JP5326827B2 - 低降伏比鋼材およびその製造方法 - Google Patents
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工程(a):スラブをAc3点以上1000℃未満の温度に加熱する。
工程(b):オーステナイト未再結晶温度域で、累積圧下率が30%以上となる圧延を行う。
工程(c):Ar3点以上の温度で圧延を完了する。
工程(d):5〜40℃/sの冷却速度で、500℃以下の温度まで冷却する。
〔(圧延前のスラブの厚さ−オーステナイト未再結晶温度域での圧延による被圧延材の最終の厚さ)/圧延前のスラブの厚さ〕×100
で表した値を指す。
C:0.05〜0.20%
Cは、鋼の強度を上昇させるのに必要な元素である。このため、0.05%以上のCを含有させる。一方、Cの含有量が0.20%を超えると、いわゆる「強度−靱性バランス」、溶接性および靱性に悪影響を及ぼす。したがって、Cの含有量は0.05〜0.20%とする。C含有量の下限は好ましくは0.08%である。また、C含有量の上限は好ましくは0.17%である。
Siは、鋼の強度上昇および脱酸作用を有する。しかしながら、Siの含有量が0.10%未満では、特に、必要とする強度を確保することができない。一方、Siの含有量が0.50%を超えると、溶接性の低下が生じ、さらに、溶接熱影響部(以下「HAZ」という。)の靱性も劣化する。したがって、Siの含有量は0.10〜0.50%とする。Si含有量の下限は好ましくは0.20%である。また、Si含有量の上限は好ましくは0.40%である。
Mnは、鋼の強度上昇とともに靱性を向上させる作用を有する。しかしながら、Mnの含有量が1.0%未満ではこれらの効果が小さい。一方、Mnの含有量が2.0%を超えると、溶接性が低下するとともにHAZの靱性が劣化する。さらに、連続鋳造スラブの中心偏析も助長される。したがって、Mnの含有量は1.0〜2.0%とする。Mn含有量の下限は好ましくは1.2%である。また、Mn含有量の上限は好ましくは1.45%である。
Pは、鋼中に不純物として存在する元素である。Pの含有量が多くなって特に0.05%を超えると、粒界に偏析して靱性を低下させるだけではなく、HAZの靱性の劣化を招く。したがって、Pの含有量は0.05%以下とする。なお、Pの含有量は少ないほど好ましいため、下限の含有量については特に規定するものではない。
SもPと同様に、鋼中に不純物として存在する元素である。Sの含有量が多くなって特に0.02%を超えると、中心偏析を助長したり、延伸したMnSが多量に生成するため、母材およびHAZの機械的性質が劣化する。したがって、Sの含有量を0.02%以下とする。なお、Sの含有量は少ないほど好ましいため、下限の含有量については特に規定するものではない。
Nbは、スラブ中でNb炭化物を形成し、このNb炭化物がマトリックスに固溶しない場合にはHAZの靱性劣化を招いてしまう。そして、Nbの含有量が多くなって、特に、0.01%を超えると、1000℃未満という低いスラブ加熱温度の場合には、未固溶のNb炭化物が極めて多くなってHAZの靱性劣化が著しくなる。したがって、Nbの含有量は0.01%以下とする。なお、好ましいNbの含有量は0.005%以下であり、少なければ少ないほど好ましい。
Alは、鋼の脱酸およびAlNとして析出することによる靱性向上作用を有する。しかしながら、Alの含有量が0.003%未満ではこれらの効果が小さい。一方、Alの含有量が0.050%を超えると、鋼の清浄性が劣化する。したがって、Alの含有量を0.003〜0.050%とする。
Cuを含有させると、強度を向上させることができる。すなわち、Cuを含有させると、降伏比の上昇を抑制しながら鋼の強度を向上させることができる。したがって、上記の効果を得るためにCuを含有してもよい。しかしながら、Cuの含有量が0.5%を超えると、溶接性が低下するとともに、熱間圧延時のCuクラック発生を誘発するおそれがある。このため、含有させる場合のCuの含有量は0.5%以下とする。含有させる場合のCu含有量の上限は好ましくは0.4%である。
Niを含有させると、強度を向上させることができる。すなわち、Niを含有させると、降伏比の上昇を抑制しながら鋼の強度を向上させることができ、さらに、靱性を高めることもできる。したがって、上記の効果を得るためにNiを含有してもよい。しかしながら、Niの含有量が0.5%を超えると、溶接性が低下することに加えて、無意味なコスト上昇を招くおそれがある。このため、含有させる場合のNiの含有量は0.5%以下とする。含有させる場合のNi含有量の上限は好ましくは0.4%である。
Crを含有させると、強度を上昇させることができる。すなわち、Crを含有させると、降伏比の上昇を抑制しながら鋼の強度を向上させることができる。したがって、上記の効果を得るためにCrを含有してもよい。しかしながら、Crの含有量が0.5%を超えると、溶接性が低下することに加えて、無意味なコスト上昇を招くおそれがある。このため、含有させる場合のCrの含有量は0.5%以下とする。含有させる場合のCr含有量の上限は好ましくは0.3%である。
Moを含有させると、強度を上昇させることができる。すなわち、Moを含有させると、降伏比の上昇を抑制しながら鋼の強度を向上させることができる。したがって、上記の効果を得るためにMoを含有してもよい。しかしながら、Moの含有量が0.2%を超えると、HAZの靱性劣化を招くおそれがある。このため、含有させる場合のMoの含有量は0.2%以下とする。含有させる場合のMo含有量の上限は好ましくは0.18%である。
Vを含有させると、強度を上昇させることができる。すなわち、Vを含有させると、析出硬化により鋼の強度を向上させることができ、さらに、靱性を高めることもできる。したがって、上記の効果を得るためにVを含有してもよい。しかしながら、Vの含有量が0.05%を超えると、靱性が劣化するおそれがある。このため、含有させる場合のVの含有量は0.05%以下とする。含有させる場合のV含有量の上限は好ましくは0.045%である。
Ceq=C+(Si/24)+(Mn/6)+(Ni/40)+(Cr/5)+(Mo/4)+(V/14)・・・(1)
で表されるCeqの値が0.30〜0.43%となるようにすることが好ましい。Ceqの値がこの範囲にあれば、より安定して前述した目標、すなわち、
・YR:80%以下、
・TS:490MPa以上、
・vTrs:−20℃以下、
を満たすことができる。Ceqの値の下限は好ましくは0.33である。また、Ceqの値の上限は好ましくは0.42である。
本発明の低降伏比鋼材に、前述したYR,TSおよびvTrsという機械的性質の目標を満足させるためには、その鋼材のミクロ組織を、平均結晶粒径が3μmを超えて20μm以下のフェライト相、平均アスペクト比が10未満である硬質相および不可避的形成相からなり、かつ、該フェライト相の割合が40%以上で、さらに不可避的形成相の割合が5%以下であるものとする必要がある。
本発明の低降伏比鋼材のミクロ組織を構成する相は、本発明の低降伏比鋼材の特性を損なうことのない上記した割合の不可避的形成相以外は、フェライト相と硬質相でなければならない。
上記のミクロ組織におけるフェライト相の平均結晶粒径が20μmを超えると、靱性が低下する。一方、上記ミクロ組織におけるフェライト相の平均結晶粒径が3μm以下の場合には、YSが大きく上昇するためYRの上昇を招いて、80%以下のYRを確保できない。
上記のミクロ組織における硬質相の平均アスペクト比が10以上になると、硬質相がバンド状となるため、塑性変形能が低下する。そして、塑性変形能の低下はYRの上昇を招くため、80%以下のYRを確保できない。さらに、平均アスペクト比が大きい硬質相は破壊時の起点になりやすいため靱性の劣化を招き、特に、平均アスペクト比が10以上の硬質相は靱性を大きく低下させるため、−20℃以下という目標のvTrsを確保できない。したがって、本発明の低降伏比鋼材のミクロ組織を構成する硬質相の平均アスペクト比は、10未満とする。
以下に詳述する本発明の製造条件は、工業的な規模で本発明の低降伏比鋼材を経済的に要領よく実現するための方法の一つであり、低降伏比鋼材自体の技術的範囲はこの製造条件によって規定されるものではない。
加熱工程としての工程(a)では、本発明の低降伏比鋼材製造のための圧延素材としてのスラブをAc3点以上1000℃未満の温度に加熱する。
工程(a)で加熱したスラブを、オーステナイト未再結晶温度域で、累積圧下率が30%以上となる圧延(工程(b))を行い、Ar3点以上の温度で圧延を完了する(工程(c))。
圧延工程としての工程(b)および(c)の後は、5〜40℃/sの冷却速度で、500℃以下の温度まで冷却する(工程(d))。
Claims (3)
- 質量%で、C:0.05〜0.20%、Si:0.10〜0.50%、Mn:1.0〜2.0%、P:0.05%以下、S:0.02%以下、Nb:0.01%以下およびAl:0.003〜0.050%を含有し、残部がFeおよび不純物からなる化学組成を有し、ミクロ組織が、平均結晶粒径が3μmを超えて20μm以下のフェライト相、ベイナイト、マルテンサイトまたは島状マルテンサイトからなる平均アスペクト比が10未満である硬質相および残部が不可避的に形成される相(フェライト相および硬質層を除く。)からなり、かつ、該フェライト相の割合が40%以上で、さらに不可避的に形成される相の割合が5%以下であることを特徴とする建築用低降伏比鋼材。
- 化学組成が、質量%で、さらに、Cu:0.5%以下、Ni:0.5%以下、Cr:0.5%以下、Mo:0.2%以下およびV:0.05%以下のうちから選択される1種以上の元素を含有するものであることを特徴とする請求項1に記載の建築用低降伏比鋼材。
- 請求項1または2に記載の化学組成を有するスラブを下記の工程(a)〜(d)で順次処理することを特徴とする請求項1または2に記載の建築用低降伏比鋼材の製造方法。
工程(a):スラブをAc3点以上1000℃未満の温度に加熱する。
工程(b):オーステナイト未再結晶温度域で、累積圧下率が30%以上となる圧延を行う。
工程(c):Ar3点以上の温度で圧延を完了する。
工程(d):5〜40℃/sの冷却速度で、500℃以下の温度まで冷却する。
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JP2009133808A JP5326827B2 (ja) | 2009-06-03 | 2009-06-03 | 低降伏比鋼材およびその製造方法 |
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