JPH0987802A - 耐めっき割れ性に優れた高張力鋼板およびその製造方法 - Google Patents

耐めっき割れ性に優れた高張力鋼板およびその製造方法

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JPH0987802A
JPH0987802A JP24331095A JP24331095A JPH0987802A JP H0987802 A JPH0987802 A JP H0987802A JP 24331095 A JP24331095 A JP 24331095A JP 24331095 A JP24331095 A JP 24331095A JP H0987802 A JPH0987802 A JP H0987802A
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crack resistance
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tensile strength
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Mitsuru Kitamura
充 北村
Tetsuo Toyoda
哲夫 十代田
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐めっき割れ性に優れた高張力鋼板及びその
製造方法を提供する。 【解決手段】 C:0.05〜0.2%,Si:0.3
5%以下,Mn:2%以下,sol.Al:0.1%以
下,S:0.010%以下,B:0.0002%以下,
残部:Feおよび不可避的不純物よりなり、なおかつ下
式で与えられる炭素当量Ceq=C+Si/24+Mn/6の値が
0.40%以下であると共に、微細且つ針状のフェライ
トを主体とする組織からなり、パーライト組織体積率
(P)が6%以下で、ベイナイト組織体積率(B)が1
5%以下であり、且つ2P+B<20%を満足する高張
力鋼板であり、その製造方法としては、上記成分組成か
らなる鋼片を、1150〜1300℃に加熱し、740
〜880℃の温度範囲で圧延を終了した後、30℃/s
以上の平均冷却速度で冷却し、400〜600℃の温度
範囲で巻き取る方法を採用することが推奨される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄塔や橋梁などの
大型建築物に用いられる溶接構造部材として好適な、耐
めっき割れ性に優れた高張力鋼板およびその製造方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】鋼材の高強度化を図ることは、C%の増
量やその他の強度向上元素の添加により容易に行うこと
が可能である。但し、溶接構造部材として用いる高張力
鋼では、防錆の目的で溶融亜鉛めっきが施されると、め
っき浴に浸漬した時に溶接熱影響部で割れが発生すると
いう問題を有しており、強度が高くなるにつれてこの耐
めっき割れ性が乏しくなるという問題を有している。
【0003】そこでこれまでにも高張力鋼の耐めっき割
れ性を改善することを目的として、種々の対策が検討さ
れ報告されている。例えば、特開昭59−50157号
公報では、Sの有する耐めっき割れ性向上効果に着目
し、Sを0.03〜0.06%の範囲で含有する低合金
鋼が示されている。但し、該低合金鋼は、耐溶融亜鉛め
っき割れ性は改善されるものの、同時に低温靭性が低下
するために用途が限定されている。
【0004】その他にも、成分組成の観点から、耐めっ
き割れ性の改善を図る技術が提案されており、例えば、
N含有量を0.01〜0.02%に規制した特開昭59
−200741号、Al含有量の上限を0.1%に規制
した特開昭59−126754号、Bの含有量を0.0
002%以下に制限した特公平6−86649号、合金
元素による一定式を満足させることに着目した特開昭6
1−133363号,特開昭62−50448号などが
知られている。
【0005】近年、送給電圧の高圧化にともない送電鉄
塔の大型化が図られ、また橋梁も長大化の傾向にある。
この様な大型建設物に用いられる構造部材は溶接構造物
の自重を軽減させる目的から、高強度化が必要とされて
いる。上記溶接構造物の大型化にともない、これまで主
流であった引張強さ55kgf/mm2 級の高張力鋼から60
kgf/mm2 程度の高張力鋼が実用化されつつある。鋼材の
高強度化にともなって、これまでの様な特定成分の限定
に頼る技術では、めっき時の熱応力によるめっき割れを
必ずしも防止することはできず、即ち従来の上記技術で
は十分な耐めっき割れ性が得られないことから新たな技
術が求められていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
着目してなされたものであって、耐めっき割れ性に優れ
た高張力鋼板及びその製造方法を提供しようとするもの
である。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明の高張力鋼板とは、C:0.05〜0.2%,Si:
0.35%以下,Mn:2%以下,sol.Al:0.
1%以下,S:0.010%以下,B:0.0002%
以下,残部:Feおよび不可避的不純物よりなり、なお
かつ下式で与えられる炭素当量Ceq=C+Si/24+Mn/6の
値が0.40%以下であると共に、微細且つ針状のフェ
ライトを主体とする組織からなり、パーライト組織体積
率(P)が6%以下で、ベイナイト組織体積率(B)が
15%以下であり、且つ2P+B<20%を満足するこ
とを要旨とするものである。
【0008】なおCa:0.0005〜0.01%を含
有してもよく、また上記成分組成に加えて、Ti:0.
1%以下,Nb:0.1%以下,V:0.1%以下,C
r:0.5%以下,Mo:0.5%以下,Cu:1.0
%以下,Ni:1.0%以下よりなる群から選択される
1種以上を含有すると共に、下式で与えられる炭素当量
Ceq=C+Si/24+Mn/6+Cr/5+Ni/40+V/14+Mo/4 の値が
0.40%以下であることが望ましい。
【0009】また製造方法としては、上記成分組成から
なる鋼片を、1150〜1300℃に加熱し、740〜
880℃の温度範囲で圧延を終了した後、30℃/s以
上の平均冷却速度で冷却し、400〜600℃の温度範
囲で巻き取る方法を採用することが推奨される。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明者らは、高張力鋼の成分組
成や、熱延条件及び冷却条件等の製造条件が耐めっき割
れ性にどの様な影響を及ぼすかについて鋭意研究を重ね
た結果、成分組成や製造条件を限定して高張力鋼板のミ
クロ組織を制御することにより、高張力鋼板の溶接熱影
響部における耐めっき割れ性が大幅に改善できることを
見出して本発明に至ったものである。
【0011】具体的には、パーライト体積率及びベイナ
イト体積率を制限して、微細且つ針状のフェライトが主
体の組織とすることにより、耐めっき割れ性に優れた高
張力鋼を得ることに成功したものである。まず、本発明
における化学成分の限定理由について述べる。
【0012】Cは強度上昇に寄与する元素であるが、
0.05%未満では強度を確保することが困難であり、
0.2%を超えて多量に添加すると溶接性および靭性を
劣化させる。従って、Cの添加量は0.05〜0.2%
の範囲に限定した。
【0013】Siは強度確保および脱酸のために必須の
元素であるが、0.35%を超えると溶融亜鉛めっき面
の健全性および靭性を劣化させるので、添加量の上限を
0.35%とする。
【0014】Mnは強度確保、溶接性および靭性を確保
するために必須の元素であるが、2%を超えて多量に添
加すると、溶接性,靭性および耐溶融亜鉛めっき割れ性
を劣化させる。従って、添加量の上限を2%とする。
【0015】sol.Alは脱酸元素として添加される
Alに由来するが、0.1%を超えて多量に添加する
と、経済的に不利であるばかりかC系介在物を多く生成
して表面傷の原因になるので、添加量の上限を0.1%
とする。
【0016】Sは鋼中に不可避不純物として含まれる元
素であり、非金属介在物を生成して靭性を劣化させ、異
方性を促進するので、極力低減することが好ましい。特
に、0.010%を超えて添加すると、靭性を大きく劣
化させるので、添加量の上限を0.010%とする。
【0017】Bは耐溶融亜鉛めっき割れ性を劣化させる
高張力鋼板0.0002%を超えて含有すると、その劣
化の程度が著しく大きくなる。従って、添加量の上限を
0.0002%とする。
【0018】Caは介在物の形態を制御して、微量で板
厚方向の靭性を改善する元素であるが、0.0005%
未満ではその効果は少なく、0.01%を超えて多量に
添加すると、鋼中の非金属介在物を増大させ、内部欠陥
の原因となるので、その範囲を0.0005〜0.01
%とする。尚、希土類元素は、本発明においてCaと同
様の効果を発揮する元素であり、YやLa系列元素等を
Caの代替元素として利用することも可能である。
【0019】さらに、溶接時の低温割れおよび大入熱溶
接における溶接熱影響部の靭性劣化を防止するために、
下式で規定される炭素当量Ceqを0.40以下に制御
することが必要である。 Ceq=C+Si/24+Mn/6
【0020】本発明では、上記の成分組成の鋼片を用い
た上で、熱間圧延後に冷却して巻き取ることにより得ら
れる鋼板の、板厚の1/4深さでのミクロ組織におい
て、パーライト組織体積率(P)が6%以下かつベイナ
イト組織体積率(B)を15%以下で、さらに2P+B
<20%を満足する様な微細フェライト優先組織に制御
することにより、耐溶融亜鉛めっき割れ性に優れた高張
力鋼板を得ることができる。
【0021】また、必要に応じて、Ti,Nb,V,C
r,Mo,Cu,Niよりなる群から選択される1種以
上を含有することが、強度や靭性の向上という観点から
推奨される。各元素の添加量の範囲とその限定理由を、
以下に示す。
【0022】Tiは、溶接熱影響部のオーステナイト粒
の微細化およびフェライトの生成促進により、溶接継手
部の靭性向上に有効な元素である。但し、0.1%を超
えて多量に添加すると溶接性が劣化するので、添加量の
上限は0.1%とすることが好ましい。
【0023】Nbは、析出硬化による強度上昇および結
晶粒の微細化による靭性向上に有効な元素である。但
し、0.1%を超えて多量に添加すると、溶接継手部の
靭性を劣化するので、添加量の上限は0.1%とするこ
とが好ましい。
【0024】Vは、析出硬化による強度上昇に有効な元
素であるが、0.1%を超えて過多に添加すると、溶接
性が劣化する。従って、Vを添加する場合には、0.1
%を上限とすることが望ましい。
【0025】Cr,Moは、いずれも強度の確保および
耐食性の向上に有効な元素であるが、0.5%を超えて
多量に添加すると、靭性および溶接性を劣化させる。従
って、添加量の上限は0.5%とすることが望ましい。
【0026】Cuは、固溶強化および析出硬化により強
度上昇に寄与する元素であり、しかも耐食性の向上に有
効な元素である。但し、1.0%を超えて過多に添加す
ると、熱間加工割れが発生しやすくなるので1.0%を
上限とすることが好ましい。
【0027】Niは、強度上昇および靭性向上に有効な
元素であるが、1.0%を超えて多量に添加しても、そ
の効果は飽和し、それ以上の添加は経済的に不利とな
る。従って、Ni添加量の上限は1.0%に設定するこ
とが望ましい。
【0028】尚、Cr,Ni,V,Moを含有させる場
合においては、前記炭素当量Ceqは、溶接時の低温割
れおよび大入熱溶接における溶接熱影響部の靭性劣化を
防止するために、下式で規定される炭素当量Ceqを
0.40以下に限定することが必要である。 Ceq=C+Si/24+Mn/6+Cr/5+Ni/40+V/14+Mo/4
【0029】次に、製造条件に関する範囲の限定理由に
ついて述べる。鋼片の圧延終了温度を740〜880℃
とすることにより、オーステナイト粒は十分に微細化し
て、微細なフェライト組織が得られる。740℃未満に
なると圧延抵抗が著しく増大するので好ましくなく、一
方880℃を超えると、オーステナイト粒が十分に微細
化されず、微細なフェライト粒が得られない。従って、
圧延終了温度は740〜880℃の範囲とする。
【0030】圧延終了後、直ちに平均冷却速度30℃/
s以上で400〜600℃まで冷却することが必要であ
る。平均冷却速度が30℃/s以上の場合には、微細か
つ針状のフェライトを主体とした組織となり、優れた耐
めっき割れ性が得られる。30℃/s未満であると、微
細かつ針状のフェライト組織が得られず、耐めっき割れ
性を阻害するパーライト体積率が増加する。
【0031】巻取温度が400℃未満になると、低温変
態生成物である島状マルテンサイトが形成され、低温靭
性を低下させる。一方、巻取温度が600℃を超えると
パーライト体積率が増加すると共に所定の強度が確保で
きない。従って、巻取温度は400〜600℃の範囲と
する。
【0032】本願発明では、この様に製造条件を限定す
ることにより、即ち、前記の成分組成を満足する鋼片
を、1150〜1300℃に加熱し、740〜880℃
の温度範囲で圧延を終了した後、30℃/s以上の平均
冷却速度で冷却し、400〜600℃の温度範囲で巻き
取るという製造条件を採用することにより、板厚の1/
4深さでのミクロ組織において、パーライト組織体積率
(P)が6%以下かつベイナイト組織体積率(B)を1
5%以下で、さらに2P+B<20%を満足して、微細
且つ針状のフェライトを主体とする組織からなる高張力
鋼板を製造でき、優れた耐めっき割れ性を得ることがで
きるものである。
【0033】以下本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の主旨に徴して設計変更することはい
ずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【0034】
【実施例】表1に示した成分の鋼を溶製し、1250℃
に加熱後、制御圧延により板厚12mmに仕上げた。こ
れらの鋼板から試験片を採取し、常温引張試験、シャル
ピー衝撃試験、溶融亜鉛めっき割れ試験を行なった。表
2に引張強度,破面遷移温度,耐めっき割れ性を示す。
【0035】図1に溶融亜鉛めっき割れ試験に用いた試
験片を示す。本試験は拘束ビード3により試験ビード止
端部2に応力を付与した後、同試験片を溶融亜鉛めっき
浴中に浸漬し、試験ビード止端部2における割れの発生
の有無により、耐めっき割れ性の評価を行うものであ
る。
【0036】なお、試験ビードの溶接条件は棒径4m
m、電流170A、電圧24V、溶接速度150mm/
分であり、拘束ビードの溶接条件は棒径5mm,電流2
20A,電圧26V,溶接速度150mm/分であっ
た。
【0037】
【表1】
【0038】
【表2】
【0039】No.1〜10は、微細かつ針状のフェラ
イトを主体とする組織からなる本発明例であり、引張強
度が高いと共に、めっき割れも発生せず、優れた耐めっ
き割れ性を発揮した。一方、No.11〜17は、本発
明に係る条件の1つ以上を満足しない比較例であり、め
っき割れが発生した。尚、No.16は、S含有量が多
過ぎる場合の比較例であり、めっき割れの発生はなかっ
たが、破面遷移温度が高く低温靭性に乏しいことが分か
る。
【0040】尚、図2は、表2の結果から、パーライト
体積率(P)及びベイナイト体積率(B)と、めっき割
れの発生の有無の関係をグラフ化したものである。図2
から明らかな様に、パーライト体積率(P)が6%以下
でかつベイナイト体積率(B)が15%でさらに2P+
B<20%の範囲でめっき割れが発生していないことが
確認できた。
【0041】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されているの
で、耐めっき割れ性に優れた高張力鋼板及びその製造方
法が提供できることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図1】溶融亜鉛めっき割れに用いた試験片の説明図で
ある。
【図2】鋼板のミクロ組織体積率と溶融亜鉛めっき割れ
発生の有無の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1 試験板 2 試験ビード 3 拘束ビード

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】C :0.05〜0.2重量%(以下、単
    に%と言う),Si:0.35%以下,Mn:2%以
    下,sol.Al:0.1%以下,S :0.010%
    以下,B :0.0002%以下,残部:Feおよび不
    可避的不純物よりなり、なおかつ下式で与えられる炭素
    当量 Ceq=C+Si/24+Mn/6 の値が0.40%以下であると共に、微細且つ針状のフ
    ェライトを主体とする組織からなり、パーライト組織体
    積率(P)が6%以下で、ベイナイト組織体積率(B)
    が15%以下であり、且つ2P+B<20%を満足する
    ことを特徴とする耐めっき割れ性に優れた高張力鋼板。
  2. 【請求項2】 さらにCa:0.0005〜0.01%
    を含有する請求項1に記載の高張力鋼板。
  3. 【請求項3】 さらにTi:0.1%以下,Nb:0.
    1%以下,V :0.1%以下,Cr:0.5%以下,
    Mo:0.5%以下,Cu:1.0%以下,Ni:1.
    0%以下,よりなる群から選択される1種以上を含有す
    ると共に、下式で与えられる炭素当量 Ceq=C+Si/24+Mn/6+Cr/5+Ni/40+V/14+Mo/4 の値が0.40%以下である請求項1または2に記載の
    高張力鋼板。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の成分組
    成からなる鋼片を、1150〜1300℃に加熱し、7
    40〜880℃の温度範囲で圧延を終了した後、30℃
    /s以上の平均冷却速度で冷却し、400〜600℃の
    温度範囲で巻き取ることを特徴とする高張力鋼板の製造
    方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013177682A (ja) * 2012-02-08 2013-09-09 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp 耐溶融亜鉛腐食性および耐亜鉛割れ性に優れた溶融亜鉛浴設備用鋼板とその製造方法
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