JPS61179815A - 高張力鋼の製造方法 - Google Patents

高張力鋼の製造方法

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JPS61179815A
JPS61179815A JP2060685A JP2060685A JPS61179815A JP S61179815 A JPS61179815 A JP S61179815A JP 2060685 A JP2060685 A JP 2060685A JP 2060685 A JP2060685 A JP 2060685A JP S61179815 A JPS61179815 A JP S61179815A
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cooling
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JP2060685A
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Ichiro Seta
一郎 瀬田
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明な、優れた降伏強度を有する高張力鋼を、水素
性欠陥を発生せしめることなく安定して量産する方法に
関するものである。
〈従来技術並びにその問題点〉 近年、各種建造物の大型化や高層化、或いは自動車その
他の機械構造物の軽量化等の傾向が益々著しくなってき
ており、これにともなって、更に強度の高い構造用鋼開
発に対する要望が一段と高まってきている。
従来、このような要望に対する対策として、CISf、
Mn等の合蛍元素を増やしたり、圧延に訃ける仕上温度
を低くしたフすることによって鋼材の強度、上昇を図る
ことが実施されていたが、最近に至つて、熱間圧延を終
了した直後の鋼材な一具冷却することなく直ちに焼入n
”rる方法が開発され、経済性を損うことなく高強度の
鋼が得られることから大きな注目を集めるようになって
きた。
しかしながら、その後各方面で採用され出した上記制御
冷却による高張力鋼の製造方法には、冷却速度を速くし
てより高強度を達成しよりとすると、水素割れが発生し
たり、降伏比が低下して十分な降伏強度の確保かで@な
くなったりして所望の製品が得られないと言う事態を招
き、他方、冷却速度を遅くすると強度上昇効果が小さく
て所望の降伏強度並びに引張り強度の確保が困難になる
と言う問題のあることが次第に明らかとなってきたので
ある。
く問題点を解決するための手段〉 本発明者等は、上述のような観点から、制御冷却を施し
た場合に生じがちな水素性欠陥を回避できるばかりか、
十分に高い降伏比が確保された高降伏点の高張力鋼を能
率良く安定して量産する方法を見出下べく研究を重ねた
結果、 「制御冷却による従来の高張力鋼の製造方法を採用する
際に、熱間圧延並びにこれに続く急冷が終了し九直後の
鋼材を特定の時間が経過しないうちに比較的低温域へ再
加熱して一定時間保持すると、例え前記急冷の際の冷却
速度が速い場合であっても鋼材の水素割れ発生が確実に
防止される上、急冷による内部歪が緩和されて降伏比の
十分な上昇が達成され、品質の良好な高降伏点・高引張
9強度鋼材が得られる」 との知見を得るに至ったのである。
この発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、 C:0.04〜0.16%(以下、成分割合な費わ丁X
は重量基準とするン、 Si:0.01〜0.35%、 Mn : 0.50〜
1.50%。
P:0.010%以下、  S:0.002%未満。
Ti:o、005〜0.015X。
AIo、01〜0.07%。
N:0.0015〜0.0050 X を含有するか、必要により更に V:0.01〜0.05%、Cu:Q、4%以下、。
Ni : 1.091;以下、 Ca : o、o O
O5〜0.010 X 。
B:0.0004〜0.0 0 1 0 χのうちの1
種以上をも含み、残部がFe及びその他の不可避的不純
物から成る鋼片を〔Ac、点+10℃〕〜1100℃の
温度に加熱した後、(Ar8点+100℃〕〜Ar、点
の温度域において圧下率=40%以上の熱間圧延な胞子
か、或いは必要によりその後Ar3点未満であって〔A
r3点−40℃〕以上の温度域において更に圧下率=1
0%以上の熱間圧延を施してから直ちに3℃/ sec
以上の冷却速度で250℃以下にまで急冷し、続いて1
00℃未満の温度域に120分間を越える時間の滞留を
なさしめることなく再加熱して250〜500℃に保持
するとともに、100℃以上の温度域での滞留時間を3
時間以上確保してから冷却することにより、水素性欠陥
を発生させることなく、十分に高い降伏強度と引張り強
度とを備えた高張力鋼板を得る点、 に特徴を府下るものである。
なお、第1図は、この発明の方法による高張力鋼製造工
程の1例を模式化した加熱・冷却曲線である。
次に、この発明の方法において、対象とする鋼の成分組
成並びにその他の鋼材製造条件を上述のように数値限定
し几理由を説明する。
A)化学成分割合 (a)  C C成分には鋼材の強度を確保する作用があるが、その含
有量が0.04%未満では所望の強度が得られず、他方
0.1691を越えて含有させると溶接性の劣化を招く
ことから、C含有量は0.04〜0.16%と定めた。
(ロ) St 鋼材中のSi含有量が増加すると溶接性が次第に、劣化
し、特にその含有量が0.35 Xを越えると実用上の
支障を来た丁ようになる。−万、Si含有量を0.01
%未満にまで低下しようとすると著しいコスト上昇が余
儀なくされ、工業上の不利を招くこととなる。従って、
Si含有量は0.01〜0.35%と定めた。
(c)  Mn 胤成分にに鋼材の強度を確保する作用があるが、その含
有量が0.5%未満では所望の強度が得られず、他方1
.50%を越えて含有させると溶接継手靭性の劣化を招
くことから、胤含有量は0.5〜1,50%と定めた。
(d)  P Pは鋼中へ不可避的に随伴される不純物元素であり、そ
の含有量が0.010Xを越えると溶鋼凝固段階で偏析
を生じて鋼質の均一性を損うばかシでなく、鋼材を溶接
した後に応力除去焼鈍等を実施すると靭性劣化を招くよ
うにもなることから、P含有量は0.010%以下と定
めた。
(e)  S Sも鋼中へ不可避的に随伴される不純物元素であり、そ
の含有量゛が0.002%を越えると鋼材の長手方向と
幅方向の靭性差が大キくするばかりか、厚さ方向の靭性
劣化をも招くこととなるので、S含有量は0.002%
以下と定めた。
(f)   Ti Ti成分には、鋼中のNと結びついて鋼が高温に加熱さ
れたときのγ粒を小さくすることを通じ、溶接継手部の
靭性な改善する作用があるが、その含有量がo、 o 
o s%未満では前記作用に所望の効果が得られず、他
方0.015Xを越えて含有させるとTiC等の析出が
多くなり、かえって溶接継手靭性の劣化を招く上、鋼の
機械的性質の不安定化。
を来た丁よりになることから、Ti含有量は0.005
〜0.015%と定めた。
(g)  AJ AJ酸成分鋼の脱酸剤として重要であるが、その含有量
が0.01%未満では所望の脱酸効果が得られず、他方
0.07%を越えて含有させると鋼中にAJ120.の
介在物を多く出現させ、鋼の品質を劣化させることから
、A7含有量は0.01〜0.07%と定めた。
(ト) N N成分には、Tiと結合してTiNを生成することによ
りγ粒の粗大化を防止すると言う重要な作用があるが、
その含有量が0.0015%未満では前記作用に所望の
効果を得ることができず、他方、o、 o o s o
%を越えて含有させると鋼の靭性な劣化するよ5になる
ことから、N含有量は0.0015〜o、oosoxと
定めた。
(i)  V ■成分には、鋼の強度を高める作用があるので、より高
強度の鋼板を必要とする場合に添加含有せしめられるも
のであるが、その含有量が0.01%未満では前記作用
に所望の効果を得ることができず、他方0.05%を越
えて含有させると靭性の劣化を招くようになることから
、その含有量を0.01〜0.10%と定め友。
(j)  Cu Cu成分には、鋼の焼入れ性と強度を向上する作用があ
るので、こnらの特性をより改善する必要がある場合に
添加含有せしめられるものであるが、その含有量が0.
4 %を越えると熱間加工性を害するようになることか
ら、Cu含有量i 0.4%以下と定め念。
■  Ni Ni成分には、鋼の焼入れ性を確保し、特に低温靭性な
向上する作用があるので必要により添加されるものであ
るが、1.0%を越えて含有させることは経済的に不利
となることから、Ni含有量は1、0 X未満と定めた
(功 Ca Ca成分には、鋼中のSを主にCaSから成る球状の介
在物として固着し、鋼の異方性を改善して、安定し友均
質な性能を発揮させ、また鋼板の板厚方向特性を改善す
る作用があるので必要により添加されるものであるが、
その含有量がO,OOO5%未満では前記作用に所望の
効果が得られず、他方0.0 I 0%を越えて含有さ
せると、主にCaOから成る非戴属介在物が多量に生成
して鋼の清浄度を劣化させることから、Ca含有量はo
、 o o o s〜0.010%と定めた。
(mJ  B B成分には、微量添加で鋼の焼入れ性を大幅に向上する
作用があるので、鋼板の強度及び靭性をより向上する必
要がある場合に添加含有せζめられるものであるが、そ
の含有量が0. OOO4%未満では前記作用に所望の
効果が得られず、他方0、0 O10%を越えて含有さ
せると、かえって鋼の靭性な劣化するようになることか
ら、B含有量は0.0004〜O,OO10%と定めた
B)鋼片加熱温度 熱間圧延に際して、その加熱温度が〔Ac5点十10℃
〕未満では鋼片の完全オーステナイト化が達成さnない
恐れがあシ、他方1100℃を越える温度域に加熱する
ことは鋼の靭性劣化を招くことから、鋼片加熱温度は〔
Ac、点+10℃〕〜1100℃と定めた。
C) 熱間圧延温度、及びその圧下率 この発明の方法では、圧延加工によって鋼材組織を微細
化して靭性向上を図るため、低温オーステナイト域で圧
延加工を施し、その圧延歪による再結晶作用によってγ
粒を細粒化する手段を採用したが、その際の圧延温度が
〔Ar3点+100℃〕を越えると所望の細粒化が達成
されないことから、熱間圧延温度を〔Ar3点+Zoo
℃) 〜Ar、点の範囲と定めた。
また、このときの圧下率が40X未満では、γ粒再結晶
によるγ粒微細化効果が得られないことから、その圧下
率を4096以上と定め次。
更に、製造される高張力鋼の靭性及、び強度等の機械的
性質を一層向上させるためには、前記熱間圧延に続いて
s Ar、点未満であって[Ar、点−40℃]以上の
オーステナイト・フェライト2相域における圧下率:1
0%以上の圧延を再度実施することか有効である。この
場合、圧延温度がAr、点板上であるか、圧下率がIO
X未満であると所望の効果が得られず、他方、圧延温度
が(Ar3点−4’0 ’C)を下廻ると、かえって靭
性劣化を招くので好ましくない。
D)冷却速度、及び急冷を要する温度区間熱間圧延の終
了後、直ちに水冷等q急冷処理な胞子ことで鋼材強度の
上昇が図られるが、その際の冷却速度が3℃/ Bee
を下廻ると強度上昇が不十分となる。
また、この急冷処理は、鋼材が十分に変態を完了するま
で実施することを必要とし、これによってはじめて十分
な強度上昇効果を得ることができるが、そのtめには2
50℃以下にまで加速冷却を続けなければならない。
Eン再加熱処理柴件 先にも述べ友ように、急冷処理後の鋼材は水素割れを発
生しやすく、また降伏比の低下を来た丁ものであったが
、これらの現象を防止するために急冷処理後の鋼材を直
ちに再加熱処理することがこの発明において極めて重要
なことである。
そして、水素割れの恐れを完全に除去するためには、急
冷処理後の鋼材を100℃以上の温度域に3時間以上保
持する必要がある。しかしながら、急冷処理後の鋼材に
水素割れを発生するまでには多少の潜伏期があり、冷却
後120分以内であればこの潜伏期内であるので水素割
れは殆んど発生することかない。従って、急冷処理によ
って100℃未満に温度低下した鋼材については、12
0分′間以内に100℃以上の温度域にまで再加熱丁れ
ば水素割れの多発を防止できるわけである。
もちろん、再加熱温度が100℃を下廻ったり、。
加熱保持時間が3時間未満であったフ、また鋼材が10
0℃未満にまで冷却されてから再度100℃以上に再加
熱されるまでの滞留時間が120分を越えたシすると水
素割れが多発するようになることは言うまでもない。
−1、急冷処理後の鋼材を250〜500℃の温度域に
保持すると、鋼材の降伏点が上昇するとともに靭性の改
善効果がもたらされる。このとき・加熱温度が250℃
未満であると上記機械的性質の改善効果が少なく、また
500℃を越える温度域に加熱すると引張り強度の低下
を招くこととなる。
このようなことから、再加熱処理条件を、急冷後の鋼材
を100℃未満の温度域に120分間を越える時間の滞
留をなさしめることなく再加熱して250〜soo℃に
保持するとともに、Zo。
℃以上の温度域での滞留時間を3時間以上確保してから
冷却することと定めた。
なお、250〜500℃の温度域での鋼材の保持時間は
2分〜24時間とすることが好ましく、また再加熱処理
後の冷却手段には特に制約がなく、炉冷、空冷2強制冷
却等のいずれを採用しても良い。
次いで、この発明を実施例により比較例と対比しながら
説明する。
〈実施例〉 まず、通常の方法によって第1茨に示される如き化学成
分組成のスラブ(厚さ:190w)を溶製し、これらV
スラブに、第2表で示される条件の熱間圧延、急冷並び
に再加熱処理から成る一連の処理を施して鋼板を製造し
た。
このようにして得られた鋼板について各種機械的性質を
測定し、該鋼板製造途中の熱延に続く急冷処理のまま材
において測定し几それと比較して第3表に示した。
また、該第3表には、鋼材の製造途中又は製造後におけ
る水素割れ発生状況を調査し元結果も併記し友。
第3表に示される結果からも、本発明の方法によると機
械的性質の優れた高張力鋼が水素割れを発生することな
く得らnるのに対して、製造条件が本発明で規定する条
件から外れた比較法では、特性の優れた高張力鋼を安定
して製造できないことが明らかである。
更に、これとは別に、第1衣に示したG鋼に相当する化
学成分組成の鋼を890℃に加熱してからオーステナイ
ト域で熱間圧延しく圧下率:55%ノ、750℃で仕上
げた後、740℃から常温にまで水冷しく冷却速度:5
℃/sea ) 、その後直ちに各種の温度にまで再加
熱して6時間保持することによシ得られた鋼材について
、その降伏点、引張強さ、並びにシャルピー破面遷移温
度(vTs)を測定した。
このようにして得られたところの、再加熱保持温度と降
伏点並びに引張強さとの関係を第2図に、そして再加熱
保持温度とシャルピー破面遷移温度との関係を第3図に
それぞれ示した。
第2図及び第3図に示される結果からも、再加熱保持温
度を特に250〜500℃に調整することで、優れた降
伏強度と靭性とを備えた高張力鋼板が実現されることを
確認できる。
く総括的な効果〉 以上に説明したように、この発明によれば、高価な合金
元素の多量添加等にたよらずに、しかも水素性欠陥を発
生することなく、高い降伏点と優れた靭性とを備えた高
張力鋼を安定して量産することが可能となるなど、産業
上有用な効果がもたらされるのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の高張力鋼製造工程の1例を模式化
した加熱・冷却曲線、 第2図は、再加熱保持温度と降伏点並びに引張強さとの
関係を示すグラフ、 第3図は、再加熱保持温度とシャルピー破面遷移温度(
vTs)との関係を示す(ラフである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量割合で、 C:0.04〜0.16%、 Si:0.01〜0.35%、 Mn:0.50〜1.50%、 P:0.010%以下、 S:0.002%未満、 Ti:0.005〜0.015%、 Al:0.01〜0.07%、 N:0.0015〜0.0050% を含有し、残部がFe及びその他の不可避的不純物から
    成る鋼片を〔Ac_3点+10℃〕〜1100℃の温度
    に加熱した後、〔Ar_3点+100℃〕〜Ar_3点
    の温度域において圧下率:40%以上の熱間圧延を施し
    てから直ちに3℃/sec以上の冷却速度で250℃以
    下にまで急冷し、続いて100℃未満の温度域に120
    分間を越える時間の滞留をなさしめることなく再加熱し
    て250〜500℃に保持するとともに、100℃以上
    の温度域での滞留時間を3時間以上確保してから冷却す
    ることを特徴とする高張力鋼の製造方法。
  2. (2)重量割合で、 C:0.04〜0.16%、 Si:0.01〜0.35%、 Mn:0.50〜1.50%、 P:0.010%以下、 S:0.002%未満、 Ti:0.005〜0.015%、 Al:0.01〜0.07%、 N:0.0015〜0.0050% を含有し、残部がFe及びその他の不可避的不純物から
    成る鋼片を〔Ac_3点+10℃〕〜1100℃の温度
    に加熱した後、〔Ar_3点+100℃〕〜Ar_3点
    の温度域において圧下率:40%以上の熱間圧延を施し
    、その後Ar_3点未満であつて、〔Ar_3点−40
    ℃〕以上の温度域において更に圧下率:10%以上の熱
    間圧延を施してから直ちに3℃/sec以上の冷却速度
    で250℃以下にまで急冷し、続いて100℃未満の温
    度域に120分間を越える時間の滞留をなさしめること
    なく再加熱して250〜500℃に保持するとともに、
    100℃以上の温度域での滞留時間を3時間以上確保し
    てから冷却することを特徴とする高張力鋼の製造方法。
  3. (3)重量割合で、 C:0.04〜0.16%、 Si:0.01〜0.35%、 Mn:0.50〜1.50%、 P:0.010%以下、 S:0.002%未満、 Ti:0.005〜0.015%、 Al:0.01〜0.07%、 N:0.0015〜0.0050% を含有するとともに、更に V:0.01〜0.05%、 Cu:0.4%以下、 Ni:1.0%以下、 Ca:0.0005〜0.010%、 B:0.0004〜0.0010% のうちの1種以上をも含み、残部がFe及びその他の不
    可避的不純物から成る鋼片を〔Ac_3点+10℃〕〜
    1100℃の温度に加熱した後、〔Ar_3点+100
    ℃〕〜Ar_3点の温度域において圧下率:40%以上
    の熱間圧延を施してから直ちに3℃/sec以上の冷却
    速度で250℃以下にまで急冷し、続いて100℃未満
    の温度域に120分間を越える時間の滞留をなさしめる
    ことなく再加熱して250〜500℃に保持するととも
    に、100℃以上の温度域での滞留時間を3時間以上確
    保してから冷却することを特徴とする高張力鋼の製造方
    法。
  4. (4)重量割合で、 C:0.04〜0.16%、 Si:0.01〜0.35%、 Mn:0.50〜1.50%、 P:0.010%以下、 S:0.002%未満、 Ti:0.005〜0.015%、 Al:0.01〜0.07%、 N:0.0015〜0.0050% を含有するとともに、更に V:0.01〜0.05%、 Cu:0.4%以下、 Ni:1.0%以下、 Ca:0.0005〜0.010%、 B:0.0004〜0.0010%、 のうちの1種以上をも含み、残部がFe及びその他の不
    可避的不純物から成る鋼片を〔Ac_3点+10℃〕〜
    1100℃の温度に加熱した後、〔Ar_3点+100
    ℃〕〜Ar_3点の温度域において圧下率:40%以上
    の熱間圧延を施し、その後Ar_3点未満であつて〔A
    r_3点−40℃〕以上の温度域において更に圧下率:
    10%以上の熱間圧延を施してから直ちに3℃/sec
    以上の冷却速度で250℃以下にまで急冷し、続いて1
    00℃未満の温度域に120分間を越える時間の滞留を
    なさしめることなく再加熱して250〜500℃に保持
    するとともに、100℃以上の温度域での滞留時間を3
    時間以上確保してから冷却することを特徴とする高張力
    鋼の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02139758U (ja) * 1989-04-27 1990-11-21

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH02139758U (ja) * 1989-04-27 1990-11-21

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