JPS626613B2 - - Google Patents
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- JPS626613B2 JPS626613B2 JP20571081A JP20571081A JPS626613B2 JP S626613 B2 JPS626613 B2 JP S626613B2 JP 20571081 A JP20571081 A JP 20571081A JP 20571081 A JP20571081 A JP 20571081A JP S626613 B2 JPS626613 B2 JP S626613B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
- C21D1/19—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering by interrupted quenching
- C21D1/20—Isothermal quenching, e.g. bainitic hardening
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
本発明は引張強さ100Kg／mm2以上の強度レベル
で高い延性を有する高張力鋼の製造法に関するも
のである。 近時鋼構造物の巨大化に伴ない、その部材に使
用される鋼材はますます高強度化する傾向にあ
る。例えばコンクリートポールあるいはパイルの
鉄筋として使用されるPC鋼棒はJIS G3109にみ
られるように、最高引張強度145Kg／mm2以上のも
のが規定されている。 一般に鋼材の強度と延性はその性質が相反する
もので、高張力鋼ほど伸びで代表される延性は小
さくなる。特に一様伸びの値は極端に低下する。
一例を挙げると現在多用されている熱処理型PC
鋼棒は、熱間圧延鋼材を焼入―焼戻することによ
つて所要の強度と延性が付与されている。しかし
ながらこのような焼戻マルテンサイト組織で高強
度を得ようとすると、一様伸びは焼入―焼戻直後
で３〜５％であるが、さらに直線矯直―ブルーイ
ング処理によつて1.0〜1.5％程に劣化する。この
ような一様伸びの劣化は、コンクリート構造物が
衝撃荷重などを受けた場合にPC鋼棒が破断し、
もはや鉄筋としての役目を果たすことができなく
なる。 本発明はこのような問題点を解消するためにな
されたものであり、その要旨は、マルテンサイト
生成温度（Ms点）を超え500℃までの温度域で恒
温保持し、ベーナイト変態が10〜50％進行した
後、直ちに急冷して未変態の過冷却オーステイト
をマルテンサイトに変態せしめ高張力化をはか
り、またさらに過冷却オーステイトの一部をその
まゝ残留させることによつて、延性を向上させる
ことにある。 以下本発明についてさらに詳細に述べる。 先ず本発明において成分組成を限定した理由は
次の通りである。 Ｃはマルテンサイトとベーナイトの強度を高め
ると共に、残留オーステナイトを安定して生成せ
しめるために添加するが、0.15％未満ではその効
果は少なく、また過度の添加は効果が飽和しかつ
変態に長時間を有するので、上限を0.80％とす
る。 Siは過冷オーステナイトの安定化のために必須
の元素であり、0.50％未満では安定化は図りがた
く、また3.00％をこえる添加は変態時間を長くす
ると共に鋼の延性が著しく劣化するのでこれを上
限とした。 Mnは焼入性、強度および変態特性を調整のた
めに添加する。その効果は0.20％未満では少な
く、また過度の添加は変態時間を著しく遅らせる
ほか延性が低下するので2.00％を上限とする。 なお本発明は上記Ｃ，Si，Mnを主成分とする
が、さらに焼入性と強度ならびに延性の上昇ある
いはオーステナイトの安定化をはかるために、
Cr2.0％以下、Ni1.0％以下、Mo1.0％以下、
Al0.10％以下、Ti0.3％以下、B0.010％以下、
Nb0.10％以下、V0.50％以下、Ta0.50％以下、
W1.0％以下、Cu1.0％以下、Co1.0％以下のうち
１種または２種以上を含有していても良い。 次に恒温処理温度をMs点を超え500℃までに限
定した理由を述べる。 500℃以上の温度で恒温処理を行なうと組織は
パーライトとなり、所定の強度が確保出来ず、ま
た安定なオーステナイトが生成しない。一方Ms
点以下の温度では、過冷オーステナイトは直ちに
マルテンサイトないしベーナイト組織に変態し、
延性に有効な残留オーステナイトが生成し難い。 また変態量を限定した理由は次の通りである。 一般に、Ms点（マルテンサイト生成温度）を
超え500℃までの温度域において恒温処理を行う
と、処理時間とともにベーナイト変態が進行す
る。 ベーナイト組織は、鋼材の強度を確保すること
のほか、マトリツクスの延性を確保するために、
マルテンサイト組織と共存させる。 鋼材の強度を高くするには、マルテンサイト組
織の量を多くし、一方、延性を高くするには、ベ
ーナイト組織の比率を高くする。 ベーナイト変態において、その量が10％未満で
は過冷オーステナイト量が多く、恒温処理後の急
冷によつてマルテンサイト化し、強度は高くなる
けれども延性が著しく低下する。また、50％を超
えベーナイト変態が進行すると、鋼材の強度を高
めるのに必要なマルテンサイト量が少なくなり、
所定の強度が得られないのみならず処理時間が長
くなつて工業的でない。 このような理由から、恒温処理時のベーナイト
変態進行量を10〜50％に限定する。 次に本発明の実施例について具体的に説明す
る。 第１表は試験に用いた試料の化学成分および変
態温度である。記号Ａ、Ｂは比較材として用いた
従来の焼入焼戻型高張力鋼であり、Ｃ、Ｄ、Ｅは
本発明成分範囲の鋼材である。 第２表は各試料の熱処理条件を示す。記号Ａ〜
Ｅ−１は圧延後いつたん冷却された線材を再加熱
によつてオーステナイト化したものであるが、記
号Ｅ−２は仕上温度950℃で圧延された7.5φ線材
を、圧延直後直接380℃に保定された塩浴槽で処
理したものである。 第３表は第２表の熱処理によつて得られた鋼材
の引張性質および組織割合を示すものである。 記号Ａ、Ｂ−１は従来鋼を従来通りの焼入焼戻
処理したもので、全伸びは約８％、一様伸び３〜
４％程度である。Ｂ−２は従来鋼組成の材料に本
発明の熱処理法を適用た場合の例であるが、この
組成では残留オーステナイトが生成しないので延
性の向上は期待できない。 Ｃ−１，−２，−３、は本発明の成分組成の鋼で
恒温処理条件を変えて行なつた結果である。Ｃ−
１はMs点以下の温度で処理した場合であり、マ
ルテンサイト生成量が多く延性は低い。一方Ｃ−
２はベーナイト変態が終了するまで長時間保持し
た例であるが、残留オーステナイトは生成するも
のの残りがすべてベーナイト組織のため高張力化
は望めない。これに対しＣ−３は本発明方法によ
る処理の場合でこれによると残留オーステナイト
が約10％生成し全伸び14％、一様伸び９％の高延
性が得られる。なおＤ、Ｅ−１、Ｅ−２は本発明
の代表例であり、引張強さ150〜160Kg／mm2の強度
水準で10％以上の一様伸びが安定して得られてい
る。 以上のように本発明の組成と熱処理法とを組み
合わせることによりすぐれた高延性を有する高張
力鋼が得られることは明白である。 なお本発明の実施例でみられるように、いつた
ん冷却された鋼材をAc3以上の温度に再加熱しオ
ーステナイトの状態を得るか或いは圧延直後のオ
ーステナイト状態から直接恒温処理を行なつて
も、その効果は変らない。 本発明は以上主としてPC鋼棒の例をあげて記
述したが、高力ボルトあるいはばねなどの高張力
鋼に適用しても同じ効果を得ることができる。
で高い延性を有する高張力鋼の製造法に関するも
のである。 近時鋼構造物の巨大化に伴ない、その部材に使
用される鋼材はますます高強度化する傾向にあ
る。例えばコンクリートポールあるいはパイルの
鉄筋として使用されるPC鋼棒はJIS G3109にみ
られるように、最高引張強度145Kg／mm2以上のも
のが規定されている。 一般に鋼材の強度と延性はその性質が相反する
もので、高張力鋼ほど伸びで代表される延性は小
さくなる。特に一様伸びの値は極端に低下する。
一例を挙げると現在多用されている熱処理型PC
鋼棒は、熱間圧延鋼材を焼入―焼戻することによ
つて所要の強度と延性が付与されている。しかし
ながらこのような焼戻マルテンサイト組織で高強
度を得ようとすると、一様伸びは焼入―焼戻直後
で３〜５％であるが、さらに直線矯直―ブルーイ
ング処理によつて1.0〜1.5％程に劣化する。この
ような一様伸びの劣化は、コンクリート構造物が
衝撃荷重などを受けた場合にPC鋼棒が破断し、
もはや鉄筋としての役目を果たすことができなく
なる。 本発明はこのような問題点を解消するためにな
されたものであり、その要旨は、マルテンサイト
生成温度（Ms点）を超え500℃までの温度域で恒
温保持し、ベーナイト変態が10〜50％進行した
後、直ちに急冷して未変態の過冷却オーステイト
をマルテンサイトに変態せしめ高張力化をはか
り、またさらに過冷却オーステイトの一部をその
まゝ残留させることによつて、延性を向上させる
ことにある。 以下本発明についてさらに詳細に述べる。 先ず本発明において成分組成を限定した理由は
次の通りである。 Ｃはマルテンサイトとベーナイトの強度を高め
ると共に、残留オーステナイトを安定して生成せ
しめるために添加するが、0.15％未満ではその効
果は少なく、また過度の添加は効果が飽和しかつ
変態に長時間を有するので、上限を0.80％とす
る。 Siは過冷オーステナイトの安定化のために必須
の元素であり、0.50％未満では安定化は図りがた
く、また3.00％をこえる添加は変態時間を長くす
ると共に鋼の延性が著しく劣化するのでこれを上
限とした。 Mnは焼入性、強度および変態特性を調整のた
めに添加する。その効果は0.20％未満では少な
く、また過度の添加は変態時間を著しく遅らせる
ほか延性が低下するので2.00％を上限とする。 なお本発明は上記Ｃ，Si，Mnを主成分とする
が、さらに焼入性と強度ならびに延性の上昇ある
いはオーステナイトの安定化をはかるために、
Cr2.0％以下、Ni1.0％以下、Mo1.0％以下、
Al0.10％以下、Ti0.3％以下、B0.010％以下、
Nb0.10％以下、V0.50％以下、Ta0.50％以下、
W1.0％以下、Cu1.0％以下、Co1.0％以下のうち
１種または２種以上を含有していても良い。 次に恒温処理温度をMs点を超え500℃までに限
定した理由を述べる。 500℃以上の温度で恒温処理を行なうと組織は
パーライトとなり、所定の強度が確保出来ず、ま
た安定なオーステナイトが生成しない。一方Ms
点以下の温度では、過冷オーステナイトは直ちに
マルテンサイトないしベーナイト組織に変態し、
延性に有効な残留オーステナイトが生成し難い。 また変態量を限定した理由は次の通りである。 一般に、Ms点（マルテンサイト生成温度）を
超え500℃までの温度域において恒温処理を行う
と、処理時間とともにベーナイト変態が進行す
る。 ベーナイト組織は、鋼材の強度を確保すること
のほか、マトリツクスの延性を確保するために、
マルテンサイト組織と共存させる。 鋼材の強度を高くするには、マルテンサイト組
織の量を多くし、一方、延性を高くするには、ベ
ーナイト組織の比率を高くする。 ベーナイト変態において、その量が10％未満で
は過冷オーステナイト量が多く、恒温処理後の急
冷によつてマルテンサイト化し、強度は高くなる
けれども延性が著しく低下する。また、50％を超
えベーナイト変態が進行すると、鋼材の強度を高
めるのに必要なマルテンサイト量が少なくなり、
所定の強度が得られないのみならず処理時間が長
くなつて工業的でない。 このような理由から、恒温処理時のベーナイト
変態進行量を10〜50％に限定する。 次に本発明の実施例について具体的に説明す
る。 第１表は試験に用いた試料の化学成分および変
態温度である。記号Ａ、Ｂは比較材として用いた
従来の焼入焼戻型高張力鋼であり、Ｃ、Ｄ、Ｅは
本発明成分範囲の鋼材である。 第２表は各試料の熱処理条件を示す。記号Ａ〜
Ｅ−１は圧延後いつたん冷却された線材を再加熱
によつてオーステナイト化したものであるが、記
号Ｅ−２は仕上温度950℃で圧延された7.5φ線材
を、圧延直後直接380℃に保定された塩浴槽で処
理したものである。 第３表は第２表の熱処理によつて得られた鋼材
の引張性質および組織割合を示すものである。 記号Ａ、Ｂ−１は従来鋼を従来通りの焼入焼戻
処理したもので、全伸びは約８％、一様伸び３〜
４％程度である。Ｂ−２は従来鋼組成の材料に本
発明の熱処理法を適用た場合の例であるが、この
組成では残留オーステナイトが生成しないので延
性の向上は期待できない。 Ｃ−１，−２，−３、は本発明の成分組成の鋼で
恒温処理条件を変えて行なつた結果である。Ｃ−
１はMs点以下の温度で処理した場合であり、マ
ルテンサイト生成量が多く延性は低い。一方Ｃ−
２はベーナイト変態が終了するまで長時間保持し
た例であるが、残留オーステナイトは生成するも
のの残りがすべてベーナイト組織のため高張力化
は望めない。これに対しＣ−３は本発明方法によ
る処理の場合でこれによると残留オーステナイト
が約10％生成し全伸び14％、一様伸び９％の高延
性が得られる。なおＤ、Ｅ−１、Ｅ−２は本発明
の代表例であり、引張強さ150〜160Kg／mm2の強度
水準で10％以上の一様伸びが安定して得られてい
る。 以上のように本発明の組成と熱処理法とを組み
合わせることによりすぐれた高延性を有する高張
力鋼が得られることは明白である。 なお本発明の実施例でみられるように、いつた
ん冷却された鋼材をAc3以上の温度に再加熱しオ
ーステナイトの状態を得るか或いは圧延直後のオ
ーステナイト状態から直接恒温処理を行なつて
も、その効果は変らない。 本発明は以上主としてPC鋼棒の例をあげて記
述したが、高力ボルトあるいはばねなどの高張力
鋼に適用しても同じ効果を得ることができる。
【表】
【表】
【表】
Claims (1)
- １ 重量％で、Ｃ：0.15〜0.80％、Si：0.50〜
3.00％、Mn：0.20〜2.00％を主成分として含有す
る鋼材を、オーステナイト領域からMs点（マル
テンサイト生成温度）を超え500℃までの温度域
に急冷し、この温度域で恒温保持し、ベーナイト
変態を10〜50％進行せしめた後、直ちに急冷する
ことを特徴とするマルテンサイトとベーナイトお
よび少量の残留オーステナイトの複合組織を有す
る高張力鋼の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20571081A JPS58107413A (ja) | 1981-12-19 | 1981-12-19 | 複合組織を有する高張力鋼の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20571081A JPS58107413A (ja) | 1981-12-19 | 1981-12-19 | 複合組織を有する高張力鋼の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58107413A JPS58107413A (ja) | 1983-06-27 |
| JPS626613B2 true JPS626613B2 (ja) | 1987-02-12 |
Family
ID=16511412
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20571081A Granted JPS58107413A (ja) | 1981-12-19 | 1981-12-19 | 複合組織を有する高張力鋼の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58107413A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6043464A (ja) * | 1983-08-15 | 1985-03-08 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 高強度高加工性複合組織鋼板の製造方法 |
| JPH06145782A (ja) * | 1992-11-16 | 1994-05-27 | Kawasaki Steel Corp | 高張力鋼板の製造方法 |
| US20030070736A1 (en) * | 2001-10-12 | 2003-04-17 | Borg Warner Inc. | High-hardness, highly ductile ferrous articles |
-
1981
- 1981-12-19 JP JP20571081A patent/JPS58107413A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58107413A (ja) | 1983-06-27 |
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