JP3536001B2 - 溶接構造用鋳鋼材 - Google Patents
溶接構造用鋳鋼材Info
- Publication number
- JP3536001B2 JP3536001B2 JP37244999A JP37244999A JP3536001B2 JP 3536001 B2 JP3536001 B2 JP 3536001B2 JP 37244999 A JP37244999 A JP 37244999A JP 37244999 A JP37244999 A JP 37244999A JP 3536001 B2 JP3536001 B2 JP 3536001B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- strength
- cast steel
- bainite
- toughness
- cooling rate
- 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
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Description
れた溶接構造用鋳鋼材に関する。 【０００２】 【従来の技術】溶接鋳鋼部材においては、高強度のみな
らず、例えば、建築部材などでは、耐震設計の観点か
ら、高じん性が必要とされる。強度を向上させるために
は、合金添加を増加させれば達成できるが、逆に溶接性
は劣ることになる。また、一般的に強度の向上に伴い、
じん性は低下するので、溶接性、強度、じん性の全てを
満足できるような成分設計の技術が必要となる。さら
に、鋳造は、複雑形状部材を製造するのに適した方法で
あるが、特に厚肉部を有する複雑形状部材では、部材の
内外（中心部と表面部）で安定した強度、じん性を確保
する必要がある。 【０００３】このような溶接構造用鋳鋼品として、ＪＩ
Ｓ規格では、Ｇ５１０２において引っ張り強さが６２０
ＭＰａ以上のものとして、ＳＣＷ６２０が規定されてい
る。また、特開平５−７８７８０号公報には、高じん性
を有する溶接構造用鋳鋼材に関して記載されている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】前記ＪＩＳ規格の溶接
構造用鋳鋼品においては、厚肉部材や肉厚が変化するよ
うな複雑形状部材において、強度を満足させるための熱
処理は、オーステナイト化処理（焼き入れ）時の冷却
を、水冷若しくは油冷のような急冷が必要であるが、充
分なじん性（０℃におけるシャルピー吸収エネルギー１
００Ｊ以上）を得ることはできなかった（規格では２７
Ｊ以上である）。また、部材内外で安定した強度を得る
ことができなかった。 【０００５】また、特開平５−７８７８０号公報に記載
の技術は、肉厚が９０ｍｍ程度の薄肉部材に関するもの
であり、また、組織はフェライト主組織であり、引っ張
り強さ６５０ＭＰａ以上のような高強度を得ることがで
きないものであった。そこで、本発明は、厚肉部材や厚
肉部を有する複雑形状部材において、オーステナイト化
処理時の冷却速度が比較的遅い場合（９００℃から５０
０℃の平均冷却速度２５℃／ｍｉｎ程度）においても、
高強度（６５０ＭＰａ以上）、高じん性（０℃における
シャルピー吸収エネルギ１００Ｊ以上）を満足させる溶
接構造用鋳鋼材を得ることを目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、次の手段を講じた。即ち、本発明の溶接
構造用鋳鋼材の特徴とするところは、質量％で、0.1≦C
≦0.15、Si≦0.6、0.8≦Mn≦1.4、1.0≦Ni≦2.5、0.1≦
Cr≦0.8、0.1≦Mo≦0.5、V≦0.3 を含有し、残部Ｆｅお
よび不可避不純物からなる溶接構造用鋳鋼材であって、
ベイナイトパラメータβが、β＝225.9C＋43.4Si＋82.3
Mn＋39.6Ni＋29.2Cr＋62.0Mo＋80.8V-151.3≧７０、高
じん性倍数δが、δ＝-71.8C-78.3Mn+85.9≦０、炭素当
量Ｃeqが、Ｃeq＝C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14
≦0.5、且つ、溶接割れ感受性Ｐcmが、Ｐcm＝C+Si/30+M
n/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10≦0.3 を満足する
点にある。 【０００７】前記構成の本発明によれば、組織をベイナ
イト主組織としているので、高強度、高じん性が得られ
ると共に、厚肉及び厚肉部を有する複雑形状部材でも安
定した強度・じん性を得ることができる。高じん性倍数
δをゼロ以下とすることにより、０℃におけるシャルピ
ー吸収エネルギ１００Ｊ以上を安定して得ることができ
る。なお、この倍数δは、オーステナイト化時の平均冷
却速度２５℃／ｍｉｎ＋６５０℃焼き戻し後の予測式
（実験的に得られた式）であり、０℃におけるシャルピ
ー吸収エネルギを安定して得るためにＦＡＴＴ（延性脆
性遷移温度）を０℃以下にするとの観点から得られたも
のである。 【０００８】炭素当量Ｃeqは、溶接性の目安となるもの
であり、溶接熱影響部の最高硬さは、炭素当量で評価で
きる。また、硬い材料ほど割れやすくなるため、その防
止策として、溶接予熱温度を高くする必要がある。した
がて、溶接性を良くする（予熱温度が低くても溶接しや
すくする）ための炭素当量は小さい方が望ましく、本発
明の範囲とすることにより、良好な溶接性が得られる。
溶接割れ感受性Ｐcmは、溶接時の低温割れを評価する指
数となるものであり、このＰcmが高いほど、割れやすく
なる。そこで、その防止策として、予熱温度を高くする
ことが挙げられる。即ち、Ｐcmが高いほど、高い予熱温
度が必要となる。本発明の範囲とすることにより、ほぼ
常温（予熱温度不要）で低温割れが生じないで溶接でき
ることになる。 【０００９】また、本発明では、組織をベイナイト主組
織とするため、ベイナイトパラメータβを導入した。こ
のβは、 β＝225.9C＋43.4Si＋82.3Mn＋39.6Ni＋29.2Cr＋62.0Mo
＋80.8V-151.3≧70 を満足するものである。このβが７０以上になると、厚
肉部材（冷却速度２５℃／ｍｉｎ程度）でも、ベイナイ
ト率７０％以上が得られるため、高強度、高じん性が得
られる。なお、本発明の鋳鋼材の組成は、次の通りであ
る（重量％）。 0.1≦C≦0.15、Si≦0.6、0.8≦Mn≦1.4、1.0≦Ni≦2.
5、0.1≦Cr≦0.8、0.1≦Mo≦0.5、V≦0.3 前記数値限定の理由を以下説明する。 【００１０】Ｃは、強度及び焼き入れ性を向上させる元
素であり、含有量が０．１０％より少ないと所定の強度
が得難くなる。また、０．１５％より多くては溶接割れ
の感受性が高くなるので、０．１０〜０．１５％が望ま
しい。さらには、０．１２〜０．１５％が最も適してい
る。Ｓｉは、脱酸剤としての使用及び焼き入れ性を向上
させる元素であるが、含有量が高いと偏析が大きくなる
ので、０．６％以下が好ましい。さらには、０．３５〜
０．５０％が最も適している。 【００１１】Ｍｎは、強度及び焼き入れ性を向上させる
元素であり、含有量が０．８％より少ないと所定の強度
が得難くなる。また、１．４％より大きいと焼き戻し脆
化が著しくなるので、０．８〜１．４％が好ましい。更
には、０．９〜１．３％が最も適している。Ｎｉは、強
度及び焼き入れ性を向上させる元素であり、溶接性の低
下が比較的少ない元素であるので、できるだけ添加する
ことが好ましいが、含有量が１．２％より少ないと所定
の強度が得難くなる。また、高価な元素であるため、
１．２〜２．５％が好ましい。 【００１２】Ｃｒは、強度及び焼き入れ性を向上させる
元素であり、炭化物生成元素であるため、０．１％より
少ないと硬度が出にくくなり、所定の硬度が得難くな
る。また、、溶接性の低下を引き起こす元素であるた
め、０．１〜０．８％が好ましい。さらには０．２〜
０．４％が最も適している。Ｍｏは、焼き戻し軟化抵抗
を高める元素であるため、０．１％以上の添加が好まし
いが、溶接性を阻害する元素であるため、０．１〜０．
５％が好ましい。さらには、０．１〜０．２％が最も適
している。 【００１３】Ｖは、焼き戻し軟化抵抗を高める元素であ
るが、溶接性を阻害する元素であると共に、一定量以上
添加しても軟化抵抗の大きな効果が望めないため、０．
３％以下が望ましい。さらには０．０８〜０．１５％が
最も適している。 【００１４】 【発明の実施の形態】 【００１５】 【実施例】以下、本発明の実施例につき説明する。 「実施例１」表１に示す５種類の成分を各々電気炉にて
溶解した。そして、各成分の溶鋼を、砂型にて、２００
ｍｍ×５５０ｍｍ×６００ｍｍの大きさに鋳造して、鋳
鋼品（発明鋼１〜３と、比較鋼１，２）を得た。その各
鋳塊を所定のサイズの３つのブロックに切断し、８９０
℃に保持後、各ブロックを２５℃／ｍｉｎ、９０℃／ｍ
ｉｎ、及び、２２０℃／ｍｉｎの三種類の冷却速度にて
コントロール冷却した。この冷却速度は、厚肉鋳物の水
冷での冷却速度を模擬したものであり、それぞれ、２１
０ｔ相当（２１０ｍｍ厚みに相当）、１００ｔ相当、及
び、６０ｔ相当である。 【００１６】その後、各ブロックを６５０℃で焼き戻し
を実施した。 【００１７】 【表１】 【００１８】前記ブロックから、引張試験片と、シャル
ピー衝撃試験片を切り出した。前記引張試験片を用い
て、引張試験を行い、引張り強度を確認した。また、引
張試験後の試験片の組織を観察し、ベイナイト率を測定
した。その結果を表２に示す。 【００１９】 【表２】【００２０】図１に、前記表２に示された数値に基づ
く、ベイナイト率と引張強さの関係を示す。この図よ
り、ベイナイト率が７０％以上で目標とする引張強さ６
５０ＭＰａが各種冷却速度（各種肉厚に相当する）で得
られることが確認された。比較鋼１，２の冷却速度が遅
いものは、ベイナイト率が７０％未満であるため、十分
な強度が得られない。図２に、ベイナイト率と引張強さ
の比（冷却速度２５℃／ｍｉｎでの引張強さ÷冷却速度
２２０℃／ｍｉｎでの引張強さ）の関係を示す。この引
張強さの比は、質量効果（大型部材の内外の強度さ）を
示す一つの指標として考えられる。 【００２１】図２に示すように、ベイナイト率が７０％
以上では、質量効果が小さく、厚肉鋳鋼品に適する。比
較鋼１，２の冷却速度が遅いものは、ベイナイト率が７
０％未満であるため、質量効果も大きく、部材内外で安
定した強度が得られない。図３に、ベイナイトパラメー
タとベイナイト率の関係を示す。ベイナイトパラメータ
が７０以上では、２５℃／ｍｉｎのような遅い冷却速度
（２１０ｔ相当）でも、ベイナイト率が７０％以上にな
っていることが分かる。 【００２２】次に、前記シャルピー衝撃試験片を用い
て、試験温度０℃で吸収エネルギを測定した。その試験
結果を表３に示す。 【００２３】 【表３】 【００２４】図４に、前記表１，３の数値に基づく、高
じん性倍数δと吸収エネルギの関係を示す。この図よ
り、高じん性倍数δが０以下では、冷却速度２５℃／ｍ
ｉｎのような遅い冷却速度でも、吸収エネルギ１００Ｊ
以上と、高じん性を得ることができることが分かる。 「実施例２」図５に示す形状の中空偏肉部材１を、前記
表１に示す「発明鋼２」にて試作した。熱処理は、水焼
き入れした後、６５０℃で焼き戻した。その後、図５に
示す位置Ａ、Ｂ、Ｃから、引張試験片とシャルピー衝撃
試験片を採取して、引っ張り試験とシャルピー衝撃試験
とを実施した。その結果を表４に示す。 【００２５】 【表４】 【００２６】肉厚の異なる何れの位置に置いても、引張
強さ６５０ＭＰａ以上、吸収エネルギ１００Ｊ以上を満
足すると共に、場所による値の違いが非常に少ないこと
が分かる。 「実施例３」次に、溶接性についての評価を行った。相
手材に建築構造用圧延鋼材を用いて溶接した際に割れが
発生したか否かの評価を行った。そして、他の評価と共
に総合評価を行った。その結果を表５に示す。 【００２７】 【表５】 【００２８】なお、表中、丸印とペケ印の判断基準は、
次の通りである。吸収エネルギーについては、冷却速度
２５℃／ｍｉｎで０℃における吸収エネルギーが１００
Ｊ以上のものは丸とした。引張強さについては、冷却速
度２５℃／ｍｉｎで引張強さが６５０ＭＰａ以上のもの
は丸とした。溶接性については、相手材に建築構造用圧
延鋼材を用いて溶接した際に割れが発生しないものを丸
とした。 【００２９】総合評価については、吸収エネルギ、引張
強さ、溶接性の全てを満足するものを丸印とした。な
お、本発明は、前記実施例に限定されるものではない。 【００３０】 【発明の効果】本発明によれば、従来公知の溶接構造用
高強度鋳鋼品に比較して、より肉厚や肉厚部分を有する
複雑形状の鋳鋼品に対して、十分な強度・じん性を有
し、かつ、質量効果の低い溶接構造用鋳鋼品を得ること
ができる。
グラフである。 【図２】図２は、ベイナイト率と引張強さの比の関係を
示すグラフである。 【図３】図３は、ベイナイトパラメータとベイナイト組
織の関係を示すグラフである。 【図４】図４は、高じん性倍数と吸収エネルギの関係を
示すグラフである。 【図５】図５は、厚肉部分を有する複雑形状の鋳鋼品と
しての試作品形状、及び試験片採取位置を示す図面であ
る。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 質量％で、0.1≦C≦0.15、Si≦0.6、0.8
≦Mn≦1.4、1.0≦Ni≦2.5、0.1≦Cr≦0.8、0.1≦Mo≦0.
5、V≦0.3 を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物から
なる溶接構造用鋳鋼材であって、 ベイナイトパラメータβが、 β＝225.9C＋43.4Si＋82.3Mn＋39.6Ni＋29.2Cr＋62.0Mo
＋80.8V-151.3≧７０、 高じん性倍数δが、 δ＝-71.8C-78.3Mn+85.9≦０、 炭素当量Ｃeqが、 Ｃeq＝C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14≦０．５、 溶接割れ感受性Ｐcmが、 Ｐcm＝C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10≦
０．３、 を満足することを特徴とする溶接構造用鋳鋼材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37244999A JP3536001B2 (ja) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | 溶接構造用鋳鋼材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37244999A JP3536001B2 (ja) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | 溶接構造用鋳鋼材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001181783A JP2001181783A (ja) | 2001-07-03 |
| JP3536001B2 true JP3536001B2 (ja) | 2004-06-07 |
Family
ID=18500465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37244999A Expired - Lifetime JP3536001B2 (ja) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | 溶接構造用鋳鋼材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3536001B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5229823B2 (ja) * | 2009-09-25 | 2013-07-03 | 株式会社日本製鋼所 | 高強度高靭性鋳鋼材およびその製造方法 |
| JP6169667B2 (ja) * | 2015-11-05 | 2017-07-26 | 株式会社神戸製鋼所 | 溶接構造用鋳鋼品及び溶接構造用鋳鋼品の製造方法 |
| JP6744247B2 (ja) * | 2017-04-04 | 2020-08-19 | 株式会社神戸製鋼所 | 溶接構造用大型鋳鋼品 |
| CN114921716B (zh) * | 2022-03-18 | 2023-03-17 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种结构用Cu时效型高强铸钢及其制备方法 |
-
1999
- 1999-12-28 JP JP37244999A patent/JP3536001B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001181783A (ja) | 2001-07-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5866820B2 (ja) | 溶接部靭性および耐遅れ破壊特性に優れた耐磨耗鋼板 | |
| JPS6411105B2 (ja) | ||
| JP5439973B2 (ja) | 優れた生産性と溶接性を兼ね備えた、ｐｗｈｔ後の落重特性に優れた高強度厚鋼板およびその製造方法 | |
| JP6027302B2 (ja) | 高強度焼戻し省略ばね用鋼 | |
| KR20130025947A (ko) | 용접부 인성과 내지연 파괴 특성이 우수한 내마모 강판 | |
| JPH0790485A (ja) | 高靭性高強度非調質鋼及びこの製造方法 | |
| JP2012122111A (ja) | 優れた生産性と溶接性を兼ね備えた、ＰＷＨＴ後の落重特性に優れたＴＭＣＰ−Ｔｅｍｐｅｒ型高強度厚鋼板の製造方法 | |
| JP2022548144A (ja) | 低温衝撃靭性に優れた高強度極厚物鋼材及びその製造方法 | |
| JP4998708B2 (ja) | 材質異方性が小さく、耐疲労亀裂伝播特性に優れた鋼材およびその製造方法 | |
| JPH0443977B2 (ja) | ||
| US3288600A (en) | Low carbon, high strength alloy steel | |
| JP6277679B2 (ja) | 耐ガス切断割れ性および大入熱溶接部靭性が優れた高張力鋼板 | |
| EP0738784B1 (en) | High chromium martensitic steel pipe having excellent pitting resistance and method of manufacturing | |
| JP3536001B2 (ja) | 溶接構造用鋳鋼材 | |
| JP3509634B2 (ja) | 低合金鋳鋼材及びその熱処理法 | |
| JP4923968B2 (ja) | 耐疲労亀裂伝播特性に優れた鋼材 | |
| JP5360185B2 (ja) | 耐疲労亀裂伝播特性に優れた鋼材の製造方法 | |
| JPH06128631A (ja) | 低温靱性の優れた高マンガン超高張力鋼の製造方法 | |
| JPH05156409A (ja) | 耐海水性に優れた高強度マルテンサイトステンレス鋼とその製造方法 | |
| US3574605A (en) | Weldable,nonmagnetic austenitic manganese steel | |
| JP5151510B2 (ja) | 低温靭性、亀裂伝搬停止特性に優れた高張力鋼の製造方法 | |
| JPH068487B2 (ja) | 溶接ボンド部靭性の優れたフェライト系耐熱鋼 | |
| JP3336877B2 (ja) | 脆性破壊伝播停止特性と溶接性に優れた厚肉高張力鋼板の製造方法 | |
| JP3313440B2 (ja) | 高耐食性高強度クラッド鋼およびその製造方法 | |
| JPS61272316A (ja) | 耐応力腐蝕割れ性のすぐれた超高張力鋼の製造法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20031216 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040210 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040309 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040315 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3536001 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080319 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090319 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100319 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100319 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110319 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110319 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120319 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120319 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130319 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140319 Year of fee payment: 10 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |