JPS58104120A - 細粒組織を有する高張力鋼材の製造方法 - Google Patents

細粒組織を有する高張力鋼材の製造方法

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JPS58104120A
JPS58104120A JP20249681A JP20249681A JPS58104120A JP S58104120 A JPS58104120 A JP S58104120A JP 20249681 A JP20249681 A JP 20249681A JP 20249681 A JP20249681 A JP 20249681A JP S58104120 A JPS58104120 A JP S58104120A
Authority
JP
Japan
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tempering
temperature
strength
toughness
high tensile
Prior art date
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Pending
Application number
JP20249681A
Other languages
English (en)
Inventor
Kunihiko Kobayashi
邦彦 小林
Tomoya Koseki
小関 智也
Teiichi Enami
榎並 禎一
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱間加工後、焼入れ焼戻しを施して高張力鋼
材を製造する方法に関するものである。
現在、溶接構造物i多用される高張力鋼板、劃管には強
度の他に、安全性の観点から高い靭性が要求される0こ
れらの高張力鋼材は、一般に強度が高くなる柵切欠靭性
が劣化するために、それを補うためにNi 、 No等
の高価な元素が添加される。
強度と靭性の双方を高めるにはフエライシ粒径、あるい
は調質鋼においては前オーステナイト粒径を微細化する
ことが有効であると言われている(  R,A、Gra
nge、  Trams、 ム8M、  !9  (7
946)、  P、  コロ〔文献l〕;鈴木・金沢、
鉄鋼基礎共同研究会。
一度と靭性部金第−回シンポジウム資料、昭和4I4都
6月デ日、Pダt〔文献2〕)。
しかしながら文献lでは、0.39%Cの高炭素鋼にお
いてオーステナイト′粒の微細化に伴い強度が上昇する
ことは報告されているが、靭性に間しては明らかにされ
ていない。また文献2では溶接構造用鋼について高周波
加:・熱処理によってオーステナイト粒の細粒化を計量
すると、切欠靭性については向上するが強度、特に引張
強さに関してはあまり大きな効果はないことが報告され
ている。
本発明者等は鋼材および熱処理を種々検討した結果、低
炭素S接構造用鋼材において、罰オーステナイト粒を微
細にし、かつ焼戻し定数としてTP = (T+コアJ
) (20+ jogt ) (T :焼戻し温度(’
C) 、t s焼戻し時間(hr) 〕が比較的小さい
範囲で焼戻すことにより、高強度かつ高靭性の細粒組織
をもつ高張力鋼材が得られることを見い出した。
本発明はこの知見に基づいて創作されたものであって、
その目的は高強度でかつ高靭性すなわち、引張強さbo
 kg/−級で77rs −/ (II’0℃以下、t
#19/−級でvTr、−00℃以下の性質を有する細
粒組織の高張力鋼材を製造する方法を提供することにあ
る。
しかして本発明の要旨は、以下のとおりのものである。
   □ 0  !  060り 〜 0./4  % 、 S4
 1 0.10 −  /、00  % 、Mn  I
  OJO〜 /、!θ % 、 Cr ≦ 1.θO
% 、 MO≦ Ooり0―−一一酔−−−■− %、ムt : o、os〜θ、11%、N≦o、oor
o%、BIo、oooz〜0.0030%を含有し、ま
たは以上に加えさらにOu : 0.10〜0.30%
、N1:θ、コo〜i、s。
襲およびv : o、ot〜0.06%のl槍または一
種以上を含有し残部はr・およびN以外の不可避的不純
物から成る鋼片を、熱間加工後ムr工点以下の温度まで
冷却した後、Ac8点以上でヂgo℃以下の最高加熱温
度に、105点から該最高加熱温度までの温度域におけ
る鋼材の滞留時間がioo秒を超えない範棚で加熱し、
直ちに焼入れし、次いで焼戻し定数TP = (T +
 J?J ) (20+ logt ) (T :温度
(’C)、t!待時間hr) )がlらooo以下であ
る値で焼戻すことを特徴とする、細粒組織を有する高張
力鋼材の製造方法〇 以下、本発明について詳細に説明する。
まず、本発明の技術的思想の基本は、Bを添加して焼入
性を高めた鋼材をオーステナイト域での加熱時間を短か
くして細粒状態のままで焼入れし、しかる後に短時間の
焼戻しを行なうことによって高強度かつ高靭性の鋼材を
得ることにある。第1図は熱処理を種々に変えて前オー
ステナイト粒径を変化させた場合の引張強さ、降伏強さ
およびシャルピー衝撃試験での破面遷移温度マTrsと
Ay″″i(dγ:前オーステナイト粒径)の関係を示
す図表である。
この図表は、よく知られたHall −P@tohの関
係を示している。すなわち降伏応力、マTrsはa、”
”i)が大きくなるにつれ、すなわち6rが小さくなる
につれて向上することを示している。また引張強さも同
様であるが、a、””L?を境にしてはない。したがっ
てa−+>7、つまりd、を0.00コQ   − 一以下の細粒にすれば強度が着しく高くなり、かつマT
rsも低下して高い切欠靭性が得られることが分かる。
次にd、を0.00コOl以下にするための熱処理方法
について述べる。オーステナイト粒の成長はAos点以
上の温度で超こるので、粒径を支配する因子は105点
を超えてかつ最高加熱温度までの間に脅賀する時間、す
なわち105点を超えた時から焼き入れ開始までの時間
であると考えられる・第1図の図表は加熱速度、保持時
間略を槙々に戻えたときのムロ3〜I&高温度間の滞留
時間と焼き入れ後のオーステナイト粒径との間係を示す
。この図表によりム03〜IIk高加熱温度間の滞留時
間をio。
秒以下とすればオーステナイト粒径をo、ooJows
以下にできることを見い出した。この細粒化の方法につ
いてはムl、Nを多量に添加してムAM析出物を利用す
る方法が知られているが、本発明によればAj、Nを多
量に添加することなく細粒化することが可能である。
次に焼戻し条件について述べる。第3図に前述の熱処理
で得られた細粒鋼と通常の熱処理で得られた前オーステ
ナイト粒径a、 > o、ooコOw+の鋼を種々の条
件で焼戻したときの焼戻し定数TP =(T+173)
イ20+log t)と引張強さおよびvTrsとの間
係を示す。TPが1g、000’以下において、本発明
による細粒−材が強度・籾:性ともに優れてお( す、II、000を超えると通常処理鋼材との差が小さ
くなる。したがって細粒鋼の有利性を十分に発揮させる
ためにはTP W /1.000以下で焼戻すことが必
要である= なお、第7図〜第3図に示した各試験において使用した
試料の組成は、次の第7表に示すとおりである。
本発明者らは以上の諸知見を組み合せることにより、N
i、Mo等の高価な元素を必要以上に添加することなく
、強度・靭性の優れた細粒高張力鋼材の製造方法な雫明
した。
次に、本発明において上記のとおり成分組成および1に
!iの両条件を限走した理由について詳細に説明する。
率材の成分組成について0は、焼入性を増して強度を上
げる元素であり、0.07憾以上の添加が必要下あるが
、o、ib@資超えると溶接割れ感受性を高めるので上
限を0.74 襲とした。  3S1は、強度を高める
のに必要な元素であり0.10%以上の添加が不可欠で
あるが、多すぎると切欠靭性を損うので上限をt、oo
 sとした。
Inは、焼入性と靭性を向上させるに必要な元素であり
、O,SO%以上の添加が必要であるが多すぎると溶接
割れ感受性を高めるので上限を八j0−とした。
Orは、焼入性を高める効果があり、O*OS−以上添
加することが望ましいが、多すぎると溶按性を損うので
上限を八〇〇 %とした。
Noは、焼入性、焼戻し軟化抵抗を高める元素であり、
0.0jt 1以上の添加が望ましいが高価な元素なの
で経済性を考え上限を0.70%とした。
ムlは、焼入性をあげるために必要であり、0.02 
襲より少ないと効果がないので下限を0.0j襲とし、
多すぎるとオーステナイト粒の粗大化を促進するので上
限を0.11%とした。
翼は、纒鋼時に不可避的に混入する元素であるが、多す
ぎるとBの焼入性効果を損うので上限をo、ooso襲
とした。
Bは、焼入性を著しく向上させる元素であり、o、oo
oz−以上の添加が必要であるが、多すぎると母材の靭
性な損うので上限をo、ooso %とした〇〇uは、
強度を高め、耐食性2も効果のある元素であり、0,1
01以上の添加が必要であるが、多すぎると切欠靭性を
損゛忙ので上限を0.30%Jc為1、、lii’−は
、焼入性を高め母材靭性を向上させる効果があるが、O
,JO%以下では効果が少ないので下限を0.20%と
し、高価な元素であるので経済的な観点より上限を八g
o%とじた。
■は、焼戻し時の析出硬化により強度を高める元素であ
るが、0.01%以下では効果がないので下限を0.0
/%とし、多すぎると―性の劣化を生じるので上限を0
.04 %とした・ 製造条件について まず、最高加熱温度はオーステナイト化のために必要な
温度であるから下限をム03点を超える温度とし、他方
、930℃以上では結晶粒成長が著しくて細粒が得られ
ないので上限を930℃とした。
しかしてオーステナイト化に当って五〇8点以上の温度
に保持される時間が長いと結晶粒が粗大化する。そこで
細粒化による引張強さの向上効果が最も期待される0、
0020 vm以下の粒径とするために、ムO5点を超
えてから最高加熱温度までの滞留時間を短かくする必要
があり、これを100秒以下とすることに限□・窟した
。滞留時間が不均一が生じるので、20秒以上滞留させ
ることが望ましい。
なお〜島温に短時間保持する熱処理方法は誘導加熱、塩
浴炉による加熱など種々の方法があるが、いずれも同様
な効果が期待できるので、その方法については限定しな
い。
次いで行なう焼戻しの条件としては、焼戻し定数テP−
,(T+コアJ ) (J6+ log t )が第3
図によって説明したように、it、oooを超えると細
粒化による強度増進効果が少なく、また切欠靭性も劣化
するので上限をlt、θθθとした。
焼戻し温度はムr5点以下とすることは当然であるが、
望ましくは!110−470℃が良い。また、TPの値
が小さすぎると靭性劣化の傾向が見られるので、望まし
くはTPの値を1booo以上にするのが良い。
以下に、本発明の実施例について説明する。
第2表は、本発明の実施例を比較例と対比して示すもの
である。
実施例/、4I−では、使用したw4檎A、Dは曲常の
10197−級高張力鋼材と類似の成分であるが、焼戻
し時の析出硬化縁にす元素として通常使用されるVは添
加されていないにもかかわらず、得られた綱材は107
1/−以上の引張強さと−tSO℃程度のマTriとい
−う優れた特性を有する。これはオーステナイト粒微細
化による強度上昇および靭性改善並びに短時間焼戻しに
よる強度低下および靭性劣化の防止効果が重畳して実現
されたものである。すなわちV 、 Niなどの高価な
元素の俸加、なしに鳥強度高靭性鋼材が得られ、その経
済的効果は大きい。ざらにVを添加すればより強度の高
い綱材の製造が口■能となることは当然である。
実施例コ、Jは、使用した一櫨B、Oが低炭素当量であ
るにもかかわらず、本発明のm造条件によって製品−材
に6θに9/−以上の強度と一100℃以下のマTr6
を実現できた一例である。
比較例1は、通常の熱処理によるものであって、得られ
た綱材の引張強さは、約ざθ’9/−であるが、そのオ
ーステナイト粒径が大きいために、靭性が各実施例によ
るものに比較して劣っている。比較例コは、実施例Iに
おいて使用したm梱ムと同一組成の鋼種を使用して通常
の熱処理によって製造した例であるが、製品−材の粒極
が大きいこと、■による析出硬化がないことなどのため
に、実施例1による鋼材よりも強度が低く、また靭性も
劣っていることを示している。更に比較例3では、使用
した一sGの組成がBの無添加を除いて実施例1の鋼種
ムとは#f同一であるものの、B無添加のためその熱処
理条件が本発明に従うものであったのにかかわらず、得
られた鋼材の引張強さおよびvTrgは実施例1による
綱材より劣っていることを示している。
以上詳細に述べてきたように、仝開明はNi 。
Mo時の高価な元素を節約した綱材を使用し、これに適
切な熱処理を施すことによって、−*iかつ高靭性を具
有する細粒組−の綱材の製造をoJ能ならしめたもので
あり、その技怜的かつ経済的効果は着しく大なるもので
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、鋼材におけるオーステナイト粒径と降伏点、
引張強さおよびvTrsとの一係を示す図表、第2図は
、同じくオーステナイト化処理時のムロ3点超〜最高加
熱湿度間にあ高温留時間とオーステナイト粒径との関係
を示す図表、第3図は、細粒#41輪状態で焼入れした
鋼材および通常の熱処理で焼入れした鋼材をそれぞれ櫨
々の条件で焼戻したときの引張強さおよびvTrsと焼
戻し定数宣との関係を示す図表である。 特許出願人 川崎製鉄株式会社 代理人弁理士 村  1)  政  治第1図 Wα 丁p : 16zOQ 棟1%: 14mm’ g     g     9    0オーλ子ナイト
4立(E(μ艶)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.0:  0.07〜0.76 % 、 Si  j
      O,10N /、00幅、M!l : OJO〜/
    、!rO%、Or≦八〇へ%、MO≦ OoりO% 、
     ムl  :  0.0!  −0,//  % 、 
    H≦o 、ooso%、B : 0.000!f〜o、
    oo3o%を含有し、残部はF・およびN以外の不可避
    的不純物から成る鋼片を、熱間加工後Ar工点点以下温
    度まで冷却した後、ム03点以上で9!O’C以下の最
    高加熱温度に、Ao3点を超え該最高加熱温度までの温
    度域における綱材の滞留時間が100秒を超えない範囲
    で加熱し、直ちに焼入れし次いで 焼戻し定数TP = (T+コ?J ) (20+ J
    ogt)(T : mat (”C)、t:時間(hr
    ) )がtt、oo。 以下である値で焼戻すことを特徴とする、編粒組−を有
    する高張カー材の製造方法。 LO:0.(77〜0.74%、Sl: o、10 N
    /、00%、Mn + 0.jtO−/、!fO%、O
    r≦八〇へ%、MO≦ 0.りO% 、 ムt  : 
     o、oz  〜 0.//  % 、 N ≦o、o
    ozo%、B : 0.000!f −0,0030%
    を含有したうえ更にOu : 0.10〜0.30%、
    Nに〇、−〇〜/、fO%およびV : 0.0/ 〜
    0.04%の1種またはJ種以上を含有し、残部はF・
    およびN以外の不可避的不純物から成る鋼片を、熱間加
    工後ムrよ煮貝下の温度まで冷却した後、ムO5点以上
    で910℃以下の最高加熱温度に、五〇3点を超え該最
    高加熱温度までの温度域における鋼材の滞留時間が10
    0秒を超えない範囲で加熱し、直ちに焼入れし、次いで
    焼戻し定数TPm(T+J?J)(、V+Jogt)(
    1’+温度(”C)、t!待時間hr) )が/l、0
    00以下の値で焼戻すことを特徴とする、細粒組織を有
    する高張力鋼材の製造方法。
JP20249681A 1981-12-17 1981-12-17 細粒組織を有する高張力鋼材の製造方法 Pending JPS58104120A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02270914A (ja) * 1989-04-10 1990-11-06 Nippon Steel Corp 強靭鋼の高能率製造方法
US5873960A (en) * 1994-10-20 1999-02-23 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Method and facility for manufacturing seamless steel pipe
US5938865A (en) * 1995-05-15 1999-08-17 Sumitomo Metal Industries, Ltc. Process for producing high-strength seamless steel pipe having excellent sulfide stress cracking resistance
US6024808A (en) * 1996-04-19 2000-02-15 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Seamless steel pipe manufacturing method and equipment
KR101246466B1 (ko) 2010-09-29 2013-03-21 현대제철 주식회사 가공성이 우수한 1000MPa급 열연강판 제조방법 및 이를 이용하여 제조한 열연 강판

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