JPH093595A - 靱性の優れた低降伏比厚鋼板及びその製造方法 - Google Patents
靱性の優れた低降伏比厚鋼板及びその製造方法Info
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- JPH093595A JPH093595A JP6692396A JP6692396A JPH093595A JP H093595 A JPH093595 A JP H093595A JP 6692396 A JP6692396 A JP 6692396A JP 6692396 A JP6692396 A JP 6692396A JP H093595 A JPH093595 A JP H093595A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高強度・高靱性を有し、かつ降伏比（降伏強
度／引張強度）が低い厚鋼板及びその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 重量％で、Ｃ：０．０２〜０．３５％、
Ｓｉ：０．０２〜２．５％、Ｍｎ：０．３０〜３．５
％、Ａｌ：０．００２〜０．１０％を含有し、残部がＦ
ｅおよび不可避的不純物からなる鋼を鋳造後そのまま、
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、速やかに５℃／ｓ以上の冷却速度で４５０℃
以下まで冷却を行った後、以下の不等式（１）〜（４）
を同時に満足する範囲で焼戻しを行うことにより、粒径
０．２μm 以下の残留オーステナイトを体積率で１〜１
５％含む靱性の優れた低降伏比厚鋼板が得られる。 Ｔ≧Ａｃ1 ……（１） Ｔ≧−９．１Ｈ＋７４０ ……（２） Ｔ≦Ａｃ1 ＋８０ ……（３） Ｔ≦８．６Ｈ＋７１９ ……（４） ただし、Ｔ：温度（℃）、Ｈ：昇温速度（℃／ｓ）
度／引張強度）が低い厚鋼板及びその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 重量％で、Ｃ：０．０２〜０．３５％、
Ｓｉ：０．０２〜２．５％、Ｍｎ：０．３０〜３．５
％、Ａｌ：０．００２〜０．１０％を含有し、残部がＦ
ｅおよび不可避的不純物からなる鋼を鋳造後そのまま、
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、速やかに５℃／ｓ以上の冷却速度で４５０℃
以下まで冷却を行った後、以下の不等式（１）〜（４）
を同時に満足する範囲で焼戻しを行うことにより、粒径
０．２μm 以下の残留オーステナイトを体積率で１〜１
５％含む靱性の優れた低降伏比厚鋼板が得られる。 Ｔ≧Ａｃ1 ……（１） Ｔ≧−９．１Ｈ＋７４０ ……（２） Ｔ≦Ａｃ1 ＋８０ ……（３） Ｔ≦８．６Ｈ＋７１９ ……（４） ただし、Ｔ：温度（℃）、Ｈ：昇温速度（℃／ｓ）
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、建築、橋梁等の構造物
の部材として使用される靱性の優れた低降伏比厚鋼板及
びその製造方法に関するものである。
の部材として使用される靱性の優れた低降伏比厚鋼板及
びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】地震に遭遇した場合の建築物の耐震性を
高めるためには、降伏比の低い鋼材を構造部材として使
用することが有効であることが近年明らかにされてき
た。このため低降伏比化を狙って、例えば特開昭６３−
２９３１１０号公報、特開昭５９−２１１５２８号公報
等に記載されているような製造法が開発されてきた。こ
れらの方法は、いずれも熱間圧延終了後、所定の温度ま
で厚鋼板の温度が低下するのを待ってから急冷する製造
法であり、フェライトとベイナイト／マルテンサイトの
混合組織とすることにより降伏比を低下させるものであ
る。しかし、このような製造法はフェライトが空冷時に
生成するため、その粒径が粗大となり、靱性が劣化す
る。
高めるためには、降伏比の低い鋼材を構造部材として使
用することが有効であることが近年明らかにされてき
た。このため低降伏比化を狙って、例えば特開昭６３−
２９３１１０号公報、特開昭５９−２１１５２８号公報
等に記載されているような製造法が開発されてきた。こ
れらの方法は、いずれも熱間圧延終了後、所定の温度ま
で厚鋼板の温度が低下するのを待ってから急冷する製造
法であり、フェライトとベイナイト／マルテンサイトの
混合組織とすることにより降伏比を低下させるものであ
る。しかし、このような製造法はフェライトが空冷時に
生成するため、その粒径が粗大となり、靱性が劣化す
る。
【０００３】他の製造法としては、特開昭６３−２８６
５１７号公報に見られるように、圧延終了後Ａｃ1 点以
上の２相温度域で熱処理を施す方法がある。この方法も
低降伏比化には有効であるが、高温の熱処理によって元
の金属組織が再結晶、変態により粗大化し、やはり靱性
が劣化してしまう。さらに、特開平６−２８７６８０号
公報等に見られるように、フェライト、焼入れままマル
テンサイト、セメンタイト、残留オーステナイトの混合
組織とすることにより降伏比を下げることができるが、
これらは組織分率のみに着目したものであり、靱性に大
きな影響を及ぼす組織の分散状態を規定していないた
め、高靱性低降伏比厚鋼板が安定して得られないという
問題点があった。
５１７号公報に見られるように、圧延終了後Ａｃ1 点以
上の２相温度域で熱処理を施す方法がある。この方法も
低降伏比化には有効であるが、高温の熱処理によって元
の金属組織が再結晶、変態により粗大化し、やはり靱性
が劣化してしまう。さらに、特開平６−２８７６８０号
公報等に見られるように、フェライト、焼入れままマル
テンサイト、セメンタイト、残留オーステナイトの混合
組織とすることにより降伏比を下げることができるが、
これらは組織分率のみに着目したものであり、靱性に大
きな影響を及ぼす組織の分散状態を規定していないた
め、高靱性低降伏比厚鋼板が安定して得られないという
問題点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、これらの問
題を解消した靱性の優れた低降伏比厚鋼板及びその製造
方法を提供することを目的とする。
題を解消した靱性の優れた低降伏比厚鋼板及びその製造
方法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】かかる課題を解決するた
めに、本発明は残留オーステナイトを含む金属組織の微
視的状態を規定することにより、高Ｃ濃度オーステナイ
トの高引張強度、低降伏強度特性を活用した強靱な低降
伏比厚鋼板及びその製造方法を提供するもので、その要
旨とするところは下記のとおりである。
めに、本発明は残留オーステナイトを含む金属組織の微
視的状態を規定することにより、高Ｃ濃度オーステナイ
トの高引張強度、低降伏強度特性を活用した強靱な低降
伏比厚鋼板及びその製造方法を提供するもので、その要
旨とするところは下記のとおりである。
【０００６】（１）重量％で、Ｃ：０．０２〜０．３５
％、Ｓｉ：０．０２〜２．５％、Ｍｎ：０．３０〜３．
５％、Ａｌ：０．００２〜０．１０％を含有し、残部が
Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼で、粒状フェライ
トとセメンタイトからなり、さらに粒径０．２μｍ以下
の残留オーステナイトを体積率で１〜１５％含むことを
特徴とする靱性の優れた低降伏比厚鋼板。
％、Ｓｉ：０．０２〜２．５％、Ｍｎ：０．３０〜３．
５％、Ａｌ：０．００２〜０．１０％を含有し、残部が
Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼で、粒状フェライ
トとセメンタイトからなり、さらに粒径０．２μｍ以下
の残留オーステナイトを体積率で１〜１５％含むことを
特徴とする靱性の優れた低降伏比厚鋼板。
【０００７】（２）重量％で、Ｃ：０．０２〜０．３５
％、Ｓｉ：０．０２〜２．５％、Ｍｎ：０．３０〜３．
５％、Ａｌ：０．００２〜０．１０％を含有し、残部が
Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼で、ラス状フェラ
イトとセメンタイトからなり、さらに粒径０．２μｍ以
下の残留オーステナイトを体積率で１〜１５％含むこと
を特徴とする靱性の優れた低降伏比厚鋼板。
％、Ｓｉ：０．０２〜２．５％、Ｍｎ：０．３０〜３．
５％、Ａｌ：０．００２〜０．１０％を含有し、残部が
Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼で、ラス状フェラ
イトとセメンタイトからなり、さらに粒径０．２μｍ以
下の残留オーステナイトを体積率で１〜１５％含むこと
を特徴とする靱性の優れた低降伏比厚鋼板。
【０００８】（３）重量％で、Ｃ：０．０２〜０．３５
％、Ｓｉ：０．０２〜２．５％、Ｍｎ：０．３０〜３．
５％、Ａｌ：０．００２〜０．１０％を含有し、残部が
Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼で、ラス状フェラ
イトと当該ラス状フェライト間あるいは当該ラス状フェ
ライト内に存在する面積率にして１〜２０％のセメンタ
イトからなり、さらに粒径０．２μｍ以下の残留オース
テナイトを体積率で１〜１５％含むことを特徴とする靱
性の優れた低降伏比厚鋼板。
％、Ｓｉ：０．０２〜２．５％、Ｍｎ：０．３０〜３．
５％、Ａｌ：０．００２〜０．１０％を含有し、残部が
Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼で、ラス状フェラ
イトと当該ラス状フェライト間あるいは当該ラス状フェ
ライト内に存在する面積率にして１〜２０％のセメンタ
イトからなり、さらに粒径０．２μｍ以下の残留オース
テナイトを体積率で１〜１５％含むことを特徴とする靱
性の優れた低降伏比厚鋼板。
【０００９】（４）ラス状フェライトの平均幅が０．０
１〜０．５μｍであることを特徴とする前項（２）また
は（３）記載の靱性の優れた低降伏比厚鋼板。 （５）重量％で、Ｔｉ：０．００２〜０．１０％、Ｎ
ｂ：０．００２〜０．１０％、Ｃｕ：０．０５〜３．０
％、Ｎｉ：０．０５〜１０．０％、Ｃｒ：０．０５〜１
０．０％、Ｍｏ：０．０５〜３．５％、Ｃｏ：０．０５
〜１０．０％、Ｗ：０．０５〜２．０％、Ｖ：０．００
２〜０．１０％、Ｂ：０．０００３〜０．００２５％、
Ｒｅｍ：０．００２〜０．１０％、Ｃａ：０．０００３
〜０．００３０％の１種または２種以上を含有すること
を特徴とする前項（１）〜（４）のいずれか１項に記載
の靱性の優れた低降伏比厚鋼板。
１〜０．５μｍであることを特徴とする前項（２）また
は（３）記載の靱性の優れた低降伏比厚鋼板。 （５）重量％で、Ｔｉ：０．００２〜０．１０％、Ｎ
ｂ：０．００２〜０．１０％、Ｃｕ：０．０５〜３．０
％、Ｎｉ：０．０５〜１０．０％、Ｃｒ：０．０５〜１
０．０％、Ｍｏ：０．０５〜３．５％、Ｃｏ：０．０５
〜１０．０％、Ｗ：０．０５〜２．０％、Ｖ：０．００
２〜０．１０％、Ｂ：０．０００３〜０．００２５％、
Ｒｅｍ：０．００２〜０．１０％、Ｃａ：０．０００３
〜０．００３０％の１種または２種以上を含有すること
を特徴とする前項（１）〜（４）のいずれか１項に記載
の靱性の優れた低降伏比厚鋼板。
【００１０】（６）前項１〜５のいずれか１項に記載の
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、９０
０℃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、可及的速やかに冷却を開始し、５℃
／ｓ以上の冷却速度で４５０℃以下まで冷却を行った
後、以下の不等式（１）〜（４）を同時に満足する範囲
で焼戻しを行うことを特徴とする靱性の優れた低降伏比
厚鋼板の製造方法。
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、９０
０℃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、可及的速やかに冷却を開始し、５℃
／ｓ以上の冷却速度で４５０℃以下まで冷却を行った
後、以下の不等式（１）〜（４）を同時に満足する範囲
で焼戻しを行うことを特徴とする靱性の優れた低降伏比
厚鋼板の製造方法。
【００１１】 Ｔ≧Ａｃ1 ……（１） Ｔ≧−９．１Ｈ＋７４０ ……（２） Ｔ≦Ａｃ1 ＋８０ ……（３） Ｔ≦８．６Ｈ＋７１９ ……（４） ただし、Ｔ：温度（℃）、Ｈ：昇温速度（℃／ｓ）
【００１２】粒状フェライトとは、光学顕微鏡による組
織観察の際に認められ、通常１μｍ以上の粒径を有する
フェライトのことである。また、ラス状フェライトと
は、焼入れ組織を透過型電子顕微鏡で観察する際に認め
られるラス状の組織であり、焼戻し処理により固溶Ｃが
炭化物として析出してセメンタイトとフェライトが分離
されているものである。金属組織の微細分散状態は厚鋼
板より採取した試料を、光学顕微鏡および透過型電子顕
微鏡を用いて撮影した写真を基に測定した。本発明鋼の
中で、ラス状フェライト、残留オーステナイト、セメン
タイトからなる複合組織の例を図１に示す。
織観察の際に認められ、通常１μｍ以上の粒径を有する
フェライトのことである。また、ラス状フェライトと
は、焼入れ組織を透過型電子顕微鏡で観察する際に認め
られるラス状の組織であり、焼戻し処理により固溶Ｃが
炭化物として析出してセメンタイトとフェライトが分離
されているものである。金属組織の微細分散状態は厚鋼
板より採取した試料を、光学顕微鏡および透過型電子顕
微鏡を用いて撮影した写真を基に測定した。本発明鋼の
中で、ラス状フェライト、残留オーステナイト、セメン
タイトからなる複合組織の例を図１に示す。
【００１３】
【作用】以下本発明について詳細に説明する。まず、本
発明の成分限定理由について説明する。Ｃは鋼材を強化
するために不可欠な元素であって、０．０２％未満の含
有量では十分な強度が得られない。一方、その含有量が
０．３５％を超えると溶接部の靱性が損なわれる。
発明の成分限定理由について説明する。Ｃは鋼材を強化
するために不可欠な元素であって、０．０２％未満の含
有量では十分な強度が得られない。一方、その含有量が
０．３５％を超えると溶接部の靱性が損なわれる。
【００１４】Ｓｉは脱酸を促進し、かつ強度を上げるの
に効果的な元素であるので０．０２％以上添加するが、
２．５％を超えると溶接性を劣化させ、鋼の表面性状を
損なう。Ｍｎは低温靱性を向上させる元素として有効で
あるが、０．３０％未満の含有量では十分な効果が得ら
れない。一方、３．５％を超えて添加すると溶接割れ性
を促進させるおそれがある。
に効果的な元素であるので０．０２％以上添加するが、
２．５％を超えると溶接性を劣化させ、鋼の表面性状を
損なう。Ｍｎは低温靱性を向上させる元素として有効で
あるが、０．３０％未満の含有量では十分な効果が得ら
れない。一方、３．５％を超えて添加すると溶接割れ性
を促進させるおそれがある。
【００１５】Ａｌは脱酸剤として有効であり、結晶粒の
微細化にも有効であるため添加する。０．００２％未満
の含有量ではその効果がなく、０．１０％を超えると材
質にとって有害な介在物を生成する。選択的に添加する
Ｎｂ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｗ、Ｖ、
Ｂ、Ｒｅｍ、Ｃａは下記の理由により添加する。
微細化にも有効であるため添加する。０．００２％未満
の含有量ではその効果がなく、０．１０％を超えると材
質にとって有害な介在物を生成する。選択的に添加する
Ｎｂ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｗ、Ｖ、
Ｂ、Ｒｅｍ、Ｃａは下記の理由により添加する。
【００１６】Ｎｂ、Ｔｉはいずれも微量の添加により結
晶粒の細粒化と析出硬化の面で有効に機能するが、過量
に添加すると溶接部靱性が劣化するので、いずれも０．
１０％以下とする。また、両者とも添加量が少な過ぎる
と効果がないため、その下限を０．００２％とする。Ｃ
ｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｗは、いずれも焼入れ性
を向上させる元素として知られており、本発明鋼に添加
した場合、鋼の強度を上昇させることができるが、過度
の量の添加は鋼の溶接性を損なうため、Ｃｕは３．０％
以下、Ｎｉは１０．０％以下、Ｃｒは１０．０％以下、
Ｍｏは３．５％以下、Ｃｏは１０．０％以下、Ｗは２．
０％以下に限定する。また、添加量が少な過ぎると焼入
れ性向上効果が得られないため、添加量の下限をいずれ
の元素についても０．０５％とする。
晶粒の細粒化と析出硬化の面で有効に機能するが、過量
に添加すると溶接部靱性が劣化するので、いずれも０．
１０％以下とする。また、両者とも添加量が少な過ぎる
と効果がないため、その下限を０．００２％とする。Ｃ
ｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｗは、いずれも焼入れ性
を向上させる元素として知られており、本発明鋼に添加
した場合、鋼の強度を上昇させることができるが、過度
の量の添加は鋼の溶接性を損なうため、Ｃｕは３．０％
以下、Ｎｉは１０．０％以下、Ｃｒは１０．０％以下、
Ｍｏは３．５％以下、Ｃｏは１０．０％以下、Ｗは２．
０％以下に限定する。また、添加量が少な過ぎると焼入
れ性向上効果が得られないため、添加量の下限をいずれ
の元素についても０．０５％とする。
【００１７】Ｖは析出硬化による強化に有効な元素であ
るが、過量に添加すると溶接部の靱性が損なわれるた
め、０．１０％以下とする。一方、添加量が少な過ぎる
と効果がないため、その下限を０．００２％とする。Ｂ
は焼入れ性を向上させる元素であり、その添加により鋼
の強度を高めるのに有効であるが、過度の添加はＢの析
出物を増加させ、鋼の靱性を損ねるので、その含有量の
上限を０．００２５％とする。また、添加量が少な過ぎ
ると効果がないため、下限を０．０００３％とする。
るが、過量に添加すると溶接部の靱性が損なわれるた
め、０．１０％以下とする。一方、添加量が少な過ぎる
と効果がないため、その下限を０．００２％とする。Ｂ
は焼入れ性を向上させる元素であり、その添加により鋼
の強度を高めるのに有効であるが、過度の添加はＢの析
出物を増加させ、鋼の靱性を損ねるので、その含有量の
上限を０．００２５％とする。また、添加量が少な過ぎ
ると効果がないため、下限を０．０００３％とする。
【００１８】ＲｅｍとＣａはＳの無害化に有効である
が、添加量が少ないとＳが有害のまま残り、過度の添加
は靱性を損なうため、Ｒｅｍ：０．００２〜０．１０
％、Ｃａ：０．０００３〜０．００３０％の範囲で添加
する。次に本発明の根幹をなす技術思想について述べ
る。引張強度６０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の厚鋼板は、通常
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く、その金属組織はマルテンサイ
トあるいはベイナイト、あるいはそれらの混合組織とな
る場合が多い。通常、焼戻しにより析出した微細なセメ
ンタイト等の炭化物が可動転位を固着するため降伏強度
が高くなり、降伏比は９０％程度と非常に高く、耐震性
には不利である。そのため、焼入れ前にある程度の量の
フェライトを生成させて、軟質のフェライトと硬質のベ
イナイトまたはマルテンサイトの混合組織として降伏比
を下げる方法がとられてきた。しかし、この手法では空
冷時にフェライト粒径が粗大化して靱性が劣化する。
が、添加量が少ないとＳが有害のまま残り、過度の添加
は靱性を損なうため、Ｒｅｍ：０．００２〜０．１０
％、Ｃａ：０．０００３〜０．００３０％の範囲で添加
する。次に本発明の根幹をなす技術思想について述べ
る。引張強度６０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の厚鋼板は、通常
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く、その金属組織はマルテンサイ
トあるいはベイナイト、あるいはそれらの混合組織とな
る場合が多い。通常、焼戻しにより析出した微細なセメ
ンタイト等の炭化物が可動転位を固着するため降伏強度
が高くなり、降伏比は９０％程度と非常に高く、耐震性
には不利である。そのため、焼入れ前にある程度の量の
フェライトを生成させて、軟質のフェライトと硬質のベ
イナイトまたはマルテンサイトの混合組織として降伏比
を下げる方法がとられてきた。しかし、この手法では空
冷時にフェライト粒径が粗大化して靱性が劣化する。
【００１９】また、焼入れ後あるいは焼戻し後にＡｃ1
点以上の温度域で熱処理をすることで、焼戻しベイナイ
トまたはマルテンサイト中のラス状組織を再結晶させて
降伏点を低下させることにより降伏比を下げる手法もと
られてきた。しかし、靱性を良好に保つためにはラスの
状態を保存しなければならず、ラスが再結晶してその形
状がくずれると、やはり靱性が劣化してしまう。
点以上の温度域で熱処理をすることで、焼戻しベイナイ
トまたはマルテンサイト中のラス状組織を再結晶させて
降伏点を低下させることにより降伏比を下げる手法もと
られてきた。しかし、靱性を良好に保つためにはラスの
状態を保存しなければならず、ラスが再結晶してその形
状がくずれると、やはり靱性が劣化してしまう。
【００２０】引張強度５０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上６０ｋｇ
ｆ／ｍｍ2 未満の厚鋼板は、通常圧延ままあるいは焼き
ならし、あるいは圧延後の加速冷却により製造される場
合が多く、その金属組織はフェライト−パーライトある
いはフェライト−ベイナイトの混合組織となる場合が多
い。このような鋼の降伏比は一般的に７０％程度と比較
的低いが、それ以上低下させるためには、やはり上記の
ように変態時に粗大フェライトを生成させるか、Ａｃ1
点以上の温度域で熱処理を施すことによりフェライトを
粗大化させる手法がとられ、鋼の靱性劣化の原因となっ
ている。
ｆ／ｍｍ2 未満の厚鋼板は、通常圧延ままあるいは焼き
ならし、あるいは圧延後の加速冷却により製造される場
合が多く、その金属組織はフェライト−パーライトある
いはフェライト−ベイナイトの混合組織となる場合が多
い。このような鋼の降伏比は一般的に７０％程度と比較
的低いが、それ以上低下させるためには、やはり上記の
ように変態時に粗大フェライトを生成させるか、Ａｃ1
点以上の温度域で熱処理を施すことによりフェライトを
粗大化させる手法がとられ、鋼の靱性劣化の原因となっ
ている。
【００２１】そこで本発明者らは、フェライト主体の組
織に、オーステナイト、セメンタイトを分散させた複合
組織とし、さらにその微視的状態（分率、大きさ）を厳
密に制御することにより、安定して高靱性低降伏比化を
実現できることを見出した。すなわち、残留オーステナ
イトは加工硬化傾向が強く、転位を多く含有するため
に、降伏強度が低く低降伏比化する。オーステナイトに
はフェライト（焼戻しマルテンサイト）との固溶度の差
に基づいて、固溶原子を吸収し、マルテンサイト中で降
伏強度の上昇をもたらす固溶原子等を低減する効果もあ
る。また、ラス境界やラス内に存在する安定な残留オー
ステナイトは、変形に際して一つの結晶粒のようにふる
まうブロック領域を分割する作用をもつため、靱性を向
上させる。さらに、ラス状フェライトの回復・再結晶を
抑制して微細な状態を保つことにより、高強度・高靱性
化が達成される。これにより、低降伏比化と強靱化の両
立が可能となる。
織に、オーステナイト、セメンタイトを分散させた複合
組織とし、さらにその微視的状態（分率、大きさ）を厳
密に制御することにより、安定して高靱性低降伏比化を
実現できることを見出した。すなわち、残留オーステナ
イトは加工硬化傾向が強く、転位を多く含有するため
に、降伏強度が低く低降伏比化する。オーステナイトに
はフェライト（焼戻しマルテンサイト）との固溶度の差
に基づいて、固溶原子を吸収し、マルテンサイト中で降
伏強度の上昇をもたらす固溶原子等を低減する効果もあ
る。また、ラス境界やラス内に存在する安定な残留オー
ステナイトは、変形に際して一つの結晶粒のようにふる
まうブロック領域を分割する作用をもつため、靱性を向
上させる。さらに、ラス状フェライトの回復・再結晶を
抑制して微細な状態を保つことにより、高強度・高靱性
化が達成される。これにより、低降伏比化と強靱化の両
立が可能となる。
【００２２】本発明鋼の組織の限定理由について説明す
る。残留オーステナイトは加工硬化により降伏比の低下
に寄与するものであり、その効果を得るためには、体積
分率にして１％以上が必要である。しかし、１５％を超
えると強度のばらつきが大きくなるとともに粒の粗大化
を通じて靱性を損なうため、残留オーステナイト量の範
囲を体積率で１〜１５％に限定する。一方、残留オース
テナイトの粒径については、０．２μｍを超えると靱性
の劣化が顕著になるため、０．２μｍ以下に限定する。
る。残留オーステナイトは加工硬化により降伏比の低下
に寄与するものであり、その効果を得るためには、体積
分率にして１％以上が必要である。しかし、１５％を超
えると強度のばらつきが大きくなるとともに粒の粗大化
を通じて靱性を損なうため、残留オーステナイト量の範
囲を体積率で１〜１５％に限定する。一方、残留オース
テナイトの粒径については、０．２μｍを超えると靱性
の劣化が顕著になるため、０．２μｍ以下に限定する。
【００２３】ラス状フェライトのラスの大きさは脆性破
壊時のへき開破面単位に直接対応するものではないが、
ラスが再結晶して形状がくずれると靱性は大幅に劣化す
る。一方、本発明鋼の成分で通常の製造方法によれば、
ラス状フェライトの平均幅が０．０１μｍ未満になるこ
とはないため、その範囲を０．０１〜０．５μｍとする
ことが好ましい。
壊時のへき開破面単位に直接対応するものではないが、
ラスが再結晶して形状がくずれると靱性は大幅に劣化す
る。一方、本発明鋼の成分で通常の製造方法によれば、
ラス状フェライトの平均幅が０．０１μｍ未満になるこ
とはないため、その範囲を０．０１〜０．５μｍとする
ことが好ましい。
【００２４】セメンタイトはラス状フェライトの再結晶
を抑制する働きがあるが、焼入れままマルテンサイトの
ように、ラス状フェライト間またはラス状フェライト内
に存在するセメンタイト量が面積率にして１％以上存在
していない組織では、フェライト中の固溶Ｃが過剰なた
め硬度が過大で靱性は不良である。一方、２０％を超え
ると粗大化して靱性が劣化する場合があるため、その範
囲を１〜２０％とすることが好ましい。
を抑制する働きがあるが、焼入れままマルテンサイトの
ように、ラス状フェライト間またはラス状フェライト内
に存在するセメンタイト量が面積率にして１％以上存在
していない組織では、フェライト中の固溶Ｃが過剰なた
め硬度が過大で靱性は不良である。一方、２０％を超え
ると粗大化して靱性が劣化する場合があるため、その範
囲を１〜２０％とすることが好ましい。
【００２５】次にその他の組織因子について、好ましい
範囲とその理由を述べる。一般に、粒状フェライトの粒
径が大きくなるほど鋼の強度・靱性は劣化するが、通常
の製造方法では粒径の微細化には限界があるため、その
範囲を１〜２０μｍとすることが好ましい。また、粒状
フェライトの面積率が小さいと、共存するセメンタイト
率が相対的に大きくなって靱性を劣化させるおそれがあ
るため、粒状フェライトの面積率を６０％以上とするこ
とが好ましい。一方、ラス状フェライトの面積率が小さ
いと微細な残留オーステナイトを十分な量析出させるこ
とができないため、５０％以上とすることが好ましい。
範囲とその理由を述べる。一般に、粒状フェライトの粒
径が大きくなるほど鋼の強度・靱性は劣化するが、通常
の製造方法では粒径の微細化には限界があるため、その
範囲を１〜２０μｍとすることが好ましい。また、粒状
フェライトの面積率が小さいと、共存するセメンタイト
率が相対的に大きくなって靱性を劣化させるおそれがあ
るため、粒状フェライトの面積率を６０％以上とするこ
とが好ましい。一方、ラス状フェライトの面積率が小さ
いと微細な残留オーステナイトを十分な量析出させるこ
とができないため、５０％以上とすることが好ましい。
【００２６】次いで、本発明における製造条件について
述べる。強靱低降伏比厚鋼板の本発明は、いかなる鋳造
条件で鋳造された鋼片についても有効であるので、特に
鋳造条件を規定する必要はない。また、鋳片を冷却する
ことなくそのまま熱間圧延を開始しても、あるいは一度
冷却した鋳片をＡｃ3 点以上に再加熱した後に圧延を開
始してもよい。
述べる。強靱低降伏比厚鋼板の本発明は、いかなる鋳造
条件で鋳造された鋼片についても有効であるので、特に
鋳造条件を規定する必要はない。また、鋳片を冷却する
ことなくそのまま熱間圧延を開始しても、あるいは一度
冷却した鋳片をＡｃ3 点以上に再加熱した後に圧延を開
始してもよい。
【００２７】本発明においては、変態前のオーステナイ
ト中の金属組織的欠陥（転位等）の密度を十分に高めて
おき、マルテンサイトまたはベイナイトに受け継がせる
ことによって十分な強度を確保することが必要である。
さらに、転位の受け継ぎによる核生成サイト密度増加を
通じてセメンタイト等の炭化物を微細に析出させ、オー
ステナイトへの逆変態により、靱化・低降伏比化を図る
ことが重要なポイントである。
ト中の金属組織的欠陥（転位等）の密度を十分に高めて
おき、マルテンサイトまたはベイナイトに受け継がせる
ことによって十分な強度を確保することが必要である。
さらに、転位の受け継ぎによる核生成サイト密度増加を
通じてセメンタイト等の炭化物を微細に析出させ、オー
ステナイトへの逆変態により、靱化・低降伏比化を図る
ことが重要なポイントである。
【００２８】そのためには、まず転位密度を十分に高め
られる温度域において全圧下率の２０％以上の圧延を施
す必要がある。圧延温度が９００℃を超えると、オース
テナイトの回復・再結晶の進行により冷却前に転位密度
が著しく減少してしまうため、十分な強度・靱性が得ら
れない。また、圧延温度がＡｒ3 点未満では、フェライ
トが生成してくるため焼入れ・焼戻しの効果が小さくな
り、強度・靱性が低下する。
られる温度域において全圧下率の２０％以上の圧延を施
す必要がある。圧延温度が９００℃を超えると、オース
テナイトの回復・再結晶の進行により冷却前に転位密度
が著しく減少してしまうため、十分な強度・靱性が得ら
れない。また、圧延温度がＡｒ3 点未満では、フェライ
トが生成してくるため焼入れ・焼戻しの効果が小さくな
り、強度・靱性が低下する。
【００２９】圧延終了後は、圧延により導入された転位
が減少してしまう前に速やかに所定の条件で冷却する必
要がある。冷却速度が５℃／ｓ未満あるいは冷却終了温
度が４５０℃超の場合には、加工を受けたオーステナイ
トを十分にマルテンサイトまたはベイナイトに変態させ
ることができず、十分な強度・靱性が得られない。焼戻
しは以下の不等式を同時に満たす図２に示した条件で行
う必要がある。
が減少してしまう前に速やかに所定の条件で冷却する必
要がある。冷却速度が５℃／ｓ未満あるいは冷却終了温
度が４５０℃超の場合には、加工を受けたオーステナイ
トを十分にマルテンサイトまたはベイナイトに変態させ
ることができず、十分な強度・靱性が得られない。焼戻
しは以下の不等式を同時に満たす図２に示した条件で行
う必要がある。
【００３０】 Ｔ≧Ａｃ1 ……（１） Ｔ≧−９．１Ｈ＋７４０ ……（２） Ｔ≦Ａｃ1 ＋８０ ……（３） Ｔ≦８．６Ｈ＋７１９ ……（４） ただし、Ｔ：焼戻し温度（℃）、Ｈ：昇温速度（℃／
ｓ） （１）式は１％以上の残留オーステナイトを得るために
必要で、この温度未満の焼戻しでは低降伏比化の効果は
小さい。また、（１）式を満たす温度であっても、昇温
速度が小さい場合には、やはり１％以上のオーステナイ
トを得ることはできないため、（２）式の条件が必要で
ある。これは、昇温速度が大きいほどセメンタイト等の
炭化物が微細析出し、オーステナイトの核生成サイトで
あるフェライト／セメンタイト界面の総面積が大きくな
るからである。
ｓ） （１）式は１％以上の残留オーステナイトを得るために
必要で、この温度未満の焼戻しでは低降伏比化の効果は
小さい。また、（１）式を満たす温度であっても、昇温
速度が小さい場合には、やはり１％以上のオーステナイ
トを得ることはできないため、（２）式の条件が必要で
ある。これは、昇温速度が大きいほどセメンタイト等の
炭化物が微細析出し、オーステナイトの核生成サイトで
あるフェライト／セメンタイト界面の総面積が大きくな
るからである。
【００３１】また、（３）式は残留オーステナイトの粗
大化を防ぐために必要で、この温度を超えるとオーステ
ナイトの粒径が０．２μｍ超となり、靱性が大きく損な
われる。（３）式を満たしていても、昇温速度が小さい
場合には、ラス状フェライトの回復・再結晶が進行する
ことにより靱性が劣化するため、焼戻し条件は（４）式
を満足する必要がある。
大化を防ぐために必要で、この温度を超えるとオーステ
ナイトの粒径が０．２μｍ超となり、靱性が大きく損な
われる。（３）式を満たしていても、昇温速度が小さい
場合には、ラス状フェライトの回復・再結晶が進行する
ことにより靱性が劣化するため、焼戻し条件は（４）式
を満足する必要がある。
【００３２】所定の昇温速度で焼戻し温度に到達した
後、その温度で保持を行ってもよいが、長時間保持する
とオーステナイトの粗大化とラス状フェライトの再結晶
により靱性が著しく劣化するため、１５分以内であるこ
とが望ましい。焼戻し後は放冷してもよいが、強度を確
保するために、適度な冷却速度で制御冷却（例えば、５
℃／ｓの冷却速度で３００℃まで冷却）を行ってもよ
い。
後、その温度で保持を行ってもよいが、長時間保持する
とオーステナイトの粗大化とラス状フェライトの再結晶
により靱性が著しく劣化するため、１５分以内であるこ
とが望ましい。焼戻し後は放冷してもよいが、強度を確
保するために、適度な冷却速度で制御冷却（例えば、５
℃／ｓの冷却速度で３００℃まで冷却）を行ってもよ
い。
【００３３】
【実施例】次に本発明を実施例に基づいて詳細に説明す
る。まず、表１、表２（表１のつづき）に示す代表的な
成分の鋼について、表３、表４（表３のつづき−１）、
表５（表３のつづき−２）、表６（表３のつづき−
３）、表７（表３のつづき−４）、表８（表３のつづき
−５）に示す本発明方法および比較方法を適用した場
合、同じく表３〜表８に示したような組織と機械的性質
が得られた。ただし、引張試験、衝撃試験はともにＪＩ
Ｓ４号試験片を使用した。また、金属組織の内、粒状フ
ェライトの粒径は光学顕微鏡を用い、ラス状フェライト
の平均幅、残留γ径、セメンタイトの面積率は透過型電
子顕微鏡を用いてそれぞれ撮影した写真を基に測定し、
残留γ量はＸ線（広角ゴニオメーター）により定量化し
た。
る。まず、表１、表２（表１のつづき）に示す代表的な
成分の鋼について、表３、表４（表３のつづき−１）、
表５（表３のつづき−２）、表６（表３のつづき−
３）、表７（表３のつづき−４）、表８（表３のつづき
−５）に示す本発明方法および比較方法を適用した場
合、同じく表３〜表８に示したような組織と機械的性質
が得られた。ただし、引張試験、衝撃試験はともにＪＩ
Ｓ４号試験片を使用した。また、金属組織の内、粒状フ
ェライトの粒径は光学顕微鏡を用い、ラス状フェライト
の平均幅、残留γ径、セメンタイトの面積率は透過型電
子顕微鏡を用いてそれぞれ撮影した写真を基に測定し、
残留γ量はＸ線（広角ゴニオメーター）により定量化し
た。
【００３４】
【表１】
【００３５】
【表２】
【００３６】
【表３】
【００３７】
【表４】
【００３８】
【表５】
【００３９】
【表６】
【００４０】
【表７】
【００４１】
【表８】
【００４２】表３〜表８から明らかなように、本発明鋼
では比較鋼に比べて、靱性が劣化せずに降伏比が低下し
ており、本発明は有効であることが分かる。
では比較鋼に比べて、靱性が劣化せずに降伏比が低下し
ており、本発明は有効であることが分かる。
【００４３】
【発明の効果】以上の実施例から明らかなごとく、本発
明によれば、靱性の優れた低降伏比厚鋼板を安定して得
ることができる。
明によれば、靱性の優れた低降伏比厚鋼板を安定して得
ることができる。
【図１】透過電子顕微鏡によるラス状フェライト組織写
真の模式図である。
真の模式図である。
１ ラス状フェライト ２ 残留オーステナイト ３ ラス状フェライト間セメンタイト ４ ラス状フェライト内セメンタイト
【図２】本発明における焼戻し範囲（ハッチング部）を
示す模式図である。
示す模式図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉江 淳彦 君津市君津１番地 新日本製鐵株式会社君 津製鐵所内
Claims (6)
- 【請求項１】 重量％で、 Ｃ：０．０２〜０．３５％、 Ｓｉ：０．０２〜２．５％、 Ｍｎ：０．３０〜３．５％、 Ａｌ：０．００２〜０．１０％ を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼
で、粒状フェライトとセメンタイトからなり、さらに粒
径０．２μｍ以下の残留オーステナイトを体積率で１〜
１５％含むことを特徴とする靱性の優れた低降伏比厚鋼
板。 - 【請求項２】 重量％で、 Ｃ：０．０２〜０．３５％、 Ｓｉ：０．０２〜２．５％、 Ｍｎ：０．３０〜３．５％、 Ａｌ：０．００２〜０．１０％ を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼
で、ラス状フェライトとセメンタイトからなり、さらに
粒径０．２μｍ以下の残留オーステナイトを体積率で１
〜１５％含むことを特徴とする靱性の優れた低降伏比厚
鋼板。 - 【請求項３】 重量％で、 Ｃ：０．０２〜０．３５％、 Ｓｉ：０．０２〜２．５％、 Ｍｎ：０．３０〜３．５％、 Ａｌ：０．００２〜０．１０％ を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼
で、ラス状フェライトと当該ラス状フェライト間あるい
は当該ラス状フェライト内に存在する面積率にして１〜
２０％のセメンタイトからなり、さらに粒径０．２μｍ
以下の残留オーステナイトを体積率で１〜１５％含むこ
とを特徴とする靱性の優れた低降伏比厚鋼板。 - 【請求項４】 ラス状フェライトの平均幅が０．０１〜
０．５μｍであることを特徴とする請求項２または３記
載の靱性の優れた低降伏比厚鋼板。 - 【請求項５】 重量％で、 Ｔｉ：０．００２〜０．１０％、 Ｎｂ：０．００２〜０．１０％、 Ｃｕ：０．０５〜３．０％、 Ｎｉ：０．０５〜１０．０％、 Ｃｒ：０．０５〜１０．０％、 Ｍｏ：０．０５〜３．５％、 Ｃｏ：０．０５〜１０．０％、 Ｗ：０．０５〜２．０％、 Ｖ：０．００２〜０．１０％、 Ｂ：０．０００３〜０．００２５％、 Ｒｅｍ：０．００２〜０．１０％、 Ｃａ：０．０００３〜０．００３０％ の１種または２種以上を含有することを特徴とする請求
項１〜４のいずれか１項に記載の靱性の優れた低降伏比
厚鋼板。 - 【請求項６】 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、可及的速やかに冷却
を開始し、５℃／ｓ以上の冷却速度で４５０℃以下まで
冷却を行った後、以下の不等式（１）〜（４）を同時に
満足する範囲で焼戻しを行うことを特徴とする靱性の優
れた低降伏比厚鋼板の製造方法。 Ｔ≧Ａｃ1 ……（１） Ｔ≧−９．１Ｈ＋７４０ ……（２） Ｔ≦Ａｃ1 ＋８０ ……（３） Ｔ≦８．６Ｈ＋７１９ ……（４） ただし、Ｔ：温度（℃）、Ｈ：昇温速度（℃／ｓ）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6692396A JPH093595A (ja) | 1995-04-18 | 1996-03-22 | 靱性の優れた低降伏比厚鋼板及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9289795 | 1995-04-18 | ||
| JP7-92897 | 1995-04-18 | ||
| JP6692396A JPH093595A (ja) | 1995-04-18 | 1996-03-22 | 靱性の優れた低降伏比厚鋼板及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH093595A true JPH093595A (ja) | 1997-01-07 |
Family
ID=26408130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6692396A Pending JPH093595A (ja) | 1995-04-18 | 1996-03-22 | 靱性の優れた低降伏比厚鋼板及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH093595A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006274403A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Jfe Steel Kk | 疲労き裂伝播特性と靱性に優れた厚鋼板及びその製造方法 |
| JP2006299315A (ja) * | 2005-04-18 | 2006-11-02 | Kobe Steel Ltd | 溶接性に優れた高強度高延性鋼板 |
| JP2009155686A (ja) * | 2007-12-26 | 2009-07-16 | Kobe Steel Ltd | 冷間加工用鋼およびその製造方法ならびに冷間加工鋼部品 |
| US7824106B2 (en) | 2004-03-10 | 2010-11-02 | Ntn Corporation | Bearing device for wheel |
-
1996
- 1996-03-22 JP JP6692396A patent/JPH093595A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7824106B2 (en) | 2004-03-10 | 2010-11-02 | Ntn Corporation | Bearing device for wheel |
| JP2006274403A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Jfe Steel Kk | 疲労き裂伝播特性と靱性に優れた厚鋼板及びその製造方法 |
| JP4497009B2 (ja) * | 2005-03-30 | 2010-07-07 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 疲労き裂伝播特性と靱性に優れた厚鋼板及びその製造方法 |
| JP2006299315A (ja) * | 2005-04-18 | 2006-11-02 | Kobe Steel Ltd | 溶接性に優れた高強度高延性鋼板 |
| JP4515315B2 (ja) * | 2005-04-18 | 2010-07-28 | 株式会社神戸製鋼所 | 溶接性に優れた高強度高延性鋼板 |
| JP2009155686A (ja) * | 2007-12-26 | 2009-07-16 | Kobe Steel Ltd | 冷間加工用鋼およびその製造方法ならびに冷間加工鋼部品 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20021008 |