JP3526702B2 - Steel plate for high tensile welded structure excellent in fatigue strength of welded joint and method for producing the same - Google Patents

Steel plate for high tensile welded structure excellent in fatigue strength of welded joint and method for producing the same

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JP3526702B2 JP23938496A JP23938496A JP3526702B2 JP 3526702 B2 JP3526702 B2 JP 3526702B2 JP 23938496 A JP23938496 A JP 23938496A JP 23938496 A JP23938496 A JP 23938496A JP 3526702 B2 JP3526702 B2 JP 3526702B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は造船、建設構造物、
海洋構造物、橋梁、などの分野に用いられる溶接部の疲
労強度に優れた、特に引張強さ60〜80kgf/mm2 級高
張力溶接構造用鋼板及びその製造方法に関するものであ
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to shipbuilding, construction structures,
The present invention relates to a steel sheet having excellent fatigue strength of a welded portion used in fields such as offshore structures and bridges, and particularly having a tensile strength of 60 to 80 kgf / mm 2 class high-strength welded structural steel sheet and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】溶接構造物の大型化と環境保全に対する
要求の高まりに伴い、構造物部材は従来にも増した信頼
性が要求されるようになってきている。溶接構造物で想
定される破壊形態としては疲労破壊、脆性破壊、延性破
壊などがあるが、これらのうち、疲労破壊は実使用環境
下において最も頻繁に発生しやすい破壊形態であり、溶
接構造物の信頼性向上のために最も留意すべき問題であ
る。最近の大型タンカーにおける疲労き裂発生、海洋構
造物における疲労き裂を発端とした倒壊など、疲労破壊
が問題となった事例は少なくない。
2. Description of the Related Art With the increase in size of welded structures and the increasing demand for environmental protection, structural members are required to have higher reliability than ever before. Fatigue fracture, brittle fracture, ductile fracture, etc. are possible fracture modes assumed in a welded structure. Of these, fatigue fracture is the most frequently occurring fracture mode in an actual operating environment. Is the most important issue for improving the reliability of the. There are many cases in which fatigue failure has become a problem, such as the recent occurrence of fatigue cracks in large tankers and collapse starting from fatigue cracks in offshore structures.

【0003】これまで、疲労破壊強度向上に関する技術
が多数公開されているが、そのほとんどは薄鋼板の母
材、あるいは、スポット溶接部の疲労強度向上に関する
ものである。例えば、特開昭61−96057号公報に
おいて、溶接部のベイナイトの面積率を5〜60%とす
ることで疲労強度向上が図れることが記載されている。
Up to now, many technologies for improving fatigue fracture strength have been disclosed, but most of them are related to improving the fatigue strength of a base material of a thin steel plate or a spot weld. For example, JP-A-61-96057 discloses that the fatigue strength can be improved by setting the area ratio of bainite in the welded portion to 5 to 60%.

【0004】溶接熱影響部(HAZ)のミクロ組織と疲
労強度の関係はこれまでほとんど明らかにされていない
が、特開平5−34592号公報では、HAZ組織の疲
労強度は島状マルテンサイトの生成により向上すること
が明らかにされている。すなわち、硬質の島状マルテン
サイトがHAZ組織中に存在すると、一旦発生したミク
ロな疲労き裂は伝播を阻止あるいは遅延され、実質的に
疲労強度が向上することが記載されている。
Although the relationship between the microstructure of the heat affected zone (HAZ) and the fatigue strength has not been clarified so far, in JP-A-5-34592, the fatigue strength of the HAZ structure is the formation of island martensite. It has been revealed that That is, it is described that when hard island martensite is present in the HAZ structure, microfatigue cracks once generated are prevented or delayed from propagating and the fatigue strength is substantially improved.

【0005】また本発明者等は溶接部の疲労き裂発生・
伝播と、そのミクロ組織依存性に関する系統的な実験を
実施した結果、疲労き裂の発生と伝播を最も効果的に抑
制するHAZミクロ組織はフェライトであることを明ら
かにした。すなわち、炭素等量値(以下Ceqと略)を
限定することによりHAZフェライト組織分率を増加さ
せて、溶接継手部の疲労強度を向上させ得る方法を先に
提案している(特開平8−73983号公報)。
Further, the inventors of the present invention have found that fatigue crack initiation and
As a result of conducting a systematic experiment on propagation and its microstructure dependence, it was revealed that the HAZ microstructure that most effectively suppresses the initiation and propagation of fatigue cracks is ferrite. That is, a method has been previously proposed in which the HAZ ferrite structure fraction is increased by limiting the carbon equivalent value (hereinafter abbreviated as Ceq) to improve the fatigue strength of the welded joint (Japanese Patent Laid-Open No. 8- 73983).

【0006】さらに本発明者らは、60〜80kgf/mm2
高張力鋼のようにHAZ組織がベイナイトとなる場合、
疲労き裂発生・伝播の抑制は、Si添加とCeqの限定
が有効であることを明らかにしている。すなわちSi添
加はマルテンサイト変態を抑えつつベイナイト中のフェ
ライトを固溶強化してラス境界を強化する効果があり、
Ceqの限定はベイナイト全体を強化することによって
溶接部の疲労強度を向上できることを提案した(特願平
7−15450号)。
Further, the present inventors have found that 60 to 80 kgf / mm 2
When HAZ structure becomes bainite like high strength steel,
It has been clarified that the addition of Si and the limitation of Ceq are effective in suppressing the initiation and propagation of fatigue cracks. That is, Si addition has the effect of strengthening the lath boundary by solid-solution strengthening the ferrite in bainite while suppressing martensitic transformation.
It was proposed that the limitation of Ceq can improve the fatigue strength of the welded portion by strengthening the entire bainite (Japanese Patent Application No. 7-15450).

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】特開昭61−9605
7号公報は、母材のベイナイト面積率を特定範囲に限定
することにより疲労強度を向上させるものであるが、こ
れは薄鋼板母材の疲労強度向上に関するものであり、本
願が対象とする厚鋼板の突き合わせ溶接、または隅肉溶
接などにおける溶接継手の疲労強度向上には効果がな
い。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
No. 7 publication improves the fatigue strength by limiting the bainite area ratio of the base metal to a specific range, which relates to the improvement of the fatigue strength of the thin steel plate base metal, and the thickness targeted by the present application. It is not effective in improving the fatigue strength of welded joints in butt welding of steel plates or fillet welding.

【0008】特開平5−34592号公報では、島状マ
ルテンサイトを生成させるために、溶接後に溶接部をA
1 〜Ac3 の中間温度域に加熱後冷却する特殊な溶接
後熱処理を施すものであり、溶接ままで疲労強度を向上
させることはできない。
In Japanese Laid-Open Patent Publication No. 5-34592, in order to generate island-shaped martensite, the welded portion is welded with A after welding.
Since a special post-welding heat treatment of heating and cooling to an intermediate temperature range of c 1 to Ac 3 is performed, the fatigue strength cannot be improved as it is.

【0009】特開平8−73983号公報は、Ceq値
を限定しHAZフェライト組織分率を増加させることに
より溶接継手部の疲労強度を向上させるものである。図
2は各種鋼材における再現HAZ材の引張強度と疲労限
度比の関係を示したもので、HAZ組織をフェライトと
することによりHAZ疲労強度を向上でき、すなわち溶
接継手部とした場合も疲労強度を向上できることを示し
ている。
Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 8-73983 discloses improving the fatigue strength of a welded joint by limiting the Ceq value and increasing the HAZ ferrite microstructure fraction. Fig. 2 shows the relationship between the tensile strength and the fatigue limit ratio of reproduced HAZ materials in various steel materials. HAZ fatigue strength can be improved by using ferrite as the HAZ structure, that is, fatigue strength can be obtained even when using welded joints. It shows that it can be improved.

【0010】しかしこの方法は、溶接構造用軟鋼鋼板と
引張強さが50kgf/mm2 高張力鋼板でHAZ組織がフェ
ライトの場合であり、溶接入熱が小さく冷却速度が速い
場合や、60〜80kgf/mm2 高張力鋼でHAZのミクロ
組織がベイナイトや特にマルテンサイトとなる場合に対
して、特に改善を目指したものではない。
However, this method is applied to the case where the HAZ structure is ferrite with a mild steel plate for welded structure and a high strength steel plate having a tensile strength of 50 kgf / mm 2 , and the welding heat input is small and the cooling rate is fast, or 60 to 80 kgf. / mm 2 In high-strength steel, the HAZ microstructure is not particularly aimed at improvement when it becomes bainite or especially martensite.

【0011】特願平7−015450号では、0.6%
以上のSi添加がベイナイト中のフェライトを固溶強化
してラス境界を強化し、疲労き裂発生・伝播を抑制する
ものであるが、HAZ靭性を良好にするには0.6%未
満が必要である。従って、0.6%未満で疲労強度向上
を以上しつつ、良好なHAZ靭性を得ることについては
考慮していない。
In Japanese Patent Application No. 7-015450, 0.6%
The above Si addition strengthens the ferrite in bainite by solid solution to strengthen the lath boundary and suppresses fatigue crack initiation and propagation. However, less than 0.6% is required to improve HAZ toughness. Is. Therefore, when less than 0.6%, it is not considered to obtain good HAZ toughness while improving fatigue strength.

【0012】本発明は、応力集中度の低減や溶接残留応
力の低減を実現するための付加的な溶接施工法による疲
労強度向上ではなく、鋼材成分を制御することにより、
溶接入熱が小入熱から中入熱において、溶接ままで突き
合わせ溶接継手または隅肉溶接継手の疲労強度向上を
しつつ、良好なHAZ靭性をを得る、引張強さ60〜
80kgf/mm2高張力溶接構造用鋼 板およそれらの製造
方法を提供することを目的としている。
The present invention does not improve the fatigue strength by the additional welding method for realizing the reduction of the stress concentration and the reduction of the welding residual stress, but by controlling the steel material composition,
In the welding heat input intermission heat from low heat input, the fatigue strength improvement of the welded joint or fillet welded joint butt while welding meaning
While obtaining the desired HAZ toughness, tensile strength 60 ~
And its object is to provide a 80 kgf / mm 2 high tensile welding structural steel plate and a process for their preparation.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、60〜8
0kgf/mm2 高張力鋼のHAZ組織をベイナイトとして疲
労強度の向上を目的として詳細な検討を行った結果、高
Nbあるいは高V添加とCeqの限定が有効であるとの
知見を得た。すなわち高Nb添加はベイナイト中のラス
境界を強化し、Ceqの限定はベイナイト全体を強化す
ることによって溶接継手部の疲労強度を向上できること
を明らかにした。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present inventors have found that 60 to 8
As a result of a detailed study for the purpose of improving fatigue strength, using the HAZ structure of 0 kgf / mm 2 high strength steel as bainite, it was found that the addition of high Nb or high V and the limitation of Ceq are effective. That is, it was clarified that the addition of high Nb strengthens the lath boundary in bainite, and the restriction of Ceq strengthens the entire bainite, thereby improving the fatigue strength of the welded joint.

【0014】すなわち、本発明の要旨とするところは次
の通りである。 (1)質量%で、 C :0.02〜0.20%、 Si:0.1〜
1.6%未満、 Mn:0.5〜2.0%、 P :0.05
0%以下、 S :0.050%以下を含有し、さらに、NbとVを、 Nb:0.05%超、0.30%以下、V :0.05
%以下、 または、 Nb:0.05%以下、 V :0.05
%超、0.30%以下 の範囲で含有し、 かつ0.46≦Ceq(%) ≦0.65 を満足し、残部Fe及び不可避成分からなることを特徴
とする、母材組織がマルテンサイトを含んだベイナイト
主体組織であり、溶接部HAZ組織がベイナイト60%
超からなる溶接継手の疲労強度に優れた高張力溶接構造
用鋼板。ただし Ceq(%)=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5+Nb/3
That is, the gist of the present invention is as follows. (1) % by mass, C: 0.02 to 0.20%, Si: 0.1
Less than 1.6%, Mn: 0.5 to 2.0%, P: 0.05
0% or less, S: 0.050% or less , and Nb and V : Nb: more than 0.05%, 0.30% or less, V: 0.05
% Or less, or Nb: 0.05% or less, V: 0.05
%, 0.30% or less , 0.46 ≦ Ceq (%) ≦ 0.65, and the balance Fe and unavoidable components , the base metal structure is martensite. Including bainite
Main structure, welded HAZ structure is bainite 60%
A high-strength welded structural steel sheet with excellent fatigue strength for welded joints made of ultra . However, Ceq (%) = C + Mn / 6 + (Cu + Ni) / 15 + (Cr + Mo + V) / 5 + Nb / 3

【0015】(2)前項の成分に加えてさらに、質量%
で、 Cu:0.1〜2.5%、 Ni:0.1〜5.0
%、 Cr:0.1〜1.0%、 Mo:0.1〜1.5
%、 の一種あるいは二種以上含有することを特徴とする前項
(1)に記載の、母材組織がマルテンサイトを含んだベ
イナイト主体組織であり、溶接部HAZ組織がベイナイ
ト60%超からなる溶接継手の疲労強度に優れた高張力
溶接構造用鋼板。
(2) In addition to the above-mentioned components, the mass%
And, Cu: 0.1-2.5%, Ni: 0.1-5.0
%, Cr: 0.1 to 1.0%, Mo: 0.1 to 1.5
%, One or two or more of them are contained, and the base metal structure contains martensite as described in (1) above .
It is mainly composed of inite and HAZ structure of welded part is bainai.
A steel plate for high-strength welded structures, which has a fatigue strength of welded joints of over 60% .

【0016】(3)前記各項にいずれかの成分に加えて
さらに、質量%で、Al:0.01〜0.08%を含有
することを特徴とする前項(1)または(2)に記載
の、母材組織がマルテンサイトを含んだベイナイト主体
組織であり、溶接部HAZ組織がベイナイト60%超か
らなる溶接継手の疲労強度に優れた高張力溶接構造用鋼
板。
(3) In the above item (1) or (2), which further contains Al: 0.01 to 0.08% by mass% in addition to any of the components described above. Mainly described bainite whose base metal structure contains martensite
Is the structure, and the weld HAZ structure is more than 60% bainite?
Excellent high tensile welding structural steel fatigue strength of Ranaru welded joint.

【0017】(4)前記各項のいずれかの成分に加えて
さらに、母材組織がマルテンサイトを含んだベイナイト
主体組織であり、質量%で、Ti:0.001〜0.0
5%を含有することを特徴とする前項(1)ないし
(3)のいずれか1項に記載の、溶接部HAZ組織がベ
イナイト60%超からなる溶接継手の疲労強度に優れた
高張力溶接構造用鋼板。
(4) Bainite in which the matrix structure further contains martensite in addition to the components of any of the above items
It is a main structure, and in mass%, Ti: 0.001 to 0.0
The welded HAZ structure according to any one of the above items (1) to (3) is characterized by containing 5%.
High-strength welded structural steel sheet with excellent fatigue strength of welded joints consisting of over 60% inite .

【0018】(5)前記(1)ないし(4)のいずれか
1項に記載の成分を含有する鋼塊を、熱間圧延・冷却後
にAc3以上1000℃以下に再加熱した後、水冷もし
くは空冷し、引き続き400℃〜Ac1の温度範囲で焼
戻し処理することを特徴とする、母材組織がマルテンサ
イトを含んだベイナイト主体組織であり、溶接部HAZ
組織がベイナイト60%超からなる溶接継手の疲労強度
に優れた高張力溶接構造用鋼板の製造方法。
(5) A steel ingot containing the component described in any one of (1) to (4) above is hot-rolled and cooled, and then reheated to Ac 3 or more and 1000 ° C. or less, followed by water cooling or The base material structure is martensa, which is characterized by being air-cooled and subsequently tempered in a temperature range of 400 ° C. to Ac 1.
It is a bainite-based structure containing iron and has a welded part HAZ.
A method for producing a high-strength welded structural steel sheet excellent in fatigue strength of a welded joint having a structure of more than 60% bainite .

【0019】(6)前記(1)ないし(4)のいずれか
1項に記載の成分を含有する鋼塊を、Ac3以 上120
0℃以下の温度で熱間圧延を終了した後、水冷もしくは
空冷し、引き続き400℃〜Ac1の温度範囲で焼戻し
処理することを特徴とする、母材組織がマルテンサイト
含んだベイナイト主体組織であり、溶接部HAZ組
織がベイナイト60%超からなる溶接継手の疲労強度に
優れた高張力溶接構造用鋼板の製造方法。
(6) A steel ingot containing the component described in any one of (1) to (4) above is Ac 3 or above 120.
After the hot rolling is completed at a temperature of 0 ° C. or lower, it is water-cooled or air-cooled and then tempered in the temperature range of 400 ° C. to Ac 1 , and the base metal structure is martensite.
It is a bainite-based structure containing
A method for producing a high-strength welded structural steel sheet having excellent fatigue strength of a welded joint having a weave of more than 60% bainite .

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】本発明者らは、まず、溶接継手の
疲労試験片のき裂発生・伝播の状況をミクロ的に詳細に
観察を行った。その結果、ほとんどの疲労き裂は溶接金
属とHAZの境界部、すなわち溶接融合線( fusion li
ne;溶接金属とHAZ境界)付近から発生し、HAZ内
を伝播し、さらに、母材部に突入して試験片の全体破壊
に至ることを知見した。溶接融合線付近は溶接止端部に
一致し、この部分で最も応力集中が高くなるためであ
る。このように、疲労き裂は溶接融合線付近から発生
し、HAZ内を伝播するために、疲労強度はHAZのミ
クロ組織に大きく影響を受けることが明らかとなった。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present inventors first performed a detailed microscopic observation of the state of crack initiation / propagation in a fatigue test piece of a welded joint. As a result, most fatigue cracks occur at the weld metal / HAZ interface, or fusion fusion line.
ne; weld metal and HAZ boundary), it propagates in the HAZ, and further penetrates into the base metal part, leading to the total destruction of the test piece. This is because the vicinity of the weld fusion line coincides with the weld toe and the stress concentration is highest at this portion. As described above, it has been clarified that the fatigue crack is generated near the welding fusion line and propagates in the HAZ, so that the fatigue strength is greatly affected by the microstructure of the HAZ.

【0021】上記のように、疲労き裂の発生部は溶接融
合線近傍であり、さらに、き裂伝播の初期段階ではHA
Z内である。これらの領域は応力集中部に一致してい
る。従って、HAZミクロ組織と応力集中の両因子を再
現することにより、HAZミクロ組織が疲労強度に及ぼ
す影響を調査することができる。
As described above, the fatigue crack initiation portion is near the weld fusion line, and further, at the initial stage of crack propagation, HA
Within Z. These regions correspond to the stress concentration part. Therefore, by reproducing both factors of the HAZ microstructure and the stress concentration, it is possible to investigate the influence of the HAZ microstructure on the fatigue strength.

【0022】すなわち、溶接再現熱サイクルを与えた鋼
材から応力集中を設けた試験片を加工し、疲労試験に供
試し、HAZミクロ組織と疲労強度の関係を求めた。試
験片の外形寸法は10×10×55mm、切欠深さは2m
m、先端半径は0.75mmで、支点間距離を40mmとし
て3点曲げ繰り返し荷重を与え、疲労破壊させた。応力
集中係数は2.6である。
That is, a test piece provided with stress concentration was processed from a steel material subjected to a welding heat cycle and subjected to a fatigue test to determine the relationship between HAZ microstructure and fatigue strength. The outer dimensions of the test piece are 10 x 10 x 55 mm, and the notch depth is 2 m.
m, the tip radius was 0.75 mm, the distance between the fulcrums was 40 mm, and a 3-point bending repeated load was applied to cause fatigue failure. The stress concentration factor is 2.6.

【0023】図1は、次の3種についての疲労試験を実
施した結果で、疲労限度比(疲労限/再現HAZ材の引
張強さ)を各種鋼材のCeqに対してプロットしたもの
である。 軟鋼及び引張強さが50kgf/mm2 を有する実験室溶
解鋼を素材として、最高加熱温度1400℃、実溶接の
小入熱に相当する800〜500℃の冷却時間を5秒と
した溶接再現熱サイクルを与えて、HAZの組織がベイ
ナイト60%超としたもの。
FIG. 1 shows the results of fatigue tests conducted on the following three types, in which the fatigue limit ratio (fatigue limit / tensile strength of reproduced HAZ material) is plotted against Ceq of various steel materials. Welding reproducible heat of mild steel and laboratory molten steel with tensile strength of 50 kgf / mm 2 with maximum heating temperature of 1400 ° C and cooling time of 800 to 500 ° C corresponding to small heat input of actual welding for 5 seconds. The HAZ structure was made to exceed 60% bainite by applying a cycle.

【0024】 Siを0.2%程度含んだ引張強さが
60〜80kgf/mm2 を有する実験室溶解鋼を素材とし
て、最高加熱温度1400℃、実溶接の小入熱から中入
熱に相当する800〜500℃の冷却時間を10〜30
秒とした溶接再現熱サイクルを与えて、HAZの組織を
ベイナイト60%超としたもの。
Using a laboratory melting steel having a tensile strength of 60 to 80 kgf / mm 2 containing Si of about 0.2%, the maximum heating temperature is 1400 ° C., and it corresponds to a small heat input to a medium heat input in actual welding. Cooling time at 800-500 ° C for 10-30
The HAZ structure was made to exceed 60% of bainite by giving a simulated weld heat cycle for seconds.

【0025】 Nbを0.1%、Siを0.2%程度
含んだ引張強さが60〜80kgf/mm2 を有する実験室溶
解鋼を素材として、最高加熱温度1400℃、実溶接の
小入熱から中入熱に相当する800〜500℃の冷却時
間を10〜30秒とした溶接再現熱サイクルを与えて、
HAZの組織がベイナイト60%超としたものである。
ここで示したCeqは、一般に使用されているIIWの
炭素当量式にNb又はVの焼入性上昇効果を考慮した次
式によるものである。 Ceq(%) = C+ Mn/6 + (Cu+Ni)/15+ (Cr+Mo+V)/5
+ Nb/3
Using a laboratory molten steel having a tensile strength of 60 to 80 kgf / mm 2 containing 0.1% Nb and 0.2% Si, the maximum heating temperature is 1400 ° C. Welding reproduction heat cycle with cooling time of 10 to 30 seconds at 800 to 500 ° C corresponding to heat to medium heat input is given,
The structure of HAZ is such that bainite exceeds 60%.
The Ceq shown here is based on the following equation in consideration of the hardenability increasing effect of Nb or V in the carbon equivalent equation of IIW which is generally used. Ceq (%) = C + Mn / 6 + (Cu + Ni) / 15 + (Cr + Mo + V) / 5
+ Nb / 3

【0026】同図から明らかなように、(1)疲労限度
比は、0.1%Nb、0.2%Siを含んだ60〜80
kgf/mm2級鋼、Siを0.2%含んだ60〜80kgf/mm2
級鋼、50kgf/mm2級 鋼の順に高いこと、(2)同じ6
0〜80kgf/mm2級鋼でも0.1%Nb、0.2%Si
を含んだものはCeqが高いにもかかわらず、疲労限度
比は0.2%Siを含んだものより高いこと、(3)H
AZ組織がベイナイト60%超の場合、Ceqが0.4
%以上になると疲労限度比は高くなること、などがわ
かる。
As is clear from the figure, (1) the fatigue limit ratio is 60 to 80 containing 0.1% Nb and 0.2% Si.
kgf / mm 2 class steel, 60~80kgf / mm 2 containing Si 0.2%
Grade steel, 50kgf / mm 2 grade steel, higher in order, (2) Same as 6
0 to 80 kgf / mm 2 grade steel, 0.1% Nb, 0.2% Si
The fatigue limit ratio of those containing 0.2% Si is higher than that of those containing 0.2% Si, though (3) H
When the AZ structure is more than 60% bainite, Ceq is 0.4.
It can be seen that the fatigue limit ratio increases when the content exceeds 6 %.

【0027】疲労強度が同じベイナイト60%超のHA
Z組織にもかかわらず、NbとCeqに依存する原因に
ついては十分に解明していないが、(1) Ceqが大きい
領域ではベイナイト中のセメンタイトラスとラス境界の
強度差が小さくなり、ラス境界での疲労き裂の発生を抑
制すること、(2) 高Nbの添加は、ベイナイト中のラス
境界にNb及び微細なNb(CN)が偏析及び析出して
ラス境界を強化し、疲労き裂の発生を遅らせること、な
どの理由が考えられる。
HA with over 60% bainite with the same fatigue strength
Despite the Z-structure, the cause of dependence on Nb and Ceq has not been fully clarified, but (1) In the region where Ceq is large, the strength difference between the cementite truss and the lath boundary in bainite is small, and (2) Addition of high Nb strengthens the lath boundary by segregating and precipitating Nb and fine Nb (CN) at the lath boundary in bainite. The reason may be to delay the occurrence.

【0028】また、図2は次の3種についての疲労試験
を実施した結果で、疲労限度比(疲労限/再現HAZ材
の引張強さ)を各種鋼材のCeqに対してプロットした
ものである。及びは、前記した図1の及びと同
様の材料を用いた。は、Vを0.1%、Siを0.2
%程度含んだ引張強さが60〜80kgf/mm2 を有する実
験室溶解鋼を素材として、最高加熱温度1400℃、実
溶接の小入熱から中入熱に相当する800〜500℃の
冷却時間を10〜30秒とした溶接再現熱サイクルを与
えて、HAZの組織がベイナイト60%超としたもので
ある。ここで示したCeqは、前記図1で用いたのと同
様の式によるものである。
FIG. 2 shows the results of fatigue tests on the following three types, in which the fatigue limit ratio (fatigue limit / tensile strength of reproduced HAZ material) is plotted against Ceq of various steel materials. . For and, the same materials as and of FIG. 1 were used. Is V 0.1%, Si 0.2
%, The maximum heating temperature is 1400 ° C, and the cooling time is 800-500 ° C, which corresponds to the small to medium heat input of actual welding, using laboratory molten steel with a tensile strength of about 60% to 80 kgf / mm 2. The HAZ structure was made to exceed 60% of bainite by applying a welding reproduction heat cycle of 10 to 30 seconds. Ceq shown here is based on the same formula as that used in FIG.

【0029】同図から明らかなように、(1)疲労限度
比は、0.1%V、0.2%Siを含んだ60〜80kg
f/mm2級鋼、Siを0.2%含んだ60〜80kgf/mm2
鋼、50kgf/mm2級鋼 の順に高いこと、(2)同じ60
〜80kgf/mm2級鋼でも0.1%V、0.2%Siを含
んだものはCeqが高いにもかかわらず、疲労限度比は
0.2%Siを含んだものより高いこと、(3)HAZ
組織がベイナイト60%超の場合、Ceqが0.46
以上になると疲労限度比は高くなること、などがわか
る。
As is clear from the figure, (1) the fatigue limit ratio is 60 to 80 kg including 0.1% V and 0.2% Si.
f / mm 2 class steel, 60~80kgf / mm 2 class steel containing Si 0.2%, higher in the order of 50 kgf / mm 2 class steel, (2) the same 60
~80kgf / mm 0.1% V in secondary steel, including the 0.2% Si
Despite the high Ceq, the fatigue limit ratio is higher than that containing 0.2% Si. (3) HAZ
When the structure is more than 60% bainite, Ceq is 0.46 %
It can be seen that the fatigue limit ratio increases with the above.

【0030】疲労強度が同じベイナイト60%超のHA
Z組織にもかかわらず、VとCeqに依存する原因につ
いては十分に解明していないが、(1) Ceqが大きい領
域ではベイナイト中のセメンタイトラスとラス境界の強
度差が小さくなり、ラス境界での疲労き裂の発生を抑制
すること、(2) 高Vの添加は、ベイナイト中のラス境界
にV及び微細なV(CN)あるいはV4 (CN)が偏析
及び析出してラス境界を強化し、疲労き裂の発生を遅ら
せること、などの理由が考えられる。
HA with the same fatigue strength of more than 60% bainite
Despite the Z structure, the cause of dependence on V and Ceq has not been fully clarified, but (1) In the region where Ceq is large, the strength difference between the cementite truss and the lath boundary in bainite is small, and (2) Addition of high V strengthens the lath boundary by segregating and precipitating V and fine V (CN) or V 4 (CN) at the lath boundary in bainite. However, it is possible to delay the initiation of fatigue cracks.

【0031】上記の検討結果から明らかなように、本発
明の骨子はHAZ組織がベイナイト60%超となる溶接
部の疲労強度向上に対して、高Nb又は高V添加はベイ
ナイト中のラス境界を強化すること、Ceqの限定はベ
イナイト全体を強化すること、によって溶接継手部の疲
労強度を向上するものである。即ち本発明は、HAZ組
織がベイナイト60%超となる組成を有した60〜80
kgf/mm2 高張力鋼の溶接継手部の疲労強度の向上を、ベ
イナイト中のラス境界を強化し、さらにベイナイト全体
を強化することによって達成したものである。
As is clear from the above-mentioned examination results, in the skeleton of the present invention, in order to improve the fatigue strength of the weld where the HAZ structure exceeds 60% of bainite, the addition of high Nb or V causes the lath boundary in bainite to increase. By strengthening and limiting Ceq, the entire bainite is strengthened to improve the fatigue strength of the welded joint. That is, according to the present invention, the HAZ structure has a composition of 60% to 80% bainite.
The improvement of the fatigue strength of the welded joint of kgf / mm 2 high strength steel was achieved by strengthening the lath boundary in bainite and further strengthening the entire bainite.

【0032】以上の基本思想を基に、まず基本成分を限
定した理由を以下に述べる。Cは強度を高めるために必
須の元素であるが、0.02%未満では60〜80kgf/
mm2 の母材強度を確保できない。一方、0.20%を超
えるとHAZ靭性が極端に劣化し、ラス境界からき裂が
容易に発生するため、その量を0.02〜0.20%と
した。
Based on the above basic idea, the reasons for limiting the basic components will be described below. C is an essential element for increasing strength, but if it is less than 0.02%, 60 to 80 kgf /
The base metal strength of mm 2 cannot be secured. On the other hand, if it exceeds 0.20%, the HAZ toughness is extremely deteriorated and cracks easily occur from the lath boundary, so the amount was made 0.02 to 0.20%.

【0033】Siは強度確保のほか脱酸元素として必須
の元素であり、ベイナイト中のフェライトを固溶強化し
てラス境界を強化させ、疲労強度を向上させるためには
0.6%以上の添加が必要で、1.6%を超えると逆に
ラス境界からき裂が発生し易くなる。一方、良好なHA
Z靭性を得るには0.6%以下にすることが必要とな
り、それによる疲労強度向上の維持は下記に示す高Nb
又は高V添加により図ることができる。しかしながら、
高Nb又は高V添加によっても0.1未満になると疲労
強度の向上を確保できなくなる。従って、その量は0.
1〜1.5%とし、とくに良好なHAZ靭性を必要とす
る場合には0.1〜0.6%が良い。
Si is an element that is essential as a deoxidizing element in addition to securing strength, and is added in an amount of 0.6% or more in order to strengthen the solid solution of ferrite in bainite to strengthen the lath boundary and improve the fatigue strength. However, if it exceeds 1.6%, on the contrary, cracks are likely to occur from the lath boundary. On the other hand, good HA
In order to obtain Z toughness, it is necessary to reduce the content to 0.6% or less. Therefore, the improvement of fatigue strength can be maintained by high Nb as shown below.
Alternatively, it can be achieved by adding high V. However,
Even if high Nb or high V is added, if it becomes less than 0.1, improvement in fatigue strength cannot be secured. Therefore, the amount is 0.
1 to 1.5%, and 0.1 to 0.6% is preferable when particularly good HAZ toughness is required.

【0034】Mnは強度を高めるために必須の元素であ
るが、0.5%未満では母材強度を確保できない。一
方、2.0%を超えるとHAZ組織はマルテンサイト主
体となって疲労強度が低下するため、その量を0.5〜
2.0%とした。
Mn is an essential element for increasing the strength, but if it is less than 0.5%, the strength of the base material cannot be secured. On the other hand, if it exceeds 2.0%, the HAZ structure mainly contains martensite and the fatigue strength is lowered.
It was set to 2.0%.

【0035】Pは偏析率が高く、且つ低融点物質を形成
して凝固割れの原因となるため、極力少ない方がよく、
その量を0.05%以下とした。SもPと同様に多いと
凝固割れを発生するため、その量を0.05%以下とす
る。
P has a high segregation rate and forms a low-melting point substance to cause solidification cracking.
The amount was set to 0.05% or less. If S is also large like P, solidification cracking occurs, so the amount is made 0.05% or less.

【0036】Nb及びVは本発明の成分として最も重要
な元素であり、ベイナイト中のラス境界にNb及び微細
なNb(CN)あるいはV及び微細なV(CN)又はV
4 (CN)が偏析及び析出してラス境界を強化し、溶接
継手部の疲労強度を向上でき、Si添加が0.6%未満
の場合でも疲労強度を十分に向上できる。その効果を得
るには0,05%超が必要である。一方、0.30%を
超えると粗大なNb(CN)あるいはV(CN)が析出
し、それが起点となってき裂が発生し易くなり、疲労強
度が低下する。従って、その添加量を0.05超〜0.
30%とする。
Nb and V are the most important elements as components of the present invention, and Nb and fine Nb (CN) or V and fine V (CN) or V are present at the lath boundary in bainite.
4 (CN) segregates and precipitates to strengthen the lath boundary and improve the fatigue strength of the welded joint, and the fatigue strength can be sufficiently improved even when Si addition is less than 0.6%. More than 0.05% is required to obtain the effect. On the other hand, if it exceeds 0.30%, coarse Nb (CN) or V (CN) precipitates, which easily becomes a starting point for cracking, and the fatigue strength decreases. Therefore, the addition amount is more than 0.05 to 0.
30%.

【0037】また、Nb及びVは焼戻し時に炭・窒化物
を生成して析出硬化により強度を上昇させる。しかし、
両元素を0.05%を超えて添加するとHAZ靭性を低
下させる。以上のことから、Nb及びVの添加量は、N
bを0.05超〜0.3%とした場合にはVの添加量を
0.05%以下とし、反対にVを0.05超〜0.3%
とした場合にはNbの添加量を0.05%以下とする
が良い。
Further, Nb and V form carbon / nitride during tempering and increase the strength by precipitation hardening . However,
If both elements are added in excess of 0.05%, the HAZ toughness will be reduced. From the above, the addition amount of Nb and V is N
When b is more than 0.05 to 0.3%, the addition amount of V is
0.05% or less, conversely V exceeds 0.05 to 0.3%
In that case, the amount of Nb added is preferably 0.05% or less .

【0038】以上が本発明における基本成分系である
が、さらに本発明においては上記成分の添加量と溶接熱
影響部のCeqとの間に、0.46≦Ceq(%)
0.65を満足せしめることを重要な骨子としており、
溶接部の疲労強度を向上させるものである。
The above is the basic component system in the present invention. Further, in the present invention, between the addition amount of the above components and the Ceq of the welding heat affected zone, 0.46≤Ceq (%)
It is important to satisfy 0.65,
It is intended to improve the fatigue strength of the welded portion.

【0039】すなわち、0.46%未満ではHAZ組織
におけるベイナイト中のセメンタイトラスとラス境界の
強度差が大きくなり、ラス境界での疲労き裂が容易に発
生する。従ってCeqは高いほどよいが、0.65%を
超えるとベイナイトからマルテンサイト主体の組織にな
って疲労強度が低下する。従って、その範囲を0.46
0.65%に限定した。
That is, if it is less than 0.46%, the strength difference between the cementite truss in bainite and the lath boundary in the HAZ structure becomes large, and fatigue cracks easily occur at the lath boundary. Therefore, the higher the Ceq, the better, but if it exceeds 0.65%, bainite becomes a martensite-based structure and the fatigue strength decreases. Therefore, the range is 0.46
Limited to ~ 0.65%.

【0040】次に、選択的に添加するCu,Ni,C
r,Moは、全て焼入性を高めCeqを高める元素であ
り、基本成分に一種あるいは二種以上含有することが効
果的である。以下に、各元素の強度及びその他の効果に
対する成分限定理由を述べる。
Next, Cu, Ni, C selectively added
Each of r and Mo is an element that enhances hardenability and enhances Ceq, and it is effective to contain one or two or more of the basic components. The reasons for limiting the components to the strength of each element and other effects will be described below.

【0041】Cuは強度を向上させる元素として有効で
あるが、0.1%未満では強度向上の効果は見られず、
一方、2.5%超では溶接時に熱間割れを生じやすくす
るため、その添加量を0.1〜2.5%とする。
Cu is effective as an element for improving the strength, but if it is less than 0.1%, the effect of improving the strength is not observed.
On the other hand, if it exceeds 2.5%, hot cracking tends to occur during welding, so the addition amount is made 0.1 to 2.5%.

【0042】Niは焼入性を高めて強度を上昇させる。
この効果を得るにはその添加量は0.1%以上必要であ
るが、5.0%を超えるとHAZ組織はベイナイトから
マルテンサイト主体となって疲労強度を低下させる。そ
こでその添加量を0.1〜5.0%とする。合金コスト
を加味するならば、好ましくは0.1〜3.0%とす
る。
Ni enhances hardenability and strength.
In order to obtain this effect, the addition amount is required to be 0.1% or more, but if it exceeds 5.0%, the HAZ structure becomes mainly martensite from bainite and reduces the fatigue strength. Therefore, the addition amount is set to 0.1 to 5.0%. Considering alloy cost, it is preferably 0.1 to 3.0%.

【0043】Crは焼入性を高めて強度を確保する上で
0.1%以上必要である。一方、1.0%を超えるとN
iと同様に、HAZ組織はベイナイトからマルテンサイ
ト主体となって疲労強度を低下させる。そこでその添加
量を0.1〜1.0%とする。
Cr is required to be 0.1% or more in order to enhance the hardenability and secure the strength. On the other hand, if 1.0% is exceeded, N
Similar to i, the HAZ structure mainly changes from bainite to martensite and reduces fatigue strength. Therefore, the addition amount is set to 0.1 to 1.0%.

【0044】Moは強度を高める他、焼戻し脆性を防止
する。また未再結晶温度域を拡大して低温圧延による細
粒化効果を助長する。これ等の効果は0.1%未満では
十分に現れない。また、1.5%を超えると粗大な炭化
物を生成して靭性を低下させる他、HAZを著しく硬化
させる。従って、その添加量を0.1〜1.5%とす
る。
Mo increases the strength and prevents temper embrittlement. In addition, the non-recrystallization temperature range is expanded to promote the grain refining effect of low temperature rolling. These effects do not sufficiently appear below 0.1%. On the other hand, if it exceeds 1.5%, coarse carbides are formed to reduce toughness, and the HAZ is significantly hardened. Therefore, the addition amount is set to 0.1 to 1.5%.

【0045】以上が本発明の構成成分であるが、さらに
本発明においてはAl,Tiの一方又は両方を添加する
と効果的である。Alは製鋼の脱酸元素としても必要で
あり、また鋼中の不純物として存在するNを固定し、H
AZの靭性を向上させる。この効果を得るにはsol.Al
として0.01%以上必要であり、またその量が0.0
8%を超えると、鋼中にAl2 3 系のクラスターを多
く生じ、溶接時の割れの問題を生じるので、その範囲を
0.01〜0.08%とした。
Although the above are the constituents of the present invention, it is effective in the present invention to add one or both of Al and Ti. Al is also necessary as a deoxidizing element in steelmaking, and it fixes N existing as an impurity in steel, and H
Improve the toughness of AZ. To obtain this effect, sol.Al
0.01% or more is required, and the amount is 0.0
If it exceeds 8%, a large amount of Al 2 O 3 -based clusters are generated in the steel, causing a problem of cracking during welding, so the range was made 0.01 to 0.08%.

【0046】Tiは、鋼中の不純物として存在するNを
固定することによって、TiNを生成してHAZのオー
ステナイト粒の粗大化を抑制すると共に、固溶Nを低下
させ溶接部の靭性を向上させる。その量は0.001%
未満では効果がなく、多いとTiCを生成して母材靭性
低下の原因になるので、添加する場合には0.05%以
下、良好な母材靭性を考慮するならば特に0.001〜
0.02%の微量添加が好ましい。
By fixing N existing as an impurity in the steel, Ti forms TiN to suppress coarsening of austenite grains in the HAZ and lowers the solid solution N to improve the toughness of the welded portion. . The amount is 0.001%
If it is less than 0.05%, it is not effective, and if it is too much, TiC is generated and the toughness of the base material is deteriorated.
A small amount of 0.02% is preferable.

【0047】次に、鋼板の製造条件を限定した理由を述
べる。本発明は、溶接部の疲労強度に優れた引張強さ6
0〜80kgf/mm2 高張力溶接構造用鋼板を提供するもの
である。まず、熱間圧延・冷却後における再加熱処理の
温度をAc3 以上1000℃以下に限定した理由は、母
材組成をマルテンサイトを含んだベイナイト主体にし、
かつ母材の強度−靭性バランスを得るための温度範囲で
ある。この温度以下では十分な強度が得られず、これ以
上の再加熱温度ではオーステナイト粒が粗大化し靭性が
劣化するためである。また熱間圧延の上限温度を120
0℃の高温域までと拡大した理由は、圧延処理による細
粒化効果が期待でき、再加熱処理に比べて靭性の劣化が
抑制されるためである。
Next, the reasons for limiting the steel sheet manufacturing conditions will be described. The present invention has a tensile strength of 6 which is excellent in the fatigue strength of the welded portion.
The present invention provides a high-strength welded steel plate having a strength of 0 to 80 kgf / mm 2 . First, the reason for limiting the temperature of the reheating treatment after hot rolling / cooling to Ac 3 or more and 1000 ° C. or less is that the base material composition is mainly bainite containing martensite,
Moreover, it is a temperature range for obtaining the strength-toughness balance of the base material. This is because sufficient strength cannot be obtained below this temperature, and austenite grains become coarse and toughness deteriorates at reheating temperatures above this temperature. Also, the upper limit temperature of hot rolling is 120
The reason why the temperature was expanded to the high temperature range of 0 ° C. is that the rolling treatment can be expected to have a grain-refining effect and the deterioration of toughness is suppressed as compared with the reheating treatment.

【0048】圧延・冷却に引き続き実施する焼戻し処理
は、回復による母材組織の靭性向上を目的としたもので
あり、加熱温度の上限はAc1 以下とする。また、本発
明ではCu,Mo,Nb,Vの析出元素を含有している
ため、熱処理で微細析出物を生成させることにより母材
強度を向上させることができるので、下限を400℃と
する。なお、析出硬化を最も有効に作用させるための加
熱温度は、析出硬化元素にも依存するが400〜650
℃の範囲が好ましい。
The tempering treatment carried out subsequent to rolling and cooling is intended to improve the toughness of the base material structure by recovery, and the upper limit of the heating temperature is set to Ac 1 or less. Further, in the present invention, since the precipitation elements of Cu, Mo, Nb, and V are contained, the base material strength can be improved by forming fine precipitates by heat treatment, so the lower limit is made 400 ° C. The heating temperature for causing the precipitation hardening to act most effectively depends on the precipitation hardening element, but is 400 to 650.
The range of ° C is preferred.

【0049】以上が溶接継手の疲労強度に優れた引張強
さ60〜80kgf/mm2 高張力溶接構造用鋼板及びその製
造方法の限定理由であるが、溶接継手のHAZ組織をベ
イナイトとした本発明における好ましい溶接条件範囲と
しては、実溶接の小入熱から中入熱に相当する15〜4
5KJ、800〜500℃の冷却時間で5〜45秒であ
る。
The above are the reasons for limiting the fatigue strength of the welded joint and the tensile strength of 60 to 80 kgf / mm 2 high-strength welded structural steel sheet and the manufacturing method thereof. The preferable welding condition range in 15 to 4 corresponds to a small heat input to a medium heat input of actual welding.
The cooling time is 5 KJ and 800 to 500 ° C., and is 5 to 45 seconds.

【0050】[0050]

【実施例】(実施例1) 表1に示す化学成分の鋼B〜Sを、50ton転炉で溶製
して得た厚さ200mm×幅15 00mm×長さ3000m
mのスラブを作り、更に各スラブを、(1)熱間圧延で20
mmにした後空冷したものを、Ac3以上1000℃以下
に再加熱後、水冷もしくは空冷し、引き続き 400℃
〜Ac1の温度範囲で焼戻し処理したもの(再加熱後・
焼戻し処理)、(2)Ac3以上1200℃以下の温度で熱
間圧延して20mmにした後、水冷もしくは空冷し、引き
続き400℃〜Ac1の温度範囲で焼戻し処理したもの
(熱間圧延後・焼戻し処理)、を供試 鋼とした。その
製造条件と鋼材の引張特性を表2に示す。
EXAMPLES Example 1 Steels B to S having the chemical composition shown in Table 1 were melted in a 50 ton converter to obtain a thickness of 200 mm, a width of 1,500 mm and a length of 3,000 m.
Make slabs of m, and further slab each by (1) hot rolling 20
After cooling to mm 3 and air-cooling, it is reheated to Ac 3 or more and 1000 ℃ or less, then water-cooled or air-cooled, and then 400 ℃
~Ac those tempering in the temperature range of 1 (after re-heating and
Tempering treatment), (2) hot rolling at a temperature of Ac 3 or more and 1200 ° C. or less to 20 mm, water cooling or air cooling, and subsequent tempering treatment in the temperature range of 400 ° C. to Ac 1 (after hot rolling)・ Tempered) was used as the test steel. Table 2 shows the manufacturing conditions and the tensile properties of the steel material.

【0051】図4に、T字隅肉溶接継手から作成した3
点曲げ疲労試験片形状を示す。繰り返し最大荷重と最低
荷重の比が0.1の条件で疲労試験を実施した。表3は
疲労試験結果を示す。表2には鋼板の引張強さを表3に
HAZ組織を併せて示す。同表の2〜7は本発明例
、10〜19は比較例である。溶接継手疲労強度は1
6回疲労強度及び疲労限を指標と して比較した。これ
より、HAZの組織がベイナイト60%超からなる引張
強さ60〜80kgf/mm2高張力溶接構造用鋼板におい
て、本発明例は、比較例の溶接継手疲労強度より 向上
することが確認された。
FIG. 4 shows a 3 made from a T-shaped fillet welded joint.
The shape of a point bending fatigue test piece is shown. A fatigue test was carried out under the condition that the ratio of the maximum load and the minimum load was 0.1. Table 3 shows the fatigue test results. In Table 2 the tensile strength of the steel sheet in Table 3
It is shown together HAZ structure. In the table , 2 to 7 are examples of the present invention, and 10 to 19 are comparative examples. Welded joint fatigue strength is 1
0 6 times Fatigue strength and fatigue limit were used as indexes for comparison. From this, it was confirmed that in the steel sheet for high-strength welded structural steel having a tensile strength of 60 to 80 kgf / mm 2 in which the HAZ structure is more than 60% of bainite, the present invention example is higher than the weld joint fatigue strength of the comparative example. .

【0052】[0052]

【表1】 [Table 1]

【0053】[0053]

【表2】 [Table 2]

【0054】[0054]

【表3】 [Table 3]

【0055】(実施例2) 表4に示す化学成分の鋼B′〜S′を、50ton転炉で
溶製して得た厚さ200mm×幅 1500mm×長さ30
00mmのスラブを作り、更に各スラブを、(1)熱間圧延
で20mmにした後空冷したものを、Ac3以上1000
℃以下に再加熱後、水冷もしくは空冷し、引き 続き4
00℃〜Ac1の温度範囲で焼戻し処理したもの(再加
熱後・焼戻し処理)、(2)Ac3以上1200℃以下の温
度で熱間圧延して20mmにした後、水冷もしくは空冷
し、引き続き400℃〜Ac1の温度範囲で焼戻し処理
したもの(熱間圧延後・焼戻し処理)、を供試鋼とし
た。その製造条件と鋼材の引張特性を表5に示す。
Example 2 Steels B ′ to S ′ having the chemical composition shown in Table 4 were melted in a 50 ton converter to obtain a thickness of 200 mm × a width of 1500 mm × a length of 30.
Make slabs 300 mm, further each slab (1) a material obtained by cooling after the 20mm by hot rolling, Ac 3 to 1000
After reheating below ℃, cool with water or air and continue 4
Those that have been tempered in the temperature range of 00 ° C to Ac 1 (after reheating / tempering), (2) hot rolled at a temperature of Ac 3 or more and 1200 ° C or less to 20 mm, then water-cooled or air-cooled, and then continued. What was tempered in the temperature range of 400 ° C. to Ac 1 (after hot rolling and tempered) was used as the test steel. Table 5 shows the manufacturing conditions and the tensile properties of the steel materials.

【0056】これらの供試鋼を用いて、表6に示す溶接
条件でT字隅肉溶接継手を作成した。溶接条件は小入熱
とした。表7は疲労試験結果を示す。表5には鋼板の引
張強さを表6にはHAZ組織を併せて示す。同表の22
〜27は本発明例で、30〜39は比較例である。溶接
継手疲労強度は106回疲労強度及び疲労限を指標とし
て比較した。これより、HAZの 組織がベイナイト6
0%超からなる引張強さ60〜80kgf/mm2高張力溶接
構造用鋼板に おいて、本発明例は、比較例の溶接継手
疲労強度より向上することが確認された。
Using these test steels, T-shaped fillet welded joints were prepared under the welding conditions shown in Table 6. Welding conditions were small heat input. Table 7 shows the fatigue test results. Table 5 shows the tensile strength of the steel sheet, and Table 6 also shows the HAZ structure. 22 in the table
27 to 27 are examples of the present invention, and 30 to 39 are comparative examples. The fatigue strength of welded joints was compared using the fatigue strength of 10 6 times and the fatigue limit as indexes. From this, the HAZ structure is bainite 6
It was confirmed that in the steel sheet for high-strength welded structure having a tensile strength of more than 0% of 60 to 80 kgf / mm 2 , the inventive example is improved from the welded joint fatigue strength of the comparative example.

【0057】[0057]

【表4】 [Table 4]

【0058】[0058]

【表5】 [Table 5]

【0059】[0059]

【表6】 [Table 6]

【0060】[0060]

【表7】 [Table 7]

【0061】[0061]

【発明の効果】以上説明したように、本発明はHAZの
組織がベイナイト60%超からなる引張強さ60〜80
kgf/mm2 高張力溶接構造用鋼板において、疲労き裂発生
・伝播の抑制に対して高Nb又はV添加とCeqを限定
することにより、付加的溶接による応力集中低減などに
よらずに溶接継手の疲労強度を向上することが可能であ
り、本発明鋼を用いることにより、溶接構造物の疲労破
壊に対する信頼性を向上させることが可能である。
As described above, according to the present invention, the HAZ structure has a tensile strength of 60 to 80 in which bainite exceeds 60%.
kgf / mm 2 Welded joints for high-strength welded structural steel sheets, by limiting high Nb or V addition and Ceq to suppress fatigue crack initiation / propagation, without depending on stress concentration reduction due to additional welding. The fatigue strength of the welded structure can be improved, and by using the steel of the present invention, the reliability of the welded structure against fatigue fracture can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】新たに行った切欠付き再現HAZ材の疲労試験
における疲労限界比とCeqの関係の調査結果を示す図
表である。
FIG. 1 is a table showing the results of an investigation of the relationship between fatigue limit ratio and Ceq in a fatigue test of a newly reproduced HAZ material with notches.

【図2】新たに行った切欠付き再現HAZ材の疲労試験
における疲労限界比とCeqの関係の調査結果を示す図
表である。
FIG. 2 is a chart showing the results of investigation of the relationship between the fatigue limit ratio and Ceq in a fatigue test of a newly reproduced HAZ material with notches.

【図3】過去に本発明者らが行った切欠付き再現HAZ
材の疲労試験における疲労限界比の引張強度及びミクロ
組織依存性に関する試験結果を示す図表。
[Fig. 3] Reproduction HAZ with a notch performed by the present inventors in the past
The chart which shows the test result regarding the tensile strength and the microstructure dependence of the fatigue limit ratio in the fatigue test of the material.

【図4】T字隅肉溶接継手疲労試験片を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory view showing a T-shaped fillet welded joint fatigue test piece.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 間渕 秀里 富津市新富20−1 新日本製鐵株式会社 技術開発本部内 (72)発明者 粟飯原 周二 東海市東海町5−3 新日本製鐵株式会 社 名古屋製鐵所内 (56)参考文献 特開 平7−171679(JP,A) 特開 平4−210419(JP,A) 特開 昭50−54514(JP,A) 特開 昭59−126716(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 38/00 - 38/60 C21D 8/02 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Hidesato Mabuchi 20-1 Shintomi, Futtsu City Shin Nippon Steel Corp. Technology Development Division (72) Inventor Shuji Aiwahara 5-3 Tokai-cho, Tokai City Nippon Steel Stock company Nagoya Steel Works (56) Reference JP-A-7-171679 (JP, A) JP-A-4-210419 (JP, A) JP-A-50-54514 (JP, A) JP-A-59- 126716 (JP, A) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) C22C 38/00-38/60 C21D 8/02

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 質量%で、 C :0.02〜0.20%、 Si:0.1〜1.6%未満、 Mn:0.5〜2.0%、 P :0.050%以下、 S :0.050%以下を含有し、さらに、NbとVを、 Nb:0.05%超、0.30%以下、 V :0.05%以下、 または、 Nb:0.05%以下、 V :0.05%超、0.30%以下 の範囲で含有し、 かつ0.46≦Ceq(%) ≦0.65 を満足し、残部Fe及び不可避成分からなることを特徴
とする、母材組織がマルテンサイトを含んだベイナイト
主体組織であり、溶接部HAZ組織がベイナイト60%
超からなる溶接継手の疲労強度に優れた高張力溶接構造
用鋼板。ただし Ceq(%)=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5+Nb/3
1. In mass%, C: 0.02 to 0.20%, Si: 0.1 to less than 1.6%, Mn: 0.5 to 2.0%, P: 0.050% or less. , S: 0.050% or less , and further Nb and V : Nb: more than 0.05%, 0.30% or less, V: 0.05% or less, or Nb: 0.05% or less , V: 0.05% greater, contained in a range of 0.30% or less, and satisfy 0.46 ≦ Ceq (%) ≦ 0.65 , and wherein the balance consisting of Fe and unavoidable component, Bainite whose base metal structure contains martensite
Main structure, welded HAZ structure is bainite 60%
A high-strength welded structural steel sheet with excellent fatigue strength for welded joints made of ultra . However, Ceq (%) = C + Mn / 6 + (Cu + Ni) / 15 + (Cr + Mo + V) / 5 + Nb / 3
【請求項2】 請求項1記載の成分に加えてさらに、
量%で、 Cu:0.1〜2.5%、 Ni:0.1〜5.0%、 Cr:0.1〜1.0%、 Mo:0.1〜1.5%、 の一種あるいは二種以上含有することを特徴とする請求
項1に記載の、母材組織がマルテンサイトを含んだベイ
ナイト主体組織であり、溶接部HAZ組織がベイナイト
60%超からなる溶接継手の疲労強度に優れた高張力溶
接構造用鋼板。
2. In addition to the ingredients of claim 1, further quality
% : Cu: 0.1 to 2.5%, Ni: 0.1 to 5.0%, Cr: 0.1 to 1.0%, Mo: 0.1 to 1.5%, one of Alternatively, two or more kinds are contained, and the bay in which the base metal structure contains martensite according to claim 1 .
The main structure is knight, and the HAZ structure of the weld is bainite.
A high-strength welded structural steel sheet having a fatigue strength of a welded joint of more than 60% .
【請求項3】 請求項1または2の成分に加えてさら
に、質量%で、 Al:0.01〜0.08%、 を含有することを特徴とする請求項1または2に記載
の、母材組織がマルテンサイトを含んだベイナイト主体
組織であり、溶接部HAZ組織がベイナイト60%超か
らなる溶接継手の疲労強度に優れた高張力溶接構造用鋼
板。
3. The mother according to claim 1 or 2, further comprising: Al: 0.01 to 0.08% by mass% in addition to the components of claim 1 or 2. Mainly bainite containing martensite
Is the structure, and the weld HAZ structure is more than 60% bainite?
Excellent high tensile welding structural steel fatigue strength of Ranaru welded joint.
【請求項4】 請求項1ないし3のいずれか1項の成分
に加えてさらに、母材組織がマルテンサイトを含んだベ
イナイト主体組織であり、質量%で、 Ti:0.001〜0.05% を含有することを特徴とする請求項1ないし3のいずれ
か1項に記載の、溶接部HAZ組織がベイナイト60%
超からなる溶接継手の疲労強度に優れた高張力溶接構造
用鋼板。
4. In addition to the component according to any one of claims 1 to 3, a base metal structure further contains martensite.
It is a main structure of inite and contains Ti: 0.001 to 0.05% by mass%. The HAZ structure of weld zone according to any one of claims 1 to 3, wherein the HAZ structure of bainite is 60%.
A high-strength welded structural steel sheet with excellent fatigue strength for welded joints made of ultra .
【請求項5】 請求項1ないし4のいずれか1項に記載
の成分を含有する鋼塊を、熱間圧延・冷却後にAc3
上1000℃以下に再加熱した後、水冷もしくは空冷
し、引き 続き400℃〜Ac1の温度範囲で焼戻し処理
することを特徴とする、母材組織がマルテ ンサイトを
含んだベイナイト主体組織であり、溶接部HAZ組織が
ベイナイト60%超からなる溶接継手の疲労強度に優れ
た高張力溶接構造用鋼板の製造方法。
5. A steel ingot containing the component according to any one of claims 1 to 4 is hot-rolled and cooled, and then reheated to Ac 3 or more and 1000 ° C. or less and then water-cooled or air-cooled to draw. characterized by tempering at a temperature range of more 400 ° C. to Ac 1, the parent material structure is a martensitic
It is a bainite-based structure that includes the weld HAZ structure.
A method for producing a high-strength welded structural steel sheet having excellent fatigue strength of a welded joint made of bainite of more than 60% .
【請求項6】 請求項1ないし4のいずれか1項に記載
の成分を含有する鋼塊を、Ac3以上1200℃以下の
温度で熱間圧延を終了した後、水冷もしくは空冷し、引
き続き 400℃〜Ac1の温度範囲で焼戻し処理するこ
とを特徴とする、母材組織がマルテンサ イトを含んだ
ベイナイト主体組織であり、溶接部HAZ組織がベイナ
イト60%超からなる溶接継手の疲労強度に優れた高張
力溶接構造用鋼板の製造方法。
6. A steel ingot containing the component according to any one of claims 1 to 4 is hot-rolled at a temperature of Ac 3 to 1200 ° C., water-cooled or air-cooled, and then 400 ℃ characterized by tempering at a temperature range of to Ac 1, the parent material structure is contained martensite
Bainite is the main structure and HAZ structure of welded part is bainer.
A method of manufacturing a high-strength welded structural steel sheet having a fatigue strength of a welded joint of more than 60% .
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