KR20180110002A

KR20180110002A - 내지연 파괴 특성이 뛰어난 강선

Info

Publication number: KR20180110002A
Application number: KR1020187025284A
Authority: KR
Inventors: 데쓰시 지다; 마코토 오코노기; 도모히코 오무라
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2016-03-28
Filing date: 2017-03-27
Publication date: 2018-10-08
Also published as: JPWO2017170439A1; JP6347311B2; KR102139255B1; WO2017170439A1; CN109072376B; CN109072376A

Abstract

화학 조성이, 질량%로, C:0.60~1.1%, Si:0.05~1.5%, Mn:0.30~1.5%, P≤0.030%, S≤0.030%, Al:0.005~0.05%, N:0.001~0.006%, Cr:0~1.5%, Ti:0~0.02%, B:0~0.005%, 잔부:Fe 및 불순물로 이루어지고, 금속 조직이, 펄라이트로 이루어지고, 또한, 길이 방향에 수직인 단면에 있어서, bcc상의 {110}결정면의 배향도가 0.95 이상이며, 선직경이 2.9㎜ 이상인 강선은, 인장강도가 2000MPa 이상으로서, 국부 부식이 발생하는 환경에 있어서도 내지연 파괴 특성이 뛰어나다. 이 때문에, 토목·건축 구조물의 대형화에도 대응 가능하다.

Description

내지연 파괴 특성이 뛰어난 강선

본 발명은, 내지연 파괴 특성이 뛰어난 강선에 관한 것이다.

펄라이트 조직을 신선 가공한 강선은, PC(프리스트레스트 콘크리트) 강선, 와이어 로프, 교량용 PWS(패러렐 와이어 스트랜드) 등에 이용되고 있다. 근래, 그것들이 사용되는 토목·건축 구조물의 대형화가 진행되고, 또, 그 시공시의 저비용화에 대한 요망도 높아지고 있다. 이러한 요망의 실현을 위해서, 강선의 고강도화가 필요로 되고 있다.

종래, PC 강선 등의 고탄소 강선은, 템퍼드 마르텐사이트 조직의 재료에 비해 내지연 파괴 특성이 뛰어난 것이 알려져 있다. 그러나, 특히 2000MPa 이상의 고강도역이 되면, 고탄소 강선에서도 내지연 파괴 특성이 저하하고, 지연 파괴가 발생할 위험성이 증가한다.

그래서, 종래부터, 지연 파괴를 고려한 고강도의 신선 가공 펄라이트 강선이 검토되고 있다. 예를 들면, 특허 문헌 1에는, 표층부에 부여하는 압축 잔류 응력량을 한정한 내지연 파괴 특성이 뛰어난 PC 강선, 특허 문헌 2에는, 시멘타이트를 미세하게 분단시킨 미크로 조직을 갖는 스틸 코드용의 고강도의 강선재, 특허 문헌 3에는, ＜110＞집합 조직을 갖는 베이나이트 PC 강봉이 개시되어 있다.

일본국 특허공개 2004-131797호 공보 일본국 특허공개 평11-269607호 공보 일본국 특허공개 평7-268545호 공보

특허 문헌 1에서 개시된 PC 강선은, 확실히 내지연 파괴 특성이 뛰어나다. 그러나, 국부 부식이 발생하여 표면의 압축 잔류를 갖는 표면층보다 내측이 응력 집중부가 되는 경우에는, 충분한 내지연 파괴 특성을 얻을 수 없는 것도 상정된다.

특허 문헌 2에서 개시된 고강도 강선재는, 최종 신선 가공 후의 강도가 높고, 또한 염회 시험에서 세로 균열을 일으키지 않기 때문에, 극세 지름의 스틸 코드용으로서 적합하다. 그러나, 대형의 토목·건축 구조물에는 이용하기 어렵다.

특허 문헌 3에서 개시된 PC 강봉은, 함유 탄소량이 0.1~0.4질량%로 적기 때문에, 인장강도로 2000MPa 이상이라는 고강도를 얻을 수 없다.

본 발명은, 내지연 파괴 특성이 뛰어난 강선(특히, 국부 부식이 발생하는 환경에 있어서도, 내지연 파괴 특성이 뛰어난 강선)을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 하기에 나타내는 내지연 파괴 특성이 뛰어난 강선을 요지로 한다.

(1)화학 조성이, 질량%로,

C:0.60~1.1%,

Si:0.05~1.5%,

Mn:0.30~1.5%,

P:0.030% 이하,

S:0.030% 이하,

Al:0.005~0.05%,

N:0.001~0.006%,

Cr:0~1.5%,

Ti:0~0.02%,

B:0~0.005%,

잔부:Fe 및 불순물로 이루어지고,

금속 조직이, 펄라이트로 이루어지고 또한, 길이 방향으로 수직인 단면에 있어서, bcc상의 {110}결정면의 배향도가 0.95 이상이며,

선직경이, 2.9㎜ 이상인,

내지연 파괴 특성이 뛰어난 강선.

(2)상기 화학 조성이, 질량%로,

Cr:0.10~1.5%를 함유하는,

상기 (1)에 기재된 내지연 파괴 특성이 뛰어난 강선.

(3)상기 화학 조성이, 질량%로,

Ti:0.003~0.02%, 및,

B:0.0005~0.005%,

로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는,

상기 (1) 또는 (2)에 기재된 내지연 파괴 특성이 뛰어난 강선.

본 발명에 의하면, 인장강도가 2000MPa 이상인 내지연 파괴 특성이 뛰어난 강선을 얻을 수 있다.

도 1은, 실시예의 시험 결과를, 세로축과 가로축에 각각, 지연 파괴 강도비와 인장강도를 취하여 정리한 도면이다.

본 발명자들은, 상기의 과제를 해결하기 위해서, 신선 가공 변형량과 내지연 파괴 특성에 대해 상세하게 검토했다. 그 결과, 하기의 중요한 지견을 얻었다.

(a)금속 조직이 펄라이트로 이루어지는 강선은, 그 길이 방향에 수직인 단면 에 있어서, bcc상의 {110}결정면의 배향도(이하, 간단히 「{110}결정면의 배향도」라고 하는 경우가 있다.)가 0.95 이상인 경우에, 내지연 파괴 특성이 현저하게 향상한다.

(b)금속 조직이 펄라이트로 이루어지는 강선에 대해, 2.3 이상의 냉간 신선 가공에서의 총진변형를 더하면, bcc상의 {110}결정면의 배향도를 0.95 이상으로 할 수 있다.

본 발명은, 상기의 지견에 의거하여 완성된 것이다. 이하, 본 발명의 각 요건에 대해 상세하게 설명한다.

(A)화학 조성:

본 발명에 관련된 강선의 화학 조성의 한정 이유는 다음과 같다. 이하의 설명에 있어서 각 원소의 함유량의 「%」는 「질량%」를 의미한다.

C:0.60~1.1%

C는, 신선 가공 펄라이트 강선의 강도를 확보하는데 있어서 필수의 원소이다. C의 함유량이 0.60% 미만에서는, 비록 후술의 650~550℃이라는 적합한 온도 범위로 유지한 경우라도 초석(初析) 페라이트량이 증대하기 때문에, 소요의 강도(인장강도로 2000MPa 이상)를 얻을 수 없다. 한편, C의 함유량이 1.1%를 초과하면, 초석 시멘타이트량이 증가하여 신선 가공 특성이 현저하게 열화하고, 후술의 총진변형 2.3 이상이라는 적합한 냉간 신선 가공을 실시할 수 없다. 그 때문에, C의 함유량은 0.60~1.1%로 한다. C 함유량의 바람직한 하한은 0.80%이며, 또한, 바람직한 상한은 1.0%이다.

Si:0.05~1.5%

Si는, 고용강화에 의해 강도를 높이는 효과가 있고, 강도를 얻기 위해서 유효한 원소이다. Si의 함유량이 0.05% 미만에서는 상기 효과를 발휘할 수 없다. 한편, Si의 함유량이 너무 많으면, 초석 페라이트의 석출을 촉진함과 더불어, 신선 가공에서의 한계 가공도가 저하하고, 후술의 총진변형 2.3 이상이라는 적합한 냉간 신선 가공을 실시할 수 없다. 이 때문에, Si의 함유량은 0.05~1.5%로 한다. Si 함유량의 바람직한 하한은 0.10%이며, 또, 바람직한 상한은 1.0%이다.

Mn:0.30~1.5%

Mn은, 탈산, 탈황을 위해 필요할 뿐만 아니라, 펄라이트 변태 처리에 있어서 안정적으로 라멜라를 형성하고, 2000MPa 이상의 인장강도를 얻기 위해 필요한 원소이다. Mn의 함유량이 0.30% 미만에서는 상기의 효과를 얻을 수 없고, 한편, 1.5%를 초과하여 함유시켜도 그 양에 알맞는 효과를 얻을 수 없다. 이 때문에, Mn의 함유량은 0.30~1.5%로 한다. Mn 함유량의 바람직한 하한은 0.40%이고, 또한, 바람직한 상한은 0.90%이다.

P:0.030% 이하

P는, 불순물로서 함유되고, 결정립계에 편석하여 내지연 파괴 특성을 열화 시킨다. 이 때문에, P의 함유량은 0.030% 이하로 한다. P의 함유량은 최대한 낮은 것이 바람직하다.

S:0.030% 이하

S는, 불순물로서 함유되고, 결정립계에 편석하여 내지연 파괴 특성을 열화 시킨다. 이 때문에, S의 함유량은 0.030% 이하로 한다. S의 함유량은 최대한 낮은 것이 바람직하다.

Al:0.005~0.05%

Al은, 탈산제로서 유효한 원소이며, 또, 질화물을 생성함으로써, 오스테나이트 입자를 세립화시키는 효과가 있다. 그러나, Al의 함유량이 0.005% 미만에서는, 이들 효과가 불충분하고, 0.05%를 초과하여 함유시켜도 효과가 포화한다. 이 때문에, Al의 함유량은 0.005~0.05%로 한다. Al 함유량의 바람직한 하한은 0.02%이며, 또한, 바람직한 상한은 0.04%이다. 또한, 본 발명의 Al 함유량이란 토탈 Al에서의 함유량을 가리킨다.

N:0.001~0.006%

N은, Al의 질화물을 생성함으로써, 오스테나이트 입자를 세립화시키는 효과가 있다. N의 함유량이 0.001% 미만이면 이 효과가 불충분하고, 한편, 0.006%를 초과하면 냉간 신선 가공성이 저하한다. 이 때문에, N 함유량은 0.001~0.006%로 한다. N 함유량의 바람직한 하한은 0.002%이며, 또한, 바람직한 상한은 0.005%이다.

Cr:0~1.5%

Cr은, 펄라이트의 라멜라 간격을 미세화하고, 강도를 향상시키는데 유효한 원소이다. 이 때문에, 필요에 따라서 Cr을 함유시켜도 된다. 그러나, Cr의 함유량이 너무 많으면, 변태 종료 시간이 길어지고, 비록 후술의 650~550℃라는 적합한 온도 범위로 유지한 경우라도 펄라이트 변태가 완료하지 않고, 마르텐사이트가 생길 우려가 있다. 따라서, 함유시키는 경우의 Cr 함유량의 상한을 1.5%로 한다. Cr 함유량의 상한은, 0.60%인 것이 바람직하다. 또한, 상기의 효과를 안정되게 얻기 위해서는, Cr 함유량의 하한은, 0.10%인 것이 바람직하다.

Ti:0~0.02%

Ti는, 탈산 원소이며, 고용 N을 고정하여 신선 가공성을 향상시키는 효과를 갖는다. 이 때문에, 필요에 따라서 Ti를 함유시켜도 된다. 그러나, Ti의 함유량이 0.02%를 초과하면, 효과가 포화함과 더불어 조대한 산화물을 형성하여 냉간 신선 가공성을 열화시키는 경우가 있다. 따라서, 함유시키는 경우의 Ti 함유량의 상한을 0.02%로 한다. 또한, 상기의 효과를 안정되게 얻기 위해서는, Ti 함유량의 하한은 0.003%인 것이 바람직하다.

B:0~0.005%

B는, 초석 페라이트의 생성을 억제하고, 펄라이트 변태 후의 인장강도를 높이는 효과를 갖는다. 이 때문에, 필요에 따라서 B를 함유시켜도 된다. 그러나, B를 0.005%를 초과하여 함유시켜도, 상기 효과가 포화한다. 따라서, 함유시키는 경우의 B 함유량의 상한을 0.005%로 한다. 또한, 상기의 효과를 안정되게 얻기 위해서는, B 함유량의 하한은, 0.0005%인 것이 바람직하다.

본 발명에 관련되는 강선에 있어서, 잔부는 Fe 및 불순물이다.

여기서 「불순물」이란, 철강 재료를 공업적으로 제조할 때에, 광석, 스크랩 등의 원료, 제조 공정의 여러 가지 요인에 의해 혼입하는 성분으로서, 본 발명에 악영향을 주지 않는 범위에서 허용되는 것을 의미한다.

(B)금속 조직:

본 발명에 관련된 강선의 금속 조직은, 펄라이트로 이루어지고, 또한, 길이 방향으로 수직인 단면에 있어서, bcc상의 {110}결정면의 배향도가 0.95 이상이다. 이 때문에, 후술의 실시예에 나타내는 바와 같이, 인장강도로 2000MPa 이상인 고강도와 뛰어난 내지연 파괴 특성의 양립을 달성할 수 있다. 상기 배향도의 바람직한 하한은 0.97이다. 한편, 최종 선직경이 2.9㎜ 이상인 강선의 경우는, 0.99 정도가 상기 배향도의 상한이 된다. 또한, 펄라이트로 이루어지는 본 발명에 관련된 강선의 금속 조직에는 면적율로, 초석 페라이트 혹은 초석 시멘타이트를 단독으로 5% 이하, 또는 초석 페라이트와 초석 시멘타이트의 쌍방을 합계로 5% 이하의 범위이면 포함해도 된다.

bcc상의 {110}결정면의 배향도는, 강선의 길이 방향에 수직인 단면(신선 가공 방향에 수직인 횡단면)에 있어서 X선 회절을 행하고, 각 결정면의 적분 강도를 구하고, 하기의 식으로 산출한다.

F=(P-P₀)/(1-P₀)

P=ΣI(110)/ΣI(hkl)

또한, 상기의 2식에 있어서, 「F」는 bcc상의 {110}결정면의 배향도, 「I(110)」 및 「I(hkl)」은, 신선 가공 방향에 수직인 횡단면에 있어서의 bcc상의 (110)면 및 (hkl)면의 적분 강도, 「P₀」는 무배향 시료에 있어서의 값이다. 후술하는 실시예에서는, 결정면은 (110), (200) 및 (211)을 채용하고, 또, 무배당향 시료의 데이터는 분말 X선 회절의 데이터베이스(PDF(Powder Diffraction File))에 기재되어 있는 강도의 수치를 사용했다.

또한, 본 발명의 강선의 조직은 펄라이트이다. 펄라이트란, 페라이트상과 시멘타이트상이 층상 조직을 형성한 것이다. 따라서, bcc상의 {110}결정면의 배향도란, 실질적으로는 펄라이트를 구성하는 페라이트의 {110}결정면의 배향도이다. 그러나, 상기와 같이 5% 이하의 미량의 초석 페라이트를 포함하는 경우가 있다. 이 경우, 펄라이트를 구성하는 페라이트의 {110}결정면의 배향도와, 초석 페라이트의 {110}결정면의 배향도를 분리하여 구할 수는 없다. 따라서, 펄라이트를 구성하는 페라이트의 {110}결정면의 배향도로 규정하지 않고, bcc상의 {110}결정면의 배향도로 규정하는 것으로 했다.

(C)선직경:

본 발명에 관련된 강선의 선직경(강선의 최종 선직경)은 2.9㎜ 이상이다. 이것은, PC 강선 등에서는 콘크리트의 균열 발생에 의해 PC 강선이 부식하여, 특히, 선직경이 2.9㎜ 미만인 세경의 경우에는, 지연 파괴가 아니라, 부식에 의한 파단을 원인으로 하여 수명이 짧아지는 경우가 있기 때문이다. 상기 선직경은, 3.0㎜ 이상인 것이 바람직하다. 선직경에는 특별히 제한은 없기는 하지만, 공업적인 상한은 7㎜가 타당하다.

(D)제조 방법:

본 발명의 강선은, 예를 들면, 이하에 나타내는 방법에 의해, 적합하게 제조할 수 있다. 또한, 이 방법으로 한정되는 것은 아니다.

상기 (A)항에서 설명한 화학 조성을 갖는 저합금망을 용제한 후, 주조에 의해 잉곳 또는 주편으로 한다. 다음에, 주조된 잉곳 또는 주편에, 열간 압연, 열간 단조 등의 열간 가공을 실시하여 강편을 제작하고, 또한, 상기 강편을 압연하여, 단면이 원형상인 봉강 또는 선재로 마무리한다. 그 후, 상기 봉강 또는 상기 선재를, 필요에 따라 적절한 방법으로 신선 가공하여 강선으로 해도 된다. 단면이 원형상인, 상기 봉강, 상기 선재 및 상기 강선(이하, 묶어 「환강재」라고도 한다.)에 대해서, 이하에 설명하는 공정 (i)에서 공정 (iv)까지의 공정을 순서대로 실시하여, 본 발명의 내지연 파괴 특성이 뛰어난 강선이 제조된다. 또한, 공정 (iv)의 다음에 공정 (v)의 시효 처리를 행해도 된다.

공정 (i):850~1050℃로 5~30분 가열하여 오스테나이트화하는 공정

오스테나이트화 온도가 850℃ 미만에서는, 오스테나이트화가 불충분한 경우가 있다. 한편, 오스테나이트화 온도가 1050℃를 초과하면, 오스테나이트 입자의 조대화가 일어나 신선 가공성이 저하하고, 공정 (iv)의 총진변형 2.3 이상이라는 냉간 신선 가공을 실시할 수 없는 경우가 있다. 이 때문에, 오스테나이트화 온도를 850~1050℃로 한다. 오스테나이트화 온도의 하한은, 900℃로 하는 것이 바람직하다. 오스테나이트 입자의 세립화의 관점에서, 오스테나이트화 온도의 바람직한 상한은 1000℃이며, 보다 바람직한 상한은 950℃이다. 또한, 상기의 오스테나이트화 온도는, 환강재의 표면에 있어서의 온도를 가리킨다.

상기의 온도역이어도, 오스테나이트화 시간이 5분 미만에서는, 오스테나이트화가 불충분한 경우가 있고, 30분을 초과하면, 가열 코스트가 증가할 뿐이다. 이 때문에, 오스테나이트화 시간을 5~30분으로 한다. 오스테나이트화 시간의 바람직한 하한은 10분이며, 또, 바람직한 상한은 20분이다.

공정 (ii):1℃/초 이상의 냉각 속도로 650~550℃의 온도 범위까지 냉각하고, 상기 온도 범위에서 1~30분 유지하는 공정

공정 (i)에서 오스테나이트화한 환강재를, 냉각 속도를 1℃/초 이상으로 하여, 650~550℃의 온도 범위까지 급냉하고, 상기 온도 범위에서 1~30분 유지하여, 금속 조직을 미세한 펄라이트로 한다. 오스테나이트화 후의 냉각 속도가 1℃/초 미만인 경우에는, 상기의 유지 온도 범위에 이르기 전에 펄라이트 변태가 개시하여, 조대한 펄라이트 조직이 되기 때문에, 냉간 신선 가공시에 크랙이 발생하는 경우가 있다. 또한, 상기 온도 범위에서의 유지에 의한 펄라이트 변태의 개시 전에 초석 페라이트가 석출하거나 초석 시멘타이트가 석출하거나 하여, 인장강도로 2000MPa 이상의 고강도와 뛰어난 내지연 파괴 특성의 양립을 달성할 수 없는 경우도 있다. 또한, 오스테나이트화 후의 냉각 속도의 상한은 공업적으로는 200℃/초 정도이다.

상기의 1℃/초 이상의 냉각 속도여도, 냉각하는 온도가 650℃를 초과하는 경우는, 펄라이트 블록 사이즈가 커지고, 공정 (iv)의 총진변형 2.3 이상이라는 냉간 신선 가공을 실시할 수 없는 경우가 있다. 한편, 냉각하는 온도가 550℃ 미만에서는, 펄라이트 변태의 완료 시간이 장시간이 되거나 마르텐사이트를 발생시켜 버리는 경우가 있다.

또, 상기 650~550℃의 온도 범위에서의 유지 시간이 1분 미만에서는, 환강재의 사이즈 및/또는 함유 원소의 영향으로부터, 펄라이트 변태가 완료하지 않는 경우가 있고, 한편, 30분을 초과하는 장시간의 유지에서는, 제조 코스트가 커져 버린다. 유지 시간의 바람직한 하한은 3분이며, 또, 바람직한 상한은 10분이다.

공정 (ii)에서의 냉각 속도는, 환강재의 표면에 있어서의 평균의 냉각 속도를 가리킨다. 또, 냉각 및 유지하는 온도 범위는, 예를 들면, 염욕, 연욕 등의 열전도가 양호한 등온 변태 처리 설비의 설정 온도를 가리킨다.

공정 (iii):실온까지 냉각하는 공정

상기 공정 (ii)의 처리를 종료시킨 후, 환강재는 실온까지 냉각된다. 이때의 냉각 속도에 대해서는, 특별히 제한이 없다.

공정 (iv):총진변형으로 2.3 이상의 냉간 신선 가공을 실시하고, 최종 선직경을 2.9㎜ 이상의 강선으로 하는 공정

상기 (A)항에서 설명한 화학 조성을 가지며, 상기 공정 (i)에서 공정 (iii)까지의 공정을 순서대로 실시한 환강재는 냉간 신선 가공한다. 특히, 냉간 신선 가공에 의한 총진변형를 2.3 이상으로 함으로써, 인장강도로 2000MPa 이상의 고강도를 구비할 수 있고, bcc상의 {110}결정면의 배향도를 0.95 이상으로 할 수 있다. 이 때문에, 냉간 신선 가공에 의한 총진변형을 2.3 이상으로 한다. 냉간 신선 가공의 총진변형의 바람직한 하한은 2.5이며, 또한, 바람직한 상한은 3.0이다. 총진변형이 2.3 이상이면, 냉간 신선 가공의 회수는 특별히 한정되지 않고, 1회여도 복수회여도 된다. 단, 공정 (iv)에 있어서의 냉간 신선 가공은, 공정 (iii)에서 실온까지 냉각한 환강재에 대해서 연화 처리하지 않고 실시할 필요가 있다. 또한, 총진변형 ε는, 하기의 식을 이용하여 구한 값이다.

ε=ln(A₀/Af)

단, 「A₀」 및 「A_f」는 각각, 냉간 신선 가공 전의 환강재의 단면적 및 최종 냉간 신선 가공 후의 강선의 단면적을 가리킨다.

또한, 실온까지 냉각한 환강재에는, 필요에 따라서, 냉간 신선 가공하기 전에 산세 등에 의한 탈스케일 처리를 행해도 된다. 또한, 상기 환강재의 냉간 신선 가공 시에는, 적당의 방법으로 윤활 처리를 행하는 것이 바람직하다.

공정 (v):200~450℃로 10초~30분 가열하여 시효 처리하는 공정

상기의 냉간 신선 가공 후, 잔류 변형 제거를 위해서 강선에 대해서, 200~450℃로 10초~30분 가열하여 시효 처리를 실시해도 된다. 시효 처리의 가열 온도가 200℃ 미만에서는 그 효과를 충분히 얻을 수 없고, 450℃를 초과하면 인장강도가 큰 폭으로 저하하기 때문이다. 또한, 상기 200~450℃의 온도역에서의 유지 시간이 10초 미만에서는, 그 효과를 충분히 얻을 수 없고, 30분을 초과하여 유지해도 그 효과가 포화하여 제조 코스트의 상승을 초래할 뿐이다. 상기의 시효 처리 온도는 강선에 있어서의 표면의 온도를 가리킨다. 또한, 시효 처리에서의 냉각은, 대기 중에서의 방랭이 바람직하다.

이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.

실시예

표 1에 나타내는 화학 조성을 갖는 강 A~R을 용제하고, 주형에 부어 얻은 잉곳을 1250℃로 가열하고, 열간 단조에 의해 직경 20㎜의 환강재(선재)로 했다.

표 1 중의 강 A~L 및 강 N~R은, 화학 조성이 본 발명에서 규정하는 범위 내에 있는 강이다. 한편, 강 M은, 화학 조성이 본 발명에서 규정하는 조건으로부터 벗어난 강이다.

상기와 같이 하여 얻은 직경 20㎜의 선재(환강재)를 실온의 염산으로 산세하고, 인산염 피막 처리를 행한 후, 예비 신선 가공하여 표 2에 나타내는 직경의 강선(환강재)으로 했다.

다음에, 예비 신선 가공하여 얻은 상기의 각 강선을 표 2에 나타내는 온도로 10분 가열하여 오스테나이트화하고 나서, 표 2에 나타내는 온도의 연욕으로 1분 유지하여 변태 처리를 행했다. 그때, 강선에 열전대를 설치하고 냉각 속도를 측정했다. 강선의 가열 온도로부터 변태 온도(연욕 온도)로의 냉각 속도는, 7~60℃/초였다. 또한, 변태 처리 후는 수랭했다.

냉각 후의 강선은 그 후, 실온의 염산으로 산세하고, 인산염 피막 처리를 한 후, 도중에 연화 처리를 실시하지 않고, 표 2에 나타내는 조건으로, 최종 선직경까지 냉간 신선 가공을 행했다. 일부의 강선에 대해서는, 신선 가공 후 표 2에 나타내는 온도로 대기 중에서 5분 더 가열하여 방랭하는 「시효 처리」를 행했다.

상기 최종 선직경의 각 강선을 이용하여, 이하에 나타내는 각종 조사를 행했다.

<1>펄라이트의 면적율:

최종 선직경의 각 강선에 대해서, 길이 방향으로 수직인 단면을 경면 연마한 후, 피크럴액으로 에칭을 행하고, 주사형 현미경으로 단면의 (1/4)D(단, 「D」는 강선의 직경을 나타낸다.)의 위치에 있어서 임의의 8시야를 5000배로 관찰하여 사진을 촬영하고, 육안으로 펄라이트 부분을 결정하고, 그것을 화상 해석하여 금속 조직에 있어서의 펄라이트의 면적율을 구했다.

<2>인장 특성:

최종 선직경의 각 강선으로부터, JISZ2241(2011)에 준거하여 9B호의 인장 시험편을 채취하여, 실온의 대기 중에서 인장 시험하여, 인장강도를 구했다.

<3>내지연 파괴 특성:

상기 <2>의 조사에서 1700MPa 이상의 인장강도가 얻어진 시험 번호에 대해서, 최종 선직경의 각 강선에 깊이 0.5㎜, 각도 60°, 절결 바닥 반경 0.1㎜의 절결을 설치한 시험편을 이용하여, 하기 방법으로 내지연 파괴 특성을 조사했다.

실온에서, 3질량% 식염수 중에서 Ag/AgCl 전극에 대해서 -1.2V의 분극한 환경에서 상기의 시험편에 정하중 응력을 부하 후, 즉시 수소 차지를 개시하고, 최대 200 시간의 시험을 실시했다. 또한, 상기 환경 중에서의 정하중 부하 응력을 여러 가지 변화시켜, 파단하지 않는 최대 부하 응력 (T1)을 구했다. 마찬가지로, 실온의 대기 중에서, 상기 절결을 설치한 시험편을 이용하여 인장 시험을 행하고, 대기 중에서의 파단 응력 (T2)을 구하고, T1을 T2로 나눈 값을 지연 파괴 강도비로 했다. 또한, 지연 파괴 강도비가 1에 가까울 수록 내지연 파괴 특성이 양호하다.

<4>bcc상의 {110}결정면의 배향도:

상기 <2>의 조사에서 1700MPa 이상의 인장강도가 얻어진 시험 번호에 대해서, 최종 선직경의 각 강선에 대해서, 상기 (B)항에서 설명한 방법에 의해, 금속 조직에 있어서의 bcc상의 {110}결정면의 배향도 (F)를 산출했다.

표 2에, 상기의 각 조사 결과를 함께 나타낸다. 또한, 도 1에, 세로축과 가로축에 각각, 지연 파괴 강도비와 인장강도를 취해 각 강선의 내지연 파괴 특성을 비교하여 나타낸다.

표 2 및 도 1로부터, 본 발명예의 시험 번호 1~25는, 비교예의 시험 번호 26~29에 비해, 인장강도와 내지연 파괴 특성의 쌍방이 뛰어난 것이 분명하다.

비교예의 시험 번호 26~28의 경우는, 이용한 강 A 및 강 B의 화학 조성은 모두 본 발명에서 규정하는 범위 내에 있지만, bcc상의 {110}결정면의 배향도가 0.76~0.92로 작고, 본 발명에서 규정하는 조건으로부터 벗어나므로, 본 발명예에 비해, 인장강도와 내지연 파괴 특성의 쌍방에서 떨어져 있다.

비교예의 시험 번호 29는, 이용한 강 M의 C 함유량이 0.38%로 적고, 본 발명에서 규정하는 조건으로부터 벗어나므로, 인장강도가 1458MPa밖에 없고, 본 발명예에 비해 매우 떨어져 있다.

산업상의 이용 가능성

본 발명의 내지연 파괴 특성이 뛰어난 강선은, 인장강도가 2000MPa 이상이며, 국부 부식이 발생하는 환경에 있어서도 내지연 파괴 특성이 뛰어나므로, 토목·건축 구조물의 대형화에도 대응할 수 있다. 이 때문에, 본 발명은, 산업상의 공헌이 매우 현저하다.

Claims

화학 조성이, 질량%로,
C:0.60~1.1%,
Si:0.05~1.5%,
Mn:0.30~1.5%,
P:0.030% 이하,
S:0.030% 이하,
Al:0.005~0.05%,
N:0.001~0.006%,
Cr:0~1.5%,
Ti:0~0.02%,
B:0~0.005%,
잔부: Fe 및 불순물로 이루어지고,
금속 조직이, 펄라이트로 이루어지고, 또한, 길이 방향에 수직인 단면에 있어서, bcc상의 {110}결정면의 배향도가 0.95 이상이며,
선직경이 2.9㎜ 이상인, 내지연 파괴 특성이 뛰어난 강선.
청구항 1에 있어서,
상기 화학 조성이, 질량%로,
Cr:0.10~1.5%를 함유하는, 내지연 파괴 특성이 뛰어난 강선.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 화학 조성이, 질량%로,
Ti:0.003~0.02%, 및,
B:0.0005~0.005%,
로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는, 내지연 파괴 특성이 뛰어난 강선.