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JPH06248337A - 溶接性の優れた低降伏比780N/mm2級高張力鋼の製造法 - Google Patents

溶接性の優れた低降伏比780N/mm2級高張力鋼の製造法

Info

Publication number
JPH06248337A
JPH06248337A JP3674093A JP3674093A JPH06248337A JP H06248337 A JPH06248337 A JP H06248337A JP 3674093 A JP3674093 A JP 3674093A JP 3674093 A JP3674093 A JP 3674093A JP H06248337 A JPH06248337 A JP H06248337A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
steel
less
weldability
strength
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP3674093A
Other languages
English (en)
Inventor
Yuzuru Yoshida
譲 吉田
Hiroshi Tamehiro
博 為広
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.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP3674093A priority Critical patent/JPH06248337A/ja
Publication of JPH06248337A publication Critical patent/JPH06248337A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、厚み70mm以下の溶接性に優れた
低降伏比HT80の製造法を提供する。 【構成】 重量比でC:0.05〜0.11%、Si:
0.5%以下、Mn:0.6〜1.6%、P:0.03
%以下、S:0.005%以下、Cr:0.10〜0.
70%、Mo:0.10〜0.60%、V:0.15〜
0.65%、Ti:0.005〜0.025%、Al:
0.06%以下、N:0.012%以下を含有し実質的
にBを含有しない鋼片を1000〜1250℃の温度範
囲に加熱し、1000℃以下の累積圧下量が30%以上
になるように圧延を行った後、720℃以上の温度から
直ちに常温まで焼入し、ついで750〜870℃に再び
加熱後、焼入し、引き続きAc1 変態点以下の温度範囲
で焼戻処理することにより、厚み70mm以下の溶接性の
優れた低降伏比HT80が製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は溶接性の優れた低降伏比
780N/mm2 級高張力鋼の製造法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、780N/mm2 級高張力鋼(以下
HT80と言う)はB添加鋼を焼入焼戻処理することに
よって製造していた。しかし、B添加HT80は溶接性
の指標であるPcm=C+Si/30+Mn/20+Cu
/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/1
0+5Bが低く抑えられているにもかかわらず、その溶
接性はHT60に比較して著しく劣っていた。このため
現場溶接施工時には溶接割れ防止、溶接部の硬さ低減の
観点から、200℃以上の予熱が必要とされ、施工能率
の著しい低下を招いていた。これはHT80がB添加に
よる焼入性増大効果に大きく依存し、焼入焼戻組織(焼
戻マルテンサイトあるいは下部ベイナイト)によって優
れた強度、靭性を達成しているため、溶接時(特に小入
熱溶接時)に溶接熱影響部(HAZ)の硬化が著しいこ
とによる。また高層建築用鋼では地震時にそのエネルギ
ーを吸収し建物の倒壊を防ぐため、降伏比(YR)の低
い鋼(YR≦85%)が要求されるが、焼入焼戻組織の
HT80は降伏比が高く、耐震性が劣っていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は建築用HT8
0の安価な製造技術を提供するものである。本発明法に
基づいて製造したHT80は、小入熱溶接や拘束溶接
においても溶接割れが発生しにくく、溶接施工において
予熱を軽減あるいは省略することが可能であること、
本HT80を用いた建築物は地震のエネルギーを吸収し
優れた耐震性を有すること、などの特徴を持つ。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の具体的手段を下
記(1),(2)に示す。 (1)重量比でC:0.05〜0.11%、Si:0.
5%以下、Mn:0.6〜1.6%、P:0.03%以
下、S:0.005%以下、Mo:0.10〜0.60
%、V:0.15〜0.65%、Ti:0.005〜
0.025%、Al:0.06%以下、N:0.012
%以下を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からな
る実質的にBを含有しない鋼を1000〜1250℃の
温度範囲に加熱し、1000℃以下の累積圧下量が30
%以上になるように圧延を行った後、720℃以上の温
度から直ちに常温まで焼入し、ついで750〜870℃
に再び加熱後、焼入、引き続きAc1 変態点以下の温度
範囲で焼戻処理することを特徴とする厚み70mm以下の
溶接性の優れた低降伏比780N/mm2 級高張力鋼の製
造法。
【0005】(2)重量比でC:0.05〜0.11
%、Si:0.5%以下、Mn:0.6〜1.6%、
P:0.03%以下、S:0.005%以下、Mo:
0.10〜0.60%、V:0.15〜0.65%、T
i:0.005〜0.025%、Al:0.06%以
下、N:0.012%以下さらにNb:0.005〜
0.05%、Cr:0.05〜0.70%、Cu:0.
05〜1.0%、Ni:0.05〜1.0%、Ca:
0.001〜0.006%の1種または2種以上を含有
し、残部が鉄および不可避的不純物からなる実質的にB
を含有しない鋼を1000〜1250℃の温度範囲に加
熱し、1000℃以下の累積圧下量が30%以上になる
ように圧延を行った後、720℃以上の温度から直ちに
常温まで焼入し、ついで750〜870℃に再び加熱
後、焼入、引き続きAc1 変態点以下の温度範囲で焼戻
処理することを特徴とする厚み70mm以下の溶接性の優
れた低降伏比780N/mm2 級高張力鋼の製造法。
【0006】
【作用】以下、本発明について説明する。発明者らの研
究によれば、HT80の溶接性や低降伏比を画期的に改
善するには、B無添加が必須である。B無添加による焼
入性の低下に伴う強度確保のため焼入、焼戻によるVの
析出硬化を利用した。また微量Ti添加、熱処理条件の
最適化により結晶粒を微細化した鋼では、Vによる析出
硬化を行っても、極めて優れた低温靭性を示すことがわ
かった。
【0007】HT80としての特性を得るために必要な
最低のV量は0.15%である。しかし、0.65%を
超えるVの添加では全量が固溶せず、析出硬化に寄与し
ないため、その上限を0.65%とした。次に前述のよ
うなVの効果を十分に発揮させて高強度化し、且つ低降
伏比と適当な延靭性を得るには、製造法が適切でなけれ
ばならない。このため鋼(スラブ)の再加熱、圧延、冷
却条件とそれに続く熱処理条件を限定する必要がある。
【0008】まず再加熱温度を1000〜1250℃の
範囲に限定する。再加熱温度はNb,Vなどの析出物を
固溶させ、且つ圧延終了温度を確保するために1000
℃以上としなければならない(望ましくは1050℃以
上)。しかし再加熱温度が1250℃超では、オーステ
ナイト粒(γ粒)が著しく粗大化し、圧延によっても十
分に微細化できないため、優れた靭性が得られない。し
たがって再加熱温度は1250℃以下とする必要があ
る。
【0009】続く圧延では、1000℃以下の累積圧下
量を30%以上としなければならない。これは再加熱時
に大きくなったγ粒を微細化して靭性を改善するためで
ある。さらにはHT80の強度の強度達成するために
は、720℃以上の温度から直ちに常温まで焼入を行わ
なければならない。焼入開始温度が720℃未満になる
とフェライトが生成し焼入組織が得られず、強度が不足
するからである。
【0010】続いて750〜870℃に再加熱後、再び
焼入し、Ac1 以下の温度に再加熱して焼戻処理する。
750〜870℃の再加熱・焼入する理由は、降伏比の
低減のためである。一般にVで析出強化した鋼はYRが
著しく高い。そこで750〜870℃の(γ+α)2相
域に再加熱・焼入を行う。
【0011】部分的にγ変態させることによって未変態
の領域は軟化、γ変態領域は硬化してミクロ組織が2相
化(軟らかい相と硬い相)し、降伏比の低減が可能とな
る。再加熱温度が750℃以下では、γに変態する領域
が小さいために、前述の効果が得られない。しかし、8
70℃を超えると完全にγ変態し、目的とする2相組織
が得られず、低YR化や優れた靭性が達成できない。
【0012】焼戻処理はVの析出効果を発揮させるため
に必須である。しかし、その温度がAc1 点を超えると
強度が著しく低下するので、Ac1 点以下としなければ
ならない(望ましい焼戻温度は450〜650℃であ
る)。しかし、Vの添加量や製造法が適切であっても、
基本成分が適当でないとHT80としての優れた特性が
得られない。
【0013】以下、この点について説明する。Cの下限
0.05%は、母材および溶接部の強度確保ならびにN
b,Vなどの添加時に、これらの効果を発揮させるため
の最小量である。しかしC量が多すぎると溶接性の著し
い劣化を招くので、上限を0.11%とした。Siは多
く添加すると溶接性、HAZ靭性を劣化させるため、上
限を0.5%とした。鋼の脱酸はAl,Tiのみでも十
分であり、Siは必ずしも添加する必要はない。
【0014】Mnは強度、靭性を確保する上で不可欠な
元素であり、その下限は0.6%である。しかしMn量
が多すぎると焼入性が増加して溶接性、HAZ靭性を劣
化させるだけでなく、連続鋳造スラブの中心偏析を助長
するので上限を1.6%とした。本発明鋼において不純
物であるP,Sをそれぞれ0.03%、0.005%以
下とした理由は、母材、溶接部の低温靭性をより一層向
上させるためである。Pの低減は粒界破壊を防止し、S
量の低減はMnSによる靭性の劣化を防止する。好まし
いP,S量はそれぞれ0.01%,0.002%以下で
ある。
【0015】Moは強度、靭性を共に向上させる元素
で、HT80には0.10%以上が必須である。しかし
多すぎると溶接性、HAZ靭性上好ましくなく、その上
限は0.60%である。Tiは炭窒化物を形成してHA
Z靭性を向上させる。Al量が少ない場合、Tiの酸化
物を形成しHAZ靭性を向上させるが、0.005%未
満では効果がなく、0.025%を超えるとHAZ靭性
に好ましくない影響があるため、0.005〜0.02
5%に限定する。
【0016】Alは一般に脱酸上鋼に含まれる元素であ
るが、SiおよびTiによっても脱酸は行われるので本
発明鋼については下限は限定しない。しかしAl量が多
くなると鋼の清浄度が悪くなり、溶接部の靭性が劣化す
るので上限を0.06%とした。Nは一般的に不可避的
不純物として鋼中に含まれるものであるが、Vと結合し
て炭窒化物を形成して強度を増加させ、またTiNを形
成して前述のようにHT80の性質を高める。このため
N量として最低0.001%が必要である。しかしなが
らN量が多くなるとHAZ靭性の劣化や連続鋳造スラブ
の表面キズの発生などを助長するので、その上限を0.
012%とした。
【0017】本発明鋼の基本成分は以上のとおりであ
り、十分に目的を達成できるが、さらに目的に対し特性
を高めるため、以下に述べる元素即ちNb,Ni,C
u,Cr,Caを選択的に添加すると強度、靭性の向上
について、さらに好ましい結果が得られる。次に、前記
添加元素とその添加量について説明する。NbはVとほ
ぼ同じ効果をもつ元素である。0.005%以下では効
果が少なく、0.05%を超えるとHAZ靭性に好まし
くない影響がある。
【0018】Niは溶接性、HAZ靭性に悪影響を及ぼ
すことなく、母材の強度、靭性を向上させるが、0.0
5%以下では効果が薄く、1.0%以上では極めて高価
になるため経済性を失うので、上限は1.0%とした。
CuはNiとほぼ同様な効果を持つほか、Cu析出物に
よる強度の増加や耐食性や耐候性の向上にも効果を有す
る。この場合Cu量が0.5%以上で、その効果が著し
い。しかし、Cu量が1.0%を超えると熱間圧延時に
Cu割れが発生し製造が困難になり、また0.05%以
下では効果がないのでCu量は0.05〜1.0%に限
定する。
【0019】Crは母材、溶接部の強度を高める元素
で、その下限を0.05%とした。しかし、多すぎると
溶接性やHAZ靭性を著しく劣化させるので、その上限
を0.7%とした。Caは硫化物(MnS)の形態を制
御し、シャルピー吸収エネルギーを増加させ低温靭性を
向上させる効果がある。しかしCa量は0.001%未
満では実用上効果がなく、0.006%を超えるとCa
O,CaSが多量に生成して大型介在物となり、鋼の靭
性のみならず清浄度も害し溶接性、耐ラメラテア性にも
悪影響を与えるので、Ca添加量の範囲を0.001〜
0.006%とする。本発明は厚板ミルに適用すること
がもっとも好ましいが、ホットコイル、形鋼などにも適
用できる。
【0020】
【実施例】周知の転炉、連続鋳造、厚板工程により鋼板
を製造し、その強度、靭性、溶接性(yスリット割れ
性、硬さ)などを調査した。表1の1〜9に本発明鋼、
10〜20に比較鋼の化学成分を示す。表2に本発明鋼
と比較鋼の鋼板製造条件とその機械的性質、溶接性を示
す。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】
【表3】
【0024】表2の本発明鋼1〜9は、母材の強度、靭
性ならびに溶接性がバランスよく達成できている。これ
に対し比較鋼10ではV量が不足しているため、強度不
足となっている。比較鋼11はC量が低く、強度不足と
なっている。比較鋼12ではBが添加されているため、
HAZ硬さが極めて高く、またyスリット割れ停止温度
も非常に高くなっている。比較鋼13ではMo量が低
く、強度不足となっている。また比較鋼14ではスラブ
の再加熱温度が960℃と低く、Vの固溶が不十分でさ
らに圧延直後の焼入温度が低くなり、強度が不足してい
る。
【0025】比較鋼15は逆にスラブの再加熱温度が1
280℃と高く、圧延での結晶粒の微細化が十分に行え
ず、母材靭性が不良である。比較鋼16では1000℃
以下の累積圧下量が20%と少なく、結晶粒の微細化が
不十分で母材靭性が不良となっている。比較鋼17では
圧延直後の焼入温度が680℃と低く、強度が不足して
いる。比較鋼18では再加熱焼入温度が870℃と高
く、ほとんどがγ化され2相組織にならないため降伏比
が高くなっている。比較鋼19では再加熱焼入温度が7
20℃と低いため、γ化が不十分で強度不足である。比
較鋼20では焼戻温度が700℃と高く軟化が著しく、
強度不足となっている。
【0026】
【発明の効果】本発明の化学成分および製造法で製造し
た厚鋼板、形鋼、ホットコイルなどの鋼材は、溶接性に
優れた低降伏比HT80である。その結果、現場での溶
接施工能率や安全性が著しく向上し建築物などの安全性
を大きく高めることができる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量比で C :0.05〜0.11%、 Si:0.5%以
    下、 Mn:0.6〜1.6%、 P :0.03%
    以下、 S :0.005%以下、 Mo:0.10〜
    0.60%、 V :0.15〜0.65%、 Ti:0.005
    〜0.025%、 Al:0.06%以下、 N :0.012
    %以下 残部が鉄および不可避的不純物からなる実質的にBを含
    有しない鋼を1000〜1250℃の温度範囲に加熱
    し、1000℃以下の累積圧下量が30%以上になるよ
    うに圧延を行った後、720℃以上の温度から直ちに常
    温まで焼入し、ついで750〜870℃に再び加熱後、
    焼入、引き続きAc1 変態点以下の温度範囲で焼戻処理
    することを特徴とする溶接性の優れた低降伏比780N
    /mm2 級高張力鋼の製造法。
  2. 【請求項2】 重量比で Nb:0.005〜0.05%、 Cr:0.05〜
    0.70%、 Cu:0.05〜1.0%、 Ni:0.05〜
    1.0%、 Ca:0.001〜0.006% の1種または2種以上を含有することを特徴とする請求
    項1記載の溶接性の優れた低降伏比780N/mm2 級高
    張力鋼の製造法。
JP3674093A 1993-02-25 1993-02-25 溶接性の優れた低降伏比780N/mm2級高張力鋼の製造法 Withdrawn JPH06248337A (ja)

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