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
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、
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。
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、
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。
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。
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。
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 O3 )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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (2)
- 【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。 - 【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。
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)
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 |
-
1992
- 1992-03-06 JP JP4049917A patent/JP2587564B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
製鉄研究[326](1987)P.36〜44 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05247531A (ja) | 1993-09-24 |
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