JPS62196326A - 表面部の靭性の優れた高強度鋼の製造法 - Google Patents

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、高強度鋼、特に１Ｉ７８０〜１００級であっ
て表面部の靭性の優れた高強度鋼の製造法に関する。

（従来の技術） 今日、その経済性を追求する結果、圧力容器をはじめと
して多くの構造物の大型化、高性能化が図られており、
それに伴い高強度鋼としても１１７８０〜１００級が一
般的に使用されるようになってきた。

１１７８０〜１００はその強度確保に調質処理つまり、
再加熱後、焼入れ、焼戻しを行うか又は熱間圧延後その
ま＼直接焼入れ焼戻しを行うことが行われている。この
直接焼入れ焼き戻しは、工程の省略が可能となること、
熱経済性にすぐれていること等、すぐれた経済的効果を
発揮できることから注目されている。

しかし、この直接焼入れ焼戻し法の場合、通常高温仕上
げで再結晶後焼入れするため焼入性が高く表面部は焼き
が入りすぎて靭性が劣化するという欠点がみられた。

つまり、ｌｌＴ１００　、１ｌＴ８０の直接焼入れ（焼
戻し）において圧延−再結晶後焼入れると表面部は焼き
が入りすぎて靭性が劣化することがあった。特に、Ｎ７
１００ではベース組成の合金化が高いので裏面部靭性を
確保することが難しかった。このため、従来は、微量の
Ｎｂを添加してその細粒化効果を利用して再加熱焼入れ
（焼戻し）により製造していた。

特開昭６０−２１３２６号参照。

このように、直接焼入れで裏面部靭性の優れたＨＴｌｏ
ｏが製造できれば再加熱焼入れ工程を省略できるので好
ましい。

また、直接焼入れによれば、再加熱焼入れよりも高い強
度を得やすいので合金元素の節減につながり、溶接性も
向上する。

（発明が解決しようとする問題点） かくして、本発明の目的は、熱間圧延後、直接焼入れに
より所要の強度を確保するとともに表面部の靭性を併せ
て改善する高強度鋼の製造法を提供することである。

本発明の別の目的は、再加熱により焼入れする調質型の
ものと比較して高強度であって、溶接性も改善した高強
度鋼の製造法を提供することである。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、上述の目的を達成すべく種々検討を重ね
た結果、次のような知見を得、本発明を完成した。

（１）圧延形状比を調整しながら低温圧延を行うことに
より、表面部は未再結晶域圧延が強化され、それにより
導入された加工歪のために、後続工程で焼入れ焼き戻し
を行った場合　表面部の焼きを甘くすることができる。

（２）一方、■Ｂの焼入性向上効果を確保するためＴｉ
添加−高Ｂｌとし、さらに■圧延形状比を制限して未再
結晶域で中心まで圧延加工が及ぶのを少なくすると、そ
の中心部は焼入性を確保することができる。

かくして、上述のような構成をとることによって、直接
焼入れ焼き戻し法により、所要の強度を確保するととも
に表面部の靭性をも併せて改善できるのである。

すなわち、本発明の要旨とするところは、重量％で、 Ｃ：　０．０５〜０．２５％、　Ｓｉ：　０．０３〜０
．７５％、Ｍｎ：　０．３０〜１．８０％、　Ｃｒ：　
０．２０’〜１．５０％、Ｍｏ：　０．０５〜０．７５
％、　Ｂ　：　０．０００３〜０．００３５、ｓｏｌ、
Ａｌ：０．００３〜０．０７５％、Ｎ：　０．００４０
％以下、Ｔｉ：　０．００５〜０．０３０％ ただし、Ｔｉ／Ｎ：　２．５〜６．０ さらに、所望によりＣｕ：　０．１０〜０．７５％、Ｎ
ｉ：０．２５〜２．５０％、およびＶ：　０．０１〜０
．１０％（７）　１種または２種以上、 残部Ｆｅおよび不可避的不純物 から成る組成を有する鋼塊を９５０〜１２００℃に加熱
して熱間圧延する際に、下記に定義される９００℃以下
の１バス当り最大圧延形状比を３以下に制限し、かつ圧
延仕上げ温度８７５〜７００℃で圧延した後、＾ｒ１点
以上から焼入れ、Ａｃ＋点以下で焼戻すことを特徴とす
る、表面部の靭性の優れた高強度鋼の製造法である。

ただし、Ｒ：ロール直径ＣＩ１ｍ） ｈ、：入側板厚（ａｍ） ｈ２：出側板厚（ＩＩＩＩ） このように、本発明の構成は、■板厚表面部の焼入性を
制限するために圧延形状比を小さくした上で８７５〜７
００℃の未再結晶域圧延を実施する；■板厚中心部の焼
入性を確保するため、圧延形状比を３以下に制限する；
■Ｔｉ添加は過剰になるとＴｉＣを析出し、調質鋼では
著しく靭性を劣化させるのでＴｉ／Ｎの範囲を限定した
上でＴｉによりＮを固定することをその特徴とするもの
である。

なお、上記■に関し、従来は、未再結晶域まで圧延仕上
温度を下げると、Ｔｉ添加していない場合ＢＮを析出し
焼入性向上のＢの効果が得られなかった。

かくして、本発明によれば、熱間圧延、それに続く焼入
れ処理において表面部と内部の受ける作用を区分するこ
とによって目的に沿った高強度鋼を製造できるのである
。

（作用） 次に、本発明において上述のように、鋼組成および加工
条件および熱処理条件を限定した理由を以下に詳述する
。なお、本明細書において特にことわりがない限り、「
％」は「重量％」である。

Ｃ：強度確保のため０．０５％以上必須。しかし、０゜
２５％を越えると溶接性を劣化させるので０．０５〜０
．２５％とする。

Ｓｉ：焼戻し軟化抵抗を高めるので０．０３％以上必要
であるが、０．７５％を越えると靭性が劣化する。

好ましくは、０．　ｔｏ〜０．４０％である。

Ｍｎ：焼入性確保のため０．３０％以上必要、しかし、
１゜８０％を越えると焼戻し脆化窓受性を高め靭性を劣
化させる。好ましくは、０．５０〜１．４０％である。

Ｃ「：焼入性および焼戻し軟化抵抗の向上のため、０．
２０％以上必要だが、１．５０％を越えると溶接性劣化
させる。好ましくは、０．４０〜１．３０％である。

Ｍｏ：焼入性と焼戻し軟化抵抗を高めるので０．０５％
以上必須であるが、０．７５％を越えると靭性を劣化さ
せる。

Ｂ、重量で焼入性を確保するので０．０００３％以上必
要であるが、０．００３５％を越えると靭性を劣化させ
る。

ｓｏｌ、Ａｌ：脱酸のため０．００３％以上必要である
が、０．０７５％を越えると焼戻し時に粒界の炭化物を
凝集粗大化させて靭性を劣化させる。

Ｎ：圧延時および圧延後焼入れまでの間にＢと結合し、
ＯＮを析出し焼入性を劣化させるのでＮ≦０．００４０
％とすべき。好ましくは、０．０００５〜０．００２５
％である。

Ｔｉ：　ＮをＴｉＮとして固定し未再結晶域まで圧延温
度を下げても８Ｎを析出しないように０．００５％以上
必要。しかし、０．０３０％を越えて添加するとＴｉＣ
を析出し高強度調質鋼では著しく靭性を劣化させる。好
ましくは、０　、００７〜０．０２０％である。

Ｔｉ／Ｎ比：本発明において、さらにＴｉ／Ｎの比の限
定を設けたのは、ＴｉとＮとを独立にその添加範囲を設
定するのでなく、ＴｉとＮとがＴｉＮとして実質上すべ
てが固定されるべく、ＴｉとＮを化学量論的に等しく添
加するためである。

化学量論的に等しい量の比はＴｉ／　Ｎ　−３，４２で
あるからその前後許容できる範囲を設定したのである。

Ｔｉ／Ｎが２．５より小さいとＮをＴｉで十分固定でき
ず８Ｎの析出により焼入性が低下するが６．０を越える
とＴｉが過剰になりＴｉＣを析出し、靭性が著しく劣化
するので６．０以下とする。

好ましくは、３．０〜４．０である。

本発明にあっては必須に応しＣｕ、　Ｎｉおよび／また
は■を添加してもよいが、それらを添加する理由は本発
明にかかる鋼の強度を改善するためであるが、個別的に
より具体的な作用効果は次の通りである。

Ｃｕ：強度確保のため０．１０％以上必要であるが、０
゜７５％を越えると表面性状を劣化させる。

Ｎｉ：靭性を劣化させずに焼入性を高めるので０．２５
％以上必要であるが２．５％を越えるとガスカット時の
カット面を劣化させる。

Ｖ：焼戻し軟化抵抗を高めるので０．０１％以上必要。

しかし、０．１％を越えると靭性を劣化させる。

圧延加熱温度： 熱間圧延に際して、その加熱温度が９５０〜１２００℃
とするが、９５０℃未満では後述する仕上げ温度を確保
することが困難となるからであり、一方、１２００℃を
越えるとＴｉＮが粗大化してオーステナイト粒の成長を
抑止できなくなるため、上限を１２００℃とする。

圧延形状比： 熱間圧延に際して、９００℃以下の１バス当りの圧延形
状比を最大３以下にｔ（＋限するが、これは、オーステ
ナイト粒の再結晶が抑制される領域で表面部にのみ加工
を加え、つまり加工歪を導入し、中心部は可及的にその
影響を受けないようにするためである。この最大圧延形
状比が３を越えると、中心部の焼入性が低下して靭性も
低下してしまう。

仕上げ温度： 仕上げ温度が７００℃未満となると、変形抵抗が大きく
なりすぎ、圧延が困難となる。一方、８７５℃を越える
と、本発明の目的とする低温圧延の効果が発揮されない
。

直接焼入れ焼き戻し処理： 上述のような熱間圧延が終了してから、そのまま直接、
Ａｒ、変態点以上の温度から焼入れを行うが、これは、
圧延後直ちに焼入れして焼入れ効果を増幅し、十分な強
度と靭性を得るためであり、前記温度未満では焼入れ効
果を得ることができないからである。

また、ＡＣ＋変態点以下で焼き戻しを行うのは、鋼組織
中に炭化物、窒化物を析出させて、その強度と靭性とを
より一層向上させるためである。

次に、本発明を実施例にもとづいてさらに詳述する。

実施例 第１表に示す各組成を有する厚さ２００　ｍ＋ｗの連続
鋳造鋼スラブから本発明方法によって高強度鋼板を製造
した。

このときの圧延条件および熱処理条件は第２表に示す通
りであった。圧延形状比の決定にあたって、処理を簡単
にするため圧延ロール直径はいずれも５５０１のものを
使用した。指示板１７に応じ、パス数は３〜１２であっ
た。

このようにして製造された鋼板の１／２Ｌおよび表面部
の機械的特性さらには靭性をＬ方向について評価した。

その結果を同じく第２表にまとめて示す。

第２表に示す結果からも明らかなように、鋼種Ａ−Ｃの
各比較例−３においては、最大圧延形状比が３を越える
と、１／２ＬのｖＴｓが大幅に上昇する。

また、比較例−４のように、仕上げ温度が９２５〜９５
０℃と高すぎる場合、さらに比較例−５のようにさらに
再加熱による調質処理を行う場合、表面部のｖＴｓがか
なり高温側にみられる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で、 Ｃ：０．０５〜０．２５％、Ｓｉ：０．０３〜０．７５
   ％、Ｍｎ：０．３０〜１．８０％、Ｃｒ：０．２０〜１
   ．５０％、Ｍｏ：０．０５〜０．７５％、Ｂ：０．００
   ０３〜０．００３５、ｓｏｌ、Ａｌ：０．００３〜０．
   ０７５％、Ｎ：０．００４０％以下、Ｔｉ：０．００５
   〜０．０３０％ ただし、Ｔｉ／Ｎ：２．５〜６．０ 残部Ｆｅおよび不可避的不純物 から成る組成を有する鋼塊を９５０〜１２００℃に加熱
   して熱間圧延する際に、下記に定義される９００℃以下
   の１パス当り最大圧延形状比を３以下に制限し、かつ圧
   延仕上げ温度８７５〜７００℃で圧延した後、Ａｒ＿３
   点以上から焼入れ、Ａｃ＿１点以下で焼戻すことを特徴
   とする、表面部の靭性の優れた高強度鋼の製造法。 圧延形状比＝√｛［Ｒ（ｈ＿１−ｈ＿２）］／（ｈ＿１
   ＋ｈ＿２）｝ただし、Ｒ：ロール直径（ｍｍ） ｈ＿１：入側板厚（ｍｍ） ｈ＿２：出側板厚（ｍｍ）
2. （２）重量％で、 Ｃ：０．０５〜０．２５％、Ｓｉ：０．０３〜０．７５
   ％、Ｍｎ：０．３０〜１．８０％、Ｃｒ：０．２０〜１
   ．５０％、Ｍｏ：０．０５〜０．７５％、Ｂ：０．００
   ０３〜０．００３５、ｓｏｌ、Ａｌ：０．００３〜０．
   ０７５％、Ｎ：０．００４０％以下、Ｔｉ：０．００５
   〜０．０３０％ ただし、Ｔｉ／Ｎ：２．５〜６．０ さらにＣｕ：０．１０〜０．７５０％、Ｎｉ：０．２５
   〜２．５０％、およびＶ：０．０１〜０．１０％の１種
   または２種以上、 残部Ｆｅおよび不可避的不純物 から成る組成を有する鋼塊を９５０〜１２００℃に加熱
   して熱間圧延する際に、下記に定義される９００℃以下
   の１パス当り最大圧延形状比を３以下に制限し、かつ圧
   延仕上げ温度８７５〜７００℃で圧延した後、Ａｒ＿３
   点以上から焼入れ、Ａｃ＿１点以下で焼戻すことを特徴
   とする、表面部の靭性の優れた高強度鋼の製造法。 圧延形状比＝√｛［Ｒ（ｈ＿１−ｈ＿２）］／（ｈ＿１
   ＋ｈ＿２）｝ただし、Ｒ：ロール直径（ｍｍ） ｈ＿１：入側板厚（ｍｍ） ｈ＿２：出側板厚（ｍｍ）