JPS6286122A - 高強度高溶接性構造用鋼の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は高強度高溶接性構造用鋼の製造方法に関する。

（従来の技術） 近年、タンク、橋梁、ペンストック等の鋼構造物の大型
化傾向が高まり、これに伴って使用される鋼材料も高強
度化が強く要望されるに至っている。

一般的には、鋼における合金元素量を増加することによ
って鋼強度を高めることができるが、しかし、合金元素
を過多に添加することは、経済的に不利であるのみなら
ず、得られるｆ２１における溶接性を劣化させるので、
溶接施工に支障をきたすこととなる。従って、従来、６
０ｋｇｆ／ｍｍｚ級以上の高張力鋼は、通常、再加熱し
、焼入れ焼戻しする調質熱処理を施すことによって、強
度上昇を図り、極力、合金元素の添加量を低減すること
が意図されている。しかしながら、このような調質焼入
れ焼戻し型の高張力鋼といえども、その溶接性は尚十分
ではないので、溶接施工に際しては、通常、溶接割れを
防止するために予熱が施されている。

他方、Ｎｂ含有鋼に直接焼入れを施すことによって、鋼
中に固溶状態のＮｂを多量に存在させ、その後の焼戻し
時にＮｂの炭窒化物を整合析出させることによって高い
強度を得、合金元素量を低減することによって、鋼の溶
接性を改善する方法も既に知られている。しかし、従来
、直接焼入れ焼戻しによって製造されたＮｂ含有鋼は、
強度のばらつきが極めて大きく、均一な材質を得ること
が困難であり、実用上、重要な問題となっている。

（発明の目的） 本発明者らは、直接焼入れ焼戻し型のＮｂ含有鋼におけ
る上記した問題を解決するために鋭意研究した結果、含
Ｎｂ鋼の熱間圧延に際して、Ｎｂが十分に固溶する温度
に加熱した後、未再結晶域における所定量の圧下を含む
熱間圧延を行ない、引き続いて、直接焼入れ焼戻し処理
を行なうことによって、安定した高強度を有する高溶接
性の構造用鋼を得ることができることを見出して、本発
明に至ったものである。

即ち、本発明は、均一な材質を有する高強度高溶接性直
接焼入れ焼戻し型構造用含ＮｂｔＡの製造方法を提供す
ることを目的とする。

（発明の構成） 本発明による高強度高溶接性構造用鋼の製造方法は、重
量％で Ｃ０．０４〜０．２０％、 Ｓｉ０．８％以下、 Ｍｎ　　０．５〜２．００％、 Ａｆｆｏ、１０％以下、 Ｎｂ　　０．００５〜０．０５％、 Ｂ　　　０．０００３〜０．００２％、残部鉄及び不可
避的不純物よりなる鋼片を１１００℃以上のｌ詰度に加
熱し、未再結晶域における圧下率３０％以上にて熱間圧
延し、引き続いてＡｒ。

点板上の温度から直接焼入れを行なった後、Ａｃ。

点板下の温度にて焼戻ずことを特徴とする。

（発明の構成） 先ず、本発明の方法において、鋼の化学成分を限定する
理由について説明する。

Ｃは、強度を確保するために０．０４％以上を添加する
ことが必要であるが、過多に添加するときは、溶接性を
損なうので、添加量は０．２０％以下とする。

Ｓｉは、鋼の脱酸のために添加される。通常、その添加
量は０，１％以上であるが、過多に添加するときは、靭
性を劣化させるので、添加量は０．８％以下の範囲とす
る。

Ｍｎは、強度を確保するために０．５％以上を添加する
ことが必要であるが、２．００％を越えて過多に添加す
るときは、靭性や溶接性を劣化させるので、添加量は０
．５〜２．００％の範囲とする。

Ａｌは、脱酸及び結晶粒の微細化のために添加される。

この効果を有効に得るためには、通常、０．０１％以上
を添加すること必要であるが、過多に添加するときは、
靭性を阻害するので、０．１０％以下の範囲で添加され
る。

Ｎｂは、結晶粒の微細化に有効であると共に、熱間圧延
後の直接焼入れによってその大部分を鋼中に固溶させ、
その後の焼戻し時に炭窒化物として整合析出させること
によって、溶接性を損なうことなく、高強度を得るため
に、本発明において必須の合金元素である。この効果を
有効に得るためには、少なくとも０．０　Ｏ５％を添加
することが必要であるが、しかし、過多に添加するとき
は、靭性や溶接性を損なうので、添加量の上限は０．０
５％とする。

Ｂは、焼入れを高め、焼入れ組織を得ることによって、
良好な靭性を得るために添加される。この効果を有効に
得るためには、少なくとも０．０００３％を添加するこ
とが必要であるが、過多に添加するときは、靭性を劣化
させるので、添加量は０、００２％以下の範囲とする。

本発明においては、鋼は、上記した元素に加えて、 Ｃｕｏ、５％以下、 Ｎｉ　　１．００％以下、 Ｃｒ　　１．００％以下、 Ｍｏ０．５０％以下、 Ｖ　　　０．１０％以下、及び Ｔｉ０．０３％以下 よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含有す
ることができる。

Ｃｕは、鋼強度を高める効果を有するが、過多に添加す
るときは、熱間割れを生じると共に、製造費用を高める
ので、０．５％以下の範囲で添加される。

Ｎｉは、鋼強度と靭性とを同時に高める効果を有し、強
度と靭性の要求度合を考慮して適宜に添加されるが、高
価な元素でもあるので、通常、１゜００％以下の範囲で
添加される。

Ｃｒ及びＭｏは、いずれも鋼の焼入れ性と強度を高め、
強度を調整するのに有効である。しかし、これら元素の
過多量の添加は、溶接性の劣化を招くと共に製造費用を
も高めるので、添加量はＣｒについては１．００％以下
、Ｍｏについては０．５０％以下の範囲である。

■は、強度上昇に有効な元素であるが、０．１０％を越
えて過多に添加しても、効果が飽和するので、添加量は
０．１０％以下の範囲とする。

Ｔｉは、オーステナイト粒の粗大化を防ぎ、結晶粒を微
細化させるので、靭性の向上に効果を有する。また、溶
接時にはＴｉＮが加熱時のオーステナイト粒の粗大化を
防止し、且つ、フェライト変態の核として有効に作用す
るので、粗大なベイナイトの出現を防止することによっ
て、ＨＡＺ靭性を向上させる。しかし、過多に添加する
ときは、却って靭性を劣化させるので、添加量は０．０
３％以下の範囲とする。

本発明の方法においては、上記した化学組成を有する鋼
片の熱間圧延に際して、鋼片を１１００℃以上の温度に
加熱して、Ｎｂを十分に固溶させる。更に、熱間圧延に
おいては、焼戻し時のＮｂの析出サイトとして作用する
転位や格子欠陥を鋼中に均一に生成させ、高強度を安定
して確保するために、未再結晶域における累積圧下率を
３０％以上とする。

図面に、 Ｃ０．１１％、 Ｓｉ０．２３％、 Ｍｎ　　１．６１％、 Ａｌ　　０．０５６％、 Ｎｂ　　０．０４０％、及び Ｂ　　　ｏ、ｏ０１ｏ％、 残部鉄及び不可避的不純物よりなる鋼片を１１５０℃に
加熱した後、熱間圧延するに際して、種々の量にて未再
結晶における圧下を施して得た板厚３０龍の鋼板につい
ての圧下率と板面内における引張強さの変動幅との関係
を示す。本図から明らかなように、圧下率の増大につれ
て引張強さの面内における変動幅が減少し、圧下率を３
０％以上とすることによって、引張強さの変動幅を３　
ｋｇｆ／ｍｍ”以下に抑えることができる。

次いで、本発明の方法によれば、上記熱間圧延の終了後
、引き続いてΔｒ３点以上の温度から直接焼入れを行な
い、次いで、Ａｃ＋点以下の温度にて焼戻す。ここにお
いて、直接焼入れをＡｒｔ点以上の温度から行なうのは
、初析フェライトの析出を防止し、靭性の良好な焼入れ
組織を得るためであり、また、ＡＣ１点以下の温度にて
焼戻しするのは、逆変態オーステナイトの生成による靭
性の劣化を防止するためである。

（発明の効果） 以上のように、本発明の方法によれば、所定の化学組成
を有する鋼片をＮｂが十分に固溶する温度に加熱し、未
再結晶域における所定量の圧下を施した後に、直接焼入
れ焼戻し処理を行なうので、材質の均一な高強度高溶接
性構造用鋼を安定して得ることができる。

（実施例） 以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこ
れら実施例によって何ら制限されるものではない。

実施例 表に示す化学組成を有する鋼片１〜３を表に示すように
所定の温度に加熱し、未再結晶域において所定の圧下を
与え、直接焼入れし、６４０℃にて焼戻しして、本発明
法による鋼板（板厚３０■）を製造した。これらの鋼板
についての板面内の引張強さの最大値及び変動幅、及び
斜めＹ型溶接割れ試験における割れ防止予熱温度を表に
示す。

同様に、表に示す化学組成を有する鋼片４〜１０を表に
示すように所定の温度に加熱し、未再結晶域において所
定の圧下を与える熱間圧延を行なって、熱間圧延鋼板を
得、これを再加熱後、焼入れし、６４．０℃にて焼戻し
して、比較例法による鋼板（板厚３０ｍｍ）を製造した
。これらの鋼板についても、板面内の引張強さの最大値
及び変動幅、及び斜めＹ型溶接割れ試験における割れ防
止予熱温度を表に示す。

本発明による鋼板１〜３はいずれも８０　ｋｇｆ／ｍｍ
ｚ級又は１００　ｋｇｆ／ｍｍ２級の引張強さを有し、
板面内の引張強さの変動幅も小さく、且つ、割れ防止予
熱温度も低い。

これに対して、通常の再加熱焼入れ焼戻し処理によって
製造した比較鋼板４は、本発明鋼１と同じ化学組成を有
するにもかかわらず、引張強さが著しく小さい。Ｎｂを
添加しない比較鋼５は、その他の化学成分組成が本発明
鋼と同じであるにもかかわらず同様に引張強さが小さい
。他方、Ｎｂを含有しないが、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ及びＭ
Ｏを多量に化する比較鋼６は、８０ｋｇｆ／ｍｍ２級の
引張強さを有するものの、割れ防止温度が高い。

鋼片加熱温度を低くして得た比較鋼７は、本発明鋼１と
同じ化学組成を有するが、引張強さが低い。また、未再
結晶域における圧下率が３０％に満たない比較鋼８〜１
０は、引張強さの最大値は８０　ｋｇｆ／ｍｍ２級とし
て十分であるが、板面内の引張強さの変動幅が極めて大
きい。

【図面の簡単な説明】

図面は、板面内における引張強さの変動幅に及ぼす未再
結晶域での圧下率の影響を示すグラフである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で Ｃ０．０４〜０．２０％、 Ｓｉ０．８％以下、 Ｍｎ０．５〜２．００％、 Ａｌ０．１０％以下、 Ｎｂ０．００５〜０．０５％、 Ｂ０．０００３〜０．００２％、 残部鉄及び不可避的不純物よりなる鋼片を １１００℃以上の温度に加熱し、未再結晶域における圧
   下率３０％以上にて熱間圧延し、引き続いてＡｒ＿３点
   以上の温度から直接焼入れを行なつた後、Ａｃ＿１点以
   下の温度にて焼戻すことを特徴とする高強度高溶接性構
   造用鋼の製造方法。
2. （２）重量％で （ａ）Ｃ０．０４〜０．２０％、 Ｓｉ０．８％以下、 Ｍｎ０．５〜２．００％、 Ａｌ０．１０％以下、 Ｎｂ０．００５〜０．０５％、及び Ｂ０．０００３０．００２％を含有し、 更に、 （ｂ）Ｃｕ０．５％以下、 Ｎｉ１．００％以下、 Ｃｒ１．００％以下、 Ｍｏ０．５０％以下、 Ｖ０．１０％以下、及び Ｔｉ０．０３％以下 よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含有し
   、 残部鉄及び不可避的不純物よりなる鋼片を １１００℃以上の温度に加熱し、未再結晶域における圧
   下率３０％以上にて熱間圧延し、引き続いてＡｒ＿３点
   以上の温度から直接焼入れを行なつた後、Ａｃ＿１点以
   下の温度にて焼戻すことを特徴とする高強度高溶接性構
   造用鋼の製造方法。