JPS62103347A - 板厚25ミリメートル以上の厚肉高靭性高張力鋼およびその製造法 - Google Patents

板厚25ミリメートル以上の厚肉高靭性高張力鋼およびその製造法

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JPS62103347A
JPS62103347A JP24364385A JP24364385A JPS62103347A JP S62103347 A JPS62103347 A JP S62103347A JP 24364385 A JP24364385 A JP 24364385A JP 24364385 A JP24364385 A JP 24364385A JP S62103347 A JPS62103347 A JP S62103347A
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JP
Japan
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steel
toughness
thickness
strength
plate thickness
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JP24364385A
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English (en)
Inventor
Yoshihiro Okamura
岡村 義弘
Seinosuke Yano
矢野 清之助
Akinori Toyofuku
豊福 昭典
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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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) 本発明は靭性のすぐれた引張強さ60 Kqf / m
tr2級以上の庫内高張力鋼およびその製造法に関する
ものである。近年、エネルギー裔要が益々増加し、その
安定確保のため寒冷地や深海地開発が進められ、又、エ
ネルギー備蓄のためのタンクの建造も活発化1.ている
。それらに用いられる構造物は大型化、厚肉化の傾向に
あり、より高い安全性の確保のため強度と靭性のすぐれ
た鋼の開発が望まれている。
(従来の技術) 従来から、厚肉強靭性鋼には炭素鋼にNl、Cr、Mn
Mo 、 B 、 Vなどの合金元素を添加した例えば
Ni鋼。
Cr鋼、Cr−Mo鋼+ N l −Cr −Mo −
B 鋼など各攬成分組成の鋼が開発されその大半が熱間
圧延後再加熱焼入焼戻法により製造されている。中でも
Bは少量で鋼の焼入性を著しく高めしかも製造コストの
利点から一般に広く使用され、このBの焼入性を最大限
に発揮させた製造方法か多く報告されている。
例えば特公昭56−52970号公報は、B:0.00
05〜0.0025%を含有する低合金鋼’11200
℃以上の加熱温度で圧延あるいは鍛造加工を施し、Ac
3点以上の温度から焼入れAc1点以上の温度で焼戻す
製造法でこの中でBの焼入効果を鋼中N量を低く抑えて
発揮させようとするものである。まだ特公昭60−25
494号公報は、B:0.0003〜0.0080%を
含有する低合金鋼片を一定の条件で熱間圧延した後、放
冷途中でかつオーステナイト再結晶が十分進んだ後水焼
入れを行い、さらにAc1点以下で焼戻す高張力鋼板の
製造法で、固溶しているBを圧延後焼入れまでに粒界に
偏析させてBの焼入性向上効果を発揮させ、板厚中心部
で下部ベイナイト組織を呈して良好な強度、靭性を得よ
うとするものである。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、焼入熱処理時におけるこのような強度と
靭性を向上する下部ベイナイト組織の生成は主に80K
qf/mn”級以上の高張力鋼の場合であって、60 
Kgf /+u”級の高張力鋼で、このような組織が得
られるのは精々251131以下の板厚の場合であり、
それより厚い板厚では冷却速度が遅くなり、上部ベイナ
イト組織が生成して、強度および靭性が著しく低下する
。またこのような60Kgf/MN2級の高張力鋼に対
して近年、使用量の増加と共に、従来にも増して漬れた
溶接性を具備することが要みされている。溶接性を考慮
すると低炭素当量化を計らねばならず、必然的に合金元
素の添加惜を低減しなければならない。こうした溶接性
を考慮した低炭素当量のB含有庫内高張力鋼が特公昭5
6−19372号公報、特公昭56−21808号公報
などで報告されているが、必ずしも板厚中心部まで安定
した焼入性が確保されず、上部ベイナイト組織が生成さ
れ、強靭性が著しく損なわれる問題があった。一般に焼
入組織は冷却速度の速い順にマルテンサイト組織、下部
ベイナイト組織、上部ベイナイト組織、フェライト+パ
ーライトの混合組織となる。特に厚肉材では、板厚方向
の冷却速度が異なるため、このような組織が板厚表面か
ら順次生成する。また製鉄工場における厚肉材の製造工
程では、余程の冷却能を高めた装置にするかあるいは・
焼入性能の高い鋼成分組成を採らないかぎり板厚中心部
でマルテンサイト組織または下部ベイナイト組織を呈す
ることは稀で板厚表面から1/4板厚までは下部ベイナ
イト主体の組織となりまた板厚中心部では上部ベイナイ
ト主体の組織を呈する。従って鋼の焼入性を高めるため
Bの含有量を高め、さらに合金元素も多量に添加する手
段を講じているが、溶接構造物用鋼として必要な溶接性
が強度・靭性の増加に伴なわない問題があった。
(問題を解決するだめの手段) 本発明者等は板厚25111以上の焼入焼もどし型厚肉
材に見られる板厚中心部の靭性劣化に着目し、その靭性
改善を計9、板厚方向の靭性を均一化し、さらに高強度
と溶接性を具備した厚肉高張力鋼を開発することを目的
に鋼およびその製造法について種々検討した結果、板厚
が25j111以上の厚肉高張力鋼において板厚中心部
に生成する靭性を害する上部ベイナイト組織は高成分に
しない限り避けられないが、板厚中心部に微細なオース
テナイト粒を生成させることによって上記ベイナイト組
織のままで強度と靭性、さらには溶接性も改善されるこ
とを知見しまた。またこのような組織の鋼は未再結晶温
度域での側倒圧延後直接焼入れし、その後焼戻し処理を
施すことによって得られることを知見した。
本発明は、このような知見に基いて構成したもノテその
要旨は、C0.05〜0.20 % 、 St 0.5
%以下。
Mn 0.6〜2.0%、 5otAt0.01〜0.
10%、 V 0.01〜0.2%を含み、さらにCu
 0.05〜1.0%、 Ni 0.01〜1.5%、
 Cr 0.05〜1.0%、 Mo 0.05〜1.
0%、Nb0.005〜0.10%、B0.0O05〜
0.0020%の1種又は2種以上を含有し、残部がF
eおよび不可避的不純物からなる鋼で、板厚中心部のオ
ーステナイト粒度(ASTMA)が8番以上で、かつ焼
戻し上部ベイナイト組織からなる厚肉高靭性高張力鋼で
あり、又そのような鋼はスラブを900〜1200℃に
加熱し、熱間圧延において、未再結晶温度域で仕上り厚
に対し、40%以上の累積圧下を行ない、krs点以上
でこの圧延を完了後直ちに焼入れし、続いてAc4点以
下の温度で焼戻しを行なって製造される。
以下、本発明について詳細に説明する。
先ず、本発明を上記のような鋼成分に限定した理由を述
べる。
C;Cは0.05%未満では高強度を得るのに不充分で
あり、また0、18チを越えると溶接割れ性が低下する
st; siは強度向上に有効であるが、05%を越え
ると靭性を低下させる。
Mn: Mnは焼入性及び靭性を向上させるのに有効で
あるが、0.6チ未満では、その効果が不充分であυ、
又、2.0%を越えると靭性及び溶接割れ性を低下させ
る。
5otAt; Atは介在物低減のため0.01%以上
添加するが、010チを越えると介在物増加によシ靭性
低下をもたらす。又、Bを添加する場合、焼入性に有効
なりを確保するためにもAtは0.01%以上の添加が
必要である。
v;vは本発明の目的に対し、Nbと異なって低温で、
かつ広範囲な加熱温度域で固溶するため、焼戻し処理に
おける析出硬化を最大に発揮することができる。そのた
めには、0.01%以上必要である。しかし、0.2%
を越えると靭性を低下させる。
以上の成分組成は本発明における鋼の基本成分であり、
さらに本発明は強度および靭性を改善するために以下の
成分を選択添加する。
Cu; Cuは強度および靭性を確保するために0.0
5%必要とするが1.0チを越えると靭性を劣化させる
Nl;Nlは強度および靭性を確保するために添加する
もので、0.01%未満では効果は十分でなく、又、1
.5%を越えると強度の割には靭性改善の効果が小さく
、コスト上昇を招くので望ましくない。
Cr; Crは焼入性を上げ、強度を確保するため0.
05チ以上添加するが、1.0%を越えると溶接硬化性
が増大する。
Mo;MoもCrと同様に焼入性が増加し、強度確保の
ために選択添加するが0.05%未満では効果がなく又
1.0チを越えると溶接性・靭性が劣化する。
Nb;Nbは、圧延前の加熱時におけるオーステナイト
粒の細粒化に有効であわ、また圧延時における未再結晶
温度域を拡大するだめ、細粒化に有効である。そのため
0005%以上必要であるが、0.10%を越えると靭
性を低下させる。
Ti: TlはNbと同様にオーステナイト粒を微細化
するために添加する。0.005%未満では効果がなく
、0.05%を越えると靭性を低下させる。
BIBは本発明において、焼入れ時における初析フェラ
イト生成を抑制し、焼入性を上げ板厚中心部において強
度を確保する有効な元素であるが、0.0020%を越
えるとその効果が飽和してかえって靭性を低下させる。
上記の成分の他に不可避的不純物としてp 、 s。
N等は本発明の目的の靭性および溶接性等を劣化さ°せ
る有害な元素でその量は少ないほど好ましくPく0.0
2%、Sく0.02%、N<0.006%に調整するこ
とが好ましい。
さらに本発明において板厚中心部の焼入組織がオーステ
ナイト粒度(ASTM Ji ) 8番以上の上部ベイ
ナイト組織でなくてはならない理由について述べる。
溶接性を考慮した低成分低炭素当量の厚肉材の焼入れ組
織は板厚表膚下から174板厚部は下部ベイナイト主体
の組織となるが、板厚中心部では上部ベイナイト主体の
組織となる。また、さらに遅い冷却速度で生成するフェ
ライト十パーライト組織では強度が不十分である。した
がって高強度高靭性を得るためには少くとも上部ベイナ
イト組織とオーステナイト粒を細粒にする必要がある。
第1図はオーステナイト粒度と2種類の主たる焼入組織
(下部ベイナイト組織および上部ベイナイト組織)が靭
性におよほす影響について示したものである。特に焼入
冷却速度の速い薄肉物に生成する下部ベイナイト組織は
、オーステナイト粒度依存性が小さく高靭性を示す。こ
れに対し冷却速度の遅い厚肉物に生成する上部ベイナイ
ト組織はオーステナイト粒度依存性が高いが、オーステ
ナイト粒度を8番以上に細粒化することによシ著しく靭
性が向上する。すなわち低成分低炭素当量の鋼板の板厚
中心部に生成する上部ベイナイト組織をASTM iに
8番以上の微細なオーステナイト粒にすることにより板
厚方向の靭性が均一で、かつ高強度の鋼が得られる。
さらに上記のような銅は従来の焼入焼もどし法によって
も製造できる場合もあるが以下に述べるような本発明の
方法によって安定に製造される。
すなわち、上記のような成分組成に溶製された低合金鋼
の溶鋼を連続鋳造法もしくは造塊分塊法によって鋼片と
したのち必要に応じて偏析成分の拡散を目的として加熱
・冷却する処理を繰返えし最終的に900〜1200℃
に加熱し、熱間圧延を行なう。この加熱は加熱オーステ
ナイトの細粒化と焼戻し処理時に微細なV炭窒化物を析
出させるための溶体化処理であり、さらにB添加の場合
はNをAtで固定し、焼込れ時に固溶Bを増加し、初析
フェライトの生成を抑制し焼入性を高めるための処理で
もある。すなわち、この加熱温度はAtNを再分解させ
ない温度であり、かつV炭窒化物が溶体化する温腋でそ
の上限を1200℃とした。まだ、900℃未満の低い
温度では、■炭窒化物の溶体化が減少し、かつ熱間圧延
時の変形抵抗が増し圧延形状が不良になる。これらの問
題を考慮して鋼片の加熱温度を900〜1200℃とし
た。
このような高温度に加熱された鋼片に熱間圧延において
未再結晶温度域で仕上シ厚に対し、40%以上の累積圧
下を行ないAr5点以上でこの圧延を完了後直ちに(8
0秒以内)焼入れする。この処理は (a)  板厚中心部の靭性改善のため、板厚中心部の
オーステナイト粒を8番以上とすること、(b)  焼
戻し処理時における微細炭窒化物生成による析出強化を
より効果的に得るためのものである。
すなわち、未再結晶温度域の圧延はオーステナイト粒を
伸長細粒化し、かつ変形帯形成にとも々い転位密度を多
数増加し、焼戻し時に微細な炭窒化物を転位に優先的に
析出させ効果的な析出強化を得るだめのものである。こ
の熱間圧延において仕上り厚に対し、累積圧下率を40
%以上とする理由は、オーステナイト粒を8番以上にす
るためである。また仕上温度をAr3点以上と限定した
のは、Ar3点以下になると焼入れ時にフェライトが生
成し強度確保が不十分となるからである。第3図(、l
)は、かくして得られた熱間圧延後の本発明材(鋼工、
板厚40u、仕上温度829℃、圧下率67%〕の板厚
中心部の焼入組織を示す顕微鏡写真であり、第3図(b
)は比較材で通常の再加熱焼入材(@工、板厚40u、
再加熱焼入温度900℃)の板厚中心部の焼入組織を示
す顕微鏡写真である。
本発明にかかわる第3図(、)は板厚中心部のオーステ
ナイト粒度が8番以上でかつ焼入組織が細粒上部ベイナ
イト組織である。また比較材の第3図(b)はオーステ
ナイト粒度6.2番の粗粒上部ベイナイト組織を呈す。
しかし第3図(、)で示すようなこのままの処理では降
伏強度および靭性が不十分であり、Ac1点以下の温度
で焼戻し処理を行なう必要がある。第2図に強度、靭性
におよばず焼戻し温度の影響を示す。
本発明材は熱間加工時に附与された加工転位の存在によ
って特に板厚中心部の強度が比較材に比ベロ00℃付近
の焼戻し温度において著しく向上している。またオース
テナイト粒の細粒化により特に板厚中心部まで比較材に
比べ高靭性が得られることが分かる。
このように本発明によれば板厚中心部棟で高強度高靭性
が得られるので成分元素の低減が可能となり溶接性も改
善される。
(実施例及び発明の効果) 次に本発明の実施例について説明する。
転炉で溶製し連続鋳造法で製造した第1表に示す各成分
組成の一片を第2表に示す本発明法と比較法の各々の製
造条件に基いて板厚25〜1100I1の鋼板に製造し
た。その時の試験結果を第3表に示す。上記の第3表に
示す結果から明らかなように本発明法で得られた鋼板の
機械的性質は比較法で得られた鋼板に比べ強度および靭
性が高く特に板厚中心部の頻度・靭性が著しく向上して
いる。
またオーステナイト粒度も比較法による鋼材に比べ細粒
化している。
1◆1
【図面の簡単な説明】
第】図は焼入組織が主に下部ベイナイト組織および主に
上部ベイナイト組織である場合の靭性に及ぼすオーステ
ナイト粒度の影響を示す図、第2図は強度、靭性に及ぼ
す焼戻し温度の影響について本発明鋼と比較鋼について
示す図、第3図(a)は本発明鋼の特徴を示した板厚中
心部の金属組織を示す光学顕微鏡組織写真(X400)
、第3図(b)は比較鋼で再加熱焼入材の板厚中心部の
金属組織を示す光学顕微鏡組織写真(X400)である
。 本  多  小  平 。−−j 岸  1) 正 行   〕 第1図 X5  乙 −7♂ 夕に/l

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)C0.05〜0.18%、 Si0.5%以下、 Mn0.6〜2.0%、 solAl0.01〜0.10%、 V0.01〜0.2%、 を含み、さらにCu0.05〜1.0%、Ni0.01
    〜1.5%、Cr0.05〜1.0%、Mo0.05〜
    1.0%、Nb0.005〜0.10%、Ti0.00
    5〜0.05%、B0.0005〜0.0020%の1
    種又は2種以上 を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼
    で、板厚中心部のオーステナイト粒度(ASTMNo.
    )が8番以上で、かつ焼戻し上部ベイナイト組織からな
    ることを特徴とする板厚25mm以上の厚肉高靭性高張
    力鋼。
  2. (2)C0.05〜0.18%、 Si0.5%以下、 Mn0.6〜2.0%、 solAl0.01〜0.10%、 V0.01〜0.2%、 を含み、さらにCu0.05〜1.0%、Ni0.01
    〜1.5%、Cr0.05〜1.0%、Mo0.05〜
    1.0%、Nb0.005〜0.10%、Ti0.00
    5〜0.05%、B0.0005〜0.0020%の1
    種又は2種以上 を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼
    片を、900〜1200℃に加熱した後、熱間圧延にお
    いて、未再結晶温度域で仕上り板厚に対し40%以上の
    累積圧下を行ない、Ar^3点以上で圧延を完了した後
    直ちに焼入れし、続いてAc^1点以下の温度で焼戻し
    することを特徴とする板厚25mm以上の厚肉高靭性高
    張力鋼の製造法。
JP24364385A 1985-10-30 1985-10-30 板厚25ミリメートル以上の厚肉高靭性高張力鋼およびその製造法 Pending JPS62103347A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100711467B1 (ko) 2005-12-23 2007-04-24 주식회사 포스코 표층부 인성이 우수한 보론첨가 극후물 강판의 제조방법
DE112008000562B4 (de) * 2007-10-26 2013-05-29 Baoshan Iron & Steel Co.,Ltd. Stahlplatte mit geringer Heißrissanfälligkeit und einer Streckgrenze von 800 MPa sowie Verfahren zu deren Herstellung

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