JPS60174820A - 低温じん性及び大入熱溶接性が優れた調質高張力鋼の製造方法 - Google Patents

低温じん性及び大入熱溶接性が優れた調質高張力鋼の製造方法

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JPS60174820A
JPS60174820A JP2729784A JP2729784A JPS60174820A JP S60174820 A JPS60174820 A JP S60174820A JP 2729784 A JP2729784 A JP 2729784A JP 2729784 A JP2729784 A JP 2729784A JP S60174820 A JPS60174820 A JP S60174820A
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less
toughness
steel
temperature
strength
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JP2729784A
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Munetaka Oda
小田 宗隆
Kenichi Amano
虔一 天野
Chiaki Shiga
千晃 志賀
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

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】 (関係技術分野) 低渇じん性及び大入熱溶接性が優れた調質高張力鋼の製
造に関して微量Nb、微量Tiを含有する鋼スラブを低
温加熱下の制御圧延とこれに引続く直接焼入れを経て焼
戻す工程結合の有用性についての開発成果を提案しよう
とするものである。
〈背景技術) 石油危機を契機とした石油、天然ガスの高騰は、極地や
深海など過酷な環境におけるエネルギー資源の開発に拍
車をかけている。特にその埋蔵資源の有望性から、北極
圏、亜北極圏など氷海域における開発が注目されており
ミ氷海域におけるエネルギー開発に使用される各種の水
海構造物に厳しい低温じん性が要求されている。
この要求に応える素材を製造するため、例えば特開昭5
7−126916号、同55−41927号公報のよう
にNbあるいはVを含む鋼スラブを、これらの炭窒化物
が固溶する1000℃以上に加熱し熱間加工によりオー
ステナイト粒の微細化をはかり、そして上記固溶Nb、
Vを圧延途中に炭窒化物として析出させ圧延後直接焼入
れ焼戻しあるいは加速冷却することが提案されている。
しかし、こうして得られた鋼板の低温じん性は、氷海域
に十分耐えうるものではない。
その主な理由としては、圧延前の初期オーステナイト粒
の粗大化が挙げられる。1000℃以上のスラブ加熱温
度によって成長したオーステナイト粒は、以後の再結晶
オーステナイト域での圧延量を増加させても上記の要求
を満たすほど十分微細になるものではないからである。
(発想の端緒) 発明者らは、直接焼入れ焼もどし鋼のしん性改善のため
にオーステナイト粒径に及ぼすスラブ加熱温度の影響を
調べた結果Nbを含有させたスラブをNbが固溶しない
オーステナイト域に加熱した場合、Nbの炭窒化物がオ
ーステナイトの成長を抑制し微細なオーステナイト粒を
得られることを見出した。しかしこの微細なオーステナ
イト粒を有する鋼スラブを制御圧延後直接焼入れした場
合、強度は十分な値を示すが極低温でのしん性はいまだ
不十分であった。
(発明の目的〉 極低温加熱をほどこした鋼スラブを制御圧延した後、特
定の条件範囲で直接焼入れ焼きもどしすることにて極低
温じん性及び大入熱が優れた調質高張力鋼を得ることが
この発明の目的である。
(発明の構成) 上掲の目的を達成すべき構成の要部は、次のとおりであ
る。
C: 0.02〜0.15wt% Si : 0,02〜0.80wt% Mn : 0.60 〜2,50wt %SO1・Ai
 + 0.005〜 o、oeowt%Nb : 0,
005〜 o、o2owt%Ti : 0.005〜0
,015wt%およびN : 0.006wt%以下 を含み、必要に応じてさらに0.30wt%以下のCu
 、1.00wt%以下のNi 、0.10wt%以下
のV、0.002wt%以下のB、o、oiowt%以
下のREM、0,004wt%以下のQaのうら1種以
上を含有する組成の鋼スラブを、900℃以上1000
℃未満に加熱後累積圧下率が50%以上になるまで圧延
しAr3+b を終了し、その後直ちに200℃以下まで2℃/S以上
60℃/S以下で急冷し、次にACr点以下の温度で焼
戻Jこと。
この発明における鋼スラブ組成の限定理由は次のとおり
である。
C: o、02〜0.15wt% Cは、この種の溶接構造用鋼として必要な強度を得るた
めには最低0,02wt%以上必要であり、−万人入熱
溶接部のしん性の点から上限を0.15wt%とじた。
3i : 0.02〜0.80wt% 3iは、脱酸元素ならびに強度を増大する元素と元で0
.02wt%以上必要であるが、0.80wt%を越え
ると母材のじん性を損うのでo、aowt%以下とする
Mn : 0.6〜2.5wt% M11は0.6%未満では鋼板の強度および靭性が低下
するために下限を0.6%とする。一方Mnが多過ぎる
とHAZの靭性が劣化するために上限を2.5%とする
5oJ2.、 A i: 0.005〜0.060wt
%AJ2は、鋼の脱酸上最低0.005wt%の添加含
有が必要であり、一方soJ、Aβが0.060wt%
をこえるとHAZのじん性のみならず溶接金属のしん性
も著しく劣化する。このためSOβ、Aiを0.005
〜0.060wt%とじた°。
Nb : 0,005〜0.020wt%Nbは、この
発明の重要な必須成分である。しかし、0.02wt%
をこえるNbは大入熱溶接した際のボンド部ないし熱影
響部の焼入れ性を^めてこれをフェライトとパーライト
以外の混成組織にしてしまうため、衝撃特性を低下させ
る。また0、005wt%未満のNbは極低温加熱づる
際のオーステナイト粒成長を抑制できない。このためN
bを0.005〜0.020wt%とした。また、この
Nb苗は大入熱溶接した場合の継手強度低下対策に有効
である。
T i : 0,005〜0,015wt%Tiは、大
入熱溶接時のボンドしん性改善のために欠くことができ
ない。しかし、その効果も0 、005%未満では効果
が無くなり、一方0.015%を越えて添加するとかえ
ってじん性が劣化するのr O,015%以下とした。
N : 0.006wt%以下 Nは通常の製鋼工程で含有されるが、0.006%を越
えると母材および大入熱溶接部のしん性を損うので0.
006%以下に限定する。
次に選択的にCu : 0.30wt%以下、N1 :
1.00wt%以下、 y : o、1owt%以下、
B:0.002wt%以下、 RE M : 0.01
0wt%以下およびCa : 0.004wt%以下の
うち1種以上の元素を添加してもこの発明の特徴は何も
失われることなくこれら元素の添加によってそれぞれ適
正に発揮される高張力化あるいは下記の諸効果が達成で
きるので有効である。
次に上記各成分の添加の目的と添加量を限定する理由を
説明り゛る。N1はHAZの硬化性およびじIυ性に悪
い影響を与えることなく母材の強度とじん性を向上する
ので添加され得るが、高価であるので1.0%を上限と
した。
CLIはNiと同様な効果があるばかりでなく耐食性を
向上させるが0.30%を越えると熱間ぜい性が生じや
すく、鋼板の表面性状が劣化するので0.30%を上限
とする。
■は強度とじん性向上のためおよび溶接継手強度の確保
のため添加づるが・、0.10%を越えて添加すると母
材とHAZのしん性を著しく劣化させるので0.10%
を上限とする。
Bは炭素当量を上昇させることのない高張力化が可能で
あるが、0.002%を越えて添加するとHAZのじん
性を著しく劣化させるので上限を0.002%とする。
CaとREMはMnSの形態制御ど、L、C方向のじん
性向上に効果があり、1種または両者の複合添加を行う
が、それぞれ0.004%を越えるCaおよび0.01
0%を越えるREVの添加は鋼の清浄度を悪くし内部欠
陥の原因となるのでそれぞれ上限を0.004%および
o、oio%とした。
次にこの発明では、加熱−圧延−焼入れ−焼きもどし条
件が重要である。スラブ加熱温度の上限をi ooo℃
未満としたのは、1000℃以上の温度に加熱するとN
b (C,N)が固溶してオーステナイト粒抑制作用が
減少し、これより変態するフェライト粒を粗大化してし
まい極低温でのしん性を損う原因となるからである。一
方、下限を900℃としたのはスラブのオーステナイト
化温度と関連し、この温度よりも低いとスラブ全体が完
全にオーステナイトにならないため圧延によって残留フ
ェライトが加工されてぜい化してしまい低温じん性が劣
化する。
この発明に従う900〜1000℃のスラブ加熱温度で
は、スラブ全体が微細なオーステナイト粒と、なり、以
後の圧延、直接焼入れ焼ぎもどじにより微細なフェライ
ト粒に変態して低渇しん性が非常に優れるものとなる。
第1図にスラブ加熱温度を変化させ760℃までに62
.5%の圧延を行い直ちに10℃/Sで室温まで急冷し
て焼入れし、630℃で1時間焼ぎもとした鋼板の強度
とじん性を示す。従来技術では上記のような62.5%
程度の圧延では累積圧F量不足のため一60℃における
吸収エネルギーで3.5kgf −va以上は得られな
かった。しかし900℃〜1000℃にてスラブ加熱を
行ってNil (C,N>を固溶させず変態したオース
テナイト粒の粗大化を阻止し、圧延前のオーステナイト
粒径を微細にづることで、累積圧下量が50%程度のよ
うに少くとも、直接焼入れ後のフェライト粒は細かくま
た第■相粒の低温変態生成物も微細に分散させることが
できる。
この組織はその後の焼きもどし過程により微細なフェラ
イトと焼きもどしベイナイトとの混合組織となる。
これにより第1図の様に900℃〜1000℃の加熱温
度では一60℃においても吸収エネルギーで10mf−
rn以上の吸収エネルギーを示す。また母材の強度も1
000℃以下の加熱においても低下せず十分な強度を示
している。、900℃以上1000℃未満で加熱された
スラブはArs+100℃〜Ams −40℃の温度範
囲で圧延を終了するものどじ、この間累積バート率で5
0%以上の圧延を行う。
圧延仕上温度をAr 3+ 100℃〜Ar3−40°
Cとしたのは、Ar3+100℃をこえるとオーステナ
イ1へに加工歪が蓄えられずして細粒化及び整粒化が不
十分となり、じん性が不十分になる。またAI’3−4
0℃未満だと加工フェライトの量が多くなりじん性が低
下する。累積圧下率を50%以上としたのは、これに満
たないと、圧延による細粒化、整粒化が不十分となりや
はすしん性は優れない。
上記圧延後、200℃以下の温度まで2℃/S以上60
℃/S以下で急冷を行う。この直接焼入れの冷却速度を
2℃/S以上60℃/S以Fとしたのは、2°C/s未
満だと室温まで冷却しても低温変態生成物が生成せず、
これを焼きもどした場合強度及びじん性が優れない。ま
た上限を60℃/S以下としたのは、これ以上の冷却速
度を得るのが困難だからである。直接焼入れの際の冷却
停止温度を200℃以下としたのは、これ以上だと焼き
が入らず、これを焼きもどした場合に強度が低下するか
らである。
なお、直接焼入れは、圧延終了後直ちに行うことが必要
である。直接焼入れ後、ACr点以下の温良で焼きもど
しを行う。焼きもどし後は空冷により室温まで冷却する
のは云うまでもない。
(実施例) 第1表に示す各成分系にて溶製をした供試鋼の鋼板1.
2は比較鋼であり、鋼板6は従来鋼そして鋼板3〜5な
らびに7〜10は、この発明の成分組成にあたる実施例
の鋼である。これらの各供試鋼のうち鋼板1〜5は高周
波真空溶解して溶製した1 00kg鋼塊を用い、その
他の鋼塊は200tonL D転炉によって溶製し連続
舗道で鋳込んだスラブを用いた。
これらのスラブを第2表に示ず通りの加熱−圧延一焼き
もどし条件で製造した。焼きもどし時間を1時間とし以
後空冷した。
得られた鋼板の強度とじん性を測定したところ第2表に
示゛り通りであった。
試験片は板厚の中心より圧延方向と直角方向に採取し引
張試験及び2 mii Vノツチ衝撃試験を行った。ま
た実継手は、サブマージアーク溶接にて作製した。入熱
はF inishing 5ideで板厚38.45゜
75罷ノ場合、それぞれ98. 128. 120 K
 J /CIl+であった。
溶接強度はゲージ長さ200龍、平行部の巾40寵のJ
IS1号長ゲージ試験片を用い、ボンドしん性はF i
nislling 5ede側表面下1 inより採取
した2 mm Vノツチフルサイズシャルピー試験によ
った。
第2表の調香に示す数字1〜10は第1表に示す調香1
〜10を使用した事を意味し、サフィックスのアルファ
ベット文字は製造条件の区別を示す。
Nbを添加していない鋼板1は0,010wt%N l
)を添加した鋼板3と比べると低温じん性及び継手強度
が劣っている。またTiを添加していない鋼板2は母材
の低温じん性は優れるが大入熱溶接後のボンドじん性が
大幅に劣っている。またNbをこの発明より逸脱して添
加した鋼板6は母材の強度、低温じん性、継手強度とも
に優れていてもボンドじん性は劣っている。
4G、4Dはスラブ加熱温度、4Fは890℃以下での
累積圧下量、4Fは圧延仕上温度、4Gは冷M1停止温
度においでそれぞれこの発明の範囲を外れているもので
あって、これに対し4A、4Bはこの発明に適合した鋼
板である。なお、上記の関係を分かりやJ゛りするため
に第2表中にこの発明の範囲を外れている条件のものに
アンダーラインを施した。
スラブ加熱条件においてこの発明の範囲を外れている4
C,4Dは、発明法4A、4Bに比べ低温しん性が十分
でなくこの発明におけるスラブ加熱温度の重要さが明ら
かである。
また圧延条件においてこの発明の範囲を外れている比較
法4E、4Fは、この発明法に従う調香4Aに比べ低温
しん性が十分でない。さらに、圧延後直ちに室温まで急
冷した調香4Aと圧延後直ちに400℃までしか急冷し
なかった調香4Gを比べると、焼きもどし後の強度にお
いて4Gは劣っている。本発明による調香4A、4Bは
強度、低温じん性そして継手強度も優れている。
発明鋼7〜10は、この発明の範囲でCu、NiV、B
、REMを添加したものであるが何れの添加元素も強度
、低温じん性を劣化させずにそれぞれの特長を発揮して
いる。
(発明の効果) この発明により、低温しん性が従来の鋼板に比べて優れ
また母材の強度および継手強度も優れた円買高張力鋼の
製造方法が確立される。
【図面の簡単な説明】
第1図は、スラブ加熱温度と日月の強度しん性との相関
グラフである。 第1図 スラ7−hlJIt渫廣 (’C)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 C: 0.02〜0.15wt%3i : 0.
    02〜0,80wt% Mn : 0.60〜2.50wt% SOβ、八β: 0.005〜へ、060wt%Nb 
    : 0,005〜0.020wt%Ti : 0.00
    5〜0.015wt%およびN: 0.006wt%以
    下 を含み、必要に応じてさらに0.30wt%以下のCL
    I 、1.00wt%以下のNr 、o、1owt%以
    下のV、0.002wt%以下の3. 0,010wt
    %以下のREMおよび0.004wt%以下のCaのう
    ち1種以上を含有する組成の鋼スラブを、900℃以上
    1000℃未満に加熱後累積圧下率が50%以上になる
    まで圧延しAr B +、 100℃〜Ar3−40℃
    の温度範囲で圧延を終了し、その後直ちに200℃以下
    まで2℃/S以上60’C/S以下で急冷し、次にAC
    1点以下の温度で焼戻すことを特徴とする低温じん性及
    び大入熱溶接性が優れた調質高張力鋼の製造方法。
JP2729784A 1984-02-17 1984-02-17 低温じん性及び大入熱溶接性が優れた調質高張力鋼の製造方法 Granted JPS60174820A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63103021A (ja) * 1986-10-20 1988-05-07 Nippon Steel Corp 低温靭性の優れた鋼板の製造法
JPS63169325A (ja) * 1986-12-29 1988-07-13 Nippon Steel Corp 低温靭性の優れた厚鋼板の製造方法
JPH04297549A (ja) * 1990-10-18 1992-10-21 Sollac 溶接性が改善された鋼材

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