JPH0617507B2

JPH0617507B2 - 高強度高じん性厚鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH0617507B2
Application number: JP60282719A
Authority: JP
Inventors: 誠今中; 久栄寺嶋; 千晃志賀
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1985-12-18
Filing date: 1985-12-18
Publication date: 1994-03-09
Anticipated expiration: 2009-03-09
Also published as: JPS62142724A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）熱間圧延後の冷却過程で焼入れしその後焼もどしを施
す、直接焼入れ−焼もどし工程によつて強度およびじん
性の優れた鋼板を得ることができる鋼成分と熱処理の適
合に関連した開発研究の成果についてこの明細書に述べ
る技術内容は、いわゆる調質厚鋼板の製造に係わる技術
分野に位置している。

（従来の技術）従来より、優れた強度、じん性を備えた鋼板を製造する
方法としては一般に圧延後、再び加熱して、焼入れ、焼
もどしを行う調質熱処理が行われている。

この製造工程に対し、省工程あるいは、工程の連続化を
目的にスラブ加熱に適用した熱エネルギーをそのまま圧
延終了後の焼入れにも利用することが試みられた。

この直接焼入れ−焼もどし工程（以下DQ- Tという）に
おいては、従来の再加熱焼入れ−焼もどし工程(RQ-T)に
比べて、上記の工程上のメリツト以外にも加熱温度が高
く、その冷却過程で焼入れすることから焼入時には鋼の
合金成分が十分固溶し、オーステナイトも均質であり、
焼入れ性が向上するという利点がある。

しかし、この固溶元素量の増加による利点は、圧延終了
時に合金元素が過飽和に固溶した状態が接続しているう
ちに焼入れするためにもたらされたものであり、非平衡
な状態を利用したものである。

したがつて、直接焼入れ工程においては圧延終了から焼
入れまでの時間が、その鋼の材質に大きく影響し、実際
の製造工程においては従来同じ鋼板内においても焼入れ
装置に入る時間的な「ずれ」のために材質のばらつきの
原因となるという問題があつた。

特公昭58-3011号公報には、上記のような材質のばらつ
き対策として、圧延終了から焼入れまでの時間を制限す
る方法が開示されているが、引張り強さ６０kgf/mm²以
上の高張力鋼板の焼入性向上に不可欠な成分であるＢの
挙動については考慮されていない。

（発明が解決しようとする問題点）この発明は高張力鋼成分とそれに適合する直接焼入れ条
件の適合により、DQ-Tに由来した材質のばらつきを、と
くにＢ添加鋼において解決することを目的としている。

（問題点を解決するための手段）発明者らは鋼の焼入れ性と密接に関係する直接焼入れ工
程におけるＢの挙動について研究した結果、圧延終了か
ら焼入れ開始前までの期間でのＢの析出が焼入れ性に著
しい影響を及ぼすことが判明した。さらにＢの析出を抑
制するには、スラブ加熱温度の高温化およびTiの添加が
有利であること、とくにTiの添加はその量を適正化する
ことによつて、圧延終了から焼入れに至るまでの時間が
一定値以上であれば高強度、高じん性が得られることを
見い出した。

この発明は上記知見に由来するものである。

すなわちこの発明は、鋼中成分として、Ｂ：0.0003〜0.
0030wt％（以下単に％と示す）のほかTi：0.002〜0.04
％とＮ：0.0100％以下とを両者の比Ti/N２．０〜４．０
の範囲で含有する鋼スラブを、１０００〜１３００℃の
温度域に加熱後、熱間圧延を施し、８００℃以上の温度
で熱間圧延を終了し、この圧延の終了後、８００℃を下
まわらぬ圧延終了温度に近い温度で１分以上６分以下保
持するか又は、圧延の終了に引続く冷却過程で８００℃
を下まわらぬ温度に至る間、分以上６分以下経過したの
ち、引続き３００℃以下の温度に急冷し、その後焼もど
しを行うことを特徴とする高強度高じん性厚鋼板の製造
方法である。

ここに圧延終了から焼入れに至るまでの間におけるＢの
挙動と金属組織的な変化、とくにＢ添加鋼の焼入れ効果
との関係が以下のように解明されたことがこの発明の完
成を導いた基礎である。

さてＢ添加鋼の圧延終了から焼入れまでの保持時間は、
その間における鋼板内の変化を考慮して適切な条件を設
定する必要がある。

すなわちこの保持中におけるＢの挙動は、固溶Ｂのオーステナイト粒界への拡散、偏折、窒化物（ＢＮ）としての折出、が考えられる。

上記の挙動は焼入性に関して不利であつて、とくにＢ
Ｎの折出による固溶Ｂの不足から焼入れ性の低下を招く
ことは、焼入れまでの時間が不定になつて材質上の不均
一性にも関係するため、重要な因子である。

そこで発明者らは、直接焼入れ時におけるＢの有効利用
に必要な固溶Ｂを確保する方法について種々試行したと
ころ、Tiの添加がＢＮの折出抑制、すなわち固溶Ｂの確
保に有利であり、Ｂの有効利用を図れることを見い出
し、この発明を開発するに至つた。

（作用）この発明の成分範囲の限定理由を以下に述べる。Ｂ：0.
0003〜0.0030％引張り強さ６０kgf/mm²以上の調質高張力鋼を製造する
にはＢの焼入性向上の効果を利用することが不可欠であ
り、焼入性を向上するには0.0003％以上は必要である。
また0.0030％をこえると溶接性を阻害するので、0.0003
〜0.0030％とした。

Ti：0.002〜0.04％およびＮ：0.0100％以下かつTi/N：
2.0〜4.0 Tiは、ＢＮの折出を抑制するために0.002％は必要であ
るが、0.04％をこえるとじん性が劣化するので0.002〜
0.04％とした。さらにTi量はＮ量に応じて規定する必要
があり、すなわちTi/Nが２．０以上４．０以下となる範
囲に限定した。Ｎの固定に十分なTi量を確保するにはTi
/Nを２．０以上にする必要があり、また過剰なTiによる
じん性の劣化を抑制するのにTi/Nを４．０以下とした。
一方Ｎ量は0.0100％をこえると母材じん性を劣化するた
め0.0100％を上限とした。

この発明の方法に適合する鋼成分については次のとおり
であり、その限りにおいてこの発明の効果は何ら影響を
うけない。

なお以下の成分のほか、Ｐ：0.012％以下、Ｓ：0.004％
以下であれば不純物として許容できる範囲である。

Ｃは、焼入性と強度の確保に不可欠な成分であり、通常
0.04％以上必要とするが、0.15％をこえると溶接性を阻
害するため、0.04〜0.15％の範囲とする。

Siは、脱酸と強度確保を目的として0.01％以上必要とす
るが、０．３％をこえるとじん性の劣化を招くので0.01
〜０．３％の範囲とする。

Mnは、鋼の焼入性を確保するため０．１％以上必要とす
るが、２．０％をこえるとじん性および溶接性を阻害す
るため０．１〜２．０％の範囲とする。

Crは、焼入性、耐酸化性および高温強度を向上させる成
分であり０．１％以上を必要とするが、０．７％をこえ
ると溶接性、母材じん性が劣化するので０．１〜０．７
％の範囲とする。

Niは、焼入性の確保と低温じん性の向上のために０．１
％以上を必要とするが、３．０％をこえると経済的に不
利となるので０．１〜３．０％の範囲とする。

MOは、焼入性を確保するため0.01％以上を必要とする
が、溶接性およびコストの点から0.70％以下の含有量と
する。

Ｖは、強度を確保するには0.01％以上を必要とするが、
母材じん性と溶接性に悪影響を与えないためには0.10％
以下の含有量とする。

Nbは、強度確保のため0.01％以上を必要とするが、母材
じん性と溶接性に悪影響を与えないためには２．０％以
下の含有量とする。

Cuは、強度を高めるため０．１％以上を必要とするが、
０．６％をこえるとじん性、溶接性を阻害するので０．
１〜０．６％の範囲とする。

Alは、脱酸および細粒化のため0.01％以上を必要とする
が、０．１％をこえる含有はじん性を阻害する。なおAl
はAlNとしてＮを固定する効果が認められるが、Alを含
有する場合にもこの発明の効果が減ずることはない。

次に直接焼入れ（ＤＱ）の条件に関して、まずスラブ加
熱温度はＤＱ時におけるＢの如き合金成分の固溶化効果
を十分に得るのに１０００℃以上を必要とするが、１３
００℃をこえる温度ではオーステナイト粒の粗大化を招
くので１０００〜１３００℃の温度範囲とした。なお１２５０℃をこえる
とγ粒の粗大化を招きじん性が劣化する可能性があるた
め、１２５０℃以下とするのがより好ましい。

また圧延仕上温度は、圧延後のオーステナイト粒の再結
晶およびＢ炭化物の析出抑制を実現するのに８００℃以
上の温度が必要である。

さらに圧延終了後、８００℃を下まわらぬ圧延終了温度
に近い温度で１分以上６分以下保持するか又は、圧延終
了に引続く冷却過程で８００℃を下まわらぬ温度に至る
間、１分以上６分以下経過させる必要がある。

即ち１分以上の保持又は経過時間はＤＱ時に安定した焼
入れを行うために固溶Ｂをオーステナイト粒界に偏析さ
せ得るのに不可欠な事項である。しかし６分間を超える
保持又は経過時間は圧延能率を著しく低下させるばかり
か、Ｂの析出が生じ焼入性の低下、靭性の劣化を招く可
能性があるため、不利である。

その後の焼入れは、３００℃以下の温度まで急冷してマル
テンサイト変態を完全に完了させる必要がある。

なお焼入れ後の焼もどしは、鋼板の強度、じん性を調整
するために行い、この発明の効果が焼もどし処理によつ
て損われることはない。

（実施例）表１に示す組成の鋼を供試材として板厚１００mmのブロ
ツクを１０００〜１３００℃の温度域で１時間加熱し、
その後板厚３０mmまで圧延した。圧延仕上温度を表２に
示す９００〜７００℃の範囲で変化させ、圧延終了後、
別に用意した圧延仕上温度と等しい温度に設定した炉の
中に入れて１分間あるいは６分間保持した。

その後８００〜５００℃の間を冷却速度１０℃／Ｓで１
５０℃まで急冷し、次に焼もどしを６３０℃、４０min
で行つた。熱処理後シヤルピー試験および引張試験を行
つた結果を、表２に示す。

この発明に適合するTi量を含有する(A)，(B)鋼で、かつ
圧延後の保持温度が８００℃以上の場合（適合例）に
は、６分間保持を経た後も１分間保持と同様に優れた強
度およびじん性が得られたが、残りの供試材は６分間保
持した場合に急激に強度が低下し、じん性も劣化した。

またスラブ加熱温度あるいは保持温度が適合範囲より低
い場合は、成分が適合範囲であつても強度およびじん性
を確保するのが困難であつた。

以上の実施例より明らかなようにこの発明法によつてDQ
-T 工程による高強度高じん性鋼の材質を高水準でか
つ、「ばらつき」を最小限にして製造できることがわか
る。

これは、圧延板のトツプとボトムでの焼入れ装置に入る
時間的な「ずれ」による材質の「ばらつき」がなく、高
品質の厚鋼板が製造可能であることを示すものである。

上述実施例は圧延仕上温度と等しい温度で１分間以上の
保持を行う場合について述べたが、この保持は、それに
加えて、圧延終了後、焼入れのための急冷前における冷
却過程にて、８００℃を下まわらぬ温度に至るまでの間
の経過時間を１分以上とすることによつても同等の効果
が得られる。

（発明の効果）Ｂ添加鋼におけるTi，Ｎの量比およびＤＱ条件のコント
ロールによつて、直接焼入れにて従来しばしば生じた強
度、じん性のばらつきがなく、それらの水準の高い厚鋼
板が安定に得られる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼中成分として、Ｂ：0.0003〜0.0030wt％のほか Ti：0.002〜0.04wt％とＮ：0.0100wt％以下とを両者の
比Ti/N２．０〜４．０の範囲で含有する鋼スラブを、１０００〜１３００℃の温度域に加熱後、熱間圧延を施
し、８００℃以上の温度で熱間圧延を終了し、この圧延の終了後、８００℃を下まわらぬ圧延終了温度
に近い温度で１分以上６分以下保持するか又は、圧延の
終了に引続く冷却過程で８００℃を下まわらぬ温度に至
る間、１分以上６分以下経過したのち、引続き３００℃以下の温度に急冷し、その後焼もどしを行う、ことを特徴とする高強度高じん
性厚鋼板の製造方法。