JP4673784B2 - 優れた溶接熱影響部靭性を有する高強度鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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本発明の要旨は、以下の通りである。
C:0.03〜0.12%、
Si:0.05〜0.50%、
Mn:1.60〜1.98%、
P:0.015%以下、
S:0.001〜0.015%、
Cu+Ni:0.10%未満、
Al:0.005%未満、
Ti:0.005〜0.030%、
Nb:0.005〜0.100%、
N:0.0025〜0.0060%、
B:0.0005〜0.0020%、
O:0.0010〜0.0040%、
を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、溶接熱影響部(Heat Affected Zone;HAZ)における粒界フェライト分率が5%以下かつアシキュラーフェライトサイズが円相当径で10μm以下を満たすことを特徴とする570N/mm2級の高強度高靭性鋼板。
Mo:0.20%以下、
V:0.10%以下、
Cr:0.50%以下、
Ca:0.0035%以下、
Mg:0.0050%以下、
の一種または二種以上を加えたことを特徴とする上記(1)に記載の570N/mm2級の高強度高靭性鋼板。
Cは強度を確保するために必要な元素であり、0.03%以上の添加が必要であるが、多量の添加はHAZの靱性低下を招くおそれがあるために、その上限値を0.12%とする。
Siは脱酸剤として、また固溶強化により鋼の強度を増加させるのに有効な元素であるが、0.05%未満の含有量ではそれらの効果が少なく、0.50%を超えて含有すると、HAZ靱性を劣化させる。このため、Siは0.05〜0.50%に限定した。
Mnは、鋼の強度を増加するため高強度化には有効な元素である。またMnはSと結合してMnSを形成するが、これがIGFの生成核となり溶接熱影響部の有効結晶粒径微細化を促進することで、HAZ靱性の劣化を抑制する。そのため、高い強度を維持しながら溶接熱影響部の靱性を確保するためには1.60%以上の含有量が必要である。ただし、3.00%を超えるMnを添加すると靱性が劣化する。このため、Mnの上限は実施例に示した1.98%に限定した。
Pは、粒界に偏析して鋼の靱性を劣化させるので、できるだけ低減することが望ましいが、0.015%まで許容できるため、0.015%以下に限定した。
Sは、主にMnSを形成して鋼中に存在し、圧延冷却後の組織を微細にする作用を有するが、0.015%以上の含有は、板厚方向の靱性・延性を低下させる。このため、Sは0.015%以下であることが必須である。また、MnSをIGFの生成核として用い細粒化効果を得るためには、Sは0.001%以上の添加が必要である。そのため、Sは0.001〜0.015%に限定した。
Cuは従来強度を確保するために有効な元素であるが、Cuによる熱間加工性の低下を補償するためにCu添加量とほぼ同量のNiを添加することが必須となる。ところが、Niは、非常にコストの高い元素であるため、Niを多量に添加することは本発明鋼の目的である低コスト化を達成できない要因となりうる。このため、CuおよびNiはできる限り添加しないことが好ましい。しかし、スクラップを用いてスラブを製造する場合、それぞれ0.05%未満程度は不可避的に混入してしまうおそれがあるため、Cu+Niを0.10%未満に限定した。
Alは、TiOを生成させるためには少ない方が好ましいので、実質的にはAlは含有しないようにする必要がある。しかしながら、工業生産的に制約があり、0.005%程度が許容できる範囲であることから、Alは0.005%以下に限定した。
Tiは、Oと結合してIGFの生成促進を達成できるだけではなく、Nと結合して鋼中にTiNを形成させることができるため、0.005%以上の添加が望まれる。ただし、0.030%を超えてTiを添加すると、母材靱性を劣化させるおそれがあるため、Tiは0.005〜0.030%に限定した。
Nbは、オーステナイトの未再結晶域を拡大して、フェライトの細粒化を促進する効果があるとともに、Nb炭化物を生成し強度の確保を図ることができる元素であるため、0.005%以上が必要である。しかしながら、0.100%を超えるNbを添加すると、Nb炭化物によるHAZ脆化が生じやすくなるため、Nbは0.005〜0.100%に限定した。
Nは、Tiと結合して鋼中にTiNを形成させるために、0.0025%以上の添加が必要である。ただし、Nは固溶強化元素としても非常に大きな効果があるため、多量に添加するとHAZ靱性を劣化するおそれが考えられる。そのため、HAZ靱性に大きな影響を与えずTiNの効果を最大限に得られるように、Nの上限を0.0060%とした。
Bは、焼入性の向上効果およびIGFの細粒化を発現させるために0.0005%以上の添加が必要であるが、0.0020%以上添加すると過剰の粗大なBNが生成し、靱性劣化を引き起こす。そのため、Bは0.0005〜0.0020%に限定した。
Oは、TiOを形成させるために少なくとも0.0010%以上は必要であるが、0.0040%以上の添加では粗大なTiOを生成し、靱性を劣化するおそれが考えられる。そのため、Oは0.00010〜0.0040%に限定した。
Mo、V、Crは、いずれも焼入れ性向上に有効な元素であり、必要に応じ一種または二種以上を選択して含有できる。なかでもVは、VNでの組織微細化効果を最適化することができ、VNによる析出強化を促進させる効果を有する。また、Mo、V、Crの含有によりAr3点が低下することから、フェライト粒の微細化効果がさらに大きくなることが期待される。また、Ca添加により、MnSの形態を制御し、低温靱性をさらに向上させるため、厳しいHAZ特性を要求される場合は選択して添加できる。さらに、Mgは、HAZにおけるオーステナイトの粒成長を抑制し細粒化させる作用があり、その結果HAZ靱性が向上することから、特にHAZ靱性が厳しい場合には選択して添加できる。
Claims (4)
- 質量%で、
C:0.03〜0.12%、
Si:0.05〜0.50%、
Mn:1.60〜1.98%、
P:0.015%以下、
S:0.001〜0.015%、
Cu+Ni:0.10%未満、
Al:0.005%未満、
Ti:0.005〜0.030%、
Nb:0.005〜0.100%、
N:0.0025〜0.0060%、
B:0.0005〜0.0020%、
O:0.0010〜0.0040%、
を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、溶接熱影響部(Heat Affected Zone;HAZ)における粒界フェライト分率が5%以下かつアシキュラーフェライトサイズが円相当径で10μm以下を満たすことを特徴とする570N/mm2級の高強度高靭性鋼板。
- 質量%で、
Mo:0.20%以下、
V:0.10%以下、
Cr:0.50%以下、
Ca:0.0035%以下、
Mg:0.0050%以下、
の一種または二種以上を更に加えた、請求項1に記載の570N/mm2級の高強度高靭性鋼板。 - 請求項1あるいは請求項2に記載の化学成分の鋼片を1050℃以上1200℃以下の温度に加熱後、未再結晶温度域において累積圧下率で40%以上の熱間圧延をし、800℃以上で熱間圧延を完了させた後、760℃以上の温度から5℃/s以上の冷却速度で400℃以下まで冷却することを特徴とする570N/mm2級の高強度高靭性鋼板の製造方法。
- 請求項3で得られた鋼板を再加熱し、450〜650℃で焼戻し処理を施すことを特徴とする570N/mm2級の高強度高靭性鋼板の製造方法。
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