JPS6318024A - 高張力高靭性鋼板の製造方法 - 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、高張力高靭性鋼板の製造方法に関し、特に熱
間圧延後に強制冷却をすることにより強度の上昇に合わ
せて靭性にも優れた性質を示す鋼板の製造を可能とする
ための冷却技術についての提案である。

（従来の技術） 鋼を熱間圧延後に強制冷却すると強度が上昇し、またそ
の後に行う冷却条件を適正に選べば、靭性についても改
善されることは知られている。例えば、特公昭５８−２
７３２７号公報の開示によれば、Ｃ：０．０３〜０．１
８　ｗｔ％、Ｓｉ　：　０．０５〜０．６　ｗｔ％、Ｍ
ｎ　：　０゜６０〜２．０　ｗｔ％を含有する鋼片を、
熱間圧延し、未再結晶域での全圧下率３０％以上とし、
Ａｒ３以上で圧延を終了した後、３℃／Ｓ以上の冷却速
度で強制冷却し、その後５００℃〜６００℃の温度で冷
却を停止するという方法により高張力高靭性の鋼板を製
造している。

しかし、上記従来技術の場合、冷却停止温度を５００℃
以上としているために強制冷却による強度上昇にも限界
があり、より高強度化を目指すためには溶接性を損なう
ような合金成分の添加が必要であり、このために鋼片の
利用対象が限定されるという問題点があった。

この煮熱間圧延後に室温まで急冷する処理を行えば、引
張強度を上昇させ得ることは、良く知られている。しか
し、冷却したままの状態では降伏強度や靭性が低下する
ため、降伏強度、靭性を改善するためには焼きもどしが
必要である。

また、他の手段として、５００℃以下の適正な温度で強
制冷却を停止することも有効であるが、冷却条件に対す
る依存性が大きいために適正条件が非常に狭い範囲に限
定され、大量生産には不向きであるという問題点を抱え
ていた。

そこで、本発明の目的は、より一層強度の上昇を図ろう
とするときに障害となる上掲従来技術の不備を克服する
ことにある。すなわち、溶接性を損なうような合金元素
の添加が不必要で、熱処理なしでも引張強度５Ｑ　ｋｇ
　ｆ　／　ｗ　２以上、延性靭性破面遷移温度−８０℃
以下の高張力高靭性鋼板を安定して大量生産する有利な
方法を見出すことにある。

（問題点を解決するための手段） 上述した目的達成のために、本発明者らはモデル圧延機
、モデル冷却装置を用いて、広範囲の実験を行い、かか
る要求を満たすための製造条件と組織及び鋼板の機械的
性質との関係を求め、以下のような課題解決のための方
途を着想するに至った。

（１１鋼板のフェライト分率を６０％〜８０％の範囲に
制御し、２相＆ＩＩｍをベイナイトにすると強度および
靭性ともに優れた鋼板の製造が可能である。

（２）Ｃ＋−で表わされるＣ当量が０．２〜０．４を示
す範囲の鋼について、圧延終了温度を７５０〜８００℃
とし、その圧延温度からの冷却に際し、冷却速度３℃／
Ｓ〜６℃／Ｓに制御すると共に５７５℃以上の温度域で
冷却を停止すると、５５０℃までに６０％以上のフェラ
イトが生じる。また、上記の冷却を６２５℃以下にする
とフェライト分率は８０％以下となり、５５０℃まで空
冷してもノく一ライトは生じない。

＋３１　７５０℃以上の温度から５５０℃まで冷却し、
フェライト分率６０〜８０％で残りは準安定性オーステ
ナイトからなる組織を生じさせ、１０〜ｂの冷却速度で
３７５℃〜４７５℃の温度まで冷却すると、前記準安定
オーステナイトはへイナイトに変態する。

上述の如き着想を基にさらに種々の実験した結果、次の
ような上記技術的課題解決手段に想到した。すなわち、
本発明は、 Ｃ：　０．０５〜０．２　ｗｔ％、Ｍｎ　：　０．５〜
２．０％を含有ｎ しかつＣ十−で表わされるＣ当量が０．２〜０．４　ｗ
ｔ％である炭素鋼または低合金鋼を、９５０℃〜１２０
０℃の温度に加熱し、次いで９００℃以下の温度での全
圧下率が５０％以上になるような熱間圧延を、７５０℃
〜８００℃の温度で圧延を終了するように行い、その後
７５０℃以上の温度から３℃／Ｓ〜６℃／Ｓの範囲の冷
却速度で冷却し、そして５７５℃〜６２５℃の温度で該
冷却を停止し、次に空冷を経た後５５０℃以上の温度か
ら１０℃／Ｓ〜１５℃／Ｓの冷却速度で３７５℃〜４７
５℃の温度まで冷却を行った後再び空冷することを特徴
とする強度および靭性がともに優れた非調質の高張力高
靭性鋼板の製造方法である。

（作　用） 以下に上掲課題解決手段に示した本発明にかかる製造条
件について具体的に述べる。

大量生産を目指す場合において、加熱時に鋼片の各部を
完全にオーステナイト化するためには、鋼の成分組成に
もよるが一般に加熱温度の下限は９５０℃とする必要が
ある。また、オーステナイト粒の粗大化防止するために
加熱温度の上限を１２００℃にする必要がある。

次に、十分な低温靭性を得るためには、未再結晶域で十
分な圧下を行い、オーステナイト中に変形帯を導入して
フェライト核形成能を高める必要がある。このためには
９００℃以下での全圧下率は５０％以上にしなければな
らない。この全圧下率が５０％以下では十分な変形帯密
度が得られなくなるからである。

さらに十分な低温靭性を得るための他の条件として規定
する圧延終了温度は、８００℃を上限とする。この圧延
終了温度が８００℃を超えると、未再結晶域圧延を行う
効果が十分発揮されず靭性が劣化することとなる。一方
、冷却による強度上昇の効果を得るために、上記の圧延
終了温度を７５０℃とする。この下限温度が７５０℃よ
りも低くなると、オーステナイト−フェライト域でのフ
ェライト加工による変態が起こりやすくなり、焼入れ性
が低下して十分な強度上昇効果が得られない。

次に、圧延終了温度の限定について述べたと同じ技術的
な観点から冷却開始の温度を７５０℃以上にする必要が
ある。本発明において、冷却による強度上昇効果を十分
に発揮させ、また靭性を改善し、さらには安定な材料の
機械的性質を得るためには、強制冷却を２つの温度域に
分けて制御する必要がある。

第１に、前半の冷却制御は、フェライト分率を制御する
ためのものであり、本発明においてはフェライト分率が
５０％〜８０％になるように制御する。

そのためには冷却速度を３℃／Ｓ〜６℃／Ｓの範囲にす
る必要がある。かかる冷却速度が３℃／Ｓ以下の場合に
はフェライト分率が８０％となり冷却による強度上昇効
果が得られる。また冷却速度が６℃／Ｓ以上の場合には
フェライト分率が５０％以下となり靭性が劣化する。

なお、この冷却処理に当たって、前段の冷却停止温度の
上限を６２５℃とするのは、フェライト分率を８０％以
下とするためであり、また下限を５７５℃とするのはパ
ーライト変態を防止するためである。

次に、前記冷却に引き続いて行う空冷処理の終了後、さ
らに続ける冷却のその開始温度を５５０℃以上とする。

これも上記冷却条件限定と同様な考え方による。

第２に、後半の冷却制御について説明する。この後半冷
却は、それまでの冷却制御でフェライトや準安定オース
テナイトであった組織を、フェライト−ベイナイトに変
えるための処理であり、まず冷却速度の下限を１０℃／
Ｓとする。このときマルテンサイトの生成を防止するた
めに冷却停止温度の下限を３７５℃とすると共にパーラ
イト生成を防止するために冷却停止温度の上限を４７５
℃とする。なお、材質面からは冷却速度に上限はないが
、安定に冷却を制御するためにこのときの冷却速度の上
限を１５℃／Ｓとする。

次に、本発明で対象とする高張力高靭性鋼板の成分組成
についてその限定の理由について説明する。

Ｃは、０．０５　ｗｔ％（以下は単に「％」で略記する
）未満では鋼の強度が不足し、母材の熱影響部（ＨＡＺ
）の軟化が顕著となる。一方、０．２％を超えると母材
靭性の劣化及び溶接部の効果、耐割れ性の劣化が大きく
なる。従って、Ｃ量は、０．０５〜０．２％の範囲に限
定する。

Ｍｎは、０．５％未満では鋼の強度、靭性が劣化し、）
ＩＡＺが軟化する傾向となる。しかし、２％を超えると
ＨＡＺの靭性が低下するため、０．５〜２％に限定する
。

そして、ＣとＭｎとの組成割合については、さらに次の
ように限定する必要がある。すなわち、Ｍｎ Ｃ十−量が０．２％以下になると鋼板のフェライト分率
が８０％以上となり、母材強度が低下する。

Ｍｎ Ｃ＋−が０．４％を超えると母材靭性の劣化及び溶接部
の硬化、耐割れ性の劣化が大きいことから、要がある。

上記の基本的な成分組成の限度に加え、必要に応じて、
０．１％以下のＮｂ、　０．１％以下の■、０．５％以
下のＣｕ、０．５％以下のＮｉを添加することにより、
母材の強度、靭性を高めるようにしてもよい。

（実施例） 以下本発明を実施例をもって説明する。

実施例１ この実施例で用いた供試鋼の成分組成を表１に示す。

上記表２は、板厚２５＋ｍの厚板についての加熱、熱間
圧延、冷却条件および板厚中心部の機械的性質を示した
ものである。

この表２から判るように、前半の冷却速度が２’Ｃ／ｓ
　　（Ｎａ２）と本発明で限定した下限を外れる場合に
は、引張強度が５５ｋｇ　ｆ　／ｍＭ”　Ｌ、、か得ら
れず、一方、上限を８℃／５（ｈｈ４）では切欠靭性を
示すｖ　Ｔｒｓが一６２℃しか得られていない。また、
前半の冷却速度が５℃／Ｓと本発明範囲にあっても、前
半の冷却停止温度が６５０℃（阻５）あるいは５２０℃
（Ｎ１３）とそれぞれその上限あるいは下限を外れる場
合は、引張強度が５５ｋｇ　ｆ　／ｖａｎ”あるいは５
４ｋｇｆ／ｍ”と冷却強化が十分でない。しかし、前半
の冷却速度５℃／ｓ、冷却停止温度６００℃（１１ｋＬ
１）と本発明の範囲にある場合には、引張強さ６１ｋｇ
　ｆ　／　＋ｎ２、Ｖ　Ｔｒｓ　　：　　９５℃と強度
、靭性ともにすぐれた値を示している。

次に、後半の冷却速度が５℃／５（ｈｈ６）と本発明で
限定した下限に満たない場合には引張強さが５６ｋｇｆ
／ｍ”Ｌか得られない。また、後半の冷却停止温度が５
００℃（阻７）と上限値を超える場合の引張強さは５５
ｋｇｆ／鶴２しかなく、また３２５’Ｃ（ＮｃＬ９）と
下限値未満の場合には降伏強度が４１ｋｇ　ｆ　／　ｍ
　”と低下し、Ｖ　Ｔｒｓも一５５℃と低下する。

これに対して、後半の冷却速度が１２℃／Ｓ、冷却停止
温度が４５０℃（隘８）と本発明法の範囲にある場合に
は降伏強さ４８ｋｇｆ／ｍ”、引張強さ６２ｋｇ　ｆ　
／＋＋ｎ”　、Ｖ　Ｔｒｓ　　９５℃とすぐれた強度、
靭性を示している。

次に、９００℃以下の全圧下率が４０％（Ｔｈｌｌ）と
下限未満の場合、−７０℃のＶ　Ｔｒｓ　Ｌか得られて
いない。また、圧延終了温度が８１０℃（Ｔｈ１２）と
上限値を超える場合には一６５℃のＶ　Ｔｒｓ　シか得
られず、そして７３０℃（Ｔｈ１３）と下限値未満の場
合には引張強度が５５ｋｇ　ｆ　／　ｖｕａ”　シか得
られていない。

これに対して、９００℃以下の全圧下率が６０％、圧延
終了温度７６０℃（ｌｌｈＩＯ）と本発明法の範囲にあ
る場合には、引張強度５１ｋｇ　ｆ　／　ｗ”　、Ｖ　
Ｔｒｓ−９０℃とすぐれた強度靭性を示している。

実施例２ この実施例で用いた供試鋼の成分組成を表３に示す。

表３に示す各供試鋼を、１１００℃に加熱し、９００℃
以下の温度で合計７５％の加工を行った後、７８０℃で
圧延を終了し、その後表４に示す冷却条件で強制冷却し
、表５に示す機械的特性のものを得た。

表５より、Ａ−Ｄのいずれの鋼種のおいても、本発明法
で得たものが強度、靭性がともにすぐれていることがわ
かる。

（発明の効果） 以上説明したようにこの発明は、工業的規模で安定した
高張力高靭性後半を製造することができる。しかも、加
熱、圧延、冷却の管理ポイントがかなりゆるやかな条件
で与えられるため、大量生産の場においても目標とした
後半の機械的性質を確実に得ることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、Ｃ：０．０５〜０．２ｗｔ％、Ｍｎ：０．５〜２．
   ０％を含有しかつＣ＋（Ｍｎ）／６で表わされるＣ当量
   が０．２〜０．４ｗｔ％である炭素鋼または低合金鋼を
   、９５０℃〜１２００℃の温度に加熱し、次いで９００
   ℃以下の温度での全圧下率が５０％以上になるような熱
   間圧延を、７５０℃〜８００℃の温度で圧延を終了する
   ように行い、その後７５０℃以上の温度から３℃／ｓ〜
   ６℃／ｓの範囲の冷却速度で冷却し、そして５７５℃〜
   ６２５℃の温度で該冷却を停止し、次に空冷を経た後５
   ５０℃以上の温度から１０℃／ｓ〜１５℃／ｓの冷却速
   度で３７５℃〜４７５℃の温度まで冷却を行った後再び
   空冷することを特徴とする高張力高靭性鋼板の製造方法
   。