(57)【要約】【課題】高価な合金元素を必要としない耐遅れ破壊特性に優れた鋼棒又は鋼製品と、それらの製造方法を提供する。【解決手段】成分組成が、質量％で、Ｃ：０．１２〜０．３５％、Ｓｉ：１．５〜３．０％、Ｍｎ：２．０〜５．０％、Ｎ：０．０２％以下、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０２％以下、残部：Ｆｅ及び不純物であり、棒鋼又は鋼製品の長尺方向と垂直な断面上において、組織が、面積率％で、マルテンサイト：９０％以上、残部：ベイナイト、残留オーステナイト、パーライト、フェライトの１種又は２種以上であり、上記断面上の任意の位置で測定した旧オーステナイト粒径が５μｍ以下であり、棒鋼又は鋼製品の長尺方向の引張強度が１３００ＭＰａ超であることを特徴とする鋼棒又は鋼製品。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成分組成が、質量％で、
Ｃ  ：０．１２〜０．３５％、
Ｓｉ：１．５〜３．０％、
Ｍｎ：２．０〜５．０％、
Ｎ  ：０．０２％以下、
Ｐ  ：０．０３％以下、
Ｓ  ：０．０２％以下、
残部：Ｆｅ及び不純物であり、
棒鋼又は鋼製品の長尺方向と垂直な断面上において、組織が、面積率％で、マルテンサイト：９０％以上、残部：ベイナイト、残留オーステナイト、パーライト、フェライトの１種又は２種以上であり、
上記断面上の任意の位置で測定した旧オーステナイト粒径が５μｍ以下であり、
棒鋼又は鋼製品の長尺方向の引張強度が１３００ＭＰａ超である
ことを特徴とする鋼棒又は鋼製品。
【請求項２】
前記成分組成が、更に、質量％で、Ｃｒ：３．０％以下、及び、Ｂ：０．００５％以下の１種又は２種を含むことを特徴とする請求項１に記載の鋼棒又は鋼製品。
【請求項３】
前記成分組成が、更に、質量％で、Ｃｕ：２．０％以下、Ｎｉ：２．０％以下、及び、Ｍｏ：１．０％以下の１種又は２種以上を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼棒又は鋼製品。
【請求項４】
前記成分組成が、更に、質量％で、Ａｌ：０．２％以下、Ｖ：０．５％以下、Ｔｉ：０．１％以下、Ｎｂ：０．２％以下、ＲＥＭ：０．０２％以下の１種又は２種以上を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋼棒又は鋼製品。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の成分組成の鋼素材を熱間圧延し、最終仕上げ圧延後、焼戻して、請求項１〜４のいずれか１項に記載の鋼棒又は鋼製品を製造する製造方法において、
最終仕上げ圧延温度が６００℃以上、８５０℃以下で、圧下率が２０％以上、３０％以下であり、
最終仕上げ圧延終了後、１０秒以内に、３００℃まで冷却速度３０℃／秒以上で冷却し、次いで、１００℃以下まで冷却し、その後、
１５０℃以上、２５０℃以下で１０秒以上保持して焼戻す
ことを特徴とする鋼棒又は鋼製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐遅れ破壊特性に優れた鋼棒、又は、鋼棒を素材とする鋼製品と、それらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、使用時に高い張力が掛る車両懸架装置におけるトーションバー等の鋼棒を素材とする鋼製品、又は、ＰＣパイルのような補強鉄筋が内包された構造物の該補強鉄筋の一部には、引張強度の７０％程度の高い引張応力が付与されるため、耐遅れ破壊特性に優れた鋼棒が使用される。このような鋼棒とするために、Ｃｒの他、ＭｏやＶ、Ｔｉ、又は、Ｎｂといった高価な合金元素が添加されている。
【０００３】
特に、ＰＣパイル等においては、上述した耐遅れ破壊特性に優れた鋼棒を引張応力が付与される部分の鋼材として採用し、その他の引張応力が付与されない部分の鉄筋・鋼棒（非緊張材）には、通常の鋼材が使用されていた。
【０００４】
しかし、近年では、ＰＣパイルに曲げや、撓み等の変形応力が付与された場合、該応力が原因となって遅れ破壊が生じる危険性が指摘されており、ＰＣパイル等の安全性を確保するために、非緊張材の鉄筋、鋼棒についても、一定程度の耐遅れ破壊特性が求められるようになっている。
【０００５】
遅れ破壊は、鋼材中に含有された原子状水素が、鋼材に掛る応力等によって、主として結晶粒界に集合して粒界破壊を生じることが原因と考えられている。このため、非緊張材の鉄筋・鋼棒や車両懸架装置のトーションバー等についても、低コストで耐遅れ破壊特性に優れた鋼素材が求められるようになってきている。
【０００６】
特許文献１には、Ｃを０．１５〜０．５０重量％と、ＳｉとＭｎを最大２．０％以下含有し、焼戻しマルテンサイト組織からなり、旧オーステナイト粒のアスペクト比が２以上、粒界炭化物のサイズが０．２μｍ以下であって、強度が１４５kgf／mm2以上であることを特徴とする耐遅れ破壊特性に優れた高強度鋼棒とその製造方法が記載されている。
【０００７】
特許文献１の発明は、低温領域で３０％以上の圧下率で圧延加工することで、オーステナイトの伸長粒を維持しつつマルテンサイト変態をさせて、高い限界拡散性水素量と高強度を維持するものであるが、低温度領域で大圧下率を達成するためには、大型の圧延設備が必要となり、設備コストが高騰する欠点があった。
【０００８】
また、特許文献２には、質量％で、Ｃ：０．０５〜０．２０％、Ｓｉ：１．０〜３．５％、Ｍｎ：４．５〜５．５％、Ａｌ：０．００１〜０．０８０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０２０％以下、Ｎ：０．０１０％以下である高硬度鋼であって、ミクロ組織が平均結晶粒径２．６μｍ以下の超微細マルテンサイト組織であり、前記マルテンサイト組織のビッカース硬度が４９０以上である高硬度鋼が記載されている。
【０００９】
特許文献２の発明は、１２００℃に均一に加熱後、６００〜４００℃の温度域に冷却し、その温度域で一回鍛造により塑性相当歪１．１以上の加工を施した後、室温まで空冷するというもので、鍛造加工を必要とし、圧延加工による鋼棒の製造に適用できないことは明らかである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第３１５３０７２号公報
【特許文献２】特許第５８９６４５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、このような実情を鑑み、高強度であるとともに、加工性や靱性を備え、かつ、高価な添加元素に頼らずに、コストパフォーマンスに優れた高強度鋼棒や鋼製品と、それらの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、高強度鋼材の遅れ破壊現象をシミュレーションでき、遅れ破壊特性を破壊に要する水素量で評価する遅れ破壊試験法を既に開発している。この方法を用いた試験結果から、鋼棒の熱処理における焼戻しの際の加熱温度と保持温度、保持時間の制御により、遅れ破壊に要する水素量を増加できる、即ち、耐遅れ破壊特性を改善できるとの知見を得て、本発明を完成した。
【００１３】
この遅れ破壊試験方法は、図１に示す形状の環状ノッチをもつＰＣ鋼棒からなる供試材に、定電流によって水素をチャージした後、大気中で、図２に示す、バランスウェイト２と支点３を有するカンチレバー式の試験機により、供試材１に引張強度の７０％の定荷重引張応力を負荷し、破断に要する時間を計測するものである。
【００１４】
他方、これと同一形状の供試材に、同一条件で陰極チャージを行い、この供試材にチャージされた水素量をガスクロマトグラフ法により測定する。このとき、１００℃／ｈの昇温速度で加熱して測定を行うが、水素の放出プロファイルには、図３に示すような２つのピークが認められる。このうち、低温側のピークは、室温で拡散し得る水素量を示すため、これを拡散性水素量と定義した。
【００１５】
こうして求めた破断時間と、そのときの拡散性水素量をグラフ化すると図４に示すような曲線を描く。この図から、試験開始から１００時間経過後においても破断しない最大水素量Ｈｃを求め、これを限界拡散性水素量と定義し、この値の大小で鋼材の耐遅れ破壊性を評価するものである。
【００１６】
この遅れ破壊試験方法によって、ＰＣ鋼棒での遅れ破壊クラックの発生と伝播現象を調査した結果、以下のことが判明した。
【００１７】
種々の成分のＰＣ鋼棒について、焼入れ前の旧オーステナイト粒径と限界拡散性水素量との関係を計測したところ、図５に示すように、一般的な焼入れ焼戻しマルテンサイト組織における旧オーステナイト粒径が平均値で１２〜１５μｍの場合、限界拡散性水素量は０．２０ｐｐｍ程度であったのに対して、旧オーステナイト粒径を平均値で５μｍ以下に微細化すると、限界拡散性水素量は０．４５ｐｐｍ以上に増大し、耐遅れ破壊特性の向上が認められた。
【００１８】
次に、同様にして、引張強度の異なる種々のＰＣ鋼棒について、限界拡散性水素量を測定したところ、図６に示すように、引張強度の上昇と共に、限界拡散性水素量は低下する傾向があり、同程度の引張強度の鋼棒であっても、塑性や組織に相違によって、限界拡散性水素量には違いが生じることも判明した。
【００１９】
本発明においては、ＰＣパイルの非緊張材や、トーションバー等への適用と、コストパフォーマンスを勘案して、遅れ破壊現象に対して支配的な粒界破壊を防ぐという観点から、引張強度１３００ＭＰａ超であって、旧オーステナイト粒径の平均値が５μｍ以下を達成できる組成・組織と、製造工程を限定したものであって、その要旨は以下のとおりである。
【００２０】
（１）成分組成が、質量％で、
Ｃ  ：０．１２〜０．３５％、
Ｓｉ：１．５〜３．０％、
Ｍｎ：２．０〜５．０％、
Ｎ  ：０．０２％以下、
Ｐ  ：０．０３％以下、
Ｓ  ：０．０２％以下、
残部：Ｆｅ及び不純物であり、
棒鋼又は鋼製品の長尺方向と垂直な断面上において、組織が、面積率％で、マルテンサイト：９０％以上、残部：ベイナイト、残留オーステナイト、パーライト、フェライトの１種又は２種以上であり、
上記断面上の任意の位置で測定した旧オーステナイト粒径が５μｍ以下であり、
棒鋼又は鋼製品の長尺方向の引張強度が１３００ＭＰａ超である
ことを特徴とする鋼棒又は鋼製品。
【００２１】
（２）前記成分組成が、更に、質量％で、Ｃｒ：３．０％以下、及び、Ｂ：０．００５％以下の１種又は２種を含むことを特徴とする前記（１）に記載の鋼棒又は鋼製品。
【００２２】
（３）前記成分組成が、更に、質量％で、Ｃｕ：２．０％以下、Ｎｉ：２．０％以下、及び、Ｍｏ：１．０％以下の１種又は２種以上を含むことを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の鋼棒又は鋼製品。
【００２３】
（４）前記成分組成が、更に、質量％で、Ａｌ：０．２％以下、Ｖ：０．５％以下、Ｔｉ：０．１％以下、Ｎｂ：０．２％以下、ＲＥＭ：０．０２％以下の１種又は２種以上を含むことを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載の鋼棒又は鋼製品。
【００２４】
（５）前記（１）〜（４）のいずれかに記載の成分組成の鋼素材を熱間圧延し、最終仕上げ圧延後、焼戻して、前記（１）〜（４）のいずれかに記載の鋼棒又は鋼製品を製造する製造方法において、
最終仕上げ圧延温度が６００℃以上、８５０℃以下で、圧下率が２０％以上、３０％以下であり、
最終仕上げ圧延終了後、１０秒以内に、３００℃まで冷却速度３０℃／秒以上で冷却し、次いで、１００℃以下まで冷却し、その後、
１５０℃以上、２５０℃以下で１０秒以上保持して焼戻す
ことを特徴とする鋼棒又は鋼製品の製造方法。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、引張強度１３００ＭＰａ以上で、加工性と靱性に優れた鋼棒や鋼製品とそれらの製造方法を、高価な添加元素に寄らずに、圧延加工により提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】鋼棒の遅れ破壊試験に用いる試験片の平面図である。
【図２】遅れ破壊試験装置の説明図である。
【図３】水素量分析における放出水素量のプロファイルを表す図である。
【図４】遅れ破壊と限界拡散性水素量の関係を示す図である。
【図５】旧オーステナイト粒径と限界拡散性水素量との関係を示す図である。
【図６】引張強度と限界拡散性水素量との関係を示す図である。
【００２７】
本発明について説明する。
＜成分組成＞
まず、成分組成について説明する。以下、成分組成に係る「％」は「質量％」を意味を意味する。
Ｃ：０．１２％以上、０．３５％以下
Ｃは、焼入れ・焼戻しにより、１３００ＭＰａ以上の強度を得るために必要な元素であるが、０．３５％超の含有では、靱性と耐遅れ破壊性に悪影響を及ぼす恐れがあるため、０．３５％を上限とした。強度を確保する点から０．１２％以上添加するが、強度を高める点で、０．１５％以上が好ましく、０．２０％以上がより好ましい。
【００２８】
Ｓｉ：１．５％以上、３．０％以下
Ｓｉは、鋼の脱酸及び強度の向上に寄与する元素である。添加効果を得るため、１．５％以上を添加するが、３．０％を超えると、靱性が著しく低下するので、上限は３．０％とした。
【００２９】
Ｍｎ：２．０％以上、５．０％以下
Ｍｎは、鋼の脱酸と、冷却時のフェライト変態を抑制して、焼入れ性の向上に寄与する元素であり、添加効果を得るため、２．０％以上を添加するが、５．０％を超えると、耐遅れ破壊性が低下するので、上限を５．０％とした。
【００３０】
Ｎ：０．０２％以下
Ｎは、鋼棒製造段階で不可避的に混入する元素であるが、脱酸剤としてＡｌを使用した時、Ａｌと結合してＡｌＮを微細に形成し、オーステナイト粒界移動抑制のピニング効果を担う元素である。Ｎが０．０２％を超えると、鋼が脆化するので、上限を０．０２％とした。
【００３１】
Ｐ：０．０３％以下
Ｐは、不純物であり、粒界に偏析して鋼を脆化させるので、少ない方が好ましい元素である。Ｐが０．０３％を超えると、耐遅れ破壊特性が低下するので、上限を０．０３％とする。好ましくは０．０１５％以下である。下限は０％を含むが、技術的に０％とするのは難しく、実用上、０．００１％が実質的な下限である。
【００３２】
Ｓ：０．０２％以下
Ｓは、不純物であり、耐遅れ破壊特性に悪影響を与えるので、上限を０．０２％とする。好ましくは０．０１５％以下である。下限は０％を含むが、技術的に０％とするのは難しく、実用上、０．００１％が実質的な下限である。
【００３３】
残部：Ｆｅ及び不純物
成分組成の残部は、Ｆｅ及び不純物である。不純物は、鋼原料から及び／又は製鋼過程で混入する元素で、本発明の特性を阻害しない範囲で許容される。不純物とは、例えば、０．０１％以下のＰｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｎ、Ｗ、Ｃｏ、Ａｓ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｉｎ、ＲＥＭである。
【００３４】
本発明の鋼棒又は鋼製品は、更に、焼入れ性の向上を目的として、Ｃｒを３．０％以下、及び／又は、Ｂを０．００５％以下含有することができる。また、主として耐食性の向上を目的として、Ｃｕ：２．０％以下、Ｎｉ２．０％以下、Ｍｏ：１．０％以下の１種又は２種以上を含有することができる。
【００３５】
更に、旧オーステナイト粒径を小さくするため、Ａｌ：０．２％以下、Ｖ：０．５％以下、Ｔｉ：０．１％以下、Ｎｂ：０．２％以下、ＲＥＭ：０．０２％以下の１種又は２種以上を含有することができる。
【００３６】
これらの元素のうち、前述したように、Ａｌは、鋼中に含まれるＮと優先的に結合して、旧オーステナイト粒界でピニング効果を発揮するＡｌＮを形成する。Ｖ、Ｔｉ、及び、Ｎｂは、Ａｌと同様に、旧オーステナイト粒界でピニング効果を発揮する窒化物又は炭窒化物を形成する。ＲＥＭは、酸化物を微細化して、ピニング効果を高める作用をなす。
【００３７】
これらの任意添加元素の上限は、夫々の元素が奏する効果とコストのバランスから規定され、上限値は、上限値を超えて添加しても、増加するコストに見合う効果が得られ難い値である。
【００３８】
＜組織＞
次に、棒鋼又は鋼製品の長尺方向と垂直な断面上の組織（以下、単に「組織」ということがある。）について説明する。組織に係る％は、「面積率」を意味する。
【００３９】
マルテンサイト：９０％以上
本発明の鋼棒及び鋼製品において、棒鋼又は鋼製品の長尺方向において、引張強度１３００ＭＰａ超を確保するため、マルテンサイトは９０％以上とする。好ましくは９３％以上である。
【００４０】
残部：ベイナイト、残留オーステナイト、パーライト、フェライトの１種又は２種以上
組織の残部は、マルテンサイト以外の組織であり、不可避的に生成する、ベイナイト、残留オーステナイト、パーライト、フェライトの１種又は２種以上である。
【００４１】
棒鋼又は鋼製品の長尺方向と垂直な断面上の組織は、棒鋼又は鋼製品の長尺方向と垂直な断面を観察できるように、棒鋼又は鋼製品を切り出し、その断面に鏡面研磨を施した後、組織分率（面積率）については、ナイタール溶液（硝酸３ｇをエタノール１００ｍｌで溶解し、必要に応じて、界面活性剤を加えた溶液）にて、５〜３０秒腐食し、水洗し、光学顕微鏡で観察する。
【００４２】
組織分率は、光学顕微鏡で撮影した組織写真において、ベイナイト、残留オーステナイト、パーライト、及び、フェライトをマーキングし、通常の画像解析装置を用いて組織面積を計測して算出する。
【００４３】
旧オーステナイト粒径：５μｍ以下
棒鋼又は鋼製品の長尺方向と垂直な断面上の旧オーステナイト粒径は、所要の加工性、靱性を維持し、優れた耐遅れ破壊特性を確保するため、５μｍ以下とした。好ましくは３μｍ以下である。
【００４４】
棒鋼又は鋼製品の長尺方向と垂直な断面上の旧オーステナイト粒径については、棒鋼又は鋼製品の長尺方向と垂直な断面を観察できるように、棒鋼又は鋼製品を切り出し、上記断面に鏡面研磨を施し、ＪＩＳ  Ｇ  ０５５１（２０１３）に記載の腐食方法で組織を現出させ、光学顕微鏡にて観察して撮影し、上記ＪＩＳ規格に記載の切断法にて求めることができる。
【００４５】
また、棒鋼又は鋼製品の長尺方向と垂直な断面上の旧オーステナイト粒径については、棒鋼又は鋼製品の長尺方向と垂直な断面を観察できるように、棒鋼又は鋼製品を切り出し、その断面に鏡面研磨を施した後、ピクリン酸とエタノールの混合溶液（アルコール１００ｍｌに対しピクリン酸４ｇを加えた溶液）に５分浸漬して、オーステナイト粒界を現出させ、その後、最表面を含むよう、光学顕微鏡で１０００倍の写真を撮影し、画像解析装置を用いて、平均粒相当径として求めることができる。
【００４６】
＜機械特性＞
次に、機械特性について説明する。
【００４７】
引張強度：１３００ＭＰａ超
本発明の鋼棒及び鋼製品において、鋼棒及び鋼製品の用途を拡大するため、棒鋼又は鋼製品の長尺方向の引張強度は１３００ＭＰａ超とした。引張強度は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１（２０１１）に記載の方法で測定することができる。
【００４８】
ほぼ円形断面の鋼棒の場合、鋼棒を引張試験可能な長さに切り出し、加工することなく、引張試験に供する試験片とし、長尺方向に引張応力をかけて測定する。加工された鋼製品の場合、切り出した鋼製品を、上記ＪＩＳ規格に記載の比例試験片に加工し、鋼製品の長尺方向に引張応力をかけて測定する。
【００４９】
＜製造方法＞
次に、製造方法について説明する。基本的には、上述した成分組成のビレット等の素材に、粗圧延、熱間圧延、及び、熱処理を施して、所望の寸法及び性能を具備する鋼棒等を製造する。
【００５０】
熱間圧延において、最終仕上げ圧延は、６００℃以上、８５０℃以下、圧下率２０％以上、３０％以下で行う。最終仕上げ圧延終了後、１０秒以内に、３００℃まで、冷却速度３０℃／秒以上で冷却し、次いで、所要の冷却速度で１００℃以下まで冷却する。その後、１５０℃以上、２５０℃以下で、１０秒以上保持して焼戻して、旧オーステナイト粒径が５μｍ以下、引張強度が１３００ＭＰａ超の棒鋼材を得ることができる。
【００５１】
最終仕上げ圧延温度：６００℃以上、８５０℃以下
最終仕上げ圧延温度が６００℃未満では、被圧延材の変形抵抗が大きくなり、圧延機に多大な負荷がかかり、また、再結晶が進行し難くなり、旧オーステナイト粒径が微細化し難いので、最終仕上げ圧延温度は６００℃以上とした。一方、最終仕上げ圧延温度が８５０℃を超えると、再結晶が進行しすぎて、旧オーステナイト粒径が微細化しないので、最終仕上げ圧延温度は８５０℃以下とした。
【００５２】
圧延後の冷却開始：１０秒以内
最終仕上げ圧延後、最終仕上げ温度で保持、又は、徐冷すると、その間に再結晶が進行して、旧オーステナイト粒径の微細化が難しくなるので、仕上げ圧延終了後、１０秒以内に冷却を開始した。
【００５３】
圧延後の冷却速度：３００℃まで３０℃／秒以上
最終仕上げ圧延後、１０秒以内に、最終仕上げ温度から３００℃まで、冷却速度３０℃／秒以上で冷却し、再結晶の進行を抑制し、旧オーステナイト粒径の微細化を図る。最終仕上げ圧延温度から、３００℃まで冷却速度３０℃／秒以上で冷却する手段としては、巻き取ったコイル状態で、水槽に浸漬するＥＤＣ（Easy Drawing Conveyer）冷却を適用できる。
【００５４】
３００℃からの冷却温度範囲：１００℃以下まで
冷却速度３０℃／秒以上で３００℃まで冷却した後は、所要の冷却速度で１００℃まで冷却する。
【００５５】
焼戻し温度：１５０℃以上、２５０℃以下
焼戻し時間：１０秒以上
所要の強度と靭性を確保するため、焼戻し脆化温度の２５０超〜３５０℃を避けて、１５０℃以上、２５０℃以下で焼戻した。焼戻し時間が１０秒を超えると、所要の強度を確保できないので、焼戻し時間は１０秒以下とした。
【実施例】
【００５６】
次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
【００５７】
（実施例１）
種々の成分組成の直径１０ｍｍの鋼棒を、種々の圧延・冷却条件で作製して、引張強度ＴＳと限界拡散性水素量を測定した。その結果を表１と表２に示す。表１は、成分組成を示し、表２は、圧延・冷却条件と引張強度ＴＳ及び限界拡散性水素量を示す。
【００５８】
ミクロ組織の観察と測定方法、及び、旧オーステナイト粒径の測定方法は、前述した方法である。また、引張試験は、鋼棒を３００ｍｍの長さに切り出して、加工することなく試験片として実施した。
【００５９】
【表１】
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【００６０】
【表２】
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【００６１】
表１において、発明例１〜発明例７は、本発明の基本の成分組成を満たす例であり、発明例８〜発明例１７は、Ｃｒ以下の任意添加元素を、規定量含有する応用例である。
【００６２】
本発明の成分組成と、圧延・冷却条件で製造した発明例は、いずれも、引張強度１３００ＭＰａ以上、限界拡散性水素量：少なくとも０．１０ｐｐｍ以上を充足していた。
【００６３】
比較例１は、Ｃ量が本発明の範囲を下回り、引張強度が１３００ＭＰａに達しなかった。比較例２は、Ｃ量が本発明の範囲を超え、引張強度は１３００ＭＰａ超であるものの、限界拡散性水素量が０．０２ｐｐｍと低く、実用に供し得ない。
【００６４】
比較例３は、成分組成は本発明の範囲を満たすが、焼戻し温度が高すぎて、引張強度に応じた限界拡散性水素量が得られていない。比較例４は、成分組成は本発明の範囲を満たすが、焼戻し温度が低すぎて、やはり、引張強度に応じた限界拡散性水素量が得られていない。比較例５は、最終仕上げ圧延後の冷却速度が遅く、マルテンサイト変態が十分に進行せず、引張強度が規定値に達しなかった。
【００６５】
比較例６は、Ｓｉ量が本発明の範囲を下回り、限界拡散性水素量が０．０３ｐｐｍと低い。比較例８は、Ｓｉ量が本発明の範囲を超え、Ｎ量も０．０２５％で、本発明の範囲の上限０．０２％を超え、フェライト変態が進行し、引張強度が規定値に達しなかった。
【００６６】
比較例７は、Ｍｎ量が本発明の範囲を超え、引張強度が規定値に至っていない。この原因は、Ｍｎ量が高すぎて、マルテンサイト変態開始温度（Ｍｓ点）が低下し、焼入れ後の残留オーステナイトが増加したためと推測される。比較例９は、Ｍｎ量が本発明の範囲を下回って、引張強度が規定値に至っていない。この原因は、Ｍｎ量の不足により、焼入れ性が低下したためと推測される。
【００６７】
比較例１０は、成分組成は本発明の範囲を満たすが、圧延仕上げ温度が高すぎて、旧オーステナイト粒径が大きくなり、また、引張強度に応じた限界拡散性水素量が得られず、素材としての適用範囲が制約される可能性が高い。
【００６８】
比較例１１は、成分組成は本発明の範囲を満たすが、最終仕上げ圧延における圧下率が低すぎて、旧オーステナイト粒径が大きくなり、また、引張強度に応じた限界拡散性水素量が得られず、素材としての適用範囲が制約される可能性が高い。
【００６９】
比較例１２は、任意添加元素のＮｉ量が２．３％で、本発明の範囲の上限を超え、引張強度が規定値に達していない。比較例１３は、Ｃｒ量が多すぎて、フェライトが生成し、引張強度が低下している。比較例１４は、Ｃｕ量が多すぎて、圧延時に割れが発生し、測定ができなかった。比較例１５は、圧延仕上げ温度が低すぎて、圧延時に加工誘起変態割れが発生し、測定ができなかった。
【００７０】
比較例１６は、Ａｌ量とＮ量が本発明の範囲の上限を超え、粒界に多量のＡｌＮが生成して、引張強度に応じた限界拡散性水素量が得られなかった。比較例１７は、任意添加元素のＮｉ量が２．３％で、本発明の範囲の上限を超え、かつ、仕上げ圧延時の圧下率が大きすぎて、圧延時に割れが発生して、測定ができなかった。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
前述したように、本発明によれば、引張強度１３００ＭＰａ以上で、加工性と靱性に優れた鋼棒や鋼製品とそれらの製造方法を、高価な添加元素に寄らずに、圧延加工により提供することができる。本発明の鋼棒又は鋼製品は、特に、ＰＣパイルの非緊張材や懸架装置のトーションバー等の素材として好適であるので、本発明は、産業上の利用可能性が高いものである。
【符号の説明】
【００７２】
１    供試材
２    バランスウェイト
３    支点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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