JP3033459B2 - 非調質高張力鋼の製造方法 - Google Patents
非調質高張力鋼の製造方法Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主として建設機械用鋼
材として用いられる非調質高張力鋼の製造方法に関す
る。
材として用いられる非調質高張力鋼の製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、使用鋼材の重量軽減を目的とし
て、高強度鋼材が様々な産業界において積極的に利用さ
れるようになってきた。建設機械用鋼材についてもこの
ような傾向が現れ始めており、引張強さが590N/mm2級以
上の高張力鋼板が用いられている。また、近年は製造コ
スト削減のため、非調質化により熱処理コストの削減を
図る方法が既に特開平4−103716号公報および特開平5
−171271号公報等に示されている。
て、高強度鋼材が様々な産業界において積極的に利用さ
れるようになってきた。建設機械用鋼材についてもこの
ような傾向が現れ始めており、引張強さが590N/mm2級以
上の高張力鋼板が用いられている。また、近年は製造コ
スト削減のため、非調質化により熱処理コストの削減を
図る方法が既に特開平4−103716号公報および特開平5
−171271号公報等に示されている。
【0003】特開平4−103716号公報で提案された方法
は、圧延温度 Ar3〜900 ℃での累積圧下率30%以上と、
実質上γ相単相域での熱間圧延であり、この温度域でオ
ーステナイトの微細化による強度向上を図っているもの
である。しかし、目下の目標となっている引張強度780N
/mm2級の性能は得られない。
は、圧延温度 Ar3〜900 ℃での累積圧下率30%以上と、
実質上γ相単相域での熱間圧延であり、この温度域でオ
ーステナイトの微細化による強度向上を図っているもの
である。しかし、目下の目標となっている引張強度780N
/mm2級の性能は得られない。
【0004】また、特開平5−171271号公報に提案され
た方法は、圧延時800 ℃以下の温度での全圧下量を5〜
15mmの範囲に制御し Ar3点以下の温度で圧延を完了する
ことにより、低降伏比の590 〜690 N/mm2 の鋼を得るこ
とを目的とするものであり、用いられているスラブの厚
さが通常200 mmを超えることから、この圧延方法では圧
下量が例えば約8%以下となり、極端にYS、耐力が低く
なることが判明した。また、耐力確保のために低温で圧
延しようとすると鋼板の平坦度が悪くなり矯正のための
コストの増加を招くことが分かった。
た方法は、圧延時800 ℃以下の温度での全圧下量を5〜
15mmの範囲に制御し Ar3点以下の温度で圧延を完了する
ことにより、低降伏比の590 〜690 N/mm2 の鋼を得るこ
とを目的とするものであり、用いられているスラブの厚
さが通常200 mmを超えることから、この圧延方法では圧
下量が例えば約8%以下となり、極端にYS、耐力が低く
なることが判明した。また、耐力確保のために低温で圧
延しようとすると鋼板の平坦度が悪くなり矯正のための
コストの増加を招くことが分かった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ここに本発明の目的
は、780 N/mm2 級非調質高張力鋼の製造方法を提供する
ものである。より具体的には本発明の目的は、引張強度
780N/mm2以上、降伏強度685N/mm2以上、伸び16%以上、
そしてvE-2047J以上の特性を満足する非調質高張力鋼の
製造方法を提供するものである。
は、780 N/mm2 級非調質高張力鋼の製造方法を提供する
ものである。より具体的には本発明の目的は、引張強度
780N/mm2以上、降伏強度685N/mm2以上、伸び16%以上、
そしてvE-2047J以上の特性を満足する非調質高張力鋼の
製造方法を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題を解
決するために種々の検討を重ねた結果、化学成分を調整
し、特に圧延時、 (α+γ) 二相域で累積圧下率16〜30
%となるように熱間圧延することによってフェライト+
オーステナイトの微細化を図ることに着目し、Ni、Nbを
適量添加したスラブをAr3 点以上に加熱した後に、Ar1+
10℃〜Ar3-10℃の (α+γ) 二相域の温度範囲で16〜30
%の圧下を行い圧延した後(Ar1+30℃)±20℃の温度で
仕上げた後、空冷したところ、非調質であってもJIS SH
Y685規格を満たす鋼材が得られることを確認して本発明
を完成した。
決するために種々の検討を重ねた結果、化学成分を調整
し、特に圧延時、 (α+γ) 二相域で累積圧下率16〜30
%となるように熱間圧延することによってフェライト+
オーステナイトの微細化を図ることに着目し、Ni、Nbを
適量添加したスラブをAr3 点以上に加熱した後に、Ar1+
10℃〜Ar3-10℃の (α+γ) 二相域の温度範囲で16〜30
%の圧下を行い圧延した後(Ar1+30℃)±20℃の温度で
仕上げた後、空冷したところ、非調質であってもJIS SH
Y685規格を満たす鋼材が得られることを確認して本発明
を完成した。
【0007】よって、本発明の要旨とするところは、重
量%で、 C:0.10〜0.20%、 Si:0.03〜0.60%、 Mn:0.50〜
2.00%、 Mo:0.10〜0.80%、 Nb:0.008 〜0.100 %、sol.Al:
0.005 〜0.060 %、 B:0.0005〜0.0015%、 残部Feおよび不可避的不純物から成る鋼組成を有する鋼
片を1100〜1250℃の温度範囲に加熱後熱間圧延するに際
して、Ar1+10〜Ar3-10℃ (α+γ) 二相域温度範囲での
累積圧下率が16〜30%、仕上げ圧延温度(Ar1+30)±20℃
となるように熱間圧延することを特徴とする、引張強度
780N/mm 2 以上、降伏強度685N/mm 2 以上、伸び16%以上、
そしてvE -20 47J以上の特性を満足する非調質高張力鋼の
製造方法である。
量%で、 C:0.10〜0.20%、 Si:0.03〜0.60%、 Mn:0.50〜
2.00%、 Mo:0.10〜0.80%、 Nb:0.008 〜0.100 %、sol.Al:
0.005 〜0.060 %、 B:0.0005〜0.0015%、 残部Feおよび不可避的不純物から成る鋼組成を有する鋼
片を1100〜1250℃の温度範囲に加熱後熱間圧延するに際
して、Ar1+10〜Ar3-10℃ (α+γ) 二相域温度範囲での
累積圧下率が16〜30%、仕上げ圧延温度(Ar1+30)±20℃
となるように熱間圧延することを特徴とする、引張強度
780N/mm 2 以上、降伏強度685N/mm 2 以上、伸び16%以上、
そしてvE -20 47J以上の特性を満足する非調質高張力鋼の
製造方法である。
【0008】本発明の好適態様によれば、前記鋼組成
は、さらに重量で下記成分の少なくとも1種を含むもの
であってもよい。Cu:0.50%以下、Ni:1.50%以下、C
r:1.00%以下、V0.10%以下、Ti:0.05%以下のうち
1種または2種以上。本発明は、上記成分鋼を上記方法
で熱間圧延し、放冷した後、さらにAc1 点以下の温度に
加熱して焼戻しを行ってもよい。
は、さらに重量で下記成分の少なくとも1種を含むもの
であってもよい。Cu:0.50%以下、Ni:1.50%以下、C
r:1.00%以下、V0.10%以下、Ti:0.05%以下のうち
1種または2種以上。本発明は、上記成分鋼を上記方法
で熱間圧延し、放冷した後、さらにAc1 点以下の温度に
加熱して焼戻しを行ってもよい。
【0009】
【作用】以下、本発明の各構成要件をその作用効果とと
もに詳述する。なお、本明細書において成分組成は特に
ことわりがないかぎり「重量%」で示す。
もに詳述する。なお、本明細書において成分組成は特に
ことわりがないかぎり「重量%」で示す。
【0010】C:Cは添加量が多いと焼入れ性が良くな
り、強度が高くなる一方で溶接性が悪くなる。またC量
が少ないと本発明の780N級の強度が得られなくなる。よ
ってC添加量が0.10〜0.20%、好ましくは0.12〜0.16%
とした。
り、強度が高くなる一方で溶接性が悪くなる。またC量
が少ないと本発明の780N級の強度が得られなくなる。よ
ってC添加量が0.10〜0.20%、好ましくは0.12〜0.16%
とした。
【0011】Si:Siは脱酸剤であるとともに、Cと同
様、鋼板の強度向上に寄与する元素であるが、添加量が
多いと靱性が悪くなり、少ないと強度の向上効果はなく
なる。よってSi添加量は0.03〜0.60%とした。好ましく
は、0.05〜0.35%である。
様、鋼板の強度向上に寄与する元素であるが、添加量が
多いと靱性が悪くなり、少ないと強度の向上効果はなく
なる。よってSi添加量は0.03〜0.60%とした。好ましく
は、0.05〜0.35%である。
【0012】Mn:Mnは添加によって焼入性が良くなり、
強度が高くなるが、添加量が多いと溶接性が悪くなり、
少ないと強度向上効果はなくなる。よってMn添加量は0.
50〜2.00%とした。好ましくは、0.50〜1.5 %である。
強度が高くなるが、添加量が多いと溶接性が悪くなり、
少ないと強度向上効果はなくなる。よってMn添加量は0.
50〜2.00%とした。好ましくは、0.50〜1.5 %である。
【0013】Mo:Moは添加によって焼入性が良くなり強
度が高くなる。さらにオーステナイト再結晶を抑制する
が、添加量が多いとコストの上昇を招くばかりかMn炭化
物が析出することにより靱性が低下する。よってMo添加
量は0.10〜0.80%とした。好ましくは、0.20〜0.50%で
ある。
度が高くなる。さらにオーステナイト再結晶を抑制する
が、添加量が多いとコストの上昇を招くばかりかMn炭化
物が析出することにより靱性が低下する。よってMo添加
量は0.10〜0.80%とした。好ましくは、0.20〜0.50%で
ある。
【0014】Nb:Nbは制御圧延による結晶粒の微細化作
用効果を奏する元素である。その含有量が0.01%未満で
は上記作用効果を奏することが困難であり、一方0.10%
超では逆に脆化が著しくなり過ぎることとなる。よって
Nb含有量を0.008 〜0.100 %とした。好ましくは、0.01
0 〜0.035 %である。
用効果を奏する元素である。その含有量が0.01%未満で
は上記作用効果を奏することが困難であり、一方0.10%
超では逆に脆化が著しくなり過ぎることとなる。よって
Nb含有量を0.008 〜0.100 %とした。好ましくは、0.01
0 〜0.035 %である。
【0015】Al:Alは脱酸のために必要な元素であるだ
けでなく窒化物を形成しNがBと反応することを防ぐこ
とができるが添加量が少ないと添加効果は得られない。
よってAl添加量は0.005 〜0.060 %とした。好ましく
は、0.045 〜0.060 %である。
けでなく窒化物を形成しNがBと反応することを防ぐこ
とができるが添加量が少ないと添加効果は得られない。
よってAl添加量は0.005 〜0.060 %とした。好ましく
は、0.045 〜0.060 %である。
【0016】B:Bは添加によって焼入性が良くなり、
強度および靱性の向上が可能であるが、添加量が少ない
とその効果は得られず、添加量が多いと靱性がかえって
悪くなる。よってB添加量は0.0005〜0.0015%とした。
好ましくは、0.0010〜0.0015%である。
強度および靱性の向上が可能であるが、添加量が少ない
とその効果は得られず、添加量が多いと靱性がかえって
悪くなる。よってB添加量は0.0005〜0.0015%とした。
好ましくは、0.0010〜0.0015%である。
【0017】本発明の鋼組成上さらに強度向上のため
に、下記合金元素の少なくとも1種を添加してもよい。 Cu:Cuは添加量によって固溶強化および析出強化作用に
よる強度向上効果があるが、添加量が多いと靱性が低下
する。よってCu添加量は0.50%以下とした。
に、下記合金元素の少なくとも1種を添加してもよい。 Cu:Cuは添加量によって固溶強化および析出強化作用に
よる強度向上効果があるが、添加量が多いと靱性が低下
する。よってCu添加量は0.50%以下とした。
【0018】Ni:Niは添加によって靱性の向上および焼
入性を良くする。さらに高温でのCuのオーステナイト粒
界への析出による割れ防止としても役に立つ。しかし、
添加量が多いとコストの上昇を伴うので多量に添加する
ことは意味はない。よってNi添加量は1.50%以下とし
た。
入性を良くする。さらに高温でのCuのオーステナイト粒
界への析出による割れ防止としても役に立つ。しかし、
添加量が多いとコストの上昇を伴うので多量に添加する
ことは意味はない。よってNi添加量は1.50%以下とし
た。
【0019】Cr:Crは添加によって耐食性、強度が高く
なるが、添加量が多いと溶接性の低下を生じる。よって
Cr添加量は1.00%以下とした。
なるが、添加量が多いと溶接性の低下を生じる。よって
Cr添加量は1.00%以下とした。
【0020】V:Vは析出硬化により強度を向上させる
が、0.1 %を超えて含有させると靱性が低下する。よっ
てV添加量は0.10%以下とした。
が、0.1 %を超えて含有させると靱性が低下する。よっ
てV添加量は0.10%以下とした。
【0021】Ti:Tiは添加によって微細な窒化物を形成
しNがBやAlと反応するのを防ぐために必要である。し
かし添加量が多いと靱性を劣化させる。よってTi添加量
は0.05%以下とした。
しNがBやAlと反応するのを防ぐために必要である。し
かし添加量が多いと靱性を劣化させる。よってTi添加量
は0.05%以下とした。
【0022】次に、本発明にかかる非調質高張力鋼の製
造方法を説明する。図1は、本発明にかかる非調質高張
力鋼の熱間圧延における熱履歴を、同じく前述の特開平
4−103716号公報および特開平5−171271号公報に開示
の方法の熱履歴と対比して示すグラフである。
造方法を説明する。図1は、本発明にかかる非調質高張
力鋼の熱間圧延における熱履歴を、同じく前述の特開平
4−103716号公報および特開平5−171271号公報に開示
の方法の熱履歴と対比して示すグラフである。
【0023】まず、本発明によれば、熱間圧延に先立っ
て鋼片を1100〜1250℃に加熱するが、これは、鋼片の熱
間圧延の加熱温度はNbを固溶させておくことと、後続し
て行われる圧延条件を確保するという観点から1100℃以
上であることが有効であるためである。1100℃より低い
とNbの固溶が不十分となる。しかし、1250℃を超える
と、炉体の損傷が激しくコストアップを伴うため1100℃
以上1250℃以下とした。
て鋼片を1100〜1250℃に加熱するが、これは、鋼片の熱
間圧延の加熱温度はNbを固溶させておくことと、後続し
て行われる圧延条件を確保するという観点から1100℃以
上であることが有効であるためである。1100℃より低い
とNbの固溶が不十分となる。しかし、1250℃を超える
と、炉体の損傷が激しくコストアップを伴うため1100℃
以上1250℃以下とした。
【0024】図1から分かるように、圧延に際してはま
ずAr3 点以上の温度で圧下を加える。これは鋼板に大き
な加工歪を生じ、冷却工程で析出するフェライトの結晶
粒を微細化にするためである。
ずAr3 点以上の温度で圧下を加える。これは鋼板に大き
な加工歪を生じ、冷却工程で析出するフェライトの結晶
粒を微細化にするためである。
【0025】次に本発明では、Ar1+10℃〜Ar3-10℃の
(α+γ) 二相域温度範囲の累積圧下率を16〜30%とす
る圧延を行い、さらに(Ar3+30℃) ±20℃で圧延を完了
させる。これによって析出フェライトが加工を受けて降
伏比を上昇させ、JIS SHY685規格を満たす値が得られ
る。この時Ar1 点以下で圧下を行ったりすると鋼板の平
坦度が悪くなり矯正に伴うコストの増加を招く。
(α+γ) 二相域温度範囲の累積圧下率を16〜30%とす
る圧延を行い、さらに(Ar3+30℃) ±20℃で圧延を完了
させる。これによって析出フェライトが加工を受けて降
伏比を上昇させ、JIS SHY685規格を満たす値が得られ
る。この時Ar1 点以下で圧下を行ったりすると鋼板の平
坦度が悪くなり矯正に伴うコストの増加を招く。
【0026】熱間圧延完了後は、そのまま放冷 (空冷)
し圧延ままで、または圧延後Ac1 点以下の温度に加熱し
て焼戻しを行い土木建築用に供する。本発明によれば加
速冷却などを行うことなく圧延のままでJIS SHY685規格
を満たすに十分な強度、靱性が実現され、非調質材とし
て安価な材料が得られる。
し圧延ままで、または圧延後Ac1 点以下の温度に加熱し
て焼戻しを行い土木建築用に供する。本発明によれば加
速冷却などを行うことなく圧延のままでJIS SHY685規格
を満たすに十分な強度、靱性が実現され、非調質材とし
て安価な材料が得られる。
【0027】この点、例えば特開平4−103716号公報に
開示する方法では、γ相単相域での圧延であり、低降伏
比を得るためC、B含有量も比較的低く抑えており、し
たがって、得られるYS、TSもそのような規格を十分満足
するとはいえない。
開示する方法では、γ相単相域での圧延であり、低降伏
比を得るためC、B含有量も比較的低く抑えており、し
たがって、得られるYS、TSもそのような規格を十分満足
するとはいえない。
【0028】さらに特開平5−171271号公報に開示する
方法では、確かに本発明と同様に (α+γ) 2相域Alを
行っているが、その圧下量は約8%以下とかなり低く、
軽圧下によって低降伏比高張力鋼を実現しようとするも
のであるが、この点、本発明では、Bを積極的に配合
し、Mnを比較的低く抑えることで2相域での高圧下を実
現し、上記従来法では実現できない高いYS、TSを実現で
きる。次に実施例によって本発明の作用効果をさらに具
体的に示す。
方法では、確かに本発明と同様に (α+γ) 2相域Alを
行っているが、その圧下量は約8%以下とかなり低く、
軽圧下によって低降伏比高張力鋼を実現しようとするも
のであるが、この点、本発明では、Bを積極的に配合
し、Mnを比較的低く抑えることで2相域での高圧下を実
現し、上記従来法では実現できない高いYS、TSを実現で
きる。次に実施例によって本発明の作用効果をさらに具
体的に示す。
【0029】
【実施例】表1に示す組成の各鋼片(220mm厚さ) を表2
の条件で加熱後圧延して12mm厚さの熱間圧延ままの鋼板
および圧延後焼戻し処理を施した鋼板を作成した。ま
た、表2には熱間圧延後、鋼板より試験片を採取した引
張試験およびシャルピー衝撃試験の結果を示す。
の条件で加熱後圧延して12mm厚さの熱間圧延ままの鋼板
および圧延後焼戻し処理を施した鋼板を作成した。ま
た、表2には熱間圧延後、鋼板より試験片を採取した引
張試験およびシャルピー衝撃試験の結果を示す。
【0030】表2の製造条件は、No.1〜9は本発明例で
あり、No.10 〜13は成分が条件を外れた場合、No.14 〜
17は圧延条件が外れた場合の例である。本発明法で製造
したNo.1〜9は機械特性、靱性とも表2に示すJIS SHY6
85規格の目標特性をすべて満たすが、比較例であるNo.1
0 はMnが少ないため0.2 %YS、TSが不足し、No.11 はMo
が多いためTSが規格値を上回っている。
あり、No.10 〜13は成分が条件を外れた場合、No.14 〜
17は圧延条件が外れた場合の例である。本発明法で製造
したNo.1〜9は機械特性、靱性とも表2に示すJIS SHY6
85規格の目標特性をすべて満たすが、比較例であるNo.1
0 はMnが少ないため0.2 %YS、TSが不足し、No.11 はMo
が多いためTSが規格値を上回っている。
【0031】また、No.12 はC、Nbが少ないために0.2
%YS、TSが低く、No.13 はC、Moが多いためTSが高くな
っている。一方、製造条件No.14 〜17では、成分値は条
件を満たしているもののNo.14 は圧下率の不足、No.15
は仕上げ温度の上限外れにより共に0.2 %YSが不足して
おり、No.16 においては圧下率が高くかつ仕上げ温度が
低くなったため鋼板の平坦度が悪くなり試験片の採取が
できない。なお、No.17 では焼戻し温度が上限を外れた
ために0.2 %YS、TSが低い。
%YS、TSが低く、No.13 はC、Moが多いためTSが高くな
っている。一方、製造条件No.14 〜17では、成分値は条
件を満たしているもののNo.14 は圧下率の不足、No.15
は仕上げ温度の上限外れにより共に0.2 %YSが不足して
おり、No.16 においては圧下率が高くかつ仕上げ温度が
低くなったため鋼板の平坦度が悪くなり試験片の採取が
できない。なお、No.17 では焼戻し温度が上限を外れた
ために0.2 %YS、TSが低い。
【0032】
【表1】
【0033】
【表2】
【0034】
【発明の効果】本発明により規定した成分を添加し、11
00〜1250℃に加熱後熱間圧延するに際して、Ar1+10℃〜
Ar3-10℃の温度範囲での累積圧下率が16〜30%、仕上げ
圧延を(Ar1+30℃) ±20℃となるように熱間圧延するこ
とにより780N/mm2級の高張力鋼でも非調質化が可能とな
った。これにより従来行われている焼入れおよび焼戻
し、または焼入れのみ熱処理コストが削減できるにもか
かわらず性能は従来と変わらぬ鋼板を得られた意義は大
きいといえる。
00〜1250℃に加熱後熱間圧延するに際して、Ar1+10℃〜
Ar3-10℃の温度範囲での累積圧下率が16〜30%、仕上げ
圧延を(Ar1+30℃) ±20℃となるように熱間圧延するこ
とにより780N/mm2級の高張力鋼でも非調質化が可能とな
った。これにより従来行われている焼入れおよび焼戻
し、または焼入れのみ熱処理コストが削減できるにもか
かわらず性能は従来と変わらぬ鋼板を得られた意義は大
きいといえる。
【図1】本発明にかかる方法の熱履歴を従来のそれと比
較して示すグラフである。
較して示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21D 8/02
Claims (5)
- 【請求項1】 重量%で、C: 0.10〜0.20%、 Si:0.03
〜0.60%、Mn:0.50 〜2.00%、 Mo: 0.10〜0.80%、 Nb:0.008 〜0.100 %、sol.Al: 0.
005 〜0.060 %、 B: 0.0005〜0.0015%、残部Feおよび不可避不純物から
なる鋼組成を有する鋼片を1100〜1250℃の温度範囲に加
熱後、圧延するに際して、Ar1 +10℃〜Ar3 −10℃の温
度範囲で累積圧下率が16〜30%、仕上げ温度(Ar1+30
℃) ±20℃となるように熱間圧延することを特徴とす
る、引張強度780N/mm2以上、降伏強度685N/mm2以上、伸
び16%以上、そしてvE-2047J以上の特性を満足する非調
質高張力鋼の製造方法。 - 【請求項2】 前記鋼組成がC:0.12 〜0.20%である請
求項1記載の非調質高張力鋼の製造方法。 - 【請求項3】 前記鋼組成がMn:0.50 〜1.50%である請
求項1または2記載の非調質高張力鋼の製造方法。 - 【請求項4】 前記鋼組成が、さらに重量%で、 Cu:0.50%以下、Ni:1.50 %以下、Cr: 1.00%以下、V:
0.10%以下、Ti:0.05%以下のうち1種または2種以上
を含むことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに
記載の非調質高張力鋼の製造方法。 - 【請求項5】 熱間圧延後、さらにAc1 点以下で焼戻し
を行うことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに
記載の非調質高張力鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7002015A JP3033459B2 (ja) | 1995-01-10 | 1995-01-10 | 非調質高張力鋼の製造方法 |
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