JPH02213411A - 低降伏比高張力鋼の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は建築、橋梁、タンクなどの鉄鋼構造物に利用さ
れる降伏比が８０％以下で引張強さが６０ｋｇｆ／閣８
以上の低降伏比高張力鋼の製造方法に関するものである
。

〈従来の技術〉 建築、橋梁、タンクなどの鉄鋼構造物の大型化にともな
い使用される鋼材には高強度化が求められている一方で
構造物の安全性、即ち脆性破壊防止の観点からは降伏比
の低いことが求められている。しかしながら、降伏比は
高強度化とともに上昇する傾向にあり、引張強さが６０
ｋｇｆ／ａｍ”以上の高張力鋼では８０％以下の低降伏
比を得ることは容易ではない。

従来の低降伏比高張力鋼の製造方法としては、例えば特
開昭５５−９７４２５号公報に開示された方法がある。

これは単にフェライトとオーステナイトの２相域温度に
再加熱してから焼入れるものである。

この方法は厚物（板厚３０ｍ以上）の６０キロ鋼の低降
伏比化には有効であるが、焼入性の良好な薄物材（板厚
２５ｍ＠以下）あるいは、合金元素含有量の多い７０〜
８０キロ鋼の低降伏比化に対しては有効でない０例えば
鉄鋼協会講演大会ＣＡＭＰ−ＩＳＩＪ　Ｖｏｌ、　１（
１９８８）−８１３（５４０）で示されるように、ＨＴ
−８０鋼では８３％の降伏比（ＹＲ）Ｌか得られていな
い。

このように従来法では特に高張力鋼で８０％以下の低降
伏比が得られなかった。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明はこのような現状に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは引張り強さが６０ｋｇｆ／腫！以上
でかつ８０％以下の低降伏比を有する高張力鋼の製造方
法を提案することである。

く課題を解決するための手段〉 本発明者は高張力鋼でかつ低降伏比の得られる成分系お
よび熱処理方法について研究を重ねた結果、フェライト
とオーステナイトの２相域に加熱保持した後、さらにそ
の温度より２０〜２００’Ｃ低い温度まで冷却し、その
温度で保持した後、焼入れ焼もどすことにより、低降伏
比化の困難な高張力鋼でも十分な低降伏比が得られるこ
とを見出した。

すなわち、本発明は、重量比にて、Ｃ：　０．０４〜０
．２５％、　　Ｓｉ　：　０．０５〜０．６０％、　　
Ｍｎ　：　０．５０〜２．００％。

Ｐ　：　０．０４０％以下、　Ｓ　Ｆ　０．０２０％以
下を含み、さらにＣｕ　：　１．５０％以下、　Ｎｌ　
ｉ　３．００％以下、　Ｃｒ　：　２．００％以下、　
Ｍｏ　：　０．６０％以下、　Ｖ　：　０．０６０％以
下、　Ｎｂ：　０．０３０％以下、　Ｂ　：　０．００
５０％以下、　Ｔｌ　：　　０．０２０％以下の１１１
または２種以上を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物
からなる鋼を、Ａｃ３〜Ａ　ｃ、変態点間の２相域温度
に加熱保持した後、さらに該加熱保持温度から２０〜２
００℃低い温度まで冷却し、その温度で５〜６０分保持
してから、焼入れし、その後Ａｃ＋点以下の温度で焼戻
しを行うことを特徴とする低降伏比高張力鋼の製造方法
である。

〈作　用〉 まず本発明に用いる綱の組成の限定理由について述べる
。

Ｃ：　０．０４〜０．２５％ Ｃは高強度を得るために０．０４％以上は必要であるが
、０．２５％を越えると溶接性、靭性を劣化させる。

Ｓｌ　：　０．０５〜０．６０％ Ｓｉは０．０５％以上は脱酸剤として必要であるが、０
．６０％超では延靭性を低下させる。

Ｍｎ　：　０．５０〜２．００％ Ｍｎは焼入性の確保および強度確保のため０．５０％以
上必要であるが、２．００％超の過剰添加は溶接性を低
下させる。

Ｐ　：　０．０４０％以下、Ｓ　：　０．０２０以下Ｐ
ＳＳは共に延靭性を劣化させるので、それぞれ０．０４
０％以下、０．０２０％以下に限定した。

以上のような各成分系に加えて、所定の強度。

靭性を得るため下記の成分を一種以上添加することがで
きる。

Ｃｕ　：　１．５０％以下、Ｎｌ　：　３．００％以下
Ｃｕ、　Ｎｔは固溶硬化元素として強度向上に寄与し、
またＡｃ３〜Ａｃ、変態点間の温度に保持中、オーステ
ナイト相中にＣと同様に濃化し焼入性向上に寄与する。

さらにＮｉは靭性向上に効果がある。しかし、Ｃｕは１
．５０％超の添加は焼戻し時にＣｕを析出し降伏比を高
める。また高価なＮｌの過剰添加は経済性に問題がある
ことから上限を３．００％とした。

Ｃｒ　：　２．００％以下、Ｍｏ　：　０．６０％以下
、　Ｖ　：　０．０６０％以下、　Ｎｂ　：　　０．０
３０％以下、Ｔｉ　：　０．０２０％以下いずれの元素
もオーステナイト相（第２相）の焼入性を高めるととも
に、焼戻し軟化抵抗を高め強度上昇に有効であるが、過
剰の添加は炭化物の析出強化により降伏比の上昇をきた
すとともに、溶接性、延靭性を低下させるのでそれぞれ
の上限を上記のとおりとした。

Ｂ　：　０．００５０％以下 Ｂは焼入性を高め強度上昇に有効な元素であるが、ｏ、
　ｏｏｓｏ％超の添加は靭性を低下させるので、０．０
０５０％以下と限定した。

以上の成分系からなる鋼を通常の造塊または連鋳法によ
り造塊した後、熱間圧延により所定の板厚まで圧延した
鋼板に熱処理を施す。

本発明の熱処理は、まずＡｃ３〜Ａ　ｃ　、変態点間の
フェライトとオーステナイト２相域温度に加熱保持した
後、それより２０〜２００℃低い温度まで冷却し、その
温度に保持することにより一部フェライト化を起させ′
てから焼入れ焼戻しをすることにより軟質のフェライト
と硬質の第２相を得て、低降伏比と高強度を得ようとす
るものである。

まず、Ａｃ３〜Ａｃ１点のフェライトとオーステナイト
の２相域温度範囲に加熱保持するのは、低降伏比に有効
な極めて軟質のフェライトを得るためである。この温度
が高いほど、フェライト中のＣ濃度が低（、かつ高温で
焼戻しされるため、軟質のフェライトが得られる。フェ
ライト量の調整は加熱温度により行うことができ、フェ
ライト量を多くするには低温処理が必要である。

次に、２相域での保持温度よりも２０〜２００℃低い温
度まで冷却し、その温度でさらに保持する理由について
述べる。

第１図は第１表に示される組成からなる板厚２０閣の鋼
板をまずＡｃ３〜Ａｃ＋点範囲内の８００℃に保持した
後、７９０〜５００℃範囲の温度まで炉冷し、その温度
でｌＯ分間保持後水冷し、５５０℃で焼戻し処理した場
合の冷却保持温度と引張特性の関係を示したものである
。８００℃から直接焼入れたものおよび冷却保持温度が
７９０”Ｃ（−１０″Ｃの冷却）では高強度が得られる
ものの、降伏比は８４％と高い。

これに対し、７８０℃以下（２０℃以上の冷却）ではフ
ェライト量が増加するため強度の低下をともなうが、８
０％以下の低降伏比が得られる。しかし、冷却保持温度
が５８０”Ｃ以下（２００℃超の冷却）では低降伏比が
得られるものの衝撃靭性が低下する。

したがって冷却保持温度は７８０〜５８０℃の範囲、す
なわち初期加熱温度より２０〜２００℃低い温度と限定
した。冷却保持温度を変えることによりフェライト量を
ｉｌ１節でき降伏比２強度を制御できる。

降伏比を低くするには保持温度を低目とし、高強度を得
るには保持温度を高目とするのが望しい。

冷却温度での保持は、鋼板の温度均一化を図りフェライ
ト量の差による特性のバラツキを抑えるためである。そ
のためには保持時間は５分以上必要であるが、６０分超
になると靭性が低下する傾向にあるので５〜６０分の範
囲に限定した。

焼入れ冷却は高強度、高靭性を得るために水冷もしくは
強制空冷によって４００℃以下まで冷却するのが望しい
。

焼入れ強化された脆い第２相はＡ　ｃ　１点以下の焼戻
し処理により靭性を向上できる。

このように本発明の特徴とするところは、２相域加熱の
あとさらに低温度に冷却し、その温度で保持するとうい
う、２段加熱である。まず、−次加熱で少量ではあるが
極軟質のフェライトを得た後、さらに低温の２次温度で
保持することにより、−次加熱だけでは得ることのでき
ない多量のフェライトを析出させるとともに、γ相中へ
のＣ，Ｍｎ。

Ｎｌ＋　Ｃｕ等の濃化（第２相強化）を図り、高強度と
同時に低降伏比を得ようとするものである。

〈実施例〉 第２表に供試材の化学成分を示す、供試材Ａ〜Ｆ鋼は本
発明の成分範囲内からなる鋼でＧ、　Ｈ鋼は比較鋼であ
る。

これらの鋼をＡｃ１−Ａｃｚ点範囲内の温度で保持した
後、２０〜１８０℃低い温度まで冷却し、その温度で５
〜５０分保持してから水冷し、その後５００〜６００℃
焼戻し処理を行った。

またＡ、Ｂ鋼については比較の意味で従来の特開昭５５
−９７４２５号公報の単なる２相焼入れ法による製造も
行い、それらの確性結果を第３表に示す。

Ａ６およびＢ２鋼のように通常の２相域焼入れ一焼戻し
法では降伏比（ＹＲ）は８４％以上と高いのに対し、本
発明法では引張強さ（ＴＳ）６０にｇ４／腫３以上で７
８％以下の低ＹＲが得られている。

また、Ａ５！Ｉｔは本発明から焼戻し工程を省いたもの
であるが、これもＹＲが低いが、ｖＥ−ｓが劣っており
実用性に乏しい、さらに本発明の成分外の鋼ではＧ１ｍ
１のように十分な強度が得られなかったり、Ｈ１鋼のよ
うに８０％以下の低ＹＲが達成できない。

〈発明の効果〉 本発明によれば従来の単純な２相域焼入れ一焼戻し処理
法では降伏比化が困難であった引張強さ６０にｇ　ｆ　
７ｃｍ　”以上の高張力鋼においても８０％以下の降伏
比化を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は引張特性及び靭性と冷却保持温度との関係を示
すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 重量比にて、Ｃ：０．０４〜０．２５％、Ｓｉ：０．０
   ５〜０．６０％、Ｍｎ：０．５０〜２．００％、Ｐ：０
   ．０４０％以下、Ｓ：０．０２０％以下を含み、さらに
   Ｃｕ：１．５０％以下、Ｎｉ：３．００％以下、Ｃｒ：
   ２．００％以下、Ｍｏ：０．６０％以下、Ｖ：０．０６
   ０％以下、Ｎｂ：０．０３０％以下、Ｂ：０．００５０
   ％以下、Ｔｉ：０．０２０％以下の１種または２種以上
   を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼を、
   Ａｃ＿３〜Ａｃ＿１変態点間の２相域温度に加熱保持し
   た後、さらに該加熱保持温度から２０〜２００℃低い温
   度まで冷却し、その温度で５〜６０分保持してから、焼
   入れし、その後Ａｃ＿１点以下の温度で焼戻しを行うこ
   とを特徴とする低降伏比高張力鋼の製造方法。