JP2000178654A - 溶接熱影響軟化部の狭い高張力薄鋼板とその製造方法 - Google Patents
溶接熱影響軟化部の狭い高張力薄鋼板とその製造方法Info
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- JP2000178654A JP2000178654A JP35243298A JP35243298A JP2000178654A JP 2000178654 A JP2000178654 A JP 2000178654A JP 35243298 A JP35243298 A JP 35243298A JP 35243298 A JP35243298 A JP 35243298A JP 2000178654 A JP2000178654 A JP 2000178654A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 溶接を伴う自動車の足廻り等の構造部材に用
いられる薄鋼板の溶接熱影響部の軟化を防止する。 【解決手段】 重量%で、C:0.01〜0.05%、
Si:0.5〜3.0%、Mn:0.8〜3.0%、N
b:0.02〜0.10%、N:0.002〜0.01
0%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からな
り、7.0×10 -4≧[Nwt%][Nbwt%]≧
5.0×10-5を満たし、フェライトおよびマルテンサ
イトから成る溶接熱影響軟化部の狭い高張力薄鋼板。
いられる薄鋼板の溶接熱影響部の軟化を防止する。 【解決手段】 重量%で、C:0.01〜0.05%、
Si:0.5〜3.0%、Mn:0.8〜3.0%、N
b:0.02〜0.10%、N:0.002〜0.01
0%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からな
り、7.0×10 -4≧[Nwt%][Nbwt%]≧
5.0×10-5を満たし、フェライトおよびマルテンサ
イトから成る溶接熱影響軟化部の狭い高張力薄鋼板。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶接を伴う構造部
材、例えば自動車の足廻り、メンバーなどに用いられる
溶接熱影響軟化部の狭い高張力薄鋼板およびその製造方
法に関するものである。
材、例えば自動車の足廻り、メンバーなどに用いられる
溶接熱影響軟化部の狭い高張力薄鋼板およびその製造方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】自動車の軽量化ニーズに伴い、鋼板の高
強度化が望まれている。高強度化することで板厚減少や
衝突時の安全性向上が狙いである。鋼板の高強度化の手
法は析出や組織強化が主である。しかしながら、この種
の強化方法では、溶接部および溶接熱影響部における強
度・加工性を、溶接ままで、母材なみに確保することは
困難である。したがって、溶接部の再熱処理や溶接部分
を強加工部分からはずすといった付加的処理が施されて
いた。また、最近では、複雑な形状の部位について、高
強度鋼の素鋼板または鋼管からハイドロフォーム法を用
いて成形加工する試みが行われている。この様な場合、
溶接部の再熱処理や溶接部分の強加工部分からの除外な
どは極めて困難になる。
強度化が望まれている。高強度化することで板厚減少や
衝突時の安全性向上が狙いである。鋼板の高強度化の手
法は析出や組織強化が主である。しかしながら、この種
の強化方法では、溶接部および溶接熱影響部における強
度・加工性を、溶接ままで、母材なみに確保することは
困難である。したがって、溶接部の再熱処理や溶接部分
を強加工部分からはずすといった付加的処理が施されて
いた。また、最近では、複雑な形状の部位について、高
強度鋼の素鋼板または鋼管からハイドロフォーム法を用
いて成形加工する試みが行われている。この様な場合、
溶接部の再熱処理や溶接部分の強加工部分からの除外な
どは極めて困難になる。
【0003】一方では、フェライトおよびマルテンサイ
トから成る複合組織鋼板は低YRかつ高強度であるた
め、この種の用途に使用される候補材の1つであると考
えられる。Nb添加の複合組織鋼板に関しては、伸びフ
ランジ特性や打ち抜き性を考慮した鋼板が開発されてい
る(特開平8−269617号公報、特開平9−315
93号公報)。また、溶接性と延性を考慮した高Si−
Nb添加鋼が開発されている(特開平4−28846号
公報)。しかしながら、NbNの析出を活用して溶接部
および熱影響部の軟化防止を考慮した複合組織鋼板の開
発例はこれまでない。
トから成る複合組織鋼板は低YRかつ高強度であるた
め、この種の用途に使用される候補材の1つであると考
えられる。Nb添加の複合組織鋼板に関しては、伸びフ
ランジ特性や打ち抜き性を考慮した鋼板が開発されてい
る(特開平8−269617号公報、特開平9−315
93号公報)。また、溶接性と延性を考慮した高Si−
Nb添加鋼が開発されている(特開平4−28846号
公報)。しかしながら、NbNの析出を活用して溶接部
および熱影響部の軟化防止を考慮した複合組織鋼板の開
発例はこれまでない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は溶接を伴う構
造部材、例えば自動車の足廻り、メンバーなどに用いら
れる薄鋼板の溶接部及び溶接熱影響部の軟化を防止する
ことを目的とする。
造部材、例えば自動車の足廻り、メンバーなどに用いら
れる薄鋼板の溶接部及び溶接熱影響部の軟化を防止する
ことを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、高強度鋼板を
ハイドロフォーム法等の溶接部の再熱処理や溶接部分の
強加工部からの除外などは極めて困難な場合に、590
MPa級のフェライトおよびマルテンサイトから成る複
合組織高張力鋼を、問題となる溶接熱影響軟化部を狭く
するため成分を限定し、その範囲で有効な製造方法を見
い出したものである。この成分限定および製法により、
NbN析出を有効的に活用することで溶接熱影響軟化部
の狭い高張力薄鋼板を供給できる。
ハイドロフォーム法等の溶接部の再熱処理や溶接部分の
強加工部からの除外などは極めて困難な場合に、590
MPa級のフェライトおよびマルテンサイトから成る複
合組織高張力鋼を、問題となる溶接熱影響軟化部を狭く
するため成分を限定し、その範囲で有効な製造方法を見
い出したものである。この成分限定および製法により、
NbN析出を有効的に活用することで溶接熱影響軟化部
の狭い高張力薄鋼板を供給できる。
【0006】
【発明の実施の形態】以下に、本発明を詳細に説明す
る。 C :強化元素であるとともにオーステナイトフォーマ
ーであるため、硬質相(マルテンサイト)の強化のため
0.01%以上とした。一方では溶接部靱性や加工性を
確保するため0.05%以下とした。 Si:フェライト変態を促進させるため0.5%以上と
した。また、過剰添加は延性低下が懸念されるため3.
0%以下とした。 Mn:強化元素であるとともにオーステナイトフォーマ
ーであるため、強化および硬質相の生成のため0.8%
以上とした。一方では加工性劣化を防止する観点から
3.0%以下とした。
る。 C :強化元素であるとともにオーステナイトフォーマ
ーであるため、硬質相(マルテンサイト)の強化のため
0.01%以上とした。一方では溶接部靱性や加工性を
確保するため0.05%以下とした。 Si:フェライト変態を促進させるため0.5%以上と
した。また、過剰添加は延性低下が懸念されるため3.
0%以下とした。 Mn:強化元素であるとともにオーステナイトフォーマ
ーであるため、強化および硬質相の生成のため0.8%
以上とした。一方では加工性劣化を防止する観点から
3.0%以下とした。
【0007】Nb:溶接熱影響軟化現象を抑制するため
に特に有効な添加元素で0.02%以上の添加とした。
また、過剰添加はNbNの析出粗大化を促進するため
0.10%以下とした。また、溶接熱影響軟化部を狭く
するための有効な範囲をN量との組み合わせで成分範囲
を限定した。溶接部および溶接熱影響部のフェライト相
または硬質相(マルテンサイト)中にNbNを析出させ
溶接熱影響軟化部を狭化する条件として溶接前の鋼板の
状態で7.0×10-4≧[Nwt%][Nbwt%]≧
5.0×10-5を満たすこととした。また、さらなる狭
化のためには、0.05%以上の添加とし、7.0×1
0-4≧[Nwt%][Nbwt%]≧2.0×10-4を
満たすことが好ましい。これらを満たすことで、100
nm以下のNbNが得られ、溶接部及び溶接熱影響部の
軟化防止に効果的である。
に特に有効な添加元素で0.02%以上の添加とした。
また、過剰添加はNbNの析出粗大化を促進するため
0.10%以下とした。また、溶接熱影響軟化部を狭く
するための有効な範囲をN量との組み合わせで成分範囲
を限定した。溶接部および溶接熱影響部のフェライト相
または硬質相(マルテンサイト)中にNbNを析出させ
溶接熱影響軟化部を狭化する条件として溶接前の鋼板の
状態で7.0×10-4≧[Nwt%][Nbwt%]≧
5.0×10-5を満たすこととした。また、さらなる狭
化のためには、0.05%以上の添加とし、7.0×1
0-4≧[Nwt%][Nbwt%]≧2.0×10-4を
満たすことが好ましい。これらを満たすことで、100
nm以下のNbNが得られ、溶接部及び溶接熱影響部の
軟化防止に効果的である。
【0008】N :溶接熱影響軟化現象を抑制するため
に特に有効な添加元素で0.002%以上の添加とし
た。また、過剰添加はNbNの析出粗大化を促進するた
め0.010%以下とした。また、溶接熱影響軟化部を
小さくするための有効な範囲をNb量との組み合わせで
成分範囲を限定した。溶接部および溶接熱影響部のフェ
ライト相または硬質相(マルテンサイト)中にNbNを
析出させ溶接熱影響軟化部を狭化する条件として溶接前
の鋼板の状態で7.0×10-4≧[Nwt%][Nbw
t%]≧5.0×10-5を満たすこととした。また、さ
らなる狭化のためには、0.005%以上の添加とし、
7.0×10-4≧[Nwt%][Nbwt%]≧2.0
×10-4を満たすことが好ましい。
に特に有効な添加元素で0.002%以上の添加とし
た。また、過剰添加はNbNの析出粗大化を促進するた
め0.010%以下とした。また、溶接熱影響軟化部を
小さくするための有効な範囲をNb量との組み合わせで
成分範囲を限定した。溶接部および溶接熱影響部のフェ
ライト相または硬質相(マルテンサイト)中にNbNを
析出させ溶接熱影響軟化部を狭化する条件として溶接前
の鋼板の状態で7.0×10-4≧[Nwt%][Nbw
t%]≧5.0×10-5を満たすこととした。また、さ
らなる狭化のためには、0.005%以上の添加とし、
7.0×10-4≧[Nwt%][Nbwt%]≧2.0
×10-4を満たすことが好ましい。
【0009】以下に製造方法について説明する。 鋳片加熱温度:Nbの固溶の観点から1150℃以上と
し、粒の粗大化防止のため1250℃以下の加熱とし
た。 圧延終了温度:製造性とフェライト相の延性確保の点か
らAr3 以上Ar3 +100℃以下の範囲とした。延性
確保のためオーステナイト域で圧延を完了させることと
し終了温度をAr3 以上とした。また、製造性の点から
Ar3 +100℃以下とした。
し、粒の粗大化防止のため1250℃以下の加熱とし
た。 圧延終了温度:製造性とフェライト相の延性確保の点か
らAr3 以上Ar3 +100℃以下の範囲とした。延性
確保のためオーステナイト域で圧延を完了させることと
し終了温度をAr3 以上とした。また、製造性の点から
Ar3 +100℃以下とした。
【0010】仕上げ圧延後の冷却:フェライト相を体積
率にして80%以上得るため圧延終了温度からAr1 温
度までを20〜7℃/sの徐冷とした。圧延終了温度か
らの冷速が20℃/s超では、フェライト相を十分得る
ことが出来ない。一方、7℃/s以上の冷速であれば8
0%以上のフェライトが得られるため、製造性の点から
これを下限とした。さらに、その後の冷却はパーライト
の生成を抑制して硬質相のマルテンサイトを得るためで
あり、10℃以上200℃以下の冷却終了温度まで平均
冷却速度20℃/s〜100℃/sの急冷とした。ま
た、製造上10℃未満にまで冷却することは困難なため
下限を10℃とし、マルテンサイトを得る上で100℃
/s以下の冷却速度で十分なため、これを上限とした。
率にして80%以上得るため圧延終了温度からAr1 温
度までを20〜7℃/sの徐冷とした。圧延終了温度か
らの冷速が20℃/s超では、フェライト相を十分得る
ことが出来ない。一方、7℃/s以上の冷速であれば8
0%以上のフェライトが得られるため、製造性の点から
これを下限とした。さらに、その後の冷却はパーライト
の生成を抑制して硬質相のマルテンサイトを得るためで
あり、10℃以上200℃以下の冷却終了温度まで平均
冷却速度20℃/s〜100℃/sの急冷とした。ま
た、製造上10℃未満にまで冷却することは困難なため
下限を10℃とし、マルテンサイトを得る上で100℃
/s以下の冷却速度で十分なため、これを上限とした。
【0011】
【実施例】表1に示す成分の各鋼を、25kgインゴッ
トに鋳造して1200℃に加熱後、熱間圧延して厚み2
0mmの鋼板を得た。これを用いて各鋼のAr3 および
Ar1 は加工フォーマスタを用いて実験的に求めた。そ
の後、20mm厚の鋼板を再度1200℃に加熱して圧
延の終了温度を950〜850℃の範囲で制御し、その
後Ar1 点(700℃付近)まで10℃/sで徐冷後室
温まで平均冷却速度80℃/sで焼き入れした。これに
より板厚2mmの熱延薄鋼板を得た。鋼板のフェライト
組織体積率はいずれも80%以上で、残部はマルテンサ
イトであった。また、この鋼板を照射熱量0.38kJ
/mmのレーザー溶接にてビードオンプレートにより溶
接して、溶接部、溶接熱影響部および母材部の硬度測定
を行い溶接熱影響の幅を測定して、Nb,N無添加鋼に
おける軟化幅と比較することで評価した。また、母材に
対しては引張試験を行い機械的特性を評価した。表2に
発明鋼のNo.5の材質特性に及ぼす工程条件の影響お
よび組織分率を示す。組織分率は、画像解析装置を用い
て測定した。
トに鋳造して1200℃に加熱後、熱間圧延して厚み2
0mmの鋼板を得た。これを用いて各鋼のAr3 および
Ar1 は加工フォーマスタを用いて実験的に求めた。そ
の後、20mm厚の鋼板を再度1200℃に加熱して圧
延の終了温度を950〜850℃の範囲で制御し、その
後Ar1 点(700℃付近)まで10℃/sで徐冷後室
温まで平均冷却速度80℃/sで焼き入れした。これに
より板厚2mmの熱延薄鋼板を得た。鋼板のフェライト
組織体積率はいずれも80%以上で、残部はマルテンサ
イトであった。また、この鋼板を照射熱量0.38kJ
/mmのレーザー溶接にてビードオンプレートにより溶
接して、溶接部、溶接熱影響部および母材部の硬度測定
を行い溶接熱影響の幅を測定して、Nb,N無添加鋼に
おける軟化幅と比較することで評価した。また、母材に
対しては引張試験を行い機械的特性を評価した。表2に
発明鋼のNo.5の材質特性に及ぼす工程条件の影響お
よび組織分率を示す。組織分率は、画像解析装置を用い
て測定した。
【0012】
【表1】
【0013】
【表2】
【0014】発明鋼であるNo.2,3および5は機械
的特性が良好な上、Nb無添加のNo.1に比べ軟化幅
が狭い。Nb添加量の少ないNo.4は、Nb無添加の
No.1に比べて軟化幅は狭くなるものの、狭化の程度
は小さい。また、NbまたはNを多量添加したNo.6
および7においても狭化の幅は小さい。これは、Nbま
たはNの過剰添加によりNbN析出が促進されて析出サ
イズが大きくなったためである。C量の低いNo.8は
強度が低くなってしまっており、C量の高いNo.9は
Nb,N量は本発明の範囲にあるも狭化の幅は小さい。
これは、NbNに加えてNbCも同時析出してしまうた
め狭化の幅が小さくなったためと考えられる。図1に
0.03wt%C材(No.1〜7)について軟化幅の
比:Rと[Nbwt%][Nwt%]の関係を示す。本
発明の範囲である7×10-4≧[Nbwt%][Nwt
%]≧5×10-5でR≦0.6、さらに、7×10-4≧
[Nbwt%][Nwt%]≧2×10-4でR≦0.3
と良好な値を示すことがわかる。
的特性が良好な上、Nb無添加のNo.1に比べ軟化幅
が狭い。Nb添加量の少ないNo.4は、Nb無添加の
No.1に比べて軟化幅は狭くなるものの、狭化の程度
は小さい。また、NbまたはNを多量添加したNo.6
および7においても狭化の幅は小さい。これは、Nbま
たはNの過剰添加によりNbN析出が促進されて析出サ
イズが大きくなったためである。C量の低いNo.8は
強度が低くなってしまっており、C量の高いNo.9は
Nb,N量は本発明の範囲にあるも狭化の幅は小さい。
これは、NbNに加えてNbCも同時析出してしまうた
め狭化の幅が小さくなったためと考えられる。図1に
0.03wt%C材(No.1〜7)について軟化幅の
比:Rと[Nbwt%][Nwt%]の関係を示す。本
発明の範囲である7×10-4≧[Nbwt%][Nwt
%]≧5×10-5でR≦0.6、さらに、7×10-4≧
[Nbwt%][Nwt%]≧2×10-4でR≦0.3
と良好な値を示すことがわかる。
【0015】工程条件については、No.5について種
々の条件を変えて機械的特性を調査した。圧延仕上げ温
度からAr1 までの冷速が早すぎるとフェライトの体積
率が低く低延性になってしまう。また、Ar1 からの冷
却速度が遅くなると、硬質のマルテンサイトの代わりに
パーライトが生成して強度・延性バランスの悪いものと
なってしまう。圧延仕上げ温度が低くなっても延性が低
下してしまう。これは、2相域での圧延となり、フェラ
イト相に比較的高い転位密度が残存したためと考えられ
る。
々の条件を変えて機械的特性を調査した。圧延仕上げ温
度からAr1 までの冷速が早すぎるとフェライトの体積
率が低く低延性になってしまう。また、Ar1 からの冷
却速度が遅くなると、硬質のマルテンサイトの代わりに
パーライトが生成して強度・延性バランスの悪いものと
なってしまう。圧延仕上げ温度が低くなっても延性が低
下してしまう。これは、2相域での圧延となり、フェラ
イト相に比較的高い転位密度が残存したためと考えられ
る。
【0016】
【発明の効果】本発明により溶接をともなう自動車足廻
り等の構造部材に用いられる薄鋼板の溶接熱影響部の軟
化を防止することが出来る。
り等の構造部材に用いられる薄鋼板の溶接熱影響部の軟
化を防止することが出来る。
【図1】軟化幅比:R(鋼材の軟化幅/Nb無添加のN
o.1鋼の軟化幅)と[Nwt%][Nbwt%]の関
係を示す図である。
o.1鋼の軟化幅)と[Nwt%][Nbwt%]の関
係を示す図である。
フロントページの続き (72)発明者 岸田 宏司 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 高橋 学 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 水橋 伸雄 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 古追 誠司 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 Fターム(参考) 4K037 EA05 EA15 EA16 EA18 EA19 EA27 EA28 EB11 FA02 FA03 FC07 FD02 FD03 FD04
Claims (2)
- 【請求項1】 重量%で、 C :0.01〜0.05% Si:0.5〜3.0% Mn:0.8〜3.0% Nb:0.02〜0.10% N :0.002〜0.010% を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、
7.0×10-4≧[Nwt%][Nbwt%]≧5.0
×10-5を満たし、フェライトおよびマルテンサイトか
ら成る溶接熱影響軟化部の狭い高張力薄鋼板。 - 【請求項2】 重量%で、 C :0.01〜0.05% Si:0.5〜3.0% Mn:0.8〜3.0% Nb:0.02〜0.10% N :0.002〜0.010% を含有し、さらに7.0×10-4≧[Nwt%][Nb
wt%]≧5.0×10 -5を満たし、残部がFeおよび
不可避的不純物からなる鋳片を1100℃〜1250℃
に加熱して圧延し、圧延終了温度をAr3 以上Ar3 +
100℃以下とし、その後圧延終了温度からAr1 点ま
での冷却を20〜7℃/sで除冷してフェライト相を体
積率で80%以上得た後で10℃〜200℃に平均冷却
速度を20℃/s〜100℃/sで冷却するフェライト
およびマルテンサイトから成る溶接熱影響軟化部の狭い
高張力薄鋼板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35243298A JP2000178654A (ja) | 1998-12-11 | 1998-12-11 | 溶接熱影響軟化部の狭い高張力薄鋼板とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35243298A JP2000178654A (ja) | 1998-12-11 | 1998-12-11 | 溶接熱影響軟化部の狭い高張力薄鋼板とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000178654A true JP2000178654A (ja) | 2000-06-27 |
Family
ID=18424045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35243298A Withdrawn JP2000178654A (ja) | 1998-12-11 | 1998-12-11 | 溶接熱影響軟化部の狭い高張力薄鋼板とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000178654A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7749338B2 (en) | 2002-12-24 | 2010-07-06 | Nippon Steel Corporation | High burring, high strength steel sheet excellent in softening resistance of weld heat affected zone and method of production of same |
-
1998
- 1998-12-11 JP JP35243298A patent/JP2000178654A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7749338B2 (en) | 2002-12-24 | 2010-07-06 | Nippon Steel Corporation | High burring, high strength steel sheet excellent in softening resistance of weld heat affected zone and method of production of same |
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