JPH09256049A - 靱性の優れた直接焼入型高張力鋼板の製造方法 - Google Patents

靱性の優れた直接焼入型高張力鋼板の製造方法

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JPH09256049A JP30037496A JP30037496A JPH09256049A JP H09256049 A JPH09256049 A JP H09256049A JP 30037496 A JP30037496 A JP 30037496A JP 30037496 A JP30037496 A JP 30037496A JP H09256049 A JPH09256049 A JP H09256049A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 調質高張力鋼板を直接焼入法にて製造する場
合に良好な母材靱性を確保できる方法を提供する。 【解決手段】 質量%で(以下、同じ)、C:0.03〜0.20
%、 Si:0.10〜0.40%、Mn:0.50〜2.00%、Nb:0.010〜
0.040 %、B:0.0005〜0.0020%、N:0.0050%以下及びA
l:0.020〜0.080 %を含み、さらに Cu:0.10〜1.00%、
Ni:0.10〜3.00%、Cr:0.10〜1.00%、 Mo:0.05〜1.00
%、 V:0.005〜0.100 %及びTi:0.005〜0.020 %のうち
の1種又は2種以上を含み、残部がFe及び不可避的不純
物よりなる鋼を1150〜1300℃に加熱し、 900〜950 ℃の
温度において10%以上30%未満の圧下率で圧延を終了し
た後、 120秒以内に、且つ 850℃以上の温度から焼入れ
を開始し、 200℃以下まで急冷して、その後、Ac1点以
下で焼もどし処理を施す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、直接焼入型高張力
鋼板の製造技術分野に属し、さらに詳しくは、タンク、
橋梁、ペンストック等に用いられる引張強さ588N/mm2(6
0kgf/mm2) 以上の調質高張力鋼板を直接焼入法にて製造
する場合に、良好な母材靱性を確保するための製造技術
分野に属するものである。
【0002】
【従来の技術】熱延鋼板に対して圧延後直ちに焼入れす
る、いわゆる直接焼入法では、従来の再加熱焼入法と比
べて、焼入性が向上する利点があるが、その反面、靱性
が劣化する欠点がある。この靱性劣化の理由は以下のと
おりである。
【0003】通常、直接焼入装置は仕上圧延機と離れた
位置にあるため、圧延終了後、焼入れまでの間に鋼板の
温度低下が避けられない。そこで、焼入温度確保の観点
から、その温度低下を見込んで高温で仕上圧延を行うた
め、焼入れ前のオーステナイト粒が粗大となり、焼入組
織も粗く、靱性が劣化する。
【0004】ところで、直接焼入適用鋼板の靱性を改善
する方法としては、未再結晶域からの焼入れにより、焼
入れ組織を微細化する方法が提案されている。すなわ
ち、未再結晶組織を得るために、(1) 特開昭57-152422
号公報、同61-23715号公報及び同61-295320 号公報に記
載されているように、Nb、Ti、V 等の特定の元素を加え
て、所定の温度域で30%以上圧下する方法、また(2) 特
開昭63-33521号公報に記載されているように、特定の元
素を加える代わりに、低温圧延を行う方法などがある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】B は微量の添加で鋼の
焼入性を高める元素であるが、B 添加鋼に前記(1) 或い
は(2) の方法を適用する場合、以下に述べるような焼入
不足に起因する靱性劣化の問題が生じることがある。
【0006】まず、B 添加鋼に(1) の方法を適用する場
合、粒界に偏析する固溶B 量がある濃度以上の時のみ、
焼入性向上の効果を発揮させることから、過度の組織の
微細化は、粒界の面積を増大させることになり、粒界に
おける固溶B 量の濃度が必要量を下回り、焼入性を低下
させることになる。焼入性の低下は、焼入組織がマルテ
ンサイト+下部ベイナイトの混合組織から、上部ベイナ
イト組織になり、靱性を劣化させる。
【0007】また、(2) の方法では、未再結晶組織を得
るために、圧延仕上温度を 800〜900 ℃の低い温度に制
限しているが、この温度範囲では、圧延終了から焼入れ
までの鋼板搬送時間の経過と共にBN及びFe23(CB)6 が形
成され、粒界の固溶B 量が減少する。したがって、B の
焼入性向上効果が有効に利用できるのは、圧延終了から
60秒までの短時間のみである。そのため、鋼板を先端か
ら順次焼き入れる通常の直接焼入において、長尺の鋼板
の後端を焼入れるまでに60秒以上要することから、後端
では十分に焼きが入らず、鋼板長手方向に材質が不均一
になる。
【0008】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
るためになされたものであって、調質高張力鋼板を直接
焼入法にて製造する場合に良好な母材靱性を確保できる
方法を提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記のように、B を添加
した調質高張力鋼板の未再結晶域での圧延による靱性改
善方法の問題点は、組織を必要以上に微細化すること及
び鋼板搬送時の温度が低いことから、焼きが十分に入ら
ないことにある。
【0010】そこで、本発明者らは、これらの問題点に
ついて鋭意研究を重ねた結果、組織の必要以上の微細化
を防ぐためには、圧延時に過度の圧下をとらないこと、
そして鋼板搬送時にBNなどの形成を抑えて必要な固溶B
量を確保するためには、Nbを添加し未再結晶域を高温側
に拡げ、その高い未再結晶温度で仕上圧延を行い、搬送
中の温度を確保することが有効であることを見い出し、
ここにB 添加鋼の直接焼入れ時の靱性改善方法を発明し
たものである。
【0011】すなわち、本発明に係わる靱性の優れた直
接焼入型高張力鋼板の製造方法は、C:0.03〜0.20%、 S
i:0.10〜0.40%、 Mn:0.50〜2.00%、Nb:0.010〜0.040
%、B:0.0005〜0.0020%、N:0.0050%以下及びAl:0.020
〜0.080 %を含み、さらに Cu:0.10〜1.00%、 Ni:0.10
〜3.00%、 Cr:0.10〜1.00%、 Mo:0.05〜1.00%、 V:
0.005〜0.100 %及びTi:0.005〜0.020 %のうちの1種
又は2種以上を含み、残部がFe及び不可避的不純物より
なる鋼を1150〜1300℃に加熱し、 900〜950 ℃の温度に
おいて10%以上30%未満の圧下率で圧延を終了した後、
120秒以内に、且つ 850℃以上の温度から焼入れを開始
し、 200℃以下まで急冷して、その後、Ac1点以下で焼
もどし処理を施すことを特徴とするものである。
【0012】
【発明の実施の形態】まず、本発明における化学成分の
限定理由について説明する。C は焼入性と強度確保のた
めに必要な元素であるが、0.03%未満ではこれらの効果
は期待できず、また0.20%を超えて含有すると溶接性及
び靱性を劣化させる。したがって、C 含有量は0.03〜0.
20%の範囲とする。
【0013】Siは脱酸に必要な元素であるが、0.10%未
満ではこの効果が少なく、また0.40%を超えて含有する
と溶接性及び靱性の劣化を招く。したがって、Si含有量
は0.10〜0.40%の範囲とする。
【0014】Mnは焼入性を確保するために必要な元素で
あるが、0.50%未満ではその効果が少なく、また2.00%
を超えて含有すると溶接性及び靱性の劣化を招く。した
がって、Mn含有量は0.50〜2.00%の範囲とする。
【0015】Nbは加工オーステナイトの再結晶を抑制す
るために必要な元素である。しかし、0.010 %未満では
この効果が少なく、また0.040 %を超えて含有すると前
記効果が飽和する上に、かえって靱性劣化を招く。した
がって、Nb含有量は 0.010〜0.040 %の範囲とする。
【0016】B は焼入性向上に重要な元素である。しか
し、0.0005%未満ではその効果が少なく、また0.0020%
を超えて含有するとBN及びFe23(CB)6 を多量に生成して
靱性を劣化させる。したがって、B 含有量は0.0005〜0.
0020%の範囲とする。
【0017】N はB と結合して固溶B 量を減少させ、0.
0050%を超えるとB の焼入性向上効果を阻害する。した
がって、N 含有量は0.0050%以下とする。
【0018】Alは脱酸と結晶粒の微細化に必要な元素で
あるが、0.020 %未満ではこれらの効果が少なく、また
0.080 %を超えて含有すると介在物の増加により靱性が
劣化する。したがって、Al含有量は0.020 〜0.080 %の
範囲とする。
【0019】以上の元素を必須成分とするが、以下に示
す元素のうち1種又は2種以上を含有させる。
【0020】Cuは強度を確保するために必要な元素であ
るが、0.10%未満ではその効果が少なく、また1.00%を
超えて含有すると熱間加工時に割れが発生し、且つ溶接
性を劣化させる。したがって、Cu含有量は0.10〜1.00%
の範囲とする。
【0021】Niは焼入性と低温靱性を確保する元素であ
るが、0.10%未満ではこれらの効果が少なく、また3.00
%を超えて含有させても、これらの効果は飽和する上
に、経済的な観点より好ましくない。したがって、Ni含
有量は0.10〜3.00%の範囲とする。
【0022】Crは焼入性を確保する元素であるが、0.10
%未満ではその効果が少なく、また1.00%を超えて含有
すると溶接性を劣化させる。したがって、Cr含有量は0.
10〜1.00%の範囲とする。
【0023】Moは焼入性と焼もどし軟化抵抗を確保する
ための元素であるが、0.05%未満ではこれらの効果が少
なく、また1.00%を超えて含有すると溶接性が劣化す
る。したがって、Moの含有量は0.05〜1.00%の範囲とす
る。
【0024】V は焼もどし軟化抵抗を確保するための元
素であるが、0.005 %未満ではこの効果が得られず、ま
た0.100 %を超えて含有すると母材靱性の劣化を招く。
したがって、V 含有量は 0.005〜0.100 %の範囲とす
る。
【0025】TiはN をTiN として固定し、B と結合する
N 量を減少させ、B の焼入性向上効果を確保するための
元素であるが、0.005 %未満ではその効果が少なく、ま
た0.020 %を超えて含有すると母材靱性を劣化させる。
したがって、Ti含有量は0.005 〜0.020 %の範囲とす
る。
【0026】次に、本発明における製造条件について説
明する。まず、スラブ加熱温度は、Nbの炭窒化物を完全
に固溶させ、Nbが再結晶抑制効果を発揮するように1150
℃以上とする。また結晶粒粗大化防止の観点より、1300
℃以下とする。
【0027】仕上圧延は、仕上温度 900〜950 ℃におけ
る圧下率が10%以上30%未満の条件で行う必要がある。
その理由を図1及び図2に基づいて説明する。
【0028】図1は靱性に及ぼす仕上温度の影響を示し
たものである。なお、図1は0.15%C-0.25%Si-1.50 %
Mn-0.035%Al-0.0010 %B-0.0030%N 鋼 (Nb無添加鋼)
とこれに0.030 %Nbを添加したNb添加鋼について、板厚
25mm、最終圧下率12%、搬送時間70秒の条件で、仕上温
度を変化させて製造した場合である。
【0029】図1より、破面遷移温度が -80℃以下の優
れた靱性を示す鋼は、Nb添加鋼で仕上温度 900〜950 ℃
の範囲にあって未再結晶組織を有する場合であることが
わかる。しかし、仕上温度が 900℃未満では焼入れ不足
となり、また 950℃を超えると結晶粒粗大化により靱性
が劣化する。
【0030】図2は靱性に及ぼす 900〜950 ℃での圧下
率の影響を示したものである。なお、図2は0.15%C-0.
25%Si-1.50 %Mn-0.035%Al-0.030%Nb-0.0010 %B-0.
0030%N 鋼について、板厚25mm、搬送時間70秒の条件
で、 900〜950 ℃の間での圧下率を変化させて製造した
場合である。
【0031】図2より、靱性が良好な鋼は圧下率が10%
以上30%未満の場合であることがわかる。しかし、圧下
率が10%未満では再結晶して粗粒になるために靱性が劣
化し、また圧下率が30%以上では過剰に変形帯が導入さ
れて焼入性が低下するために靱性が劣化する。以上のこ
とより、良好な靱性を得るために、仕上圧延は 900〜95
0 ℃での圧下率を10%以上30%未満の条件とする。
【0032】圧延後の搬送時間は、 120秒以内とする必
要がある。その理由を図3に基づいて説明する。図3は
靱性に及ぼす搬送時間の影響を示したものである。な
お、図3は0.15%C-0.25%Si-1.50 %Mn-0.035%Al-0.1
5 %Cr-0.08 %Mo-0.030%Nb-0.0010 %B-0.0030%N 鋼
について、板厚38mm、仕上温度 930℃、最終圧下率12
%、 950℃以下累積圧下率25%の条件で、搬送時間を変
化させて製造した場合である。
【0033】図3より、搬送時間が 120秒を超えると、
靱性が急激に劣化することが明らかである。したがっ
て、BNやFe23(CB)6 の生成を防ぎ、焼入性を確保するた
めに、搬送時間を 120秒以内とする。
【0034】次いで焼入れするが、焼入れ温度は 850℃
以上とし、 200℃以下まで急冷する必要がある。その理
由を図4に基づいて説明する。図4は靱性に及ぼす焼入
温度の影響を示したものである。なお、図4は0.15%C-
0.25%Si-1.50 %Mn-0.035%Al-0.15 %Cr-0.08 %Mo-
0.030%Nb-0.0010 %B-0.0030%N 鋼について、板厚38m
m、仕上温度 910℃、最終圧下率12%、 950℃以下累積
圧下率25%、搬送時間 120秒の条件で、焼入温度を変化
させて製造した場合である。
【0035】図4より、焼入温度が 850℃未満では靱性
が急激に劣化することがわかる。したがって、BNやFe23
(CB)6 の生成を防ぎ、焼入性を確保する観点より、焼入
温度は 850℃以上とする。また、焼入れ時にマルテンサ
イト変態或いはベイナイト変態を完了させ、良好な焼入
組織を得るために、急冷は 200℃以下までとする。焼入
れ後、Ac1点以下で焼きもどし処理を施す。
【0036】このように、鋼の化学成分、製造条件、特
に 900〜950 ℃の間での圧下率を規制することにより、
靱性の優れた高張力鋼板を得ることができるのである。
【0037】次に本発明の実施例を示す。なお、図1〜
図4に示した試験例も本発明の実施例足りうることは言
うまでもない。
【0038】
【実施例】表1に示す化学成分を有する供試鋼につい
て、表2に示す条件で熱間圧延、直接焼入れを施し、焼
きもどし(640℃) を施した。得られた鋼板の機械的性質
(引張強さ、破面遷移温度)を第2表に併記する。な
お、破面遷移温度については、試験片を板厚tの1/2
の位置でC方向のものを採取し、衝撃試験に供して、破
面遷移温度を求めた。
【0039】表2より明らかなように、本発明例No.1〜
No.4はいずれも破面遷移温度が低く、優れた靱性を示
し、また引張強さも588N/mm2(60kgf/mm2) 以上が得られ
ている。一方、少なくとも化学成分、製造条件のいずれ
かが本発明範囲外の比較例は、強度は得られているもの
の、破面遷移温度が高く、靱性が劣化している。
【0040】
【表1】
【0041】
【表2】
【0042】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
直接焼入法にて588N/mm2(60kgf/mm2)以上の調質高張力
鋼板を製造するに際し、化学成分を特にB 添加のもとで
調整すると共に、圧延条件、搬送時間を規制するので、
良好な母材靱性を確保できる。したがって、タンク、橋
梁、ペンストック等に用いられる引張強さ588N/mm2(60k
gf/mm2) 以上の調質高張力鋼板の製造に適している。
【図面の簡単な説明】
【図1】靱性に及ぼす仕上温度の影響を示す図である。
【図2】靱性に及ぼす 900〜950 ℃での圧下率の影響を
示す図である。
【図3】靱性に及ぼす搬送時間の影響を示す図である。
【図4】靱性に及ぼす焼入温度の影響を示す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 質量%で(以下、同じ)、C:0.03〜0.20
    %、 Si:0.10〜0.40%、 Mn:0.50〜2.00%、Nb:0.010〜
    0.040 %、B:0.0005〜0.0020%、N:0.0050%以下及びA
    l:0.020〜0.080 %を含み、さらに Cu:0.10〜1.00%、
    Ni:0.10〜3.00%、 Cr:0.10〜1.00%、 Mo:0.05〜1.00
    %、 V:0.005〜0.100 %及びTi:0.005〜0.020 %のうち
    の1種又は2種以上を含み、残部がFe及び不可避的不純
    物よりなる鋼を1150〜1300℃に加熱し、 900〜950 ℃の
    温度において10%以上30%未満の圧下率で圧延を終了し
    た後、 120秒以内に、且つ 850℃以上の温度から焼入れ
    を開始し、 200℃以下まで急冷して、その後、Ac1点以
    下で焼もどし処理を施すことを特徴とする靱性の優れた
    直接焼入型高張力鋼板の製造方法。
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