JP2587564B2 - 溶接熱影響部の低温靭性が優れた鋼の製造法 - Google Patents

溶接熱影響部の低温靭性が優れた鋼の製造法

Info

Publication number
JP2587564B2
JP2587564B2 JP4049917A JP4991792A JP2587564B2 JP 2587564 B2 JP2587564 B2 JP 2587564B2 JP 4049917 A JP4049917 A JP 4049917A JP 4991792 A JP4991792 A JP 4991792A JP 2587564 B2 JP2587564 B2 JP 2587564B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
steel
toughness
less
affected zone
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP4049917A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH05247531A (ja
Inventor
力雄 千々岩
博 為広
和夫 船戸
征司 磯田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP4049917A priority Critical patent/JP2587564B2/ja
Publication of JPH05247531A publication Critical patent/JPH05247531A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2587564B2 publication Critical patent/JP2587564B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は小入熱溶接から中入熱溶
接の熱影響部(HAZ)の低温靭性が優れた鋼の製造法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】低合金鋼のHAZ靭性は、(1)結晶粒
のサイズ、(2)高炭素マルテンサイト(M* )、上部
ベイナイト(Bu)などの硬化相の分散状態、(3)析
出硬化状態、(4)粒界脆化の有無、(5)元素のミク
ロ偏析など種々の冶金的要因に支配される。これらの要
因は低温靭性に大きな影響を与えることが知られてお
り、HAZ靭性を改善するために数多くの技術が開発実
用化されている。
【0003】特に優れている技術として、Ti酸化物と
TiNを微細分散した鋼(特願昭62−42769)が
知られている。この鋼では、溶接後の冷却過程でγ粒内
のTi酸化物よりフェライトを発生させてミクロ組織を
微細化して靭性を向上させている。
【0004】しかしながら、1400℃以上の温度にさ
らされる溶融線近傍のごく狭い領域では、溶接熱により
酸化物は溶解しないが、TiNが溶解し、その後の溶接
熱でTiCとして生成するため、靭性の劣化が生じる。
このように、局部的な脆化領域が存在した場合、その悪
影響はシャルピー試験では、極めて少ないが、CTOD
試験で大きな差が見られる。従って、この鋼の多パス溶
接部のCTOD特性は鋼の成分系にもよるが、−10〜
−30℃程度でCTOD値が0.25mm程度を満足させ
ることが限界であった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、HA
Zの溶融線近傍のごく狭い領域において靭性の劣化が生
じ、多パス溶接部のCTOD特性は、鋼の成分系にもよ
るが、0.25mm程度を満足させることが限界であっ
た。現在のところ小〜中入熱溶接において、−40℃以
下での良好なCTOD特性を満足できる鋼の製造技術は
存在せず、新知見に基づいた新しい鋼の開発が強く望ま
れていた。
【0006】本発明は、小〜中入熱溶接においてHAZ
靭性(特にCTOD特性)の極めて優れた鋼を安価に製
造する技術を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、重量%
で、C:0.06〜0.15%、Si:0.4%以下、
Mn:0.8〜2.0%、P:0.020%以下、S:
0.005%以下、Al:0.004%以下、Ti:
0.004〜0.013%、N:0.0035〜0.0
070%、O:0.0010〜0.0030%を含有
し、
【数2】 が0.6〜1.0の範囲で、且つ−0.020%≦〔T
i〕−2〔O〕−3.4〔N〕≦−0.010を満足
し、残部が鉄および不可避的不純物からなる実質的にA
lを添加しない鋼を連続鋳造法によってスラブとし、こ
れを1200℃以下の温度で再加熱後、厚板圧延を行な
うことを特徴とする溶接熱影響部の低温靭性が優れた鋼
の製造法である。
【0008】更に本発明は重量%で、C:0.06〜
0.15%、Si:0.4%以下、Mn:0.8〜2.
0%、P:0.020%以下、S:0.005%以下、
Al:0.004%以下、Ti:0.004〜0.01
3%、N:0.0035〜0.0065%、O:0.0
010〜0.0030%及び、更にNb:0.005〜
0.020%、V:0.005〜0.030%、Ni:
0.05〜1.0%、Cu:0.05〜0.5%、C
a:0.0005〜0.005%、REM:0.005
〜0.05%の一種または二種以上を含有し、
【数3】 が0.6〜1.0の範囲で、且つ−0.020%≦〔T
i〕−2〔O〕−3.4〔N〕≦−0.010を満足
し、残部が鉄およひ不可避的不純物からなる実質的にA
lを添加しない鋼を連続鋳造法によってスラブとし、こ
れを1200℃以下の温度で再加熱後、厚板圧延を行な
うことを特徴とする溶接熱影響部の低温靭性が優れた鋼
の製造法である。
【0009】本発明者らの研究によれば、CTOD特性
が問題となるような小〜中入熱溶接部のHAZ靭性は、
1)鋼の化学成分、2)ミクロ組織(結晶粒の大きさと
硬化相の分布状態)、3)析出硬化(溶接熱により一旦
溶解する析出硬化元素が溶接の後熱により再析出して硬
化)、4)ミクロ組織中で硬化相と同じ影響を及ぼす酸
化物の量などに大きく依存することを明らかにした。
【0010】このため、本発明者らは、鋼中に従来より
微細に酸化物を分散させ、TiNが溶解し、その後生成
するTiCを極力少なくするため、種々の検討を行い、
適正なTi,O,N量のバランスが重要であることを見
いだした。
【0011】また同時に、上述の知見を生かすために
は、併せて、適正なベース成分も必須であることを明ら
かにし、その適正範囲をつきとめた。Ti酸化物(主と
してTi2 3 )は微細なアシキュラーフェライトを生
成して靭性を向上させるが、試験条件が厳しい場合(−
40℃以下の低温でのCTOD特性が問題とされるケー
ス)、Ti酸化物が脆性亀裂の発生を促進する悪い作用
を生じる。このため、脆性亀裂の発生を起こさないよう
にTi酸化物の大きさと数を抑制する必要がある。
【0012】本発明者らは、種々の検討の結果、Tiと
Oを適正範囲にすることにより前記の課題を解決した。
すなわち、Ti量は0.004%〜0.013%が適正
範囲で、O量は0.0010〜0.0030%が適正範
囲である。TiやO量がこの範囲より多い場合は、酸化
物数が増加し、そのサイズも大きくなり脆性亀裂が発生
し易くなる。また、この範囲より少ない場合は、有効な
酸化物が生成しないため、ミクロ組織が微細化せず、靭
性は向上しない。
【0013】Ti酸化物は溶鋼の凝固中に優先して生成
するが、酸素と結合しないTiはNと結合し、TiNが
生成する。TiNは溶接時の1350℃以下の温度では
ミクロ組織を微細化して靭性を向上させるが、1400
℃を超える温度では溶解する。
【0014】溶解したTiは冷却中に、TiNやTiC
を形成する。この場合、Ti量が多く、N量が少ないと
TiCが形成され靭性が著しく劣化する。従って、靭性
を劣化させないため、N量の規制とともにTi,O,N
量のバランスを適正範囲に規制することが必要条件であ
り、N量は、0.0035〜0.0065%、Ti,
O,Nのバランスは、−0.020%≦〔Ti〕−2
〔O〕−3.4〔N〕≦−0.010%が適合範囲であ
る。
【0015】しかしながら、たとえTi,O,N量を規
制して鋼中にTi酸化物やTiNを微細分散させたとし
ても基本成分が適正でなければ、優れたHAZ靭性は得
られない。以下この点について説明する。
【0016】Cの下限0.06%は、母材および溶接部
の強度の確保のため必要である。しかし、C量が多すぎ
ると、母材の低温靭性や溶接性、HAZ靭性も劣化させ
るので、上限を0.015%とした。
【0017】Siは脱酸上、鋼に含まれる元素である
が、多く添加すると溶接性、HAZ靭性が劣化するた
め、上限を0.4%に限定した。HAZ靭性を改善する
観点から0.15%以下が望ましい。
【0018】Mnは強度、靭性を確保するため不可欠な
元素であり、その下限は0.8%である。Mnはγ粒界
に生成する粗大な初析フェライトを防止しHAZ靭性改
善に効果があるがMnが多すぎると溶接性、HAZ靭性
を劣化させるので上限を2.0%とした。
【0019】本発明鋼において不純物であるP,Sをそ
れぞれ0.020%,0.005%以下とした理由は母
材、溶接部の低温靭性をより一層向上させるためであ
る。Pの低減はHAZにおける粒界破壊を減少させ、S
の低減は粒界フィライトの生成を抑制する傾向がある。
【0020】Alは一般に脱酸上鋼に含まれる元素であ
るが、本発明鋼では好ましくない元素であり、その上限
を0.004%とした。これはAlが鋼中に含まれてい
るとTiより早くOと結合しTi酸化物が生成しないた
めである。
【0021】つぎにNb,V,Ni,Cu,Ca,RE
Mを添加する理由を説明する。Nbはγ粒界に生成する
フェライトを抑制し、Ti酸化物を核とする微細なフィ
ライトの生成を促進する働きがある。しかしながら、多
すぎると逆に微細なフェライトの生成を妨げるので0.
005〜0.020%を規制範囲とした。
【0022】VはNbとほぼ同じ効果を持つ元素である
が、0.005%以下では効果が少なく、上限は0.0
30%まで許容できる。Niは溶接性、HAZ靭性に悪
影響をおよぼすことが少なく、母材の強度や靭性を向上
させるが1.0%を超えると溶接性に好ましくないた
め、1.0%を上限とした。CuはNiとほぼ同様な効
果をもち、耐食性、耐水素誘起割れ性などにも効果があ
るが、0.5%を超えると熱間圧延時にCuクラックが
発生し、製造困難となる。このため、上限を0.5%と
した。
【0023】Ca,REMは硫化物(MnS)の形態を
制御し、低温靭性の改善や耐水素誘起割れ性に効果を発
揮する。しかし、Ca量が0.0005%、REMが
0.005%以下では効果が少ないので、それぞれの下
限とした。また、CaとREMは添加量が多すぎると靭
性や清浄度を害するため、それぞれの上限を0.005
%,0.05%とした。
【0024】鋼の成分を上記のように限定しても、製造
法が適切でなければ溶接継手の良好な靭性は得られな
い。このため、製造条件についても限定する必要があ
る。発明鋼としての特性を得るためには、まず、工業的
には連続鋳造法で製造することが必須である。この理由
は、連続鋳造法では溶鋼の冷却速度が速く、スラブ中に
微細なTi酸化物が多量に得られるためである。大型鋼
塊では、凝固時の冷却速度が遅いため、微細なTi酸化
物を得ることができない。
【0025】連続鋳造法の場合、スラブ厚の増加により
冷却速度が遅くなるため、微細なTi酸化物が少なくな
る。このため、適用するスラブ厚は350mm以下が好ま
しい。スラブの再加熱温度は1200℃以下とする必要
がある。これ以上の温度で再加熱するとTiNが粗大化
するため、溶接の1350℃以下のHAZのミクロ組織
微細化が不十分となる。
【0026】つぎに、スラブ再加熱後の圧延法は加工熱
処理法で製造することが望ましい。この理由はたとえ優
れたHAZ靭性が得られたとしても、母材の靭性が劣っ
ていると鋼材として不十分なためである。加工熱処理の
方法としては、1)制御圧延、2)制御圧延−加速冷
却、3)圧延後直接焼入−焼戻などが挙げられるが、最
も好ましい方法は制御圧延と加速冷却の組み合わせであ
る。なお、この鋼を製造後、脱水素などの目的でAc1
変態点以下の温度に再加熱しても、本発明鋼の特徴を損
なうものではない。
【0027】
【実施例】転炉−連続鋳造−厚板工程で種々の鋼成分の
鋼板を製造し、実溶接継手を作成しシャルピーやCTO
D試験を実施した。溶接は一般に試験溶接として用いら
れている潜弧溶接(SAW)法で溶接溶け込み線(F
L)が垂直になるようにK開先で実施した。また、シャ
ルピー試験は板厚の1/4tよりBondノッチ(溶接
金属とHAZが50%)で実施し、CTOD試験はt
(板厚)×2tの断面疲労ノッチで実施した。
【0028】表1に実施例を示す。
【0029】
【表1】
【0030】
【表2】
【0031】本発明で製造した鋼板(本発明鋼)はすべ
て良好なHAZ靭性を有するのに対し本発明によらない
比較鋼はHAZ靭性が劣り、厳しい環境下で使用される
鋼板として適切でない。
【0032】比較鋼において鋼11はAl量が多いた
め、ミクロ組織が微細化せず、このため−50℃のCT
OD値が5本中4本が低い値であった。また、鋼12で
は、酸素量が多いため、5本のCTOD値がすべて低い
値であった。鋼13では、Ti,N,Oバランスが悪
く、f(Ti)が規制範囲内とならなかったため、5本
中4本で低いCTOD値が発生した。鋼14では、D1
* が低いためミクロ組織が微細化せず、シャルピー、C
TOD値共に低い値が発生した。さらに、鋼15ではD
1 * が高すぎたため、シャルピー、CTOD値共に低い
値が発生した。本発明鋼は厚板に適用することが最も好
ましいが、ホットコイル、形鋼などにも適用可能であ
る。
【0033】
【発明の効果】本発明により製造した鋼は、溶接時に溶
融線近傍においてもHAZ組織が微細化し、HAZの全
域で優れた低温靭性を示す。これにより、極低温域(−
40℃以下)や低温タンク、ラインパイプなどの厳しい
環境で使用される鋼材の製造を可能とした。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 磯田 征司 君津市君津1番地 新日本製鐵株式会社 君津製鐵所内 (56)参考文献 特開 昭63−93845(JP,A) 特開 平1−176016(JP,A) 特開 平2−125812(JP,A) 特開 昭64−15321(JP,A) 特開 平2−175815(JP,A) 製鉄研究[326](1987)P.36〜44

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 C :0.06〜0.15%、 Si:0.4%以下、 Mn:0.8〜2.0%、 P :0.020%以下、 S :0.005%以下、 Al:0.004%以下、 Ti:0.004〜0.013%、N :0.0035〜0.0070%、 O :0.0010〜0.0030% を含有し、 【数1】 が0.6〜1.0の範囲で、且つ−0.020%≦〔T
    i〕−2〔O〕−3.4〔N〕≦−0.010を満足
    し、 残部が鉄および不可避的不純物からなる実質的にAlを
    添加しない鋼を連続鋳造法によってスラブとし、これを
    1200℃以下の温度で再加熱後、厚板圧延を行なうこ
    とを特徴とする溶接熱影響部の低温靭性が優れた鋼の製
    造法。
  2. 【請求項2】 重量%で、 Nb:0.005〜0.020%、 V :0.00
    5〜0.030%、 Ni:0.05〜1.0%、 Cu :0.05
    〜0.5%、 Ca:0.0005〜0.005%、REM:0.00
    5〜0.05% の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記載の溶接熱影響部の低温靭性が優れた鋼の製造
    法。
JP4049917A 1992-03-06 1992-03-06 溶接熱影響部の低温靭性が優れた鋼の製造法 Expired - Lifetime JP2587564B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4049917A JP2587564B2 (ja) 1992-03-06 1992-03-06 溶接熱影響部の低温靭性が優れた鋼の製造法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4049917A JP2587564B2 (ja) 1992-03-06 1992-03-06 溶接熱影響部の低温靭性が優れた鋼の製造法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05247531A JPH05247531A (ja) 1993-09-24
JP2587564B2 true JP2587564B2 (ja) 1997-03-05

Family

ID=12844365

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4049917A Expired - Lifetime JP2587564B2 (ja) 1992-03-06 1992-03-06 溶接熱影響部の低温靭性が優れた鋼の製造法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2587564B2 (ja)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6415321A (en) * 1987-07-08 1989-01-19 Nippon Steel Corp Production of steel for electron beam welding having excellent low-temperature toughness
JPH0757886B2 (ja) * 1988-07-14 1995-06-21 新日本製鐵株式会社 溶接熱影響部靭性の優れたCu添加鋼の製造法
JPH02175815A (ja) * 1988-09-28 1990-07-09 Nippon Steel Corp 靭性の優れた溶接構造用高張力鋼材の製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
製鉄研究[326](1987)P.36〜44

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05247531A (ja) 1993-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS601929B2 (ja) 強靭鋼の製造法
EP1533392A1 (en) Steel product for high heat input welding and method for production thereof
JPH0860292A (ja) 溶接熱影響部靱性の優れた高張力鋼
JP3842836B2 (ja) 低温靱性に優れた高張力鋼材の製造方法
JP2653594B2 (ja) 溶接熱影響部靭性の優れた厚鋼板の製造方法
JPH03236419A (ja) 溶接熱影響部靭性と耐ラメラーティアー性に優れた厚鋼板の製造法
JPH0541683B2 (ja)
JPH0527703B2 (ja)
JP2005213534A (ja) 溶接熱影響部靭性に優れた鋼材の製造方法
JP3879607B2 (ja) 低温靭性に優れた溶接構造用鋼
JPH02125812A (ja) 溶接熱影響部靭性の優れたCu添加鋼の製造法
JPH09296253A (ja) 低温靱性の優れた極厚高強度鋼管
JPS63210235A (ja) 溶接熱影響部の低温靭性が優れた鋼の製造法
JP2688312B2 (ja) 高強度高靭性鋼板
JPH09194990A (ja) 溶接熱影響部靱性の優れた高張力鋼
JP2002371338A (ja) レーザー溶接部の靭性に優れた鋼
JPH05195156A (ja) 溶接熱影響部靱性の優れた高マンガン超高張力鋼およびその製造方法
JP2587564B2 (ja) 溶接熱影響部の低温靭性が優れた鋼の製造法
JP2930772B2 (ja) 溶接熱影響部靱性の優れた高マンガン超高張力鋼
JP3854412B2 (ja) 溶接熱影響部靱性に優れた耐サワー鋼板およびその製造法
JP3882701B2 (ja) 低温靭性に優れた溶接構造用鋼の製造方法
JPH07278653A (ja) 溶接熱影響部の低温靱性が優れた鋼の製造法
JP2005220379A (ja) 超大入熱溶接熱影響部靭性に優れた非調質高強度厚鋼板の製造方法
JPH0525580B2 (ja)
JP2653616B2 (ja) 低温靭性に優れた大入熱溶接用高張力鋼の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19961001

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081205

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081205

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091205

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101205

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101205

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111205

Year of fee payment: 15

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111205

Year of fee payment: 15

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121205

Year of fee payment: 16

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121205

Year of fee payment: 16