JPH10251801A - High strength pc steel bar and production thereof - Google Patents

High strength pc steel bar and production thereof

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JPH10251801A
JPH10251801A JP7088397A JP7088397A JPH10251801A JP H10251801 A JPH10251801 A JP H10251801A JP 7088397 A JP7088397 A JP 7088397A JP 7088397 A JP7088397 A JP 7088397A JP H10251801 A JPH10251801 A JP H10251801A
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ferrite
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敏三 樽井
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真吾 山崎
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厳之 浅野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a high strength PC steel bar which can be spot-welded and has a good delayed fracture resistance and uniform extending characteristic by making substantially lamellar structure of martensite and ferrite oriented in the longitudinal direction of the PC steel bar. SOLUTION: As the components the objective steel containes 0.2-0.4% C, <=3.0% Si, 0.2-2.0% Mn, 0.005-0.1% Al by wt. and the balance Fe which inevitable impurities and further, Cr, Mo, Ni, Cu, W and B are contained to a specific contents to improve hardenability and delayer fracture resistant characteristic. Further, V, Nb, Ti and Ta are contained to specific contents to generate carbon-nitride in the ferritite, in the lemellar structure of the martensite and ferrite to increase yield strength and improve relaxation characteristic. The steel having such components, is heated in the temp. range of Ac1 -Ac3 and cooled at >=20 deg.C/sec cooling speed after executing hot-working at >=20% rolling reduction ratio to produce the PC steel bar.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ポール、パイルお
よび建築、橋梁等のプレストレストコンクリート構造物
の補強材として広く使われているPC鋼棒に関わるもの
であり、特にスポット溶接が可能で引張強さが1230
MPa以上であるとともに遅れ破壊特性および一様伸び
に優れた高強度PC鋼棒およびその製造方法に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a PC steel rod widely used as a reinforcing material for poles, piles, and prestressed concrete structures such as buildings and bridges. Saga 1230
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a high-strength PC steel bar which is not less than MPa and has excellent delayed fracture characteristics and uniform elongation, and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】ポール、パイルおよび建築、橋梁等のプ
レストレストコンクリート構造物の補強材として広く使
われているPC鋼材は、通常、PC鋼線及びPC鋼より
線、PC鋼棒が使われている。PC鋼線は、パテンティ
ング処理をした後、伸線加工することにより製造され
る。
2. Description of the Related Art PC steel, which is widely used as a reinforcing material for prestressed concrete structures such as poles, piles, buildings, bridges, etc., is usually a PC steel wire, a PC steel strand, and a PC steel rod. . The PC steel wire is manufactured by performing a patenting process and then drawing.

【0003】一方、PC鋼棒は、例えば特公平5−41
684号公報に記載されているように、C量が0.25
〜0.35%の中炭素鋼を用いて熱間圧延後、焼入れ・
焼戻し処理をすることによって製造されている。PC鋼
線の強度はPC鋼棒に比べ高いものの、C含有量が高い
ためにスポット溶接ができないという欠点がある。
On the other hand, PC steel bars are, for example,
No. 684, the C content is 0.25
After hot rolling using ~ 0.35% medium carbon steel, quenching
It is manufactured by tempering. Although the strength of the PC steel wire is higher than that of the PC steel bar, there is a disadvantage that spot welding cannot be performed due to the high C content.

【0004】これに対して、PC鋼棒のスポット溶接性
はPC鋼線に比べ良好であるが、「プレストレストコン
クリート設計施工規準・同解説」(日本建築学会編集、
丸善)の43〜45頁に記載されているように、強度が
1275MPa(130kgf/mm2)を超えるよう
な高強度PC鋼棒は、PC鋼線に比べて遅れ破壊特性が
劣っている。
[0004] On the other hand, although the spot weldability of a PC steel rod is better than that of a PC steel wire, it is referred to in “Prestressed Concrete Design and Construction Standards and Explanation” (edited by the Architectural Institute of Japan,
As described on pages 43 to 45 of Maruzen, a high-strength PC steel rod having a strength exceeding 1275 MPa (130 kgf / mm 2 ) has inferior delayed fracture characteristics as compared with a PC steel wire.

【0005】また、特公平5−59967号公報に記載
されているように、スポット溶接部は急冷されるためマ
ルテンサイトを主体とした組織となり、スポット溶接部
で遅れ破壊が発生しやすくなるという問題点がある。更
に、最近では、特開平7−3396号公報に記載されて
いるように、パイルなどの用途に対して曲げ靭性を向上
させるために一様伸びの優れたPC鋼棒の開発が要請さ
れている。
Further, as described in Japanese Patent Publication No. 5-59967, the spot weld is rapidly cooled to have a structure mainly composed of martensite, and the spot weld tends to suffer from delayed fracture. There is a point. Furthermore, recently, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-3396, the development of a PC steel rod having excellent uniform elongation has been demanded in order to improve bending toughness for applications such as piles. .

【0006】PC鋼棒の遅れ破壊特性を向上させる従来
の知見として、例えば、特公平5−59967号公報で
は、P、S含有量を低減することが有効であると提案し
ている。確かに、低P、低S化は遅れ破壊に対して有効
であるが、現行のPC鋼棒のP、S含有量はいずれも既
に0.01%前後となっている。P、S含有量を更に低
減することは可能であるが、製造コストが高くなる欠点
がある。特公平5−41684号公報では、Si、Mn
含有量を規制するとともに焼入れ処理後、焼戻し工程中
で曲げ加工または引き抜き加工を施すことが提案されて
いる。また、特開平5−7963号公報では、PC鋼棒
と鉄線とのスポット溶接部周辺に樹脂被覆層を設けて遅
れ破壊に対する感受性を低下させることが提案されてい
る。更に、特開平6−212346号公報では、Niな
どの合金元素の添加によって遅れ破壊特性を向上させる
手段が提案されている。しかしながら、いずれの提案も
大幅な遅れ破壊特性の改善には至っていない。
As a conventional finding for improving the delayed fracture characteristics of PC steel bars, for example, Japanese Patent Publication No. 5-59967 proposes that it is effective to reduce the contents of P and S. Certainly, low P and low S are effective for delayed fracture, but the P and S contents of the current PC steel rods are already around 0.01%. Although it is possible to further reduce the contents of P and S, there is a disadvantage that the production cost is increased. In Japanese Patent Publication No. 5-41684, Si, Mn
It has been proposed to regulate the content and to perform bending or drawing in a tempering step after quenching. Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-7963 proposes that a resin coating layer is provided around a spot weld between a PC steel rod and an iron wire to reduce the susceptibility to delayed fracture. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-212346 proposes a means for improving delayed fracture characteristics by adding an alloy element such as Ni. However, none of the proposals has led to a significant improvement in delayed fracture characteristics.

【0007】一方、PC鋼棒の一様伸びを向上させる従
来の知見として、例えば、特開平7−3396号公報で
は焼戻し温度を500℃以上の高温で行う方法が提案さ
れているが、C量が0.45%以上と高いためにスポッ
ト溶接が出来ないと言う欠点がある。また、特開平8−
158010号公報では、SiおよびAlの多量添加が
一様伸びの向上に対して有効であると述べている。しか
し、Si、Alを多量に添加すると、スポット溶接部の
遅れ破壊特性が低下し、また製造コストも高くなる欠点
がある。
On the other hand, as a conventional finding to improve the uniform elongation of a PC steel bar, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-3396 proposes a method in which the tempering temperature is higher than 500 ° C. Has a drawback that spot welding cannot be performed because of its high value of 0.45% or more. Further, Japanese Unexamined Patent Publication No.
JP-A-158010 states that the addition of a large amount of Si and Al is effective for improving uniform elongation. However, when Si and Al are added in large amounts, there are disadvantages in that the delayed fracture characteristics of the spot welds are reduced and the manufacturing cost is increased.

【0008】以上のように従来技術では、スポット溶接
が可能な高強度PC鋼棒において、遅れ破壊特性と一様
伸びの個々の課題は勿論のこと、この両者を抜本的に向
上させた高強度PC鋼棒を製造することに限界があっ
た。
As described above, according to the prior art, in a high-strength PC steel rod capable of spot welding, not only the individual problems of delayed fracture characteristics and uniform elongation, but also a high-strength steel rod which drastically improves both of these problems. There was a limit in manufacturing PC steel bars.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の如き実
状に鑑みなされたものであって、スポット溶接が可能で
且つ遅れ破壊特性と一様伸びの良好な強度が1230M
Pa以上の高強度のPC鋼棒を実現するとともにその製
造方法を提供することを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and is capable of performing spot welding, has a delayed fracture characteristic, and has a uniform strength of 1230M.
It is an object of the present invention to realize a high-strength PC steel bar of Pa or more and to provide a method of manufacturing the same.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、まず圧延
後、焼入れ・焼戻し処理によって製造した種々の強度レ
ベルのPC鋼棒を用いて、遅れ破壊挙動を詳細に解析し
た。遅れ破壊は鋼材中の水素に起因して発生しているこ
とは既に明らかにされており、そこで、本解析では遅れ
破壊特性を遅れ破壊が発生しない「限界拡散性水素量」
を求めることにより評価した。この方法は、電解水素チ
ャージにより種々のレベルの拡散性水素量を試料に含有
させた後、遅れ破壊試験中に試料から大気中に水素が抜
けることを防止するためにCdめっきを施し、その後、
大気中で所定の荷重を負荷し、遅れ破壊が発生しなくな
る拡散性水素量を評価するものである。
Means for Solving the Problems The present inventors first analyzed in detail the delayed fracture behavior using PC steel rods of various strength levels manufactured by quenching and tempering after rolling. It has already been clarified that delayed fracture is caused by hydrogen in steel. Therefore, in this analysis, delayed fracture characteristics indicate that "critical diffusible hydrogen amount"
Was evaluated. In this method, various levels of diffusible hydrogen are contained in a sample by electrolytic hydrogen charging, and then Cd plating is performed to prevent hydrogen from leaking from the sample to the atmosphere during the delayed fracture test, and then,
A predetermined load is applied in the atmosphere, and the amount of diffusible hydrogen at which delayed fracture does not occur is evaluated.

【0011】図1に拡散性水素量と遅れ破壊に至るまで
の破断時間の関係について解析した一例を示す。試料中
に含まれる拡散性水素量が少なくなるほど遅れ破壊に至
るまでの時間が長くなり、拡散性水素量がある値以下で
は遅れ破壊が発生しなくなることがわかる。この水素量
を「限界拡散性水素量」と定義する。限界拡散性水素量
が高いほど鋼材の耐遅れ破壊特性は良好であり、鋼材の
成分、熱処理等の製造条件によって決まる鋼材固有の値
である。なお、試料中の拡散性水素量はガスクロマトグ
ラフで容易に測定することができる。
FIG. 1 shows an example in which the relationship between the amount of diffusible hydrogen and the rupture time until delayed fracture is analyzed. It can be seen that as the amount of diffusible hydrogen contained in the sample decreases, the time until delayed fracture increases, and when the amount of diffusible hydrogen is less than a certain value, delayed fracture does not occur. This amount of hydrogen is defined as “critical diffusible hydrogen amount”. The higher the critical diffusible hydrogen content, the better the delayed fracture resistance properties of the steel material, which is a value specific to the steel material determined by the composition of the steel material and manufacturing conditions such as heat treatment. The amount of diffusible hydrogen in a sample can be easily measured by gas chromatography.

【0012】高強度PC鋼棒の限界拡散性水素量を増加
させる手段、即ち遅れ破壊特性をならびに一様伸びを向
上させるために組織形態の観点から種々検討を重ねた結
果、PC鋼棒の長手方向(L方向)に配向したマルテン
サイトもしくは焼戻しマルテンサイトとフェライトから
なる層状組織を形成させれば、1230MPaを超える
ような高強度域でも、限界拡散性水素量が高く、遅れ破
壊特性が大幅に向上すると言う全く新たな知見を見い出
した。また、このような層状組織に制御することによ
り、一様伸びも格段に向上することを見い出した。更
に、PC鋼棒の長手方向に配向したマルテンサイトもし
くは焼戻しマルテンサイトとフェライトからなる層状組
織と遅れ破壊特性ならびに一様伸びの関係を詳細に解析
し、その最適な製造条件を確立し、本発明をなしたもの
である。
As a result of various investigations from the viewpoint of microstructure to improve the critical diffusible hydrogen content of the high-strength PC steel rod, that is, to improve the delayed fracture characteristics and uniform elongation, the length of the PC steel rod was determined. If a layered structure composed of martensite or tempered martensite and ferrite oriented in the direction (L direction) is formed, even in a high-strength region exceeding 1230 MPa, the amount of critical diffusible hydrogen is high, and the delayed fracture characteristics are significantly increased. We have found a completely new finding of improvement. In addition, it has been found that uniform elongation is remarkably improved by controlling such a layered structure. Furthermore, the relationship between the layered structure of martensite or tempered martensite oriented in the longitudinal direction of PC steel rod and ferrite, delayed fracture characteristics and uniform elongation was analyzed in detail, and the optimum manufacturing conditions were established. It was made.

【0013】本発明は以上の知見に基づいてなされたも
のであって、その要旨とするところは下記の通りであ
る。
The present invention has been made based on the above findings, and its gist is as follows.

【0014】(1)PC鋼棒の長手方向に配向した実質
的にマルテンサイトとフェライトの層状組織からなるこ
とを特徴とする高強度PC鋼棒。
(1) A high-strength PC steel rod comprising a layered structure of substantially martensite and ferrite oriented in the longitudinal direction of the PC steel rod.

【0015】(2)PC鋼棒の長手方向に配向した実質
的に焼戻しマルテンサイトとフェライトの層状組織から
なることを特徴する高強度PC鋼棒。
(2) A high-strength PC steel rod comprising a layered structure of substantially tempered martensite and ferrite oriented in the longitudinal direction of the PC steel rod.

【0016】(3)重量%で、C:0.2〜0.4%、
Si:3.0%以下、Mn:0.2〜2.0%、Al:
0.005〜0.1%を含有し、残部がFe及び不可避
的不純物よりなることを特徴とする上記(1)又は上記
(2)記載の高強度PC鋼棒。
(3) C: 0.2-0.4% by weight,
Si: 3.0% or less, Mn: 0.2 to 2.0%, Al:
The high-strength PC steel rod according to the above (1) or (2), containing 0.005 to 0.1%, with the balance being Fe and unavoidable impurities.

【0017】(4)重量%で、C:0.2〜0.4%、
Si:3.0%以下Mn:0.2〜2.0%、Al:
0.005〜0.1%を含有し、更に (A) Cr:0.05〜2.0%、Mo:0.05〜1.0
%、Ni:0.05〜5.0%、Cu:0.05〜1.
0%W:0.05〜0.5%、B:0.0003〜0.
0050%の1種または2種以上、あるいは (B) V:0.05〜0.3%、Nb:0.005〜0.1
%、Ti:0.005〜0.05%、Ta:0.005
〜0.5%の1種または2種以上の(A)、(B)の群
の一方または両方を含有し、残部がFe及び不可避的不
純物よりなることを特徴とする上記(1)又は上記
(2)記載の高強度PC鋼棒。
(4) By weight%, C: 0.2-0.4%,
Si: 3.0% or less Mn: 0.2 to 2.0%, Al:
0.005 to 0.1%, and (A) Cr: 0.05 to 2.0%, Mo: 0.05 to 1.0
%, Ni: 0.05-5.0%, Cu: 0.05-1.
0% W: 0.05-0.5%, B: 0.0003-0.
One or more of 0050%, or (B) V: 0.05 to 0.3%, Nb: 0.005 to 0.1
%, Ti: 0.005 to 0.05%, Ta: 0.005
The above (1) or the above (1), wherein the composition contains one or more of one or more of (A) and (B) in an amount of 0.5% or more, and the balance consists of Fe and unavoidable impurities. (2) The high-strength PC steel rod according to (2).

【0018】(5)重量%で、C:0.2〜0.4%、
Si:3.0%以下Mn:0.2〜2.0%、Al:
0.005〜0.1%を含有し残部がFe及び不可避的
不純物よりなる鋼をAc1〜Ac3の温度範囲に加熱し、
20%以上の圧下率で熱間加工を行った後、20℃/秒
以上の冷却速度で冷却することを特徴とする高強度PC
鋼棒の製造方法。
(5) In weight%, C: 0.2-0.4%,
Si: 3.0% or less Mn: 0.2 to 2.0%, Al:
A steel containing 0.005 to 0.1%, the balance being Fe and unavoidable impurities, is heated to a temperature range of Ac 1 to Ac 3 ,
A high-strength PC characterized in that after hot working at a rolling reduction of 20% or more, it is cooled at a cooling rate of 20 ° C./sec or more.
Manufacturing method of steel bars.

【0019】(6)重量%で、C:0.2〜0.4%、
Si:3.0%以下、Mn:0.2〜2.0%、Al:
0.005〜0.1%を含有し残部がFe及び不可避的
不純物よりなる鋼をAc1〜Ac3の温度範囲に加熱し、
20%以上の圧下率で熱間加工を行った後、20℃/秒
以上の冷却速度で冷却し、次いで200〜600℃の温
度範囲で焼き戻すことを特徴とする高強度PC鋼棒の製
造方法。
(6) C: 0.2-0.4% by weight,
Si: 3.0% or less, Mn: 0.2 to 2.0%, Al:
A steel containing 0.005 to 0.1%, the balance being Fe and unavoidable impurities, is heated to a temperature range of Ac 1 to Ac 3 ,
Production of a high-strength PC steel bar characterized by performing hot working at a rolling reduction of 20% or more, cooling at a cooling rate of 20 ° C / sec or more, and then tempering in a temperature range of 200 to 600 ° C. Method.

【0020】(7)重量%で、C:0.2〜0.4%、
Si:3.0%以下、Mn:0.2〜2.0%、Al:
0.005〜0.1%を含有し残部がFe及び不可避的
不純物よりなる鋼をAc1〜Ac3の温度範囲に加熱し、
20%以上の圧下率で熱間加工を行った後、20℃/秒
以上の冷却速度で冷却し、次いで0.3%以上の塑性歪
みを付与し、引き続き200〜600℃の温度範囲で焼
き戻すことを特徴とする高強度PC鋼棒の製造方法。
(7) By weight%, C: 0.2-0.4%,
Si: 3.0% or less, Mn: 0.2 to 2.0%, Al:
A steel containing 0.005 to 0.1%, the balance being Fe and unavoidable impurities, is heated to a temperature range of Ac 1 to Ac 3 ,
After hot working at a rolling reduction of 20% or more, it is cooled at a cooling rate of 20 ° C./sec or more, and then plastic strain of 0.3% or more is applied, and subsequently fired in a temperature range of 200 to 600 ° C. A method for manufacturing a high-strength PC steel bar, characterized by returning.

【0021】(8)重量%で、C:0.2〜0.4%、
Si:3.0%以下、Mn:0.2〜2.0%、Al:
0.005〜0.1%を含有し残部がFe及び不可避的
不純物よりなる鋼をAc1〜Ac3の温度範囲に加熱し、
20%以上の圧下率で熱間加工を行った後、20℃/秒
以上の冷却速度で冷却し、次いで200〜600℃の温
度範囲に加熱し0.3%以上の塑性歪みを付与すること
を特徴とする高強度PC鋼棒の製造方法。
(8) By weight%, C: 0.2-0.4%,
Si: 3.0% or less, Mn: 0.2 to 2.0%, Al:
A steel containing 0.005 to 0.1%, the balance being Fe and unavoidable impurities, is heated to a temperature range of Ac 1 to Ac 3 ,
After hot working at a rolling reduction of 20% or more, cooling at a cooling rate of 20 ° C / sec or more, and then heating to a temperature range of 200 to 600 ° C to give a plastic strain of 0.3% or more. A method for producing a high-strength PC steel rod, characterized by the following.

【0022】(9)重量%で、 (A) Cr:0.05〜2.0%、Mo:0.05〜1.0
%、Ni:0.05〜5.0%、Cu:0.05〜1.
0%、W:0.05〜0.5%、B:0.0003〜
0.0050%の1種または2種以上、あるいは (B) V:0.05〜0.3%、Nb:0.005〜0.1
%、Ti:0.005〜0.05%、Ta:0.005
〜0.5%、の1種または2種以上の(A)、(B)の
群の一方または両方を含有することを特徴とする上記
(5)、(6)、(7)、(8)の内いずれか一つに記
載の高強度PC鋼棒の製造方法。
(9) By weight%, (A) Cr: 0.05-2.0%, Mo: 0.05-1.0
%, Ni: 0.05-5.0%, Cu: 0.05-1.
0%, W: 0.05-0.5%, B: 0.0003-
One or more of 0.0050%, or (B) V: 0.05 to 0.3%, Nb: 0.005 to 0.1
%, Ti: 0.005 to 0.05%, Ta: 0.005
(5), (6), (7), and (8), wherein the composition contains one or more of one or more of the groups (A) and (B). )) The method for producing a high-strength PC steel rod according to any one of the above.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て説明する。
Next, an embodiment of the present invention will be described.

【0024】まず、本発明で目的とする高強度PC鋼棒
の遅れ破壊特性と一様伸びの向上に対して最も重要な点
である組織形態の限定理由について述べる。本発明で限
定しているPC鋼棒の長手方向(L方向)に配向したマ
ルテンサイトもしくは焼戻しマルテンサイトとフェライ
トの層状組織の走査型電子顕微鏡写真の一例を図2に示
す。
First, the reason for limiting the microstructure, which is the most important point for improving the delayed fracture characteristics and the uniform elongation of the high-strength PC steel bar aimed at in the present invention, will be described. FIG. 2 shows an example of a scanning electron micrograph of the layered structure of martensite or tempered martensite and ferrite oriented in the longitudinal direction (L direction) of the PC steel bar defined in the present invention.

【0025】図2はマルテンサイトとフェライトの場合
であるが、マルテンサイトとフェライトは微細な層状組
織になっており、しかもPC鋼棒の長手方向(L方向)
に配向していることがわかる。なお、この組織を焼き戻
すと焼戻しマルテンサイトとフェライトの層状組織とな
る。マルテンサイトもしくは焼戻しマルテンサイトとフ
ェライトの微細な層状組織に制御することによって、遅
れ破壊特性と一様伸びの両者を同時に向上させることが
可能となる。
FIG. 2 shows the case of martensite and ferrite. The martensite and ferrite have a fine layered structure, and the longitudinal direction (L direction) of the PC steel rod.
It turns out that it is orientated. When this structure is tempered, it becomes a layered structure of tempered martensite and ferrite. By controlling the fine layered structure of martensite or tempered martensite and ferrite, both delayed fracture characteristics and uniform elongation can be simultaneously improved.

【0026】遅れ破壊特性と一様伸びに及ぼす組織形態
の影響について解析した一例を図3、図4に示す。PC
鋼棒の長手方向に配向したマルテンサイトもしくは焼戻
しマルテンサイトとフェライトの層状組織にすることに
よって、限界拡散性水素量が高く、また一様伸びが大幅
に向上することがわかる。これに対して、従来の焼入れ
・焼戻し方法による焼戻しマルテンサイトの単一の組織
では、限界拡散性水素量と一様伸びが低い。なお、高強
度で且つ遅れ破壊特性と一様伸びを大幅に向上させるた
めには、マルテンサイトもしくは焼戻しマルテンサイト
とフェライトの層状組織において、マルテンサイト間も
しくは焼戻しマルテンサイト間の平均間隔は10μm以
下が好ましく、より好ましい条件は5μm以下である。
平均間隔は、図2示した写真において、長手方向(L方
向)に垂直な方向で切断法によって測定することができ
る。
FIGS. 3 and 4 show an example of an analysis of the effects of the texture on the delayed fracture characteristics and uniform elongation. PC
It can be seen that by forming a layered structure of martensite or tempered martensite and ferrite in the longitudinal direction of the steel rod, the critical diffusible hydrogen content is high and uniform elongation is greatly improved. On the other hand, the single structure of tempered martensite by the conventional quenching / tempering method has low critical diffusible hydrogen content and low uniform elongation. In addition, in order to significantly improve the strength and delayed fracture characteristics and uniform elongation, in the layered structure of martensite or tempered martensite and ferrite, the average interval between martensites or tempered martensite is 10 μm or less. Preferred and more preferred conditions are 5 μm or less.
The average interval can be measured by a cutting method in a direction perpendicular to the longitudinal direction (L direction) in the photograph shown in FIG.

【0027】また、層状組織のマルテンサイトもしくは
焼戻しマルテンサイト中に残留オーステナイトあるいは
少量のベイナイト、パーライトが存在していても、一様
伸び、遅れ破壊特性に対して何ら差し支えがない。マル
テンサイトもしくは焼戻しマルテンサイトとフェライト
の層状組織は、PC鋼棒の全断面にわたって生成させる
必要はなく、PC鋼棒の表層から少なくてもPC鋼棒の
半径の15%の領域で生成していれば、遅れ破壊特性と
一様伸びを向上させる効果がある。
Further, even if retained austenite or a small amount of bainite or pearlite is present in martensite or tempered martensite having a layered structure, there is no problem with uniform elongation and delayed fracture characteristics. The layered structure of martensite or tempered martensite and ferrite does not have to be formed over the entire cross section of the PC steel bar, but may be formed from the surface layer of the PC steel bar in a region at least 15% of the radius of the PC steel bar. For example, there is an effect of improving delayed fracture characteristics and uniform elongation.

【0028】また、マルテンサイトもしくは焼戻しマル
テンサイトの層状組織において、フェライト分率は10
〜70%の範囲が好ましい条件である。これは、フェラ
イト分率が10%未満では、大幅な一様伸びの向上が期
待できず、一方、70%を越えると1230MPa以上
の高強度にすることが困難になるためである。PC鋼棒
の高強度化および遅れ破壊特性と一様伸びの向上を同時
に達成する点で、より好ましいフェライト分率の範囲
は、20〜60%である。
In the layered structure of martensite or tempered martensite, the ferrite fraction is 10%.
The preferred condition is in the range of ~ 70%. This is because if the ferrite fraction is less than 10%, a significant improvement in uniform elongation cannot be expected, while if it exceeds 70%, it is difficult to achieve a high strength of 1230 MPa or more. A more preferable range of the ferrite fraction is 20 to 60% in that the strength of the PC steel rod and the improvement of the delayed fracture characteristic and the uniform elongation are simultaneously achieved.

【0029】次に、本発明の対象とする鋼の成分の限定
理由について述べる。
Next, the reasons for limiting the components of the steel to which the present invention is applied will be described.

【0030】C:CはPC鋼棒の強度を確保する上で必
須の元素であるが、0.2%未満では目的とする高強度
のPC鋼棒が得られず、一方0.4%を越えるとスポッ
ト溶接性が著しく劣化するため、0.2〜0.4%の範
囲に制限した。
C: C is an essential element for securing the strength of the PC steel rod, but if it is less than 0.2%, the desired high strength PC steel rod cannot be obtained. If it exceeds, the spot weldability deteriorates remarkably, so the range is limited to the range of 0.2 to 0.4%.

【0031】Si:Siはリラクゼーション特性を向上
させるとともに固溶体硬化作用によって強度を高める作
用がある。3%を超えても添加量に見合う効果が期待で
きず、スポット溶接部の遅れ破壊特性が低下するため、
3%以下の範囲に制限した。好ましい範囲は、0.2〜
2.5%である。
Si: Si has an effect of improving relaxation properties and increasing strength by a solid solution hardening action. Even if it exceeds 3%, an effect commensurate with the added amount cannot be expected, and the delayed fracture characteristics of the spot welded portion are reduced.
It was restricted to a range of 3% or less. The preferred range is 0.2 to
2.5%.

【0032】Mn:Mnは脱酸、脱硫のために必要であ
るばかりでなく、焼入性を高めるために有効な元素であ
るが、0.2%未満では上記の効果が得られず、一方
2.0%を越えるとスポット溶接性が悪化するために、
0.2〜2.0%の範囲に制限した。
Mn: Mn is not only necessary for deoxidation and desulfurization but is also an effective element for enhancing hardenability, but if it is less than 0.2%, the above effects cannot be obtained. If it exceeds 2.0%, the spot weldability deteriorates.
It was limited to the range of 0.2 to 2.0%.

【0033】Al:Alは脱酸およびAlNを形成する
ことによりオーステナイト粒の粗大化を防止する効果を
有しているが、0.005%未満ではこれらの効果が発
揮されず、0.1%を越えても効果が飽和するため0.
005〜0.1%の範囲に限定した。
Al: Al has the effect of preventing the austenite grains from becoming coarser by deoxidizing and forming AlN, but if it is less than 0.005%, these effects are not exhibited, and 0.1% If the value exceeds 0.1, the effect is saturated.
It was limited to the range of 005 to 0.1%.

【0034】以上が本発明の対象とする鋼の基本成分で
あるが、本発明においては、更にこの鋼に (A) Cr:0.05〜2.0%、Mo:0.05〜1.0
%、Ni:0.05〜5.0%、Cu:0.05〜1.
0%、W:0.05〜0.5%、B:0.0003〜
0.0050%の1種または2種以上、あるいは (B) V:0.05〜0.3%、Nb:0.005〜0.1
%、Ti:0.005〜0.05%、Ta:0.005
〜0.5%の1種または2種以上の(A)、(B)の群
の一方または両方を含有せしめることができる。(A)
群の元素は主に焼入れ性と遅れ破壊特性を向上させる目
的で添加するものである。一方、(B)群の元素は主と
して、結晶粒を微細化させるためと、マルテンサイトも
しくは焼戻しマルテンサイトとフェライトの層状組織に
おいて、フェライト中に炭窒化物を生成させ降伏強度の
増加とリラクゼーション特性を向上させることを目的に
添加するものである。
The above are the basic components of the steel to be used in the present invention. In the present invention, (A) Cr: 0.05-2.0%, Mo: 0.05-1. 0
%, Ni: 0.05-5.0%, Cu: 0.05-1.
0%, W: 0.05-0.5%, B: 0.0003-
One or more of 0.0050%, or (B) V: 0.05 to 0.3%, Nb: 0.005 to 0.1
%, Ti: 0.005 to 0.05%, Ta: 0.005
0.50.5% of one or more of one or both of the groups (A) and (B) can be included. (A)
The elements of the group are mainly added for the purpose of improving the hardenability and the delayed fracture characteristics. On the other hand, the elements of the group (B) mainly produce carbonitrides in ferrite in the layered structure of martensite or tempered martensite and ferrite to refine crystal grains and increase yield strength and relaxation properties. It is added for the purpose of improving.

【0035】Cr:Crは焼入性と遅れ破壊特性を向上
させるとともに焼戻し処理時の軟化抵抗を増加させるた
めに有効な元素であるが、0.05%未満ではその効果
が十分に発揮できず、一方2.0%を超えるとスポット
溶接性が劣化するために0.05〜2.0%に限定し
た。
Cr: Cr is an element effective for improving hardenability and delayed fracture characteristics and increasing softening resistance at the time of tempering. However, if it is less than 0.05%, its effect cannot be sufficiently exhibited. On the other hand, if it exceeds 2.0%, the spot weldability deteriorates, so the content is limited to 0.05 to 2.0%.

【0036】Mo:MoはCrと同様に焼入れ性と遅れ
破壊特性を向上させ、強い焼戻し軟化抵抗を有し熱処理
後の引張強さを高めるために有効な元素であり、更にリ
ラクゼーション特性を向上させる効果も有しているが、
0.05%未満ではその効果が少なく、一方1.0%を
越えて添加してもその効果が飽和するため、0.05〜
1.0%の範囲に制限した。
Mo: Mo is an element that improves hardenability and delayed fracture characteristics like Cr, has strong tempering softening resistance, is effective for increasing tensile strength after heat treatment, and further improves relaxation characteristics. It also has an effect,
If the content is less than 0.05%, the effect is small. On the other hand, if the content exceeds 1.0%, the effect is saturated.
Limited to 1.0% range.

【0037】Ni:Niは焼入性と遅れ破壊特性を高め
るために添加するが、0.05%未満ではその効果が少
なく、一方5.0%を越えても添加量にみあう効果が発
揮できないため、0.05〜5.0%の範囲に制限し
た。
Ni: Ni is added in order to enhance hardenability and delayed fracture characteristics. If Ni is less than 0.05%, its effect is small, while if it exceeds 5.0%, the effect corresponding to the added amount is exhibited. Since it cannot be performed, it was limited to the range of 0.05 to 5.0%.

【0038】Cu:Cuは焼入れ性と焼戻しマルテンサ
イトの強度を高めるために有効な元素であるが、0.0
5%未満では効果が発揮できず、1.0%を超えると熱
間加工性が劣化するため、0.05〜1.0%に制限し
た。
Cu: Cu is an element effective for improving the hardenability and the strength of tempered martensite.
If it is less than 5%, the effect cannot be exhibited, and if it exceeds 1.0%, the hot workability deteriorates, so the content is limited to 0.05 to 1.0%.

【0039】B:Bは、遅れ破壊特性を向上させる効果
があり、更に焼入性を著しく高める効果も有している
が、Bが0.0003%未満では前記の効果が発揮され
ず、0.0050%を超えても効果が飽和するため0.
0003〜0.0050%に制限した。
B: B has the effect of improving delayed fracture characteristics and also has the effect of significantly increasing hardenability. However, if B is less than 0.0003%, the above effect is not exhibited, and Even if it exceeds 0.0050%, the effect will be saturated, so that it will be 0.
0003 to 0.0050%.

【0040】V:Vは炭窒化物を生成することにより結
晶粒を微細化させるとともに降伏強度の増加とリラクゼ
ーション特性を向上させる効果があるが、0.05%未
満では前記作用の効果が得られず、一方0.3%を越え
ても効果が飽和するため0.05〜0.3%に限定し
た。
V: V has the effect of reducing the crystal grain size and increasing the yield strength and improving the relaxation characteristics by forming carbonitrides. On the other hand, if the content exceeds 0.3%, the effect is saturated, so that the content is limited to 0.05 to 0.3%.

【0041】Nb:NbもVと同様に炭窒化物を生成す
ることにより結晶粒を微細化させるとともに降伏強度の
増加とリラクゼーション特性を向上させる効果がある。
0.005%未満では上記効果が不十分であり、一方
0.1%を越えるとこの効果が飽和するため0.005
〜0.1%に制限した。
Nb: Like V, Nb also has the effect of forming carbonitrides to refine crystal grains, increase yield strength and improve relaxation characteristics.
If the content is less than 0.005%, the above effect is insufficient.
Limited to ~ 0.1%.

【0042】Ti:Tiは脱酸および炭窒化物を形成す
ることにより結晶粒の粗大化を防止する効果とともに降
伏強度の増加とリラクゼーション特性の向上に有効な元
素であるが、0.005%未満ではこれらの効果が発揮
されず、0.05%を越えても効果が飽和するため0.
005〜0.05%の範囲に限定した。
Ti: Ti is an element that prevents de-oxidation and formation of carbonitride to prevent crystal grains from coarsening, and is effective in increasing yield strength and improving relaxation characteristics, but less than 0.005% In these cases, these effects are not exhibited, and even if the content exceeds 0.05%, the effects are saturated.
It was limited to the range of 005 to 0.05%.

【0043】Ta:TaもVと同様に炭窒化物を生成す
ることにより結晶粒粒を微細化させるとともに降伏強度
の増加とリラクゼーション特性を向上させる効果がある
が、0.005%未満では前記の効果が発揮されず、
0.5%を越えて添加しても効果が飽和するため、0.
005〜0.5%に限定した。
Ta: Ta also has the effect of reducing the crystal grain size by producing carbonitrides as in V, increasing the yield strength and improving the relaxation properties. The effect is not exhibited,
If the content exceeds 0.5%, the effect is saturated.
005 to 0.5%.

【0044】P、Sについては特に制限しないものの、
PC鋼棒の遅れ破壊特性を向上させる観点から、それぞ
れ0.015%以下が好ましい範囲である。また、Nは
Al、V、Nb、Tiの窒化物を生成することにより結
晶粒の細粒化、降伏強度の増加、リラクゼーション特性
の向上効果があるため、0.002〜0.015%が好
ましい範囲である。
Although P and S are not particularly limited,
From the viewpoint of improving the delayed fracture characteristics of the PC steel rod, the respective ranges are preferably 0.015% or less. In addition, since N has the effect of reducing the crystal grain size, increasing the yield strength, and improving the relaxation properties by forming nitrides of Al, V, Nb, and Ti, N is preferably 0.002 to 0.015%. Range.

【0045】本発明の高強度PC鋼棒の製造方法では、
上記成分の鋼をAc1〜Ac3の温度範囲に加熱し20%
以上の圧下率で熱間加工を行った後、20℃/秒以上の
冷却速度で冷却するか、あるいは冷却後に200〜60
0℃の温度範囲で焼き戻すか、または冷却後に0.3%
以上の塑性歪みを付与し引き続き200〜600℃の温
度範囲で焼き戻すか、もしくは冷却後に200〜600
℃の温度範囲に加熱し0.3%以上の塑性歪みを付与す
るものである。以下に製造条件の限定理由を述べる。
In the method for producing a high-strength PC steel rod of the present invention,
The steel of the above component is heated to a temperature range of Ac 1 to Ac 3 and is heated to 20%
After performing the hot working at the above reduction rate, it is cooled at a cooling rate of 20 ° C./sec or more, or 200 to 60 after cooling.
Tempered in a temperature range of 0 ° C or 0.3% after cooling
The above plastic strain is applied and tempered in a temperature range of 200 to 600 ° C. or 200 to 600 ° C. after cooling.
Heating to a temperature range of ° C. gives plastic strain of 0.3% or more. The reasons for limiting the manufacturing conditions are described below.

【0046】鋼材はフェライトとオーステナイトの二相
領域に加熱するものである。この際、加熱温度がAc1
未満あるいはAc3を越えると、最終的にマルテンサイ
トもしくは焼戻しマルテンサイトとフェライトの層状組
織が得られないため、加熱温度範囲をAc1〜Ac3に限
定した。なお、(Ac1+10)〜(Ac3−10)℃の
範囲がより好ましい条件である。また、マルテンサイト
もしくは焼戻しマルテンサイトとフェライトの層状組織
の微細化を図る上で、加熱する前の鋼は、マルテンサイ
トまたは焼戻しマルテンサイトあるいはベイナイトもし
くはパーライトを主体とした組織に調整しておくことが
望ましく、この際のフェライト分率は、10%未満がよ
り好ましい条件である。なお、加熱前の組織を制御する
手段としては、熱間圧延後の冷却速度の調整、あるいは
通常の焼入れ・焼戻し、オーステナイト化処理後の冷却
速度の調整などがあり、いずれの方法でもかまわない。
The steel is heated to a two-phase region of ferrite and austenite. At this time, the heating temperature is Ac 1
Exceeding the less than or Ac 3, since the final martensite or tempered martensite and ferrite lamellar structure is not obtained, the heating temperature range is limited to Ac 1 to Ac 3. Incidentally, it is more preferable condition range ℃ (Ac 1 +10) ~ ( Ac 3 -10). In order to refine the layered structure of martensite or tempered martensite and ferrite, the steel before heating may be adjusted to a structure mainly composed of martensite or tempered martensite or bainite or pearlite. Desirably, the ferrite fraction at this time is more preferably less than 10%. Means for controlling the structure before heating includes adjusting the cooling rate after hot rolling, or adjusting the cooling rate after ordinary quenching / tempering or austenitizing treatment, and any method may be used.

【0047】熱間加工の圧下率(断面縮小率)は、20
%未満であるとPC鋼棒の長手方向に配向した層状組織
が得られないため、圧下率の下限を20%に限定した。
微細な層状組織化の観点から、30%以上の圧下率が好
ましい条件である。さらに、通常のフェライト・パーラ
イト組織を有する鋼を使用する場合は、微細な層状組織
化を実現するために、50%以上の圧下率で熱間加工を
行うことが好ましい。なお、熱間加工は、いかなる方法
を使っても良い。
The rolling reduction (cross-sectional reduction ratio) of hot working is 20
%, The layered structure oriented in the longitudinal direction of the PC steel bar cannot be obtained, so the lower limit of the rolling reduction is limited to 20%.
From the viewpoint of fine layered structure, a rolling reduction of 30% or more is a preferable condition. Further, when using a steel having a normal ferrite-pearlite structure, it is preferable to perform hot working at a rolling reduction of 50% or more in order to realize a fine layered structure. The hot working may be performed by any method.

【0048】熱間加工後の冷却速度が20℃/秒未満で
あると、冷却中に多量のフェライト、パーライト、ベイ
ナイトが生成し強度が低下する可能性が高くなるため、
冷却速度の下限を20℃/秒に限定した。冷却中に生成
しやすいフェライト、パーライト、ベイナイトを出来る
だけ防止する観点で、好ましい冷却速度は50℃/秒以
上である。なお、冷却の終了温度は、マルテンサイト変
態温度以下(Ms点以下)である。
If the cooling rate after the hot working is less than 20 ° C./sec, a large amount of ferrite, pearlite, and bainite are formed during cooling, and the possibility of lowering the strength is increased.
The lower limit of the cooling rate was limited to 20 ° C / sec. From the viewpoint of minimizing ferrite, pearlite, and bainite which are easily generated during cooling, a preferable cooling rate is 50 ° C./sec or more. The cooling end temperature is not higher than the martensite transformation temperature (not higher than the Ms point).

【0049】冷却後の焼戻しは、降伏強度の増加とリラ
クゼーション特性を向上させるために行うものである。
特に、V、Nb、Ti、Taを含む鋼では、焼戻し処理
によってフェライト中にこれらの合金元素の炭窒化物が
生成するため、降伏強度が増加し、リラクゼーション特
性の向上効果がある。この際、200℃未満では焼戻し
の効果が少なく、一方、600℃を越えると強度が低下
し高強度のPC鋼棒の製造が困難になるため、焼戻し温
度範囲を200〜600℃に限定した。なお、遅れ破壊
特性の向上の点で、焼戻し時の加熱速度は20℃/秒以
上が好ましい条件である。
Tempering after cooling is performed to increase yield strength and improve relaxation characteristics.
In particular, in the case of steel containing V, Nb, Ti, and Ta, the tempering treatment produces carbonitrides of these alloying elements in ferrite, so that the yield strength is increased and the effect of improving relaxation properties is obtained. At this time, if the temperature is lower than 200 ° C., the effect of the tempering is small. On the other hand, if the temperature exceeds 600 ° C., the strength decreases and it becomes difficult to produce a high-strength PC steel rod. Therefore, the tempering temperature range is limited to 200 to 600 ° C. From the viewpoint of improving delayed fracture characteristics, the heating rate during tempering is preferably 20 ° C./sec or more.

【0050】本発明では、冷却後にPC鋼棒に0.3%
以上の塑性歪みを付与し、その後に焼き戻すか、焼戻し
の際に0.3%以上の塑性歪みを付与しても良い。この
目的は、降伏強度の増加とリラクゼーション特性を向上
させるためである。0.3%未満では、上記の効果が少
ないため、下限を0.3%に限定した。なお、塑性歪み
を付与する手段は、引張り歪み、矯直加工による歪みな
ど、いかなる方法でも良い。
In the present invention, 0.3% is added to the PC steel rod after cooling.
The above plastic strain may be applied and then tempered, or at the time of tempering, plastic strain of 0.3% or more may be applied. The purpose is to increase the yield strength and improve the relaxation properties. If it is less than 0.3%, the above effect is small, so the lower limit is limited to 0.3%. The means for imparting plastic strain may be any method such as tensile strain or strain due to straightening.

【0051】本発明では熱間加工前または熱間加後もし
くは冷却後あるいは焼戻し処理後に線径調整、異形加工
などの目的で軽度の伸線加工あるいは塑性加工を行って
も遅れ破壊特性、一様伸びの顕著な劣化はなく、なんら
制限を受けるものではない。
In the present invention, even if light wire drawing or plastic working is performed for the purpose of wire diameter adjustment, deforming, etc. before hot working, after hot working, after cooling, or after tempering, uniform delay fracture characteristics and uniform There is no noticeable degradation in elongation and there is no restriction.

【0052】[0052]

【表1】 [Table 1]

【0053】[0053]

【表2】 [Table 2]

【0054】[0054]

【表3】 [Table 3]

【0055】[0055]

【実施例】以下、実施例により本発明の効果をさらに具
体的に説明する。
EXAMPLES Hereinafter, the effects of the present invention will be described more specifically with reference to examples.

【0056】表1に示す化学組成を有する鋼材を熱間圧
延後の冷却速度の調整あるいはオーステナイト化処理後
の焼入れ、焼戻しによって種々の組織形態にした後、A
1〜Ac3の温度範囲に加熱し熱間加工を行い、その
後、冷却した。焼戻しは高周波加熱で行い、塑性歪み
は、引張り試験機を使って付与した。
A steel material having the chemical composition shown in Table 1 was adjusted to a cooling rate after hot rolling or quenched and tempered after austenitizing treatment to obtain various microstructures.
It was heated to a temperature range of c 1 to Ac 3 to perform hot working, and then cooled. Tempering was performed by high frequency heating, and plastic strain was applied using a tensile tester.

【0057】上記の試料を用いて、組織形態、機械的性
質、遅れ破壊特性、リラクゼーション特性について評価
した。遅れ破壊特性は、スポット溶接を施した試料を用
いて、前に述べた限界拡散性水素量で評価を行い、負荷
応力は引張強さの80%の条件で実施した。リラクゼー
ション試験は、JIS G 3137の方法で行った。
これらの結果を、表2、表3に示す。
Using the above samples, the morphology, mechanical properties, delayed fracture properties, and relaxation properties were evaluated. The delayed fracture characteristic was evaluated by using the sample subjected to spot welding and the critical diffusible hydrogen amount described above, and the load stress was evaluated under the condition of 80% of the tensile strength. The relaxation test was performed according to JIS G 3137.
Tables 2 and 3 show these results.

【0058】表2の試験No.1〜16が本発明例で、
表3のNo.17〜24は比較例である。同表に見られ
るように本発明例はいずれもPC鋼棒の引張強さが12
30MPa以上であるとともに、PC鋼棒の長手方向に
配向したマルテンサイトもしくは焼戻しマルテンサイト
とフェライトの微細な層状組織にすることにより、従来
のPC鋼棒に比べ限界拡散性水素量が高く遅れ破壊特性
に優れ、しかも、高い一様伸びのPC鋼棒が実現されて
いる。また、リラクゼーションも従来PC鋼棒と同レベ
ルにある。
Test No. 2 in Table 2 1 to 16 are examples of the present invention,
No. 3 in Table 3. 17 to 24 are comparative examples. As can be seen from the table, in each of the examples of the present invention, the tensile strength of the PC steel rod was 12%.
By having a fine layered structure of martensite or tempered martensite and ferrite in the longitudinal direction of the PC steel rod at the same time as 30 MPa or more, the critical diffusible hydrogen content is higher than that of the conventional PC steel rod and the delayed fracture characteristics Thus, a PC steel rod having excellent uniformity and high uniform elongation has been realized. The relaxation is also at the same level as the conventional PC steel bar.

【0059】これに対して比較例であるNo.17、1
8、19は、いずれも従来の製造方法で製造したもので
ある。即ち、通常の焼入れ・焼戻し処理によって製造し
たものであり、組織が焼戻しマルテンサイトの例であ
る。このため、限界拡散性水素量が低くスポット溶接部
の遅れ破壊特性は本発明例に比べ劣っている。また一様
伸びも低い。
On the other hand, the comparative example No. 17, 1
8 and 19 are all manufactured by a conventional manufacturing method. That is, it is manufactured by normal quenching and tempering, and the structure is an example of tempered martensite. For this reason, the critical diffusible hydrogen content is low, and the delayed fracture characteristic of the spot weld is inferior to the example of the present invention. Also, the uniform elongation is low.

【0060】比較例であるNo.20、21は、熱間加
工の際の加熱温度が不適切な例である。No.20は、
加熱温度がAc3を越えているために、オーステナイト
の単相になり、焼戻しマルテンサイトとフェライトの層
状組織が達成出来なかった例であり、遅れ破壊特性と一
様伸びの大幅な向上が達成できていない。また、No.
21は加熱温度がAc1以下であるために、フェライト
と球状化したパーライト組織となり、高強度化が達成出
来ていない。
In Comparative Example No. 20 and 21 are examples in which the heating temperature during hot working is inappropriate. No. 20 is
This is an example in which the heating temperature exceeds Ac 3, and a single phase of austenite was formed, and the layered structure of tempered martensite and ferrite could not be achieved. Not. In addition, No.
Sample No. 21 has a pearlite structure spherical with ferrite because the heating temperature is Ac 1 or lower, and high strength cannot be achieved.

【0061】また、比較例であるNo.22は、熱間加
工の圧下率が不適切な例である。即ち、圧下率が少なす
ぎるために、PC鋼棒の長手方向に配向した焼戻しマル
テンサイトとフェライトの層状組織にならず、遅れ破壊
特性と一様伸びの向上効果が少ない。
Further, in Comparative Example No. 22 is an example in which the rolling reduction of the hot working is inappropriate. That is, since the rolling reduction is too small, a layered structure of tempered martensite and ferrite oriented in the longitudinal direction of the PC steel rod is not formed, and the effect of improving delayed fracture characteristics and uniform elongation is small.

【0062】No.23は、熱間加工後の冷却速度が低
すぎるために、冷却途中に多量のフェライトおよびパー
ライトが生成し、強度が低下した例である。
No. No. 23 is an example in which the cooling rate after hot working was too low, so that a large amount of ferrite and pearlite were generated during cooling, and the strength was reduced.

【0063】更に、比較例であるNo.24は、鋼のC
含有量が高すぎるために、スポット溶接性が劣化しスポ
ット溶接部に亀裂が発生した例である。この結果、限界
拡散性水素量が著しく低下し、スポット溶接部の遅れ破
壊特性が劣化している。
Further, in Comparative Example No. 24 is steel C
This is an example in which the content is too high, the spot weldability is deteriorated, and a crack is generated in the spot weld. As a result, the critical diffusible hydrogen amount is significantly reduced, and the delayed fracture characteristic of the spot weld is deteriorated.

【0064】[0064]

【発明の効果】以上の実施例からも明かなごとく、本発
明は、PC鋼棒の長手方向に配向したマルテンサイトも
しくは焼戻しマルテンサイトとフェライトの微細な層状
組織にすることにより、スポット溶接が可能で且つ高強
度PC鋼棒の遅れ破壊特性と一様伸びを大幅に向上させ
ることを可能にするとともに、鋼の化学成分、熱間加工
条件、熱処理条件等を最適に選択することによって、そ
の製造方法を確立したものであり、産業上の効果は極め
て顕著なものがある。
As is clear from the above embodiments, the present invention enables spot welding by forming a fine layered structure of martensite or tempered martensite and ferrite in the longitudinal direction of a PC steel rod. In addition to making it possible to significantly improve the delayed fracture characteristics and uniform elongation of high-strength PC steel rods, and by optimally selecting the chemical composition of steel, hot working conditions, heat treatment conditions, etc. The method has been established, and the industrial effect is extremely remarkable.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】拡散性水素量と遅れ破壊時間の関係の一例を示
す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the relationship between the amount of diffusible hydrogen and delayed fracture time.

【図2】PC鋼棒の長手方向に配向したマルテンサイト
とフェライトの層状組織の一例を示す走査型電子顕微鏡
写真である。
FIG. 2 is a scanning electron micrograph showing an example of a layered structure of martensite and ferrite oriented in a longitudinal direction of a PC steel rod.

【図3】遅れ破壊特性とPC鋼棒の組織形態の関係の一
例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a relationship between delayed fracture characteristics and a microstructure of a PC steel rod.

【図4】一様伸びとPC鋼棒の組織形態の関係の一例を
示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship between uniform elongation and the microstructure of a PC steel rod.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 PC鋼棒の長手方向に配向した実質的に
マルテンサイトとフェライトの層状組織からなることを
特徴とする高強度PC鋼棒。
1. A high-strength PC steel rod comprising a layered structure of substantially martensite and ferrite oriented in the longitudinal direction of the PC steel rod.
【請求項2】 PC鋼棒の長手方向に配向した実質的に
焼戻しマルテンサイトとフェライトの層状組織からなる
ことを特徴する高強度PC鋼棒。
2. A high-strength PC steel rod comprising a layered structure of substantially tempered martensite and ferrite oriented in the longitudinal direction of the PC steel rod.
【請求項3】 重量%で、C:0.2〜0.4%、S
i:3.0%以下、Mn:0.2〜2.0%、Al:
0.005〜0.1%を含有し、残部がFe及び不可避
的不純物よりなることを特徴とする請求項1又は請求項
2記載の高強度PC鋼棒。
3. C: 0.2 to 0.4% by weight, S
i: 3.0% or less, Mn: 0.2 to 2.0%, Al:
The high-strength PC steel rod according to claim 1 or 2, comprising 0.005 to 0.1%, with the balance being Fe and unavoidable impurities.
【請求項4】 重量%で、C:0.2〜0.4%、S
i:3.0%以下、Mn:0.2〜2.0%、Al:
0.005〜0.1%を含有し、更に (A) Cr:0.05〜2.0%、Mo:0.05〜1.0
%、Ni:0.05〜5.0%、Cu:0.05〜1.
0%、W:0.05〜0.5%、B:0.0003〜
0.0050%の1種または2種以上、あるいは (B) V:0.05〜0.3%、Nb:0.005〜0.1
%、Ti:0.005〜0.05%、Ta:0.005
〜0.5%の1種または2種以上の(A)、(B)の群
の一方または両方を含有し、残部がFe及び不可避的不
純物よりなることを特徴とする請求項1又は請求項2記
載の高強度PC鋼棒。
4. C: 0.2 to 0.4% by weight, S
i: 3.0% or less, Mn: 0.2 to 2.0%, Al:
0.005 to 0.1%, and (A) Cr: 0.05 to 2.0%, Mo: 0.05 to 1.0
%, Ni: 0.05-5.0%, Cu: 0.05-1.
0%, W: 0.05-0.5%, B: 0.0003-
One or more of 0.0050%, or (B) V: 0.05 to 0.3%, Nb: 0.005 to 0.1
%, Ti: 0.005 to 0.05%, Ta: 0.005
The composition according to claim 1, wherein the composition contains at least 0.5% of one or more of one or both of the groups (A) and (B), with the balance being Fe and unavoidable impurities. 2. The high-strength PC steel rod according to 2.
【請求項5】 重量%で、C:0.2〜0.4%、S
i:3.0%以下、Mn:0.2〜2.0%、Al:
0.005〜0.1%を含有し残部がFe及び不可避的
不純物よりなる鋼をAc1〜Ac3の温度範囲に加熱し、
20%以上の圧下率で熱間加工を行った後、20℃/秒
以上の冷却速度で冷却することを特徴とする高強度PC
鋼棒の製造方法。
5. C: 0.2 to 0.4% by weight, S
i: 3.0% or less, Mn: 0.2 to 2.0%, Al:
A steel containing 0.005 to 0.1%, the balance being Fe and unavoidable impurities, is heated to a temperature range of Ac 1 to Ac 3 ,
A high-strength PC characterized in that after hot working at a rolling reduction of 20% or more, it is cooled at a cooling rate of 20 ° C./sec or more.
Manufacturing method of steel bars.
【請求項6】 重量%で、C:0.2〜0.4%、S
i:3.0%以下、Mn:0.2〜2.0%、Al:
0.005〜0.1%を含有し残部がFe及び不可避的
不純物よりなる鋼をAc1〜Ac3の温度範囲に加熱し、
20%以上の圧下率で熱間加工を行った後、20℃/秒
以上の冷却速度で冷却し、次いで200〜600℃の温
度範囲で焼き戻すことを特徴とする高強度PC鋼棒の製
造方法。
6. C: 0.2-0.4% by weight, S
i: 3.0% or less, Mn: 0.2 to 2.0%, Al:
A steel containing 0.005 to 0.1%, the balance being Fe and unavoidable impurities, is heated to a temperature range of Ac 1 to Ac 3 ,
Production of a high-strength PC steel bar characterized by performing hot working at a rolling reduction of 20% or more, cooling at a cooling rate of 20 ° C / sec or more, and then tempering in a temperature range of 200 to 600 ° C. Method.
【請求項7】 重量%で、C:0.2〜0.4%、S
i:3.0%以下、Mn:0.2〜2.0%、Al:
0.005〜0.1%を含有し残部がFe及び不可避的
不純物よりなる鋼をAc1〜Ac3の温度範囲に加熱し、
20%以上の圧下率で熱間加工を行った後、20℃/秒
以上の冷却速度で冷却し、次いで0.3%以上の塑性歪
みを付与し、引き続き200〜600℃の温度範囲で焼
き戻すことを特徴とする高強度PC鋼棒の製造方法。
7. C: 0.2-0.4% by weight, S
i: 3.0% or less, Mn: 0.2 to 2.0%, Al:
A steel containing 0.005 to 0.1%, the balance being Fe and unavoidable impurities, is heated to a temperature range of Ac 1 to Ac 3 ,
After hot working at a rolling reduction of 20% or more, it is cooled at a cooling rate of 20 ° C./sec or more, and then plastic strain of 0.3% or more is applied, and subsequently fired in a temperature range of 200 to 600 ° C. A method for manufacturing a high-strength PC steel bar, characterized by returning.
【請求項8】 重量%で、C:0.2〜0.4%、S
i:3.0%以下、Mn:0.2〜2.0%、Al:
0.005〜0.1%を含有し残部がFe及び不可避的
不純物よりなる鋼をAc1〜Ac3の温度範囲に加熱し、
20%以上の圧下率で熱間加工を行った後、20℃/秒
以上の冷却速度で冷却し、次いで200〜600℃の温
度範囲に加熱し0.3%以上の塑性歪みを付与すること
を特徴とする高強度PC鋼棒の製造方法。
8. In% by weight, C: 0.2-0.4%, S
i: 3.0% or less, Mn: 0.2 to 2.0%, Al:
A steel containing 0.005 to 0.1%, the balance being Fe and unavoidable impurities, is heated to a temperature range of Ac 1 to Ac 3 ,
After hot working at a rolling reduction of 20% or more, cooling at a cooling rate of 20 ° C / sec or more, and then heating to a temperature range of 200 to 600 ° C to give a plastic strain of 0.3% or more. A method for producing a high-strength PC steel rod, characterized by the following.
【請求項9】 重量%で、 (A) Cr:0.05〜2.0%、Mo:0.05〜1.0
%、Ni:0.05〜5.0%、Cu:0.05〜1.
0%、W:0.05〜0.5%、B:0.0003〜
0.0050%の1種または2種以上、あるいは (B) V:0.05〜0.3%、Nb:0.005〜0.1
%、Ti:0.005〜0.05%、Ta:0.005
〜0.5%の1種または2種以上の(A)、(B)の群
の一方または両方を含有することを特徴とする請求項
5、6、7、8の内いずれか一つに記載の高強度PC鋼
棒の製造方法。
9. In weight%, (A) Cr: 0.05-2.0%, Mo: 0.05-1.0.
%, Ni: 0.05-5.0%, Cu: 0.05-1.
0%, W: 0.05-0.5%, B: 0.0003-
One or more of 0.0050%, or (B) V: 0.05 to 0.3%, Nb: 0.005 to 0.1
%, Ti: 0.005 to 0.05%, Ta: 0.005
The composition according to any one of claims 5, 6, 7, and 8, wherein the composition contains one or both of the groups (A) and (B) in an amount of 0.5% or more. A method for producing a high-strength PC steel rod according to the above description.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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