JPH1025543A - スポット溶接ままで一様伸び及び高温リラクセーション特性に優れたｐｃ鋼棒 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】歪み付与工程を必要とせず通常の工程で製造す
ることができる、スポット溶接ままで一様伸び及び高温
リラクセーション特性に優れた、引張強さ：1420N/mm²
以上のＰＣ鋼棒を提供する。 【解決手段】本発明のスポット溶接ままで一様伸び及び
高温リラクセーション特性に優れたＰＣ鋼棒は、重量％
でＣ：0.2 〜0.5 ％と、Ｍｎ:0.2〜3.0 ％と、Ｎｂ：0.
01〜0.1 ％と、（Ｓｉ％＋Ａｌ％）：2.0 〜5.0 ％とを
含有し、引張強さ：1420N/mm² 以上を有することを特徴
とする、スポット溶接ままで一様伸び及び高温リラクセ
ーション特性に優れたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は特にＰＣパイル、Ｐ
Ｃポール等に用いられる、スポット溶接ままで一様伸び
特性に優れた、高強度・高延性ＰＣ鋼棒に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＰＣ鋼棒はプレストレストコンクリート
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 3137 「細径異形ＰＣ鋼棒」において、
引張強さ、耐力、伸び、リラクセーション値が規格化さ
れている。しかしながらそこには、一様伸びや高温リラ
クセーションは規格化されていない。ところで、プレス
トレストコンクリート構造物は地震時に曲げ破壊を生じ
ることがあり、その防止のため、曲げ靭性を高めること
が望まれている。そのためには高一様伸びＰＣ鋼棒の使
用が効果的であることが知られている。また、コンクリ
ートの横拘束が併用される場合もある。コンクリートを
横拘束する場合、ＰＣ鋼棒に横拘束筋をスポット溶接す
る形で用いられるため、スポット溶接前の一様伸び特性
のみならず、溶接後の一様伸び特性にも優れたＰＣ鋼棒
が必要とされている。

【０００３】一方でプレストレストコンクリートパイル
あるいはポールの製造時のコンクリートの養生は養生期
間の短縮のため、180 〜200 ℃で10気圧程度の雰囲気で
行うオートクレーブ養生が多く用いられている。しか
し、オートクレーブ養生にはコンクリート中のＰＣ鋼棒
のリラクセーションが増大するという欠点があり、この
ような高温でのリラクセーションの小さいＰＣ鋼棒が要
望されている。

【０００４】これら一様伸び、高温リラクセーションの
個々の特性については改善技術が確立しているが、一様
伸び及び高温リラクセーション特性の両者に優れたＰＣ
鋼棒においては未確立である。わずかに両者に優れたＰ
Ｃ鋼棒の製造方法が特公平 3-79410号公報、特開平 3-2
8351号公報、特開昭58-120738 号公報に開示されている
にすぎない。

【０００５】これらのうち特公平 3-79410号公報は、焼
戻し時に2 ％以下の微小な曲げ歪みを付与するもの、特
開平 3-28351号公報は 400〜900 ℃で加工するか、もし
くは塑性加工を加えながら温度を上げて逆変態させ超微
細組織とするもの、特開昭58-120738 号公報は湿式直線
機を用いて矯直時に冷却を施すものである。

【０００６】またスポット溶接後の機械的性質について
は、特開昭48-89816号公報、特公昭55-8577 号公報等に
おいてスポット溶接後の引張強さ及び全伸びに関する記
述がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
公平 3-79410号公報、特開平 3-28351号公報、特開昭58
-120738 号公報に開示された技術では、いずれも歪みを
付与する工程が必要となり生産性が悪いという欠点を有
している。

【０００８】また上記特開昭48-89816号公報、特公昭55
-8577 号公報等に開示された技術では、実際にプレスト
レストコンクリート構造物の曲げ靭性を支配するスポッ
ト溶接後の一様伸び特性に注目していないことに加え、
伸び量も十分ではないという欠点がある。

【０００９】本発明の目的は、歪み付与工程を必要とせ
ず通常の工程で製造することができる、スポット溶接ま
まで一様伸び及び高温リラクセーション特性に優れた、
引張強さ：1420N/mm² 以上のＰＣ鋼棒を提供することを
目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決し目的を
達成するために、本発明は以下に示す手段を用いてい
る。 （１）本発明のスポット溶接ままで一様伸び及び高温リ
ラクセーション特性に優れたＰＣ鋼棒は、重量％（以下
％は重量％を示す）でＣ：0.2 〜0.5 ％と、Ｍｎ：0.2
〜3.0 ％と、Ｎｂ：0.01〜0.1 ％と、（Ｓｉ％＋Ａｌ
％）：2.0 〜5.0 ％とを含有し、引張強さ：1420N/mm²
以上を有することを特徴とする、スポット溶接ままで一
様伸び及び高温リラクセーション特性に優れたものであ
る。 （２）本発明のスポット溶接ままで一様伸び及び高温リ
ラクセーション特性に優れたＰＣ鋼棒は、重量％でＣ：
0.2 〜0.5 ％と、Ｍｎ:0.2〜3.0 ％と、Ｎｂ：0.01〜0.
1 ％と、（Ｓｉ％＋Ａｌ％）：2.0 〜5.0 ％とを含有
し、さらにＴｉ：0.01〜0.05％，Ｂ：0.0003〜0.005
％，Ｎｉ：0.2 〜1.0 ％，Ｃｒ：0.1 〜1.0％，Ｍｏ：
0.05〜0.5 ％，Ｃｕ：0.2 〜1.0 ％の群から選択された
一種以上とを含有し、引張強さ：1420N/mm² 以上を有す
ることを特徴とする、スポット溶接ままで一様伸び及び
高温リラクセーション特性に優れたものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明者は、歪み付与工程を必要
とすることなく、通常の工程で製造可能な、スポット溶
接ままで一様伸び及び高温リラクセーション特性に優れ
た、引張強さ：1420N/mm² 以上のＰＣ鋼棒について研究
した。

【００１２】その結果、スポット溶接後の一様伸び及び
高温リラクセーション特性を共に優れたものとするため
には、Ｓｉ及びＡｌの多量添加に加え、Ｎｂを添加する
ことが有効であるという知見が得られた。この知見に基
づき、本発明者は、Ｓｉ及びＡｌの多量添加に加え、Ｎ
ｂを添加するようにして、歪み付与工程を必要とするこ
となく、通常の工程で製造可能な、スポット溶接後の一
様伸び及び高温リラクセーション特性に優れた、引張強
さ：1420N/mm² 以上の本発明ＰＣ鋼棒を見出だし、本発
明を完成した。

【００１３】すなわち、本発明は鋼組成を下記範囲に限
定することにより、歪み付与工程を必要とすることな
く、通常の工程で製造可能で、かつ、スポット溶接後テ
ンパーを施さずに、スポット溶接ままで一様伸び及び高
温リラクセーション特性に優れた、引張強さ：1420N/mm
² 以上のＰＣ鋼棒を得ることができる。

【００１４】以下、本発明の成分添加理由、成分限定理
由、及びＰＣ鋼棒の製造工程について説明する。 （１）成分組成範囲 Ｃは、焼入性を高め、強度を上げるために必要な元素で
あり、0.2 ％未満ではＰＣ鋼棒としての強度レベルを確
保する事ができない。一方0.5 ％を越えるとスポット溶
接性が劣化する。従ってＣ量を0.2 〜0.5 ％とする。

【００１５】Ｓｉ及びＡｌは脱酸剤として使用され、リ
ラクセーション特性に有効であるばかりでなく、一様伸
びの向上に大きく寄与する。しかしＳｉ＋Ａｌの値が2.
0 ％未満ではその効果が小さく、一方5.0 ％を越えると
スポット溶接性が劣化する。従ってＳｉ＋Ａｌの値を2.
0 〜5.0 ％とする。

【００１６】ＭｎはＳｉ及びＡｌ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。しかしその量が0.2 ％未満ではその効果が小
さく、一方3.0 ％を越えると延性が低下する。従って、
Ｍｎ量を0.2 〜3.0 ％とする。 Ｎｂは鋼中のＣ、Ｎと
結合して炭窒化物を生成し、結晶粒の粗大化を抑制する
元素であり、スポット溶接部の靭性を向上させ、スポッ
ト溶接後の一様伸び向上に寄与する。しかしその量が0.
01％未満ではその効果が小さく、0.1 ％を越えるとその
効果が飽和する。従ってＮｂ量を0.01〜0.1 ％とする。

【００１７】Ｔｉ，Ｂ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｃｕの各元
素は焼入性の向上に寄与する元素であり、必要に応じて
１種以上添加される。しかしこれらの量が少なすぎる場
合は効果が得られず、多すぎても効果が飽和する。従っ
て、Ｔｉ：0.01〜0.05％，Ｂ：0.0003〜0.005 ％，Ｎ
ｉ：0.2 〜1.0 ％，Ｃｒ：0.1 〜1.0 ％，Ｍｏ：0.05〜
0.5 ％，Ｃｕ：0.2 〜1.0 ％とする。

【００１８】このような特性のＰＣ鋼棒は、以下の方法
で製造することができる。 （２）ＰＣ鋼棒製造工程 本発明のＰＣ鋼棒は、上述の組成を有する鋼を常法に従
って溶製し、丸棒に熱間圧延後またはこれに引き抜きな
どの冷間加工を施した鋼棒を材料として、一連の熱処理
（焼入・焼戻等）を行うものであり、歪み付与工程は不
要である。

【００１９】本製造工程により得られるＰＣ鋼棒は、ス
ポット溶接後テンパーを施さずに、スポット溶接ままで
引張強さ：1420N/mm² 以上で一様伸び4 ％以上、高温リ
ラクセーション8 ％以下を達成することが可能である。
以下に本発明の実施例を挙げ、本発明の効果を立証す
る。

【００２０】

【実施例】表１に本発明鋼(No. 1〜18) 及び比較鋼(No.
19〜24) の成分組成を示す。これらを供試鋼として直径
8mm の丸棒に圧延し、直径7.1mm の異形丸棒に引抜き、
その後高周波加熱による焼入れ焼戻しを行った。なお熱
処理は高周波加熱に限るものでは無い。ここで焼入れ加
熱温度は820 〜1150℃、焼戻しは引張強さ：1420N/mm²
以上を目標として最適温度で行った。この後、次に示す
溶接条件下でスポット溶接を行い、溶接後テンパーを施
さずに引張試験に供した。

【００２１】 一様伸びは供試材に2d（ｄは直径）ずつマークをつけて
引張試験を行い、破断部から5d以上離れたところで10d
を標点距離として測定した。リラクセーション試験は、
室温ではJIS Ｇ 3137 の方法で、また高温では 180℃に
おいて規格引張強さの70％の応力を付加し、図１に示す
パターンで加熱冷却を行い、23時間後の荷重変化量を測
定し初期荷重との比で評価することで行った。引張試験
及びリラクセーション試験の結果を表２に示す。

【００２２】表２に示すようにNo.1〜18の本発明鋼はい
ずれも一様伸び4 ％以上、高温リラクセーション8 ％以
下を達成しており、両特性とも従来鋼特性より大幅に優
れていることが確認された。

【００２３】これに対して、比較鋼No.19 はＳｉ＋Ａｌ
量が2 ％に満たないためにリラクセーションが大幅に悪
化しているうえ一様伸びも低下している。またNo.20 〜
22はＮｂが添加されていないため、スポット溶接ままの
一様伸びが悪化している。特にNo.21 ではほとんど伸び
を示さず脆性的に破断している。No.23 はＮｂを所定量
以上添加しており、その効果が飽和している。No.24 は
Ｎｂを所定量添加しているにも関わらず、Ｓｉ＋Ａｌが
5 ％以上となっているため、かえって一様伸びが低下し
ている。No.25 はＣ量が0.5 ％を越えており、スポット
溶接後の一様伸びは大幅に劣化している。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、鋼組成を特定すること
により、歪付与等の工程を付加する必要がなく通常の工
程で製造でき、かつ引張強さ：1420N/mm² 以上の、スポ
ット溶接ままで一様伸び及び高温リラクセーション特性
に優れたＰＣ鋼棒が提供される。従って、生産性を大幅
に向上させると共に、プレストレストコンクリート構造
物の信頼性を飛躍的に高めるなど、産業上極めて有用で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る高温リラクセーション
試験における温度サイクルを示す図。

フロントページの続き (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 (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 新田 一 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 (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％でＣ：0.2 〜0.5 ％と、Ｍｎ:0.2
   〜3.0 ％と、Ｎｂ：0.01〜0.1 ％と、（Ｓｉ％＋Ａｌ
   ％）：2.0 〜5.0 ％とを含有し、引張強さ：1420N/mm²
   以上を有することを特徴とする、スポット溶接ままで一
   様伸び及び高温リラクセーション特性に優れたＰＣ鋼
   棒。
2. 【請求項２】 重量％でＣ：0.2 〜0.5 ％と、Ｍｎ:0.2
   〜3.0 ％と、Ｎｂ：0.01〜0.1 ％と、（Ｓｉ％＋Ａｌ
   ％）：2.0 〜5.0 ％とを含有し、さらにＴｉ：0.01〜0.
   05％，Ｂ：0.0003〜0.005 ％，Ｎｉ：0.2 〜1.0 ％，Ｃ
   ｒ：0.1 〜1.0％，Ｍｏ：0.05〜0.5 ％，Ｃｕ：0.2 〜
   1.0 ％の群から選択された一種以上とを含有し、引張強
   さ：1420N/mm² 以上を有することを特徴とする、スポッ
   ト溶接ままで一様伸び及び高温リラクセーション特性に
   優れたＰＣ鋼棒。