CN112779463B - 母材和接头的低温韧性优异的高张力钢板及其制造方法 - Google Patents

母材和接头的低温韧性优异的高张力钢板及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种将Ni量抑制在1.1质量％以下的基础上，既为高强度，低温韧性，特别是母材和接头的低温韧性又优异的高张力钢板及其制造方法。所述高张力钢板具有规定的成分组成，由下述(1)式规定的BI为5.30以上且6.2以下，全部组织中所占的铁素体的分率为85面积％以上，且珠光体的分率低于10面积％，所述铁素体的平均当量圆晶粒直径为7μm以下，其标准偏差为3.7μm以下。BI＝12×(C+5Nb)+2Mn+Cu+Ni+300B…(1)式(1)中，C、Nb、Mn、Cu、Ni、B分别表示以质量％所示的C、Nb、Mn、Cu、Ni、B的钢中含量，不包含的元素作为0质量％计算。

Description

母材和接头的低温韧性优异的高张力钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及母材和接头的低温韧性优异的高张力钢板及其制造方法。
背景技术
适用于压力容器、船舶和海洋结构物等的钢板，多在低温环境下使用，既要求高强度，又要求低温下的韧性(以下称为“低温韧性”)优异。特别是近年来，从安全性的观点出发，要求在更低温下显示出高韧性。另外，特别是伴随LPG储罐等的结构物的大型化，对于上述具有高强度和优异的母材的低温韧性，并且由焊接形成的接头的低温韧性也优异的钢板的需要正在高涨。此外对于上述钢板还要求有优异的焊接性。
对于强度提高有效的是合金添加，但合金添加招致上述母材与接头的低温韧性的降低，因此高强度与低温韧性的并立极难。
作为用于使钢板的强度和韧性这两种特性提高的有效方法之一，可列举使之含有作为合金元素的Ni。至今为止也大都提出含Ni的钢板，但实际情况如3.5％Ni钢和9％Ni钢所代表的，如果不大量含有Ni，则不能最大限度地发挥其效果。相对于此，作为含有0.5～2％左右的Ni的钢板，例如提出有专利文献1的技术。在专利文献1中，组织主要由贝氏体和马氏体，或者贝氏体或马氏体构成，其板条状组织的最小短边长为1.3μm以下，并且，含贝氏体组织时，使贝氏体组织中包含的、长宽比为5以上，作为岛状马氏体的一种而含有残余奥氏体的M－A相变生成物的比率，以面积率计低于5％，从而得到抗疲劳龟裂扩展性优异的高强度钢材。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3741078号公报
专利文献1的钢板为高强度，但不能实现更低温下的母材韧性，难以同时满足高强度和母材优异的低温韧性。另外，还要求低温下的接头韧性优异，但在上述专利文献1中，还没有研究到接头的低温韧性的改善。另外，从成本的观点出发，要求在进一步减少Ni量的基础上，满足上述高强度和低温韧性这两种特性。
发明内容
本发明鉴于上述情况而形成，其目的在于，提供一种将Ni量抑制在1.1质量％以下的基础上，既为高强度，低温韧性、特别是母材和接头的低温韧性又优异的高张力钢板及其制造方法。
本发明的方式1是一种母材和接头的低温韧性优异的高张力钢板，其中，成分组成为，
C：0.03质量％～0.10质量％、
Si：0.05质量％～0.40质量％、
Mn：0.90质量％～1.60质量％、
P：高于0质量％且0.010质量％以下、
S：高于0质量％且0.010质量％以下、
Al：0.010质量％～0.060质量％、
Ni：0.50质量％～1.1质量％、
Nb：0.007质量％～0.022质量％、
Ti：0.007质量％～0.017质量％、
N：0.0025质量％～0.0060质量％、和
余量由铁和不可避免的杂质构成，
由下述(1)式规定的BI为5.30以上、6.2以下，
全部组织中所占的铁素体的分率为85面积％以上，且珠光体的分率低于10面积％，所述铁素体的平均当量圆晶粒直径为7μm以下，其标准偏差为3.7μm以下。
BI＝12×(C+5Nb)+2Mn+Cu+Ni+300B…(1)
式(1)中，C、Nb、Mn、Cu、Ni、B分别表示以质量％所示的C、Nb、Mn、Cu、Ni、B的钢中含量，不包含的元素作为0质量％计算。
本发明的方式2是根据方式1所述的母材和接头的低温韧性优异的高张力钢板，其中，所述成分组成中，还含有从
B：高于0质量％且0.002质量％以下、
Ca：高于0质量％且0.003质量％以下、和
Cu：高于0质量％且0.35质量％以下所构成的群中选择的一种以上的元素。
本发明的方式3是母材和接头的低温韧性优异的高张力钢板的制造方法，是制造方式1或2所述的高张力钢板的方法，其中，
加热具有方式1或2所述的成分组成的钢片后，以满足下述(a)～(c)的条件的方式进行热轧，热轧后，以0.6℃/s以上且10℃/s以下的平均冷却速度，从轧制结束温度～(Ar3相变点－30℃)的控制冷却开始温度，冷却至Ar3相变点～500℃的控制冷却结束温度。
(a)钢板的板厚的1/4位置的温度为950～875℃时，以35％以上的累积压下率压下。
(b)钢板的板厚的1/4位置的温度为820℃以下且Ar3相变点以上时，以30％以上的累积压下率压下。
(c)钢板的板厚的1/4位置的温度处在低于875℃且高于820℃的温度域和二相温度域时，不进行压下。
根据本发明，能够提供将Ni量抑制在1.1质量％以下的基础上，既为高强度，低温韧性，特别是母材和接头的低温韧性又优异的高张力钢板及其制造方法。
附图说明
图1是表示接头的MA(岛状马氏体)分率与接头韧性vE的关系的图。
图2是表示BI与接头的MA分率的关系的图。
图3是表示BI与抗拉强度和母材的低温韧性的积(TS×vTrs)的关系的图。
具体实施方式
本发明者为了提供将Ni量抑制在1.1质量％以下的基础上，既有高强度，低温韧性，特别是低温下的母材韧性和低温下的接头韧性也优异的高张力钢板及其制造方法，对于能够最大限度发挥上述Ni带来的强度－母材低温韧性平衡的提高效果的钢板的组织、成分组成和制造方法，进行了锐意研究。其结果发现，如果使成分组成在本发明的范围内，并且使参数BI在规定的范围内，且以本发明的方法制造，控制组织，则可以使高强度与母材的低温韧性并立，此外还能够得到也兼备优异的接头韧性的钢板。
在本发明中，关于钢板的成分组成，以下述(1)式规定的BI满足5.30以上且6.2以下。以下，首先对该参数BI进行说明。
BI＝12×(C+5Nb)+2Mn+Cu+Ni+300B…(1)
式(1)中，C、Nb、Mn、Cu、Ni、B分别表示以质量％所示的C、Nb、Mn、Cu、Ni、B的钢中含量，不包含的元素作为0质量％计算。
本发明者为了确保低温下的接头韧性，对于接头的低温韧性与接头的组织的关系进行了调查。如后述的实施例所示，为了评价焊接所得到的焊接物的接头的韧性，测量－65℃以下且－70℃以上的温度域的摆锤冲击吸收功vE。图1是表示此vE与该接头部的MA(岛状马氏体)分率的关系的图。为了达成本发明作为目标的vE为27J以上的优异的低温韧性，如图1所示，发现需要将上述接头的组织中所占的MA的分率抑制在8面积％以下。还有，在图1中，由虚线包围的部分，因为Ni量低于本发明所规定的范围，所以是vE为低值的例子。
本发明者为了抑制上述接头的组织中的MA分率，对其手段进行了研究。图2是表示所述接头的MA分率与上述式(1)所示的BI的关系的图。所述图1和图2的MA分率，是观察后述的实施例等的焊接后的焊接物的接头的组织而求得的。
构成上述BI的算式的Nb，抑制奥氏体晶粒的再结晶，使未再结晶域扩大，是有助于通过轧制促进铁素体晶粒的微细化的元素。另外构成上述BI的算式的Mn、Cu、Ni、B，使奥氏体稳定化，也就是说，使相变温度低温化，使Ar3相变点降低，是有助于由轧制进行组织微细化的元素。本发明的BI的算式，包含有助于使铁素体晶粒微细化的这些元素，且是根据上述实验数据求得所述元素的系数而得到的。
如所述图2所示，如果将上述式(1)所示的BI抑制在6.2以下，则可将上述接头的组织中的MA分率抑制在8面积％以下。从进一步抑制接头部的组织中的MA分率，进一步提高上述vE的观点出发，BI优选为6.1以下，更优选为6.0以下。
另一方面，本发明也以使高强度和母材优异的低温韧性(vTrs)并立为目的。特别是达成抗拉强度为490MPa以上，且vTrs为－80℃以下，且两者乘积(TS×vTrs)为－41000(MPa·℃)以下。本发明者对于这些特性与BI的关系进行研究时发现，通过使上述BI增加，能够抑制母材的粗大的铁素体晶粒与微细的铁素体晶粒的混合粒。通过抑制上述混合粒，能够减小铁素体的当量圆晶粒直径的标准偏差，结果是能够得到希望的TS×vTrs。BI的增加也有助于接头部的组织的微细化。此外，通过使BI增加，焊接时施加线能量时，能够抑制来自母材的珠光体部的粗大贝氏体生成，提高接头的低温韧性。根据以上，在本发明中，需要将BI控制在规定的范围。
本发明者发现，如图3所示，为了达成上述水平的TS×vTrs(以下，称为“优异的强度－母材低温韧性平衡”)，使BI为5.30以上即可。为了达成更优异的强度－母材低温韧性平衡，优选使BI为5.40以上，更优选为5.45以上，进一步优选为5.50以上，更进一步优选为5.60以上。
(钢组织)
本发明的钢板，全部组织中所占的铁素体的分率为85面积％以上，所述铁素体的平均当量圆晶粒直径为7μm以下，其标准偏差为3.7μm以下。在本发明中，如上述，通过使铁素体分率适当化，并且，实现铁素体粒的微细化和均匀化，能够实现高强度和优异的低温韧性并立的钢板。所述铁素体的平均当量圆晶粒直径，优选为6.9μm以下。如果考虑本发明的钢板的制造条件等，则所述铁素体的平均当量圆晶粒直径的下限为4.5μm左右。另外，使上述当量圆晶粒直径的标准偏差为3.7μm以下，能够更确实的实现高强度且低温韧性优异的钢板。所述标准偏差优选为3.6μm以下，更优选为3.5μm以下。所述标准偏差，从进一步实现铁素体粒的均匀化的观点出发，越小越优选，未特别设定下限，但下限例如为2.0μm左右。
为了实现上述晶粒的微细且均匀的铁素体带来的特性提高，使全部组织中所占的铁素体的分率，如上述为85面积％以上。铁素体分率优选为88面积％以上，更优选为90面积％以上。所述铁素体分率的上限，如果考虑本发明的钢板的成分组成和制造方法，则大体为95面积％。上述铁素体以外的余量的组织，是珠光体、贝氏体、马氏体、MA中的一种以上。其中珠光体的分率低于10面积％，优选为9.0面积％以下，更优选为8.5面积％以下。珠光体的分率越低越优选，其下限没有特别设定，但若考虑上述铁素体分率，则珠光体的分率的下限能够为5面积％。贝氏体、马氏体和MA，优选合计为3面积％以下，更优选为0面积％。所述组织的分率，是在钢板的板厚方向，距表面6～7mm的位置求得。
(成分组成)
接下来，对于本发明的钢板的成分组成进行说明。
[C：0.03质量％～0.10质量％]
C是有助于高强度化的元素，因此使之含有0.03质量％以上。C量优选为0.04质量％以上，更优选为0.050质量％以上。另一方面，若C量过剩，则珠光体分率增加，招致母材韧性的降低和接头韧性的降低，此外还招致焊接性的劣化，因此C量为0.10质量％以下。C量优选为0.090质量％以下，也能够更优选为0.080质量％以下。
[Si：0.05质量％～0.40质量％]
Si在熔炼钢时作为脱氧剂起作用，另外，发挥着使钢的强度上升的效果。为了使这样的效果发挥，使之含有0.05质量％以上。Si量优选为0.07质量％以上，更优选为0.10质量％以上。另一方面，若Si量过剩，则母材的韧性、接头部的韧性降低，因此Si量为0.40质量％以下。Si量优选为0.35质量％以下，更优选为0.30质量％以下。
[Mn：0.90质量％～1.60质量％]
Mn使奥氏体稳定化，使相变温度低温化，是对于通过轧制使组织微细化有效的元素。另外，对于高强度化也是有效的元素。因此，使Mn含有0.90质量％以上。Mn量优选为1.00质量％以上，更优选为1.10质量％以上。另一方面，若使Mn过剩地含有，则MnS的粗大化和珠光体分率的增加发生，母材和接头的韧性劣化，另外在接头形成MA，招致接头的韧性的进一步降低，因此使Mn量的上限为1.60质量％。Mn量优选为1.55质量％以下。
[P：高于0质量％、0.010质量％以下]
作为不可避免的杂质的P，对母材和焊接部的韧性造成不良影响，因此需要在0.010质量％以下。工业上使P量达到0质量％有困难，P量的下限为0.002质量％左右。
[S：高于0质量％，0.010质量％以下]
S形成MnS，是使韧性劣化的元素，因此需要抑制在0.010质量％以下。S量优选为0.005质量％以下。工业上使S量达到0质量％有困难，S量的下限为0.001质量％左右。
[Al：0.010质量％～0.060质量％]
Al是脱氧所需要的元素，为了使该效果发挥，使之含有0.010质量％以上。Al量优选为0.015质量％以上。另一方面，若Al被过剩含有，则形成氧化铝系的粗大的夹杂物，韧性降低，因此使Al量的上限为0.060质量％。Al量优选为0.050质量％以下。
[Ni：0.50质量％～1.1质量％]
Ni确保钢板良好的低温韧性，对于提高钢板的强度与低温韧性的两种特性是有用的元素。在本发明中，Ni如前述，使奥氏体稳定化，使相变温度低温化，即对于降低Ar3相变点是有用的元素。由于所述Ar3相变点的降低，能够实现经轧制使组织微细化，能够提高上述特性。为了发挥该效果，使Ni量为0.50质量％以上。Ni量优选为0.60质量％以上，更优选为0.65质量％以上，进一步优选为0.70质量％以上。另一方面，若Ni量变得过剩，则由Ni带给强度和韧性的效果的平衡打破，强度上升效果胜过低温下的延性断裂的抑制效果，低温韧性劣化。在本发明中，如前述，为了在强度提高的同时还实现低温下的母材韧性的提高，使Ni量为1.1质量％以下。Ni量优选为1.0质量％以下，更优选为0.80质量％以下。
[Nb：0.007质量％～0.022质量％]
Nb是通过奥氏体晶粒的再结晶抑制效果而具有铁素体晶粒的微细化效果的元素。为了得到该效果，使Nb含有0.007质量％以上。Nb量优选为0.010质量％以上。另一方面，若Nb量过剩，则韧性降低，因此使其上限为0.022质量％。Nb量优选为0.020质量％以下。
[Ti：0.007质量％～0.017质量％]
Ti是强力的氮化物形成元素，微量下便可通过TiN的微细析出而发挥晶粒的微细化效果。为了发挥该效果，使Ti量为0.007质量％以上。Ti量优选为0.010质量％以上。另一方面，若Ti量过剩，反而招致接头的韧性的降低。因此Ti量为0.017质量％以下，优选为0.015质量％以下。
[N：0.0025质量％～0.0060质量％]
N生成AlN，防止热轧前的加热时和焊接时的γ晶粒的粗大化，对于提高母材和接头的韧性是有效的元素。为了发挥该效果，使N含有0.0025质量％以上。N量优选为0.0030质量％以上。另一方面，若使N过剩地含有，则固溶N的增大，导致母材韧性劣化。因此N量为0.0060质量％以下，优选为0.0050质量％以下。
含上述元素，余量由铁和不可避免的杂质构成。作为不可避免的杂质，允许因原料、物料、制造设备等的状况而掺杂的微量元素的混入。作为所述不可避免的杂质，有含0.05质量％以下的Cr、0.05质量％以下的Mo、和0.005质量％以下的V之中的任意1种以上的情况。另外，作为所述不可避免的杂质，有作为氧化物形成元素的Mg、REM和Zr之中的1种以上的元素，合计在0.0010质量％以下的范围内被包含的情况。但是上述氧化物形成元素，如果是上述不可避免的杂质程度，则对特性的影响小。还有，例如，像P和S这样，通常含量越少越优选，因此虽是不可避免的杂质，但关于其组成范围，则是如上述那样另行规定的元素。因此，本说明书中，构成余量的“不可避免的杂质”这样的情况，是除去其组成范围被另行规定的元素后的概念。
本发明的钢板，由上述元素和余量即铁及不可避免的杂质构成即可，以下所述的选择元素，也可以不包含，但根据需要使之与上述元素一起含有，则有助于母材的韧性等进一步提高。
[从B：高于0质量％且0.002质量％以下、Ca：高于0质量％且0.003质量％以下和Cu：高于0质量％且0.35质量％以下所构成的群中选择的一种以上的元素]
这些元素有助于强度或韧性的提高，有助于进一步提高高强度与低温韧性的平衡。各元素如下所述。
[B：高于0质量％且0.002质量％以下]
B生成BN，具有的作用是，使对于韧性造成不良影响的固溶N降低。另外，使奥氏体稳定化，使Ar3相变点降低，也是有助于通过轧制使组织微细化的元素。根据需要使该效果发挥时，优选使B量高于0质量％，更优选为0.0003质量％以上。另一方面，若B含量过多，则使B的析出物增加，韧性反而劣化，因此优选抑制在0.002质量％以下。
[Ca：高于0质量％且0.003质量％以下]
Ca是通过夹杂物的控制而对于钢板的韧性提高有效的元素。根据需要使该效果发挥时，优选使Ca量高于0质量％，更优选为0.0005质量％以上。另一方面，若Ca被过剩包含，则韧性降低，因此Ca量优选为0.003质量％以下。
[Cu：高于0质量％且0.35质量％以下]
Cu是对于强度提高有效的元素。根据需要使该效果发挥时，优选使Cu量高于0质量％，更优选为0.05质量％以上。若Cu含量过多，则热加工时容易发挥裂纹，因此Cu量优选为0.35质量％以下，更优选为0.30质量％以下。
(特性)
本发明的高张力钢板，抗拉强度、母材的低温韧性(vTrs)、抗拉强度和母材的低温韧性的积(TS×vTrs)以及－65℃以下且－70℃以上的温度域的接头韧性均处于高水平。以下对于本发明的高张力钢板的这些特性进行详述。
(1)抗拉强度(TS)
具有490MPa以上的TS。由此能够确保充分的强度。TS优选为500MPa以上，更优选为510MPa以上，进一步优选为520MPa以上。抗拉强度越高越优选，抗拉强度的上限没有特别限定，但例如能够为700MPa左右。
(2)母材的低温韧性
vTrs为－80℃以下。该vTrs优选为－90℃以下，更优选为－100℃以下。vTrs越低越优选，vTrs的下限没有特别限定，但例如能够为－160℃左右。
(3)抗拉强度和母材的低温韧性(vTrs)的积(TS×vTrs)
TS×vTrs为－41000(MPa·℃)以下。TS×vTrs优选为－42000(MPa·℃)以下，更优选为－43000(MPa·℃)以下，进一步优选为－46000(MPa·℃)以下。TS×vTrs越小越优选，TS×vTrs的下限没有特别限定，但例如能够为－70000(MPa·℃)左右。
(4)－65℃以下且－70℃以上的温度域的接头韧性vE
本发明的钢板，如后述的实施例所示，在进行线能量4～5kJ/mm的焊接时所形成的接头，具有优异的低温韧性。具体来说，接头在－65℃以下且－70℃以上的温度域的摆锤冲击吸收功vE为27J以上。所述vE优选为40J以上，更优选为50J以上，进一步优选为80J以上。所述vE越高越优选，所述vE的上限没有特别限定，但例如能够为250J左右。
本发明的高张力钢板，能够有利地适用为所谓的厚钢板，这种情况下，板厚约6mm以上，优选为10mm以上，更优选为15mm以上。板厚的上限没有特别限定，但例如用于前述的结构物时，约50mm以下，优选为45mm以下，更优选为40mm以下。
(制造方法)
为了制造具有上述组织的本发明的高张力钢板，如下述方式控制其制造条件。即，加热满足上述成分组成的钢片后，以下述的条件进行热轧。在轧制前的加热工序中，可列举对于板坯等的钢片，例如以1000～1250℃进行加热。
热轧以满足下述(a)～(c)的条件的方式进行。以下，对于各条件进行说明。
(a)钢板的板厚的1/4位置的温度为950～875℃时，以35％以上的累积压下率压下。
(b)钢板的板厚的1/4位置的温度为820℃以下、Ar3相变点以上时，以30％以上的累积压下率压下。
(c)钢板的板厚的1/4位置的温度，低于875℃且高于820℃和处于二相温度域时，不进行压下。
所谓所述二相温度域是指作为Ar3相变点以下的奥氏体和铁素体的二相域的温度区域。
[(a)钢板的板厚的1/4位置的温度为950～875℃时的累积压下率为35％以上]
为了使奥氏体晶粒微细化，在所述加热后的再结晶温度域，需要充分压下。通过在再结晶温度域施加累积压下率35％以上的压下，能够使奥氏体晶内蓄积位错，以该位错作为驱动力生成新的晶粒，这有助于晶粒的微细化。在本发明的钢板的成分组成中，通过在875℃以上施加压下，再结晶发生。另一方面，若施加压下的温度过高，则有助于微细化的效果小。因此，使施加压下的温度为950℃以下。即在本发明中，将对于奥氏体晶粒的微细化有效的压下温度域(再结晶有效温度域)设定在950～875℃。还有在本发明中，作为压下的方法，可列举轧制，另外可列举锻造等。
在本发明中，以累积压下率35％以上进行再结晶有效温度域的压下，生成对于本发明的组织形成有用的新的晶粒。上述累积压下率优选为40％以上。还有，该累积压下率的上限大致为80％。
[(b)钢板的板厚的1/4位置的温度为820℃以下、Ar3相变点以上时的累积压下率为30％以上]
[(c)钢板的板厚的1/4位置的温度处在低于875℃且高于820℃和二相温度域时，不进行压下]
为了增加能够成为铁素体晶粒的生成核的变形带，即使在未再结晶温度域也需要充分的压下。由于在比再结晶温度域更低的温域施加压下，奥氏体晶粒不能生成新的晶粒，而成为扁平的组织，能够向晶内导入变形带。但是，即使比再结晶温度域低温，若在未再结晶温度域的高温侧进行压下，则容易生成混合粒组织，粗大的铁素体晶粒容易生成。据此，在本发明中，使未再结晶温度域的低温侧的施加压下的温度域为820℃以下且Ar3相变点以上。另外，在作为未再结晶温度域的高温侧的低于875℃且高于820℃的温度域，不进行压下。
上述820℃以下且Ar3相变点以上的温度域的压下，为了充分得到上述变形带导入的效果，而使累积压下率为30％以上。该累积压下率优选为35％以上。还有，该累积压下率的上限大约为80％。
另外，若在比未再结晶温度域低温的二相温度域进行压下，则虽然钢板的强度提高，但伴随加工强化而来的应力集中变得显著，钢板的韧性劣化。因此，在二相温度域中也不进行压下。
上述Ar3相变点基于下述式(2)求得。
Ar3相变点＝868－369×[C]+24.6×[Si]－68.1×[Mn]－36.1×
[Ni]－20.7×[Cu]－24.8×[Cr]+29.6×[Mo]…(2)
式(2)中，[C]、[Si]、[Mn]、[Ni]、[Cu]、[Cr]和[Mo]，分别表示C、Si、Mn、Ni、Cu、Cr和Mo的钢中含量(质量％)，没有包含的元素作为0质量％计算。
上述累积压下率根据下式计算。
950～875℃的温度域的累积压下率(％)＝(H1－H2)/H1×100
820℃以下且Ar3相变点以上的累积压下率(％)＝(H2－t)/H2×100上述中，
H1是950～875℃的温度域的轧制开始时的板厚(例如板坯厚)，
H2是950～875℃的温度域的轧制结束时的板厚＝820℃以下且Ar3相变点以上的温度域的轧制开始时的板厚，
t是最终厚度，单位均是mm。
所述热轧后，从轧制结束温度～(Ar3相变点－30℃)的控制冷却开始温度，至Ar3相变点～500℃的控制冷却结束温度，以0.6℃/s以上且10℃/s以下的平均冷却速度进行冷却。从低于(Ar3相变点－30℃)的温度起的上述平均冷却速度下的冷却，为从铁素体和奥氏体的二相域起的冷却，因为元素在奥氏体中浓缩，形成贝氏体和MA，所以不为优选。
在所述温度范围，通过进行平均冷却速度为0.6℃/s以上的加速冷却，能够抑制铁素体以外的第二相的生成，且抑制铁素体的生长，确保微细的铁素体晶粒。所述平均冷却速度优选为0.7℃/s以上，更优选为0.8℃/s以上，进一步优选为2.0℃/s以上。另一方面，若所述平均冷却速度高于10℃/s而过快，则不能确保希望的铁素体分率，韧性降低。因此所述平均冷却速度为10℃/s以下，优选为9.5℃/s以下，更优选为9.0℃/s以下，进一步优选为8.5℃/s以下。
若以高于Ar3相变点的温度结束所述平均冷却速度下的冷却，则铁素体的粗大化和珠光体分率增加，因此无法得到希望的特性。另一方面，若以低于500℃的温度进行，则MA分率增加，母材韧性降低这样的问题发生。因此，使所述平均冷却速度下的冷却的结束温度为Ar3相变点～500℃。还有，从通过上述控制冷却而充分确保本发明所规定的组织这一观点出发，所述控制冷却开始温度与所述控制冷却结束温度的温差(所述控制冷却开始温度－所述控制冷却结束温度)，优选为40℃以上，更优选为60℃以上，进一步优选为80℃以上。
上述控制冷却后，例如能够放冷至室温。
实施例
以下，列举实施例更具体地说明本发明。本发明不受以下的实施例限制，在能够符合前述和后述的宗旨的范围，也可以适宜加以变更实施，这些均包含在本发明的技术范围内。
遵循常规方法，得到满足表1所示的成分组成的钢片(板坯)。将上述钢片加热至表2所示的加热温度之后，以表2所示的条件热轧，并进行热轧后的冷却。从表2所示的控制冷却结束温度，空冷至室温。根据这些制造方法，得到表2中作为最终厚度所示的板厚的钢板。
所述制造工序的加热、热轧中的各温度，根据钢板的表面温度，使用板厚和热传导率等的参数，通过计算求得，是钢板的板厚的1/4位置的温度。另外，控制冷却开始温度和控制冷却结束温度是表面温度。还有，加热时使表面与板厚中心部的温差十分小而进行充分均热保持。
对于得到的钢板，按下述的要领进行钢组织、抗拉强度、母材的低温韧性、和接头的低温韧性的评价。
[钢组织的观察]
与后述的冲击试验片，即摆锤冲击试验片的提取位置为同位置，在距各钢板的表面沿板厚方向6～7mm的位置，使用光学显微镜，以倍率100倍观察1个视野600μm×800μm的区域，使用图像分析软件，测量铁素体与珠光体的分率。另外，铁素体粒径，是在距各钢板的表面沿板厚方向6～7mm的位置，使用光学显微镜，以倍率100倍观察，将假定为圆时的直径作为当量圆晶粒直径而求得铁素体晶粒的大小，求得其平均值(平均当量圆晶粒直径)与标准偏差。
[抗拉强度的评价]
从各钢板的全部厚度，在相对于轧制方向为直角的方向上，提取JISZ2201的1B号试验片，按JISZ 2241的要领进行拉伸试验，测量抗拉强度(TS)。而后，抗拉强度为490MPa以上的，评价为高强度。
[母材的低温韧性的评价(使用母材的冲击试验)]
使从各钢板的表面，朝向板厚方向6～7mm的位置与摆锤冲击试验片的中心部相同，使试验片的纵长方向与轧制方向成直角，如此提取试验片。而后，按JISZ 2242的要领进行摆锤冲击冲击试验，测量断面转变温度vTrs。然后，断面转变温度vTrs为－80℃以下的，评价为低温韧性优异。
[接头的低温韧性的评价(使用接头的冲击试验)]
从以线能量4～5kJ/mm进行焊接而得的焊接物上提取试验片。试验片中，在焊接物的接头，与母材的低温韧性的评价同样地使从表面朝向板厚方向6～7mm的位置与摆锤冲击试验片的中心部相同，且使试验片的纵长方向，与焊接线方向成直角，与轧制方向成直角，如此提取试验片。而后，按JISZ 2242的要领进行摆锤冲击冲击试验，求得－65℃或－70℃下的摆锤冲击吸收功，评价接头(Bond)部的韧性。
另外对于接头的组织也进行观察。详细地说，就是根据观察对象，使用3％硝酸乙醇腐蚀液或lepera试剂溶液，腐蚀接头部分的试样，使结晶晶界、MA显现。而后，在从表面朝向板厚方向6～7mm的位置，用光学显微镜观察显现出的组织，计算铁素体、贝氏体和马氏体，以及MA的分率。表3中一并显示其中MA的分率。
这些评价结果显示在表3中。
【表1】
Figure BDA0002742673830000151
【表2】
Figure BDA0002742673830000161
【表3】
Figure BDA0002742673830000171
根据上述表1～3的结果可知如下。No.3～14，满足本发明的成分组成，也满足制造条件，所得到的钢板具有希望的组织，为高强度，强度－母材低温韧性平衡，和接头的低温韧性优异。相对于此，No.1和2，因为Ni量不足，BI低于本发明的范围，所以不能确保粒径均匀的铁素体达到一定量以上，其结果是，不能得到高强度，以及母材和接头的低温韧性。另外No.15因为Nb量过剩，BI高于本发明的范围，所以接头的组织中的MA分率过剩，低温韧性差。

Claims (3)

1.一种母材和接头的低温韧性优异的高张力钢板，其中，成分组成为，
C：0.03质量％～0.10质量％、
Si：0.05质量％～0.40质量％、
Mn：0.90质量％～1.60质量％、
P：高于0质量％且0.010质量％以下、
S：高于0质量％且0.010质量％以下、
Al：0.010质量％～0.060质量％、
Ni：0.50质量％～1.1质量％、
Nb：0.007质量％～0.022质量％、
Ti：0.007质量％～0.017质量％、
N：0.0025质量％～0.0060质量％、和
余量由铁和不可避免的杂质构成，
由下述式(1)规定的BI为5.30以上且6.2以下，
全部组织中所占的铁素体的分率为85面积％以上，且珠光体的分率低于10面积％，所述铁素体的平均当量圆晶粒直径为7μm以下，所述铁素体的平均当量圆晶粒直径的标准偏差为3.7μm以下，
BI＝12×(C+5Nb)+2Mn+Cu+Ni+300B…(1)
式(1)中，C、Nb、Mn、Cu、Ni、B分别表示以质量％所示的C、Nb、Mn、Cu、Ni、B的钢中含量，不包含的元素作为0质量％计算。
2.根据权利要求1所述的母材和接头的低温韧性优异的高张力钢板，其中，所述成分组成还含有从
B：高于0质量％且0.002质量％以下、
Ca：高于0质量％且0.003质量％以下、和
Cu：高于0质量％且0.35质量％以下所构成的群中选择的一种以上的元素。
3.一种母材和接头的低温韧性优异的高张力钢板的制造方法，是制造权利要求1或2所述的高张力钢板的方法，其中，
加热具有权利要求1或2所述的成分组成的钢片后，以满足下述(a)～(c)的条件的方式进行热轧，热轧后，从轧制结束温度～(Ar3相变点－30℃)的控制冷却开始温度起，以2.06℃/s以上且10℃/s以下的平均冷却速度冷却至Ar3相变点～500℃的控制冷却结束温度，
(a)钢板的板厚的1/4位置的温度为950～875℃时，以35％以上的累积压下率压下，
(b)钢板的板厚的1/4位置的温度为820℃以下且Ar3相变点以上时，以30％以上的累积压下率压下，
(c)钢板的板厚的1/4位置的温度处于低于875℃且高于820℃的温度域和二相温度域时，不进行压下。
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