JP4515429B2 - 溶接熱影響部の靭性および脆性亀裂停止特性に優れた鋼材およびその製法 - Google Patents
溶接熱影響部の靭性および脆性亀裂停止特性に優れた鋼材およびその製法 Download PDFInfo
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Description
Tiは、鋼材中にTiの酸化物を生成してHAZ靭性の向上に寄与する元素である。こうした効果を有効に発揮させるには、Tiは0.005%以上含有させることが好ましく、より好ましくは0.007%以上、更に好ましくは0.01%以上とする。しかし過剰に添加すると、酸化物が多量に生成し過ぎて鋼材(母材)の靭性を劣化させるため、0.08%以下に抑えるべきである。好ましくは0.07%以下であり、より好ましくは0.06%以下とする。
Ar3変態点(℃)=868−369×[C]+24.6×[Si]−68.1×[Mn]−36.1×[Ni]−20.7×[Cu]−24.8×[Cr]+190×[V] …(1)
但し、[ ]は、各元素の含有量(質量%)を示している。
真ひずみ=ln(ts/tf) …(2)
各鋼板のt/4位置における横断面からサンプルを切り出した。切り出されたサンプル表面を島津製作所製「EPMA−8705(装置名)」を用いて600倍で観察し、最大径が0.2μm以上の析出物について成分組成を定量分析した。観察条件は、加速電圧を20kV,試料電流を0.01μA,観察視野面積を1〜5cm2,分析個数を100個とし、特性X線の波長分散分光により析出物中央部での成分組成を定量分析した。分析対象元素は、Al,Mn,Si,Ti,Zr,Ca,La,CeおよびOとし、既知物質を用いて各元素の電子線強度と元素濃度の関係を予め検量線として求めておき、次いで、前記析出物から得られた電子線強度と前記検量線からその析出物の元素濃度を定量した。
次に、溶接時に熱影響を受けるHAZの靭性を評価するために、大入熱溶接(入熱量40〜60kJ/mm)を模擬して溶接再現試験を行なった。溶接再現試験は、上記鋼片全体が1400℃になる様に加熱し、この温度で30秒または50秒間保持した後、冷却して行った。冷却速度は、800℃から500℃に冷却するときの時間(Tc)が300秒となるように調整した。
鋼板のおもて面と裏面を含むと共に、圧延方向に平行で且つ鋼材表面(鋼材のおもて面)に対して垂直な面が露出するようにサンプルを切り出し、この露出面を研磨して鏡面仕上げした。露出面の研磨には#150〜#1000までの湿式エメリー研磨紙を用いて研磨した後、研磨剤としてダイヤモンドスラリーを用いて鏡面仕上げした。
脆性亀裂停止特性は、社団法人日本溶接協会(WES)発行の鋼種認定試験方法(2003年3月31日制定)で規定される「脆性破壊伝播停止試験」に準じて行った。試験は、脆性破壊伝播停止試験方法の図7.2に示されている形状の試験片を用い、該試験片に−190℃〜+60℃の範囲から選ばれる任意の温度範囲で温度勾配をつけて4試験体分行った。Kca値は下記(3)式で算出した。下記(3)式中、cは伝播部入口から脆性亀裂先端までの長さ、Tは脆性亀裂先端の温度(単位はK)、σは伝播部のグロス応力、Wは伝播部幅を示している。
Claims (8)
- C :0.03〜0.18%(「質量%」の意味。以下同じ)、
Si:0.5%以下(0%を含まない)、
Mn:0.9〜2.0%、および
N :0.003〜0.01%を含み、
P :0.02%以下(0%を含まない)、
S :0.015%以下(0%を含まない)、および
Al:0.01%以下(0%を含まない)を満足すると共に、
更に、REM:0.001〜0.1%および/またはCa:0.0003〜0.02%と、
Zr:0.001〜0.05%を夫々含有し、
残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼材であって、
REMおよび/またはCaと、Zrとを単独酸化物もしくは複合酸化物として含有し、且つ
厚みt(mm)の鋼材の金属組織を観察したときに、鋼材表面からt/100位置までの領域におけるフェライト粒の平均粒径が25μm以下であることを特徴とする溶接熱影響部の靭性および脆性亀裂停止特性に優れた鋼材。 - 前記鋼材に含まれる全酸化物の組成を測定し、単独酸化物として質量換算したときに、REMの酸化物および/またはCaOの合計が5%以上で、ZrO2が5%以上を満足するものである請求項1に記載の鋼材。
- 前記鋼材が、更に他の元素として、Ti:0.08%以下(0%を含まない)を含むと共に、前記Tiを単独酸化物または複合酸化物として含有するものである請求項1または2に記載の鋼材。
- 前記鋼材に含まれる全酸化物の組成を測定し、単独酸化物として質量換算したときに、Tiの酸化物が0.3%以上を満足するものである請求項3に記載の鋼材。
- 前記鋼材が、更に他の元素として、
Cu:2%以下(0%を含まない)、
Ni:3.5%以下(0%を含まない)、
Cr:3%以下(0%を含まない)、
Mo:1%以下(0%を含まない)、
Nb:0.25%以下(0%を含まない)、
V :0.1%以下(0%を含まない)、および
B :0.005%以下(0%を含まない)よりなる群から選ばれる1種以上の元素を含むものである請求項1〜4のいずれかに記載の鋼材。 - 請求項1〜5のいずれかに記載の鋼材を製造する方法であって、溶存酸素量を0.0020〜0.010%の範囲に調整した溶鋼へ、REMおよびCaよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素と、Zrを添加することを特徴とする溶接熱影響部の靭性および脆性亀裂停止特性に優れた鋼材の製法。
- 請求項3〜5のいずれかに記載の鋼材を製造する方法であって、溶存酸素量を0.0020〜0.010%の範囲に調整した溶鋼へ、REMおよびCaよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素と、TiとZrを添加することを特徴とする溶接熱影響部の靭性および脆性亀裂停止特性に優れた鋼材の製法。
- 上記溶存酸素量を調整した溶鋼へ、REMおよびCaよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素とZrを添加するに先立って、Tiを添加する請求項7に記載の製法。
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- 2006-09-29 JP JP2006269025A patent/JP4515429B2/ja not_active Expired - Fee Related
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