JPS5814849B2

JPS5814849B2 - 高ヤング率鋼材の製造法

Info

Publication number: JPS5814849B2
Application number: JP9786279A
Authority: JP
Inventors: 誠佐藤; 利昭土師; 研金谷; 紘遠藤
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1979-07-31
Filing date: 1979-07-31
Publication date: 1983-03-22
Also published as: JPS5623223A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は高ヤング率鋼材の製造法に係り、更に詳しくは
熱間圧延と圧延後の熱処理条件をコントロールすること
により、圧延直角方向のヤング率を改善し、かつ圧延方
向の鋼材の加工性を良好ならしめた鋼材の製造法に関す
る。

一般に鋼を冷間加工すると集合組織が発達し、方向性が
出ることが知られており、これに伴って冷延鋼板などで
はヤング率も若干変動することが知られている。

従って鋼のヤング率はほ；２１０００Ｋｙ／ｍ
ａｎ２で一定であると従来考えられていたが、鋼材の製
造法によって若干かえうろことが明らかになった。

しかし、熱間加工材においては、高温であるため、２，
３の集合組織の形成が報告されてはいるが、ヤング率を
積極的に高める方法は未だ提案されていない。

また、α鉄の単結晶のヤング率は当然方向性をもち、〔
１００〕方向（立方体の辺）で１３，５００Ｋ？
／ｍｍ２，（１１１）方向（立方体の対角線
）で２９，０００Ｋｐ／朋２，（１１０）方向
（面の対角線：で２１，６００Ｋ？／ｍ７ｎ
２であるとされている。

しかし、実用鋼材では完全に方向性を統一することは熱
間加工鋼材では不可能視されている。

本発明者らは圧延条件と圧延後の熱処理とヤング率の関
％について検討した結果、圧延ままではヤング率の方向
性はそれ程大きくなく、標準値２１０００Ｋ９／
ｍ７ｒＬ２に比し、それ程変りないが、圧延後適切な熱
処理を行なうことにより、圧延直角方向のヤング率を約
１０％程度向上させる方法を開発した。

すなわち本発明は、化学成分としてｃｏ．２ｏ％以下、
８１０．０１〜］．．０％，Ｍｎ０．３〜２．０
％，Ａ，！０．００１〜０．２０％，ＮＯ．０２
０％以下を含み、又はこれに更にその他の合金元素とし
てＮｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ｗ，Ｐ，Ｃｏ，Ｖ
，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆ、希土類元素、
Ｙ，Ｃａ，Ｍ．！９，Ｔｅ，Ｓｅ，Ｂを１種以上合計
で４５％以下含む鋼を、その鋼のＡｃｌ変態点〜１２５
０゜Ｃ間に加熱し、圧延加工する際に、圧延中の一部で
２相域（オーステナイト＋フエライト）圧延を行ない、
Ａｒ３温度以下での加工圧下率を初期厚みの少なくとも
５％以上にとり、圧延仕上後３００゜Ｃまでの冷却速度
が１５°Ｃ／秒以下となるよう冷却し、次いで７００゜
Ｃ以下の温度で焼戻すか、又は前記冷却に次いで室温な
いしは６００’Ｃ以下での成形加工を行なう場合には、
ヤ３温度以下での圧延加工直角方向を部材の供用主応力
方向にとることを特徴とする高ヤング率鋼材の製造法で
ある。

以下本発明について詳細に説明する。

先ず本発明の効果を十分発揮させるためには、鋼の化学
成分と後の変態組織を制御する必要がある。

Ｃ量については比較的高温域で（α＋γ）２相域とし、
２相域圧延を容易にし、かつ変形抵抗を少なくするため
０．２０％以下でなければならない。

Ｓｉについては鋼の脱酸元素として必要であり、かつフ
エライト形成元素として、また強度増加元素として有用
であるが、１．０％を超えるときは鋼の加工性を害する
。

また０．０１％未満では脱酸効果が不十分なため０．０
１〜１．０％でなければならない。

Ｍｎも鋼の脱酸成分元素として必要であり、０．３％未
満では鋼の清浄度を低下し加工性を害する。

またＭｎは変態温度を下げるので過量になると２相域圧
延温度が下がりすぎ変形抵抗の上昇をきたす。

したがってＭｎについては０．３〜２．０％に限定する
。

ＡＬおよびＮについてはアルミ窒化物による鋼の細粒化
のほか、圧延過程での固溶、析出により、鋼の結晶方位
の整合および再結晶に有効な働きをさせるために添加す
る。

しかし添加量が少ないときにはその効果がなく、過量の
場合には鋼のしん性を悪くするのでＡｌについては０．
００１〜０．２０１％，Ｈについては０．０
２０％以下とする。

次に合金元素を添加する場合には圧延時変態組織との関
％で、変態温度を下げすぎると２相域圧延での変形抵抗
が急上昇し、圧延加工がむずかしくなる。

よって合金元素の添加量としては、Ｎｌ，ｉＣｒ，Ｍ
ｏ，Ｃｕ，Ｗ，Ｐ，Ｃｏ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ
，Ｈｆ、希土類元素、Ｙ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｔｅ，Ｓｅ，Ｂ
を１種以上添加してよいが、合計で４．５ｃｌｏ以下に
抑える。

次に圧延時の加熱温度であるが、γ温度でＡｌその他の
元素の炭化物または窒化物を微細に析出させるため、ま
た（α＋γ）２相域での圧下を加える必要上、あまり加
熱温度が高いと効率的でない。

したがって上限は１２５０゜Ｃまでとする必要がある。

また（α＋γ）域圧延により結晶方位を整合させるため
に加工フエライトを生成させる必要があるが、そのため
には（α＋γ）域に加熱して圧延してもよい。

一方圧延温度域がＡｃｌ未満では変形抵抗が大きく、実
際的でない。

よってその下限温度は一部γ化が行なわれるＡｃｌ温度
以上がよＧ）。

Ａｒ３温度以下での加工圧下率を初期厚みの少なくとも
５％以上にとるのは圧延あるいは熱処理後のヤング率方
向性の形成度を２相域圧延により犬にするためであって
、５０ｌ）未満では適当な熱処理を行なってもヤング率
の向上が認められないので、Ａｒ３温度以下での加工圧
下率を５％以上にとる。

次に圧延後の３００゜Ｃまでの冷却速度を１５゜Ｃ／秒
以下にとるのは、この速度を超えると冷却後の鋼材の変
形を大きくし、成形加工素材として適当でない。

なお３００°Ｃ以下については鋼材の変形への影響が少
ないので１５°Ｃ／秒を超えてもよい。

第３に鋼材を成形加工する場合の加工温度を室温乃至は
６００’Ｃ以下とするのは、熱間圧延加工時に生成した
加工フエライトの方向性を維持するためであって、この
温度を越える場合には鋼板の方向性が失われるため成形
加工温度は６００℃以下とする。

次に結晶方位の整合性をよくするため焼もどし、回復再
結晶処理を行なうが、７００℃をこえる時は結晶の方向
性が失なわれるので焼もどし温度は７００゜Ｃ以下とす
る。

すなわち、このようにして圧延直角方向のヤング率は１
０％程度向上する。

この場合、上記のようにしてヤング率を向上せしめると
同時に、材料の圧延加工直角方向を部材の供用主応力方
向にとればビーム材では剛性を増し、撓みを減少出来る
。

又小型フレーム材では同程度の剛性を許容すれば軽量化
が可能となる。

なお本発明で部材を加工する場合、成形部材の断面形状
は適当にとることが可能である。

次に本発明の効果を実施例にもとづいてさらに具体的に
のべる。

表１は供試鋼板の化学成分であり表２はこれらの鋼材を
圧延により熱間加工し回復再結晶処理を行なった場合の
機械的性質及びヤング率である。

これより本発明の圧延条件及び熱処理を行なう事により
、圧延直角方向のヤング率が改善され従来２１０００Ｋ
９／ｍ７ｒＬ２一定とされていた値が高くなっているこ
とがわかる。

なお、ヤング率の測定は測定方向に採取した長柱型試験
片を磁気振動させ、その共振周波数よりヤング率（Ｅ）
を計算しており試片寸法、形状に正確を期したので相対
誤差１／１００は確保されている。

したがって本発明の方法により、圧延加工直角方向のヤ
ング率向上は明らかである。

またこれら試験鋼材の一部についてＡｒ３温度以下での
圧延加工直角方向をその供用主応力方向にとってチャン
ネルに冷間成形し、チャネル梁の３点曲げ試１験を第１
図に示すようりようで行ない、撓み量を測定した。

同図において１はチャンネル梁２は押え治具、３は支点
である。

その結果を第２図に示すが、高ヤング率の本発明法で圧
延加工、成形処理された部材はヤング率２１０００Ｋｙ
／ｍｎ２材に比し、撓み量でも約１０％少なくなってい
る事がわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図はチャンネル梁の３点曲げ試験の要領を示す模式
図、第２図は第１図の試験によって得られた撓み一荷重
の関係を示す図である。１・・・・・・チャンネル梁、２・・・・・・押え治具
、３・・・・・・支点。

Claims

【特許請求の範囲】１化学成分としてＣ０．２０％以下、Ｓｉ０．０１〜
１．０％，Ｍｎ０．３〜２．０％，Ａ７０．００
１〜０．２０％，Ｎ０．０２０％以下を含み、残部鉄
および不純物よりなる鋼を、その鋼のＡｃ１変態点〜
１２５０゜Ｃ間に加熱し圧延加工する際に、圧延中の一
部で２相域（オーステナイ１・＋フエライト）圧延を行
ない、Ａｒ３温度以下での加工圧下率を初期厚みの少
なくとも５％以上にとり、圧延仕上後３００゜Ｃまでの
冷却速度が１５°Ｃ／秒以下となるよう冷却し、次いで
７００’Ｃ以下の温度で・焼戻すことを特徴とする高ヤ
ング率鋼材の製造法。２化学成分としてｃｏ．２ｏｆｂ以下、Ｓｉ０．０１
〜１０％，Ｍｎ０．３〜２．０％，ＡｌＯ．００
１〜０．２０％，ＮＯ．０２０’ｆｂ以下ヲ含み
、残部鉄オヨび不純物よりなる鋼を、その鋼のＡｃ１
変態点〜１２５０゜Ｃ間に加熱し、圧延する際に、圧延
中の一部で２相域（オーステナイト＋フエライト）圧延
を行ない、Ａｒ３温度以下での加工川下率を初期厚み
の少なくとも５％以上にとり、圧延仕上後３００°Ｃま
での冷却速度が１５°Ｃ／秒以下となるよう冷却し、次
いでＡｒ３温度以下での圧延加工直角方向を部材の供
用主応力方向にとって、室温ないしは６００℃以下での
成形加工を行ない、次いで７００゜Ｃ以下の温度で焼戻
すことを特徴とする高ヤング率鋼部材の製造法。３化学成分としてＣ０．２０％以下、Ｓｉ０．０１〜
１．０％，Ｍｎｏ．３〜２．０％，Ａ，ｇＯ．００１
〜０．２０％，ＮＯ．２ｏ％以下を含み、その他の合
金元素としてＮｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ｗ，Ｐ，Ｃｏ
，Ｖ，ＮｂｒＴｌｒＺｒ＋Ｔａ＋Ｉ｛ｆ，希土類元素、
Ｙ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｔｅ，Ｓｅ，Ｂを１種以上合計で４５
％以下含む鋼を、その鋼のＡｃｌ変態点〜１２５０°Ｃ
間に加熱し、圧延加工する際に、圧延中の一部で２相域
（オーステナイト士フエライト）圧延を行ない、Ａｒ３
温度以下での加工圧下率を初期厚みの少なくとも５％以
上にとり、圧延仕上後３００゜Ｃまでの冷却速度が１５
゜Ｃ／秒以下となるよう冷却し、次いで７００゜Ｃ以下
の温度で焼戻すことを特徴とする高ヤング率鋼材の製造
法。４化学成分としてＣ０．２０％以下、Ｓｉ０．０１〜
１．０％，Ｍｎ０．３〜２．０％，Ａ７０．ＯＯ１
〜０．２０％，ＮＯ．０２０％以下を含み、その他の合
金元素としてＮｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ｗ，Ｐ，Ｃｏ
，Ｖ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆ、希土類元素、Ｙ
，Ｃａ，Ｍ．！ｉ’，Ｔｅ，Ｓｅ，Ｂを１種以上合計で
４５％以下含む鋼を、その鋼のＡｃｌ変態点〜１２５０
゜Ｃ間に加熱し、圧延する際に、圧延中の一部で２相域
（オーステナイト＋フエライ１・）圧延を行ない、Ａｒ
３温度以下での加工川下率を初期厚みの少なくとも５％
以上にとり、圧延仕上後３００’Ｃまでの冷却速度が１
５°Ｃ／秒以下となるよう冷却し、次いでＡｒ３温度以
下での圧延加工直角方向を部材の供用主応力方向にとっ
て、室温ないしは６００℃以下での成形加工を行ない、
次いで７００゜Ｃ以下の温度で焼戻すことを特徴とする
高ヤング率鋼部材の製造法。