BR112017007462B1

BR112017007462B1 - steel material for high heat input welding

Info

Publication number: BR112017007462B1
Application number: BR112017007462-1A
Authority: BR
Inventors: Ryo Arao; Katsuyuki Ichimiya; Kazukuni Hase
Original assignee: Jfe Steel Corporation
Priority date: 2014-10-17
Filing date: 2015-10-14
Publication date: 2021-05-25
Also published as: KR101930181B1; JPWO2016060141A1; KR20170054520A; CN107109596A; BR112017007462A2; WO2016060141A1; JP6418418B2

Abstract

A presente invenção refere-se a um material de aço para soldagem de alto aporte de calor que, de acordo com a invenção, contém, em % em massa, C: 0,03 a 0,10%, Si: 0,01 a 0,08%, Mn: 0,8 a 2,0%, S: 0,0005 a 0,0050%, Ti: 0,005 a 0,050%, Cu: 0,20 a 1,00%, Ni: mais do que 0,20% mas não mais do que 2,00%, N: 0,0040 a 0,0100% e B: 0,0003 a 0,0030%, desde que Ti/N seja não menos do que 2,0, mas menos do que 4,0 e um valor A (= 2256 ^ Ti ? 7716N + 10000B) seja 3 a 25 e Ceq seja 0,38 a 0,43, e tenha um limite de escoamento de não menos do que 460 MPa, em que um constituinte de martensita e austenita, em uma vizinhança de linha de fusão de uma zona afetada por calor, é não mais do que 1% em vol. e um constituinte de martensita e austenita, em uma porção mais amolecida da zona afetada por calor, é não menos do que 5% em vol. ao ser submetido a uma soldagem de alto aporte de calor, em um aporte de calor de soldagem de mais do que 200 kJ/cm, e possa fornecer uma junta de solda que tenha excelente resistência e rigidez, mesmo ao ser submetido a uma soldagem de alto aporte de calor.The present invention relates to a high heat input steel material for welding which, according to the invention, contains, in % by mass, C: 0.03 to 0.10%, Si: 0.01 to 0.08%, Mn: 0.8 to 2.0%, S: 0.0005 to 0.0050%, Ti: 0.005 to 0.050%, Cu: 0.20 to 1.00%, Ni: more than 0.20% but not more than 2.00%, N: 0.0040 to 0.0100% and B: 0.0003 to 0.0030%, provided that Ti/N is not less than 2.0, but less than 4.0 and an A value (= 2256 ^ Ti ? 7716N + 10000B) is 3 to 25 and Ceq is 0.38 to 0.43, and has a yield point of not less than 460 MPa, wherein a constituent of martensite and austenite, in a fusion line neighborhood of a heat-affected zone, is no more than 1% by vol. and a constituent of martensite and austenite, in a softer portion of the heat-affected zone, is not less than 5% by vol. when subjected to a high heat input welding, at a welding heat input of more than 200 kJ/cm, and can provide a weld joint that has excellent strength and rigidity, even when subjected to a welding of high heat input.

Description

FIELD OF TECHNIQUE

[0001] Esta invenção refere-se a um material de aço para solda gem usado em várias estruturas de aço para navios, construções, en-genharia civil e assim por diante, que tem um limite de escoamento de não menos do que 460 MPa e é submetido a uma soldagem de alto aporte de calor em um aporte de calor de soldagem que excede 200 kJ/cm, e mais particularmente, a um material de aço para soldagem de alto aporte de calor que é excelente na rigidez de uma parte de solda e na resistência de uma junta de solda ao ser submetido à soldagem de alto aporte de calor. Ademais, o material de aço para soldagem de alto aporte de calor, de acordo com a invenção, significa um material de aço produzido por laminação a quente de uma matéria-prima de aço, que inclui aço de perfil, barra de aço, aço de vara e assim por diante, além de chapa de aço espessa.[0001] This invention relates to a steel welding material used in various steel structures for ships, buildings, civil engineering and so on, which has a yield limit of not less than 460 MPa and is subjected to high heat input welding at a welding heat input exceeding 200 kJ/cm, and more particularly, to a high heat input welding steel material which is excellent in the rigidity of a weld part and in the resistance of a solder joint when subjected to high heat input soldering. Furthermore, the high heat input welding steel material according to the invention means a steel material produced by hot rolling a steel raw material, which includes profile steel, steel bar, steel rod and so on, in addition to thick steel plate.

RELATED TECHNIQUE

[0002] As estruturas de aço e similares usadas no campo de navios, construções, engenharia civil, e assim por diante, são comuns que sejam uma estrutura acabada em um formato desejado por junção por solda. Por essa razão, essas estruturas são exigidas por serem excelentes na resistência e narigidez de uma parte de solda, além da garantia de resistência e rigidez em um material de aço a ser usado (metal de base) do ponto de vista de garantia de segurança.[0002] Steel structures and the like used in the field of ships, constructions, civil engineering, and so on, are common to be a finished structure in a desired shape by weld joining. For this reason, these structures are required to be excellent in strength and stiffness of a weld part, as well as ensuring strength and stiffness in a steel material to be used (base metal) from a safety assurance standpoint.

[0003] Nos últimos anos, os navios e as estruturas de aço tem aumentado em tamanho e, então, o fortalecimento e engrossamento de materiais de aço a serem usados são ativamente promovidos. Como resultado, um método de soldagem de de alta eficiência e de alto aporte de calor, tal como soldagem por arco submerso, soldagem por eletrogás, soldagem por eletroescória ou similares está sendo aplicado aplicado em um procedimento de soldagem. Por essa razão, o material de aço é exigido que seja excelente na resistência e na rigidez da parte de solda, mesmo se o procedimento for realizado pela soldagem por alto aporte de calor.[0003] In recent years, ships and steel structures have increased in size and so the strengthening and thickening of steel materials to be used are actively promoted. As a result, a high efficiency, high heat input welding method such as submerged arc welding, electrogas welding, electroslag welding or the like is being applied in a welding procedure. For this reason, the steel material is required to be excellent in strength and rigidity of the weld part, even if the procedure is carried out by high heat input welding.

[0004] A microestrutura da parte de solda, quando o material de aço é submetido à soldagem de alto aporte de calor, é explicada abaixo. No centro da parte de solda é existente um metal de solda no qual ambos os metais de depósito gerados a partir de um metal de base derretido e um material de soldagem são substancial e uniformemente misturados e solidificados em um estado de derretimento, e uma zona afetada por calor (HAZ) formada modificando-se a microestrutura e as características do metal de base por calor na soldagem é existente em ambos os lados do metal de solda, e o metal de base é existente fora da mesma. Uma porção que entra em contato com o metal de solda na zona afetada por calor (porção de fronteira) é usualmente chamada de “linha de fusão”. Uma vizinhança da linha de fusão na zona afetada por calor (doravante denominada simplesmente como “vizinhança de linha de fusão”) é uma região aquecida a uma temperatura mais próxima ao ponto de fusão na zona afetada por calor, então os grãos de cristal se tornam grandes e a rigidez é notavelmente deteriorada. Por outro lado, em uma porção levemente separada da linha de fusão na porção afetada por calor, é existente uma porção que inclui grãos finos de cristal e que tem uma rigidez inferior (doravante denominada simplesmente como “porção mais amolecida”), que é conhecida como uma causa primária de diminuição da resistência de junta.[0004] The microstructure of the weld part, when the steel material is subjected to high heat input welding, is explained below. At the center of the weld part is a weld metal in which both deposit metals generated from a molten base metal and a weld material are substantially uniformly mixed and solidified in a molten state, and an affected zone by heat (HAZ) formed by modifying the microstructure and characteristics of the base metal, heat in the weld is existing on both sides of the weld metal, and the base metal is existing outside of the weld metal. A portion that comes into contact with the weld metal in the heat-affected zone (the boundary portion) is usually called a “melting line”. A neighborhood of the fusion line in the heat-affected zone (hereafter referred to simply as "melting line neighborhood") is a region heated to a temperature closer to the melting point in the heat-affected zone, so the crystal grains become large and stiffness is noticeably deteriorated. On the other hand, in a slightly separated portion of the fusion line in the heat-affected portion, there is a portion that includes fine crystal grains and has a lower stiffness (hereinafter simply referred to as the "softer portion"), which is known as a primary cause of decreased joint strength.

[0005] Como uma contramedida para a diminuição da rigidez na vizinhança de linha de fusão, são propostos vários materiais de aço para soldagem de alto aporte de calor. Por exemplo, um método de dispersão fina TiN no aço para suprimir o aumento de grãos de austenita na zona afetada por calor ou para ser utilizado como núcleo de transformação de ferrita na zona afetada por calor é colocado em prática. Na vizinhança de linha de fusão aquecida a uma faixa de temperatura mais alta que dissolve TiN durante a soldagem, entretanto, o efeito acima de TiN não pode ser obtido, e, adversamente aqui, há um problema de que a microestrutura de base é fragilizada pelo Ti e pelo N com soluto sólido para diminuir consideravelmente a rigidez.[0005] As a countermeasure for decreasing stiffness in the vicinity of the fusion line, various steel materials for high heat input welding are proposed. For example, a method of fine TiN dispersion in steel to suppress the increase of austenite grains in the heat affected zone or to be used as a ferrite transformation core in the heat affected zone is put into practice. In the vicinity of a fusion line heated to a higher temperature range which dissolves TiN during welding, however, the effect above TiN cannot be obtained, and, adversely here, there is a problem that the base microstructure is weakened by the Ti and by N with solid solute to considerably decrease stiffness.

[0006] Para essa finalidade, é proposto um método de aumento da rigidez da parte de solda por óxido de Ti com dispersão fina, TiOx (em que x: 0,65 a 1,3) que tem um tamanho de grão de não mais do que 5 μm não dissolvido, mesmo no aquecimento a uma temperatura próxima ao ponto de fusão no aço e que utiliza como um núcleo que forma ferrita acicular na zona afetada por calor (por exemplo, consultar o Documento de Patente 1) ou ajustando os terrores de B, N e sol. de Al para faixas apropriadas para precipitar ativamente BN que refina a zona afetada por calor (por exemplo, consultar o Documento de Patente 2). Entretanto, é difícil dispersar o óxido de Ti no aço fina e uniformemente, de modo que uma técnica de aprimoramento da capacidade de dispersão seja examinada pela composição do óxido, mas é difícil suprimir o crescimento de grãos de austenita na zona afetada por calor por soldagem de alto aporte de calor de mais do que 200 kJ/cm no método dos Documentos de Patente 1 e 2. No Documento de Patente 3, é revelado um método em que uma inclusão não metálica baseada em Ca que promove a transformação de ferrita como um núcleo de transformação na zona afetada por calor é finamente dispersada no aço ajustando-se adequadamente os teores de Ca, O e S para aprimorar a rigidez da zona afetada por calor por soldagem de alto aporte de calor de mais do que 200 kJ/cm.[0006] For this purpose, a method of increasing the stiffness of the solder part by Ti oxide with fine dispersion, TiOx (where x: 0.65 to 1.3) which has a grain size of no more, is proposed. than 5 μm undissolved, even when heating to a temperature close to the melting point of steel and using as a core that forms acicular ferrite in the heat-affected zone (eg, see Patent Document 1) or by adjusting the terrors of B, N and sol. of Al for suitable ranges to actively precipitate BN that refines the heat-affected zone (eg, see Patent Document 2). However, it is difficult to disperse the Ti oxide in the steel finely and evenly, so a dispersibility improvement technique is examined by the oxide composition, but it is difficult to suppress the growth of austenite grains in the heat affected zone by welding. of high heat input of more than 200 kJ/cm in the method of Patent Documents 1 and 2. In Patent Document 3, a method is disclosed in which a non-metallic Ca-based inclusion that promotes the transformation of ferrite as a Transformation core in the heat affected zone is finely dispersed in the steel by properly adjusting the Ca, O and S contents to improve the stiffness of the heat affected zone by high heat input welding of more than 200 kJ/cm.

[0007] De acordo com estudos subsequentes, entretanto, verificou-se que, quando um aço que tem um limite de escoamento de não menos do que 460 MPa e adicionado com uma quantidade relativamente grande de C ou um elemento de liga é submetido a uma soldagem de alto aporte de calor em um aporte de calor de soldagem que excede 200 kJ/cm, uma microestrutura de fragilização dura chamada de um constituinte de martensita e austenita (MA) é formada na vizinhança de linha de fusão para diminuir a rigidez da parte de solda. Aqui, a vizinhança de linha de fusão significa uma zona afetada por calor em que grãos de austenita são aumentados ao máximo. No Documento de Patente 4, e assim por diante, é revelado um método de supressão da formação de um constituinte de martensita e austenita diminuindo-se os teores de C e Si e diminuindo-se, adicionalmente, o teor de P.[0007] According to subsequent studies, however, it has been found that when a steel having a yield strength of not less than 460 MPa and added with a relatively large amount of C or an alloying element is subjected to a high heat input welding In a welding heat input that exceeds 200 kJ/cm, a hard embrittlement microstructure called a martensite and austenite (MA) constituent is formed in the vicinity of the fusion line to decrease the stiffness of the part. soldering. Here, the fusion line neighborhood means a heat-affected zone in which austenite grains are maximally increased. In Patent Document 4, and so on, a method of suppressing the formation of a constituent of martensite and austenite by lowering the C and Si contents and further lowering the P content is disclosed.

[0008] Por outro lado, a técnica de supressão do amolecimento da zona afetada por calor por soldagem de alto aporte de calor não é tão estudada, conforme comparado com a técnica de impedimento da diminuição de rigidez na parte de solda. Alguns métodos são propostos, embora os mesmos não sejam descritos nos Documentos de Patente 1 a 4. Esses métodos são grosseiramente divididos em uma técnica de utilização de um elemento de resistência de precipitação, tal como Nb, V, ou similares, e uma técnica de utilização de endurecimento de B. Por exemplo, o Documento de Patente 5 propõe um método de supressão do amolecimento da zona afetada por calor aumentando-se C, diminuindo-se Si e Mn e incluindo-se Nb e V, e o Documento de Patente 6 propõe um método de supressão do amolecimento da zona afetada por calor definindo-se uma fórmula que contém uma grande quantidade de Ti, B e Nb, em relação a N, e o Documento de Patente 7 propõe um método de supressão do amolecimento da zona afetada por calor definindo-se uma quantidade de B com soluto sólido.[0008] On the other hand, the technique of suppressing the softening of the heat affected zone by welding with high heat input is not so studied, as compared with the technique of preventing the decrease of stiffness in the weld part. Some methods are proposed, although they are not described in Patent Documents 1 to 4. These methods are roughly divided into a technique of using a precipitation resistance element, such as Nb, V, or the like, and a technique of use of hardening of B. For example, Patent Document 5 proposes a method of suppressing the softening of the heat-affected zone by increasing C, decreasing Si and Mn and including Nb and V, and the Patent Document 6 proposes a method of suppressing the softening of the heat-affected zone by defining a formula that contains a large amount of Ti, B and Nb, in relation to N, and Patent Document 7 proposes a method of suppressing the softening of the zone. affected by heat defining an amount of B with solid solute.

PRIOR TECHNIQUE DOCUMENTS PATENT DOCUMENTS

[0009] Documento de Patente 1: JP-A-S57-051243[0009] Patent Document 1: JP-A-S57-051243

[00010] Documento de Patente 2: JP-A-S62-170459[00010] Patent Document 2: JP-A-S62-170459

[00011] Documento de Patente 3: Patente Japonesa No 3546308[00011] Patent Document 3: Japanese Patent No. 3546308

[00012] Documento de Patente 4: JP-A-2008-163446[00012] Patent Document 4: JP-A-2008-163446

[00013] Documento de Patente 5: JP-A-S60-067622[00013] Patent Document 5: JP-A-S60-067622

[00014] Documento de Patente 6: JP-A-2007-177327[00014] Patent Document 6: JP-A-2007-177327

[00015] Documento de Patente 7: Patente Japonesa No 4233033[00015] Patent Document 7: Japanese Patent No 4233033

SUMMARY OF THE INVENTION TASK TO BE SOLVED BY THE INVENTION

[00016] Nos últimos anos, uma tendência de que uma soldagem de alto aporte de calor que excede 200 kJ/cm seja aplicada a um material de aço de alta resistência que tem um limite de escoamento que excede 460 MPa é crescente, em associação com o aumento da resistência no material de aço usado para as estruturas de aço. Entretanto, quando a soldagem de alto aporte de calor que excede 200 kJ/cm é aplicada a materiais de aço que têm uma grande quantidade adicional de elementos de liga, um Ceq equivalente de alto teor de carbono e um limite de escoamento de mais do que 460 MPa, a vizinhança de linha de fusão se torna uma microestrutura misturada de ferrita e bainita, devido ao fato de que a taxa de resfriamento é lenta, e, então, a fragilização é causada e o amolecimento se torna maior em uma região levemente separada da linha de fusão (porção mais amolecida) para diminuir notavelmente a rigidez e a resistência da junta de solda.[00016] In recent years, a trend that a high heat input welding that exceeds 200 kJ/cm is applied to a high strength steel material that has a yield strength that exceeds 460 MPa is increasing, in association with the increased strength in the steel material used for steel structures. However, when high heat input welding that exceeds 200 kJ/cm is applied to steel materials that have a large additional amount of alloying elements, an equivalent high carbon Ceq and a yield limit of more than 460 MPa, the fusion line neighborhood becomes a mixed microstructure of ferrite and bainite, due to the fact that the cooling rate is slow, and then embrittlement is caused and softening becomes greater in a slightly separated region of the fusion line (softer portion) to noticeably decrease the stiffness and strength of the weld joint.

[00017] A invenção é produzida em vista dos problemas mencionados anteriormente inerentes às técnicas convencionais, e é para fornecer um material de aço para soldagem de alto aporte de calor que tem um limite de escoamento de não menos do que 460 MPa e capaz de fornecimento de uma junta de solda que seja excelente na rigidez da vizinhança de linha de fusão e na resistência da porção mais amolecida, mesmo ao ser submetida a uma soldagem de alto aporte de calor em um aporte de calor de soldagem que excede 200 kJ/cm.[00017] The invention is produced in view of the aforementioned problems inherent in conventional techniques, and is to provide a high heat input welding steel material that has a flow limit of not less than 460 MPa and capable of supply of a weld joint that excels in the rigidity of the fusion line vicinity and the strength of the softest portion, even when subjected to a high heat input weld at a weld heat input that exceeds 200 kJ/cm.

SOLUTION FOR THE TASK

[00018] Os inventores examinaram uma influência de fatores de elementos de liga e de microestrutura sobre a rigidez da vizinhança de linha de fusão e a resistência da porção mais amolecida, quando um material de aço de alta resistência que tem um limite de escoamento de não menos do que 460 MPa é submetido a uma soldagem de alto aporte de calor em um aporte de calor de soldagem que excede 200 kJ/cm. Como um resultado, verificou-se que a rigidez da vizinhança de linha de fusão é parcamente afetada, mesmo se a existência do constituinte de martensita e austenita for pequena, embora a resistência da porção mais amolecida seja bastante aumentada quando a quantidade pequena do constituinte de martensita e austenita é existente.[00018] The inventors examined an influence of alloying elements and microstructure factors on the stiffness of the fusion line vicinity and the strength of the softer portion, when a high strength steel material having a yield strength of no less than 460 MPa is subjected to high heat input welding at a welding heat input exceeding 200 kJ/cm. As a result, it was found that the rigidity of the fusion line neighborhood is poorly affected, even if the existence of the martensite and austenite constituent is small, although the strength of the softer portion is greatly increased when the small amount of the constituent of martensite and austenite is existent.

[00019] Consequentemente, os inventores examinaram um método de aumento da quantidade do constituinte de martensita e austenita formada na porção mais amolecida, enquanto suprime a formação do constituinte de martensita e austenita na vizinhança de linha de fusão. Como um resultado, verificou-se que a formação do constituinte de martensita e austenita na vizinhança de linha de fusão pode ser suprimida diminuindo-se o teor de C e diminuindo-se adicionalmente os teores de Si e P, enquanto a formação do constituinte de martensita e austenita na porção mais amolecida pode ser promovida sem que seja aumentado o constituinte de martensita e austenita na vizinhança de linha de fusão adicionando-se uma quantidade adequada de Ni e controlando-se adicionalmente os teores de B, Ti e N para faixas apropriadas, a fim de expressar um efeito de aprimoramento do endurecimento de B ao máximo, e a invenção foi executada.[00019] Consequently, the inventors examined a method of increasing the amount of the constituent of martensite and austenite formed in the softer portion, while suppressing the formation of the constituent of martensite and austenite in the vicinity of the melting line. As a result, it was found that the formation of the constituent of martensite and austenite in the vicinity of the melting line can be suppressed by decreasing the content of C and further decreasing the contents of Si and P, while the formation of the constituent of martensite and austenite in the softer portion can be promoted without increasing the martensite and austenite constituent in the vicinity of the melting line by adding an adequate amount of Ni and additionally controlling the contents of B, Ti and N for appropriate ranges , in order to express a B hardening enhancing effect to the maximum, and the invention was carried out.

[00020] Ou seja, a presente invenção é um material de aço para soldagem de alto aporte de calor caracterizada por ter uma composição química que compreende C: 0,03 a 0,10 % em massa, Si: 0,01 a 0,08% em massa, Mn: 0,8 a 2,0% em massa, P: não mais do que 0,010 % em massa, S: 0,0005 a 0,0050% em massa, Al: 0,005 a 0,100% em massa, Nb: 0,003 a 0,030% em massa, Ti: 0,005 a 0,050% em massa, Cu: 0,20 a 1,00% em massa, Ni: mais do que 0,20% em massa, mas não mais do que 2,00% em massa, N: 0,0040 a 0,0100% em massa, B: 0,0003 a 0,0030% em massa e o restante sendo Fe e impurezas inevitáveis, desde que uma razão de teor de Ti para N (Ti/N) seja não menos do que 2,0, mas menos do que 4,0, e um valor A definido na fórmula (1) a seguir: A = 2256 x Ti - 7716N + 10000B ...(1) está em uma faixa de 3 a 25, e um valor Ceq definido na fórmula (2) a seguir: Ceq = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Cu + Ni)/15 ...(2) está em uma faixa de 0,38 a 0,43, e tem um limite de escoamento de não menos do que 460 MPa, em que um constituinte de martensita e austenita em uma vizinhança de linha de fusão em uma zona afetada por calor é não mais do que 1% em vol. e um constituinte de martensita e austenita em uma porção mais amolecida na zona afetada por calor é não menos do que 5% em vol. ao ser submetido a uma soldagem de alto aporte de calor em um aporte de calor de soldagem de mais do que 200 kJ/cm. Aqui, cada símbolo de elemento nas fórmulas (1) e (2) mostra um teor de cada elemento (% em massa).[00020] That is, the present invention is a steel material for welding with high heat input characterized by having a chemical composition comprising C: 0.03 to 0.10% by mass, Si: 0.01 to 0, 08% by mass, Mn: 0.8 to 2.0% by mass, P: not more than 0.010% by mass, S: 0.0005 to 0.0050% by mass, Al: 0.005 to 0.100% by mass , Nb: 0.003 to 0.030% by mass, Ti: 0.005 to 0.050% by mass, Cu: 0.20 to 1.00% by mass, Ni: more than 0.20% by mass, but not more than 2 .00% by mass, N: 0.0040 to 0.0100% by mass, B: 0.0003 to 0.0030% by mass and the rest being Fe and unavoidable impurities, provided a Ti to N content ratio (Ti/N) is not less than 2.0, but less than 4.0, and a value A defined in formula (1) below: A = 2256 x Ti - 7716N + 10000B ...(1) is in a range of 3 to 25, and a Ceq value defined in the following formula (2): Ceq = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Cu + Ni)/15 ... (2) is in a range of 0.38 to 0.43, and has a yield point of not less than 460 MPa, in that a constituent of martensite and austenite in a melt-line neighborhood in a heat-affected zone is no more than 1% by vol. and a constituent of martensite and austenite in a softer portion in the heat affected zone is not less than 5% by vol. when subjected to high heat input welding at a welding heat input of more than 200 kJ/cm. Here, each element symbol in formulas (1) and (2) shows a content of each element (% by mass).

[00021] O material de aço para soldagem de alto aporte de calor, de acordo com a invenção, é caracterizado por conter um ou mais selecionados a partir de V: não mais do que 0,20% em massa, Cr: não mais do que 0,40% em massa e Mo: não mais do que 0,40% em massa, além da composição química acima.[00021] The steel material for high heat input welding, according to the invention, is characterized by containing one or more selected from V: not more than 0.20% by mass, Cr: not more than than 0.40% by mass and Mo: not more than 0.40% by mass, in addition to the above chemical composition.

[00022] Adicionalmente, o material de aço para soldagem de alto aporte de calor, de acordo com a invenção, é caracterizado por conter um ou mais selecionados a partir de Mg: 0,0005 a 0,0050% em massa, Zr: 0,0010 a 0,0200% em massa, REM: 0,0010 a 0,0200% em massa e Ca: 0,0005 a 0,0050% em massa, além da composição química acima.[00022] Additionally, the steel material for high heat input welding, according to the invention, is characterized by containing one or more selected from Mg: 0.0005 to 0.0050% by mass, Zr: 0 0.0010 to 0.0200% by mass, REM: 0.0010 to 0.0200% by mass and Ca: 0.0005 to 0.0050% by mass, in addition to the chemical composition above.

EFFECT OF THE INVENTION

[00023] De acordo com a invenção, uma junta de solda que tem boa rigidez e resistência pode ser garantida, mesmo quando um material de aço de alta resistência que tem um limite de escoamento de não menos do que 460 MPa é submetido a uma soldagem de alto aporte de calor que excede 200 kJ/cm, o que contribui amplamente para o aprimoramento de qualidade de navios e estruturas de tamanho grande construídos pela soldagem de alto aporte de calor, tal como soldagem por arco submerso e soldagem por eletroescória.[00023] According to the invention, a weld joint that has good rigidity and strength can be guaranteed even when a high strength steel material that has a yield strength of not less than 460 MPa is subjected to a weld of high heat input exceeding 200 kJ/cm, which greatly contributes to the quality improvement of ships and oversize structures built by high heat input welding such as submerged arc welding and electroslag welding.

MODALITIES FOR CARRYING OUT THE INVENTION

[00024] Primeiro, a ideia básica da técnica da invenção será descrita.[00024] First, the basic idea of the technique of the invention will be described.

[00025] Os inventores examinaram uma influência de fatores de elementos de liga e de microestrutura sobre a rigidez da vizinhança de linha de fusão e a resistência da porção mais amolecida, quando um material de aço de alta resistência que tem um limite de escoamento de não menos do que 460 MPa é submetido a uma soldagem de alto aporte de calor em um aporte de calor de soldagem que excede 200 kJ/cm. Como um resultado, verificou-se que a rigidez na vizinhança de linha de fusão é parcamente afetada, mesmo por uma quantidade pequena de um constituinte de martensita e austenita, enquanto a dureza pode ser intensificada para aumentar a resistência na porção mais amolecida, quando uma quantidade pequena de um constituinte de martensita e austenita é inversamente formada. Verificou-se ainda que a formação do constituinte de martensita e austenita na vizinhança de linha de fusão pode ser suprimida diminuindo-se os teores de C, Si e P, enquanto houver um receio de que a diminuição desses elementos diminuirá bastante a resistência da porção mais amolecida.[00025] The inventors examined an influence of alloying elements and microstructure factors on the stiffness of the fusion line vicinity and the strength of the softer portion, when a high strength steel material that has a yield limit of not less than 460 MPa is subjected to high heat input welding at a welding heat input exceeding 200 kJ/cm. As a result, it was found that stiffness in the vicinity of the melt line is poorly affected, even by a small amount of a constituent of martensite and austenite, while hardness can be intensified to increase strength in the softer portion when a small amount of a constituent of martensite and austenite is inversely formed. It was also found that the formation of the constituent of martensite and austenite in the vicinity of the melting line can be suppressed by decreasing the contents of C, Si and P, while there is a fear that the reduction of these elements will greatly reduce the strength of the portion. more softened.

[00026] Por essa razão, os inventores estudaram que a formação do constituinte de martensita e austenita é suprimida na vizinhança de linha de fusão da zona afetada por calor, enquanto uma quantidade pequena do constituinte de martensita e austenita é formada na porção mais amolecida da zona afetada por calor.[00026] For this reason, the inventors studied that the formation of the martensite and austenite constituent is suppressed in the vicinity of the fusion line of the heat affected zone, while a small amount of the martensite and austenite constituent is formed in the softer portion of the heat-affected zone.

[00027] A porção mais amolecida da zona afetada por calor que causa a diminuição de resistência na junta de solda é existente em uma posição levemente separada da linha de fusão ou em uma posição de 10 a 15 mm de distância da linha de fusão, por exemplo, no caso de soldagem de topo em uma espessura de metal de base de 60 mm. Quando a porção mais amolecida é submetida à soldagem de alto aporte de calor, a microestrutura de aço é transformada em austenita. Entretanto, a austenita resultante se torna fina, visto que a temperatura da mesma é inferior àquela da vizinhança de linha de fusão. Por essa razão, o endurecimento é deteriorado, conforme comparado com a vizinhança de linha de fusão que tem um tamanho de grão de austenita grande, e é difícil obter a microestrutura de transformação de bainita ou martensita e, então, a microestrutura é principalmente composta de ferrita. Essa é a razão por que a maioria da porção amolecida é formada.[00027] The softest portion of the heat-affected zone that causes the decrease in strength in the weld joint is existing in a position slightly separated from the fusion line or in a position 10 to 15 mm away from the fusion line, by example in the case of butt welding on a base metal thickness of 60 mm. When the softer portion is subjected to high heat input welding, the steel microstructure is transformed into austenite. However, the resulting austenite becomes thin as its temperature is lower than that of the vicinity of the melting line. For this reason, the hardening is deteriorated as compared to the fusion line neighborhood which has a large austenite grain size, and it is difficult to obtain the bainite or martensite transformation microstructure, and so the microstructure is mainly composed of ferrite. This is why most of the softened portion is formed.

[00028] A fim de aumentar a resistência da porção mais amolecida na zona afetada por calor, por essa razão, é necessário para aumentar a dureza da microestrutura composta principalmente de ferrita. De acordo com os estudos dos inventores, a microestrutura principalmente composta de ferrita na porção mais amolecida compreende ferrita e perlita como uma segunda fase. A fim de aumentar a dureza dessa microestrutura, por essa razão, considera-se que a mesma é eficaz para aprimorar o endurecimento da segunda fase para tornar perlita em martensita (constituinte de martensita e austenita).[00028] In order to increase the strength of the softer portion in the zone affected by heat, for that reason it is necessary to increase the hardness of the microstructure mainly composed of ferrite. According to the inventors' studies, the microstructure mainly composed of ferrite in the softer portion comprises ferrite and perlite as a second phase. In order to increase the hardness of this microstructure, for this reason, it is considered to be effective in improving the hardening of the second phase to turn pearlite into martensite (constituent of martensite and austenite).

[00029] Entretanto, há um receio de que, quando o endurecimento de aço for meramente aumentado para tornar a segunda fase da zona afetada por calor no constituinte de martensita e austenita, a formação do constituinte de martensita e austenita na vizinhança de linha de fusão seja promovida para diminuir a rigidez na vizinhança de linha de fusão. Por essa razão, os inventores estudaram uma influência de um elemento que afeta o endurecimento na formação do constituinte de martensita e austenita na porção mais amolecida e na vizinhança de linha de fusão.[00029] However, there is a fear that when the hardening of steel is merely increased to make the second phase of the heat affected zone into the martensite and austenite constituent, the formation of the martensite and austenite constituent in the vicinity of the melt line be promoted to decrease stiffness in the vicinity of the fusion line. For this reason, the inventors studied the influence of an element that affects hardening on the formation of the martensite and austenite constituent in the softer portion and in the vicinity of the melting line.

[00030] O elemento que afeta o endurecimento pode ser grosseiramente dividido em um elemento com soluto sólido na microestrutura de base para afetar o endurecimento e um elemento segregado no limite de grão para afetar o endurecimento. Como o elemento com soluto sólido para afetar o endurecimento, são incluídos Mn, Cr, Mo, V, Cu, Ni, e assim por diante, além de C. Dentre os mesmos, Ni é precipitado com dificuldade pelo histórico de calor na soldagem ou pela influência de outros elementos adicionados. Por essa razão, verificou-se que Ni tem um efeito de aumentar adicionalmente o endurecimento da microestrutura de segunda fase, conforme comparado aos outros elementos, quando a influência de endurecimento de uma fase de base no endurecimento da microestrutura de segunda fase em uma quantidade de adição igual é comparada.[00030] The hardening affecting element can be roughly divided into an element with solid solute in the base microstructure to affect hardening and a segregated element at the grain boundary to affect hardening. As the element with solid solute to affect hardening, Mn, Cr, Mo, V, Cu, Ni, and so on are included, in addition to C. Among them, Ni is difficultly precipitated by heat history in welding or by the influence of other added elements. For this reason, Ni was found to have an effect of further increasing the hardening of the second phase microstructure, as compared to the other elements, when the influence of hardening of a base phase on the hardening of the second phase microstructure in an amount of equal addition is compared.

[00031] Por outro lado, B é mencionado como o elemento segregado no limite de grão para contribuir para o aprimoramento do endurecimento. Entretanto, quando B é excessivamente adicionado, há um receio de que carboneto ou nitreto grande que contém B seja formado para diminuir a rigidez da vizinhança de linha de fusão na zona afetada por calor. Consequentemente, os inventores verificaram que B exigiu o aprimoramento para o endurecimento da porção mais amolecida na zona afetada por calor pode ser garantido ajustando-se apropriadamente o teor de Ti que tem uma potência de ligação a N mais forte do que aquela de B, em relação ao teor de N, ou ajustando- se apropriadamente Ti/N para fixar N no aço com Ti e controlando-se os teores de Ti, B e N no aço, de modo que um valor A definido na fórmula (1) a seguir: A = 2256 x Ti - 7716N + 10000B ...(1) desde que cada símbolo de elemento mostre cada teor do elemento, esteja em uma faixa de 3 a 25, por meio do qual a formação do constituinte de martensita e austenita na porção mais amolecida pode ser promovida, enquanto suprime a formação do constituinte de martensita e austenita na vizinhança de linha de fusão.[00031] On the other hand, B is mentioned as the segregated element in the grain boundary to contribute to the improvement of hardening. However, when B is added excessively, there is a fear that large carbide or nitride containing B will be formed to decrease the stiffness of the fusion line neighborhood in the heat affected zone. Consequently, the inventors found that B required the improvement so that the hardening of the softer portion in the heat affected zone can be ensured by properly adjusting the content of Ti which has a stronger N-binding potency than that of B, in in relation to the N content, or appropriately adjusting Ti/N to fix N in the steel with Ti and controlling the Ti, B and N contents in the steel such that an A value defined in formula (1) below : A = 2256 x Ti - 7716N + 10000B ...(1) as long as each element symbol shows each element content, is in a range of 3 to 25, whereby the formation of the martensite and austenite constituent in softer portion can be promoted, while suppressing the formation of the martensite and austenite constituent in the vicinity of the fusion line.

[00032] A presente invenção é efetuada adicionando-se considerações adicionais ao conhecimento acima.[00032] The present invention is carried out by adding additional considerations to the above knowledge.

[00033] Posteriormente, o material de aço para soldagem de alto aporte de calor da invenção será explicado.[00033] Subsequently, the high heat input welding steel material of the invention will be explained.

[00034] Primeiro, o material de aço para soldagem de alto aporte de calor pretendido na invenção tem um limite de escoamento de não menos do que 460 MPa, conforme previamente mencionado, e é submetido a uma soldagem de alto aporte de calor que excede 200 kJ/cm. Isso é devido ao fato de que um material de aço de alta resistência que tem um limite de escoamento de não menos do que 460 MPa pretendido na invenção e, especialmente, que tem uma espessura de 30 a 100 mm tende a ser submetido a uma soldagem de alto aporte de calor que excede 200 kJ/cm, a partir de um ponto de vista de aprimoramento de uma eficiência de soldagem, e materiais de aço que estabelecem tanto resistência quanto rigidez sob a condição dessas faixas são fortemente demandados.[00034] First, the high heat input steel material intended in the invention has a yield point of not less than 460 MPa, as previously mentioned, and is subjected to a high heat input welding that exceeds 200 kJ/cm. This is due to the fact that a high strength steel material which has a yield point of not less than the 460 MPa intended in the invention and especially which has a thickness of 30 to 100 mm tends to be subjected to welding of high heat input exceeding 200 kJ/cm, from a welding efficiency improvement standpoint, and steel materials that establish both strength and stiffness under the condition of these ranges are strongly demanded.

[00035] Posteriormente, a fim de estabelecer a rigidez da vizinhança de linha de fusão e a resistência da porção mais amolecida na zona afetada por calor formada pela soldagem de alto aporte de calor que excede 200 kJ/cm, é necessário que uma fração de um constituinte de martensita e austenita formada em cada região no material de aço para soldagem de alto aporte de calor, de acordo com a invenção, esteja na faixa a seguir.[00035] Subsequently, in order to establish the rigidity of the fusion line vicinity and the strength of the softest portion in the heat affected zone formed by high heat input welding that exceeds 200 kJ/cm, it is necessary that a fraction of a constituent of martensite and austenite formed in each region in the steel material for high heat input welding according to the invention is in the following range.

[00036] Constituinte de martensita e austenita na vizinhança de linha de fusão: não mais do que 1% em vol.[00036] Constituent of martensite and austenite in the vicinity of the melting line: not more than 1% by vol.

[00037] A rigidez na parte de solda de alto aporte de calor pode ser aumentada suprimindo-se a formação de um constituinte de martensita e austenita na vizinhança de linha de fusão exposta a uma temperatura superior na zona afetada por calor para aumentar os grãos de austenita. A fim de obter tal efeito, é necessário que uma fração do constituinte de martensita e austenita formada na vizinhança de linha de fusão seja controlada para não mais do que 1% em vol. Aqui, a vizinhança de linha de fusão significa uma zona afetada por calor posicionada dentro de uma faixa de 500 μm a partir da linha de fusão e a maioria degrãos de austenita grandes, e a microestrutura metálica da mesma compreende uma fase principal de ferrita acicular ou bainita e uma segunda fase. A segunda fase pode conter ferrita ou perlita até aproximadamente 20% em vol., além do constituinte de martensita e austenita de não mais do que 1% em vol.[00037] The stiffness in the high heat input part of the weld can be increased by suppressing the formation of a constituent of martensite and austenite in the vicinity of the melt line exposed to a higher temperature in the heat affected zone to increase the grains of austenite. In order to obtain such an effect, it is necessary that a fraction of the constituent martensite and austenite formed in the vicinity of the melting line is controlled to not more than 1% by vol. Here, the fusion line neighborhood means a heat-affected zone positioned within a range of 500 µm from the fusion line and most large austenite grains, and the metallic microstructure thereof comprises a main phase of acicular ferrite or bainite and a second phase. The second phase can contain ferrite or perlite up to approximately 20% by vol., in addition to the constituent of martensite and austenite of not more than 1% by vol.

[00038] Constituinte de martensita e austenita na maioria da porção amolecida: não menos do que 5% em vol.[00038] Constituent of martensite and austenite in most of the softened portion: not less than 5% by vol.

[00039] Uma junta de solda feita de um material de aço que tem um limite de escoamento de não menos do que 460 MPa é necessária para que tenha uma resistência igual àquela do metal de base, ou uma resistência à tração de não menos do que 570 MPa. Como um fator que afeta a resistência à tração da junta de solda, são mencionadas uma resistência de um metal de solda, uma espessura do metal de base, uma dureza da porção mais amolecida, e assim por diante. Dentre as mesmas, a dureza da porção mais amolecida tem a maior influência. A fim de que a junta de solda feita do material de aço que tem um limite de escoamento de não menos do que 460 MPa tenha a resistência acima, a microestrutura da porção mais amolecida compreende uma fase principal de ferrita e uma segunda fase, e é necessário que a segunda fase contenha o constituinte de martensita e austenita de não menos do que 5% em vol. Ademais, o limite superior do constituinte de martensita e austenita na porção mais amolecida não é particularmente limitado, mas é cerca de 15% em vol. no máximo. Além disso, a segunda fase pode conter bainita e perlita até cerca de 20% em vol., além do constituinte de martensita e austenita.[00039] A weld joint made of a steel material that has a yield strength of not less than 460 MPa is required to have a strength equal to that of the base metal, or a tensile strength of not less than 570 MPa. As a factor affecting the tensile strength of the weld joint, a strength of a weld metal, a thickness of the base metal, a hardness of the softest portion, and so on, are mentioned. Among them, the hardness of the softer portion has the greatest influence. In order that the solder joint made of steel material having a yield strength of not less than 460 MPa has the above strength, the microstructure of the softer portion comprises a main ferrite phase and a second phase, and is the second phase must contain the constituent of martensite and austenite of not less than 5% by vol. Furthermore, the upper limit of the martensite and austenite constituent in the softer portion is not particularly limited, but is about 15% by vol. maximum. In addition, the second phase can contain bainite and perlite up to 20% by vol., in addition to the constituent of martensite and austenite.

[00040] Posteriormente, a composição química a ser possuída no material de aço para soldagem de alto aporte de calor, de acordo com a invenção, será explicada.[00040] Subsequently, the chemical composition to be possessed in the steel material for high heat input welding, according to the invention, will be explained.

[00041] C: 0,03 a 0,10% em massa.[00041] C: 0.03 to 0.10% by mass.

[00042] C é um elemento que aumenta a resistência de aço e é necessário que seja adicionado em uma quantidade de não menos do que 0,03% em massa para garantir um limite de escoamento de não menos do que 460 MPa como um material de aço para estrutura de aço. Quando C excede 0,10% em massa, entretanto, o constituinte de martensita e austenita é facilmente formado na vizinhança de linha de fusão, de modo que o limite superior seja definido para 0,10% em massa. Preferencialmente, o mesmo está em uma faixa de 0,05 a 0,08% em massa.[00042] C is an element that increases the strength of steel and is required to be added in an amount of not less than 0.03% by mass to ensure a yield point of not less than 460 MPa as a material of steel to steel frame. When C exceeds 0.10% by mass, however, the martensite and austenite constituent is easily formed in the vicinity of the fusion line, so that the upper limit is set to 0.10% by mass. Preferably, it is in a range of 0.05 to 0.08% by mass.

[00043] Si: 0,01 a 0,08% em massa.[00043] Si: 0.01 to 0.08% by mass.

[00044] Si é um elemento adicionado como um agente desoxidante no derretimento de aço e é necessário que seja adicionado em uma quantidade de não menos do que 0,01% em massa. Quando a quantidade de adição excede 0,08% em massa, entretanto, o constituinte de martensita e austenita é formado na vizinhança de linha de fusão da zona afetada por calor submetido à soldagem de alto aporte de calor para ocasionar a diminuição da rigidez. Por essa razão, Si está em uma faixa de 0,01 a 0,08% em massa. Preferencialmente, o mesmo está em uma faixa de 0,02 a 0,06% em massa.[00044] Si is an element added as a deoxidizing agent in melting steel and is required to be added in an amount of not less than 0.01% by mass. When the addition amount exceeds 0.08% by mass, however, the martensite and austenite constituent is formed in the vicinity of the fusion line of the heat-affected zone subjected to high heat input welding to bring about a decrease in stiffness. For this reason, Si is in a range of 0.01 to 0.08% by mass. Preferably, it is in a range of 0.02 to 0.06% by mass.

[00045] Mn: 0,8 a 2,0% em massa.[00045] Mn: 0.8 to 2.0% by mass.

[00046] Mn é necessário que seja adicionado em uma quantidade de não menos do que 0,8% em massa para garantir a resistência do metal de base. Embora, quando o mesmo excede 2,0% em massa, a rigidez na vizinhança de linha de fusão seja significativamente diminuída. Por essa razão, Mn está em uma faixa de 0,8% em massa a 2,0% em massa. Preferencialmente, o mesmo está em uma faixa de 1,2 a 1,8% em massa.[00046] Mn is required to be added in an amount of not less than 0.8% by mass to ensure the strength of the base metal. However, when it exceeds 2.0% by mass, the stiffness in the vicinity of the fusion line is significantly decreased. For this reason, Mn is in a range of 0.8% by mass to 2.0% by mass. Preferably, it is in a range of 1.2 to 1.8% by mass.

[00047] P: não mais do que 0,010% em massa.[00047] P: not more than 0.010% by mass.

[00048] P promove a formação do constituinte de martensita e austenita na vizinhança de linha de fusão e diminui amplamente a rigidez do mesmo, de modo que o mesmo seja limitado a não mais do que 0,010% em massa. Preferencialmente, esse é não mais que 0,008% em massa.[00048] P promotes the formation of the constituent of martensite and austenite in the vicinity of the fusion line and greatly decreases its stiffness, so that it is limited to no more than 0.010% by mass. Preferably this is no more than 0.008% by mass.

[00049] S: 0,0005 a 0,0050% em massa.[00049] S: 0.0005 to 0.0050% by mass.

[00050] S é um elemento exigido para formar MnS e CaS como um sítio de formação de núcleos de ferrita e é necessário que esteja contido em uma quantidade de não menos do que 0,0005% em massa. Entretanto, quando está excessivamente contido, a diminuição da rigidez no metal de base é causada, de modo que o limite superior é definido para 0,0050% em massa.[00050] S is an element required to form MnS and CaS as a ferrite nuclei forming site and is required to be contained in an amount of not less than 0.0005% by mass. However, when it is excessively contained, a decrease in stiffness in the base metal is caused, so the upper limit is set to 0.0050% by mass.

[00051] Al: 0,005 a 0,100% em massa.[00051] Al: 0.005 to 0.100% by mass.

[00052] Al é um elemento adicionado para desoxidar o aço e é necessário que esteja contido em uma quantidade de não menos do que 0,005% em massa. Entretanto, quando o mesmo é adicionado em uma quantidade que excede 0,100% em massa, não apenas a rigidez do metal de base, mas também a rigidez do metal de solda é diminuída. Por essa razão, Al está em uma faixa de 0,005 a 0,100% em massa. Preferencialmente, o mesmo está em uma faixa de 0,010 a 0,080% em massa.[00052] Al is an element added to deoxidize steel and is required to be contained in an amount of not less than 0.005% by mass. However, when it is added in an amount that exceeds 0.100% by mass, not only the stiffness of the base metal but also the stiffness of the weld metal is decreased. For this reason, Al is in a range of 0.005 to 0.100% by mass. Preferably, it is in a range of 0.010 to 0.080% by mass.

[00053] Nb: 0,003 a 0,030% em massa.[00053] Nb: 0.003 to 0.030% by mass.

[00054] Nb é um elemento eficaz para garantir a resistência do metal de base. Entretanto, quando o teor é de menos do que 0,003% em massa, o efeito acima é pequeno, enquanto quando o mesmo é adicionado em uma quantidade que excede 0,030% em massa, o constituinte de martensita e austenita é formado na vizinhança de linha de fusão para diminuir a rigidez. Por essa razão, Nb está em uma faixa de 0,003 a 0,030% em massa. Preferencialmente, o mesmo está em uma faixa de 0,008 a 0,020% em massa.[00054] Nb is an effective element to ensure the strength of the base metal. However, when the content is less than 0.003% by mass, the above effect is small, while when it is added in an amount exceeding 0.030% by mass, the constituent of martensite and austenite is formed in the vicinity of the line of fusion to decrease stiffness. For this reason, Nb is in a range of 0.003 to 0.030% by mass. Preferably, it is in a range of 0.008 to 0.020% by mass.

[00055] Ti: 0,005 a 0,050% em massa.[00055] Ti: 0.005 to 0.050% by mass.

[00056] Ti forma TiN na solidificação de metal derretido, que é precipitado no metal de base para suprimir o aumento de grãos de austenita e para contribuir para um aumento da rigidez do metal de base. Além disso, o mesmo fixa e diminui a ligação de N a B e garante B com soluto sólido, que atua eficazmente para garantir a resistência do metal de base. Adicionalmente, o mesmo forma um núcleo para transformação de ferrita na zona afetada por calor, o que contribui para o aumento da rigidez da parte soldada. A fim de obter tal efeito, é necessário que seja adicionada uma quantidade de não menos que 0,005% em massa. Por outro lado, quando o mesmo é adicionado em uma quantidade que excede 0,050% em massa, o TiN precipitado é aumentado, e, adversamente, o efeito acima não pode ser obtido. Por essa razão, Ti está em uma faixa de 0,005 a 0,050% em massa. Preferencialmente, o mesmo está em uma faixa de 0,010 a 0,035% em massa.[00056] Ti forms TiN in the solidification of molten metal, which is precipitated into the base metal to suppress the increase in austenite grains and to contribute to an increase in base metal stiffness. Furthermore, it fixes and decreases the binding of N to B and guarantees B with solid solute, which acts effectively to guarantee the strength of the base metal. Additionally, it forms a core for transforming ferrite in the heat-affected zone, which contributes to increasing the rigidity of the welded part. In order to obtain such an effect, an amount of not less than 0.005% by mass needs to be added. On the other hand, when the same is added in an amount exceeding 0.050% by mass, the precipitated TiN is increased, and, adversely, the above effect cannot be obtained. For this reason, Ti is in a range of 0.005 to 0.050% by mass. Preferably, it is in a range of 0.010 to 0.035% by mass.

[00057] B: 0,0003 a 0,0030% em massa.[00057] B: 0.0003 to 0.0030% by mass.

[00058] B forma N e BN na zona afetada por calor e diminui N com soluto sólido. Além disso, o BN formado tem um efeito de aumento da rigidez promovendo-se a transformação de ferrita como um núcleo para transformação. Por essa razão, B está contido em uma quantidade de não menos do que 0,0003% em massa. Entretanto, quando o mesmo é adicionado em uma quantidade que excede 0,0030% em massa, a diminuição da rigidez no metal de base e na zona afetada por calor ocorre. Por essa razão, B está em uma faixa de 0,0003 a 0,0030% em massa. Preferencialmente, o mesmo está em uma faixa de 0,0008 a 0,0020% em massa.[00058] B forms N and BN in the heat affected zone and decreases N with solid solute. In addition, the formed BN has a stiffness-increasing effect by promoting the transformation of ferrite as a core for transformation. For this reason, B is contained in an amount of not less than 0.0003% by mass. However, when it is added in an amount that exceeds 0.0030% by mass, a decrease in stiffness in the base metal and in the heat affected zone occurs. For this reason, B is in a range of 0.0003 to 0.0030% by mass. Preferably, it is in a range of 0.0008 to 0.0020% by mass.

[00059] N: 0,0040 a 0,0100% em massa.[00059] N: 0.0040 to 0.0100% by mass.

[00060] N está contido em uma quantidade de não menos do que 0,0040% em massa para formar TiN. Embora, quando o mesmo é adicionado em uma quantidade que excede 0,0100% em massa, uma quantidade de N com soluto sólido seja aumentada em uma zona que dissolve TiN por aporte de calor durante a soldagem na zona afetada por calor para diminuir a rigidez. Por essa razão, N está em uma faixa de 0,0040 a 0,0100% em massa. Preferencialmente, o mesmo está em uma faixa de 0,0045 a 0,0080% em massa. Mais preferencialmente, o mesmo está em uma faixa de 0,0050 a 0,0070% em massa.[00060] N is contained in an amount of not less than 0.0040% by mass to form TiN. However, when it is added in an amount exceeding 0.0100% by mass, an amount of N with solid solute is increased in a zone that dissolves TiN by heat input during welding in the heat affected zone to decrease stiffness . For this reason, N is in a range of 0.0040 to 0.0100% by mass. Preferably, it is in a range of 0.0045 to 0.0080% by mass. More preferably, it is in a range of 0.0050 to 0.0070% by mass.

[00061] Cu: 0,20 a 1,00% em massa.[00061] Cu: 0.20 to 1.00% by mass.

[00062] Cu é um elemento eficaz para aprimorar o endurecimento e garantir a resistência do metal de base e da junta de solda. A fim de obter tal efeito, é necessário que seja adicionado em uma quantidade de não menos do que 0,20% em massa. Por outro lado, quando o mesmo excede 1,00% em massa, o efeito acima é saturado. Por essa razão, Cu está em uma faixa de 0,20 a 1,00% em massa. Preferencialmente, o mesmo está em uma faixa de 0,30 a 0,80% em massa.[00062] Cu is an effective element to improve hardening and ensure the strength of the base metal and the solder joint. In order to obtain such an effect, it needs to be added in an amount of not less than 0.20% by mass. On the other hand, when it exceeds 1.00% by mass, the above effect is saturated. For this reason, Cu is in a range of 0.20 to 1.00% by mass. Preferably, it is in a range of 0.30 to 0.80% by mass.

[00063] Ni: mais do que 0,20% em massa, mas não mais do que 2,00% em massa.[00063] Ni: more than 0.20% by mass, but not more than 2.00% by mass.

[00064] Ni é um dos elementos essenciais à invenção e tem um efeito de intensificação da resistência do metal de base e de aumento da rigidez através de solução sólida. Além disso, Ni tem um efeito de aumento da rigidez da microestrutura de base através de solução sólida, o que contribui para um aumento na rigidez da vizinhança de linha de fusão na porção afetada por calor. A fim de obter os efeitos acima, é necessário que seja adicionado em uma quantidade que exceda 0,20% em massa. Embora, quando o mesmo excede 2,0% em massa, os efeitos acima sejam saturados. Por essa razão, Ni está em uma faixa de mais do que 0,20% em massa, mas não mais do que 2,00% em massa. Preferencialmente, o mesmo está em uma faixa de 0,60 a 1,50% em massa.[00064] Ni is one of the essential elements to the invention and has an effect of intensifying the strength of the base metal and increasing stiffness through solid solution. Furthermore, Ni has an effect of increasing the stiffness of the base microstructure through solid solution, which contributes to an increase in the stiffness of the fusion line vicinity in the heat affected portion. In order to obtain the above effects, it needs to be added in an amount that exceeds 0.20% by mass. However, when it exceeds 2.0% in mass, the above effects are saturated. For this reason, Ni is in a range of more than 0.20% by mass, but no more than 2.00% by mass. Preferably, it is in a range of 0.60 to 1.50% by mass.

[00065] No material de aço para soldagem de alto aporte de calor, de acordo com a invenção, é necessário preencher a composição química acima, e adicionalmente, os ingredientes acima são necessários para que se satisfaça a relação a seguir.[00065] In the steel material for high heat input welding, according to the invention, it is necessary to fill the above chemical composition, and additionally, the above ingredients are needed to satisfy the following relationship.

[00066] Ti/N: não menos do que 2,0, mas menos do que 4,0.[00066] Ti/N: not less than 2.0, but less than 4.0.

[00067] Visto que Ti/N, como uma razão de teor de Ti para N, exerce em grande parte uma condição finamente dispersa de Ti/N e uma quantidade de N com soluto sólido na vizinhança de linha de fusão da zona afetada por calor, o mesmo é um dos fatores importantes na invenção, junto com um valor A definido pela fórmula (1) descrita posteriormente. Quando Ti/N é menor do que 2,0, o N com soluto sólido é aumentado para diminuir a rigidez da zona afetada por calor ou BN é precipitado na zona afetada por calor para diminuir a quantidade de B exigida para garantir o endurecimento, de modo que se torne difícil garantir a dureza da porção mais amolecida. Embora, quando o mesmo é não menos do que 4,0, N é quase completamente fixado como TiN para diminuir o N com soluto sólido, e então, BN não é precipitado e o borocarboneto de Ti é precipitado, por onde a rigidez da zona afetada por calor é amplamente diminuída. Por essa razão, Ti/N é definido para não menos do que 2,0, mas menos do que 4,0. Preferencialmente, o mesmo está em uma faixa de 2,5 a 3,5. VALOR A: 3 A 25.[00067] Since Ti/N, as a ratio of Ti to N content, largely exerts a finely dispersed condition of Ti/N and an amount of N with solid solute in the vicinity of the melting line of the heat affected zone , it is one of the important factors in the invention, together with an A value defined by formula (1) described below. When Ti/N is less than 2.0, N with solid solute is increased to decrease the stiffness of the heat-affected zone or BN is precipitated in the heat-affected zone to decrease the amount of B required to ensure hardening, of so that it becomes difficult to guarantee the hardness of the softest portion. Although, when it is not less than 4.0, N is almost completely fixed as TiN to lower the N with solid solute, and then BN is not precipitated and Ti borocarbonide is precipitated, hence the stiffness of the zone affected by heat is greatly diminished. For this reason, Ti/N is set to not less than 2.0, but less than 4.0. Preferably, it is in a range of 2.5 to 3.5. VALUE A: 3 to 25.

[00068] O valor A definido na fórmula (1) a seguir: A= 2256xTi -7716N + 10000B „.(1) desde que cada símbolo de elemento na fórmula mostre um teor de cada elemento (% em massa), é um dos fatores importantes na invenção, junto com Ti/N.[00068] The A value defined in the following formula (1): A= 2256xTi -7716N + 10000B „.(1) as long as each element symbol in the formula shows a content of each element (% by mass), it is one of important factors in the invention, along with Ti/N.

[00069] Conforme visto a partir do fato de que a fórmula (1) é representada como A = 10000B -(7716N -2256*Ti) por reescrita, o valor A significa uma quantidade de B com soluto sólido obtida subtraindo-se uma quantidade de B fixada formando-se BN com N com soluto sólido não fixado por Ti a partir de B contido no aço e é um índice que mostra a quantidade de B que atua na transformação como um elemento com soluto sólido quando a reação de formação de TiN, BN ou similar não é avançada, a partir do ponto de vista de equilíbrio.[00069] As seen from the fact that formula (1) is represented as A = 10000B -(7716N -2256*Ti) by rewriting, the value A means a quantity of B with solid solute obtained by subtracting a quantity of fixed B forming BN with N with solid solute not fixed by Ti from B contained in steel and is an index that shows the amount of B that acts in the transformation as an element with solid solute when the reaction to form TiN , BN or similar is not advanced, from the point of view of balance.

[00070] Quando o valor A é de não menos do que 3, mesmo se o material de aço for submetido a um histórico de calor de uma soldagem de alto aporte de calor que exceda 200 kJ/cm, o efeito de aprimoramento do endurecimento pelo B com soluto sólido é suficientemente desenvolvido, e a dureza da porção mais amolecida pode ser feita para não menos do que 160, quando HV10 é uma dureza exigida para garantir a resistência da junta de solda feita de um material de aço que tem um limite de escoamento de não menos do que 460 MPa. Entretanto, quando o valor A excede 25, precipitados grandes de borocarboneto e similares são formados para diminuir a rigidez da vizinhança de linha de fusão na zona afetada por calor. Por essa razão, o valor A está em uma faixa de 3 a 25 na invenção. Preferencialmente, o mesmo está em uma faixa de 6 a 15. Ceq: 0,38 a 0,43.[00070] When the A value is not less than 3, even if the steel material is subjected to a heat history from a high heat input welding that exceeds 200 kJ/cm, the hardening enhancement effect by B with solid solute is sufficiently developed, and the hardness of the softest portion can be made to not less than 160, when HV10 is a hardness required to guarantee the strength of the weld joint made of a steel material that has a limit of yield not less than 460 MPa. However, when the A value exceeds 25, large precipitates of borocarbon and the like are formed to decrease the stiffness of the fusion line vicinity in the heat affected zone. For this reason, the A value is in a range of 3 to 25 in the invention. Preferably, it is in a range of 6 to 15. Ceq: 0.38 to 0.43.

[00071] No material de aço para soldagem de alto aporte de calor, de acordo com a invenção, todos os efeitos de controle de microestrutura, tal como TMCP, e assim por diante, realizados na fabricação do metal de base são perdidos pelo aporte de calor na soldagem. Por essa razão, é necessário estabelecer tanto a resistência quanto a rigidez da junta de solda, mesmo no aquecimento e no resfriamento durante a soldagem. Com essa finalidade, um Ceq equivalente de carbono como um índice de endurecimento é necessário para que seja controlado a uma faixa adequada. Concretamente, é necessário controlar a composição de cada elemento, de modo que o equivalente de carbono Ceq, definido na fórmula (2) a seguir: Ceq = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V) /5 + (Cu + Ni) /15...(2), desde que cada símbolo de elemento mostre um teor de cada elemento (% em massa), se torne uma faixa de 0,38 a 0,43.[00071] In the steel material for high heat input welding, according to the invention, all microstructure control effects, such as TMCP, and so on, performed in the fabrication of the base metal are lost by the input of heat in welding. For this reason, it is necessary to establish both the strength and stiffness of the solder joint, even on heating and cooling during soldering. For this purpose, a carbon equivalent Ceq as a hardening index is required to be controlled to a suitable range. Concretely, it is necessary to control the composition of each element, so that the carbon equivalent Ceq, defined in formula (2) below: Ceq = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V) /5 + (Cu + Ni) /15...(2), since each element symbol shows a content of each element (% by mass), becomes a range from 0.38 to 0.43.

[00072] Quando Ceq é menor do que 0,38, o endurecimento é desprovido, e a dureza da porção mais amolecida é significativamente diminuída, de modo que a resistência desejada da junta de solda não possa ser garantida. Embora, quando Ceq excede 0,43, o endurecimento se torne excessivo, e a formação de ferrita na vizinhança de linha de fusão seja suprimida para promover a formação do constituinte de martensita e austenita, e então, a rigidez não pode ser garantida suficientemente. Um Ceq preferencial está em uma faixa de 0,39 a 0,42.[00072] When Ceq is less than 0.38, hardening is lacking, and the hardness of the softer portion is significantly decreased, so that the desired strength of the solder joint cannot be guaranteed. Although, when Ceq exceeds 0.43, hardening becomes excessive, and the formation of ferrite in the vicinity of the melt line is suppressed to promote the formation of the martensite and austenite constituent, and so, rigidity cannot be sufficiently guaranteed. A preferred Ceq is in a range of 0.39 to 0.42.

[00073] O material de aço para soldagem de alto aporte de calor, de acordo com a invenção, pode conter um ou mais de V, Cr e Mo na faixa a seguir, além dos ingredientes essenciais mencionados acima para o propósito de aumentar a resistência ou similares: V: não mais do que 0,20% em massa.[00073] The steel material for high heat input welding, according to the invention, may contain one or more of V, Cr and Mo in the following range, in addition to the essential ingredients mentioned above for the purpose of increasing strength or similar: V: not more than 0.20% by mass.

[00074] V é precipitado como VN e contribui para um aumento da resistência e da rigidez do metal de base e é um elemento que atua como um núcleo para formar ferrita. A fim de desenvolver tal efeito, é desejável que seja adicionado em uma quantidade não menor que 0,005% em massa. Entretanto, uma adição excessiva adversamente ocorre a cerca da diminuição da rigidez, de modo que que o limite superior seja preferencial ser 0,20% em massa.[00074] V is precipitated as VN and contributes to an increase in the strength and stiffness of the base metal and is an element that acts as a core to form ferrite. In order to develop such an effect, it is desirable that it be added in an amount not less than 0.005% by mass. However, an excessive addition adversely occurs around the decrease in stiffness, so that the upper limit is preferred to be 0.20% by mass.

[00075] Cr: não mais do que 0,40% em massa, Mo: não mais do que 0,40% em massa.[00075] Cr: not more than 0.40% by mass, Mo: not more than 0.40% by mass.

[00076] Cr e Mo são elementos eficazes para aumentar a resistência do metal de base. A fim de obter o efeito, é desejável adicionar cada elemento em uma quantidade de não menos do que 0,02% em massa. Entretanto, uma adição excessiva de cada elemento tem uma má influência na rigidez, de modo que a quantidade seja preferível ser de não mais do que 0,40% em massa, se adicionada.[00076] Cr and Mo are effective elements to increase the strength of the base metal. In order to obtain the effect, it is desirable to add each element in an amount of not less than 0.02% by mass. However, an excessive addition of each element has a bad influence on stiffness, so the amount is preferable to be no more than 0.40% by mass, if added.

[00077] Adicionalmente, além da composição química acima, o material de aço para soldagem de alto aporte de calor, de acordo com a invenção, pode conter um ou mais de Mg, Zr, REM e Ca na faixa a seguir: Mg: 0,0005 a 0,0050% em massa, Zr: 0,0010 a 0,0200% em massa, REM: 0,0010 a 0,0200% em massa, Ca: 0,0005 a 0,0050% em massa.[00077] Additionally, in addition to the chemical composition above, the steel material for high heat input welding, according to the invention, may contain one or more of Mg, Zr, REM and Ca in the following range: Mg: 0 0.0005 to 0.0050% by mass, Zr: 0.0010 to 0.0200% by mass, REM: 0.0010 to 0.0200% by mass, Ca: 0.0005 to 0.0050% by mass.

[00078] Cada um dentre Mg, Zr e REM é um elemento que tem um efeito de aprimorar a rigidez dispersando-se como um óxido. Além disso, os mesmos são elementos eficazes para controlar a forma de inclusão baseada em sulfeto. A fim de desenvolver tais efeitos, é preferencial que se contenha Mg: não menos do que 0,0005% em massa e Zr e REM: não menos do que 0,0010% em massa, respectivamente.[00078] Each of Mg, Zr and REM is an element that has an effect of improving stiffness by dispersing as an oxide. Furthermore, they are effective elements to control the sulfide-based form of inclusion. In order to develop such effects, it is preferable to contain Mg: not less than 0.0005% by mass and Zr and REM: not less than 0.0010% by mass, respectively.

[00079] Quando Mg é adicionado em uma quantidade que excede 0,0050% em massa e Zr e REM são adicionados em cada quantidade que excede 0,0200% em massa, o efeito é apenas saturado. Por essa razão, quando esses elementos são adicionados, as faixas acima são preferenciais.[00079] When Mg is added in an amount that exceeds 0.0050% by mass and Zr and REM are added in each amount that exceeds 0.0200% by mass, the effect is just saturated. For this reason, when these elements are added, the above ranges are preferred.

[00080] Ca é um elemento eficaz para controlar a forma de inclusão baseada em sulfeto. A fim de desenvolver esse efeito, é preferível ser adicionado em uma quantidade de não menos do que 0,0005% em massa. Entretanto, quando o mesmo excede 0,0050% em massa, a pureza é diminuída e a rigidez é deteriorada. Por essa razão, quando Ca está contido, o mesmo é preferencial em uma faixa de 0,0005 a 0,0050% em massa.[00080] Ca is an effective element to control the sulfide-based form of inclusion. In order to develop this effect, it is preferable to be added in an amount of not less than 0.0005% by mass. However, when it exceeds 0.0050% by mass, purity is lowered and stiffness deteriorated. For this reason, when Ca is contained, it is preferred in a range of 0.0005 to 0.0050% by mass.

[00081] No material de aço para soldagem de alto aporte de calor, de acordo com a invenção, o restante, além dos ingredientes acima, é Fe e impurezas inevitáveis.[00081] In the steel material for high heat input welding, according to the invention, the remainder, in addition to the above ingredients, is Fe and unavoidable impurities.

[00082] Posteriormente, o método de produção de um material de aço para soldagem de alto aporte de calor, de acordo com a invenção, será explicado abaixo.[00082] Subsequently, the method of producing a steel material for high heat input welding, according to the invention, will be explained below.

[00083] O material de aço para soldagem de alto aporte de calor, de acordo com a invenção, pode ser produzido pelo método convencionalmente bem conhecido, enquanto o limite de escoamento é não menos do que 460 MPa, e as condições de produção não são particularmente limitadas. Por exemplo, um aço derretido em um conversor, forno elétrico ou similar é submetido a um refinamento secundário por desgaseificação de RH ou similar para ajustar os ingredientes no aço às faixas apropriadas acima e, então, um processo de fundição contínuo ou um processo de produção de blocos de lingote é realizado para formar uma matéria-prima de aço, tal como placa ou similar. Então, a matéria-prima de aço é reaquecida e laminada a quente para formar um material de aço que tem uma dimensão desejada, o qual pode ser produzido através de uma etapa de resfriamento natural ou através de etapas após a laminação a quente, tal como resfriamento por aceleração, arrefecimento diretamente e têmpera, arrefecimento e têmpera por reaquecimento, têmpera normalizadora por reaquecimento, e assim por diante.[00083] The steel material for high heat input welding, according to the invention, can be produced by the conventionally well-known method, while the yield point is not less than 460 MPa, and the production conditions are not particularly limited. For example, a steel melted in a converter, electric furnace or the like is subjected to secondary refinement by RH degassing or the like to adjust the ingredients in the steel to the appropriate ranges above and then a continuous smelting process or a production process Ingot block is carried out to form a steel raw material such as plate or similar. Then, the raw steel material is reheated and hot rolled to form a steel material that has a desired dimension, which can be produced through a natural cooling step or through steps after hot rolling, such as acceleration cooling, direct cooling and quenching, cooling and reheat quenching, reheat normalizing quenching, and so on.

[00084] De acordo com a invenção, mesmo quando o limite de escoamento é não menos do que 460 MPa e uma soldagem de alto aporte de calor é realizada em um aporte de calor de soldagem que excede 200 kJ/cm, uma fração do constituinte de martensita e austenita na vizinhança de linha de fusão da zona afetada por calor pode ser feita para não mais do que 1% em vol., e uma fração do constituinte de martensita e austenita na porção mais amolecida da zona afetada por calor pode ser feita para não menos do que 5% em vol., de modo que possa ser obtido um material de aço para soldagem de alto aporte de calor que seja excelente na resistência e rigidez, não apenas do metal de base, mas também da junta de solda. EXEMPLO[00084] According to the invention, even when the yield point is not less than 460 MPa and a high heat input welding is performed in a welding heat input that exceeds 200 kJ/cm, a fraction of the constituent of martensite and austenite in the vicinity of the fusion line of the heat-affected zone can be made to no more than 1% by vol., and a fraction of the constituent of martensite and austenite in the softer portion of the heat-affected zone can be made to not less than 5% by vol., so that a high heat input steel welding material can be obtained which is excellent in strength and stiffness, not only of the base metal but also of the weld joint. EXAMPLE

[00085] Um aço que tem uma composição química mostrada em N° 1 a 42 da Tabela 1 é laboratorialmente derretido com um forno de derretimento de alta frequência, fundido em um lingote de aço de 150 kg e, então, laminado a quente para formar uma placa de aço que tem uma espessura de 120 mm. Subsequentemente, a placa de aço é aquecida a 1150°C por 2 horas, laminada a quente a uma temperatura de laminação de acabamento de 850 a 900°C para uma espessura de chapa de 60 mm, resfriada a uma temperatura em um centro de espessura de 350°C por resfriamento rápido a uma taxa de resfriamento de 8°C/s em uma posição de 1/4 da espessura de placa e, subsequentemente, naturalmente resfriada para formar uma placa de aço espessa (placa de produto). TABELA 1-1

[00085] A steel having a chemical composition shown in No. 1 to 42 of Table 1 is laboratory melted with a high frequency melting furnace, cast in a 150 kg steel ingot and then hot rolled to form a steel plate that has a thickness of 120 mm. Subsequently, the steel plate is heated at 1150°C for 2 hours, hot rolled to a finishing rolling temperature of 850 to 900°C for a sheet thickness of 60 mm, cooled to a temperature in a center thickness 350°C by rapid cooling at a cooling rate of 8°C/s at a position of 1/4 of the plate thickness and subsequently naturally cooled to form a thick steel plate (product plate). TABLE 1-1

[00086] A placa de aço espessa obtida desse modo é submetida ao teste de avaliação a seguir. MEDIÇÃO DE RESISTÊNCIA DE METAL DE BASE[00086] The thick steel plate obtained in this way is subjected to the following evaluation test. BASE METAL STRENGTH MEASUREMENT

[00087] Um espécime de teste de tração de barra arredondada que tem uma porção paralela de 14 mmΦx85 mm e um comprimento de medição de 70 mm é obtido a partir de uma posição de 1/4 da espessura da placa de aço espessa na direção de largura como uma direção longitudinal do espécime e, então, submetido a um teste de tração para medir a resistência do metal (limite de escoamento YS e resistência à tração TS). MEDIÇÃO DE DUREZA NA PORÇÃO MAIS AMOLECIDA DA ZONA AFETADA POR CALOR E AVALIAÇÃO DE MICROESTRUTURA[00087] A rounded bar tensile test specimen having a parallel portion of 14 mmΦx85 mm and a measurement length of 70 mm is obtained from a position of 1/4 of the thickness of the thick steel plate in the direction of width as a longitudinal direction of the specimen and then subjected to a tensile test to measure the metal strength (yield limit YS and tensile strength TS). HARDNESS MEASUREMENT IN THE SOFTEST PORTION OF THE AREA AFFECTED BY HEAT AND MICROSTRUCTURE ASSESSMENT

[00088] Uma amostra pequena de 3 mmΦx10 mm é obtida a partir da placa de aço espessa, aquecida a 900°C, que corresponde a uma região de austenita exatamente no ponto de transformação AC3 e submetida a um tratamento térmico por meio de resfriamento entre 800 e 500°C por 390 segundos. Então, a dureza de Vickers HV10 é medida em cinco pontos por um método definido em JIS Z 2244(1998), dentre os quais a dureza mais baixa é definida como uma dureza da porção mais amolecida e um valor de dureza de não menos do que 160 é considerado como aprovado.[00088] A small sample of 3 mmΦx10 mm is obtained from the thick steel plate, heated to 900°C, which corresponds to an austenite region exactly at the AC3 transformation point and subjected to a heat treatment by means of cooling between 800 and 500°C for 390 seconds. Then, the Vickers HV10 hardness is measured at five points by a method defined in JIS Z 2244(1998), among which the lowest hardness is defined as a softer portion hardness and a hardness value of not less than 160 is considered as approved.

[00089] Posteriormente, um corte transversal da amostra pequena é entalhado com nital para expor uma microestrutura do mesmo e, então, fotografias da microestrutura são obtidas a partir de 3 ângulos de visão por meio de ampliação de 1000, com um microscópio eletrônico do tipo varredura SEM, a partir do qual uma fração de área de martensita é medida por meio de uma análise de imagem, e um valor médio da mesma é definido como uma fração de área de martensita na porção mais amolecida. RIGIDEZ NA VIZINHANÇA DE LINHA DE FUSÃO DE ZONA AFETADA POR CALOR E AVALIAÇÃO DE MICROESTRUTURA[00089] Subsequently, a cross-section of the small sample is carved with nitral to expose a microstructure of it and then photographs of the microstructure are obtained from 3 angles of view by means of 1000 magnification, with an electron microscope of the type SEM scan, from which an area fraction of martensite is measured by means of an image analysis, and an average value thereof is defined as an area fraction of martensite in the softest portion. RIGIDITY IN THE NEIGHBORHOOD OF THE FUSION LINE OF A ZONE AFFECTED BY HEAT AND MICROSTRUCTURE ASSESSMENT

[00090] Uma amostra que tem uma largura de 80 mm, um comprimento de 80 mm e uma espessura de 15 mm é obtida a partir da placa de aço espessa e submetida a um tratamento térmico aquecendo-se a 1450°C e, então, resfriando-se entre 800 e 500°C por 390 segundos. O tratamento térmico corresponde a um histórico de calor na zona afetada por calor por meio de soldagem por eletrogás a um aporte de calor de 500 kJ/cm.[00090] A sample that has a width of 80 mm, a length of 80 mm and a thickness of 15 mm is obtained from the thick steel plate and subjected to a heat treatment by heating to 1450°C and then cooling between 800 and 500°C for 390 seconds. Heat treatment corresponds to a heat history in the heat-affected zone by means of electrogas welding at a heat input of 500 kJ/cm.

[00091] Posteriormente, um espécime de teste de Charpy com entalhe em V de 2 mm é obtido a partir da amostra, de modo a formar uma direção longitudinal paralela à direção de laminação, e um teste de impacto de Charpy é conduzido no mesmo dentro de uma faixa de temperatura de -100 a 40°C para medir uma temperatura e transição de aparência de fratura vTrs que tem uma porcentagem de fratura dúctil de 50%, da qual não mais alta do que -40°C é avaliada como aprovada.[00091] Subsequently, a 2 mm V-notched Charpy test specimen is obtained from the specimen so as to form a longitudinal direction parallel to the rolling direction, and a Charpy impact test is conducted on it within. from a temperature range of -100 to 40°C to measure a temperature and fracture appearance transition vTrs that has a ductile fracture percentage of 50%, of which no higher than -40°C is assessed as passing.

[00092] Ademais, o corte transversal da amostra, após o tratamento térmico, é entalhado com nital para expor a microestrutura do mesmo, e as fotografias da microestrutura são obtidas a partir de 3 ângulos de visão por meio de ampliação de 1000 com um microscópio eletrônico do tipo varredura SEM, a partir do qual uma fração de área do constituinte de martensita e austenita é medida por meio de uma análise de imagem, e um valor médio da mesma é definido como uma fração do constituinte de martensita e austenita na vizinhança de linha de fusão.[00092] In addition, the cross section of the sample, after heat treatment, is carved with nitral to expose its microstructure, and photographs of the microstructure are obtained from 3 angles of view by magnification of 1000 with a microscope SEM scanning electronic, from which an area fraction of the martensite and austenite constituent is measured by means of an image analysis, and an average value thereof is defined as a fraction of the martensite and austenite constituent in the vicinity of fusion line.

[00093] Os resultados das medições são mostrados na Tabela 2. Conforme visto a partir desses resultados, as placas de aço espessas dos Exemplos Inventivos N° 1 a 21 têm uma resistência desejada do metal de base devido ao fato de que o limite de escoamento YS do metal de base não é menos do que 460 MPa e a resistência à tração TS não é menos do que 570 MPa. Ademais, visto que a fração de martensita na vizinhança de linha de fusão é menos do que 1% em vol. e a rigidez vTrs não é mais alta do que -40°C e a fração de martensita na porção mais amolecida da zona afetada por calor é 5 a 15% em vol. e a dureza HV10 não é menos do que 160, as propriedades de rigidez e resistência da zona afetada por calor após a soldagem de alto aporte de calor são excelentes.[00093] The measurement results are shown in Table 2. As seen from these results, the thick steel plates of Inventive Examples No. 1 to 21 have a desired strength of the base metal due to the fact that the yield point YS of base metal is not less than 460 MPa and tensile strength TS is not less than 570 MPa. Furthermore, since the fraction of martensite in the vicinity of the melting line is less than 1% by vol. and the vTrs stiffness is not higher than -40°C and the fraction of martensite in the softest portion of the heat-affected zone is 5 to 15% by vol. and HV10 hardness is not less than 160, the stiffness and strength properties of the heat affected zone after high heat input welding are excellent.

[00094] Ao contrário, pode-se observar que as placas de aço espessas de N° 22 a 42, conforme o Exemplo Comparativo, que têm uma composição química fora da faixa definida na invenção têm uma ou mais propriedades de limite de escoamento YS, rigidez vTrs na vizinhança de linha de fusão e dureza na porção mais amolecida inferiores àquelas da placa de aço espessa, de acordo com a invenção. TABELA 2

[00094] On the contrary, it can be seen that thick steel plates from No. 22 to 42, according to the Comparative Example, which have a chemical composition outside the range defined in the invention have one or more YS yield strength properties, vTrs stiffness in the vicinity of the melting line and hardness in the softest portion lower than those of the thick steel plate according to the invention. TABLE 2

Claims

1. Steel material for high heat input, characterized by the fact that it has a chemical composition comprising C: 0.03 to 0.10% by mass, Si: 0.01 to 0.08% by mass, Mn: 0.8 to 2.0% by mass, P: not more than 0.010% by mass, S: 0.0005 to 0.0050% by mass, Al: 0.005 to 0.100% by mass, Nb: 0.003 to 0.030% by mass, Ti: 0.005 to 0.050% by mass, Cu: 0.20 to 1.00% by mass, Ni: more than 0.20% by mass, but not more than 2.00% by mass , N: 0.0040 to 0.0100% by mass, B: 0.0003 to 0.0030% by mass and the rest being Fe and unavoidable impurities and having a yield limit of not less than 460 MPa, provided that a Ti to N (Ti/N) content ratio is not less than 2.0, but less than 4.0, and an A value defined in formula (1) below: A = 2256 x Ti - 7716N + 10000B ...(1) is in a range of 3 to 25, and a Ceq value is defined in the following formula (2): Ceq = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Cu + Ni)/15 ...(2) is in a range of 0.38 to 0.43 (where each symbol of it ment in formulas (1) and (2) shows a content of each element (% by mass)), where a constituent of martensite and austenite in a fusion line neighborhood in a heat-affected zone has no more than 1 % by vol., and a constituent of martensite and austenite in a softer portion in the heat affected zone has not less than 5% by vol. when subjected to high heat input welding at a welding heat input of more than 200 kJ/cm.

2. High heat input welding steel material according to claim 1, characterized in that it contains one or more selected from V: no more than 0.20% by mass, Cr: no more than 0.40% by mass and Mo: not more than 0.40% by mass, in addition to the above chemical composition.

3. Steel material for high heat input, according to claim 1 or 2, characterized in that it contains one or more selected from Mg: 0.0005 to 0.0050% by mass, Zr: 0.0010 to 0.0200% by mass and REM: 0.0010 to 0.0200% by mass, in addition to the chemical composition above.