JPS63293110A - 高強度高靭性低降伏比厚鋼板の製造方法 - Google Patents
高強度高靭性低降伏比厚鋼板の製造方法Info
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- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
地震に遭遇した場合の建築物の耐震性を高めるためには
、高強度高靭性でかつ降伏比が低い鉄骨および厚鋼板を
構造部材として使用することが有効であることが近年間
らかにされてきた。本発明はこのような強度が高くかつ
降伏比が７０％以下の鋼材の製造方法に関するものであ
る。
、高強度高靭性でかつ降伏比が低い鉄骨および厚鋼板を
構造部材として使用することが有効であることが近年間
らかにされてきた。本発明はこのような強度が高くかつ
降伏比が７０％以下の鋼材の製造方法に関するものであ
る。
（従来の技術）
建築物の耐震性を高めるためには、構造部材として使用
される鋼材が高強度、高靭性、低降伏比の３つの条件を
具備することが必要である。（溶接学会論文集第３巻（
１９８５）第３号Ｐ５８９佐藤他；鋼の降伏比が構造性
能におよぼす影響）従来高強度の鋼材を得ることを目的
として焼入れ焼き戻し法が広くおこなわれてきた。この
方法によると高強度、高靭性の鋼材を得ることは可能で
あるが、降伏比は一般に高くなる。これは焼入れによる
マルテンサイト変態に伴って鋼中に導入された転位が、
焼き戻しに伴って析出した炭化物の固着によりその動き
を抑制されるためである。
される鋼材が高強度、高靭性、低降伏比の３つの条件を
具備することが必要である。（溶接学会論文集第３巻（
１９８５）第３号Ｐ５８９佐藤他；鋼の降伏比が構造性
能におよぼす影響）従来高強度の鋼材を得ることを目的
として焼入れ焼き戻し法が広くおこなわれてきた。この
方法によると高強度、高靭性の鋼材を得ることは可能で
あるが、降伏比は一般に高くなる。これは焼入れによる
マルテンサイト変態に伴って鋼中に導入された転位が、
焼き戻しに伴って析出した炭化物の固着によりその動き
を抑制されるためである。
また焼入れままの鋼は比較的低い降伏比を示すがこの場
合の靭性は極めて低吟、値を示し実用に耐えない。
合の靭性は極めて低吟、値を示し実用に耐えない。
（発明が解決しようとする問題点）
以上述べたように、従来の厚鋼板の製造技術では高強度
、高靭性、低降伏比の３つの条件を具備する鋼材を得る
ことが不可能であった。
、高靭性、低降伏比の３つの条件を具備する鋼材を得る
ことが不可能であった。
本発明は上記のような従来法の欠点を有利に排除しつる
高強度、高靭性、低降伏比の３つの条件を具備する鋼材
の製造法である。
高強度、高靭性、低降伏比の３つの条件を具備する鋼材
の製造法である。
（問題点を解決するだめの手段）
本発明の要旨は、重量％でＣ：０．０３〜０．２５％＋
Ｓｉ ： ０．０１〜０．５％、 Ｍｎ ： ０．６
〜１．８％。
Ｓｉ ： ０．０１〜０．５％、 Ｍｎ ： ０．６
〜１．８％。
Ａｔ：０．００５〜０．１％、Ｎ：Ｏ，ＯＯ１〜ｏ、ｏ
ｏｓチ、Ｂ：Ｏ，０Ｏ０３〜０．００２％を含有し、更
に必要によりＮｂ：ｏ、ｏｓ％以下、Ｔｉ：０．０５チ
以下、 Ｃｕ ： ０１５％以下、 Ｎｉ ： １．５
％以下、 Ｍｏ ：０．５チ以下、Ｃｒ：０．５％以下
、Ｖ：０．０５％以下の１種または２種以上を含有し、
残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなる鋼を、Ａｃ３
点以上でかつ１２００℃以下の温度にカロ熱し、Ａｒ３
点＋１００℃以下でかつＡｒ３点−２０℃以上の温度域
で累積圧下率で３０％以上の圧下を加え、引続きＡｒ３
点−３０゛Ｃ以下でかつＡｒ３点−６０℃以上の温度域
より、５℃／Ｓ以上でかつ３０ ℃／ ｓ以下の冷却速
度で、常温以上でかつ４００℃以下まで冷却することを
特徴とする厚鋼板の製造方法であり、必要により、冷却
終了後４５０℃以上でかつ６００℃以下の温度域で焼き
戻し処理を行う。
ｏｓチ、Ｂ：Ｏ，０Ｏ０３〜０．００２％を含有し、更
に必要によりＮｂ：ｏ、ｏｓ％以下、Ｔｉ：０．０５チ
以下、 Ｃｕ ： ０１５％以下、 Ｎｉ ： １．５
％以下、 Ｍｏ ：０．５チ以下、Ｃｒ：０．５％以下
、Ｖ：０．０５％以下の１種または２種以上を含有し、
残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなる鋼を、Ａｃ３
点以上でかつ１２００℃以下の温度にカロ熱し、Ａｒ３
点＋１００℃以下でかつＡｒ３点−２０℃以上の温度域
で累積圧下率で３０％以上の圧下を加え、引続きＡｒ３
点−３０゛Ｃ以下でかつＡｒ３点−６０℃以上の温度域
より、５℃／Ｓ以上でかつ３０ ℃／ ｓ以下の冷却速
度で、常温以上でかつ４００℃以下まで冷却することを
特徴とする厚鋼板の製造方法であり、必要により、冷却
終了後４５０℃以上でかつ６００℃以下の温度域で焼き
戻し処理を行う。
以下本発明について詳細に説明する。
まづ本発明鋼材の成分限定理由について説明する。
Ｃは鋼材を強化するために不可欠の元素であって、０．
０３％未満では所要の高強度が得られにくく、また０、
２５％を超えると溶接部の靭性が損なわれるため０．０
３％以上０．２５％以下に限定した。
０３％未満では所要の高強度が得られにくく、また０、
２５％を超えると溶接部の靭性が損なわれるため０．０
３％以上０．２５％以下に限定した。
Ｓｌは脱酸を促進しかつ強度をあげることで効果的な元
素であるので０．０１％以上添加するが、重加しすぎる
と溶接性を劣化させるため０．５％以下にとどめる。
素であるので０．０１％以上添加するが、重加しすぎる
と溶接性を劣化させるため０．５％以下にとどめる。
Ｍｎは低温靭性を向上させる元素として有効であるので
０．６チ以上添加するが、１．８％超添加すると溶接割
れを促進させるおそれがあるので、１．８チ以下にとど
める。
０．６チ以上添加するが、１．８％超添加すると溶接割
れを促進させるおそれがあるので、１．８チ以下にとど
める。
Ｍは脱酸剤として有効であるので０．００５％以上添加
するが、過量のＭは材質にとって有害な介在物を生成す
るため上限を０．１％とした。
するが、過量のＭは材質にとって有害な介在物を生成す
るため上限を０．１％とした。
ＮはＭとともに窒化物を生成し結晶粒の微細化に有効で
あるが、過量のＮは溶接部の靭性を損なうためｏ、ｏｏ
１％以上ｏ、ｏｏｓ％以下に限定した。
あるが、過量のＮは溶接部の靭性を損なうためｏ、ｏｏ
１％以上ｏ、ｏｏｓ％以下に限定した。
Ｂは焼入れ性向上のために必要であり、０．０００３チ
以上添加するが、適量のＢは材質にとって有害な析出物
を生成するため上限をｏ、ｏｏ２％とした。
以上添加するが、適量のＢは材質にとって有害な析出物
を生成するため上限をｏ、ｏｏ２％とした。
Ｎｂ、Ｔｉはいずれも微量の添加で結晶粒の微細化に有
効であるので、溶接部靭性を劣化させない程度の量を添
加しても良い。そのため添加量の上限はＮｂ、Ｔｉとも
０．０５％とする。
効であるので、溶接部靭性を劣化させない程度の量を添
加しても良い。そのため添加量の上限はＮｂ、Ｔｉとも
０．０５％とする。
、 Ｃｕ”、 Ｎｉ 、 Ｃｒ 、 Ｍｏはいずれも
焼入れ性を向上させる元素として知られており、本発明
鋼に添加した場合鋼の強度を上昇させることができるが
、過度の添加は溶接性を損なうことになるため、Ｃｕは
ｏ、５％以下、Ｎ１は１．５チ以下、Ｃｒは０．５％以
下、ＭＯは０．５−以下に限定した。
焼入れ性を向上させる元素として知られており、本発明
鋼に添加した場合鋼の強度を上昇させることができるが
、過度の添加は溶接性を損なうことになるため、Ｃｕは
ｏ、５％以下、Ｎ１は１．５チ以下、Ｃｒは０．５％以
下、ＭＯは０．５−以下に限定した。
Ｖは析出効果により強度の上昇に有効であるが、過度の
添加は靭性を損なうことになるため、上限を０．０５％
とした。
添加は靭性を損なうことになるため、上限を０．０５％
とした。
次に本発明の根幹をなす技術思想について述べる。
通常ａ ｏ Ｋｇ／−以上の強度を有する鋼材は、圧延
後の焼入れ焼き戻し処理によシ製造されている。
後の焼入れ焼き戻し処理によシ製造されている。
これはオーステナイト１相の高温状態から焼入れること
により、マルテンサイトまたは下部ベイナイト変態を生
ぜしめ、さらにそれをＡｃ、点以下の温度で焼戻すこと
により、焼き戻しマルテンサイトまたは焼き戻し下部ベ
イナイトまたはそれらの混合した金属組織よりなる鋼材
を得る製造方法である。
により、マルテンサイトまたは下部ベイナイト変態を生
ぜしめ、さらにそれをＡｃ、点以下の温度で焼戻すこと
により、焼き戻しマルテンサイトまたは焼き戻し下部ベ
イナイトまたはそれらの混合した金属組織よりなる鋼材
を得る製造方法である。
しかしこのような焼入れ焼き戻し処理により製造された
鋼材は、高強度、高靭性を有しているものの降伏比は通
常８０チ以上と極めて高い値をしめずことが特徴である
。この高降伏比の原因は、焼入れにより導入された転位
が焼戻し処理の際に、析出した炭化物または窒化物が固
着したことによりその動きを抑制されるためである。一
方、焼入れ後の焼戻し処理を省略した場合は、通常靭性
は大幅に劣化するため実用に耐えない。
鋼材は、高強度、高靭性を有しているものの降伏比は通
常８０チ以上と極めて高い値をしめずことが特徴である
。この高降伏比の原因は、焼入れにより導入された転位
が焼戻し処理の際に、析出した炭化物または窒化物が固
着したことによりその動きを抑制されるためである。一
方、焼入れ後の焼戻し処理を省略した場合は、通常靭性
は大幅に劣化するため実用に耐えない。
しかるに本発明者らは、高降伏比の原因となる焼入れ後
の鋼の焼戻し処理を取除き、なおかつ実用に十分耐え得
る高い靭性を有する鋼の製造方法を見出だした。
の鋼の焼戻し処理を取除き、なおかつ実用に十分耐え得
る高い靭性を有する鋼の製造方法を見出だした。
すなわち上記の化学成分を有する鋼を、Ａｃ３点以上で
かつ１２００℃以下の温度に加熱し、Ａｒ３点＋１００
℃以下でかつＡｒ３点−２０℃以上の温度域で、累積圧
下率で３０チ以上でかつ９９チ以下の圧下を加え、引続
きＡｒ３点−３０℃以下でかつＭ。
かつ１２００℃以下の温度に加熱し、Ａｒ３点＋１００
℃以下でかつＡｒ３点−２０℃以上の温度域で、累積圧
下率で３０チ以上でかつ９９チ以下の圧下を加え、引続
きＡｒ３点−３０℃以下でかつＭ。
点−６０℃以上の温度域より５℃／Ｓ以上でかつ３０’
Ｃ／ａ以下の冷却速度で、常温以上でかつ４００℃以下
まで冷却する厚鋼板の製造方法である。
Ｃ／ａ以下の冷却速度で、常温以上でかつ４００℃以下
まで冷却する厚鋼板の製造方法である。
このような製造方法により、焼入れ前に所定の量のフェ
ライト変態を生じせしめ、未変態部のオーステナイトに
十分にＣが濃縮した状態より焼入れることにより、フェ
ライトとマルテンサイトおよび下部ベイナイトの混合組
織を得ることが可能となる。
ライト変態を生じせしめ、未変態部のオーステナイトに
十分にＣが濃縮した状態より焼入れることにより、フェ
ライトとマルテンサイトおよび下部ベイナイトの混合組
織を得ることが可能となる。
このような混合組織よりなる鋼は高い強度と靭性を示す
のみならず、その降伏比を極めて低く抑えることが可能
である。
のみならず、その降伏比を極めて低く抑えることが可能
である。
以下に製造方法の限定理由を詳細に述べる。
加熱温度は変態点以上であれば良いが、あまり高すぎる
とＢの焼入れ効果を減少させるため上限を１２００℃と
した。
とＢの焼入れ効果を減少させるため上限を１２００℃と
した。
また焼入れ前に生じるフェライト結晶粒を十分細粒とし
て靭性の向上をはかるため、Ａｒ３点＋１００℃以下で
かつＡｒ３点−２０℃以上の温度域で圧下率で３０チ以
上の圧下を加えるものとした。
て靭性の向上をはかるため、Ａｒ３点＋１００℃以下で
かつＡｒ３点−２０℃以上の温度域で圧下率で３０チ以
上の圧下を加えるものとした。
これはＡｒ３点＋１００℃以上の温度域での圧延では圧
延による変態後の７工ライト結晶粒の微細化に効果がな
く、Ａｒ３点−２０℃以下の温度域での圧延では変態後
の多量のフェライトを圧延してしまうため靭性が劣化す
るためである。
延による変態後の７工ライト結晶粒の微細化に効果がな
く、Ａｒ３点−２０℃以下の温度域での圧延では変態後
の多量のフェライトを圧延してしまうため靭性が劣化す
るためである。
またＡｒ、点＋１００℃以下でかつＡｒ３点−２０℃以
上の温度域での圧下率がｓｏ％以下では、圧延による変
態後のフェライト結晶粒の微細化に効果がないため、圧
下率は３０％以上と限定した。また圧下率の上限は物理
的に圧下が可能な限界である９９チとした。
上の温度域での圧下率がｓｏ％以下では、圧延による変
態後のフェライト結晶粒の微細化に効果がないため、圧
下率は３０％以上と限定した。また圧下率の上限は物理
的に圧下が可能な限界である９９チとした。
水冷開始温度を圧延に引続いてＡｒ３点−３０℃以下で
かつＡｒ３点−６０℃以上の温度域としたのは、この温
度域まで放冷することにより、フェライトの生成量およ
びそれと連動してオーステナイト中に濃縮するＣ量との
バランスが最適となり、この温度域からの焼入れが焼入
れ後の鋼材の靭性を最良にすることを見出だしたからで
ある。
かつＡｒ３点−６０℃以上の温度域としたのは、この温
度域まで放冷することにより、フェライトの生成量およ
びそれと連動してオーステナイト中に濃縮するＣ量との
バランスが最適となり、この温度域からの焼入れが焼入
れ後の鋼材の靭性を最良にすることを見出だしたからで
ある。
焼入れ時の冷却速度を５℃／Ｓ以上と限定したのは、こ
れ以下の冷却速度では十分なマルテンサイトおよび下部
ベイナイト変態を生じせしめることができないためでる
る。また３０℃／８以上の冷却速度では、フェライト以
外の領域は全面マルテンサイト組織になってしまうため
、焼き戻し処理を省略すると高い靭性が得られないため
冷却速度の上限を３０℃／８とした。
れ以下の冷却速度では十分なマルテンサイトおよび下部
ベイナイト変態を生じせしめることができないためでる
る。また３０℃／８以上の冷却速度では、フェライト以
外の領域は全面マルテンサイト組織になってしまうため
、焼き戻し処理を省略すると高い靭性が得られないため
冷却速度の上限を３０℃／８とした。
また水冷停止温度を常温以上でかつ４００℃以下とした
のは、４００℃以上では十分なマルテンサイトおよび下
部ベイナイト変態を生じせしめることができないためで
ある。また通常の水冷では常温以下までの冷却は困−で
ある。
のは、４００℃以上では十分なマルテンサイトおよび下
部ベイナイト変態を生じせしめることができないためで
ある。また通常の水冷では常温以下までの冷却は困−で
ある。
またこの製造方法により製造された鋼材は、焼戻し処理
をしても従来の製造方法で製造された鋼材のように高い
降伏比を示すことがないため、焼入れ後に焼戻し処理を
してもさしつかえない。
をしても従来の製造方法で製造された鋼材のように高い
降伏比を示すことがないため、焼入れ後に焼戻し処理を
してもさしつかえない。
この場合の焼戻し処理は靭性の向上を目的とするもので
はなく、鋼中水素の軽減、残留応力の除去等が目的であ
る。この目的を達成するために焼戻し温度の下限は４５
０℃とした。また焼戻し温度が高くなりすぎると降伏比
が低下する傾向があるため上限温度を６００℃とした。
はなく、鋼中水素の軽減、残留応力の除去等が目的であ
る。この目的を達成するために焼戻し温度の下限は４５
０℃とした。また焼戻し温度が高くなりすぎると降伏比
が低下する傾向があるため上限温度を６００℃とした。
この様な製造方法により製造された鋼は高い強度と靭性
を示すのみならず、その降伏比を極めて低く抑えること
が可能であるため、本発明により耐震性の高い建築構造
物用部材として、きわめて有効な鋼材の製造が可能であ
る。
を示すのみならず、その降伏比を極めて低く抑えること
が可能であるため、本発明により耐震性の高い建築構造
物用部材として、きわめて有効な鋼材の製造が可能であ
る。
（実施例）
第１表に示す代表的な成分の鋼について、第２表に示す
本発明方法および比較方法を適用した場合、第３表に示
した強度、靭性および降伏比となシ、明らかに本発明鋼
は優れた特性を示した。
本発明方法および比較方法を適用した場合、第３表に示
した強度、靭性および降伏比となシ、明らかに本発明鋼
は優れた特性を示した。
（発明の効果）
この発明は、以上述べたように構成したから、高い水準
の強度、靭性を有しかつ降伏比の低い、耐震性に優れた
建築物の構造部材を、簡潔なプロセスで製造し得る。
の強度、靭性を有しかつ降伏比の低い、耐震性に優れた
建築物の構造部材を、簡潔なプロセスで製造し得る。
Claims (4)
- （１）重量％で Ｃ：０．０３〜０．２５％ Ｓｉ：０．０１〜０．５％ Ｍｎ：０．６〜１．８％ Ａｌ：０．００５〜０．１％ Ｎ：０．００１〜０．００８％ Ｂ：０．０００３〜０．００２％ 残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなる鋼を、ＡＣ＿
３点以上でかつ１２００℃以下の温度に加熱し、Ａｒ＿
３点＋１００℃以下でかつＡｒ＿３点−２０℃以上の温
度域で、累積圧下率で３０％以上でかつ９９％以下の圧
下を加え、引続きＡｒ＿３点−３０℃以下でかつＡｒ＿
３点−６０℃以上の温度域より、６℃／ｓ以上でかつ３
０℃／ｓ以下の冷却速度で、常温以上でかつ４００℃以
下まで冷却することを特徴とする厚鋼板の製造方法。 - （２）冷却終了後４５０℃以上でかつ６００℃以下の温
度域で焼き戻し処理を行う特許請求の範囲第１項記載の
厚鋼板の製造方法。 - （３）重量％で Ｃ：０．０３〜０．２５％ Ｓｉ：０．０１〜０．５％ Ｍｎ：０．６〜１．８％ Ｍ：０．００５〜０．１％ Ｎ：０．００１〜０．００８％ Ｂ：０．０００３〜０．００２％ 更に Ｎｂ：０．０５％以下 Ｔｉ：０．０５％以下 Ｃｕ：０．５％以下 Ｎｉ：１．５％以下 Ｍｏ：０．５％以下 Ｃｒ：０．５％以下 ｖ：０．０５％以下 の１種または２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可
避的不純物よりなる鋼を、Ａｃ＿３点以上でかつ１２０
０℃以下の温度に加熱し、 Ａｒ＿３点＋１００℃以下でかつＡｒ＿３点−２０℃以
上の温度域で、累積圧下率で３０％以上でかつ９９％以
下の圧下を加え、引続きＡｒ＿３点−３０℃以下でかつ
Ａｒ＿３点−６０℃以上の温度域より、５℃／ｓ以上で
かつ３０℃／ｓ以下の冷却速度で、常温以上でかつ４０
０℃以下まで冷却することを特徴とする厚鋼板の製造方
法。 - （４）冷却終了後４５０℃以上でかつ６００℃以下の温
度域で焼き戻し処理を行う特許請求の範囲第３項記載の
厚鋼板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12688287A JPS63293110A (ja) | 1987-05-26 | 1987-05-26 | 高強度高靭性低降伏比厚鋼板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12688287A JPS63293110A (ja) | 1987-05-26 | 1987-05-26 | 高強度高靭性低降伏比厚鋼板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63293110A true JPS63293110A (ja) | 1988-11-30 |
Family
ID=14946178
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12688287A Pending JPS63293110A (ja) | 1987-05-26 | 1987-05-26 | 高強度高靭性低降伏比厚鋼板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63293110A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5454883A (en) * | 1993-02-02 | 1995-10-03 | Nippon Steel Corporation | High toughness low yield ratio, high fatigue strength steel plate and process of producing same |
| KR100496563B1 (ko) * | 2000-12-23 | 2005-06-23 | 주식회사 포스코 | 연속식 열간압연에 의한 저항복비형 고인성 후물강판 제조방법 |
| KR100554756B1 (ko) * | 2001-12-27 | 2006-02-24 | 주식회사 포스코 | 세립형 페라이트 고강도 구조용강의 제조방법 |
-
1987
- 1987-05-26 JP JP12688287A patent/JPS63293110A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5454883A (en) * | 1993-02-02 | 1995-10-03 | Nippon Steel Corporation | High toughness low yield ratio, high fatigue strength steel plate and process of producing same |
| KR100496563B1 (ko) * | 2000-12-23 | 2005-06-23 | 주식회사 포스코 | 연속식 열간압연에 의한 저항복비형 고인성 후물강판 제조방법 |
| KR100554756B1 (ko) * | 2001-12-27 | 2006-02-24 | 주식회사 포스코 | 세립형 페라이트 고강도 구조용강의 제조방법 |
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