CN107075645A - Ni合金包层钢板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种Ni合金包层钢板及其制造方法，所述包层钢板具有Alloy825、Alloy625等Ni合金包层材料，其中，大量含有Nb的母材在试验温度‑25℃下的DWTT性能(阻止脆性破坏扩展的性能)以塑性断口率计稳定地为85％以上，而且耐腐蚀性和接合性也优异。本发明还提供一种母材DWTT特性优异的Ni合金包层钢板，其具有Ni合金包层材料和包含特定的成分组成的低合金钢母材，母材的贝氏体组织的平均粒径为30μm以下。

Description

Ni合金包层钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及Ni合金包层钢板及其制造方法，所述Ni合金包层钢板具有由Alloy825、Alloy625等耐腐蚀性优异的Ni合金构成的包层材料和由DWTT(Drop WeightTear Test、落锤试验)特性(即由DWTT评价的阻止脆性破坏扩展的性能)优异的碳钢、低合金钢构成的母材。
背景技术
包层钢板是指将由不锈钢、Ni合金构成的包层材料与由低合金钢等构成的母材贴合而成的钢板。包层钢板是使不同种金属进行冶金上的接合而成的钢板，与镀敷不同，不必担心剥离。而且，对于包层钢板而言，能够赋予单一金属、合金所无法实现的新特性。
根据包层钢板，通过选择具有与各使用环境的目的匹配的功能的包层材料，可以发挥与实心材料(solid metal，是指整个厚度均为包层材料的金属组织的情况)同等的功能。另外，通过在由包层钢板构成的母材中应用高韧性、高强度的适于严苛环境的碳钢、低合金钢，能够对包层钢板赋予高韧性、高强度。
这样，包层钢板的合金元素的用量比实心材料少，且能够确保与实心材料同等的耐腐蚀性能，还能够确保与碳钢、低合金钢同等的强度、韧性，因此具有能够兼顾经济性和功能性这样的优点。
根据以上说明，可以认为使用了由不锈钢、Ni合金构成的包层材料的包层钢是非常有用的功能性钢材，近年来，其需求在各种工业领域日益增高。
作为包层钢板之一的Ni合金包层钢板的包层材料，代表性的是Alloy825、Alloy625。Ni合金包层钢板具有优异的耐腐蚀性能，因此可以优选用于管道用途。
近年来，在被称为开采困难环境的区域也在进行能源资源开发。在这样的环境中，对母材要求比以往更优异的低温韧性，特别是更优异的阻止脆性破坏扩展的特性，对包层材料要求比以往更优异的耐腐蚀性。
但是，特别是Alloy625等Ni合金存在在热加工中的变形阻力高、与母材的接合性比普通不锈钢低的问题。作为解决该问题的方法，有在包层轧制中在更高温度范围下进行压下的方法。然而，为了确保DWTT性能，需要在包层轧制中尽可能以低温进行精轧而使组织微细化。如上所述，提高接合性与提高DWTT性能是折衷选择的关系。
另外，在Ni合金中，例如在Alloy625中，由于包层钢板制造时的热过程，碳化物、金属间化合物析出。作为析出的碳化物，有MC、M6C、M23C6(M表示金属元素)等，作为金属间化合物，有Laves相、δ相、γ”相。其中，MC主要是NbC，MC的析出不会给耐腐蚀性带来大影响。另外，Alloy625中的金属间化合物的析出慢于碳化物的析出，不易成为耐腐蚀性变差的原因。因此，导致Alloy625的耐腐蚀性变差的是M6C及M23C6。M6C、M23C6在700～900℃的温度范围存在析出鼻点(noses of the precipitation curves)，含有作为耐腐蚀元素的Cr、Mo、Ni，且沿晶界析出，因此成为敏化的原因。通常，只要是实心材料，就可以在轧制后实施固溶处理而使析出物固溶。但是，在包层钢板的情况下，存在如果在析出物熔化的高温下进行加热保持，则作为母材的低合金钢的晶粒会粗大化，机械特性明显变差的问题。
根据这样的背景，公开了如下所示的包层钢板及包层钢板的制造方法。
在专利文献1及专利文献2中公开了实现由包层钢构成的母材的强度和低温韧性、通过淬火回火处理制造的包层钢及其制造方法。但是，如上所述，由于在特定的温度范围保持时会发生耐腐蚀性变差，因此，为了实现高耐腐蚀性，优选不进行淬火处理、回火处理。而且，对于具有淬火回火处理的制造方法而言，在提高低温韧性、特别是提高阻止脆性破坏扩展的性能方面存在限制。
因此，作为提高包层材料的耐腐蚀性和母材的低温韧性的方法，优选应用TMCP(Thermo-Mechanical control process)工艺。
专利文献3中记载了用TMCP制造包层钢板的方法，该方法包括：使用在0.08～0.15质量％的范围含有Nb的低合金钢作为母材，将1000℃以下的压下比设为3以上、轧制结束温度设为900℃～1000℃而得到的不锈钢或Ni合金作为包层材料。
专利文献4与专利文献3同样地记载了用TMCP制造包层钢板的方法，所述包层钢板具有母材和包层材料，所述母材由低合金钢构成，该低合金钢构成含有0.08质量％以上的Nb，且从提高耐酸性能(对氢致开裂及硫化物应力腐蚀开裂的阻力)的观点考虑，将S设为0.001质量％以下并进行了Ca添加处理，所述包层材料由在总压下比为5以上、且将轧制结束温度设为850℃～1000℃的条件下制造而成的不锈钢或镍合金构成。
在专利文献3、专利文献4中，着眼于Nb将奥氏体的未再结晶温度范围显著扩大至高温度范围的情况进行了研究，主动地添加Nb，即使在更高温下完成包层轧制，也可以确保由控制轧制效果(组织微细化效果)所带来的DWTT性能。即，是充分利用TMCP工艺的优点，实现兼顾DWTT性能和接合性、耐腐蚀性的方法。然而，这样大量添加Nb时，会担心因母材轧制时、包层轧制时的加热温度、轧制条件不同，而使Nb碳氮化物的固溶状态发生较大改变，最终的包层钢板的强度、DWTT性能发生较大改变。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-328460号公报
专利文献2：日本特开2004-149821号公报
专利文献3：日本特开平5-261567号公报
专利文献4：日本特开平7-246481号公报
发明内容
本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供一种Ni合金包层钢板及其制造方法，所述包层钢板具有由Alloy825、Alloy625等Ni合金构成的包层材料，其中，大量含有Nb的母材在试验温度-25℃下的DWTT性能(阻止脆性破坏扩展的性能)以塑性断口率计稳定地为85％以上，而且耐腐蚀性和接合性也优异。
Ni合金包层钢板与实心Ni合金、实心低合金钢不同，要求同时满足确保包层材料的耐腐蚀性、确保DWTT性能等母材的机械特性、确保作为复合材料的接合性这三个特性。发明人等鉴于该情况，为了确保包层材料的耐腐蚀性，对包层轧制中的轧制结束温度的优化进行了研究。另外，为了确保母材的机械特性，特别是为了确保DWTT性能，对母材的成分和轧制条件、包层轧制的加热温度和轧制条件的优化进行了研究。另外，关于接合性，对包层轧制的钢坯加热温度、热轧的温度范围和此时的压下比等的优化进行了研究。然后，根据以上研究发现了满足全部特性的条件。特别是在本发明中发现了在包层轧制前所进行的母材轧制时，其钢坯加热温度的重要性，而这是以往未被关注的。
本发明是基于这样的见解而完成的，其主旨如下。
(1)一种Ni合金包层钢板，其具有：由Ni合金构成的包层材料和由低合金钢构成的母材，
所述低合金钢以质量％计，含有C：0.020～0.10％、Si：0.10～0.50％、Mn：0.75～1.80％、P：0.015％以下、S：0.0030％以下、Nb：0.040～0.10％、Ti：0.005～0.030％、N：0.0010～0.0060％、Al：0.070％以下，余量由Fe及不可避免的杂质构成，
所述母材的贝氏体组织的平均粒径为30μm以下。
(2)根据(1)所述的Ni合金包层钢板，其中，所述母材中含有的析出Nb量以质量％计为0.040～0.070％。
(3)根据(1)或(2)所述的Ni合金包层钢板，其中，以质量％计，所述母材还含有选自Cu：0.50％以下、Ni：0.50％以下、Cr：0.50％以下、Mo：0.50％以下、V：0.1％以下、Ca：0.0010～0.0050％中的1种或2种以上。
(4)一种Ni合金包层钢板的制造方法，其是上述(1)～(3)中任一项所述的包层钢板的制造方法，该方法包括：
在进行包层轧制之前进行的母材轧制，在该母材轧制中，将钢坯加热温度设为1000℃～1100℃；
包层轧制，该包层轧制具有以下工序：在将钢板表面温度为950℃以上时的压下比设为2.0以上、将钢板表面温度为900℃以下的温度范围的累计压下率设为40％以上、将轧制结束温度以钢板表面温度计设为750℃以上的条件下，对加热至1050℃～1200℃的钢坯进行热轧的热轧工序；在所述热轧工序后，以冷却速度3℃/秒以上、且冷却停止温度600℃以下的条件进行加速冷却的加速冷却工序；
在所述加速冷却工序后进行自然冷却的自然冷却工序。
发明的效果
根据本发明，在Ni合金包层钢板中，不仅能够稳定地确保优异的母材DWTT性能，而且可以使接合性、耐腐蚀性也良好，所述Ni合金包层钢板具有由以质量％计含有0.040～0.10％Nb的碳钢、低合金钢构成的母材。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，本发明并不限定于以下的实施方式。
首先，对本发明的成分的限定范围详细地进行说明。只要没有特别记载，各元素的％表示的是质量％。
＜母材＞
以质量％计，母材含有C：0.020～0.10％、Si：0.10～0.50％、Mn：0.75～1.80％、P：0.015％以下、S：0.0030％以下、Nb：0.040～0.10％、Ti：0.005～0.030％、N：0.0010～0.0060％、Al：0.070％以下。
C：0.020～0.10％
C(碳)是提高钢的强度的有效成分。在C含量低于0.020％时，一般来说，作为焊接用钢的强度不足。另一方面，在C含量超过0.10％时，导致母材及母材的焊接热影响部的韧性变差。另外，从焊接性的观点考虑，希望减少C含量。因此，将C含量的上限设为0.10％。需要说明的是，从焊接性及HAZ韧性的观点考虑，优选C含量为0.020～0.080％，更优选为0.030～0.080％的范围。
Si：0.10～0.50％
Si(硅)是为了炼钢时的脱氧而添加的。而且，Si是确保母材强度的必要成分。因此，需要将Si含量设定为0.10％以上。另一方面，在Si含量超过0.50％时，对母材的韧性、加工性造成不良影响，因此Si含量设为0.10～0.50％的范围。从脱氧的效果和韧性的观点考虑，优选为0.20～0.40％的范围。
Mn：0.75～1.80％
Mn(锰)是对确保母材的强度及韧性有效的成分。从确保强度及韧性的观点考虑，需要将Mn含量设为0.75％以上。另一方面，在Mn含量超过1.80％时，对韧性、焊接性造成不良影响。因此，Mn含量设为0.75～1.80％的范围，优选为1.00～1.70％的范围。
P：0.015％以下
为了确保母材及母材的焊接热影响部的韧性，优选尽量减少P(磷)含量。但是，过度的脱P会导致成本增高，因此P含量为0.015％以下即可。优选为0.010％以下。需要说明的是，过度减少P含量会引起熔炼成本高涨，在经济上是不利的，因此P含量的下限优选设为0.001％左右。
S：0.0030％以下
S(硫)是即使不主动添加也有可能作为不可避免的杂质而含有的元素。在本发明中，为了确保低温韧性，将S含量设为0.0030％以下，优选为0.0010％以下。需要说明的是，过度减少S含量会引起熔炼成本高涨，在经济上是不利的，因此S含量的下限优选设为0.0003％左右。
Nb：0.040～0.10％
Nb(铌)通过析出物产生的钉扎效果(pinning effect)和固溶Nb产生的未再结晶区域扩大而发挥细粒化作用。通过上述效果、作用，可以提高母材的强度及韧性、DWTT性能。但是，在Nb含量低于0.040％时，无法有效地发挥该效果。另一方面，在Nb含量超过0.10％时，该效果饱和。根据情况，有时因生成粗大的Nb夹杂物，DWTT性能反而变差。因此，Nb含量设为0.040～0.10％的范围，优选为0.050～0.080％的范围。
Ti：0.005～0.030％
Ti(钛)形成TiN，抑制钢坯加热时的晶粒生长、抑制焊接热影响部的晶粒生长，结果是带来微观组织的微细化，具有改善母材的强度和改善母材及母材的焊接热影响部的韧性的效果。在Ti含量低于0.005％时，无法得到足够的效果。另外，在Ti含量超过0.030％时，相反，不仅无法得到上述效果，而且母材及母材的焊接热影响部的韧性变差。因此，Ti含量设为0.005～0.030％的范围，优选为0.010～0.020％的范围。
N：0.0010～0.0060％
N(氮)通过以TiN的形式析出而在对焊接热影响部的韧性提高上有效果。在N含量低于0.0010％时效果减小，因此将下限设为0.0010％。然而，在N含量超过0.0060％时，固溶N增多，导致焊接热影响部的韧性降低。考虑到与Ti含量对应的TiN的微细析出所带来的HAZ韧性的提高，N含量设为0.0010～0.0060％的范围，优选为0.0020～0.0050％的范围。
Al：0.070％以下
Al(铝)是作为炼钢过程的脱氧用途的重要元素，并且在焊接热影响部的韧性提高上具有效果。但是，在Al含量超过0.070％时，焊接热影响部的韧性改善效果饱和，因此Al含量设为0.070％以下。另一方面，为了获得焊接热影响部的韧性改善效果，优选Al含量为0.010％以上。
除了上述成分以外，以质量％计，母材还可以含有选自Cu：0.50％以下、Ni：0.50％以下、Cr：0.50％以下、Mo：0.50％以下、V：0.1％以下、Ca：0.0010～0.0050％中的1种或2种以上。
Cu：0.50％以下
Cu(铜)是对改善韧性和提高强度有效的元素之一，但Cu含量超过0.50％时，有时损害焊接性。因此，在含有Cu的情况下，Cu含量设为0.50％以下，优选为0.10～0.40％的范围。
Ni：0.50％以下
Ni(镍)是对改善韧性和提高强度有效的元素之一。在Ni含量超过0.50％时，效果饱和，另外，含有Ni使制造成本增高。因此，在含有Ni的情况下，Ni含量设为0.50％以下的范围，优选为0.10～0.40％的范围。
Cr：0.50％以下
Cr(铬)是对改善韧性和提高强度有效的元素之一。另一方面，在Cr含量超过0.50％时，有时使焊接热影响部的韧性变差。因此，在含有Cr的情况下，Cr含量设为0.50％以下的范围，优选为0.05％～0.35％的范围。
Mo：0.50％以下
Mo(钼)是使母材的强度和韧性稳定地提高的元素。但是，在Mo含量超过0.50％时，效果饱和，另外，含有过量的Mo使焊接热影响部的韧性、焊接性降低。因此，在含有Mo的情况下，Mo含量设为0.50％以下的范围。需要说明的是，从母材强度和韧性的观点考虑，优选的Mo含量为0.05～0.35％的范围。
V：0.10％以下
V(钒)是使母材的强度提高的元素。但是，在V含量超过0.10％时，有时因碳氮化物的析出而使韧性降低。因此，在含有V的情况下，V含量设为0.10％以下的范围。需要说明的是，从母材强度和韧性的观点考虑，优选的V含量为0.02～0.05％的范围。
Ca：0.0010～0.0050％
Ca(钙)具有控制硫化物类夹杂物的形态、改善母材的韧性和母材的焊接热影响部的韧性的效果。为了获得该效果，需要将Ca含量设为0.0010％以上。但是，在Ca含量超过0.0050％时，效果饱和，反而会使纯度降低，使焊接热影响部的韧性变差。因此，在含有Ca的情况下，Ca含量设为0.0010～0.0050％的范围，优选为0.0020～0.0030％的范围。
母材中含有的析出Nb量：0.040～0.070％
为了改善母材DWTT性能，组织的微细化基本上是有效的。已经明确，只要母材轧制后、包层轧制前的钢坯阶段的母材中的Nb析出物的量特别适当，则随后在本发明记载的条件下进行包层轧制而得到的包层钢板的母材中的析出Nb量为0.040～0.070％。即，只要在经过母材轧制及包层轧制而最终得到的包层钢板中含有的析出Nb量为0.040％以上，则在包层轧制中的加热时，加热奥氏体晶粒的钉扎效果增大，易于实现组织的微细化。需要说明的是，析出Nb是指在NbC、NbN或(NbTi)(CN)这样的复合析出物等析出物中含有的Nb。在超过0.070％时，有时因粗大的析出物增加而使效果饱和或降低。因此，母材中含有的析出Nb量优选设定为0.040～0.070％。析出Nb量可以通过实施例中记载的方法进行测定。
母材的组织：贝氏体组织的平均粒径为30μm以下
组织的微细化通过析出物产生的奥氏体晶粒钉扎效果和固溶Nb产生的未再结晶区域扩大/未再结晶区域轧制而完成，为了改善母材DWTT性能，首先，前者是重要的。结果是，在母材组织的贝氏体的平均粒径为30μm以下时，可以获得优异的DWTT性能。需要说明的是，贝氏体组织的平均粒径的测定方法是利用EBSD(Electron Back ScatteringDiffraction、电子背散射衍射)法将具有15度以上的取向差的晶粒作为一个晶粒进行识别，按照面积进行加权平均的方法。
需要说明的是，以面积率计，优选母材的组织含有贝氏体90％以上。另外，作为贝氏体以外的相，可列举铁素体、马氏体等。
＜包层材料＞
包层材料由Ni合金构成。需要说明的是，Ni合金是指含有Ni作为主成分的合金。Ni是高Ni合金的主要元素，是使耐腐蚀性提高的元素。特别是Ni可显著改善酸性环境中的耐应力腐蚀开裂性。由于Cr和Mo的复合添加效果，耐腐蚀性进一步提高。本发明的包层材料的Ni含量优选设为38％以上。另外，在Ni合金中，作为Ni以外的成分，可以列举：C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo、Fe、Al、Ti、Nb、Ta等。作为具体例子，可以使用Alloy825、Alloy625、蒙乃尔合金等Ni合金。
＜制造方法＞
以下，对本发明的Ni合金包层钢板的制造方法进行说明。在Ni合金包层钢板的制造方法中进行的必须处理是母材轧制和包层轧制。
母材轧制
在母材轧制时，将钢坯加热温度设为1000℃以上且1100℃以下。母材轧制时的钢坯加热温度超过1100℃时，(NbTi)(CN)固溶，在包层轧制中的加热时，加热奥氏体晶粒的钉扎效果减小，初始奥氏体晶粒变得粗大。其结果是，包层轧制后的贝氏体组织变得粗大，DWTT性能降低。因此，母材轧制时的钢坯加热温度设为1100℃以下。另一方面，在钢坯加热温度低于1000℃时，不仅轧制负载增加，而且控制奥氏体晶粒的效果减小。因此，钢坯加热温度设为1000℃以上。在轧制结束温度900℃以上将钢坯精轧至作为包层轧制原材料的所需要的厚度：100mm左右。从原材料的组织微细化的观点考虑，优选轧制结束温度更低。但是，在轧制结束温度过低时，板厚增大，轧制负载过大，因此优选为800℃以上。
包层轧制
包层轧制具有热轧工序和加速冷却工序。在本发明中，在将钢板表面温度为950℃以上的压下比设为2.0以上、将900℃以下的温度范围的累积压下率设为40％以上、将轧制结束温度设为750℃以上的条件下对加热至1050℃～1200℃的钢坯进行热轧工序。另外，在本发明中，加速冷却工序在冷却速度设为3℃/秒以上、冷却停止温度设为600℃以下的条件下进行。在上述条件中，热轧工序中900℃以下的温度范围的累计压下率、轧制结束温度、以及加速冷却工序的条件是基于“为了改善母材的强度、低温韧性、特别是为了改善阻止脆性破坏扩展的特性，奥氏体低温范围的高压下(high rolling reduction)和轧制后立即进行水冷是有效的”这样的见解而确定的。以下，对这些条件进行说明。需要说明的是，温度是指钢板表面温度。
如上所述，在热轧工序中，钢坯加热温度为1050℃以上且1200℃以下。为了在加热时使包层材料充分固溶化，而且为了如后面所述在高温范围确保足够的压下比，将钢坯加热温度设为1050℃以上。从包层钢的接合性的观点考虑，优选钢坯加热温度为高温。但是，在钢坯加热温度超过1200℃时，Ni合金的热轧性变差，轧制中发生原材料开裂。另外，在钢坯加热温度超过1200℃时，因母材的晶粒粗大化而导致韧性变差。因此，从耐腐蚀性、低温韧性、接合性的观点考虑，钢坯加热温度设为1050℃以上、且1200℃以下的范围。
如上所述，在热轧工序中，钢板表面温度为950℃以上时的压下比为2.0以上。包层钢可通过高温范围的轧制来确保接合性。重要的是在高温范围进行轧制的理由在于：作为包层材料的Ni合金和作为母材的低合金钢的变形阻力差减小，因此在轧制中形成理想的接合界面；以及在高温范围内，容易在包层材料与母材的边界进行元素的相互扩散。特别是Ni合金的变形阻力大于奥氏体系不锈钢，因此与奥氏体系不锈钢包层钢板的情况相比，需要高温下的大压下比。因此，在制作包层轧制用装配坯料的阶段中，在确保装配坯料内的真空度为10-4torr以上的高真空的条件下，为了在包层材料/母材界面获得充分的金属接合，只要950℃以上时的压下比(＝(轧制前的板厚)÷(轧制后的板厚))为2.0以上即可。为了确保接合性，优选的温度范围为1000℃以上，优选的压下比为2.5以上。另外，压下比的上限没有特别限定，从制造性的观点考虑，优选为8以下。需要说明的是，通常“950℃以上的轧制”是在950℃以上且1100℃以下进行的轧制。
如上所述，在热轧工序中，900℃以下的温度范围的累计压下率为40％以上，轧制结束温度为750℃以上。
在母材中的奥氏体未再结晶区域(900℃以下)以累计压下率为40％以上进行轧制，由此，奥氏体晶粒伸展，在随后的加速冷却中相变而生成的贝氏体微细化而韧性提高。基于确保更稳定的DWTT性能的原因，累计压下率优选为50％以上。
另外，轧制结束温度过于降低至低于750℃时，难以进行元素扩散，导致接合性变差，而且促进包层材料中的碳化物的析出，耐腐蚀性变差。另外，从确保更稳定的接合性的观点考虑，优选轧制结束温度为800℃以上。
另外，如上所述，在加速冷却工序中，冷却速度为3℃/秒以上，冷却停止温度为600℃以下。
在轧制结束后加速冷却至600℃以下是为了确保母材的强度、低温韧性。另外，从降低轧制板的变形的观点考虑，优选冷却停止温度为350℃以上。另外，冷却速度对耐腐蚀性具有很大影响。冷却速度低于3℃/秒的情况下，在轧制后立即进行的冷却过程中，碳化物在包层材料中析出，耐腐蚀性变差。冷却速度的上限没有特别限定，通常为50℃/秒以下。另外，冷却速度是指平均冷却速度。
自然冷却(Air cooling)工序是指在加速冷却工序后进行自然冷却的工序。例如，以冷却速度为10～30℃/分进行冷却即可。
构成本发明的包层钢的母材的原材料及包层材料的原材料被调整为上述成分范围，可以通过通常方法等进行熔炼。在制造上，包层轧制用装配坯料的如母材/包层材料/包层材料/母材这样叠合的方式是高效的。另外，考虑到冷却时的翘曲，优选母材彼此、包层材料彼此为相同厚度。当然，对上述记载的装配方式无需进行限定。
实施例
实施例1
使用由通过热轧准备的低合金钢构成的母材和由Alloy625构成的包层材料以夹层形式进行坯料装配，然后在真空中通过EBW(Electron Beam Welding、电子束焊接)将四周焊接，装配了厚度300mm的包层钢坯。将该钢坯加热进行热轧，以上下2片为1组的形式精轧至50mm，制造了板厚25mm(低合金钢：22mm+Alloy625：3mm)的包层钢板。需要说明的是，将母材的成分组成示于表1，将包层材料：Alloy625的成分组成示于表2，将制造条件示于表3。
利用EBSD法将具有15度以上的取向差的晶粒作为一个晶粒进行识别，通过按照面积进行加权平均的方法测定了母材的贝氏体组织的平均粒径。
对于母材的机械特性而言，采集基于API-5L标准(API：American PetroleumInstitute、美国石油协会)的拉伸试验片和DWTT试验片，通过拉伸试验和DWTT试验进行了评价。在DWTT试验中，将-25℃作为试验温度，将塑性断口率85％以上的试验片作为母材的低温韧性优异的试验片。
另外，包层材料的耐腐蚀性试验按照JIS G0573不锈钢的65体积％硝酸腐蚀试验(休伊不锈钢耐蚀试验)方法进行。试验方法如下所述：使试验片在沸腾的65％硝酸溶液中浸渍48小时，根据试验前后的重量变化计算出腐蚀速度(g/(m2·h))，再使同一试验片浸渍于新的沸腾的65％硝酸溶液中。反复进行5次该48小时浸渍试验，根据5次的腐蚀速度的平均值对耐腐蚀性能进行了评价。评价基准是将0.75g/(m2·h)以下的情况判定为耐腐蚀性能良好。
另外，作为包层钢的接合性，按照JIS G0601：2012的包层钢试验方法中记载的剪切强度试验进行了评价。评价基准是将剪切强度(剪切应力)为300MPa以上判定为接合性良好。
将试验结果的综合评价示于表4。
表1中示出了母材的成分组成。钢No.A1～A6是属于本发明范围的发明例。另一方面，钢No.B1～B2是Nb在发明范围外的比较例。包层材料使用了具有表2的成分组成的Alloy625。表3中示出了包层钢板的制造条件，所述包层钢板使用了表1所示的成分组成的母材和具有表2所示的成分组成的Alloy625。制造方法No.E1～E10是加热、轧制、冷却中所有制造条件均属于发明范围的发明例。另一方面，制造方法No.F1～F6是加热、轧制、冷却中的任一制造条件在发明范围外的比较例。
表4中示出了制造的各种包层钢的试验结果。表中示出了母材的拉伸试验、落锤试验的结果、平均结晶粒径、剪切试验结果及包层材料的腐蚀试验结果。实施例No.1～15是所有试验均达到了目标值的发明例。另外，由于全部发明例以塑性断口率计为85％以上，因此可以认为以塑性断口率计稳定地为85％以上。比较例No.16、17的母材化学成分在发明范围外，No.18～23中的任一制造条件在发明范围外，因此各种试验结果未达到目标值。
实施例2
使用由通过热轧准备的低合金钢构成的母材和由Alloy825构成的包层材料以夹层形式进行坯料装配，然后在真空中通过EBW(Electron Beam Welding、电子束焊接)将四周焊接，装配了厚度300mm的包层钢坯。将该钢坯加热进行热轧，以上下2片为1组的形式精轧至50mm，制造了板厚25mm(低合金钢：22mm+Alloy825：3mm)的包层钢板。需要说明的是，将母材的成分组成示于表1，将包层材料：Alloy825的成分组成示于表2，将制造条件示于表3。
对于母材中包含的析出Nb量而言，在10％AA电解液(10％乙酰丙酮-1％四甲基氯化铵-甲醇电解液)中对母材进行电解，使用ICP发光分光分析法对得到的提取残渣分析了提取残渣中含有的Nb量，计算出形成了析出物的Nb量。另外，通过与实施例1同样的方法测定了母材的贝氏体组织的平均粒径。另外，也与实施例1同样地进行了拉伸试验和DWTT试验。需要说明的是，对于包层材料的耐腐蚀性试验、作为包层钢的接合性的试验而言，虽然表5中未记载这些试验结果，但进行了与实施例1同样的试验，其结果是表5的发明例及比较例均得到了良好的结果。
表5中示出了制造的各种包层钢的试验结果。在表中示出了母材的拉伸试验、落锤试验的结果、析出Nb量及平均结晶粒径。实施例No.24～29是所有试验均达到了目标值的发明例。实施例No.30、31的母材化学成分在发明范围外，No.32的母材轧制时的加热温度在发明范围外，因此未得到适当的析出Nb量，DWTT特性未达到目标值。

Claims (4)

1.一种Ni合金包层钢板，其具有：由Ni合金构成的包层材料和由低合金钢构成的母材，
所述低合金钢以质量％计，含有C：0.020～0.10％、Si：0.10～0.50％、Mn：0.75～1.80％、P：0.015％以下、S：0.0030％以下、Nb：0.040～0.10％、Ti：0.005～0.030％、N：0.0010～0.0060％、Al：0.070％以下，余量由Fe及不可避免的杂质构成，
所述母材的贝氏体组织的平均粒径为30μm以下。
2.根据权利要求1所述的Ni合金包层钢板，其中，所述母材中含有的析出Nb量以质量％计为0.040～0.070％。
3.根据权利要求1或2所述的Ni合金包层钢板，其中，以质量％计，所述母材还含有选自Cu：0.50％以下、Ni：0.50％以下、Cr：0.50％以下、Mo：0.50％以下、V：0.1％以下、Ca：0.0010～0.0050％中的1种或2种以上。
4.一种Ni合金包层钢板的制造方法，其是权利要求1～3中任一项所述的包层钢板的制造方法，该方法包括：
在进行包层轧制之前进行的母材轧制，在该母材轧制中，将钢坯加热温度设为1000℃～1100℃；
包层轧制，该包层轧制具有以下工序：在将钢板表面温度为950℃以上时的压下比设为2.0以上、将钢板表面温度为900℃以下的温度范围的累计压下率设为40％以上、将轧制结束温度以钢板表面温度计设为750℃以上的条件下，对加热至1050℃～1200℃的钢坯进行热轧的热轧工序；在所述热轧工序后，以冷却速度3℃/秒以上、且冷却停止温度600℃以下的条件进行加速冷却的加速冷却工序；
在所述加速冷却工序后进行自然冷却的自然冷却工序。
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