JP2776174B2 - 高張力・高靱性微細ベイナイト鋼の製造法 - Google Patents
高張力・高靱性微細ベイナイト鋼の製造法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、建築、橋梁、タンクな
どの鋼構造物に利用される溶接性と低温靱性に優れた微
細ベイナイト組織を有する６０〜１００kgf/mm2 級の厚
鋼板の製造法に関するものである。
どの鋼構造物に利用される溶接性と低温靱性に優れた微
細ベイナイト組織を有する６０〜１００kgf/mm2 級の厚
鋼板の製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】建築、橋梁、タンクなどの鋼構造物の大
型化に伴い使用される鋼材には高強度化、厚肉化が求め
られている。一方構造物の安全性、即ち脆性破壊防止の
観点から溶接性と低温靱性の優れた高強度厚鋼板が求め
られている。しかしながら、一般に高強度化にともない
溶接性および低温靱性は低下する傾向にあり、引張り強
さが６０kgf/mm2 以上の高張力鋼で、良好な溶接性と低
温靱性を兼備することは容易ではない。
型化に伴い使用される鋼材には高強度化、厚肉化が求め
られている。一方構造物の安全性、即ち脆性破壊防止の
観点から溶接性と低温靱性の優れた高強度厚鋼板が求め
られている。しかしながら、一般に高強度化にともない
溶接性および低温靱性は低下する傾向にあり、引張り強
さが６０kgf/mm2 以上の高張力鋼で、良好な溶接性と低
温靱性を兼備することは容易ではない。
【０００３】従来の高強度厚鋼板の製造方法としては、
特開平２−２７４０７号公報にあるように、オーステイ
ナイト温度域からの焼入れ、および焼き戻しによる熱処
理法を適用することによって高強度と高靱性を具備させ
ることが公知である。一方、従来からのもう一つの高強
度厚鋼板の製造方法として、特開平２−４８６０６号公
報にあるように、非調質の制御圧延・加速冷却法が公知
である。
特開平２−２７４０７号公報にあるように、オーステイ
ナイト温度域からの焼入れ、および焼き戻しによる熱処
理法を適用することによって高強度と高靱性を具備させ
ることが公知である。一方、従来からのもう一つの高強
度厚鋼板の製造方法として、特開平２−４８６０６号公
報にあるように、非調質の制御圧延・加速冷却法が公知
である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来からの方法のうち
前者の方法では、オフライン処理である再加熱処理によ
る製造効率の低下とコスト高が問題とされてきた。一
方、後者の方法では、粗いベイニティックフェライトが
比較的高温で生成するとともに、微細な炭化物をベイニ
ティックフェライト内部に析出させることができず、十
分な靱性が得られないことが問題であった。
前者の方法では、オフライン処理である再加熱処理によ
る製造効率の低下とコスト高が問題とされてきた。一
方、後者の方法では、粗いベイニティックフェライトが
比較的高温で生成するとともに、微細な炭化物をベイニ
ティックフェライト内部に析出させることができず、十
分な靱性が得られないことが問題であった。
【０００５】そのため、非調質（圧延まま）で厚肉高強
度化する方法が必要であり、低温で微細なベイナイト組
織を生成させることによって、その高い強度を活かしつ
つ、高靱化することが必要である。本発明は，ベイナイ
ト組織を微細化することによって、非調質で溶接性と低
温靱性に優れた６０〜１００kgf/mm2 級高張力鋼を製造
する方法を提供することを目的とするものである。
度化する方法が必要であり、低温で微細なベイナイト組
織を生成させることによって、その高い強度を活かしつ
つ、高靱化することが必要である。本発明は，ベイナイ
ト組織を微細化することによって、非調質で溶接性と低
温靱性に優れた６０〜１００kgf/mm2 級高張力鋼を製造
する方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記に説明し
た高強度・高靱性厚鋼板の製造方法の問題点に鑑み、本
発明者等が、化学成分を適切に調整し、さらに未再結晶
オーステナイト域で、５０％以上の累積圧下を加えた
後、冷却中にベイナイト変態させ、その後等温保持又は
冷却速度を変化させることによってベイナイト組織中に
炭化物を微細に分散させたベイナイト変態を行わせ、靭
性を阻害する島状マルテンサイトの生成を避けることに
よって、高強度・高靱性厚鋼板の製造が可能であるとい
う知見を得て完成されたもので、その要旨は、以下のと
おりである。
た高強度・高靱性厚鋼板の製造方法の問題点に鑑み、本
発明者等が、化学成分を適切に調整し、さらに未再結晶
オーステナイト域で、５０％以上の累積圧下を加えた
後、冷却中にベイナイト変態させ、その後等温保持又は
冷却速度を変化させることによってベイナイト組織中に
炭化物を微細に分散させたベイナイト変態を行わせ、靭
性を阻害する島状マルテンサイトの生成を避けることに
よって、高強度・高靱性厚鋼板の製造が可能であるとい
う知見を得て完成されたもので、その要旨は、以下のと
おりである。
【０００７】（１）重量比にて、Ｃ：０.０１〜０.２０
％、Ｓi ：０.０５〜０.６％、Ｍn ：０.６〜２.０％、
Ｎb ：０.００５〜０.０８％、Ｔi ：０.００５〜０.０
３％、Ｂ：０.０００５〜０.００２０％、sol Ａｌ：
０.０５％以下、およびＮ：０.００８％以下を含み、残
部がＦe および不可避不純物からなる素材鋼を、１００
０〜１２５０℃の温度に加熱したのち、９００℃以下の
温度で累積圧下率５０％以上の圧下を加え、Ａr3点以上
８００℃以下の温度で圧延を完了し、その後、直ちに５
８０℃以下４５０℃以上の温度まで１０℃／ｓ以上の冷
却速度で冷却し、冷却後、５８０℃以下４５０℃以上の
温度において、１０ｓ以上１００ｓ以下の時間を等温保
持するか、または、５８０℃以下４５０℃以上の温度に
おいて、１０ｓ以上１００ｓ以下の時間を０.５℃／ｓ
以下の冷却速度で冷却することを特徴とする高張力・高
靱性微細ベイナイト鋼の製造法。
％、Ｓi ：０.０５〜０.６％、Ｍn ：０.６〜２.０％、
Ｎb ：０.００５〜０.０８％、Ｔi ：０.００５〜０.０
３％、Ｂ：０.０００５〜０.００２０％、sol Ａｌ：
０.０５％以下、およびＮ：０.００８％以下を含み、残
部がＦe および不可避不純物からなる素材鋼を、１００
０〜１２５０℃の温度に加熱したのち、９００℃以下の
温度で累積圧下率５０％以上の圧下を加え、Ａr3点以上
８００℃以下の温度で圧延を完了し、その後、直ちに５
８０℃以下４５０℃以上の温度まで１０℃／ｓ以上の冷
却速度で冷却し、冷却後、５８０℃以下４５０℃以上の
温度において、１０ｓ以上１００ｓ以下の時間を等温保
持するか、または、５８０℃以下４５０℃以上の温度に
おいて、１０ｓ以上１００ｓ以下の時間を０.５℃／ｓ
以下の冷却速度で冷却することを特徴とする高張力・高
靱性微細ベイナイト鋼の製造法。
【０００８】（２）素材鋼がさらにＣu ：１.５％以
下、Ｃr ：０.５％以下、および、Ｍo ：０.５％以下、
Ｖ：０.１％以下のいずれか１種以上を含むことを特徴
とする（１）記載の高張力・高靱性微細ベイナイト鋼の
製造法。
下、Ｃr ：０.５％以下、および、Ｍo ：０.５％以下、
Ｖ：０.１％以下のいずれか１種以上を含むことを特徴
とする（１）記載の高張力・高靱性微細ベイナイト鋼の
製造法。
【０００９】（３）素材鋼がさらにＮi ：１％以下を含
むことを特徴とする（１）または（２）記載の高張力・
高靱性微細ベイナイト鋼の製造法。
むことを特徴とする（１）または（２）記載の高張力・
高靱性微細ベイナイト鋼の製造法。
【００１０】
【作 用】以下、本発明の作用について発明者らの実験
結果等に基づいて詳述する。まず、鋼の組成の限定理由
について説明する。 Ｃ：０.０１〜０.２０％ Ｃは強度上昇に有効な元素であり、そのためには０.０
１％以上が必要である。しかし、靱性の確保および耐溶
接割れ性の低下防止の観点から上限を０.２０％とする
必要がある。
結果等に基づいて詳述する。まず、鋼の組成の限定理由
について説明する。 Ｃ：０.０１〜０.２０％ Ｃは強度上昇に有効な元素であり、そのためには０.０
１％以上が必要である。しかし、靱性の確保および耐溶
接割れ性の低下防止の観点から上限を０.２０％とする
必要がある。
【００１１】Ｓi ：０.０５〜０.６％ Ｓi は、脱酸元素であり、そのためには、０.０５％以
上の添加が必要である。しかし、０.６％を越えると溶
接熱影響部の低温靱性を低下させるため上限を０.６％
とする必要がある。
上の添加が必要である。しかし、０.６％を越えると溶
接熱影響部の低温靱性を低下させるため上限を０.６％
とする必要がある。
【００１２】Ｍn ：０.６〜２．０％ Ｍn は、強度上昇に有効な元素であり、そのためには、
０.６％以上の添加が必要である。しかし、２.０％を越
えて添加すると靱性が劣化するため、上限を２.０％と
する必要がある。
０.６％以上の添加が必要である。しかし、２.０％を越
えて添加すると靱性が劣化するため、上限を２.０％と
する必要がある。
【００１３】Ｎb ：０.００５〜０.０８％、Ｔi ：０.
００５〜０.０３％ Ｎb およびＴｉは結晶粒の微細化に有効な元素であり、
そのためには、それぞれ０.００５％以上の添加が必要
である。しかし、Ｎｂについては０.０８％、Ｔｉにつ
いては０．０３％を越えて添加すると靱性が劣化するた
め、上限をそれぞれ、Ｎｂについては０.０８％、Ｔｉ
については０．０３％とする必要がある。
００５〜０.０３％ Ｎb およびＴｉは結晶粒の微細化に有効な元素であり、
そのためには、それぞれ０.００５％以上の添加が必要
である。しかし、Ｎｂについては０.０８％、Ｔｉにつ
いては０．０３％を越えて添加すると靱性が劣化するた
め、上限をそれぞれ、Ｎｂについては０.０８％、Ｔｉ
については０．０３％とする必要がある。
【００１４】Ｂ：０.０００５〜０.００２０％ Ｂは焼入性の向上とそれに伴う強度の上昇に有効な元素
でありそのためには、０.０００５％以上の添加が必要
である。しかし０.００２０％を越えて添加すると靱性
が劣化するため、上限を０.００２０％とする必要があ
る。
でありそのためには、０.０００５％以上の添加が必要
である。しかし０.００２０％を越えて添加すると靱性
が劣化するため、上限を０.００２０％とする必要があ
る。
【００１５】sol Ａｌ：０.０５％以下 Ａl は、脱酸剤として有効な元素であり、結晶粒の微細
化にも有効であるが、過量のＡl は、材質に有害な介在
物を生成するので、上限を０.０５％とする必要があ
る。
化にも有効であるが、過量のＡl は、材質に有害な介在
物を生成するので、上限を０.０５％とする必要があ
る。
【００１６】Ｎ：０.００８％以下 Ｎは、Ａl とともに窒化物を生成し、結晶粒の微細化に
有効であるが、過量のＮは、溶接部の靱性を損なうの
で、上限を０.００８％とする必要がある。
有効であるが、過量のＮは、溶接部の靱性を損なうの
で、上限を０.００８％とする必要がある。
【００１７】Ｃu ：１.５％以下 Ｃu は、強度上昇に有効な元素であるが、過量のＣu の
添加は、靱性を低下させるため、上限を１.５％とする
必要がある。
添加は、靱性を低下させるため、上限を１.５％とする
必要がある。
【００１８】Ｎi ：１％以下 Ｎi は、低温靱性を改善するのに有効な元素であるが、
経済性の観点から上限を１％とする。
経済性の観点から上限を１％とする。
【００１９】Ｃr ：０.５％以下，Ｍo ：０.５％以下，
Ｖ：０.１％以下 Ｃr ，Ｍｏ，Ｖは強度上昇に有効な元素であるが、過量
の添加は靱性を低下させるため、それぞれ、添加量の上
限をＣｒ，Ｍｏについては０.５％とし、Ｖについては
０．１％とする必要がある。
Ｖ：０.１％以下 Ｃr ，Ｍｏ，Ｖは強度上昇に有効な元素であるが、過量
の添加は靱性を低下させるため、それぞれ、添加量の上
限をＣｒ，Ｍｏについては０.５％とし、Ｖについては
０．１％とする必要がある。
【００２０】次に圧延条件の限定理由について説明す
る。鋼片加熱温度については、加熱時のオーステナイト
結晶粒の粗大化を防止するため、上限温度を１２５０℃
とし、圧延中の結晶粒の微細化および圧延後の析出強化
に有効なＮb を固溶させるため、下限温度１０００℃と
する。圧延により金属組織の微細化を図るためには、９
００℃以下の温度で累積圧下率５０％以上で圧延する必
要がある。
る。鋼片加熱温度については、加熱時のオーステナイト
結晶粒の粗大化を防止するため、上限温度を１２５０℃
とし、圧延中の結晶粒の微細化および圧延後の析出強化
に有効なＮb を固溶させるため、下限温度１０００℃と
する。圧延により金属組織の微細化を図るためには、９
００℃以下の温度で累積圧下率５０％以上で圧延する必
要がある。
【００２１】圧延終了温度については、８００℃越えの
温度での圧延完了では、細粒組織を得ることができず、
また圧延完了温度Ａr3点未満では、靱性が劣化する。こ
のため、圧延完了温度は８００℃〜Ａr3点の温度範囲に
限定する。圧延後の冷却速度については、組織の細粒化
およびこの冷却中でのベイナイト組織生成による強度の
上昇が十分得られる条件として、１０℃／ｓ以上の冷却
速度で５８０〜４５０℃の温度まで加速冷却する必要が
ある。
温度での圧延完了では、細粒組織を得ることができず、
また圧延完了温度Ａr3点未満では、靱性が劣化する。こ
のため、圧延完了温度は８００℃〜Ａr3点の温度範囲に
限定する。圧延後の冷却速度については、組織の細粒化
およびこの冷却中でのベイナイト組織生成による強度の
上昇が十分得られる条件として、１０℃／ｓ以上の冷却
速度で５８０〜４５０℃の温度まで加速冷却する必要が
ある。
【００２２】さらに、微細なベイナイト組織を十分に得
るために、５８０〜４５０℃の温度範囲において１０ｓ
以上１００ｓ以下の時間を等温保持するか、または５８
０〜４５０℃の温度範囲において１０ｓ以上１００ｓ以
下の時間を０.５℃／ｓ以下の冷却速度で徐冷する必要
がある。１００ｓを越える保持によって、ベイニティッ
クフェライト内部に析出している炭化物が粗大化し、靱
性を劣化させるため、保持時間は１００ｓ以下と限定す
る必要がある。
るために、５８０〜４５０℃の温度範囲において１０ｓ
以上１００ｓ以下の時間を等温保持するか、または５８
０〜４５０℃の温度範囲において１０ｓ以上１００ｓ以
下の時間を０.５℃／ｓ以下の冷却速度で徐冷する必要
がある。１００ｓを越える保持によって、ベイニティッ
クフェライト内部に析出している炭化物が粗大化し、靱
性を劣化させるため、保持時間は１００ｓ以下と限定す
る必要がある。
【００２３】
【実施例】本発明の構成は上記のとおりであるが、以下
に実施例について説明する。供試鋼板は、表１に示す化
学成分を有する鋼を常法により溶製、鋳造し得られた素
材鋼片を表２に示す製造条件に従い、加工熱処理を行っ
たものである。なお、板厚は２０mm〜５０mmである。こ
れらの鋼片から試験片を採取し、引張り試験および２mm
Ｖノッチシャルピー衝撃試験を行った。
に実施例について説明する。供試鋼板は、表１に示す化
学成分を有する鋼を常法により溶製、鋳造し得られた素
材鋼片を表２に示す製造条件に従い、加工熱処理を行っ
たものである。なお、板厚は２０mm〜５０mmである。こ
れらの鋼片から試験片を採取し、引張り試験および２mm
Ｖノッチシャルピー衝撃試験を行った。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【表２】
【００２６】以上の実施例の結果からも分かるように、
本発明例では、引張り強さ６０kgf/mm2 以上で、−８０
℃におけるシャルピー吸収エネルギー１３kgf ・m 以上
の高靱性が得られている。これに対し、比較例では、引
張り強さかシャルピー吸収エネルギーのいずれかが満足
できる水準まで達していない。
本発明例では、引張り強さ６０kgf/mm2 以上で、−８０
℃におけるシャルピー吸収エネルギー１３kgf ・m 以上
の高靱性が得られている。これに対し、比較例では、引
張り強さかシャルピー吸収エネルギーのいずれかが満足
できる水準まで達していない。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わる製
造方法は、その構成によって、引張り強さ６０〜１００
kgf/mm2 を具備し、かつ低温靱性の優れた微細ベイナイ
ト組織をもつ鋼を製造することができるという優れた効
果を奏するものである。
造方法は、その構成によって、引張り強さ６０〜１００
kgf/mm2 を具備し、かつ低温靱性の優れた微細ベイナイ
ト組織をもつ鋼を製造することができるという優れた効
果を奏するものである。
Claims (3)
- 【請求項１】 重量比にて、Ｃ：０.０１〜０.２０％、
Ｓi ：０.０５〜０.６％、Ｍn ：０.６〜２.０％、 Ｎb
：０.００５〜０.０８％、Ｔi ：０.００５〜０.０３
％、Ｂ：０.０００５〜０.００２０％、 sol Ａｌ：０.
０５％以下、およびＮ：０.００８％以下 を含み、残部
がＦe および不可避不純物からなる素材鋼を、１０００
〜１２５０℃の温度に加熱したのち、９００℃以下の温
度で累積圧下率５０％以上の圧下を加え、Ａr3点以上８
００℃以下の温度で圧延を完了し、その後、直ちに５８
０℃以下４５０℃以上の温度まで１０℃／ｓ以上の冷却
速度で冷却しベイナイト変態させた後、冷却後、５８０
℃以下４５０℃以上の温度において、１０ｓ以上１００
ｓ以下の時間を等温保持するか、または、５８０℃以下
４５０℃以上の温度において１０ｓ以上１００ｓ以下の
時間を０．５℃／ｓ以下の冷却速度で冷却することによ
り微細なベイナイトを生成させることを特徴とする高張
力・高靱性微細ベイナイト鋼の製造法。 - 【請求項２】 素材鋼がさらにＣu ：１.５％以下、Ｃr
：０.５％以下、Ｍo ：０.５％以下およびＶ：０.１％
以下のいずれか１種以上を含むことを特徴とする請求項
１記載の高張力・高靱性微細ベイナイト鋼の製造法。 - 【請求項３】 素材鋼がさらにＮｉ：１％以下を含むこ
とを特徴とする請求項１または２記載の高張力・高靱性
微細ベイナイト鋼の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4269688A JP2776174B2 (ja) | 1992-09-11 | 1992-09-11 | 高張力・高靱性微細ベイナイト鋼の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4269688A JP2776174B2 (ja) | 1992-09-11 | 1992-09-11 | 高張力・高靱性微細ベイナイト鋼の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0693332A JPH0693332A (ja) | 1994-04-05 |
| JP2776174B2 true JP2776174B2 (ja) | 1998-07-16 |
Family
ID=17475808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4269688A Expired - Lifetime JP2776174B2 (ja) | 1992-09-11 | 1992-09-11 | 高張力・高靱性微細ベイナイト鋼の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2776174B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69529147T2 (de) * | 1994-09-20 | 2003-04-17 | Kawasaki Steel Co | Bainitischer stahl gleichbleibender qualität und verfahren zu seiner herstellung |
| CN100368582C (zh) * | 2003-01-28 | 2008-02-13 | 鞍钢股份有限公司 | 一种超低碳贝氏体钢的生产方法 |
| JP4044470B2 (ja) * | 2003-03-25 | 2008-02-06 | 株式会社神戸製鋼所 | 低温母材靭性および低温ｈａｚ靭性に優れた高靭性鋼板、並びにその製造方法 |
| EP1777315B1 (en) * | 2004-07-21 | 2012-03-14 | Nippon Steel Corporation | Steel for welded structure excellent in low temperature toughness of heat affected zone of welded part, and method for production thereof |
| JP4787141B2 (ja) * | 2005-11-30 | 2011-10-05 | 株式会社神戸製鋼所 | 溶接熱影響部の靭性に優れ、軟化が小さい厚鋼板 |
| KR102090224B1 (ko) * | 2018-08-31 | 2020-03-17 | 주식회사 포스코 | 강도 및 수소지연파괴 저항성이 우수한 비조질 선재, 이를 이용한 가공품 및 그 제조방법 |
| KR102386308B1 (ko) * | 2020-06-18 | 2022-04-15 | 한국재료연구원 | 고강도-고인성 비조질강 및 그의 제조방법 |
| CN112981215B (zh) * | 2021-02-02 | 2022-04-12 | 北京科技大学 | 一种热稳定性良好含铌纳米贝氏体钢的制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5375114A (en) * | 1976-12-17 | 1978-07-04 | Nippon Steel Corp | Manufacture of structural steel |
| JPS63140034A (ja) * | 1986-12-03 | 1988-06-11 | Kawasaki Steel Corp | 低温靭性の優れた低降伏比高張力鋼の製造方法 |
-
1992
- 1992-09-11 JP JP4269688A patent/JP2776174B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0693332A (ja) | 1994-04-05 |
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