CN113412337B - 高Mn钢及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供高强度且低温韧性优异、延展性也优异的高Mn钢。本发明的高Mn钢具有如下成分组成和以奥氏体为基体相的组织，以质量％计含有C：0.10％～0.70％、Si：0.10％～0.90％、Mn：20％～30％、P：0.030％以下，S：0.0070％以下、Al：0.01％～0.07％以下，Cr：1.8％～7.0％、Ni：0.01％以上且小于1.0％、Ca：0.0005％～0.010％、N：0.0050％～0.0500％、O：0.0050％以下，Ti：0.0050％以下和Nb：0.0050％以下，满足Ca/S≥1.0，剩余部分为Fe和不可避免的杂质，屈服强度为400MPa以上，‑196℃的夏比冲击吸收能量的平均值在使用全尺寸试验片时为100J以上，使用半尺寸试验片时为20J以上。
Description
技术领域
本发明涉及适合用于例如液化气储罐等的、极低温环境下使用的结构物的高Mn钢及其制造方法。
背景技术
液化气储罐用结构物因其使用环境是极低的温度，所以不但要求用于这种结构物的钢板为高强度，而且要求极低温下的韧性优异。例如，在液化天然气的储罐使用热轧钢板时，需要确保液化天然气的沸点：-164℃以下的极低温下优异的韧性。如果钢材的低温韧性差，则可能无法维持作为极低温储罐用结构物的安全性，因此对使用的钢材强烈要求低温韧性的提高。
应对该要求，以往一直使用极低温下不显示脆性的奥氏体为钢板主组织的奥氏体系不锈钢、9％Ni钢或者5000系铝合金。然而，这些钢和合金因为合金成本或制造成本高，所以迫切期望价格低廉、低温韧性优异的钢材。
因此，作为代替以往的极低温用钢的新钢材，专利文献1、专利文献2中提出了使用价格比较低、大量添加了属于奥氏体稳定化元素的Mn的高Mn钢作为极低温环境下的结构用钢。
即，专利文献1中提出了控制奥氏体结晶晶界的碳化物被覆率。另外，专利文献2中提出了通过添加碳化物覆盖物以及Mg、Ca、REM来控制奥氏体晶体粒径。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-84529号公报
专利文献2：日本特开2016-196703号公报
发明内容
上述的专利文献1和专利文献2记载的作为极低温用钢使用的奥氏体钢的从拉伸变形时的变形初期到达到最大应力(拉伸强度)为止的加工固化增强，塑性变形能力优异，因此，到变形中期为止的延展性优异。另一方面，拉伸试验中测定的应力达到最大(拉伸强度)后的变形后期的变形性能也是结构部件重要的特性。这是因为变形后期的变形性能是导致最终的破坏的最后阶段的性能。从该观点考虑，需要充分确保变形后期的延展性，特别是减面率，从确保高强度钢的延展性的观点考虑要求50％以上的减面率。
本发明目的在于提供高强度且低温韧性优异而且延展性优异的高Mn钢及其制造方法。这里，上述“高强度”是指室温下具有400MPa以上的屈服强度和800MPa以上的拉伸强度。另外，上述“低温韧性优异”是指在-196℃实施按照JIS Z2242(1998年)的夏比冲击试验，使用板厚10mm以上的钢板、全尺寸试验片(10mm×10mm×55mm)时夏比冲击吸收能量(平均值)以母材计100J以上(使用板厚小于10mm的钢板、半尺寸试验片(10mm×5mm×55mm)时，夏比V型缺口尺寸试验为20J以上)。而且，上述“延展性优异”是指具有减面率50％以上。
发明人等对以高Mn钢为对象解决上述课题的方法进行了深入研究，结果得到以下的见解。
即，发现高Mn钢中，通过控制Ca系夹杂物的形态，能够提高韧性，并且确保拉伸变形时的延展性(减面率)，另外发现为此目的将Ca量与S量的平衡保持在适当的范围内是有效的。
另外，发现该高Mn钢的制造时，通过限定钢坯材加热温度、从精轧结束温度和(精轧结束温度-100℃)以上的温度到300℃～650℃的温度区域的平均冷却速度，能够控制晶体粒径，并且，抑制析出物，提高低温韧性。
然而，高Mn钢含有Cu时，Cu虽然具有改善低氯化物浓度环境下耐氯化物应力腐蚀开裂性的效果。但是，Cu在高氯化物浓度环境下，反而使耐氯化物应力腐蚀开裂性恶化。针对该问题，发明人等发现通过在含有Cu时的高Mn钢中优化Cu量与Ni量的平衡合理化而添加Ni，能够发挥高氯化物浓度环境下也优异的耐氯化物应力腐蚀开裂性。由此，对含有Cu的高Mn钢，无论氯化物浓度如何，都能够赋予优异的耐氯化物应力腐蚀开裂性。
应予说明，本说明书中，氯化物应力腐蚀开裂是指在高Mn钢所特有的腐蚀环境下，特别是在氯化物离子存在的环境下，对高Mn钢赋予的拉伸应力为该高Mn钢的拉伸强度以下，也指高Mn钢が开裂或者断裂的现象。而且，耐氯化物应力腐蚀开裂性表示指对该氯化物应力腐蚀开裂的耐性。
本发明基于以上见解进行研究而得的，其要旨如下。
1、一种高Mn钢，具有如下的成分组成和以奥氏体为基体相的组织，上述成分组成以质量％计含有C：0.10％～0.70％、Si：0.10％～0.90％、Mn：20％～30％、P：0.030％以下、S：0.0070％以下，Al：0.01％～0.07％、Cr：1.8％～7.0％、Ni：0.01％以上且小于1.0％、Ca：0.0005％～0.010％、N：0.0050％～0.0500％，O：0.0050％以下，Ti：0.0050％以下和Nb：0.0050％以下，满足下述式(1)，剩余部分为Fe和不可避免的杂质，
屈服强度为400MPa以上，
-196℃的夏比冲击吸收能量的平均值在使用全尺寸试验片时为100J以上，使用半尺寸试验片时为20J以上。
Ca/S≥1.0···(1)
2.根据上述1所述的高Mn钢，其中，上述成分组成以质量％计进一步含有选自Cu：小于2.0％、Mo：2.0％以下、V：2.0％以下、W：2.0％以下、Mg：0.0005％～0.0050％和REM(稀土金属)：0.0010％～0.0200％中的1种或者2种以上。
3.一种高Mn钢的制造方法，将具有上述1或2所述的成分组成的钢坯材加热到1100℃～1300℃的温度区域，实施精轧结束温度为750℃以上且小于950℃的热轧，其后，进行从(精轧结束温度-100℃)以上的温度到300℃～650℃的温度区域的平均冷却速度为0.5℃/s以上的冷却处理。
4.一种高Mn钢，具有如下的成分组成和以奥氏体为基体相的组织，以质量％计含有C：0.10％～0.70％、Si：0.10％～0.90％、Mn：20％～30％、P：0.030％以下、S：0.0070％以下、Al：0.01％～0.07％、Cr：1.8％～7.0％、Cu：0.2％以上且小于2.0％、Ni：0.1％以上且小于1.0％、Ca：0.0005％～0.010％、N：0.0050％～0.0500％、O：0.0050％以下、Ti：0.0050％以下以及Nb：0.0050％以下，满足下述式(1)、(2)，剩余部分为Fe和不可避免的杂质。
Ca/S≥1.0···(1)
0＜Cu/Ni≤2···(2)
5.一种高Mn钢的制造方法，将具有将上述4所述的成分组成的钢坯材加热到1100℃以上1300℃以下的温度区域后，实施精轧结束温度为750℃以上且小于950℃的热轧，其后，进行从(精轧结束温度-100℃)以上的温度到300℃～650℃的温度区域的平均冷却速度为0.5℃/s以上的冷却处理。
根据本发明的一个形态，能够提供高强度、特别是极低温域下的低温韧性优异且具有优异的延展性的高Mn钢。因此，通过使用本发明的高Mn钢，能够实现液化气储罐等的在极低温环境下使用的钢结构物的安全性和寿命的提高，起到工业上显著的效果。
另外，根据本发明另一形态，能够提供一种不论氯化物浓度如何，都能够发挥优异的耐氯化物应力腐蚀开裂性的高Mn钢。
具体实施方式
以下，对本发明的高Mn钢进行详细说明。
[成分组成]
首先，对本发明的高Mn钢的成分组成及其限定理由进行说明。应予说明，成分组成中的“％”只要没有特别说明，就表示“质量％”。
C：0.10％～0.70％
C是廉价的奥氏体稳定化元素，是用于得到奥氏体的重要的元素。为了得到该效果，需要以0.10％以上含有C。另一方面，如果含有超过0.70％的C，则Cr碳化物过量生成，低温韧性降低。因此，C量为0.10～0.70％。C量优选0.20％以上，优选0.60％以下，更优选0.20％～0.60％。
Si：0.10％～0.90％
Si作为脱氧材料发挥作用，不但是制钢上必需的，还具有固溶于钢而通过固溶强化使钢板高强度化的效果。为了得到这些效果，需要含有0.10％以上的Si。另一方面，如果含有超过0.90％的Si，焊接性劣化，并且低温韧性，特别是极低温下的韧性变低。因此，Si量为0.10％～0.90％。Si量优选0.12％以上，优选0.70％以下，更优选0.12％～0.70％。
Mn：20％～30％
Mn是比较便宜的奥氏体稳定化元素。Mn在本发明中是兼得强度和极低温韧性所需的重要的元素。为了得到该效果，需要含有20％以上的Mn。另一方面，即便含有超过30％的Mn，改善低温韧性的效果也饱和，导致合金成本的上升。另外，焊接性、切断性劣化。因此，Mn量为20％～30％。Mn量优选23％以上，优选28％以下，更优选23％～28％。
P：0.030％以下
P如果含量0.030％则在晶界偏析，成为应力腐蚀开裂产生的起点。因此，P量的上限为0.030％，优选尽可能减少。因此，P量为0.030％以下。应予说明，过度的P减少导致精炼成本高涨，在经济上不利，因此P量优选为0.002％以上。P量优选0.005％以上，优选0.028％以下，更优选0.024％以下。另外，P量更优选0.005％～0.028％。
S：0.0070％以下
S使母材的低温韧性、延展性劣化，因此上限为0.0070％，优选尽可能减少。因此，S量为0.0070％以下。应予说明，过度的S的减少导致精炼成本高涨，经济性不利，因此S量优选为0.001％以上。S量优选0.0020％以上，优选0.0060％以下，更优选0.0020％～0.0060％。
Al：0.01％～0.07％
Al作为脱氧剂发挥作用，常用于钢板的溶钢脱氧工序中。为了得到这样的效果，需要含有0.01％以上的Al。另一方面，如果含有超过0.07％的Al，则焊接时混入焊接金属部中，使焊接金属的韧性劣化，Al量为0.07％以下。因此，Al量为0.01％～0.07％。Al量优选0.02％以上，优选0.06％以下，更优选0.02％～0.06％。
Cr：1.8％～7.0％
Cr是通过适量的添加使奥氏体稳定化、对低温韧性和母材强度的提高有效的元素。为了得到这样的效果，需要含有1.8％以上的Cr。另一方面，如果含有超过7.0％的Cr，则生成Cr碳化物而使低温韧性和耐应力腐蚀开裂性降低。因此，Cr量为1.8％～7.0％。Cr量优选2.0％以上，优选6.7％以下，更优选2.0％～6.7％。另外，为了提高耐应力腐蚀开裂性，Cr量更优选2.0％～6.0％。
Ni：0.01％以上且小于1.0％
Ni具有在钢中固溶而因固溶强化使钢板高强度化的效果，并且具有提高低温韧性、特别是极低温下的韧性的效果，因此含有0.01％以上。另一方面，从合金成本方面考虑，优选Ni量为必要最小限，从该观点考虑，Ni的添加量小于1.0％。Ni量优选0.03％以上，优选0.8％以下，更优选0.03％～0.8％。这里，作为低温韧性优异的奥氏体钢，有SUS304、SUS316等不锈钢，这些钢作为用于得到奥氏体组织的合金设计实现了Ni当量、Cr当量的优化，因此添加了大量的Ni。对于这些钢，本发明是通过使Ni为必要最小限而低廉化的奥氏体材料。应予说明，该Ni的必要最小限化通过Mn添加量的合理化实现。
Ni：0.1％以上且小于1.0％
另外，高Mn钢含有规定量的Cu时，通过优化Cu量与Ni量的平衡而添加Ni，能够不论氯化物浓度如何都发挥优异的耐氯化物应力腐蚀开裂性。从该观点考虑，如后所述，以0.2％以上且小于2.0％的范围含有Cu的高Mn钢中，使Ni量为0.1％以上且小于1.0％。如果Ni量低于0.1％，则得不到对应力腐蚀开裂的效果，如果Ni量为1.0％以上，则导致成本增加。
Ca：0.0005％～0.010％
Ca通过下述记载的夹杂物的形态控制来提高韧性，并且有效地确保对拉伸变形时的延展性(减面率)。为了得到这样的效果，Ca必须为0.0005％以上。另一方面，如果超过0.010％地添加Ca，则反而延展性、韧性有时降低。因此，Ca量为0.0005％～0.010％。Ca量优选0.0010％以上，优选0.0090％以下，更优选0.0010％～0.0090％。
Ca/S≥1.0
通过上述的Ca量与S量中进一步使Ca/S在适当的范围内来控制Ca系夹杂物的形态是重要的。即，通过Ca/S≥1.0而促进使Ca系夹杂物作为核在晶粒内MnS的复合析出，对于抑制结晶晶界上的MnS的析出·粗大化，提高韧性，并且，确保拉伸变形时的延展性，具体而言使减面率为50％以上是有效的。为了得到这样的效果，Ca/S需要为1.0以上。优选Ca/S为1.7以上。
N：0.0050％～0.0500％
N是奥氏体稳定化元素，对低温韧性的提高有效的元素。为了得到这样的效果，需要含有0.0050％以上的N。另一方面，如果含有超过0.0500％的N，氮化物或者碳氮化物粗大化，韧性降低。因此，N量为0.0050％～0.0500％以下。N量优选0.0060％以上，优选0.0400％以下，更优选0.0060％～0.0400％。
O：0.0050％以下
O会因氧化物的形成而使低温韧性劣化。因此，O为0.0050％以下的范围。优选O量为0.0045％以下。应予说明，过量的O量的减少导致精炼成本高涨，经济上不利，因此优选O量为0.0003％以上
抑制Ti和Nb的含量分别为0.0050％以下
Ti和Nb在钢中形成高熔点的碳氮化物而抑制晶粒的粗大化，其结果成为破坏的起点、裂纹传播的路径。特别是妨碍高Mn钢中提高低温韧性、提高延展性的组织控制，因此必须刻意地抑制Ti和Nb。即，Ti和Nb是从原材料等不可避免地混入的成分，通常以Ti：超过0.005且0.010％以下和Nb：超过0.005且为0.010％以下的范围混入。因此，根据后述的方法，避免Ti和Nb的不可避免的混入，必须将Ti和Nb的含量分别抑制在0.0050％以下。通过将Ti和Nb的含量分别抑制在0.0050％以下，能够排除上述的碳氮化物的负面影响，确保优异的低温韧性以及延展性。优选使Ti以及Nb的含量小于0.0050％，更优选为0.003％以下。
Cu：0.2％以上且小于2.0％
Cu在低氯化物浓度环境下具有改善耐氯化物应力腐蚀开裂性的效果。从该观点出发，含有0.2％以上的Cu是有效的。另一方面，Cu在高氯化物浓度环境下反而使耐氯化物应力腐蚀开裂性恶化。因此，含有Cu时，使Cu量小于2.0％。如果Cu量低于0.2％，则得不到对应力腐蚀开裂性的效果，Cu量为2.0％以上时，除了上述的问题还导致成本升高。Cu量优选0.3％以上，优选0.8％以下，更优选0.3％～0.8％。
0＜Cu/Ni≤2
这里，含有Cu和Ni的高Mn钢中，不论氯化物浓度如何，为了确保得到耐氯化物腐蚀开裂性，除了将Cu和Ni的量控制在上述的范围内，还要优化Cu量与Ni量的平衡以满足0＜Cu/Ni≤2是关键的。Cu/Ni＞2时，Ni量相对于Cu量过少，无法发挥高氯化物浓度环境下优异的耐氯化物应力腐蚀开裂性。
上述的必需成分以外的剩余部分是铁和不可避免的杂质。作为这里的不可避免的杂质，可举出H等，合计为0.01％以下就可以允许。
本发明中，出于进一步提高强度和低温韧性的目的，除了上述的必需成分还可以根据需要含有下述的元素。
Mo：2.0％以下、V：2.0％以下、W：2.0％以下、Mg：0.0005～0.0050％，REM：0.0010～0.0200％的1种或者2种以上
Mo、V、W：分别2.0％以下
Mo、V和W有助于奥氏体的稳定化，并且有助于提高母材强度。为了得到这样的效果，优选Mo、V以及W以0.001％以上含有。另一方面，Mo、V和W分别含有超过2.0％时，生成粗大的碳氮化物，成为破坏的起点，另外制造成本有压力。因此，含有这些合金元素时，其含量为2.0％以下。Mo、V和W的各量更优选0.003％以上，优选1.7％以下，更优选1.5％以下。另外，Mo、V以及W的各量优选为0.003％～1.7％，更优选为0.003％～1.5％。
Mg：0.0005～0.0050％、REM：0.0010～0.0200％
Mg和REM是对夹杂物的形态控制有用的元素，可以根据需要含有。夹杂物的形态控制是将伸展的硫化物系夹杂物形成为粒状的夹杂物。经由该夹杂物的形态控制，提高延展性、韧性以及耐硫化物应力腐蚀开裂性。为了得到这样的效果，Mg优选以0.0005％以上含有，REM优选以0.0010％以上含有。另一方面，如果大量含有任一元素，则非金属夹杂物量增加，有时反而延展性、韧性、耐硫化物应力腐蚀开裂性降低。另外，经济上不利。因此，含有Mg的情况下优选为0.0005～0.0050％，含有REM的情况下优选为0.0010％～0.0200％。Mg量更优选0.0010％以上，更优选0.0040％以下，进一步优选0.0010％～0.0040％。REM量更优选0.0020％以上，更优选0.0150％以下，进一步优选0.0020％～0.0150％。
[组织]
以奥氏体为基体相的微观组织
钢材的晶体结构为体心立方结构(bcc)时，该钢材有在低温环境下引起脆性破坏的可能性，因此不适合在低温环境下使用。这里，假定在低温环境下使用时，钢材的基体相必须为晶体结构为面心立方结构(fcc)的奥氏体组织。这里，“以奥氏体为基体相”是指奥氏体相以面积率计为90％以上。奥氏体相以外的剩余部分为铁素体相或者马氏体相，当然奥氏体相也可以是100％。
[制造方法]
本发明的高Mn钢的制造方法包括将具有上述的成分组成的钢坯材加热的工序；对加热的钢坯材实施热轧的工序；以及对实施了热轧的热轧板实施冷却处理的工序。而且，本发明的高Mn钢的制造方法的特征在于，加热上述钢坯材的工序中温度区域设为1100℃～1300℃，实施上述热轧的工序的精轧结束温度设为750℃以上且小于950℃，以及，实施上述冷却处理的工序中从(精轧结束温度－100℃)以上的温度到300℃～650℃的温度区域的平均冷却速度设为0.5℃/s以上。
制造本发明的高Mn钢时，首先，钢坯材可以是将具有上述的成分组成的钢水用转炉、电炉等公知的溶制方法熔炼。另外，可以利用真空脱气炉进行2次精炼。这时，为了将妨碍优选的组织控制的Ti和Nb限制在上述的范围，必须采取避免从原料等不可避免地混入Ti和Nb，减少它们的含量的措置。例如，通过降低精炼阶段的熔渣的碱度，使这些合金在熔渣中浓化而排出，减少最终的熔渣制品的Ti和Nb的浓度。另外，可以是吹入氧使其氧化，回流时浮选分离Ti和Nb的合金等方法。其后，优选利用连续铸造法、铸锭法等公知的铸造方法，制成规定尺寸的板坯等钢坯材。应予说明，可以对连续铸造后的板坯进行开坯轧制而制成钢坯材。
并且，对用于将上述钢坯材制成高强度、低温韧性和延展性优异的钢材的制造条件进行具体规定。
钢坯材加热温度：1100℃～1300℃
为了使钢材的微观组织的晶体粒径粗大，热轧前的加热温度为1100℃以上。但是，加热温度超过1300℃时，一部分可能开始溶解，因此加热温度的上限为1300℃。这里的温度控制以钢坯材的表面温度为基准。
精轧结束温度：750℃以上且小于950℃
加热钢坯材(钢块或者钢片)后，进行热轧。为了能制作粗大的晶粒，优选提高高温下的累积压下率。即，低温下进行热轧时，微观组织变得微小，另外，会有过度的加工变形，因此导致低温韧性的降低。因此，热轧的精轧结束温度的下限以钢板的表面温度计为750℃。另一方面，在950℃以上的温度区域进行精加工，晶体粒径变得过度粗大，得不到所希望的屈服强度。因此，小于950℃时，1道次以上的最终精轧是必要的。
从(精轧结束温度－100℃)以上的温度到300℃～650℃的温度区域的平均冷却速度：0.5℃/s以上
热轧结束后迅速进行冷却。使热轧后的钢板缓慢冷却时促进析出物的生成，导致低温韧性的劣化。在规定温度区域以0.5℃/s以上的冷却速度进行冷却，能够抑制这些析出物的生成。另外，如果进行过度的冷却，则钢板变形，降低生产率。因此，可以使冷却开始温度的上限为900℃。另外，冷却开始温度的下限为(精轧结束温度－100℃)。这是因为从低于上述温度的温度开始冷却时，热轧后促进析出物的生成，低温韧性降低。另外，使冷却结束温度为300℃～650℃的温度区域。这是因为进行通过到上述温度区域为止的冷却能够抑制成为韧性降低的重要因素的碳化物的析出。根据以上的理由，热轧后的冷却处理中，以钢板的表面温度计使从(精轧结束温度-100℃)以上的温度到300℃～650℃的温度区域的钢板表面的平均冷却速度为0.5℃/s以上。另一方面，从工业生产观点考虑，优选上述平均冷却速度为200℃/s以下。冷却速度通过基于表面的温度变化的模拟计算作为钢板的平均冷却速度计算。
此外，上述的铸造工序中，冷却时，优选将钢的表面温度1400℃～1300℃的温度范围的冷却时间控制在100s以下。通过如上控制铸造工序中冷却时间，促进Ca(O，S)等Ca系夹杂物为核的MnS的复合析出，(Ca，Mn)S的个数增大。其结果，MnS不会在晶界或者晶粒内生长，伸长的MnS的比例减少。通过这样的Ca系夹杂物的形态控制，能够得到具有51％以上的良好的减面率的高Mn钢。
实施例
以下，通过实施例对本发明进行详细说明。应予说明，本发明不限于以下的实施例。
通过转炉-钢包精炼-连续铸造法将具有表1所示的成分组成的钢坯制成钢坯材。接着，将得到的钢坯按表2所示的条件通过开坯轧制和热轧制成最大32mm厚度的钢板。对钢板按下述的要领实施拉伸特性、韧性以及组织评价。
(1)拉伸试验特性
由得到的各钢板，如果超过板厚15mm的钢板就采取JIS4号拉伸试验片，如果板厚小于15mm的钢板则采取平行部直径6mm、标点间距离25mm的圆棒拉伸试验片，实施拉伸试验，调查拉伸试验特性。本发明中将屈服强度400MPa以上和拉伸强度800MPa以上判定为拉伸特性优异、高强度。并且，将减面率50％以上判定为延展性优异。
(2)低温韧性
对超过板厚20mm的各钢板从表面到板厚的1/4的位置(以下，表示为板厚1/4位置)，或板厚20mm以下的各钢板到板厚的1/2的位置(以下，表示为板厚1/2位置)从与压延方向平行的方向，按照JIS Z2202(1998年)的规定采取夏比V型缺口全尺寸试验片，按照JISZ2242(1998年)的规定实施各钢板3根夏比冲击试验，求出-196℃的吸收能量，评价母材的低温韧性。本发明中将3根吸收能量(vE-196)的平均值为100J以上作为母材的低温韧性优异。应予说明，对于板厚小于10mm的钢板，采取夏比V型缺口半尺寸试验片，实施相同的夏比冲击试验。如果板厚小于10mm的钢板，则将平均值为20J以上作为母材的低温韧性优异。
(3)应力腐蚀开裂试验
对样品32和33实施根据ASTM G36的沸腾氯化镁应力腐蚀开裂试验。试验片为按照ASTM G30 Example a的U型弯曲试验片。从钢板的表面下1mm的位置在C方向采取2.5mm厚×20mm宽度×80mm长的试验片，将试验片长边方向中央部以5R进行弯曲，供试于试验。
试验时间为400小时。试验后，将表面看不到开裂的试验片判断为耐氯化物应力腐蚀开裂性优异。表3中，通过目视观察在表面看不到开裂的情况表示为〇，通过目视观察在表面看到开裂的情况表示为×。
确认了根据本发明的高Mn钢满足上述的目标性能(母材的屈服强度为400MPa以上，减面率为50％以上，低温韧性以吸收能量(vE-196)的平均值计为100J以上(半尺寸试验片的情况下为20J以上))。另一方面，超出本发明的范围的比较例的屈服强度、减面率以及低温韧性中任一个以上无法满足上述的目标性能。
另外，以Cu/Ni为规定范围内的方式含有Cu和Ni的样品32中，发挥优异的耐氯化物应力腐蚀开裂性。另一方面，Cu/Ni在规定范围外的样品33中无法确认到充分的耐氯化物应力腐蚀开裂性。
[表2]
[表3]
*半尺寸试验片
Claims (5)
1.一种高Mn钢，具有如下成分组成和以奥氏体为基体相的组织，所述成分组成以质量％计含有C：0.10％～0.70％、Si：0.10％～0.90％、Mn：20％～30％、P：0.030％以下、S：0.0070％以下、Al：0.01％～0.07％、Cr：1.8％～7.0％、Ni：0.01％以上且小于1.0％、Ca：0.0005％～0.010％、N：0.0050％～0.0500％、O：0.0050％以下、Ti：0.0050％以下和Nb：0.0050％以下，并且，满足下述式(1)，剩余部分为Fe和不可避免的杂质，
Ca/S≥1.7···(1)
并且，屈服强度为400MPa以上，
-196℃的夏比冲击吸收能量的平均值在使用全尺寸试验片时为100J以上，使用半尺寸试验片时为20J以上，
减面率为51％以上。
2.根据权利要求1所述的高Mn钢，其中，所述成分组成以质量％计进一步含有Cu：小于2.0％、Mo：2.0％以下、V：2.0％以下、W：2.0％以下、Mg：0.0005％～0.0050％和REM：0.0010％～0.0200％中的1种或者2种以上。
3.一种高Mn钢的制造方法，对具有权利要求1或2所述的成分组成的钢坯，实施了冷却时将钢的表面温度在1400℃～1300℃的温度范围的冷却时间控制在100s以下的铸造，从而得到钢坯材，将该钢坯材加热到1100℃～1300℃的温度区域后，实施精轧结束温度为750℃以上且低于950℃的热轧，其后，进行从(精轧结束温度－100℃)以上的温度到300℃～650℃的温度区域的平均冷却速度为0.5℃/s以上的冷却处理，从而得到权利要求1或2所述的高Mn钢。
4.一种高Mn钢，具有如下的成分组成和以奥氏体为基体相的组织，并且，减面率为51％以上，所述成分组成以质量％计含有C：0.10％～0.70％、Si：0.10％～0.90％、Mn：20％～30％、P：0.030％以下、S：0.0070％以下、Al：0.01％～0.07％、Cr：1.8％～7.0％、Cu：0.2％以上且小于2.0％、Ni：0.1％以上且小于1.0％、Ca：0.0005％～0.010％、N：0.0050％～0.0500％、O：0.0050％以下、Ti：0.0050％以下和Nb：0.0050％以下，并且，满足下述式(1)、(2)，剩余部分为Fe和不可避免的杂质，
Ca/S≥1.7···(1)，
0＜Cu/Ni≤2···(2)。
5.一种高Mn钢的制造方法，对具有权利要求4所述的成分组成的钢坯，实施了冷却时将钢的表面温度在1400℃～1300℃的温度范围的冷却时间控制在100s以下的铸造，从而得到钢坯材，将该钢坯材加热到1100℃～1300℃的温度区域后，实施精轧结束温度为750℃以上且低于950℃的热轧，其后，进行从(精轧结束温度-100℃)以上的温度到300℃～650℃的温度区域的平均冷却速度为0.5℃/s以上的冷却处理，从而得到权利要求4所述的高Mn钢。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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