JPS6148517A - 抗張力60Kg/mm↑2以上の高張力鋼の製造方法 - Google Patents

抗張力60Kg/mm↑2以上の高張力鋼の製造方法

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JPS6148517A
JPS6148517A JP16655584A JP16655584A JPS6148517A JP S6148517 A JPS6148517 A JP S6148517A JP 16655584 A JP16655584 A JP 16655584A JP 16655584 A JP16655584 A JP 16655584A JP S6148517 A JPS6148517 A JP S6148517A
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steel
temperature
rolling
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JP16655584A
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Hisatoshi Tagawa
田川 寿俊
Kazuyuki Matsui
和幸 松井
Masataka Suga
須賀 正孝
Saburo Tani
三郎 谷
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan 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〉 この発明は、直接焼入れ一部もどしによる抗張力60 
Kg/−以上の高張力鋼の製造方法に関するもので、T
l1BtNの微量コントロールおよび圧延−熱処理条件
のコントロールによシ、従来よシも低成分で高強度、高
靭性の製品を得ることを目的とする。
〈従来の技術〉 鋼材を熱間圧延後、直ちに焼入れするいわゆる直接焼入
れ法は、省エネルギ、省プロセス法として、近年実用化
が進められている。
直接焼入れ一部もどし法によシ製造した鋼材は、通常の
再加熱焼入れ一部もどし法によシ製造した鋼材に比べて
、高強度が得られることは従来よシ良く知られている。
これは、圧延前の均熱時におけるオーステナイトの均質
化(析出物の完全固溶および合金元素の均一分散)、オ
ーステナイトへの加工歪の導入、再加熱を伴ガわないこ
とによる表面スケール厚の減少などの原因によると考え
られている。
一方、従来のHT80の大部分およびHT60の一部で
は、極微量で焼入性を大巾に向上させる元素であるBが
添加される。焼入性に有効なりは、焼入時に析出物を形
成していない所謂固溶B(以下Bと記す)である。第1
図は30mm厚HT60の1/2tにおける焼入ままの
硬さくすなわち焼入性)に及ばず焼入時i量の影響に関
して本発明者らが研究した結果である。焼入時のB量が
増加すると焼入性は向上し、B=5〜6ppmで最高と
なる。そのため、焼入性をある程度確保するためKはB
=3〜10ppmにコントロールする必要がある。
この結果は他の報告([鉄と鋼voi 59(1973
)P2N2、Vo162(1976)P310J)とも
はt!一致するものである。従来の再加熱焼入れにおい
ては、このBiを確保するために、Bよルも安定な窒化
物を形成するT I 1に1などがある置板上添加され
ているのが一般的である。そのうち、Ti添加系はTi
Nが極めて安定な析出物であるため、従来の再加熱焼入
れ法においても、また直接焼入れ法においてもB量の確
保は比較的容易であるが、従来のような多い添加量では
粗大なTiNが多数生成するため、靭性劣化の原因とな
る(Zrも同じ)。
次に、At添加系では再加熱焼入時のBiを確保するた
め酸可溶A/、 (以下8otAtと記す)を0.06
チ程度添加子る必要があるが、このような再加熱焼入れ
を前提とした高At−B系を直接焼入れ法に適用する場
合、以下のような点で不都合が生じる。
即ちAt−B−N系において、圧延前に全ての窒化物が
固溶した場合、その後の圧延および空冷時にはBはその
拡散のし易さからBNとな)(化学的にはAtN0方が
安定であるが、Atの拡散速度が小さいため、冷却速度
≧2C/minでは、冷却過程でAtNは生成しない〕
、圧延後直接焼入れを実施する場合に充分なりit−確
保することができなくなる。そこで、直接焼入れ時必要
i量を確保するためには圧延前扉熱温度を低くすること
が必要となってくる。
これについて、第2図At−N溶解度曲線、第3図B−
N溶解度曲線によシ若干の説明を加えると以下のように
なる。
今、最も代表的なAt、N量として0.06饅At。
0.004%N1加熱温度として1100℃を考えた場
合、第2図において距離■〜@が析出B量で、@以下す
なわち0.0023%−が1100℃での固溶N量(以
下Nと記す)となる。その後の圧延および空冷時には前
述の如(BNが析出する。すなわち、第3図において〔
B量(全含有量のwt%)=o、oozssのとき、N
量0.0023%の点Oから低温側Oに向かってBN!
      が析出し、900℃で焼入れを開始する場
合@のi=o、ooo3%  となって充分な焼入性が
確5保される(前記第1図参照)。しかしながらこの場
合、距離θ〜Oに相浩する多量のBNが生成し、靭性を
劣化させる。さらに、第2図で示した距離■〜@に相当
するA7Nが鋼中に残存し、渡辺らの指摘した如く(「
鉄と鋼Vo166(1980)、P 253 )、通常
の造塊スラブでは粗大AtNの列状配列によシ鋼材の延
靭性を劣化させる。そのため、AtN′t−微細化する
目的でスラブの冷却速度を大きくする々どの処理が必要
となり、省プロセスおよび低コスト化の観点から好まし
く力い。
以上述べた如く、含B高張力鋼を直接焼入れ一部もどし
法で製造する場合、従来の再加熱焼入れ一部もどし法の
ための成分系ではなく、最初から直接焼入れ一部もどし
用の成分系を考えることが必要である。
〈発明の概要〉 この発明は上記した点に鑑みてなされたもので、新たな
直接焼入れ一部もどしによる抗張力60Kf/m?以上
の含B高張力鋼の製造方法を提供しようとするもので、
高張力鋼とじての合金成分の他に、Ti1B、Nを微量
コントロールすることおよび圧延〜熱処理条件をコント
ロールすることによシ、従来よシも低成分で高強度、高
靭性を有する高張力鋼を得ようとするものである。
即ち、本発明は高張力鋼を製造するにあたシ、抗張力6
0に97ttm2以上の特定の成分の鋼を1250℃以
下の温度に均熱後、950℃以下、Ar3点以上の温度
範囲で圧下率40%以上の圧延を行い、圧延完了後直ち
に300℃以下の温度まで焼入れした後、Ae、点以下
の温度で焼もどしを行なうことを特徴とするものである
本発明の最も大きな特徴は、Ti、N、B量をこれら相
互の関係において微量コントロールすることである。こ
れについてまず説明する。
上述したように焼入れに有効なりは焼入れ時に化合物を
形成していないi(固溶B)であ)、−第1図に示した
ように十分な焼入性を確保するためには焼入時にB:O
,0O03〜0.0010%を確保する必要がある。
このB量を考慮するにあたって、Bを固定するN量を考
えなければならないが、Ti−N−Bの三元素を想定し
た場合、後記する本発明の範囲内の含有量および温度で
は窒化物の安定性はTIN>>BNであるため、最初に
TiNの生成を考慮し、次にTiによって固定され得な
い艮がiと反応してBNとなる過程を考慮すればよい(
TiNは1100℃までにほとんど析出完了する)。
第4図は本発明におけるB量の範囲をN量(即ちT1に
よシ固定されないN量)との関係で示すものである。図
中温度をパラメータとして示される各曲線はtag [
B:) (IN) −−!丑延十5.24で表わされる
■、Nの平衡曲線である。
いまととで900℃からの焼入れを考えるとととする。
本発明において焼入温度は900℃に限定されるもので
社ないが、実用上焼入温度の上限としては900℃で十
分であシ、900℃以下〜Ar3点の焼入温度の場合で
も900℃における固溶B量として3〜10ppmを確
保すればBによる焼入性が十分に保証されることが本発
明者らの他の実験によ)確認されたため、BとNの関係
については900℃で考えることとしたものである。
第4図において900℃のB−N平衡曲線以下のNの場
合、BがそのままBとなシ、B:0.0003〜0.0
010係で良い。しかし、Nがこの曲線よシ高い場合、
BNの化学量論的な直線(α)と平行にBNの析出が進
むため、900 ℃でB:0.0003〜0.0010
チとするためにLlo、77 〔N:]+8.46 X
 10  ≧[B:] > 0.77 〔N)−3,1
6XIOのB量が必要となる(直線■、■)。
しかし、析出するBN量が多過ぎると、延靭性の劣化を
招くため、900℃においてBa5BN<0.0007
%とする必要がある。すなわち、Log([B、:l−
0,0007)(〔N量  0.0009)=、oo+
、3、          +5.24°゛°°°°°
°°°゛°゛°゛■によって、析出B N Jiを制限
することか必要である。
以上のようにB量はN−iとの関係において■■■の各
線及びB量0.003、B = 0.0010の線に囲
まれた範囲としなければならない。
この時&≦0.0017%でちることが、84図の横軸
から読みとれる。
Nの固定に関しては、前述の如く、安定性および銅の延
靭性の点から、微量のTi添加が最も有効であり、本発
明においでもT1添加を行う。第5図にTi−N溶解度
積とTi量およびN量の限定範囲金示す。
TiNの析出がほぼ完了する1100℃での平衡を考え
ると(TiNは熱的に極めて安定であり、L100℃以
上の加熱温度であっても冷却中に速やかにTtNとして
析出する)、〔N〕>0.0017q6の場合、TiN
の化学量論的な直線と平行にTiNの析出が進むため、
1100℃で5≦0.0017%とするためには(Ti
量:]≧3.43〔N) −0,00583・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・■のTi添加が
必要である。しかし、析出するTiN量が多過ぎると、
延靭性の劣化を招くため、1100℃までに析出するT
iN量として、TiasTiNくo、oxo%とする必
要がある。すなわち、tog ([Ti)−o、oxo
)(〔N) −0,0029) =二」μm1100+
273 十3.82・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・■の線によって、析出TiN量を制限す
ることが必要である。
一方、〔N)がこの線よシ低い場合に[Ti:]が多過
ぎると、TiNの析出が完了した後でもTiが過剰に存
在し、後の焼もどし時にTicとして析出、硬化し、母
材の靭性劣化を招くため、T1≦0.005% とする
必要がある。すなわち、〔T1〕≦a、4 a 〔N:
l +o、o o s・・・・・・・・・・・・・・・
■とする必要がある。
B、 N1Tiについては上記の通p″″Cあるが、他
の元素についての成分限定及びその限定理由は以下の通
シである。
C:強度を確保するため、005%以上必要であるが、
0.20%を超えると母材延靭性および溶接性を劣化さ
せるので、0.05〜0.20%の範囲とする。
Sl:g鋼上必要な元素であるが・ 0.55%を超え
ると母材および溶接部靭性、溶接性を劣化させ、また、
焼もどし脆化を助長するので、その範囲’i0.02〜
0.55%とする。
Mn:強度を確保するため、0.4%以上必要であるが
、1.80%を超えると、溶接性の劣化および焼もどし
脆化の助長を招くので、その範囲ヲ0.4〜1.80%
とする。
P:母材および溶接部靭性を劣化させ、焼もとし脆化を
引き起こす元素でおるため、0020%以下とする。
S:母材の延靭性を劣化させるため、0.015%以下
とする。
上記成分に加えて更に下記成分¥f:1種又は2種以上
添加可能である。
Cu:強度を増加させるが、多過ぎると熱間加工性の劣
化およびSR割れ感受性の増大を招くので、0.50%
以下とする。
N1:強度および靭性の向上に有効であるが、経済性の
点から、2.0チ以下とする。
Cr:強度の上昇に有効であるが、多過ぎると、溶接性
の劣化およびSR割れ感受性の増大を招くので、1.8
0%以下とする。
Mo:強度の上昇に有効であるが、多過ぎると、溶接性
、溶接部靭性の劣化およびSR割れ感受性の増大を招く
ので、0.60%以下とする。
島、V:とくに直接焼入れの場合には、焼入n性の向上
、焼もどし軟化抵抗の増大を介して強度向上に有効であ
るが、多過ぎると、溶接性および溶接部靭性の劣化を招
くので、それぞれ、上限を設定し、Nb≦0.05%、
V<O,10%とする。
次に圧延および熱処理条件の設定理由について以下に述
べる。
直接焼入れ材の靭性に及げす粒度の影響は極めて大きく
、焼入前のオーステナイト組織1     が粗いと、
直接焼入れ一部もどしに良好な靭性を得ることが難しく
々るため、焼入れに先立ってオーステナイト組織を微細
化しておくととが必要である。
圧延前の鋼片均熱温度が高過ぎると、初期粒が極めて粗
大となるため、後の圧延によっても完全に細粒とすると
とは離しく、また混粒組織となって靭性を劣化させるた
め、均熱温度は1250℃以下とすることが必要である
さらに、圧延仕上多温度が高過ぎると再結晶オーステナ
イトが粗大となる穴め、仕上多温度は少なくとも950
℃以下とし、しかも40饅以上の圧下率を付加すること
によるオーステナイト粒の微細化が必要となる。しかし
、圧延仕上多温度がAr3温度以下になるとフェライト
が生成し、充分な焼入れ組織が得られないため圧延終了
温度は少なくともAr3温度以上とし、その後直ちに焼
入れを開始する必要がおる。その後、残留応力の低減、
延靭性の向上金目的として、Ael以下の焼もどし余実
施する。
〈実施例〉 第1表に供試鋼の化学成分、第2表に圧延、熱処理条件
と機械的性質を示す。ChFC1〜5はHT60、ch
隘6〜11はI(T2Oを目標としたものである。
la鋼は本発明鋼で、900℃でのB=3.6ppmと
なっておシ、Ceq =0.319 %と従来鋼よシも
低いにもかかわらず、DQ−630℃T後のTS=65
、s Ky/rJ、vTs = −85℃と良好な特性
を示している。同−成分鋼を再加熱Q−TしたNb鋼で
は、TS=59.4V−と低く、必要iif:確保する
Ti−B−NバランスとDQの組み合わせによシ、優n
+強度、靭性が得られることがわかる。
2a〜5a鋼はCeq = 0.36〜0.37%のほ
ぼ同−Ceqの50調厚鋼板であるが、3aのみ、本発
明のTi−B−Nバランスを満足する鋼で、他はI3(
3ppmとなっている。そのため、3a鋼の良好彦強度
、靭性に比べて2 a N d n N 5 a鋼はい
ずれも低強度となっている。
6as 7a111aはHT80における本発明鋼の例
で、適正表Ti −B  NバランスとDQ−Tによっ
て良好な強度、靭性が得られている。
6b@は圧延均熱温度が高過ぎ、6c銅は圧延仕上多温
度が高過ぎる(結果として、950℃以下の圧下率が低
過ぎる)ため、夫々組織が粗く、靭性が劣る。6d鋼は
圧延仕上多温度がAr3温度以下となっておシ、ミクロ
組織中にフェライトが存在しているための強度不足およ
び強CR(コントロールトローリング)による延性低下
が認めら扛る。7b鋼は7a鋼と同一成分を再加熱Q−
Tしたものであるが、7a鋼に比べて強度、靭性とも劣
化している。88〜10a鋼は、7a鋼とはI!同−C
eqO鋼であるが、8a鋼は〔N〕に対して[Ti)が
少な過ぎるため焼入性不足による強度、靭性劣化、9a
鋼は過剰[Ti 〕による靭性劣化、lOa鋼は過剰[
B)による強度劣化(焼入性低下)、靭性劣化(B化合
物)が起こっている。
以上述べた如く、本発明法によれば、従来よシも低成分
で高強度、高靭性が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はB量と焼入性との関係を示すグラフ、第2図は
At−N溶解度曲線、第3図はB−N溶解度曲線、第4
図は本発明におけるB量の範囲を示すグラフ、第5図は
本発明におけるTi1N量の範囲を示すグラフである。 特許出願人  日本鋼管株式会社 発 明 者   1)  川   寿   俊同   
      松   井   和   南回     
   須   賀   正   学問        
 谷       三   部代理人弁理士   吉 
  原   省   玉量  同     高   橋
       消量  弁護士  吉   原   弘
   子、  第  1   図 第2図 [成]  (W1%) 第  3  図 、       〔N] (w↑%) 第  4  図 手続補正書どl;L’、、−) 昭和S7年//月1tl−日 特許庁長官  志 賀   学  殿 (特許庁審査官                殿)
1 事件の表示 昭和 82年 特  許 願第1bb5;S;ダ号2発
明の名称 お−朱力眺μ所9叉玉の高層(力会司。り焙ΔLブ>A
(412)  B本f;Ji′1; −’Sジ、;′L
4代理人 5 補正命令の日付 l 輔止り1勺谷  万り桃のとおり 補   正   内   容 1本−の「%許詞求の範囲」を以下のように訂正する。 f 1.  C: 0.Os 〜0.20%、Si :
 0.02〜0.55係、Mn : 0.40〜1.8
0%、P:0.020%以下、S:0.015%以下、
Ti、N、Bを下記限定する量、残部鉄及び不可避不純
物から成る鋼を、1250℃以下の温度に均熱後、95
0℃以下Ar3点以上の範囲で圧下率40%以上の圧延
を施し、圧延完了後直ちに300℃以下の温度まで焼入
fした後、Ac1点以下の温度で焼もどすこと全特徴と
する抗張力6oK4/−以上の高張力鋼の製造方法。 T1及びNi: 下記式を満足する量 03.43〔N)−0,00583<[Ti]<3.4
3〔N]+0.0050−gog([Ti〕−0,01
0)(〔N]−0,0029)<−’互02(L〜〜 
1100+273 −l−3,82 B量: (f)N< 0.0002係のときB  : 
 0.0003〜0.0010%@0.0002<i≦
0.0017%のとき下記式を満足する量 00.77〔Q〕−0,000316<〔n〕< 0.
7 v〔N〕十0.000846 0〔B〕≧o、o o o a o Aog([B]−0,0007) (〔N) −0
,0009)<900+273 +5”’ 〔但[JJ:Tiによシ固足さnた後に残存する固溶N
量〕 2、  C: 0.05〜0.20%、Si : 0.
02〜0.55係、Mn : 0.40〜1.80%、
P:0.020%以下、S:0.015%以下、ri、
N、nを下記限定する量、更K Cu : 0150%
以下、Ni:2.0%以下、Cr:1.80%以下、M
Q:U、60チ以下、Nb:0.05%以下、V:0.
10%以下の1種又は2種以上を含有し、残部鉄及び不
可避不純物から成る鋼を1250℃以下の温度に均熱後
、950℃以下Ar3点以上の範囲で圧下率40%以上
の圧延を施し、圧延完了後直ちに、400℃以下の温度
まで焼入ルした後、Ac1点以下の温度で焼もどすこと
’に%徴とする抗張力60Kg/mm2以上の高張力鋼
の製造方法。 Ti及びNi: 下記式を満足する量 03.43〔N)−0,00583≦[Ti:l<3.
43〔N]+0.0050 AogC[Ti’:l−0
,010X〔N:]−0,0029) <□□。。ヤ2
□3十3.82 B量:■i<o、oooz%のとき B : 0.0003〜0.0010%@0.0002
≦N≦0.0017%のとき下記式を満足する量 00.77〔N)−0,000316≦[B]<0.7
7〔N]十0.000846 0 [B]>0.0003 0−gog([B]−0,0007)(〔N]−0,0
009)≦□+5.24 900+273 〔但しN:Tiによシ固定さnた後に残存する固溶N量
〕     」 ユ本願添附図面中、「第2図、妃4図」を別紙のように
訂正する。 第2図 [A9・コ    (wt ’A) 第  4  図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、C:0.05〜0.20%、Si:0.02〜0.
    55%、Mn:0.40〜1.80%、P:0.020
    %以下、S:0.015%以下、Ti、N、Bを下記限
    定する量、残部鉄及び不可避不純 物から成る鋼を、1250℃以下の温度に 均熱後、950℃以下Ar_3点以上の範囲で圧下率4
    0%以上の圧延を施し、圧延 完了後直ちに300℃以下の温度まで焼 入れした後、A_C_1点以下の温度で焼もどすことを
    特徴とする抗張力60Kg/mm^2以上の高張力鋼の
    製造方法。 Ti及びN量: 下記式を満足する量 ・3.43〔N〕−0.00583≦〔Ti〕≦3.4
    3〔N〕+0.005・log(〔Ti〕−0.010
    )(〔N〕−0.0028)≦−15020/(110
    0+273)+3.82 B量:[イ]N≦0.0002%のとき B:0.0003〜0.0010% [ロ]0.0002≦@N@≦0.0017%のとき下
    記式を満足する量 ・0.77〔@N@〕−0.000316≦〔B〕≦0
    .77〔@N@〕+0.000846 ・〔B〕≧0.0003 ・log(〔B〕−0.0007)(〔@N@〕−0.
    0009)≦−13970/(900+273)+5.
    24〔但し@N@:Tiにより固定された後に残存する
    固溶N量〕 2、C:0.05〜0.20%、Si:0.02〜0.
    55%、Mn:0.40〜1.80%、P:0.020
    %以下、S:0.015%以下、Ti、N、Bを下記限
    定する量、更にCu:0.50%以下、Ni:2.0%
    以下、Cr:1.80%以下、Mo:0.60%以下、
    Nb:0.05%以下、V:0.10%以下の1種又は
    2種以上を含有し、残部鉄 及び不可避不純物から成る鋼を1250℃ 以下の温度に均熱後、950℃以下Ar_3点以下の範
    囲で圧下率40%以上の圧延 を施し、圧延完了後直ちに300℃以下 の温度まで焼入れした後、Ac_1点以下の温度で焼も
    どすことを特徴とする抗張力 60Kg/mm^2以上の高張力鋼の製造方法。 Ti及びN量: 下記式を満足する量 ・3.43〔N〕−0.00583≦〔Ti〕≦3.4
    3〔N〕+0.005・log(〔Ti〕−0.010
    )(〔N〕−0.0028)≦−15020/(110
    0+273)+3.82 B量:[イ]@N@≦0.0002%のときB:0.0
    003〜0.0010% [ロ]0.0002≦@N@≦0.0017%のとき下
    記式を満足する量 ・0.77〔@N@〕−0.000316≦〔B〕≦0
    .77〔@N@〕+0.000846 ・〔B〕>0.0003 ・log(〔B〕−0.0007)(〔@N@〕−0.
    0009)≦−13970/(900+273)+5.
    24〔但し@N@:Tiにより固定された後に残存する
    固溶N量〕
JP16655584A 1984-08-10 1984-08-10 抗張力60Kg/mm↑2以上の高張力鋼の製造方法 Pending JPS6148517A (ja)

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JP16655584A JPS6148517A (ja) 1984-08-10 1984-08-10 抗張力60Kg/mm↑2以上の高張力鋼の製造方法

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