JPH042718A - 中強度鋼材の製造方法 - 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】 （発明の目的） この発明は、構造用鋼として、建築用材、橋梁用材、管
用材などの幅広い用途をもつ、高降伏点、高靭性を有す
る中強度鋼の経済性にも優れる製造方法に関するもので
ある。

（従来の技術） これまで、降伏点４０〜５０　　ｋｇｆ　／　ｎ＋ｍ２
級の中強度鋼は、分塊あるいは連鋳により製造されたス
ラブを、熱間圧延して所定の板厚の鋼板として常温まで
放冷し、さらに、再加熱を行なって焼ならしを施し製造
されてきた。この方法の問題点としては、焼ならしをＡ
　ｃ　３点以上の温度に再加熱するために、圧延のまま
の鋼材にくらべて、靭性は向上するものの降伏強度及び
引張強さの低下を招き、さらには、Ａ　Ｃ３点以上の高
温まで加熱するためエネルギーを多く必要とするなどの
問題があった。

また、特開昭５６−２５９２４号公報には、低温用アル
ミキルド鋼の製造方法が開示されている。これはＮｂを
含まない組成のアルミキルド鋼を用いて、Ａ　Ｃ：１点
以上の未再結晶温度域の加工を含む熱間加工を行なった
後、常温まで急冷し、Ａ　ｃ　１点以下の温度で焼戻し
する方法、或いは上記熱間加工後、大気放冷により常温
まで冷却する方法、さらには、上記大気放冷後、へ自点
以下の温度で焼戻しする方法などである。しかしながら
この方法は、ｆＡ′Ｍ！ｉ成においてＮｂなどの硬化元
素の添加を抑制しているため、中強度鋼としては強度が
不足するという問題がある。

（発明が解決しようとする課題） この発明は、前記した従来技術の問題点、すなわち、調
質による降伏強度、引張強度の低下をなくし、かつ、調
質時の熱エネルギーコストを低減して高降伏点、高靭性
を有する中強度鋼を製造することにある。

（課題を解決するための手段） この発明はの要旨は以下の通りである。

１、　　Ｃ：　０．１０ｗｔ％以上、　０．１７ｗｔ％
以下。

Ｓ　ｉ　　：　０．１０ｉｙｔ％以上、　０．６０ｗｔ
％以下Ｍｎ　　：　０．８０ｗｔ％以上、　１．６０ｗ
ｔ％以下。

Ｖ　　：　０．００５　ｗｔ％以上、　０．０５０　ｗ
ｔ％以下Ｎｂ　　：０．０１０　ｉｗｔ％以上、　０．
０５０　ｗｔ％以下、及び Ａ　１２　：　０．０５ｗｔ％以下。

を含有する綱スラブを、１０００℃以上１２００℃以下
の温度範囲で加熱し、オーステナイト未再結晶域以上の
温度で、累積圧下率３０％以上の圧延を行なった後、常
温まで冷却し、さらにＡｃ、意思下の温度で加熱調質す
ることを特徴とする高降伏点、高靭性を有する中強度鋼
板の製造方法。

２、　　Ｃ：　０．１０ｉｖｔ％以上、　０．１７ｗｔ
％以下。

Ｓ　ｉ　　：　０．１０ｗｔ％以上、　０．６０ｉｖｔ
％以下。

Ｍｎ　　：　０．８０ｗｔ％以上、　１．６０ｗｔ％以
下。

Ｖ　　：　０．００５　ｗｔ％以上、　０．０５０　ｗ
ｔ％以下Ｎｂ　　：０．０１０　ｗｔ％以上、　０．０
５０　ｉｖｔ％以下及び Ａ　１　：　０．０５ｗｔ％以下。

を含み、かつ、 Ｃｒ　　：０．５　ｗｔ％以下 Ｎｉ　　：０．５ｗｔ％以下 Ｔｉ　　：０．０３袈ｔ％以下及び Ｃｕ：０．３ｗｔ％以下 のうちから選んだ１種または２種以上を含有する鋼スラ
ブを、１０００℃以上１２００℃以下の温度範囲で加熱
し、オーステナイト未再結晶域以上の温度で、累積圧下
率３０％以上の圧延を行なった後、常温まで冷却し、さ
らにＡ　Ｃ１点以下の温度で加熱調質することを特徴と
する高降伏点、高靭性を有する中強度鋼板の製造方法。

ここに、Ａ　ｃ　１点以下の温度とは４００℃から６０
０℃の温度範囲を意味する。

また、不純物成分のＰ及びＳはそれぞれ０．０２０ｗｔ
％以下、０．０１５　ｗｔ％以下とすることが好ましい
。

（作　用） この発明は、制御圧延により結晶粒度を細かくするとと
もに、析出物を分散固溶させ、しかる後、Ａ　ｃ　１点
以下の４００℃から６００℃の温度範囲で加熱調質する
ことにより、炭窒化物の微細析出物を析出させフェライ
トを強化することにより高降伏点、高靭性を有する中強
度鋼板が得られることを見出したものである。

以下にこの発明の鋼組成における化学成分範囲、及び製
造条件の限定理由について順に述べる。

Ｃ：　強度及び靭性の付与を目的とするが、０．１０製
ｔ％未満でそれらの効果が得られないため下限を０．１
０ｗｔ％以下とする。一方０．１７ｗｔ％を超えると溶
接性及び靭性が劣化するという問題がある。したがって
、上限を０．１７ｗｔ％とする。

Ｓｉ　：脱酸剤としての役割に加えて、強度と靭性に作
用する成分であるが、０．１０ｗｔ％未満ではそれらの
効果が得られず、逆に０．６０ｗｔ％を超えると靭性が
劣化する。したがって、下限を０．１０ｗｔ％、上限を
０．６０ｗｔ％とする。

Ｍｎ　：強度及び靭性の付与に不可欠な元素であり、高
靭性化のためには０．８０ｗｔ％を必要とするが、１．
６０ｗｔ％を超えると逆に靭性が劣化し、加えて溶接性
も劣化する。したがって、下限を０．８０ｗｔ％、上限
を１．６０ｗｔ％とする。

Ｖ：　　＠を強化し、溶接性の劣化を低減するために重
要な元素であり、０．００５　ｗｔ％を必要とするが、
０．０５ｗｔ％を超えると靭性が劣化するので下限を０
．００５　ｉｖｔ％、上限を０．０５ｗｔ％とする。

Ｎｂ　：　結晶粒の微細化に有用な元素であり、このた
めには０．０１０　ｗｔ％を必要とするが、０．０５０
ｗｔ％を超えると溶接性が劣化する。したがって、下限
を０．０１０　ｗｔ％、上限を０．０５０　ｗｔ％とす
る。

Ａｌ＝　脱酸剤として有効な元素であり、また、鋼中の
Ｎと結合してＡＩＮを形成することによりオーステナイ
トを微細化し、靭性を向上させるのに有効であるが、過
剰に添加すると逆に靭性が劣化する。したがって、その
うれいのない０．０５ｗｔ％を上限とする。

Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｕ　　：強度向上に有効な同効成
分であるが、靭性、溶接性などに悪影響を及ぼすうれい
のない量として、上限をそれぞれ、Ｃｒを０．５　ｗｔ
％、Ｎｉ　を０．Ｓｉ％、Ｔｉを０．０３ｗｔ％、Ｃｕ
を０．３　ｗｔ％とする。なお、これらのＣｒ、Ｎｉ　
、Ｔｉ　、Ｃｕは、それぞれ上記範囲内で複合添加する
こともよい。

なお、Ｐ、Ｓについては特に限定しないが靭性、溶接性
の劣化防止の観点から、Ｐを０．０２０　ｗｔ％以下、
Ｓを０．０１５　ｉ１ｔ％以下とすることが好ましい。

つぎに製造条件の限定理由について述べる。

スラブの加熱温度を１０００℃以上１２００″Ｃ以下と
したのは、分塊または連鋳スラブを製造した際に析出し
ている合金成分の炭窒化物を再固溶させるためで、１０
００℃以下では十分に固溶させずに後々まで残存して鋼
材の靭性を害するためであり、また、１２００℃以上に
なるとオーステナイト粒が粗大化して靭性の劣化を招く
ためである。

つづいて、オーステナイト未再結晶域以上の温度での圧
延を累積圧下率３０％以上としたことは、オーステナイ
トを微細化することにより靭性の向上をはかるためであ
る。

すなわち、累積圧下率３０％未満では、オーステナイト
再結晶域で圧延する場合は、オーステナイトの十分な微
細化が行なわれず、また、オーステナイト再結晶域から
オーステナイト未再結晶域での圧延、およびオーステナ
イト未再結晶域での圧延の場合は、オーステナイト粒内
に変形帯を導入することができず、このためオーステナ
イト粒の分割による微細化が行なわれず、したがってオ
ーステナイトの微細化による靭性の向上は得られなくな
る。

さらに、圧延冷却後Ａ　ｃ　１点以下の温度、すなわち
４００℃から６００℃の温度範囲での調質は、これを行
なうことにより、フェライト中に数人程度の炭窒化物が
析出し、これがフェライトを強化することになり、高降
伏点が得られるということによるものである。

以下に実験例をもとに説明を加える。

転炉で溶製し、連鋳て鋳造した表１に示す３種類の化学
組成を有する鋼スラブを、表２に示す圧延条件で圧延し
た後冷却し、４００℃から９３０℃までの温度で調質し
た試験片について、引張特性、衝撃特性、ミクロ組織な
どを調査した。

調整し、しかるｍ８３ｏ℃により圧延を再開して仕上温
度７９５℃で圧延を終了したことを示すものである。

また、調質処理は、加熱炉をあらかじめ目的とする調質
温度に１０分間保持した後試験片を操入し、試験片が調
質温度になってから５分保持後空冷したものであり、試
験片は、第１図に示すように敷板の上に乗せて調質した
ものであり、調質温度は試験片温度を測定した。

調査結果を第２図および第３図に示す。

第２図の引張特性を見ると、この発明の適合鋼は圧延ま
まの状態にくらべ調質温度の上昇に伴って降伏点は上昇
し、５００℃を最高にして、これを趨えると低下傾向を
示しているが７００℃までは圧延ままより高い値を示し
ている。また、第３図の靭性を見ると、調質温度６００
℃までは一６０℃におけるシャルピー吸収エネルギーｖ
Ｅ−６０、破面遷移温度ｖＴｒｓともに殆んど変化が見
られず高靭性を示しているが７００℃になると急激に低
下している。

したがって、高降伏点、高靭性を得るための調質温度は
４００℃から６００℃の間がよい。

また、ミクロ組織の観察結果によると、フェライトとパ
ーライトから成る微細組織を呈しており、フェライト中
に数人程度の析出物が見られる。すなわち、調質処理に
より上記析出物がフェライト中に析出し、フェライトを
強化し、降伏点を上昇させることになる。

なお、圧延では低降伏点であり、調質後に高降伏点とな
る現象を有効に利用して、成形加工を加工が容易な圧延
後の低降伏点の時に行ない、加工後にＡ　ｃ　、意思下
の温度で調質を行なって高降伏点を得るという用途にも
適用できる。

（実施例） 転炉で溶製し、連鋳て鋳造した表３に示す化学組成を有
する１３種類の鋼スラブと、前記した表１に示した３種
類の鋼スラブを用い、圧延および調質を行ない、引張特
性、衝撃特性を調査した。

圧延は表１および表２に示す全ての鋼について、オース
テナイト再結晶域から未再結晶域にかけて行ない、鋼記
号Ｂ綱についてはオーステナイト再結晶域のみの圧延、
および未再結晶域のみの圧延を行なった。これらの圧延
条件を表４に示す。

また、調質は前記した方法と同じ方法で、調質温度を５
００℃２保持時間を３５１１Ｉｉｎの同一条件で行なっ
た。引張特性、衝撃特性の調査結果を表５に示す。

表５から明らかなように、この発明の適合例は、圧延が
オーステナイト再結晶域の場合（試料番号１７）、オー
ステナイト再結晶域から未再結晶域の場合（試料番号２
，３．７〜１６）、オーステナイト末再結晶域の場合（
試料番号１８）のいずれの場合も、降伏点４６．８　ｋ
ｇｆ／　ｍｍ２以上、ｖＥ　−６０１４，２ｋｇｆ−ｍ
以上、ｖ　Ｔ　ｒｓ　　−５９℃以下と、高降伏点、高
靭性値を示している。

（発明の効果） この発明によれば、調質をＡ　ｃ　１点以下の低い温度
で行なうことにより、経済性にすぐれた高降伏点高靭性
の中強度鋼が得られ広く構造用鋼として利用させるばか
りでなく、圧延後は低降伏点であることを利用して、成
形加工が容易な圧延後に成形加工を行ない、その後Ａ　
Ｃ１点以下の温度で調質し高降伏点を得るというような
用途にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、調質処理を行う際の試験片の調整状況を示す
斜視図、 第２図は、 図、 第３図は、 である。 １・・・敷板 ２・・・引張試験片 ３・・・シャルピー試験片 ４・・・熱電対 調質温度と引張特性の関係を示す線 調質温度と衝撃特性の関係を示す線図 ３シヤルと− の真島 第２図 調質ｉ度（τ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｃ：０．１０ｗｔ％以上、０．１７ｗｔ％以下、Ｓ
   ｉ：０．１０ｗｔ％以上、０．６０ｗｔ％以下、Ｍｎ：
   ０．８０ｗｔ％以上、１．６０ｗｔ％以下、Ｖ：０．０
   ０５ｗｔ％以上、０．０５０ｗｔ％以下、Ｎｂ：０．０
   １０ｗｔ％以上、０．０５０ｗｔ％以下、及び Ａｌ：０．０５ｗｔ％以下、 を含有する鋼スラブを、１０００℃以上１２００℃以下
   の温度範囲で加熱し、オーステナイト未再結晶域以上の
   温度で、累積圧下率３０％以上の圧延を行なった後、常
   温まで冷却し、さらにＡｃ＿１点以下の温度で加熱調質
   することを特徴とする高降伏点、高靭性を有する中強度
   鋼板の製造方法。 ２、Ｃ：０．１０ｗｔ％以上、０．１７ｗｔ％以下、Ｓ
   ｉ：０．１０ｗｔ％以上、０．６０ｗｔ％以下、Ｍｎ：
   ０．８０ｗｔ％以上、１．６０ｗｔ％以下、Ｖ：０．０
   ０５ｗｔ％以上、０．０５０ｗｔ％以下、Ｎｂ：０．０
   １０ｗｔ％以上、０．０５０ｗｔ％以下、及び Ａｌ：０．０５ｗｔ％以下、 を含み、かつ、 Ｃｒ：０．５ｗｔ％以下 Ｎｉ：０．５ｗｔ％以下 Ｔｉ：０．０３ｗｔ％以下及び Ｃｕ：０．３ｗｔ％以下 のうちから選んだ１種または２種以上を含有する鋼スラ
   ブを、１０００℃以上１２００℃以下の温度範囲で加熱
   し、オーステナイト未再結晶域以上の温度で、累積圧下
   率３０％以上の圧延を行なった後、常温まで冷却し、さ
   らにＡｃ＿１点以下の温度で加熱調質することを特徴と
   する高降伏点、高靭性を有する中強度鋼板の製造方法。