JPH05148579A - 高強度高靭性鋼板 - Google Patents

高強度高靭性鋼板

Info

Publication number
JPH05148579A
JPH05148579A JP3310399A JP31039991A JPH05148579A JP H05148579 A JPH05148579 A JP H05148579A JP 3310399 A JP3310399 A JP 3310399A JP 31039991 A JP31039991 A JP 31039991A JP H05148579 A JPH05148579 A JP H05148579A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
steel
strength
toughness
ferrite
diameter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3310399A
Other languages
English (en)
Inventor
Yuji Nomiyama
裕治 野見山
Tadashi Ishikawa
忠 石川
Hiroshi Takezawa
博 竹澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP3310399A priority Critical patent/JPH05148579A/ja
Publication of JPH05148579A publication Critical patent/JPH05148579A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来材に比べ、同じ成分で強度が5kgf/mm
2 以上、vTrsで−20℃以上改善し、絶対値で−8
0℃以下の靭性を有するための組織をもつ鋼板に関する
ものである。 【構成】 本発明は5μm以下の円相当径をもつフェラ
イト主体の組織の中に平均間隔が2μm以下、円相当径
が0.2μm以下の島状マルテンサイトが、微細分散し
ていることを活用した高強度高靭化技術である。 【効果】 本発明は、強度・靭性バランスを従来例に比
較して飛躍的に向上させる鋼板を提供するものであり、
この種の分野を中心に、産業界にもたらす効果は極めて
大きい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は5μm以下の円相当径を
もつフェライト主体の組織の中に平均間隔が2μm以
下、円相当径が0.2μm以下の島状マルテンサイト
が、微細分散していることを活用した高強度高靭化技術
で、従来材に比べ、同じ成分で強度が5kgf/mm2
上、vTrsで−20℃以上改善し、絶対値で−80℃
以下の靭性を有するための組織をもつ鋼板に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】近年、海洋構造物、船舶、貯蔵タンク等
の大型構造物に使用される溶接構造用鋼板の材質特性に
対する要望は社会不安の大きさから厳しさを増してお
り、破壊がもたらす被害の大きさ及び社会不安の大きさ
から、鋼材の母材靭性としてシャルピー衝撃試験でのv
Trsで−80℃以下を示す鋼板が望まれ、それを実現
するための結晶粒微細化技術の確立が要望されている。
【0003】鋼板母材の靭性を改善するのに必要なフェ
ライト粒径の微細化技術としては、特開昭59−473
23号公報に記載のように低温で加熱し、未再結晶域で
大きな加工量の圧延をする方法がある。また従来から鋼
材の細粒化には特開昭58−19431号公報に開示さ
れているように、NiやNb等の合金元素を使用してい
る。しかしこれ等の高張力鋼はNiやNbを使用してい
るものの、シャルピー衝撃試験でのvTrsは−50℃
から−70℃程度で、前記した近年の要望を満たし得な
い。
【0004】また、溶接部の靭性が優れている低温用溶
接構造用鋼板の製造法としては、特公昭60−1695
16号公報に記載の如く、1250℃〜1350℃に6
0分以上加熱して後、放冷もしくは圧延してAr3 点以
下の温度に冷却し、再び加熱して900〜1150℃と
して800℃以下で圧下率が30%以上の圧延を行った
後、300℃以下迄を10〜50℃/秒で冷却し、しか
る後400〜650℃に加熱して焼戻す方法がある。
【0005】また、これらの方法の改善方法としては、
材料とプロセス,6(1990).P.1796に記載
のように加工熱処理を駆使してフェライト粒径を3μm
以下にする方法が提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前記した各提案は何れ
も結晶粒径は3〜10μm程度で画期的な微細化技術で
はなく、しかも靭性のみを向上するものであり、強度ま
でを画期的に向上できない方法である。
【0007】また、NiやNbの添加は結晶粒細粒化や
強度上昇の効果はあるが、合金元素添加によるコスト上
昇を引き起こすばかりでなく、溶接熱影響部の靭性に悪
影響を与えることがあり好ましくない。
【0008】本発明は前記従来技術の問題点を伴わずに
上記要望を満たし、高強度でかつ高靭性鋼を提供するこ
とを課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、重量%でC:
0.01〜0.30%、Si:≦0.5%、Mn:2.
5%、Al:≦0.1%、N:0.001〜0.01%
及び必要によりCr:≦0.5%、Ti:≦0.1%、
Ni:≦1.0%、Nb:≦0.05%、Mo:≦0.
5%、B:≦0.0015%、V:0.1%、Cu:≦
0.9%の1種または2種以上を含み、その他Fe及び
不可避的成分からなり、5μm以下の円相当径をもつフ
ェライト主体の組織の中に平均間隔が2μm以下、円相
当径が0.2μm以下の島状マルテンサイトが、微細分
散している鋼板である。
【0010】本発明が対象とする構造用鋼は、次記する
ように、通常の構造用鋼が所要の材質を得るために、従
来から当業分野での活用で確認されている作用・効果の
関係を基に定めている添加元素の種類と量を同様に使用
して同等の作用と効果が得られる。従ってこれ等の元素
を含む鋼を本発明は対象鋼とするものである。
【0011】これ等の各成分元素とその添加理由は以下
の通りである。Cは鋼の強度を向上する有効な成分とし
て0.01%以上添加するものであるが、0.30%を
超える過剰な含有量では、HAZ(Heat Affe
cted Zone)に粗大なフィルム状の島状マルテ
ンサイトが析出し、鋼の靭性を著しく劣化させるので、
0.01%〜0.30%に規制する。
【0012】Siは溶鋼の脱酸元素と強度維持を目的に
添加し、溶接性の防止から上限を定めている。
【0013】Mnは鋼材の強度を向上する成分である
他、島状マルテンサイトを生成させるために、添加が必
要であるが、過剰の添加は溶接部の靭性を劣化させるの
で2.0%を上限とする。
【0014】Al及びNはAl窒化物による鋼の微細化
のために添加するが、過剰の添加は溶接部の靭性を劣化
させるので、Alは0.1%以下、Nは0.001〜
0.010%とする。
【0015】Cr,Ni,Mo,B,Cuは何れも焼入
れ性を向上し、効果的な強度上昇を目的として添加し、
低温変態生成物の生成を抑制し、フェライト面積率の減
少を防止するため上限を定めている。Ti,Nbは結晶
粒の微細化を目的として添加し、溶接部の靭性劣化の防
止から上限を定めている。Vは析出強化を目的に添加し
ているが、溶接部の靭性劣化の防止から上限を定めてい
る。
【0016】
【作用】本発明者等は経済的に且つ生産性良く鋼板に高
強度で、良好な母材靭性をもたらす組織の制御方法を確
立するため、種々の組織を試作した。その結果、強度は
硬い第2相組織により向上させ、靭性はマトリックスの
微細化と微細分散した硬い第2相の間隔を制御すること
で達成できることが理論計算と実験により明らかとな
り、従来材に比べ、同じ成分で強度が5kgf/mm2
上、vTrsで−20℃以上改善し、vTrsで−80
℃靭性を有するために、靭性面からマトリックスの結晶
粒を円相当径で5μm以下で、かつ強度と靭性の双方か
ら硬い第2相は、円相当径で2μm以下で、かつ平均間
隔で0.2μm以下にして微細分散させる必要があるこ
とが判明した(図1〜図2)。
【0017】その際の脆性破壊発生のメカニズムは、以
下のように考えられる。破壊特性は、クラックの発生に
より支配されるので硬くて脆い第2相があると、一般的
には破壊特性を劣化させるとされている。しかしなが
ら、本発明鋼板のように微細なマトリックス中に硬い第
2相が超微細に分散している場合、硬い第2相がクラッ
クの発生核になるが、微細分散しているために、脆い第
2相への転位のパイルアップ(pile up)に必要
な距離(ミーンフリーパス)が小さくなるため破壊が発
生しにくくなる。
【0018】このようなミクロ組織を得る方法の一例を
以下に示すが、本発明鋼を得るにあたり、特にその製法
は問わない。本発明者らは、まずマトリックスを微細に
する方法を検討した。鋼材の一部とは言え結晶粒を超細
粒化する方法として、前記した特開昭61−23553
4号公報に開示された方法、つまり鋼材の表層部をAr
3 点温度以下に急速冷却し、この時に形成される鋼材表
層と中心部の温度差を利用して、該鋼材の顕熱によりA
3 点温度以上に復熱する過程で圧延し、フェライトか
らオーステナイトへの逆変態時にフェライトに十分な加
工を施して、微細なオーステナイトを生成させて超細粒
組織を得る製造方法に着目し、さらに逆変態によらずフ
ェライトに強加工を加え、フェライトを直接超細粒化す
る方法の確立を目標に、次記の化学成分を有する一般的
な構造用鋼を用いて種々の実験検討を繰り返した。 C :0.02〜0.15% Si:0.1
5〜0.25% Mn:0.8〜1.6% Al:0.0
1〜0.05% N :0.001〜0.010% オーステナイトからフェライトへ一旦変態させた組織を
つくり、その後、Ac3 以下の温度で昇温中に加工する
ことにより、一部をオーステナイトへ逆変態させ、フェ
ライト中に、分散した逆変態オーステナイト組織を昇温
中に加工することにより、フェライトが超細粒化するこ
とが明らかとなった。この時の昇温は、加熱しても自然
復熱でもよく手段は限定しない。このようにして得られ
た超細粒フェライト(約1μm)をさらに詳細に観察す
ると、極めて微細なセメンタイトがフェライトの粒界に
存在していた。
【0019】そこで、本発明者らは硬い第2相を超微細
に分散させるために、前記組織を2相域に加熱し、逆変
態オーステナイトを急冷することにより、円相当径で5
μm以下(再加熱により粒成長した)のフェライト相
に、円相当径2μm以下の硬い島状マルテンサイトが平
均間隔0.2μm以下で微細分散させることに成功し、
この硬い島状マルテンサイトは前記セメンタイトを核に
して得られることが種々の解析結果より明らかとなっ
た。
【0020】尚、前記セメンタイトは前記のオーステナ
イトからフェライトへ一旦変態させる際に、フェライト
の粒界に微細に析出し、その後の昇温中に導入される転
位とC拡散の相互作用によりフェライトの粒界に析出す
ると推察している。
【0021】2相域に再加熱する際は、マトリックスの
粒成長抑制とセメンタイトの微細分散を保つために20
℃/秒以上の昇温速度で、加熱し、急冷することが望ま
しい。こうして得られた組織を有する鋼板の強度・靭性
バランスを従来例と比較して示すと図3のようになり、
従来例では島状マルテンサイトは見当らず、一方本発明
例は優れた強度・靭性バランスを示し、構造材料として
有望である。
【0022】
【実施例】本発明の供試鋼の成分は、前記した一般的な
構造用鋼の元素と添加量であれば何れの組合せでも良い
が、強度レベルが異なる代表的な構造用鋼として本実施
例に用いた鋼の化学成分を表1に示す。また、本例の製
造条件と得られた材質を表2に従来例を併記して示す。
【0023】
【表1】
【表2】
【表3】 表1に示す供試鋼は、鋼番1,2が40キロ級鋼、鋼番
3〜6が50キロ級鋼、鋼番7が60キロ級鋼である。
又、供試鋼は必要に応じてV,Nb,Ni,Ti,C
u,Ni,Cr,Mo等の合金元素を添加している。N
o.A1〜A7の本発明例は、鋼種1〜7を使用した比
較例No.B1〜B7に比べ、何れも強度・靭性バランス
が良好な鋼板である。
【0024】
【発明の効果】本発明は以上の説明から明らかな如く、
強度・靭性バランスを従来例に比較して飛躍的に向上さ
せる鋼板を提供するものであり、この種の分野を中心
に、産業界にもたらす効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】フェライト結晶粒と靭性の関係を示す図表であ
る。
【図2】島状マルテンサイトの平均間隔、サイズと靭性
の関係を示す図表である。
【図3】強度・靭性バランスを示す図表である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で C :0.01〜0.30% Si:≦0.5% Mn:≦2.5% Al:≦0.1% N :0.001〜0.01% その他Fe及び不可避的成分からなり、5μm以下の円
    相当径をもつフェライト主体の組織の中に平均間隔が2
    μm以下、円相当径が0.2μm以下の島状マルテンサ
    イトが微細分散していることを特徴とする高強度高靭性
    鋼板。
  2. 【請求項2】 重量%で Cr:≦0.5% Ti:≦0.1% Ni:≦1.0% Nb:≦0.05% Mo:≦0.5% B :≦0.0015% V :≦0.1% Cu:≦0.9% の1種または2種以上を含み、5μm以下の円相当径を
    もつフェライト主体の組織の中に平均間隔が2μm以
    下、円相当径が0.2μm以下の島状マルテンサイトが
    微細分散していることを特徴とする請求項1記載の高強
    度高靭性鋼板。
JP3310399A 1991-11-26 1991-11-26 高強度高靭性鋼板 Pending JPH05148579A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3310399A JPH05148579A (ja) 1991-11-26 1991-11-26 高強度高靭性鋼板

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3310399A JPH05148579A (ja) 1991-11-26 1991-11-26 高強度高靭性鋼板

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05148579A true JPH05148579A (ja) 1993-06-15

Family

ID=18004797

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3310399A Pending JPH05148579A (ja) 1991-11-26 1991-11-26 高強度高靭性鋼板

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH05148579A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7646194B2 (en) * 2006-09-29 2010-01-12 Nidec Corporation Resolver, motor and power steering apparatus
JP2016510361A (ja) * 2013-01-22 2016-04-07 宝山鋼鉄股▲分▼有限公司 780MPa級冷間圧延二相帯鋼及びその製造方法
US10538823B2 (en) * 2010-05-27 2020-01-21 Nippon Steel Corporation Steel sheet and a method for its manufacture

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7646194B2 (en) * 2006-09-29 2010-01-12 Nidec Corporation Resolver, motor and power steering apparatus
US10538823B2 (en) * 2010-05-27 2020-01-21 Nippon Steel Corporation Steel sheet and a method for its manufacture
JP2016510361A (ja) * 2013-01-22 2016-04-07 宝山鋼鉄股▲分▼有限公司 780MPa級冷間圧延二相帯鋼及びその製造方法
US11377711B2 (en) 2013-01-22 2022-07-05 Baoshan Iron & Steel Co., Ltd. 780MPa cold-rolled duel-phase strip steel and method for manufacturing the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3314295B2 (ja) 低温靱性に優れた厚鋼板の製造方法
JPH11140582A (ja) 溶接熱影響部靱性に優れた高靱性厚鋼板およびその製造方法
JP2004515653A5 (ja)
JP3800836B2 (ja) 強度と靱性に優れた鋼材の製造方法
EP0620289B1 (en) High-strength hot-rolled steel sheet excellent in uniform elongation after cold working and process for producing the same
JP3842836B2 (ja) 低温靱性に優れた高張力鋼材の製造方法
JP3383148B2 (ja) 靱性に優れた高張力鋼の製造方法
JP2588421B2 (ja) 延性に優れた超高強度鋼材の製造方法
JP3261515B2 (ja) 低温靱性に優れた厚鋼板の製造方法
JPH1171615A (ja) 低温靱性に優れた厚鋼板の製造方法
JPH05148579A (ja) 高強度高靭性鋼板
JP3246993B2 (ja) 低温靭性に優れた厚鋼板の製造方法
JP2001020035A (ja) 耐食性と耐腐食疲労特性に優れた構造用鋼とその製造方法
JPH0629480B2 (ja) 強度、延性、靱性及び疲労特性に優れた熱延高張力鋼板及びその製造方法
JP3635803B2 (ja) 靱性に優れた高張力鋼材の製造方法
JPH06264183A (ja) 高加工性熱延高張力鋼板とその製造方法
JP3212348B2 (ja) 細粒厚鋼板の製造法
JPH093600A (ja) 溶接熱影響部靱性の優れた溶接構造用鋼材
JP3546963B2 (ja) 加工性に優れた高強度熱延鋼板の製造方法
JP3348359B2 (ja) アレスト性能の優れた構造用鋼とその製造方法
JPH1192860A (ja) 超微細フェライト組織鋼
JPH05148544A (ja) 板厚方向の硬さ分布が均一な高強度高靭性鋼板の製造法
JP3009750B2 (ja) 低温靭性の優れた構造用鋼板の製造方法
JP3502809B2 (ja) 靭性の優れた鋼材の製造方法
JPS60152654A (ja) 耐水素割れ特性にすぐれた高強度高延靭性鋼材の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Effective date: 20060206

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080827

A131 Notification of reasons for refusal

Effective date: 20080904

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

A02 Decision of refusal

Effective date: 20090107

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02