JP2006104550A - 耐遅れ破壊特性に優れた高強度pc鋼棒およびその耐遅れ破壊特性向上方法 - Google Patents
耐遅れ破壊特性に優れた高強度pc鋼棒およびその耐遅れ破壊特性向上方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】 スポット溶接部の耐遅れ破壊特性の良好な強度が1400MPa以上の高強度PC鋼棒およびその耐遅れ破壊特性向上方法を提供する。
【解決手段】 質量%で、C:0.2〜0.6%、Si:0.05〜3%、Mn:0.3〜2%、Al:0.002〜0.1%、必要に応じて、Ni0.05〜3%、Cr:0.05〜2%、Mo:0.05〜2%、V:0.02〜1%、Nb:0.005〜0.5%、Ti:0.003〜0.5%、B:0.003〜0.005%の1種または2種以上を含有し、残部がFeおよび不可避不純物からなり、かつ、引張強さが1400Mpa以上の鋼材で構成され、補助筋と接合するスポット溶接部の表層における残留応力が引張強さの10〜90%であることを特徴とする耐遅れ破壊特性に優れた高強度PC鋼棒およびその耐遅れ破壊特性向上方法。
【選択図】図1
【解決手段】 質量%で、C:0.2〜0.6%、Si:0.05〜3%、Mn:0.3〜2%、Al:0.002〜0.1%、必要に応じて、Ni0.05〜3%、Cr:0.05〜2%、Mo:0.05〜2%、V:0.02〜1%、Nb:0.005〜0.5%、Ti:0.003〜0.5%、B:0.003〜0.005%の1種または2種以上を含有し、残部がFeおよび不可避不純物からなり、かつ、引張強さが1400Mpa以上の鋼材で構成され、補助筋と接合するスポット溶接部の表層における残留応力が引張強さの10〜90%であることを特徴とする耐遅れ破壊特性に優れた高強度PC鋼棒およびその耐遅れ破壊特性向上方法。
【選択図】図1
Description
本発明は、ポール、パイルおよび建築、橋梁等のプレストレストコンクリート構造物の補強材として広く使われているPC鋼棒に関し、特に強度が1400MPa以上で、スポット溶接部の耐遅れ破壊特性に優れた高強度PC鋼棒およびその耐遅れ破壊特性向上方法に関する。
ポール、パイルおよび建築、橋梁等のプレストレストコンクリート構造物の補強材として広く使われているPC鋼材は、通常、JIS G 3536に規定されているPC鋼線およびPC鋼より線、JIS G 3109に規定されているPC鋼棒が使われている。
PC鋼線に用いられる材料はJIS G 3502に適合したピアノ線材であり、パテンティング処理をした後、伸線加工することにより製造される。一方、PC鋼棒は、例えば特許文献1に記載されているように、C量が0.25〜0.35%の中炭素鋼を用いて焼入れ・焼戻し処理をすることによって製造されている。「プレストレストコンクリート設計施工規準・同解説」(日本建築学会編集、丸善、昭和62年1月25日 第3版発行)の43〜45頁に記載されているように、強度が1275MPa以上(130kgf/mm2)を超えるような高強度PC鋼棒は、PC鋼線に比べて耐遅れ破壊特性(応力腐食破壊)が劣っていると言う課題があった。
また、特許文献2に記載されているように、スポット溶接部は急冷されるためマルテンサイトを主体とした組織となり、スポット溶接部で遅れ破壊が発生しやすくなるという問題点があった。
PC鋼線に用いられる材料はJIS G 3502に適合したピアノ線材であり、パテンティング処理をした後、伸線加工することにより製造される。一方、PC鋼棒は、例えば特許文献1に記載されているように、C量が0.25〜0.35%の中炭素鋼を用いて焼入れ・焼戻し処理をすることによって製造されている。「プレストレストコンクリート設計施工規準・同解説」(日本建築学会編集、丸善、昭和62年1月25日 第3版発行)の43〜45頁に記載されているように、強度が1275MPa以上(130kgf/mm2)を超えるような高強度PC鋼棒は、PC鋼線に比べて耐遅れ破壊特性(応力腐食破壊)が劣っていると言う課題があった。
また、特許文献2に記載されているように、スポット溶接部は急冷されるためマルテンサイトを主体とした組織となり、スポット溶接部で遅れ破壊が発生しやすくなるという問題点があった。
PC鋼棒の耐遅れ破壊特性を向上させる従来の知見として、例えば、特許文献2ではP、S含有量を低減することが有効であり、また、特許文献1ではSi、Mn含有量を規制するとともに焼入れ処理後、焼戻し工程中で曲げ加工または引き抜き加工を施す技術が提案されている。更に、特許文献3〜5においてもPC鋼棒の耐遅れ破壊特性を改善する技術が提案されているものの、スポット溶接を施した高強度PC鋼棒の耐遅れ破壊化特性を大幅に向上させることには限界があった。
特公平5−41684号公報
特公平5−59967号公報
特開平09−78191号公報
特開平11−229090号公報
特開2003−129178号公報
本発明は上記の如き実状に鑑みなされたものであって、スポット溶接部の耐遅れ破壊特性の良好な強度が1400MPa以上の高強度PC鋼棒およびその耐遅れ破壊特性向上方法を提供することを課題とする。
本発明者等は、スポット溶接を施した高強度PC鋼棒の耐遅れ破壊特性を向上させる手段について種々検討を重ねた結果、スポット溶接部の表層に圧縮残留応力を付与させることが耐遅れ破壊特性の向上に対して有効であることを見出した。
さらに、PC鋼棒のスポット溶接部への圧縮残留応力の付与方法として、超音波打撃処理が極めて有効であると言う全く新たな知見を見出した。即ち、同一の圧縮残留応力であっても、従来のショットピーニング法よりも超音波打撃処理を施したPC鋼棒のスポット溶接部の耐遅れ破壊特性は格段に優れることを明確にした。
以上の検討結果に基づき、鋼材組成と圧縮残留応力および圧縮残留応力の付与方法を最適に選択すれば、耐遅れ破壊特性の優れた高強度PC鋼棒を実現できると言う結論に達し、本発明をなしたものである。
さらに、PC鋼棒のスポット溶接部への圧縮残留応力の付与方法として、超音波打撃処理が極めて有効であると言う全く新たな知見を見出した。即ち、同一の圧縮残留応力であっても、従来のショットピーニング法よりも超音波打撃処理を施したPC鋼棒のスポット溶接部の耐遅れ破壊特性は格段に優れることを明確にした。
以上の検討結果に基づき、鋼材組成と圧縮残留応力および圧縮残留応力の付与方法を最適に選択すれば、耐遅れ破壊特性の優れた高強度PC鋼棒を実現できると言う結論に達し、本発明をなしたものである。
本発明は以上の知見に基づいてなされたものであって、その要旨とするところは、次の通りである。
(1)質量%で、C:0.2〜0.6%、Si:0.05〜3%、Mn:0.3〜2%、Al:0.002〜0.1%を含有し、残部がFeおよび不可避不純物からなり、かつ、引張強さが1400MPa以上の鋼材で構成され、補助筋と接合するスポット溶接部の表層における圧縮残留応力が、前記引張強さの10〜90%であることを特徴とする耐遅れ破壊特性に優れた高強度PC鋼棒。
(2)さらに、前記鋼材は、質量%で、Ni:0.05〜3%、Cr:0.05〜2%、Mo:0.05〜2%、V:0.02〜0.5%、Nb:0.005〜0.5%、Ti:0.003〜0.5%、B:0.0003〜0.005%の1種または2種以上を含有することを特徴とする(1)に記載の耐遅れ破壊特性に優れた高強度PC鋼棒。
(3)(1)または(2)に記載の耐遅れ破壊特性に優れた高強度PC鋼棒の耐遅れ破壊特性向上方法であって、前記PC鋼棒を焼入れ・焼戻し処理および補助筋とのスポット溶接を行った後、前記PC鋼棒に対する超音波振動子の硬度比:1.2以上、超音波振動子の振動数:10〜60kHz、超音波の出力:500〜5000W、超音波振動子のスポット溶接部への押し付け力:10〜1000Nの条件で、前記スポット溶接部に超音波振動子による打撃処理を施すことを特徴とする高強度PC鋼棒の耐遅れ破壊特性向上方法。
(1)質量%で、C:0.2〜0.6%、Si:0.05〜3%、Mn:0.3〜2%、Al:0.002〜0.1%を含有し、残部がFeおよび不可避不純物からなり、かつ、引張強さが1400MPa以上の鋼材で構成され、補助筋と接合するスポット溶接部の表層における圧縮残留応力が、前記引張強さの10〜90%であることを特徴とする耐遅れ破壊特性に優れた高強度PC鋼棒。
(2)さらに、前記鋼材は、質量%で、Ni:0.05〜3%、Cr:0.05〜2%、Mo:0.05〜2%、V:0.02〜0.5%、Nb:0.005〜0.5%、Ti:0.003〜0.5%、B:0.0003〜0.005%の1種または2種以上を含有することを特徴とする(1)に記載の耐遅れ破壊特性に優れた高強度PC鋼棒。
(3)(1)または(2)に記載の耐遅れ破壊特性に優れた高強度PC鋼棒の耐遅れ破壊特性向上方法であって、前記PC鋼棒を焼入れ・焼戻し処理および補助筋とのスポット溶接を行った後、前記PC鋼棒に対する超音波振動子の硬度比:1.2以上、超音波振動子の振動数:10〜60kHz、超音波の出力:500〜5000W、超音波振動子のスポット溶接部への押し付け力:10〜1000Nの条件で、前記スポット溶接部に超音波振動子による打撃処理を施すことを特徴とする高強度PC鋼棒の耐遅れ破壊特性向上方法。
本発明によれば、引張強さが1400MPa以上の高強度PC鋼棒のスポット溶接部に超音波打撃処理による圧縮残留応力を付与することによって、高強度PC鋼棒のスポット溶接部の耐遅れ破壊特性を大幅に向上させることができるなど、産業上有用な著しい効果を奏する。
以下に本発明を実施するための最良の形態について説明する。
まず、本発明の対象とする鋼材の成分の限定理由について述べる。
Cは、PC鋼棒の強度を確保する上で必須の元素であるが、0.2%未満では所要の強度が得られず、一方0.6%を越えるとスポット溶接性が著しく劣化するため、0.2〜0.6%の範囲に制限した。
Siは、リラクゼーション特性を向上させるとともに固溶体硬化作用によって強度を高める作用がある。0.05%未満では前記作用が発揮できず、一方、3%を超えても添加量に見合う効果が期待できないため、0.05〜3%の範囲に制限した。
Mnは、脱酸、脱硫のために必要であるばかりでなく、マルテンサイト組織を得るための焼入性を高めるために有効な元素であるが、0.3%未満では上記の効果が得られず、一方2%を越えて添加しても添加量に見合う効果が得られないため、0.3〜2%の範囲に制限した。
Alは、脱酸および熱処理時においてAlNを形成することによりオーステナイト粒の粗大化を防止する効果がある。また、Bを添加する場合、Nを固定し焼入性および耐水素脆化特性の向上に有効な固溶Bを確保する効果も有している。0.002%未満では上記の効果が発揮されず、0.1%を越えても効果が飽和するため0.002〜0.1%の範囲に限定した。
まず、本発明の対象とする鋼材の成分の限定理由について述べる。
Cは、PC鋼棒の強度を確保する上で必須の元素であるが、0.2%未満では所要の強度が得られず、一方0.6%を越えるとスポット溶接性が著しく劣化するため、0.2〜0.6%の範囲に制限した。
Siは、リラクゼーション特性を向上させるとともに固溶体硬化作用によって強度を高める作用がある。0.05%未満では前記作用が発揮できず、一方、3%を超えても添加量に見合う効果が期待できないため、0.05〜3%の範囲に制限した。
Mnは、脱酸、脱硫のために必要であるばかりでなく、マルテンサイト組織を得るための焼入性を高めるために有効な元素であるが、0.3%未満では上記の効果が得られず、一方2%を越えて添加しても添加量に見合う効果が得られないため、0.3〜2%の範囲に制限した。
Alは、脱酸および熱処理時においてAlNを形成することによりオーステナイト粒の粗大化を防止する効果がある。また、Bを添加する場合、Nを固定し焼入性および耐水素脆化特性の向上に有効な固溶Bを確保する効果も有している。0.002%未満では上記の効果が発揮されず、0.1%を越えても効果が飽和するため0.002〜0.1%の範囲に限定した。
以上が本発明の対象とする鋼の基本成分であるが、本発明においては、更にこの鋼材に、Ni:0.05〜3%、Cr:0.05〜2%、Mo:0.05〜2%、V:0.02〜0.5%、Nb:0.005〜0.5%、Ti:0.003〜0.5%、B:0.0003〜0.005%の1種または2種以上を含有せしめることが好ましい。
Niは、高強度化に伴って劣化する延性を向上させるとともに熱処理時の焼入性を向上させて引張強さを増加させるために添加されるが、0.05%未満ではその効果が少なく、一方3%を越えても添加量にみあう効果が発揮できないため、0.05〜3%の範囲に制限した。
Crは、焼入性の向上および焼戻し処理時の軟化抵抗を増加させるために有効な元素であるが、0.05%未満ではその効果が十分に発揮できず、一方2%を超えて添加しても効果が飽和するため、0.05〜2%の範囲に限定した。
Moは、強い焼戻し軟化抵抗を有し熱処理後の引張強さを高めるために有効な元素である。更に、Moは耐遅れ破壊特性を向上させる効果がある。0.05%未満では上記効果が少なく、一方、2%を越えて添加しても製造コストの点で添加量に見合う効果を得ることが困難であるため、0.05〜2%に制限した。
Niは、高強度化に伴って劣化する延性を向上させるとともに熱処理時の焼入性を向上させて引張強さを増加させるために添加されるが、0.05%未満ではその効果が少なく、一方3%を越えても添加量にみあう効果が発揮できないため、0.05〜3%の範囲に制限した。
Crは、焼入性の向上および焼戻し処理時の軟化抵抗を増加させるために有効な元素であるが、0.05%未満ではその効果が十分に発揮できず、一方2%を超えて添加しても効果が飽和するため、0.05〜2%の範囲に限定した。
Moは、強い焼戻し軟化抵抗を有し熱処理後の引張強さを高めるために有効な元素である。更に、Moは耐遅れ破壊特性を向上させる効果がある。0.05%未満では上記効果が少なく、一方、2%を越えて添加しても製造コストの点で添加量に見合う効果を得ることが困難であるため、0.05〜2%に制限した。
Vは、焼入れ処理時において炭窒化物を生成することによりオーステナイト粒を微細化させるとともにリラクゼーション値を増加させる効果があり、更に耐遅れ破壊特性を向上させる効果も有しているが、0.02%未満では前記作用の効果が得られず、一方0.5%を越えても効果が飽和するため0.02〜0.5%に限定した。
NbもVと同様に炭窒化物を生成することによりオーステナイト粒を微細化と耐遅れ破壊特性の向上に有効な元素である。0.005%未満では上記効果が不十分であり、一方0.5%を越えるとこの効果が飽和するため0.005〜0.5%に制限した。
Tiは、脱酸およびTiNを形成することによりオーステナイト粒の粗大化を防止する効果とともにNを固定し耐遅れ破壊特性の向上に有効な固溶Bを確保する効果を有しているが、0.003%未満ではこれらの効果が発揮されず、0.5%を越えても効果が飽和するため0.003〜0.5%の範囲に限定した。
Bは、耐遅れ破壊特性を向上させる効果があり、更にオーステナイト粒界に偏析することにより焼入性を著しく高める効果も有しているが、Bが0.0003%未満では前記の効果が発揮されず、0.005%を超えても効果が飽和するため0.0003〜0.005%に制限した。
P、Sについては、特に制限しないものの、PC鋼棒の耐水素脆化特性を向上させる観点から、それぞれ0.015%以下が好ましい範囲である。また、NはAl、V、Nb、Tiの窒化物を生成することによりオーステナイト粒の細粒化効果があるが、0.015%を越えると延性が低下するため、0.003〜0.015%が好ましい範囲である。
NbもVと同様に炭窒化物を生成することによりオーステナイト粒を微細化と耐遅れ破壊特性の向上に有効な元素である。0.005%未満では上記効果が不十分であり、一方0.5%を越えるとこの効果が飽和するため0.005〜0.5%に制限した。
Tiは、脱酸およびTiNを形成することによりオーステナイト粒の粗大化を防止する効果とともにNを固定し耐遅れ破壊特性の向上に有効な固溶Bを確保する効果を有しているが、0.003%未満ではこれらの効果が発揮されず、0.5%を越えても効果が飽和するため0.003〜0.5%の範囲に限定した。
Bは、耐遅れ破壊特性を向上させる効果があり、更にオーステナイト粒界に偏析することにより焼入性を著しく高める効果も有しているが、Bが0.0003%未満では前記の効果が発揮されず、0.005%を超えても効果が飽和するため0.0003〜0.005%に制限した。
P、Sについては、特に制限しないものの、PC鋼棒の耐水素脆化特性を向上させる観点から、それぞれ0.015%以下が好ましい範囲である。また、NはAl、V、Nb、Tiの窒化物を生成することによりオーステナイト粒の細粒化効果があるが、0.015%を越えると延性が低下するため、0.003〜0.015%が好ましい範囲である。
次に、PC鋼棒のスポット溶接部表層の圧縮残留応力の限定理由について説明する。
以下に説明する超音波打撃処理による圧縮残留応力がPC鋼棒の引張強さの10%未満では、耐遅れ破壊特性の向上効果が少ないために、圧縮残留応力の下限をPC鋼棒の引張強さの10%に制限した。
一方、PC鋼棒の引張強さの90%を超えるような圧縮残留応力を超音波打撃処理で付与することは困難であるため、上限をPC鋼棒の引張強さの90%に限定した。耐遅れ破壊特性の向上と超音波打撃処理のコストの観点で、好ましいPC鋼棒のスポット溶接の圧縮残留応力の範囲は、PC鋼棒の引張強さの30〜70%である。なお、本発明の残留応力はX線法で測定したものであり、測定箇所はスポット溶接部と母材の境界を含む領域である。
以下に説明する超音波打撃処理による圧縮残留応力がPC鋼棒の引張強さの10%未満では、耐遅れ破壊特性の向上効果が少ないために、圧縮残留応力の下限をPC鋼棒の引張強さの10%に制限した。
一方、PC鋼棒の引張強さの90%を超えるような圧縮残留応力を超音波打撃処理で付与することは困難であるため、上限をPC鋼棒の引張強さの90%に限定した。耐遅れ破壊特性の向上と超音波打撃処理のコストの観点で、好ましいPC鋼棒のスポット溶接の圧縮残留応力の範囲は、PC鋼棒の引張強さの30〜70%である。なお、本発明の残留応力はX線法で測定したものであり、測定箇所はスポット溶接部と母材の境界を含む領域である。
本発明の高強度PC鋼棒は、焼入れ・焼戻し処理によって所定の強度を得るものであり、焼戻しマルテンサイトが主体の組織である。その他の組織として、フェライト、ベイナイト、パーライトの1種または2種以上を面積率で10%以下を含有しても良い。フェライト、ベイナイト、パーライトの面積率は、PC鋼棒の中心部において2mm2以上の視野を光学顕微鏡(500倍)で観察することによって、測定できる。
次に、本発明の耐遅れ破壊特性向上方法の限定理由について説明する。
図1は、本発明のPC鋼棒の耐遅れ破壊特性向上方法の実施形態を例示する図である。
図1において、1はPC鋼棒、2は補助筋、3はスポット溶接部、4は超音波振動端子を示す。
本発明では、焼入れ・焼戻し処理を施したPC鋼棒1と補助筋2にスポット溶接を施し、その後、スポット溶接部3に図1の矢印方向に振動する超音波振動端子4を押付けて打撃処理を行うものである。
この内、焼入れ・焼戻し処理条件は、従来の方法で良いため、特に限定しないが、耐遅れ破壊特性を向上させる好ましい条件は下記の通りである。
焼入れ処理の加熱温度は、900〜1000℃の範囲にし、その後、水冷または油冷を行いマルテンサイト組織にする。焼戻しは、400〜700℃の温度範囲で行う。耐水素脆化特性向上の点でより好ましい温度範囲は、500〜700℃である。また、加熱と焼戻しは、炉加熱よりも処理時間の短い高周波加熱の方が、耐遅れ破壊特性が良好なため、高周波加熱による焼入れ・焼戻しが好ましい熱処理方法である。
図1は、本発明のPC鋼棒の耐遅れ破壊特性向上方法の実施形態を例示する図である。
図1において、1はPC鋼棒、2は補助筋、3はスポット溶接部、4は超音波振動端子を示す。
本発明では、焼入れ・焼戻し処理を施したPC鋼棒1と補助筋2にスポット溶接を施し、その後、スポット溶接部3に図1の矢印方向に振動する超音波振動端子4を押付けて打撃処理を行うものである。
この内、焼入れ・焼戻し処理条件は、従来の方法で良いため、特に限定しないが、耐遅れ破壊特性を向上させる好ましい条件は下記の通りである。
焼入れ処理の加熱温度は、900〜1000℃の範囲にし、その後、水冷または油冷を行いマルテンサイト組織にする。焼戻しは、400〜700℃の温度範囲で行う。耐水素脆化特性向上の点でより好ましい温度範囲は、500〜700℃である。また、加熱と焼戻しは、炉加熱よりも処理時間の短い高周波加熱の方が、耐遅れ破壊特性が良好なため、高周波加熱による焼入れ・焼戻しが好ましい熱処理方法である。
次にスポット溶接部の超音波打撃処理の条件について説明する。
超音波振動子の硬度がPC鋼棒の硬度の1.2倍未満では、超音波打撃処理によるスポット溶接への圧縮残留応力を効率的に付与することが困難であるため、超音波振動子とPC鋼棒の硬度比を1.2以上に限定した。超音波振動子の振動数が10kHz未満では、効率的に圧縮残留応力を付与することができないため、下限を10kHzに限定した。一方、60kHzを超える振動数で超音波打撃処理を行っても圧縮残留応力の導入効果が飽和するため、振動数の上限を60kHzに制限した。振動数の好ましい範囲は、20〜40kHzである。超音波の出力が500W未満では、所定の圧縮残留応力を付与させるための超音波打撃処理時間が長くなり経済的でないため、下限を500Wに限定した。超音波出力が5000Wを超えても効果が飽和するため、5000Wを上限にした。超音波振動子のスポット溶接部への押し付け力が10N未満では、効率的に圧縮残留応力を付与することができず経済的でないため、下限を10Nに制限した。一方、押し付け力が1000Nを超えて超音波打撃処理を行っても効果が飽和するため、上限を1000Nに制限した。
超音波打撃処理による圧縮残留応力付与は、従来のショットピーニングによる圧縮残留応力付与よりも、耐遅れ破壊特性が優れている。この理由は、
1)超音波打撃処理による圧縮残留応力はショットピーニングよりも高い
2)超音波打撃処理による圧縮残留応力はショットピーニングよりも鋼材内部まで付与されている
3)超音波打撃処理の部位は塑性変形されており、耐遅れ破壊特性が向上する
ことに起因すると推定される。
超音波振動子の硬度がPC鋼棒の硬度の1.2倍未満では、超音波打撃処理によるスポット溶接への圧縮残留応力を効率的に付与することが困難であるため、超音波振動子とPC鋼棒の硬度比を1.2以上に限定した。超音波振動子の振動数が10kHz未満では、効率的に圧縮残留応力を付与することができないため、下限を10kHzに限定した。一方、60kHzを超える振動数で超音波打撃処理を行っても圧縮残留応力の導入効果が飽和するため、振動数の上限を60kHzに制限した。振動数の好ましい範囲は、20〜40kHzである。超音波の出力が500W未満では、所定の圧縮残留応力を付与させるための超音波打撃処理時間が長くなり経済的でないため、下限を500Wに限定した。超音波出力が5000Wを超えても効果が飽和するため、5000Wを上限にした。超音波振動子のスポット溶接部への押し付け力が10N未満では、効率的に圧縮残留応力を付与することができず経済的でないため、下限を10Nに制限した。一方、押し付け力が1000Nを超えて超音波打撃処理を行っても効果が飽和するため、上限を1000Nに制限した。
超音波打撃処理による圧縮残留応力付与は、従来のショットピーニングによる圧縮残留応力付与よりも、耐遅れ破壊特性が優れている。この理由は、
1)超音波打撃処理による圧縮残留応力はショットピーニングよりも高い
2)超音波打撃処理による圧縮残留応力はショットピーニングよりも鋼材内部まで付与されている
3)超音波打撃処理の部位は塑性変形されており、耐遅れ破壊特性が向上する
ことに起因すると推定される。
以下、実施例により本発明の効果をさらに具体的に説明する。
表1に示す化学成分を有する供試材を通常の熱間圧延条件で圧延した。その後、930〜980℃の高周波加熱による焼入れ処理を行い、高周波加熱による500〜700℃の焼戻しを施してPC鋼棒を製造した。ミクロ組織は、いずれも焼戻しマルテンサイトが面積率で95〜100%であり、残部はフェライト、ベイナイト、パーライトの1種または2種以上であった。焼入れ・焼戻し処理後に、スポット溶接を施し、その後、スポット溶接部に超音波打撃処理を行った。超音波打撃処理の条件を表2に示す。
上記試料を用いて、機械的性質と残留応力の調査および遅れ破壊試験を行った。遅れ破壊試験は、同一の条件で製造したPC鋼棒をそれぞれ100本の大気暴露試験を行い、遅れ破壊の破断比率(%)で評価した。大気暴露試験におけるPC鋼棒の締め付け荷重はPC鋼棒の引張破断荷重の80%であり、大気暴露期間は2年間で評価した。これらの結果を表2に示す。表2の試験No.1〜23が本発明例で、試験No.24〜37が比較例である。同表に見られるように本発明例は、いずれもスポット溶接部に高い圧縮残留応力が付与されており、この結果、遅れ破壊の破断比率が全て0%となり耐遅れ破壊特性に優れた高強度PC鋼棒が実現されている。
表1に示す化学成分を有する供試材を通常の熱間圧延条件で圧延した。その後、930〜980℃の高周波加熱による焼入れ処理を行い、高周波加熱による500〜700℃の焼戻しを施してPC鋼棒を製造した。ミクロ組織は、いずれも焼戻しマルテンサイトが面積率で95〜100%であり、残部はフェライト、ベイナイト、パーライトの1種または2種以上であった。焼入れ・焼戻し処理後に、スポット溶接を施し、その後、スポット溶接部に超音波打撃処理を行った。超音波打撃処理の条件を表2に示す。
上記試料を用いて、機械的性質と残留応力の調査および遅れ破壊試験を行った。遅れ破壊試験は、同一の条件で製造したPC鋼棒をそれぞれ100本の大気暴露試験を行い、遅れ破壊の破断比率(%)で評価した。大気暴露試験におけるPC鋼棒の締め付け荷重はPC鋼棒の引張破断荷重の80%であり、大気暴露期間は2年間で評価した。これらの結果を表2に示す。表2の試験No.1〜23が本発明例で、試験No.24〜37が比較例である。同表に見られるように本発明例は、いずれもスポット溶接部に高い圧縮残留応力が付与されており、この結果、遅れ破壊の破断比率が全て0%となり耐遅れ破壊特性に優れた高強度PC鋼棒が実現されている。
これに対して、比較例であるNo.24、25は、いずれもC含有量が低すぎるために、目的とする1400MPa以上の高強度PC鋼棒が実現できなかった例である。
比較例であるNo.26、30、32、34は、いずれもスポット溶接ままのPC鋼棒の例である。スポット溶接部の残留応力は引張残留応力となっているため、遅れ破壊の破断比率が高い例である。
比較例であるNo.27〜29、31、33、37は、いずれも超音波打撃処理の条件が不適切な例である。即ち、No.27は超音波振動子とPC鋼棒の硬度比が低いために、No.28および37は超音波振動子の振動数が低いために、No.29および33は超音波振動子のスポット溶接部への押し付け力が低すぎるために、更にNo.31超音波出力が低すぎるために、いずれもPC鋼棒のスポット溶接部の残留応力が高い圧縮残留応力状態にすることができていない。この結果、遅れ破壊の破断比率が高く、遅れ破壊を防止できなかった例である。
比較例であるNo.35,36は、いずれも従来のショットピーニング処理でスポット溶接部の残留応力を変化させた例である。ショットピーニング処理では、本発明例に比べ溶接部の圧縮残留応力が低い。この結果、遅れ破壊の破断比率が高く、耐遅れ破壊特性に優れた高強度PC鋼棒が実現できなかった例である。
比較例であるNo.26、30、32、34は、いずれもスポット溶接ままのPC鋼棒の例である。スポット溶接部の残留応力は引張残留応力となっているため、遅れ破壊の破断比率が高い例である。
比較例であるNo.27〜29、31、33、37は、いずれも超音波打撃処理の条件が不適切な例である。即ち、No.27は超音波振動子とPC鋼棒の硬度比が低いために、No.28および37は超音波振動子の振動数が低いために、No.29および33は超音波振動子のスポット溶接部への押し付け力が低すぎるために、更にNo.31超音波出力が低すぎるために、いずれもPC鋼棒のスポット溶接部の残留応力が高い圧縮残留応力状態にすることができていない。この結果、遅れ破壊の破断比率が高く、遅れ破壊を防止できなかった例である。
比較例であるNo.35,36は、いずれも従来のショットピーニング処理でスポット溶接部の残留応力を変化させた例である。ショットピーニング処理では、本発明例に比べ溶接部の圧縮残留応力が低い。この結果、遅れ破壊の破断比率が高く、耐遅れ破壊特性に優れた高強度PC鋼棒が実現できなかった例である。
1 PC鋼棒
2 補助筋
3 スポット溶接部
4 超音波振動端子
2 補助筋
3 スポット溶接部
4 超音波振動端子
Claims (3)
- 質量%で、
C :0.2〜0.6%、
Si:0.05〜3%、
Mn:0.3〜2%、
Al:0.002〜0.1%
を含有し、残部がFeおよび不可避不純物からなり、かつ、引張強さが1400MPa以上の鋼材で構成され、補助筋と接合するスポット溶接部の表層における圧縮残留応力が、前記引張強さの10〜90%であることを特徴とする耐遅れ破壊特性に優れた高強度PC鋼棒。 - さらに、前記鋼材は、質量%で、
Ni:0.05〜3%、
Cr:0.05〜2%、
Mo:0.05〜2%、
V :0.02〜0.5%、
Nb:0.005〜0.5%、
Ti:0.003〜0.5%、
B :0.0003〜0.005%
の1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載の耐遅れ破壊特性に優れた高強度PC鋼棒。 - 請求項1または請求項2に記載の耐遅れ破壊特性に優れた高強度PC鋼棒の耐遅れ破壊特性向上方法であって、前記PC鋼棒を焼入れ・焼戻し処理および補助筋とのスポット溶接を行った後、前記PC鋼棒に対する超音波振動子の硬度比:1.2以上、超音波振動子の振動数:10〜60kHz、超音波の出力:500〜5000W、超音波振動子のスポット溶接部への押し付け力:10〜1000Nの条件で、前記スポット溶接部に超音波振動子による打撃処理を施すことを特徴とする高強度PC鋼棒の耐遅れ破壊特性向上方法。
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Cited By (5)
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---|---|---|---|---|
JP2015183405A (ja) * | 2014-03-24 | 2015-10-22 | 日本電信電話株式会社 | 水素脆化抑制方法および水素脆化抑制システム |
CN110257705A (zh) * | 2019-07-02 | 2019-09-20 | 常熟市龙腾特种钢有限公司 | 一种不易脆断的预应力混凝土钢棒用钢及其生产方法 |
CN113444974A (zh) * | 2021-07-02 | 2021-09-28 | 河北普阳钢铁有限公司 | 一种1000MPa级超高强韧钢板及其生产方法 |
JPWO2022014173A1 (ja) * | 2020-07-14 | 2022-01-20 | ||
WO2023286439A1 (ja) * | 2021-07-14 | 2023-01-19 | Jfeスチール株式会社 | 抵抗スポット溶接方法及び溶接継手の製造方法 |
-
2004
- 2004-10-08 JP JP2004295859A patent/JP2006104550A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015183405A (ja) * | 2014-03-24 | 2015-10-22 | 日本電信電話株式会社 | 水素脆化抑制方法および水素脆化抑制システム |
CN110257705A (zh) * | 2019-07-02 | 2019-09-20 | 常熟市龙腾特种钢有限公司 | 一种不易脆断的预应力混凝土钢棒用钢及其生产方法 |
CN110257705B (zh) * | 2019-07-02 | 2021-07-02 | 常熟市龙腾特种钢有限公司 | 一种不易脆断的预应力混凝土钢棒用钢及其生产方法 |
JPWO2022014173A1 (ja) * | 2020-07-14 | 2022-01-20 | ||
WO2022014173A1 (ja) * | 2020-07-14 | 2022-01-20 | Jfeスチール株式会社 | 抵抗スポット溶接方法及び溶接継手の製造方法 |
JP7184204B2 (ja) | 2020-07-14 | 2022-12-06 | Jfeスチール株式会社 | 抵抗スポット溶接方法及び溶接継手の製造方法 |
EP4183510A4 (en) * | 2020-07-14 | 2023-12-20 | JFE Steel Corporation | RESISTANCE SPOT WELDING METHOD AND METHOD FOR PRODUCING A WELDED JOINT |
CN113444974A (zh) * | 2021-07-02 | 2021-09-28 | 河北普阳钢铁有限公司 | 一种1000MPa级超高强韧钢板及其生产方法 |
WO2023286439A1 (ja) * | 2021-07-14 | 2023-01-19 | Jfeスチール株式会社 | 抵抗スポット溶接方法及び溶接継手の製造方法 |
JP7243928B1 (ja) * | 2021-07-14 | 2023-03-22 | Jfeスチール株式会社 | 抵抗スポット溶接方法及び溶接継手の製造方法 |
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