JP2009185343A - 大入熱溶接部の靭性および脆性き裂伝播停止特性に優れた高強度厚鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】質量%で、C:0.03〜0.20%、Si:1.0%以下、Mn:1.0〜2.0%、Al、P,S、Nb:0.005〜0.017%、Ti:0.005〜0.02%、N、Ca:0.0005〜0.0030%、B:0.0005〜0.0020%、かつ、Ca,O,Sが、下式を満たし、必要に応じてCu、Ni、Cr、Mo、Vの1種または2種以上、板厚中央部における圧延面での(100)面X線強度比が1.5以上、板厚1/4部の圧延面での(110)面X線強度比が1.2以上の集合組織を有し、かつ板厚1/4部におけるシャルピー破面遷移温度が−40℃以下である鋼板。0<(Ca−(0.18+130×Ca)×O)/1.25/S<1、ただし、Ca,O,Sは各成分の含有量(質量%)をあらわす。
【選択図】なし
Description
1.板厚50mmを超える厚鋼板において脆性き裂伝播停止特性に及ぼす集合組織の影響を詳細に調べた結果、板厚中央部における圧延面での(100)面X線強度比が1.5以上で、かつ板厚1/4部における圧延面での(110)面X線強度比を1.2以上の集合組織とすることにより、優れた脆性き裂伝播停止特性が得られる。
2.さらに、上記集合組織は、特定の化学成分と板厚中央部を特定の温度域で累積圧下率を30%以上とする熱間圧延条件の組み合わせに得られる。
3.上記特定の化学成分の鋼板の溶接ボンド部の靭性は脆化組織に影響され、この脆化組織の靭性は冷却時にフェライト変態を促進させる変態核の微細化を行う事で大きく向上する。変態核を微細に分散させるためには、添加量を下記の(1)式を満足するようにCa、S、O量を調節する。
0<(Ca−(0.18+130×Ca)×O)/1.25/S<1 (1)
すなわち、鋼を溶製する際の凝固段階でCaSを晶出させるにあたり、(1)式を満足するようにCa、Sの添加量および添加時の溶鋼中の溶存酸素量を制御することによって、CaSの晶出後の固溶S量を確保すれば、CaSの表面上にMnSが析出する。
1.鋼の化学成分が、質量%で、C:0.03〜0.20%、Si:1.0%以下、Mn:1.0〜2.0%、Al:0.005〜0.06%、P:0.015%以下,S:0.0050%以下、Nb:0.005〜0.017%、Ti:0.005〜0.02%、N:0.0035〜0.0075%、Ca:0.0005〜0.0030%、B:0.0005〜0.0020%、かつ、Ca,O,Sが、下記(1)式を満たし、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、
板厚中央部における圧延面での(100)面X線強度比が1.5以上、板厚1/4部の圧延面での(110)面X線強度比が1.2以上の集合組織を有し、かつ板厚1/4部におけるシャルピー破面遷移温度が−40℃以下であることを特徴とする大入熱溶接部の靭性および脆性き裂伝播停止特性に優れた高強度厚鋼板。
0<(Ca−(0.18+130×Ca)×O)/1.25/S<1 (1)
ただし、Ca,O,Sは各成分の含有量(質量%)をあらわす。
2.鋼の化学成分が、さらに、質量%で、Cu:0.01〜0.5%、Ni:0.01〜1.0%、Cr:0.01〜0.5%、Mo:0.01〜0.5%、V:0.001〜0.1%の1種または2種以上を含有することを特徴とする1記載の大入熱溶接部の靭性および脆性き裂伝播停止特性に優れた高強度厚鋼板。
3.1または2に記載の化学成分を有する鋼素材を、1000〜1200℃の温度に加熱し、熱間圧延における板厚中央部の温度が(Ar3点+50)℃以下、(Ar3点+20)℃以上の温度域で累積圧下率30%以上の圧延を行った後、3℃/s以上の冷却速度にて400℃以下まで冷却することを特徴とする大入熱溶接部の靭性および脆性き裂伝播停止特性に優れた高強度厚鋼板の製造方法。
1.化学成分
説明において%は質量%とする。
Cは鋼の強度を向上する元素であり、本発明では、所望の強度を確保するためには0.03%以上の含有を必要とするが、0.20%を超えると、溶接性が劣化するばかりか靭性にも悪影響がある。このため、Cは、0.03〜0.20%の範囲に規定した。なお、好ましくは0.05〜0.15%である。
Siは脱酸元素として、また鋼の強化元素として有効であるが1.0%を越えると鋼の表面性状を損なうばかりか靭性が極端に劣化するため、1.0%以下とする。
Mnは、強化元素として添加する。1.0%より少ないとその効果が十分でなく、2.0%を超えると溶接性が劣化し、鋼材コストも上昇するため、1.0%以上、2.0%以下とする。
Alは、脱酸剤として作用し、このためには0.005%以上の含有を必要とするが、0.06%を超えて含有すると、母材靭性を低下させるとともに、溶接した場合に、溶接金属部の靭性を低下させる。このため、Alは、0.005〜0.06%の範囲に規定した。なお、好ましくは、0.02〜0.04%である。
Pは、0.015%を超えて添加すると、溶接部の靭性を劣化させる。
Sは、0.0050%を超えて添加すると、母材および溶接部の靭性を劣化させる。
Nbは再結晶温度域に影響を与える、制御圧延に不可欠な元素であり、鋼の強化に有効に作用する。この効果を得るためには、0.005%以上の添加が必要である。しかし、0.017%を超える含有は溶接部靭性を劣化させる。
Tiは凝固時にTiNとなって析出し、溶接部でのオーステナイトの粗大化抑制やフェライト変態核となって高靭性化に寄与する。0.005%未満ではその効果が少なく、一方、0.02%を超えるとTiN粒子の粗大化によってその効果が得られなくなるため、0.005〜0.02%とする。
Nは、TiNの必要量を確保するために必要な元素で、0.0035%未満では十分なTiN量が得られず、0.0075%を超えると溶接熱サイクルによってTiNが溶解する領域において固溶N量が増加して靭性を著しく低下させるため、0.0035〜0.0075%とする。
Caは、Sの固定による靭性改善効果を有する元素である。このような効果を発揮させるには少なくとも0.0005%は含有することが必要であるが、0.0030%を超えて含有しても効果が飽和するため、0.0005%〜0.0030%とする。
Bは溶接熱影響部でTiNの溶解によるNをBNとして固定し、溶接部靭性の劣化を抑制する。また、焼入性を向上させ母材の強度確保に有効に寄与する。このような効果は0.0005%以上の添加で発揮され、また、0.0020%よりも多く添加してもその効果は飽和するため、0.0005〜0.0020%とする。
但し、Ca,O,Sは各成分の含有量(質量%)
本パラメータ式は複合硫化物をCaS上にMnSが析出した形態とするため、鋼中のCa,S,Oの含有量を規定するものである。
Cu,Ni、Cr、Mo、Vはいずれも鋼の焼入れ性を高める元素で,圧延後の強度アップに直接寄与するとともに、所望する、靭性、高温強度、あるいは耐候性などの機能向上のために一種または二種以上を添加する。
本発明では、圧延方向または圧延直角方向など水平方向に進展するき裂に対してき裂伝播停止特性を向上させるため、その板厚中央部に圧延面に平行に(100)面を、板厚1/4部に、圧延面に平行に(110)面を発達させ、板厚中央部の(100)面X線強度比を1.5以上、板厚1/4部の(110)面X線強度比を1.2以上とする。尚、板厚1/4部とは、鋼板の表(裏)面から板厚方向に全板厚の1/4の深さとなる位置を指す。
まず、上記化学成分の溶鋼を、転炉等で溶製後、連続鋳造等で鋼素材(スラブ)とし、
ついで、1000〜1200℃の温度に加熱して熱間圧延を行う。
2 溶接金属
3 母材
5 大入熱溶接部
6 機械ノッチ
Claims (3)
- 鋼の化学成分が、質量%で、C:0.03〜0.20%、Si:1.0%以下、Mn:1.0〜2.0%、Al:0.005〜0.06%、P:0.015%以下,S:0.0050%以下、Nb:0.005〜0.017%、Ti:0.005〜0.02%、N:0.0035〜0.0075%、Ca:0.0005〜0.0030%、B:0.0005〜0.0020%、かつ、Ca,O,Sが、下記(1)式を満たし、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、
板厚中央部における圧延面での(100)面X線強度比が1.5以上、板厚1/4部の圧延面での(110)面X線強度比が1.2以上の集合組織を有し、かつ板厚1/4部におけるシャルピー破面遷移温度が−40℃以下であることを特徴とする大入熱溶接部の靭性および脆性き裂伝播停止特性に優れた高強度厚鋼板。
0<(Ca−(0.18+130×Ca)×O)/1.25/S<1 (1)
ただし、Ca,O,Sは各成分の含有量(質量%)をあらわす。 - 鋼の化学成分が、さらに、質量%で、Cu:0.01〜0.5%、Ni:0.01〜1.0%、Cr:0.01〜0.5%、Mo:0.01〜0.5%、V:0.001〜0.1%の1種または2種以上を含有することを特徴とする、請求項1記載の大入熱溶接部の靭性および脆性き裂伝播停止特性に優れた高強度厚鋼板。
- 請求項1または2に記載の化学成分を有する鋼素材を、1000〜1200℃の温度に加熱し、熱間圧延における板厚中央部の温度が(Ar3点+50)℃以下、(Ar3点+20)℃以上の温度域で累積圧下率30%以上の圧延を行った後、3℃/s以上の冷却速度にて400℃以下まで冷却することを特徴とする大入熱溶接部の靭性および脆性き裂伝播停止特性に優れた高強度厚鋼板の製造方法。
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