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JP3267653B2 - 高張力鋼板の製造法 - Google Patents

高張力鋼板の製造法

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Publication number
JP3267653B2
JP3267653B2 JP03322692A JP3322692A JP3267653B2 JP 3267653 B2 JP3267653 B2 JP 3267653B2 JP 03322692 A JP03322692 A JP 03322692A JP 3322692 A JP3322692 A JP 3322692A JP 3267653 B2 JP3267653 B2 JP 3267653B2
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JP
Japan
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less
steel sheet
strength
steel
tempering
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JP03322692A
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政昭 藤岡
淳彦 吉江
崇史 藤田
泰光 尾上
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は焼き入れ焼き戻しにより
容易に製造できる強度、靱性に優れた低降伏比高張力鋼
板の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、建築用構造物等に使用される鋼材
(鋼板、鋼管、形鋼など)においては耐震性の優れた低
降伏比高張力鋼板が求められている。このような要求に
対して、例えば特開昭55−41927号公報あるいは
特開昭55−97425号公報記載の方法が提案されて
いる。前者の方法は制御圧延、制御冷却を用いた方法で
あり、後者の方法は焼き入れ、焼き戻しによる方法であ
るが、いずれの場合も引っ張り強度が60kgf/mm
2 級の鋼に適用される方法であり、60kgf/mm2
を超える鋼に対して一般的に適用されるものではない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、これら従来
法の問題点を排除し、60kgf/mm2 を超える強度
の鋼に対しても適用できる強度、靱性に優れた低降伏比
高張力鋼板の容易なる製造方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは (1)重量%で、 C :0.02〜0.5%、 Si:0.01〜1.0%、 Mn:0.02〜10.0%、 Al:0.1%以下 を含有し、かつ Ni:10.0%以下、 Cu:10.0%以下、 Co:10.0%以下 のいずれか1種、または2種以上を含有すると共にN
i、Mn、Cu、Coの総量が2Mn+2.5Ni+
1.5Cu+0.5Co≧4を満たす残部がFeおよび
不可避的不純物からなる鋼板を直接焼き入れあるいは再
加熱後に焼き入れを行い、その後、焼き戻しを行って高
張力鋼板を製造する方法において、焼き入れ後の金属組
織が主にベイナイト、マルテンサイトあるいはこの混合
組織であって、昇温速度が0.3℃/秒以上の焼き戻し
をAc1 以上、Ac1 +80℃以下の温度で保持時間3
0分以内で終了し、その後、放冷もしくは強制冷却を行
うことを特徴とする強度、靱性に優れた低降伏比高張力
鋼板の製造方法。 (2)重量%で、 C :0.02〜0.5%、 Si:0.01〜1.0%、 Mn:0.02〜10.0%、 Al:0.1%以下 を含有し、かつ Ni:10.0%以下、 Cu:10.0%以下、 Co:10.0%以下 のいずれか1種、または2種以上を含有すると共に、更
に Cr:3.0%以下、 Mo:3.0%以下、 V :0.1%以下、 Nb:0.1%以下、 Ti:0.1%以下、 B :0.003%以下、 W :3.0%以下 のいずれか1種、または2種以上を含有し、しかもN
i、Mn、Cu、Coの総量が2Mn+2.5Ni+
1.5Cu+0.5Co≧4を満たす残部がFeおよび
不可避的不純物からなる鋼板を直接焼き入れあるいは再
加熱後に焼き入れし、その後、焼き戻しを行って高張力
鋼板を製造する方法において、焼き入れ後の金属組織が
主にベイナイト、マルテンサイトあるいはこの混合組織
であって、昇温速度が0.3℃/秒以上の焼き戻しをA
1 以上、Ac1 +80℃以下の温度で保持時間30分
以内で終了し、その後、放冷もしくは強制冷却を行うこ
とを特徴とする強度、靱性に優れた低降伏比高張力鋼板
の製造方法にある。これにより焼き戻しマルテンサイト
あるいはベイナイトの微細な金属組織状態を損なうこと
無く、その組織中に微細なマルテンサイト、残留オース
テナイトあるいはセメンタイトを分散させ、強度、靱性
にすぐれた低降伏比高張力鋼板を製造し得る。
【0005】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明の基本となる考え方は以下の通りである。まず、金
属学的な見地から直接焼入れを含む焼入れ、焼戻しで製
造される鋼の強度、靱性は第一に金属組織の微細さに依
存している。通常、焼入れ後の鋼の金属組織はマルテン
サイトとベイナイトからなり、その結晶粒は微細であ
る。従って、その強度は高い。しかしながら、焼き入れ
ままの金属組織は過飽和の炭素原子を多く含有してお
り、強度は高いが延性や靱性が充分ではない。そこで、
通常、焼き入れ後には焼き戻し処理が行われる。一般に
焼き戻し処理は焼き戻し処理を行う温度に設定された熱
処理炉内に鋼板を挿入し、Ac1 点以下の所定の温度に
到達せしめ、その後に数10分から1時間程度の保持を
行うことで行われており、昇温の為の時間を含めると極
めて長時間の焼き戻し処理が行われることとなり、焼き
戻し後の金属組織は完全に焼き戻しマルテンサイトある
いは焼き戻しベイナイトとなる。このような鋼の降伏比
は、焼き戻しにより析出した炭化物が可動転位を固着す
るために降伏強度が高く、90%を超えることが多い。
【0006】一方、焼き入れままの鋼材ではマルテンサ
イトや残留オーステナイトが結晶粒内に転位を多く含有
するために降伏強度が低く、低降伏比となることが予想
される。さらに、オーステナイト部分がマルテンサイト
(フェライト)との固溶度の差に基づいて、固溶元素を
吸収し、マルテンサイト中で降伏点上昇をもたらす固溶
原子等低減する効果もある。そこで、鋼を低降伏比とす
るには、残留オーステナイトを生成せしめることや焼き
戻し処理中にこれが分解することを回避すること、さら
にはマルテンサイトや残留オーステナイト中の転位が回
復により消失するのを回避することが必要であると思わ
れる。従って、焼き戻し処理温度をAc1 点温度以上と
し、金属組織の一部をオーステナイト化し、引き続く冷
却中にそのまま残留オーステナイトとして残存させるか
再びマルテンサイトとすることによって、焼き戻しマル
テンサイト、焼き戻しベイナイトと新たに生成した残留
オーステナイト、マルテンサイトからなる混合組織を形
成し、降伏比の低い鋼板を製造できると考えられる。
【0007】しかしながら、従来法のごとき化学成分、
焼き戻し方法でこれを行えば、オーステナイトは完全に
分解し、残留しない。一方、焼き入れ時にマルテンサイ
トあるいはベイナイトであった部分についてもマルテン
サイトの回復、再結晶により結晶粒内の転位はかなり消
失し、場合によっては、粗大なフェライトとなってしま
い強度、靱性の観点からも好ましくなく、低降伏比も得
られない。そこで、本発明者らは種々の化学成分、熱処
理条件を検討し、Mn、Ni、Cu、Coの総量を所定
の量より多く添加することにより、オーステナイトの安
定化を図るとともにAc1 点の低下を図ることによっ
て、残留オーステナイトの分解やマルテンサイトの再結
晶、回復を抑制することによって強度、靱性を損なわず
に鋼の降伏比を容易に低下できることを見いだした。以
上のような考え方によって、本発明法によれば、マルテ
ンサイトあるいはベイナイトの微細かつ転位の豊富な金
属組織状態を損なうこと無く、微細な焼き戻しマルテン
サイト、焼き戻しベイナイト、残留オーステナイト、セ
メンタイト(残留オーステナイトの分解によって生じた
固溶原子の濃縮したものを含む)の混合組織として強
度、靱性にすぐれた低降伏比高張力鋼板を製造し得るの
である。
【0008】このような新しい発見に基づき本発明法に
おける鋼の化学成分、製造条件を詳細に調査した結果本
発明者らは特許請求の範囲の第1項、第2項に示したよ
うな強靱な鋼板の製造方法を創案した。以下に製造方法
の限定の理由について述べる。Cは鋼の強化を行うのに
有効な元素であり0.02%未満では十分な強度が得ら
れない。一方、その含有量が0.5%を越えると、溶接
性を劣化させる。Siは脱酸元素として、また、鋼の強
化元素として有効であるが、0.01%未満の含有量で
はその効果がない。一方、1.0%を越えると、鋼の表
面性状を損なう。Mnは鋼の強化に有効な元素であり、
0.02%未満では十分な効果が得られない。一方、そ
の含有量が10.0%を越えると鋼の加工性を劣化させ
る。Alは脱酸元素として添加されるが、0.10%を
越えると、鋼の表面性状を劣化させる。
【0009】TiおよびNbはいずれも微量の添加で結
晶粒の微細化と析出強化の面で有効に機能するので溶接
部の靱性を劣化させない範囲で使用しても良い。このよ
うな観点からその添加量の上限を0.1%とする。C
u,Ni,Cr,Mo,Co,Wはいずれも鋼の焼入れ
性を向上させる元素であり、本発明の場合、その添加に
より鋼の強度を高めることが出来る。しかし、過度の添
加は鋼の靱性および溶接性を損なうため、Cu≦10.
0%、Ni≦10.0%、Cr≦3.0%、Mo≦3.
0%、Co≦10.0%、W≦3.0%に限定する。
【0010】Vは析出強化により鋼の強度を高めるのに
有効であるが、過度の添加は鋼の靱性を損なうために、
その上限を0.10%とする。Bは鋼の焼き入れ性を向
上させる元素である。本発明における場合、その添加に
より鋼の強度を高めることができるが、過度の添加はB
の析出物を増加させ鋼の靱性を損ねるのでその含有量の
上限を0.003%とする。Ni、Mn、Cu、Coの
総量を2Mn+2.5Ni+1.5Cu+0.5Co≧
4と規定するのは、これらの元素がオーステナイトを安
定化させ、Ac1 を低下させる元素であって、その効果
として、Mnに換算して、2%以上必要だからである。
【0011】次に、本発明における製造条件に付いて述
べる。本発明はいかなる鋳造条件で鋳造された鋼片につ
いても有効であるので、特に鋳造条件を特定する必要は
ない。また、鋳片を冷却すること無くそのまま熱間圧延
を開始しても一度冷却した鋳片をAc3 点以上に再加熱
した後に圧延を開始しても良い。なお、本発明において
は圧延あるいは圧延後の冷却、あるいは再加熱後の冷却
の条件に付いては特に規定するものではないが、それは
いかなる圧延、冷却を行っても本発明の有効性が失われ
ないからである。ただし、本発明では焼戻しにより鋼中
の結晶粒、炭化物を微細に分散させるという目的がある
ので本発明の効果を最大限に利用するためには、焼入れ
後に金属組織がマルテンサイトあるいはベイナイトで、
結晶粒が微細であることが望ましい。
【0012】次に、焼戻し条件についてであるが、焼戻
し温度をAc1 以上としたのは、これ未満では焼き入れ
後の組織をオーステナイト化できないからである。また
焼き戻し温度をAc1 +80℃以下としたのは、これを
超えるとオーステナイト化部分の粗大化、やマルテンサ
イトの転位の回復、再結晶、析出物の粗大化などによっ
て、強度、靱性の劣化や低降伏比を得られないからであ
る。また焼き戻しの保持時間を30分以内としたのも同
様な理由からである。
【0013】
【実施例】次に本発明の実施例によって本発明の有効性
を示す。表1は実施例の鋼の成分を示すものである。こ
のような成分の鋼を表2に示す製造条件で製造した場合
に同じく表2に示すような強度、靱性、降伏比、処理時
間が得られた。表1、表2では本発明の条件に合致しな
い項目を下線で示して有る。これによれば、本発明法は
比較法に比べ明らかに引っ張り強度・靱性に優れた低降
伏比鋼板を短時間で製造することが可能であり、本発明
は有効である。
【0014】
【表1】
【0015】
【表2】
【0016】
【表3】
【0017】
【表4】
【0018】
【発明の効果】以上述べたように、本発明を実施するこ
とによって、強度、靱性に優れた低降伏比鋼板を短時間
で製造することが可能となり、工業上優れた効果を奏す
るものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾上 泰光 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株 式会社 技術開発本部内 (56)参考文献 特開 平5−230531(JP,A) 特開 昭53−23817(JP,A) 特開 平3−68715(JP,A) 特開 昭63−293110(JP,A) 特開 昭54−74221(JP,A) 津村輝隆、大谷泰夫,急速加燃焼戻し における低合金鋼の機械的性質と金相組 織,熱処理,日本,第28巻4号,P. 207−212 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21D 6/00,8/02 C22C 38/00 - 38/60

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 C :0.02〜0.5%、 Si:0.01〜1.0%、 Mn:0.02〜10.0%、 Al:0.1%以下 を含有し、かつ Ni:10.0%以下、 Cu:10.0%以下、 Co:10.0%以下 のいずれか1種、または2種以上を含有すると共にN
    i、Mn、Cu、Coの総量が2Mn+2.5Ni+
    1.5Cu+0.5Co≧4を満たす残部がFeおよび
    不可避的不純物からなる鋼板を直接焼き入れあるいは再
    加熱後に焼き入れを行い、その後、焼き戻しを行って高
    張力鋼板を製造する方法において、焼き入れ後の金属組
    織が主にベイナイト、マルテンサイトあるいはこの混合
    組織であって、昇温速度が0.3℃/秒以上の焼き戻し
    をAc1 以上、Ac1 +80℃以下の温度で保持時間3
    0分以内で終了し、その後、放冷もしくは強制冷却を行
    うことを特徴とする強度、靱性に優れた低降伏比高張力
    鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】 重量%で、 C :0.02〜0.5%、 Si:0.01〜1.0%、 Mn:0.02〜10.0%、 Al:0.1%以下 を含有し、かつ Ni:10.0%以下、 Cu:10.0%以下、 Co:10.0%以下 のいずれか1種、または2種以上を含有すると共に、更
    に Cr:3.0%以下、 Mo:3.0%以下、 V :0.1%以下、 Nb:0.1%以下、 Ti:0.1%以下、 B :0.003%以下、 W :3.0%以下 のいずれか1種、または2種以上を含有し、しかもN
    i、Mn、Cu、Coの総量が2Mn+2.5Ni+
    1.5Cu+0.5Co≧4を満たす残部がFeおよび
    不可避的不純物からなる鋼板を直接焼き入れあるいは再
    加熱後に焼き入れし、その後、焼き戻しを行って高張力
    鋼板を製造する方法において、焼き入れ後の金属組織が
    主にベイナイト、マルテンサイトあるいはこの混合組織
    であって、昇温速度が0.3℃/秒以上の焼き戻しをA
    1 以上、Ac1 +80℃以下の温度で保持時間30分
    以内で終了し、その後、放冷もしくは強制冷却を行うこ
    とを特徴とする強度、靱性に優れた低降伏比高張力鋼板
    の製造方法。
JP03322692A 1992-02-20 1992-02-20 高張力鋼板の製造法 Expired - Lifetime JP3267653B2 (ja)

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JPH05230530A JPH05230530A (ja) 1993-09-07
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KR101376683B1 (ko) * 2011-09-15 2014-03-26 국방과학연구소 고강도 고장력강 및 그 제조 방법
CN104789892B (zh) 2015-03-20 2017-03-08 宝山钢铁股份有限公司 具有优异低温冲击韧性的低屈强比高强韧厚钢板及其制造方法

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津村輝隆、大谷泰夫,急速加燃焼戻しにおける低合金鋼の機械的性質と金相組織,熱処理,日本,第28巻4号,P.207−212

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