JPH03207814A - 低降伏比高張力鋼板の製造方法 - 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７０ｋｇｆ／一以上の引張強さを有する低降伏
比高張力鋼板の製造法に関するものである。

（従来の技術） 近年、建築用構造物に使用される鋼材（鋼板、鋼管ある
いは形綱ほか）をはじめとする構造用鋼材において、耐
震性に優れた低降伏比高張力鋼板が要求されている。

このような要求に対応するための低降伏比高張力鋼の製
造法として、例えば特開昭５５−４１９２７号公報ある
いは特開昭５５　−　９７４２５号公報記載の方法等が
提案されている。前者の方法は制御圧延・制御冷却法の
組合せを利用した方法であり、後者の方法はいわゆる調
質処理（ＱＴ）型によるものであるが、いずれの場合も
６０ｋｇｆ／一級鋼としては良好な低降伏比を有するが
、７０ｋｇｆ／一以上の高張力鋼、とりわけ８０ｋｇｆ
／一級鋼としては十分な低降伏比（降伏比８０％以下）
が得られないという問題点があった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、このような従来法の問題点を解決し、
最適な或分並びに製造条件を明らかにすることにより、
優れた低降伏比を有する高張力鋼板（７０ｋｇｆ／一以
上）の製造方法を提供するにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の要旨とするところは下記の通りである。

（１）重量％で、 ｃ　：　ｏ．　ｏ　ｓ〜０．　１　８％、Ｓｉ：０．６
％以下、 Ｍｎ：０．５〜１．６％、 Ｃｒ　：　０．　４　〜１．　５％、 Ｍｏ　：　０．　２　〜０．　５％、 Ｎｂ：０．００５〜０．０５％、 Ｔｉ：０．００５〜０．　０　３％、 Ｂ：０．０００５　〜０．００３％、 ７Ｖ　：　０．　１　０％以下、 Ｎ　７　０．　０　０　６％以下、 残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼片を１１０
０　〜！２５０℃（７）温度に加熱後、８００　〜９５
０　℃（７）温度で圧延を終了した後、鋼板を空冷にて
３００　℃以下の温度まで冷却し、その後Ａ　ｃ　，〜
Ａｃ３の温度に加熱後急冷し、４００〜５８０℃の温度
で焼戻し後空冷することを特徴とする低降伏比高張カ綱
板の製造方法。

（２）重量％で、 ｃ　：　ｏ．　ｏ　ｓ〜０．１８％、 Ｓｉ：０．５％以下、 Ｍｎ　：　０．　５　〜１．　６％、 Ｃｒ　：　０．　４　〜１．　５％、 Ｍｏ＝０．２〜０。５％、 Ｎｂ：０．００５〜０．０５％、 Ｔｉ：０．００５〜０．０３％、 Ｂ　　：　０．　０　０　０　５〜Ｏ．　Ｏ　Ｏ　３％
、Ａ７　：　０．　１　０％以下、 Ｎ　：　０．　０　０　６％以下とし、これに Ｎｉ：１．Ｏ％以下、 Ｃｕ　：　１．　Ｏ％以下、 Ｖ　：　０．　１％以下、 Ｃａ：　０．０　０　１〜０．０　０　５％のいずれか
１種、または２種以上をさらに含有し、残部がＦｅおよ
び不可避的不純物からなる鋼片を１１００〜ｌ２５０℃
の温度に加熱後、８００〜９５０℃の温度で圧延を終了
した後、鋼板を空冷にて３００℃以下の温度まで冷却し
、その後Ａｃ＋〜Ａｃｓの温度に加熱後急冷し、４００
〜５８０℃の温度で焼戻し後空冷することを特徴とする
低降伏比高張力鋼板の製造方法。

（作　用） 鋼材の降伏比は一般に強度が上昇するほど高くなること
が知られている。すなわち、強度が高くなればなるほど
、低降伏比化は困難となることから、優れた低降伏比を
有する高張力鋼板を得るためには、適正な戒分・製造条
件を選択することが必須となる。

本発明においては、７０ｋｇｆ／一以上の高張力鋼板と
してその母材強度・靭性を確保し、なおかつ低降伏比を
達成するための必要条件としての戒分条件、製造条件を
明らかにした。

本発明者らの研究によれば、優れた低降伏比を有する高
張力鋼板を実現するためには、そのミクロ組織を、均質
なアッパーベイナイト（ベイニティックフェライト）相
をヘースとし、これに適切なサイズで微細分散した焼戻
しマルテンサイト相を含む混合組織とすることが必要で
ある。一般にマルテンサイト相を含む混合組織を得るた
めには、Ａ　Ｃ　Ｈ点〜Ａ　ｃ　３点の温度から鋼材を
焼入れ、焼戻すことが有効であることが知られているが
、適切なサイズ、分散状態を有するマルテンサイト相を
得るためには、焼入前組織を適正に制御することが不可
欠である。そのためには、綱の化学戒分と圧延条件の適
正化が必須であるとともに、焼戻温度にも注意を払う必
要がある。

以下、本発明における化学戒分の限定理由について説明
する。

ＣはＡｃ，〜Ａｃ３間の温度からの焼入処理において焼
入性を確保し、マルテンサイト相を得るために０，０８
％以上の添加が必要である．しかしながら、Ｃの過度の
添加は溶接性の劣化をもたらすことから、その上限を０
．１８％とした。

Ｓｔは脱酸上鋼に含まれる元素であるが、その過剰添加
は溶接性、ＨＡＺ靭性を阻害する。従って、その上限を
０．　６％とすることが必要である。

旧は、強度、靭性並びに焼入性を確保する上で有用な元
素であり、０．５％以上の添加が必要である。しかしＭ
ｎ量が多すぎると溶接性、ＨＡＺ靭性の劣化あるいは焼
戻し脆化を招くためその上限を１．６％とした。

Ｃｒは母材の強度を高める元素であり、０．４％以上の
添加が必要である。しかし、Ｃｒ量が１．５％を超える
と溶接性やＨＡＺ靭性を劣化させるため、その上限を１
．　５％とした。

Ｍｏは母材の強度、靭性を共に向上させる元素であり、
０．２％以上添加しないとその効果がない。

しかし、０．５％を超えると溶接部靭性および溶接性の
劣化を招き好ましくないため、上限を０．　５％に限定
した。

Ｎｂは母材の強度・靭性の向上に有効な元素であり、特
に本発明においては未再結晶域圧延を活用し、圧延後空
冷ままで適正なサイズのマルテンサイト相を得るととも
に、母材の靭性を確保するために必須の元素である。そ
の量は０．００５％以上が必要であるが、Ｎｂの過量添
加はＨＡＺ靭性を劣化させるため、その上限を０．０５
％とする必要がある。

Ｔｉは加熱時のオーステナイト粒の粗大化を抑制し、母
材の靭性を確保する上で有用であり、その微量添加はＨ
ＡＺ靭性の向上にも有効である。しかし、ｏ．ｏｏｓ％
未溝の添加では効果がなく、また０．０３％超の添加で
はＴｉＣの析出硬化によりＨＡＺ靭性の劣化を招くため
、その添加量を０．　００５〜０．　０　３％に限定し
た。

Ｂは焼入性を向上させ、母材の強度・靭性を確保する上
で重要な元素である。特に本発明においては、圧延後空
冷ままで適切なサイズのマルテンサイト相を含む均質な
アッパーベイナイト（ベイニティフクフエライト）相を
得て強度を確保しておく必要がありＢの添加は必須であ
る。Ｂは０．０００５％未満の添加では効果がなく、ま
た０．００３％を超える添加は焼入性を著しく劣化させ
るため、その添加量を０．０００５〜０．００　３％に
限定した。

Ｍは一般に脱酸上鋼に含まれる元素であるが、Ｓｔおよ
びＭｎあるいはＴｉによっても脱酸は行なわれるので、
本発明ではＭについては下限を限定しない。しかし、Ｍ
量が多くなると鋼の清浄度が悪くなり、ＨＡＺ靭性が劣
化するので上限を０．１０％とした。

Ｎは一般に不可避的不純物として鋼中に含まれるが、Ｎ
の過量添加はＨＡＺ靭性の劣化を招くため、その上限を
０．００６％とした。

なお、Ｐ，　　Ｓは不可避的不純物として鋼中に含まれ
る。本発明では、その量を待に限定しないが、これらは
母材ならびに溶接部の靭性を劣化させるため、その量は
極力少ない方が好ましく、それぞれ０．０３％以下、０
．Ｏｌ％以下とすることが望ましい。

本発明鋼板においては、さらに必要によりＮｉ：１．０
％以下、Ｃｕ：１．Ｏ％以下、Ｖ　：　０．　１％以下
、Ｃａ　：　０．００１　〜０．００５％のうちいずれ
か１種、または２種以上を含有させる。

これらの元素を含有させる主たる目的は本発明鋼板の特
徴を損なうことなく、強度、靭性の向上および製造板厚
の拡大を可能にするところにあり、その添加量は溶接性
およびＨＡＺ靭性等の面から自ずと制限されるべき性質
のものである。

ＮｉはＨＡＺの硬化性および靭性に悪影響を与えること
なく母材の強度、靭性を向上させる特性をもつが、１．
０％を超えるとＨＡＺの硬化性および靭性上好ましくな
いため、上限を１．０％とした。

ＣｕはＮｉとほぼ同様の効果を持つとともに、耐食性、
耐水素誘起割れ特性にも効果がある。しかし、１．０％
を超えると圧延中にＣｕ−クラックが発生し製造が困難
になる。このため、上限を１．０％とした。

■は微細な炭窒化物の形或による強度向上効果を奏する
が、０．１％を超える添加は靭性の劣化を引き起こすた
めその上限を０．１％とした。

Ｃａは硫化物の形態を制御し、シャルビー吸収エネルギ
ーを増加させ低，１！靭性を向上させるほか、耐水素誘
起割れ性の改善にも効果を発揮する。しかし、Ｃａ量は
０．００１％未満では実用上効果がなく、また、０．０
０５％を超えるとＣａｂ．　ＣａＯが多量に生戒して大
型介在物となり、綱の靭性のみならず清浄度も害し、さ
らに溶接性にも悪影響を与えるので、Ｃａ添加量の範囲
を０．００１〜０．００５％とした。

次に、以上の様な戊分系を有する鋼板の製造法について
述べる。

まず、鋼片の加熱温度は１１００〜１２５０℃とする必
要がある。加熱温度が１１００℃未満になると、Ｎｂの
固溶が不十分となり、強度が確保できない。また、加熱
温度の上限については、オーステナイトの粗大化を防止
し母材靭性を確保するために１２５０℃以下とすること
が必要である。なお、綱片鋳造後Ａｒ＝点より低い温度
に冷却後再加熱することなく、すなわち鋼片鋳造後直ち
にあるいは鋼片鋳造後＾ｒ３点以上の温度での保黙過程
を経た後直ちに圧延を行なってもよい。

次に、圧延終了温度は８００〜９５０℃とする必要があ
る。圧延を８００℃未満で終了した場合オーステナイト
が過度に細粒化あるいは延伸化して焼入性が低下し、強
度の確保が出来ない。また、９５０℃を超える温度で圧
延を終了した場合、オーステナイトの細粒化が不十分で
母材靭性の劣化を招く。さらに、圧延後の冷却に関して
は空冷とすることが必須である。圧延後水冷（急冷）を
施すとマルテンサイトあるいはローワーベイナイト組織
が得られるが、このような均一組織においては、炭化物
が極めて微細となる。本発明者らの研究によれば、この
ような微細な炭化物を有する組織を前組織としてＡ　ｃ
　．〜Ａ　ｃ３温度からの焼入れを行なうと、最終的に
得られる組織におけるマルテンサイトのサイズが十分に
大きなものとならず、低降伏比が得られなくなる。高強
度でかつ低降伏比を有する鋼材を製造するためには、こ
の圧延ままの、すなわちＡ　Ｃ　１〜Ａ　ｃ　３温度か
らの焼入処理前の組織を、適切なサイズのマルテンサイ
ト相を含むアッパーベイナイト（ペイニティックフェラ
イト）組織とすることが必要であり、そのためには圧延
後空冷により３　０　０　”Ｃ以下まで冷却することが
必須となる。

次に、圧延後の熱処理方法を規定する理由を述べる。前
述の適正な前組織を有する鋼板を圧延によって得たのち
、良好な低降伏比を得るためにＡ　ｃ　１〜Ａｃ３温度
からの焼入れとそれに引き続く焼戻しを行なう。Ａ　ｃ
　１〜Ａ　ｃ　３温度からの焼入れの目的は、圧延によ
って得られたマルテンサイト相をγ相に逆変態させてＣ
のより一層の濃縮を計り、ベース組織であるアッパーベ
イナイト（ベイニティックフェライト）とのより一層の
強度差を付与することにより、低降伏比を達戒するため
である。Ａ　ｃ　Ｈ未満の温度での加熱では逆変態が生
しず、またＡｃ３超の温度での加熱では組織全体がγ化
し、圧延で付与した前組織の利点を生かせないことから
、その加熱温度をＡ　ｃ　１〜Ａ　Ｃ　３とした。なお
、本処理においては、ペイナイトーマルテンサイトニ相
化を計ることから急冷（焼入）が必須となる。このよう
にして得られた組織におけるマルテンサイトはきわめて
脆く低温靭性に関して問題があり、このため、焼戻し処
理を行なう。４００℃未満では焼戻しが不十分であり、
５８０℃超では強度の低下を生しる。このため、焼戻し
温度は４００〜５８０℃とした。

なお、本発明は種々の痢材に通用が可能であるが、主と
して引張強度７０ｋｇｆ／一以上、板厚８０ｍｍ以下の
厚鋼板並びにこれらを板巻きして製造する鋼管用鋼板に
適用するのが好ましい。

（実施例） 次に本発明の実施例について説明する。

第１表に供試鋼の化学或分を、第１表（続き）に各鋼の
製造条件と機械的性質を示す。第１表、第１表（続き）
において、記号Ａ−Ｅは本発明例、Ｆ−Ｇは比較例を示
す。本発明例Ａ−Ｅは７０ｋｇｆ／一以上の高強度を有
するとともに、８０％以下の極めて良好な低降伏比を有
する。これに対して、比較例Ｆは圧延後直ちに水冷を行
なっているため、Ａｃ＋〜Ａ　Ｃ　３温度からの焼入前
の組織がマルテンサイトないしはローワーペイナイトの
均一組織を有しており、Ａ　Ｃ　１〜Ａ　ｃ　ｓ温度か
らの焼入れとそれに引き続く焼戻し処理で得られる最終
的な材質で８０％以下の十分な低降伏比が得られない。

また、比較例ＧはＮｂ，　　Ｂを含まないため圧延まま
の組織にフエライトを含んでおり、強度が７０ｋｇｆ／
一未満と不良となっている。

（発明の効果） 以上、本発明を詳細に説明したが、本発明は優れた低降
伏比と７０ｋｇｆ／一以上の高強度を併せ持つ画期的な
高張力鋼板を製造する手段を提供するものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で、 Ｃ：０．０８〜０．１８％、 Ｓｉ：０．６％以下、 Ｍｎ：０．５〜１．６％、 Ｃｒ：０．４〜１．５％、 Ｍｏ：０．２〜０．５％、 Ｎｂ：０．００５〜０．０５％、 Ｔｉ：０．００５〜０．０３％、 Ｂ：０．０００５〜０．００３％、 Ａｌ：０．１０％以下、 Ｎ：０．００６％以下、 残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼片を１１０
   ０〜１２５０℃の温度に加熱後、８００〜９５０℃の温
   度で圧延を終了した後、鋼板を空冷にて３００℃以下の
   温度まで冷却し、その後Ａｃ＿１〜Ａｃ＿３の温度に加
   熱後急冷し、４００〜５８０℃の温度で焼戻し後空冷す
   ることを特徴とする低降伏比高張力鋼板の製造方法。
2. （２）重量％で、 Ｃ：０．０８〜０．１８％、 Ｓｉ：０．６％以下、 Ｍｎ：０．５〜１．６％、 Ｃｒ：０．４〜１．５％、 Ｍｏ：０．２〜０．５％、 Ｎｂ：０．００５〜０．０５％、 Ｔｉ：０．００５〜０．０３％、 Ｂ：０．０００５〜０．００３％、 Ａｌ：０．１０％以下、 Ｎ：０．００６％以下とし、 これに Ｎｉ：１．０％以下、 Ｃｕ：１．０％以下、 Ｖ：０．１％以下、 Ｃａ：０．００１〜０．００５％ のいずれか１種、または２種以上をさらに含有し、残部
   がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼片を１１００〜
   １２５０℃の温度に加熱後、８００〜９５０℃の温度で
   圧延を終了した後、鋼板を空冷にて３００℃以下の温度
   まで冷却し、その後Ａｃ＿１〜Ａｃ＿３の温度に加熱後
   急冷し、４００〜５８０℃の温度で焼戻し後空冷するこ
   とを特徴とする低降伏比高張力鋼板の製造方法。