(57)【要約】【課題】低降伏点かつ高靱性な低コストの制震ダンパー用鋼材とその製造方法の提供。【解決手段】C:0.02〜0.07％、Si:0.4％以下、Mn:0.1 〜0.5％、P:0.050％以下、S:0.020％以下、Al:0.05％以下、O:0.005％以下、N:0.006％以下、残部:Feおよび不可避的不純物で、金属組織としてフェライトの占める割合が90面積％以上、フェライト粒度番号が5.0 〜8.5、かつフェライト粒内硬度がHV0.1で95以上である降伏点が205〜245N/mm2、吸収エネルギーvE0が200Ｊ以上の制震ダンパー用鋼材、および熱間圧延後、890〜950℃に再加熱後直ちに冷却速度10℃/s以上で200℃以下まで急冷した後、昇温速度0.2〜5℃/sで500〜700℃に再加熱し、目標加熱温度到達後その温度に5分以上保持するその製造方法。  【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：0.02〜0.07％、Si：0.4 ％以下、Mn：0.1 〜0.5 ％、Ｐ：0.050 ％以下、Ｓ：0.020 ％以下、Al：0.05％以下、Ｏ：0.005 ％以下、Ｎ：0.006 ％以下を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなり、金属組織としてフェライトの占める割合が90面積％以上で、フェライト結晶粒度番号が 5.0 〜8.5 、かつフェライト粒内硬度がHV0.1で95以上であることを特徴とする制震ダンパー用鋼材。
【請求項２】
質量％で、Ｃ：0.02〜0.07％、Si：0.4 ％以下、Mn：0.1 〜0.5 ％、Ｐ：0.050 ％以下、Ｓ：0.020 ％以下、Al：0.05％以下、Ｏ：0.005 ％以下、Ｎ：0.006 ％以下を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなる鋼を熱間圧延し、その後890 〜950 ℃に再加熱した後ただちに10℃／ｓ以上の冷却速度で200 ℃以下まで冷却し、その後0.2 〜5 ℃／ｓの昇温速度で500 〜700 ℃の温度域に再加熱し、目標加熱温度に到達後その温度で５分以上保持することを特徴とする請求項１に記載の制震ダンパー用鋼材の製造方法。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物など構造物に対し地震による振動が加えられたときに、他の構造部材よりも先に塑性変形して振動のエネルギーを吸収し、それによって構造物としての耐震性を向上させることを目的とした、制震ダンパー用鋼材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築構造物の耐震設計に、強大な地震振動を受けたとき、柱や梁などの重量を支える構造部材そのものが塑性変形して、振動のエネルギーを吸収させ、被害の拡大を抑制する方法がある。これに用いる鋼材としては、強度が高く靭性が優れているとともに、降伏比が低いことが要求される。これに対し、近年、耐震設計技術の進歩により、地震振動のエネルギーを、ブレースや壁などの特定の部位に設置した降伏点の低い鋼材に吸収させ、柱や梁のような主構造部材の損傷を抑止または軽減する方法が採用されるようになってきた。また、鉄道高架橋などでも、兵庫県南部地震における横振動による脱線事故例などに基づき、橋脚のブレースなどに降伏点の低い鋼材を取り付け、列車走行の安全性を高める研究などもなされている。
【０００３】
この地震振動のエネルギーを特定の部位に吸収させるための鋼材、すなわちエネルギー吸収デバイス用あるいは制震ダンパー用として、所定の強度を保て、低降伏点でかつ靭性が優れた鋼が要望されている。
【０００４】
このような要望に対し、たとえば特許文献１や２では、焼きならし等の熱処理により結晶粒を粗大化させたり、Ｃ量自体を低く抑えた上でTiを添加して固溶Ｃを低減させたりすることで、低降伏点を実現している。しかし、これらの特許文献に示される鋼は、降伏点が120 Ｎ／mm2 程度と低い。このため、その製造中のハンドリング時に変形しやすく、変形時の歪みにより降伏点が上昇してしまうだけでなく、振動が加わった時にすぐに塑性変形を生じてしまい、吸収できるエネルギー自体が小さいといった欠点がある。
【０００５】
したがって、最近では、降伏点および引張強さが構造物を構成する鋼材にある程度近く、設計のしやすさから降伏点のばらつき幅が狭い鋼材が望まれるようになっており、この要望に対しては特許文献３や４に示される鋼がある。
【０００６】
すなわち、特許文献３および４に示される鋼は、Ｃの含有量を0.1 ％以下とし、TiまたはTi、NbおよびＶを含有させてＣと結合させ、実質的にＣ量を0.01％以下にした鋼である。しかし、このような鋼は、Ｃ量に見合ったTiやNb、Ｖといった合金元素の添加が必要でコスト高となるだけでなく、Ｃ量によっては多量に析出してくる微細なTiＣ等による延性や靭性の劣化が懸念される。
【０００７】
また、特許文献５には、降伏点が200 Ｎ／mm2 強のレベルであれば、ハンドリングや一回目の震動よる降伏点上昇が低減されるとし、また、降伏点の絶対値が低いことよりも、狭い範囲に安定していることの方が重要であるとし、降伏点が200 〜250 Ｎ／mm2 の範囲にある低降伏点厚鋼板の製造方法が開示されている。この場合、Ｃの含有量を0.04〜0.06％の狭い範囲に限定し、他の成分はいずれもできるだけ低減した鋼を、熱間圧延直後水冷して600 ℃以下の温度になれば冷却を停止するとしている。しかし、水冷による冷却は、厚板の場合には板厚による影響を強く受け、製造可能範囲が限定される。また、板厚が薄くなるほど、熱間圧延時の温度むらが冷却時に助長され、水冷後の平坦度確保が難しくなる。さらに、平坦度が劣る場合は、大きな矯正荷重でのレベラーによる矯正が必要となるが、この場合には大きな歪みが加わるため、降伏点が上昇してしまうという欠点もある。
【０００８】
制震ダンパー用鋼材は、その用途上繰返し塑性変形を受けることから、靭性も非常に重要な特性となる。特に靱性に関しては、JIS G 3136に規定されているように、建築構造用圧延鋼材では、母材の靭性は０℃でのシャルピー衝撃試験における吸収エネルギーｖＥ0 が27Ｊ以上が必要であるとされている。
【０００９】
ところが、兵庫県南部地震では、柱梁接合部近傍で多くの脆性破面を呈した破断部が確認されており、溶接部も含めて全ての位置で吸収エネルギーｖＥ0 が70Ｊ以上が要求される傾向にある。このため、構造部材が塑性変形する前に変形をすることで、地震のエネルギーを吸収する制震ダンパー用鋼材についても、当然に上記と同様に、同等もしくはそれ以上の高靭性が望まれることになる。
【特許文献１】特開平9-67652号公報
【特許文献２】特開平9-227936号公報
【特許文献３】特開平11-302728号公報
【特許文献４】特開2000-1737号公報
【特許文献５】特開2000-256739号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記の実状に鑑みてなされたもので、ダンパー用鋼材に必要な引張強さと低降伏点を有し、かつ靱性に優れた低コストな制震ダンパー用鋼材、具体的は、引張強さが300 〜400 Ｎ／mm2 程度で、降伏点が205 〜245 Ｎ／mm2 の範囲内に入り、かつ０℃でのシャルピー衝撃試験における吸収エネルギーｖＥ0 が200 Ｊ以上の制震ダンパー用鋼材とこの鋼材の製造方法を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
【００１１】
本発明者は、地震の際に構造物の一部が塑性変形を生じ、それによって振動のエネルギーを吸収して柱や梁の損傷を抑制する構造に対して好適な、塑性変形を生じやすいダンパー用の鋼材について種々検討をおこなった。
【００１２】
ダンパーに用いられる鋼材の有すべき特性としては、鋼としての所要強度があれば降伏点は低い(低降伏比)ほどよい。しかし、降伏点を低くするためにTi、NbさらにはＶを添加して固溶Ｃ(有効Ｃ)を低減したり、TiやNbの添加を省略するためにＣ量自体を極端に少なくする方法は、いずれも製造コストの上昇を招く。また、降伏点を低くしすぎると、工場出荷から構造物への施工までの間の加工や取り扱い時に変形してしまうばかりでなく、変形によって降伏点が上昇し、低い降伏点であることが十分に活用できなくなる。さらに、それを用いた耐震構造物の設計の立場からは、できるだけ降伏点のばらつきが小さく、しかも靭性に優れることが望まれる。
【００１３】
このような観点から、引張強さが300 〜400 Ｎ／mm2 程度で、降伏点が205 〜245 Ｎ／mm2 の範囲内に入り、しかも０℃でのシャルピー衝撃試験における吸収エネルギーｖＥ0 が200 Ｊ以上という靭性に優れていことを制震ダンパー用鋼材の特性の第一目標とし、この目標特性をより合理的な方法で得るため、鋼の成分と圧延や熱処理条件を調査した。
【００１４】
降伏点を低下させる手段として、Ｃ≦0.01％の極低炭素鋼を適用する方法がある。極低炭素とすることにより、降伏点の低下は容易となるが、鋼としての強度が低くなる。その上結晶粒が大きくなる傾向にあり、靭性の低下を生じやすく、降伏点など特性のばらつきも大きくなりがちである。さらに、鋼板の強度が低いため搬送時に変形したり、地震における一回目の振動による降伏点上昇が大きい傾向があり、また、極低炭素化のために製造コストが上昇する。
【００１５】
そこで、極低炭素鋼の適用は避けて低炭素鋼を用いることとし、金属組織変化の降伏点および靱性に及ぼす影響に重点をおき調査をおこなった。Ｃ量やMn量あるいは合金元素添加と、圧延条件または熱処理条件との組み合わせにより、様々な金属組織が得られる。しかし、前述の目標特性を達成するには、フェライトが主となる金属結晶組織とするのが最も好ましいことが確認された。
【００１６】
フェライト以外の組織、たとえばセメンタイトやパーライト組織などの比率が増してくると降伏点が向上し、目標とする降伏点を超えるので、これらの組織はできる限り少ない方がよい。また、成分と圧延条件や圧延後冷却条件などの制御により、ベイナイト状フェライト組織を一部に出現させることが可能であり、降伏比を低下させることはできるが、降伏点そのものは高い値になってしまう。
【００１７】
低降伏比、低降伏点には結晶粒が粗大であることが望ましく、靱性向上のためには結晶粒が細粒であることが望ましい。
【００１８】
このように、相反する条件の中、本発明者は、降伏比および降伏点をともに低くし、かつ靱性をも確保できる、いわゆる上記３つの特性を同時に達成する方法について、第２相（セメンタイトやパーライト）を少なくすることに着目して鋭意検討を重ね、以下の知見を得た。
【００１９】
(a) 粒界に析出するＣを減少させれば、上記の第２相が減少し、靱性が向上する。
(b) 粒界に析出するＣを減少させるには、粒内にＣをできる限り多く固溶させる必要がある。
(c) 結晶粒度は靱性には小さいほどよいが、あまり小さくしすぎると強度が高くなりすぎるので適正な粒度範囲に調整する必要がある。
【００２０】
鋼の結晶粒径は、降伏点や靱性に大きな影響を及ぼすが、フェライト組織であっても同様である。降伏点は結晶粒径が大きくなると低下し、小さくなると上昇し、靱性は結晶粒径が小さいほど良好である。したがって、降伏点を目標とする範囲内にするには適度の粒径である必要がある。
【００２１】
上述のように、目的とする鋼材特性を得るための好ましい金属組織が明らかになったので、このような組織を実現させるための製造方法について、工程を大幅に増すことなく実施できる条件をさらに検討した。その結果、成分を規制した鋼を用い、加熱圧延し、その後800 〜950 ℃に再加熱後ただちに10℃／秒以上の冷却速度で200 ℃以下まで冷却し、さらに500 〜700 ℃で焼戻し処理するという方法で実現できることがわかった。また、焼戻し処理では従来あまり着目されていなかった、昇温速度と温度保持時間も重要な要素となることもわかった。
【００２２】
すなわち上記の方法は、圧延を完了した鋼板を890 〜950 ℃に再加熱し、一旦オーステナイトにしてからただちに10℃／ｓ以上の冷却速度で200 ℃以下まで冷却し、さらに500 〜700 ℃で焼戻しする時に、加熱時の昇温速度を0.2 〜５℃／ｓ、目標加熱温度に到達してから保持する時間を５分以上とすることで降伏点が205 〜245 Ｎ／mm2 という狭い範囲に安定させることができる。
【００２３】
これにより、従来のような組織、粒度を制御するために必要な加熱温度制約や圧延温度、圧延時の圧下率制約を必要とせずに目的の特性を得ることができる。
【００２４】
以上のような検討結果に基づき、成分や金属組織および製造条件の限界をさらに確認して本発明を完成させた。本発明の要旨は次のとおりである。
【００２５】
（１）質量％で、Ｃ：0.02〜0.07％、Si：0.4 ％以下、Mn：0.1 〜0.5 ％、Ｐ：0.050 ％以下、Ｓ：0.020 ％以下、Al：0.05％以下、Ｏ：0.005 ％以下、Ｎ：0.006 ％以下を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなり、金属組織としてフェライトの占める割合が90面積％以上で、フェライト結晶粒度番号が5.0 〜8.5、かつフェライト粒内硬度がHV0.1 で95以上である制震ダンパー用鋼材。
【００２６】
（２）質量％で、Ｃ：0.02〜0.07％、Si：0.4 ％以下、Mn：0.1 〜0.5 ％、Ｐ：0.050 ％以下、Ｓ：0.020 ％以下、Al：0.05％以下、Ｏ：0.005 ％以下、Ｎ：0.006 ％以下を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなる鋼を熱間圧延し、その後890 〜950 ℃に再加熱した後ただちに10℃／ｓ以上の冷却速度で200 ℃以下まで冷却し、その後0.2 〜5 ℃／ｓの昇温速度で500 〜700 ℃の温度域に再加熱し、目標加熱温度に到達後その温度で５分以上保持する上記（１）に記載の制震ダンパー用鋼材の製造方法。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の鋼材は、降伏点が205 〜245 Ｎ／mm2 の範囲内で、かつ吸収エネルギーｖＥ0 が300 Ｊ以上で靱性に優れ、制震ダンパーに用いられるものであるが、降伏点、強度、掛性値ともに安定して目標値を確保できる。このような特性を有する鋼材は、構造物の耐震設計に効果的に活用できる。また、その製造方法は、特定の合金成分の添加や成分を狭い範囲に限定することがなく、また加熱温度や圧延条件を制約する必要がないことから、低コスト化、実操業における操業の自由度が大きく圧延時の能率向上が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明において成分範囲を限定した理由は次のとおりである。成分含有量はいずれも質量％を示す。
【００２９】
Ｃ：0.02〜0.07％
Ｃは、製造条件を組み合わせることにより鋼のフェライト組織の比率、結晶粒径、さらには靱性にも影響を及ぼす元素である。0.02％未満の場合、目的とする降伏点の強度が得難くなる。したがって強度確保のためには圧延仕上げ温度を下げることが必要になり、安定して狙いのフェライト組織が得られない。しかし、0.07％を超えると降伏点が上昇し、フェライト以外のセメンタイトやパーライト組織などが増加してくる。したがって炭素の量は0.02〜0.07％とする。好ましいのは0.04〜0.06％である。
【００３０】
Si：0.4 ％以下
Siは溶鋼の脱酸を目的に添加するが、Alにて脱酸をおこなう場合は含有させなくてもよい。含有させる場合、多くなると溶接の熱影響部の靱性を低下させるので、0.4 ％以下とする。
【００３１】
Mn：0.1 〜0.5 ％
Mnは固溶強化の効果があり、所要強度を確保するために0.1 ％以上含有させる。しかし多く含有させすぎると、制震ダンパーとして望ましい範囲を超え一般の構造用鋼材の強度になってしまうので、多くても0.5 ％までとする。  
Al：0.05％以下
製鋼時溶鋼の脱酸のため添加する。しかし結晶粒を細粒化させる作用があり、降伏点を高くするおそれがある。脱酸の目的には多く含有させても効果が飽和してしまうので、多くても0.05％までとする。脱酸が十分おこなわれるのであれば、下限値は不純物レベルでよいが、確実な脱酸効果を得るためには、0.002 ％以上含有されていることが好ましい。
【００３２】
Ｏ（酸素）：0.005 ％以下
酸素は非金属介在物を形成し、延性や靱性の低下をもたらすので、その含有量は低ければ低いほどよい。顕著な悪影響が現れない限界として、0.005 ％以下とする。
【００３３】
Ｎ：0.006 ％以下
Ｎは溶接したときの溶接部靭性を低下させるので、低ければ低いほどよい。顕著な悪影響が現れない限界として0.006 ％以下とする。
【００３４】
他に鋼にはＰ、Ｓなどが不純物として混入してくるが、目的とする特性を得るためには、これらの不純物は少ないほど好ましく、その限界値はＰでは0.050 ％以下、Ｓでは0.020 ％以下である。
【００３５】
金属組織は、フェライトにパーライトまたはセメンタイトが混在してもよいが、フェライトが90面積％以上（100 面積％でもよく、高い方がよい）を占める必要がある。これはパーライトおよび／またはセメンタイトが10面積％を超えるようになると強度が上昇し、目的とする降伏点の範囲205 〜245 Ｎ／mm2 を超えてしまうからであり、ベイナイトのようなフェライト以外の組織でも降伏点が高くなりすぎてしまうためである。フェライト組織率は、圧延垂直方向断面の板厚のほぼ１／４厚位置を代表とし、この部分をナイタール等の腐食液によりエッチングし、フェライト相と第２相の面積率を測定する。
【００３６】
フェライト粒内硬度は、粒内に炭素が固溶している状態を表す指標として重要であり、HV0.1 で95以上が必要である。95未満であると、靱性が確保できない。
【００３７】
すなわち、母材靭性を悪化させる要因として粒界に析出する第２相（セメンタイト）の影響が大きく、これらを低減、微細化することが靭性の向上につながる。一つの手法としては結晶粒を細粒化して、結晶粒内に対する粒界の占める割合を増加させることでセメンタイトの析出サイトが増加し、セメンタイトが細かくなることを利用する方法があるが、結晶粒自体が細粒となることで降伏点が上昇してしまう問題があり、これだけでは目的とする特性は得られない。
【００３８】
そこで、本発明では、フェライト粒内部の固溶Ｃを高くすることで、粒界にセメンタイトとして析出しうるＣ自体を低減するものである。これによればＣ自体を極めて低くすることや、Ti、Nb、Ｖ等の合金元素により炭化物を形成して、セメンタイトとなりうるＣを減らす必要は無く、90面積％以上の組織がフェライト相であることから、粒内にわずかに固溶Ｃが増加するだけで大きな効果が得られる。
【００３９】
また、粒内における固溶Ｃ量の変化についても結晶粒内部の硬度に影響することがわかり、極めて簡易的に評価を行うことができることがわかった。粒内硬度は、圧延垂直方向断面をナイタール等の腐食液により極めて軽くエッチングして結晶粒界を現出せしめ、板厚の１／４厚位置を代表として、フェライト粒の中心部をビッカース硬度測定をJIS Z 2244に従い実施する。このとき圧痕位置は必ずしも粒中央である必要はないが、結晶粒界にまたがると硬度が上昇するため、粒内におさまる範囲で測定を行う。硬度測定時の荷重は、100 ｇ（HV0.1 ）が妥当であるが、これより軽い荷重にすると誤差が大きくなる。
【００４０】
また、フェライト結晶粒度番号は5.0 〜8.5 とする必要がある。先にも述べたように、フェライトの結晶粒径は、小さくなって粒度番号が8.5 を超えてしまうと降伏点が上昇し、目的とする前記の範囲を超えてしまう。一方、大きくなりすぎると、降伏点が必要以上に低下して前記の範囲を下回ったり、靱性の劣化をきたすので、粒度番号は5.0 までとするが、降伏点、靭性のバランス上フェライトの結晶粒度番号の望ましい範囲は6.0 〜8.5 である。結晶粒度はJIS G 0552により、セメンタイトやパーライト等の第２相を除いたフェライト粒組織を測定したものである。
【００４１】
前述の組成範囲の鋼にて、上記の金属組織および目的とする降伏点、靭性を実現するためには、連続鋳造もしくはインゴットを鍛造して作製したスラブを加熱圧延し、圧延を完了した鋼板を890 〜950 ℃に再加熱し、一旦オーステナイトにしてからただちに10℃／ｓ以上の冷却速度で200 ℃以下まで冷却することで結晶粒径を制御し、さらに所定の条件で500 〜700 ℃の焼戻しを行うことで降伏点を205 〜245 Ｎ／mm2 という非常に狭い範囲に安定させえ、しかも良好な靭性を得ることができる。
【００４２】
これにより、従来のような組織、粒度を制御するために必要な加熱温度制約や圧延温度、圧延時圧下率制約を必要としない。これは、圧延ままや焼きならし、焼戻し、圧延後水冷、といったプロセスでの製造では、(1) 焼入れ性に影響するオーステナイト粒径は加熱温度に依存すること、(2) 降伏点や靭性を左右する結晶粒径は圧延温度と圧下率に依存し、未再結晶温度域での圧延を行うことで歪みの多い扁平（潰れた）組織となることからそのままでは降伏点が上昇し、焼きならし処理を行うと歪みの少ない組織よりも結晶粒が粗大化して靭性が悪化するといった現象が生じるため、これら条件を規定せざるを得ないのに対し、本発明では圧延後にオーステナイト化するために当初加熱温度や圧延条件による影響は無視できることによるものである。これにより、実操業における操業の自由度や圧延時の能率が大きく上昇させることができる。
【００４３】
なお、890 〜950 ℃に再加熱するのは、加熱時の組織を均一なオーステナイトとし、冷却後の結晶粒度を5.0 〜8.5 とするためである。これ以上加熱温度が高いとオーステナイト粒が粗大化してしまい冷却後の組織も粗大化してしまうが、一般的には操業コストや炉の寿命の関係から高くても930 ℃程度となることが多い。
【００４４】
また、加熱後ただちに10℃／ｓ以上の冷却速度で冷却するのは、これ以上冷却速度が遅いと降伏点、引張強さが低下し、さらに冷却速度を遅くすると粒内硬度が低下し、粒界およびその近傍における固溶Ｃが低減できずに粒界に析出するセメンタイトの量が多くなり、靭性が劣化するからである。なお、板厚により冷却速度は変動するが、好ましくは15℃／ｓ以上である。冷却速度は800 〜500 ℃の間の冷却速度であり、板厚の１／２近傍での値とする。
【００４５】
また、焼戻し時の温度、昇温速度、炉内保持時間も本発明では重要である。焼戻し温度を500 〜700 ℃に限定するのは、降伏点を205 〜245 Ｎ／mm2 という非常に狭い範囲に安定させるためであり、500 ℃未満では降伏点が245 Ｎ／mm2 を超えてしまい、700 ℃を超えるとフェライト粒成長や固溶Ｃの拡散が促進されて粒内硬度が低下し、母材靭性も劣化してしまう。
【００４６】
昇温速度が大きい場合は、板厚方向の温度差が大きくなるだけでなく、板内の端部と中央部の温度差（昇温速度差）も大きくなることから均一な特性を得づらくなるために昇温速度の上限を５℃／ｓとした。逆に昇温速度が遅い場合には、焼戻しに要する時間が長時間となってしまうために生産能率や熱処理コスト上望ましくなく、0.2 ℃／ｓ以上とした。
【００４７】
保持時間は、基本的には全ての部位で目標加熱温度に到達するまででよいが、実際には上記のように昇温速度を規定しても板内でのばらつきが存在し、これらを均一化するためには最低でも５分程度の保持が必要である。一方で、保持時間を長くしていくと、フェライト粒が成長することも懸念され、生産能率や熱処理コストとのバランスからも10時間以下とすることが望ましい。
【００４８】
焼戻し温度は板厚の１／２近傍の値を示す。昇温速度は板厚の１／２近傍の温度が、（目標温度−100 ℃）程度まである程度単調に温度上昇し、その後オーバーシュートしないように昇温速度を緩めながら目標温度まで昇温されることから）、焼戻し開始から（目標温度−100 ℃）に到達するまでの間の平均昇温速度を示す。また、保持時間は板厚１／２近傍が目標温度到達してから、焼戻し炉を抽出するまでの時間を示す。
【実施例】
【００４９】
表１に示す鋼を転炉で溶製して厚さ240 mmの連続鋳造片とし、これを1120℃に加熱してから熱間圧延して厚さ６〜25mmの鋼板に仕上げた。板厚および各製造条件は表２に示すとおりである。
【００５０】
【表１】
2005023410.tif 000002
【００５１】
得られた鋼板の特性については、JIS G 3136に記載の試験方法に準じて試片を採取し、金属組織観察および機械試験をおこなった。引張試験はJIS Z 2201に規定される５号試験片を用いた。降伏点は10Ｎ／（mm・ｓ）の試験速度として下降伏点を求め、明確な降伏点が現れない場合は0.2 ％耐力とした。また、靱性はＬ方向からJIS Z 2202に規定される２mmＶノッチシヤルピー試験片を採取し、０℃でのシャルピー衝撃試験における吸収エネルギーｖＥ0 を測定した。これらの試験結果も合わせて表２に示す。
【００５２】
【表２】
2005023410.tif 000003
【００５３】
表２から明らかなように、試験番号１〜４の鋼板は、その化学組成、フェライト組織、圧延後の熱処理条件等が本発明で定める範囲のものであり、目標とする205 〜245 Ｎ／mm2 の降伏点、および300 〜400 Ｎ／mm2 の引張強さを示している。これらの鋼板は、特に吸収エネルギーｖＥ0 がすべて300 Ｊを超えており、安定した十分高い靱性が得られている。
【００５４】
これに対して、鋼の化学組成が本発明の定める範囲を逸脱する場合、試験番号11〜13に見られるように、降伏点、あるいは降伏点と引張強さが目標とする値にならない。
【００５５】
また、鋼の化学組成が本発明で定める範囲内であっても、製造条件が不十分な場合、たとえば試験番号５のように圧延後の再加熱温度が低すぎる場合は、加熱中に均一なオーステナイト組織とならず、フェライト組織も混粒となり、靭性も非常に劣化している。
【００５６】
さらに、圧延後の再加熱温度が適性であっても、試験番号６のように冷却速度が遅すぎる場合には、降伏点が低くなっている。また更に、再加熱後放冷とした試験番号７では、フェライト比率、粒度、粒内硬度が本発明で規定する範囲を外れており、降伏点、靭性ともに目標範囲を外れている。
【００５７】
また、試験番号８は、成分、圧延後の加熱温度や冷却速度が適正でも、焼戻し処理をしなかったものであり、降伏点が高くなっている。試験番号９は焼戻し温度が高い場合であり、粒内硬度及び靭性が低下してしまっている。
【００５８】
試験番号10は、成分、焼入れ熱処理条件は適正でも焼戻し時の昇温速度が速く、保持時間を短くしたものであり、降伏点が目標値を超える結果となった。これは焼戻し熱処理の効果が不均一となったことによるものと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の制震ダンパー用鋼材は、靱性に優れ、かつ降伏点が低く、そのばらつき幅が狭いことから、構造物の耐震設計を容易にし、非常に効果的に活用することができる。また、その製造方法は、特定の合金成分の添加や成分範囲を狭くする必要がないだけでなく、加熱温度や圧延条件の自由度が大きいので、低コスト化と圧延能率向上を可能にする。