JPH09209077A - 高温耐火鋼材及びその製造方法 - Google Patents
高温耐火鋼材及びその製造方法Info
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- JPH09209077A JPH09209077A JP3427496A JP3427496A JPH09209077A JP H09209077 A JPH09209077 A JP H09209077A JP 3427496 A JP3427496 A JP 3427496A JP 3427496 A JP3427496 A JP 3427496A JP H09209077 A JPH09209077 A JP H09209077A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、建築物骨材用主として用いられ無
被覆もしくは少ない被覆で供せされる７００℃仕様の４
００〜５１０Ｎ／ｍｍ2級高温耐火鋼材及びその製造法
に関するものである。 【解決手段】 主として、重量比で、主としてＣ：０.
０２〜０.０７％、Ｎｂ：０.１〜０.１５％、Ａｌ：０.
０４〜０.１％、Ｂ：０.０００３〜０.００２％を含有
し且つＭｏ：０.３〜１％、Ｖ：０.０２％〜０.１％の
１種または２種以上を含有する鋼組成を有し、さらに、
Ｃ、Ｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｖ含有量及びベイナイト組織分率
ｆで表されるＮｂ複合析出パラメーター、ＮＢＰ＝Ｎ＋
０.３×Ｃ−（Ｎｂ／１５＋Ｍｏ／５０＋Ｖ／２０）が
Ｃ≦ＮＢＰ≦０.００５を満足する高温耐火鋼材。靱性
はさらにＣａもしくはＲＥＭの添加、溶接部靱性はＮｉ
もしくはＴｉの添加によって向上せられる。
被覆もしくは少ない被覆で供せされる７００℃仕様の４
００〜５１０Ｎ／ｍｍ2級高温耐火鋼材及びその製造法
に関するものである。 【解決手段】 主として、重量比で、主としてＣ：０.
０２〜０.０７％、Ｎｂ：０.１〜０.１５％、Ａｌ：０.
０４〜０.１％、Ｂ：０.０００３〜０.００２％を含有
し且つＭｏ：０.３〜１％、Ｖ：０.０２％〜０.１％の
１種または２種以上を含有する鋼組成を有し、さらに、
Ｃ、Ｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｖ含有量及びベイナイト組織分率
ｆで表されるＮｂ複合析出パラメーター、ＮＢＰ＝Ｎ＋
０.３×Ｃ−（Ｎｂ／１５＋Ｍｏ／５０＋Ｖ／２０）が
Ｃ≦ＮＢＰ≦０.００５を満足する高温耐火鋼材。靱性
はさらにＣａもしくはＲＥＭの添加、溶接部靱性はＮｉ
もしくはＴｉの添加によって向上せられる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高温耐火鋼材及び
その製造方法に関するものである。特に普通鋼（引張強
さ４００〜５１０Ｎ／ｍｍ2 級の鋼）において、７００
℃付近での耐火性の向上が著しい高温耐火鋼材及びその
製造方法に関するものである。
その製造方法に関するものである。特に普通鋼（引張強
さ４００〜５１０Ｎ／ｍｍ2 級の鋼）において、７００
℃付近での耐火性の向上が著しい高温耐火鋼材及びその
製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】昨今の構造物施工のコストダウンの気運
は建築業界に対しても強く、建設・鉄骨会社への安全規
制の強化要求の反面、コストダウンも同時に要求される
といった厳しい風潮にある。
は建築業界に対しても強く、建設・鉄骨会社への安全規
制の強化要求の反面、コストダウンも同時に要求される
といった厳しい風潮にある。
【０００３】その最たるものは耐火規制とそれに関る施
工のコストダウン指向であり、厳しい耐火基準を満足し
つつも施主側からのコストダウン要求に応えるべく、建
設・鉄骨各社は工程省略等で対応しなけらばならない。
そのため、直近では無被覆もしくは被覆低減可能な４０
０〜４９０Ｎ／ｍｍ2級耐火鋼開発に対する要求が高ま
っている。
工のコストダウン指向であり、厳しい耐火基準を満足し
つつも施主側からのコストダウン要求に応えるべく、建
設・鉄骨各社は工程省略等で対応しなけらばならない。
そのため、直近では無被覆もしくは被覆低減可能な４０
０〜４９０Ｎ／ｍｍ2級耐火鋼開発に対する要求が高ま
っている。
【０００４】上記の耐火鋼材への要求特性は、従来材を
はるかに上回る耐火特性（７００℃降伏強さが常温規格
降伏強さの２／３以上の値、すなわち１５７Ｎ／ｍｍ2
以上）を有すること、低降伏比であること、及び施工時
の足場金具や吊金具を少ない予熱で溶接するための溶接
性に優れることなどが望まれる。
はるかに上回る耐火特性（７００℃降伏強さが常温規格
降伏強さの２／３以上の値、すなわち１５７Ｎ／ｍｍ2
以上）を有すること、低降伏比であること、及び施工時
の足場金具や吊金具を少ない予熱で溶接するための溶接
性に優れることなどが望まれる。
【０００５】従来目的に使用される耐火性鋼板の製造方
法の公知技術としては、たとえば特開平３−１７３７１
５に記載されている４９０Ｎ／ｍｍ2級鋼材があるが、
そもそも６００℃程度での耐火性を考慮したものであ
り、７００℃付近の高温耐火性を具備する技術の開発が
強く求められている。
法の公知技術としては、たとえば特開平３−１７３７１
５に記載されている４９０Ｎ／ｍｍ2級鋼材があるが、
そもそも６００℃程度での耐火性を考慮したものであ
り、７００℃付近の高温耐火性を具備する技術の開発が
強く求められている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に鑑み考案されたもので、７００℃と高温での耐火
性に優れ、さらに好ましくは耐震性及び溶接性にも優れ
た鋼材を提供するものである。
事情に鑑み考案されたもので、７００℃と高温での耐火
性に優れ、さらに好ましくは耐震性及び溶接性にも優れ
た鋼材を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は以下の通
りである。
りである。
【０００８】（１）重量比で、Ｃ：０．０２〜０．０７
％、Ｓｉ：０．０５〜０．３％、Ｍｎ：０．８〜１．５
％、Ｎｂ：０．１〜０．１５％、Ａｌ：０．０４〜０．
１％、Ｂ：０．０００３〜０．００２％を含有し、Ｎｂ
との複合炭窒化物形成元素群、Ｍｏ：０．３〜１％、
Ｖ：０．０２〜０．１％の１種または２種を含有し、且
つ、Ｃ、Ｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｖ含有量及びベイナイト組織
分率ｆで表されるＮｂ複合析出パラメーター、ＮＢＰ＝
Ｎ＋０．３×Ｃ−ｆ×（Ｎｂ／１５＋Ｍｏ／５０＋Ｖ／
２０）が０≦ＮＢＰ≦０．００５を満足し、残部Ｆｅ及
び不可避的不純物からなることを特徴とする高温耐火鋼
材、（２）重量比で、Ｃ：０．０２〜０．０７％、Ｓ
ｉ：０．０５〜０．３％、Ｍｎ：０．８〜１．５％、Ｃ
ｒ：０．３〜１％、Ｎｂ：０．１〜０．１５％、Ａｌ：
０．０４〜０．１％、Ｂ：０．０００３〜０．００２％
を含有し、Ｎｂとの複合炭窒化物形成元素群、Ｍｏ：
０．３〜１％、Ｖ：０．０２〜０．１％の１種または２
種を含有し、且つ、Ｃ、Ｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｖ含有量及び
ベイナイト組織分率ｆで表されるＮｂ複合析出パラメー
ター、ＮＢＰ＝Ｎ＋０．３×Ｃ−ｆ×（Ｎｂ／１５＋Ｍ
ｏ／５０＋Ｖ／２０）が０≦ＮＢＰ≦０．００５を満足
し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなることを特徴と
する高温耐火鋼材、（３）前記（１）もしくは（２）記
載の鋼組成に、更に、Ｎｉ：０．２〜１％、Ｔｉ：０．
０１〜０．０５％の１種または２種を含有せしめたこと
を特徴とする前記（１）または（２）記載の高温耐火鋼
材、（４）前記（１）、（２）もしくは（３）記載の鋼
に、Ｃａ：０．００１〜０．０１％、ＲＥＭ：０．０１
〜０．０５％の１種または２種を含有せしめたことを特
徴とする前記（１）、（２）もしくは（３）記載の高温
耐火鋼材、及び、（５）前記（１）、（２）、（３）も
しくは（４）記載の鋼において、Ｃ、Ｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、
Ｖ含有量及びベイナイト組織分率ｆで表されるＮｂ複合
析出パラメーター、ＮＢＰ＝Ｎ＋０．３×Ｃ−ｆ×（Ｎ
ｂ／１５＋Ｍｏ／５０＋Ｖ／２０）が０≦ＮＢＰ≦０．
００５を満足し且つ圧延後、ベイナイト組織分率が０．
６以上となる熱処理を施し、さらにＭｏおよび／または
ＶとＮｂとの複合炭窒化物形成熱処理を施すことを特徴
とする高温耐火鋼材の製造方法。
％、Ｓｉ：０．０５〜０．３％、Ｍｎ：０．８〜１．５
％、Ｎｂ：０．１〜０．１５％、Ａｌ：０．０４〜０．
１％、Ｂ：０．０００３〜０．００２％を含有し、Ｎｂ
との複合炭窒化物形成元素群、Ｍｏ：０．３〜１％、
Ｖ：０．０２〜０．１％の１種または２種を含有し、且
つ、Ｃ、Ｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｖ含有量及びベイナイト組織
分率ｆで表されるＮｂ複合析出パラメーター、ＮＢＰ＝
Ｎ＋０．３×Ｃ−ｆ×（Ｎｂ／１５＋Ｍｏ／５０＋Ｖ／
２０）が０≦ＮＢＰ≦０．００５を満足し、残部Ｆｅ及
び不可避的不純物からなることを特徴とする高温耐火鋼
材、（２）重量比で、Ｃ：０．０２〜０．０７％、Ｓ
ｉ：０．０５〜０．３％、Ｍｎ：０．８〜１．５％、Ｃ
ｒ：０．３〜１％、Ｎｂ：０．１〜０．１５％、Ａｌ：
０．０４〜０．１％、Ｂ：０．０００３〜０．００２％
を含有し、Ｎｂとの複合炭窒化物形成元素群、Ｍｏ：
０．３〜１％、Ｖ：０．０２〜０．１％の１種または２
種を含有し、且つ、Ｃ、Ｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｖ含有量及び
ベイナイト組織分率ｆで表されるＮｂ複合析出パラメー
ター、ＮＢＰ＝Ｎ＋０．３×Ｃ−ｆ×（Ｎｂ／１５＋Ｍ
ｏ／５０＋Ｖ／２０）が０≦ＮＢＰ≦０．００５を満足
し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなることを特徴と
する高温耐火鋼材、（３）前記（１）もしくは（２）記
載の鋼組成に、更に、Ｎｉ：０．２〜１％、Ｔｉ：０．
０１〜０．０５％の１種または２種を含有せしめたこと
を特徴とする前記（１）または（２）記載の高温耐火鋼
材、（４）前記（１）、（２）もしくは（３）記載の鋼
に、Ｃａ：０．００１〜０．０１％、ＲＥＭ：０．０１
〜０．０５％の１種または２種を含有せしめたことを特
徴とする前記（１）、（２）もしくは（３）記載の高温
耐火鋼材、及び、（５）前記（１）、（２）、（３）も
しくは（４）記載の鋼において、Ｃ、Ｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、
Ｖ含有量及びベイナイト組織分率ｆで表されるＮｂ複合
析出パラメーター、ＮＢＰ＝Ｎ＋０．３×Ｃ−ｆ×（Ｎ
ｂ／１５＋Ｍｏ／５０＋Ｖ／２０）が０≦ＮＢＰ≦０．
００５を満足し且つ圧延後、ベイナイト組織分率が０．
６以上となる熱処理を施し、さらにＭｏおよび／または
ＶとＮｂとの複合炭窒化物形成熱処理を施すことを特徴
とする高温耐火鋼材の製造方法。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の高温での耐火強度の向上
機構としては、本発明者らは、Ｂのオーステナイト粒界
への偏析作用による焼入れ効果によりベイナイト主体組
織（望ましくは６０％以上）を有したベイナイト基地中
に、Ｎｂ炭窒化物を核としてＶ及び／又はＭｏの板状炭
窒化物（特に平均一辺長さ５０μｍ以上の板状のもの）
が複合析出することを考え、この強化機構により結果的
に火災時にも７００℃という高温で高い耐火強度（降伏
強さ）が得られるというものである。併せてＣを低く抑
えているため低降伏比及び溶接性も同時に良好である高
温耐火鋼材を提供できるというものである。
機構としては、本発明者らは、Ｂのオーステナイト粒界
への偏析作用による焼入れ効果によりベイナイト主体組
織（望ましくは６０％以上）を有したベイナイト基地中
に、Ｎｂ炭窒化物を核としてＶ及び／又はＭｏの板状炭
窒化物（特に平均一辺長さ５０μｍ以上の板状のもの）
が複合析出することを考え、この強化機構により結果的
に火災時にも７００℃という高温で高い耐火強度（降伏
強さ）が得られるというものである。併せてＣを低く抑
えているため低降伏比及び溶接性も同時に良好である高
温耐火鋼材を提供できるというものである。
【００１０】ここで、球状Ｎｂ炭窒化物を核としたＶも
しくはＭｏの板状炭窒化物の長さと７００℃での降伏強
さとの関係を詳細に検討したところ、上記板状析出物の
平均一辺長さが５０μｍ以上のときの特に高い降伏値が
得られることからわかった。これは、変形の担い手であ
る可動転位線を析出物界面で吸引することにより相乗効
果が発揮されるためと本発明者らは考えている。また、
鋼のミクロ組織中に６０％以上のベイナイト組織が含ま
れると、前記転位線の吸引が促進され、さらに安定的に
高い高温耐火強度が得られることもわかった。
しくはＭｏの板状炭窒化物の長さと７００℃での降伏強
さとの関係を詳細に検討したところ、上記板状析出物の
平均一辺長さが５０μｍ以上のときの特に高い降伏値が
得られることからわかった。これは、変形の担い手であ
る可動転位線を析出物界面で吸引することにより相乗効
果が発揮されるためと本発明者らは考えている。また、
鋼のミクロ組織中に６０％以上のベイナイト組織が含ま
れると、前記転位線の吸引が促進され、さらに安定的に
高い高温耐火強度が得られることもわかった。
【００１１】次に、本発明の限定理由を説明する。
【００１２】Ｃは、最低限の焼入れ性の確保及び炭窒化
物の構成元素ということで０．０２％以上が必要である
が、０．０７％を越える添加により溶接性が著しく低下
し、且つ過剰な固溶Ｃ及びセメンタイトにより降伏強さ
が上がり結果的に常温での降伏比が高くなって常温での
耐震性が低下してしまう。よってＣの添加範囲は０．０
２〜０．０７％である。
物の構成元素ということで０．０２％以上が必要である
が、０．０７％を越える添加により溶接性が著しく低下
し、且つ過剰な固溶Ｃ及びセメンタイトにより降伏強さ
が上がり結果的に常温での降伏比が高くなって常温での
耐震性が低下してしまう。よってＣの添加範囲は０．０
２〜０．０７％である。
【００１３】Ｓｉは、脱酸及び焼き入性の点から最低
０．０５％を必要とするが、０．３％を越える添加によ
り溶接性を低下させるばかりでなく、脱酸時に生成され
た酸化物を核として高温変形時にボイドが発生するため
高温強度を著しく低下させることになる。よってＳｉの
添加範囲は０．０５〜０．３％とする。
０．０５％を必要とするが、０．３％を越える添加によ
り溶接性を低下させるばかりでなく、脱酸時に生成され
た酸化物を核として高温変形時にボイドが発生するため
高温強度を著しく低下させることになる。よってＳｉの
添加範囲は０．０５〜０．３％とする。
【００１４】Ｍｎは、Ｓを固定して熱間加工時の粒界割
れを防止する効果と焼入れ性の点から必須な元素であり
最低０．８％を必要とするが、１．５％を越える添加
で、溶接性を著しく低下させる。したがってＭｎの添加
範囲は０．８〜１．５％とする。
れを防止する効果と焼入れ性の点から必須な元素であり
最低０．８％を必要とするが、１．５％を越える添加
で、溶接性を著しく低下させる。したがってＭｎの添加
範囲は０．８〜１．５％とする。
【００１５】Ｃｒは、ベイナイト組織の確保上添加が望
ましい元素であり、その場合０．３％以上を必要とする
が、１％を超える添加では溶接性を損なううえ、Ｃｒ系
粗大炭化物の生成によって前記のＮｂ複合析出物の効果
を阻害し高温耐火強度をかえって低下させてしまう。し
たがってＣｒの添加範囲は０．３〜１％とする。
ましい元素であり、その場合０．３％以上を必要とする
が、１％を超える添加では溶接性を損なううえ、Ｃｒ系
粗大炭化物の生成によって前記のＮｂ複合析出物の効果
を阻害し高温耐火強度をかえって低下させてしまう。し
たがってＣｒの添加範囲は０．３〜１％とする。
【００１６】Ｍｏは，球状Ｎｂ炭窒化物を核として耐火
性上重要な長さ５０μｍ以上の板状析出物による析出強
化と固溶強化及びベイナイト組織確保の点から最低０．
３％の添加を必要とするが、１％を越える添加により溶
接継手靱性と溶接性及び熱間加工性を著しく低下させ
る。したがって、Ｍｏの添加範囲は０．３〜１％とす
る。
性上重要な長さ５０μｍ以上の板状析出物による析出強
化と固溶強化及びベイナイト組織確保の点から最低０．
３％の添加を必要とするが、１％を越える添加により溶
接継手靱性と溶接性及び熱間加工性を著しく低下させ
る。したがって、Ｍｏの添加範囲は０．３〜１％とす
る。
【００１７】Ｖは本発明での重要元素である。ベイナイ
ト組織確保とＮｂ炭窒化物を核とした長さ５０μｍ以上
の板状Ｖ炭窒化物の析出強化の点から最低０．０２％を
必要とするが、０．１％を超える添加は母材及び溶接継
手の靭性を著しく低下させる且つ溶接性も低下させる。
したがって、Ｖの添加範囲は０．０２〜０．１％であ
る。
ト組織確保とＮｂ炭窒化物を核とした長さ５０μｍ以上
の板状Ｖ炭窒化物の析出強化の点から最低０．０２％を
必要とするが、０．１％を超える添加は母材及び溶接継
手の靭性を著しく低下させる且つ溶接性も低下させる。
したがって、Ｖの添加範囲は０．０２〜０．１％であ
る。
【００１８】Ｎｂは本発明での最重要元素である。Ｎｂ
は、高温耐火強度確保のための析出強化のもう１つの主
役であるＶやＭｏの炭窒化物の析出核となり、この析出
核の高密度分布のため最低０．１％の添加を必要とする
が、０．１５％を超えるとこれら炭窒化物の粗大化によ
る分布密度低下をまねき高温強度を著しく低下させ、且
つ母材及び溶接継手靭性を低下させる。したがって、Ｎ
ｂの添加範囲は０．１〜０．１５％である。
は、高温耐火強度確保のための析出強化のもう１つの主
役であるＶやＭｏの炭窒化物の析出核となり、この析出
核の高密度分布のため最低０．１％の添加を必要とする
が、０．１５％を超えるとこれら炭窒化物の粗大化によ
る分布密度低下をまねき高温強度を著しく低下させ、且
つ母材及び溶接継手靭性を低下させる。したがって、Ｎ
ｂの添加範囲は０．１〜０．１５％である。
【００１９】Ａｌは脱酸材として重要であるばかりでな
く、ＡｌＮを形成して、ベイナイト組織生成の主役であ
る固溶Ｂの確保すなわちＢＮの析出抑制効果を発揮する
元素である。この効果のため最低０．０４％の添加を必
要とするが、１％以上の添加により脱酸生成酸化物を核
とした高温変形時のボイド発生により高温強度が著しく
低下する。したがって、Ａｌの最適範囲は０．０４〜１
％とする。
く、ＡｌＮを形成して、ベイナイト組織生成の主役であ
る固溶Ｂの確保すなわちＢＮの析出抑制効果を発揮する
元素である。この効果のため最低０．０４％の添加を必
要とするが、１％以上の添加により脱酸生成酸化物を核
とした高温変形時のボイド発生により高温強度が著しく
低下する。したがって、Ａｌの最適範囲は０．０４〜１
％とする。
【００２０】Ｂも本発明での最重要元素のひとつであ
る。Ｂは、オーステナイト粒界に偏析してフェライトの
生成を抑制することによって焼入れ性を確保する重要な
元素であり最低０．０００３％の添加を必要とするが、
０．００２％を超える添加でＢＮの粗大析出が起こり靭
性の著しい低下をまねく。よってＢの添加範囲には制限
があり、０．０００３〜０．００２％がその範囲であ
る。
る。Ｂは、オーステナイト粒界に偏析してフェライトの
生成を抑制することによって焼入れ性を確保する重要な
元素であり最低０．０００３％の添加を必要とするが、
０．００２％を超える添加でＢＮの粗大析出が起こり靭
性の著しい低下をまねく。よってＢの添加範囲には制限
があり、０．０００３〜０．００２％がその範囲であ
る。
【００２１】Ｎｉ及びＴｉは、溶接熱影響部組織を微細
化してその靱性を向上させるはたらきを有する。添加に
際してはＮｉは０．２％以上、Ｔｉは０．０１％以上を
必要とするが、Ｎｉにおいて１％、Ｔｉにおいて０．０
５％を超える添加では炭窒化物の粗大化が促進され高温
強度が低下する。よってＮｉの添加範囲は０．２〜１
％、Ｔｉの添加範囲は０．０１〜０．０５％とする。
化してその靱性を向上させるはたらきを有する。添加に
際してはＮｉは０．２％以上、Ｔｉは０．０１％以上を
必要とするが、Ｎｉにおいて１％、Ｔｉにおいて０．０
５％を超える添加では炭窒化物の粗大化が促進され高温
強度が低下する。よってＮｉの添加範囲は０．２〜１
％、Ｔｉの添加範囲は０．０１〜０．０５％とする。
【００２２】Ｃａ及びＲＥＭは、介在物の形態及び分散
制御に極めて有効で靱性向上に寄与する。この効果のた
めにはＣａは０．００１％以上、ＲＥＭは０．０１％以
上の添加を必要とするが、Ｃａでは０．０１％、ＲＥＭ
では０．０５％を超える添加では靱性をかえって低下さ
せる。よってＣａの添加範囲は０．００１〜０．０１
％、ＲＥＭの添加範囲は０．０１〜０．０５％とする。
制御に極めて有効で靱性向上に寄与する。この効果のた
めにはＣａは０．００１％以上、ＲＥＭは０．０１％以
上の添加を必要とするが、Ｃａでは０．０１％、ＲＥＭ
では０．０５％を超える添加では靱性をかえって低下さ
せる。よってＣａの添加範囲は０．００１〜０．０１
％、ＲＥＭの添加範囲は０．０１〜０．０５％とする。
【００２３】Ｎｂ複合窒化物を核としたＶ及び／又はＭ
ｏの板状炭窒化物の複合析出物の析出条件は、Ｃ、Ｎ、
Ｎｂ、Ｍｏ、Ｖ含有量及びベイナイト組織分率ｆで表さ
れるＮｂ複合析出パラメーター、ＮＢＰ＝Ｎ＋０．３×
Ｃ−ｆ×（Ｎｂ／１５＋Ｍｏ／５０＋Ｖ／２０）が、０
以上且つ０．００５以下のときに満たされることがわか
った。ＮＢＰが０以下では板状析出物の成長が不完全で
あり、また０．００５を超えると核となるＮｂ炭窒化物
の異常成長時にＮが消費されこれも成長不完全となる。
よって、０≦ＮＢＰ≦０．００５が満たすべき条件であ
る。
ｏの板状炭窒化物の複合析出物の析出条件は、Ｃ、Ｎ、
Ｎｂ、Ｍｏ、Ｖ含有量及びベイナイト組織分率ｆで表さ
れるＮｂ複合析出パラメーター、ＮＢＰ＝Ｎ＋０．３×
Ｃ−ｆ×（Ｎｂ／１５＋Ｍｏ／５０＋Ｖ／２０）が、０
以上且つ０．００５以下のときに満たされることがわか
った。ＮＢＰが０以下では板状析出物の成長が不完全で
あり、また０．００５を超えると核となるＮｂ炭窒化物
の異常成長時にＮが消費されこれも成長不完全となる。
よって、０≦ＮＢＰ≦０．００５が満たすべき条件であ
る。
【００２４】加えて本発明では、圧延後、ベイナイト組
織分率が０．６以上となるような熱処理を施し、さらに
Ｍｏおよび／またはＶとＮｂとの複合炭窒化物形成熱処
理を施すものである。 圧延に際しては、圧延素材の温
度が９５０℃未満であれば、加熱処理によるＮｂ炭窒化
物の析出処理が必要であるが、素材温度が９５０℃以上
であれば再加熱処理は行わないことも可能である。圧延
条件に関しては、特に限定されるものではないが、Ｎｂ
炭窒化物の形成を効率的に行うためには８００〜９００
℃の温度で圧下比４５％以上の圧下を行うことが望まし
い。圧延後の冷却も特に限定されるものではない。最後
のＭｏおよび／またはＶとＮｂの析出処理は５５０℃か
らＡc1点の範囲が望ましい。
織分率が０．６以上となるような熱処理を施し、さらに
Ｍｏおよび／またはＶとＮｂとの複合炭窒化物形成熱処
理を施すものである。 圧延に際しては、圧延素材の温
度が９５０℃未満であれば、加熱処理によるＮｂ炭窒化
物の析出処理が必要であるが、素材温度が９５０℃以上
であれば再加熱処理は行わないことも可能である。圧延
条件に関しては、特に限定されるものではないが、Ｎｂ
炭窒化物の形成を効率的に行うためには８００〜９００
℃の温度で圧下比４５％以上の圧下を行うことが望まし
い。圧延後の冷却も特に限定されるものではない。最後
のＭｏおよび／またはＶとＮｂの析出処理は５５０℃か
らＡc1点の範囲が望ましい。
【００２５】本発明の鋼材とは、化学組成及びＮｂ複合
析出パラメーターＮＢＰを満足する鋼材であれば何でも
かまわず、例えば、厚鋼板、薄鋼板（熱延鋼板、冷延鋼
板、表面処理鋼板など）、形鋼（Ｈ形鋼など）などでも
本発明の効果は十分に享受可能である。
析出パラメーターＮＢＰを満足する鋼材であれば何でも
かまわず、例えば、厚鋼板、薄鋼板（熱延鋼板、冷延鋼
板、表面処理鋼板など）、形鋼（Ｈ形鋼など）などでも
本発明の効果は十分に享受可能である。
【００２６】
【実施例】表１−１、１−２に示す成分範囲の鋼を溶製
し、これらの鋼のスラブを１０５０℃で加熱後、９６０
℃で圧延を開始して厚減比５０％の圧延を加えて板厚３
５ｍｍまで圧延した後、６００℃で析出熱処理を施して
供試鋼板とした。表１−３には、Ｎｂ複合析出パラメー
ター、ベイナイト分率、Ｎｂ炭窒化物を核として析出し
た板状析出物の一辺長さを示した。
し、これらの鋼のスラブを１０５０℃で加熱後、９６０
℃で圧延を開始して厚減比５０％の圧延を加えて板厚３
５ｍｍまで圧延した後、６００℃で析出熱処理を施して
供試鋼板とした。表１−３には、Ｎｂ複合析出パラメー
ター、ベイナイト分率、Ｎｂ炭窒化物を核として析出し
た板状析出物の一辺長さを示した。
【００２７】製造したそれぞれの鋼板の鋼板板厚１／４
の部位の圧延方向から採取した試験片を用い、室温引張
試験、７００℃での耐火昇温高温引張試験を行った。ま
た、同じく鋼板板厚１／４の部位の圧延に対して垂直な
方向から衝撃試験片を採取し０℃での衝撃吸収エネルギ
ー（ｖＥ０）を測定した。さらに、サブマージ・アーク
溶接にて入熱５，８００ｋＪ／ｍｍで鋼板の突合わせ継
手を製作後、鋼板板厚１／４で且つボンド線から２ｍｍ
溶接熱影響部に入った部位にノッチを入れた衝撃試験片
を採取し、０℃での衝撃吸収エネルギー（ｖＥ０）を測
定した。第２表に以上の試験結果を示す。第２表には、
基地中のベイナイト分率も併せて示す。
の部位の圧延方向から採取した試験片を用い、室温引張
試験、７００℃での耐火昇温高温引張試験を行った。ま
た、同じく鋼板板厚１／４の部位の圧延に対して垂直な
方向から衝撃試験片を採取し０℃での衝撃吸収エネルギ
ー（ｖＥ０）を測定した。さらに、サブマージ・アーク
溶接にて入熱５，８００ｋＪ／ｍｍで鋼板の突合わせ継
手を製作後、鋼板板厚１／４で且つボンド線から２ｍｍ
溶接熱影響部に入った部位にノッチを入れた衝撃試験片
を採取し、０℃での衝撃吸収エネルギー（ｖＥ０）を測
定した。第２表に以上の試験結果を示す。第２表には、
基地中のベイナイト分率も併せて示す。
【００２８】なお、室温引張試験はＪＩＳ Ｚ ２２０
１ ４号試験片を用い、ＪＩＳ Ｚ２２０４に準拠して
行った。また、高温引張試験はＪＩＳ Ｚ ２２７１の
引張クリープ試験法で用いる試験片を用い、引張試験自
体は室温での試験法すなわちＪＩＳ Ｚ ２２０４に準
拠して行なった。衝撃試験は、ＪＩＳ Ｚ ２２０２
４号試験片を用い、ＪＩＳ Ｚ ２２４２に準拠して行
なった。
１ ４号試験片を用い、ＪＩＳ Ｚ２２０４に準拠して
行った。また、高温引張試験はＪＩＳ Ｚ ２２７１の
引張クリープ試験法で用いる試験片を用い、引張試験自
体は室温での試験法すなわちＪＩＳ Ｚ ２２０４に準
拠して行なった。衝撃試験は、ＪＩＳ Ｚ ２２０２
４号試験片を用い、ＪＩＳ Ｚ ２２４２に準拠して行
なった。
【００２９】
【表１−１】
【００３０】
【表１−２】
【００３１】
【表２】 表１−１、１−２に示す鋼のうちＮｏ．１〜Ｎｏ．１５
は本発明実施例であり、Ｎｏ．１６〜Ｎｏ．４０は本発
明の範囲外の比較例である。
は本発明実施例であり、Ｎｏ．１６〜Ｎｏ．４０は本発
明の範囲外の比較例である。
【００３２】先ず比較例Ｎｏ．１６及びＮｏ．１７はＮ
ＢＰが本発明下限を下回るため、またＮｏ．１８及びＮ
ｏ．１９は本発明上限を上回るためいずれも高温強度が
低い。
ＢＰが本発明下限を下回るため、またＮｏ．１８及びＮ
ｏ．１９は本発明上限を上回るためいずれも高温強度が
低い。
【００３３】比較例鋼Ｎｏ．２０はＣが本発明の下限を
下回るため常温及び高温強度が低い。
下回るため常温及び高温強度が低い。
【００３４】比較例鋼Ｎｏ．２１及びＮｏ．２２はＣが
本発明の上限を上回るため降伏比が高く耐震性上要求さ
れる値の上限を超えている。
本発明の上限を上回るため降伏比が高く耐震性上要求さ
れる値の上限を超えている。
【００３５】比較例鋼Ｎｏ．２３はＳｉが本発明の下限
を下回るため常温及び高温強度が低い。
を下回るため常温及び高温強度が低い。
【００３６】比較例鋼Ｎｏ．２４はＳｉが本発明の上限
を上回るため高温強度が低い。
を上回るため高温強度が低い。
【００３７】比較例鋼Ｎｏ．２５はＭｎが本発明の下限
を下回るため常温及び高温強度が低い。
を下回るため常温及び高温強度が低い。
【００３８】比較例鋼Ｎｏ．２６はＮｉが本発明の上限
を上回るため高温強度が低い。
を上回るため高温強度が低い。
【００３９】比較例鋼Ｎｏ．２７はＣｒが本発明の上限
を上回るため高温強度が低い。
を上回るため高温強度が低い。
【００４０】比較例鋼Ｎｏ．２８はＭｏが本発明の下限
を下回るため常温及び高温強度が低い。
を下回るため常温及び高温強度が低い。
【００４１】比較例鋼Ｎｏ．２９はＭｏが本発明の上限
を上回るため溶接継手靱性が低い。
を上回るため溶接継手靱性が低い。
【００４２】比較例鋼Ｎｏ．３０はＶが本発明の上限を
上回るため母材及び溶接継手靱性が低い。
上回るため母材及び溶接継手靱性が低い。
【００４３】比較例鋼Ｎｏ．３１及びＮｏ．３２はＮｂ
が本発明の下限を下回るため高温強度が低い。
が本発明の下限を下回るため高温強度が低い。
【００４４】比較例鋼Ｎｏ．３３はＮｂが本発明の上限
を上回るため高温強度及び靱性が低い。
を上回るため高温強度及び靱性が低い。
【００４５】比較例鋼Ｎｏ．３４はＴｉが本発明の上限
を上回るため高温強度が低い。
を上回るため高温強度が低い。
【００４６】比較例鋼Ｎｏ．３５はＡｌが本発明の下限
を下回るため常温及び高温強度が低い。
を下回るため常温及び高温強度が低い。
【００４７】比較例鋼Ｎｏ．３６はＡｌが本発明の上限
を上回るため高温強度が低い。
を上回るため高温強度が低い。
【００４８】比較例鋼Ｎｏ．３７はＢが本発明の下限を
下回るため常温及び高温強度が低い。
下回るため常温及び高温強度が低い。
【００４９】比較例鋼Ｎｏ．３８はＢが本発明の上限を
上回るため靱性が低い。
上回るため靱性が低い。
【００５０】比較例鋼Ｎｏ．３９及びＮｏ．４０はそれ
ぞれＣａ及びＲＥＭが本発明の上限を上回るため靱性が
低い。
ぞれＣａ及びＲＥＭが本発明の上限を上回るため靱性が
低い。
【００５１】これらに対し、本発明実施例Ｎｏ．１〜Ｎ
ｏ．１５は、常温及び高温耐火強度、常温での降伏比及
び靭性全てに申し分ない特性を示す。
ｏ．１５は、常温及び高温耐火強度、常温での降伏比及
び靭性全てに申し分ない特性を示す。
【００５２】
【発明の効果】本発明により、高温耐火特性に優れた鋼
材（引張強度４００〜５１０Ｎ／ｍｍ2級）を得ること
が可能となる。また、本発明によれば溶接性も合せて向
上でき溶接施工が容易になるとともに耐震性にも優れて
いるので産業界に与える効果は極めて大きいと言える。
材（引張強度４００〜５１０Ｎ／ｍｍ2級）を得ること
が可能となる。また、本発明によれば溶接性も合せて向
上でき溶接施工が容易になるとともに耐震性にも優れて
いるので産業界に与える効果は極めて大きいと言える。
Claims (5)
- 【請求項１】 重量比で、 Ｃ ：０．０２〜０．０７％、 Ｓｉ：０．０５〜０．３％、 Ｍｎ：０．８〜１．５％、 Ｎｂ：０．１〜０．１５％、 Ａｌ：０．０４〜０．１％ Ｂ ：０．０００３〜０．００２％ を含有し、Ｎｂとの複合炭窒化物形成元素群、 Ｍｏ：０．３〜１％、 Ｖ ：０．０２〜０．１％ の１種または２種を含有し、且つ、Ｃ、Ｎ、Ｎｂ、Ｍ
ｏ、Ｖ含有量及びベイナイト組織分率ｆで表されるＮｂ
複合析出パラメーター、ＮＢＰ＝Ｎ＋０．３×Ｃ−ｆ×
（Ｎｂ／１５＋Ｍｏ／５０＋Ｖ／２０）が、 ０≦ＮＢＰ≦０．００５ を満足し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなることを
特徴とする高温耐火鋼材。 - 【請求項２】 重量比で、 Ｃ ：０．０２〜０．０７％、 Ｓｉ：０．０５〜０．３％、 Ｍｎ：０．８〜１．５％、 Ｃｒ：０．３〜１％、 Ｎｂ：０．１〜０．１５％、 Ａｌ：０．０４〜０．１％ Ｂ ：０．０００３〜０．００２％ を含有し、Ｎｂとの複合炭窒化物形成元素群、 Ｍｏ：０．３〜１％、 Ｖ ：０．０２〜０．１％ の１種または２種を含有し、且つ、Ｃ、Ｎ、Ｎｂ、Ｍ
ｏ、Ｖ含有量及びベイナイト組織分率ｆで表されるＮｂ
複合析出パラメーター、ＮＢＰ＝Ｎ＋０．３×Ｃ−ｆ×
（Ｎｂ／１５＋Ｍｏ／５０＋Ｖ／２０）が、 ０≦ＮＢＰ≦０．００５ を満足し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなることを
特徴とする高温耐火鋼材。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の鋼組成に、更
に、 Ｎｉ：０．２〜１％、 Ｔｉ：０．０１〜０．０５％ の１種または２種を含有せしめたことを特徴とする請求
項１または２記載の高温耐火鋼材。 - 【請求項４】 請求項１、２または３記載の鋼に、 Ｃａ：０．００１〜０．０１％、 ＲＥＭ：０．０１〜０．０５％ の１種または２種を含有せしめたことを特徴とする請求
項１、２または３記載の高温耐火鋼材。 - 【請求項５】 請求項１、２、３または４記載の鋼にお
いて、Ｃ、Ｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｖ含有量及びベイナイト組
織分率ｆで表されるＮｂ複合析出パラメーター、ＮＢＰ
＝Ｎ＋０．３×Ｃ−ｆ×（Ｎｂ／１５＋Ｍｏ／５０＋Ｖ
／２０）が、 ０≦ＮＢＰ≦０．００５ を満足し且つ、圧延後、ベイナイト組織分率が０．６以
上となる熱処理を施し、さらにＭｏおよび／またはＶと
Ｎｂとの複合炭窒化物形成熱処理を施すことを特徴とす
る高温耐火鋼材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3427496A JPH09209077A (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | 高温耐火鋼材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3427496A JPH09209077A (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | 高温耐火鋼材及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09209077A true JPH09209077A (ja) | 1997-08-12 |
Family
ID=12409594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3427496A Pending JPH09209077A (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | 高温耐火鋼材及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09209077A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003087414A1 (fr) * | 2002-03-29 | 2003-10-23 | Nippon Steel Corporation | Acier a haute resistance presentant une excellente resistance aux temperatures elevees et procede de production de celui-ci |
-
1996
- 1996-01-30 JP JP3427496A patent/JPH09209077A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003087414A1 (fr) * | 2002-03-29 | 2003-10-23 | Nippon Steel Corporation | Acier a haute resistance presentant une excellente resistance aux temperatures elevees et procede de production de celui-ci |
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