JP2015224376A - 低yrクラッド鋼板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】成分組成が、質量%で、C:0.020〜0.100%、Si:0.01〜1.00%、Mn:0.8〜3.0%、P:0.015%以下、S:0.005%以下、Al:0.08%以下、Nb:0.005〜0.080%、Ti:0.005〜0.025%、N:0.010%以下、O:0.005%以下を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなり、金属組織は、面積分率が2〜15%の島状マルテンサイトと残部がベイナイトであり、引張試験における降伏比が、圧延直角方向で88%以下、圧延方向で85%以下であり、DWTT試験における−10℃での延性破面率が85%以上であることを特徴とする低YRクラッド鋼板の母材。
【選択図】なし
Description
はじめに、本発明のクラッド鋼板の母材の成分組成を規定した理由を説明する。なお、各元素の成分%は、特に記載がない限りすべて質量%を意味する。
Cは炭化物として析出強化に寄与し、且つMA生成に重要な元素であるが、0.020%未満ではMAの生成に不十分であり、また十分な強度が確保できない。0.100%を超える含有は母材靭性および溶接熱影響部(HAZ)靭性を劣化させるため、C量は0.020〜0.100%の範囲とする。好ましくは0.030〜0.060%の範囲である。
Siは脱酸のため添加するが、0.01%未満では脱酸効果が十分でなく、1.00%を超えて含有すると、靭性や溶接性を劣化させるため、Si量は0.01〜1.00%の範囲とする。好ましくは0.01〜0.30%の範囲である。
Mnは強度、靭性向上、更に焼入性を向上しMA生成を促すために添加するが、0.8%未満ではその効果が十分でなく、3.0%を超えて含有すると、靱性ならびに溶接性が劣化するため、Mn量は0.8〜3.0%の範囲とする。成分や製造条件の変動によらず、安定してMAを生成するためには、1.4%以上の含有が好ましい。
本発明でP、Sは不可避的不純物であり、その量の上限を規定する。Pは、含有量が多いと中央偏析が著しく、母材靭性が劣化するため、P量は0.015%以下とする。Sは、含有量が多いとMnSの生成量が著しく増加し、母材の靭性が劣化するため、S量は0.005%以下とする。さらに好ましくは、Pは、0.010%以下、Sは、0.002%以下である。
Alは脱酸剤として添加するが、0.08%を超えて含有すると鋼の清浄度が低下し、靱性が劣化するため、Al量は0.08%以下とする。なお、0.01%未満では脱酸効果が十分でなく、好ましくは、0.01〜0.08%の範囲である。さらに好ましくは、0.01〜0.05%の範囲である。
Nbは組織の微細粒化により靭性を向上させ、さらに固溶Nbの焼入性向上により強度上昇に寄与する元素である。その効果は、0.005%以上の含有で発現する。しかし、0.080%を超えて含有すると溶接熱影響部の靭性が劣化するため、Nb量は0.005〜0.080%の範囲とする。さらに好ましくは、0.01〜0.050%の範囲である。
TiはTiNのピニング効果により、スラブ加熱時のオーステナイトの粗大化を抑制し、母材の靭性を向上させる重要な元素である。その効果は、0.005%以上の含有で発現する。しかし、0.025%を超えて含有すると溶接熱影響部の靭性の劣化を招くため、Ti量は0.005〜0.025%の範囲とする。溶接熱影響部の靭性の観点からは、好ましくは、0.005%以上0.02%未満の範囲である。さらに好ましくは、0.007〜0.016%の範囲である。
Nは不可避的不純物として扱うが、N量が0.010%を超えると、溶接熱影響部靭性が劣化するため、N量は0.010%以下とする。好ましくは0.007%以下である。さらに好適には、0.006%以下の範囲である。
本発明でOは不可避的不純物であり、その量の上限を規定する。Oは粗大で靱性に悪影響を及ぼす介在物の生成の原因となるため、O量は0.005%以下とする。好ましくは、0.003%以下である。
Cuは鋼の焼入性向上に寄与するので0.05%以上含有することが好ましい。しかし、0.5%を超えて含有すると、靱性劣化が生じるため、Cuを含有する場合は、Cu量は0.5%以下とすることが好ましい。さらに好ましくは、0.4%以下である。
Niは鋼の焼入性の向上に寄与し、特に、多量に添加しても靱性の劣化を生じないため、強靱化に有効である。その効果を得るためには、0.05%以上含有することが好ましい。しかし、Niは高価な元素であるため、Niを含有する場合は、Ni量は1%以下とすることが好ましい。さらに好ましくは、0.4%以下である。
CrはMnと同様に低Cでも十分な強度を得るために有効な元素であり、その効果を得るためには、0.1%以上含有することが好ましいが、過剰に含有すると溶接性が劣化するため、含有する場合は、Cr量は0.5%以下とすることが好ましい。さらに好ましくは、0.4%以下である。
Moは焼入性を向上させる元素であり、MA生成やベイナイト相を強化することで強度上昇に寄与する元素であり、その効果を得るためには、0.05%以上含有することが好ましい。しかし、0.5%を超えて含有すると、溶接熱影響部の靭性の劣化を招くことから、含有する場合は、Mo量は0.5%以下とすることが好ましい。さらに、溶接熱影響部の靭性の観点から好ましくは0.3%以下である。
Vは焼入性を高め、強度上昇に寄与する元素であり、その効果を得るためには、0.005%以上含有することが好ましいが、0.1%を超えて含有すると溶接熱影響部の靭性が劣化するため、含有する場合は、V量は0.1%以下とすることが好ましい。さらに好ましくは、0.06%以下である。
Caは硫化物系介在物の形態を制御して靭性を改善する元素であり、0.0005%以上でその効果が現れ、0.003%を超えると効果が飽和し、逆に清浄度を低下させて靭性を劣化させるため、含有する場合は、Ca量は0.0005〜0.003%の範囲とすることが好ましい。さらに好ましくは、0.001〜0.003%の範囲である。
Bは強度上昇、溶接熱影響部の靭性の改善に寄与する元素であり、その効果を得るためには、0.0005%以上含有することが好ましいが、0.005%を超えて含有すると溶接性を劣化させるため、含有する場合は、B量は0.005%以下とすることが好ましい。さらに好ましくは、0.003%以下である。
次に、本発明のクラッド鋼の合せ材の成分組成について説明する。
クラッド鋼の合わせ材として使用されるステンレス鋼は、ISO、JISあるいはASTMで規格化されているものを適用する。例えばオーステナイト系のSUS304、304L、316、316L、316LN、321、327、310Mo等が使用される。
クラッド鋼の合わせ材として使用されるニッケル合金は、ISO、JISあるいはASTMで規格化されているものを適用する。例えば代表的なものとしてAlloy625合金、Alloy825合金等が使用される。
次に、本発明の金属組織について説明する。
本発明のクラッド鋼の母材は上述した成分範囲に調整され常法により溶製することができる。また、本発明のクラッド鋼の合せ材はステンレス鋼またはニッケル合金である。
Ar3(℃)=910−310C−80Mn−20Cu−15Cr−55Ni−80Mo
なお、式中の元素記号は各元素の質量%を表す。
加熱温度が1000℃未満では炭化物の固溶が不十分で必要な強度が得られず、また、十分な接合性が得られない。1250℃を超えると母材靭性が劣化するため、加熱温度は、1000〜1250℃の範囲とする。好ましくは、1050〜1150℃の範囲である。
圧下比が5未満の場合、クラッド鋼板の接合性(合せ材と母材の接合)が十分でなく、また母材の細粒化も十分でないため、母材の靭性も劣化する。そのため圧下比は5以上に限定した。なお、圧下比=(圧延前の板厚)÷(圧延後の板厚)である。
圧延終了温度が800℃未満であると、クラッド鋼板の接合性が十分ではなく、1000℃以上では靭性が劣化する。そのため圧延終了温度を800℃以上1000℃以下とする。
圧延終了後、直ちに加速冷却を実施する。冷却開始温度が(Ar3−10℃)以下となりポリゴナルフェライトが生成すると、強度低下が起こるため、冷却開始温度を(Ar3温度−10℃)以上とする。
冷却速度が5℃/s未満では冷却時にパーライトを生成するため、十分な強度や低降伏比が得られない。よって、圧延終了後の冷却速度は、5℃/s以上とする。
加速冷却停止後、直ちに0.5℃/s以上の昇温速度で550〜750℃の温度まで再加熱を行う。
No.16は、溶接熱影響部(HAZ)靭性が発明の範囲外となった。
Claims (5)
- 成分組成が、質量%で、C:0.020〜0.100%、Si:0.01〜1.00%、Mn:0.8〜3.0%、P:0.015%以下、S:0.005%以下、Al:0.08%以下、Nb:0.005〜0.080%、Ti:0.005〜0.025%、N:0.010%以下、O:0.005%以下を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなり、金属組織は、面積分率が2〜15%の島状マルテンサイトとベイナイトからなり、引張試験における降伏比が、圧延直角方向で88%以下、圧延方向で85%以下であり、DWTT試験における−10℃での延性破面率が85%以上であることを特徴とするクラッド鋼板の母材。
- さらに、成分組成が、質量%で、Cu:0.5%以下、Ni:1%以下、Cr:0.5%以下、Mo:0.5%以下、V:0.1%以下、Ca:0.0005〜0.003%、B:0.005%以下の中から選ばれる一種または二種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載のクラッド鋼板の母材。
- 請求項1または請求項2に記載の成分組成を有するクラッド鋼板の母材と合せ材とからなるクラッド鋼板の素材を用いて、1000〜1250℃に加熱し、圧下比5以上、圧延終了温度800〜1000℃で熱間圧延した後、(Ar3−10℃)以上の温度から5℃/s以上の冷却速度で冷却停止温度500〜650℃まで加速冷却を行い、その後直ちに0.5℃/s以上の昇温速度で550〜750℃まで再加熱を行うことを特徴とするクラッド鋼板の製造方法。
- 前記合せ材がステンレス鋼またはニッケル合金である請求項3に記載のクラッド鋼板の製造方法。
- 請求項4に記載の製造方法で製造されたクラッド鋼板を用いて製造されたクラッド鋼管。
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