JP2011021263A - 溶接熱影響部の靭性に優れた鋼板 - Google Patents

溶接熱影響部の靭性に優れた鋼板 Download PDF

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Abstract

【課題】大入熱溶接を行った場合にHAZ靭性が良好な鋼板を提供する。
【解決手段】C、Si、Mn、Al、Nb、Ti、Ca、Nを含有するとともに、Ni、Cu、Cr、およびMoよりなる群から選ばれる少なくとも1種を含有し、下記(1)式で表されるA値が、125≦A≦200であるとともに、下記(2)式で表されるG値との間に、A/G≧4350の関係を有し、更に、円相当径0.05μm未満のTi含有窒化物が5.0×106個/mm2以上、円相当径0.05〜1.0μmのTi含有窒化物が1.0×105個/mm2以上、円相当径1.0μm超のTi含有窒化物が5個/mm2以下であることを特徴とする溶接熱影響部の靭性に優れた鋼板である。
A=53+104[C]+76[Cu]+109[Cr]+37[Ni]
+2422[Nb]+31[Mo] ・・・(1)
G=[Nb]+5[B] ・・・(2)
【選択図】なし

Description

本発明は、橋梁や高層建造物、船舶などの溶接構造物に適用される鋼板に関し、特に溶接熱影響部の靭性に優れた厚鋼板に関するものである。
近年、造船分野における溶接構造物の大型化に伴い、板厚50mm以上の厚鋼板の適用範囲が拡大しつつあり、また溶接に関しては溶接施工効率の向上を目的として大入熱溶接(入熱量が50kJ/mm以上)が求められている。
しかし、大入熱溶接時の溶接熱影響部(以下、「HAZ」と呼ぶ。)は、加熱されることによって高温のオーステナイト相領域に長時間保持される。そのため、粗大オーステナイト組織が形成され、その後の冷却過程で旧オーステナイト粒界に沿った粗大粒界フェライト、粗大粒界ベイナイトが生成することとなり、安定したHAZ靭性が得られなくなるという問題がある。
HAZ靭性を確保する方法として、例えば特許文献1〜4にはTi含有窒化物をピン止め粒子として活用し、溶接時のオーステナイト粒粗大化を抑制する技術が提案されている。さらに特許文献5では、Nbを含有させたTiN系介在物を利用した技術が開示されている。しかし、微細なTiN系介在物は大入熱溶接した際に消失しやすく、単に微細分散したのみでは安定したHAZ靭性が得られ難い。
また、オーステナイト粒粗大化を抑制するピン止め粒子として、窒化物に比べて高温で安定な酸化物等の介在物を利用した技術が提案されている(特許文献6、7)。特許文献8には、酸化物等の介在物を起点とした粒内フェライトの生成を促進することによりHAZ組織を微細化し、HAZ靭性を確保する技術が提案されている。しかし、これら酸化物等の介在物活用技術は、靭性に悪影響を及ぼす粗大介在物を生成させやすく、また一般に酸化物等の介在物はTiN系介在物に比べて数が少ないため、安定したHAZ靭性が得られ難い。
特開2003−166017号公報 特開2008−121074号公報 特開2003−160834号公報 特開2005−200716号公報 特開2004−218010号公報 特開2003−321728号公報 特開2007−100213号公報 特開2008−223081号公報
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は大入熱溶接(特に50kJ/mm以上)を行った場合にHAZ靭性が良好な鋼板を提供することにある。
本発明に係る溶接熱影響部の靭性に優れた鋼板は、質量%で、C:0.03〜0.10%、Si:0.25%以下(0%を含む)、Mn:1.0〜2.0%、Al:0.005〜0.050%、Nb:0.002〜0.04%、Ti:0.010〜0.080%、 Ca:0.0005〜0.010%、N:0.0020〜0.020%を含有するとともに、Ni:1.5%以下(0%を含まない)、Cu:1.50%以下(0%を含まない)、Cr:1.20%以下(0%を含まない)、およびMo:1.2%以下(0%を含まない)よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含有し、残部が鉄および不可避不純物であり、下記(1)式で表されるA値が、125≦A≦200であるとともに、下記(2)式で表されるG値との間に、A/G≧4350の関係を有し、更に、円相当径0.05μm未満のTi含有窒化物が5.0×106個/mm2以上、円相当径0.05〜1.0μmのTi含有窒化物が1.0×105個/mm2以上、円相当径1.0μm超のTi含有窒化物が5個/mm2以下であることを特徴とする。
A=53+104[C]+76[Cu]+109[Cr]+37[Ni]
+2422[Nb]+31[Mo] ・・・(1)
G=[Nb]+5[B] ・・・(2)
[式(1)、(2)中、[ ]は各元素の含有量(質量%)を表す。]
さらに本発明の鋼板は、必要に応じて更に(a)V:0.10%以下(0%を含まない)、(b)B:0.0010〜0.0050%、(c)REM:0.0003〜0.02%および/またはZr:0.0003〜0.02%を含有しても良い。
本発明によれば、ベイナイト変態の駆動力に相当するA値を制御するとともに、オーステナイト粒界エネルギーに影響するG値と前記A値の関係(A/G)を適切に制御し、さらにTi含有窒化物のサイズと個数を適切に制御しているため、HAZ靭性に優れた鋼板を提供することができる。
図1は、A値およびA/G値と、HAZベイナイト組織のサイズの関係を表したグラフである。
本発明者らは、HAZ靭性を改善する技術として、合金元素の最適化によるベイナイト変態駆動力制御により、HAZのベイナイト組織を微細化する技術を既に提案している(特願2008−004846、特願2008−021730)。しかし、本発明者らが更に検討を重ねた結果、HAZのベイナイト組織のサイズにはベイナイト変態駆動力以外の因子も影響を与えていることが分かり、具体的にはオーステナイト粒界エネルギーが影響していることが明らかとなった。
そこで、本発明では(i)ベイナイト変態駆動力に相当するA値を制御するとともに、(ii)オーステナイト粒界エネルギーに影響するG値を規定し、A/Gを制御することを特徴とする。こうすることによって、粒界におけるベイナイトの核生成頻度が増加してHAZにおけるベイナイト組織の微細化を達成することができる。
(i)について
まず、ベイナイト変態の駆動力と各種合金の影響について検討した。ベイナイト変態の形成過程を考慮すると、その駆動力はベイナイト変態の駆動力が発生し始める温度(以下、「T0温度」と呼ぶ)と、実際にベイナイト変態が起こる温度(以下、「Bs点」と呼ぶ)との差で説明できると考えられた。
そこで、夫々の温度(T0温度、Bs点)に対する合金元素の影響について更に検討した。T0温度については、熱力学計算で算出できることから、熱力学計算ソフトウェア(Thermo−calc、CRC総合研究所から購入可能)を用いて各合金元素の影響について検討し、各元素の影響について定式化した。一方、Bs点については理論的に算出することができないため実験値を用いた。すなわち、組成が異なる複数の鋼種について、後述の実施例の条件(1400℃に加熱して60秒保持した後、800〜500℃の温度範囲を500秒かけて冷却)で熱サイクル試験を行った際のBs点を求め、各元素の影響を回帰分析によって定式化した。得られた両式(T0温度、Bs点)の差をとり、(T0温度−Bs点)の式とすることによって、下記(1)式で表されるA値を求めることができたのである。
A=53+104[C]+76[Cu]+109[Cr]+37[Ni]
+2422[Nb]+31[Mo] ・・・(1)
本発明では、上記(1)式で表されるA値を125≦A≦200とする。A値が125未満であると、十分な変態駆動力が確保できないためベイナイト組織が粗大化する。一方、A値が200を超えるとマルテンサイト変態が生じてしまい、硬質なマルテンサイト相によってHAZ靭性が劣化する。A値は好ましくは135≦A≦180である。
(ii)について
次に、オーステナイト粒界エネルギーと各種合金元素の影響について検討した。一般に、NbやBはオーステナイト粒界エネルギーを下げる元素として知られている。そこで、同程度のA値を有しNb量およびB量を変化させた鋼種をいくつか用意し、それぞれについてHAZにおけるベイナイト組織サイズを測定した。その結果、ベイナイト組織サイズに対するB量の影響は、Nb量の約5倍であったことから、オーステナイト粒界エネルギーに影響を与える指標として、G=[Nb]+5[B]を用いることとした。粒界エネルギーを下げる作用を有するNbやBの含有量が多くなれば、下記(2)式から明らかなようにG値は大きくなるのであり、Gの値が大きいことは、すなわちオーステナイト粒界エネルギーが小さいことを意味している。なお、本発明においてB(ボロン)は任意元素であるので、Bを含まない場合は[B]=0としてG値を計算するものとする。
G=[Nb]+5[B] ・・・(2)
オーステナイト粒界エネルギーが低いと(すなわち上述のG値が大きい)、オーステナイト粒界は安定なのであり、その安定な粒界を消すような粒界ベイナイトは生成しにくくなる。すなわちベイナイト変態駆動力に相当するA値を所定以上確保したとしても、オーステナイト粒界エネルギーが低い(G値が大きい)場合は、ベイナイト変態は生成しにくくなる。そこで本発明ではA/Gを制御することとし、A/G≧4350とした。A/Gが4350未満であると、粒界ベイナイトの核生成頻度が低下し、粗大ベイナイト組織が形成される。A/Gは好ましくは4400以上である。またG値の上限は特に限定されないが、概ね50000以下である。
本発明者らは上述のA値、A/Gの制御に加えて、さらに、従来ピン止め粒子として活用されてきたTi含有窒化物(以下、「TiN」で代表させる場合がある。)について、大入熱溶接時の高温においても溶けずに残存させ、HAZ靭性を更に改善するために検討を重ねた。その結果、以下のことが明らかとなった。これまで提案されてきた技術では、できるだけ微細なTi系介在物を多量に分散させることがHAZ靭性を向上させる上で有効であると考えられてきた。しかし、むしろ円相当径で0.05〜1.0μm程度の大きさのTiNを積極的に確保すればよいことを見出した。TiNの個数は、サイズに応じて以下のように制御するものとする。
円相当径0.05μm未満のTi含有窒化物が5.0×106個/mm2以上
円相当径0.05〜1.0μmのTi含有窒化物が1.0×105個/mm2以上
円相当径1.0μm超のTi含有窒化物が5個/mm2以下
微細なTiNはHAZにおけるオーステナイト粒粗大化を抑制する。0.05μm未満のTiNが5.0×106個/mm2より少ないと、オーステナイト粒粗大化が十分に抑制されない。また、TiNの円相当径が0.05μm以上になるとHAZにおいて高温に加熱された時でも溶解が進みにくくなり、厳しい入熱条件でもオーステナイト粒粗大化抑制効果が所定以上もたらされ、HAZ靭性を確保することができる。そこで0.05〜1.0μmのTiNは1.0×105個/mm2以上とする。一方、円相当径1.0μm超のTiNは脆性破壊の起点として作用してしまうためできるだけ抑制することが好ましい。そこで円相当径1.0μm超のTiNは5個/mm2以下とする。
上記のTiNの個数は好ましくは、0.05μm未満のものが5.5×106個/mm2以上、0.05〜1.0μmのものが1.2×105個/mm2以上、1.0μm超のものが3個/mm2以下である。
次に、本発明に係る鋼板の化学成分組成について以下に説明する。
C:0.03〜0.10%
Cは鋼板の強度を確保するために必要な元素である。Cが0.03%より少ないと鋼板の強度が不十分となる。一方、Cが0.10%を超えると硬質なMA(島状マルテンサイト)組織が生成することによってHAZ靭性が低下する。C量の好ましい範囲は0.04〜0.09%であり、より好ましくは0.05〜0.08%である。
Si:0.25%以下(0%を含む)
Siは固溶強化により強度を向上させる作用を有する元素であるが、過剰に添加すると溶鋼中でTiの活量を上昇させTi+N→TiNの反応を促進する。溶鋼中で生成したTiNは粗大化しやすいため、Siの過剰な添加は粗大なTiNを生成する原因となる。またSi量が過剰になると硬質なMA(島状マルテンサイト)組織が生成することによってHAZ靭性が低下する。そこでSi量を0.25%以下とする。Si量は好ましくは0.15%以下であり、より好ましくは0.05%以下である。
Mn:1.0〜2.0%
Mnは強度を確保するために有効な元素である。そこでMn量を1.0%以上とする。一方、Mnが過剰になるとHAZの強度が上昇することによる靭性低下を招く。そこでMn量は2.0%以下と定めた。Mn量は好ましくは1.2〜1.8%であり、より好ましくは1.4〜1.7%である。
Al:0.005〜0.050%
Alは溶製時の脱酸に有効な元素であり、後記する通り、溶製時にCaに先立って添加することで粗大TiNの生成を抑制するの作用を有する。一方、過剰に添加すると粗大な酸化物を形成してHAZ靭性を低下させる。そこでAl量は0.005〜0.050%と定めた。Al量は好ましくは0.010〜0.04%、より好ましくは0.02〜0.035%である。
Nb:0.002〜0.04%
Nbは上述のA値を上昇させることによりHAZのベイナイト組織を微細化させるのに有効な元素である。またNbは炭窒化物として析出し、オーステナイト粒粗大化を抑制することで母材靭性を向上させる作用を有する。一方、過剰に添加するとオーステナイト粒界に偏析することによりオーステナイト粒界エネルギーを低下させ、上述のA/Gが低下することによって却ってHAZのベイナイト組織を粗大化させる。そこでNb量は0.002〜0.04%と定めた。Nb量は好ましくは0.004〜0.03%であり、より好ましくは0.007〜0.02%である。
Ti:0.010〜0.080%
TiはTiNを生成させるために必要な元素である。一方、過剰に添加するとTiNの粗大化を招きHAZ靭性が低下する。そこでTi量は0.010〜0.080%と定めた。Ti量は好ましくは0.012〜0.060%であり、より好ましくは0.015〜0.050%である。
Ca:0.0005〜0.010%
Caは硫化物系介在物の球状化に有効な元素であり、またAlの後に添加することによって粗大なTiNの生成を抑制する作用を有する。一方、過剰に添加すると粗大酸化物を形成しHAZ靭性が低下する。そこでCa量は0.0005〜0.010%と定めた。Ca量は好ましくは0.0008〜0.008%であり、より好ましくは0.001〜0.005%である。
N:0.0020〜0.020%
NはTiNの形成に必要な元素である。一方、N量が過剰になると固溶N量が増加して歪時効が生じることによりHAZ靭性が低下する。そこでN量を0.0020〜0.020%と定めた。N量は好ましくは0.003〜0.018%であり、より好ましくは0.004〜0.01%である。
Ni:1.5%以下(0%を含まない)
Cu:1.50%以下(0%を含まない)
Cr:1.20%以下(0%を含まない)
Mo:1.2%以下(0%を含まない)
Ni、Cu、Cr、Moはいずれも鋼板の強度を確保するとともに、上述したA値を上昇させることによりHAZのベイナイト組織を微細化させるのに有効な元素である。一方、これらの元素が過剰になると硬質なマルテンサイト組織の生成を招き、HAZ靭性に悪影響を及ぼす。そこでNi量は1.5%以下、Cu量は1.50%以下、Cr量は1.20%以下、Mo量は1.2%以下と定めた。Ni量、Cu量はいずれも好ましくは0.1〜1.2%(さらに好ましくは0.2〜1.0%)であり、Cr量、Mo量はいずれも好ましくは0.1〜1.0%(さらに好ましくは0.15〜0.8%)である。Ni、Cu、Cr、Moは1種のみを用いても良いし、2種以上を併用しても良い。
本発明の鋼板に用いる基本成分は上述の通りであり、残部は実質的に鉄である。但し、原材料、資材、製造設備等の状況によって持ち込まれる不可避不純物が鋼中に含まれることは当然に許容される。さらに本発明では、必要に応じて以下の任意元素を含有していても良い。
V:0.10%以下(0%を含まない)
Vは炭窒化物として析出し、オーステナイト粒の粗大化を抑制することで母材靭性を向上させるのに有効な元素である。一方、過剰に添加すると析出強化による強度の過大な上昇を招きHAZ靭性が低下する。そこでV量は0.10%以下とすることが好ましい。V量はより好ましくは0.01〜0.08%であり、さらに好ましくは0.02〜0.07%である。
B:0.0010〜0.0050%
Bは粗大な粒界フェライトを抑制することでHAZ靭性の向上に寄与する元素である。一方、過剰に添加するとオーステナイト粒界に偏析することでオーステナイト粒界エネルギーを低下させ、上述のA/Gを低下させることによって却ってHAZのベイナイト組織を粗大化させる。そこでB量は0.0010〜0.0050%とすることが好ましく、より好ましくは0.0012〜0.0045%であり、さらに好ましくは0.0015〜0.0040%である。
REM:0.0003〜0.02%
Zr:0.0003〜0.02%
REMおよびZrは酸化物を微細化させることでHAZ靭性の向上に寄与する元素である。一方、これら元素を過剰に添加すると却って酸化物の粗大化を招きHAZ靭性に悪影響を及ぼす。そこでREM、Zrはいずれも0.0003〜0.02%とすることが好ましく、より好ましくは0.0005〜0.0150%であり、さらに好ましくは0.0010〜0.010%である。REMおよびZrは単独で用いても良いし、併用しても良い。
本発明の鋼板において、TiNのサイズと個数を上述のように制御するためには、溶製におけるAlとCaの添加順序、鋳込みまでの保持時間t1(分)、鋳造時の1500〜1400℃の冷却時間t2(秒)、圧延前加熱温度Th(℃)、圧延前加熱時間t3(時間)、粗圧延終了温度Tf(℃)を制御することが好ましい。各条件について以下に詳述する。
溶製時のAlとCaの添加順序:Al→Ca
溶製時のAlとCaの添加順序は、Al→Caとする。Ca→Alとすると溶鋼中にCa酸化物およびAl酸化物が生成するが、これらの酸化物は粗大なTiNの生成起点となりやすい。つまり、円相当径1.0μm超の粗大TiNの生成によるHAZ靭性の低下を招いてしまう。これに対して、Al→Caの順で添加すれば、TiNの生成起点となり難いCa−Al複合酸化物が生成し、粗大なTiNの生成が抑制される。
鋳込みまでの保持時間t1(分):10≦t1<90
鋳込みまでの保持時間t1(分)はCa−Al複合酸化物の生成に影響を及ぼす要件であり、t1が10分より短いとCa−Al複合酸化物が十分に生成せず、粗大なTiNによるHAZ靭性の低下をもたらす。なぜなら、本発明では上述のようにAl→Caの順に添加するのであるが、まずAlを添加した時点で溶鋼中にAl酸化物が生成し、続いてCaを添加して保持することによってAl酸化物がCa−Al複合酸化物に変化するのであり、t1が短いとCa−Al酸化物が十分生成せずAl酸化物が多数残存することとなるからである。一方、t1が90分以上になると、生成した酸化物が粗大化してHAZ靭性に悪影響を及ぼす。t1は好ましくは25≦t1≦80である。
鋳造時の1500〜1400℃の冷却時間t2(秒):t2≦600
t2が600秒を超えると、粗大なTiNの生成量が増加し、その分0.05〜1.0μmのサイズのTiNが減少し、十分なHAZ靭性が確保できなくなる。t2は好ましくは570秒以下である。
圧延前加熱温度Th(℃):1050≦Th≦1200、圧延前加熱時間t3(時間):2≦t3≦5
Thが1050℃未満、あるいはt3が2時間未満であると、0.05〜1.0μmのサイズのTiNが十分に得られない。一方、Thが1200℃を超える、あるいはt3が5時間を超えると、TiNのオストワルド成長が促進され、0.05μm未満の微細なTiNが確保できなくなる。Th(℃)は好ましくは1080≦Th≦1180であり、t3(時間)は好ましくは2.5≦t3≦4.5である。
粗圧延終了温度Tf(℃):Tf≧900
Tfが900℃未満であると、0.05μm未満の微細なTiNが十分に得られずHAZ靭性の低下を招く。Tf(℃)は好ましくはTf≧930である。Tf(℃)の上限は特に限定されないが、概ね1000℃である。
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって制限を受けるものではなく、前後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
実施例1
表1〜4に示す化学成分組成の鋼を、表5〜8に示した条件で、溶製、鋳造してスラブ(断面形状150mm×250mm)とした後、熱間圧延を行い、板厚80mmの熱間圧延板を得た。なお、表1〜4においてREMはCeを50%程度とLaを25%程度含有するミッシュメタルの形態で添加した。また、表5〜8において、Al、Caの添加順序が「○」とはAl→Caの順に添加したことを意味し、「×」とはCa→Alの順に添加したことを意味する。
Figure 2011021263
Figure 2011021263
Figure 2011021263
Figure 2011021263
上記のようにして得た熱延板から試験片を切り出し、下記の要領で各種大きさのTi含有窒化物の個数密度、およびHAZ靭性を測定した。
円相当径0.05μm未満のTi含有窒化物の個数密度の測定
各熱延板のt/4(4:板厚)位置から試験片を切り出し(試験片の軸心が熱延板のt/4位置となるように採取)、圧延方向および板厚方向に平行な断面からレプリカTEM試験片を作成し、透過型電子顕微鏡(TEM)で、観察倍率60000倍、観察視野2μm×2μmの条件で5視野観察した。そしてEDX(エネルギー分散型蛍光X線分析装置)によってTi、Nを含む粒子を判別してTi含有窒化物とした。さらに画像解析によってその視野中のTi含有窒化物の面積を測定し、円相当径に換算して0.05μm未満のTi含有窒化物の個数を計測し、1mm2あたりに換算して個数密度を求めた。但し、0.01μm以下の粒子についてはEDXの信頼性が十分でないため、解析から除外した。
円相当径0.05〜1.0μmのTi含有窒化物の個数密度の測定
観察倍率を15000倍にしたこと、および観察視野を8μm×8μmにしたこと以外は、上記測定と同様にして、円相当径0.05〜1.0μmのTi含有窒化物の個数密度を求めた。
円相当径1.0μm超のTi含有窒化物の個数密度の測定
上記と同様に、熱延板のt/4位置から試験片を切り出し、圧延方向および板厚方向に平行な断面を、Carl Zeiss社製の電界放射式走査型電子顕微鏡[SUPRA35]を用いて観察した。観察倍率は1000倍、観察視野は0.06μm2で、20視野観察した。上記測定と同様にTi含有窒化物を判別し、画像解析により円相当径1.0μm超のものの個数密度を求めた。
HAZ靭性の測定
各熱延板の表面から深さt/4位置から、圧延方向にシャルピー衝撃試験片(JIS Z2242に規定される標準試験片)を採取し、大入熱溶接を模擬した熱サイクル試験を行い、HAZ靭性を評価した。このとき熱サイクル試験は、上記試験片を1400℃に加熱して60秒保持した後、800℃〜500℃の温度範囲を500秒かけて冷却したのであり、溶接入熱量が55kJ/mmの溶接に相当する。その後、JIS Z2242に準拠して、−40℃の温度でシャルピー衝撃試験を行い、vE−40を測定した。試験は3本の試験片について行い、これらのvE−40の平均値が190Jを超えるものをHAZ靭性に優れると評価した。なお、表8のa〜fについては、3本の試験片のvE−40の最小値も示した。
結果を表5〜8に示す。
Figure 2011021263
Figure 2011021263
Figure 2011021263
Figure 2011021263
表5、6に示したNo.1〜32は、成分組成、A値、A/Gの値が適切に制御され、また製造条件も適切に制御されているためTiNが本発明の要件を満たしており、良好なHAZ靭性を達成している。
一方、表7のNo.33〜49はHAZ靭性が不十分となった例である。
No.33、34、36、38は、製造条件が適切な範囲を外れるためTiNが適切に制御できず、HAZ靭性が不十分となった。
No.35はMo量が多く、No.37はCu量が多かったため、強度が上昇するとともに硬質なマルテンサイト相が生成し、またいずれも製造条件が適切な範囲を外れたためHAZ靭性が不十分となった。
No.39はC量が多く硬質なMA組織が生成したため、No.40はMn量が多いため強度が上昇し、Al量が少ないため溶鋼の脱酸が十分に進行しないままCaが添加される結果粗大Ca酸化物が生成することとなり、No.41はAl量が多いため粗大酸化物を形成し、いずれもHAZ靭性が不十分となった。
No.42はTi量が多いため1.0μm超の粗大なTiNの個数が増加し、HAZ靭性が不十分となった。
No.43はNb量が多かったためオーステナイト粒界のエネルギーが低下しHAZ靭性が不十分となった。
No.44はTi量が少なかったため、0.05μm未満のTiNの個数が不足し、HAZ靭性が不十分となった。
No.45はCa量が少なかったため、Ca−Al複合酸化物が十分に生成せず、Al酸化物が多数存在することとなり、1.0μm超の粗大なTiNの個数が増加しHAZ靭性が不十分となった。
No.46はCa量が多かったため粗大酸化物が形成され、また製造条件も適切に制御されていなかったため、HAZ靭性が不十分となった。
No.47はN量が少なかったため、0.05μm未満のTiNの個数が不足し、HAZ靭性が不十分となった。
No.48はN量が多かったため固溶Nも増加し、歪時効による強度上昇のためHAZ靭性が不十分となった。
No.49はSi量が多かったためTiの活量が上昇して1.0μm超のTiNが増加し、またNi量が多かったためHAZの強度が上昇し、HAZ靭性が不十分となった。
表8のa〜fから、A値またはA/Gの値がHAZ靭性に与える影響をみることができる。表8のaは全て本発明の要件を満たしているため、良好なHAZ靭性を示しているが、b、c、およびdではA値が小さかったためベイナイト組織の微細化が十分でなくHAZ靭性が不十分となった。eはA値が大きかったため硬質なマルテンサイト相が生成することとなりHAZ靭性が不十分となった。fはA/Gの値が小さかったため粒界ベイナイトの核生成頻度が低下し粗大ベイナイトが形成され、HAZ靭性が不十分となった。
実施例2
表5のNo.1〜3、5、14、表6のNo.31、および表8のNo.c、dについて熱延板から試験片を採取し(12.5mm×32mm×55mm)、実施例1と同様の熱サイクル試験を行った。該試験片において、熱延板の表面から深さt/4位置に相当する部分について、EBSP(Electron Back−Scattering Pattern)測定を実施し(視野:200μm×200μm)、結晶方位差15°以上の大角粒界で囲まれたHAZベイナイト組織の平均粒径を線分法で測定した。結果を表9、図1に示す。
Figure 2011021263
図1はA値およびA/G値と、HAZベイナイト組織サイズの関係を示すグラフである。図1から、A値およびA/G値の上昇とともにベイナイト組織サイズが小さくなる傾向が見られた。

Claims (4)

  1. 質量%で、
    C :0.03〜0.10%、
    Si:0.25%以下(0%を含む)、
    Mn:1.0〜2.0%、
    Al:0.005〜0.050%、
    Nb:0.002〜0.04%、
    Ti:0.010〜0.080%、
    Ca:0.0005〜0.010%、
    N :0.0020〜0.020%を含有するとともに、
    Ni:1.5%以下(0%を含まない)、Cu:1.50%以下(0%を含まない)、Cr:1.20%以下(0%を含まない)、およびMo:1.2%以下(0%を含まない)よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含有し、残部が鉄および不可避不純物であり、
    下記(1)式で表されるA値が、125≦A≦200であるとともに、下記(2)式で表されるG値との間に、A/G≧4350の関係を有し、
    更に、
    円相当径0.05μm未満のTi含有窒化物が5.0×106個/mm2以上、
    円相当径0.05〜1.0μmのTi含有窒化物が1.0×105個/mm2以上、
    円相当径1.0μm超のTi含有窒化物が5個/mm2以下であることを特徴とする溶接熱影響部の靭性に優れた鋼板。
    A=53+104[C]+76[Cu]+109[Cr]+37[Ni]
    +2422[Nb]+31[Mo] ・・・(1)
    G=[Nb]+5[B] ・・・(2)
    [式(1)、(2)中、[ ]は各元素の含有量(質量%)を表す。]
  2. 更に、V:0.10%以下(0%を含まない)を含有する請求項1に記載の鋼板。
  3. 更に、B:0.0010〜0.0050%を含有する請求項1または2に記載の鋼板。
  4. 更に、REM:0.0003〜0.02%および/またはZr:0.0003〜0.02%を含有する請求項1〜3のいずれかに記載の鋼板。
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