JP2009242840A - 曲げ加工性および低温靭性に優れる高張力鋼材ならびにその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】旧オーステナイト粒のアスペクト比が20以下、かつ析出物および/または介在物が1000個/μm3以下、かつ、セメンタイトの平均粒子径が60nm以下で、鋼板の板厚1/4位置の{110}面の集積度が0.3〜1.8、鋼板の板厚1/4位置の{211}面の集積度が0.9〜2.4で、質量%で、C、Si、Mn、Al、N、P、S、Oを含有し、必要に応じて、Mo、Nb、V、Ti、Cu、Ni、Cr、W、B、Ca、REM、Mgの一種または二種以上、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼。上記成分の鋼を、未再結晶域で圧下率が70%以下の熱間圧延後、Ar3変態点以上から2℃/秒以上の平均冷却速度で350℃以下の温度まで冷却し、平均昇温速度1℃/s以上で400℃以上、Ac1変態点以下に焼戻す。
【選択図】なし
Description
1.曲げ加工性を向上させる最適な集合組織の分布が存在し、当該集合組織は、Mn添加量および未再結晶域における圧延加工条件、圧延後の冷却時における冷却速度を適正にコントロールすることによって達成され、低温靭性も同時に向上させることが可能である。
2.また、鋼材のミクロ組織において、旧オーステナイト粒の展伸度と析出物および/または介在物量が曲げ加工性に大きな影響を及ぼし、旧オーステナイト粒の展伸度は未再結晶域における圧延条件、曲げ加工性に影響及ぼす介在物量の制御は、鋼中N、SおよびO量のコントロールによって可能である。
1.鋼板のミクロ組織において旧オーステナイト粒のアスペクト比が20以下、かつ析出物および/または介在物が1000個/μm3以下、かつ、セメンタイトの平均粒子径が60nm以下で、鋼板の板厚1/4位置の{110}面の集積度が0.3〜1.8、鋼板の板厚1/4位置の{211}面の集積度が0.9〜2.4であることを特徴とする、曲げ加工性および低温靱性に優れる高張力鋼材。
2.質量%で、C:0.02〜0.25%、Si:0.01〜0.8%、Mn:1.0〜1.8%、Al:0.005〜0.1%、N:0.0005〜0.006%、P:0.02%以下、S:0.003%以下、O:0.0035%以下、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼を鋳造後、Ar3変態点以下に冷却することなく、あるいはAc3変態点以上に再加熱後、未再結晶域における圧下率が70%以下の熱間圧延によって所定の板厚とし、引続きAr3変態点以上から2℃/秒以上の平均冷却速度で350℃以下の温度まで冷却した後、350℃から所定の焼戻し温度までの板厚中心部の平均昇温速度を1℃/s以上として、板厚中心部の最高到達温度を400℃以上Ac1変態点以下に焼戻すことを特徴とする曲げ加工性および低温靱性に優れる高張力鋼材の製造方法。
3.更に、鋼組成が、質量%で、Mo:1%以下、Nb:0.1%以下、V:0.5%以下、Ti:0.1%以下、Cu:2%以下、Ni:4%以下、Cr:2%以下、W:2%以下の一種または二種以上を含有することを特徴とする2に記載の曲げ加工性および低温靱性に優れる高張力鋼材の製造方法。
4.更に、鋼組成が、質量%で、B:0.003%以下、Ca:0.01%以下、REM:0.02%以下、Mg:0.01%以下の一種または二種以上を含有することを特徴とする、2または3に記載の曲げ加工性および低温靱性に優れる高張力鋼材の製造方法。
[ミクロ組織]
本発明ではミクロ組織において「集合組織」、「旧オーステナイト粒」、および「析出物および/または介在物」を規定する。
集合組織は、鋼板の板厚1/4位置の鋼板表面に平行する{110}面のX線ランダム強度比を0.3〜1.8、望ましくは0.5〜1.6および鋼板の板厚1/4位置の鋼板表面に平行する{211}面のX線ランダム強度比を0.9〜2.4、望ましくは1.1〜2.2とする。
以下の説明で化学成分量を示す%は、何れも質量%とする。
Cは、強度を確保するために含有するが、0.02%未満ではその効果が不十分であり、一方、0.25%を超えると母材および溶接熱影響部の靭性が劣化するとともに、溶接性を著しく劣化させるため、C含有量を0.02〜0.25%に限定する。
Siは、製鋼段階の脱酸材および強度向上元素として含有するが、0.01%未満ではその効果が不十分であり、一方、0.8%を超えると粒界が脆化し、低温脆化を促進するため、0.01〜0.8%に限定する。
Mnは、鋼板の板厚1/4位置の{110}面および鋼板の板厚1/4位置の{211}面のX線ランダム強度比をそれぞれ0.3〜1.8および0.9〜2.4に制御するために含有するが、1.0%未満では{110}面のX線ランダム強度比が0.3未満となり、一方、2.0%を超えると{211}面のX線ランダム強度比が2.4を超える。従って、Mn含有量は1.0〜1.8%に限定する。
Alは、脱酸材として、また結晶粒径の微細化にも効果があるため添加する。0.005%未満の場合にはその効果が十分でなく、一方、0.1%を超えて含有すると、鋼板の表面疵が発生し易くなるため、0.005〜0.1%に限定する。
Nは、TiやNbなどと窒化物を形成することによって組織を微細化し、母材ならびに溶接熱影響部の靭性を向上させる効果を有する。また、析出物および/または介在物の生成量に影響を及ぼし、材料の加工性に影響を及ぼす。
不純物元素であるPは、焼戻し処理時に旧オーステナイト粒界等の結晶粒界に偏析しやすく、0.02%を超えると隣接する結晶粒の接合強度を低下させ、低温靭性や耐遅れ破壊特性を劣化させるため、0.02%以下に限定する。
不純物元素であるSは、非金属介在物であるMnSを生成しやすく、0.003%を超えると、介在物の量が多くなりすぎて引張試験など延性破壊の強度が低下し、加工性を劣化させるため、0.003%以下に限定する。
Oは、Alなどと酸化物を形成することによって、材料の加工性に影響を及ぼす。0.0035%を超える含有は析出物および/または介在物が増加するために加工性を損なうため、0.0035%以下に限定する。
Moは、焼入れ性および強度を向上する作用を有すると同時に、炭化物を形成することによって、拡散性水素をトラップし、耐遅れ破壊特性を向上させるが、1%を超える添加は経済性が劣る。
Nbは、マイクロアロイング元素として強度を向上させると同時に、炭化物や窒化物、炭窒化物を形成することによって、拡散性水素をトラップし、耐遅れ破壊特性を向上させるが、0.1%を超える添加は溶接熱影響部の靭性を劣化させる。従って、Nbを添加する場合には、その含有量を0.1%以下に限定する。
Vは、マイクロアロイング元素として強度を向上させると同時に、炭化物や窒化物、炭窒
化物を形成することによって、拡散性水素をトラップし、耐遅れ破壊特性を向上させるが、0.5%を超える添加は溶接熱影響部の靭性を劣化させる。従って、Vを添加する場合には、その含有量を0.5%以下に限定する。
Tiは、圧延加熱時あるいは溶接時にTiNを生成し、オーステナイト粒の成長を抑制し、母材ならびに溶接熱影響部の靭性を向上させると同時に、炭化物や窒化物、炭窒化物を形成することによって、拡散性水素をトラップし、耐遅れ破壊特性を向上させる。
Cuは、固溶強化および析出強化により強度を向上する作用を有している。しかしながら、Cu含有量が2%を超えると、鋼片加熱時や溶接時に熱間での割れを生じやすくするため、添加する場合には、その含有量を2%以下に限定する。
Niは、靭性および焼入れ性を向上する作用を有している。しかしながら、Niは高価な元素であり含有量が4%を超えると、実用鋼としての経済性が低下するようになるので、添加する場合には、その含有量を4%以下に限定する。
Crは、強度および靭性を向上する作用を有しており、また高温強度特性を向上させる。従って、高強度化する場合に積極的に添加し、特に引張強度900MPa以上の特性を得るために0.3%以上添加することが好ましい。
Wは、強度を向上する作用を有している。しかしながら、2%を超えると、溶接性が劣化するようになるので、添加する場合は、その含有量を2%以下に限定する。
Bは、焼入れ性を改善して強度を向上させる作用を有している。しかしながら、0.003%を超えると、靭性を劣化させるようになるので添加する場合には、その含有量を0.003%以下に限定する。
Caは、硫化物系介在物の形態制御に不可欠な元素である。しかしながら、0.01%を超える添加は、清浄度を低下させて、曲げ試験片の表面に微小なワレを発生させるようになるので、添加する場合には、その含有量を0.01%以下に限定する。
REM(Rare Earth Metalの略、希土類)は、鋼中でREM(O、S)として硫化物を生成することによって結晶粒界の固溶S量を低減し靭性を改善する。しかしながら、0.02%を超える添加は、沈殿晶帯にREM硫化物が著しく集積し、材質の劣化を招く。従って、添加する場合は0.02%以下に限定する。
Mgは、溶銑脱硫材として使用する場合がある。しかしながら、0.01%を超える添加は、清浄度の低下を招く。従って、Mgを添加する場合には、その添加量を0.01%以下に限定する。
以下の製造条件における温度規定は板厚の中心位置とするが、中心部近傍はほぼ同様の温度履歴となるので、中心そのものに限定するものではない。
本発明は、いかなる鋳造条件で製造された鋼材についても有効であるので、特に鋳造条件は限定しない。溶鋼から鋳片を製造する方法や、鋳片を圧延して鋼片を製造する方法は特に規定しない。転炉法・電気炉法等で溶製された鋼や、連続鋳造・造塊法等で製造されたスラブが利用できる。
鋼板の板厚1/4位置において、{110}面および{211}面のX線ランダム強度比がそれぞれ0.3〜1.8および0.9〜2.4の集合組織とし、かつ旧オーステナイト粒のアスペクト比を20以下にするため、鋳片を圧延して鋼片を製造する際、Ar3変態点以下に冷却することなく、熱間圧延を開始して未再結晶域における圧下率70%以下の圧延を行う。一度鋳片を冷却する場合は、Ac3変態点以上に再加熱した後に上記熱間圧延を開始する。
熱間圧延終了後、Ar3変態点以上の温度から2℃/秒以上の平均冷却速度で、350℃以下の温度まで冷却する。
冷却後、強度と靭性を調整するため、焼戻し処理を行う。焼戻し温度は、Ac1変態点を超えるとオーステナイト変態を生じ、強度が大きく低下するため、Ac1変態点以下とする。
Claims (4)
- 鋼板のミクロ組織において旧オーステナイト粒のアスペクト比が20以下、かつ析出物および/または介在物が1000個/μm3以下、かつ、セメンタイトの平均粒子径が60nm以下で、鋼板の板厚1/4位置の{110}面の集積度が0.3〜1.8、鋼板の板厚1/4位置の{211}面の集積度が0.9〜2.4であることを特徴とする、曲げ加工性および低温靱性に優れる高張力鋼材。
- 質量%で、C:0.02〜0.25%、Si:0.01〜0.8%、Mn:1.0〜1.8%、Al:0.005〜0.1%、N:0.0005〜0.006%、P:0.02%以下、S:0.003%以下、O:0.0035%以下、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼を鋳造後、Ar3変態点以下に冷却することなく、あるいはAc3変態点以上に再加熱後、未再結晶域における圧下率が70%以下の熱間圧延によって所定の板厚とし、引続きAr3変態点以上から2℃/秒以上の平均冷却速度で350℃以下の温度まで冷却した後、350℃から所定の焼戻し温度までの板厚中心部の平均昇温速度を1℃/s以上として、板厚中心部の最高到達温度を400℃以上Ac1変態点以下に焼戻すことを特徴とする曲げ加工性および低温靱性に優れる高張力鋼材の製造方法。
- 更に、鋼組成が、質量%で、Mo:1%以下、Nb:0.1%以下、V:0.5%以下、Ti:0.1%以下、Cu:2%以下、Ni:4%以下、Cr:2%以下、W:2%以下の一種または二種以上を含有することを特徴とする請求項2に記載の曲げ加工性および低温靱性に優れる高張力鋼材の製造方法。
- 更に、鋼組成が、質量%で、B:0.003%以下、Ca:0.01%以下、REM:0.02%以下、Mg:0.01%以下の一種または二種以上を含有することを特徴とする、請求項2または3に記載の曲げ加工性および低温靱性に優れる高張力鋼材の製造方法。
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