JPS63203721A - 耐水素誘起割れ性及び耐応力腐食割れ性にすぐれる熱延鋼板の製造方法 - Google Patents

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】 産呈上■剋亙立団 本発明は耐水素誘起割れ性及び耐応力腐食割れ性にすぐ
れる非調質熱延鋼板の製造方法に関する。

従米坐且歪 近年、鋼板には高強度、高靭性に加えて、耐水素誘起割
れ性や耐応力腐食割れ性にすぐれた高品質鋼板が要求さ
れるに至っている。

鋼板のこのような腐食割れに最も大きく影響する因子は
、既によく知られているように、鋼中のマクロ及びミク
ロ偏析と、非金属介在物の伸長である。そこで、従来、
例えば、極低Ｓ及び極低Ｐ化した清浄鋼に更にＣａを添
加して、非金属介在物の形態制御を十分に行なって、上
記したような高品質鋼板を製造する方法が一部で実用化
されている。しかし、この方法によるときは、製造費用
が極めて高価とならざるを得す、しがも、Ｍ　ｎ　Ｓを
完全に球状化することは、技術的に殆ど不可能であるの
で、球状化されずに、圧延方向に延伸された２μｍ以下
の長さのＡ系のＭｆｌＳが鋼板中に残存し、水素誘起割
れの起点となる。

別の方法として、ＣやＭｎ量を低減すると共に、拡散均
熱による鋳造時のミクロ偏析を軽減させる方法も知られ
ているが、この方法は、高温での長時間の加熱を要し、
生産性が低く、また、得られる鋼板が伸びや靭性等の機
械的特性に劣る。更に、鋼中への水素の浸入と拡散を抑
制するために、ＣｕやＧｏを添加する方法も提案されて
いるが、鋼製造費用が高いほか、厳しい酸性腐食環境に
おいては、水素誘起割れが何ら防止されない。

他方、金属組織の観点からは、仕上圧延後、制御冷却を
鋼板に施して、均一なベイナイト組織又は均一微細なフ
ェライト−ベイナイト組織とする方法も提案されている
が、冷却操作が容易でないと共に、マルテンサイトのよ
うな耐水素誘起割れ性に有害な低温変態生成物相が生成
する場合があり、水素誘起割れの伝播を抑制するには効
果的であっても、水素誘起割れの発生を抑制することは
困難である。

しかも、上述したいずれの方法も、過酷な腐食環境であ
るＮＡＣＢ　＠食条件下には、水素誘起割れの発生を避
けることができない、特に、材料強度が高い場合、水素
誘起割れの発生を防止することは極めて困難である。

が　゛　しようとする　　占 本発明者らは、上記した問題を解決するために、鋼板の
水素誘起割れ及び応力腐食割れを詳細且つ広範囲にわた
って研究した結果、所定量のＮｂほか、合金成分を添加
してなる鋼片をその熱間圧延において、８５０℃以上の
オーステナイト再結晶−未再結晶の遷移温度領域にて仕
上圧延して、所定の混粒組織とすることによって、耐水
素誘起割れ性及び耐応力腐食割れ性に共にすぐれる非調
質熱延鋼板を低廉に得ることができることを見出して、
本発明に至ったものである。

５　占を　゛するための 本発明による耐水素誘起割れ性及び耐応力腐食割れ性に
すぐれる熱延鋼板の製造方法は、重量％で Ｃ０．０１〜０．４％、 Ｓｉ０．０１〜０．５％、 Ｍｎ　　　０．０１〜２．０％、 ＡＪｏ、０１〜０．１％、 Ｎｂ０．０１〜０．１％、 Ｐ　　０１１％以下、 Ｓ　　　０．０３％以下、 残部鉄及び不可避的不純物よりなる鋼片を熱間圧延する
に際して、８５０℃以上の温度にて仕上圧延した後、９
５０〜７００℃の温度域から冷却速度５〜ｂ ℃で巻取ることで、粒径５μｍ以上のフェライト粒の占
める面積率１０〜５０％の混粒組織とすることを特徴と
する。

先ず、本発明の方法において用いる鋼における化学成分
の限定理由について説明する。

Ｃは、鋼に所要の強度を付与するために必須の元素であ
り、本発明においては少な（とも０．０１％を添加する
必要がある。しかし、過多に添加するときは、鋼の靭性
と溶接性とを阻害し、また、連続鋳造材の場合には中心
偏析の異常発生の原因ともなり、更には、腐食環境下に
カソード反応の促進効果を助長するため、その添加量の
上限を０゜４％とする。

Ｓｔは、強力な脱酸剤として添加され、また、素地中に
固容して、鋼の伸びや延性を著しく改善する効果を有す
る。かかる効果を有効に発現させるためには、少なくと
も０．０１％の添加を必要とするが、しかし、過多に添
加するときは、溶接性の劣化、清浄度の悪化、表面スケ
ールの発生等の好ましくない問題を生じるため、その添
加量の上限を０．５％とする。

Ｍｎは、鋼の強度と靭性を改善するのに顕著な効果を有
し、かかる効果を有効に得るためには、少なくとも０．
０１％を添加することが必要である。

しかし、過多に添加する場合は、ミクロ偏析が顕著とな
って異常組織及び層状組織が生成し、耐水素誘起割れ性
や靭性を劣化させ、更には溶接性をも劣化させるので、
その上限を２．０％とする。

Ａ１は、Ｓｉと同様に脱酸剤として必要な元素であり、
少なくとも０．０１％を添加するが、過多に添加すると
きは、靭性を劣化させ、また、鋳造欠陥も顕著となるた
め、上限を０．１％とする。

Ｎｂは、オーステナイトの再結晶を遅延させるのに有用
であると共に、鋼の強度を向上させるのに有用である。

かかる効果を有効に得るには、０゜０１％以上を添加す
ることが必要である。しかし、過多に添加しても、上記
効果が飽和し、鋼製造の経済性からも好ましくないので
、添加量の上限を０．１％とする。しかも、特に、Ａｒ
、変態点以上の仕上圧延温度領域、即ち、約８００〜１
０００℃においては、添加量が０．０１％よりも少ない
ときは、加工されたオーステナイトが冷却されるまでに
すべて再結晶し、他方、０．１％を越えるときは、再結
晶オーステナイトを得にくい、従って、Ｎｂ量が０．Ｏ
１〜０．１％の範囲にないときは、仕上圧延後、冷却さ
れるまでに、オーステナイトの再結晶−未再結晶の混合
状態を得ることができない。

Ｐは、鋼においてミクロ偏析を助長し、鋼塊中央部に異
常組織の発生を促進し、耐水素誘起割れ性に有害である
ので、本発明においては、その含有量は０．１％以下と
する。

また、Ｓは、Ｍｎと結合してＡ系介在物を形成し、水素
誘起割れ発生の起点となる有害な元素である。鋼にＣａ
を添加しても、ＭｎＳを完全になくすことは不可能であ
るので、その含有量は極力低く抑えるのが有利であり、
本発明においては、鋼中のＳ含有量を０．００３％以下
とする。

本発明においては、鋼板に更に強度や耐食性を付与する
ために、必要に応じてＶ、ＴＩ及びＣｒよりなる群から
選ばれる少なくとも１種の元素を添加することができる
。

これらの元素は、鋼板の強度を上昇させると共に、その
靭性を改善するために添加されるが、過多に加えても上
記効果が飽和し、更に、鋼製造の経済性を損なうので、
添加量の上限をＶについては０．１％、Ｔｉについては
０．１％、Ｃｒについては１．０％とする。また、これ
らの元素は、それぞれ添加量が０．０１％よりも少ない
ときは、上述した効果を得ることができないので、下限
を０．０１％とする。

更に、本発明においては、鋼にＣａを添加することもで
きる。Ｃａは鋼中の硫化物系介在物の形態と組成を制御
し、特に、Ｃａ　／　Ｓ≧２を満足する場合に効果が大
きく、耐水素誘起割れ性を向上させることができる。し
かし、過多に添加するときは、クラスター状となって、
鋼板品質を劣化させるので、上限を０．０１％とする。

添加効果を得るためには、０．００１％の添加が必要で
あるので、下限をｏ、ｏｏｔ％とする。

本発明の方法によれば、上記のような化学成分を有する
鋼片を熱間圧延するに際して、８５０℃以上の温度にて
仕上圧延した後９５０〜７００℃の温度域から、冷却速
度５〜ｂ して、６５０〜３５０℃で巻取ることで、粒径５μｍ以
上のフェライト粒の占める面積率が１０〜５０％である
混粒組織とするものである。

先ず、本発明の方法においては、鋼片の熱間圧延におい
て、８５０℃以上の温度にて仕上圧延する。仕上圧延温
度が８５０℃よりも低いときは、オーステナイトが未再
結晶ままであるので、オーステナイト変態後に比較的均
一な細粒組織となり、後述するように、目的とする混粒
組織を得ることができず、適量の粗大なフェライトと微
細なフェライト又はベイナイトとが混在する耐水素誘起
割れ性の改善に有効な組織を得ることができない。

次に、かかる熱間圧延に引き続く冷却過程においては、
９５０〜７００℃の温度域から、５〜ｂがこの温度域か
らはずれるときは、所望の組織を得ることができない。

また、冷却速度が５℃／秒よりも小さいときは、パーラ
イト又は低温変態生成物相の体積が増大し、この低温変
態生成物相は、耐水素誘起割れ性にとって有害であると
共に、粗大フェライト粒の面積率が５０％以上となる。

他方、冷却速度が４０℃／秒よりも大きい場合は、鋼板
の冷却停止や巻取の温度制御が困難となるほか、ミクロ
偏析部においてマルテンサイト等の低温変態生成物相が
出現しやすい、更に、粒径５μｍ以上のフェライト粒の
占める面積率が１０％よりも小さくなり、適当な混粒組
織を得ることができない結果、水素誘起割れ性が増大す
る０巻取温度が３５０℃より低いときは、耐水素誘起割
れ性に有害な低温変態生成相が顕著に生じる。他方、６
５０℃を越えるときは、組織が全体的に粗粒となる。

本発明の方法による熱延鋼板は、組織的には、粒径５μ
ｍ以上のフェライト粒の占める面積率が１０〜５０％の
混粒組織を有することが必要である。このフェライト粒
の占める面積率が１０％よりも少ない場合は、水素誘起
割れの起点が生じやすく、他方、５０％を越える場合は
、大きいフェライト粒の整粒組織を形成し、水素誘起割
れの伝播が容易となる。また、強度も低下する。

本発明の方法によれば、オーステナイトの再結晶−未再
結晶遷移領域での仕上圧延及びその後の所定の条件での
冷却が重要な技術的手段である。

即ち、かかる手段によって、非金属介在物を起点として
優先的に再結晶した再結晶オーステナイトが比較的大き
いフェライト粒に変換される結果、割れの起点となる微
細な介在物が水素誘起割れや応力腐食割れ発生の抑制効
果の強いフェライト中に存在する確率が高くなり、且つ
、その周囲にＨＩＣ伝播抵抗の高い微細ベイナイト組織
となるので、水素誘起割れや応力腐食割れが抑制される
のであろう。

又里皇羞呆 以上のように、本発明の方法によれば、所定のＮｂほか
、合金成分を添加してなる鋼片をその熱間圧延において
、８５０℃以上の温度オーステナイト再結晶−未再結晶
の遷移温度領域にて仕上圧延することによって、耐水素
誘起割れ性及び耐応力腐食割れ性のいずれにもすぐれる
非１１質熱延鋼板を得ることができ、かかる鋼板は、Ｎ
ＡＣＥＩｌｉ食環境下においても、何らの割れも生じな
い。

大旌五 以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこ
れら実施例により何ら限定されるものではない。

第１表に示す化学成分を有する鋼片を熱間圧延するに際
して、第２表に示す条件にて仕上圧延し、冷却して、熱
延鋼板を製造した。この熱延鋼板から長さ１００ｆｉ、
幅２０ｍ及び厚さ１（Ｉｎの試験片を採取し、全面を上
仕上した。

これら試験片をＮＡＣＥ　　（食塩５％と酢酸０．５％
を含み、硫化水素を飽和させた水溶液）に９６時間浸漬
した後、それぞれの試験片について、６断面の検鏡観察
と超音波探傷器によって、水素誘起割れ（ＨＩ　Ｇ）を
調べた。また、各試験片に降伏強さの７０％応力を付加
した条件下で、上記と同じ方法にて応力腐食割れ（ＳＣ
Ｃ）を調べた。

耐ＨＩＣ性及び耐ＳＣＣ性の結果を第２表に示す、尚、
表において、耐ＨＩＣ性の評価は、○：割れなし、６８
割れ長さ率が３％未満、×：割れ長さ率が３％以上を示
し、ここに、割れ長さ率とは、Ｗを板幅、ａを亀裂長さ 耐ＳＣＣ性の評価は、０８割れなし、６２割れが一部に
認められるが、試験片を貫通していない、×：割れが試
験片を貫通しており、試験片が折れていることを示す。

更に、第２表には、得られた鋼板の混粒の状態も併せて
示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は、Ｎｂ添加量及び仕上圧延終了温度と再結晶オ
ーステナイト−未再結晶オーステナイト遷移領域との関
係を示すグラフ、第２図は、仕上圧延後の冷却速度と粒
径５μｍ以上のフェライト面積率との関係を示すグラフ
である。 特許出願人　　株式会社、神戸製鋼所 代理人　弁理士　　牧　野　逸　部 第１図 Ｎｂ−１＜＊１旬 第２図 清却速度Ｃ′１１１！＃）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で Ｃ０．０１〜０．４％、 Ｓｉ０．０１〜０．５％、 Ｍｎ０．０１〜２．０％、 Ａｌ０．０１〜０．１％、 Ｎｂ０．０１〜０．１％、 Ｐ０．１％以下、 Ｓ０．０３％以下、 残部鉄及び不可避的不純物よりなる鋼片を熱間圧延する
   に際して、８５０℃以上の温度にて仕上圧延した後、９
   ５０〜７００℃の温度域から冷却速度５〜４０℃／秒に
   て冷却して、６５０〜３５０℃で巻取ることで、粒径５
   μｍ以上のフェライト粒の占める面積率１０〜５０％の
   混粒組織とすることを特徴とする耐水素誘起割れ性及び
   耐応力腐食割れ性にすぐれる熱延鋼板の製造方法。
2. （２）重量％で （ａ）Ｃ０．０１〜０．４％、 Ｓｉ０．０１〜０．５％、 Ｍｎ０．０１〜２．０％、 Ａｌ０．０１〜０．１％、 Ｎｂ０．０１〜０．１％、 Ｐ０．１％以下、 Ｓ０．０３％以下を含有し、更に、 （ｂ）Ｃａ０．００１〜０．０１％、 Ｖ０．０１〜０．１％、 Ｔｉ０．０１〜０．１％、 Ｃｒ０．０１〜１．０％、 よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含有し
   、 残部鉄及び不可避的不純物よりなる鋼片を熱間圧延する
   に際して、８５０℃以上の温度にて仕上圧延した後、９
   ５０〜７００℃の温度域から冷却速度５〜４０℃／秒に
   て冷却して、６５０〜３５０℃で巻取ることで、粒径５
   μｍ以上のフェライト粒の占める面積率１０〜５０％の
   混粒組織とすることを特徴とする耐水素誘起割れ性及び
   耐応力腐食割れ性にすぐれる熱延鋼板の製造方法。