JPH06248336A - 溶接性の優れた低降伏比780N/mm2級高張力鋼の製造法 - Google Patents

溶接性の優れた低降伏比780N/mm2級高張力鋼の製造法

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JPH06248336A
JPH06248336A JP3673993A JP3673993A JPH06248336A JP H06248336 A JPH06248336 A JP H06248336A JP 3673993 A JP3673993 A JP 3673993A JP 3673993 A JP3673993 A JP 3673993A JP H06248336 A JPH06248336 A JP H06248336A
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JP
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steel
weldability
less
toughness
hardening
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JP3673993A
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Yuzuru Yoshida
譲 吉田
Hiroshi Tamehiro
博 為広
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、厚み70mm以下の溶接性に優れた
低降伏比HT80の製造法を提供する。 【構成】 重量比でC:0.05〜0.11%、Si:
0.5%以下、Mn:0.6〜1.6%、P:0.03
%以下、S:0.005%以下、Cr:0.10〜0.
70%、Mo:0.10〜0.60%、V:0.15〜
0.65%、Ti:0.005〜0.025%、Al:
0.06%以下、N:0.012%以下を含有し実質的
にBを含有しない鋼片を熱間圧延後Ac3 〜1000℃
の温度範囲に再加熱して焼入し、さらに750〜870
℃に再び加熱後、焼入し、引き続きAc1 変態点以下の
温度範囲で焼戻処理することにより、厚み70mm以下の
溶接性の優れた低降伏比HT80が製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は溶接性の優れた低降伏比
780N/mm2 級高張力鋼の製造法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、780N/mm2 級高張力鋼(以下
HT80と言う)はB添加鋼を焼入焼戻処理することに
よって製造していた。しかし、B添加HT80は溶接性
の指標であるPcm=C+Si/30+Mn/20+Cu
/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/1
0+5Bが低く抑えられているにもかかわらず、その溶
接性はHT60に比較して著しく劣っていた。このため
現場溶接施工時には溶接割れ防止、溶接部の硬さ低減の
観点から、200℃以上の予熱が必要とされ、施工能率
の著しい低下を招いていた。これはHT80がB添加に
よる焼入性増大効果に大きく依存し、焼入焼戻組織(焼
戻マルテンサイトあるいは下部ベイナイト)によって優
れた強度、靭性を達成しているため、溶接時(特に小入
熱溶接時)に溶接熱影響部(HAZ)の硬化が著しいこ
とによる。また高層建築用鋼では地震時にそのエネルギ
ーを吸収し建物の倒壊を防ぐため、降伏比(YR)の低
い鋼(YR≦85%)が要求されるが、焼入焼戻組織の
HT80は降伏比が高く、耐震性が劣っていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は建築用HT8
0の安価な製造技術を提供するものである。本発明法に
基づいて製造したHT80は、小入熱溶接や拘束溶接
においても溶接割れが発生しにくく、溶接施工において
予熱を軽減あるいは省略することが可能であること、
本HT80を用いた建築物は地震のエネルギーを吸収し
優れた耐震性を有すること、などの特徴を持つ。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の具体的手段を下
記(1),(2)に示す。 (1)重量比でC:0.05〜0.11%、Si:0.
5%以下、Mn:0.6〜1.6%、P:0.03%以
下、S:0.005%以下、Mo:0.10〜0.60
%、V:0.15〜0.65%、Ti:0.005〜
0.025%、Al:0.06%以下、N:0.012
%以下を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からな
る実質的にBを含有しない鋼を熱間圧延後、Ac3 〜1
000℃の温度範囲に再加熱して焼き入れし、さらに7
50〜870℃に再び加熱後、焼入、引き続きAc1
態点以下の温度範囲で焼戻処理することを特徴とする厚
み70mm以下の溶接性の優れた低降伏比780N/mm2
級高張力鋼の製造法。
【0005】(2)重量比でC:0.05〜0.11
%、Si:0.5%以下、Mn:0.6〜1.6%、
P:0.03%以下、S:0.005%以下、Mo:
0.10〜0.60%、V:0.15〜0.65%、T
i:0.005〜0.025%、Al:0.06%以
下、N:0.012%以下さらにNb:0.005〜
0.05%、Cr:0.05〜0.70%、Cu:0.
05〜1.0%、Ni:0.05〜1.0%、Ca:
0.001〜0.006%の1種または2種以上を含有
し、残部が鉄および不可避的不純物からなる実質的にB
を含有しない鋼を熱間圧延後、Ac3 〜1000℃の温
度範囲に再加熱して焼き入れし、さらに750〜870
℃に再び加熱後、焼入、引き続きAc1 変態点以下の温
度範囲で焼戻処理することを特徴とする厚み70mm以下
の溶接性の優れた低降伏比780N/mm2 級高張力鋼の
製造法。
【0006】
【作用】以下、本発明について説明する。発明者らの研
究によれば、HT80の溶接性や低降伏比を画期的に改
善するには、B無添加が必須である。B無添加による焼
入性の低下に伴う強度確保のため焼入、焼戻によるVの
析出硬化を利用した。また微量Ti添加、熱処理条件の
最適化により結晶粒を微細化した鋼では、Vによる析出
硬化を行っても、極めて優れた低温靭性を示すことがわ
かった。
【0007】HT80としての特性を得るために必要な
最低のV量は0.15%である。しかし、0.65%を
超えるVの添加では全量が固溶せず、析出硬化に寄与し
ないため、その上限を0.65%とした。次に前述のよ
うなVの効果を十分に発揮させるためには、製造法が適
切でなければならない。このため熱間圧延後の熱処理条
件を限定する必要がある。
【0008】まずHT80の強度と優れた低温靭性を得
るためには、熱間圧延後に再加熱によりVの固溶並びに
γに再変態させることでの組織の微細化が必要で、この
ため再加熱温度の下限をAc3 変態点とする。再加熱温
度が高すぎると結晶粒が大きくなって低温靭性が劣化す
るので、その上限は1000℃にしなければならない。
続いて750〜870℃に再加熱後、再び焼入し、Ac
1 以下の温度に再加熱して焼戻処理する。750〜87
0℃の再加熱・焼入する理由は、降伏比の低減のためで
ある。一般にVで析出強化した鋼はYRが著しく高い。
そこで750〜870℃の(γ+α)2相域に再加熱・
焼入を行う。
【0009】部分的にγ変態させることによって未変態
の領域は軟化、γ変態領域は硬化してミクロ組織が2相
化(軟らかい相と硬い相)し、降伏比の低減が可能とな
る。再加熱温度が750℃以下では、γに変態する領域
が小さいために、前述の効果が得られない。しかし、8
70℃を超えると完全にγ変態し、目的とする2相組織
が得られず、低YR化や優れた靭性が達成できない。焼
戻処理はVの析出効果を発揮させるために必須である。
しかし、その温度がAc1 点を超えると強度が著しく低
下するので、Ac1 点以下としなければならない(望ま
しい焼戻温度は450〜650℃である)。
【0010】しかし、Vの添加量や製造法が適切であっ
ても、基本成分が適当でないとHT80としての優れた
特性が得られない。以下、この点について説明する。C
の下限0.05%は、母材および溶接部の強度確保なら
びにNb,Vなどの添加時に、これらの効果を発揮させ
るための最小量である。しかしC量が多すぎると溶接性
の著しい劣化を招くので、上限を0.11%とした。
【0011】Siは多く添加すると溶接性、HAZ靭性
を劣化させるため、上限を0.5%とした。鋼の脱酸は
Al,Tiのみでも十分であり、Siは必ずしも添加す
る必要はない。Mnは強度、靭性を確保する上で不可欠
な元素であり、その下限は0.6%である。しかしMn
量が多すぎると焼入性が増加して溶接性、HAZ靭性を
劣化させるだけでなく、連続鋳造スラブの中心偏析を助
長するので上限を1.6%とした。
【0012】本発明鋼において不純物であるP,Sをそ
れぞれ0.03%、0.005%以下とした理由は、母
材、溶接部の低温靭性をより一層向上させるためであ
る。Pの低減は粒界破壊を防止し、S量の低減はMnS
による靭性の劣化を防止する。好ましいP,S量はそれ
ぞれ0.01%,0.002%以下である。Moは強
度、靭性を共に向上させる元素で、HT80には0.1
0%以上が必須である。しかし多すぎると溶接性、HA
Z靭性上好ましくなく、その上限は0.60%である。
【0013】Tiは炭窒化物を形成してHAZ靭性を向
上させる。Al量が少ない場合、Tiの酸化物を形成し
HAZ靭性を向上させるが、0.005%未満では効果
がなく、0.025%を超えるとHAZ靭性に好ましく
ない影響があるため、0.005〜0.025%に限定
する。Alは一般に脱酸上鋼に含まれる元素であるが、
SiおよびTiによっても脱酸は行われるので本発明鋼
については下限は限定しない。しかしAl量が多くなる
と鋼の清浄度が悪くなり、溶接部の靭性が劣化するので
上限を0.06%とした。
【0014】Nは一般的に不可避的不純物として鋼中に
含まれるものであるが、Vと結合して炭窒化物を形成し
て強度を増加させ、またTiNを形成して前述のように
HT80の性質を高める。このためN量として最低0.
001%が必要である。しかしながらN量が多くなると
HAZ靭性の劣化や連続鋳造スラブの表面キズの発生な
どを助長するので、その上限を0.012%とした。
【0015】本発明鋼の基本成分は以上のとおりであ
り、十分に目的を達成できるが、さらに目的に対し特性
を高めるため、以下に述べる元素即ちNb,Ni,C
u,Cr,Caを選択的に添加すると強度、靭性の向上
について、さらに好ましい結果が得られる。
【0016】次に、前記添加元素とその添加量について
説明する。NbはVとほぼ同じ効果をもつ元素である。
0.005%以下では効果が少なく、0.05%を超え
るとHAZ靭性に好ましくない影響がある。Niは溶接
性、HAZ靭性に悪影響を及ぼすことなく、母材の強
度、靭性を向上させるが、0.05%以下では効果が薄
く、1.0%以上では極めて高価になるため経済性を失
うので、上限は1.0%とした。
【0017】CuはNiとほぼ同様な効果を持つほか、
Cu析出物による強度の増加や耐食性や耐候性の向上に
も効果を有する。この場合Cu量が0.5%以上で、そ
の効果が著しい。しかし、Cu量が1.0%を超えると
熱間圧延時にCu割れが発生し製造が困難になり、また
0.05%以下では効果がないのでCu量は0.05〜
1.0%に限定する。
【0018】Crは母材、溶接部の強度を高める元素
で、その下限を0.05%とした。しかし、多すぎると
溶接性やHAZ靭性を著しく劣化させるので、その上限
を0.7%とした。Caは硫化物(MnS)の形態を制
御し、シャルピー吸収エネルギーを増加させ低温靭性を
向上させる効果がある。しかしCa量は0.001%未
満では実用上効果がなく、0.006%を超えるとCa
O,CaSが多量に生成して大型介在物となり、鋼の靭
性のみならず清浄度も害し溶接性、耐ラメラテア性にも
悪影響を与えるので、Ca添加量の範囲を0.001〜
0.006%とする。本発明は厚板ミルに適用すること
がもっとも好ましいが、ホットコイル、形鋼などにも適
用できる。
【0019】
【実施例】周知の転炉、連続鋳造、厚板工程により鋼板
を製造し、その強度、靭性、溶接性(yスリット割れ
性、硬さ)などを調査した。表1の1〜9に本発明鋼、
10〜17に比較鋼の化学成分を示す。表2に本発明鋼
と比較鋼の鋼板製造条件とその機械的性質、溶接性を示
す。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】
【表3】
【0023】表2の本発明鋼1〜9は、母材の強度、靭
性ならびに溶接性がバランスよく達成できている。これ
に対し比較鋼10ではV量が不足しているため、強度不
足となっている。比較鋼11はC量が低く、強度不足と
なっている。比較鋼12ではBが添加されているため、
HAZ硬さが極めて高く、またyスリット割れ停止温度
も非常に高くなっている。
【0024】比較鋼13ではMo量が低く、強度不足と
なっている。また比較鋼14では再加熱温度が880℃
と高く、殆どがγ化されたためYRが高くなっている。
比較鋼15では焼戻温度が710℃と高く軟化が著し
く、強度が不足している。比較鋼16では再加熱温度が
730℃と低いため、γ化が不十分で強度不足である。
比較鋼17では最初の焼入時の加熱温度が1050℃と
高く、結晶粒の微細化が十分に行えないため、母材靭性
が不良である。
【0025】
【発明の効果】本発明の化学成分および製造法で製造し
た厚鋼板、形鋼、ホットコイルなどの鋼材は、溶接性に
優れた低降伏比HT80である。その結果、現場での溶
接施工能率や安全性が著しく向上し建築物などの安全性
を大きく高めることができる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量比で C :0.05〜0.11%、 Si:0.5%
    以下、 Mn:0.6〜1.6%、 P :0.03
    %以下、 S :0.005%以下、 Mo:0.10
    〜0.60%、 V :0.15〜0.65%、 Ti:0.00
    5〜0.025%、 Al:0.06%以下、 N :0.01
    2%以下 残部が鉄および不可避的不純物からなる実質的にBを含
    有しない鋼を熱間圧延後、Ac3 〜1000℃の温度範
    囲に再加熱して焼き入れし、さらに750〜870℃に
    再び加熱後、焼入、引き続きAc1 変態点以下の温度範
    囲で焼戻処理することを特徴とする溶接性の優れた低降
    伏比780N/mm2 級高張力鋼の製造法。
  2. 【請求項2】 重量比で Nb:0.005〜0.05%、 Cr:0.05
    〜0.70%、 Cu:0.05〜1.0%、 Ni:0.05
    〜1.0%、 Ca:0.001〜0.006% の1種または2種以上を含有することを特徴とする請求
    項1記載の溶接性の優れた低降伏比780N/mm2 級高
    張力鋼の製造法。
JP3673993A 1993-02-25 1993-02-25 溶接性の優れた低降伏比780N/mm2級高張力鋼の製造法 Withdrawn JPH06248336A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103667909A (zh) * 2013-12-13 2014-03-26 武汉钢铁(集团)公司 一种屈强比≤0.65的移动式海洋平台用钢及生产方法
CN111440991A (zh) * 2020-04-07 2020-07-24 湖南华菱涟源钢铁有限公司 一种屈服强度800MPa级热轧钢板及其制造方法

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