
【0027】
【表1】
【0028】この後、次に示す溶接条件でスポット溶接
を行い、溶接性試験、溶接部における遅れ破壊試験およ
び引張試験に供した。また、これらに加えてリラクセー
ション試験も行った。これらの試験方法も以下に示す。
【0029】溶接条件 溶接電流 3000A 通電サイクル数 2 加圧力 410N ラセン筋 SWRM8の3.2mmの丸棒 溶接性試験 溶接後のサンプルを引張り、強度、延びがJIS G
3109の規格を満足する場合を○印とした。
【0030】遅れ破壊試験 引張強さの70%の応力を付加し、50℃に加熱した2
0%NH4 SCN溶液中に浸漬することにより行い、破
断時間で評価した。
【0031】引張試験 母材の引張試験は、熱処理後のものを標点距離60mm
で引っ張ることにより行った。
【0032】リラクセーション試験 室温ではJIS G 3109の方法で行った。また、
蒸気養生を考慮して75℃でも行った。この時は、規格
引張強さの70%の応力を付加し、5時間保持した後炉
内放冷し、23時間後の荷重変化量を測定し、初期荷重
との比で評価した。これらの結果を表2に示す。
【0033】
【表2】
【0034】表2に示すように、本発明鋼ではいずれも
機械的性質、リラクセーション特性、溶接性は比較鋼と
同等で、PC鋼棒としての特性を満足させるものとなっ
ていると共に、スポット溶接部の破断時間が20時間以
上となり、遅れ破壊特性が良好であることが確認され
た。
【0035】これに対して、比較鋼は機械的性質、リラ
クセーション特性、溶接性は良好であったものの、スポ
ット溶接部の破断時間が4時間および8時間であり、溶
接部の遅れ破壊特性が劣っていることが確認された。
【0036】(実施例2)表1の本発明鋼(No.4)
を用い、仕上温度750〜900℃の間で5水準にて熱
間圧延を行い、直径8mmの丸棒を製造した。その後の
工程および試験は実施例1と全く同様に行った。その結
果を表3に示す。
【0037】
【表3】
【0038】表3に示すように、本発明の圧延条件では
いずれも機械的性質、リラクセーション特性が比較例と
同様に良好であり、スポット溶接部において良好な遅れ
破壊特性を有するPC鋼棒を製造できることが確認され
た。これに対して、比較例では機械的性質、リラクセー
ション特性は良好なものの、スポット溶接部における遅
れ破壊特性が劣ることが確認された。以上の結果より、
本発明を適用することにより、遅れ破壊の発生するおそ
れがある環境下でも十分に使用可能なPC鋼棒が得られ
ることが確認された。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
母材のリラクセーション特性および機械的性質を良好に
維持しつつ、スポット溶接部の遅れ破壊特性を向上させ
得るPC鋼棒の製造方法が提供される。従って、遅れ破
壊の発生するおそれがある環境下でも十分に使用可能な
PC鋼棒が得られ、工業的価値は極めて高い。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石黒 守幸 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 山下 英治 神奈川県平塚市田村5893 高周波熱錬株式 会社湘南事業所内 (72)発明者 溝口 茂 神奈川県平塚市田村5893 高周波熱錬株式 会社湘南事業所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Niを0.25wt%以上を含有する鋼
    材を仕上げ温度800℃以上で熱間圧延し、その後、焼
    入れ焼もどしを行うことを特徴とする溶接部における遅
    れ破壊特性の優れるPC鋼棒の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記鋼材は、Niを0.25〜7.0w
    t%含有することを特徴とする請求項1に記載の溶接部
    における遅れ破壊特性の優れるPC鋼棒の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記鋼材は、C:0.2〜0.6wt
    %、Si:0.2〜2.0wt%、Mn:0.2〜2.
    0wt%、P:0.020%以下、S:0.015wt
    %以下、Ni:0.25〜7.0wt%を含有すること
    を特徴とする請求項1または2に記載の溶接部における
    遅れ破壊特性の優れるPC鋼棒の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記鋼材は、さらに、Mo:0.1〜
    0.5wt%、Cu:0.05〜1.0wt%,B:
    0.0003〜0.0050wt%、Ti:0.01〜
    0.04wt%、W:0.03〜0.50wt%のうち
    少なくとも1種以上を含有することを特徴とする請求項
    3に記載の溶接部における遅れ破壊特性の優れるPC鋼
    棒の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記鋼材は、Niを0.25〜3.0w
    t%含有することを特徴とする請求項1ないし4のいず
    れか1項に記載の溶接部における遅れ破壊特性の優れる
    PC鋼棒の製造方法。
JP20392994A 1994-08-29 1994-08-29 溶接部における遅れ破壊特性の優れるpc鋼棒の製造方法 Pending JPH0867912A (ja)

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