JPS60155644A - 耐遅れ破壊特性に優れた高張力鋼ボルト用鋼 - Google Patents
耐遅れ破壊特性に優れた高張力鋼ボルト用鋼Info
- Publication number
- JPS60155644A JPS60155644A JP1025884A JP1025884A JPS60155644A JP S60155644 A JPS60155644 A JP S60155644A JP 1025884 A JP1025884 A JP 1025884A JP 1025884 A JP1025884 A JP 1025884A JP S60155644 A JPS60155644 A JP S60155644A
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- fracture resistance
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- bolt
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明Fi蕎強度域(110即/−以上)において耐
遅れ破壊特性に優れた高張力鋼ボルト用鋼に関する。
遅れ破壊特性に優れた高張力鋼ボルト用鋼に関する。
高張力鋼ボルト(以下、高力ボルト)は1967年のJ
IB、ji!、直しまでF13T(引張強さ;130〜
150 klm” )が含まれていたが、遅れ破壊の多
発から残置レベルはFI IT (引張強さ=110〜
130即/−3)に引き下げられた01979年には更
KFIITクラスに屯遅れ破壊の問題がおこり、JI8
B−1186では括弧付きとなって、現在はFloTが
中心のボルト鋼である。しかしながら近年の構築物はま
すます人減化の傾向にあシ、施工上からは高力ボルトの
軽量化、高強度化による工期の短縮が必要な状況にある
。
IB、ji!、直しまでF13T(引張強さ;130〜
150 klm” )が含まれていたが、遅れ破壊の多
発から残置レベルはFI IT (引張強さ=110〜
130即/−3)に引き下げられた01979年には更
KFIITクラスに屯遅れ破壊の問題がおこり、JI8
B−1186では括弧付きとなって、現在はFloTが
中心のボルト鋼である。しかしながら近年の構築物はま
すます人減化の傾向にあシ、施工上からは高力ボルトの
軽量化、高強度化による工期の短縮が必要な状況にある
。
従って遅れ破壊の問題が解決さnれば高力ボルトの用途
は再び拡大するものとみられている〇 勿論、遅れ破壊を生ずる要因としては、ボルトの使用環
境、ボルト形状、材質(成分、熱処理)が互いに関係し
ている場合が多く、単独では発生しにくいが、JISの
改訂にも見られるように強度に対する依存性が大きく、
かつ本質的な問題と考えられてt7t。
は再び拡大するものとみられている〇 勿論、遅れ破壊を生ずる要因としては、ボルトの使用環
境、ボルト形状、材質(成分、熱処理)が互いに関係し
ている場合が多く、単独では発生しにくいが、JISの
改訂にも見られるように強度に対する依存性が大きく、
かつ本質的な問題と考えられてt7t。
そこで本発明者等は、このような現状を背景として、こ
れまで十分解明されていなかった高力ボルト用鋼の耐遅
れ破壊特性にクリて詳mK検討した結果、ボルト鋼につ
φての粒界強化と耐遅れ破壊特性の向上との間に関連が
あることを究明したものである。しかして本発明はかか
る知見を更におし進めて、耐遅れ破′wL特性を飛翔的
に向上させた高力ボルト用鋼を提供しようとするもので
ある。即ち、原料P含有量の管理や脱P工程の強化等の
溶製上の配慮をすることによシ、粒界偏析するP元素を
従来鏑に比し一段と低減化せしめることを基本的特徴と
する吃のである。
れまで十分解明されていなかった高力ボルト用鋼の耐遅
れ破壊特性にクリて詳mK検討した結果、ボルト鋼につ
φての粒界強化と耐遅れ破壊特性の向上との間に関連が
あることを究明したものである。しかして本発明はかか
る知見を更におし進めて、耐遅れ破′wL特性を飛翔的
に向上させた高力ボルト用鋼を提供しようとするもので
ある。即ち、原料P含有量の管理や脱P工程の強化等の
溶製上の配慮をすることによシ、粒界偏析するP元素を
従来鏑に比し一段と低減化せしめることを基本的特徴と
する吃のである。
以下本発明につμて詳細に説明する。
従来、110時/■寡 以上の強度を有するボルト鋼に
発生した遅れ破壊後の破面はほとんど粒界破断を呈して
おり、粒界強化が耐遅れ破壊特性の同上に対する大きな
ポイントとなることを示している・こfLまで、P、A
a、5nesb 等の各元素は粒界偏析することは知ら
れているが、不純物元素としてとらえらnており、単に
低減化することが望ましいとされているのみで、足置的
に限界を把握されたものはない。これらのうちでもPは
通常鋼中に0.010〜o、oso*の範囲で含有され
ており、低P化する場合もSに比較すると精錬上も難し
く、o、o o 5tlb (ao ppm)1M度が
通常鋼の最下限のP含有量であった0 しかし本発明者等は後述する実験を行ない、P元素含有
量の低減化が耐遅れ破壊特性の向上に関与するという結
果を得、このような知見に基づき本発明を創案したO 即ち、下記表に示すような成分系を有する6鋼を用−1
遅れ破壊試験を行なった0グループ1は0.2 % C
のボロン鋼でアリ、グループ2は0.25%Cのボロン
鋼、グループ3は0.35チC程度含有したcr−M、
鋼である。いずれのグループも、通常の鋼としては低P
でめる鋼(英小文字で印す鋼)と、それよυも更に低P
(10PPm以下)の極低P銅(英大文字で印す鋼)と
から楠成されている。又、引張り強さは12507w5
” を目標に熱処理(焼入−焼戻)によって′#J4整
したものである。
発生した遅れ破壊後の破面はほとんど粒界破断を呈して
おり、粒界強化が耐遅れ破壊特性の同上に対する大きな
ポイントとなることを示している・こfLまで、P、A
a、5nesb 等の各元素は粒界偏析することは知ら
れているが、不純物元素としてとらえらnており、単に
低減化することが望ましいとされているのみで、足置的
に限界を把握されたものはない。これらのうちでもPは
通常鋼中に0.010〜o、oso*の範囲で含有され
ており、低P化する場合もSに比較すると精錬上も難し
く、o、o o 5tlb (ao ppm)1M度が
通常鋼の最下限のP含有量であった0 しかし本発明者等は後述する実験を行ない、P元素含有
量の低減化が耐遅れ破壊特性の向上に関与するという結
果を得、このような知見に基づき本発明を創案したO 即ち、下記表に示すような成分系を有する6鋼を用−1
遅れ破壊試験を行なった0グループ1は0.2 % C
のボロン鋼でアリ、グループ2は0.25%Cのボロン
鋼、グループ3は0.35チC程度含有したcr−M、
鋼である。いずれのグループも、通常の鋼としては低P
でめる鋼(英小文字で印す鋼)と、それよυも更に低P
(10PPm以下)の極低P銅(英大文字で印す鋼)と
から楠成されている。又、引張り強さは12507w5
” を目標に熱処理(焼入−焼戻)によって′#J4整
したものである。
この実験では第1図に示すような片持梁式遅れ破壊試験
装置が用−られた0該遅れ破壊試験装置は、試験片(1
)の片側を台座(2)罠立設した柱(3)側に固定し、
他側を腕長1000+mのアーム(4)に連結し、この
アーム(4)の先端に所定の重錘(5)を吊すものであ
る。
装置が用−られた0該遅れ破壊試験装置は、試験片(1
)の片側を台座(2)罠立設した柱(3)側に固定し、
他側を腕長1000+mのアーム(4)に連結し、この
アーム(4)の先端に所定の重錘(5)を吊すものであ
る。
その際、各試験片(1)は、第2図、第2図上面を示す
第3図及び第2図部分拡大図を示す第4図から明らかな
ように1試験片(1)中央に深さ1.5■、幅0.2諺
のソーノツチ(6)を設け、更にその先端に深さ1.5
鱈の疲労ノツチ(7)を付したもので、本実験では3.
5%食塩水を満たした第1図に示す小型腐食槽(8)内
に浸漬し、前記重錘(5)により曲げ応力を負荷し、破
断までの時間を測定した。
第3図及び第2図部分拡大図を示す第4図から明らかな
ように1試験片(1)中央に深さ1.5■、幅0.2諺
のソーノツチ(6)を設け、更にその先端に深さ1.5
鱈の疲労ノツチ(7)を付したもので、本実験では3.
5%食塩水を満たした第1図に示す小型腐食槽(8)内
に浸漬し、前記重錘(5)により曲げ応力を負荷し、破
断までの時間を測定した。
結果の解析は次式で示される応力拡大係数Klを用いた
。
。
−23,17(a/w)’+ 24.s(a/w)’
)ここで、M:ノツチ部のモーメント 1:ノツチ深さく3.0■) b:試験片厚さく10鰭) W:試験片幅(15m) 第5図にその試験結果を示す。尚、図中のKl sea
は第1図に示す重錘(5)の重りを幾通りか変えて(即
ち前式におけるMを変化させることによp Kl を変
化させて) 、4jr Kl値における破断時間をめた
場合に、該に!値の内500時間試験を施しても割れが
発生しない最小Kl値を意味する0 同図によれば、いずれの成分系ともP含有量を10 p
pm以下にすることでKl lec値は急激に上昇する
。特にグループ1(0,2%C−Ti−B)系では、P
が4oppmでKl sec が170呻f7日2であ
るのに対して、a ppm になると210 Q /
/vmN にも達している◇■鋼の40ppmも通常の
鋼のPレベルと比べると低Pとなっているが、更に一桁
低下させることにより遅れ破壊特性の向上が顕著になる
ことがわかる。
)ここで、M:ノツチ部のモーメント 1:ノツチ深さく3.0■) b:試験片厚さく10鰭) W:試験片幅(15m) 第5図にその試験結果を示す。尚、図中のKl sea
は第1図に示す重錘(5)の重りを幾通りか変えて(即
ち前式におけるMを変化させることによp Kl を変
化させて) 、4jr Kl値における破断時間をめた
場合に、該に!値の内500時間試験を施しても割れが
発生しない最小Kl値を意味する0 同図によれば、いずれの成分系ともP含有量を10 p
pm以下にすることでKl lec値は急激に上昇する
。特にグループ1(0,2%C−Ti−B)系では、P
が4oppmでKl sec が170呻f7日2であ
るのに対して、a ppm になると210 Q /
/vmN にも達している◇■鋼の40ppmも通常の
鋼のPレベルと比べると低Pとなっているが、更に一桁
低下させることにより遅れ破壊特性の向上が顕著になる
ことがわかる。
又、グループ2(0,25チCのボロン6I4)系、グ
ループ8(Q、35%Cのcr−Mn鋼)系も同様な傾
向でおるが、この場4!rはC量による影譬が一層明確
にめられnて−るといえる。しかし、C量は一層ボルト
鋼で強直、焼入性の確保のためにボルトサイズによって
一定量以上は必要な元素であるだけに、炭素含有量の低
減によってのみ遅れ破壊特性の向上を図ることは難しい
だけではなく、経済的にも不利となることから、各鋼種
系で耐遅れ破壊特性のみを改善できることが実用上は必
要であり、効果も太*’t”oこのような点から極低P
化による耐遅れ破壊特性の改善はいずれのボルト用鋼に
も共通していえるものでおる。
ループ8(Q、35%Cのcr−Mn鋼)系も同様な傾
向でおるが、この場4!rはC量による影譬が一層明確
にめられnて−るといえる。しかし、C量は一層ボルト
鋼で強直、焼入性の確保のためにボルトサイズによって
一定量以上は必要な元素であるだけに、炭素含有量の低
減によってのみ遅れ破壊特性の向上を図ることは難しい
だけではなく、経済的にも不利となることから、各鋼種
系で耐遅れ破壊特性のみを改善できることが実用上は必
要であり、効果も太*’t”oこのような点から極低P
化による耐遅れ破壊特性の改善はいずれのボルト用鋼に
も共通していえるものでおる。
以上のような実験をもとに、不発明者等は第1発明とし
て次のような成分からなる高力ボルト用鋼を提案した。
て次のような成分からなる高力ボルト用鋼を提案した。
即ち、C: 0.10−0.!i0% 、 Mn :
0.30〜2.5 % 、 5otAt: 0.005
〜0.060%、P:0.0010%以下、残部F、及
び不可避的不純物からなるボルト用鋼である。
0.30〜2.5 % 、 5otAt: 0.005
〜0.060%、P:0.0010%以下、残部F、及
び不可避的不純物からなるボルト用鋼である。
このうちPについては、上記実験にもとづき耐遅AM壊
特性につ−ては10 ppm以下で顕著に優れた特性を
示すので上限を101)Pmとした。
特性につ−ては10 ppm以下で顕著に優れた特性を
示すので上限を101)Pmとした。
又、Cは強度を付与するために不可欠の元素でめシ、0
.10%未満では十分な焼入れが出来ず、また0、 5
0 %を超えると靭性の低下が著しく、高力ボルトの特
性を満足しえないことになるため0,10〜0.50%
の範囲とした。
.10%未満では十分な焼入れが出来ず、また0、 5
0 %を超えると靭性の低下が著しく、高力ボルトの特
性を満足しえないことになるため0,10〜0.50%
の範囲とした。
Mnは脱酸、脱硫に必要な元素で、最低0.30チ必要
であるが、2.5%を超えると靭性が低下し、熱処理時
に割れ等の問題を生ずるのでこれを上限とした0 8otAtは脱酸および粒度調整に0.005チ以上必
要でるるが、0.060%を超える場合は粒度、靭性に
対する効果が飽和しそれ以上の効果を示さなくなるので
上限とした。
であるが、2.5%を超えると靭性が低下し、熱処理時
に割れ等の問題を生ずるのでこれを上限とした0 8otAtは脱酸および粒度調整に0.005チ以上必
要でるるが、0.060%を超える場合は粒度、靭性に
対する効果が飽和しそれ以上の効果を示さなくなるので
上限とした。
第1発明は上述の如き構成を有するが、本願は第2発明
として更IC81を0.1〜2.0係の範囲内で含有す
るボルト用鋼を提供する。
として更IC81を0.1〜2.0係の範囲内で含有す
るボルト用鋼を提供する。
8iは餉の強度を向上させるだけでなく、Atと同様に
脱酸剤としての作用を肩し、Atとの併用による複合脱
酸にお―て脱酸生成物たる介在物の組成の調整等を介し
て鋼の清浄度を改善する作用を有する。O11チ未満で
は上述の効果が明瞭でないため下限を0.1%としたが
、一方2.0 %を超えて含有せしめると鋼の脆化が著
しくなるので2.0−を上限とした。
脱酸剤としての作用を肩し、Atとの併用による複合脱
酸にお―て脱酸生成物たる介在物の組成の調整等を介し
て鋼の清浄度を改善する作用を有する。O11チ未満で
は上述の効果が明瞭でないため下限を0.1%としたが
、一方2.0 %を超えて含有せしめると鋼の脆化が著
しくなるので2.0−を上限とした。
更に第3発明として、第1発明と同様な構成を有し且つ
Ni : 0.01〜2,0%、Cr:0.01〜2.
0 % 、 Mo : 0.01〜2.0% 、 B
: 0.0001NO,00150チのうち1′s又は
2種以上含有するボルト用鋼を提供する。
Ni : 0.01〜2,0%、Cr:0.01〜2.
0 % 、 Mo : 0.01〜2.0% 、 B
: 0.0001NO,00150チのうち1′s又は
2種以上含有するボルト用鋼を提供する。
とのNi、Or、Moは夫々強度上昇、焼入性改善に有
効な元素で0.01−以上は必要であるが、2.0’1
以上では経済性を損なうこと、及び他成分とのバランス
でこれ以上必要としないので上限とした。
効な元素で0.01−以上は必要であるが、2.0’1
以上では経済性を損なうこと、及び他成分とのバランス
でこれ以上必要としないので上限とした。
ま7’(Bも焼入性改善による残置上昇をもたらす元素
であるが、0.0001−未満ではその効果が明瞭でな
(,0,0050チを超えた場合はかえって焼入性を減
するのでその範囲を0.0001〜o、ooso%とし
た。尚、Bを添加する場合、通常Bの焼入性を高めるた
めにT1を加えている。これは鋼中にNがある場合、添
加したBICNが結合しやす(、BNになると焼入性が
悪くなるため、Nとより結合力の強いT1 を添加して
Bの焼入性を高めるようにしようとするものである0上
記範囲のB含有世に対しては0.020%前後のT1が
適当である。
であるが、0.0001−未満ではその効果が明瞭でな
(,0,0050チを超えた場合はかえって焼入性を減
するのでその範囲を0.0001〜o、ooso%とし
た。尚、Bを添加する場合、通常Bの焼入性を高めるた
めにT1を加えている。これは鋼中にNがある場合、添
加したBICNが結合しやす(、BNになると焼入性が
悪くなるため、Nとより結合力の強いT1 を添加して
Bの焼入性を高めるようにしようとするものである0上
記範囲のB含有世に対しては0.020%前後のT1が
適当である。
最後に第4発明として第1発明と同様な構成を有するほ
か、Siを0.1〜2.09gの範囲内で含有し、且つ
Ni : 0.01〜2.0% 、 Cr : 0.0
1〜2.0% 、 Mo : 0.01〜2.0% 、
B : 0.0001〜0.0050チのうち1種又
は2種以上含有するボルト用鋼を提供する。
か、Siを0.1〜2.09gの範囲内で含有し、且つ
Ni : 0.01〜2.0% 、 Cr : 0.0
1〜2.0% 、 Mo : 0.01〜2.0% 、
B : 0.0001〜0.0050チのうち1種又
は2種以上含有するボルト用鋼を提供する。
以上説明してきたボルト用鋼は焼入・焼戻処理により1
10 Kp/g”以上の高強度にして優れた耐遅れ破壊
特性を発揮するに至る。その熱処理条件は特定されるも
のではないが、焼入加熱温度としては850〜900°
0、焼戻し温度としては400〜550’0 を採用す
ることが推奨さnる。
10 Kp/g”以上の高強度にして優れた耐遅れ破壊
特性を発揮するに至る。その熱処理条件は特定されるも
のではないが、焼入加熱温度としては850〜900°
0、焼戻し温度としては400〜550’0 を採用す
ることが推奨さnる。
上記構成を有する本発明に係るボルト用鋼によれば、他
の特性を損なうことなく耐遅れ破jil特性を向上させ
ることができるため、高力ボルトを高強度化することが
でき、大型構築物の施工上工期の短縮化を図ることがで
きるとμう優れた効果を有しており、これによシ高カボ
ルトの用途が再び拡大化する。
の特性を損なうことなく耐遅れ破jil特性を向上させ
ることができるため、高力ボルトを高強度化することが
でき、大型構築物の施工上工期の短縮化を図ることがで
きるとμう優れた効果を有しており、これによシ高カボ
ルトの用途が再び拡大化する。
第1図は片持梁式遅れ破壊試験装置の概略図、第2図線
試験片の正面図、第3図は該試験片の平面図、第4図は
該試験片の部分拡大図、第5図は試験結果を示すグラフ
図である。 図中、(1)は試験片、(2)は台座、(3)は柱、(
4)はアーム、(5)は重錘、(6)はソーノツチ、(
7)は疲労ノツチ、(8)は小型腐食槽を谷示す。 特許出願人 日本鋼管株式会社 発 明 者 大 鈴 弘 忠 同 阿 部 隆 代理人弁理士 吉 原 省 玉 量 同 高 橋 消 同 弁換士 吉 原 弘 子 笛 1 @ @2図 第3図 珀4図 第5図 P (wt %ン
試験片の正面図、第3図は該試験片の平面図、第4図は
該試験片の部分拡大図、第5図は試験結果を示すグラフ
図である。 図中、(1)は試験片、(2)は台座、(3)は柱、(
4)はアーム、(5)は重錘、(6)はソーノツチ、(
7)は疲労ノツチ、(8)は小型腐食槽を谷示す。 特許出願人 日本鋼管株式会社 発 明 者 大 鈴 弘 忠 同 阿 部 隆 代理人弁理士 吉 原 省 玉 量 同 高 橋 消 同 弁換士 吉 原 弘 子 笛 1 @ @2図 第3図 珀4図 第5図 P (wt %ン
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、C: 0.10〜0.60 % 、 Mn : 0
.3 Q〜2.Is To *861−kl−: 0−
005〜0.06094 a P : 0.0010チ
以下、残部Fe及び不可避的不純物からなることを%黴
とする耐遅れ破壊特性に優れた高張力鋼ボルト用鋼。 2、 C: 0,10〜0.50tl& 、 Mn :
0.210〜2.5% 。 8otAt:0.005〜0.060%、P:0.00
10チ以下、Ell : 0.1〜2.O%、残1i1
sFe及び不可避的不純物からなることを特徴とする耐
遅れ破壊特性に優れた高張力鋼ボルト用鋼。 3、C:0.10〜G、509J、Mn:0.30〜2
.5%。 BolAt: 0.005〜0.060% 、 P:
0.0010チ以下、更にNi : 0.01〜2.0
%、Cr : 0.01〜2.0% 、 Mo : 0
.01〜2゜09G、B:0.0001〜0.0050
% のうち1種又は2種以上含有し、残部Fe及び不可
避的不純物からなることを特徴とする耐遅れ破壊特性に
優れた高張力鋼ボルト用鋼。 4、 0:0.10〜0.50%、Mn:0.30〜2
.5%。 5otht:o、oo5〜o、oao* 、 p :o
、oot。 1以下、St : 0.1〜2、o%、更[Nl:0.
01〜2.0% 、 Cr : 0.01〜2.0%、
Mo : 0.01〜2.0%、 B:0.0001
〜0.0050ts)5ち1種又は2種以上含有し、残
部Fe及び不可避的不純物からなる仁とを特徴とする耐
遅れ破壊特性に優れた高張力鋼ボルト用鋼。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1025884A JPS60155644A (ja) | 1984-01-25 | 1984-01-25 | 耐遅れ破壊特性に優れた高張力鋼ボルト用鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1025884A JPS60155644A (ja) | 1984-01-25 | 1984-01-25 | 耐遅れ破壊特性に優れた高張力鋼ボルト用鋼 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60155644A true JPS60155644A (ja) | 1985-08-15 |
Family
ID=11745290
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1025884A Pending JPS60155644A (ja) | 1984-01-25 | 1984-01-25 | 耐遅れ破壊特性に優れた高張力鋼ボルト用鋼 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60155644A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63259053A (ja) * | 1987-01-29 | 1988-10-26 | イスコール リミテッド | 高強度高靭性鋼丸棒材及び板材とその製造方法 |
JPH02247355A (ja) * | 1989-03-18 | 1990-10-03 | Nippon Steel Corp | 建築用耐熱ボルトおよびナットとそれらの製造方法 |
CN1039246C (zh) * | 1995-05-03 | 1998-07-22 | 冶金工业部钢铁研究总院 | 一种无铬镍低碳低合金结构钢 |
-
1984
- 1984-01-25 JP JP1025884A patent/JPS60155644A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63259053A (ja) * | 1987-01-29 | 1988-10-26 | イスコール リミテッド | 高強度高靭性鋼丸棒材及び板材とその製造方法 |
JPH02247355A (ja) * | 1989-03-18 | 1990-10-03 | Nippon Steel Corp | 建築用耐熱ボルトおよびナットとそれらの製造方法 |
CN1039246C (zh) * | 1995-05-03 | 1998-07-22 | 冶金工业部钢铁研究总院 | 一种无铬镍低碳低合金结构钢 |
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