JPS58153730A

JPS58153730A - 低温用高張力鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPS58153730A
Application number: JP57034626A
Authority: JP
Inventors: Nozomi Komatsubara; 小松原　望; Seiichi Watanabe; 征一渡辺; Yasuo Otani; 大谷　泰夫; Kazushige Arimochi; 和茂有持; Ichiro Seta; 一郎瀬田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1982-03-05
Filing date: 1982-03-05
Publication date: 1983-09-12

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】この発明は、低Ｎ鋼を、熱−圧延終了後直ちに焼入れし
、次いで焼戻しを行な：：うことによって、低温靭性が
特にすぐれるとともに溶接性も良好な、ＬＰＧタンク部
材等に使用される引張強さ６０ｋｇ／　ｒｒｎ４以上の
厚鋼板の製造法に関するものであて）１゜従来、［、Ｉ
〕（）やＬ　Ｎ　（）タンク部材等の低温で使用される
鋼材としては、引張り強さが”　Ｏｋ＆／ｍ＋７級のＮ
ｉ：０．７％程度（以下φはＮ１粁する）を含有するＡ
Ｑギルド鋼、又は引張り強さが６Ｆ、）ｋｙ／７級の：
５５％Ｎｊ鋼が使用されている。

しかしながら、前者は溶接構造物の大型化にともないそ
の強度を増すために極厚鋼板を使用する必要があり、特
に、１．　Ｐ　ＧやＬ　Ｎ　（）タンクの場合には、３
８ｍｍ厚以上の構造物になると溶接後の応力除去焼鈍が
義務づけられているため、タンク製造コストが畠くなる
ばかりでなく、組立て工程も複雑かつ長期間を要するこ
とどなるものであ′つた。

また、後者の鋼を使用すると、高価なＮ１を多量に必要
とする関係上鋼板コストが非常に高くなるという問題点
を有していた。

一方、近年、低合金鋼を直接焼入れし、次いで、′ 焼戻しを行なうことにより高強度をイ」与する方法が提
案されており、その代表的なものとして、低合金鋼にＮ
　ｂやを添加し、焼戻Ｉ、過程においてＮ　ｔ、＋（Ｏ
Ｎ　）を微細に析出せしめて強度を向」−する方法（特
公昭４６−２’７１３９号公報参照）等が知られている
。

しかし、このような方法では、析出硬化による靭性の低
−トが避けられず、また、このような組成の鋼において
も、直接焼入れ・焼戻し４Ｋｉ一般にみられるように結
晶粒が粗くなり、粗大なベイナイトを生成し−やずいと
いう現象が現われるので、靭性の良好な鋼材を得ること
は非常に困難なものであった。

そして、川）やＶを含有し々い低Ｎｊ鋼（例えばＡＱギ
ルド鋼）を直接焼入れ・焼戻しした場合にも、上述のよ
うに、通常の焼入れ・焼戻し材に比べて靭性が劣化する
ことを免れ得す、これはどのような鋼種にも共通するも
のであるが、オーステナイト粒が粗大であるため、不完
全焼入れ組織となった場合に粗大ベイナイトが生成して
靭性を劣化することに起因するものであった。

本発明者等は、上述のような観点から、Ｎｉｍ加量の少
ない低合金鋼に、その靭性を劣化すること　５− なく高強度を旧ちする直接焼入れ・焼戻し法を児出すべ
く、特に、直接焼入れ・焼もとし４Ｕの靭性に及ぼす微
量元素の影響に着目して研究をイＩなった結果、（ａ）　　鋼中に存在するＮ成分が、直接焼入れ・焼戻
し材の靭性に大きな影響を及ぼすものであり、ｌｉｄ中
のＮ量を０．　ＯＯ３５％堤、下に低減することにより
低温靭性が著しく向上する。これは、鋼材スラブを加熱
したどき、鋼中のＡＱ　Ｎは分解して固溶ＡＱと固溶１
寸として存在するようになるが、熱間圧延によってＡＱ
Ｎの析出が著しく促進されて、圧延中あるいは圧延後焼
入れ開始までにＡεＮが析出し、これらがフェライトの
核生成を促進して焼入れ性を低下させるのであり、従っ
て、Ｎ量を低減すれば、ＡＱ　Ｎの析出が抑制されて焼
入性が向上し、粗大なベイナイトの生成が抑えられるた
めであると考えられたこと、（ｂｊ　　鋼中のＮ１成分を低くすることによって生ず
る焼入れ性の低下は、■沿ｌ及びＭ　Ｏ等の焼入れ性向
上成分の特定量を添加することによって、和尚＃、度　
６− １１］１復できること、（Ｃ）」−述のように、鋼中のＮＭを０００３５％以１
・に制限し、さらに少量のＭｎ及びＩ司０を添加した低
Ｎ１ｇ１１１１に、ｉＩ８］接焼入れ・焼戻し処理を施
すことに、１つて、衝撃破面遷移温度（ｖＴｓ　）が−
６０℃以１・という低温Ｉ靭性値と、引張り強さくＴＳ
）が６０ｋｇ／ｒｎｉｎ以−にというすぐれた特性を有
し、しかも材料コストの安い経済的な溶接用高張力鋼板
を得ることができること、（ｄ　）　　前記（Ｃ）項に示したような組成の鋼中に
、さらに特定量のＣｕ、Ｃｒ、Ｂ及びＴ１の１種り、−
１−を添加したものを、直接焼入れ・焼戻しすれば、強
度のより向上した鋼材が得られること、ＪソＪ＝　（ａ）〜（ｄｌにボす如き知見を得るに至っ
たのである。

従って、この発明は、直接焼入れによる焼入れ効果の付
すと、低Ｎ化による焼入れ性の向」二と、Ｍｎ、Ｍｎ及
びＮ］の添加による焼入Ｊｔ　１４＝の確保との５条件
を組合せることによって、フェライトあるいは粗大なベ
イナイトの生成が抑制され、−フルテンサイドと微細な
ベイナイト組織が得られて低部、靭性と強１側を確保で
きるとともに、鋼中にさらに特定元素を添加することに
よってより強度の向上した＠ｌＹＩ拐が得られるとの、
上述のような知見に基いてなされたものであって、型針
割合で、ｔ、：　：　（１，０：Ｓ〜　（１，２０％　
、　　　Ｓｉ、：　　　０．０　　３　〜　Ｏ１７５％
　、　　　１ｖｌｎ　　：　　　Ｄ、　　（：ｉ　　　
０〜２，５０％、　Ｎ、ｉ、：　０．０５〜１５０％、
　Ｍｏ　：　ｔ）、　０５〜０．５Ｑ　　％　、Ａ＋！
：０．００２　〜　〔〕　　土　　５　％　、１寸　　
：　　（−１，（１（）　：う、５％ツ下を含むか、あ
るいはさらに、Ｃ１１：　０．０　ｊｉ〜０、　’？　
、５　％、　　Ｃｒ：　０．０５〜０．０７５％、　　
Ｂ　：０．０　（、＋　：Ｓ　０９１Ｊ、ト、　Ｔｉ：
　（１，００５〜０．０３　％〕］種り、」−全６−廟
するとともに、■「″（ｉ及び不可避不純物　残り、か
らなり、式、ｌ）ｉ　＝　ＤＩＣＸ　ｆＢ＋　Ｘ　ｆＭｎ　Ｘ　ｆｃ
１＋　Ｘ　Ｉ’＋＋ｔ　Ｘ　ｆＣｒ　Ｘ　１”Ｍｏ但し
、ｌ’、）ＩＣ＝　］、　Ｏｘ４下、ｆＳ、、、　　−
］＋０．６４　Ｘ％Ｓ１、ｔ゛、、、＝　１＋４１０ｘ
％Ｍｎ。

ｆｔｕ＝　］十０．２　’？　Ｘ係（、：Ｕ、ｆｘ＋　
＝　’、１＋０．５２　Ｘ％Ｎｊ、ｆ’ｅ１＝　］＋２
．３３　Ｘ％ＣＩ・、ｆＭｏ　＝　１　＋、３．１４．
　Ｘ％Ｍ。

でホされる理想臨界直径（１）■）が１０ｍｍ以上の鋼
を１０００〜］、　３００　℃の温度域に加熱し、続い
てＡ、ｒ３変態点以上の温度域で熱間圧延を施して所定
寸法の鋼板に仕上げた後、そのままＡｒ３変態点以上の
温度から焼入れすることにより、フルテンサイドあるい
はマルテンサイトとベイナイトの混合組織を生成せしめ
、次いでＡＣ，変態点以下の温度で焼もどすことによっ
て、引張強さが６０ｋｇ／ｍ７１以−にの強度を有する
とともに靭性にも有害な■を含有しない高靭性高張力鋼
板を得ることに特徴を有するものである。

次に、この発明の方法において、鋼の成分組成を一ヒ記
の通りに限定した理由を説明する。

■　ＣＣ成分には、焼入れ性と強度を確保する作用があり、そ
の含有量が０．０３％未満では前記作用に所望の効果を
得ることができず、一方、０．２０％を越えて含有せし
めると溶接性と靭性が劣化するようになることから、そ
の含有量を０．０３〜０２０＝　９− 係と限定した。

■　Ｓ］Ｓ］酸成分は、鋼の脱酸作用があり、その含＋−ｉ　’
）１が０．０３　％未満では前記作用に所望の効果が得
られず、一方、０７５％を越えて含有せしめると、溶接
性及び靭性を劣化させるようになることから、その含有
量を００３３〜０７５％と限定した。

■　ｌ刷ｒＩＭｎ成分は、鋼の焼入れ性を確保するために添加するも
のであって、その含有量が０６０％未満では所望の効果
を得ることができず、一方、ニジ５０係を越えて含有せ
しめると、溶接性及び靭性を劣化するようになることか
ら、その含有量を０６０〜２５０％と限定した。

■　Ｎ」Ｎ］酸成分、焼入れ性の確保と、特に低温靭性の向上に
極めて有効であり、このために０．０５％以上含有させ
ることが必要であるが、経済性を考慮してその含有量を
０．０５〜１５０チと限定した。

鋼板板厚の増大による靭性低トを考慮すれば、特１０− に０４〜１２０係程度の添加が好適である。

■　Ｉ刷（ＪＭ（１成分には、鋼の焼入れ性を増大させ、かつ焼戻し
軟化抵抗を高め、鋼の強度を向上させる作用があるが、
その含有量が０．０５％未満では前記作用に所望の効果
が得られず、一方、０．５０％を越えて浮石させると、
溶接性と靭性な劣化するようになることから、その含有
量を００５〜０５０％と限定した。

■　ＡＱＪＶ酸成分、直接焼入れ・焼戻しにおいては、オーステ
ナイトの微細化というよりも鋼中に存在する固溶ＮをＡ
Ｑ　Ｎとして固定し、靭性を向上させるために重要な成
分であり、満足できる効果を得るためには０００２％以
上の添加を必要とするが、一方、０．１５　％を越えて
含有せしめると靭性を劣化するようになることから、そ
の含有量を０．００２〜・　　１０」５係と限＞〆した。。

０′）Ｎ１−１分を（’）、　ＯＯ：５５％以ドとすることは、
直接焼入れ時の焼入れ性を低下させないために欠かせな
いことである。即ち、Ｎ量が０．００　、’３５　％を
越えると、用延中、あるいは圧延後直接焼入れ開始まで
に、Ａｌｔ　ｌ＝１を析出して焼入れ性を低１・させ、
引入ベイナイトを生成し、靭性な劣化することとなる４
、従って、１＼Ｉ滑をＯ，Ｏ（］　３５％以十と限定し
た。

■　ＣＩ］肖１成分には、鋼の強度、靭性、耐食性を向トする作用
があるか、その含壱椙が００５％未満では前記作用に所
望の効果が得られず、一方、Ｄ、　”７５係を越えて含
有させると熱間脆性を呈するようになることから、その
含有相を０．０５〜（１，’／、’）％ど限定した１゜ ■　Ｌ月Ｑｒ酸成分は、鋼の焼入れ性１強度、耐食性を増す作用
があるが、その含廟搦が０．０５係禾θ７ｆｉでは前記
作用に所望のヤｊ果が得られず、−力、ｆｌ、　’？　
り飴を越えてき有せしめるとクロム炭化物を形成して靭
性を劣化させるので、その含有量を００５〜（０７５％
と限定した。

（Ｉｎ〕　　　１づ１３成分は、焼入れ性向上に有効な元素であるか、０、
　（］　（＋　３０％を越えて含有させると１靭性を劣
化させるようになるので、その含有量を０．　ＯＯ５０
％リー十と限定した１、（！り’］”、１・１′］成分には、鋼中のＮを固定し、結晶粒を微細化
する作用があるが、その含有量が０．　ＯＯ５％未満で
は前記作用に所望の効果が得られず、−・方、（１０：
Ｓ％を越えて含有せしめると靭性を劣化させるようにな
ることから、その含有量を０．００５〜ｔ）、　（、）
　３％と限定した。

以−１−のように、この発明の方法では、焼入れ組織を
マルテンサイＩ・、あるいはマルテンサイトとベイナイ
トの混合組織とすることによって高強度でかつ高靭性を
達成することを特徴どしたものであって、析出強化型元
素であるｖ、Ｎｂを添加することなく、引張り強さ”　
Ｏｋｇ／ｍｔ４以」二を確保することかできるものであ
る。ただし、焼入れ性を確保する目的から、ｆｉｌｆｌ
の理想臨界直径（し１）を１３− Ｊ、　Ｏｍ７１１以上であることとした。つまり、１）
Ｉを１０朋以上どする理由は、実用上使用される厚鋼板
９〜１００ｍｍの中心部をマルテンサイ）６るいはマル
テンサイトとベイナイト混合組織にするためである。

さらに、加熱温度や焼入れ温度等を上述のように限定し
た理由を説明する。

加熱温度を１０００〜１３００℃としたのは、］０００
℃以上に加熱しないと熱間加工により所定の板厚に圧延
でき々いからであり、また１　３００℃以下としたのは
オーステナイトの粗大化を防止し、靭性を劣化させない
ためと、スケールの発生を防止するためである。

圧延後、Ａｒ３変態点以上の温度から焼入れするのは、
圧延後直ちに焼入れることによって焼入れ性を増大させ
、十分な強度と靭性を得るためであり、また、そのとき
、生成するミクロ組織をマルテンサイトあるいはマルテ
ンサイトとベイナイトの混合組織にするのは、６０　ｋ
ｇｌｒｒｎｌ　ＪＪ上の引張強さと良好な低温靭性を得
るために必要である１、な１４− お、従来のｅｉ　Ｏ＋＜９７，４級高張力釦ｌは焼入れ
性が低いために、直接焼入れによってもベイナイト」相
、あるいはベイナイト＋フェライト組織となって、強度
を確保するために、・靭性を犠牲にしてＶ等を添加して
いたことは前述のとおりである。

次いで、この発明の方法を実施例により比較例と幻比し
ながら説明する。

ます、第１表に示す化学成分を南する板１９１．０　Ｏ
〃ｌＩｎの鋼片を１ｌｏｏ℃に加熱後熱間圧延を竹ない
、圧延仕上げ温度９００℃で板厚３０ｍｍの鋼板とし、
次に、これを直接そのまま水焼入れしく直接焼入れ）、
さらに６３０℃で焼戻しを施した。さらに、これとは別
に、第１表に示した鋼種］乃至］６の、板厚１．００　
ｍｙｎの鋼片を同様に熱間圧延して、：５０ｍｍ厚の鋼
板とした後放冷し、これを９００℃に出加熱してから水
焼入れし、６３０℃で焼戻すという従来の熱延鋼板製造
法Ｖこよって製造した鋼板（通常焼入れ採用）も用意し
た。そして、これらの谷鋼板の板厚中央部からＪｉＳ　
４号２　ｍｍ　Ｖノソテンヤルピー試験片と、８５φで
平行部長さ５〇１５− １５５− ｍｍの丸棒引張り試験片を圧延方向にそれぞれ採取し、
その機械的性質を調査した。これらの結果を第２表に示
す。

第２表からも明らかな如く、本発明鋼を直接焼入れ・焼
戻しすることによって、引張り強さが６０ｋｇ／−以上
で、しかも破面遷移温度（ｖＴｓ　）が−６０℃以下の
、強度が高くしかも靭性の良好な鋼板を製造できるので
ある。一方、通常焼入れ・焼戻しを行なった場合には、
靭性は良好であるが強度は低下する結果となり、また従
来鋼を直接焼入れ　焼戻しを行なった場合には強度はで
るが靭性に劣る結果となり、本発明方法のように、両方
とも良好な鋼板を得ることができない。

上述のように、本発明によれば、高価な成分元素を使用
することなく、簡単な工程で、高強度を有するとともに
すぐれた靭性をも併せもった低温用高張力鋼板を製造す
ることが二きるなど工業上有用な効果がもたらされるの
であるっ１８−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　重量割合で、Ｃ：０．０３〜０．２０係、Ｓ
ｌ：０、０３〜Ｏ，’７５％、　Ｍｎ：　０．６０〜２
．５０％、Ｎ１：０、０５〜１．５０％、　Ｍｏ：　０
．０５〜０．５０％、Ａｌ：０．００２〜０．１５　％
、　Ｎ　：　０．００３５％以下、　Ｆｅ及び不可避不
純物；残シ、からなり、下記式で示される理想臨界直径
（ＤＩ）が１０ｍｍ以上の鋼を、１．０００〜１３００
℃の温度域に加熱し、続いてＡｒ３変態点以上の温度域
で熱間圧延を施して所定寸法の鋼板に仕上げた後、その
ままＡｒ３変態点以上の温度から焼入れすることにより
、マルテンサイトあるいはマルテンサイトとベイナイト
の混合組織を生成せしめ、次いでＡＣ３変態点以下の温
度で焼もどすことを特徴とする、強度及び靭性にすぐれ
たＶを含有しない高張力鋼板の製造法。Ｄｒ　＝　ＤＩｃ　Ｘ　　ｆｓｔ　　Ｘ　　ｆＩＪｒ＋
　　Ｘ　　ｆｃｕ　　Ｘ　ｆｌｕ　　Ｘ　　ｆｃｒ　　
Ｘ　　ｆＭ。但し、ＤＩｃ　＝　１０　Ｘβテ、ｆｓ＋　−１＋　０．６４　Ｘ％Ｓ１、ｆｙｎ　＝　１
　＋４．．１０　Ｘ％Ｍｎ。ｆＣｕ　＋＝１　＋　０．２７　Ｘ％Ｃｕ。ｆｍ＋　＝　１．　＋　０．５２　ＸチＮ１、ｆｃｒ＝
　１−１−２．３３Ｘ％Ｃ’ｒ、ｆＭｏ　＝　１　＋　
３．１４　Ｘ％ＭＯ０（２）重量割合で、Ｃ：０．０３
〜０２０％、Ｓｌ：０．０３〜Ｏ，’７５　％、　Ｍｎ
：　０．６０〜２．５０　％、　Ｎｉ：０．０５〜１．
５０　％、　Ｍｏ：　０．０５〜０．５０　％、　Ａｅ
　：０、　ＯＯ２〜０．１５％、Ｎ　：　０．００３５
％以下を含み、とさらに、Ｃｕ：００５〜０７５％、　Ｃｒ：　０．０５
〜００７５％、１３　：０．００３０％以下、　Ｔｊ、
　：　Ｏ，０Ｃ）５〜００３係の１種以上を含有すると
ともに、Ｆｅ及び不可避不純物：残り、からなり、下記
式で示される理想臨界直径（ＤＩ）が１０ｍｍ以上の鋼
を、１０００〜１３００℃の温度域に加熱し、続いてＡ
ｒ３変態点以上の温度域で熱間圧延を施して所定寸法の
鋼板に仕上げた後、そのままＡｒ３変態点以上の温度か
ら焼入れすることにより、マルテンサイトあるいはマル
テンサイトとベイナイトの混合組織を生成せしめ、次い
でＡｃ１変態点以下の温度で焼もどすことを特徴とする
、強度及び靭性にすぐれた■を含有しない高張力鋼板の
製造法。ＤＩ＝　ＤＩｃ　Ｘ　ｆｓｔ　Ｘ　ｆｌＭｎ　Ｘ　ｆｃ
ｕ　Ｘ　ｆＮｔ　Ｘ　ｆＣｒ　Ｘ　ｆＭｏ　。但し、Ｄｒｃ−１０Ｘ丁、ｆｓｉ　＝　１−１−０．６４Ｘ％Ｓ１、ｆＭｎ　＝　
１　＋　４．１０　Ｘ　％　Ｍｎ　。ｆ’Ｃｕ　＝　１　＋　０．２７　Ｘ％ＣＵ。ｆＮｔ　＝　１＋０．５２　ＸチＮ１、ｆ（ｒ　＝　１
　＋２．３３　Ｘ　％　Ｃｒ　。ｆＭｏ　＝　１−１−３．１４Ｘ％ＭＯ６