JPS6283420A - 低温靭性の優れた非調質高張力鋼の製造方法 - Google Patents

低温靭性の優れた非調質高張力鋼の製造方法

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JPS6283420A
JPS6283420A JP22162685A JP22162685A JPS6283420A JP S6283420 A JPS6283420 A JP S6283420A JP 22162685 A JP22162685 A JP 22162685A JP 22162685 A JP22162685 A JP 22162685A JP S6283420 A JPS6283420 A JP S6283420A
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JP
Japan
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rolling
toughness
cooling
steel
temperature
Prior art date
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Pending
Application number
JP22162685A
Other languages
English (en)
Inventor
Taneo Hatomura
波戸村 太根生
Kenichi Amano
虔一 天野
Motomu Kimura
木村 求
Yoshifumi Nakano
中野 善文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は低温靭性の優れた非調質高張力鋼の製進方法に
係り、特に厚鋼板を温間圧延により靭性の劣化を少なく
して高強度化を図る製造方法に関し、溶接をともない低
温靭性が要求される高張力厚鋼板の分野で利用される。
〔従来の技術〕
従来、溶接をともない低温靭性が要求される高張力厚鋼
板、例えば造船および海洋構造物用鋼板、タンク・圧力
容器用鋼板、パイプライン用鋼板、更に産業機械用鋼板
等は、焼ならし、焼入焼戻し処理によって製造している
が、熱処理費の高騰により製造費がかさむ欠点がある。
これに反して熱処理を施さない、いわゆる非調質で高張
力化、高靭性化を図る製造方法としては例えば特開昭5
7−134514号公報あるいは特開昭58−6122
4号公報の如き制御圧延後加速冷却を施す方法がある。
しかし、加速冷却法により靭性の劣化を少なくして高強
度化(高TS化)し、合金成分の減少を図るには、冷却
停止温度を500℃以下にすることによって可能となる
が、冷却停止温度が500℃以下の場合には、冷却速度
が急増するため、目標とする冷却停止温度に制御するこ
とが困難となり、鋼板の幅方向、長手方向に冷却むらを
生し、歪および材質特性の均一な鋼板を製造することが
困難であった。
冷却むらを少なくして高強度化を図る方法としては、特
開昭58−144419号公報あるいは特開昭59−1
23713号公報の如く、制御圧延後または制御圧延−
加速冷却後温間圧延を施す方法がある。
しかし、600〜300℃の温度域で15%以下の圧延
を施す温間圧延法のみでは、高強度化は可能となるが、
靭性が劣化する欠点がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、鋼板
内の歪および材質のばらつきが少なく溶接後の低温靭性
の優れた高張力鋼を、調質処理によらず安定して製造で
きる方法を提供するにある。
〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明の上
記の目的は次の2発明によって達成される。
第1発明の要旨とするところは次の如くである。
すなわち、重量比にて C:0.005〜020%、Si:0.05〜05%、
Mn : 0.5〜2.5%、Al:0005〜008
%を含み残部がFeおよび不可避的不純物より成る鋼を
、(Ar3変態点+150℃)〜Ar3変態点の温度範
囲で30%以上の圧下率の圧延を施す段階と、前記圧延
後500℃以上に冷却し700〜500℃の温度範囲で
圧下率が1〜10%の軽圧下を施す段階と、前記軽圧下
後300℃まで1〜5℃/sの冷却速度で冷却する段階
と、を有して成る乙とを特徴とする低温靭性の優れた非
調質高張力鋼の製造方法である。
第2発明の要旨とするところは次の如くである。
すなわち、第1発明と同一のC,Si 、 Mn、 A
I等の基本成分の他に、更に Nb: 0.01〜0.10%、v:001〜010%
Cu:0.5%以下、   Cr:0.5%以下、Mo
:0.5%以下、   Ni:0.5%以下、Ti:0
.005〜003%、 B:0.0003〜0.0 0 2 0%、Ca:  
0.0 0 1〜0.0 1 0%、希土類金属:0.
001〜0.010%のうちから選ばれたいずれか少な
くとも1種を含み残部がFeおよび不可避的不純物より
成る鋼を、第1発明と同一の方法で圧延および冷却をす
る低温靭性の優れた非調質高張力鋼の製造方法である。
本発明者らは、温間圧延法により、靭性の劣化を少なく
して高強度化を図る方法について種々検討した結果、温
間圧延後300℃以上の温度域までの冷却速度を1〜b 高強度化と強靭性化が同時に図れることを新規に知見し
た。
本発明の基礎になった実験について説明する。
C:0.08%、Si:0.25%、Mn:1.5%、
Al70.020%、Nb:0.04%、V:0.05
%を含有する鋼を用いて、(Ar3変態点+150℃)
からAr3変態点までの温度域で60%の圧下を加え、
790でて圧延を終了後、10℃/Sの冷却速度で65
0℃まで加速冷却し、更に630℃における圧下率を0
〜16%までの各種に変えて圧延し、その後の冷却を空
冷と400℃まで4℃/Sで加速冷却の2種で行い、こ
れらの供試材の引張強度(TS)、降伏強度(ys)お
よび破面遷移温度(vTrs)を調査し、その結果を第
1図に示した。
第1図において実線で示す加速冷却の場合は点線で示す
空冷の場合に比し、YS、TSが高(vTrsは低温側
に移行していることが明らかである。すなわち、温間圧
延後の冷却速度を速くすることにより高強度化と強靭性
化を同時に図れることがわかる。
温間圧延後の冷却速度を速くすることによる靭性向上の
理由としては、温間圧延されたフェライトの粒成長を抑
制するとともに、未変態γから生成するフェライトの粒
成長を抑制することによる結晶粒の微細化効果・と、更
に未変態γから生成するベイナイトやマルテンサイト等
の第2相組織の微細化分散効果によると考えられる。
次に本発明の成分組成を限定する理由を説明する。
C: Cは0005%未満では鋼板の強度が低下し、また溶接
熱影響部(以下HAZと称する)の軟化が大きくなり、
一方020%を越えると母材の靭性が劣化するとともに
溶接部の硬化、耐割れ性の劣化が著しくなるので、Cは
0.005〜020%の範囲内にする必要がある。
Sl : Siは鋼精錬時に脱酸上必然的に含有される元素である
が、005%未満では母材靭性が劣化し、一方05%を
越えると鋼の清浄度が劣化し、靭性が低下するので、S
lは005〜05%の範囲内にする必要がある。
Mn : Mnは05%未満ては鋼板の強度および靭性が低下し、
更にHAZの軟化が大きくなり、一方25%を越えると
HAZの靭性が劣化するので、Mnは05〜25%の範
囲内にする必要がある。
Al : AIは鋼の脱酸上最低0005%のAjlを固溶するよ
う添加することが必要であり、一方008%を越えると
HAZの靭性のみならず溶接金属の靭性も著しく劣化す
るので、AIは0005〜008%の範囲内にする必要
がある。
以上が本発明における高張力鋼の基本成分であるが、更
に必要により限定量のNb、v、Cu、Cr、Mo 、
Ni 、Ti 、B、Ca 、希土類金属の中から選ば
れた少なくとも1種を添加含有させる乙とができ、それ
ぞれの適正な含有によって後述するように特有な効果が
付加される。これらの選択添加元素の限定理由は次の如
くである。
Nb : Nbはフェライトの細粒化に効果があるが、0.01%
未満ではその効果がなく、一方010%を越えると溶接
時に溶接金属に拡散し、溶接金属の靭性を低下させるの
でNbは001〜010%の範囲内に限定した。
V: ■は鋼板の母材の強度と靭性向上、継手部強度確保のた
め添加含有されるが、0.01%未満ではその効果がな
く、一方010%を越えると母材およびHAZの靭性を
著しく劣化させるので、■は001〜010%の範囲内
に限定する。
Cu : CuはNiとほぼ同様の効果があるだけでなく、耐食性
も向上させるが、05%を越えると熱間圧延中にクラッ
クが発生しやすくなり、鋼板の表面性状が劣化するので
、Cuは0.5%以下にする必要がある。
Cr: Crは鋼板の母材強度と継手部強度確保のために添加含
有されるが、05%を越えると母材の靭性ばかりか溶接
部靭性も劣化するので、05%以下にする必要がある。
MO: Moは圧延時のγ粒を整粒となし、なおかつ微細なベイ
ナイトを生成するので強度、靭性を向上させるが、この
発明の目的を達成するには05%を越えて添加含有させ
る必要はなく、それ以上は製造コストの上昇を招くので
Moは05%以下に限定する。
N1 : N1はHAZの硬化性および靭性に悪い影響を与えるこ
となく母材の強度、靭性を向上させるが、05%を越え
て添加含有させると製造コストの上昇を招き、また本発
明の目的ならびに効果を達成するのに必要ではないので
、05%以下にする。
T1 : Tiはγ粒の細粒化効果による靭性向上とT1炭窒化物
の強度上昇を目的として添加する。しかし、0005%
未満ではその効果がなく、また003%を越えると靭性
が劣化するので、Tlは0005〜0.03%の範囲内
に限定した。
z Bは微細なベイナイトを生成するので強度と靭性を向上
させるが、Q、 OO03%未満ではこの効果がなく、
一方0.0020%を越えるとHAZの硬度を著しく」
二昇させるので、Bは0.0003〜0.0020%の
範囲内に限定した。
Ca : Caは0001%未満ではM n Sの形態制御に不十
分で鋼板の圧延と直角方向の靭性向上に有効でなく、一
方0010%を越えると鋼の清浄度が悪くなり内部欠陥
の原因となるので、Caは0001〜0010%の範囲
内とした。
希土類金属(以下REMと称する); REMは0001%未満てはMnSの形態制御に不十分
で鋼板の圧延と直角方向の靭性向上に有効でなく、一方
0010%を越えると鋼の清浄度が悪くなり、またアー
ク溶接面でも不利であるので、REMは0001〜00
10%の範囲内とする必要がある。
次に本発明における製造条件の限定理由について説明す
る。
本発明法ではスラブ加熱温度については特に限定しない
が、スラブ加熱温度としては900〜1250℃の範囲
が好ましい。
(Ar3変態点+150℃)からAr3変態点までの温
度域(未再結晶γ域)での圧下率を30%以上としたの
は、圧下率が30%未満ではγ粒の伸長化および変形帯
の導入が少なく、結晶粒の細粒化が不十分となるためで
ある。また温度域を(Ar3変態点+150℃)からA
 r3変態点までとしたのは、未結晶γ域での圧下率3
0%以上の圧延を実施しても、圧延温度が(Ar3変態
点+150℃)を越す場合はγ粒の伸長化や変形帯の導
入が不十分となり結晶粒が細粒化しないためである。ま
た、圧延温度がAr変態点未満になると(γ十α)2相
域圧延となりフェライトが加工硬化するためその他の条
件を本発明法で実施しても靭性が著しく劣化するのでA
r変態点以上とした。
次に本発明においては、未再結晶γ域圧延後の冷却条件
を特に限定しないが、空冷から30℃/Sの範囲が好ま
しい。未再結晶γ域圧延後の冷却が空冷であっても、未
再結晶γ域での圧延量が30%以上であれば、本発明の
主目的であるフェライト粒は十分細粒化され、更に未再
結晶γ域圧延後に30℃/S以下の加速冷却をすると、
後述する温間圧延前のフェライト粒が細粒化するため、
最終フェライト粒径が微細となり、靭性は空冷材よりも
向上するためである。
また、未再結晶γ域圧延後の冷却停止温度を500℃以
上としたのは、加速冷却した場合冷却停止温度が500
℃未満になると板肉に著しく歪が発生し、次工程におい
て温間圧延を実施しても板肉の歪が解消しないため、冷
却停止温度の下限を500℃とした。
更に、温間圧延の圧下率は1%未満では引張強度の上昇
量が不十分であり、10%を越えると靭性が著しく劣化
するため、1〜10%の範囲に限定した。
温間圧延後の冷却速度は、1℃/S未満では本発明の主
目的であるフェライト粒の細粒化効果が達成できず、ま
た5℃/Sを越えると第2相組織が微細分散せず、塊状
のベイナイトやマルテンサイトが生成し靭性を著しく劣
化させるため温間圧延後の冷却速度は1〜b また、温間圧延後の加速冷却停止温度は、300℃未満
ではフェライト粒の細粒化効果が認められず、300℃
未満においで1〜b 度では、冷却速度が過度に速くなり板肉に歪が発生する
ため、温間圧延後の冷却停止温度の下限は300℃に限
定する必要がある。
〔実施例〕
第1表に成分組成を示した2種の供試鋼を第2表に示す
加熱−圧延−冷却条件により16mm厚鋼板に製造した
。これらの厚鋼板の機械的性質を調査し、その結果を同
しく第2表に示した。
第1表 第2表において、比較例No、1は加速冷却と温間圧延
をしていないため、No、2は加速冷却は実施している
が、温間圧延を実施していないため引張強度TSが低い
比較例No、3は温間圧延は実施しているが温間圧延後
加速冷却をしていないため、N05は未再結晶γ域での
圧下率が30%未満と少ないため、No、6は(γ+α
)2相域圧延を実施しているため、No、10は温間圧
延率が10%を越えているため、いずれも破面遷移温度
vTrsが著しく劣化している。また、比較例No、1
1は本発明の最も重要な温間圧延後の冷却を空冷してい
るため同じく靭性が著しく劣化している。
これに対して、本発明例No、4.No、7〜9および
No、12はいずれも本発明の構成条件を満足している
ので、高い強度と十分な低温靭性を有することがわかる
〔発明の効果〕
本発明は上記実施例からも明らかな如く、非調質高張力
鋼の化学組成を限定し、圧延−冷却の製造条件を限定す
ることにより、溶接後の低温靭性の優れた高張力鋼を調
質処理によらず安定して製造することができた。
【図面の簡単な説明】
第1図は630℃における圧下率と、圧延後空冷もしく
は4℃/Sの加速冷却した場合の引張強度、降伏強度お
よび破面遷移温度との関係を示す線図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量比にて C:0.005〜0.20%、Si:0.05〜0.5
    %、Mn:0.5〜2.5%、Al:0.005〜0.
    08%を含み残部がFeおよび不可避的不純物より成る
    鋼を、(Ar_3変態点+150℃)〜Ar_3変態点
    の温度範囲で30%以上の圧下率の圧延を施す段階と、
    前記圧延後500℃以上に冷却し700〜500℃の温
    度範囲で圧下率が1〜10%の軽圧下を施す段階と、前
    記軽圧下後300℃まで1〜5℃/sの冷却速度で冷却
    する段階と、を有して成ることを特徴とする低温靭性の
    優れた非調質高張力鋼の製造方法。
  2. (2)重量比にて C:0.005〜0.20%、Si:0.05〜0.5
    %、Mn:0.5〜2.5%、Al:0.005〜0.
    08%を含有し、更に Nb:0.01〜0.10%、V:0.01〜0.10
    %Cu:0.5%以下、Cr:0.5%以下、Mo:0
    .5%以下、Ni:0.5%以下、Ti:0.005〜
    0.03%、 B:0.0003〜0.0020%、 Ca:0.001〜0.010%、 希土類金属:0.001〜0.010% のうちから選ばれたいずれか少なくとも1種を含み残部
    がFeおよび不可避的不純物より成る鋼を、(Ar_3
    変態点+150℃)〜Ar_3変態点の温度範囲で30
    %以上の圧下率の圧延を施す段階と、前記圧延後500
    ℃以上に冷却し700〜500℃の温度範囲で圧下率が
    1〜10%の軽圧下を施す段階と、前記軽圧下後300
    ℃まで1〜5℃/sの冷却速度で冷却する段階と、を有
    して成ることを特徴とする低温靭性の優れた非調質高張
    力鋼の製造方法。
JP22162685A 1985-10-04 1985-10-04 低温靭性の優れた非調質高張力鋼の製造方法 Pending JPS6283420A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5527401A (en) * 1993-06-30 1996-06-18 Samsung Heavy Industry Co., Ltd. High toughness and high strength untempered steel and processing method thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5527401A (en) * 1993-06-30 1996-06-18 Samsung Heavy Industry Co., Ltd. High toughness and high strength untempered steel and processing method thereof

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