JPH09157785A - 耐震建築用鋼材 - Google Patents
耐震建築用鋼材Info
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- JPH09157785A JPH09157785A JP32055295A JP32055295A JPH09157785A JP H09157785 A JPH09157785 A JP H09157785A JP 32055295 A JP32055295 A JP 32055295A JP 32055295 A JP32055295 A JP 32055295A JP H09157785 A JPH09157785 A JP H09157785A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高歪速度で変形を受けた場合にも低降伏比（８
０％以下）を示し、かつ高歪速度で繰り返し歪を受けた
後も安定して高靭性を示す耐震建築用鋼材を提供するこ
と。 【解決手段】重量比で、Ｃ：０．０４〜０．１８％、Ｓ
ｉ：０．０５〜０．４％、Ｍｎ：０．６〜１．７％、Ａ
ｌ：０．００１〜０．０６％、Ｎ：３０ｐｐｍ以下、
Ｏ：３０ｐｐｍ以下であり、残部がＦｅおよび不可避的
不純物からなり、粗粒フェライトとベイナイトの２相を
主体とする組織を有する耐震建築用鋼材。
０％以下）を示し、かつ高歪速度で繰り返し歪を受けた
後も安定して高靭性を示す耐震建築用鋼材を提供するこ
と。 【解決手段】重量比で、Ｃ：０．０４〜０．１８％、Ｓ
ｉ：０．０５〜０．４％、Ｍｎ：０．６〜１．７％、Ａ
ｌ：０．００１〜０．０６％、Ｎ：３０ｐｐｍ以下、
Ｏ：３０ｐｐｍ以下であり、残部がＦｅおよび不可避的
不純物からなり、粗粒フェライトとベイナイトの２相を
主体とする組織を有する耐震建築用鋼材。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐震性を重視して
設計される建築分野、特に非常に近い震源に対しても有
効な耐震建築用鋼材に関する。
設計される建築分野、特に非常に近い震源に対しても有
効な耐震建築用鋼材に関する。
【０００２】
【従来の技術】昭和５６年に改正施行された建築物の耐
震設計法は、それまでの構造物各部に生じる応力度を鋼
材の降伏点以内に留めるという弾性設計に変えて、鋼材
が降伏後、最大強さに達するまでの組成域での変形能力
を利用して、地震入力エネルギーを吸収させ、建物の耐
震安全性を確保しようとするものである。このため、新
耐震設計法が適用される建築物の鋼材は、降伏後の変形
性能を表わすパラメータである降伏比（ＹＲ）が低いこ
と、つまり低降伏比が求められるようになっている。引
張強さ（ＴＳ）５００ＭＰａ級の鋼材では、熱間圧延を
再結晶域で仕上げ、組織の粗大化を図り、所期の低降伏
比を確保している。
震設計法は、それまでの構造物各部に生じる応力度を鋼
材の降伏点以内に留めるという弾性設計に変えて、鋼材
が降伏後、最大強さに達するまでの組成域での変形能力
を利用して、地震入力エネルギーを吸収させ、建物の耐
震安全性を確保しようとするものである。このため、新
耐震設計法が適用される建築物の鋼材は、降伏後の変形
性能を表わすパラメータである降伏比（ＹＲ）が低いこ
と、つまり低降伏比が求められるようになっている。引
張強さ（ＴＳ）５００ＭＰａ級の鋼材では、熱間圧延を
再結晶域で仕上げ、組織の粗大化を図り、所期の低降伏
比を確保している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】震源が非常に近い活断
層タイプの地震は、揺れの速度が非常に速く、建物に対
し歪速度にして１０-1〜１０Ｓ-1の高速変形が加えられ
るという特徴がある。現在の建築鋼材は上述したように
低ＹＲではあるが、それは通常の歪速度１０-2Ｓ-1前後
で引張った時の値であり、上述のような高歪速度での変
形の場合に低ＹＲが確保されるかは疑問である。
層タイプの地震は、揺れの速度が非常に速く、建物に対
し歪速度にして１０-1〜１０Ｓ-1の高速変形が加えられ
るという特徴がある。現在の建築鋼材は上述したように
低ＹＲではあるが、それは通常の歪速度１０-2Ｓ-1前後
で引張った時の値であり、上述のような高歪速度での変
形の場合に低ＹＲが確保されるかは疑問である。
【０００４】本発明者らは、従来の圧延まま（フェライ
ト＋パーライト組織）のＳＮ４９０級の鋼について歪速
度を変化させた引張試験を行ったところ、歪速度１０-2
Ｓ-1前後の場合にはＹＲが８０％未満であったものが、
歪速度１０0 Ｓ-1前後の場合にはＹＲが大きく上昇し、
８０％以上の値となってしまうことが判明した。
ト＋パーライト組織）のＳＮ４９０級の鋼について歪速
度を変化させた引張試験を行ったところ、歪速度１０-2
Ｓ-1前後の場合にはＹＲが８０％未満であったものが、
歪速度１０0 Ｓ-1前後の場合にはＹＲが大きく上昇し、
８０％以上の値となってしまうことが判明した。
【０００５】また、阪神大地震では、構造部材が高速の
繰り返し塑性変形を受けて脆化し、次の引張変形を受け
た時に脆性破壊する事例があった。脆性破壊が起こると
建物の大崩壊にもつながりかねないため、耐震用鋼材と
してはこのような破壊様式は避けなければならない。
繰り返し塑性変形を受けて脆化し、次の引張変形を受け
た時に脆性破壊する事例があった。脆性破壊が起こると
建物の大崩壊にもつながりかねないため、耐震用鋼材と
してはこのような破壊様式は避けなければならない。
【０００６】従来のＳＮ４９０級の鋼も予歪を受けてい
ない場合には、脆性−延性破面遷移温度は室温以下であ
って十分な靭性を有しているが、高速の繰り返し歪が加
わった場合には、どの程度の劣化を示すか不明であっ
た。
ない場合には、脆性−延性破面遷移温度は室温以下であ
って十分な靭性を有しているが、高速の繰り返し歪が加
わった場合には、どの程度の劣化を示すか不明であっ
た。
【０００７】本発明者らは、従来のＳＮ４９０級の数種
類の鋼に対し、歪速度１０Ｓ-1で正負交番の歪漸増型の
予歪（１％圧縮塑性歪付与→１％引張塑性歪付与→２％
圧縮塑性歪付与→２％引張塑性歪付与→４％圧縮塑性歪
付与→４％引張塑性歪付与；以後この予歪付与を±１＋
２＋４％と記す）を与えた後、シャルピー試験を実施し
たところ、靭性は劣化し、脆性−延性破面遷移温度が室
温以上になるものも現れた。
類の鋼に対し、歪速度１０Ｓ-1で正負交番の歪漸増型の
予歪（１％圧縮塑性歪付与→１％引張塑性歪付与→２％
圧縮塑性歪付与→２％引張塑性歪付与→４％圧縮塑性歪
付与→４％引張塑性歪付与；以後この予歪付与を±１＋
２＋４％と記す）を与えた後、シャルピー試験を実施し
たところ、靭性は劣化し、脆性−延性破面遷移温度が室
温以上になるものも現れた。
【０００８】一方、特開平２−１９７５２２号公報や特
開平５−２１４４０号公報には、低温靭性に優れた低降
伏比の建築鋼材が開示されている。しかし、どちらも通
常の歪速度での引張試験しか実施していないため、高歪
速度でのＹＲ値が示されていない。また、靭性も予歪が
ない場合のシャルピー衝撃試験に基づいた値により評価
されており、高速の歪が加わった後の靭性値は不明であ
る。
開平５−２１４４０号公報には、低温靭性に優れた低降
伏比の建築鋼材が開示されている。しかし、どちらも通
常の歪速度での引張試験しか実施していないため、高歪
速度でのＹＲ値が示されていない。また、靭性も予歪が
ない場合のシャルピー衝撃試験に基づいた値により評価
されており、高速の歪が加わった後の靭性値は不明であ
る。
【０００９】そこで、これらの記載に基づいて試作した
鋼材における高歪速度（＝１０Ｓ-1）での引張特性なら
びに高歪速度（＝１０Ｓ-1）で±１＋２＋４％の繰り返
し予歪を与えた後の靭性について評価した。その結果、
高歪速度（＝１０Ｓ-1）でのＹＲが８０％を超える値と
なり、また高歪速度での繰り返し予歪後の靭性はばらつ
き、中にはｖＥ-5の値が２０Ｊ未満の著しく脆化してい
るものが散見された。すなわち、これらの技術に基づく
鋼材も、活断層タイプの地震の場合には、十分な耐震性
を有していないことが判明した。
鋼材における高歪速度（＝１０Ｓ-1）での引張特性なら
びに高歪速度（＝１０Ｓ-1）で±１＋２＋４％の繰り返
し予歪を与えた後の靭性について評価した。その結果、
高歪速度（＝１０Ｓ-1）でのＹＲが８０％を超える値と
なり、また高歪速度での繰り返し予歪後の靭性はばらつ
き、中にはｖＥ-5の値が２０Ｊ未満の著しく脆化してい
るものが散見された。すなわち、これらの技術に基づく
鋼材も、活断層タイプの地震の場合には、十分な耐震性
を有していないことが判明した。
【００１０】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、高歪速度で変形を受けた場合にも低降伏比
（８０％以下）を示し、かつ高歪速度で繰り返し歪を受
けた後も安定して高靭性を示し、活断層近傍の建造物の
塑性耐震設計を可能にする耐震建築鋼材を提供すること
を目的とする。
であって、高歪速度で変形を受けた場合にも低降伏比
（８０％以下）を示し、かつ高歪速度で繰り返し歪を受
けた後も安定して高靭性を示し、活断層近傍の建造物の
塑性耐震設計を可能にする耐震建築鋼材を提供すること
を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、第１に、重量比で、Ｃ：０．０４〜０．
１８％、Ｓｉ：０．０５〜０．４％、Ｍｎ：０．６〜
１．７％、Ａｌ：０．００１〜０．０６％、Ｎ：３０ｐ
ｐｍ以下、Ｏ：３０ｐｐｍ以下であり、残部がＦｅおよ
び不可避的不純物からなり、粗粒フェライトとベイナイ
トの２相を主体とする組織を有することを特徴とする耐
震建築用鋼材を提供する。
決するために、第１に、重量比で、Ｃ：０．０４〜０．
１８％、Ｓｉ：０．０５〜０．４％、Ｍｎ：０．６〜
１．７％、Ａｌ：０．００１〜０．０６％、Ｎ：３０ｐ
ｐｍ以下、Ｏ：３０ｐｐｍ以下であり、残部がＦｅおよ
び不可避的不純物からなり、粗粒フェライトとベイナイ
トの２相を主体とする組織を有することを特徴とする耐
震建築用鋼材を提供する。
【００１２】第２に、重量比で、Ｃ：０．０４〜０．１
８％、Ｓｉ：０．０５〜０．４％、Ｍｎ：０．６〜１．
７％、Ａｌ：０．００１〜０．０６％、Ｎ：３０ｐｐｍ
以下、Ｏ：３０ｐｐｍ以下であり、Ｔｉ：０．００５〜
０．０１５％、Ｎｂ：０．００５〜０．０４％、Ｖ：
０．００５〜０．１％、Ｃｕ：０．０５〜０．６％、Ｎ
ｉ：０．０５〜０．６％、Ｃｒ：０．０５〜１．０％、
Ｍｏ：０．０２〜０．６％のうち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り、粗
粒フェライトとベイナイトの２相を主体とする組織を有
することを特徴とする耐震建築用鋼材を提供する。
８％、Ｓｉ：０．０５〜０．４％、Ｍｎ：０．６〜１．
７％、Ａｌ：０．００１〜０．０６％、Ｎ：３０ｐｐｍ
以下、Ｏ：３０ｐｐｍ以下であり、Ｔｉ：０．００５〜
０．０１５％、Ｎｂ：０．００５〜０．０４％、Ｖ：
０．００５〜０．１％、Ｃｕ：０．０５〜０．６％、Ｎ
ｉ：０．０５〜０．６％、Ｃｒ：０．０５〜１．０％、
Ｍｏ：０．０２〜０．６％のうち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り、粗
粒フェライトとベイナイトの２相を主体とする組織を有
することを特徴とする耐震建築用鋼材を提供する。
【００１３】本発明者らは、上記課題を解決すべくミク
ロ組織と高歪速度におけるＹＲとの関係について鋭意検
討を重ねた結果、以下に示す重要な知見を得た。まず、
ＹＲ値は、図１に示すように引張試験における歪速度が
大きくなるほど上昇する。しかし、フェライト＋パーラ
イト主体の組織よりもフェライト＋ベイナイト主体の組
織のほうが上昇程度が低い。フェライト＋ベイナイト主
体の組織の中では、フェライトが粗粒なほど、高歪速度
（＞１０-1Ｓ-1）で低ＹＲ値が得られることがわかっ
た。この図に示すように、粗粒フェライトとベイナイト
主体の混合組織とすることにより、歪速度１０Ｓ-1でも
ＹＲ８０％以下が達成されている。本発明での粗粒フェ
ライトはＡＳＴＭ粒度Ｎｏ．１１以下のものをいう。な
お、図１の供試材としては、後述する表２のＡ１〜Ａ３
の鋼板を用いた。
ロ組織と高歪速度におけるＹＲとの関係について鋭意検
討を重ねた結果、以下に示す重要な知見を得た。まず、
ＹＲ値は、図１に示すように引張試験における歪速度が
大きくなるほど上昇する。しかし、フェライト＋パーラ
イト主体の組織よりもフェライト＋ベイナイト主体の組
織のほうが上昇程度が低い。フェライト＋ベイナイト主
体の組織の中では、フェライトが粗粒なほど、高歪速度
（＞１０-1Ｓ-1）で低ＹＲ値が得られることがわかっ
た。この図に示すように、粗粒フェライトとベイナイト
主体の混合組織とすることにより、歪速度１０Ｓ-1でも
ＹＲ８０％以下が達成されている。本発明での粗粒フェ
ライトはＡＳＴＭ粒度Ｎｏ．１１以下のものをいう。な
お、図１の供試材としては、後述する表２のＡ１〜Ａ３
の鋼板を用いた。
【００１４】また、粗粒フェライト（ＡＳＴＭ粒度Ｎ
ｏ．９〜１１）＋ベイナイト主体の混合組織の高歪速度
（＝１０Ｓ-1）繰り返し予歪後の靭性は、図２に示すよ
うにかなりのバラツキを有しているが、その下限値は酸
素含有量により支配され、酸素含有量を３０ｐｐｍ以下
にすることにより、ｖＥ-5の最小値が１００Ｊより大き
い安定した靭性が得られることが判明した。これは、酸
素含有量を３０ｐｐｍ以下とすることで、高速繰り返し
歪が付与されている際にマイクロ歪集中源となる鋼中酸
化物が減少し、微細化したためである。なお、図２の供
試材としては、表１のＡ鋼を基本に、酸素のみ１９〜４
４ｐｐｍの範囲で変化させた鋼を用いた。
ｏ．９〜１１）＋ベイナイト主体の混合組織の高歪速度
（＝１０Ｓ-1）繰り返し予歪後の靭性は、図２に示すよ
うにかなりのバラツキを有しているが、その下限値は酸
素含有量により支配され、酸素含有量を３０ｐｐｍ以下
にすることにより、ｖＥ-5の最小値が１００Ｊより大き
い安定した靭性が得られることが判明した。これは、酸
素含有量を３０ｐｐｍ以下とすることで、高速繰り返し
歪が付与されている際にマイクロ歪集中源となる鋼中酸
化物が減少し、微細化したためである。なお、図２の供
試材としては、表１のＡ鋼を基本に、酸素のみ１９〜４
４ｐｐｍの範囲で変化させた鋼を用いた。
【００１５】以上のことから、高歪速度で変形を受ける
場合にも低ＹＲ（８０％以下）を示し、かつ高歪速度で
繰り返し歪を受けた後も安定して高靭性を示す耐震鋼材
を得るためには、酸素含有量が３０ｐｐｍ以下で、粗粒
フェライトとベイナイトの２相を主体とする組織にすれ
ばよいという知見を得た。上記構成の本発明は、本発明
者らのこのような知見に基づいてなされたものである。
場合にも低ＹＲ（８０％以下）を示し、かつ高歪速度で
繰り返し歪を受けた後も安定して高靭性を示す耐震鋼材
を得るためには、酸素含有量が３０ｐｐｍ以下で、粗粒
フェライトとベイナイトの２相を主体とする組織にすれ
ばよいという知見を得た。上記構成の本発明は、本発明
者らのこのような知見に基づいてなされたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明に係る耐震建築鋼材は、重
量比で、Ｃ：０．０４〜０．１８％、Ｓｉ：０．０５〜
０．４％、Ｍｎ：０．６〜１．７％、Ａｌ：０．００１
〜０．０６％、Ｎ：３０ｐｐｍ以下、Ｏ：３０ｐｐｍで
あり、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、粗粒
フェライトとベイナイトの２相を主体とする組織を有す
る。また、さらにＴｉ：０．００５〜０．０１５％、Ｎ
ｂ：０．００５〜０．０４％、Ｖ：０．００５〜０．１
％、Ｃｕ：０．０５〜０．６％、Ｎｉ：０．０５〜０．
６％、Ｃｒ：０．０５〜１．０％、Ｍｏ：０．０２〜
０．６％のうち１種または２種以上を含有してもよい。
量比で、Ｃ：０．０４〜０．１８％、Ｓｉ：０．０５〜
０．４％、Ｍｎ：０．６〜１．７％、Ａｌ：０．００１
〜０．０６％、Ｎ：３０ｐｐｍ以下、Ｏ：３０ｐｐｍで
あり、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、粗粒
フェライトとベイナイトの２相を主体とする組織を有す
る。また、さらにＴｉ：０．００５〜０．０１５％、Ｎ
ｂ：０．００５〜０．０４％、Ｖ：０．００５〜０．１
％、Ｃｕ：０．０５〜０．６％、Ｎｉ：０．０５〜０．
６％、Ｃｒ：０．０５〜１．０％、Ｍｏ：０．０２〜
０．６％のうち１種または２種以上を含有してもよい。
【００１７】Ｃは、最も安価な元素であり高強度化に有
効な元素であるが、０．０４％未満では厚物で強度が不
足し、一方０．１８％を超えると溶接性が著しく劣化す
る。したがって、Ｃ含有量を０．０４〜０．１８％の範
囲に規定する。
効な元素であるが、０．０４％未満では厚物で強度が不
足し、一方０．１８％を超えると溶接性が著しく劣化す
る。したがって、Ｃ含有量を０．０４〜０．１８％の範
囲に規定する。
【００１８】Ｓｉは、鋼材の強度、溶鋼の予備脱酸に必
要な元素であり、予備脱酸のためには０．０５％以上の
添加が必要であるが、０．４％を超えると鋼材の靭性、
溶接ＨＡＺ靭性を劣化させる。したがって、Ｓｉ含有量
を０．０５〜０．４％の範囲に規定する。
要な元素であり、予備脱酸のためには０．０５％以上の
添加が必要であるが、０．４％を超えると鋼材の靭性、
溶接ＨＡＺ靭性を劣化させる。したがって、Ｓｉ含有量
を０．０５〜０．４％の範囲に規定する。
【００１９】Ｍｎは、母材の強度を確保するために必要
な元素である。しかし、０．６％未満では厚物で強度が
不足して多量の合金元素の添加が必要となり、コスト高
を招く。また、Ｍｎは中央偏析しやすい元素であるた
め、１．７％を超えると板厚中央が著しく脆化する。し
たがって、Ｍｎ含有量を０．６〜１．７％の範囲に規定
する。
な元素である。しかし、０．６％未満では厚物で強度が
不足して多量の合金元素の添加が必要となり、コスト高
を招く。また、Ｍｎは中央偏析しやすい元素であるた
め、１．７％を超えると板厚中央が著しく脆化する。し
たがって、Ｍｎ含有量を０．６〜１．７％の範囲に規定
する。
【００２０】Ａｌは、脱酸に必要な元素であるが、０．
００１％未満では十分な脱酸が期待できない。また、
０．０６％を超えると、連続鋳造スラブの表面に傷が発
生しやすい。したがって、Ａｌ含有量を０．００１〜
０．０６％に規定する。
００１％未満では十分な脱酸が期待できない。また、
０．０６％を超えると、連続鋳造スラブの表面に傷が発
生しやすい。したがって、Ａｌ含有量を０．００１〜
０．０６％に規定する。
【００２１】Ｎは、固体鋼中に固溶Ｎや窒化物系介在物
として存在し、固溶Ｎや粗大窒化物系介在物は鋼の靭性
を劣化させる。Ｎが３０ｐｐｍを超えると固溶Ｎとなっ
て存在する。あるいは、また、最終凝固部に粗大な窒化
物（例えばＴｉＮやＮｂＮ）を生成しやすくなり、優れ
た靭性が得られない。したがって、Ｎを３０ｐｐｍ以下
に規制する。
として存在し、固溶Ｎや粗大窒化物系介在物は鋼の靭性
を劣化させる。Ｎが３０ｐｐｍを超えると固溶Ｎとなっ
て存在する。あるいは、また、最終凝固部に粗大な窒化
物（例えばＴｉＮやＮｂＮ）を生成しやすくなり、優れ
た靭性が得られない。したがって、Ｎを３０ｐｐｍ以下
に規制する。
【００２２】Ｏは、上述したように、高歪速度での繰り
返し歪を付与した後の靭性を高めるために、３０ｐｐｍ
以下に規制する。Ｎｂ、Ｖ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ
は、いずれも鋼の高強度化に有効な元素である。しか
し、Ｎｂ：０．００５％以下、Ｖ：０．００５％以下、
Ｃｕ：０．０５％以下、Ｎｉ：０．０５％以下、Ｃｒ：
０．０５％以下、Ｍｏ：０．０２％以下では、明瞭な強
度上昇効果が得られない。
返し歪を付与した後の靭性を高めるために、３０ｐｐｍ
以下に規制する。Ｎｂ、Ｖ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ
は、いずれも鋼の高強度化に有効な元素である。しか
し、Ｎｂ：０．００５％以下、Ｖ：０．００５％以下、
Ｃｕ：０．０５％以下、Ｎｉ：０．０５％以下、Ｃｒ：
０．０５％以下、Ｍｏ：０．０２％以下では、明瞭な強
度上昇効果が得られない。
【００２３】一方、ＮｂはＮｂ（ＣＮ）、ＶはＶＣを析
出し、高強度化に寄与するが、０．０４％を超えたＮｂ
の添加、および０．１％を超えたＶの添加は降伏比を著
しく上昇させてしまう。
出し、高強度化に寄与するが、０．０４％を超えたＮｂ
の添加、および０．１％を超えたＶの添加は降伏比を著
しく上昇させてしまう。
【００２４】また、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏは、固溶強
化や焼入性向上効果を通して高強度に寄与する。しか
し、０．６％を超えるＣｕの添加はＣｕ割れの発生の危
険性を著しく増大させる。１．０％を超えるＣｒの添加
および０．６％を超えるＭｏの添加は溶接性を著しく劣
化させる。さらに、Ｎｉは高価な元素であるから、コス
トの観点からその上限を０．６％とする。
化や焼入性向上効果を通して高強度に寄与する。しか
し、０．６％を超えるＣｕの添加はＣｕ割れの発生の危
険性を著しく増大させる。１．０％を超えるＣｒの添加
および０．６％を超えるＭｏの添加は溶接性を著しく劣
化させる。さらに、Ｎｉは高価な元素であるから、コス
トの観点からその上限を０．６％とする。
【００２５】したがって、Ｎｂ：０．００５〜０．０４
％、Ｖ：０．００５〜０．１％、Ｃｕ：０．０５〜０．
６％、Ｎｉ：０．０５〜０．６％、Ｃｒ：０．０５〜
１．０％、Ｍｏ：０．０２〜０．６％の範囲に規定す
る。
％、Ｖ：０．００５〜０．１％、Ｃｕ：０．０５〜０．
６％、Ｎｉ：０．０５〜０．６％、Ｃｒ：０．０５〜
１．０％、Ｍｏ：０．０２〜０．６％の範囲に規定す
る。
【００２６】Ｔｉは、ＴｉＮを形成し、溶接ＨＡＺ部の
組織粗大化を抑制してＨＡＺ靭性の向上に寄与する元素
である。しかし、０．００５％未満ではＨＡＺ靭性向上
効果が発揮されず、０．０１５％を超えて添加すると溶
接の冷却過程でＴｉＣが析出してＨＡＺ靭性の劣化を招
く。したがって、Ｔｉ含有量を０．００５〜０．０１５
％の範囲に規定する。
組織粗大化を抑制してＨＡＺ靭性の向上に寄与する元素
である。しかし、０．００５％未満ではＨＡＺ靭性向上
効果が発揮されず、０．０１５％を超えて添加すると溶
接の冷却過程でＴｉＣが析出してＨＡＺ靭性の劣化を招
く。したがって、Ｔｉ含有量を０．００５〜０．０１５
％の範囲に規定する。
【００２７】Ｐ、Ｓは、本発明が目的とする耐震性とは
直接的な関係はないが、溶接性や板厚方向の延性の観点
から低いほうが望ましい。また、介在物形態制御の観点
から、適量のＣａまたは希土類金属（ＲＥＭ）の添加は
望ましい。
直接的な関係はないが、溶接性や板厚方向の延性の観点
から低いほうが望ましい。また、介在物形態制御の観点
から、適量のＣａまたは希土類金属（ＲＥＭ）の添加は
望ましい。
【００２８】また、ミクロ組織は、上述したように、粗
粒フェライト＋ベイナイトの２相を主体とする組織とす
る。このような組織とすることにより、高歪速度（＞
０．１Ｓ-1）において低ＹＲ値が得られる。この場合
に、ベイナイト率は４０〜７０％が好ましい。
粒フェライト＋ベイナイトの２相を主体とする組織とす
る。このような組織とすることにより、高歪速度（＞
０．１Ｓ-1）において低ＹＲ値が得られる。この場合
に、ベイナイト率は４０〜７０％が好ましい。
【００２９】本発明の鋼は、上記組成およびミクロ組織
を有していれば、その製造方法は特に制限されるもので
はない。したがって、得ようとする特性に応じて、熱間
圧延における加熱温度、仕上温度を規定したり、その後
の冷却速度を制御したり、さらに特定条件の焼入れ焼戻
しを行なうことも可能である。
を有していれば、その製造方法は特に制限されるもので
はない。したがって、得ようとする特性に応じて、熱間
圧延における加熱温度、仕上温度を規定したり、その後
の冷却速度を制御したり、さらに特定条件の焼入れ焼戻
しを行なうことも可能である。
【００３０】
【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。
表１に供試鋼の化学成分を示す。鋼Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｒ，Ｓ
はＴＳ５７０ＭＰａ級、Ｍ，Ｎ，ＴはＴＳ４００ＭＰａ
級の鋼であり、その他はＴＳ４９０ＭＰａ級の鋼であ
る。これらは全て、軽圧下プロセスを含む連続鋳造にて
スラブにした。
表１に供試鋼の化学成分を示す。鋼Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｒ，Ｓ
はＴＳ５７０ＭＰａ級、Ｍ，Ｎ，ＴはＴＳ４００ＭＰａ
級の鋼であり、その他はＴＳ４９０ＭＰａ級の鋼であ
る。これらは全て、軽圧下プロセスを含む連続鋳造にて
スラブにした。
【００３１】
【表１】
【００３２】これらの組成を有するスラブを表２に示す
製造条件により鋼板とした。表２に得られた鋼板のミク
ロ組織を併記した。この表から、本発明の粗粒フェライ
トとベイナイトの混合組織は、ＴＳ４００ＭＰａ、４９
０ＭＰａ級の鋼では、 ［低温加熱（１０５０〜１１５０℃）］＋［高温仕上圧
延（８００℃以上）］＋［低温ほど強冷却となる制御冷
却］ を施すことで得られる。
製造条件により鋼板とした。表２に得られた鋼板のミク
ロ組織を併記した。この表から、本発明の粗粒フェライ
トとベイナイトの混合組織は、ＴＳ４００ＭＰａ、４９
０ＭＰａ級の鋼では、 ［低温加熱（１０５０〜１１５０℃）］＋［高温仕上圧
延（８００℃以上）］＋［低温ほど強冷却となる制御冷
却］ を施すことで得られる。
【００３３】また、ＴＳ５７０ＭＰａ級の鋼では、 ［高温加熱］＋［高温仕上圧延］＋［直接焼入］＋［２
相域焼入］＋［焼戻し］あるいは、［高温加熱焼入］＋
［２相域焼入］＋［焼戻し］ により得られることが確認される。
相域焼入］＋［焼戻し］あるいは、［高温加熱焼入］＋
［２相域焼入］＋［焼戻し］ により得られることが確認される。
【００３４】
【表２】
【００３５】表３に、各鋼板の通常の歪速度（＝０．０
１Ｓ-1）、高歪速度（＝１０Ｓ-1）での引張特性、なら
びに予歪なし、高歪速度（＝１０Ｓ-1）で±１＋２＋４
％の繰り返し予歪を与えた後のシャルピー衝撃試験結果
を示す。
１Ｓ-1）、高歪速度（＝１０Ｓ-1）での引張特性、なら
びに予歪なし、高歪速度（＝１０Ｓ-1）で±１＋２＋４
％の繰り返し予歪を与えた後のシャルピー衝撃試験結果
を示す。
【００３６】引張試験片として１／４ｔよりＣ方向に採
取された断面１２角（１２mm×１２mm）＋平行部長さ１
００ｍｍの角棒試験片を用いた。この試験片に対し、サ
ーボ式の試験機でストローク速度１ｍ／秒、すなわち歪
速度１０Ｓ-1で引張り試験を行なった。また、同じ試験
片に対し、歪速度１０Ｓ-1で±１＋２＋４％の繰り返し
予歪を与えた後、シャルピー衝撃試験片を採取し、ｖＴ
ｓおよびｖＥ-5を測定した。−５℃では９本のシャルピ
ー衝撃試験を実施し、その平均値と最小値を求めた。
取された断面１２角（１２mm×１２mm）＋平行部長さ１
００ｍｍの角棒試験片を用いた。この試験片に対し、サ
ーボ式の試験機でストローク速度１ｍ／秒、すなわち歪
速度１０Ｓ-1で引張り試験を行なった。また、同じ試験
片に対し、歪速度１０Ｓ-1で±１＋２＋４％の繰り返し
予歪を与えた後、シャルピー衝撃試験片を採取し、ｖＴ
ｓおよびｖＥ-5を測定した。−５℃では９本のシャルピ
ー衝撃試験を実施し、その平均値と最小値を求めた。
【００３７】
【表３】
【００３８】表３から明らかなように、酸素含有量が３
０ｐｐｍ以下で、粗粒フェライト（ＡＳＴＭ Ｎｏ．９
−１１）とベイナイトの混合組織（ベイナイト率４０−
７０％）を有する本発明鋼（Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１，
Ｅ１，Ｆ１，Ｇ１，Ｈ１，Ｉ１，Ｊ１，Ｋ１，Ｌ１，Ｍ
１，Ｎ１）は高歪速度でもＹＲが８０％以下で、繰り返
し歪後もｖＥ-5（ｍｉｎ）が１５０Ｊ以上の高靭性を示
した。
０ｐｐｍ以下で、粗粒フェライト（ＡＳＴＭ Ｎｏ．９
−１１）とベイナイトの混合組織（ベイナイト率４０−
７０％）を有する本発明鋼（Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１，
Ｅ１，Ｆ１，Ｇ１，Ｈ１，Ｉ１，Ｊ１，Ｋ１，Ｌ１，Ｍ
１，Ｎ１）は高歪速度でもＹＲが８０％以下で、繰り返
し歪後もｖＥ-5（ｍｉｎ）が１５０Ｊ以上の高靭性を示
した。
【００３９】これに対して、４９０ＭＰａ級のフェライ
ト＋パーライト組織であるＡ２，Ｂ２，Ｆ２は、高歪速
度の場合、通常の引張試験に比較してＹＲの上昇が著し
く、８０％を超える値になった。４００ＭＰａ級のフェ
ライト＋パーライト組織であるＭ２の鋼板も、高歪速度
の引張試験ではＹＲが７２．７％であり、４００ＭＰａ
級としては高いＹＲを示した。また、これらの鋼は、高
歪速度の繰り返し予歪後、著しく靭性が劣化し、室温近
傍のｖＴｓを示した。細粒フェライト（ＡＳＴＭ Ｎ
ｏ．１１超え）＋ベイナイト混合組織であるＡ３，Ｃ
２，Ｅ２，Ｇ２，Ｈ２鋼板およびベイナイト単相組織で
あるＥ３鋼板は、高歪速度の引張試験のＹＲが８０％を
超える値となった。また、組織が粗粒フェライトとベイ
ナイトの混合組織であっても、酸素含有量が３０ｐｐｍ
を超えるＯ１，Ｐ１，Ｑ１，Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１の鋼板
は、高歪速度の繰り返し予歪後のｖＥ-5（ｍｉｎ）が４
５Ｊ以下となった。
ト＋パーライト組織であるＡ２，Ｂ２，Ｆ２は、高歪速
度の場合、通常の引張試験に比較してＹＲの上昇が著し
く、８０％を超える値になった。４００ＭＰａ級のフェ
ライト＋パーライト組織であるＭ２の鋼板も、高歪速度
の引張試験ではＹＲが７２．７％であり、４００ＭＰａ
級としては高いＹＲを示した。また、これらの鋼は、高
歪速度の繰り返し予歪後、著しく靭性が劣化し、室温近
傍のｖＴｓを示した。細粒フェライト（ＡＳＴＭ Ｎ
ｏ．１１超え）＋ベイナイト混合組織であるＡ３，Ｃ
２，Ｅ２，Ｇ２，Ｈ２鋼板およびベイナイト単相組織で
あるＥ３鋼板は、高歪速度の引張試験のＹＲが８０％を
超える値となった。また、組織が粗粒フェライトとベイ
ナイトの混合組織であっても、酸素含有量が３０ｐｐｍ
を超えるＯ１，Ｐ１，Ｑ１，Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１の鋼板
は、高歪速度の繰り返し予歪後のｖＥ-5（ｍｉｎ）が４
５Ｊ以下となった。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高歪速度で変形を受けた場合にも低降伏比（８０％以
下）を示し、かつ高歪速度で繰り返し歪を受けた後も安
定して高靭性を示す耐震建築用鋼材が提供される。この
ため、活断層近傍の建造物の塑性耐震設計が可能とな
る。さらに、本発明の鋼材は大量生産にも対応可能であ
る。
高歪速度で変形を受けた場合にも低降伏比（８０％以
下）を示し、かつ高歪速度で繰り返し歪を受けた後も安
定して高靭性を示す耐震建築用鋼材が提供される。この
ため、活断層近傍の建造物の塑性耐震設計が可能とな
る。さらに、本発明の鋼材は大量生産にも対応可能であ
る。
【図１】引張歪速とＹＲとの関係を示す図。
【図２】酸素含有量と、高歪速度で繰り返し塑性歪を与
えた後に−５℃で試験したシャルピー衝撃吸収エネルギ
ーとの関係を示す図。
えた後に−５℃で試験したシャルピー衝撃吸収エネルギ
ーとの関係を示す図。
Claims (2)
- 【請求項１】 重量比で、Ｃ：０．０４〜０．１８％、
Ｓｉ：０．０５〜０．４％、Ｍｎ：０．６〜１．７％、
Ａｌ：０．００１〜０．０６％、Ｎ：３０ｐｐｍ以下、
Ｏ：３０ｐｐｍ以下であり、残部がＦｅおよび不可避的
不純物からなり、粗粒フェライトとベイナイトの２相を
主体とする組織を有することを特徴とする耐震建築用鋼
材。 - 【請求項２】 重量比で、Ｃ：０．０４〜０．１８％、
Ｓｉ：０．０５〜０．４％、Ｍｎ：０．６〜１．７％、
Ａｌ：０．００１〜０．０６％、Ｎ：３０ｐｐｍ以下、
Ｏ：３０ｐｐｍ以下であり、Ｔｉ：０．００５〜０．０
１５％、Ｎｂ：０．００５〜０．０４％、Ｖ：０．００
５〜０．１％、Ｃｕ：０．０５〜０．６％、Ｎｉ：０．
０５〜０．６％、Ｃｒ：０．０５〜１．０％、Ｍｏ：
０．０２〜０．６％のうち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り、粗粒フ
ェライトとベイナイトの２相を主体とする組織を有する
ことを特徴とする耐震建築用鋼材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32055295A JPH09157785A (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | 耐震建築用鋼材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32055295A JPH09157785A (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | 耐震建築用鋼材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09157785A true JPH09157785A (ja) | 1997-06-17 |
Family
ID=18122708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32055295A Pending JPH09157785A (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | 耐震建築用鋼材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09157785A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113444980A (zh) * | 2021-07-01 | 2021-09-28 | 重庆钢铁股份有限公司 | 一种资源节约型290MPa级建筑抗震耗能结构用钢板及其制造与应用 |
-
1995
- 1995-12-08 JP JP32055295A patent/JPH09157785A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113444980A (zh) * | 2021-07-01 | 2021-09-28 | 重庆钢铁股份有限公司 | 一种资源节约型290MPa级建筑抗震耗能结构用钢板及其制造与应用 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20040615 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |