JP2003160835A - 溶接性および均一伸びに優れた高張力厚鋼板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接性（大入熱ＨＡＺ靭性および耐溶接割れ
性）に優れ、しかも均一伸びも高い値が得られるような
５９０ＭＰａ以上７８０ＭＰａ未満の高張力厚鋼板を提
供する。 【解決手段】 特定の化学組成を有し、且つ、 ２．４％≦ＫＰ≦４．５％ を満足すると共に、島状マルテンサイト分率が２０体積
％以下であり、且つ０．５体積％以上の残留オーステナ
イトが存在するものである。但し、 ＫＰ（％）＝［Ｍｎ］＋１．５×［Ｃｒ］＋２×［Ｍ
ｏ］ 《式中、［ ］は各元素の含有量（質量％）を意味す
る。》

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築構造物や橋梁
などの大型構造物に好適に用いられ、引張強さが５９０
ＭＰａ以上７８０ＭＰａ未満程度の高張力厚鋼板（以
下、単に「５９０ＭＰａ級鋼板」と称すことがある）に
関するものであり、殊に溶接性（大入熱ＨＡＺ靭性およ
び耐溶接割れ性）および均一伸びに優れた高張力厚鋼板
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上記大型構造物に用いられている５９０
ＭＰａ級鋼板では、母材強度の確保という観点から合金
成分を多量に添加しているので、冷却速度の速い小入熱
溶接条件ではＨＡＺ（溶接熱影響部）が硬化して溶接割
れ（低温割れ）が生じやすく、かかる溶接割れの防止を
目的として、溶接施工時に７５℃程度の予熱を行う必要
がある。従って、この予熱工程を省略できれば施工効率
が大幅に向上し、且つコストダウンにもつながるため、
予熱工程を省略しても溶接割れが生じない程度の耐溶接
割れ性に優れた５９０ＭＰａ級鋼板の提供が切望されて
いる。

【０００３】ところで、耐溶接割れ性の指標としては下
式で定義されるＰｃｍ（％）というパラメーターが一般
に用いられている。こうした観点から、例えば特開平１
０‐６８０４５号公報には、このＰｃｍを０．２０％以
下に制限することによって耐溶接割れ性を改善すること
が開示されている。 Ｐｃｍ＝［Ｃ］＋［Ｓｉ］／３０＋［Ｍｎ］／２０＋
［Ｃｕ］／２０＋［Ｎｉ］／６０＋［Ｃｒ］／２０＋
［Ｍｏ］／１５＋［Ｖ］／１０＋５×［Ｂ］＋［Ｖ］／
１０ 《式中、［ ］は各元素の含有量（質量％）を示す》。

【０００４】一方、同じ５９０ＭＰａ級鋼板において、
大入熱溶接時にＨＡＺ靭性が劣化するという問題がある
ことが指摘されている。こうした事態は、入熱が大きく
なるとＨＡＺ部の冷却速度が遅くなり、それに伴いＨＡ
Ｚ部の焼入れ性が低下し、粗大な島状マルテンサイトを
生成することに基づくことによって生じるとされてい
る。こうしたこの問題は厚物、薄物いずれにおいても発
生し、実際の溶接施工時に入熱制限が行われ、溶接効率
が悪かった。

【０００５】大入熱溶接時のＨＡＺ靭性の改善に当たっ
ては、上記特開平１０‐６８０４５号公報の他、特開平
１０‐１２１１９１号公報において、下式で表される炭
素当量（Ｃｅｑ）を０．３５〜０．４０（％）と低く制
限することが開示されている。 Ｃｅｑ＝［Ｃ］＋［Ｍｎ］／６＋［Ｓｉ］／２４＋［Ｎ
ｉ］／４０＋［Ｃｒ］／５＋［Ｍｏ］／４＋［Ｖ］／１
４ 《式中、［ ］は各元素の含有量（質量％）を示す》。

【０００６】このように、従来はＰｃｍを低値に制御す
ることにより小入熱溶接時の耐溶接割れ性を改善した
り、あるいはＣｅｑを制御することにより大入熱ＨＡＺ
靭性を改善すると共に、合金成分の含有量制限に伴う母
材強度低下を、製造プロセスを改良するなどして補って
いた。これにより、５９０ＭＰａ級鋼板において、母材
製造時の焼入れにおける冷却速度が比較的速い薄物では
溶接時の予熱フリーを達成できたが、冷却速度が遅い厚
物では溶接時の予熱フリーと母材強度の両立を達成する
ことが困難であった。また、Ｃｕの析出を利用して母材
強度を確保する方法も開示されているが、冷却速度が遅
い厚物では充分な母材強度が得られなかった。

【０００７】このように、小入熱溶接においてＨＡＺ部
は高温に加熱された後の冷却速度が速いため、硬化して
溶接割れ（低温割れ）を起こしやすい。一方、母材は板
厚が厚くなるほど冷却速度が遅くなるため、圧延後の焼
入れ効果による強度確保が難しくなる。従って、５９０
ＭＰａ級鋼板の厚物では、小入熱溶接時の溶接割れを防
止するため冷却速度が速くなっても硬くならないように
した上で、鋼板製造時の冷却速度が遅く、焼入れ効果が
得難い場合であっても如何に強度を確保するかが重要課
題となる。

【０００８】また、厚物、薄物いずれにおいても、大入
熱溶接においては、ＨＡＺ部の冷却速度が遅くなり、そ
れに伴いＨＡＺ部の焼入れ性が低下し、粗大な島状マル
テンサイト組織を生成して靭性が低下するが、このＨＡ
Ｚ靭性を改善するには、冷却速度が遅い場合であっても
島状マルテンサイト組織の生成を如何なる方法で抑制す
るかが重要課題となる。

【０００９】ところで、上記のような５９０ＭＰａ級鋼
板では、特に建築構造物や鋼構造物に使用される場合に
は、耐震性を向上させるという観点から、均一伸びが高
いことも要求される。即ち、この均一伸びは、鋼板が破
断に至るまでの途中で局部収縮が開始するまでの伸びの
ことを意味し、鋼板が変形する際の安定性の指標となる
ものであり、こうしたことから値が高い方が良好な耐震
性が得られるとされている。

【００１０】均一伸びを向上させる手段としては、残留
オーステナイト（残留γ）量を増加させることが知られ
ているが（例えば、マルテンサイト変態誘起塑性現象を
用いたＴＲＩＰ鋼板）、残留γを増加させると島状マル
テンサイトも増加して母材靭性が低下することが問題と
なっていた。こうしたことから、良好な母材靭性を確保
しつつ均一伸びを向上させる技術の確立が望まれている
のが実状である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
着目してなされたものであり、その目的は、溶接性（大
入熱ＨＡＺ靭性および耐溶接割れ性）に優れ、しかも均
一伸びも高い値が得られるような５９０ＭＰａ以上７８
０ＭＰａ未満の高張力厚鋼板を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し得た本
発明に係る高張力厚鋼板とは、Ｃ：０．０１０〜０．０
６％，Ｍｎ：０．５〜２．５％，Ｃｒ：０．１〜２．０
％，Ｍｏ：１．５％以下（０％を含む），Ｖ：０．１％
以下（０％を含む），Ｎｂ：０．１％以下（０％を含
む），Ｔｉ：０．００５〜０．０３％，Ｂ：０．０００
６〜０．００５％，Ｎ：０．００２〜０．０１％を満た
す鋼からなり、 ２．４％≦ＫＰ≦４．５％ を満足すると共に、島状マルテンサイト分率が２０体積
％以下であり、且つ０．５体積％以上の残留オーステナ
イトが存在するものである点に要旨を有するものであ
る。但し、 ＫＰ（％）＝［Ｍｎ］＋１．５×［Ｃｒ］＋２×［Ｍ
ｏ］ 《式中、［ ］は各元素の含有量（質量％）を意味す
る。》。

【００１３】本発明の高張力厚鋼板においては、島状マ
ルテンサイト（以下、「島状ＭＡ」と記すことがある）
の平均粒径が５μｍ以下であることが好ましく、こうし
た要件を満足させることによって、より高い母材靭性を
得ることができる。

【００１４】また、本発明の高張力厚鋼板では、ＫＶ≦
０．１２（％）を満足するものであることが好ましく、
こうした要件を満足させることによって、大入熱ＨＡＺ
靭性を更に改善することができる。但し、 ＫＶ（％）＝［Ｖ］＋［Ｎｂ］ 《式中、［ ］は各元素の含有量（質量％）を意味す
る。》。

【００１５】本発明の高張力厚鋼板は、上記基本成分の
他は実質的に鉄からなるものであるが、必要によって、
（ａ）Ｎｉ：５％以下（０％を含まない）、（ｂ）Ｃ
ｕ：３％以下（０％を含まない）、（ｃ）Ｃａ：０．０
０５％以下（０％を含まない）、（ｄ）Ｍｇ：０．００
５％以下（０％を含まない）、希土類元素：０．０２％
以下（０％を含まない）およびＺｒ：０．０５％以下
（０％を含まない）よりなる群から選ばれる１種以上、
（ｅ）Ｓｉ：１％以下（０％を含まない）および／また
はＡｌ：０．２％以下（０％を含まない）等を含有させ
ることも有効であり、含有される成分の種類に応じて高
張力厚鋼板の特性が更に改善される。また本発明の高張
力厚鋼板は、肉厚が８０ｍｍ以上のものでも良好な溶接
性と母材強度を有するものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明者らが検討したところによ
れば、４９０ＭＰａ級の鋼板ではＰｃｍの制御によって
耐溶接割れ性の改善と母材強度の確保を両立することが
できたが、５９０ＭＰａ級鋼板ではＰｃｍによる成分制
御を行ったとしても、特に厚物において両特性の満足を
図ることは困難であることが判明した。

【００１７】また、一般に、大入熱溶接時に上部ベイナ
イトを生成させると島状ＭＡが生成し、鋼のＨＡＺ靭性
が劣化するため、４９０ＭＰａ級の鋼板では、ＨＡＺに
おいてフェライトを積極的に生成させるべく、Ｃｅｑを
制御して大入熱ＨＡＺ靭性の改善が試みられてきたが、
これは高強度化・厚肉化とは相反することであり、５９
０ＭＰａ級鋼板での大入熱ＨＡＺ靭性の改善と厚肉化の
両立を図ることも困難であった。

【００１８】そこで、本発明では成分設計に当たり、こ
れまで耐溶接割れ性の指標とされてきたＰｃｍおよび大
入熱ＨＡＺ靭性確保の指標とされてきたＣｅｑではな
く、全く別のパラメーターにより耐溶接割れ性および大
入熱ＨＡＺ靭性を制御できないか鋭意検討した。その結
果、鋼組織を考慮した上記各式で表されるＫＰおよびＫ
Ｖを用い、さらにＣ量を極低減化し、Ｂを添加すること
により良好な耐溶接割れ性、大入熱ＨＡＺ靭性と母材強
度を達成できることを見出し、その技術的意義が認めら
れたので先に出願している（特願２００１−１５４５１
２号）。

【００１９】本発明者らは、上記のような高張力鋼板を
実現した後も、その特性の更なる改善を目指して更に検
討を重ねた。その結果、上記ＫＰ値を適切な範囲に制御
すると共に、製造条件を適切に制御することによって、
島状ＭＡ分率が２０体積％以下で、且つ０．５体積％以
上の残留オーステナイトが存在するものとすれば、高い
母材靭性を確保しつつ高い均一伸びが得られることを見
出し、本発明を完成するに至った。

【００２０】まず、本発明において耐溶接割れ性および
大入熱ＨＡＺ靭性を改善する原理について説明する。上
記の通り、本発明では、Ｃを極低Ｃに制限した上で、焼
入れ性向上元素であるＭｎおよびＣｒ、場合によっては
さらにＭｏを積極的に添加し、該焼入れ向上元素の含有
量によって定められるＫＰ値を適切に制御すること、必
要によって、大入熱ＨＡＺ靭性低下元素であるＶおよび
Ｎｂの添加をＢとの関係で規定したＫＶ値を適切に制御
するものである。これらの成分を適切に添加することに
より、ベイナイトの連続冷却曲線（図１のＣＣＴ線図を
参照）が短時間側且つ低温度側に移動すると共に、フェ
ライトのＣＣＴ線が長時間側に移動することになる（実
線から破線へ移動）。

【００２１】従来では、高冷却速度ではマルテンサイト
（ＭＡ）、低冷却速度ではフェライトまたは上部ベイナ
イトを生成するために、硬さの冷却速度感受性が大き
く、小入熱溶接時のＨＡＺ部の硬さ低減（耐溶接割れ性
の改善）と母材強度の確保が両立できず、予熱フリーの
達成が困難であったが、本発明によれば、高冷却速度、
低冷却速度のいずれにおいても低温変態ベイナイトを生
成し、硬さの冷却速度感受性が低下し、溶接時のＨＡＺ
部の硬さ低減（耐溶接割れ性の改善）と母材強度確保を
両立ならしめたのである。

【００２２】一方、大入熱溶接の場合、ＨＡＺの冷却速
度が遅くなるため、従来はフェライトまたは上部ベイナ
イトを生成し、それに伴い粗大且つ塊状の島状ＭＡ組織
が生成してＨＡＺ靭性が劣化していたが、本発明では、
冷却速度が遅くても低温変態ベイナイトが生成するため
塊状ではなくフィルム状のＭＡ組織になると同時に、極
低Ｃであるため生成するＭＡ組織が微細となり、ＨＡＺ
靭性を確保できたのである。

【００２３】上記の観点から本発明では、ＫＰ値（［Ｍ
ｎ］＋１．５×［Ｃｒ］＋２×［Ｍｏ］）を２．４〜
４．５％の範囲とする必要がある。このＫＰ値が２．４
％未満になると、上記効果を有効に発揮させることがで
きず、５９０ＭＰａ以上の母材強度を達成することがで
きなくなる。一方、ＫＰ値が４．５％を超えると、大入
熱ＨＡＺ靭性が低下することになる。尚、ＫＰ値の好ま
しい下限は２．５％であり、より好ましくは２．７％以
上、更に好ましくは３．０以上とするのが良い。また、
ＫＰ値の好ましい上限は４．３％であり、より好ましく
は３．５％以下とするのが良い。

【００２４】本発明の高張力厚鋼板では、製造条件を適
切に制御することによって、島状ＭＡ分率を２０体積％
以下とした上で、０．５体積％以上の残留オーステナイ
トを確保し、これによって高い母材靭性を確保しつつ高
い均一伸びが得られたのであるが、こうした組織を得る
ための条件について説明する。

【００２５】まず、島状ＭＡ分率を制御する手段として
は、例えば２相域熱処理温度を比較的低い温度にするこ
とが挙げられる。具体的には、２相域熱処理温度を８３
０℃以下とすることによって、島状ＭＡ分率を２０体積
％以下に制御できる。尚、島状ＭＡは、完全に生成させ
ないようにはできないが、好ましくは１０体積％以下と
するのが良く、より好ましくは５体積％以下とするのが
良い。

【００２６】また、上記島状ＭＡの平均粒径については
５μｍ以下であることが好ましく、こうした要件を満足
させることによって、より高い母材靭性を得ることがで
きる。島状ＭＡの平均粒径を５μｍ以下に制御する手段
としては、焼入れ熱処理時の加熱温度をＡ_c3〜９４０℃
程度にすることが挙げられる。

【００２７】一方、残留γ量を０．５％以上に確保する
手段については、例えば２相域焼入れ熱処理後の冷却に
おいて、６００℃までを０．１〜０．３℃／秒程度で冷
却し、その後３５０℃までを１℃／秒以上で冷却するこ
とが挙げられる。こうした方法は、初めは低い冷却速度
でＣを濃縮させ、その後セメンタイトを析出させないよ
うに、６００℃以下では高い冷却速度で冷却することに
よって、０．５体積％以上の残留γを確保するものであ
る。また、焼戻し熱処理によって残留γが分解しないよ
うに、焼戻し温度は３００℃以下にすることが好まし
い。尚、残留γ量については、１体積％以上存在させる
ことが、均一伸びを高める上で好ましい。

【００２８】上記製造条件は、熱間圧延の後に熱処理す
る場合（即ち、調質の場合）を想定したものであるが、
本発明ではこのような場合だけに限らず非調質であって
も上記のような組織をすることができる。具体的には、
熱間圧延の際の加熱温度をＡ _c3〜９５０℃の温度範囲と
して比較的低温（８３０℃以下）で熱間圧延を終了し、
その後６００℃までを０．１〜０．３℃／秒程度で冷却
し、更に３５０℃までを１℃／秒以上で冷却するように
しても良い。

【００２９】本発明の高張力厚鋼板においては、ＫＶ値
（［Ｖ］＋［Ｎｂ］）を０．１２％以下に制御すること
も有効である。即ち、ＶおよびＮｂは大入熱ＨＡＺ靭性
を低下させる元素であるので、これらの元素によって規
定されるＫＶ値を適切な範囲に制御することによって、
大入熱ＨＡＺ靭性を改善できるのである。こうした観点
からすれば、ＶおよびＮｂは、後述する必要含有量の範
囲内でできるだけ低く設定することが推奨され、より好
ましくは０．０６％以下、更に好ましくは０．０４％以
下とするのが良い。

【００３０】本発明の高張力鋼板において、上記の効果
を発揮させるためにはその化学成分組成も適切に調整す
る必要があるが、本発明鋼板における基本成分である
Ｃ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔｉ，ＢおよびＮ等
の範囲限定理由は次の通りである。

【００３１】Ｃ：０．０１０〜０．０６％ Ｃは、溶接時におけるＨＡＺ部の耐溶接割れ性と母材強
度を両立させ、且つ大入熱ＨＡＺ靭性を改善するために
重要な元素である。こうした効果を発揮させるために
は、少なくとも０．０１０％以上含有させる必要がある
が、０．０６％を超えると高冷却速度側で低温変態ベイ
ナイトでなくマルテンサイトが生成するようになり、耐
溶接割れ性および大入熱ＨＡＺ靭性が改善されない。Ｃ
含有量の好ましい下限は０．０２０％であり、より好ま
しくは０．０２５％以上とするのが良く、好ましい上限
は０．０５０％であり、より好ましくは０．０４５％以
下とするのが良い。

【００３２】Ｍｎ：０．５〜２．５％ Ｍｎは焼入れ性を改善する作用を有し、高冷却速度乃至
低冷却速度で低温変態ベイナイトを生成しやすくする。
Ｍｎ含有量が０．５％未満であると、所望の焼入れ性改
善作用が発揮されず、母材強度が不足する。しかしなが
ら、Ｍｎ含有量が過剰になって２．５％を超えると、Ｈ
ＡＺ部の耐溶接割れ性が劣化することになる。Ｍｎ含有
量の好ましい下限は１．０％であり、より好ましくは
１．２５％以上とするのが良く、好ましい上限は２．０
％であり、より好ましくは１．６％以下とするのが良
い。

【００３３】Ｃｒ：０．１〜２．０％ ＣｒはＭｎと同様に、焼入れ性を改善する作用を有し、
高冷却速度乃至低冷却速度で低温変態ベイナイトを生成
しやすくする。Ｃｒ含有量が０．１％未満であると、所
望の焼入れ性改善作用が発揮されず、母材強度が不足す
る。しかしながら、Ｃｒ含有量が過剰になって２．０％
を超えると、ＨＡＺ部の耐溶接割れ性が劣化することに
なる。Ｃｒ含有量の好ましい下限は０．５％であり、よ
り好ましくは０．６％以上とするのが良く、好ましい上
限は１．５％であり、より好ましくは１．２％以下とす
るのが良い。

【００３４】Ｍｏ：１．５％以下（０％を含む） Ｍｏは上記ＭｎおよびＣｒと同様に焼入れ性を改善する
作用を有し、高冷却速度乃至低冷却速度で低温変態ベイ
ナイトを生成しやすくするが、過剰に含有されるとＨＡ
Ｚ部の耐溶接割れ性が劣化するので、１．５％を上限と
して含有しても良い。Ｍｏ含有量の好ましい上限は１．
０％であり、より好ましくは０．５％以下とするのが良
い。

【００３５】Ｖ：０．１％以下（０％を含む） Ｖは少量の添加により焼入れ性および焼戻し軟化抵抗を
高める作用がある。但し、０．１％を超えて含有させる
と大入熱ＨＡＺ靭性が低下する。Ｖ含有量の好ましい上
限は０．０６％であり、より好ましくは０．０４％以下
とするのが良い。

【００３６】Ｎｂ：０．１％以下（０％を含む） Ｎｂはγ粒径を微細化し、これにより変態後のベイナイ
トブロックサイズが微細化されるため、母材靭性の向上
に寄与する。但し、Ｎｂの添加量が０．１％を超えると
大入熱ＨＡＺ靭性が低下する。Ｎｂ含有量の好ましい上
限は０．０６％であり、より好ましくは０．０４％以下
とするのが良い。

【００３７】Ｔｉ：０．００５〜０．０３％ ＴｉはＮと窒化物を形成して大入熱溶接時におけるＨＡ
Ｚ部のγ粒を微細化し、ＨＡＺ靭性改善に寄与する点で
有用である。こうした効果を発揮させるためには、Ｔｉ
は０．００５％以上含有させる必要があるが、Ｔｉ含有
量が０．０３％を超えると逆にＨＡＺ靭性が低下するこ
とになる。Ｔｉ含有量の好ましい下限は０．００７％で
あり、好ましい上限は０．０２％程度である。

【００３８】Ｂ：０．０００６〜０．００５％ Ｂは焼入れ性改善元素で、低冷却速度で低温変態ベイナ
イトを生成しやすくすると共に、小入熱溶接時における
ＨＡＺ部の耐溶接割れ性と母材強度確保を両立させる上
で有用な元素である。Ｂ含有量が０．０００６％未満で
は焼入れ性改善効果が期待できず、母材強度が不足して
しまう。好ましくは０．０００７％以上、さらに好まし
くは０.００１％以上である。但し、Ｂ含有量が０．０
０５％を超えるとかえって焼入れ性が低下し、母材強度
が不足する。好ましくは０．００３％以下とするのが良
い。

【００３９】Ｎ：０．００２〜０．０１％ Ｎは上記の通り、Ｔｉと窒化物を形成して大入熱溶接時
におけるＨＡＺ靭性改善に寄与する点で有用である。但
し、ＮはＢと結合して固溶Ｂを減少させ、Ｂの焼入れ性
向上作用を阻害し、母材の靭性および大入熱ＨＡＺ靭性
を低下させる作用も有しており、Ｎの含有量が０．０１
％を超えるとその作用が顕著になる。好ましくは０．０
０８％以下である。また、Ｎ含有量が０．００２％未満
ではＴｉとの窒化物形成による大入熱ＨＡＺ靭性改善の
効果が十分でない。好ましくは０．００３０％以上であ
る。

【００４０】本発明の高張力厚鋼板においては、上記基
本成分の他(残部)は実質的に鉄からなるものであるが、
これら以外にも微量成分を含み得るものであり、こうし
た高張力厚鋼板も本発明の範囲に含まれるものである。
上記微量成分としては不純物、特にＰ，Ｓ等の不可避不
純物が挙げられ、これらは本発明の効果を損なわない程
度で許容される。こうした観点から、不可避不純物とし
てのＰ，ＳはＰ：０．０２％以下，Ｓ：０．０１％以下
に夫々抑制することが好ましい。

【００４１】また本発明の高張力厚鋼板には、必要によ
ってＮｉ，Ｃｕ，Ｃａ，Ｍｇ，希土類元素，Ｚｒ，Ｓ
ｉ，Ａｌ等を含有させることも有効であり、含有される
成分の種類に応じて高張力厚鋼板の特性が更に改善され
る。必要によって含有される元素の範囲限定理由は下記
の通りである。

【００４２】Ｎｉ：５％以下（０％を含まない） Ｎｉは母材靭性向上に有用な元素であるが、５％を超え
て添加するとスケール疵が発生しやすくなるため、その
上限を５％とすることが好ましい。より好ましくは３％
以下、更に好ましくは２％以下にするのが良い。

【００４３】Ｃｕ：３％以下（０％を含まない） Ｃｕは固溶強化および析出強化により母材強度を向上さ
せると共に、焼入れ性向上作用も有する元素である。但
し、３％を超えて添加すると大入熱ＨＡＺ靭性が低下す
るため、その上限を３％とすることが好ましい。より好
ましくは２％以下、更に好ましくは１．２％以下にする
のが良い。

【００４４】Ｃａ：０．００５％以下（０％を含まな
い） ＣａはＭｎＳを球状化して、介在物の異方性を低減する
効果を有する元素である。こうした効果を発揮させるた
めには０．０００５％以上添加することが好ましい。よ
り好ましくは０．００１％以上である。但し、０．００
５％を超えて過剰に含有させると母材靭性が低下するの
で、その上限を０．００５％とすることが好ましい。よ
り好ましくは０．００４％以下とするのが良い。

【００４５】Ｍｇ：０．００５％以下（０％を含まな
い）、希土類元素：０．０２％以下（０％を含まない）
およびＺｒ：０．０５％以下（０％を含まない）よりな
る群から選ばれる１種以上 Ｍｇ、希土類元素（ＲＥＭ）およびＺｒは、ＨＡＺ靭性
を向上させるのに有用な元素である。しかしながら、過
剰に含有されるとＨＡＺ靭性を却って劣化させることに
なるので、Ｍｇで０．００５％以下、ＲＥＭで０．０２
％以下、Ｚｒで０．０５％以下とするのが良い。より好
ましくは、Ｍｇ：０．００３％以下、ＲＥＭ：０．０１
％以下、Ｚｒ：０．０３％以下とするのが良い。尚、本
発明で含有されることのあるＲＥＭは、周期律表３族に
属するスカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）およ
びランタノイド系列希土類元素（原子番号５７〜７１）
の元素のいずれをも用いることができる。

【００４６】Ｓｉ：１％以下（０％を含まない）および
／またはＡｌ：０．２％以下（０％を含まない） ＳｉおよびＡｌは脱酸剤として有用な元素である。また
ＡｌはＮを固定して、固溶Ｂを増加させることにより、
Ｂに基づく焼入れ性を向上する作用をも発揮する。これ
らの効果は、その含有量が増加するにつれて増大する
が、Ｓｉで１％、Ａｌで０．２％を超えて過剰に含有さ
れると母材靭性（Ｓｉでは母材靭性と溶接性）が低下す
る。より好ましくはＳｉで０．６％以下、Ａｌで０．１
％以下、更に好ましくはＳｉで０．３％以下、Ａｌで
０．０５％以下とするのが良い。

【００４７】本発明の高張力厚鋼板を製造するには、上
記の組織を得るための製造条件を考慮する他は、上記化
学組成を満足する鋼を用い、通常用いられる高張力厚鋼
板の製造工程、および条件（温度、時間など）を適宜採
用すれば良い。そして、本発明の鋼板は、比較的厚い鋼
板を想定したものであり、例えば肉厚が８０ｍｍ以上の
ものでも良好な溶接性と母材強度を有するものとなる。

【００４８】以下、本発明を実施例によって更に詳細に
説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもの
ではなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することは
いずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。

【００４９】

【実施例】実施例１ 下記表１に示す化学成分組成の鋼を通常の溶製法により
溶製し、スラブとした後、下記表２に示す条件で熱間圧
延および熱処理を行って、所定の板厚からなる高張力鋼
板を製造した。尚、「熱処理条件２」の熱処理は、「熱
処理条件１」の熱処理の後に行った。

【００５０】

【表１】

【００５１】

【表２】

【００５２】このようにして得られた各鋼板について、
下記の要領で島状ＭＡ分率およびサイズ、残留γ量を測
定すると共に、母材特性［０．２％耐力、引張強さ、降
伏比、靭性（ｖＥ_-60）および均一伸び］を評価した。
また本発明で基準とする母材レベル（５９０ＭＰａ≦引
張強さ＜７８０ＭＰａ、ｖＥ_-60≧４７Ｊ）をクリアし
たものについては、さらに溶接性（耐溶接割れ性および
大入熱ＨＡＺ靭性）を評価した。

【００５３】［島状ＭＡ分率およびサイズ］各鋼板の板
厚１／４部位についてレペラー腐食した後光学顕微鏡に
よって組織を観察し（倍率：１０００倍）、５０μ角の
領域をｎ＝１０で撮影し、画像解析装置によって、分率
およびサイズを測定した。

【００５４】［残留γ量］各鋼板の板厚１／４部位につ
いてＸ線回折によって、残留γ量を測定した。

【００５５】［母材特性試験］ 引張試験：各鋼板の板厚１／４部位からＪＩＳ４号試
験片を採取し、引張試験を行うことにより０．２％耐力
および引張強さを測定した。５９０ＭＰａ≦引張強さ＜
７８０ＭＰａを合格とした。また、引張試験の際に、降
伏比および均一伸びについても測定した。 衝撃試験：各鋼板の板厚１／４部位からＪＩＳ４号試
験片を採取し、シャルピー衝撃試験をおこなうことによ
り吸収エネルギー（ｖＥ_-60）を得た。ｖＥ_-60≧４７Ｊ
を合格とした。

【００５６】［溶接性試験］ ＨＡＺ靭性：入熱１００あるいは１２０ｋＪ/ｍｍ
（エレクトロスラグ溶接法）で溶接を行い、図２に示す
部位からＪＩＳ４号試験片を採取してシャルピー衝撃試
験を行い、ボンド部の吸収エネルギー（ｖＥ_-20）を求
めた。ｖＥ_-20≧１５Ｊを合格とした。 耐溶接割れ性：ＪＩＳ Ｚ ３１５８に記載のｙ形溶
接割れ試験法に基づいて、入熱１．７ｋＪ／ｍｍで被覆
アーク溶接を行い、ルート割れ防止予熱温度を測定し
た。２５℃以下を合格とした。

【００５７】これらの試験結果を、島状ＭＡ分率および
サイズ、残留γ量と共に、下記表３に示すが、本発明で
規定する要件を満足するもの（Ｎｏ．１，２，５，６，
９，１０，１２〜１７，２７〜３８）では、母材特性お
よび溶接性のいずれにも優れていることが分かる。これ
に対して、本発明で規定する要件のいずれかを欠くもの
（Ｎｏ．３，４，７，８，１１，１８〜２６）では、耐
溶接割れ性、大入熱ＨＡＺ靭性、母材特性（０．２％耐
力、引張強さ，靭性、均一伸び）の少なくともいずれか
が低下していることが分かる。

【００５８】

【表３】

【００５９】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
溶接性（大入熱ＨＡＺ靭性および耐溶接割れ性）に優
れ、しかも均一伸びも高い値が得られるような５９０Ｍ
Ｐａ以上７８０ＭＰａ未満の高張力厚鋼板が実現でき
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の成分設計の考え方を説明するための模
式的なＣＣＴ線図である。

【図２】エレクトロスラグ溶接時のボンド靭性の試験片
採取位置を示す概略説明図である。

フロントページの続き (72)発明者 岡崎 喜臣 神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会 社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 武田 裕之 神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会 社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｃ ：０．０１０〜０．０６％，Ｍｎ：
   ０．５〜２．５％，Ｃｒ：０．１〜２．０％，Ｍｏ：
   １．５％以下（０％を含む），Ｖ ：０．１％以下（０
   ％を含む），Ｎｂ：０．１％以下（０％を含む），Ｔ
   ｉ：０．００５〜０．０３％，Ｂ ：０．０００６〜
   ０．００５％，Ｎ ：０．００２〜０．０１％を満たす
   鋼からなり、 ２．４％≦ＫＰ≦４．５％ を満足すると共に、島状マルテンサイト分率が２０体積
   ％以下であり、且つ０．５体積％以上の残留オーステナ
   イトが存在するものであることを特徴とする溶接性およ
   び均一伸びに優れた高張力厚鋼板。但し、 ＫＰ（％）＝［Ｍｎ］＋１．５×［Ｃｒ］＋２×［Ｍ
   ｏ］ 《式中、［ ］は各元素の含有量（質量％）を意味す
   る。》
2. 【請求項２】 島状マルテンサイトの平均粒径が５μｍ
   以下である請求項１に記載の高張力厚鋼板。
3. 【請求項３】 ＫＶ≦０．１２（％）を満足するもので
   ある請求項１または２に記載の高張力厚鋼板。但し、 ＫＶ（％）＝［Ｖ］＋［Ｎｂ］ 《式中、［ ］は各元素の含有量（質量％）を意味す
   る。》
4. 【請求項４】 更にＮｉ：５％以下（０％を含まない）
   を含有するものである請求項１〜３のいずれかに記載の
   高張力厚鋼板。
5. 【請求項５】 更にＣｕ：３％以下（０％を含まない）
   を含有するものである請求項１〜４のいずれかに記載の
   高張力厚鋼板。
6. 【請求項６】 更にＣａ：０．００５％以下（０％を含
   まない）を含有するものである請求項１〜５のいずれか
   に記載の高張力厚鋼板。
7. 【請求項７】 更にＭｇ：０．００５％以下（０％を含
   まない）、希土類元素：０．０２％以下（０％を含まな
   い）およびＺｒ：０．０５％以下（０％を含まない）よ
   りなる群から選ばれる１種以上を含有するものである請
   求項１〜７のいずれかに記載の高張力厚鋼板。
8. 【請求項８】 更にＳｉ：１％以下（０％を含まない）
   および／またはＡｌ：０．２％以下（０％を含まない）
   を含有するものである請求項１〜７のいずれかに記載の
   高張力厚鋼板。
9. 【請求項９】 肉厚が８０ｍｍ以上である請求項１〜８
   のいずれかに記載の高張力厚鋼板。