JPH0353019A - 強度・靭性の優れた鋼材の製造方法 - Google Patents

強度・靭性の優れた鋼材の製造方法

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JPH0353019A
JPH0353019A JP18660689A JP18660689A JPH0353019A JP H0353019 A JPH0353019 A JP H0353019A JP 18660689 A JP18660689 A JP 18660689A JP 18660689 A JP18660689 A JP 18660689A JP H0353019 A JPH0353019 A JP H0353019A
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toughness
rolling
sec
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Kazuhisa Kurihara
栗原 一久
Toshiaki Haji
土師 利昭
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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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】 く産業上の利用分野〉 本発明はC:0. 10〜0.20!より成る溶鋼を鋳
造凝固せしめ、該鋼がArff点温度以上にある間にオ
ーステナイト(以下γと略す)の再結晶可能下限温度(
以下↑pと略す)以上,好ましくはTp以上τρ+15
0 ”C以下の温度域で圧延を開始しArz点温度以上
、好ましくはAr2点温度以上Arz点+100℃以下
で鋳造厚の30′1以上の圧延を終了し、引き続き連続
的に1.5℃/see以上40℃/sec以下で冷却す
ることにより細粒フェライトとベーナイトを含む組織を
得て、強度・靭性の優れた鋼材を経済的に製造する方法
に関するものである。
〈従来の技術〉 熱間圧延プロセスにおいては近年、省エネルギー効果が
高いことから、連続鋳造鋳片を鋳造直後に直接熱間圧延
(以下DRと略す)する方法が実用化されている. 他方では連続鋳造鋳片の厚さを製品厚さに近い50mm
〜ioolm+で抽出する連続鋳造方法が実用化されつ
つあり、該連続鋳造方法で鋳造したスラブをDRにより
鋼板とする製造プロセスが種々検討されている。
この場合DRは数■〜敗十■という凝固時の粗大γ粒か
ら圧延を開始し、しかも従来の厚さ250〜30〇一麿
の鋳片に加える圧下比より格段に小さい1〜2程度でも
安定・円滑に目標とする形状、材質を提供することが望
まれている. この要望に応えるものとして例えば、 ■特開昭61−213322号公報に示されている様に
、圧延再結晶によらずに微細かつ多量に分散析出させた
TI酸化物を含有する鋳片をその後の冷却途上に於いて
900℃以上の温度で最終的な厚み迄圧延を行った後、
加速冷却して微細なウィドマンシュテッテン状のフエラ
イトプレート組織、つまり微細ベーナイ}&Il織(以
下微細ベーナイト組織と略す)を有する強靭鋼板を製造
する方法ウ■特願昭61−146072号公報に示され
ている様に、Ttを含む鋼から連続鋳造によって得られ
た高温鋳片を直接あるいは表面温度を中心温度と同じに
する程度の保熱、加熱を行った後、圧延を開始し、Ar
3点以上で圧下比4以上(圧下率≧75z)、再結晶域
圧延率50X以上で熱間圧延を終了することを特徴とす
る強靭な厚鋼板の製造方法. ■特開昭60−75518号公報に示されている様に、
連続鋳造によって得られた鋳片を直接あるいは変態完了
前に加熱炉へ装入し、再結晶温度以上で5%以上の圧下
を3回以上加え粗大Tを部分的再結晶により細粒化させ
、引き続きl050℃以下再結晶温度以上で15%以上
の圧下を3回以上加え再結晶域低温側における大圧下圧
延によりTを整細粒化させることを特徴とする低温靭性
の改善に有効な熱間圧延法が提示されている。
〈発明が解決しようとする課題〉 前記■の方法は鋼板の靭性を確保するため、鋳片内に微
細かつ多量に分散析出させたTi酸化物からγ/α(フ
エライト)変態させ微細ベーナイト組織を確保すること
をその達戒手段としており、そのためTi添加に伴うコ
ストが増加すると言う課題がある. また、■の方法は、鋼板の靭性を確保するために、圧下
比、再結晶域圧延率、仕上げ温度について制約条件を設
けているが、実施例に示されている通り、圧下比1〜4
の時、靭性が確保できないと言う課題がある. 前記■の方法は凝固粗大Tを整細粒化させるために、再
結晶温度以上で1パス5%以上の圧下を3回以上加え、
凝固粗大Tを部分再結晶させ、引き続き再結晶域低温側
、具体的には実施例で示されているように、Nb添加鋼
でl050℃以下900 ℃以上の温度域で1パス15
Z以上の強圧下を行うことをその達戒手段としており、
合計少なくとも6回以上の圧延を行わなければならず、
パス回数の増加に伴い圧延効率が低下する. また、実施例に示されているのはNb添加鋼のみでTp
がNb鋼より低いと考えられるSi−Mn鋼(関根寛、
丸山忠克二鉄と鋼5B(1972) ,ρ72)、ある
いはSi−Mn綱よりTρが高いと考えられるTil(
栗原一久ら:鉄と鋼73(1987) ,51399)
については実施例の中で示されておらず、Si−1+I
n鋼、Ti綱の高靭化方法は具体的には不明である. 本発明は以上に説明した従来技術が有する、■析出酸化
物用のTi添加に伴うコスト増加。
?圧下比1〜4の時の靭性劣化。
■造船Eグレード等に必要なvTrs≦−60℃の靭性
が安定して得られていないという低温靭性劣化。
■バス回数の増加に伴う圧延効率の低下。
■Si−Mn鋼、Ti鋼等の靭性確保方法の不明。
等の課題を従来の圧延技術で用いられなかった製造条件
により解決し、該提案で得られる鋼材と同等あるいはそ
れ以上の材質を有するプルーム、ビレソト、スラブ、鋼
板、型鋼、鋼管等の鋼材の製造方法を提供するものであ
る。
く課題を解決するための手段〉 本発明は上記の課題を達成するため、C:0.10〜0
.20!より成る溶鋼を鋳造鋳造後、咳鋼がAr■点温
度以上にある間にTp以上の温度域で圧延を開始し鋳造
厚の30z以上の圧延を行うことにより、凝固時のγを
少なくともIOz以上再結晶させ、Ar3点−100℃
以上から100℃以上までの温度範囲を連続的に速度1
.5゜( /see以上40℃/sec以下で冷却する
ことを基本手段とし、更に、 ■オーステナイトの再結晶可能下限温度以上オーステナ
イトの再結晶可能下限温度+150℃以下の温度域で圧
延を開始すること、 ■Ar3以上Arl +100℃以下の温度域で圧延を
終了すること、 ■Ac,点以下の温度で焼き戻すこと、の何れか一つ、
又は■と■と■の相乗効果により更に靭性向上を図るも
ので、具体的には次の手段を用いることを特徴としてい
る. (1)溶鋼を鋳造凝固後、該綱がArz点温度以上にあ
る間にオーステナイトの再結晶可能下限温度以上の温度
域で鋳造厚の30%以上の圧延を行った後、Ar3点−
100℃以上から100℃以上までの温度範囲を1.5
℃ /see以上40℃/sec以下の冷却速度で連続
的に冷却することを第1の手段とし、 (2)重量2で C:0.10 〜o.2oz  S:≦0.025%S
i:0.01〜0.80t   AI:≦O.lZ阿n
:0.20〜2.00! を含み残部鉄及び不可避的成分から或る溶鋼を鋳造凝固
後、該鋼がAr3点温度以上にある間に800℃以上の
温度域で鋳造厚の30%以上の圧延を行った後、Ar3
点−100℃以上から100℃以上までの温度範囲を1
.5℃ /see以上40℃/see以下の冷却速度で
連続的に冷却することを第2の手段とし、 (3)重量2で C:0.10 〜0.20!  S:≦0.0257.
Si:0.01〜0.80Z   Al:≦0.1zM
n:0.20 〜2.00!   Nb:0.002 
〜0.Hを含み残部鉄及び不可避的或分から或る溶鋼を
鋳造凝固後、該鋼がArz点温度以上にある間に900
℃以上の温度域で鋳造厚の30%以上の圧延を行った後
、Ar2点−100℃以上から100 ℃以上までの温
度範囲を1.5℃ /sec以上40゜(: /see
以下の冷却速度で連続的に冷却することを第3の手段と
し、 (4)重量2で C:0.10 〜o.2oz  S: ≦0.025%
Si:0.01〜0.80zAl:≦0.1zMn:0
.20〜2.OO!   Ti:0.002 〜0.1
zを含み残部鉄及び不可避的成分から或る溶鋼を鋳造凝
固後、該鋼がAr3点温度以上にある間に950℃以上
の温度域で鋳造厚の30%以上の圧延を行った後、Ar
3点−100”C以上から100℃以上までの温度範囲
を1.5゜(: /see以上40゜(: /sec以
下の冷却速度で連続的に冷却することを第4の手段とし
、(5)重量2で C:0.10 〜o.zoz   Al:≦0.1%S
i:0.01 〜0.80%Nb:0.002〜0.1
%Mn:0.20〜2.OO!   Ti:0.002
 〜0.1!S:≦0.025”t を含み残部鉄及び不可避的成分から成る溶鋼を鋳造凝固
後、咳鋼がAr3点温度以上にある間に950℃以上の
温度域で鋳造厚の30%以上の圧延を行った後、Ar3
点−100℃以上からl00℃以上までの温度範囲を1
.5゜( /sec以上40゜( /sec以下の冷却
速度で連続的に冷却することを第5の手段とし、(6)
重量2で Cu:≦1!       Zr:≦0.1zNi: 
≦10Z      Ca:≦0.008!Cr: ≦
1$       B:≦0.006zHo:≦lzR
EM:≦0.0lχ ■: ≦0,2z の1種又は2種以上を含むことを第1乃至第5の手段の
何れかに加えることを第6乃至第10の手段とし、 (7)第1乃至第10の手段の何れかにおいて、オース
テナイトの再結晶可能下限温度以上オーステナイトの再
結晶可能下限温度+150℃以下の温度域で圧延を開始
することを第11乃至第20の手段とし、(8)第1乃
至第10の手段の何れかにおいて、Ar2点以上Ar,
点+100℃以下で圧延を終了することを第21乃至第
40の手段とし、 (9)第1乃至第40の手段の何れかで冷却後、Ac,
点以下で焼き戻すことを第41乃至第80の手段とする
ものである。
上記各手段における各元素の添加量限定理由を以下に述
べる. Cは、本発明に記載の冷却を行うことによりフエライト
とベーナイトより成る組織を得ることにより強度・靭性
の優れた鋼材を経済的に得る点から、Si,Mnは共に
強度の他に靭性、溶接性の点から、AIは経済性の点か
ら、上記の範囲に限定するものであり、Sは靭性の点か
ら上記の範囲とするものである。
また、Cuは溶接金属の熱間割れを防止する点から、N
iは経済性を確保する点から、Tiは結晶粒の細粒化用
の析出酸化物用ではなく、溶接熱影響部の靭性確保用と
しての点から、Cr,No,V,Nbは熱影響部の靭性
の劣化を防止する点から、又焼き入れ性を向上するBは
変態過程での熱間割れを防止する点から、延性や切り欠
き靭性を向上するZr,Caはそれぞれ表面欠陥の発生
防止、清浄度維持の点から、REMはCaと同様の理由
から各々上記の範囲に限定する.上記した、それぞれの
元素の添加目的とその効果は、当利用分野で通常用いら
れている添加目的と、それに期待している効果の範囲に
ある. 〈作用〉 本発明者等は、前記した問題点を解決し、熱経済性の優
れた高い実用性を発揮する高靭性鋼材の製造方法を確立
するために第1表に示す供試綱を用いて実験・検討を重
ねた。
表 l 各圧下率における最低靭性値を第1図に示す。
第l図から本発明者等は、tp以上の温度域で鋳造厚の
30!以上の圧延を行い、引き続き本発明に記載の冷却
条件範囲で冷却すると、組織は30μ1以下のフエライ
ト粒とベーナイトから或る組織となり、再結晶域低温側
(Tp−.−7ρ+150℃未満)における大圧下圧延
を繰り返す必要もな<、30%以上の圧下率を確保する
ことにより、第1図(a)に示す如く、vT rs≦−
60゛Cの靭性を円滑に、且つ安定して得られることを
見出したのである。
また、圧下率が鋳造厚の30χ未満の場合は、本発明の
冷却を行ってもフエライト粒は30//II以下になら
ず、第1図(b)に示す如く、vTrs≦−60℃の靭
性は得られないことを知見したのである.また、第2図
(1)に綱掛けを施して示す様に、Tp以上の温度域で
鋳造厚の30z以上の圧延を開始し、Ar3点以上の温
度範囲で圧延を終了し、引き続き本発明の冷却を行うと
、組織は30μ園以下のフエライト粒とベーナイトから
成る細粒組織となり、その時の靭性レベルは、vTrs
≦−60゛cに安定することを見出した. 更に、■Tp以上Tp+150℃以下の温度域で圧延を
開始するか、又は■Arz点以上Ar3点+lOO℃以
下の温度範囲で圧延を終了する何れか、或いは両者を行
って後、本発明に記載の冷却を行うと、M織は25μ1
以下のフエライト粒とベーナイトから成る細粒組織とな
り、■は第2図(2)に斜線を施して示すように、■は
第2図(3)に斜線を施して示すように、靭性レベルは
vT rs≦−70“C以下に安定し、所期の目的が達
威できることを見出したのである. 仕上げ温度がArz点未満の場合は加工フエライトが残
りvTrs≦−60℃は安定しては得られない。
更に、本発明の条件を満足する圧延を行った後に第3図
、第4図に示すようにAr3点−100℃以上から10
0℃以上迄の温度範囲を1.5℃/see以上40℃/
sec以下で冷却すると、細ねフェライトとべ一ナイト
が生成し、TS≧50kgf/am”の強度とvT r
s≦一60℃の靭性が得られた。
冷却開始温度がAr.−100℃未満になると粗大粒界
フエライトが生威し、冷却停止温度が100 ℃未満に
なると、冷却速度が40℃/sec超の場合はベーナイ
トが増加するか、又はマルテンサイトが生威し、共にv
Trsは−60℃を満足しなかった.本発明は上記知見
を基に成されたもので、本発明を実施することにより、
DR並びに不可避的に行われるHCRによる鋼材の製造
方法を改革し、これ等の熱経済性、生産性等から或る実
用性を飛躍的に改善するものである。
〈実施例〉 (実施例1) 第2表に第l乃至第20の各発明例とそれぞれの比較例
に用いた供試鋼の化学成分を、第3表及び第4表にそれ
ぞれの鋼板の製造条件と得られた材質を示す. 表に明らかな如く、本発明例の鋼番l乃至30は何れも
vTrsは−60℃以下を示し、目的の材質を有する鋼
材が得られた. これ等の本発明例に対し、圧下率、圧延開始温度、仕上
げ温度の何れかが本発明の範囲を満足していない比較例
の鋼番31,32,34,35,37,38,40,4
2,43,45,47,49,50,53,54,56
,57.58はフエライト粒が30μ量以下に細粒化し
ないため、vTrsは−60 ℃に達しなかった. また冷却開始温度、冷却停止温度、冷却速度の何れかが
本発明の範囲を満足していない比較例の鋼番33,36
.39,41,44,46.4B,51,52,55,
59.60は、フエライト粒が30,17l以下に細粒
化しないため、vTrsは−60℃に達しなかった. (実施例2) 第2表に第21乃至第40の各発明例とそれぞれの比較
例に用いた供試鋼の化学成分を、第5表及び第6表にそ
れぞれの鋼板の製造条件と得られた材質を示す。
表に明らかな如く、本発明例の鋼番61乃至90は何れ
もvTrsは−70℃以下を示し、目的の材質を有する
鋼材が得られた。
これ等の本発明例に対し、圧下率、圧延開始温度、仕上
げ温度の何れかが本発明の範囲を満足していない比較例
の鋼番91,92,94,95,97.98, 100
,102, 103, 105, 107, 109,
 110, 113, 114, 116, 117,
 118はフェライト粒が25μ厘以下に細粒化せず、
vTrsは−70℃は勿論、−60℃にも達しなかった
.また冷却開始温度、冷却停止温度、冷却速度の何れか
が本発明の範囲を満たさない比較例の鋼番93.96,
99, iot , 104 , 106, 108,
 111 , 112, 115, 119, 120
はフエライト粒が25μ1以下に細粒化せず、vT r
sは−70 ℃は勿論、一60℃にも達しなかった.(
実施例3) 第2表に第41乃至第80の各発明例とそれぞれの比較
例に用いた供試鋼の化学戊分を、第7表及び第8表の各
々にそれぞれの鋼板の製造条件と得られた材質を示す。
表に明らかな如く本発明例の鋼番121乃至150は何
れもvTrsは−70℃以下を示し、目的の材質を有す
る鋼材が得られた. これ等の本発明例に対し、圧下率、圧延開始温度、仕上
げ温度の何れかが本発明の範囲を満足していない比較例
の綱番151,152,156,158,160,16
1162, 166, 167, 168, 173,
 174, 177はフエライト粒が25μ一以下に細
粒化せず、vTrsは−70 ℃は勿論、−60 ℃に
も達しなかった. また冷却開始温度、冷却停止温度、冷却速度の何れかが
本発明の範囲を満足していない比較例の鋼番153,1
57, 163, 164,169, 170, 17
1, 175, 178. 179は、フエライト粒が
25μ園以下に細粒化せずvTrsは−70 ℃は勿論
、−60℃にも達しなかった.また焼き戻し温度が本発
明の範囲を満たさない?較例の鋼番154, 155,
 159, 165, 172, 176, 180は
、フエライト粒が25μ■以下に細粒化せず、vT r
sは70℃は勿論、一60℃にも達しなかった.〈発明
の効果〉 本発明は、c:o.to〜0.20χより戊る溶鋼を鋳
造凝固後、凝固γをTp以上の温度域で鋳造厚の30%
以上の圧延を行い、凝固時のγを少なくとも10χ以上
再結晶させ、続いてAr3−too℃以上から100℃
以上までの鴇度範囲を1.5 ”C/sec以上40℃
/sec以下の冷却速度で連続的に冷却することにより
細粒フェライトとベーナイトより或る組織を得て強度・
靭性を同時に向上することにより従来技術の問題点を基
本的に解消し、更にTp以上τρ+150以下の温度域
で圧延を開始するか、仕上げ圧延をAr■点以上Ar3
点+100℃以下の低温域で終了するかの何れか一方ま
たは両者を同時に行い、加えて以上の何れかをAc+点
以下で焼き戻すことにより、靭性を更に改善するもので
あり、鋳造鋼を直接圧通するORにおいても、また鋼片
がAr3点以上の温度域にある時点から再加熱を行った
後に圧延に供するHCHの場合も、それぞれが製造する
靭性の優れた鋼材を熱経済性良く高い生産性の下に製造
することを可能にする等、当分野にもたらす効果は大き
い。
【図面の簡単な説明】
第l図は本発明における冷却を行った鋼材の圧下率とv
Trsの関係を図示した図、第2図(1)乃至(3)は
本発明における冷却を行った鋼材の圧延開始温度及び仕
上げ温度とvTrsの関係を図示した図である. 第3図は本発明における圧延を行った鋼材の圧延後の冷
却速度とvTrs, TSの関係を図示した図、第4図
は本発明における圧延を行った鋼材の圧延後の冷却開始
温度及び冷却停止温度とvTrsの関係を示した図であ
る.

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)溶鋼を鋳造凝固後、該鋼がAr_3点温度以上に
    ある間にオーステナイトの再結晶可能下限温度以上の温
    度域で鋳造厚の30%以上の圧延を行った後、Ar3点
    −100℃以上から100℃以上までの温度範囲を1.
    5℃/sec以上40℃/sec以下の冷却速度で連続
    的に冷却することを特徴とする強度・靭性の優れた鋼材
    の製造方法。
  2. (2)重量%で C:0.10〜0.20%S:≦0.025%Si:0
    .01〜0.80%Al:≦0.1%Mn:0.20〜
    2.00% を含み残部鉄及び不可避的成分から成る溶鋼を鋳造凝固
    後、該鋼がAr_3点温度以上にある間に800℃以上
    の温度域で鋳造厚の30%以上の圧延を行った後、Ar
    _3点−100℃以上から100℃以上までの温度範囲
    を1.5℃/sec以上40℃/sec以下の冷却速度
    で連続的に冷却することを特徴とする強度・靭性の優れ
    た鋼材の製造方法。
  3. (3)重量%で C:0.10〜0.20% S:≦0.025%Si:
    0.01〜0.80% Al:≦0.1%Mn:0.2
    0〜2.00% Nb:0.002〜0.1%を含み残
    部鉄及び不可避的成分から成る溶鋼を鋳造凝固後、該鋼
    がAr_3点温度以上にある間に900℃以上の温度域
    で鋳造厚の30%以上の圧延を行った後、Ar_3点−
    100℃以上から100℃以上までの温度範囲を1.5
    ℃/sec以上4℃/sec以下の冷却速度で連続的に
    冷却することを特徴とする強度・靭性の優れた鋼材の製
    造方法。
  4. (4)重量%で C:0.10〜0.20% S:≦0.025%Si:
    0.01〜0.80% Al:≦0.1%Mn:0.2
    0〜2.00% Ti:0.002〜0.1%を含み残
    部鉄及び不可避的成分から成る溶鋼を鋳造凝固後、該鋼
    がAr_3点温度以上にある間に950℃以上の温度域
    で鋳造厚の30%以上の圧延を行った後、Ar_3点−
    100℃以上から100℃以上までの温度範囲を1.5
    ℃/sec以上40℃/sec以下の冷却速度で連続的
    に冷却することを特徴とする強度・靭性の優れた鋼材の
    製造方法。
  5. (5)重量%で C:0.10〜0.20%Al:≦0.1%Si:0.
    01〜0.80%Ti:0.002〜0.1%Mn:0
    .20〜2.00%Nb:0.002〜0.1%S:≦
    0.025% を含み残部鉄及び不可避的成分から成る溶鋼を鋳造凝固
    後、該鋼がAr_3点温度以上にある間に950℃以上
    の温度域で鋳造厚の30%以上の圧延を行った後、Ar
    _3点−100℃以上から100℃以上までの温度範囲
    を1.5℃/sec以上40℃/sec以下の冷却速度
    で連続的に冷却することを特徴とする強度・靭性の優れ
    た鋼材の製造方法。
  6. (6)重量%で Cu:≦1%Zr:≦0.1% Ni:≦10%Ca:≦0.008% Cr:≦1%B:≦0.006% Mo:≦1%REM:≦0.01% V:≦0.2% の1種又は2種以上を含むことを特徴とする特許請求範
    囲第1項乃至第5項の何れかに記載の強度・靭性の優れ
    た鋼材の製造方法。
  7. (7)特許請求範囲第1項乃至第6項の何れかに記載の
    方法において、オーステナイトの再結晶可能下限温度以
    上オーステナイトの再結晶可能下限温度+150℃以下
    の温度域で圧延を開始することを特徴とする強度・靭性
    の優れた鋼材の製造方法。
  8. (8)特許請求範囲第1項乃至第7項の何れかに記載の
    方法において、Ar_3点以上Ar_3点+100℃以
    下で圧延を終了することを特徴とする強度・靭性の優れ
    た鋼材の製造方法。
  9. (9)特許請求範囲第1項乃至第8項の方法で冷却した
    後、Ac_1点以下の温度で焼き戻すことを特徴とする
    強度・靭性の優れた鋼材の製造方法。
JP18660689A 1989-07-18 1989-07-18 強度・靭性の優れた鋼材の製造方法 Pending JPH0353019A (ja)

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JP18660689A JPH0353019A (ja) 1989-07-18 1989-07-18 強度・靭性の優れた鋼材の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003064442A (ja) * 2001-08-21 2003-03-05 Sumitomo Metal Ind Ltd 耐疲労亀裂進展性に優れた鋼板

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