高温强度优异的高强度钢及其制造方法技术

本发明专利技术涉及在建筑、土木、海洋结构件、造船、贮槽箱等一般的结构件中使用的、在６００～８００℃温度范围内在１小时左右比较短的时间内高温强度优异的建筑结构用低碳合金高强度钢（钢板、钢管、型钢、线材）的制造方法，该高温强度优异的高强度钢及其制造方法的特征是以质量％计含有Ｃ：至少为０．００５％且小于０．０８％，Ｓｉ：０．５％或以下，Ｍｎ：０．１～１．６％，Ｐ：０．０２％或以下，Ｓ：０．０１％或以下，Ｍｏ：０．１～１．５％，Ｎｂ：０．０３～０．３％，Ｔｉ：０．０２５％或以下，Ｂ：０．０００５～０．００３％，Ａｌ：０．０６％或以下，Ｎ：０．００６％或以下，余量为Ｆｅ与不可避免的杂质，且由常温时的屈服应力对高温时的屈服应力进行无量钢化处理的应力降低率（高温屈服应力／常温屈服应力）ｐ在钢材温度Ｔ（℃）为６００～８００℃的范围内，满足ｐ≥－０．００２９×Ｔ＋２．４８。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在建筑、土木、海洋结构件、造船、贮罐等一般的结构件中使用的、在600～800℃温度范围内在1小时左右比较短的时间内高温强度优异的建筑结构用低碳合金高强度钢(钢板、钢管、型钢、线材)的制造方法。
技术介绍
例如，在建筑、土木等领域中，作为各种建筑用钢材广泛使用符合JIS等标准的钢材等。还有，一般的建筑结构用钢材，由于从约350℃起强度降低，其允许温度为550℃。即在大楼与办事处、住所、立体停车场等的建筑物中使用上述钢材的场合，为了确保在火灾中的安全性，需要涂敷非常耐火的覆层，与建筑相关的各法令规定，火灾时钢材温度不能达到350℃或以上。这是因为上述钢材在约350℃的屈服强度为常温的2/3左右，低于必需的强度。在建筑物中使用钢材的场合，需要涂敷耐火的覆层来使用，以便使火灾时钢材的温度达不到350℃。因此，相对于钢材费用耐火覆层费用高，建设成本大幅度上升不可避免。为解决上述课题，例如，有特开平2-77523号公报与特开平10-68044号公报等的专利技术。在600℃或以上的场合，一般称作耐热钢，例如，特开平2-77523号公报记载的专利技术中揭示了在600℃具有常温屈服强度的2/3(约70％)或以上高温强度的耐热钢。在其它关于600℃耐热钢的专利技术的例子中，一般将600℃时的屈服强度设计为常温屈服强度的2/3或以上。但是，700℃的耐热钢、800℃的耐热钢目前尚未看到高温强度设定(与常温屈服强度的比率)的一般准则。例如，特开平2-77523号公报中添加相当量的Mo与Nb的钢可确保600℃的屈服强度为常温屈服强度的70％或以上，但没有示出700℃、800℃的屈服强度。另外，600℃的屈服强度为常温屈服强度的70％，如考虑火灾时的温度上升，虽然可降低耐火覆层的用量，但可能省略的建筑物限于立体停车场与门廊(atrium)等开放空间，所以无耐火覆层的使用则明显受到限制。特开平10-68044号公报中揭示了由于在添加相当量的Mo与Nb的钢中显微组织为贝氏体，可确保700℃的屈服强度为常温屈服强度的56％或以上，但没有示出800℃的屈服强度。即像这些示例那样可确保600℃左右高温强度的钢已在市场上使用，可确保700℃具有一定强度的钢材正在被专利技术，但能确保700℃、800℃高温强度的实用钢在稳定制造方面存在困难。另一方面，特开2002-105585号公报中公开的850℃耐热钢是本专利技术人最近公开的。由于该钢比较多地添加了Al、Ti等合金元素，在高温中也能确保具有有效的析出物，可获得850℃的耐热性，但不适合用作焊接结构用钢。如上所述，在建筑物中使用钢材的场合，由于普通钢的高温强度低，无覆层与薄覆层不能使用，必须涂敷高价的耐火覆层。另外，即使是耐热钢，其界限也只保证耐热温度直到600-700℃，因此希望开发在700℃、800℃不使用耐火覆层并由此可省略耐火覆层的钢材。
技术实现思路
本专利技术提供在600～800℃温度范围内高温强度与焊接性优异的用于土木建筑等的高强度钢以及工业上可稳定供给该钢的制造方法。本专利技术的要点如下(1)一种高温强度优异的高强度钢，其特征在于以质量％计含有C至少为0.005％且小于0.08％，Si0.5％或以下，Mn0.1～1.6％，P0.02％或以下，S0.01％或以下，Mo0.1～1.5％，Nb0.03～0.3％，Ti0.025％或以下，B0.0005～0.003％，Al0.06％或以下，N0.006％或以下，余量为Fe与不可避免的杂质。(2)按照(1)所述的高温强度优异的高强度钢，其特征在于上述钢由常温时的屈服应力对高温时的屈服应力进行无量纲化处理的应力降低率(高温屈服应力/常温屈服应力)p在钢材温度T(℃)为600～800℃的范围内，满足p≥-0.0029×T+2.48。(3)按照(1)所述的高温强度优异的高强度钢，其特征在于上述钢在相当于火灾的高温加热时，在常温为贝氏体单一组织或铁素体与贝氏体的混合组织；在相当于火灾的高温加热时，逆相变成奥氏体的温度(Ac1)超过800℃；且由常温时的屈服应力对高温时的屈服应力进行无量纲化处理的应力降低率(高温屈服应力/常温屈服应力)p在钢材温度T(℃)为600～800℃的范围内，满足p≥-0.0029×T+2.48。(4)按照(1)所述的高温强度优异的高强度钢，其特征在于上述钢具有在600～800℃的高温区域，由常温时的屈服应力对高温时的屈服应力进行无量纲化处理的应力降低率(高温屈服应力/常温屈服应力)p在钢材温度T(℃)在600～800℃的范围内，满足p≥-0.0029×T+2.48的强度；且在相当于火灾的高温加热时，在常温为贝氏体单一组织或铁素体与贝氏体的混合组织是逆相变成奥氏体的温度(Ac1)超过800℃的组织；而且上述贝氏体单一组织或铁素体与贝氏体的混合组织中热力学稳定的碳氮化析出相保持在5×10-4(摩尔分数)或以上；同时在铁素体组织中固溶的Mo、Nb、Ti的总量为1×10-3(摩尔浓度)或以上。(5)按照(1)所述的高温强度优异的高强度钢，其特征在于上述钢具有在600～800℃的高温区域，由常温时的屈服应力对高温时的屈服应力进行无量纲化处理的应力降低率(高温屈服应力/常温屈服应力)p在钢材温度T(℃)为600～800℃的范围内，满足p≥-0.0029×T+2.48的强度；且在相当于火灾的高温加热时，在常温为贝氏体单一组织或铁素体与贝氏体的混合组织为逆相变成奥氏体的温度(Ac1)超过800℃的组织；而且原奥氏体晶粒的平均等价圆粒径在120μm或以下；而且上述贝氏体单一组织或铁素体与贝氏体的混合组织中热力学稳定的碳氮化析出相保持在5×10-4(摩尔分数)或以上；同时在铁素体组织中固溶的Mo、Nb、Ti的总量在1×10-3(摩尔浓度)或以上。(6)按照(1)～(5)任一项所述的高温强度优异的高强度钢，其特征在于上述钢以PCM＝C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B定义的焊接裂纹敏感性组成PCM为0.20％或以下。(7)按照(1)～(6)任一项所述的高温强度优异的高强度钢，其特征在于上述钢以质量％计还含有Ni0.05～1.0％，Cu0.05～1.0％，Cr0.05～1.0％，V0.01～0.1％的一种、二种或以上。(8)按照(1)～(7)任一项所述的高温强度优异的高强度钢，其特征在于上述钢以质量％计还含有Ni0.05～1.0％，Cu0.05～1.0％，Cr0.05～1.0％，V0.01～0.1％的一种、二种或以上；而且含有Ca0.0005～0.004％，REM0.0005～0.004％，Mg0.0001～0.006％的一种、二种或以上。(9)按照(7)或(8)所述的高温强度优异的高强度钢，其特征在于上述钢具有在600～800℃的高温区域，由常温时的屈服应力对高温时的屈服应力进行无量纲化处理的应力降低率(高温屈服应力/常温屈服应力)p在钢材温度T(℃)为600～800℃的范围内，满足p≥-0.0029×T+2.48的强度；且在相当于火灾的高温加热时，在常温为贝氏体单一组织或铁素体与贝氏体的混合组织为逆相变成奥氏体的温度(Ac1)超过800℃的组织；而且原奥氏体晶粒的平均等价圆粒径在120μm或以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温强度优异的高强度钢，其特征在于：以质量％计含有Ｃ：至少为０．００５％且小于０．０８％，Ｓｉ：０．５％或以下，Ｍｎ：０．１～１．６％，Ｐ：０．０２％或以下，Ｓ：０．０１％或以下，Ｍｏ：０．１～１．５％，Ｎｂ：０．０３～０．３％，Ｔｉ：０．０２５％或以下，Ｂ：０．０００５～０．００３％，Ａｌ：０．０６％或以下，Ｎ：０．００６％或以下，余量为Ｆｅ与不可避免的杂质；且在相当火灾的高温加热时，常温贝氏体比率为２０～９５％的铁素体与贝氏体的混合组织为逆相变成奥氏体的温度Ａｃ↓［１］超过８００℃的组织，且具有低屈服比。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：水谷泰，植森龙治，熊谷达也，冈田忠义，渡部义之，寺田好男，
申请(专利权)人：新日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]