JPS59129724A - 厚肉超高張力鋼の製造方法 - Google Patents

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】 ので，特に非常に高い強度ですぐれた靭性を必要とする
溶接構造用材料例えば高速衝撃を受ける建設機械材料、
容器用材料として好適な鋼の製造方法に関するものであ
る，′ 周知のようにブルドーザ−などで苛酷な耐衝撃摩耗性が
必要な場合高強度を有する厚鋼板が使用されている。近
時これらの機器の大型化と寒冷地環境下での使用という
使用条件の一層の苛酷化が相俟って、低コストで低渦下
で耐衝撃摩耗性にすぐれ、かつ高靭性を有する厚肉の強
靭鋼の開発が強く求められている。

従来本発明で対象とする板厚４０藺以上で引張強さ９０
　Ｋ９７ｍｊ９以上を有する厚肉強靭鋼としては高圧力
容器用にＣ量が低く合金元素を大量に添加したＮｉ−０
ｒ　−′Ｍｏ鋼が知られているが、これはコスト的に高
価すぎ特定の用途に限定される。他方、０．４〜０．５
％Ｏ’に含有し比較的合金添加量の少ないＮｉＮｉ−０
ｒ−鋼が知られているが、該鋼の場合には低温靭性が低
いこと、溶接が困難であること、のほか焼割れ配慮から
急冷が不可でありマスプロダクションには不向きという
問題がある。

本発明は、このような問題点を有利に解決するために多
数の実験と検討を行なった結果なされたものであシ、適
量のＣ量と適切な化学成分と焼入れ焼戻し熱処理の組合
せによシ、低コストでマスプロダクションが可能で９０
　Ｋ９／ｙ’以上の高強度を有し、かつ高靭性板厚方向
均−性金有する板厚４０ｙ以上の厚肉強靭鋼の製造方法
を提供することを目的とし、その要旨は、（以下の記載
において％は、すべてｗｔ％を示す。） （１１０：　０．２０〜０．３５％、Ｓｉ：１．０％以
下、Ｍ　ｎ　：　０．３０〜１．５　％、Ｏｒ　：　０
．３〜２．５％′Ｎ　ｉ　：　２．０〜４．５％、Ｍｏ
：０．２〜ｉ、ｏ％Ａ／−：　０．００２〜０．１％を
含有し、かつＭ　ｎ　／　Ｏｒ：１．５以下とし、残シ
が、不可避不純物お工びＦｅ　からなる鋼を熱間加工し
て所定の板厚としたのち、焼入れ熱処理を行ない、その
後焼戻し熱処理を施すこと、を特徴とする厚肉超高張力
鋼の製造方法。

＋２１　０　：　０．２０〜０．３５係、ｓ　＋　：’
ｉ、ｏチ以下Ｍｎ　：　０．３０〜１．５０％、（！　
ｒ　：　０．３〜２．５　％、Ｎ　ｉ　：　２．０〜４
．５％、Ｍ　ｏ　：　０．２〜１．０％、Ａ４　：　０
．００２〜０．１　％を含有し、かつＭｎ１０ｒ：１．
５以下とし、さらに Ｖ　：　０．１　％以下、Ｔｉ：０．１％以下、Ｎ　ｂ
　：　０．１％以下、Ｂ　：　０．０１％以下、Ｏｕ　
：　２．０％以下、Ｏａ　：　０．１％以下、の１種ま
ｆｃに２種以上全含有し、残ルが、不可避不純物お工び
Ｆｅからなる鋼を熱間加工して所定の板厚としたのち、
焼入れ熱処理を行ない、その後焼戻し熱処理を施すこと
を特徴とするＪ自起高張力鋼の製造方法である。

即ち、本発明は、従来の溶接構造用鋼としては考えられ
ない。高炭素を含有し、さらにＯｒ。

Ｎｆ、Ｍｏといった合金元素を低目に設定した高炭素鋼
を焼入れ焼戻すことによ−）４０ｖＩＪＩ以上の板厚で
９０Ｋｇ乙−以上の高強度を有する超高張力鋼が安価に
得られる製造方法である。　　　　　　　　ゝこの場合
、得られた鋼のミクロ組織は高炭素マルテンサイトであ
シ、このミクロ組織によって高強度になることは知られ
ていたが、高い低温靭性を得ることは常識外であり、低
温靭性が低いという欠点があった。

本発明は高炭素マルテンサイト組織の欠点であ〆 る低温靭性を改善すべく多数の実験を繰返した結果、Ｍ
ｎ／Ｑｒを１．５以下とすることによシ高い低温靭性を
得ることが可能であることを見い出し、高炭素マルテン
サイト組織特有の高強度に加えて高い低温靭性の両立を
可能としたものである。

第１図は０．３０％０−３．０％Ｎ＋　−０，５％Ｍ。

をベースにＭｎ　／　Ｏｒ　ｋ　Ｏ’、０５〜１．８１
で変化させた鋼をオーステナイト化後急冷しく焼入）そ
の後６３０℃で焼戻し熱処理を施したときの低温靭性と
Ｍ　ｎ　／　Ｏｒとの関係を示したもので、この図から
、０．３０％という高炭素を含有し焼入れ焼戻しによっ
て得られる高炭素マルテンサイト組織鋼において、ｈ’
１ｎ１０ｒを低くすることによシ低温靭件の向上をはか
ることができることを見い出し、本発明を完成させたも
のである。

次に本発明における成分限定理由を述べる。

Ｃ：Ｃは低コストで強度を確保するため０．２０％以上
は必要である。一方０．３５　％を越えると母材低温靭
性の低下が大きくなることと溶接が困難になること及び
焼割れ感受性が著しく高くなるため％　０．３５係以下
とする。

８ｉ　：　８ｉｉ！製鋼時脱酸元素として添加されるこ
とのほか、強度向上にも有用である。しかし１．０％を
越えると低温靭性の低下が著しいため、１．０係以下と
する。

Ｍｎ：Ｍｎは安価に強度を向上できる元素であるが高強
度を得るために０．３０％以上の添加が必要である。し
かし１．５０　％を越える添加は低温靭性を損うため、
０．３０〜１．５０％に限定する。

Ｏｒ　：　Ｏｒは鋼の焼入性を高めて強度向上に有用で
あシこの効果を得るには０．３％以上の添加が必要であ
る。しかし２．５％を越える添加は低温靭性の低下が生
じるため０．３〜２．５％に限定する。

Ｎｌ：Ｎｉは鋼の低温靭性向上に有用な元素であるが、
２．０％未満では靭性向上効果が少ない。

一方４．５％を越える添加は鋼材のコストヲ著しく高め
経済上不利であるため４．５％以下とする・。

Ｍｏ：Ｎｏは強度、靭性の向上に有用であるので添加さ
れるが、０６２％未満では効果がない。一方１％を越え
る添加は強度が上がシすぎるうえに低温靭性の低下を招
くため、上限は（％以下とする。

ｈｔ　：　ｈｔは鋼の脱酸に０．００２％は必要である
。

一方０．１％を越える添加は鋼の清浄性全阻害する。

このため０．００２〜０．１％と限定する。

Ｍｎ／Ｃｒ　：　Ｍｎ／Ｃｒｔ　１．５以下としたのは
第１図に示したとおＦ）、Ｍｎ１０ｒの上昇が低温靭性
全低下させる大きな要因であるため上限を１．５とした
。

本発明は以上の成分を必須の成分とするが要求される鋼
の特性に応じてＶ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｂ。

Ｃｕ　、　Ｏａ　の１種または２種以上添加して焼入れ
焼戻しを行う第２発明　において ｖ：ｖは析出硬化によって鋼の強度を上げるのに有用で
あるので添加されるが、多くなると低温靭性を損なうた
め上限を０．１１とする。

Ｔｉ：Ｔｉは細粒化により鋼の性質改善に有用であるが
０．１　ｑ６を越えると析出硬化によシ低濡靭性を損な
うため上限を０．１チとする。

Ｎｂ：ＮｂｆｌＶと同様に析出硬化によって鋼の強度を
上げるのに有用で添加されるが、多くなると低温靭性を
損なうため上限ｅ０．１１とする。

Ｂ　：　ＢＵ鋼の焼入れ住改善に有用で添加される。

しかし多量の添加は低温靭性を阻害する析出物を生じる
ため上限’ｔＯ，０１％とする。

Ｏｕ　：　Ｏｕは鋼の焼入れ性を高め強度を上昇するの
に有用であるが多くなると低温靭性を損なうため２．０
％以下とする。

Ｏａ　：　Ｏａは製鋼時に添加して鋼の脱酸を良好にし
、介在物を減少して低温靭性向上に有用であるが鋼中に
多量に残存すると有害な介在物となシ逆に低温靭性を阻
害するため０．１チ以下とする。

次いで、不純物として不可避的に含有するＰ。

Ｓについては特に限定するものではないが、鋼の清浄性
を通じて材質を安定化するため少い程よくこの観点から
Ｐは０．０１５係以下、Ｓに、０．ｏ　ｌｏ係以下が望
ましい、 次にこのような成分組成の鋼の溶製に際しては従来公知
の溶製法でよく、また熱間加工も公知の熱間圧延もしく
は熱間鍛造あるいはこれら両者全併用して所定の板厚と
すれば良い。

次ＶＣｖ８入れ焼戻し熱処理について述べる。

焼入れ熱処理は、熱間加工によって所定の板厚としたの
ち厚肉材に高強度を付方するために、速やかにＡｒ３以
」二の温度からオンラインで急冷するか、一旦放冷によ
って冷却し次いでＡｃ３点以上に再加熱しＡ　ｃ　３点
以上から急冷するの何れかの暁入れ熱処理を施こす。

次いで施こす焼戻し熱処理は、焼入れ熱処理後の低温靭
性回復を狙いとし、フェライト域での焼戻し熱処理であ
ることが必要で、このためＡ　ｃ　１点以下で焼戻す。

次に実施例を比較例とともに挙げる。

第１表に示す化学組成の鋼片を第２表に示す板厚に熱間
圧延するとともに引き続き第２表に示す焼入れ温度、焼
戻し温度での熱処理を行った。得られた鋼板の機械的性
質を併せて第２表に示す。

すなわちＧ、Ｈ，ＩＵ比較例を示し、何れもオフライン
で熱処理したもので、Ｇは０量が低いため、靭性に良好
なるも強度が低い。Ｈは０量が高いため強度は高いが靭
性値は低い。工はＭ　ｎ　／　Ｏｒの値が高すぎるため
靭性し４ルが低い水準となっている。

Ａ、Ｂｉ本発明（１）の実施例に相当し、オフラインＱ
Ｔ処理したもので、強度、靭性共に良好な値を示してい
る。０　、　Ｄ、、　Ｅ　、　Ｆは本発明（２）の実施
例に相当し、Ｏ１’ｌＯｕ、Ｏａ添加したものを用いて
オンライン焼入とオフライン焼入れを施した例、ＤＵＶ
、Ｏａ添加したものをオフラインＱＴ処理した例、Ｅｆ
’ｊＯｕ、、Ｖ、Ｔｉ　、Ｂｆｔ添加したものを用いて
オンライン焼入れオフライン焼入れした例、ＦｉＯｕ、
Ｎｂ’ｌｒ添加したもの全オフラインＱＴ処理し次側で
あシ、何れの例においても強度、靭性共に良好な値を示
す。

以上の如く本発明は高炭素鋼を用いて高価なＯｒ、Ｍｏ
、Ｎｉといった　合金元素含有量を低目に設定し、これ
を焼入れ焼戻すことにより、４０．ｘ以上の板厚で９０
〜／♂以上の高強度と良好な高い低温靭性全有する厚肉
鋼板全安価に得られるようになしたものであｐ産業上そ
の効果は太きい。

【図面の簡単な説明】

第１図はＭ　ｎ　／　Ｏｒと低温靭性の関係を示す説明
図である。 代理人　弁理士　　秋　沢　政　光 外２名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １１）　　０’：０．２０−０．３５°ψｔ％、８４：
   １．０Ｗｔ１以下。 Ｍｎ：０．３０＝１．５０ｗｔ％、Ｏｒ：０．３−２．
   ５ｗｔ％、Ｎｉ：２．０〜４．５ｗｔ％ｓ　Ｍ　ｏ　：
   　０．２〜Ｉ−ＯＷ　ｔ　％ｓＡｔ：　０．００２〜０
   ．１Ｗ　１％を含有し、かつＭ　ｎ　１０　ｒ　：　１
   ．５以下とし、残勺が、不可避不純物およびＦｅからな
   る鋼を熱間加工して所定の板厚としたのち、焼入れ熱処
   理を行ない、その後焼戻し熱処理を施すこと。 を特徴とする厚肉超高張力鋼の製造方法。 ＋２１　０：　０．２０　＝０．３５Ｗ　１％、Ｓｉ：
   １．０ｗｔ％以下、Ｍｎ　：　０．３０〜１．５０ｗｔ
   ％、Ｏｒ　：　０．３〜２．５Ｗ　ｔ　％、Ｎ　ｉ　：
   　２．０〜４．５　ｖＶ　１％、Ｍ　ｏ　：　０．２〜
   １．ＯＷ　ｔ　％、Ａｚ：０．００２〜ｏ、ｔｗｔ％全
   含有し、がっＭ　ｎ　１０ｒ：１．５以下とし、さらに Ｖ　：　０．１Ｗ　ｔ％以下、Ｔ　ｉ　：　０．ｂ＆ｔ
   ％以下、Ｎ　ｂ　：　０．Ｉ　Ｗ　ｔ％以下、Ｂ：０．
   ０１ｗｔ％以下、Ｏｕ：２．Ｑｗｔ％以下、Ｏａ：０．
   １ｗ１％以下の１種または２種以上全含有し、残りが不
   可避不純物およびＦｅからなる鋼を熱間加工して所定の
   板厚としたのち、暁入れ熱処理を行ない、その後焼戻し
   熱処理音節すこと、全特徴とする厚肉超高張力鋼の製造
   方法。