JPH10102141A - 耐溶融亜鉛メッキ割れ性に優れた高張力鋼の製造方法 - Google Patents
耐溶融亜鉛メッキ割れ性に優れた高張力鋼の製造方法Info
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- JPH10102141A JPH10102141A JP25992796A JP25992796A JPH10102141A JP H10102141 A JPH10102141 A JP H10102141A JP 25992796 A JP25992796 A JP 25992796A JP 25992796 A JP25992796 A JP 25992796A JP H10102141 A JPH10102141 A JP H10102141A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】TS780MPa以上の強度を有し、且つ溶接
部及びボルト穴加工部で耐亜鉛メッキ割れ性が発生しな
い鋼の製造方法を提供する 【解決手段】重量%で、C:0.08% 以上0.12% 以下、Si:
0.25%以下、Mn:0.08%以上0.12% 以下、P:0.02% 以下、
S:0.002%以下、Cu:0.9% 以上1.8%以下、Ni:0.4% 以上1.
0%以下、Ti:0.01%以上0.05% 以下、Ca:0.001% 以上0.00
5%以下、N:0.002%以上0.010%以下、Al:0.005% 以上0.1%
以下、O:0.005%以下、B:0.0002% 以下、残部が鉄および
不純物からなる鋼スラブを1000℃−1200℃に加熱し、Ar
3-1050℃の範囲の温度域で熱間圧延を終了させ、Ar3
変態点以上の温度から直接焼き入れし、550℃以上A
c1変態点以下の温度で焼戻しする耐溶融亜鉛メッキ割
れ性に優れた高張力鋼の製造方法。
部及びボルト穴加工部で耐亜鉛メッキ割れ性が発生しな
い鋼の製造方法を提供する 【解決手段】重量%で、C:0.08% 以上0.12% 以下、Si:
0.25%以下、Mn:0.08%以上0.12% 以下、P:0.02% 以下、
S:0.002%以下、Cu:0.9% 以上1.8%以下、Ni:0.4% 以上1.
0%以下、Ti:0.01%以上0.05% 以下、Ca:0.001% 以上0.00
5%以下、N:0.002%以上0.010%以下、Al:0.005% 以上0.1%
以下、O:0.005%以下、B:0.0002% 以下、残部が鉄および
不純物からなる鋼スラブを1000℃−1200℃に加熱し、Ar
3-1050℃の範囲の温度域で熱間圧延を終了させ、Ar3
変態点以上の温度から直接焼き入れし、550℃以上A
c1変態点以下の温度で焼戻しする耐溶融亜鉛メッキ割
れ性に優れた高張力鋼の製造方法。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄塔、橋梁、建築
物などの防錆のために、溶融亜鉛メッキを施される低合
金高張力鋼の製造方法に関する。
物などの防錆のために、溶融亜鉛メッキを施される低合
金高張力鋼の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】鉄塔、橋梁、建築物の防錆のため、それ
らに用いられる鋼材を構造部材に溶接した後、溶融亜鉛
メッキするという方法が広く使用されてきた。その際、
液体金属脆化による溶接熱影響部に割れが発生する場合
がある。この現象は亜鉛メッキ割れと呼ばれ、構造物の
安全を損なうことから、亜鉛メッキ鋼板における最大の
懸念課題となっている。
らに用いられる鋼材を構造部材に溶接した後、溶融亜鉛
メッキするという方法が広く使用されてきた。その際、
液体金属脆化による溶接熱影響部に割れが発生する場合
がある。この現象は亜鉛メッキ割れと呼ばれ、構造物の
安全を損なうことから、亜鉛メッキ鋼板における最大の
懸念課題となっている。
【0003】この割れを防止するために、精力的な研究
がなされてきた。それらの成果が鉄と鋼vol.79
(1993)p.1108−p.1114にまとめられ
ている。この文献はファブリケーターと鉄鋼4社で共同
研究、執筆されたものであり、現在公表されている技術
の中で信頼がおける最先端のものと位置づけられてい
る。この論文では、鋼中の混入ボロンの影響について詳
細に述べており、Bは2ppm以下、かつCEZmod
=C+Si/17+Mn/7.5+Cu/13+Ni/
17+Cr/4.5+Mo/3+V/1.5+Nb/2
+Ti/4.5+420B≦0.44%を満たせば引張
強度(TS)590MPa級高張力鋼では、溶接後の溶
融亜鉛メッキ割れが発生しないということを明らかにし
ている。
がなされてきた。それらの成果が鉄と鋼vol.79
(1993)p.1108−p.1114にまとめられ
ている。この文献はファブリケーターと鉄鋼4社で共同
研究、執筆されたものであり、現在公表されている技術
の中で信頼がおける最先端のものと位置づけられてい
る。この論文では、鋼中の混入ボロンの影響について詳
細に述べており、Bは2ppm以下、かつCEZmod
=C+Si/17+Mn/7.5+Cu/13+Ni/
17+Cr/4.5+Mo/3+V/1.5+Nb/2
+Ti/4.5+420B≦0.44%を満たせば引張
強度(TS)590MPa級高張力鋼では、溶接後の溶
融亜鉛メッキ割れが発生しないということを明らかにし
ている。
【0004】さらに780MPa級高張力鋼においては
溶接施工を必要不可欠な部位においてのみに限定し、他
をボルト締めなどにより機械的に接合することも検討さ
れているが、このとボルト穴加工部は溶接部と同様残留
応力が残存していることから亜鉛メッキ割れが起こるこ
とが懸念される。しかしながら、その防止技術は現状で
はほとんど提案されていない。
溶接施工を必要不可欠な部位においてのみに限定し、他
をボルト締めなどにより機械的に接合することも検討さ
れているが、このとボルト穴加工部は溶接部と同様残留
応力が残存していることから亜鉛メッキ割れが起こるこ
とが懸念される。しかしながら、その防止技術は現状で
はほとんど提案されていない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】高張力鋼の成分設計で
は、一般に焼入性を高める元素や析出強化する元素が添
加されている。しかし、CEZmodの式においてわか
るように、添加元素のほとんどは耐溶融亜鉛メッキ割れ
性を劣化させてしまうので、TS780MPa以上の強
度を確保し、且つ溶接部及びボルト穴加工部において亜
鉛メッキ割れが発生しない鋼を開発するのは不可能視さ
れてきた。
は、一般に焼入性を高める元素や析出強化する元素が添
加されている。しかし、CEZmodの式においてわか
るように、添加元素のほとんどは耐溶融亜鉛メッキ割れ
性を劣化させてしまうので、TS780MPa以上の強
度を確保し、且つ溶接部及びボルト穴加工部において亜
鉛メッキ割れが発生しない鋼を開発するのは不可能視さ
れてきた。
【0006】本発明の課題は、高強度で、且つ溶接部及
びボルト穴加工部で耐亜鉛メッキ割れ性が発生しない鋼
の製造方法を提供するものである。
びボルト穴加工部で耐亜鉛メッキ割れ性が発生しない鋼
の製造方法を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の状況
を鑑み、耐溶融亜鉛メッキ割れ性を上昇させる添加元素
の検討、及び高強度と同時に耐亜鉛メッキ割れ性を両立
させる成分設計に関して鋭意研究を行った。その結果、
0.9%以上のCuを添加し、ε−Cuの析出強化によ
り強度を確保し、CEZmod低減のためCr,Moを
極力抑え、さらにTi−Ca複合添加を行うことで、溶
接部及びボルト穴加工部において耐溶融亜鉛メッキ割れ
性が著しく改善され、高強度と耐亜鉛メッキ割れ性を両
立できることを発見した。
を鑑み、耐溶融亜鉛メッキ割れ性を上昇させる添加元素
の検討、及び高強度と同時に耐亜鉛メッキ割れ性を両立
させる成分設計に関して鋭意研究を行った。その結果、
0.9%以上のCuを添加し、ε−Cuの析出強化によ
り強度を確保し、CEZmod低減のためCr,Moを
極力抑え、さらにTi−Ca複合添加を行うことで、溶
接部及びボルト穴加工部において耐溶融亜鉛メッキ割れ
性が著しく改善され、高強度と耐亜鉛メッキ割れ性を両
立できることを発見した。
【0008】すなわち本発明は、(1)重量%で、C:
0.08%以上0.12%以下、Si:0.08%以上
0.18%以下、Mn:0.08%以上0.12%以
下、P:0.02%以下、S:0.002%以下、C
u:0.9%以上1.8%以下、Ni:0.4%以上
1.0%以下、Ti:0.01%以上0.05%以下、
Ca:0.001%以上0.005%以下、N:0.0
02%以上0.010%以下、Al:0.005%以上
0.1%以下、O:0.005%以下、B:0.000
2%以下、残部が鉄および不純物からなる鋼スラブを1
000℃〜1200℃に加熱し、Ar3〜1050℃の
範囲の温度域で熱間圧延を終了させ、Ar3変態点以上
の温度から直接焼き入れし、550℃以上Ac1変態点
以下の温度で焼戻しすることを特徴とする耐溶融亜鉛メ
ッキ割れ性に優れた高張力鋼の製造方法、(2)重量%
で、C:0.08%以上0.12%以下、Si:0.0
8%以上0.18%以下、Mn:0.08%以上0.1
2%以下、P:0.02%以下、S:0.002%以
下、Cu:0.9%以上1.8%以下、Ni:0.4%
以上1.0%以下、Ti:0.01%以上0.05%以
下、Ca:0.001%以上0.005%以下、N:
0.002%以上0.010%以下、Al:0.005
%以上0.1%以下、O:0.005%以下、B:0.
0002%以下、残部が鉄および不純物からなる鋼スラ
ブを1000℃〜1200℃に加熱し、Ar3〜100
0℃の範囲の温度域で熱間圧延を終了させ室温まで冷却
した後、Ar3変態点〜1000℃の温度範囲に再加熱
し焼き入れを行い、550℃以上Ac1変態点以下の温
度で焼戻しすることを特徴とする耐溶融亜鉛メッキ割れ
性に優れた高張力鋼の製造方法、(3)鋼スラブは、さ
らに、Cr:0.05%以下、Mo:0.05%以下、
Nb:0.03%以下、V:0.01%以上0.10%
以下の1種または2種以上を含むことを特徴とする
(1)または(2)に記載の耐溶融亜鉛メッキ割れ性に
優れた高張力鋼の製造方法である。
0.08%以上0.12%以下、Si:0.08%以上
0.18%以下、Mn:0.08%以上0.12%以
下、P:0.02%以下、S:0.002%以下、C
u:0.9%以上1.8%以下、Ni:0.4%以上
1.0%以下、Ti:0.01%以上0.05%以下、
Ca:0.001%以上0.005%以下、N:0.0
02%以上0.010%以下、Al:0.005%以上
0.1%以下、O:0.005%以下、B:0.000
2%以下、残部が鉄および不純物からなる鋼スラブを1
000℃〜1200℃に加熱し、Ar3〜1050℃の
範囲の温度域で熱間圧延を終了させ、Ar3変態点以上
の温度から直接焼き入れし、550℃以上Ac1変態点
以下の温度で焼戻しすることを特徴とする耐溶融亜鉛メ
ッキ割れ性に優れた高張力鋼の製造方法、(2)重量%
で、C:0.08%以上0.12%以下、Si:0.0
8%以上0.18%以下、Mn:0.08%以上0.1
2%以下、P:0.02%以下、S:0.002%以
下、Cu:0.9%以上1.8%以下、Ni:0.4%
以上1.0%以下、Ti:0.01%以上0.05%以
下、Ca:0.001%以上0.005%以下、N:
0.002%以上0.010%以下、Al:0.005
%以上0.1%以下、O:0.005%以下、B:0.
0002%以下、残部が鉄および不純物からなる鋼スラ
ブを1000℃〜1200℃に加熱し、Ar3〜100
0℃の範囲の温度域で熱間圧延を終了させ室温まで冷却
した後、Ar3変態点〜1000℃の温度範囲に再加熱
し焼き入れを行い、550℃以上Ac1変態点以下の温
度で焼戻しすることを特徴とする耐溶融亜鉛メッキ割れ
性に優れた高張力鋼の製造方法、(3)鋼スラブは、さ
らに、Cr:0.05%以下、Mo:0.05%以下、
Nb:0.03%以下、V:0.01%以上0.10%
以下の1種または2種以上を含むことを特徴とする
(1)または(2)に記載の耐溶融亜鉛メッキ割れ性に
優れた高張力鋼の製造方法である。
【0009】
【発明の実施の形態】次に、成分範囲限定理由について
述べる。
述べる。
【0010】0.08%≦C≦0.12% Cは、母材強度を確保する目的で添加する。0.08%
未満では母材の強度が不足し、0.12%を越えると靱
性が著しく劣化させる。このためCの含有量は0.08
%以上0.12%以下に限定する。
未満では母材の強度が不足し、0.12%を越えると靱
性が著しく劣化させる。このためCの含有量は0.08
%以上0.12%以下に限定する。
【0011】Si≦0.25% 0.25%を越えると靱性を劣化させると共に鋼の表面
性状を損なう。このため、Siの含有量は0.25%以
下に限定する。好ましくは、0.08%≦Si≦0.1
2%とする。
性状を損なう。このため、Siの含有量は0.25%以
下に限定する。好ましくは、0.08%≦Si≦0.1
2%とする。
【0012】0.08%≦Mn≦0.12% Mnは母材強度を確保する目的で添加する。0.80%
未満では母材の強度が不足し、0.12%を超えると耐
溶融亜鉛メッキ性を著しく低下させる。これため、Mn
の含有量は0.80%以上0.12%以下に限定した。
未満では母材の強度が不足し、0.12%を超えると耐
溶融亜鉛メッキ性を著しく低下させる。これため、Mn
の含有量は0.80%以上0.12%以下に限定した。
【0013】P≦0.02% Pは不純物として鋼中に必然的に含有される元素である
が、含有量がわずかであっても母材及び溶接部の靱性を
著しく低下させる。このため、Pの含有量は、0.02
%以下に限定する。
が、含有量がわずかであっても母材及び溶接部の靱性を
著しく低下させる。このため、Pの含有量は、0.02
%以下に限定する。
【0014】S≦0.002% SはPと同様に不純物として鋼中に必然的に含有される
元素であるが、0.002%を超えて含有しているとC
aと結合しCaSのクラスターを形成し、鋼の靱性、溶
接性を著しく劣化させる。このため、Sの含有量は0.
002%以下に限定する。
元素であるが、0.002%を超えて含有しているとC
aと結合しCaSのクラスターを形成し、鋼の靱性、溶
接性を著しく劣化させる。このため、Sの含有量は0.
002%以下に限定する。
【0015】0.9%≦Cu≦1.8% Cuは本発明における最も重要な元素の一つである。従
来780MPa級高張力鋼は強度の確保のため、Cr,
Mo等の焼入性を高める元素が添加されている。これら
の元素は前記したCEZmodの式からもわかるよう
に、耐溶融亜鉛メッキ割れ性に対して悪影響を及ぼす。
本発明ではCuをε−Cuとしてマトリックス中に微細
に析出させ、母材強度の確保に有効に作用させることを
第一の特徴とする。この効果により、強度の確保に有効
であるものの焼入性を顕著に増加させ、CEZmod値
を大幅に増加させる。Cr,Mo等の元素を低減するこ
とができる。しかしながら、0.9%未満では母材の強
度が不足し、1.8%を越えると母材の靱性劣化と共に
Cu割れを助長する。このため、Cuの含有量は0.9
%以上1.8%以下に限定する。
来780MPa級高張力鋼は強度の確保のため、Cr,
Mo等の焼入性を高める元素が添加されている。これら
の元素は前記したCEZmodの式からもわかるよう
に、耐溶融亜鉛メッキ割れ性に対して悪影響を及ぼす。
本発明ではCuをε−Cuとしてマトリックス中に微細
に析出させ、母材強度の確保に有効に作用させることを
第一の特徴とする。この効果により、強度の確保に有効
であるものの焼入性を顕著に増加させ、CEZmod値
を大幅に増加させる。Cr,Mo等の元素を低減するこ
とができる。しかしながら、0.9%未満では母材の強
度が不足し、1.8%を越えると母材の靱性劣化と共に
Cu割れを助長する。このため、Cuの含有量は0.9
%以上1.8%以下に限定する。
【0016】0.4%≦Ni≦1.0% NiはCu割れを防止させるのに有効で、本発明では必
須の元素であるが、0.4%未満ではその効果は十分に
得られず、また1.0%を越えると経済性が損なわれ
る。このため、Niの含有量は0.4%以上1.0%以
下に限定する。
須の元素であるが、0.4%未満ではその効果は十分に
得られず、また1.0%を越えると経済性が損なわれ
る。このため、Niの含有量は0.4%以上1.0%以
下に限定する。
【0017】Ti:0.01%以上0.05%以下、 Ca:0.001%以上0.005%以下、 本発明の第二の特徴は、TiとCaの複合添加である。
これはTi−Ca複合添加により、鋼材の亜鉛メッキ浴
中での伸びが増大すること、及び溶接熱影響部の粒径を
細かくし、焼入性を低下させることにより、耐溶融亜鉛
メッキ割れ性に悪影響を及ぼす明瞭な粒界を有する焼き
入れ組織を低減させる効果があることを見出だしたこと
による。高強度高張力鋼においてこの効果は、Ti:
0.01%以上、Ca:0.001%以上で得られてい
る。しかしながら、Tiが0.005%を越えるとその
効果も飽和し、0.005%を越えるCaの添加は、鋼
の清浄度を低下させるため、ぞれぞれ上限値とした。
これはTi−Ca複合添加により、鋼材の亜鉛メッキ浴
中での伸びが増大すること、及び溶接熱影響部の粒径を
細かくし、焼入性を低下させることにより、耐溶融亜鉛
メッキ割れ性に悪影響を及ぼす明瞭な粒界を有する焼き
入れ組織を低減させる効果があることを見出だしたこと
による。高強度高張力鋼においてこの効果は、Ti:
0.01%以上、Ca:0.001%以上で得られてい
る。しかしながら、Tiが0.005%を越えるとその
効果も飽和し、0.005%を越えるCaの添加は、鋼
の清浄度を低下させるため、ぞれぞれ上限値とした。
【0018】0.002%≦N≦0.010% Nは、Al,Ti等と結合して(炭)窒化物を析出させ
ることによりミクロ組織を微細化させ、母材靱性を向上
させるとともに耐溶融亜鉛メッキ割れ性を向上させる。
しかしながら、0.002%未満ではその効果が不十分
であり、0.010%を越える添加ではかえって母材靱
性を劣化させる。このため、N含有量は0.002%以
上0.010%以下に限定する。
ることによりミクロ組織を微細化させ、母材靱性を向上
させるとともに耐溶融亜鉛メッキ割れ性を向上させる。
しかしながら、0.002%未満ではその効果が不十分
であり、0.010%を越える添加ではかえって母材靱
性を劣化させる。このため、N含有量は0.002%以
上0.010%以下に限定する。
【0019】0.005%≦Al≦0.1% Alは鋼の脱酸及びAlNの析出によりミクロ組織を微
細化し、母材の靱性を向上させるために添加される元素
である。しかしながら、0.005%未満ではその効果
が不十分であり、0.1%を超えると鋼の清浄度を劣化
させるとともに母材靱性を劣化させる。このためAlの
含有量は0.005%以上0.1%以下に限定する。な
お、Al含有量は固溶アルミニウム(sol.Al)と
する。
細化し、母材の靱性を向上させるために添加される元素
である。しかしながら、0.005%未満ではその効果
が不十分であり、0.1%を超えると鋼の清浄度を劣化
させるとともに母材靱性を劣化させる。このためAlの
含有量は0.005%以上0.1%以下に限定する。な
お、Al含有量は固溶アルミニウム(sol.Al)と
する。
【0020】O≦0.005% 鋼中のOは通常Alと結合し、また本発明のようなCa
添加鋼においてはCa酸化物として生成しやすくなり、
鋼の清浄度を劣化させるとともに靱性を著しく低下させ
る。このため、O含有量は0.005%以下に限定す
る。
添加鋼においてはCa酸化物として生成しやすくなり、
鋼の清浄度を劣化させるとともに靱性を著しく低下させ
る。このため、O含有量は0.005%以下に限定す
る。
【0021】B≦0.0002% Bは、耐溶融亜鉛メッキ性に対して最も悪影響を及ぼす
元素であり、本発明では不純物であるが、その量を厳し
く限定する必要がある。すなわち、溶接施工部材はB含
有量を0.0002%以下に限定する。ただし、溶接施
工を対象としない場合においては0.0005%以下の
管理とする。
元素であり、本発明では不純物であるが、その量を厳し
く限定する必要がある。すなわち、溶接施工部材はB含
有量を0.0002%以下に限定する。ただし、溶接施
工を対象としない場合においては0.0005%以下の
管理とする。
【0022】上記の元素の他に下記の1種または2種以
上の元素を添加した場合も所定の効果を得ることができ
る。
上の元素を添加した場合も所定の効果を得ることができ
る。
【0023】Cr≦0.05% Crは固溶強化及び焼入性の向上により母材強度を確保
するために添加する元素であるが、0.05%以上の添
加では耐溶融亜鉛メッキ割れ性を著しく低下させる。よ
って、Crの含有量は0.05%以下、望ましくは0.
02%以下に限定する。
するために添加する元素であるが、0.05%以上の添
加では耐溶融亜鉛メッキ割れ性を著しく低下させる。よ
って、Crの含有量は0.05%以下、望ましくは0.
02%以下に限定する。
【0024】Mo≦0.05% Moは固溶強化及び焼入性の向上により母材強度を確保
するために添加する元素であるが、0.05%を越える
添加では耐溶融亜鉛メッキ割れ性を著しく低下させる。
よって、Crの含有量は0.05%以下、望ましくは
0.02%以下に限定する。
するために添加する元素であるが、0.05%を越える
添加では耐溶融亜鉛メッキ割れ性を著しく低下させる。
よって、Crの含有量は0.05%以下、望ましくは
0.02%以下に限定する。
【0025】Nb≦0.03% Nbは焼戻し時に炭窒化物として微細に析出し、母材の
強度を確保するために添加される。しかしながら、0.
03%を超えて添加してもその効果が飽和するため、N
bの含有量は0.03%以下に限定した。
強度を確保するために添加される。しかしながら、0.
03%を超えて添加してもその効果が飽和するため、N
bの含有量は0.03%以下に限定した。
【0026】0.01%≦V≦0.10% VはNbと同様析出硬化により母材の強度を確保するた
めに添加される元素であるが、0.10%未満ではその
効果が得られず、0.10%を超えて添加すると炭窒化
物が過剰に生成し、靱性に悪影響を与える。このため、
V添加量は0.01%以上0.10%以下に限定する。
めに添加される元素であるが、0.10%未満ではその
効果が得られず、0.10%を超えて添加すると炭窒化
物が過剰に生成し、靱性に悪影響を与える。このため、
V添加量は0.01%以上0.10%以下に限定する。
【0027】次に、製造条件について述べる。
【0028】1000℃≦スラブ加熱温度≦1200℃ 直接焼入時の鋼スラブ加熱温度は後の焼戻し過程におけ
るNb,Vなどの析出型強化元素を有効に作用させるた
めに1000℃〜1200℃の温度範囲で実施すること
が必要である。
るNb,Vなどの析出型強化元素を有効に作用させるた
めに1000℃〜1200℃の温度範囲で実施すること
が必要である。
【0029】Ar3≦直接焼入の場合の熱間圧延終了温
度≦1050℃ 熱間圧延終了温度は、焼入性を確保するため、Ar3以
上とし、母材靱性を確保するため1050℃以下とす
る。
度≦1050℃ 熱間圧延終了温度は、焼入性を確保するため、Ar3以
上とし、母材靱性を確保するため1050℃以下とす
る。
【0030】550℃≦焼戻し温度≦Ac1 また焼戻し温度は直接焼入材、再加熱焼入材とも、本発
明鋼はε−Cuの析出を利用し、母材強度を確保するた
め、及び母材の耐溶融亜鉛メッキ割れ性を確保するた
め、550℃以上とする必要がある。しかしAc1変態
点を越える温度にて実施すると、急激な母材強度の低下
を引き起こすから、焼戻し温度の上限をAc1変態点と
した。
明鋼はε−Cuの析出を利用し、母材強度を確保するた
め、及び母材の耐溶融亜鉛メッキ割れ性を確保するた
め、550℃以上とする必要がある。しかしAc1変態
点を越える温度にて実施すると、急激な母材強度の低下
を引き起こすから、焼戻し温度の上限をAc1変態点と
した。
【0031】Ar3≦再加熱焼入の場合の熱間圧延終了
温度≦1000℃ 再加熱焼入時の鋼板加熱温度は、熱間圧延時に生成した
析出物を完全に固溶させるためにAr3点以上での加熱
が必要である。しかしながら、1000℃を越えた温度
域での再加熱はオーステナイト粒径の粗大化を助長する
ことから、再加熱温度の上限は1000℃とした。
温度≦1000℃ 再加熱焼入時の鋼板加熱温度は、熱間圧延時に生成した
析出物を完全に固溶させるためにAr3点以上での加熱
が必要である。しかしながら、1000℃を越えた温度
域での再加熱はオーステナイト粒径の粗大化を助長する
ことから、再加熱温度の上限は1000℃とした。
【0032】なお、再加熱焼き入れを行う場合の熱間圧
延終了温度範囲、焼戻し温度範囲は、直接焼入の場合と
同じである。
延終了温度範囲、焼戻し温度範囲は、直接焼入の場合と
同じである。
【0033】
【実施例】表1、表2に示す化学組成の鋼を溶解、鋳造
し、熱間圧延にて12−28mm厚まで圧延し、熱間圧
延後、直接加熱焼入・焼戻または再加熱焼入・焼戻を行
った。直接加熱焼入の場合、圧延終了後直ちにAr3変
態点以上から、再加熱焼入の場合は、約930℃に加熱
し、焼き入れし、その後550〜650℃で焼戻し処理
をした。また、焼戻し温度の母材の耐溶融亜鉛メッキ割
れ性への影響を調べるため、530℃でも実施した。
し、熱間圧延にて12−28mm厚まで圧延し、熱間圧
延後、直接加熱焼入・焼戻または再加熱焼入・焼戻を行
った。直接加熱焼入の場合、圧延終了後直ちにAr3変
態点以上から、再加熱焼入の場合は、約930℃に加熱
し、焼き入れし、その後550〜650℃で焼戻し処理
をした。また、焼戻し温度の母材の耐溶融亜鉛メッキ割
れ性への影響を調べるため、530℃でも実施した。
【0034】これらの鋼材に対し、常温引張試験、拘束
継手亜鉛メッキ割れ試験、NBT試験及びボルト用穴開
け加工部亜鉛メッキ割れ試験を実施した。
継手亜鉛メッキ割れ試験、NBT試験及びボルト用穴開
け加工部亜鉛メッキ割れ試験を実施した。
【0035】拘束継手亜鉛メッキ割れ試験は、図1に示
す十字継手を作成後、470℃の亜鉛浴中に浸漬、メッ
キ後、試験ビード1のトウ部における割れの有無を調べ
る試験である。拘束ビード2のパス数は18パスであ
り、この拘束ビードにより、試験ビード1のトウ部に母
材の降伏応力相当の非常に高い残留応力が作用している
ことを確認している。したがって、この試験体において
割れが発生しない場合、実施工溶接部材の溶融亜鉛メッ
キ部においても割れが発生しないと判断できる。NBT
試験は、耐溶融亜鉛メッキ割れ性を評価する方法として
用いられる試験であり、例えば、鉄と鋼vol.79
(1993)p.1108−p.1114にその方法等
が記載されている。各鋼板から採取した直径10mm、
長さ170mmの丸棒試験片に、1400℃まで急速加
熱後800℃−500℃を8秒間で冷却する溶接熱サイ
クルを付与する。この熱影響部に深さ2mm、角度60
°の円周切り欠き(切り欠き底の曲率半径0.25m
m、切り欠き肩部の曲率半径2mm)を加工した後、切
り欠き部に亜鉛を電気メッキさせ、図2に示す熱加工サ
イクルを付与する。この試験により、破断に至までの時
間及び破断応力のデータを採取する。これらのデータを
縦軸に破断に至までの時間、縦軸に破断応力を亜鉛を電
着しない時の破断応力で除した値(SLM値)を図3に
示すようにプロットする。このプロットを曲線回帰し、
破断時間400秒と交差するSLM値をSLM400と
して耐溶融亜鉛メッキ割れ性の評価に用いる。上記文献
によると、TS590MPa級高張力鋼ではSLM40
0≧42%であれば溶接亜鉛メッキ割れは生じないとさ
れるている。しかしながら、TS780MPa級高張力
鋼では、溶接部の残留応力が上昇するため、SLM40
0≧42%でも、割れが発生することが予測される。こ
のことを考慮し、NBT試験による耐溶融亜鉛メッキ割
れ性の評価は、拘束継手割れ試験に準じる2次的なもの
と位置付け、SLM400≧50%のものを合格とし
た。
す十字継手を作成後、470℃の亜鉛浴中に浸漬、メッ
キ後、試験ビード1のトウ部における割れの有無を調べ
る試験である。拘束ビード2のパス数は18パスであ
り、この拘束ビードにより、試験ビード1のトウ部に母
材の降伏応力相当の非常に高い残留応力が作用している
ことを確認している。したがって、この試験体において
割れが発生しない場合、実施工溶接部材の溶融亜鉛メッ
キ部においても割れが発生しないと判断できる。NBT
試験は、耐溶融亜鉛メッキ割れ性を評価する方法として
用いられる試験であり、例えば、鉄と鋼vol.79
(1993)p.1108−p.1114にその方法等
が記載されている。各鋼板から採取した直径10mm、
長さ170mmの丸棒試験片に、1400℃まで急速加
熱後800℃−500℃を8秒間で冷却する溶接熱サイ
クルを付与する。この熱影響部に深さ2mm、角度60
°の円周切り欠き(切り欠き底の曲率半径0.25m
m、切り欠き肩部の曲率半径2mm)を加工した後、切
り欠き部に亜鉛を電気メッキさせ、図2に示す熱加工サ
イクルを付与する。この試験により、破断に至までの時
間及び破断応力のデータを採取する。これらのデータを
縦軸に破断に至までの時間、縦軸に破断応力を亜鉛を電
着しない時の破断応力で除した値(SLM値)を図3に
示すようにプロットする。このプロットを曲線回帰し、
破断時間400秒と交差するSLM値をSLM400と
して耐溶融亜鉛メッキ割れ性の評価に用いる。上記文献
によると、TS590MPa級高張力鋼ではSLM40
0≧42%であれば溶接亜鉛メッキ割れは生じないとさ
れるている。しかしながら、TS780MPa級高張力
鋼では、溶接部の残留応力が上昇するため、SLM40
0≧42%でも、割れが発生することが予測される。こ
のことを考慮し、NBT試験による耐溶融亜鉛メッキ割
れ性の評価は、拘束継手割れ試験に準じる2次的なもの
と位置付け、SLM400≧50%のものを合格とし
た。
【0036】ボルト用穴開け加工部メッキ割れ試験は、
圧延した鋼に実施工と同様に、接合用ボルトの穴開け加
工をNCマシンを用いて実施した後に470℃の溶融亜
鉛メッキ浴中に浸漬し、穴開け加工部から割れが発生す
るかどうかを確認した結果である。
圧延した鋼に実施工と同様に、接合用ボルトの穴開け加
工をNCマシンを用いて実施した後に470℃の溶融亜
鉛メッキ浴中に浸漬し、穴開け加工部から割れが発生す
るかどうかを確認した結果である。
【0037】供試鋼の各試験結果を表2に併記する。
0.90%以上のCuを添加し、Ti−Ca添加により
耐溶融亜鉛メッキ割れ性を改善した本発明鋼A〜Hは、
引張強度780MPa以上を有し、且つ拘束継手割れ試
験、及びボルト穴開け加工部溶融亜鉛メッキ割れ試験に
おいても割れは発生せず、さらにSLM400値も50
%以上となり、非常に高い溶融亜鉛メッキ性を示すこと
がわかる。
0.90%以上のCuを添加し、Ti−Ca添加により
耐溶融亜鉛メッキ割れ性を改善した本発明鋼A〜Hは、
引張強度780MPa以上を有し、且つ拘束継手割れ試
験、及びボルト穴開け加工部溶融亜鉛メッキ割れ試験に
おいても割れは発生せず、さらにSLM400値も50
%以上となり、非常に高い溶融亜鉛メッキ性を示すこと
がわかる。
【0038】一方、強化元素であるC,Cu含有量が低
い鋼I,Jにおいては耐溶融亜鉛メッキ割れ性は十分で
あるものの、引張り強度が不足している。またC,Mn
含有量の高い鋼Kでは、強度は満足するが、割れ試験に
て割れが発生している。Ti−Caが本発明の範囲内で
含有されていない鋼L〜Nではいずれも拘束割れ試験に
おいて割れが発生し、ALM400値も50%未満とな
っている。さらにCEZmod値を大幅に増加させるC
r,Moを添加した鋼O,Pにおいても拘束割れ試験に
おいて割れが発生し、SLM400値も50%未満とな
っている。
い鋼I,Jにおいては耐溶融亜鉛メッキ割れ性は十分で
あるものの、引張り強度が不足している。またC,Mn
含有量の高い鋼Kでは、強度は満足するが、割れ試験に
て割れが発生している。Ti−Caが本発明の範囲内で
含有されていない鋼L〜Nではいずれも拘束割れ試験に
おいて割れが発生し、ALM400値も50%未満とな
っている。さらにCEZmod値を大幅に増加させるC
r,Moを添加した鋼O,Pにおいても拘束割れ試験に
おいて割れが発生し、SLM400値も50%未満とな
っている。
【0039】比較鋼Qは、530℃焼戻しの試験結果
で、母材の耐溶融亜鉛メッキ割れ試験で割れが発生して
いる。
で、母材の耐溶融亜鉛メッキ割れ試験で割れが発生して
いる。
【0040】
【表1】
【0041】
【表2】
【0042】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
方法にしたがった成分設計を行い、直接焼入・焼戻処
理、或いは再加熱焼入・焼戻処理した高張力鋼は780
MPa以上の引張強度を有し、鉄塔、橋梁及び建築物に
使用され、溶融亜鉛メッキを施された場合において、溶
接部、ボルト穴加工部において亜鉛メッキ割れを防止す
ることができ、産業上極めて有用である。
方法にしたがった成分設計を行い、直接焼入・焼戻処
理、或いは再加熱焼入・焼戻処理した高張力鋼は780
MPa以上の引張強度を有し、鉄塔、橋梁及び建築物に
使用され、溶融亜鉛メッキを施された場合において、溶
接部、ボルト穴加工部において亜鉛メッキ割れを防止す
ることができ、産業上極めて有用である。
【図1】拘束継手試験体の構成を示した図。
【図2】NBT試験時の熱加工サイクルを示した図。
【図3】NBT試験のデータ整理方法の例を示した図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小嶋 敏文 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内
Claims (3)
- 【請求項1】 重量%で、C:0.08%以上0.12
%以下、Si:0.25%以下、Mn:0.08%以上
0.12%以下、P:0.02%以下、S:0.002
%以下、Cu:0.9%以上1.8%以下、Ni:0.
4%以上1.0%以下、Ti:0.01%以上0.05
%以下、Ca:0.001%以上0.005%以下、
N:0.002%以上0.010%以下、Al:0.0
05%以上0.1%以下、O:0.005%以下、B:
0.0002%以下、残部が鉄および不純物からなる鋼
スラブを1000℃〜1200℃に加熱し、Ar3〜1
050℃の範囲の温度域で熱間圧延を終了させ、Ar3
変態点以上の温度から直接焼き入れし、550℃以上A
c1変態点以下の温度で焼戻しすることを特徴とする耐
溶融亜鉛メッキ割れ性に優れた高張力鋼の製造方法。 - 【請求項2】 重量%で、C:0.08%以上0.12
%以下、Si:0.08%以上0.18%以下、Mn:
0.08%以上0.12%以下、P:0.02%以下、
S:0.002%以下、Cu:0.9%以上1.8%以
下、Ni:0.4%以上1.0%以下、Ti:0.01
%以上0.05%以下、Ca:0.001%以上0.0
05%以下、N:0.002%以上0.010%以下、
Al:0.005%以上0.1%以下、O:0.005
%以下、B:0.0002%以下、残部が鉄および不純
物からなる鋼スラブを1000℃〜1200℃に加熱
し、Ar3〜1000℃の範囲の温度域で熱間圧延を終
了させ室温まで冷却した後、Ar3変態点〜1000℃
の温度範囲に再加熱し焼き入れを行い、550℃以上A
c1変態点以下の温度で焼戻しすることを特徴とする溶
接熱影響部、及びボルト穴加工部の耐溶融亜鉛メッキ割
れ性に優れた高張力鋼の製造方法。 - 【請求項3】 鋼スラブは、さらに、Cr:0.05%
以下、Mo:0.05%以下、Nb:0.03%以下、
V:0.01%以上0.10%以下の1種または2種以
上を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の溶
接熱影響部、及びボルト穴加工部の耐溶融亜鉛メッキ割
れ性に優れた高張力鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25992796A JPH10102141A (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 耐溶融亜鉛メッキ割れ性に優れた高張力鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25992796A JPH10102141A (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 耐溶融亜鉛メッキ割れ性に優れた高張力鋼の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10102141A true JPH10102141A (ja) | 1998-04-21 |
Family
ID=17340871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25992796A Pending JPH10102141A (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 耐溶融亜鉛メッキ割れ性に優れた高張力鋼の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10102141A (ja) |
-
1996
- 1996-09-30 JP JP25992796A patent/JPH10102141A/ja active Pending
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