JPH11246929A - 酸化物分散鋼とその製造方法 - Google Patents
酸化物分散鋼とその製造方法Info
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Abstract
することができ、靱性向上を可能にする酸化物分散鋼を
提供する。 【解決手段】 粒子径1μm以下の酸化物を分散密度10
00〜100000個/mm2 で分散させる。
Description
散鋼とその製造方法に関するものである。さらに詳しく
は、この出願の発明は、溶接熱影響部における結晶粒の
粗大化を抑制することができ、靱性向上を可能にする酸
化物分散鋼とこれを製造する方法に関するものである。
熱影響部(HAZ) には、粗大で針状のウィドマンステッテ
ンフェライトが生成し、結晶粒が粗大化するという現象
が見られる。このような溶接熱影響部での結晶粒粗大化
を防止するための検討が、従来より加えられてきてい
る。
が考えられており、所定粒径の酸化物粉末を溶鋼内に直
接添加したり、又は金属粉末と混合し、ワイヤ状に加工
した後に溶鋼内に添加するなどの方法が採られている。
しかしながら、これらいずれの方法の場合にも、溶鋼が
凝固するまでに酸化物同士が合体、凝集し、2次粒子の
形で粗大化してしまい、酸化物粒子を微細化することが
できず、また均一に分散させることもできないという問
題があった。
みてなされたものであり、微細な酸化物を鋼中に均一に
分散させ、溶接熱影響部における結晶粒の粗大化を抑制
することができ、靱性向上を可能にする酸化物分散鋼と
これを製造するための方法を提供することを目的として
いる。
の課題を解決するものとして、粒子径1μm以下の酸化
物が、分散密度1000〜100000個/mm2 で分散しているこ
とを特徴とする酸化物分散鋼を提供する。またこの出願
の発明は、酸化物あるいは弗化物の一方又は両方からな
るスラグ中に溶鋼を配置して過冷却し、過冷却状態とな
った溶鋼から酸化物を晶出させ、粒子径1μm以下の酸
化物が、分散密度1000〜100000個/mm2 で分散する酸化
物分散鋼を製造することを特徴とする酸化物分散鋼の製
造方法を提供する。
は、粒子径1μm以下の酸化物が、分散密度1000〜1000
00個/mm2 で分散している。ここで、酸化物の粒子径が
1μm以下であるとの規定は、粒子が破壊の起点となら
ないことに基づいている。また、分散密度は、酸化物粒
子が、鋼組織の粒の大きさにまで対応した状態、すなわ
ち、およそ30μmに対応した状態で存在する1000個/
mm2 以上から、酸化物の粒子間距離が1μm以上におい
て凝集の可能性の低い場合の限界に対応する100000個/
mm2 までの範囲と規定されている。
2 、Al2 O3 、Na2 O等の酸化物あるいはCaF2
等の弗化物の一方又は両方からなるスラグ中に溶鋼を配
置して過冷却し、過冷却状態となった溶鋼から酸化物を
晶出させることにより製造される。ここで言う過冷却状
態とは、融液が融点以下の温度に保持された状態を意味
し、過冷度は、材料の融点の1/5 を最大値とする。
鋼を包んで行ったり、又はスラグ内に溶鋼を流入しても
行うことができる。このようにして過冷却される溶鋼の
凝固速度は、急冷凝固よりも大きく、また、急冷凝固で
は達成できない凝固速度となる。その結果、溶鋼中には
存在せず、凝固時に固相より溶鋼中に排出される酸素に
より生じる2次脱酸生成物である酸化物の凝集を防止で
き、晶出する酸化物の粒径の増加が抑えられ、微細化す
る。同時に、酸化物の高密度分散を可能にする。分散密
度は、急冷凝固法により得られる酸化物の分散密度の2
倍以上にもなる。
グで包み、90Kの過冷度とすることにより、溶鋼表面
からの核生成が抑制され、凝固過程で発生する2次脱酸
生成物の1種であるTi酸化物が粒径1μm以下で、か
つ50000 個/mm2 以上の分散密度で分散する。鋼の化学
組成は特に限定的でなく、たとえば、質量%として、
C、Si、Mn、P、及びSが、それぞれ、C:0.8 %
以下、 Si:0.5 %以下、 Mn:3.0 %以下、P:
0.02%以下、 S:0.02%以下であり、Ti、Mg、
又はAlの1種又は2種以上が単独又は混合体として0.
3%以下含有する鋼が例示される。残部はFe及び不可
避的不純物とすることができる。この化学組成におい
て、Ti、Mg、及びAlの濃度は、粒子径1μm以
下、及び分散密度1000〜100000個/mm2 の分散状態に対
応した量である。すなわち、粒子径1μmの酸化物が5
μm間隔以内で分散することのできる量として具体的に
例示される。
発現させ、酸化物の粒径及び分散を悪化させない程度
に、他の成分を所定量添加配合することができる。この
ように微細な酸化物が均一に分散した酸化物分散鋼は、
これを母材とし、溶接する場合に、溶接熱影響部(HAZ)
において、分散した酸化物が核となってフェライトの生
成を促進し、結晶粒の粗大化を防止する。こうして、粗
大で針状のウィドマンステッテンフェライトの生成が抑
制され、母材の機械的特性が良好に保持されて靱性向上
が可能になる。溶接構造材として十分に使用にたえ得
る。
化物分散鋼とその製造方法についてさらに詳しく説明す
る。
iO2 、Al2 O3 、及びNa2O(SiO2 :95
%、Al2 O3 :4%、Na2 O:1%)からなる混合
酸化物粉末内に埋設した。
熱によって溶解し、図1に示したように、ガラス状混合
酸化物のスラグ(1)で溶鋼(2)を包み込んだ。そし
て、液相線温度(50℃)以上に加熱して1次脱酸生成
物がスラグ(1)に吸着されるまで静置した。1次脱酸
生成物とは、溶鋼中の酸素により生成し、溶鋼中にすで
に存在する酸化物を言う。
堝、5は黒鉛ヒータを示している。このようにしてガラ
ス状混合酸化物のスラグ(1)に包まれた溶鋼(2)を
このままの状態で冷却し、過冷却状態とした。溶鋼
(2)の過冷度は90Kとした。図2は、温度履歴を示
したグラフである。なお、過冷度が十分とならない場合
には、凝固と溶解を繰り返し、凝固核となる1次脱酸生
成物をスラグ(1)に十分に吸着させ、過冷度の増大を
図ることができる。
固速度は、 R=0.1 *(ΔT)2(R:凝固速度(cm/s)、ΔT:過
冷度(K) ) と示される。したがって、過冷度が90Kの場合には、
810cm/s の凝固速度が得られる。この凝固速度では、厚
さ10mmの鋳片も0.0012s で凝固する。このため、2次
脱酸生成物である酸化物は、凝固晶出後凝集する時間が
著しく短くなり、図3の電子顕微鏡写真に示したよう
に、粒子径が1μm以下で、分散密度80000個/mm2 と
なった。微細な酸化物が高密度に分散した。この図3に
示した電子顕微鏡写真は、凝固した鋳片の断面を研磨
し、さらに表層の金属を2〜10μm電解研磨した後に
走査型電子顕微鏡により観察、撮影したものである。
し、完全にγ化した後に、図4に示したように、鋳片
(6)を750 ℃において歪速度10/sで50%圧縮加工
し、10℃/sの速度で冷却した。加工領域(7)では、
フェライト粒径が10μm以下のフェライト−パーライ
ト鋼が得られた。図中の符号8はアンビルである。次い
で図5に示したように、このフェライト−パーライト鋼
から供試片(9)を切り出し、これを高周波コイル(1
0)を用いて1400℃に100 ℃/sの速度で加熱した後に、
900 ℃まで50℃/s、さらに300 ℃まで10〜30℃/s
の速度で冷却し、溶接時に生じる熱影響部を再現した。
学顕微鏡写真に示したように、全体としてほぼ均一なフ
ェライト粒からなっていた。十分な靱性を有することが
確認される。この図6に示した光学顕微鏡写真は、供試
片(9)の断面を研磨した後に、ナイタール(硝酸+ア
ルコール、濃度:1〜3%)で腐食させて光学顕微鏡で
観察、撮影したものである。
成と同一の化学組成を有する鋼を溶解し、ガラス状の混
合酸化物に包まずにそのまま冷却し、過冷却が生じない
状態で凝固させた。鋳片の電子顕微鏡写真を示したのが
図7である。この図7の電子顕微鏡写真から確認される
ように、酸化物粒子は微細でなく、しかも分散状態は均
一でなかった。
のと同じ圧縮加工及び加熱処理を行った。供試片の溶接
再現組織は、図8に示したように、不均一で、粗大かつ
針状のフェライトからなっていた。このような組織で
は、材料の靱性は低く、溶接構造材料には不適当であ
る。もちろんこの出願の発明は、以上の実施例によって
限定されるものではない。鋼の化学組成、過冷却条件等
の細部については様々な態様が可能であることは言うま
でもない。
明によって、微細な酸化物が高密度で均一に分散した酸
化物分散鋼が提供される。溶接熱影響部における結晶粒
の粗大化を抑制することができ、靱性向上を可能にす
る。この出願の発明の酸化物分散鋼は、溶接構造材とし
て十分に使用にたえ得る。
である。
た図である。
電子顕微鏡写真である。
る。
わる光学顕微鏡写真である。
面に代わる電子顕微鏡写真である。
示した図面に代わる光学顕微鏡写真である。
Claims (5)
- 【請求項1】 粒子径1μm以下の酸化物が、分散密度
1000〜100000個/mm 2 で分散していることを特徴とする
酸化物分散鋼。 - 【請求項2】 化学組成(質量%)として、C、Si、
Mn、P、及びSが、それぞれ、 C:0.8 %以下、 Si:0.5 %以下、 Mn:3.0 %
以下、 P:0.02%以下、 S:0.02%以下であり、Ti、M
g、又はAlの1種又は2種以上が単独又は混合体とし
て0.3%以下含有する請求項1記載の酸化物分散鋼。 - 【請求項3】 酸化物あるいは弗化物の一方又は両方か
らなるスラグ中に溶鋼を配置して過冷却し、過冷却状態
となった溶鋼から酸化物を晶出させ、粒子径1μm以下
の酸化物が、分散密度1000〜100000個/mm2 で分散する
酸化物分散鋼を製造することを特徴とする酸化物分散鋼
の製造方法。 - 【請求項4】 スラグで溶鋼を包んで過冷却する請求項
3記載の酸化物分散鋼の製造方法。 - 【請求項5】 スラグ内に溶鋼を流入して過冷却する請
求項3記載の酸化物分散鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP05255698A JP4171779B2 (ja) | 1998-03-04 | 1998-03-04 | 酸化物分散鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP05255698A JP4171779B2 (ja) | 1998-03-04 | 1998-03-04 | 酸化物分散鋼の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11246929A true JPH11246929A (ja) | 1999-09-14 |
JP4171779B2 JP4171779B2 (ja) | 2008-10-29 |
Family
ID=12918101
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP05255698A Expired - Lifetime JP4171779B2 (ja) | 1998-03-04 | 1998-03-04 | 酸化物分散鋼の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4171779B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1031636A2 (en) * | 1999-02-25 | 2000-08-30 | Japan as represented by Director General of National Research Institute for Metals | Heavy wall steel material having superior weldability and method for producing the same |
JP2003027179A (ja) * | 2001-07-10 | 2003-01-29 | Nkk Corp | 低温靭性に優れた溶接構造用鋼 |
JP2020011261A (ja) * | 2018-07-18 | 2020-01-23 | 日本製鉄株式会社 | 微細酸化物分散金属塊の製造装置及び製造方法 |
-
1998
- 1998-03-04 JP JP05255698A patent/JP4171779B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP1031636A3 (en) * | 1999-02-25 | 2002-04-03 | Japan as represented by Director General of National Research Institute for Metals | Heavy wall steel material having superior weldability and method for producing the same |
JP2003027179A (ja) * | 2001-07-10 | 2003-01-29 | Nkk Corp | 低温靭性に優れた溶接構造用鋼 |
JP4599770B2 (ja) * | 2001-07-10 | 2010-12-15 | Jfeスチール株式会社 | 低温靭性に優れた溶接構造用鋼 |
JP2020011261A (ja) * | 2018-07-18 | 2020-01-23 | 日本製鉄株式会社 | 微細酸化物分散金属塊の製造装置及び製造方法 |
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