CN101386955A

CN101386955A - 母材低温韧性优异的高热能输入焊接用高张力钢板

Info

Publication number: CN101386955A
Application number: CNA2008102134880A
Authority: CN
Inventors: 金子雅人
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2007-09-11
Filing date: 2008-09-08
Publication date: 2009-03-18
Also published as: JP5096087B2; KR20090027168A; JP2009068050A; KR101054601B1

Abstract

本发明的钢板，具有规定的范围内的组成，由贝氏体相为主体的组织构成，在距表面深t/4(t表示板厚，下同)的位置，由2个结晶的方位差为15°以上的大角晶界所包围的区域作为晶粒时，通过电子背散射衍射成像法测定该晶粒的平均当量圆直径D_A为10μm以下，由所述电子背散射衍射成像法测定的所述晶粒的粒径，根据极值统计法计算的预测最大粒径D_M为80μm以下。根据这一构成，不会发生成本和生产性的问题，母材强度·韧性优异，并且在高热能输入焊接时的焊接热影响部的韧性也优异。

Description

母材低温韧性优异的高热能输入焊接用高张力钢板

技术领域

本发明涉及主要被用作船舶所使用的极厚材(板厚：50～80mm)的高张力钢板，特别是涉及母材强度·韧性优异，并且在高热能输入焊接时的焊接热影响部的韧性也优异的高热能输入焊接用高张力钢板。

背景技术

近年来，在主要船种中大型化推进，特别是在集装箱船中层积数从6000TEU至10000TEU这样的超大型化推进，这是大的甲板开口的纵强度最严格的船种，需要使用高张力钢板·极厚材。另外，在高张力钢板的使用时，由于要抑制脆性破坏，因此还不得不考虑韧性等级，在集装箱船中即使是用于确保纵强度的重要零件上，也需要高韧性等级的高张力钢板。

应用上述这样的高强度/高韧性等级的钢板的船体分段模块在装配时，从确保施工效率这一观点出发，一般进行立向气电焊的单道焊接。另外，在进行这种焊接时，焊接输入热量为10～50kJ/mm，以及确保母材(钢板)的热影响部(以下略述为“HAZ”)的韧性也成为重要的条件。

如上述，在船舶用所使用的钢板中，当然会要求高强度和高韧性，而且还要求高热能输入焊接中的HAZ韧性也良好。另外，作为用于确保这样的要求特性的技术，至今为止提出了各种各样。

例如在特开2006-2236号中提出，从母材强度和母材韧性的观点出发，使钢板含有比较多的Cu和Ni。然而，Cu和Ni为昂贵的合金成分，因此将显著地使钢板的成本上升。

另一方面，在专利第3845113号中提出一种技术，通过不添加昂贵的Ni，而是使组织成为超微细的铁素体，从而达成高强度/高韧性。然而，为了使组织成为超微细铁素体，则需要经历在Ar₃相变点以下的温度停止冷却并使之复热的逆相变工序1次以上，从生产性的观点出发不为优选。

发明内容

本发明着眼于上述这样的情况而做，其目的在于，提供一种不会发生成本和生产性的问题，母材强度·韧性优异，并且在高热能输入焊接时的焊接热影响部的韧性也优异的高热能输入焊接用高张力钢板。

能够达成所述目的的本发明的钢板，分别含有C：0.06～0.12％(质量％的意思，下同)、Si：0.05～0.5％、Mn：1.0～1.8％、Al：0.01～0.06％、P：0.025％以下、S：0.01％以下、Nb：0.005～0.025％、Ti：0.005～0.03％、N：0.002～0.009％和B：0.0005～0.003％，并且由下式(1)规定的碳当量Ceq在0.40％以下，由贝氏体相为主体的组织构成，在距表面深t/4(t表示板厚，下同)的位置，将由相邻结晶的方位差为15°以上的大角晶界所包围的区域作为晶粒时，通过电子背散射衍射成像法测定该晶粒的平均当量圆直径D_A为10μm以下，将由所述电子背散射衍射成像法测定的所述晶粒的粒径，基于下述(2)～(7)式根据极值统计法计算的预测最大粒径D_M为80μm以下。

Ceq(％)＝[C]+[Mn]/6+([Cr]+[Mo]+[V])/5+([Cu]+[Ni])/15 …(1)

其中，[C]、[Mn]、[Cr]、[Mo]、[V]、[Cu]和[Ni]分别表示C、Mn、Cr、Mo、V、Cu和Ni的含量(质量％)。

D_M＝ay+b …(2)

y＝-ln{-ln[(T-1)/T]} …(3)

T＝(A_s+A)/A …(4)

A＝A₀ …(5)

y(i)＝aD(i)+b …(6)

y(i)＝-ln{-ln[i/(n+1)]} …(7)

其中，a、b：表示(6)式的斜率和截距，y：表示基准化变量，T：表示递归期间，A_s：表示预测对象面积(mm²)，A：表示检查基准面积(mm²)，A₀：表示电子背散射衍射成像法的测定面积(mm²)，n：表示观察视野数，D(i)：表示以根据电子背散射衍射成像法测定的晶粒直径计，A₀中的最大尺寸，i：表示观察视野编号。

本发明的钢板，根据需要也可以还含有如下元素：(1)Cu：0.05～0.5％、Cr：0.05～0.4％、Ni：0.05～1％、Mo：0.03～0.3％和V：0.005～0.1％中的至少一种；(2)Ca：0.0005～0.005％和稀土类元素：0.0005～0.003％中的至少一种。

本发明的钢板，优选铁素体的分率为30面积％以下，抗拉强度TS：570MPa以上，屈服点YP：460MPa以上，脆性断裂转变温度vTrs：—80℃以下，且在赋予输入热量10～50KJ/mm的高输入热能的热影响部，—20℃下的摆锤吸收能为vE_-20为100J以上。

在本发明中，在具有以贝氏体为主体组织的钢板中，通过规定其化学成分组成，并且不仅仅使大角晶界的晶粒尺寸实现平均的微细化，而且使根据极值统计法预测的最大粒径微细化，则能够实现母材强度·韧性优异，并且在高热能输入焊接时的HAZ韧性也优异的高热能输入焊接用高张力钢板，这样的钢板作为以造船和桥梁领域为首的各种结构材料的原材有用。

附图说明

图1是表示实验No.1、3时极值统计计算例的曲线图。

图2是说明计算断裂转变温度vTrs的方法的图。

图3是表示t/4部的γ粒径和vTrs的关系的曲线图。

图4是表示t/4部的平均大角粒界尺寸和vTrs的关系的曲线图。

图5是表示t/4部的平均大角粒界尺寸和预测最大大角晶界尺寸的关系的曲线图。

图6是表示t/4部的预测最大大角晶界尺寸和vTrs的关系的曲线图。

图7是表示t/4部的α分率和机械的特性(YP、TS)的关系的曲线图。

图8是表示900～850℃的累积压下率和t/4部的平均大角粒界尺寸的关系的曲线图。

图9是表示900～850℃的累积压下率和t/4部的预测最大大角晶界尺寸的关系的曲线图。

图10是表示950～900℃的累积压下率和t/4部的预测最大大角晶界尺寸的关系的曲线图。

具体实施方式

本发明者为了解决上述课题，特别着眼于贝氏体组织的钢板，为了实现该钢板的母材强度·韧性优异，并且为了实现在高热能输入焊接时的HAZ韧性也优异的钢板，从各种角度进行了研究。其结果是得到了如下的结论。在至今为止的技术中，认为通过使旧奥氏体粒径和晶粒的平均值微细化，会致使龟裂进展抑制效果提高，母材韧性(摆锤冲击吸收特性)得到改善，但是如后述实施例所示，在这样的控制中存在不能整理的情况。而且，公仅实现组织的平均的微细化，粗大的晶粒仍存在，这样的晶粒会成为破坏的起点而使韧性降低。

本发明者着眼于这一现象，从识别粗大的晶粒的存在这一观点出发而进行研究。其结果发现，把由2个结晶的方位差为15°以上的大角晶界所包围的区域作为晶粒时，如果使由所述电子背散射衍射成像法测定的所述晶粒的粒径，基于下述(2)～(7)式根据极值统计法计算的预测最大粒径D_M为80μm以下，则能够避免粗大的晶粒存在的状态，母材韧性优异。

D_M＝ay+b …(2)

y＝-ln{-ln[(T-1)/T]} …(3)

T＝(A_s+A)/A …(4)

A＝A₀ …(5)

y(i)＝aD(i)+b …(6)

y(i)＝-ln{-ln[i/(n+1)]} …(7)

上述所谓“极值统计法”，已知是推定如正规分布和指数分布这样被视为分布的边缘(裾野)指数函数性减少的集合体中的最大值的方法，例如“金属疲劳微小缺陷和夹杂物的影响”(株式会社养贤堂1993年发行，第232～236页)中详细说明的方法。

极值分布是从遵循一定基本分布函数的数据中，抽取一定数量的数据的集合时，各集合的最大值和最小值遵循的分布。即使基本分布为正规分布和指数分布，该极值分布也与基本分布为不同的分布，该分布称为极值统计。在极值分布之中，发正规分布和指数分布这样被视为边缘指数性地减少的分布的函数在基本分布函数内的称为双重指数分布，如果作为对象的极值分布遵循双重指数，可以进行使用极值统计的最大值的推定。

还有，在本发明中为了可以进行使用极值统计的最大值的推定，认为需要至少10个视察视野数量。

在贝氏体组织中相对于奥氏体，无论具有哪种方位关系而生成，由钢板的化学成分组成、组织的生成温度、其他的条件等选择的各晶格的方位关系将变化，在具有一定的结晶方位差的结晶晶界中，判明母材韧性良好。如果使结晶方位分布含有上述预测最大粒径D_M并适当加以规定，则不会使粗大化的晶粒存在，能够实现良好的母材韧性。

但是，为了将上述预测最大粒径D_M控制在80μm以下，作为前提，需要以相邻结晶的方位差为15°以上的大角晶界所包围的区域作为晶粒时，通过电子背散射衍射成像法测定该晶粒的平均当量圆直径D_A为10μm以下(参照后述图5)。

在以贝氏体相为主体的这种单相组织中，晶界被认为是龟裂进展的阻抗，如果在龟裂进展时提高晶界与龟裂碰撞的频度，则龟裂的进展能够受到抑制，由此认为母材韧性提高。但是，在形成晶界的两端的方位差小(例如低于15°的)的小角晶界(小倾角晶界)中，晶界能小而其效果小，因此需要以所述方位差为15°以上的大角晶界(大倾角晶界)为对象。

即，在距表面深t/4的位置(以下称为“t/4部”)，所述方位差为15°以上的大角晶界所包围的晶粒，换算成相同面积的圆时的直径(当量圆直径)的平均值(平均当量圆直径D_A)为10μm以下，并且使上述预测最大粒径D_M为80μm以下，由此能够实现母材韧性优异的高张力钢板。还有，在本发明的钢板中，当改善母材特性时，之所以在t/4部评价晶粒的方位关系，是因为这是以NK(日本海事协会)为首的各船级规定的试验对象部位。

还有，所述“方位差”也称为“偏角”或“倾角”，以下称为“结晶方位差”。另外这表结晶方位差的测定，能够通过采用电子背散射衍射成像法(Electron Backscattering Pattem法：以下称为“EBSP法”)实现。

另外，在拉伸特性中，通过成为以贝氏体为主体的组织，能够实现高强度(屈服点YP：460MPa以上，抗拉强度TS：570MPa以上)，还有，所谓“以贝氏体为主体”，是铁素体的比例(分率)为30面积％以下的组织即可，但是将铁素体的比例(分率)控制在30面积％以下，使贝氏体的比例为70面积％以上，这在达成高强度上为优选。另外，上述晶粒的平均值(平均当量圆直径D_A)和预测最大粒径D_M的控制相协同，有助于母材韧性提高(例如，以脆性断裂转变温度vTrs计为—80以下℃)。

本发明的钢板，化学成分组成被适当地调整也是特征之一。以下说明化学成分的范围限定理由。

(C：0.06～0.12％)

C是用于确保钢板的强度所需要的元素。为了得到高强度，即以抗拉强度TS计为570MPa左右(也根据使用的钢板的壁厚)，需要使之含有0.06％以上。但是，若使之过剩含有而超过0.12％，则焊接性劣化，并且母材韧性劣化。由此，C含量为0.06～0.12％。还有，C含量的优选下限为0.07％，优选上限为0.11％。

(Si：0.05～0.5％)

Si是用于脱氧和强度确保所需要的元素，为此需要使之含有0.05％以上。然而，若使之过剩含有而超过0.5％，则焊接性劣化。还有，Si含量的优选下限为0.10％，优选上限为0.4％。

(Mn：1.0～1.8％)

Mn在用于钢板的强度和韧性确保上是有效的元素，为了发挥这样的效果而需要使之含有1.0％以上。然而，若过剩地含有，则焊接性、裂纹敏感性劣化，因此需要为1.8％以下。还有，Mn含量的优选下限为1.5％，优选上限为1.7％。

(Al：0.01～0.06％)

Al在用于脱氧方面是有用的元素，若低于0.01％，则没有脱氧效果。然而，若使之过剩含有，则会使焊接部的韧性劣化，因此需要在0.06％以下。

(P：0.025％以下)

P在晶粒偏析，是对延性和韧性起有害作用的杂质，因此优选尽可能少的方面，但是考虑实用钢的纯净度的程度，可以将其抑制在0.025％以下。还有，P在钢中是不可避免被含有的杂质，使其量为0％在工业生产上很困难。

(S：0.01％以下)

S与钢板中的合金元素化合而形成各种夹杂物，是对钢板的延性和韧性起有害作用的杂质，因此优选尽可能少的方面，但考虑实用钢的纯净度的程度，可以将其抑制在0.01％以下。还有，S在钢中是不可避免被含有的杂质，使其量为0％在工业生产上很困难。

(Nb：0.005～0.025％)

Nb具有抑制奥氏体的再结晶的效果，因此能够使奥氏体晶粒微细化，从而使相变后的组织微细化。为了发挥这样的效果，需要含有Nb为0.005％以上(优选为0.12％以上)的量。然而，若过剩地含有，则有损焊接性，因此Nb含量为0.025％以下(优选为0.020％以下)。

(Ti：0.005～0.03％)

Ti与Nb一样，具有抑制奥氏体的再结晶的效果，因此使奥氏体晶粒微细化，发挥着使变相后的组织微细化的效果。为了发挥这样的效果，需要含有Ti为0.005％以上(优选为0.007％以上)的量。然而，若Ti的含量过剩，则有损焊接性，因此0.03％以下(优选为0.025％以下)。

(N：0.002～0.009％)

N与Ti和Al等元素形成氮化物，是使HAZ韧性提高的元素。为了发挥这样的效果，N需要含有0.002％以上(优选为0.003％以上)。还有，固溶N成为使HAZ的韧性劣化的原因。总氮量的增加会带来前述的氮化物增加，但是也会致使固溶N过剩，因此在本发明中将其抑制在0.009％以下。

(B：0.0005～0.003％)

B抑制相变而使Bs降低，对微细的块形成有效。为了发挥这样的效果，需要使之含有0.0005％以上。然而，若B含量变得过剩，则焊接性受损，因此为0.003％以下。

在本发明的高张力钢板中，除了需要以上述方式控制化学成分组成以外，还需要使由这些成分规定的碳当量Ceq在0.40％以下。

Ceq(％)＝[C]+[Mn]/6+([Cr]+[Mo]+[V])/5+([Cu]+[Ni])/15 …(1)

由上式(1)规定的碳当量Ceq，是焊接部最高硬度所对应的指标，在输入热量为10～50kJ/mm的高输入热能量，为了实现HAZ的良好的韧性(例如—20℃下的摆锤吸收能为vE_-20为100J以上)，需要使碳当量Ceq为0.40％以下，若是比该值大，则焊接部变得过硬，HAZ韧性将劣化。还有，在上式(1)中，除了作为基本成分的C、Mn以外，根据需要含有的成分(Cr、Mo、V、Cu和Ni)也作为式中的项目被含有，这些万分被含有时，也考虑其含量作为(1)式的值进行计算即可，未含有时则不用考虑这些成分并加以计算即可。

本发明的钢板中的基本成分如前所述，余量由铁和不可避免的杂质(例如O等)构成。另外在本发明的钢板中，使所述成分之中根据需要含有下述成分也有效。

(Cu：0.05～0.5％、Cr：0.05～0.4％、Ni：0.05～1％、Mo：0.03～0.3％和V：0.005～0.1％中的至少1种)

这些元素会抑制相变而使Bs降低，从而对微细的块形成有效。因此使这些元素含有时，优选Cu、Cr和Ni为0.05％以上，Mo为0.03％以上和V为0.005％以上。但是若其含量变得过剩，则焊接性受损。因此使这些元素含有时的上限按前述方式确定。还有，即使不使这些元素积极地含有，其仍会因原料等不可避免地微量混入，因此其以比上述下限少的量被含有时，则视为不可避免的杂质。

(Ca：0.0005～0.005％和/或稀土类元素(REM)：0.0005～0.003％)

Ca和REM在通过S的固定带来的韧性的提高上是有效的元素，为了发挥该效果，优选均使之含有0.0005％以上。然而，过剩地使之含有该效果也是饱和，因此Ca优选为0.005％以下，REM优选为0.003％以下。含有Ca时的更优选下限为0.001％。

本发明的钢板通过适当控制其化学成分组成，并且规定其组织和晶粒(平均当量圆直径D_A和预测最大粒径D_M)，则能够得到上述这样的效果，但是为了实现这种钢板，遵循下述的方法进行制造即可。

首先，将满足前述的化学成分组成的要件的钢坯加热至1000～1200℃的温度范围后，进行热轧。热轧的具体条件为，在钢板温度为950～900℃的奥氏体再结晶温度域内，进行累积压下率：20％以上的轧制后，再在钢板温度为900～850℃的低温再结晶温度域内，使累积压下率为15％以上并结束轧制，其后在Ar₃相变点以上以5℃/秒以上的冷却速度进行加速冷却。还有，在钢板温度为950～900℃的奥氏体再结晶温度域的轧制中，各轧道的TOM(Time Out Mill)，即在逆轧制中轧机的辊没有啮入作为轧制对象的钢板的时间可以为80秒以下。

为了发挥本发明的化学成分带来的效果，上述加热温度需要为1000℃以上，以使Nb的固溶量为0.005％以上。但是，若加热温度变得过高，则初期奥氏体粒径会粗大化，因此不能充分使变相组织微细化，所以需要在1200℃以下。

之所以使钢板温度在900～850℃的低温再结晶温度域的累积压下率为15％以上，是因为这对于使有效抑制龟裂的进展的大角晶界的平均尺寸微细化有效(参照后述图8)。但是，为了使成为破坏的起点的预测最大粒径D_M充分地微细化，仅仅是该温度域下的轧制有不充分的情况(参照后述图9)。

为了使预测最大粒径D_M充分地微细化，在900～850℃的低温再结晶温度域进行累积压下率为15％以上的轧制前，在钢板温度为950～900℃的奥氏体再结晶温度域进行累积压下率为20％以上的轧制有效。然而，若在该温度域中的TOM超过80秒，则微细化的奥氏体晶粒(γ粒)由于再结晶而回复到原来的尺寸，如后述图10所示，即使累积压下率为20％以上进行轧制时，仍有粗大的情况。

还有，所谓上述累积压下率是由下式(8)计算的值。

累积压下率＝(t₀—t₁)/t₀×100 …(8)

(式(8)中，t₀表示钢坯的t/4位置的温度处于轧制温度范围内时的钢坯的轧制开始厚度(mm)，t₁表示钢坯的t/4位置的温度处于轧制温度范围内时的钢坯的轧制结束厚度(mm)。)

另外，上述制造条件所示的Ar₃相变点，在本发明中基本上采用由下式(9)求得的值。

Ar₃相变点＝910—310[C]—80[Mn]—[Cu]—15[Cr]—55[Ni]—80[Mo]+0.35[t—8] …(9)

关于各项目的意思，与前述(1)相同。

通过在未再结晶温度域进行轧制，从而将应变导入奥氏体晶粒，也能够使其后的相变组织微细化，但是其效果并不比在再结晶温度域下的轧制更大。因此，不要期待未再结晶温度域下的微细化效果，而是使钢板(至少t/4部)在Ar₃相变点以上结束轧制即可。由此，能够使组织中的铁素体分率为30面积％以下。

炎所以使轧制后的冷却速度(Ar₃相变点以上的冷却速度)为5℃秒以上(例如水冷)，是为了充分使相变后的组织微细化，以实现高强度。还有，为了成为以贝氏体为主体的组织，这时的冷却停止温度需要在450℃以下。

以下，列举实施例更具体地说明本发明，但本发明当然不受下述实施例限制，在能够适合上下述的宗旨的范围当然也可以适当加以变更实施，这些均包含在本发明的技术范围内。

【实施例】

实施例1

用转炉熔炼下述表1所示的化学成分组成的钢(钢种A～H)，以下述表2所示的条件进行轧制，制造各种钢板。在表2中所谓“最大TOM”，是每1轧道存在TOM时，950～900℃的全部轧道的TOM中的最大值。还有，钢坯的t/4部的温度，利用使用了差分法的过程控制计算机计算。具体的温度管理的步骤如下。

(轧制中的温度测定方法)

1.在过程控制计算机中，基于从加热开始到取出的气氛温度和在炉时间，计算钢坯的规定的位置(t/4部)加热温度。

2.采用计算出的加热温度，基于轧制中的轧制表和道间的冷却方法(水冷或空冷)的数据，采用适合差分法等计算的方法，边计算板厚方向的任意的位置的轧制温度，边实施轧制。

3.使用设置于轧制线上的放射型温度计实测钢板的表面温度。但是，用过程控制计算机也可以预先计算理论值。

4.将粗轧开始时、粗轧结束时、精轧开始时分别实测的钢板的表面温度与由过程控制计算机计算出的计算温度对照。

5.当计算温度和实测温度的差为±30℃以上时，使计算表面温度与实测温度一致进行再计算，并作为过程控制计算机上的计算温度，当低于±30℃时，则直接采用由过程控制计算机计算出的计算温度。

6.采用上述计算的计算温度，管理作为控制对象的区域的轧制温度。

【表2】

对于得到的各钢板，根据下述的方法测定其铁素体分率(α分率)、旧奥氏体粒径(旧γ粒径)、大角晶界直径(平均当量圆直径D_A和预测最大粒径D_M)、拉伸特性(屈服点YP、抗拉强度TS)、母材韧性(母材冲击特性)、HAZ韧性(高热能输入特性)(均在t/4部)。

(铁素体分率(α分率)的测定)

从钢板的t/4部，以平行于钢板的轧制方向且使相对于钢板的表面垂直的面露出的方式切割下试样，用#150～#1000的湿式砂纸对其进行研磨，其后使用金刚石研磨浆作为研磨剂进行镜面加工。用2％硝酸乙醇溶液(nital溶液)对该镜面研磨片进行蚀刻后，以观察倍率400倍观察150μm×200μm的视野，通过图像分析测定铁素体分率。还有，铁素体以外的板条状组织全部视为贝氏体，合计求得5个视野的铁素体分率，采用其平均值。

(旧奥氏体粒径(旧γ粒径)的测定)

1.准备沿平行于钢板的轧制方向的方向切断的、包含板厚的正背面的试样。

2.采用#150～#1000的湿式砂纸或与之具有同等的功能的研磨方法(研磨纸、金刚石等的研磨剂)实施镜面加工。

3.用超低碳腐蚀液蚀刻镜面研磨片，现出旧γ晶界，以观察倍率200倍观察300μm×400μm的视野，进行图像分析。

4.通过图像分析，测定各晶界中的最大宽度(通常沿板厚方向的长度)和最大长度(通常沿轧制方向的长度)，由此计算当量圆直径，将其作为旧γ粒径。

(大角晶界直径的平均尺寸(当量圆直径DA)的测定)

3.在t/4位置，通过FE-SEM-EBSP(使用了场放射型扫描电子显微镜的电子背散射衍射成像法)测定大角晶界直径。具体来说，就是将Tex SEMLaboratries社的EBSP装置(商品名：“OIM”)与EF-SEM组合使用，将倾角(结晶方位差)为15°以上的境界作为结晶晶界，测定大角晶界直径。这时的测定条件为，测定区域：200μm×200μm，测定梯级：间隔0.5μm，表示测定方位的可靠性的信度指数(Confidence Index)比0.1小的测定点从分析对象中除外。计算如此求得的大角晶界直径的平均值，作为本发明中的平均当量圆直径D_A(以下称为“平均大角晶界尺寸”)。

4.作为文本数据的分析法，对于晶粒直径为2.5μm以下的判断为测定噪音，从平均值计算的对象中除外。

(大角晶界直径的最大粒径尺寸(预测最大粒径D_M)的测定)

1.将利用上述EBSP的晶粒直径测定时得到的文本数据，在t/4部的各个不同的处所测定10个视野(n＝10)。

2.检查基准面积：作为A，基于EBSP的观察视野：作为A₀，在10个视野中由文本数据中提取A₀中的最大晶粒直径(最大尺寸)：D(i)。

3.测定的10个最大晶粒直径：从D(i)小的一方顺序排列，为D(1)～D(10)。另外，通过下式(10)和(11)，计算累积分布函数：F(i)和基准化变量：y(i)，例如下述表3(极值统计计算例)归结的。

y(i)＝—In{—In[i/(n+1)]} …(10)

F(i)＝i/(n+1)×100 …(11)

【表3】

测定视野No.	F(i)^*1(％)	y(i)^*1	D(i)^*2(μm)
测定视野No.	F(i)^*1(％)	y(i)^*1	D(i)^*2(μm)	1	1/(n+1)×100	—ln{-ln(1/n+1)}	D(1)
2	2/(n+1)×100	-ln{—ln(2/n+1)}	D(2)	1	1/(n+1)×100	—ln{-ln(1/n+1)}	D(1)
2	2/(n+1)×100	-ln{—ln(2/n+1)}	D(2)	3	3/(n+1)×100	—ln{—ln(3/n+1)}	D(3)
.	.	.	.	3	3/(n+1)×100	—ln{—ln(3/n+1)}	D(3)
.	.	.	.	.	.	.	.
10	n/(n+1)×100	—ln{—ln(n/n+1)}	D(n)	.	.	.	.

*1∶n＝10

*2∶D(1)<D(2)…<D(n)

4.在横轴标绘D(i)，在纵轴标绘F(i)和y(i)，根据最小二乘法拉线。在图1中显示后述实施例的实验No.1、3(各条件为No.1、3)的例子。这时得到的极值分布确认以F刻度计在10～85％的区域在直线上。如果在直线上，则可以视为遵循双重指数分布，即采用了极值统计的最大值的推定。还有，测定视野数：n被认为是该数多的一方可靠性高，但是能够判断为过分增加测定效率只会降低，因此这次根据上述确认，n＝10视为能够充分测定最大粒径。

5.上述的直线表示前述(6)式，其斜率和截距分另为a、b。此外，根据前述(3)～(5)式，求得基准化变量y，最终基于(2)式，计算预测最大粒径D_M(以下称为“预测最大大角晶界尺寸”)。

(母材的拉伸特性)

从各钢板的t/4的部位提取NK U14A试验片，遵循JIS Z2241进行拉伸试验，由此测定屈服点YP和抗拉强度TS。屈服点的基准为460MPa以上，抗拉强度的基准为570MPa以上。

(母材的冲击特性的评价)

母材的冲击特性，是进行V切口摆锤冲击试验，根据转变曲线求得vTrs(断裂转变温度)。从t/4部提取NK U14A试验片，遵循JIS Z2242实施试验。这时基于各温度(进行最低4种温度以上的测定)，n＝3次实施试验，通过3点中断裂率最高的点描绘脆性断裂转变曲线，计算断裂率50％的温度作为脆性断裂转变温度vTrs(vTrs成为最高温度侧拉线)。例如，若以图2(断裂转变温度计算方法说明图)为例，—60℃下发生偏差，通过断裂率最高的点，如此描绘脆性断裂转变曲线时，vTrs＝—55℃。在NK船级中的造船E级中，母材的冲击特性在试验温度—40℃下被求得，因此即使包含偏差，仍可稳定满足温冲击性，因此vTrs在—80℃以下为合格。

(高热能输入特性的评价)

通过气电焊接(EGW)对对坡口进行1层焊道焊接(输入热量30～50KJ)，距根部侧(背面侧)沿板厚方向将7mm的位置作为试验片中央，如此提取NK U4号试验片，在熔合线部切入切口，遵循JIS Z2242实施试验。之所以采用根部侧，是因为在板厚方向这里热过程最严酷。试验温度：在—20℃下，进行各3次冲击试验，平均的吸收能vE_-20Ave为100J以上为合格。

这些结果与制造条件和焊接方法一起显示在下述表4、5中，由这些结果能够进行如下考察。首先实验No.3～5、11、13、16、19和23满足本发明规定的要件，可知母材特性和HAZ韧性良好。欠缺本发明规定的要件的任意一个的(实验No.1、2、6～10、12、14、15、17、18、20～22、24～27)，可知其某一特性劣化。

【表5】

基于这些结果可知，t/4部的γ粒径和vTrs的关系显示在图3中，t/4部的平均大角晶界尺寸和vTrs的关系显示在图4中，但仅仅控制γ粒径和平均大角晶界尺寸，母材韧性无法得到改善。

图5显示t/4部的平均大角晶界尺寸和预测最大大角晶界尺寸的关系，为了至少使预测最大大角晶界尺寸在80μm以下，可知需要使平均大角晶界尺寸为10μm以下。

图6显示t/4部的预测最大大角晶界尺寸和vTrs的关系，可知通过实现预测最大大角晶界尺寸的微细化，母材的韧性变得良好。

图7中显示t/4部的α分率和机械的特性(YP、TS)的关系，可知通过降低α分率，母材的强度提高。

图8中显示900～850℃的累积压下率和t/4部的平均大角粒界尺寸的关系，可知通过使900～850℃的累积压下率为15％以上，能够达成平均大角晶界尺寸的微细化。

图9中显示900～850℃的累积压下率和t/4部的预测最大大角晶界尺寸的关系，可知仅仅使900～850℃的累积压下率为15％以上，仍存在无法达成预测最大大角晶界尺寸的微细化的情况。

图10中显示950～900℃的累积压下率和t/4部的预测最大大角晶界尺寸的关系(其中，900～850℃的累积压下率为15％以上)，可知即使950～900℃的累积压下率为20％以上，若TOM比80秒长，仍存在无法达成预测最大大角晶界尺寸的微细化的情况。

Claims

1.一种钢板，其特征在于，以质量％计含有C：0.06～0.12％、Si：0.05～0.5％、Mn：1.0～1.8％、Al：0.01～0.06％、P：0.025％以下、S：0.01％以下、Nb：0.005～0.025％、Ti：0.005～0.03％、N：0.002～0.009％和B：0.0005～0.003％，并且由下式(1)规定的碳当量Ceq在0.40％以下，

该钢板由以贝氏体相为主体的组织构成，

在距表面的深度为t/4的位置，将由相邻结晶的方位差为15°以上的大角晶界所包围的区域作为晶粒时，通过电子背散射衍射成像法测定该晶粒而得的平均当量圆直径D_A为10μm以下，其中，t为板厚，

根据基于下述(2)～(7)式的极值统计法，对由所述电子背散射衍射成像法测定的所述晶粒的粒径进行计算而得到的预测最大粒径DM为80μm以下，

Ceq(％)＝[C]+[Mn]/6+([Cr]+[Mo]+[V])/5+([Cu]+[Ni])/15……(1)

其中，[C]、[Mn]、[Cr]、[Mo]、[V]、[Cu]和[Ni]分别表示C、Mn、Cr、Mo、V、Cu和Ni的质量百分比含量，

D_M＝ay+b …(2)

y＝-ln{-ln[(T-1)/T]} …(3)

T＝(A_s+A)/A …(4)

A＝A₀ …(5)

y(i)＝aD(i)+b …(6)

y(i)＝-ln{-ln[i/(n+1)]} …(7)

其中，a、b表示(6)式的斜率和截距，y表示基准化变量，T表示递归期间，A_s表示预测对象面积(mm²)，A表示检查基准面积(mm²)，A₀表示电子背散射衍射成像法的测定面积(mm²)，n表示观察视野数，D(i)表示以根据电子背散射衍射成像法测定的晶粒直径计的A₀中的最大尺寸，i表示观察视野编号。

2.根据权利要求1所述的钢板，其特征在于，以质量％计还含有从Cu：0.05～0.5％、Cr：0.05～0.4％、Ni：0.05～1％、Mo：0.03～0.3％和V：0.005～0.1％中选出的至少一种。

3.根据权利要求1所述的钢板，其特征在于，以质量％计还含有Ca：0.0005～0.005％和稀土类元素：0.0005～0.003％中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的钢板，其特征在于，铁素体的分率为30面积％以下，抗拉强度TS：570MPa以上，屈服点YP：460MPa以上，脆性断裂转变温度vTrs：—80℃以下，且在被赋予了输入热量10～50KJ/mm的高输入热能的热影响部，—20℃时的摆锤吸收能为vE_-20为100J以上。