(57)【要約】【課題】降伏応力：785MPa以上の高強度かつ全伸び：８％以上の高延性を有し、しかも絞りが30％以上の機械的特性を有する鉄筋用鋼材を提供する。【解決手段】体積比率で80％以上のベイナイトを含む金属組織を有し、降伏応力：785MPa以上、全伸び：８％以上、絞り：30％以上および０℃におけるシャルピー衝撃値uE0：80Ｊ／cm2以上の機械的特性を有するものとする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
体積比率で80％以上のベイナイトを含む金属組織を有し、降伏応力：785MPa以上、全伸び：８％以上、絞り：30％以上および０℃におけるシャルピー衝撃値uE0：80Ｊ／cm2以上の機械的特性を有することを特徴とする鉄筋用鋼材。
【請求項２】
請求項１において、質量％で、
Ｃ：0.15〜0.30％、
Si：0.05〜１％、
Mn：0.2〜2.5％、
Ｐ：0.03％以下、
Ｓ：0.03％以下、
Al：0.01〜1.0％、
Nb：0.001〜0.3％、
Ti：0.004％未満および
Ｎ：0.0060％未満
を含む成分組成を有することを特徴とする鉄筋用鋼材。
【請求項３】
請求項２において、さらに質量％で、
Ｂ：0.0005〜0.0100％
を含有し、鋼中Ｂ量とＮ量およびTi量との間に次式（１）
Ｂ(％)≧{Ｎ(％)/14−Ti(％)/27}×11＋0.0005  ・・・（１）
を満足する成分組成を有することを特徴とする鉄筋用鋼材。
【請求項４】
請求項２または３において、さらに、
Cr：0.1〜2.0％、
Mo：0.01〜1.0％、
Ｖ：0.01〜1.0％、
Ｗ：0.01〜1.0％、
Ni：0.01〜1.0％、
Cu：0.01〜1.0％、
Co：0.01〜1.0％および
Sb：0.0010〜0.0050％
の中から選ばれる１種又は２種以上を含有することを特徴とする鉄筋用鋼材。
【請求項５】
鋼素材を、Ａc３点以上1350℃以下の温度域に加熱した後に、終了温度がＡr３点以上の熱間加工を施し、その後500℃以上800℃以下の温度範囲を0.3℃／ｓ以上25℃／ｓ以下の冷却速度で冷却を行い、さらに100℃以上450℃以下の温度域で30分以上保持する熱処理を施すことを特徴とする鉄筋用鋼材の製造方法。
【請求項６】
請求項５において、前記鋼素材は、質量％で、
Ｃ：0.15〜0.30％、
Si：0.05〜１％、
Mn：0.2〜2.5％、
Ｐ：0.03％以下、
Ｓ：0.03％以下、
Al：0.01〜1.0％、
Nb：0.001〜0.3％、
Ti：0.004％未満および
Ｎ：0.0060％未満
を含む成分組成を有することを特徴とする鉄筋用鋼材の製造方法。
【請求項７】
請求項６において、前記鋼素材は、さらに質量％で、
Ｂ：0.0005〜0.0100％
を含有し、鋼中Ｂ量とＮ量およびTi量との間に次式（１）
Ｂ(％)≧{Ｎ(％)/14−Ti(％)/27}×11＋0.0005  ・・・（１）
を満足する成分組成を有することを特徴とする鉄筋用鋼材の製造方法。
【請求項８】
請求項６または７において、前記鋼素材は、さらに、
Cr：0.1〜2.0％、
Mo：0.01〜1.0％、
Ｖ：0.01〜1.0％、
Ｗ：0.01〜1.0％、
Ni：0.01〜1.0％、
Cu：0.01〜1.0％、
Co：0.01〜1.0％および
Sb：0.0010〜0.0050％
の中から選ばれる１種又は２種以上を含有することを特徴とする鉄筋用鋼材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、鉄筋コンクリート構造物に用いられる剪断補強筋の素材として使用される鉄筋用鋼材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄筋コンクリート構造物を補強してその崩壊を防ぐために、該構造物には剪断補強筋が使用されるのが一般的である。この剪断補強筋を使用した鉄筋コンクリート構造物では、鉄筋コンクリート構造物が剪断変形する際に、剪断補強筋が伸びて塑性変形することにより、鉄筋コンクリート構造物の変形エネルギーが剪断補強筋に吸収され鉄筋コンクリート構造物の崩壊が防がれる。しかし、従前の剪断補強筋は、伸び・絞り特性という点からは必ずしも十分なものではない。剪断補強筋は、曲げ加工により断面円形や角形等に成形されて製造されるものであり、鋼材として伸び・絞り特性に優れることは、曲げ加工が容易となり、加工性の面からも大きな長所となる。
【０００３】
また、近年は、剪断補強筋を溶接して施工することによって鉄筋コンクリート構造物を補強する、施工性のよい溶接閉鎖型の需要が高まっている。この溶接閉鎖型の剪断補強筋では、溶接後の強度および延性を低下させないことが大切であり、溶接部の継手伸びも重要な特性となる。通常、剪断補強筋の溶接では、フラッシュバット溶接やアプセットバット溶接と呼ばれる高能力かつ高生産性の抵抗溶接が適用される。
【０００４】
ここで、フラッシュバット溶接とは、２本の棒鋼の端面同士を接触させ２つの端面の間に大電圧をかけ、アークの接触と短絡を繰り返して端部に溶融部を形成し、この溶融部を最終的にアプセット（据え込み変形）により排出し、２本の棒鋼の端部に接合部を形成する溶接法である。また、アプセットバット溶接とは、完全に突き合わせられた２本の棒鋼の端面間に大電圧を加えて、抵抗発熱により端部をアプセットし２本の棒鋼の端部に接合部を形成する溶接法である。
【０００５】
このような剪断補強筋に用いる鉄筋用鋼材として、圧延後に焼入れや焼き戻し等の熱処理を施さなくとも強度と延性に優れ、溶接しても母材と同等レベルの引張強さや延性を有する非調質の鉄筋用鋼材が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００６】
さらに、強度と延性とを両立する技術として、特許文献３には、一様伸びに優れた剪断補強筋用鋼材が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−３２５６３７号公報
【特許文献２】特許２９７３９０９号公報
【特許文献３】特開２００４−１３１８３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の非調質鉄筋用鋼材は、Mo添加を必須とするため、コストが高いという問題がある。また、特許文献２に記載の高強度鉄筋用非調質鋼材は、Tiを0.003％以上含有するため、TiNの生成により靭性が低下する場合がある。また、これら文献に記載の鋼材は、低温靭性について考慮されていないため、寒冷地での施工および使用に際して割れが発生する、おそれがあり、この点の改善も求められる。
加えて、これらの特許文献に記載の技術においては、いずれも、圧延ままでの高い強度−延性バランスの達成を目的としているが、熱間圧延後の線材冷却履歴等のばらつきを起因とする特性のばらつきが大きく、優れた特性を安定的に得ることが困難であるのが実情である。
【０００９】
さらに、剪断補強筋の分野では、施工時に曲げ加工を施されることが通常であり、加工の際の折損を防止することも重要な必要特性のひとつである。延性の指標として、一様伸びを用いることも従来多くあるが、当該曲げ加工に際して、折損防止能をより端的に示す特性値として、本発明者らは、一様伸びに代表される全体的な延性よりも、絞りに代表される局部延性に着目した。そして、曲げ加工時の折損状況と、鋼材の絞りの関係を調査し、折損防止のためには、絞りが30％以上の鋼材を用いることが有効であることを見出した。また、それと同時に、これまでに開示されている鋼材では、必ずしもこの値を十分に達成しているとは言えず、これらの鋼材についても、この点の改善が必要であることがわかった。
【００１０】
従って、本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、降伏応力：785MPa以上の高強度かつ全伸び：８％以上の高延性を有し、しかも絞りが30％以上の機械的特性を有する鉄筋用鋼材を、その製造方法に併せて提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
発明者らは、強度および延性に優れ、しかも溶接しても母材と同等レベルの引張強さや延性を有する鉄筋用鋼材を製造するために種々の実験・研究を行った。その際に、焼入れ焼戻しを行わずに、降伏強度：785MPa以上、引張強さ：930MPa以上、母材伸び（El）：８％以上、溶接後の伸び：５％以上および絞り：30％以上、そして曲げ加工時破断なし、という強度並びに延性を兼ね備えた機械的性質を有する、鉄筋用鋼材を製造することを目標とした。また、低温靭性として、母材の０℃でのシャルピー衝撃値（uE０）が80Ｊ／cm2以上であることを目標とした。その結果、鉄筋用鋼材において、溶接後の強度や延性の低下を防止するには、接合部付近の溶接熱影響部（HAZ）の軟化抑制が効果的であること、30％以上の絞りを実現するには、体積比率で80％以上がベイナイトからなる均一度の高いミクロ組織を有していることが有効であり、さらには、その鋼材に100℃以上400℃以下の温度域で30分以上保持する熱処理を施すことで、安定的に高い絞り値を得ることが可能となることを知見した。また、Tiの含有量を少なくし、TiNの生成抑制により低温靭性の劣化を防止することが効果的であり、これらの知見を持って上記の目標達成が可能であることを見出して、本発明を完成した。
【００１２】
すなわち、本発明の要旨は次の通りである。
（１）体積比率で80％以上のベイナイトを含む金属組織を有し、降伏応力：785MPa以上、全伸び：８％以上、絞り：30％以上および０℃におけるシャルピー衝撃値uE0：80Ｊ／cm2以上の機械的特性を有することを特徴とする鉄筋用鋼材。
【００１３】
（２）前記（１）において、質量％で、
Ｃ：0.15〜0.30％、
Si：0.05〜１％、
Mn：0.2〜2.5％、
Ｐ：0.03％以下、
Ｓ：0.03％以下、
Al：0.01〜1.0％、
Nb：0.001〜0.3％、
Ti：0.004％未満および
Ｎ：0.0060％未満
を含む成分組成を有することを特徴とする鉄筋用鋼材。
【００１４】
（３）前記（２）において、さらに質量％で、
Ｂ：0.0005〜0.0100％
を含有し、鋼中Ｂ量とＮ量およびTi量との間に次式（１）
Ｂ(％)≧{Ｎ(％)/14−Ti(％)/27}×11＋0.0005  ・・・（１）
を満足する成分組成を有することを特徴とする鉄筋用鋼材。
【００１５】
（４）前記（２）または（３）において、さらに、
Cr：0.1〜2.0％、
Mo：0.01〜1.0％、
Ｖ：0.01〜1.0％、
Ｗ：0.01〜1.0％、
Ni：0.01〜1.0％、
Cu：0.01〜1.0％、
Co：0.01〜1.0％および
Sb：0.0010〜0.0050％
の中から選ばれる１種又は２種以上を含有することを特徴とする鉄筋用鋼材。
【００１６】
（５）鋼素材を、Ａc３点以上1350℃以下の温度域に加熱した後に、終了温度がＡr３点以上の熱間加工を施し、その後500℃以上800℃以下の温度範囲を0.3℃／ｓ以上25℃／ｓ以下の冷却速度で冷却を行い、さらに100℃以上450℃以下の温度域で30分以上保持する熱処理を施すことを特徴とする鉄筋用鋼材の製造方法。
【００１７】
（６）前記（５）において、前記鋼素材は、質量％で、
Ｃ：0.15〜0.30％、
Si：0.05〜１％、
Mn：0.2〜2.5％、
Ｐ：0.03％以下、
Ｓ：0.03％以下、
Al：0.01〜1.0％、
Nb：0.001〜0.3％、
Ti：0.004％未満および
Ｎ：0.0060％未満
を含む成分組成を有することを特徴とする鉄筋用鋼材の製造方法。
【００１８】
（７）前記（６）において、前記鋼素材は、さらに質量％で、
Ｂ：0.0005〜0.0100％
を含有し、鋼中Ｂ量とＮ量およびTi量との間に次式（１）
Ｂ(％)≧{Ｎ(％)/14−Ti(％)/27}×11＋0.0005  ・・・（１）
を満足する成分組成を有することを特徴とする鉄筋用鋼材の製造方法。
【００１９】
（８）前記（６）または（７）において、前記鋼素材は、さらに、
Cr：0.1〜2.0％、
Mo：0.01〜1.0％、
Ｖ：0.01〜1.0％、
Ｗ：0.01〜1.0％、
Ni：0.01〜1.0％、
Cu：0.01〜1.0％、
Co：0.01〜1.0％および
Sb：0.0010〜0.0050％
の中から選ばれる１種又は２種以上を含有することを特徴とする鉄筋用鋼材の製造方法。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、強度および延性が高く、また溶接した場合の母材伸びや溶接継手伸び、さらに低温靭性に優れ、しかも剪断補強筋に要求される絞りをも十分に満足する鋼材を、提供することができる。また、本発明の方法によれば、高価な合金元素を添加することなく低コストにて、上記剪断補強筋用鋼材を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明の剪断補強筋用鋼材について、詳しく説明する。
すなわち、本発明の剪断補強筋用鋼材は、体積比率で80％以上のベイナイトを含み、残部がフェライトおよびマルテンサイトのいずれか一方または両方からなる金属組織を有すること、さらに、降伏応力：785MPa以上、全伸び：８％以上および絞り：30％以上の機械的特性を有すること、が肝要である。
【００２２】
本発明の鋼材の金属組織は、実質的にベイナイト組織からなる。実質的にベイナイト組織からなるとは、本発明の作用効果を無くさない限り、ベイナイト以外の組織を含有する場合も、本発明の範囲に含まれることを意味する。ベイナイト以外の組織を含有すると、強度と延性のバランスが低下するため、ベイナイト以外の組織は少ないほど望ましい。しかし、ベイナイト以外の組織の割合が低い場合は、その影響を無視できるため、ベイナイトの面積分率が80％以上であればよい。例えば、島状マルテンサイトやフェライトを含有する場合には、島状マルテンサイトおよび／またはフェライトの合計がそれぞれ面積分率で10％未満であることが望ましい。
【００２３】
さらに、機械的特性が、降伏応力：785MPa以上、全伸び：８％以上および絞り：30％以上、０℃におけるシャルピー衝撃値：80Ｊ／cm2以上であることが肝要である。なぜなら、鉄筋コンクリート構造体の剪断変形防止のためには、高い降伏応力による初期変形の防止と、優れた全伸びによる剪断補強筋の塑性変形開始後のエネルギー吸収が必要であり、一方、施工時の曲げ加工による破断を防止するためには、絞り値に代表される優れた局部延性がいずれも必要となるからである。さらに、シャルピー衝撃値は、寒冷地での施工および使用に際しての割れ発生抑制の点から必要である。
【００２４】
また、本発明の剪断補強筋用鋼材について、その成分組成の限定理由を説明する。なお、以下の成分組成に関する説明において、「％」で示す単位は、特に断らない限りは全て「質量％」を意味する。
Ｃ：0.15〜0.30％
Ｃは、本発明で所期する強度を確保するために0.15％以上は必要である。しかし、0.30％を超えて添加すると、溶接性や延性が劣化するため0.30％以下とする。
【００２５】
Si：0.05〜１％
Siは、鋼の脱酸及び強化のために添加するが、0.05％未満では効果が少ないため0.05％以上添加する。しかし、１％を超えて添加すると継手曲げ性を低下させるため、１％以下とする。
【００２６】
Mn：0.2〜2.5％
Mnは、焼入れ性を確保し目標の強度を得るために、0.2％以上の添加が必要である。しかし、2.5％を超えて添加すると延性や溶接性の劣化を招くため、2.5％以下とする。
【００２７】
Nb：0.001〜0.3％
Nbは、鋼中に微細な炭窒化物を形成し、母材の強度を上昇するとともに、溶接熱影響部の軟化抑制に有効な元素である。析出炭窒化物がTiNと比較してもさらに微細であるため、靭性への悪影響も小さい。しかし、0.001％未満の添加では十分な効果が得られず、一方0.3％を超えると、Nb炭窒化物といえども溶接熱影響部の靭性劣化が著しくなるため、Nb含有量は0.001〜0.3％とする。
【００２８】
Al：0.01〜1.0％
Alは、鋼の脱酸のために添加するが、0.01％未満ではその効果が少ないため0.01％以上添加する。しかし、1.0％を超えて添加すると継手曲げ性を低下させるため1.0％以下とする。
【００２９】
Ti：0.004％未満
Tiは、Ｎを固定し粗大な窒化物（TiN）を生成して靭性を劣化させる。従って、Tiは基本的に含有しないことが望ましいが、0.004％未満の範囲で許容される。すなわち、本発明の鋼材においては、TiNは析出しないことが望ましいが、TiNが析出する場合は、その粒径の最大径を10μｍ以下とすることが望ましい。そのためには、上記Ti量の上限とともにＮ量の上限も0.0060％未満に抑えることが必要となる。
【００３０】
Ｐ：0.03％以下
Ｐは、鋼材を脆化し、母材と溶接後の延性および低温靭性を劣化させる。従って、Ｐは基本的に含有しないことが望ましいが、不可避不純物として許容し得る含有量の上限を0.03％とする。
【００３１】
Ｓ：0.03％以下
Ｓは、鋼中でMnなどの金属と結合して粗大な硫化物を形成し、母材と溶接後の延性、および低温靭性を劣化させる。従って、Ｓは基本的に含有しないことが望ましいが、不可避不純物として許容しうる含有量の上限を0.03％とする。
【００３２】
Ｎ：0.0060％未満
Ｎは、不可避的不純物であり、0.0060％以上含有された場合、溶接時にTiN、VN等の粗大な析出物を形成し、溶接継手の引張強さ及び曲げ性を低下させるため、0.0060％未満とする。
【００３３】
以上が基本成分の好適組成であるが、この基本成分に加えて、Ｂ：0.0005〜0.0100％を添加してもよい。
すなわち、Ｂは、焼入れ性を向上させる元素であり、母材の強度上昇を強く必要とする場合には、添加が有効である。かような効果を得るためには、0.0020％以上の添加を必要とするが、0.0100％を超えて添加しても焼入れ性の向上効果は飽和する一方で、溶接性が劣化する原因にもなるため、0.0100％以下とする。また、必要な効果を得るためには、Ｂが鋼中に固溶している必要がある。鋼中に固溶Ｎが存在する場合には鋼中ＢはBNの形成に消費されて、BNとなった場合には、焼入れ性の向上に寄与しない。そのため、Ｂを添加する場合には、BNの形成に消費される以上の量を添加する必要があり、その必要Ｂ量と鋼中のＮ量との関係は、次式（１）にて表すことができる。
Ｂ(％)≧Ｎ(％)/14×11＋0.0005  ・・・（１）
【００３４】
さらに、以下の成分は、鋼材の強度−延性のバランス向上に有効であることから、必要に応じて１種または２種以上を選択して添加することができる。
【００３５】
Crは、焼入れ性を高める元素であり、強度を上昇させるために0.1％以上で添加する。しかし、2.0％を超えて添加すると、焼入れ性が過大となり延性や溶接性を劣化させるため2.0％以下とする。
【００３６】
Moは、焼入れ性を高めるとともに、組織を改善して延性を向上させるために0.01％以上添加する。しかし1.0％を超えて添加するとコストが上昇し、また溶接性が劣化する原因となるため、1.0％以下とする。
【００３７】
Ｖは、鋼材の焼入れ性を向上するとともに、炭窒化物の形成により母材の強度を上昇するとともに、溶接熱影響部の軟化を抑制するのに有効な元素である。0.01％未満の添加では十分な効果が得られず、1.0％を超えると著しく溶接熱影響部の靭性を劣化させるため、Ｖの添加量は、0.01％以上1.0％以下とする。
【００３８】
Ｗは、焼入れ性を向上させる元素である。強度の確保が必要な場合に0.01％以で添加することができるが、高価である上に過剰に添加すれば溶接性を劣化させるため、1.0％以下の添加とする。
【００３９】
Niは、焼入れ性を向上させる元素である。強度の確保が必要な場合に0.01％以上添加することができるが、高価である上に過剰に添加すれば溶接性を劣化させるため、1.0％以下の添加とする。
【００４０】
Cuは、焼入れ性を高め、フェライト相を析出強化することにより強度を向上させる元素である。強度を確保する必要のある場合に添加することができるが0.01％未満では効果が不十分であり、1.0％を超えると熱間加工性や溶接性を阻害するため0.01％〜1.0％とする。
【００４１】
Coは、焼入れ性を向上させる元素である。強度の確保が必要な場合に0.01％以上添加することができるが、過剰に添加しても効果が飽和するため1.0％以下の添加とする。
【００４２】
Sbは、熱間圧延前の加熱時のγ粒径粗大化を抑制するとともに、加熱時の表層脱炭を抑制する作用を有しており、熱間圧延時の加熱温度の上昇が必要な場合に添加することができる。0.0010％未満の添加では十分な効果が得られず、一方、0.0050％を超えて添加すると効果が飽和するとともに熱間加工性および低温靭性の低下をもたらすため、0.0010％以上0.0050％以下の添加とする。
【００４３】
上記以外の残部は、Fe及び上記以外の不可避的不純物からなる。
【００４４】
次に、以上の剪断補強筋用鋼材を製造するための方法について、詳しく説明する。
鋼素材、好ましくは上記した成分組成になる鋼素材を、Ａc３点以上1350℃以下の温度域に加熱した後に、終了温度がＡr３点以上の熱間加工を施し、その後500℃以上800℃以下の温度範囲を0.3℃／ｓ以上25℃／ｓ以下の冷却速度で冷却を行い、さらに100℃以上450℃以下の温度域で30分以上保持する熱処理を施すことによって、上記した剪断補強筋用鋼材を製造することができる。
【００４５】
まず、鋼素材の加熱温度をＡc３点以上1350℃以下の温度範囲としたのは、加熱温度がＡc３点未満になると、加熱後に引き続いて行われる圧延において加工性が悪化することと、鋼のミクロ組織中に伸張したフェライトが残留して伸びが低下するからである。一方、1250℃を超える温度域で加熱すると、オーステナイト粒の粗大化にともなって、延性および低温靭性が低下し、また、熱料原単位の上昇にもつながることから、1350℃以下とする。
【００４６】
次いで、熱間圧延後500℃以上800℃以下の温度範囲内を0.3℃／ｓ以上20℃／ｓ以下の冷却速度で冷却する。すなわち、当該温度域での冷却速度が0.3℃／ｓ未満では、組織中にフェライトが増加し、一方同温度域での冷却速度が20℃／ｓを超えると、島状マルテンサイトの組織分率が増加し、いずれの場合も強度と伸びのバランスが劣化するからである。
【００４７】
その後、100℃以上450℃以下の温度域で30分以上保持する熱処理を施す。この熱処理中に、鋼中ベイナイトおよびマルテンサイト中に過飽和に固溶するＣが析出し、フェライトと微細な炭化物への分解が進行する。これにより、鋼中のミクロ組織レベルの硬さバラツキが低減し、絞り値の向上とともにバラツキの低減が可能となる。この熱処理において、100℃よりも低い温度、あるいは30分よりも短い時間の保持をしても、前述の反応の進行が十分に得られず、目的とする特性、特に絞りのバラツキ低下を安定的に達成することが困難となる。一方で、450℃を超える温度での保持は、鋼材の著しい強度低下を招き、目的とする強度を得ることが困難となる。この様な理由から、熱処理の適正範囲を100℃以上450℃以下の温度域で30分以上保持する。
【００４８】
上記以外の製造工程は特に限定されず、通常の鉄筋製造の一般に従うことができる。
【実施例】
【００４９】
表１に示す化学成分の鋼（鋼種Ａ〜Ｌ）を溶製後に鋳造してビレットとし、表２に示す各温度に加熱しかつ表２に示す終了温度で圧延を行い、表２に示す冷却速度で500℃以上800℃以下の温度範囲を冷却したのち、その後、表２に示す温度並びに保持時間で保持して直径13mmの棒鋼を製造した。
【００５０】
【表１】
2008007855.tif 000002
【００５１】
【表２】
2008007855.tif 000003
【００５２】
製造した各棒鋼No.１〜19について、顕微鏡観察により組織を調べた。
また、母材の特性を調べるために引張試験を行い、降伏強度（YS）、引張強さ（TS）、母材伸び（El）および絞りを測定した。引張試験は、各20本の試験片について行った。また、曲げ半径を直径（13mm）の３倍とする180℃曲げ加工試験を各10本の試験片について行い、試験時の破断発生率を求めた。次に、図１に示すように、それぞれ節１を有する２本の異形棒鋼２および３をアプセットバット溶接して溶接継手を作製し、これを引張試験に供して溶接後伸び（溶接部を含む棒鋼そのものを引張試験した際の全伸びの値）を測定するとともに、破断位置を確認した。破断位置は、溶接部近傍について0.5mmピッチでビッカース硬さを測定し、図１に示すように、長さ方向の硬さプロファイルを求め、母材硬さより硬さが大きい部分を溶接部、母材硬さより硬さが小さい部分を軟化部として、母材、溶接部または軟化部のいずれにあるかを調査した。
【００５３】
さらに、低温靭性として、母材の０℃でのシャルピー衝撃値（uE０）を測定した。試験片は、JIS Z 2202に準拠した衝撃試験片（JIS 3号試験片（幅５mm））を棒鋼より切り出した。これらの結果を表２に併せて示す。
なお、降伏強度：785MPa以上、引張強さ：930MPa以上、母材伸び（El）：８％以上、母材の絞り平均値45％以上およびｎ＝20の試験における絞り値の標準偏差：10以下、溶接後伸び：５％以上、曲げ加工時破断率：０％、そして溶接部破断なしの諸条件を、本発明の鋼材に必要な特性とした。そして、０℃でのシャルピー吸収エネルギーが80Ｊ／cm2以上の物を良好とした。
【００５４】
表２から、圧延後の冷却速度が本発明の規定よりも低いNo.10およびNo.14は、鋼中ミクロ組織のフェライト含有率が高く、表２に示すように、降伏強度YSがそれぞれ目標値に達していない。一方、圧延後の冷却速度が本発明の規定よりも高いNo.11は鋼中ミクロ組織のマルテンサイト含有率が高く、曲げ加工時に破断を生じるサンプルが存在するとともに低温靭性が目標値に達していない。
【００５５】
圧延後に再加熱熱処理を行わなかったNo.12は、絞り平均値が低く、その標準偏差も大きい。このため、曲げ加工に際して、高い確率で破断を発生する。逆に、再加熱時の温度が本発明の規定よりも高い、No.19は、目標とする降伏強度、引張強さを達成することができない。
【００５６】
熱間圧延前の加熱温度が本発明規定よりも高いNo.13も同様に曲げ加工時に破断を生じるサンプルが存在するとともに低温靭性が目標値に達していない。また、化学成分が本発明に規定の範囲から外れた比較鋼Ｉ（No.15），Ｊ（No.16），Ｋ（No.17），Ｌ（No.18）は、降伏強度YS、絞り、曲げ加工時の破断、溶接後伸びのいずれかあるいは複数が目標に達していない。
【００５７】
これに対し、本発明の鋼材であるNo.１〜９はYS、母材伸び、絞り（平均値、標準偏差）、シャルピー衝撃値および溶接後伸びとも、それぞれ、目標とする値が安定して得られ、溶接部破断の発生も無かった。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】棒鋼の溶接要領と溶接後の断面硬さプロファイルを示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  節
２，３  異形棒鋼
【図１】
2008007855.tif 000004