(57)【要約】【課題】一様伸びが高く地震エネルギーの吸収量の大きい高強度・高一様のび・低降伏比鋼材であって、温度上昇に対する熱軟化抵抗が極めて高く、点溶接等の溶接後の劣化が少ない鋼材を提供する。【解決手段】Ｃ：０．１５〜０．４０質量％、Ｓｉ：０．８〜２．０質量％を含み、（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ＋Ｎｂ）≧０．５０質量％を含む鋼材を熱間圧延し、その仕上工程で突起又はくぼみを全長に渡りほぼ均一に持つ異形加工を行い、冷却速度０．３℃／ｓｅｃ以上１５℃／ｓｅｃ以下で冷却してベイナイト組織とし、ＴＳが１６５０Ｎ／ｍｍ２以下、降伏点強さが９３０Ｎ／ｍｍ２以上で降伏比が８５％以下、一様伸びが５％以上の鋼材である。【選択図】　　　　図１
2004131834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：０．１５〜０．４０質量％、
Ｓｉ：０．８〜２．０質量％、
Ｍｎ：０．８〜２．０質量％、
Ａｌ：０．００５〜０．０５０質量％、
Ｎ：０．００３０〜０．０１５０質量％
を含み、さらに、
Ｃｒ：０．０５〜２．００質量％、
Ｍｏ：０．０５〜１．００質量％、
Ｖ：０．０５〜１．００質量％、
Ｎｂ：０．００５〜０．１５０質量％、
の１種または２種以上を
（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ＋Ｎｂ）≧０．５０質量％
含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼材を熱間圧延し、その仕上工程で突起又はくぼみを全長に渡りほぼ均一に持つ異形加工を行い、冷却速度０．３℃／ｓｅｃ以上１５℃／ｓｅｃ以下で冷却してベイナイト組織が主体の組織とし、ＴＳが１６５０Ｎ／ｍｍ２以下、降伏点強さが９３０Ｎ／ｍｍ２以上で降伏比が８５％以下、一様伸びが５％以上であることを特徴とする一様伸びの優れた低降伏比鋼材。
【請求項２】
前記成分にさらに
Ｔｉ：０．００１〜０．１００質量％、
Ｂ：０．０００３〜０．０１００質量％、
を１種又は２種を含有することを特徴とする請求項１記載の一様伸びの優れた低降伏比鋼材。
【請求項３】
耐熱性に優れ、４００℃×１０分間加熱後もＴＳが加熱前の一定値を保持する高耐熱性を併有することを特徴とする請求項１又は２に記載した一様伸びの優れた低降伏比鋼材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一様伸びの優れた低降伏比鋼材に関し、さらに耐熱性に優れた鋼材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高強度コンクリートパイル（ＰＨＣパイル）をはじめ、建築物の基礎や柱、梁、せん断補強筋等に使用される鋼材には、その強度とともに地震力等を吸収する変形性能の優れたものが求められている。その傾向は性能設計の考え方の普及とともにますます高まっている。
【０００３】
このようなニーズに対応するためには、コンクリート部材例えばＰＨＣパイルに例を取れば、主筋及びせん断補強筋について、引張り強さや降伏点強さ等の強度とともに変形性能の高いもの、即ち、一様伸びの高いものを必要とする。こうした材料の開発も既に色々行われてきている。
【０００４】
例えば、平均粒径が５μｍ以下のフェライトとマルテンサイトあるいは焼戻マルテンサイトを主体の組織とし、フェライトの平均面積率が２０〜４０％である高強度ＰＣ鋼棒でＡｃ３温度以上まで急速加熱を行い、減面率２０％以上の加工を短時間で行いＡｒ３以下Ａｒ１以上の温度から焼入れして製造する技術がある。（例えば、特許文献１参照。）
また、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｎｂを含み、かつ、Ｎ：０．００４０〜０．０２５０ｍａｓｓ％を含み、更に、Ｍｏ：０．０５〜１．０ｍａｓｓ％、Ｃｒ：０．０５〜３．０ｍａｓｓ％及びＶ：０．０５〜１．０ｍａｓｓ％の１種又は２種以上を含有し、かつ、上記範囲のＣｒ，Ｍｏ，Ｖが（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）≧０．５ｍａｓｓ％の条件を満たす鋼を熱間圧延仕上げ後、冷却速度０．１℃／ｓ以上の冷却により熱間圧延ままで均一なマルテンサイト組織とし、その後、前伸線加工及び焼もどし処理を施す技術もある。（例えば、特許文献２参照。）
また、重量％でＣ：０．２〜０．５％と、Ｍｎ：０．２〜３．０％と、Ｎｂ：０．０１〜０．１％と、（Ｓｉ％＋Ａｌ％）：２．０〜５．０％とを含有し、引張強さ：１４２０Ｎ／ｍｍ２以上を有し、スポット溶接ままで一様伸び及び高温リラクセーション特性に優れたＰＣ鋼棒である。（例えば、特許文献３参照。）重量％で、Ｃ：０．１０〜０．４０％、Ｓｉ：０．１０〜２．５％、Ｍｎ：０．３〜１．０％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ａｌ：０．００５％以下、を含有し、残部が鉄および不可避的不純物であるビレット連続鋳造法によって鋳造した鋳片を、熱間圧延または熱間圧延後冷間引き抜き加工した線材を８５０〜１０５０℃の温度範囲に加熱後焼入れし、次いで３５０〜５５０℃の温度領域に急速加熱した後に焼戻すことにより、Ｃ方向の最大介在物粒径が３００μｍ以下で、かつ３０μｍ超の介在物が３０個／ｍｍ２以下である遅れ破壊特性の優れた高張力鋼棒または鋼線とその製造方法もある（例えば、特許文献４参照。）。
【０００５】
重量％で、Ｃ：０．２０〜０．４０％、Ｓｉ：０．５〜２．０％、Ｍｎ：０．３〜２．０％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ａｌ：０．００５％以下、Ｔｉ：０．００５〜０．０５％、Ｂ：０．０００５〜０．００５％、Ｏ：０．０００５〜０．００５％、を含有する鋳片に熱間圧延した線材をオーステナイト領域から、３００〜５００℃の温度領域に急冷後３〜１８０秒で恒温保持し、直ちに急冷または放冷することにより旧オーステナイト粒径が３０μｍ以下のマルテンサイトまたはベイナイトと５〜１５％のフェライトまたはパーライトであり、旧オーステナイト粒界のフェライトまたはパーライトの占有率が５０％以上の複合組織を有する低ＹＲ高張力鋼線とその製造方法もある（例えば、特許文献５参照。）。
【０００６】
重量％で、Ｃ：０．２〜１％を含有する鋼において、マルテンサイトを主体とする組織からなり、その旧オーステナイト平均粒径が５０μｍ以上、かつ焼戻しマルテンサイトの析出炭化物形状が平均直径０．１μｍ以下の微細粒状であり、１４２０Ｎ／ｍｍ２　以上の引張強さを有する高一様伸び低降伏比ＰＣ鋼棒がある（例えば、特許文献６参照。）。
【０００７】
重量％で、Ｃ：０．１〜０．４％、Ｓｉ：０．５〜２．５％、Ｍｎ：０．３〜２．０％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０２％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる線材を、オーステナイト領域に加熱し、この温度領域から３００〜４００℃の温度領域に急冷し、この温度領域で５〜１５０秒間恒温保持し、引き続き４００〜５５０℃の温度領域に５〜１５０秒間保持する焼戻を行った後、直ちに急冷または放冷することを特徴とする焼戻ベイナイトまたは焼戻マルテンサイトまたは該組織に残留オーステナイトを含有する複合組織を有する高一様伸び低降伏比高張力鋼材の製造方法も知られている（例えば、特許文献７参照。）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−２９４９８０号公報（第３−１１頁、図４、５）
【特許文献２】
特開２０００−１９２１４４号公報（第３−６頁）
【特許文献３】
特開平１０−０２５５４３号公報（第２−５頁、図１）
【特許文献４】
特開２００１−７３０８１号公報（第３−５頁）
【特許文献５】
特開平１１−１５８５８２号公報（第２−４頁）
【特許文献６】
特開平１０−２９８６４８号公報（第２−６頁）
【特許文献７】
特開平１０−２６５９０４号公報（第２−４頁）
しかし、これらの公報に規定した鋼材は製造コスト上や使用上の制約があり、経済的に有利な建築部材用等の鋼材はまだほとんど普及していない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこうした問題を解決することができる、一様伸びの高い、特に降伏点を過ぎてからも強度上昇が相当あり、従って地震エネルギーの吸収等に大変都合のよい高強度・高一様のび・低降伏比鋼材に関するものである。又、火災等の温度上昇に対する熱軟化抵抗が極めて高いうえ、パイルの主筋やせん断補強筋等に使用される場合には点溶接等の溶接後の劣化が少ないことを実現した極めて使用に都合のよい鋼材である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために開発されたもので、その技術的手段は、次の通りである。すなわち、
Ｃ：０．１５〜０．４０質量％、
Ｓｉ：０．８〜２．０質量％、
Ｍｎ：０．８〜２．０質量％、
Ａｌ：０．００５〜０．０５０質量％、
Ｎ：０．００３０〜０．０１５０質量％
を含み、さらに、
Ｃｒ：０．０５〜２．００質量％、
Ｍｏ：０．０５〜１．００質量％、
Ｖ：０．０５〜１．００質量％、
Ｎｂ：０．００５〜０．１５０質量％、
の１種または２種以上を
（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ＋Ｎｂ）≧０．５０質量％
含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼材を熱間圧延し、その仕上工程で突起又はくぼみを全長に渡りほぼ均一に持つ異形加工を行い、冷却速度０．３℃／ｓｅｃ以上１５℃／ｓｅｃ以下で冷却してベイナイト組織が主体の組織とし、ＴＳが１６５０Ｎ／ｍｍ２以下、降伏点強さが９３０Ｎ／ｍｍ２以上で降伏比が８５％以下、一様伸びが５％以上であることを特徴とする一様伸びの優れた低降伏比鋼材である。
【００１１】
前記成分にさらに
Ｔｉ：０．００１〜０．１００質量％、
Ｂ：０．０００３〜０．０１００質量％、
を１種又は２種を含有させると、さらに性能のすぐれた一様伸びの優れた低降伏比鋼材を得ることができ好ましい。
【００１２】
また、本発明は、耐熱性に優れ、４００℃×１０分間加熱後もＴＳが加熱前の一定値を保持する高耐熱性を併有する一様伸びの優れた低降伏比鋼材を提供する。
【００１３】
さらに、ＰＨＣパイル等に用いられ、曲げ試験を行ったとき、初期クラックの発生後、１〜２のクラックに亀裂が集中することを避けることにより、破壊曲げモーメント値を上げるためには、コンクリートとのボンド性が重要である。このため本発明は鋼材表面に異形加工をする。更にこの異形加工を経済的に実現するため、圧延工程中に実施することにしている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の成分限定理由について説明する。
【００１５】
Ｃ：０．１５〜０．４０質量％
ＣはＰＣ鋼材の強度を効果的に高めるのに有用である。上限を０．４０質量％としたのは、０．３０％を越えるに従い、除々に一様伸びの低下を招き、一様伸び５％を確保するためには、０．４０質量％以下にすることが必要であるからである。また後述するＣＣＴ曲線で説明するように、ベーナイト主体の組織を得る冷却速度の範囲が狭くなるため、出来る限りＣを低めにして他の合金元素で補うことが好ましいが、経済的な面を考慮してＣは、０．４０質量％を上限とした。なお、ＰＣパイルの主筋として篭製造時鉄筋等と点溶接して使用される場合はやはりＣ量は０．３０質量％程度にとどめる方が好ましい。こうした場合は点溶接する鉄筋等には低Ｃの鉄線等を用いれば０．４０質量％までは可能である。一方Ｃが０．１５質量％を下回ると０．２％耐力が不足するので０．１５質量％を下限とした。
【００１６】
Ｓｉ：０．８〜２．０質量％
Ｓｉは、０．８質量％以上で強度上昇効果に優れた特性を示し、２．０質量％を越えると強度上昇効果が飽和するので、０．８質量％以上２．０質量％以下とした。
【００１７】
Ｍｎ：０．８〜２．０質量％
Ｍｎは、脱酸、脱硫作用のために添加するもので、Ｓを固定し、強度向上にも寄与する。０．８質量％未満では効果が乏しく、２．０質量％を越える量を含有すると、溶接性に悪影響があり、強度向上も飽和するので２．０質量％を上限とする。
【００１８】
Ａｌ：０．００５〜０．０５０質量％
Ａｌは、結晶粒を微粒化にすることができ、延性を向上させる。このためには０．００５質量％以上必要である。しかし多く含有しすぎると酸化物が介在物として析出して延性に悪影響を及ぼすので、０．０５０質量％までに限定した。
【００１９】
Ｎ：０．００３０〜０．０１５０質量％
Ｎは、Ａｌ等と結合して組織を微細化させる効果があり、また鋼中の固溶Ｎ自身もベーナイト主体の圧延調整空冷組織の微細化に有効である。Ｎ量が０．００３０質量％未満では十分の効果が得られず、一方、０．０１５０質量％を超えて含有させると効果が飽和し、脆化の恐れもあるため、０．００３０〜０．０１５０質量％とした。
【００２０】
Ｃｒ：０．０５〜２．００質量％
Ｃｒは、圧延後の調整空冷において焼入れ性を向上させるとともに、冷却時に炭窒化物を析出することにより、強度の上昇と熱軟化抵抗性を高めるのに有効な成分である。すなわち、熱影響をうけた場合でも、強度低下を押さえながら高い一様伸びを確保することができる。Ｃｒ量が０．０５質量％未満では必要な効果が得られず、２．００質量％を超えて添加しても効果が飽和するばかりか、経済的でないので、０．０５〜２．０質量％の添加とした。
【００２１】
Ｍｏ：０．０５〜１．００質量％、Ｖ：０．０５〜１．００質量％
Ｍｏ及びＶは、主に析出硬化により熱間圧延、調整空冷後の強度を上昇させ、Ｃｒ同様に組織の微細化にも有効に作用することで、調整空冷後のベーナイト組織主体の鋼材後の強度を向上させ、高い一様伸びを確保するのに極めて有効な成分である。これらの成分量が０．０５質量％未満では必要な効果がえられず、一方、１．０質量％を超えて添加しても効果が飽和するばかりか脆化の可能性もあり、経済的でもないため、それぞれ０．０５〜１．０質量％の添加とした。
【００２２】
Ｎｂ：０．００５〜０．１５０質量％
Ｎｂも析出硬化により熱間圧延、調整空冷後の強度を上昇させるとともに、組織の微細化にも有効な成分である。Ｎｂ量が０．００５質量％未満では必要な効果が得られず、一方、０．１５０質量％を超えて添加しても効果が飽和して経済的でないので、０．００５〜０．１５０質量％の範囲で添加することとした。
【００２３】
（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ＋Ｎｂ）≧０．５質量％
上述したＣｒ、Ｍｏ、Ｖ、及びＮｂは、単独添加、あるいは２種以上の複合添加のいずれでも構わないが、これらの成分の添加量の総量が０．５質量％に満たない場合には、熱間圧延、調整空冷後に必要な強度を得ることができない。そのため、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、及びＮｂの添加量は、それぞれ上記の範囲でかつ、（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ＋Ｎｂ）≧０．５質量％を満たすことを必要とする。好ましくはＣｒ、Ｍｏ、Ｖの３元素以上を含み（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ＋Ｎｂ）≧０．７では効果が顕著である。
【００２４】
Ｔｉ：０．００１〜０．１００質量％、
Ｔｉは、結晶粒を微粒化にする効果が微量でもあり、延性や曲げ性を向上させる。Ｔｉの量が０．００１質量％以下ではその効果が得られず、０．１００質量％を超えて含有しても効果は飽和し、延性にも逆に悪影響を及ぼすので、０．００１〜０．１００質量％の範囲とした。
【００２５】
Ｂ：０．０００３〜０．０１００質量％、
Ｂは更に微量の添加で熱間圧延後の調整空冷において焼入性を大幅に向上し、組織改善に寄与する元素である。その効果を得るためには０．０００３質量％以上の添加が必要で０．０１００質量％を越えても効果が飽和し、さらに靭性の低下ももたらすので０．０００３〜０．０１００質量％の範囲とした。
【００２６】
前述の成分組成範囲を有する鋼材は、熱間圧延後調整空冷することによりベーナイト主体の組織となる。ベーナイト主体の組織を得る調整空冷の冷却速度は０．３℃／ｓｅｃ以上とする必要がある。冷却速度がこれより低くなると組織中のフェライト又はパーライトの比率が高まり、この発明で規定するＣ等の添加量で十分な強度が得られない。一方冷却速度の上限としては１５℃／ｓｅｃを越えるとマルテンサイト主体の組織となって硬度が高くなりすぎ靱性が低下するため１５℃／ｓｅｃを上限とした。
【００２７】
次に、鋼材とコンクリートとのボンド性について説明する。ボンド性は図４に示す引抜きによる付着強度試験方法で評価するのが一般的である。
【００２８】
例えば、中央に３０ｍｍφの貫通孔を設けた厚さ２２ｍｍの加圧板１０の上に厚さ２ｍｍのゴム板１１を敷き、その上に供試体２０を載置する。供試体２０はＰＣ鋼棒１２を中心に通してその周囲に施工したコンクリートであって、例えば１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×１５０ｍｍの立方体形状のものである。ＰＣ鋼棒１２に下向きに作用する引張力を負荷する。ＰＣ鋼棒１２の頭部にダイヤルゲージ１３を取付け、ダイヤルゲージ１３の基点１４からの高さの変化を測定する。付着応力度ｔ０は
ｔ０＝Ｐ／ＵＬ
ただし、　Ｐ：引抜き荷重
Ｕ：公称径による鋼棒の周長
Ｌ：鋼棒の埋込み長さ
によって判定する。
【００２９】
図５に付着応力度測定グラフの一例を示した。自由端側のＰＣ鋼棒とコンクリートとのすべり量と付着応力度との関係は図５の曲線７のような関係にあり、弾性伸びの後すべり開始点が初期付着応力度であり、すべりが増加し付着応力度が最大値に達した後付着が破壊される。
【００３０】
鋼材の異形加工の形状によるコンクリートとのボンド力の試験を行った。試験はいずれもＤ１３ｍｍφの鋼棒で実施した。異形加工として、深さ０．２ｍｍ、長径３．２ｍｍ、短径２．８ｍｍの凹み（インデント）を円周方向に４列にインデントの間隔１４ｍｍで施したもの、溝深さ０．５５ｍｍ、溝幅２．６ｍｍの溝６本を溝の角度１５゜で施したもの、節高さ０．８ｍｍ、節の間隔７．２ｍｍ、節の隙間の和８．０ｍｍ、節の角度９０゜（条に直角）に節を施したものについて試験を行った。その結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】
2004131834.tif 000003
【００３２】
この結果からも明らかなように、異形のタイプとしては、突起を連続的にほぼ均一に持つ鉄筋形状の節をもつものが最も好ましい。また、インデント加工のものではボンド性をより高めるためにインデント形状の改善が必要と認められた。一方、経済的にこれらの異形加工を実施するためには圧延工程中に熱間で実施することが好ましい。異形溝加工は圧延中に実施することが困難のため、本発明では鉄筋形状の節をもつもの又はボンド性を改善したインデント加工のものとなる。従って、圧延の仕上工程で突起又はくぼみを全長に渡りほぼ均一に持つ異形加工を行うことにした。
【００３３】
一方、ＰＨＣパイルの曲げ試験方法はＪＩＳ　Ａ　５３３７に定められ、パイルの曲げ性能としては破壊曲げモーメントとひび割れ曲げモーメントの値が各々サイズ別、種別（有効プレストレス量による種別）に定められており、両曲げモーメントの比率はＡ種では１．５、Ｂ種では１．８、Ｃ種では２．０となるように決められている。
【００３４】
この両曲げモーメントの比率を高めるためには、種別毎の値で示されているように有効プレストレス量を高めること及び前述のひび割れを分散させることが有効である。ひび割れを分散させるためには鋼材とコンクリートとのボンド性が高いほどよいことも知られている。
【００３５】
ＪＩＳで定める値から求められる比率を得るのに必要な鋼材とコンクリートとのボンド力は、パイルの曲げ試験の結果３００ＭＰａは最低でも必要であり、バラツキを含めて安定してこの値を得るには４５０ＭＰａ以上あることが好ましい。更によい比率を得るためにはボンド力は更に高いことが必要で、ボンド力が１０００ＭＰａ程度まではほぼ比例して向上する。
【００３６】
次にこの鋼材の機械的性質について述べる。ＰＨＣ杭等に使用される鋼材は、コンクリートにできるだけ多くの有効プレストレス量を付与するため、規格引張りの強さの７０％又は降伏点強さ（０．２％耐力）の８０％と比較的高い値でプレストレスされる場合が多い。そのため鋼材は圧延後焼入れ、焼戻しされるか又は圧延後直ちに急冷されて焼入れし、その後別工程で焼戻しされていた。従って引張り強さ、降伏点強さ（０．２％耐力）、降伏比が高く、レラクセーション特性にも優れるものが多いが、反面地震エネルギーの吸収能力で見ると一様伸びの値いは低く、最も優れたものでも４％強で、降伏比のより低いものに及ばないという問題があった。
【００３７】
図１に本発明であるＮｏ．１鋼材（曲線１）と、Ｎｏ．１１鋼材を更に焼入れ焼戻したもの（曲線２）のＳ−Ｓカーブを示す。地震エネルギーの吸収能力はこのＳ−ＳカーブのＡＢＯＣとＤＥＯＦの面積で定まる。この面積の比率は、曲線１が曲線２のほぼ２倍となっている。つまり、Ｎｏ．１鋼材が約２倍の能力があることを示している。図１からも明らかなように、地震エネルギーの吸収能力は、ある程度の降伏点（０．２％耐力）強度（Ｂ又はＥ点）を有し、一様伸び（ＡＯ又はＤＯの長さ）が優れている鋼材が優れていることが解る。一様伸びは高ければ高いほど好ましいが、こうした効果の優れている範囲の下限として５％を定め、一様伸びは５％以上とした。また降伏比については、この降伏比の値が高くなるに従って一様伸びが低下する傾向があり、本発明で規定した成分の範囲で良好な地震エネルギーの吸収能力を有する上限として降伏比８５％を定めた。
【００３８】
本発明は、地震エネルギーの吸収性能に優れた、水平変形能力が非常に大きい杭等に用いられる鋼材に関するもので、有効プレストレスの付与はＰＨＣパイルの場合ＪＩＳで定める比較的低いレベルにとどめる代わりに、水平変形能力を大きく高めるものである。
【００３９】
また、引張強さの上限を１６５０Ｎ／ｍｍ２としたのは、１６５０Ｎ／ｍｍ２を超えると一様伸びや絞り等の靱性の低下が見られる上、遅れ破壊の危険性が高まるためである。
【００４０】
また、降伏点（０．２％耐力）を９３０Ｎ／ｍｍ２以上としたのは、構造部材としての適度な降伏点強さを有し、ＰＨＣ杭等に用いられた場合、ＪＩＳで定めるＢ種のプレストレスを確保する必要があるので９３０Ｎ／ｍｍ２以上とした。こうすることにより、必要な有効プレストレス量をコンクリートに与えることができ、パイルのひび割れを抑制し、鋼材の耐食性も維持できる。従ってＰＨＣパイルに使用されたときその利点を得るのに必要な降伏点（０．２％耐力）を持ち、一方一様伸びをはじめ高い変形余力を残して地震エネルギーの高い吸収性能を持った鋼材を実現することができる。
【００４１】
また、柱、梁やパイルのせん断補強筋に用いられた場合においても、適度な弾性変形領域と、その後の高い一様伸び領域を持つことにより、地震時等にコンクリート構造物の変動に十分追従し、コンクリートを拘束する効果を持ち続けることが可能となる。
【００４２】
表２に示すＮｏ．１鋼材のＣＣＴ曲線を図２に示す。図２中に箱内に囲って示した数字（０．１〜２００）は８５０〜５００℃間の冷却速度（℃／ｓｅｃ）を示したものである。０．２℃／ｓｅｃより少し速くなるとフェライト＋パーライトの組織とベーナイトの組織がほぼ半々となり、それより冷却速度が速くなるとベーナイト主体の組織となる。一方冷却速度が５℃／ｓｅｃを越えるとベーナイト組織主体ではあるが一部マルテンサイトの発生が認められ、１０℃／ｓｅｃを越えるとベーナイト主体の組織からマルテンサイト主体の組織に変化し、更に冷却速度が速まると残留オーステナイトも認められてくる。Ｎｏ．１鋼材では冷却速度０．８〜５．０℃／ｓｅｃで組織は完全ベーナイトとなるが、これらのＣＣＴ曲線はＣ等の合金元素の量により右側にも左側にもずれる。従って、本発明で規定した成分の範囲でベーナイト主体の組織が得られる冷却速度の範囲として０．３〜１５℃／ｓｅｃと限定した。
【００４３】
次にこの鋼材の耐熱特性について述べる。この鋼材が柱、梁の主筋やせん断補強筋に用いられるときは、火災等の熱影響や溶接による熱影響による強度の低下が考えられ、ＰＨＣパイルの主筋やせん断補強筋に用いられるときは、点溶接や接続のための溶接による熱影響による強度低下が考えられる。本発明の鋼材はこうした熱影響による強度低下が微細で再固溶しにくい析出物の効果により、極めて少ないことを特徴としている。その例を図３に示す。
【００４４】
表２に示す鋼材Ｎｏ．１、９、１０、１６について、各温度に１０分間保持して引張り強さの変化を調べたものである。本発明鋼であるＮｏ．１（曲線３）、Ｎｏ．９（曲線４）は６００ないし５００℃までの温度まで引張り強さが変化しないことを示している。比較例である鋼材Ｎｏ．１０（曲線５）、鋼材Ｎｏ．１６（曲線６）では低温で引張強さが著減している。本発明で規定する成分を有する鋼材全体をみて４００℃×１０分の熱を受けても引張り強さが変化しない。
【００４５】
【表２】
2004131834.tif 000004
【００４６】
なお、表２に本発明鋼と比較鋼について冷却速度、主体組織得られた機械的性質を併せて示した。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば一様伸びが大きく、降伏点を過ぎてからも強度が上昇し、エネルギー吸収量が大きく、火災等の温度上昇に対する熱軟化抵抗の高い鋼材を得ることができた。この鋼材はパイルの主筋やせん断補強筋として用いたとき、点溶接等による劣化が少なく、すぐれた特性を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｓ−Ｓカーブを示すグラフである。
【図２】ＣＣＴ曲線を示すグラフである。
【図３】耐熱特性をを示すグラフである。
【図４】付着試験の説明図である。
【図５】付着応力度のグラフである。
【符号の説明】
１〜７　　曲線
１０　　加圧板
１１　　ゴム板
１２　　ＰＣ鋼棒
１３　　ダイアルゲージ
１４　　基点
２０　　供試体
【図１】
2004131834.tif 000005
【図２】
2004131834.tif 000006
【図３】
2004131834.tif 000007
【図４】
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【図５】
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