JPS6057490B2 - 低降伏比の高張力鋼板の製造方法 - Google Patents

低降伏比の高張力鋼板の製造方法

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JPS6057490B2
JPS6057490B2 JP2278079A JP2278079A JPS6057490B2 JP S6057490 B2 JPS6057490 B2 JP S6057490B2 JP 2278079 A JP2278079 A JP 2278079A JP 2278079 A JP2278079 A JP 2278079A JP S6057490 B2 JPS6057490 B2 JP S6057490B2
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浩男 松田
正名 今葷倍
征司 磯田
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【発明の詳細な説明】 一以上、板厚方向の硬度の最大値と最小値の差がビッカ
ース硬さで30以下、板表面硬さがHv<、260とな
る高張力鋼板の製造法に関するものである。
鋼の溶製技術の進歩によつて、鋼板の加工成形性は近年
著しく改良されているが、円筒形構造物、球形構造物、
鏡板などのように曲げ加工、絞り加工、張り出し加工を
施される鋼材ては高強度厚肉化を指向することが極めて
困難であるとされていた。それは厚肉高強度材の製造に
際して、今日広く用いられている焼入焼戻熱処理の効果
を高める目的で、Mn、Mo、Cr、B等の添加元素を
多く添加すると、1 降状比の高い鋼材となる、2鋼材
の表面の硬さが高くなる、からである。本発明は高強度
厚肉材のかかる欠陥を抜本的に改善するのみならす、す
ぐれた溶接継手靭性を有する鋼材の製造法に関するもの
である。従来、高強度の低降状比材の製造法としては、
圧延後再加熱し、一定温度に保持するために塩浴処理を
行なう方法が行なわれていた。
この従来法は再加熱後の冷却に際してはAs点以上のオ
ーステナイト化温度からベーナイト生成臨界温度(CB
点)とマルテンサイト変態終了温度Mfとの間の所定の
温度まで、上部ベーナイト(Bu)を生じない冷却速度
で冷却せしめ、該温度に保持し組織−を下部ベーナイト
(Bレ)とマルテンサイト(M)の混合組織とするこ
とにより降状比を調整するものであるから大量生産規模
の設備として採用せんとすると今日の工業技術では巨大
な設備投資を必要とし、経済的に不可能と言わざるを得
ない。しかもかかる方法で調整できる降状比の範囲は7
0%より高い範囲であり、降状比を70%以下にするこ
とは困難である。
また鋼材の表面硬度と鋼材の内部の硬度とのちがいが大
きく、板厚方向でみた鋼材の均質性が要求される場合、
使用しにくい材料である。本発明法の意図するところは
、微量のMOとvを含む鋼を熱間圧延に際して、MO,
Vの析出物を微細かつ均一に分散析出させるような圧延
法をとつた後、いつたんArl以下の温度まで冷却した
後730℃から850℃の間の温度に再加熱保持するこ
とにより、該鋼材を微細かつ安定なτ相と、それを取り
まく靭性のすぐれたα相とからなる混合組織鋼とするこ
とにより低降状比の表面低硬度溶接性高張力鋼を製造す
ることにある。
ここでいうτ相が微細かつ安定となるのは、上述のよう
な熱間圧延によつて伸長した均質かつ細粒のτ相中に析
出したMO,Vの析出物が圧延後の冷却過程におけるτ
→α変態および再加熱時のα→τ変態のいずれの過程に
おいても変態核とし−て組織の細粒化に有効に作用する
のに加えて、とくに、圧延後730℃〜85(代)の加
熱保持の過程で、微細なτ相に向つて周囲のα相からM
n,C等の合金元素の濃化(拡散)がおこりτ相は極め
て安定な組成となるため、後工程の空冷過程で部分的.
に残留オーステナイトを伴なう組織となる。
一方、73C)C〜85(代)の加熱保持の過程でτ相
をとりまくα相中ではMn,Cなどの濃度が低下し、い
わばフェライトの純度があがるため、加熱保持空冷後降
状点が低く引張強度の高い材料特性こが得られる。また
微細な組織であるため高い引張強度にもかかわらず低温
靭性がすぐれている。つぎに本発明法における圧延条件
の限定理由について述べる。すなわち、熱間圧延に際し
て900℃以下における累積圧下量を最終製品厚みに対
し′て50%以上とする理由は圧延鋼材を再加熱してオ
ーステナイト化した場合、オーステナイト化前の熱間圧
延に際してオーステナイト未再結晶域で50%以上の圧
下を加えることにより、再加熱オーステナイト粒を1幡
以上の細粒とするためである。なお本発明法における圧
下率の算出は下記式に従つて行なわれる。但しt:最終
製品厚み Ti:900c以下の圧延にかかる前の半製品
の板厚R:圧下率 また熱間圧延終了がAr庶未満のいわゆる二相域圧延を
行うと、再加熱過程でオーステナイ下粒が混粒となり空
冷後の材質が劣化するので本発明法は、Ar3点以上で
圧延を終了することとしている。
つぎに再加熱温度730′C〜850Cの限定理由につ
いて述べる。
圧延鋼材を再加熱する場合ACl変態点以上の温度では
旧オーステナイト粒界より新たにオーステナイト相が現
われ始め加熱温度が高くなるに従いオーステナイト相の
面積率が比例的に多くなりAc,点以下で完全にオース
テナイト相一相となる。
本発明法の冶金学的メカニズムは再加熱温度を730〜
85CfCの間に選ぶことにより変態オーステナイト相
を適正な面積率に達するまで変態を進行せしめ、その温
度に保持することによりα相からτ相へMn,C等の濃
化をはかりτ相を安定化させ、空冷程度の冷却速度で部
分的に残留オーステナイトを伴うマルテンサイトとそれ
を取りまく純化されたフェライトにすることが出来る。
再加熱温度850C超ではオーステナイト相面積率が多
きに過ぎτ相へのMn,C等の濃化をはかつても?相を
安定化させるに不足で、保持空冷過程で上部ベーナイト
(Bu)となり目的を達し得ない。又730℃未満では
オーステナイト相面積率が不足し期待すべき特性は得ら
れない。かかる理由から再加熱温度を730℃〜85C
)Cの範囲とした。再加熱後冷却速度は再加熱温度,保
持時間が適正であれば空冷程度の冷却速度でマルテンサ
イト(含残留オーステナイト)とフェライトの混合組織
の鋼とすることが出来低降状比、高引張強度とすること
が出来る。再加熱後の冷却が水焼入等の速い冷却速度で
あればマルテンサイト(含オーステナイト)、フエライ
ト、の他に上部ベーナイトを含む組織の鋼となり降状比
が高くなることは避けられない。
かかる理由から再加熱後の冷却を空冷とした。つぎに本
発明鋼が含有する合金元素を限定した理由を述べる。
本発明におけるMO含有量の範囲を0.05〜0.5%
と限定した理由はMOO.O5%未満では本発明に従つ
ても十分な特性が得られず、低降状比、高引張強度の特
性が満足出来ないので下限を0.05%とした。
またMO含有量が0.5%超では本発明法に従つても上
部ベーナイトを作り降状比を上げ、低降状比の特性を得
ることが出来ないため上限を0.5%とした。またV含
有量の範囲を0.01〜0.15%と限定した理由は、
VO.Ol%未満ではMO同様、本発明に従つても十分
な特性が得られないので下限を0.01%とした。
0.15%超では本発明に従つても上部ベーナイトを作
り降状比が70%超となるため上限を0.15%とした
さらにCは強度を高める反面、母材の靭性を損ない、溶
接割れ感受性を高くし、溶接継手部の靭性を劣化させる
ので上限を0.15%とした。
またC量の下限についてはとくに定めなければならない
理由はないが、鋼の溶製上の便宜さから0.01%を下
限とした。Al,Siは脱酸元素として添加されるもの
で、この種の鋼には必然的に含有されるものであるが、
SlO.l〜1.0%、AlO.Ol〜0.1%の範囲
において鋼の清浄性を損わず、しかも脱酸元素として有
効に作用する。
したがつてSlO.l〜1.0%、AlO.Ol〜0.
1%とした。hは0.6未満では鋼材の強度靭性が低下
し、田ワの軟化が著るしいので下限を0.6%とした。
また2.0%超では溶接部の硬化が大きく溶接割れが生
じやすいこと、鋼中水素量を多くすること、および圧延
材のいわゆるボンドストラクチヤーの生成を促進するこ
と等の理由で上限を2.0%とした。Cu,Ni,Cr
は強度靭性のバランスからそれぞれCUl%以下、Ni
2%以下、Crl%以下とした。
Nb,Tiは共に炭窒化物形成元素であり、加熱、圧延
工程において結晶粒の細粒化に対する効果大であるが、
NbO.l%超、TiO.2%超では粗大炭化物を形成
レ靭性劣化が大きいので上限をNbO.l%、TiO.
2%とした。Cu,Mg,REMはMnSの形態制御に
対して有効であるが、CaO.OO5%超、MgO.O
O5%超、″REMO.O25%超では鋼板の清浄性を
損うため上限を各各CaO.OO5%、MgO.OO5
%、REMO.O25%とした。
Bは焼入性向上に最も有効な元素であるが、0.005
%超ではBの複合物を作り易く靭性を劣化させるため上
限を0.005%とした。
つぎに本発明法の実施例について第一表により説明する
本発明に従つて製造された鋼陽.1〜7は本発明鋼の特
徴とする1引張強度が50k91i以上、2降状比が7
0%以下、3板厚方向の硬度の最大値と最小値の差がビ
ッカース硬さで30以下、4板表面硬さがビッカース硬
さで260以下とする4つの特性をすへて満足する。
この本発明鋼のうち、鋼NO.2は基本成分系にN1と
Cuを添加したものでCeqが0.3Cm).下である
にも拘らず、引張強度が56.2k91m1と高くなる
鋼NO.3はMnを高目にした基本成分系に鋼NO.2
と同様NiとCuを添加したものでこの鋼も引張強さが
72.5kgITdと高くなる。鋼NO.4,5及び6
は基本成分系にMg,REM,あるいはCaのいずれか
を添加したもので、上記4つの特性を満足すると同時に
高強度でかつ高い衝撃吸収エネルギーを有する。
鋼NO.7は基本成分系にCr,B,REMを添加した
もので、上記4つの特性を満足し、しかも引張強度が7
9.5k91iの高強度を得ることが出来る。
比較鋼である鋼NO.8及び10はMOあるいはVの添
−加量が高過ぎて降状比70%以下の特性を満足するこ
とが出来ない。また鋼NO.9及び11はMOあるいは
Vの添加量が低過ぎて引張強度50k91wr1!t以
上の特性を満足することが出来ない。
鋼褐.12及び13は圧延ままの製造;法で降状比が8
0%超となり本発明鋼の特性に合致しない。また再加熱
温度を86(代)と高い領域にして空冷した鋼NO.l
4,l5s及び再加熱温度を710℃と低い領域にして
空冷した鋼陽16,17のいずれも本発明による鋼の具
備すべき4つの特性のいずれか1つまたはそれ以上の特
性を満足していない。
鋼陽.1&19は再加熱温度750℃と本発明の範囲で
あつても冷却を水焼入したもので降状比80%超、板厚
方向の硬さ最小値と最大値の差が30%超となり本発明
鋼となり本発明鋼としての条件を満″足出来ない。
鋼陽.20,21は焼入れ、焼戻しを行なつたもので共
に降状比70%超、板厚方向の硬さ最小値と最大値の差
が50以上となる。
このうち鋼NO.2lは降状比、板厚方向硬さの差に加
え、板表面硬さが260超となり、本発明鋼の条件に合
致しない。鋼隊22,23は焼準しを行なつたもので共
に降状比が70%超となる。鋼NO.22の場合は引張
強度が50k91iに達せず本発明鋼の条件を満足しな
い。つぎに第1表の鋼陥.1および20の鋼板の板厚方
向の硬さ分布を第1図に示す。
本発明の特徴である板厚方向の硬さの均一性、板表面の
硬さが焼入焼戻し法に比し相当に低いことが第1図より
明らかである。第2表には、第1表中の鋼NO.lに示
す成分鋼を比較法を含めた各種の圧延条件で圧延後73
0℃〜850℃の温度で加熱保定後空冷した鋼材の粒度
とシヤルピー試験の50%延性破面温度を示した。
第2表より90CfC以下、Ar3点以上における累積
圧下量が第1義的にはフェライト粒の細粒化を支配して
いることがわかる。図面の簡単な説明第1図は第1表の
鋼褐.1(本発明法)および鋼NO2O(比較法)の鋼
板の板厚方向の硬さ分布を示した図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 C0.01〜0.15%、Si0.05〜1.0%
    、Mn0.6〜2.0%、Mo0.05〜0.5%、V
    0.01〜0.15%、Al0.01〜0.1%、残部
    鉄および不可避的不純物元素よりなる鋼を熱間圧延に際
    して900℃以下における累積圧下率が最終製品厚みに
    対して50%以上になるように圧延し、且つAr_3点
    以上で圧延終了し、A_1変態点以下に冷却した後、7
    30℃以上850℃以下の範囲に再加熱し、空冷するこ
    とを特徴とする低降伏比の高張力鋼板の製造方法。 2 C0.01〜0.15%、Si0.05〜1.0%
    、Mn0.6〜2.0%、Mo0.05〜0.5%、V
    0.01〜0.15%およびAl0.01〜0.1%、
    さらにCu1%以下、Ni2%以下、Cr1%以下、N
    b0.10%以下、Ti0.20%以下、B0.005
    %以下、Ca0.005%以下、Mg0.005%以下
    、REM0.025%以下の1種又は2種以上を含有し
    、残部鉄および不可避的不純物元素よりなる鋼を、熱間
    圧延に際して900℃以下における累積圧下率が最終製
    品厚みに対して50%以上になるように圧延し、かつA
    r_3点以上で圧延を終了し、A_1変態点以下に冷却
    したのち730℃以上850℃以下の範囲に再加熱し空
    冷することを特徴とする低降伏比の高張力鋼板の製造方
    法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2019524987A (ja) * 2016-07-01 2019-09-05 ポスコPosco 低降伏比特性及び低温靭性に優れた高強度鋼板及びその製造方法

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