JPH05345948A - 高強度鋼材 - Google Patents
高強度鋼材Info
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- JPH05345948A JPH05345948A JP13947892A JP13947892A JPH05345948A JP H05345948 A JPH05345948 A JP H05345948A JP 13947892 A JP13947892 A JP 13947892A JP 13947892 A JP13947892 A JP 13947892A JP H05345948 A JPH05345948 A JP H05345948A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は強化元素と共に析出相粗大抑制元素
を添加することにより、強度低下を防止できる高強度鋼
の提供を目的とする。 【構成】 強化元素として周期律表のＩｂ，IVａ，Ｖａ
及びVIａ族の金属の少なくとも１種を含有する炭素鋼或
いは合金鋼において、重量％として、 Ｇｅ：０．２％以下、 Ｓｎ：０．５％以下、 Ｓｂ：
０．２％以下、Ａｓ：０．２％以下、 Ｂｉ：０．２％
以下、 Ｓｅ：０．０２％以下、Ｔｅ：０．２％以下 の１種または２種以上を添加したことを特徴とする高強
度鋼材。
を添加することにより、強度低下を防止できる高強度鋼
の提供を目的とする。 【構成】 強化元素として周期律表のＩｂ，IVａ，Ｖａ
及びVIａ族の金属の少なくとも１種を含有する炭素鋼或
いは合金鋼において、重量％として、 Ｇｅ：０．２％以下、 Ｓｎ：０．５％以下、 Ｓｂ：
０．２％以下、Ａｓ：０．２％以下、 Ｂｉ：０．２％
以下、 Ｓｅ：０．０２％以下、Ｔｅ：０．２％以下 の１種または２種以上を添加したことを特徴とする高強
度鋼材。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は通常の析出強化型元素を
含有する高強度鋼材に関するものであり、詳しくは自動
車用鋼、機械構造用鋼、海洋構造用鋼、耐火用鋼等の炭
素鋼やステンレス鋼等に析出強化型元素を含有する高強
度鋼材に係るものである。
含有する高強度鋼材に関するものであり、詳しくは自動
車用鋼、機械構造用鋼、海洋構造用鋼、耐火用鋼等の炭
素鋼やステンレス鋼等に析出強化型元素を含有する高強
度鋼材に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】高強度鋼板は従来焼入れによる組織強化
法や、Ｍｎ，Ｐ，Ｃｕ等の固溶体強化元素の利用及びＴ
ｉ，Ｎｂ，Ｖ等の炭窒化物による析出強化を活用して製
造されるのが一般的である。このようにして得られた高
強度鋼板は引張り強さが高くなるに従い加工性、特に延
性が低くなる傾向がある。強化元素を添加してその化合
物を鋼中に分散析出することにより、鋼成品に強度を付
与する場合には、その用途によっては加工性とともに満
足させる必要がある。そのためには、加工時に析出量を
押さえておき、加工後に析出を促進させて強度向上を図
る方法がある。このような析出量を制御する元素として
Ｃｕがある。
法や、Ｍｎ，Ｐ，Ｃｕ等の固溶体強化元素の利用及びＴ
ｉ，Ｎｂ，Ｖ等の炭窒化物による析出強化を活用して製
造されるのが一般的である。このようにして得られた高
強度鋼板は引張り強さが高くなるに従い加工性、特に延
性が低くなる傾向がある。強化元素を添加してその化合
物を鋼中に分散析出することにより、鋼成品に強度を付
与する場合には、その用途によっては加工性とともに満
足させる必要がある。そのためには、加工時に析出量を
押さえておき、加工後に析出を促進させて強度向上を図
る方法がある。このような析出量を制御する元素として
Ｃｕがある。
【０００３】最近、このような加工性のよい高強度鋼板
を製造するために、例えば特公昭５７−１７０４９号公
報では鋼中にＣｕを添加し、時効処理で過飽和のＣｕを
組織中に微細に分散析出させて硬化を図ること、また特
公平２−１５６０９号公報や特公平３−６９９７９号公
報に見られるようにＣｕの析出硬化に加えて、Ｔｉ，Ｎ
ｂの炭窒化物の析出を利用する方法等が提案されてい
る。一方、ＣＡＭＰ−ＩＳＩＪ（鉄と鋼）Vol.１（１９
８８）−１７３６には、１％Ｃｕ系高張力鋼板の化学成
分及び調整冷却等の製造プロセスの影響が発表されてい
る。
を製造するために、例えば特公昭５７−１７０４９号公
報では鋼中にＣｕを添加し、時効処理で過飽和のＣｕを
組織中に微細に分散析出させて硬化を図ること、また特
公平２−１５６０９号公報や特公平３−６９９７９号公
報に見られるようにＣｕの析出硬化に加えて、Ｔｉ，Ｎ
ｂの炭窒化物の析出を利用する方法等が提案されてい
る。一方、ＣＡＭＰ−ＩＳＩＪ（鉄と鋼）Vol.１（１９
８８）−１７３６には、１％Ｃｕ系高張力鋼板の化学成
分及び調整冷却等の製造プロセスの影響が発表されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
強化元素を含有する鋼板（材）を均質加熱処理等を行う
場合には、強度上昇のために生成させた微細な析出相が
粗大化を起こし、逆に強度を低下する。例えば強化元素
であるＣｕを添加した高強度鋼の場合には、微細な体心
立方体（ＢＣＣ）のクラスター状のＣｕ析出相では強度
を得られるものの、熱処理により面心立方体（ＦＣＣ）
のε−Ｃｕに成長すると逆に強度が低下するという現象
が起こり、必ずしも高強度化が図れない。本発明はこの
ような問題を解消しようとするものであって、強化元素
と共に析出相粗大抑制元素を添加することにより、強度
低下を防止できる高強度鋼の提供を目的とする。
強化元素を含有する鋼板（材）を均質加熱処理等を行う
場合には、強度上昇のために生成させた微細な析出相が
粗大化を起こし、逆に強度を低下する。例えば強化元素
であるＣｕを添加した高強度鋼の場合には、微細な体心
立方体（ＢＣＣ）のクラスター状のＣｕ析出相では強度
を得られるものの、熱処理により面心立方体（ＦＣＣ）
のε−Ｃｕに成長すると逆に強度が低下するという現象
が起こり、必ずしも高強度化が図れない。本発明はこの
ような問題を解消しようとするものであって、強化元素
と共に析出相粗大抑制元素を添加することにより、強度
低下を防止できる高強度鋼の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、析出強化型元素を含有するＣｕ析出或いは
炭窒化物析出による強化した炭素鋼或いは合金鋼におい
て、周期律表のIVｂ，Ｖｂ及びVIｂ族より選ばれた元
素、すなわち重量％として、 Ｇｅ：０．２％以下、 Ｓｎ：０．５％以下、 Ｓｂ：
０．２％以下、Ａｓ：０．２％以下、 Ｂｉ：０．２％
以下、 Ｓｅ：０．０２％以下、Ｔｅ：０．２％以下 の１種または２種以上を添加したことを特徴とする高強
度鋼材である。上記強化元素としては、周期律表のＩｂ
族であるＣｕ≦２．２０％、IVａ族であるＴｉ≦０．２
％，Ｚｒ≦０．２％，Ｈｆ≦０．２％、Ｖａ族であるＶ
≦０．２％，Ｎｂ≦０．２％，Ｔａ≦０．１％、及びVI
ａ族であるＣｒ≦１．０％，Ｍｏ＋Ｗ≦３．０％の金属
の少なくとも１種以上を選択できる。
するために、析出強化型元素を含有するＣｕ析出或いは
炭窒化物析出による強化した炭素鋼或いは合金鋼におい
て、周期律表のIVｂ，Ｖｂ及びVIｂ族より選ばれた元
素、すなわち重量％として、 Ｇｅ：０．２％以下、 Ｓｎ：０．５％以下、 Ｓｂ：
０．２％以下、Ａｓ：０．２％以下、 Ｂｉ：０．２％
以下、 Ｓｅ：０．０２％以下、Ｔｅ：０．２％以下 の１種または２種以上を添加したことを特徴とする高強
度鋼材である。上記強化元素としては、周期律表のＩｂ
族であるＣｕ≦２．２０％、IVａ族であるＴｉ≦０．２
％，Ｚｒ≦０．２％，Ｈｆ≦０．２％、Ｖａ族であるＶ
≦０．２％，Ｎｂ≦０．２％，Ｔａ≦０．１％、及びVI
ａ族であるＣｒ≦１．０％，Ｍｏ＋Ｗ≦３．０％の金属
の少なくとも１種以上を選択できる。
【０００６】上記各強化元素を添加した鋼材そのものは
すでに各種用途の厚薄鋼板、形鋼製品に用いられてい
る。そして鋼中に添加した元素の微細析出相（クラスタ
ー状、金属微細析出相、硫化物、炭化物、窒化物等）が
析出し、これらが結晶を微細化して、鋼の強度を向上さ
せている。これらの鋼材は更に加工性を向上させるため
或いは厚板や構造部材では、溶体化や均一安定化のため
に適宜の温度に熱処理されるが、このような熱処理にお
いて微細分散した析出相は拡散粗大化する。例えばＣｕ
についてみれば前記したように、微細なＢＣＣのクラス
ター状Ｃｕ相が、加熱によりＦＣＣのε−Ｃｕに成長す
る。この結果、強度低下が起こる。炭窒化物についても
同様である。
すでに各種用途の厚薄鋼板、形鋼製品に用いられてい
る。そして鋼中に添加した元素の微細析出相（クラスタ
ー状、金属微細析出相、硫化物、炭化物、窒化物等）が
析出し、これらが結晶を微細化して、鋼の強度を向上さ
せている。これらの鋼材は更に加工性を向上させるため
或いは厚板や構造部材では、溶体化や均一安定化のため
に適宜の温度に熱処理されるが、このような熱処理にお
いて微細分散した析出相は拡散粗大化する。例えばＣｕ
についてみれば前記したように、微細なＢＣＣのクラス
ター状Ｃｕ相が、加熱によりＦＣＣのε−Ｃｕに成長す
る。この結果、強度低下が起こる。炭窒化物についても
同様である。
【０００７】しかし、本発明においては、Ｇｅ，Ｓｎ，
Ｓｂ，Ａｓ，Ｂｉ，Ｓｅ，Ｔｅの少なくとも１種を添加
することにより、これらの元素が、微細析出相の界面に
偏析し、析出相の拡散或いは粗大化成長化するのを抑制
する。従って、上記したような強度の低下を防止でき
る。図１はＣ：０．００２％、Ｓｉ：０．３０％、Ｍ
ｎ：１．０％、Ｐ：０．００２％、Ｓ：０．０３５％、
Ｃｕ：１．６％、Ｓｎ：０．１％、残部実質的にＦｅよ
りなる本発明の低炭素鋼とＳｎを添加しない比較鋼につ
いて、図に示す加熱温度に１０℃／秒の速度で加熱し、
１０分間保持後空冷する熱処理を行った場合の引張り強
さと、降伏強度を示したものである。図から明らかなよ
うにＳｎを添加した本発明鋼はこれらを添加しない比較
鋼にくらべて各温度の熱処理後の引張り強さ、及び降伏
点共に高いことがわかる。
Ｓｂ，Ａｓ，Ｂｉ，Ｓｅ，Ｔｅの少なくとも１種を添加
することにより、これらの元素が、微細析出相の界面に
偏析し、析出相の拡散或いは粗大化成長化するのを抑制
する。従って、上記したような強度の低下を防止でき
る。図１はＣ：０．００２％、Ｓｉ：０．３０％、Ｍ
ｎ：１．０％、Ｐ：０．００２％、Ｓ：０．０３５％、
Ｃｕ：１．６％、Ｓｎ：０．１％、残部実質的にＦｅよ
りなる本発明の低炭素鋼とＳｎを添加しない比較鋼につ
いて、図に示す加熱温度に１０℃／秒の速度で加熱し、
１０分間保持後空冷する熱処理を行った場合の引張り強
さと、降伏強度を示したものである。図から明らかなよ
うにＳｎを添加した本発明鋼はこれらを添加しない比較
鋼にくらべて各温度の熱処理後の引張り強さ、及び降伏
点共に高いことがわかる。
【０００８】以下に本発明の含有成分を特定した理由を
説明する。本発明に使用する強化元素のうち周期律表Ｉ
ｂ族の元素Ｃｕは鋼中にクラスター状の析出相を生成
し、強度を向上させる。しかし、Ｃｕを２．２％にする
と粗大析出相になり、強度向上効果がそれ程期待できな
い、従って２．２％を上限とした。周期律表IVａ，Ｖａ
族の元素Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａはそれぞれ
炭化物、窒化物を生成し、結晶粒を微細化して強度上昇
に役立つ。これらの各元素は、含有するＣ，Ｎ量に応じ
て、添加範囲を決めるがあまり多くなると、析出相が粗
大化すると共に、結晶微細効果がなくなる。従って各元
素とも上限を０．２％（Ｔａは０．１％）とした。周期
律表IVａ族元素Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗも炭窒化物の析出相を生
成する強化元素である。そのためＣｒは１．０％以下、
Ｍｏ＋Ｗは３．０％以下を必要に応じて添加する。上記
した各元素は目的とする鋼種によって、１種または２種
以上添加する。そのほかＣ，Ｍｎ，Ｓｉ等は本発明対象
鋼が通常含有する範囲に目的に応じて含有する。
説明する。本発明に使用する強化元素のうち周期律表Ｉ
ｂ族の元素Ｃｕは鋼中にクラスター状の析出相を生成
し、強度を向上させる。しかし、Ｃｕを２．２％にする
と粗大析出相になり、強度向上効果がそれ程期待できな
い、従って２．２％を上限とした。周期律表IVａ，Ｖａ
族の元素Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａはそれぞれ
炭化物、窒化物を生成し、結晶粒を微細化して強度上昇
に役立つ。これらの各元素は、含有するＣ，Ｎ量に応じ
て、添加範囲を決めるがあまり多くなると、析出相が粗
大化すると共に、結晶微細効果がなくなる。従って各元
素とも上限を０．２％（Ｔａは０．１％）とした。周期
律表IVａ族元素Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗも炭窒化物の析出相を生
成する強化元素である。そのためＣｒは１．０％以下、
Ｍｏ＋Ｗは３．０％以下を必要に応じて添加する。上記
した各元素は目的とする鋼種によって、１種または２種
以上添加する。そのほかＣ，Ｍｎ，Ｓｉ等は本発明対象
鋼が通常含有する範囲に目的に応じて含有する。
【０００９】本発明においては上記元素以外に、粗大化
抑制元素として、Ｇｅ，Ｓｎ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓ
ｅ，Ｔｅの１種または２種以上を添加する。これらの各
元素は、結晶粒界、特に微細析出相界面に偏析し、前記
した強化元素の析出相の粗大化を抑制する役割を果た
す。しかし、あまり多量に加えるとこれらの元素は結晶
粒界等に偏析するため鋼材そのものの強度低下や脆化を
起こしやすくなる。そのためにＧｅ≦２．０％、Ｓｎ≦
０．５％、Ｂｉ≦０．２％、Ａｓ≦０．２％、Ｓｂ≦
０．２％、Ｓｅ≦０．０２％、Ｔｅ≦０．２％を添加範
囲とする。これらの元素は必要に応じ１種以上添加す
る。
抑制元素として、Ｇｅ，Ｓｎ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓ
ｅ，Ｔｅの１種または２種以上を添加する。これらの各
元素は、結晶粒界、特に微細析出相界面に偏析し、前記
した強化元素の析出相の粗大化を抑制する役割を果た
す。しかし、あまり多量に加えるとこれらの元素は結晶
粒界等に偏析するため鋼材そのものの強度低下や脆化を
起こしやすくなる。そのためにＧｅ≦２．０％、Ｓｎ≦
０．５％、Ｂｉ≦０．２％、Ａｓ≦０．２％、Ｓｂ≦
０．２％、Ｓｅ≦０．０２％、Ｔｅ≦０．２％を添加範
囲とする。これらの元素は必要に応じ１種以上添加す
る。
【００１０】上記成分を含有する鋼は通常の方法で製造
される。すなわち、鋼塊法或いは連続鋳造法によって製
造したスラブを熱延して製造する。
される。すなわち、鋼塊法或いは連続鋳造法によって製
造したスラブを熱延して製造する。
【００１１】本発明は低合金炭素鋼のみならず、高合金
鋼にも適用できる。例えば表１に示す成分のフェライト
系ステンレス鋼に、析出強化元素としてＣｕを１．２５
％添加し、更にＳｎを０．１２５％含有せしめることに
より、極微細なＣｕの安定な析出が確認された。
鋼にも適用できる。例えば表１に示す成分のフェライト
系ステンレス鋼に、析出強化元素としてＣｕを１．２５
％添加し、更にＳｎを０．１２５％含有せしめることに
より、極微細なＣｕの安定な析出が確認された。
【００１２】
【表１】
【００１３】特にＣｕ添加だけでは短時間の加熱で粗大
化が急速に起こるがＳｎを添加することにより粗大化の
抑制が達成され、その結果引張り強さで５０〜５２kg／
mm2が安定して得られた。その他ステンレス鋼にＴｉ，
Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ等を添加した場合に生成す
る炭化物、窒化物、炭窒化物の析出相の大きさをＳｎ，
Ｓｂ，Ａｓ，Ｂｉ，Ｇｅ，Ｔｅを添加することにより粗
大化の抑制に効果があった。
化が急速に起こるがＳｎを添加することにより粗大化の
抑制が達成され、その結果引張り強さで５０〜５２kg／
mm2が安定して得られた。その他ステンレス鋼にＴｉ，
Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ等を添加した場合に生成す
る炭化物、窒化物、炭窒化物の析出相の大きさをＳｎ，
Ｓｂ，Ａｓ，Ｂｉ，Ｇｅ，Ｔｅを添加することにより粗
大化の抑制に効果があった。
【００１４】
〔実施例１〕表２に示す成分組成の鋼を熱間圧延して製
造した１．４mm厚の鋼板を８５０℃×３０ｈ加熱、急冷
後４５０℃，５５０℃，６５０℃，７５０℃で１０分間
加熱する熱処理を行った。この鋼板より試料を取り出し
引張り強さを測定した。同時に５５０℃の温度に１０時
間，１００時間加熱保持した時の引張り強さも測定し
た。結果を表３に示した。
造した１．４mm厚の鋼板を８５０℃×３０ｈ加熱、急冷
後４５０℃，５５０℃，６５０℃，７５０℃で１０分間
加熱する熱処理を行った。この鋼板より試料を取り出し
引張り強さを測定した。同時に５５０℃の温度に１０時
間，１００時間加熱保持した時の引張り強さも測定し
た。結果を表３に示した。
【００１５】
【表２】
【００１６】
【表３】
【００１７】上記表において、試料No．１，２は本発明
鋼であり、試料No．３は比較鋼である。表から明らかの
ように本発明鋼は、比較鋼にくらべて強度の向上及び広
い温度領域において安定した引張り強さが得られ極めて
優れている。
鋼であり、試料No．３は比較鋼である。表から明らかの
ように本発明鋼は、比較鋼にくらべて強度の向上及び広
い温度領域において安定した引張り強さが得られ極めて
優れている。
【００１８】さらに、表２のNo．３の試料に周期律表の
IVａ，Ｖｂ，VIｂ族の元素を添加し、５５０℃×１０分
における引張り強さを測定した。結果を表４に示した。
上記表において試料Ａ〜Ｑは本発明鋼であり、試料Ｒは
比較鋼である。本発明鋼は比較鋼より何れも高い強度を
示している。
IVａ，Ｖｂ，VIｂ族の元素を添加し、５５０℃×１０分
における引張り強さを測定した。結果を表４に示した。
上記表において試料Ａ〜Ｑは本発明鋼であり、試料Ｒは
比較鋼である。本発明鋼は比較鋼より何れも高い強度を
示している。
【００１９】
【表４】
【００２０】〔実施例２〕表５に示す本発明鋼（No．
５）と比較鋼（No．４）の厚さ３２mmの熱延鋼板を６０
０℃に加熱し、該温度での降伏強度を測定した。結果を
表６に示した。
５）と比較鋼（No．４）の厚さ３２mmの熱延鋼板を６０
０℃に加熱し、該温度での降伏強度を測定した。結果を
表６に示した。
【００２１】
【表５】
【００２２】
【表６】
【００２３】表から明らかのように、本発明鋼板の高温
強度が極めて優れていることが分かる。
強度が極めて優れていることが分かる。
【００２４】さらに、表５の試料No．４に周期律表のＩ
ｂ，IVａ，VIａ族の析出強化型元素及び粗大化抑制元素
を添加し、６００℃での降伏強度を測定した結果を表７
に示した。表で試料ａ〜ｕが本発明鋼で試料ｖは比較鋼
である。表７から粗大化抑制元素を添加した本発明鋼は
何れも高い降伏点を示している。
ｂ，IVａ，VIａ族の析出強化型元素及び粗大化抑制元素
を添加し、６００℃での降伏強度を測定した結果を表７
に示した。表で試料ａ〜ｕが本発明鋼で試料ｖは比較鋼
である。表７から粗大化抑制元素を添加した本発明鋼は
何れも高い降伏点を示している。
【００２５】
【表７】
【００２６】
【発明の効果】以上に説明したように本発明は、高温で
高い強度を安定して有すると共に高温に長時間晒されて
も十分な強度を維持することができ、自動車用鋼板を始
め、各種構造用鋼、耐火鋼やステンレス鋼等の高合金鋼
にも適用でき、その工業的効果は極めて大きい。
高い強度を安定して有すると共に高温に長時間晒されて
も十分な強度を維持することができ、自動車用鋼板を始
め、各種構造用鋼、耐火鋼やステンレス鋼等の高合金鋼
にも適用でき、その工業的効果は極めて大きい。
【図１】本発明鋼及び比較鋼について、加熱温度と引張
り強さとの関係を示す図。
り強さとの関係を示す図。
Claims (2)
- 【請求項１】 析出強化型元素を含有するＣｕ析出或い
は炭窒化物析出による強化した炭素鋼或いは合金鋼にお
いて、重量％として、 Ｇｅ：０．２％以下、 Ｓｎ：０．５％以下、 Ｓｂ：
０．２％以下、 Ａｓ：０．２％以下、 Ｂｉ：０．２％以下、 Ｓｅ：
０．０２％以下、 Ｔｅ：０．２％以下の１種または２種以上を添加したこ
とを特徴とする高強度鋼材。 - 【請求項２】 強化元素が周期律表のＩｂ，IVａ，Ｖａ
及びVIａ族より選ばれた金属の少なくとも１種であるこ
とを特徴とする高強度鋼材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13947892A JPH05345948A (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | 高強度鋼材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13947892A JPH05345948A (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | 高強度鋼材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05345948A true JPH05345948A (ja) | 1993-12-27 |
Family
ID=15246190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13947892A Withdrawn JPH05345948A (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | 高強度鋼材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05345948A (ja) |
-
1992
- 1992-05-29 JP JP13947892A patent/JPH05345948A/ja not_active Withdrawn
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