JP2009242833A - 耐応力除去焼鈍特性と低温靭性に優れた高強度鋼板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の高強度鋼板は、C:0.05〜0.18%(「質量%」の意味。以下同じ)、Si:0.10〜0.50%、Mn:1.2〜2.0%、Al:0.01〜0.10%、Cr:0.05〜0.30%、Ti:0.008〜0.025%およびV:0.01〜0.05%を夫々含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、該不可避的不純物中のPを0.008%以下に抑制し、且つ所定の関係式を満足するものである。
【選択図】図4
Description
6.7[Cr]+4.5[Mn]+3.5[V]≧7.2(質量%) …(1)
但し、[Cr],[Mn]および[V]は、夫々Cr,MnおよびVの含有量(質量%)を示す。
1.16×([C]/10)1/2×(0.75×[Si]+1)×(5.1×([Mn]−1.2)+5)×(0.35×[Cu]+1)×(0.36×[Ni]+1)×(2.16×[Cr]+1)×(3×[Mo]+1)×(1.75×[V]+1)×(200×[B]+1)≦2.08 …(2)
但し、[C],[Si],[Mn],[Cu],[Ni],[Cr],[Mo],[V]および[B]は、夫々C,Si,Mn,Cu,Ni,Cr,Mo,VおよびBの含有量(質量%)を示す。
−{Di−900×[Ti]+50×([P]−0.008)+3500×([B]−0.0004)}≧9.62 …(3)
但し、[Ti],[P]および[B]は、夫々Ti,PおよびBの含有量(質量%)を示し、Diは上記(2)式の左辺の値を意味する。
6.7[Cr]+4.5[Mn]+3.5[V]≧7.2(質量%)…(1)
但し、[Cr],[Mn]および[V]は、夫々Cr,MnおよびVの含有量(質量%)を示す。
但し、[C],[Si],[Mn],[Cu],[Ni],[Cr],[Mo],[V]および[B]は、夫々C,Si,Mn,Cu,Ni,Cr,Mo,VおよびBの含有量(質量%)を示す。
但し、[Ti],[P]および[B]は、夫々Ti,PおよびBの含有量(質量%)を示し、Diは上記(2)式の左辺の値を意味する。
Cは、鋼板の強度を確保する上で不可欠の元素であり、再加熱焼入れ・焼戻しによる製造方法では、C含有量が0.05%未満では必要な強度を確保するためには、他の合金元素を多量に含有させることになり、コストアップになってしまう。また、C含有量が過剰になると、靭性と溶接性を著しく損ねることから、0.18%以下とする必要がある。C含有量の好ましい下限は0.06%であり、好ましい上限は0.16%である。
Siは、鋼板の強度向上と脱酸に不可欠な元素である。こうした効果を有効に発揮させるには0.10%以上含有させる必要がある。しかしながら、Si含有量が過剰になると鋼板の靭性が低下するので、0.50%以下とする必要がある。Si含有量の好ましい下限は0.15%であり、好ましい上限は0.40%である。
Mnは、鋼板の焼入れ性を高めて強度の向上に必要不可欠な元素である。また、セメンタイトへの固溶度がCrについで高く、上記の通りセメンタイトに固溶することによって、セメンタイトの凝集粗大化を抑制する上で有効な元素である。こうした効果を有効に発揮させるためには、Mnは1.2%以上含有させる必要がある。しかしながら、Mn含有量が過剰になると、溶接部の靭性が低下するので、2.0%を上限とする。Mn含有量の好ましい下限は1.30%であり、好ましい上限は1.80%である。
Alは、脱酸剤として添加されるが、0.01%未満では十分な効果が発揮されず、0.10%を超えて過剰に含有させると鋼板における靭性の悪化や結晶粒の粗大化を招くので0.10%を上限とする。Al含有量の好ましい下限は0.02%であり、好ましい上限は0.08%である。
Crは、Mnと同様に少量の添加で鋼板の焼入れ性を高めて強度の向上に有効な元素である。また、Mnと同様にセメンタイトへ固溶してセメンタイトの凝集粗大化を抑制する上で有効な元素である。こうした効果を有効に発揮させるためには、Crは0.05%以上含有させる必要があるが、過剰に含有されると溶接性が悪くなるので、0.30%以下にすべきである。Cr含有量の好ましい下限は0.10%であり、好ましい上限は0.25%である。
Tiは、母材には殆ど固溶せず、炭化物や窒化物を形成して強度向上や加熱時のオーステナイト粒径微細化に寄与する。本発明の成分系では、Tiの含有によって、窒化物を形成してオーステナイトの粗大化を抑制し、低温靭性確保に必要なフェライト組織を得ることができる。こうした効果は、Ti含有量が0.008%以上で有効に発揮されるが、0.025%を超えて過剰に含有させてもその効果は飽和する。
Vは、前述の如く、MnやCrと同様に、セメンタイトへの固溶度が高く、セメンタイト粒粗大化抑制効果を発揮するのに有効な元素である。またVは、微細な炭窒化物を形成させて鋼板の靭性を向上させるのに必要不可欠な元素である。これらの効果を発揮させるためには、Vは0.01%以上含有させる必要がある。しかしながら、0.05%を超えて過剰に含有させると、HAZ靭性を低下させることになる。V含有量の好ましい下限は0.02%であり、好ましい上限は0.04%である。
CuおよびNiは、鋼板の焼入れ性を高めるのに有効な元素である。こうした効果を有効に発揮させるためには、いずれも0.05%以上含有させることが好ましい。しかしながら、過剰に含有させても上記効果が飽和してしまうので、Cuで0.8%以下、Niで1%以下とすることが好ましい。より好ましくはCuで0.5%以下、Niで0.8%以下である。
Moは、焼鈍後の鋼板の強度を確保するのに有効に作用する。こうした効果は、Mo含有量が0.01%以上で有効に発揮されるが、過剰に含有させても上記効果が飽和してしまうので、0.3%以下とすることが好ましい。より好ましくは0.2%以下である。
Bは極少量の添加で鋼板の焼入れ性を向上させるのに有効な元素であるが、過剰に含有させると過酷なSR処理によって、低温靭性に悪影響を及ぼすため、その上限が0.0004%以下とすることが好ましい。
Caは、介在物の制御により鋼板の靭性を向上させるのに有効な元素である。こうした効果は含有量が0.0005%以上で有効に発揮されるが、過剰に含有されると、上記効果が飽和するので0.005%以下とするのがよい。
但し、T:SR処理加熱温度(K)、t0:SR処理加熱時間(時間)
Ar3=910−310[C]−80[Mn]−20[Cu]−15[Cr]−55[Ni]−80[Mo]+0.35(t−8) …(5)
各鋼板のt(t:板厚)/4部の箇所を透過型電子顕微鏡(TEM)により倍率:7500倍で約200μmの視野を10視野観察した後、この画像データを画像解析し、面積分率と個数からセメンタイトの1個当りの面積を算出した結果から、セメンタイトの切断面を円と仮定したときの直径を円相当径として求めた。このとき、面積が0.0005μm2以下の粒はノイズと判断して削除した。
SR処理前・後の各鋼板のt(t:板厚)/4部位から、圧延方向に対して直角の方向にJIS Z 2201の4号試験片を採取して、JIS Z 2241の要領で引張試験を行ない、引張強度(TS)を測定した。そして、SR処理前・後の引張強度TSの差によって強度低下量ΔTSを測定し、このΔTS(平均値)が35MPa未満のものを耐SR特性が良好と判定した。
SR処理後の各鋼板のt(板厚)/4部位から、圧延方向に対して直角の方向にASTM A370−05(0.500−in.Round Spacimen)試験片を採取し、ASTM A 370−05に準拠して、−46℃でシャルピー衝撃試験を行い、吸収エネルギー(vE-46)を測定した。そして、vE-46の値(平均値)が200J以上のものを母材靭性に優れると評価した。
下記の条件で溶接した各鋼板について、SR処理(条件は上記と同じ)を行い、上記と同様にしてASTM A370−05試験片を採取し、ASTM A 370−05に準拠して、−46℃でシャルピー衝撃試験を行い、吸収エネルギー(vE-46)を測定した。そして、vE-46の値(平均値)が50J以上のものをHAZ靭性に優れると評価した。
溶接方法:被覆アーク溶接
最高入熱量:50kJ/cm
溶接材料:LB−62L
電流:170A
電圧:26V
溶接速度:6.0cm/min
予熱パス間温度:75℃以上
パス数:バック側14パス、ファイナル側17パス
開先形状:X開先
Claims (6)
- C:0.05〜0.18%(「質量%」の意味。以下同じ)、Si:0.10〜0.50%、Mn:1.2〜2.0%、Al:0.01〜0.10%、Cr:0.05〜0.30%、Ti:0.008〜0.025%およびV:0.01〜0.05%を夫々含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、該不可避的不純物中のPを0.008%以下に抑制し、且つ下記(1)〜(3)式を満足することを特徴とする応力除去焼鈍後の強度低下が少なく且つ低温靭性に優れた高強度鋼板。
6.7[Cr]+4.5[Mn]+3.5[V]≧7.2(質量%) …(1)
但し、[Cr],[Mn]および[V]は、夫々Cr,MnおよびVの含有量(質量%)を示す。
1.16×([C]/10)1/2×(0.75×[Si]+1)×(5.1×([Mn]−1.2)+5)×(0.35×[Cu]+1)×(0.36×[Ni]+1)×(2.16×[Cr]+1)×(3×[Mo]+1)×(1.75×[V]+1)×(200×[B]+1)≦2.08 …(2)
但し、[C],[Si],[Mn],[Cu],[Ni],[Cr],[Mo],[V]および[B]は、夫々C,Si,Mn,Cu,Ni,Cr,Mo,VおよびBの含有量(質量%)を示す。
−{Di−900×[Ti]+50×([P]−0.008)+3500×([B]−0.0004)}≧9.62 …(3)
但し、[Ti],[P]および[B]は、夫々Ti,PおよびBの含有量(質量%)を示し、Diは上記(2)式の左辺の値を意味する。 - 組織中のセメンタイトの平均粒径が円相当径で0.165μm以下である請求項1に記載の高強度鋼板。
- 更に他の元素として、Cu:0.05〜0.8%および/またはNi:0.05〜1%を含有するものである請求項1または2に記載の高強度鋼板。
- 更に他の元素として、Mo:0.01〜0.3%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強度鋼板。
- 更に他の元素として、B:0.0004%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強度鋼板。
- 更に他の元素として、Ca:0.0005〜0.005%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強度鋼板。
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