JPS60204826A - 低温靭性の優れたTi系高張力鋼の製造方法 - Google Patents

低温靭性の優れたTi系高張力鋼の製造方法

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JPS60204826A
JPS60204826A JP6287984A JP6287984A JPS60204826A JP S60204826 A JPS60204826 A JP S60204826A JP 6287984 A JP6287984 A JP 6287984A JP 6287984 A JP6287984 A JP 6287984A JP S60204826 A JPS60204826 A JP S60204826A
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steel
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temperature
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Yasubumi Fujishiro
藤城 泰文
Tamotsu Hashimoto
保 橋本
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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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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  • 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】 産業上の利用分野 本発明は、低温靭性の優れた高張力鋼の製造方法に関す
るものである。
従来技術 従来から、低温靭性の優れた高張力mは、寒冷地での良
好な溶接性が要求されることからX PCM値を増加さ
せるC、Mn、Mo等を低減し、これによる強度の低下
分を圧延仕上温度の低下、または圧延後の加速冷却によ
って補う方法がとられてきた。
しかし、高強度化の要求はますます強くなることから、
PCM 4参弐に含まれないTIを添加し、その析出強
化を活用することKより、C,Mn、励等を更に低減さ
せる方法が発明されてきた(特公昭5&−28330)
。TI添加によるPCM値の低下は、低温靭性の優れた
高張力鋼を得るに有効な製造方法ではあるが、従来はT
iN、 TIGの制御が精度よくなされていないために
、まだまだ十分な低温靭性の優れた高張力鋼を得るKは
至っておらず、また、析出強化によると高強度化に伴い
、低温靭性が劣化するのが常噛であった。
発明の目的 本発明は上記従来技術における欠点を改善することを目
的に、低温靭性のさらに優れたTI系高張力鋼の製造方
法を提供するものである。
発明の構成 本発明は下記を要旨とする。
C:0.013〜0.30%、Si:Q、8%以下Mn
: Q、4〜3.Q%、 P : 0.020%以下S
 : 0.010%以下、Ti: 0.05〜0.2%
sOムN: 0.004〜0.15%、N : 0.0
010〜0.0060%TiN: 45〜260m)T
)m。
を含有し、さらに必要に応じ、 Cu、Cr及び陽の1種板J:二0.50%以下Nl及
びCoの1種以上=1.0%以下、Nb、V及ri Z
r ノ1 #l以J:: 0.15%以下、博する温度
以上の温度に加熱後、オーステナイトの再結晶温度域に
て集積圧下車が30%以上となる圧下を施し、続いてオ
ーステナイトの未再結晶温度域にて80%以上となる圧
下を行なう圧延を施し、Ara±30℃の温度域で圧延
を終了することを特徴とするものである。
本発明者等は、低温靭性の優れた高張力鋼の製造方法に
ついて種々研究した結果、TICの析出強化を最大限に
活用するためには、圧延前に析出している約0.15μ
巷妻の粗大なTICを、TIGが十分に固溶する温度ま
で加勢して、圧延中もしくは圧延後の冷却中に約5OA
の微細なTIGを均一に再析出させることが重要である
ことを明らかにした。
しかし、TiCの微細な析出のみでは高強度化は可能で
あっても、優れた低温靭性を得ることは難かしい。本発
明者等はj!に研究を進めることKよって、圧延時の加
熱時にオーステナイト粒を粗大化させないためには未固
溶のTiNの存在が必要であること、及びオーステナイ
ト粒の粗大化の抑制に必要なTINの析出量を定量的に
把握し、との粗粒化の抑制と、圧延中のオーステナイト
粒の再結晶を制御することによって、低温靭性の著しく
優れた高張力鋼の製造が可能であることを見出したので
ある。
すなわち、従来、NbC1VC,TIC等の析出強化を
用いて高強度化を行なうと強度が上昇すればするほど低
温靭性が劣化するのが常識であった。しかし、本発明に
よれば、TICの微細な析出により、高強度化にもかか
わらず、オーステナイトの未再結晶温度域において圧下
率80%以上の圧延を施すと、圧延により生じた未再結
晶の伸延オーステナイト粒の粒界、及び粒内の変形帯に
著しく多数のフェライト変態の変頗核が生成し、圧延終
了時には極めて微細な細粒組織が得られるのヤめる。第
1図は強度、靭性と未再結晶圧下率との関係を示し、第
2図は靭性とTIC量、未再結晶圧下率との関係を示す
図である。第1図、第2図で明らかのように未再結晶圧
下率80%以上で微細な細粒組織となり靭性は著しく向
上している。この微細化は加熱時の未固溶TINによる
オーステナイト粒の粗大化抑制効果と併用することKよ
り更に促進されるのである。
また、加勢時のTiN Kよるオーステナイト粒の粗大
化抑制効果は加熱温度が高くなるほど通常鋼との粒径差
は大きくなる。第3図はNb −V@と励−v −’r
t鋼におけるスフプ加熱温度とオーステナイト粒径の関
係を示す図である。
しかし、TINが増加しすぎるとTiNの凝集粗大化に
より、低温靭性を著しく劣化させる。第4因にTi鋼の
破面遷移温度とTIN量との関係を示す。
一方、Tic d加熱温度が低いと未固溶の量が増加し
、粗大なTiCが多く存在しているが、加熱温度を高く
し、TICを再固溶させた後、圧延中もしくは圧延後微
細に、マトリックスと整合するように析出させると強度
が著しく上昇する。第5図にTifiの引張強度とTl
C−11との関係を示す。
要するに、本発明の重要点は、 ■従来は全Tf量で限定した製造方法であったが、本発
明では、オーステナイト粒の粗大化に実質的に有効とな
るTIN量を適正量に限定したこと、■また、強度に対
して実質的に有効となるTIC■但し低温靭性に対して
は、圧延時の工夫が必要であり、従来の製造法では低温
域にて圧下率50%以上といった圧延が限定されている
が、実際には圧延機の能力、及び製造能率の面から50
〜70%程度の低温域圧下率しかとられていなかったも
のを、本発明においては、TICの析出強化を最大限に
活用しつつ、靭性の劣化防止法として、従来の実用範囲
を超えた特に80%以上の圧下率に限定すると、細粒化
とオーステナイト域の歪誘起析出(TIG )を促進し
、靭性が著しく向上し、高強度で且つ低温靭性の優れた
鋼が得られるものである。
次に本発明の対象とする鋼の成分範囲、および加熱温度
、ならびに圧延条件の数値限定理由について述べる。
C:C成分離調の強度を確保する作用があるが、その含
有量が0.013%未満では前記作用に所望の効果が得
られないので高強度を得ることができず、一方0.30
%を越えて含有させると母材及び溶接部の靭性が劣化を
招くためその含有量を0.013〜0.30%と定めた
SI:Sf成航鋼の脱酸剤として有効な成分でおるが、
その含有量が0.8%を越えると介在物が増加して溶接
性を劣化するようKなることからその含有量を0.89
6以下とした。
Mn : Mn成分には母材及び溶接部の強度並びに靭
性を向上する作用があるが、その含有量が0.4%未満
では前記作用に所望の効果を得ることができず、一方3
.0%を越えて含有させると、ベイナイト等の低温変態
生成物の生成及び増加により、靭性劣化、さらKはMn
の偏析増加により耐水素誘起割れ性の劣化をきたすよう
になることから、その含有量を0.4〜3.0%に定め
た。
P、S:P、Sの低減は鋼の強靭化に極めて有効である
が、本発明の特徴を安定して発揮させるKは、Pは0.
020%以下、Sは0.010%以下とする必要がある
。好ましくはP、Sは極力少ない方がよい。
Ti:Ti成分には、スラブ加熱時の7粒粗大化を抑制
したり、溶接部組織を微細化する作用があるが、その含
有量が0.05%未満では前記作用に所望の効果が得ら
れず、一方0.2%を越えて含有させると溶接熱影響部
の靭性が劣化するようになることから、その含有量を0
.05〜0.2%に限定した。
soI!、Aj : 5oLAl成分には鋼の脱酸作用
があるが、その含有量が0.004%未満では前記作用
に所望の効果が得られず、0.15%をこえて含有させ
ると溶接熱影響部の靭性を劣化するようになることから
、その含有量を0.004〜0.15%と定めた。
N:N成分は窒化物を生成することKより、スラブの再
加熱時のオースナナ41粒の粗大化を抑制するが、o、
o o i o%未満では粒成長を抑制するに十分なT
iNが生成せず靭性が劣化する。しかし0゜0060%
を越えるとTINの粗大化によシ靭性が劣化するため、
その含有量を0.0010〜0.0060%とした。
TIN : TINはスラブの再加熱時にオーステナイ
ト粒の粗大化を抑制し、母材及び溶接部の組織の微細化
に有効であるが、その含有量が45 ppr八未へでは
前記作用に所望の効果が得られず、一方260ppmを
越えて含有させるとTINの凝集粗大化により、低温靭
性を著しく劣化させるようKなるから、その含有量を4
5〜26(H)pmK@定した。
Cu : Cu成成分銅鋼強度、靭性、並びに耐食性を
向上させる作用がらり、これらの特性を向上させる場合
に必要に応じ含有させるものであるが、0.50%を越
えて含有させると、スラブに熱間割れを発生しやすくな
るため、その含有量は0.5096以下とした。
Cr 、 Mo :これらの成分には、鋼の強度及び靭
性を向上させる作用があるので、これらの特性をさらに
向上させる場合に必要に応じて添加されるものであるが
、それぞれ0.50%を越えて含有させると、母材並び
に溶接部の靭性を劣化するようKなることから、その含
有量を0.5%以下と定めた。
Ni 、 Co :これらの成分には、鋼の強度、靭性
、及び耐食性を向上させる作用があるので、これらの特
性をさらに向上させる場合に必要に応じて添加されるも
のであるが、それぞれ1.0%を越えて含有させると、
母材並びに溶接部の靭性を劣化するようになることから
、その含有量を1.0%以下と定めた。
+ 、 V : N′b、 V成分は、鋼材の強度及び
靭性を向上させる作用があるので、これらの特性をさら
に向上させる場合に必要に応じて添加されるものである
が、0.15%を越えて含有させると溶接部の靭性劣化
を来たすようになるので、その含有量を0゜15%以下
と定めた。
Zr : Zrには鋼中のA系介在物を減少させて、そ
の強度並びに靭性を向上させる作用があるので、この特
性をさらに向上させる場合に必要に応じて添加されるも
のであるが、0.15にを越えて含有させると、内部欠
陥発生により母材並びに溶接部の靭性劣化を来すように
なることからその含有量を0.15%以下と定めた。
La 、 Ce 、 Ca 、 To :これらの成分
には、靭性劣化をもたらす鋼中介在物を球状化する作用
がおるので、鋼の靭性をさらに向上させる場合に必要に
応じて添加されるものであるが、0.05%を越えて含
有させると鋼の熱間加工性が劣化することから、その含
有量を0.05%以下と定めた。
加熱温度:圧延の際の加熱温度はTICの析出強化を十
分に活用するために、TiCが完全に固溶する温度まで
高くする必要があや、最適にはTICを0.063%以
上固溶させ、圧延中もしくは圧延後に微細に再析出させ
る必要がある。再固溶させるTICの量が0.063%
未満になる加熱温度では前記作用の十分な強度が得られ
ないため加熱温度をTiCが0.063%以上固溶する
温度と定めた。
圧延条件ニオ−ステナイトの再結晶温度域での圧延はオ
ーステナイトを再結晶により細粒化させるのに有効であ
り、これによって製品の靭性を向上させることができる
が、累積圧下率が3096未満では細粒化が不十分であ
り、製品の十分な靭性が得られないことから、オーステ
ナイトの再結晶域における累積圧下率を30%以上と定
めた。
未再結晶温度域での圧延はオーステナイを粒を伸延し、
粒界面積を増加させるとともに、粒内に変形帯等の欠陥
を導入することによって、フェライト変態する際のフェ
ライト核を増加させ、結果として、フェライト粒を細粒
にすることによって靭性を向上させるのに有効であるが
、この温度域における全圧下率が80%未満では十分な
細粒組織が得られず、靭性が劣化することから、オース
テナイトの未再結晶温度域での圧下率を80%以旧と定
めた。
圧延仕上1度を下げるとと唸強度、靭性を向上させる点
で有効であるが、Arl + 30℃よりも高い温度で
く強度低下もしくけ、低電靭性の劣化をきたし、Ar3
−30℃よりも低い温度では延性の低下刃fil<生じ
るため、圧延仕上温度をM、±30℃と定めた。
実 施 例 実施例1 化学成分が、C: 0.09%、 Sl : 0.47
%、Mn:1.58 % 、 P : 0.020%、
S:0.010%、TI:0.086%。
Sol、I’d : 0.036%、N:0.0026
%、 TiN: 114 pI)m残部Fe及びその他
の不純物からなる連続鋳造鋼塊から切シ出した鋼片から
20mの鋼板を製造した。
製造条件とその機械的性質を第1表に示す。
第1表から明らかのように1本発明方法の鳳5〜NL9
は比較例方法のNLI〜NIL4に比べ強度、靭性、延
性共良好な性能が得られている。
(以下余白) 鋼を1250℃に加熱後、再結晶域の累積圧下率40%
、未再結晶域の圧下率85%、仕上温度770℃となる
よう板厚20■まで圧延し、圧砥後空冷した。
鋼の化学成分と機械的性質を第2表に示す。
第2表から明らかのように、本発明鋼のNLI〜NLI
Oは比較鋼のN&11〜NL17に比べ強度、靭性、延
性共すぐれた性能が得られている。
(以下余白) 発明の効果 上記実施例に記載のように、本発明製造方法は、鋼の成
分範囲、および加熱温度、ならびに圧延条件を厳格に規
制することによって、低温靭性のきわめて優れた高張力
鋼を低コストで製造することができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は強度、靭性と未再結晶圧下率との関係を示す図
、第2図は靭性とTiC量、未再結晶圧下率との関係を
示す図、第3図はNb −V鋼と歯−v−TI鋼におけ
るスラプ加熱温度とオー7テナイト粒径の関係を示す図
、第4図はTI鋼の破面遷移温度とTiN量との関係を
示す図、第5図はTI鋼の引張強度とTiC量の関係を
示す図である。 第1図 未結晶圧下率(%) 第2図 TI C(wt%) 第3図 スラブ加熱逓度(’C) 第 Ti N (pprr 第5図 00 )

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 C:0.013〜0.30%、Si:Q、8%以下庵二
    〇、4〜3.0%、P : 0.020%以下S : 
    0.010%以下、T1:0.05〜0.2%so1.
    I’−1: 0.004〜0.15%、N : 0.0
    010〜0.0060%TIN : 45〜260 り
    1)m を含有し、さらに必要に応じ、 Cu、Cr及び当の1種以上:0.50%以下、Nl及
    びGoの1種以上:1.0%以下、Nb 、V 及ヒZ
    r (01種以上:0.15%以下、溶する温度以上の
    温度に加熱後、オーステナイトの再結晶温度域にて累積
    圧下率が30%以上となる圧下を施し、続いてオーステ
    ナイトの未再結晶温度域にて80%以上となる圧下を行
    なう圧延を施
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