JP4220871B2 - 高張力鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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KP=[Mn]+1.5×[Cr]+2×[Mo] (1)
KV=[V]+[Nb] (2)
《式中、[ ]は各元素の含有量(質量%)を意味する。》
Cは、溶接時におけるHAZ部の耐溶接割れ性と母材強度を両立させ、且つ大入熱HAZ靭性を改善するために重要な元素である。Cが0.06%を超えると高冷却速度側で低温変態ベイナイトでなくマルテンサイトが生成するようになり、耐溶接割れ性および大入熱HAZ靭性が改善されない。好ましくは0.055%以下である。なお、0.010%未満では必要最小限の母材強度が得られない。好ましくは0.020%以上、さらに好ましくは0.030%以上である。
これらの元素は焼入れ性を改善する作用を有し、高冷却速度〜低冷却速度で低温変態ベイナイトを生成しやすくすると共に、上記の通り、極低Cとし、同時に所定のB量を添加することで小入熱溶接時におけるHAZ部の耐溶接割れ性と母材強度確保を両立させ、且つ大入熱HAZ靭性を高めるうえで重要な元素である。
Vは少量の添加で焼入れ性および焼戻し軟化抵抗を高める作用がある。ただし、0.04%を超えて添加すると大入熱HAZ靭性が低下する。好ましくはV:0.03%以下である。Nbも少量の添加で焼入れ性を高め、母材強度の向上に寄与する。よって、Nbの添加量は0.001%以上とする。好ましくは0.005%以上、より好ましくは0.006%以上である。ただし、Nbの添加量が0.04%を超えると大入熱HAZ靭性が低下する。好ましくはNb:0.03%以下である。
Bは焼入れ性改善元素であり、低冷却速度で低温変態ベイナイトを生成しやすくすると共に、上述の如く極低Cとし、同時に適量のMn,Cr,Moを添加することで小入熱溶接時におけるHAZ部の耐溶接割れ性と母材強度を高める作用を発揮する。しかし、B量が0.0006%未満では焼入れ性改善効果が不足し、満足のいく母材強度が得られない。好ましくは0.0007%以上、さらに好ましくは0.0010%以上である。ただし、B量が0.005%を超えるとかえって焼入れ性が低下し、母材強度が不足する。好ましくは0.003%以下である。
TiはNと窒化物を形成して大入熱溶接時におけるHAZ部のγ粒を微細化し、HAZ靭性改善に寄与する点で有用である。ただし、Tiが0.03%を超えると逆にHAZ靭性が低下する。好ましくは0.02%以下である。なお、0.005%未満では大入熱HAZ靭性改善の効果が十分でない。好ましくは0.007%以上である。
Nは上記の通り、Tiと窒化物を形成して大入熱溶接時におけるHAZ靭性改善に寄与する点で有用である。ただし、NはBと結合して固溶Bを減少させ、Bの焼入れ性向上作用を阻害し、母材の靭性および大入熱HAZ靭性を低下させる作用も有しており、Nの含有量が0.010%を超えるとその作用が顕著になる。好ましくは0.008%以下である。なお、0.0020%未満ではTiとの窒化物形成による大入熱HAZ靭性改善の効果が十分でない。好ましくは0.0030%以上である。
Niは母材靭性向上に有用な元素であるが、5%を超えて添加するとスケール疵が発生しやすくなるため、その上限を5%とすることが好ましい。より好ましくは4%以下である。
Cuは固溶強化および析出強化により母材強度を向上させると共に、焼入れ性向上作用も有する元素である。ただし、1.2%を超えて添加すると大入熱HAZ靭性が低下するため、1.2%以下に抑えることが好ましい。より好ましくは1.0%以下である。
CaはMnSを球状化し、介在物の異方性を低減する効果を有する元素である。このような作用を発揮させるためには0.0005%以上添加することが好ましい。より好ましくは0.0010%以上である。ただし、0.005%を超えて過剰に添加すると母材靭性が低下するので0.005%以下に抑えることが好ましい。より好ましくは0.004%以下である。
Siは脱酸剤として有用な元素であるが、1%を超えると溶接性および母材靭性が低下するので1%以下に抑えることが好ましい。より好ましくは0.6%以下である。
PおよびSは、靭性等の物性に悪影響を及ぼす有害な不純物元素であり、P:0.020%以下、S:0.010%以下に夫々抑えられていることが好ましい。
Alは脱酸元素であると共に、Nを固定して固溶Bを増加させることでBに基づく焼入れ性向上作用を高める元素であるが、0.2%を超えると母材の靭性が低下するので、その上限を0.2%とすることが好ましい。より好ましくは0.1%以下である。
各鋼板の板厚1/4部位を鏡面研磨した試験片を、2%ナイタール液でエッチング後、該箇所について光学顕微鏡を用いて400倍で観察し、写真撮影をした。この観察視野10視野について、Media Cybernetics社製「Image−Pro Plus」を用いて画像解析を行い、鋼組織中の旧γ粒の形態(平均アスペクト比および平均円相当径)およびベイナイト分率を測定した。この際、フェライト、擬ポリゴナルフェライトおよびMA以外のラス状組織はベイナイトとみなした。
各鋼板の板厚1/4部位からJIS4号試験片を採取し、引張試験を行うことによりTS、0.2%耐力、およびYRを測定した。このうち、TSおよび0.2%耐力については、590MPa≦TS<780MPa、0.2%耐力≧430MPaを合格とした。
各鋼板の板厚1/4部位からJIS4号試験片を採取し、−5℃でシャルピー衝撃試験をおこなうことにより吸収エネルギー(vE-5)を測定した。vE-5≧200Jを合格とした。
JIS Z 3060の規定に準じて、横波音速比CSL/CSCを測定した。CSL/CSC≦1.02を合格とした。
最高加熱温度を1350℃、Tc(800〜500℃の冷却時間)=40sec、あるいは最高加熱温度を1400℃、Tc=100secの条件でHAZ再現試験を行い、該試験後にJIS4号試験片を採取して、−5℃でシャルピー衝撃試験を行い、吸収エネルギー(vE-5)を求めた。なお、Tc=40secは入熱5kJ/mmに、Tc=100secは入熱15kJ/mmに相当するものである。いずれの条件でHAZ再現試験をしたものにおいても、vE-5≧80Jを合格とした。
鋼板の板厚をtとしたとき、鋼板表面からの深さがt/4となる部位を鏡面研磨した試験片を、腐食液を用いてエッチング処理し、処理後の試験片を、光学顕微鏡を用いて倍率:1000倍で観察して写真撮影した。なお、エッチング処理には、エタノール(96質量%)とピクリン酸(4質量%)を混合して得られるA液と、蒸留水(99質量%)とメタ重亜硫酸ナトリウム(1質量%)を混合して得られるB液を、50質量部:60質量部(A液:B液)で混合して得られる腐食液を用いた。
Claims (12)
- C :0.010〜0.06%(質量%の意味、以下同じ),
Mn:1.25〜2.5%,
Cr:0.1〜2.0%,
Mo:0.005〜1.5%,
V :0.04%以下(0%を含む),
Nb:0.001〜0.04%,
Ti:0.005〜0.03%,
B :0.0006〜0.005%,
N :0.0020〜0.010%,
Ni:5%以下および/またはCu:1.2%以下,
Al:0.2%以下を含有し,
Si:1%以下,P:0.020%以下,S:0.010%以下に抑制されており、
残部:Feおよび不可避不純物
を満たす鋼からなり、
2.4≦KP≦4.5
KV≦0.040
を夫々満足すると共に、
鋼組織の90面積%以上がベイナイトであり、残部:フェライト、擬ポリゴナルフェライト、マルテンサイトとオーステナイトよりなる混合組織(MA組織)であり、
旧γ粒は、平均アスペクト比が1.8以下で、且つ平均円相当径が100μm以下であり、
引張強さが590MPa以上780MPa未満であることを特徴とする高張力鋼板。
ただし、
KP=[Mn]+1.5×[Cr]+2×[Mo]
KV=[V]+[Nb]
《式中、[ ]は各元素の含有量(質量%)を意味する。》 - C :0.010〜0.06%(質量%の意味、以下同じ),
Mn:1.25〜1.8%,
Cr:0.1〜2.0%,
Mo:0.005〜1.5%,
V :0.04%以下(0%を含む),
Nb:0.001〜0.04%,
Ti:0.005〜0.03%,
B :0.0006〜0.005%,
N :0.0020〜0.010%,
Cu:1.2%を超え、2.0%以下,
Al:0.2%以下を含有し,
Si:1%以下,P:0.020%以下,S:0.010%以下に抑制されており、
残部:Feおよび不可避不純物
を満たす鋼からなり、
2.4≦KP≦4.5
KV≦0.040
を夫々満足すると共に、
鋼組織の90面積%以上がベイナイトであり、残部:フェライト、擬ポリゴナルフェライト、マルテンサイトとオーステナイトよりなる混合組織(MA組織)であり、
旧γ粒は、平均アスペクト比が1.8以下で、且つ平均円相当径が100μm以下であり、
引張強さが590MPa以上780MPa未満であることを特徴とする高張力鋼板。
ただし、
KP=[Mn]+1.5×[Cr]+2×[Mo]
KV=[V]+[Nb]
《式中、[ ]は各元素の含有量(質量%)を意味する。》 - さらにNi:5%以下を含有するものである請求項2に記載の高張力鋼板。
- 上記鋼組織に占めるマルテンサイトとオーステナイトよりなる混合組織(MA組織)の平均面積分率が3%以下のものである請求項1〜3のいずれかに記載の高張力鋼板。
- 上記MA組織の平均円相当径が1μm以下のものである請求項4に記載の高張力鋼板。
- 上記MA組織の平均アスペクト比が2.5以下のものである請求項4または5に記載の高張力鋼板。
- さらにCa:0.005%以下を含有するものである請求項1〜6のいずれかに記載の高張力鋼板。
- 板厚が80mm以上である請求項1〜7のいずれかに記載の高張力鋼板。
- 請求項1〜8のいずれかに記載の高張力鋼板を製造する方法であって、
Ac3点〜1300℃に加熱して熱間圧延を行うに当たり、全圧下量の50%以上を部分再結晶域で圧延することを特徴とする高張力鋼板の製造方法。
ここで、上記部分再結晶域とは、該温度域においてγ粒径:100±10μmとした鋼板試験片に、歪速度:10sec-1、相当歪:0.2の条件で圧下を加えて10sec後に組織を凍結したときに、20〜80面積%が再結晶粒となる温度域である。 - 上記熱間圧延後、200℃まで冷却し、その後Ac1点以下の温度で焼戻しを行う請求項9に記載の製造方法。
- 上記冷却を水冷で行う請求項10に記載の製造方法。
- 上記熱間圧延後、Bs点以下の温度まで水冷する請求項9に記載の製造方法。
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