JPS6324012A

JPS6324012A - 直接焼入れ焼戻し法による低降伏比高張力鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPS6324012A
Application number: JP16858586A
Authority: JP
Inventors: Kenji Koide; 憲司小出; Shunichi Hashimoto; 俊一橋本
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1986-07-16
Filing date: 1986-07-16
Publication date: 1988-02-01

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】皇栗よ傅肌尻光互本発明は、直接焼入れ法及び直接焼入れ焼戻し法による
低降伏比高張力鋼板の製造方法に関し、詳しくは、溶接
構造物の隠れた安全性を高めると共に、構造物の軽量化
を実現させることができ、従って、橋梁用溶接構造物ほ
か、ペントスト・ンク等の溶接構造用鋼板として好適で
あるる低降伏比高張力鋼板の製造方法に関する。

従来■技歪従来、７０〜８０　ｋｇｆ／ｍｍ２級橋梁用厚鋼板は、
熱間圧延後、強制冷却することなく、室温まで冷却した
後、焼入れ焼戻し処理して製造されており、降伏比は９
５％程度である。最近に至って、制御圧延及び加速冷却
の後、フェライト・オーステナイト２相域まで再加熱し
、焼入れ焼戻し処理することによって、降伏比を８５％
程度まで下げた鋼板を製造する方法が提案されているが
（佐原ら、溶接学会論文集、第３巻第３号第５８９頁（
１９８５）、降伏比が７０％程度と著しく低い低降伏比
高張力鋼板の製造方法は、未だ知られていない。本発明
者らは、制御冷却後、直接焼入れ法にて急冷することに
よって、好ましくは、直接焼入れ法にて急冷した後、焼
戻し処理を施すことによって、引張強さが７０　ｋｇｆ
／ｍｍ２以上、降伏比が６５〜７５％であって、且つ、
隠れた安全性も高い低降伏比高張力鋼板を製造し得るこ
とを見出して、本発明に至ったものである。

薄板の分野においては、その組織をフェライトと５〜３
０％のマルテンサイトとからなる所謂デュアル・フェイ
ズ鋼とすることによって、降伏比を下げ得ることが知ら
れている。この場合、マルテンサイトの存在が降伏比を
下げるために有効であること知られている。

本発明者らも、かかる考え方に基づいて、低降伏比高張
力厚鋼板を得るべく、成分及び製造条件を広い範囲にわ
たって研究したところ、７０％程度又はそれ以下の低降
伏比は達成することができるものの、橋梁用構造材とし
て具備しなければならない低遷移温度、高アッパーシェ
ルフエネルギー、溶接部の硬度分布、靭性等において致
命的な欠陥を有することを見出した。特に、本発明者ら
は、靭性値劣化の原因が軟質のフェライトと硬質のマル
テンサイトが粗く分散することにあることを見出し、か
かる知見に基づいて、靭性にすぐれる低降伏比高張力鋼
板を得るためには、可能な限りに微細で且つ均一なベイ
ナイト組織を得ることによって、低降伏比と高靭性とを
同時に達成することができ、更に、加熱温度の低減を図
ると共に、ＮｂやＭＯの添加が微細なベイナイト組織を
形成するために有効であることを見出して、本発明に至
ったものである。

ｌ′０　　声を解ンするための本発明による直接焼入れ法による低降伏比高張力鋼板の
製造方法は、重量％でｃ　　　ｏ、ｏｓ〜０．２％、Ｓｉ０．０３〜０．５％、Ｍｎ　　０．５〜２．３％１．１０．０１〜０．１％、ＭＯｏ、１〜０．５％夷Ｎｂ０．Ｏ１〜０．０５％、残部鉄及び不可避的不純物よりなる鋼を未再結晶オース
テナイト域において圧下率３０％以上にて加工した後、
１０℃／秒以上の冷却速度にて冷却して、直接焼入れし
て、降伏比６５〜７，５％、引張強さ７０　ｋｇｆ／ｍ
ｍ”以上の低降伏比高張力鋼板を製造することを特徴と
する。

先ず、本発明において化学成分を限定する理由を説明す
る。

Ｃは、強度の確保に有効であり、そのためには少なくと
も０．０５％の添加を必要とするが、０．２％を越えて
過多に添加するときは、靭性の劣化を招くので、Ｃ′Ｉ
は０．０５〜０．２％の範囲とする。

Ｓｔは、圧延終了後のオーステナイトの変態過程におい
て、残留するオーステナイト相へのＣの濃縮を促進し、
急速冷却時に所要の変態相を得るのに有効に作用し、こ
のように、組織制御に有効である。このような効果を有
効に発揮させるためには、少なくとも０．０３％の添加
を必要とするが、過多に添加するときは、靭性の劣化を
招くので、添加量の上限は０．５％とする。

Ｍｎも、Ｓｉと同様に組織制御に有効であって、少なく
とも０．５％の添加を必要とするが、過多に添加すると
きは、バンド状組織を形成して、Ｃ方向及びＺ方向の靭
性の劣化を招くので、添加量の上限は２．３％とする。

Ａ１は、鋼の脱酸のために０．０１％以上を添加するこ
とが必要であるが、０．１％を越えて過多に添加してし
も、脱酸剤としての効果が飽和する。

従って、Ａ１の添加量は０．０１〜０．１％の範囲とす
る。

Ｍｏは、ベイナイト組織の形成及び靭性値の向上に有効
であり、かかる効果を有効に得るために、本発明におい
ては、０．１％以上を添加する。しかし、０．５％を越
えて過多に添加しても、上記効果が飽和するので、添加
量の上限は０．５％とする。

Ｎｂは、オーステナイト粒を微細化し、未再結晶圧延領
域を拡大して、ベイナイト組織の微細化によって強度を
向上させる効果を有する。かかる効果を有効に得るため
には、少なくとも０．０１％を添加することが必要であ
る。しかし、過多に添加しても、効果が飽和するので、
添加量の上限は０．０５％とする。

本発明においては、綱は上記した元素に加えて、Ｎｉ０
．３〜１．５％、及びＣｒ　　０．３〜１．５％よりなる群から選ばれる少な（とも１種の元素すること
ができる。

Ｎｉは、鋼の溶接性と靭性の向上に効果を有し、この効
果を効果を有効にに得るためには、少なくとも０．３％
を添加することが必要である。しかし、過多に添加して
も、上記効果が飽和するので、添加量の上限は１．５％
とする。

Ｃｒは、前記した組織制御と強度向上に有効であり、そ
のために０．３％以上を添加する必要があるが、１．５
％を越えて過多に添加しても、その効果が飽和するので
、添加量の上限は１．５％とする。

本発明による低降伏比高張力鋼板の製造方法は、上記し
た化学成分を有する鋼を未再結晶オーステナイト域にお
いて圧下率３０％以上にて加工した後、１０℃／秒以上
の冷却速度にて冷却して、直接焼入れするものである。

本発明の方法においては、先ず、鋼の熱間圧延に際して
、綱スラブの加熱温度は、９００〜１１５０℃の範囲が
好ましい。特に、低温域で加熱するとき、オーステナイ
ト粒が微細となって、変態後に微細な組織を得ることが
でき、かくして、靭性の向上を得ることができる。従っ
て、圧延機の能力にもよるが、仕上温度が確保される範
囲内で低温に加熱することが好ましい。また、オーステ
ナイト粒の微細化及びオーステナイト粒内への変形帯の
導入は、変態後の組織を微細化し、靭性の向上に有効で
あるので、本発明においては、再結末域にて３０％以上
の圧下を行なうことが必要である。

次いで、本発明においては、直接焼入れする。

橋梁に用いられる鋼材の板厚は、通常、１０〜５０ｔ＋
ｉ程度であり、特に、１５〜３０１ｍの範囲が最も多い
。厚板工場における直接焼入れ装置は、水量制御等によ
って広い範囲の冷却速度が得られるように設計されてい
るものの、多くは、通板板厚によって決定される。しか
しながら、できるだけ低成分系で直接焼入れ後の強度を
得るのことがコスト的に有利であるので、できる限り速
い速度で冷却し、焼入れ後の強度を高くしておくのが有
利である。このために、本発明においては、冷却速度を
１０℃／秒以上とする。しかし、実用上は、１５℃／秒
以上で十分である。

本発明において規定する化学成分を有する鋼の場合、上
記冷却速度が１０℃／秒よりも遅くなるときは、デュア
ル・フェーズ鋼に近い組織を形成し、降伏比が６０％程
度にまで低下する。

第１表にその化学成分を示す鋼Ａ及びＥＣを用いて、こ
れらをそれぞれ９５０〜１１００°Ｃに加熱し、９００
℃以下の圧下率５０％、仕上温度８００℃として熱間圧
延し、この後、種々の速度で冷却して、２０１１厚鋼板
を製造し、これらの鋼板について、その冷却速度と得ら
れた鋼板の機械的性質との関係を第１図に示す。

本発明においては、上記した直接焼入れによって得られ
る鋼板は、降伏点伸びがＯであって、いずれも連続降伏
現象を示す。従って、特に、鋼板に降伏点伸びを付与す
る場合は、本発明に従って、焼戻し処理を行なう。この
焼戻し処理温度は１００〜３００℃の範囲である。　前
記と同じ鋼Ａ及び鋼Ｃを用いて、これらをそれぞれ９５
０〜１１００℃に加熱し、９００℃以下の圧下率５０％
、仕上温度８００℃、冷却速度４０℃／秒で２０ｍｍ厚
の鋼板を製造し、これらについて、その焼戻し温度を種
々に変゛えた場合の機械的性質を第２図に示す。焼戻し
温度が３００℃よりも高いときは、降伏比が７５％を越
えることとなるので、所要の特性を得ることができない
。他方、焼戻し温度が１００℃よりも低いときは、これ
によっては、鋼板に降伏点伸びを与えることができない
。

余所■法果以上のように、本発明の方法によれば、鋼板を再加熱と
その後の焼入れ焼戻し処理によらずして、所定の化学成
分を有する鋼を制御冷却後、直接焼入れ法にて急冷し、
或いは直接焼入れ法にて急冷し、次いで、焼戻し処理を
施すことによって、降伏比６５〜７５％、引張強さ７０
　ｋｇｆ／ｍｍ”以上の高張力鋼板を得ることができる
。

実施± 以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこ
れら実施例により何ら限定されるものではない。

第１表に示す化学成分を有する鋼からなる１００１１厚
のスラブを９００℃から１１５０°Ｃの範囲の種々の温
度に加熱し、仕上温度を８００°Ｃとし、９００°Ｃ以
下での圧下率は５０％として、厚さ２０１ｍの鋼板に仕
上げた。

熱間圧延終了後、種々の冷却速度で室温まで冷却し、一
部については、種々の温度で１時間保持した後、空冷す
る焼戻し処理を行なった。

このようにして得られた鋼板の機械的性質を第２表に示
す。比較鋼１１及び工２は、いずれも本発明が規定する
範囲の化学成分を有するが、焼戻し温度が高いために、
降伏比が７５％を越える。

比較鋼１３は、直接焼入れの際の冷却速度が速すぎるた
めに、降伏比が低くなりすぎ、同時に靭性の劣化が著し
い。比較ｗ４１４及び１５は、Ｎｂ及び／又はＭＯを含
まないので、直接焼入れによって得られる鋼板は、靭性
がいずれも低い。

これに対して、本発明の方法によって得られる鋼板は、
引張強さ７０　ｋｇｆ／ｍｍ”以上、降伏比６５〜７５
％であって、しかも、靭性にすぐれることが明らかであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明で規定する化学成分を有する綱スラブ
を低温加熱し、種々の冷却速度で室温まで冷却して得ら
れた銅板について、冷却速度と機械的性質との関係を示
すグラフ、第２図は、本発明で規定する化学成分を有す
る鋼スラブを低温加熱し、４０℃／秒の冷却速度で室温
まで冷却し、次いで、種々の温度で焼戻し処理して得ら
れた鋼板について、焼戻し温度と得られた鋼板の機械的
性質との関係を示すグラフである。特許出願人　　株式会社神戸製鋼所代理人　弁理士　　牧　野　逸　部第１図相速度と・０７分つ第２閏Ｘ奏し炙し謔ｈ４仁（・こ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量％でＣ　０．０５〜０．２％、Ｓｉ　０．０３〜０．５％、Ｍｎ　０．５〜２．３％、Ａｌ　０．０１〜０．１％、Ｍｏ　０．１〜０．５％、Ｎｂ　０．０１〜０．０５％、残部鉄及び不可避的不純物よりなる鋼を未再結晶オース
テナイト域において圧下率３０％以上にて加工した後、
１０℃／秒以上の冷却速度にて冷却して、直接焼入れす
ることを特徴とする降伏比６５〜７５％、引張強さ７０
ｋｇｆ／ｍｍ＾２以上の低降伏比高張力鋼板の製造方法
。
（２）重量％で（ａ）Ｃ　０．０５〜０．２％、Ｓｉ　０．０３〜０．５％、Ｍｎ　０．５〜２．３％、Ａｌ　０．０１〜０．１％、Ｍｏ　０．１〜０．５％、Ｎｂ　０．０１〜０．０５％、を含有し、更に、（ｂ）Ｎｉ　０．３〜１．５％、及びＣｒ　０．３〜１．５％よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含有し
、残部鉄及び不可避的不純物よりなる鋼を未再結晶オース
テナイト域において圧下率３０％以上にて加工した後、
１０℃／秒以上の冷却速度にて冷却して、直接焼入れす
ることを特徴とする降伏比６５〜７５％、引張強さ７０
ｋｇｆ／ｍｍ＾２以上の低降伏比高張力鋼板の製造方法
。
（３）重量％でＣ　０．０５〜０．２％、Ｓｉ　０．０３〜０．５％、Ｍｎ　０．５〜２．３％、Ａｌ　０．０１〜０．１％、Ｍｏ　０．１〜０．５％、Ｎｂ　０．０１〜０．０５％、残部鉄及び不可避的不純物よりなる鋼を未再結晶オース
テナイト域において圧下率３０％以上にて加工した後、
１０℃／秒以上の冷却速度にて冷却して、直接焼入れし
、次いで、１００℃から３００℃の範囲で焼戻し処理を
施すことを特徴とする降伏比６５〜７５％、引張強さ７
０ｋｇｆ／ｍｍ＾２以上の低降伏比高張力鋼板の製造方
法。
（４）重量％で（ａ）Ｃ　０．０５〜０．２％、Ｓｉ　０．０３〜０．５％、Ｍｎ　０．５〜２．３％、Ａｌ　０．０１〜０．１％、Ｍｏ　０．１〜０．５％、Ｎｂ　０．０１〜０．０５％、を含有し、更に、（ｂ）Ｎｉ　０．３〜１．５％、及びＣｒ　０．３〜１．５％よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含有し
、残部鉄及び不可避的不純物よりなる鋼を未再結晶オース
テナイト域において圧下率３０％以上にて加工した後、
１０℃／秒以上の冷却速度にて冷却して、直接焼入れし
、次いで、１００℃から３００℃の範囲で焼戻し処理を
施すことを特徴とする降伏比６５〜７５％、引張強さ７
０ｋｇｆ／ｍｍ＾２以上の低降伏比高張力鋼板の製造方
法。