JP4502950B2 - Marine steel with excellent corrosion resistance and fatigue crack growth resistance - Google Patents

Marine steel with excellent corrosion resistance and fatigue crack growth resistance Download PDF

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本発明は、原油タンカー、貨物船、貨客船、客船、軍艦等の船舶において、主要な構造材として用いられる船舶用耐食、耐疲労鋼に関するものであり、特に海水や高温多湿に曝される環境下における耐食性に優れると共に、繰り返し応力下における疲労亀裂進展特性にも優れた船舶用鋼材に関するものである。   The present invention relates to corrosion-resistant and fatigue-resistant steel for ships used as main structural materials in ships such as crude oil tankers, cargo ships, cargo passenger ships, passenger ships, warships, and the like, and particularly in environments exposed to seawater and high temperature and humidity. The present invention relates to a marine steel material that is excellent in corrosion resistance and has excellent fatigue crack growth characteristics under repeated stress.

上記各種船舶において主要な構造材(例えば、外板、バラストタンク、原油タンク等)として用いられている鋼材は、海水による塩分や高温多湿に曝されることから腐食損傷を受けることが多い。こうした腐食は、浸水や沈没などの海難事故を招く恐れがあることから、鋼材には何らかの防食手段を施す必要がある。これまで行われている防食手段としては、(a)塗装や(b)電気防食等が従来からよく知られている。   Steel materials used as main structural materials (for example, outer plates, ballast tanks, crude oil tanks, etc.) in the above various ships are often corroded because they are exposed to salt from seawater and high temperature and humidity. Since such corrosion may cause marine accidents such as inundation and sinking, it is necessary to apply some anticorrosion means to the steel. Conventionally, (a) coating, (b) cathodic protection, and the like are well known as anticorrosion means used so far.

このうち重塗装に代表される塗装では、塗膜欠陥が存在する可能性が高く、製造工程における衝突等によって塗膜に傷が付く場合もあるため、素地鋼材が露出してしまうことが多い。このような鋼材露出部においては、局部的に且つ集中的に鋼材が腐食してしまい、内容されている石油系液体燃料の早期漏洩に繋がることになる。   Of these, in coatings represented by heavy coating, there is a high possibility that coating film defects exist, and the coating film may be damaged due to a collision or the like in the manufacturing process, so that the base steel material is often exposed. In such a steel exposed portion, the steel material corrodes locally and intensively, leading to early leakage of the petroleum oil liquid contained therein.

一方、電気防食においては、海水中に完全に浸漬された部位に対しては、非常に有効であるが、大気中で海水飛沫を受ける部位などでは防食に必要な電気回路が形成されず、防食効果が十分に発揮されないことがある。また、防食用の流電陽極が異常消耗や脱落して消失した場合には、直ちに激しい腐食が進行することがある。   On the other hand, in the anti-corrosion, it is very effective for the part completely immersed in the seawater. However, in the part that receives the seawater splash in the atmosphere, the electric circuit necessary for the anticorrosion is not formed, and the anticorrosion. The effect may not be fully demonstrated. In addition, when the galvanic anode for anticorrosion disappears due to abnormal consumption or dropping, severe corrosion may immediately proceed.

上記技術の他、鋼材自体の耐食性を向上させるものとして例えば特許文献1のような技術も提案されている。この技術では、鋼材の化学成分を適切に調整することによって、耐食性を優れたものとして、無塗装であっても使用できる造船用耐食鋼が開示されている。また特許文献2には、鋼材の化学成分組成を適切なものとすることによって、塗膜寿命性を向上させた船舶用鋼材について開示されている。これらの技術では、従来に比べてある程度の耐食性は確保できるようになったといえる。   In addition to the above technique, for example, a technique as disclosed in Patent Document 1 has been proposed as a means for improving the corrosion resistance of the steel material itself. This technology discloses a corrosion-resistant steel for shipbuilding that can be used even without coating as having excellent corrosion resistance by appropriately adjusting the chemical composition of the steel material. Patent Document 2 discloses a marine steel material having an improved coating film life by making the chemical composition of the steel material appropriate. With these technologies, it can be said that a certain degree of corrosion resistance can be ensured as compared with the prior art.

しかしながら、より厳しい腐食環境下での耐食性については依然として十分なものとはいえず、更なる耐食性向上が要求されることになる。特に、異物と鋼材との接触部分、構造的な理由や防食塗膜の損傷部分等で形成される「すきま」部分における腐食(いわゆるすきま腐食)が顕著になり、寿命を低下させる場合があるが、これまで提案されている技術ではこうした部分における耐食性が不十分である。   However, the corrosion resistance in a more severe corrosive environment is still not sufficient, and further improvement in corrosion resistance is required. In particular, corrosion (so-called crevice corrosion) in the “clearance” portion formed at the contact portion between the foreign material and the steel material, the structural reason, or the damaged portion of the anticorrosion coating film, etc., becomes prominent and may reduce the service life. So far, the proposed techniques have insufficient corrosion resistance in these areas.

ところで、上記各種構造材料では、繰り返し応力が加わるものが少なくないことから、構造材料の安全性を確保するためには、耐食性のみならず、鋼材には疲労特性が良好であることが設計上極めて重要である。   By the way, since there are many cases where the above various structural materials are subjected to repeated stress, in order to ensure the safety of the structural materials, it is extremely important in design that not only corrosion resistance but also steel materials have good fatigue characteristics. is important.

鋼材の疲労過程は、応力集中部での亀裂の発生と、一旦発生した亀裂の進展という2つの過程に大別して考えられる。そして、通常の機械部品では巨視的な亀裂の発生が、使用限界として考えられており、亀裂の進展を許容する設計は殆どされていない。しかしながら、溶接構造物においては、疲労亀裂が発生しても直ちに破壊に至ることはなく、この亀裂が最終段階に至る前に定期検査などで発見され、亀裂の入った部分が修理されるか、或は使用期間内に亀裂が最終破壊に至る長さまでに成長しないならば、亀裂があっても構造物は十分に使用に耐え得ることになる。   The fatigue process of steel materials can be broadly divided into two processes, namely, the generation of cracks in stress-concentrated portions and the progress of cracks once generated. In general machine parts, the occurrence of macroscopic cracks is considered as a use limit, and there is almost no design that allows the cracks to propagate. However, in a welded structure, even if a fatigue crack occurs, it does not immediately break, and before this crack reaches the final stage, it is discovered by periodic inspection etc., and the cracked part is repaired, Or if the crack does not grow to the length that will lead to final failure within the period of use, the structure will be able to withstand sufficient use even if there is a crack.

溶接構造物では、応力集中部としての溶接止端部が多数存在しており、疲労亀裂の発生を完全に防止することは技術的にも不可能に近く、また経済的にも得策とはいえない。即ち、溶接構造物の疲労寿命を良好にするためには、亀裂の発生そのものを防止するよりも、亀裂が既に存在している状態からの亀裂進展寿命を大幅に延長することが有効であり、そのためには鋼材の亀裂の進展速度をできるだけ遅くするような設計が重要な事項となる。   In welded structures, there are many weld toes as stress-concentrated parts, and it is almost impossible technically and economically to completely prevent the occurrence of fatigue cracks. Absent. That is, in order to improve the fatigue life of the welded structure, it is effective to significantly extend the crack propagation life from the state in which the crack already exists, rather than preventing the occurrence of the crack itself. For that purpose, the design which makes the progress rate of the crack of steel materials as slow as possible becomes an important matter.

疲労亀裂進展の速度を抑制する技術としてもこれまで様々なものが提案されており、例えば特許文献3には、硬質相と軟質相の2相組織とし、軟質相/硬質相境界における亀裂の屈曲、停留、分岐によって亀裂進展速度を抑制する技術が提案されている。しかしながら、この技術では鋼材の腐食による板厚減少、腐食損傷については考慮されておらず、更に安全性を高めるためには、耐疲労性と耐腐食性の両特性を満足させる必要がある。
特開2000−17381号公報 特許請求の範囲等 特開2002−266052号公報 特許請求の範囲等 特許第3298544号公報 特許請求の範囲等
Various techniques have been proposed as techniques for suppressing the rate of fatigue crack growth. For example, Patent Document 3 discloses a two-phase structure of a hard phase and a soft phase, and bending of a crack at the soft phase / hard phase boundary. A technique for suppressing the crack growth rate by stopping and branching has been proposed. However, this technique does not take into consideration the reduction in thickness due to corrosion of steel materials and corrosion damage, and it is necessary to satisfy both fatigue resistance and corrosion resistance characteristics in order to further improve safety.
JP, 2000-17381, A Claims etc. JP, 2002-266052, A Claims etc. Japanese Patent No. 3298544 Patent Claims etc.

本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、繰り返し応力下における疲労亀裂進展速度を抑制して疲労亀裂進展抵抗性を高めると共に、塗装や電気防食を施さなくても実用化できる耐食性に優れた船舶用鋼材、特にすきま腐食に対する耐久性の向上を図ると共に、海水に起因する塩分付着と湿潤環境による腐食に対しても優れた耐久性を発揮する船舶用鋼材を提供することにある。   The present invention has been made paying attention to the above-mentioned circumstances, and its purpose is to suppress fatigue crack growth rate under repeated stress to increase fatigue crack growth resistance and to perform coating and cathodic protection. Steel for marine vessels with excellent corrosion resistance that can be put to practical use without any problem, especially for marine vessels that show improved durability against crevice corrosion and also against salt adhesion caused by seawater and corrosion due to wet environments To provide steel.

上記目的を達成することのできた本発明の船舶用鋼材とは、C:0.01〜0.2%(質量%の意味、以下同じ)、Si:0.01〜1%、Mn:0.01〜2%、Al:0.005〜0.1%を夫々含有する他、Co:0.01〜1%およびMg:0.0005〜0.02%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、軟質相と硬質相とからなる複合組織であり、且つ硬質相のビッカース硬さHvと軟質相のビッカース硬さHvの比(Hv/Hv)が1.5〜5.0であり、軟質相の粒径が円相当直径で20μm以下である点に要旨を有するものである。 The marine steel material of the present invention that has achieved the above object is C: 0.01 to 0.2% (meaning of mass%, the same shall apply hereinafter), Si: 0.01 to 1%, Mn: 0.00. In addition to containing 01 to 2%, Al: 0.005 to 0.1%, Co: 0.01 to 1% and Mg: 0.0005 to 0.02%, the balance being Fe and inevitable It is a composite structure consisting of impurities, consisting of a soft phase and a hard phase, and the ratio of the hard phase Vickers hardness Hv 1 to the soft phase Vickers hardness Hv 2 (Hv 1 / Hv 2 ) is 1.5 to 5 0.0 and the diameter of the soft phase is 20 μm or less in terms of the equivalent circle diameter.

本発明の船舶用鋼材において、前記軟質相は、フェライト、焼戻しベイナイトおよび焼戻しマルテンサイよりなる群から選ばれる1種以上であり、硬質相は、ベイナイトおよび/またはマルテンサイト(島状マルテンサイトを含む)が挙げられる。また、Coの含有量[Co]とMgの含有量[Mg]の比の値([Co]/[Mg])を2〜350の範囲に調整することが好ましい。   In the marine steel material of the present invention, the soft phase is at least one selected from the group consisting of ferrite, tempered bainite and tempered martensite, and the hard phase includes bainite and / or martensite (including island martensite). Is mentioned. Moreover, it is preferable to adjust the value ([Co] / [Mg]) of the Co content [Co] and the Mg content [Mg] to a range of 2 to 350.

本発明の船舶用鋼材においては、必要によって、(1)Cu:1.5%以下(0%を含まない)、Cr:1%以下(0%を含まない)、Ni:2%以下(0%を含まない)およびTi:0.1%以下(0%を含まない)よりなる群から選ばれる1種以上、(2)Ca:0.02%以下(0%を含まない)、(3)Mo:0.5%以下(0%を含まない)および/またはW:0.3%以下(0%を含まない)、(4)B:0.01%以下(0%を含まない)、V:0.1%以下(0%を含まない)およびNb:0.05%以下(0%を含まない)よりなる群から選ばれる1種以上、等を含有させることも有効であり、含有させる成分の種類に応じて船舶用鋼材の特性が更に改善されることになる。   In the marine steel material of the present invention, (1) Cu: 1.5% or less (not including 0%), Cr: 1% or less (not including 0%), Ni: 2% or less (0) as necessary. %) And Ti: at least one selected from the group consisting of 0.1% or less (not including 0%), (2) Ca: 0.02% or less (not including 0%), (3 ) Mo: 0.5% or less (not including 0%) and / or W: 0.3% or less (not including 0%), (4) B: 0.01% or less (not including 0%) , V: 0.1% or less (not including 0%) and Nb: 0.05% or less (not including 0%) are also effective. The characteristics of the marine steel will be further improved depending on the type of component to be contained.

本発明の造船用鋼材においては、所定量のCoとMgを併用させて含有させると共に、化学成分組成を適切に調整することによって、塗装および電気防食を施さなくても実用化できる耐食性に優れた船舶用鋼材が実現でき、特にすきま腐食に対する耐久性の向上を図ると共に、海水に起因する塩分付着と湿潤環境による腐食に対しても優れた耐久性を発揮する船舶用鋼材が実現できた。また、鋼材の組織を軟質相と硬質相とからなる複合組織とし、且つ硬質相のビッカース硬さHvと軟質相のビッカース硬さHvの比(Hv/Hv)を所定の範囲内に制御すると共に、軟質相の粒径を微細化することによって、疲労亀裂進展抵抗性にも優れた鋼材とすることができた。こうした船舶用鋼材は、原油タンカー、貨物船、貨客船、客船、軍艦等の船舶における外板、バラストタンク、原油タンク等の素材として有用である。 In the steel for shipbuilding of the present invention, a predetermined amount of Co and Mg are contained in combination, and by appropriately adjusting the chemical composition, the corrosion resistance that can be put into practical use without coating and cathodic protection is excellent. A marine steel material can be realized, and in particular, a marine steel material that can improve the durability against crevice corrosion and exhibits excellent durability against salt adhesion caused by seawater and corrosion caused by a moist environment has been realized. Further, the steel structure is a composite structure composed of a soft phase and a hard phase, and the ratio (Hv 1 / Hv 2 ) of the Vickers hardness Hv 1 of the hard phase and the Vickers hardness Hv 2 of the soft phase is within a predetermined range. In addition to reducing the particle size of the soft phase, the steel material was also excellent in fatigue crack growth resistance. Such marine steel materials are useful as raw materials for outer plates, ballast tanks, crude oil tanks and the like in ships such as crude oil tankers, cargo ships, cargo passenger ships, passenger ships, warships and the like.

本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、所定量のCoとMgを併用させて含有させると共に、化学成分組成を適切に調整すれば、すきま腐食に対する耐久性の向上を図ると共に、海水に起因する塩分付着と湿潤環境による腐食に対しても優れた耐久性を発揮する船舶用鋼材が実現できることを見出した。また、鋼材の疲労亀裂進展抵抗性については、硬質相のビッカース硬さHvと軟質相のビッカース硬さHvの比(Hv/Hv)を所定の範囲内に制御した複合組織とすると共に、軟質相の粒径を微細化することによって、その特性が改善されることを見出し、本発明を完成した。 The inventors of the present invention have made extensive studies to solve the above problems. As a result, when a predetermined amount of Co and Mg are contained in combination and the chemical composition is appropriately adjusted, durability against crevice corrosion is improved, and salt adhesion caused by seawater and corrosion due to wet environments are prevented. It was also found that marine steels exhibiting excellent durability can be realized. Further, the fatigue crack propagation resistance of the steel material is a composite structure in which the ratio (Hv 1 / Hv 2 ) of the Vickers hardness Hv 1 of the hard phase and the Vickers hardness Hv 2 of the soft phase is controlled within a predetermined range. At the same time, the inventors have found that the characteristics can be improved by reducing the particle size of the soft phase, thereby completing the present invention.

本発明の鋼材においては、CoとMgを併用させて含有させることが重要であり、これらの成分のいずれを欠いても、本発明の目的を達成することができない。これらの成分における各作用効果は後述するが、これらを併用することによって、耐食性が向上した理由は次のように考えることができた。   In the steel material of the present invention, it is important to contain Co and Mg in combination, and the object of the present invention cannot be achieved without any of these components. Although each effect of these components will be described later, the reason why the corrosion resistance is improved by using these components in combination can be considered as follows.

Mgは腐食部分におけるpH低下を抑制して腐食反応を抑制して耐食性を向上させる作用を発揮するものである。こうした作用は通常の鋼材(例えば、Si−Mn鋼材)の成分系においては、生成する錆がポーラスであるので、溶解したMgは鋼板表面近傍にとどまることなく直ちに外部(例えば、海水中)に拡散してしまうことになる。従って、Mgを単独で含有させたのでは、耐食性の向上効果は小さいものとなる。しかしながら、Mgと共にCoを含有させることによって、微細な表面錆皮膜が形成されることになり、Mgの外部への拡散が抑制されることになる。また、溶解したCoの加水分解平衡反応との相乗効果によって、耐食性を大幅に向上させることができるものと考えられた。   Mg exerts the action of suppressing the corrosion drop by suppressing the pH drop at the corroded portion and improving the corrosion resistance. In such a component system of a normal steel material (for example, Si-Mn steel material), such an action is porous, so that dissolved Mg immediately diffuses outside (for example, in seawater) without staying in the vicinity of the steel plate surface. Will end up. Therefore, when Mg is contained alone, the effect of improving the corrosion resistance is small. However, by including Co together with Mg, a fine surface rust film is formed, and diffusion of Mg to the outside is suppressed. In addition, it was considered that the corrosion resistance can be greatly improved by a synergistic effect with the hydrolysis equilibrium reaction of dissolved Co.

こうした効果は、後述する適切な量に制御することによって発揮されることになるのであるが、これらの含有量の比の値([Co]/[Mg]:質量比)も適切に制御することが好ましい。即ち、この値([Co]/[Mg])が2未満であると、局部腐食の抑制が不十分となりやすく、350を超えると全面腐食の抑制が不十分となる。この[Co]/[Mg]の値は、より好ましくは10以上とするのが良く、更に好ましくは20以上である。一方、[Co]/[Mg]の値の上限については、より好ましくは100以下とするのが良く、更に好ましく95以下、更には80以下、60以下にすることが好ましい。   Such an effect is exhibited by controlling to an appropriate amount described later, but the value of the ratio of these contents ([Co] / [Mg]: mass ratio) should also be appropriately controlled. Is preferred. That is, if this value ([Co] / [Mg]) is less than 2, local corrosion is likely to be insufficiently suppressed, and if it exceeds 350, overall corrosion is insufficiently suppressed. The value of [Co] / [Mg] is more preferably 10 or more, and further preferably 20 or more. On the other hand, the upper limit of the value of [Co] / [Mg] is more preferably 100 or less, further preferably 95 or less, further preferably 80 or less, and preferably 60 or less.

一方、疲労亀裂は、通常の安定成長域では、応力に対して直角方向に進むことになる。こうした疲労亀裂の進展機構を考慮し、亀裂進展に対する抵抗性を高めるためには、鋼材の組織を複合組織とし、軟質相と硬質相の境界にて亀裂を迂回(屈曲)、停留させることによって、亀裂進展速度を低下させ、疲労寿命を延ばせ得るとの着想が得られた。そして、硬質相(以下、「第2相」と呼ぶことがある)における亀裂の屈曲には、一定の硬度差が必要となる。但し、硬度の差が大きくなり過ぎると、脆性破壊を起こし、亀裂は硬質相内を進展することになるので、その効果は却って低下することになる。こうした観点から、本発明の船舶用鋼材においては、硬質相のビッカース硬さHvと軟質相のビッカース硬さHvの比(Hv/Hv)は1.5〜5.0の範囲内に制御する必要がある。 On the other hand, fatigue cracks proceed in a direction perpendicular to the stress in a normal stable growth region. In order to increase the resistance to crack propagation in consideration of such a fatigue crack propagation mechanism, the steel structure is made into a composite structure, and by detouring (bending) the crack at the boundary between the soft phase and the hard phase, The idea is that the crack growth rate can be reduced and the fatigue life can be extended. A certain hardness difference is required for bending of cracks in the hard phase (hereinafter sometimes referred to as “second phase”). However, if the difference in hardness becomes too large, brittle fracture occurs and the crack propagates in the hard phase, so that the effect is reduced. From such a viewpoint, in the marine steel material of the present invention, the ratio (Hv 1 / Hv 2 ) of the Vickers hardness Hv 1 of the hard phase and the Vickers hardness Hv 2 of the soft phase is in the range of 1.5 to 5.0. Need to control.

即ち、上記比(Hv/Hv)の値を1.5以上とすることによって、亀裂先端の転位の移動時における軟質相と硬質相の界面亀裂先端の塑性域が変化し、屈曲、停留、分岐が起こるので、亀裂進展速度が低下することになる。但し、硬質相の硬度が高くなり過ぎると、上述の如く、硬質相が亀裂先端の応力により脆性破壊を起こすようになり、亀裂進展抑制効果が低下することになるので、上記比(Hv/Hv)の値を5.0以下とする必要がある。この比の値の好ましい下限は1.7であり、より好ましくは2.0以上であり、好ましい上限は4.5であり、より好ましくは4.0以下である。上記のような比(Hv/Hv)の値を制御するには、硬質相および軟質相の割合を適切に制御するのが良く、こうした観点から軟質相の割合は20〜90面積%とするのが好ましい。尚、以下では、上記比(Hv/Hv)を「硬さ比」と呼ぶことがある。 That is, by setting the ratio (Hv 1 / Hv 2 ) to 1.5 or more, the plastic zone at the interface crack tip between the soft phase and the hard phase changes during the movement of the dislocation at the crack tip, and the bending and retention Since branching occurs, the crack growth rate is reduced. However, if the hardness of the hard phase becomes too high, as described above, the hard phase will cause brittle fracture due to the stress at the crack tip, and the effect of suppressing crack propagation will be reduced, so the ratio (Hv 1 / The value of Hv 2 ) needs to be 5.0 or less. The preferable lower limit of the value of this ratio is 1.7, more preferably 2.0 or more, and the preferable upper limit is 4.5, more preferably 4.0 or less. In order to control the value of the ratio (Hv 1 / Hv 2 ) as described above, it is preferable to appropriately control the ratio of the hard phase and the soft phase. From this viewpoint, the ratio of the soft phase is 20 to 90% by area. It is preferable to do this. Hereinafter, the ratio (Hv 1 / Hv 2 ) may be referred to as “hardness ratio”.

本発明の鋼材における軟質相とは、フェライト、焼戻しベイナイトおよび焼戻しマルテンサイよりなる群から選ばれる1種以上が挙げられ、硬質相としては、ベイナイトおよび/またはマルテンサイト(島状マルテンサイトを含む)が挙げられる。また本発明の鋼材の組織は、第1相としての軟質相と第2相としての硬質相を含むものであればよいが、必ずしも2相組織である必要はなく、上記した各相を3種或は4種以上を含む複合組織であっても良い。但し、パーライトは、ミクロ的には軟質のフェライトと脆性破壊し易い硬質のセメンタイトが縞状に存在する組織であり、上記効果が得られにくいので、いずれの相にも含まれないものである。   The soft phase in the steel material of the present invention includes at least one selected from the group consisting of ferrite, tempered bainite and tempered martensite, and the hard phase includes bainite and / or martensite (including island martensite). Can be mentioned. Moreover, the structure of the steel material of the present invention may be any structure as long as it includes a soft phase as the first phase and a hard phase as the second phase, but does not necessarily have a two-phase structure. Or the composite structure containing 4 or more types may be sufficient. However, pearlite is a microscopic structure in which soft ferrite and hard cementite that easily brittlely breaks are present in stripes, and the above effect is difficult to obtain, so it is not included in any phase.

亀裂進展は、上記硬質相/軟質相境界に加えて、粒界においても屈曲、停留、分岐を起こすことで亀裂進展速度が低下することになる。軟質相の粒径が粗大になると、亀裂進展の抵抗となる粒界に衝突する頻度が低下するので、亀裂進展速度が低下しないことになる。本発明の鋼材においては、例えば、過冷を行なうことによって、核生成サイトが増加し、フェライトが微細化することに伴い、硬質相も微細に分散することになる。これによって、亀裂が進展する際に硬質相に遭遇する確率が平均化して、遭遇する頻度が上昇するので、亀裂進展速度が低下するという効果が得られることになる。こうした観点から、本発明の鋼材においては、軟質相の粒径が円相当直径で20μm以下であることも必要である(粒径測定方法については、後述する)。この軟質相の粒径は、好ましくは15μm以下とするのが良い。   In addition to the hard phase / soft phase boundary described above, crack growth causes bending, retention, and branching at grain boundaries, thereby reducing the crack growth rate. When the particle size of the soft phase becomes coarse, the frequency of collision with the grain boundary that becomes the resistance to crack propagation decreases, so the crack growth rate does not decrease. In the steel material of the present invention, for example, by carrying out supercooling, the nucleation sites increase and the hard phase is finely dispersed as the ferrite becomes finer. As a result, the probability of encountering the hard phase when the crack progresses is averaged, and the frequency of encounter is increased, so that the effect of decreasing the crack growth rate is obtained. From such a viewpoint, in the steel material of the present invention, it is also necessary that the soft phase has a diameter equivalent to a circle of 20 μm or less (a method for measuring the particle size will be described later). The particle size of the soft phase is preferably 15 μm or less.

本発明の鋼材では、その鋼材としての基本的特性を満足させるために、C,Si,Mn,Al等の基本成分も適切に調整する必要がある。これらの成分の範囲限定理由について、上記Co,Mgの各元素による作用効果と共に、次に示す。   In the steel material of the present invention, basic components such as C, Si, Mn, and Al need to be appropriately adjusted in order to satisfy the basic characteristics as the steel material. The reasons for limiting the ranges of these components will be described below together with the effects of the above Co and Mg elements.

[C:0.01〜0.2%]
Cは、材料の強度確保のために必要な元素である。船舶の構造部材としての最低強度、即ち概ね400MPa程度(使用する鋼材の肉厚にもよるが)を得るためには、0.01%以上含有させる必要がある。しかし、0.2%を超えて過剰に含有させると靱性、溶接性が劣化する。こうしたことから、C含有量の範囲は0.01〜0.2%とした。尚、C含有量の好ましい下限は0.02%であり、より好ましくは0.04%以上とするのが良い。また、C含有量の好ましい上限は0.18%であり、より好ましくは0.16%以下とするのが良い。
[C: 0.01 to 0.2%]
C is an element necessary for ensuring the strength of the material. In order to obtain the minimum strength as a structural member of a ship, that is, about 400 MPa (depending on the thickness of the steel material used), it is necessary to contain 0.01% or more. However, if the content exceeds 0.2%, the toughness and weldability deteriorate. For these reasons, the C content range was set to 0.01 to 0.2%. In addition, the minimum with preferable C content is 0.02%, More preferably, it is good to set it as 0.04% or more. Moreover, the upper limit with preferable C content is 0.18%, It is good to set it as 0.16% or less more preferably.

[Si:0.01〜1%]
Siは脱酸と強度確保のために必要な元素であり、0.01%に満たないと構造部材としての最低強度を確保できない。しかし、1%を超えて過剰に含有させると溶接性、HAZ(溶接熱影響部)靭性が劣化する。尚、Si含有量の好ましい下限は0.02%であり、より好ましくは0.05%以上であり、好ましい上限は0.8%であり、より好ましくは0.6%以下とするのが良い。
[Si: 0.01 to 1%]
Si is an element necessary for deoxidation and securing strength, and if it is less than 0.01%, the minimum strength as a structural member cannot be secured. However, if the content exceeds 1%, weldability and HAZ (welding heat affected zone) toughness deteriorate. The preferable lower limit of the Si content is 0.02%, more preferably 0.05% or more, and the preferable upper limit is 0.8%, more preferably 0.6% or less. .

[Mn:0.01〜2%]
MnもSiと同様に脱酸および強度確保のために必要であり、0.01%に満たないと構造部材としての最低強度を確保できない。しかし、2%を超えて過剰に含有させると靱性が劣化する。尚、Mn含有量の好ましい下限は0.05%であり、より好ましくは0.10%以上とするのが良い。また、Mn含有量の好ましい上限は1.8%であり、より好ましくは1.6%以下とするのが良い。
[Mn: 0.01-2%]
Mn is also necessary for deoxidation and securing strength in the same manner as Si, and if it is less than 0.01%, the minimum strength as a structural member cannot be secured. However, if the content exceeds 2%, the toughness deteriorates. In addition, the minimum with preferable Mn content is 0.05%, It is good to set it as 0.10% or more more preferably. Moreover, the upper limit with preferable Mn content is 1.8%, It is good to set it as 1.6% or less more preferably.

[Al:0.005〜0.1%]
AlもSi、Mnと同様に脱酸および強度確保のために必要であり、0.005%に満たないと脱酸に効果がない。しかし、0.1%を超えて添加すると溶接性を害するため、Al添加量の範囲は0.005〜0.1%とした。尚、Al含有量の好ましい下限は0.01%であり、より好ましくは0.015%以上とするのが良い。また、Al含有量の好ましい上限は0.09%であり、より好ましくは0.08%以下とするのが良い。
[Al: 0.005 to 0.1%]
Al is also necessary for deoxidation and securing of strength in the same manner as Si and Mn, and if less than 0.005%, there is no effect on deoxidation. However, if added over 0.1%, weldability is impaired, so the range of Al addition amount is set to 0.005 to 0.1%. In addition, the minimum with preferable Al content is 0.01%, It is good to set it as 0.015% or more more preferably. Moreover, the upper limit with preferable Al content is 0.09%, More preferably, it is good to set it as 0.08% or less.

[Co:0.01〜1%]
Coは、高塩分環境において鋼材の耐食性向上に大きく寄与する緻密な表面錆皮膜を形成するのに必要不可欠な元素である。こうした効果を発揮させるためには、Co含有量は0.01%以上とすることが必要である。しかしながら、1%を超えて過剰に含有させると溶接性、HAZ靭性が劣化する。こうしたことからCo含有量は、0.01〜1%とした。尚、Co含有量の好ましい下限は0.015%であり、より好ましくは0.02%以上とするのが良い。また、Co含有量の好ましい上限は0.8%であり、より好ましくは0.6%以下とするのが良い。
[Co: 0.01 to 1%]
Co is an indispensable element for forming a dense surface rust film that greatly contributes to improving the corrosion resistance of steel in a high salinity environment. In order to exert such an effect, the Co content needs to be 0.01% or more. However, if the content exceeds 1%, weldability and HAZ toughness deteriorate. For these reasons, the Co content is set to 0.01 to 1%. In addition, the minimum with preferable Co content is 0.015%, It is good to set it as 0.02% or more more preferably. Moreover, the upper limit with preferable Co content is 0.8%, More preferably, it is good to set it as 0.6% or less.

[Mg:0.0005〜0.02%]
Mgは溶解することによってpH上昇作用を示すことから、鉄の溶解が起こっている局部アノードにおける加水分解反応によるpH低下を抑制して、腐食反応を抑制し、耐食性を向上させる作用を有する。こうした効果を発揮させるためには、Mgは0.0005%以上含有させることが必要であるが、0.02%を超えて含有させると加工性と溶接性を劣化させる。こうしたことから、Mg含有量は0.0005〜0.02%の範囲が適正である。Mg含有量の好ましい下限は0.0007%であり、より好ましくは0.001%以上含有させるのが良い。またMg含有量の好ましい上限は0.018%であり、より好ましくは0.015%以下とするのが良い。
[Mg: 0.0005 to 0.02%]
Since Mg exhibits a pH raising action by being dissolved, it has an action of suppressing a pH reduction due to a hydrolysis reaction in a local anode where iron is dissolved, thereby suppressing a corrosion reaction and improving corrosion resistance. In order to exert such effects, Mg needs to be contained in an amount of 0.0005% or more. However, if it exceeds 0.02%, workability and weldability are deteriorated. For these reasons, the Mg content is suitably in the range of 0.0005 to 0.02%. A preferable lower limit of the Mg content is 0.0007%, and more preferably 0.001% or more. Moreover, the upper limit with preferable Mg content is 0.018%, It is good to set it as 0.015% or less more preferably.

本発明の船舶用鋼材における基本成分は上記の通りであり、残部は鉄および不可避的不純物(例えば、P,S,O等)からなるものであるが、これら以外にも鋼材の特性を阻害しない程度の成分(例えば、Zr,N等)も許容できる。但し、これら許容成分は、その量が過剰になると靭性が劣化するので、0.1%程度以下に抑えるべきである。   The basic components in the marine steel of the present invention are as described above, and the balance is composed of iron and inevitable impurities (for example, P, S, O, etc.), but does not impair the properties of the steel other than these. Some components (eg, Zr, N, etc.) are acceptable. However, these allowable components should be suppressed to about 0.1% or less because their toughness deteriorates when the amount is excessive.

また、本発明の船舶用鋼材には、上記成分の他必要によって、(1)Cu,Ni,TiおよびCrよりなる群から選ばれる1種以上、(2)Ca、(3)Moおよび/またはW、(4)B,VおよびNbよりなる群から選ばれる1種以上、等を含有させることも有効であり、含有させる成分の種類に応じて造船用鋼材の特性が更に改善されることになる。   Further, in the marine steel of the present invention, one or more selected from the group consisting of (1) Cu, Ni, Ti and Cr, (2) Ca, (3) Mo and / or, depending on the necessity other than the above components. It is also effective to contain one or more selected from the group consisting of W, (4) B, V and Nb, etc., and the characteristics of the steel for shipbuilding will be further improved according to the type of component to be contained. Become.

[Cu:1.5%以下(0%を含まない)、Cr:1%以下(0%を含まない)、Ni:2%以下(0%を含まない)およびTi:0.1%以下(0%を含まない)よりなる群から選ばれる1種以上]
Cu,Cr、NiおよびTiは、いずれも耐食性向上に有効な元素である。このうちCuおよびCrは、Coと同様に耐食性向上に大きく寄与する緻密な表面錆被膜を形成するのに有効な元素である。こうした効果はその含有量が増加するにつれて増大するが、過剰に含有させると溶接性、熱間加工性およびHAZ靭性が劣化することから、Cuについては1.5%以下、Crについては1%以下とすることが好ましい。CuおよびCrを含有させるときの好ましい下限は0.01%であり、より好ましくは0.05%以上である。またより好ましい上限は、Cu:1.0%以下、Cr:0.8%以下である。
[Cu: 1.5% or less (not including 0%), Cr: 1% or less (not including 0%), Ni: 2% or less (not including 0%), and Ti: 0.1% or less ( 1 or more selected from the group consisting of:
Cu, Cr, Ni and Ti are all effective elements for improving corrosion resistance. Among these, Cu and Cr are elements that are effective for forming a dense surface rust film that contributes greatly to the improvement of corrosion resistance like Co. These effects increase as the content increases, but if excessively contained, weldability, hot workability and HAZ toughness deteriorate, so that Cu is 1.5% or less, and Cr is 1% or less. It is preferable that The preferable lower limit when Cu and Cr are contained is 0.01%, more preferably 0.05% or more. Moreover, a more preferable upper limit is Cu: 1.0% or less and Cr: 0.8% or less.

Niは耐食性向上に大きく寄与する緻密な表面錆被膜を安定化させるのに有効な元素であり、こうした効果はその含有量が増加するにつれて増大するが、Ni含有量が過剰になると溶接性や熱間加工性が劣化し、更には大幅なコストアップにつながることから、2%以下とすることが好ましい。Niを含有させるときの好ましい下限は0.01%であり、より好ましくは0.05%であり、より好ましい上限は1.5%である。   Ni is an element effective for stabilizing a dense surface rust film that greatly contributes to the improvement of corrosion resistance. Such an effect increases as the content increases, but if the Ni content becomes excessive, weldability and heat The inter-workability deteriorates and further leads to a significant cost increase. A preferable lower limit when Ni is contained is 0.01%, more preferably 0.05%, and a more preferable upper limit is 1.5%.

Tiは耐食性向上に大きく寄与する表面錆被膜を緻密化してその環境遮断性を向上させると共に、すきま内部における腐食を抑制して、耐すきま腐食性も向上させる元素である。こうした効果はその含有量が増加するにつれて増大するが、0.1%を超えて過剰に含有させると加工性、溶接性およびHAZ靭性を劣化させることになる。こうした環境下で要求される耐食性を確保するためには、0.005%以上含有させることが好ましく、より好ましくは0.008%以上含有させるのが良く、より好ましい上限は0.05%である。   Ti is an element that densifies the surface rust coating, which greatly contributes to the improvement of corrosion resistance, improves its environmental barrier properties, suppresses corrosion inside the crevice, and improves crevice corrosion resistance. Such an effect increases as its content increases, but if it exceeds 0.1%, the workability, weldability and HAZ toughness are deteriorated. In order to ensure the corrosion resistance required in such an environment, the content is preferably 0.005% or more, more preferably 0.008% or more, and a more preferable upper limit is 0.05%. .

[Ca:0.02%以下(0%を含まない)]
CaはMgと同様に、溶解することによってpH上昇作用を示し、鉄の溶解が起こっている局部アノードにおける加水分解反応によるpH低下を抑制して腐食反応を抑制し、耐食性向上に有効な元素である。Caによるこうした効果はその含有量が増加するにつれて増大するが、0.02%を超えて過剰に含有させると加工性と溶接性とを劣化させることになる。Caを含有させるときの好ましい下限は0.0005%であり、より好ましくは、0.001%以上とするのがよく、より好ましい上限は0.015%である。
[Ca: 0.02% or less (excluding 0%)]
Ca, like Mg, exhibits an effect of increasing pH when dissolved, and is an element effective in improving corrosion resistance by suppressing pH reduction due to hydrolysis reaction in the local anode where iron is dissolved and suppressing corrosion reaction. is there. Although such an effect by Ca increases as the content increases, if it exceeds 0.02% and is contained excessively, workability and weldability are deteriorated. A preferable lower limit when Ca is contained is 0.0005%, more preferably 0.001% or more, and a more preferable upper limit is 0.015%.

[Mo:0.5%以下(0%を含まない)および/またはW:0.3%以下(0%を含まない)]
MoおよびWは、腐食の均一性を高めて局部腐食による穴あきを抑制する作用がある。特にCoと同時に含有させることによって、顕著な均一腐食性向上作用が発揮される。こうした効果はその含有量が増加するにつれて増大するが、過剰に含有させると溶接性が劣化することから、Moについて0.5%以下、Wについては0.3%以下とすることが好ましい。Moを含有させるときの好ましい下限は0.01%であり、より好ましくは0.02%以上とするのが良く、より好ましい上限は0.3%である。またWを含有させるときの好ましい下限は0.01%であり、より好ましくは0.02%であり、より好ましい上限は0.2%である。
[Mo: 0.5% or less (not including 0%) and / or W: 0.3% or less (not including 0%)]
Mo and W have the effect of increasing the uniformity of corrosion and suppressing perforations due to local corrosion. In particular, when it is contained simultaneously with Co, a remarkable effect of improving uniform corrosion is exhibited. Such an effect increases as the content thereof increases, but if excessively contained, weldability deteriorates. Therefore, it is preferable to set Mo to 0.5% or less and W to 0.3% or less. A preferable lower limit when Mo is contained is 0.01%, more preferably 0.02% or more, and a more preferable upper limit is 0.3%. Moreover, a preferable lower limit when W is contained is 0.01%, more preferably 0.02%, and a more preferable upper limit is 0.2%.

[B:0.01%以下(0%を含まない)、V:0.1%以下(0%を含まない)およびNb:0.05%以下(0%を含まない)よりなる群から選ばれる1種以上]
船舶用鋼材では、適用する部位によってはより高強度化が必要な場合があるが、これら
の元素は強度向上に必要な元素である。このうちBは焼入性を向上して強度向上に有効であるが、0.01%を超えて過剰に含有させると母材靭性およびHAZ靭性が劣化するため好ましくない。Vは、強度向上に有効であるが、0.1%を超えて過剰に含有させると鋼材の靭性劣化、およびHAZ靭性の劣化を招くことになるので好ましくない。Nbは、強度向上に有効であるが、0.05%を超えて過剰に含有させると鋼材の靭性劣化、HAZ靭性の劣化を招くことになる。尚、これらの元素の好ましい下限は、Bについては0.0001%、より好ましくは0.003%以上、Vについては0.003%、より好ましくは0.005%以上、Nbについては0.003%、より好ましくは0.005%以上である。またより好ましい上限は、Bについては0.009%、Vについては0.07%、Nbについては0.03%である。
[B: selected from the group consisting of 0.01% or less (not including 0%), V: 0.1% or less (not including 0%) and Nb: 0.05% or less (not including 0%) One or more
In marine steel materials, higher strength may be required depending on the site to be applied, but these elements are elements necessary for strength improvement. Among these, B is effective in improving the hardenability and improving the strength, but if contained in excess of 0.01%, the base material toughness and the HAZ toughness deteriorate, which is not preferable. V is effective in improving the strength, but if it exceeds 0.1%, it is not preferable because it causes deterioration of the toughness of the steel and HAZ toughness. Nb is effective for improving the strength, but if it exceeds 0.05%, Nb causes toughness deterioration of the steel and HAZ toughness. The preferable lower limit of these elements is 0.0001% for B, more preferably 0.003% or more, 0.003% for V, more preferably 0.005% or more, and 0.003% for Nb. %, More preferably 0.005% or more. The more preferable upper limit is 0.009% for B, 0.07% for V, and 0.03% for Nb.

本発明の船舶用鋼材は、基本的には塗装を施さなくても鋼材自体が優れた耐食性を発揮するものであるが、必要によって、後記実施例に示すタールエポキシ樹脂塗料、或はそれ以外の代表される重防食塗装、ジンクリッチペイント、ショッププライマー、電気防食などの他の防食方法と併用することも可能である。こうした防食塗装を施した場合には、後記実施例に示すように塗装膜自体の耐食性(塗装耐食性)も良好なものとなる。また、製造方法を下記のように適切に制御して上記のような組織とすることによって、疲労亀裂進展抵抗性にも優れた鋼材とすることができる。   The marine steel material of the present invention basically exhibits excellent corrosion resistance even if it is not coated, but if necessary, the tar epoxy resin paint shown in the examples below, or other than that It can be used in combination with other anticorrosion methods such as heavy duty anticorrosion coating, zinc rich paint, shop primer, and anticorrosion. When such anticorrosion coating is applied, the corrosion resistance of the coating film itself (coating corrosion resistance) is also good as shown in the examples described later. Moreover, it can be set as the steel material excellent also in fatigue crack progress resistance by controlling a manufacturing method appropriately as follows and setting it as the above structures.

上記のような組織にして本発明の鋼材を製造するには、例えば下記に示す(1)〜(3)の方法によって、硬質相と軟質相を適切に制御して、疲労亀裂進展を抑制することができる。   In order to manufacture the steel material of the present invention having the above-described structure, for example, by the methods (1) to (3) shown below, the hard phase and the soft phase are appropriately controlled to suppress the progress of fatigue cracks. be able to.

(1)上記のような化学成分組成を有する鋼片を、950℃以上、1250℃以下に加熱し、加熱温度〜Ar変態点の温度範囲で圧延を終了し、20℃/秒以上の冷却速度で1回目の加速冷却を行い、600〜700℃まで冷却を行った後、当該温度域で10〜100秒保持し(0.5℃/秒以下の冷却速度で放冷しても良い)、その後400℃以下まで5℃/秒以上の冷却速度で2回目の加速冷却を実施する。この方法で各条件の範囲設定理由は次の通りである。 (1) A steel slab having the chemical composition as described above is heated to 950 ° C. or more and 1250 ° C. or less, and rolling is finished in a temperature range from a heating temperature to an Ar 3 transformation point, and cooling at 20 ° C./second or more. The first accelerated cooling is performed at a speed, and after cooling to 600 to 700 ° C., the temperature is maintained for 10 to 100 seconds (the cooling may be performed at a cooling rate of 0.5 ° C./second or less). Thereafter, the second accelerated cooling is performed at a cooling rate of 5 ° C./second or more to 400 ° C. or less. The reason for setting the range of each condition in this method is as follows.

加熱温度:950℃未満では、圧延温度が低くなり過ぎ、1250℃を超えるとオーステナイト粒が粗大化し、母材靭性が劣化するため、950〜1250℃で加熱する必要がある。   When the heating temperature is less than 950 ° C., the rolling temperature becomes too low, and when it exceeds 1250 ° C., the austenite grains become coarse and the base material toughness deteriorates. Therefore, it is necessary to heat at 950 to 1250 ° C.

圧延温度:圧延温度がAr変態点未満となると、組織に異方性が生じ、衝撃吸収エネルギーが低下する恐れがある上、製造上は圧延負荷が高まり、生産性が低下することになる。 Rolling temperature: When the rolling temperature is lower than the Ar 3 transformation point, anisotropy occurs in the structure, and the impact absorption energy may be reduced. In addition, the rolling load is increased in production and the productivity is lowered.

1回目の加速冷却速度:加速冷却を行なうことによって、γが過冷状態となり、低温まで変態が抑制される。その後、低温で変態することで、変態の駆動力が高く、組織が均一微細なフェライトが生成する。冷却速度が20℃/秒未満では、加速冷却中に一部変態が生じ、組織の均一微細化が達成されないことになる。   First accelerated cooling rate: By performing accelerated cooling, γ becomes a supercooled state, and transformation is suppressed to a low temperature. Thereafter, the transformation is performed at a low temperature, so that a ferrite having a high transformation driving force and a uniform and fine structure is generated. If the cooling rate is less than 20 ° C./second, partial transformation occurs during accelerated cooling, and uniform refinement of the structure cannot be achieved.

冷却停止温度:停止温度が600℃未満では、フェライトがアシキュラー状になってしまう、或はベイナイト組織になってしまうことになる。アシキュラー状のフェライトは、靭性は良いが、ポリゴナルフェライトに対して硬度が高く、第2相との硬度差が減少してしまうため、相境界における亀裂進展抑制効果は少ない。その一方で、冷却停止温度が700℃を超えると、所定の保持温度では変態が遅く、十分なフェライト分率(例えば、20面積%以上)が確保できなくなる上、結晶粒が粗大になり、靭性が劣化してしまうことになる。   Cooling stop temperature: When the stop temperature is lower than 600 ° C., the ferrite becomes acicular or a bainite structure. Although the acicular ferrite has good toughness, the hardness is higher than that of the polygonal ferrite, and the hardness difference from the second phase is reduced. Therefore, the effect of suppressing crack propagation at the phase boundary is small. On the other hand, when the cooling stop temperature exceeds 700 ° C., the transformation is slow at a predetermined holding temperature, and a sufficient ferrite fraction (for example, 20 area% or more) cannot be secured, and the crystal grains become coarse and toughness Will deteriorate.

冷却後の保持時間:この保持時間が10秒未満では変態が十分でなく、フェライト分率が十分でない上、Cが未反応のγに濃縮する余裕がなくなってしまう。また保持時間が100秒を超えると、生産性が低下すると共に、平衡状態に近づき、パーライトの生成が見られるようになる。このパーライトは、フェライトとセメンタイトが層状組織となっているものであるが、セメンタイトは脆く、亀裂先端で脆性破壊を起こすので、亀裂進展抑制効果が小さいものとなる。   Holding time after cooling: If this holding time is less than 10 seconds, the transformation is not sufficient, the ferrite fraction is not sufficient, and there is no room for C to concentrate to unreacted γ. Further, when the holding time exceeds 100 seconds, the productivity is lowered, the equilibrium state is approached, and the generation of pearlite can be seen. This pearlite has a layered structure of ferrite and cementite, but cementite is brittle and causes brittle fracture at the crack tip, so that the effect of suppressing crack propagation is small.

2回目の加速冷却速度:この冷却速度が5℃/秒未満では、冷却段階で未変態のオーステナイトからフェライト+パーライトが生成し、硬質相の硬度が十分とならない。   Second accelerated cooling rate: If this cooling rate is less than 5 ° C./second, ferrite + pearlite is generated from untransformed austenite in the cooling stage, and the hardness of the hard phase is not sufficient.

最終冷却停止温度:このときの停止温度が400℃を超えると、自己焼き戻しによって、硬質相が軟化してしまい、硬度が十分に確保できなくため、冷却停止温度は400℃以下とする必要があり、好ましくは300℃以下とするのが良い。   Final cooling stop temperature: If the stop temperature at this time exceeds 400 ° C., the hard phase is softened by self-tempering and the hardness cannot be sufficiently secured, so the cooling stop temperature needs to be 400 ° C. or less. Yes, preferably 300 ° C. or lower.

(2)上記のような化学成分組成を有する鋼片を、950℃以上、1250℃以下に加熱し、加熱温度〜Ar変態点の温度範囲で圧延を終了し、(Ar変態点−30℃)〜(Ar変態点+30℃)の温度範囲まで空冷するか、或は5℃/秒以下の冷却速度で冷却した後、5℃/秒以上の冷却速度で加速冷却を実施する。この方法で各条件の範囲設定理由は次の通りである。 (2) a steel slab having a chemical composition as described above, 950 ° C. or higher, then heated to 1250 ° C. or less, and terminates the rolling in a temperature range of the heating temperature to Ar 3 transformation point, (Ar 3 transformation point -30 ° C.) or air-cooled to a temperature range of ~ (Ar 1 transformation point + 30 ° C.), or 5 ° C. / sec after cooling the following cooling rate, to an accelerated cooling at 5 ° C. / sec or more cooling rate. The reason for setting the range of each condition in this method is as follows.

加熱温度:950℃未満では、圧延温度が低くなり過ぎ、1250℃を超えるとオーステナイト粒が粗大化し、母材靭性が劣化するため、950〜1250℃で加熱する必要がある。   When the heating temperature is less than 950 ° C., the rolling temperature becomes too low, and when it exceeds 1250 ° C., the austenite grains become coarse and the base material toughness deteriorates. Therefore, it is necessary to heat at 950 to 1250 ° C.

圧延温度:圧延温度がAr変態点未満となると、組織に異方性が生じ、衝撃吸収エネルギーが低下する恐れがある上、製造上は圧延負荷が高まり、生産性が低下することになる。 Rolling temperature: When the rolling temperature is lower than the Ar 3 transformation point, anisotropy occurs in the structure, and the impact absorption energy may be reduced. In addition, the rolling load is increased in production and the productivity is lowered.

冷却速度:(Ar変態点−30℃)〜(Ar変態点+30℃)の温度範囲まで空冷するか、或は5℃/秒以下の冷却速度で冷却加速冷却を行なうことによって、組織をフェライト(α)+γとし、その後の加速冷却でCが濃縮した未変態γから硬質相を生成させることで、軟質相+硬質相の複合組織とすることができる。冷却速度を5℃/秒よりも速くして冷却を行なうと、保持時間をとらない場合には、未変態γへのCの濃縮の時間が少なく、その後の加速冷却によっても十分な硬質相が得られないばかりか、板厚方向の均一性が低下することになる。 Cooling rate: Air cooling to a temperature range of (Ar 3 transformation point −30 ° C.) to (Ar 1 transformation point + 30 ° C.), or by performing cooling accelerated cooling at a cooling rate of 5 ° C./second or less, By forming a hard phase from untransformed γ in which C is concentrated by subsequent accelerated cooling with ferrite (α) + γ, a composite structure of soft phase + hard phase can be obtained. When the cooling rate is higher than 5 ° C./second and the holding time is not taken, the time for concentrating C to the untransformed γ is small, and a sufficient hard phase is obtained even by the subsequent accelerated cooling. Not only can it not be obtained, but the uniformity in the thickness direction will be reduced.

冷却停止温度:停止温度が(Ar変態点−30℃)を超えると、フェライトが殆ど生成しておらず、(Ar変態点+30℃)未満では、殆どがフェライト+パーライトに変態が終了しており、軟質相+硬質相が得られなくなる。 Cooling stop temperature: When the stop temperature exceeds (Ar 3 transformation point −30 ° C.), almost no ferrite is formed, and when it is less than (Ar 1 transformation point + 30 ° C.), almost the transformation is completed to ferrite + pearlite. Therefore, a soft phase + hard phase cannot be obtained.

2回目の冷却速度:この冷却速度が5℃/秒未満では、冷却段階で未変態のオーステナイトからフェライト+パーライトが生成し、硬質相の硬度が十分とならない。   Second cooling rate: When the cooling rate is less than 5 ° C./second, ferrite + pearlite is generated from untransformed austenite in the cooling stage, and the hardness of the hard phase is not sufficient.

最終冷却停止温度:このときの停止温度が400℃を超えると、自己焼き戻しによって、硬質相が軟化してしまい、硬度が十分に確保できなくため、冷却停止温度は400℃以下とする必要があり、好ましくは300℃以下とするのが良い。   Final cooling stop temperature: If the stop temperature at this time exceeds 400 ° C., the hard phase is softened by self-tempering and the hardness cannot be sufficiently secured, so the cooling stop temperature needs to be 400 ° C. or less. Yes, preferably 300 ° C. or lower.

(3)上記のような化学成分組成を有する鋼片を、950℃以上、1250℃以下に加熱し、加熱温度〜Ar変態点の温度範囲で圧延を終了し、10℃/秒以上の冷却速度で400℃以下まで1回目の加速冷却を行い、その後(Ac変態点+30℃)〜(Ac変態点−30℃)の温度範囲まで再加熱し、その後5℃/秒以上の冷却速度で2回目の加速冷却を実施する。この方法では、再加熱前の組織を焼入れ組織とすることによって、組織単位を微細にすることができ、Ac変態点以上に再加熱することで、高温焼戻しベイナイト、若しくはマルテンサイト+オーステナイト組織となる。焼戻しベイナイト、マルテンサイトから炭化物が逆変態オーステナイトへ拡散し、焼戻しベイナイト、マルテンサイトの硬度が大きく下がると共に、その後の加速冷却によってCが濃縮したγが硬質相に変態することで、硬質相と軟質相の複合組織とすることができる。この方法で各条件の範囲設定理由は次の通りである。 (3) The steel slab having the chemical composition as described above is heated to 950 ° C. or more and 1250 ° C. or less, and rolling is finished in the temperature range from the heating temperature to the Ar 3 transformation point, and cooling at 10 ° C./second or more. The first accelerated cooling is performed at a rate of 400 ° C. or lower, and then reheating to a temperature range of (Ac 1 transformation point + 30 ° C.) to (Ac 3 transformation point−30 ° C.), and then a cooling rate of 5 ° C./second or more. Then, the second accelerated cooling is performed. In this method, the structure unit can be made fine by making the structure before reheating a quenching structure, and by reheating above the Ac 1 transformation point, high temperature tempered bainite or martensite + austenite structure Become. Carbide diffuses from tempered bainite and martensite to reverse-transformed austenite, and the hardness of tempered bainite and martensite is greatly reduced, and then γ enriched with C is transformed into a hard phase by accelerated cooling. It can be a complex structure of phases. The reason for setting the range of each condition in this method is as follows.

加熱温度:950℃未満では、圧延温度が低くなり過ぎ、1250℃を超えるとオーステナイト粒が粗大化し、母材靭性が劣化するため、950〜1250℃で加熱する必要がある。   When the heating temperature is less than 950 ° C., the rolling temperature becomes too low, and when it exceeds 1250 ° C., the austenite grains become coarse and the base material toughness deteriorates. Therefore, it is necessary to heat at 950 to 1250 ° C.

圧延温度:圧延温度がAr変態点未満となると、組織に異方性が生じ、衝撃吸収エネルギーが低下する恐れがある上、製造上は圧延負荷が高まり、生産性が低下することになる。 Rolling temperature: When the rolling temperature is lower than the Ar 3 transformation point, anisotropy occurs in the structure, and the impact absorption energy may be reduced. In addition, the rolling load is increased in production and the productivity is lowered.

冷却速度、冷却停止温度:冷却速度が10℃/秒未満であったり、冷却停止温度が400℃を超えると、組織が焼戻し組織にならないため、粒径が粗大になり、靭性とともに疲労亀裂進展抵抗性が低下する。   Cooling rate, cooling stop temperature: When the cooling rate is less than 10 ° C / second or the cooling stop temperature exceeds 400 ° C, the structure does not become a tempered structure, so the grain size becomes coarse, and fatigue crack growth resistance along with toughness Sex is reduced.

再加熱温度:(Ac変態点+30℃)未満では、α→γ変態が殆ど起こらず、十分な硬質相を確保することができない。(Ac変態点+30℃)を超えると、再加熱後に殆どがα→γ変態してしまい、その後の焼入れで全て硬質相となってしまう。 When the reheating temperature is less than (Ac 1 transformation point + 30 ° C.), the α → γ transformation hardly occurs and a sufficient hard phase cannot be secured. If it exceeds (Ac 3 transformation point + 30 ° C.), most of them undergo α → γ transformation after reheating, and all of them become a hard phase by subsequent quenching.

2回目の加速冷却速度:この冷却速度が5℃/秒未満では、硬質相の硬度が十分とならない。   Second accelerated cooling rate: When the cooling rate is less than 5 ° C./second, the hardness of the hard phase is not sufficient.

最終冷却停止温度:このときの停止温度が400℃を超えると、自己焼き戻しによって、硬質相が軟化してしまい、硬度が十分に確保できなくため、冷却停止温度は400℃以下とする必要があり、好ましくは300℃以下とするのが良い。   Final cooling stop temperature: If the stop temperature at this time exceeds 400 ° C., the hard phase is softened by self-tempering and the hardness cannot be sufficiently secured, so the cooling stop temperature needs to be 400 ° C. or less. Yes, preferably 300 ° C. or lower.

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含されるものである。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited by the following examples, but may be appropriately modified within a range that can meet the purpose described above and below. Of course, it is possible to implement them, and they are all included in the technical scope of the present invention.

下記表1、2に示す化学成分組成の鋼材を転炉で溶製し、連続鋳造および熱間圧延により各種鋼板を製作した。表1、2に示した変態点(Ar、Ar、Ac、Ac)は下記(1)〜(4)式によって求められた値である。このときの製造条件を表3、4に示す。尚、このときの温度については、t/4(tは板厚)の位置における温度で管理したものであり、詳細な温度管理の手順は下記の通りである。得られた鋼板を切断および表面研削を行って、最終的に100×100×25(mm)の大きさの試験片を作製した(試験片A)。試験片Aの外観形状を図1に示す。
Ar=868-369・[C]+24.6・[Si]-68.1・[Mn]-36.1・[Ni]-20.7・[Cu]-24.8・[Cr]
+29.6・[Mo]+190・[V] …(1)
Ar=630.5+51.6・[C]+122.4・[Si]-64.8・[Mn]-57.5・[Mo] …(2)
Ac=723-14・[Mn]+22・[Si]-14.4・[Ni]+23.3・[Cr] …(3)
Ac=908-223.7・[C]+30.49・[Si]-34.3・[Mn]+37.92・[V]-23.5・[Ni] …(4)
但し、[C],[Si],[Mn],[Ni],[Cu],[Cr],[Mo]および[V]は、夫々C,Si,Mn,Ni,Cu,MoおよびVの含有量(質量%)を示す。
Steel materials having the chemical composition shown in the following Tables 1 and 2 were melted in a converter, and various steel plates were produced by continuous casting and hot rolling. The transformation points (Ar 3 , Ar 1 , Ac 1 , Ac 3 ) shown in Tables 1 and 2 are values obtained by the following formulas (1) to (4). The production conditions at this time are shown in Tables 3 and 4. The temperature at this time is managed by the temperature at the position of t / 4 (t is the plate thickness), and the detailed temperature management procedure is as follows. The obtained steel plate was cut and subjected to surface grinding to finally produce a test piece having a size of 100 × 100 × 25 (mm) (test piece A). The external shape of the test piece A is shown in FIG.
Ar 3 = 868-369 ・ [C] +24.6 ・ [Si] -68.1 ・ [Mn] -36.1 ・ [Ni] -20.7 ・ [Cu] -24.8 ・ [Cr]
+29.6 ・ [Mo] +190 ・ [V] (1)
Ar 1 = 630.5 + 51.6 [C] +122.4 [Si] -64.8 [Mn] -57.5 [Mo] (2)
Ac 1 = 723-14 · [Mn] +22 · [Si] -14.4 · [Ni] +23.3 · [Cr] ... (3)
Ac 3 = 908-223.7 ・ [C] +30.49 ・ [Si] -34.3 ・ [Mn] +37.92 ・ [V] -23.5 ・ [Ni] (4)
However, [C], [Si], [Mn], [Ni], [Cu], [Cr], [Mo] and [V] are C, Si, Mn, Ni, Cu, Mo and V, respectively. Content (mass%) is shown.

[温度管理の手順]
1.プロセスコンピュータを用い、加熱開始から加熱終了までの雰囲気温度や在炉時間に基づいて鋼片の表面から裏面までの任意の位置(例えば、t/4位置)の加熱温度を算出する。
2.算出した加熱温度を用い、圧延中の圧延パススケジュールやパス間の冷却方法(水冷あるいは空冷)のデータに基づいて、板厚方向の任意の位置における圧延温度を計算しつつ圧延を実施する。
3.鋼板の表面温度は圧延ライン上に設置された放射型温度計を用いて実測する。但し、プロセスコンピュータでも理論値を計算しておく。
4.粗圧延開始時、粗圧延終了時、仕上げ圧延開始時にそれぞれ実測した鋼板の表面温度を、プロセスコンピュータから算出される計算温度と照合する。
5.計算温度と実測温度の差が±30℃以上の場合は、計算表面温度が実測温度と一致するように再計算してプロセスコンピュータ上の計算温度とし、±30℃未満の場合は、プロセスコンピュータから算出された計算温度をそのまま用いる。
6.上記算出された計算温度を用い、制御対象としている領域の圧延温度を管理する。
[Temperature management procedure]
1. Using a process computer, the heating temperature at an arbitrary position (for example, t / 4 position) from the front surface to the back surface of the steel slab is calculated based on the atmospheric temperature from the start of heating to the end of heating and the in-furnace time.
2. Using the calculated heating temperature, rolling is performed while calculating the rolling temperature at an arbitrary position in the sheet thickness direction based on the rolling pass schedule during rolling and the data of the cooling method (water cooling or air cooling) between passes.
3. The surface temperature of the steel sheet is measured using a radiation type thermometer installed on the rolling line. However, the theoretical value is also calculated in the process computer.
4). The surface temperature of the steel sheet measured at the start of rough rolling, at the end of rough rolling, and at the start of finish rolling is collated with a calculated temperature calculated from a process computer.
5). If the difference between the calculated temperature and the measured temperature is ± 30 ° C or more, recalculate the calculated surface temperature so that it matches the measured temperature to obtain the calculated temperature on the process computer. The calculated temperature is used as it is.
6). Using the calculated temperature calculated above, the rolling temperature in the region to be controlled is managed.

Figure 0004502950
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Figure 0004502950
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また、図2に示すように20×20×5(mm)の小試験片4個を、100×100×25(mm)の大試験片(前記試験片Aと同じもの)に接触させて、すきま部を形成した試験片Bを作製した。すきま形成用の小試験片と大試験片とは同じ化学成分組成の鋼材として、表面仕上げも前記試験片Aと同じ表面研削とした。そして小試験片の中心に5mmφの孔を、基材側(大試験片側)にねじ孔を開けて、M4プラスチック製ねじで固定した。   Further, as shown in FIG. 2, four small test pieces of 20 × 20 × 5 (mm) are brought into contact with a large test piece of 100 × 100 × 25 (mm) (the same as the test piece A), A test piece B having a clearance was formed. The small test piece and the large test piece for forming the gap were steel materials having the same chemical composition, and the surface finish was the same as that of the test piece A. Then, a hole of 5 mmφ was formed in the center of the small test piece, and a screw hole was made on the base material side (large test piece side), and fixed with an M4 plastic screw.

更に、平均厚さ250μmのタールエポキシ樹脂塗装(下塗り:ジンクリッチプライマー)を全面に施した試験片C(図3)も用いた。そして防食のための塗膜に傷が付いて素地の鋼材が露出した場合の腐食進展度合いを調べるために、試験片Cの片面には素地まで達するカット傷(長さ:100mm、幅:約0.5mm)をカッターナイフで形成した。   Further, a test piece C (FIG. 3) on which an entire thickness of 250 μm thick tar epoxy resin coating (undercoating: zinc rich primer) was applied was used. Then, in order to investigate the degree of corrosion progress when the base steel material is exposed due to scratches on the anticorrosion coating film, the cut surface (length: 100 mm, width: about 0) is reached on one side of the test piece C. 0.5 mm) was formed with a cutter knife.

前記表3、4に示した製造方法で得られた各供試材について、試験片A、試験片Bおよび試験片Cを夫々5個ずつ用い腐食試験に供した。このときの腐食試験方法は次の通りである。   About each sample material obtained with the manufacturing method shown in the said Table 3, 4, the test piece A, the test piece B, and five test pieces C were used for the corrosion test, respectively. The corrosion test method at this time is as follows.

[腐食試験方法]
まず海洋環境を模擬して、海水噴霧試験と恒温恒湿試験の繰り返しによる複合サイクル腐食試験を行った。海水噴霧試験では、水平から60°の角度で傾けて供試材(各試験片A〜C)を試験槽内に設置し、35℃の人工海水(塩水)を霧状に噴霧させた。塩水の噴霧は常時連続して行った。このとき試験槽内において、水平に設置した面積80cmの円形皿に1時間当たりに1.5±0.3mLの人工海水が任意の位置で採取されるような噴霧量に予め調整した。恒温恒湿試験は、温度:60℃、湿度:95%に調整した試験槽内に、供試材を水平から60°の角度で傾けて設置して行った。海水噴霧試験:4時間、恒温恒湿試験:4時間を1サイクルとして、これらを交互に行って、供試材を腐食させた。トータルの試験時間は6ヶ月間とした。
[Corrosion test method]
First, a combined cycle corrosion test was conducted by simulating a marine environment and repeating a seawater spray test and a constant temperature and humidity test. In the seawater spray test, the specimen (each test piece A to C) was tilted at an angle of 60 ° from the horizontal, and was placed in a test tank, and 35 ° C artificial seawater (salt water) was sprayed in the form of a mist. Spraying of salt water was continuously performed. At this time, in the test tank, the spray amount was adjusted in advance so that 1.5 ± 0.3 mL of artificial seawater was collected at an arbitrary position per hour on a circular dish having an area of 80 cm 2 installed horizontally. The constant temperature and humidity test was carried out by placing the test material at an angle of 60 ° from the horizontal in a test tank adjusted to a temperature of 60 ° C. and a humidity of 95%. Seawater spray test: 4 hours, constant temperature and humidity test: 4 hours as one cycle, these were alternately performed to corrode the specimen. The total test time was 6 months.

(1)試験片Aについては、試験前後の重量変化を平均板厚減少量D-ave(mm)に換算し、試験片5個の平均値を算出して、各供試材の全面腐食性を評価した。また、触針式三次元形状測定装置を用いて試験片Aの最大侵食深さD-max(mm)を求め、平均板厚減少量[D-ave(mm)]で規格化して(即ち、D-max/D-aveを算出して)、腐食均一性を評価した。尚、試験後の重量測定および板厚測定は、クエン酸水素二アンモニウム水溶液中での陰極電解法[JIS K8284]により鉄錆等の腐食生成物を除去してから行った。
(2)試験片Bについては、すきま部(接触面)の目視観察を行ってすきま腐食発生の有無を調べ、すきま腐食が認められる場合には、上記陰極電解法により腐食生成物を除去し、触針式三次元形状測定装置を用いて最大すきま腐食深さD-crev(mm)を測定した。
(3)塗装処理を施した試験片C(カット傷付き)については、試験後にカット傷を形成した面における塗膜膨れ面積の比率(膨れ面積率)を測定した。膨れ面積率は格子点法(格子間隔1mm)によって求めた。即ち、膨れの認められた格子点の数を全格子点数で除したものを膨れ面積率と定義して、試験片5個の平均値を求めた。また、カット傷に垂直方向の塗膜膨れ幅をノギスで測定し、試験片5個の最大値を最大膨れ幅と定義した。
(1) For test piece A, the weight change before and after the test is converted into the average thickness reduction D-ave (mm), the average value of the five test pieces is calculated, and the overall corrosivity of each specimen is calculated. Evaluated. Further, the maximum erosion depth D-max (mm) of the test piece A is obtained using a stylus type three-dimensional shape measuring apparatus, and normalized by the average thickness reduction amount [D-ave (mm)] (that is, D-max / D-ave was calculated) and corrosion uniformity was evaluated. In addition, the weight measurement and the plate thickness measurement after the test were performed after removing corrosion products such as iron rust by the cathodic electrolysis method [JIS K8284] in an aqueous solution of diammonium hydrogen citrate.
(2) For test piece B, the crevice portion (contact surface) was visually observed to check for crevice corrosion. If crevice corrosion was observed, the corrosion product was removed by the cathodic electrolysis method, The maximum crevice corrosion depth D-crev (mm) was measured using a stylus type three-dimensional shape measuring apparatus.
(3) About the test piece C (with cut flaws) which performed the coating process, the ratio (bulging area rate) of the coating film swollen area in the surface which formed the cut flaw after a test was measured. The swollen area ratio was determined by a lattice point method (lattice interval 1 mm). That is, an average value of five test pieces was obtained by defining a swelling area ratio by dividing the number of lattice points where swelling was observed by the total number of lattice points. In addition, the swollen width of the coating film in the direction perpendicular to the cut flaw was measured with calipers, and the maximum value of five test pieces was defined as the maximum swollen width.

上記耐全面腐食性(D-ave)、腐食均一性(D-max/D-ave)、耐すきま腐食性(D-crev)、塗装耐食性(膨れ面積率および最大膨れ幅)の評価基準は下記表5に示す通りである。   The evaluation criteria for the above general corrosion resistance (D-ave), corrosion uniformity (D-max / D-ave), crevice corrosion resistance (D-crev), and coating corrosion resistance (blowing area ratio and maximum swollen width) are as follows: As shown in Table 5.

Figure 0004502950
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また各供試材について、疲労亀裂進展速度、(硬質相/軟質相)の硬さ比(Hv/Hv)、および軟質相の粒径を下記の方法にて測定した。 Regarding each sample, the fatigue crack growth rate was measured by the hardness ratio (hard phase / soft phase) (Hv 1 / Hv 2) , and the particle size of the soft phase of the following methods.

[疲労亀裂進展速度]
熱間圧延材を切断し、ASTM E647に準拠し、コンパクト型試験片を用いて、疲労亀裂進展試験を実施することによって、疲労亀裂進展速度を求めた。この際、下記(5)式によって規定されるパリス則が成り立つ安定成長領域ΔK=20(MPa・√m)での値を代表値として評価した。尚、疲労亀裂進展速度の評価、基準については、通常の鋼材が4〜6×10−5mm/cycle(ΔK=20のとき)程度の進展速度であることから、3.5×10−5mm/cycle以下を基準とした。
da/dn=C(ΔK) …(5)
但し、a:亀裂長さ,n:繰り返し数,C,m:材料、荷重等の件で決まる定数を夫々示す。
[Fatigue crack growth rate]
The hot-rolled material was cut, and the fatigue crack growth rate was determined by conducting a fatigue crack growth test using a compact test piece in accordance with ASTM E647. At this time, the value in the stable growth region ΔK = 20 (MPa · √m) where the Paris law defined by the following equation (5) is satisfied was evaluated as a representative value. Regarding the evaluation and standard of the fatigue crack growth rate, the normal steel material has a growth rate of about 4 to 6 × 10 −5 mm / cycle (when ΔK = 20), so 3.5 × 10 −5. The standard was mm / cycle or less.
da / dn = C (ΔK) m (5)
Here, a: crack length, n: number of repetitions, C, m: constants determined by matters such as material and load, respectively.

[(硬質相/軟質相)の硬さ比]
硬質相のビッカース硬さHv、および軟質相のビッカース硬さHvを、10gfのマイクロビッカース硬度計を用いて測定し、各5点の平均値を求め、硬さ比(Hv/Hv)を計算した。
[Hardness ratio of (hard phase / soft phase)]
The Vickers hardness Hv 1 of the hard phase and the Vickers hardness Hv 2 of the soft phase were measured using a 10 gf micro Vickers hardness meter, and the average value of each of the five points was determined, and the hardness ratio (Hv 1 / Hv 2 ) Was calculated.

[軟質相の粒径の測定方法]
(a)鋼材の圧延方向と平行な方向で切断し、板厚の表裏面部を含むサンプルを準備した。
(b)♯150〜♯1000までの湿式エメリー研磨紙若しくはそれと同等の機能を有する研磨方法を用いて研磨し、ダイヤモンドスラリー等の研磨材を用いて鏡面仕上げを施した。
(c)研磨されたサンプルを、3%ナイタール溶液(腐食液)を用いて腐食し、軟質相の結晶粒界を現出させた。
(d)現出させた組織を100倍若しくは400倍の倍率で写真撮影し(6cm×8cmの写真として撮影)、画像解析装置に取り込んだ(100倍では600μm×800μm、400倍では150μm×200μmに相当)。この取り込みに当っては、いずれの倍率においても、1mm×1mmに相当する枚数(100倍では少なくとも6枚の視野、400倍では35枚分の視野)を取り込んだ。
(e)画像解析装置において、一つの粒界に囲まれた領域と同等の面積を有する円に換算し、換算された円の直径を円相当軟質相の粒径と定義した。
(f)全ての視野について測定された値の平均値を平均円相当軟質相粒径として算出した。
[Measurement method of particle size of soft phase]
(A) It cut | disconnected in the direction parallel to the rolling direction of steel materials, and the sample containing the front and back surface part of board thickness was prepared.
(B) Polishing was performed using a wet emery polishing paper of # 150 to # 1000 or a polishing method having the same function, and a mirror finish was performed using an abrasive such as diamond slurry.
(C) The polished sample was corroded using a 3% nital solution (corrosive solution) to reveal the crystal grain boundaries of the soft phase.
(D) The exposed tissue was photographed at a magnification of 100 times or 400 times (taken as a photograph of 6 cm × 8 cm) and taken into an image analyzer (600 μm × 800 μm at 100 times, 150 μm × 200 μm at 400 times) Equivalent). In this capture, the number of sheets corresponding to 1 mm × 1 mm (at least 6 fields of view at 100 × and 35 fields of view at 400 ×) was captured at any magnification.
(E) In the image analysis apparatus, the image was converted into a circle having an area equivalent to that of a region surrounded by one grain boundary, and the diameter of the converted circle was defined as the particle diameter of the equivalent-circle soft phase.
(F) The average of the values measured for all visual fields was calculated as the average equivalent-circle soft phase particle size.

腐食試験結果および疲労試験進展速度の測定結果を、硬さ比および軟質相粒径(円相当直径)と共に一括して下記表6、7に示す。   The results of the corrosion test and the fatigue test progress rate are shown in Tables 6 and 7 below together with the hardness ratio and the soft phase particle size (equivalent circle diameter).

Figure 0004502950
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Figure 0004502950
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これらの結果から次のように考察できる。CoまたはMgのどちらかを含有しないNo.3〜6のもの、CoまたはMgの含有量が本発明で規定する下限値に満たないNo.8〜10のものは、CoまたはMgの添加効果によって、従来鋼(No.1、2)に比べて耐全面腐食性はやや改善している。しかしながら、Coが含有されていないNo.2、3のものおよびCo量が不足しているNo.7、8のものでは、腐食均一性と膨れ面積率で改善効果が認められない。またMgが含有されていないNo.5、6のものおよびMg量が不足しているNo.9、10のものでは、耐すきま腐食性と最大膨れ幅で改善効果が認められず、船舶用鋼材の耐食性としては不十分である。   These results can be considered as follows. No. containing no Co or Mg No. 3-6, the content of Co or Mg is less than the lower limit specified in the present invention. 8 to 10 have slightly improved overall corrosion resistance compared to conventional steels (Nos. 1 and 2) due to the effect of addition of Co or Mg. However, no. No. 2, 3 and No. with insufficient amount of Co. In the case of 7 and 8, the improvement effect is not recognized by the corrosion uniformity and the swollen area ratio. No. No Mg is contained. Nos. 5 and 6 and No. in which the amount of Mg is insufficient. Nos. 9 and 10 are not sufficient as the corrosion resistance of marine steel materials because no improvement effect is observed in the crevice corrosion resistance and the maximum swollen width.

これに対して、CoおよびMgを併用して適性量含有させたもの(No.11〜59)はこれらの元素の添加による相乗効果でいずれの耐食性も従来鋼(No.1、2)より優れており、船舶用耐食鋼として好ましいことがわかる。特に、CoおよびMgの併用に加えて、更にCu,Cr,Ni,Ti,Ca,MoおよびW等の耐食性向上元素を含有させることによって、鋼材の耐食性が更に向上していることが分かる。   On the other hand, those containing a suitable amount of Co and Mg in combination (Nos. 11 to 59) are superior to the conventional steels (Nos. 1 and 2) because of the synergistic effect resulting from the addition of these elements. It can be seen that it is preferable as a marine corrosion resistant steel. In particular, in addition to the combined use of Co and Mg, it can be seen that the corrosion resistance of the steel material is further improved by further containing a corrosion resistance improving element such as Cu, Cr, Ni, Ti, Ca, Mo and W.

このうちCu,Cr,NiまたはTiを添加した供試材では、特に塗装供試材の最大膨れ幅を低減させる効果が認められ、これらの元素の錆緻密化がカット部の錆安定化に作用して腐食進展を抑制したものと推察される。また、Caは耐すきま腐食性を高める効果が認められ(No.22〜24、29,30等)、Caがすきま内のpH低下抑制を更に強化して腐食を低減したものと考えられる。更に、MoやWの添加は、腐食均一性や塗装膨れ性の向上に非常に効果のあることが分かる(No.48〜57等)。また、No.31〜59等の結果から明らかなように、([Co]/[Mg])の値を適切に調整することによって、各種耐食性が大幅に優れる結果となっていることが分かる。   Of these, the specimens added with Cu, Cr, Ni or Ti are particularly effective in reducing the maximum swollen width of the paint specimen, and the rust densification of these elements acts to stabilize the rust in the cut part. Thus, it is presumed that the corrosion progress was suppressed. Further, Ca has an effect of increasing crevice corrosion resistance (No. 22 to 24, 29, 30 and the like), and it is considered that Ca further strengthens the suppression of pH lowering in the crevice and reduces corrosion. Furthermore, it can be seen that the addition of Mo and W is very effective in improving the corrosion uniformity and the paint swellability (No. 48 to 57, etc.). No. As is apparent from the results of 31-59 and the like, it can be seen that by appropriately adjusting the value of ([Co] / [Mg]), various corrosion resistances are greatly improved.

一方、疲労亀裂進展速度に関しては、好ましい製造条件を外れたもの(No.12,15,17,19,21,24,28,30,32,34,36,38,40,42,45,47,49,51,53,55,57および59)では、結晶粒の粗大化が起こったり、十分な硬質相硬さが得られないことによって硬さ比(Hv/Hv)が適切な値にならず、疲労亀裂進展速度が速くなっていることが分かる。このデータに基づいて、硬さ比(Hv/Hv)と疲労亀裂進展速度の関係を図4に示すが、硬さ比を1.5〜5.0の範囲に規定することによって、疲労亀裂進展速度が低くなっていることが分かる。 On the other hand, with respect to the fatigue crack growth rate, those that deviated from the preferable manufacturing conditions (No. 12, 15, 17, 19, 21, 24, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 45, 47). , 49, 51, 53, 55, 57 and 59), the coarseness of crystal grains occurs, or the hardness ratio (Hv 1 / Hv 2 ) is an appropriate value because sufficient hard phase hardness cannot be obtained. It can be seen that the fatigue crack growth rate is increased. Based on this data, the relationship between the hardness ratio (Hv 1 / Hv 2 ) and the fatigue crack growth rate is shown in FIG. 4, but by defining the hardness ratio in the range of 1.5 to 5.0, fatigue It can be seen that the crack growth rate is low.

耐食性試験に用いた試験片Aの外観形状を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the external appearance shape of the test piece A used for the corrosion resistance test. 耐食性試験に用いた試験片Bの外観形状を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the external appearance shape of the test piece B used for the corrosion resistance test. 耐食性試験に用いた試験片Cの外観形状を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the external appearance shape of the test piece C used for the corrosion resistance test. 硬さ比と疲労亀裂進展速度の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between hardness ratio and fatigue crack growth rate.

Claims (6)

C:0.01〜0.2%(質量%の意味、以下同じ)、Si:0.01〜1%、Mn:0.01〜2%、Al:0.005〜0.1%を夫々含有する他、Co:0.01〜1%およびMg:0.0005〜0.02%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、フェライト、焼戻しベイナイトおよび焼戻しマルテンサイトよりなる群から選ばれる1種以上からなる軟質相とベイナイトおよび/またはマルテンサイト(島状マルテンサイトを含む)からなる硬質相とからなる複合組織であり、且つ硬質相のビッカース硬さHvと軟質相のビッカース硬さHvの比(Hv/Hv)が1.5〜5.0であり、軟質相の粒径が円相当直径で20μm以下であり、下記(1)式であるda/dnが3.5×10 −5 mm/cycle以下を満たすことを特徴とする耐食性および疲労亀裂進展抵抗性に優れた船舶用鋼材。
da/dn=C(ΔK) ・・・(1)
(但し、a:亀裂長さ,n:繰り返し数,C,m:材料定数,ΔK:安定成長領域,ΔK=20(MPa・√m))
C: 0.01 to 0.2% (meaning of mass%, the same shall apply hereinafter), Si: 0.01 to 1%, Mn: 0.01 to 2%, Al: 0.005 to 0.1%, respectively In addition to Co: 0.01 to 1% and Mg: 0.0005 to 0.02%, the balance consisting of Fe and inevitable impurities, selected from the group consisting of ferrite, tempered bainite and tempered martensite A Viscos hardness Hv 1 of the hard phase and a Vickers hardness of the soft phase, which is a composite structure composed of one or more kinds of the soft phase and a hard phase composed of bainite and / or martensite (including island martensite). a Hv ratio of 2 (Hv 1 / Hv 2) is 1.5 to 5.0 are, der 20μm or less particle size with a circle equivalent diameter of the soft phases is, the da / dn is the following equation (1) 3.5 × 10 -5 mm / cycl Corrosion resistance and fatigue crack growth resistance in good marine steel to satisfy the following.
da / dn = C (ΔK) m (1)
(Where, a: crack length, n: number of repetitions, C, m: material constant, ΔK: stable growth region, ΔK = 20 (MPa · √m))
Coの含有量[Co]とMgの含有量[Mg]の比の値([Co]/[Mg])が2〜350である請求項1に記載の船舶用鋼材。 2. The marine steel material according to claim 1, wherein the value ([Co] / [Mg]) of the Co content [Co] and the Mg content [Mg] is 2 to 350. 3. 更に、Cu:1.5%以下(0%を含まない)、Cr:1%以下(0%を含まない)、Ni:2%以下(0%を含まない)およびTi:0.1%以下(0%を含まない)よりなる群から選ばれる1種以上を含有する請求項1または2に記載の船舶用鋼材。 Further, Cu: 1.5% or less (not including 0%), Cr: 1% or less (not including 0%), Ni: 2% or less (not including 0%), and Ti: 0.1% or less The marine steel material of Claim 1 or 2 containing 1 or more types chosen from the group which consists of (it does not contain 0%). 更に、Ca:0.02%以下(0%を含まない)を含有する請求項1〜のいずれかに記載の船舶用鋼材。 Furthermore, the steel materials for ships in any one of Claims 1-3 containing Ca: 0.02% or less (excluding 0%). 更に、Mo:0.5%以下(0%を含まない)および/またはW:0.3%以下(0%を含まない)を含有する請求項1〜のいずれかに記載の船舶用鋼材。 The marine steel according to any one of claims 1 to 4 , further comprising Mo: 0.5% or less (excluding 0%) and / or W: 0.3% or less (not including 0%). . 更に、B:0.01%以下(0%を含まない)、V:0.1%以下(0%を含まない)およびNb:0.05%以下(0%を含まない)よりなる群から選ばれる1種以上を含有する請求項1〜のいずれかに記載の船舶用鋼材。 Further, from the group consisting of B: 0.01% or less (excluding 0%), V: 0.1% or less (not including 0%), and Nb: 0.05% or less (not including 0%) The marine steel material according to any one of claims 1 to 5 , comprising one or more selected.
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