JP5276871B2 - Low yield specific thickness steel plate with excellent toughness of weld heat affected zone - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a low-yield ratio thick steel plate which exhibits excellent HAZ toughness not only in the case high heat input welding in which welding heat input is 20 kJ/mm is performed but also in the case welding in which a heat input volume is the relatively small one of 5 kJ/mm is performed. <P>SOLUTION: The thick steel plate satisfies a prescribed chemical componential composition, and further satisfies inequalities (1) and (2), and in which the volume fraction of ferrite is 5 to 50%, the diameter of the average equivalent circle of the ferrite is &le;100 &mu;m and the average hardness of a hard phase satisfies HV 150 to 400: inequality (1): 1.0&le;[Ti]/[N]&le;2.5 (wherein [Ti] and [N] represent the contents (mass%) of Ti and N, respectively), and (2): 2.0&le;1000&times;([Ca]+2&times;[S]+3&times;[O])&le;13.0 (wherein, [Ca], [S] and [O] represent the contents (mass%) of Ca, S and O, respectively). <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、建築、船舶、海洋構造物等の溶接構造物に適用される鋼板に関するものであり、殊に超大入熱溶接したときに熱影響を受ける部位(以下、「HAZ」と呼ぶことがある)の靭性に優れた低降伏比厚鋼板に関するものである。   The present invention relates to a steel plate applied to a welded structure such as a building, a ship, and an offshore structure, and is particularly referred to as a portion (hereinafter referred to as “HAZ”) that is affected by heat when performing super-high heat input welding. The present invention relates to a low yield specific thickness steel plate having excellent toughness.

船舶、建築、海洋構造物等の各分野における構造物は、鋼材を溶接によって接合して構築されるのが一般的であるが、こうした構造物に使用される鋼材には、安全性確保の観点から、鋼材強度は勿論、溶接部の靭性も良好であることが要求される。   Structures in various fields such as ships, buildings, and offshore structures are generally constructed by joining steel materials by welding, but steel materials used in such structures have a viewpoint of ensuring safety. Therefore, it is required that not only the steel material strength but also the toughness of the welded portion is good.

近年、溶接構造物の大型化に伴い、構造物の施工効率の向上と施工コストの低減の観点から、溶接施工効率の向上が求められ、溶接入熱の増大が指向されている。特に、溶接入熱が20kJ/mm以上となるような大入熱溶接が実施される傾向がある。   In recent years, with the increase in size of welded structures, from the viewpoint of improving the construction efficiency of the structure and reducing the construction cost, improvement in welding construction efficiency is required, and an increase in welding heat input is directed. In particular, there is a tendency that high heat input welding is performed such that the welding heat input is 20 kJ / mm or more.

上記のような大入熱溶接を実施するに当たっては、溶接母材(被溶接材としての鋼板)の熱影響を受けるHAZ[溶接金属と母材との界面(ボンド部)よりも母材側数mmの位置]における靭性が問題となる。このHAZは、溶接時に母材が溶融点直下の高温に晒され、金属組織におけるオーステナイト粒が粗大になり易く、しかも溶接入熱の増大によって冷却速度も遅くなるので、粗大組織が形成されやすい。こうしたことが原因して、HAZ靭性が低下しやすいという問題があった。   In carrying out the high heat input welding as described above, the HAZ [base metal side number of the weld metal-base metal interface (bond part) is affected by the heat of the weld base metal (steel plate as the welded material). The toughness at the position of mm] becomes a problem. In this HAZ, the base material is exposed to a high temperature just below the melting point during welding, the austenite grains in the metal structure tend to be coarse, and the cooling rate is also slowed due to the increase in welding heat input, so a coarse structure is likely to be formed. For these reasons, there has been a problem that the HAZ toughness tends to decrease.

大入熱溶接法を採用した場合のHAZ靭性劣化を抑制する鋼板として、これまでにも様々なものが提案されており、例えば特許文献1、2には、TiNを鋼板中に微細分散させると共に、MnSを複合析出させてオーステナイト粒の粗大化防止を抑制することにより、HAZ靭性を改善する技術が提案されている。また特許文献3、4には、微細析出させたTi酸化物をフェライト変態の核生成サイトとして利用し、溶接ボンド部近傍の靭性を改善する技術が提案されている。   Various steel plates have been proposed so far to suppress HAZ toughness deterioration when the high heat input welding method is adopted. For example, Patent Documents 1 and 2 finely disperse TiN in the steel plate. A technique for improving the HAZ toughness has been proposed by precipitating MnS and suppressing the prevention of austenite grain coarsening. Patent Documents 3 and 4 propose a technique for improving the toughness in the vicinity of the weld bond portion by using finely precipitated Ti oxide as a nucleation site for ferrite transformation.

特許文献5には、溶接時の冷却過程でTiN等を起点として析出するBNを、フェライト変態の核生成サイトとして利用し、HAZ靭性を改善する技術が提案されている。   Patent Document 5 proposes a technique for improving HAZ toughness by using BN precipitated from TiN or the like in the cooling process during welding as a nucleation site for ferrite transformation.

ところで、固溶Nが多過ぎるとHAZ靭性が劣化することも知られており、HAZ靭性の改善には低N化が図られるのが一般的である(例えば、非特許文献1)。また特許文献6では、固溶Nを徹底的に低減するという観点から、Tiと十分な量のAlを含有させ、更に微細酸化物としてCa酸化物を活用することによって、超大入熱溶接におけるHAZ靭性を向上させる技術も提案されている。   By the way, it is also known that the HAZ toughness deteriorates when the amount of the solid solution N is excessive, and it is common to reduce the N to improve the HAZ toughness (for example, Non-Patent Document 1). Moreover, in patent document 6, from the viewpoint of reducing solid solution N thoroughly, by containing Ti and sufficient quantity of Al, and also using Ca oxide as a fine oxide, HAZ in super-high heat input welding is used. Techniques for improving toughness have also been proposed.

一方、特許文献7には、CaSを活用することによって、大入熱溶接におけるHAZ靭性の改善を図る技術も提案されている。
特開平2−250917号公報 特開平2−254118号公報 特開昭60−245768号公報 特開昭61−79745号公報 特開昭61−253344号公報 特開2001−107177号公報 特開2001−356379号公報 溶接学会論文集、vol.13,No.4,P758−766,(1985年11月発行)
On the other hand, Patent Document 7 also proposes a technique for improving HAZ toughness in high heat input welding by utilizing CaS.
Japanese Patent Laid-Open No. 2-2501717 JP-A-2-254118 JP-A-60-245768 JP-A-61-79745 JP-A-61-253344 JP 2001-107177 A JP 2001-356379 A Journal of the Japan Welding Society, vol. 13, no. 4, P758-766 (issued in November 1985)

しかしながら、これまで提案されてきた技術ではいずれも、HAZ靭性を根本的に改良し得るに至っておらず、夫々下記のような問題がある。   However, none of the techniques that have been proposed so far has fundamentally improved the HAZ toughness, and each has the following problems.

TiNを鋼中に微細分散させる技術 (前記特許文献1、2、5)では、大入熱溶接を行ったときに、溶接ボンド部近傍が高温に長時間加熱されることになるので、TiNが溶解してしまい、結晶粒の粗大化を抑制することができず、良好なHAZ靭性を得ることができないのが実情である。   In the technology of finely dispersing TiN in steel (Patent Documents 1, 2, and 5), when high heat input welding is performed, the vicinity of the weld bond portion is heated to a high temperature for a long time. The actual situation is that it is dissolved and the coarsening of crystal grains cannot be suppressed, and good HAZ toughness cannot be obtained.

またTi酸化物を微細析出させる技術(前記特許文献3、4)では、酸化物を鋼中に均一に分散させることが困難であるので、HAZ靭性を良好にすることができない、といった問題がある。固溶Nを低減する技術では(前記特許文献6、非特許文献1)、過剰のTiを含有させると固溶Ti量が増加することになって、逆に脆化組織が生成するという問題がある。   In addition, the technique for finely depositing Ti oxide (Patent Documents 3 and 4) has a problem that the HAZ toughness cannot be improved because it is difficult to uniformly disperse the oxide in the steel. . In the technique for reducing the solid solution N (Patent Document 6 and Non-Patent Document 1), if excessive Ti is contained, the amount of solid solution Ti increases, and conversely, an embrittled structure is generated. is there.

またCaSを活用する技術(前記特許文献7)では、CaSが比較的粗大なものとなるため、HAZ靭性を十分に向上させるには至っていない。尚、この技術では、TiNを併用することも考慮されているが、TiNによるフェライト生成能との相乗効果を十分に活用できておらず、大入熱溶接におけるHAZ靭性を改善する効果は十分ではないと考えられる。   Further, in the technology using CaS (Patent Document 7), since CaS becomes relatively coarse, the HAZ toughness has not been sufficiently improved. In this technology, the use of TiN is also considered, but the synergistic effect with the ferrite forming ability of TiN is not fully utilized, and the effect of improving the HAZ toughness in high heat input welding is not sufficient. It is not considered.

一方、建築物など鋼構造物の大型化に伴い、使用される鋼材重量削減の必要性の観点から、使用される鋼材には、高強度化が求められている。また、構造物の安全性の観点からは、降伏比の低いことが求められている。低降伏比を示す厚鋼板は、例えば降伏点以上の応力が負荷されても、破壊までに許容される応力が大きく、また、一様伸びも大きいので、降伏応力を超える応力が負荷される大地震に遭遇しても、地震エネルギ−を吸収し、破壊に至らないという利点がある。   On the other hand, with the increase in the size of steel structures such as buildings, the steel materials used are required to have high strength from the viewpoint of the need to reduce the weight of the steel materials used. Further, from the viewpoint of the safety of the structure, a low yield ratio is required. For example, a thick steel sheet exhibiting a low yield ratio has a large allowable stress before fracture, even when stress above the yield point is applied, and also has a large uniform elongation. Even if it encounters an earthquake, it has the advantage of absorbing seismic energy and not causing destruction.

しかしながら、従来の技術では、再加熱処理を必要とし、工程数が増加するため生産能率が低下し、製造コストが高騰するという問題があった。   However, in the conventional technique, there is a problem that reheating treatment is required and the number of steps increases, so that the production efficiency is lowered and the manufacturing cost is increased.

本発明は、こうした従来技術における課題を解決するためになされたものであって、その目的は、溶接入熱が20kJ/mm以上であるような超大入熱溶接を行った場合は勿論のこと、例えば溶接入熱が5kJ/mm以上であるような入熱量が比較的大きくなるような溶接を行った場合でも、優れたHAZ靭性を有した低降伏比厚鋼板を、オンラインでしかも高い生産能率で提供することにある。   The present invention has been made to solve such problems in the prior art, and its purpose is, of course, when super-high heat input welding is performed in which the welding heat input is 20 kJ / mm or more, For example, even when welding is performed with a relatively high heat input such as a heat input of 5 kJ / mm or more, a low yield specific thickness steel plate with excellent HAZ toughness can be produced online with high production efficiency. It is to provide.

上記目的を達成し得た本発明の厚鋼板(以下、単に「鋼板」ということがある)とは、C:0.03〜0.150%(質量%の意味、以下同じ)、Si:0.50%以下(0%を含む)、Mn:1.0〜2.0%、P:0.015%以下(0%を含まない)、S:0.005%以下(0%を含まない)、Al:0.005〜0.06%、Ti:0.008〜0.030%、N:0.0050〜0.010%、Ca:0.0010〜0.0035%、およびO:0.003%以下(0%を含まない)を夫々含有すると共に、
フェライトの分率が5〜50面積%で、フェライトの平均円相当直径が100μm以下であり、且つ硬質相の平均硬さがHV150〜400であって、下記(1)、(2)式で規定される関係を夫々満足する点に要旨を有するものである。
The thick steel plate of the present invention that can achieve the above-mentioned object (hereinafter sometimes simply referred to as “steel plate”) is C: 0.03 to 0.150% (meaning mass%, the same applies hereinafter), Si: 0 .50% or less (including 0%), Mn: 1.0 to 2.0%, P: 0.015% or less (not including 0%), S: 0.005% or less (not including 0%) ), Al: 0.005-0.06%, Ti: 0.008-0.030%, N: 0.0050-0.010%, Ca: 0.0010-0.0035%, and O: 0 0.003% or less (excluding 0%) respectively,
The ferrite fraction is 5 to 50 area%, the average equivalent circle diameter of the ferrite is 100 μm or less, and the average hardness of the hard phase is HV 150 to 400, which is defined by the following formulas (1) and (2). The point is to satisfy each of the relations.

1.0≦[Ti]/[N]≦2.5 …(1)
但し、[Ti]および[N]は、夫々TiおよびNの含有量(質量%)を示す。
2.0≦1000×([Ca]+2×[S]+3×[O])≦13.0 …(2)
但し、[Ca],[S]および[O]は、夫々Ca,SおよびOの含有量(質量%)を
示す。
1.0 ≦ [Ti] / [N] ≦ 2.5 (1)
However, [Ti] and [N] indicate the contents (mass%) of Ti and N, respectively.
2.0 ≦ 1000 × ([Ca] + 2 × [S] + 3 × [O]) ≦ 13.0 (2)
However, [Ca], [S] and [O] indicate the contents (mass%) of Ca, S and O, respectively.

本発明の鋼板には、必要によって、(a)B:0.0035%以下(0%を含まない)、(b)Cu:2.0%以下(0%を含まない)、Ni:2.0%以下(0%を含まない)およびCr:1.50%以下(0%を含まない)よりなる群から選ばれる1種以上、(c)Mo:0.5%以下(0%を含まない)、(d)Nb:0.035%以下(0%を含まない)および/またはV:0.10%以下(0%を含まない)、(e)Mg:0.005%以下(0%を含まない)、(f)Zr:0.1%以下(0%を含まない)および/またはHf:0.05%以下(0%を含まない)、(g)Co:2.5%以下(0%を含まない)および/またはW:2.5%以下(0%を含まない)、(h)REM:0.010%以下(0%を含まない)、等を含有することも有効であり、これら含有される成分に応じて鋼板の特性を更に改善させることができる。   In the steel sheet of the present invention, if necessary, (a) B: 0.0035% or less (not including 0%), (b) Cu: 2.0% or less (not including 0%), Ni: 2. One or more selected from the group consisting of 0% or less (not including 0%) and Cr: 1.50% or less (not including 0%), (c) Mo: 0.5% or less (including 0%) (D) Nb: 0.035% or less (not including 0%) and / or V: 0.10% or less (not including 0%), (e) Mg: 0.005% or less (0 %), (F) Zr: 0.1% or less (not including 0%) and / or Hf: 0.05% or less (not including 0%), (g) Co: 2.5% Or less (not including 0%) and / or W: 2.5% or less (not including 0%), (h) REM: 0.010% or less (not including 0%), etc. Is effective also contain, it is possible to further improve the properties of the steel sheet in accordance with the components to which they are contained.

本発明の鋼板では、HAZ靭性に影響を与える元素について、所定の関係式を満足させつつ化学成分組成を厳密に規定して適正化を図ると共に、鋼組織を、上述の通り制御することにより、良好なHAZ靭性を発揮させると共に低降伏比を実現できる。こうしたHAZ靭性に優れた低降伏比厚鋼板は、各種建築構造物等の素材として極めて有用である。   In the steel sheet of the present invention, with respect to the elements that affect the HAZ toughness, the chemical composition is strictly defined while satisfying a predetermined relational expression, and the steel structure is controlled as described above. It can exhibit good HAZ toughness and realize a low yield ratio. Such a low yield specific thickness steel plate excellent in HAZ toughness is extremely useful as a material for various building structures and the like.

本発明者らは、上記した課題を達成するために、大入熱溶接を行ったときのHAZ靭性と降伏比に及ぼす要因について様々な角度から研究を重ねた。その結果、まず鋼板のHAZ靭性は、脆化組織の生成の有無に大きく影響されること、およびこの脆化組織の生成は、高温に加熱された領域におけるオーステナイトの粗大化抑制と、冷却時にフェライト変態を促進する変態核の微細分散により防止できるとの知見が得られた。従来では、これらが不十分であったために、HAZの靭性を安定して良好にすることができなかったものと考えられる。   In order to achieve the above-mentioned problems, the present inventors have studied from various angles the factors affecting the HAZ toughness and the yield ratio when high heat input welding is performed. As a result, firstly, the HAZ toughness of the steel sheet is greatly influenced by the presence or absence of the formation of an embrittled structure. It was found that this can be prevented by fine dispersion of transformation nuclei that promote transformation. Conventionally, these are insufficient, and it is considered that the toughness of the HAZ could not be stably improved.

そこで本発明者らは、フェライト変態核の微細分散のために、鋳造時の凝固段階におけるCaS、TiN、およびそれらを核として生成するMnSを有効に活用するという着想の下で更に検討を重ねた。CaS、TiNは単独で存在したり、MnSと複合析出したりして存在するが、それらを微細分散してフェライト生成核を多数分散させるためには、鋼板の化学成分組成を適切に調整した上で、下記(1)式および(2)式の関係を満足することが有効であることを明らかにした。   Therefore, the present inventors have further studied under the idea of effectively using CaS, TiN, and MnS produced using them as nuclei in the solidification stage during casting for fine dispersion of ferrite transformation nuclei. . CaS and TiN exist alone or in a composite precipitate with MnS, but in order to finely disperse them and disperse many ferrite-forming nuclei, the chemical composition of the steel sheet is adjusted appropriately. Thus, it has been clarified that it is effective to satisfy the relationship of the following expressions (1) and (2).

従来では、固溶Nによる靭性低下のため低N化が図られているのが一般的であるが(前記非特許文献1)、本発明ではCaSを併用することによって、[Ti]/[N]比を低め(積極的に高N化)にした場合に多くなる固溶Nの影響を低減でき、しかもTiN自身も微細分散されて、HAZ靭性が改善された点に重要なポイントを有する。こうした観点から下記(1)、(2)式を規定するものであるが、これらの式を規定した理由は下記の通りである。   Conventionally, it has been generally attempted to reduce N due to a decrease in toughness due to solute N (Non-Patent Document 1). However, in the present invention, [Ti] / [N It is important to reduce the effect of solid solution N that increases when the ratio is made low (positively high N), and TiN itself is finely dispersed to improve the HAZ toughness. From these viewpoints, the following formulas (1) and (2) are defined. The reasons for defining these formulas are as follows.

1.0≦[Ti]/[N]≦2.5 …(1)
但し、[Ti]および[N]は、夫々TiおよびNの含有量(質量%)を示す。
1.0 ≦ [Ti] / [N] ≦ 2.5 (1)
However, [Ti] and [N] indicate the contents (mass%) of Ti and N, respectively.

TiNを微細に分散し、フェライト生成核を多数生成させるためには、TiとNの添加バランスをこの範囲にしておく必要がある。上記範囲に調整することによって、フェライト生成核を増加させることができ、超大入熱における良好なHAZ靭性を確保することができる。[Ti]/[N]の値(以下、「P値」と呼ぶ)が2.5を超えるとTiNは粗大化し、1.0未満であればTiN生成量そのものが少なくなる。こうした観点から、上記(1)式を規定した。尚、[Ti]/[N]の値の好ましい下限は1.5であり、好ましい上限は2.0である。   In order to finely disperse TiN and generate many ferrite nuclei, it is necessary to keep the balance of addition of Ti and N within this range. By adjusting to the said range, a ferrite production | generation nucleus can be increased and the favorable HAZ toughness in super-large heat input can be ensured. If the value of [Ti] / [N] (hereinafter referred to as “P value”) exceeds 2.5, TiN becomes coarse, and if it is less than 1.0, the TiN generation amount itself decreases. From such a viewpoint, the above equation (1) is defined. In addition, the preferable minimum of the value of [Ti] / [N] is 1.5, and a preferable upper limit is 2.0.

2.0≦1000×([Ca]+2×[S]+3×[O])≦13.0 …(2)
但し、[Ca],[S]および[O]は、夫々Ca,SおよびOの含有量(質量%)を示す。
2.0 ≦ 1000 × ([Ca] + 2 × [S] + 3 × [O]) ≦ 13.0 (2)
However, [Ca], [S] and [O] indicate the contents (mass%) of Ca, S and O, respectively.

本発明で規定する化学成分の範囲のもとでは、Ca、SおよびOの順に高密度に分散する傾向が強いことが示されている。[1000×([Ca]+2×[S]+3×[O])]の値(以下、「Q値」と呼ぶ)を2.0〜13.0の範囲に設定することによって、超大入熱におけるHAZ靭性確保に有効なフェライト生成核を、多数導入することができ、良好なHAZ靭性が得られるのである。   It is shown that there is a strong tendency to disperse in the order of Ca, S and O under the range of chemical components defined in the present invention. By setting the value of [1000 × ([Ca] + 2 × [S] + 3 × [O])] (hereinafter referred to as “Q value”) in the range of 2.0 to 13.0, super large heat input Thus, a large number of ferrite-forming nuclei effective for securing the HAZ toughness can be introduced, and good HAZ toughness can be obtained.

また、本発明者らは、低降伏比を示すと共に440MPa以上の引張強さを確保し、かつ優れた母材靭性を確保するためには、鋼組織を、フェライトの量およびサイズと硬質相の硬さを下記の通り制御した複合組織とすることが有効であることを明らかにした。以下、本発明でこれらを規定した理由について詳述する。   In addition, the present inventors show a low yield ratio, ensure a tensile strength of 440 MPa or more, and ensure an excellent base metal toughness. It was clarified that it was effective to use a composite structure whose hardness was controlled as follows. Hereinafter, the reason why these are defined in the present invention will be described in detail.

[フェライトの分率:5〜50面積%]
本発明において、全組織に占めるフェライトの分率が小さすぎる、即ち、軟質相の割合が小さくなると降伏比が高くなるため好ましくない。よって本発明では、フェライトの分率の下限を5面積%と定めた。好ましくは20面積%以上である。一方、全組織に占めるフェライトの分率が大きすぎると、高強度を確保できず、また母材靭性も低下するため好ましくない。よって本発明では、フェライトの分率の上限を50面積%と定めた。好ましくは40面積%以下である。尚、上記フェライトの分率は、後述する実施例に示す方法で求めたものである。
[Ferrite fraction: 5 to 50 area%]
In the present invention, if the fraction of ferrite in the entire structure is too small, that is, if the ratio of the soft phase is small, the yield ratio becomes high, which is not preferable. Therefore, in the present invention, the lower limit of the ferrite fraction is set to 5 area%. Preferably it is 20 area% or more. On the other hand, if the fraction of ferrite occupying the entire structure is too large, high strength cannot be ensured and the base material toughness is lowered, which is not preferable. Therefore, in the present invention, the upper limit of the ferrite fraction is set to 50 area%. Preferably it is 40 area% or less. The ferrite fraction is determined by the method shown in the examples described later.

[フェライトの平均円相当直径:100μm以下]
フェライトの平均円相当直径が大きすぎると、母材靭性が劣化するため好ましくない。よって本発明では、フェライトの平均円相当直径の上限を100μmと定めた。好ましくは40μm以下である。本発明は、上記フェライトの平均円相当直径の下限値を定めるものではないが、その下限は、おおよそ10μmとなる。尚、上記フェライトの平均円相当直径は、後述する実施例に示す方法で求めたものである。
[Average equivalent circle diameter of ferrite: 100 μm or less]
If the average equivalent circle diameter of ferrite is too large, the base material toughness deteriorates, which is not preferable. Therefore, in the present invention, the upper limit of the average equivalent circle diameter of the ferrite is set to 100 μm. Preferably it is 40 micrometers or less. The present invention does not define the lower limit of the average equivalent circle diameter of the ferrite, but the lower limit is approximately 10 μm. The average equivalent circle diameter of the ferrite was determined by the method shown in the examples described later.

[硬質相の平均硬さ:HV150〜400]
硬質相の平均硬さ(以下、単に「硬さ」ということがある)が小さすぎると、降伏比が高くなるため好ましくない。よって本発明では、硬質相の硬さの下限をHV150と定めた。好ましくはHV220以上である。一方、硬質相の硬さが大きすぎても、降伏比が高くなると共に靭性が低下するため好ましくない。よって本発明では、硬質相の硬さの上限をHV400と定めた。好ましくはHV300以下、より好ましくはHV250以下である。硬質相は、ベイナイト、マルテンサイト、パーライトのうちの1種または2種以上で構成されている。尚、上記硬質相の硬さは、後述する実施例に示す方法で求めたものである。
[Average hardness of hard phase: HV 150 to 400]
If the average hardness of the hard phase (hereinafter sometimes simply referred to as “hardness”) is too small, the yield ratio increases, which is not preferable. Therefore, in the present invention, the lower limit of the hardness of the hard phase is set to HV150. Preferably it is HV220 or more. On the other hand, if the hardness of the hard phase is too large, the yield ratio increases and the toughness decreases, which is not preferable. Therefore, in the present invention, the upper limit of the hardness of the hard phase is set to HV400. Preferably it is HV300 or less, More preferably, it is HV250 or less. The hard phase is composed of one or more of bainite, martensite, and pearlite. The hardness of the hard phase is determined by the method shown in the examples described later.

本発明の鋼板は、その組織が、フェライトと上記硬質相を主体とする混合組織からなるものである。上記「主体」とは70面積%以上であることをいい、残りの組織として、残留γ(残留オーステナイト)、セメンタイトなどが含まれ得る。   The steel sheet of the present invention is composed of a mixed structure mainly composed of ferrite and the hard phase. The “main body” means 70 area% or more, and residual γ (residual austenite), cementite and the like may be included as the remaining structure.

本発明の鋼板では、上記特性を十分に発揮させるべく、その化学成分組成を適切な範囲に制御することも重要な要件である。上記(1)、(2)式に関与する元素(Ti,N,Ca,SおよびO)も含め、その範囲限定理由は、次の通りである。   In the steel plate of the present invention, it is also an important requirement to control the chemical component composition within an appropriate range in order to sufficiently exhibit the above characteristics. The reasons for limiting the range including the elements (Ti, N, Ca, S and O) involved in the above formulas (1) and (2) are as follows.

[C:0.03〜0.150%]
Cは鋼板(溶接母材)の強度を確保するために必要な元素であり、所望の強度を確保するためには0.03%以上含有させる必要がある。しかしながら、Cを過剰に含有させると、HAZ靭性が却って低下することになる。こうしたことから、その上限は0.150%とする必要がある。尚、C含有量の好ましい下限は0.05%であり、好ましい上限は0.08%である。
[C: 0.03-0.150%]
C is an element necessary for ensuring the strength of the steel sheet (welding base metal), and it is necessary to contain 0.03% or more in order to ensure the desired strength. However, if C is contained excessively, the HAZ toughness is reduced instead. For these reasons, the upper limit needs to be 0.150%. In addition, the minimum with preferable C content is 0.05%, and a preferable upper limit is 0.08%.

[Si:0.50%以下(0%を含む)]
Siは鋼板の強度を確保するために有効な元素であり、必要により含有される。しかしながら、過剰に含まれると、鋼材(母材)に島状マルテンサイト相(M−A相)が多量に析出し、HAZ靭性が劣化する。こうしたことから、その上限を0.50%とした。尚、Si量の好ましい下限は0.1%であり、好ましい上限は0.4%である。
[Si: 0.50% or less (including 0%)]
Si is an effective element for securing the strength of the steel sheet, and is contained if necessary. However, if it is contained excessively, a large amount of island martensite phase (MA phase) precipitates in the steel material (base material), and the HAZ toughness deteriorates. For these reasons, the upper limit was made 0.50%. In addition, the minimum with the preferable amount of Si is 0.1%, and a preferable upper limit is 0.4%.

[Mn:1.0〜2.0%]
Mnは焼入れ性を向上させて鋼板強度を確保する上で有効な元素であり、こうした効果を発揮させるためには、Mnを1.0%以上含有させる必要がある。しかしながら、Mnを過剰に含有させると、鋼板のHAZ靭性が劣化するので上限を2.0%とする。Mn量の好ましい下限は1.3%であり、好ましい上限は1.8%である。
[Mn: 1.0 to 2.0%]
Mn is an element effective in improving the hardenability and ensuring the strength of the steel sheet, and in order to exert such an effect, it is necessary to contain 1.0% or more of Mn. However, if Mn is contained excessively, the HAZ toughness of the steel sheet deteriorates, so the upper limit is made 2.0%. A preferable lower limit of the amount of Mn is 1.3%, and a preferable upper limit is 1.8%.

[P:0.015%以下(0%を含まない)]
Pは不可避的に混入してくる不純物であり、母材やHAZの靭性に悪影響を及ぼすのでできるだけ少ない方が好ましい。こうした観点から、Pは0.015%以下に抑制する。P量の好ましい上限は0.01%である。
[P: 0.015% or less (excluding 0%)]
P is an impurity which is inevitably mixed, and adversely affects the toughness of the base material and HAZ. From such a viewpoint, P is suppressed to 0.015% or less. A preferable upper limit of the amount of P is 0.01%.

[S:0.005%以下(0%を含まない)]
Sは、鋳造時の鋼板凝固時に鋼板中にCaSを形成し、溶接後にCaS上にMnSを形成させて、HAZ部におけるフェライト形成に有効に働く元素である。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、0.005%よりも過剰に含まれると、母材やHAZの靭性が劣化する。尚、Sによる上記効果を発揮させるためには、0.0005%以上含有させることが好ましく、また好ましい上限は0.0020%、より好ましい上限は0.0010%である。この様にS量を低減するには、脱硫時間を比較的長く(例えば25分以上)すればよい。
[S: 0.005% or less (excluding 0%)]
S is an element that effectively forms ferrite in the HAZ part by forming CaS in the steel sheet during solidification during casting and forming MnS on the CaS after welding. Such an effect increases as the content increases, but if it is contained in excess of 0.005%, the toughness of the base material and the HAZ deteriorates. In addition, in order to exhibit the said effect by S, it is preferable to make it contain 0.0005% or more, and a preferable upper limit is 0.0020% and a more preferable upper limit is 0.0010%. Thus, in order to reduce the amount of S, the desulfurization time may be relatively long (for example, 25 minutes or more).

[Al:0.005〜0.06%]
Alは、脱酸剤として有効な元素であると共に、鋼板のミクロ組織微細化による母材靭性向上効果も発揮する。こうした効果を発揮させるためには、Al量を0.005%以上とする必要がある。しかしながら、Alが過剰に含まれると、鋼板(母材)に島状マルテンサイト相(M−A相)が多量に析出してHAZ靭性が劣化する。こうしたことから、その上限を0.06%とした。尚、Al量の好ましい下限は0.01%(より好ましくは0.02%)であり、好ましい上限は0.04%である。
[Al: 0.005 to 0.06%]
Al is an element effective as a deoxidizer, and also exhibits an effect of improving the base material toughness by refining the microstructure of the steel sheet. In order to exert such an effect, the Al amount needs to be 0.005% or more. However, when Al is contained excessively, a large amount of island martensite phase (MA phase) is precipitated on the steel plate (base material), and the HAZ toughness deteriorates. For these reasons, the upper limit was made 0.06%. The preferable lower limit of the Al amount is 0.01% (more preferably 0.02%), and the preferable upper limit is 0.04%.

[Ti:0.008〜0.030%]
Tiは、窒化物を形成し、大入熱溶接時に旧オーステナイト粒の粗大化を抑制し、HAZ靭性を向上させるのに有効な元素である。こうした効果を発揮させるためには、Ti量を0.008%以上とする必要がある。しかしながら、Tiを過剰に含有させると粗大な介在物が析出し、却ってHAZ靭性が劣化するので、その上限を0.030%とする。尚、Ti含有量の好ましい下限は0.01%であり、好ましい上限は0.025%である。
[Ti: 0.008 to 0.030%]
Ti is an element that forms nitrides, suppresses coarsening of prior austenite grains during high heat input welding, and improves HAZ toughness. In order to exert such an effect, the Ti amount needs to be 0.008% or more. However, if Ti is excessively contained, coarse inclusions are precipitated, and the HAZ toughness is deteriorated. Therefore, the upper limit is made 0.030%. In addition, the minimum with preferable Ti content is 0.01%, and a preferable upper limit is 0.025%.

[N:0.0050〜0.010%]
大入熱溶接HAZにおいて靭性を高位に確保するためには、旧オーステナイト粒内にTiNを微細析出させて旧オーステナイト粒の粗大化を防止することが有効である。こうした効果を発揮させるためには、N量を0.0050%以上とする必要がある。しかしながら、N量が過剰になり0.010%を超えると、粗大なTiNが析出してHAZ靭性が低下する。こうしたことから、その上限を0.010%とした。尚、N量の好ましい下限は0.006%であり、好ましい上限は0.009%(より好ましくは0.008%)である。
[N: 0.0050 to 0.010%]
In order to ensure high toughness in the high heat input welding HAZ, it is effective to prevent TiO from coarsening by precipitating TiN in the prior austenite grains. In order to exert such an effect, the N amount needs to be 0.0050% or more. However, if the amount of N becomes excessive and exceeds 0.010%, coarse TiN precipitates and the HAZ toughness decreases. For these reasons, the upper limit was made 0.010%. In addition, the minimum with the preferable amount of N is 0.006%, and a preferable upper limit is 0.009% (more preferably 0.008%).

[Ca:0.0010〜0.0035%]
Caは硫化物の形態を制御してHAZ靭性の向上に寄与する元素である。こうした効果を発揮させるためには、0.0010%以上含有させる必要がある。しかし、0.0035%を超えて過剰に含有させると、HAZ靭性が却って劣化する。尚、Ca量の好ましい下限は0.0015%(より好ましくは0.0020%)であり、好ましい上限は0.003%である。
[Ca: 0.0010 to 0.0035%]
Ca is an element that contributes to the improvement of HAZ toughness by controlling the form of sulfide. In order to exhibit such an effect, it is necessary to contain 0.0010% or more. However, if the content exceeds 0.0035%, the HAZ toughness deteriorates. In addition, the preferable minimum of the amount of Ca is 0.0015% (more preferably 0.0020%), and a preferable upper limit is 0.003%.

[O:0.003%以下(0%を含まない)]
Oは、不可避的不純物として含有され、鋼中では酸化物として存在する。しかしながら、その含有量が0.003%を超えると粗大なCaOが生成してHAZ靭性が劣化する。こうしたことから、O含有量の上限を0.003%とする。O含有量の好ましい上限は0.0020%であり、より好ましくは0.0015%以下である。
[O: 0.003% or less (not including 0%)]
O is contained as an unavoidable impurity and exists as an oxide in steel. However, if the content exceeds 0.003%, coarse CaO is generated and the HAZ toughness deteriorates. For these reasons, the upper limit of the O content is set to 0.003%. The upper limit with preferable O content is 0.0020%, More preferably, it is 0.0015% or less.

本発明の鋼板において、上記成分の他は、鉄および不可避的不純物(例えば、Sb,Se,Te等)からなるものであるが、その特性を阻害しない程度の微量成分(許容成分)も含み得るものであり、こうした鋼板も本発明の範囲に含まれるものである。また必要によって、(a)B:0.0035%以下(0%を含まない)(b)Cu:2.0%以下(0%を含まない)、Ni:2.0%以下(0%を含まない)およびCr:1.50%以下(0%を含まない)よりなる群から選ばれる1種以上、(c)Mo:0.5%以下(0%を含まない)、(d)Nb:0.035%以下(0%を含まない)および/またはV:0.10%以下(0%を含まない)、(e)Mg:0.005%以下(0%を含まない)、(f)Zr:0.1%以下(0%を含まない)および/またはHf:0.05%以下(0%を含まない)、(g)Co:2.5%以下(0%を含まない)および/またはW:2.5%以下(0%を含まない)、(h)REM:0.010%以下(0を含まない)、等を含有することも有効である。これらの成分を含有させるときの範囲限定理由は、次の通りである。   In the steel sheet of the present invention, in addition to the above components, the steel plate is composed of iron and inevitable impurities (for example, Sb, Se, Te, etc.), but may contain trace components (allowable components) to the extent that the properties are not impaired. Such a steel sheet is also included in the scope of the present invention. If necessary, (a) B: 0.0035% or less (excluding 0%) (b) Cu: 2.0% or less (excluding 0%), Ni: 2.0% or less (0% 1) or more selected from the group consisting of Cr: 1.50% or less (not including 0%), (c) Mo: 0.5% or less (not including 0%), (d) Nb : 0.035% or less (not including 0%) and / or V: 0.10% or less (not including 0%), (e) Mg: 0.005% or less (not including 0%), ( f) Zr: 0.1% or less (not including 0%) and / or Hf: 0.05% or less (not including 0%), (g) Co: 2.5% or less (not including 0%) ) And / or W: 2.5% or less (excluding 0%), (h) REM: 0.010% or less (excluding 0), etc. It is. The reasons for limiting the range when these components are contained are as follows.

[B:0.0035%以下(0%を含まない)]
Bは、超大入熱HAZのボンド部付近ではBNを核とした粒内フェライトを生成させると共に、固溶Nの固定作用も有し、HAZ靭性改善に有効な元素であり、必要によって含有される。しかしながら、B量が過剰になると、ボンド部の組織が粗大ベイナイト組織となるためHAZ靭性を却って劣化させてしまう。こうしたことから、Bを含有させるときには、その上限を0.0035%とするのがよい。より好ましい範囲は、0.0010〜0.0025%である。
[B: 0.0035% or less (excluding 0%)]
B is an element effective in improving HAZ toughness, in addition to generating intragranular ferrite with BN as the nucleus in the vicinity of the bond part of the super high heat input HAZ, and also having a fixing action of solute N. . However, when the amount of B becomes excessive, the structure of the bond portion becomes a coarse bainite structure, so that the HAZ toughness is deteriorated. For these reasons, when B is contained, the upper limit is preferably made 0.0035%. A more preferable range is 0.0010 to 0.0025%.

[Cu:2.0%以下(0%を含まない)、Ni:2.0%以下(0%を含まない)およびCr:1.50%以下(0%を含まない)よりなる群から選ばれる1種以上]
Cu、NiおよびCrは、いずれも焼入れ性を高めて強度を向上させるのに有効な元素であり、必要によって含有される。しかしながら、これらの元素の含有量が過剰になると、HAZ靭性が却って低下するので、CuおよびNiについては2.0%以下(より好ましくは1%以下)、Crについては1.50%以下(より好ましくは1%以下)とするのがよい。上記効果を発揮させるための好ましい下限は、いずれも0.20%(より好ましくは0.40%)である。
[Selected from the group consisting of Cu: 2.0% or less (not including 0%), Ni: 2.0% or less (not including 0%) and Cr: 1.50% or less (not including 0%) One or more
Cu, Ni and Cr are all effective elements for improving the hardenability and improving the strength, and are contained as necessary. However, if the content of these elements is excessive, the HAZ toughness is reduced instead, so that Cu and Ni are 2.0% or less (more preferably 1% or less), and Cr is 1.50% or less (more Preferably it is 1% or less. A preferable lower limit for exhibiting the above effect is 0.20% (more preferably 0.40%).

[Mo:0.5%以下(0%を含まない)]
Moは、焼入れ性を向上させ強度確保に有効であり、焼戻し脆性を防止するために適宜利用される。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、Mo量が過剰になるとHAZ靭性が劣化するので、0.5%以下とするのが好ましい。より好ましくは0.30%以下である。
[Mo: 0.5% or less (excluding 0%)]
Mo is effective for improving the hardenability and ensuring the strength, and is appropriately used for preventing temper brittleness. Such an effect increases as the content thereof increases. However, if the Mo amount becomes excessive, the HAZ toughness deteriorates, so that the content is preferably 0.5% or less. More preferably, it is 0.30% or less.

[Nb:0.035%以下(0%を含まない)および/またはV:0.10%以下(0%を含まない)]
NbおよびVは、焼入れ性を向上させて母材強度を向上させる効果を発揮する。またVは焼戻し軟化抵抗を高くする効果もある。しかしながら、多量に含有されるとHAZ靭性が劣化するため、Nbで0.035%以下(より好ましくは0.030%以下)、Vで0.10%以下(より好ましくは0.05%以下)とするのが良い。尚、これらの効果を有効に発揮させるための含有量は、Nbで0.005%以上、Vで0.01%以上である。
[Nb: 0.035% or less (not including 0%) and / or V: 0.10% or less (not including 0%)]
Nb and V exhibit the effect of improving the hardenability and improving the base material strength. V also has the effect of increasing the temper softening resistance. However, since HAZ toughness deteriorates when contained in a large amount, Nb is 0.035% or less (more preferably 0.030% or less), and V is 0.10% or less (more preferably 0.05% or less). It is good to do. The contents for effectively exhibiting these effects are 0.005% or more for Nb and 0.01% or more for V.

[Mg:0.005%以下(0%を含まない)]
Mgは、MgOを形成して、HAZにおけるオーステナイト粒の粗大化を抑制することによって、HAZ靭性を向上させる効果を有するため、必要によって含有される。しかしながらMg量が過剰になると、介在物が粗大化してHAZ靭性が劣化するため、0.005%以下(より好ましくは0.0035%以下)にするのが良い。
[Mg: 0.005% or less (excluding 0%)]
Since Mg has the effect of improving HAZ toughness by forming MgO and suppressing the coarsening of austenite grains in the HAZ, it is contained as necessary. However, when the amount of Mg becomes excessive, inclusions become coarse and the HAZ toughness deteriorates. Therefore, it is preferable to make the content 0.005% or less (more preferably 0.0035% or less).

[Zr:0.1%以下(0%を含まない)および/またはHf:0.05%以下(0%
を含まない)]
ZrおよびHfは、Tiと同様、Nと窒化物を形成し、溶接時におけるHAZのオーステナイト粒を微細化し、HAZ靭性改善に有効な元素である。しかし、過剰に含有されるとHAZ靭性を却って低下させる。このため、これらの元素を含有するときには、Zrは0.1%以下、Hfは0.05%以下とする。
[Zr: 0.1% or less (excluding 0%) and / or Hf: 0.05% or less (0%
Is not included)]
Zr and Hf are elements effective for improving the HAZ toughness by forming a nitride with N as in the case of Ti, refining the austenite grains of the HAZ during welding. However, if excessively contained, the HAZ toughness is reduced. Therefore, when these elements are contained, Zr is set to 0.1% or less and Hf is set to 0.05% or less.

[Co:2.5%以下(0%を含まない)および/またはW:2.5%以下(0%を含
まない)]
CoおよびWは、焼入れ性を向上させ母材強度を高める効果を有するので、必要により含有される。しかし、過剰に含有するとHAZ靭性が劣化するため、上限をいずれも2.5%とする。
[Co: 2.5% or less (not including 0%) and / or W: 2.5% or less (not including 0%)]
Co and W are contained as necessary because they have the effect of improving the hardenability and increasing the strength of the base material. However, since the HAZ toughness deteriorates if contained excessively, the upper limit is set to 2.5%.

[REM:0.010%以下(0を含まない)]
REM(希土類元素)は、鋼材中に不可避的に混入してくる介在物(酸化物や硫化物等)の形状を微細化・球状化することによって、HAZの靭性向上に寄与する元素であり、必要によって含有される。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、REMの含有量が過剰になると、介在物が粗大化してHAZ靭性が劣化するため、0.010%以下に抑えることが好ましい。尚、本発明において、REMとは、ランタノイド元素(LaからLnまでの15元素)およびSc(スカンジウム)とY(イットリウム)を含む意味である。
[REM: 0.010% or less (excluding 0)]
REM (rare earth element) is an element that contributes to improving the toughness of HAZ by refining and spheroidizing the shape of inclusions (oxides, sulfides, etc.) inevitably mixed in the steel material, Contains if necessary. Such an effect increases as the content thereof increases. However, if the content of REM becomes excessive, inclusions become coarse and the HAZ toughness deteriorates. Therefore, the content is preferably suppressed to 0.010% or less. In the present invention, REM means a lanthanoid element (15 elements from La to Ln), Sc (scandium) and Y (yttrium).

本発明は、上記鋼板の製造方法まで規定するものではないが、上記規定する複合組織を安定して確保するには、上記化学成分量、(1)式および(2)式を満たす鋼を、通常の溶製法によって溶製し、この溶鋼を冷却してスラブとした後、熱間圧延において、圧延圧下量、および冷却速度を適正に制御することが大変有効である。具体的には、例えば、950〜1300℃の範囲に加熱後に熱間圧延を行うが、この熱間圧延において、Ar3+100℃〜Ar3+50℃までの累積圧下率が10〜30%となるように圧延し、引き続きAr3+50℃〜Ar3の累積圧下率が5〜30%となるようにして圧延を終了し、その後Ar3〜400℃の間を1〜50℃/secの冷却速度で冷却することで、上記複合組織を容易に得ることができる(Ar3は、後述する実施例に示す式(3)より求めればよい)。この範囲の冷却速度で鋼板を冷却すれば、同一組成範囲で板厚によらず、上記複合組織を安定して確保でき、また、二相温度域への再加熱処理を行うことなく、オンラインで生産能率を低下させずに本発明の鋼板を製造することができるので好ましい。但し、上記方法に限定されるものではなく、降伏比80%以下を得ることができればその他の手段でも良い。   Although this invention does not prescribe | regulate to the manufacturing method of the said steel plate, in order to ensure the composite structure prescribed | regulated stably, the steel which satisfy | fills the said amount of chemical components, (1) Formula and (2) Formula, It is very effective to appropriately control the rolling reduction amount and the cooling rate in hot rolling after melting by a normal melting method and cooling the molten steel to form a slab. Specifically, for example, hot rolling is performed after heating in the range of 950 to 1300 ° C. In this hot rolling, rolling is performed so that the cumulative reduction ratio from Ar3 + 100 ° C to Ar3 + 50 ° C is 10 to 30%. Then, the rolling is completed so that the cumulative reduction ratio of Ar3 + 50 ° C. to Ar 3 is 5 to 30%, and then cooling between Ar 3 to 400 ° C. at a cooling rate of 1 to 50 ° C./sec is performed. A structure can be easily obtained (Ar3 can be obtained from the formula (3) shown in the examples described later). If the steel sheet is cooled at a cooling rate within this range, the above composite structure can be secured stably regardless of the sheet thickness within the same composition range, and online without reheating to the two-phase temperature range. This is preferable because the steel sheet of the present invention can be produced without reducing the production efficiency. However, the method is not limited to the above method, and other means may be used as long as a yield ratio of 80% or less can be obtained.

尚、本発明で対象とする鋼板は、基本的には板厚が20mm以上の厚鋼板を想定したものであるが、それ以下の板厚においても同等の特性を有するものとなり、本発明の対象に含まれるものである。また、本発明の鋼板を溶接するときの入熱量は20kJ/mm以上を想定したものであり、こうした超大熱量で溶接を行ったときに良好なHAZ靭性を示すものとなるが、こうした入熱量に限らず、例えば5kJ/mm以上となる入熱量であっても良好なHAZ靭性を示すものとなる。   In addition, although the steel plate which is the subject of the present invention is basically a thick steel plate having a thickness of 20 mm or more, it has the same characteristics even in a thickness less than that, and is the subject of the present invention. Is included. In addition, the heat input when welding the steel sheet of the present invention is assumed to be 20 kJ / mm or more. When welding is performed with such a super-high heat amount, good HAZ toughness is exhibited. For example, even if the amount of heat input is 5 kJ / mm or more, good HAZ toughness is exhibited.

以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に徴して設計変形することはいずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the following examples are not intended to limit the present invention, and any design modifications may be made in accordance with the gist of the present invention. It is included in the range.

下記表1〜3に示す組成の鋼を、通常の溶製法によって溶製し、この溶鋼を0.1〜2.0℃/分の冷却速度で1500℃から1100℃まで冷却してスラブとした。そして、950〜1300℃の範囲に加熱後、熱間圧延を行った。この熱間圧延では、Ar3+100℃〜Ar3+50℃までの累積圧下率が、表4、表5または表6に示す値となるようにし、次いで、Ar3+50℃〜Ar3の累積圧下率が、表4、表5または表6に示す値となるようにして圧延を終了し、Ar3〜400℃の間の冷却を表4、表5または表6に示す冷却速度で行って、厚鋼板(板厚40mm)を得た。   Steels having the compositions shown in the following Tables 1 to 3 were melted by a normal melting method, and the molten steel was cooled from 1500 ° C. to 1100 ° C. at a cooling rate of 0.1 to 2.0 ° C./min to form a slab. . And it hot-rolled after heating to the range of 950-1300 degreeC. In this hot rolling, the cumulative rolling reduction from Ar3 + 100 ° C. to Ar3 + 50 ° C. is set to the value shown in Table 4, Table 5 or Table 6, and then the cumulative rolling reduction from Ar3 + 50 ° C. to Ar3 is set to Table 4, Table 5. 5 or Table 6 is rolled so that the value is as shown in Table 6, and cooling between Ar 3 and 400 ° C. is performed at the cooling rate shown in Table 4, Table 5 or Table 6 to obtain a thick steel plate (plate thickness 40 mm). Obtained.

尚、表2において、REMは、Laを50%程度とCeを25%程度含有するミッシュメタルの形態で添加した。表1〜3中「−」は元素を添加していないことを示している。表1〜3には、本発明で規定するP値([Ti]/[N])、Q値[1000×([Ca]+2×[S]+3×[O])]についても示した。   In Table 2, REM was added in the form of a misch metal containing about 50% La and about 25% Ce. In Tables 1 to 3, “-” indicates that no element was added. Tables 1 to 3 also show the P value ([Ti] / [N]) and the Q value [1000 × ([Ca] + 2 × [S] + 3 × [O])] defined in the present invention.

尚、表4〜6におけるAr3は、下記(3)式より求めたものである。
Ar3(℃)=910−230×[C]+25×[Si]−74×[Mn]−56×[Cu]−16×[Ni]−9×[Cr]−5×[Mo]−1620×[Nb]
…(3)
In Tables 4 to 6, Ar3 is determined from the following equation (3).
Ar3 (° C.) = 910−230 × [C] + 25 × [Si] −74 × [Mn] −56 × [Cu] −16 × [Ni] −9 × [Cr] −5 × [Mo] −1620 × [Nb]
... (3)

こうして得られた各種鋼板について、下記の方法で、フェライト分率およびフェライト粒径(平均円相当直径)の測定、硬質相の平均硬さ(HV)の測定、引張特性および母材靭性の評価を行うと共に、下記の条件にて溶接を行い、溶接部を作成してHAZ靭性の評価を行った。   With respect to the various steel sheets thus obtained, the following methods were used to measure the ferrite fraction and ferrite particle size (average equivalent circle diameter), measure the average hardness (HV) of the hard phase, and evaluate the tensile properties and base material toughness. At the same time, welding was performed under the following conditions to create a welded portion and evaluate the HAZ toughness.

[フェライト分率およびフェライト粒径(平均円相当直径)の測定]
各鋼板のt(tは板厚を示す。以下同じ)/4位置から採取した2cm角の試験片TD面を鏡面研磨した後、ナイタール腐食液(2%硝酸−エタノール溶液)でエッチング後、光学顕微鏡によって組織を観察し(倍率100倍、n数=10)、JIS G 0551規定の比較法の手法に基づきフェライト粒径(平均値)を算出して、フェライトの平均円相当直径とした。フェライトの分率(面積%)は、画像解析ソフト(Micromedia製Image Pro Plus)を用いて求めた。
[Measurement of ferrite fraction and ferrite particle size (average equivalent circle diameter)]
Each steel plate is mirror-polished on a 2 cm square test piece TD surface taken from the position t (t is the plate thickness; the same shall apply hereinafter) / 4 position, and then etched with a nital etchant (2% nitric acid-ethanol solution). The structure was observed with a microscope (magnification 100 times, n number = 10), and the ferrite grain size (average value) was calculated based on the method of the comparative method defined in JIS G 0551, and the average equivalent circle diameter of the ferrite was obtained. The ferrite fraction (area%) was determined using image analysis software (Image Pro Plus, manufactured by Micromedia).

[硬質部の平均硬さ(HV)の測定]
各鋼板のt/4位置から採取した2cm角の試験片TD面を鏡面研磨した後、ナイタール腐食液(2%硝酸−エタノール溶液)でエッチング後、JIS Z 2244規定の手法で、硬質相のビッカース硬さ試験機を用いて測定した。硬質相は、上述の通りベイナイト、マルテンサイト、パーライトのうちの1種または2種以上で構成されており、光学顕微鏡でフェライト以外の部分として認識する事ができる。ただし、それらを個別に測定する事は微細すぎて困難であるため、2種以上存在する場合はそれらを全て含んだ形で硬質相の平均硬さを測定した。測定は室温で、荷重は10gで試験し、各鋼種の5点測定(最大最小はカウントせず3点平均)で平均硬さを算出した。
[Measurement of average hardness (HV) of hard part]
A 2 cm square test piece TD surface taken from the t / 4 position of each steel plate is mirror-polished, etched with a nital etchant (2% nitric acid-ethanol solution), and then subjected to hard phase Vickers using the method defined in JIS Z 2244. It was measured using a hardness tester. As described above, the hard phase is composed of one or more of bainite, martensite, and pearlite, and can be recognized as a portion other than ferrite by an optical microscope. However, since it is difficult to measure them individually, it is difficult to measure them individually. When two or more kinds are present, the average hardness of the hard phase was measured in a form including all of them. The measurement was performed at room temperature and the load was 10 g, and the average hardness was calculated by 5-point measurement of each steel type (maximum and minimum were not counted, but 3-point average).

[鋼板の引張特性]
鋼板のt/4からJIS Z 2201 4号試験片を採取し、JIS Z 2241の要領で引張試験を行ない、引張強度(TS)を測定し、また降伏比を求めた。本発明では、引張強度(TS):440MPa以上、かつ降伏比:80%以下を合格とした。
[Tensile properties of steel sheet]
A JIS Z 2201 No. 4 test piece was collected from t / 4 of the steel sheet, subjected to a tensile test in accordance with the procedure of JIS Z 2241, measured for tensile strength (TS), and yield ratio was determined. In the present invention, the tensile strength (TS): 440 MPa or more and the yield ratio: 80% or less were accepted.

[母材靭性]
t/4位置で、試験片の長手方向が鋼板の圧延方向(L方向となる様に、JIS Z 2242に規定するVノッチ標準試験片(サイズ:10mm×10mm×55mm)を採取し、−15℃でシャルピー衝撃試験を行い、−15℃におけるVシャルピー衝撃値(vE-15)を測定した。このときVシャルピー衝撃値(vE-15)が150J以上を合格とした。
[Base material toughness]
At the t / 4 position, a V-notch standard test piece (size: 10 mm × 10 mm × 55 mm) defined in JIS Z 2242 is taken so that the longitudinal direction of the test piece is the rolling direction of the steel sheet (L direction), and −15 A Charpy impact test was conducted at ℃, and a V Charpy impact value (vE- 15 ) at -15 ℃ was measured, with a V Charpy impact value (vE- 15 ) of 150 J or more passed.

[HAZ靭性試験]
エレクトロスラグ溶接(30kJ/mm)を行ったときの熱サイクルを模擬したHAZ靭性評価法として、加熱温度:1400℃で30秒保持、その後冷却が800〜500℃の冷却時間(Tc):500秒の熱サイクルで各供試鋼板を熱処理した後、温度−15℃におけるシャルピー吸収エネルギー(Vノッチ)を測定した。なお試験片としては、板厚t/4位置から採取したサイズ10mm×10mm×55mmの棒状で、中央部片面に深さ;2mmのVノッチを形成したものを使用した。このときVシャルピー衝撃値(vE−15)が150J以上を合格とした。
[HAZ toughness test]
As a HAZ toughness evaluation method simulating a thermal cycle when electroslag welding (30 kJ / mm) is performed, a heating temperature is maintained at 1400 ° C. for 30 seconds, and then a cooling time is 800 to 500 ° C. (Tc): 500 seconds. After heat-treating each test steel plate in the thermal cycle, Charpy absorbed energy (V notch) at a temperature of −15 ° C. was measured. In addition, as a test piece, a rod shape having a size of 10 mm × 10 mm × 55 mm collected from the position of the plate thickness t / 4 and having a V notch having a depth of 2 mm on one side of the central portion was used. At this time, the V Charpy impact value (vE- 15 ) was determined to be 150 J or more.

また、入熱量が5kJ/mm相当の溶接を模擬した熱処理(加熱温度:1400℃で5
秒保持、Tc=120秒)を施したものについても、上記と同様にしてVシャルピー衝撃値(vE−15)を測定した。このときのVシャルピー衝撃値(vE−15)も、150J以上を合格とした。これらの結果を表4〜6に併記する。
Also, a heat treatment simulating welding with a heat input equivalent to 5 kJ / mm (heating temperature: 1400 ° C.
The V Charpy impact value (vE -15 ) was measured in the same manner as described above for those subjected to second holding, Tc = 120 seconds. The V Charpy impact value (vE- 15 ) at this time also passed 150J or more. These results are also shown in Tables 4-6.

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これらの結果から、次のように考察できる。まず試験No.1〜43のものは、本発明で規定する要件を満足するものであり、鋼板(母材)の強度は目標を満足し、低降伏比を示し、かつ、HAZ靭性にも優れているものである。またこれらは、入熱量が5kJ/mmのような溶接条件においても、十分なHAZ靭性を示していることが分かる。   From these results, it can be considered as follows. First, test no. Nos. 1 to 43 satisfy the requirements defined in the present invention, and the strength of the steel sheet (base material) satisfies the target, exhibits a low yield ratio, and is excellent in HAZ toughness. is there. It can also be seen that these exhibit sufficient HAZ toughness even under welding conditions where the heat input is 5 kJ / mm.

これに対し、試験No.51〜87のものは、本発明で規定するいずれかの要件を欠くものであり、いずれかの特性が劣化している。このうち、試験No.51〜67は、化学成分組成が本発明で規定する範囲を外れているため(試験No.64はP値も大きいため)、強度を確保できないか、降伏比が高くなったり、HAZ靭性に劣る結果となった。また、試験No.68、80は、化学成分組成は満足するがP値が本発明で規定する範囲を外れているため、HAZ靭性に劣る結果となった。試験No.69〜78は、化学成分組成は満足するがQ値が本発明で規定する範囲を外れているため、この場合もHAZ靭性に劣るものとなった。試験No.81〜87は、推奨する条件で製造しておらず鋼組織が規定条件を満たさないため、いずれかの特性が劣化している。詳細には、試験No.81、83、86は、フェライト分率が小さすぎるか若しくはフェライトが存在しないため、降伏比が高くなっている。試験No.82、84は、フェライト粒径が大きすぎるため、母材靭性が劣っている。試験No.85は、フェライト分率が高すぎるため、高強度を確保できず、また降伏比が高く、靭性にも劣っている。試験No.87は、硬質相の硬さがHV400を超えているため、降伏比が高く、また母材靭性およびHAZ靭性も劣っている。   In contrast, test no. Nos. 51 to 87 lack any of the requirements defined in the present invention, and any of the characteristics is deteriorated. Among these, test No. 51-67, because the chemical composition is outside the range specified in the present invention (test No. 64 has a large P value), the strength cannot be secured, the yield ratio becomes high, or the HAZ toughness is inferior. As a result. In addition, Test No. 68 and 80 were inferior in HAZ toughness because the chemical composition was satisfactory, but the P value was outside the range specified in the present invention. Test No. In Nos. 69 to 78, although the chemical composition was satisfactory, the Q value was out of the range defined in the present invention, and in this case, the HAZ toughness was also inferior. Test No. Since 81 to 87 are not manufactured under the recommended conditions and the steel structure does not satisfy the prescribed conditions, any of the characteristics is deteriorated. Specifically, test no. 81, 83, and 86 have a high yield ratio because the ferrite fraction is too small or no ferrite exists. Test No. Nos. 82 and 84 are inferior in the base material toughness because the ferrite grain size is too large. Test No. No. 85 has a ferrite fraction that is too high to ensure high strength, has a high yield ratio, and is inferior in toughness. Test No. No. 87 has a high yield ratio because the hardness of the hard phase exceeds HV400, and the base metal toughness and HAZ toughness are also inferior.

Claims (8)

C:0.03〜0.150%(質量%の意味。以下同じ。)、
Si:0.50%以下(0%を含む)、
Mn:1.0〜2.0%、
P:0.015%以下(0%を含まない)、
S:0.005%以下(0%を含まない)、
Al:0.005〜0.06%、
Ti:0.008〜0.030%、
N:0.0050〜0.010%、
Ca:0.0010〜0.0035%、
O:0.003%以下(0%を含まない)、および
B:0.0010〜0.0035%
を夫々含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなると共に、
フェライトの分率が5〜50面積%で、フェライトの平均円相当直径が100μm以下であり、且つ硬質相の平均硬さがHV150〜400であって、
下記(1)、(2)式で規定される関係を夫々満足することを特徴とする溶接熱影響部の靭性に優れた低降伏比厚鋼板。
1.0≦[Ti]/[N]≦2.5 …(1)
但し、[Ti]および[N]は、夫々TiおよびNの含有量(質量%)を示す。
2.0≦1000×([Ca]+2×[S]+3×[O])≦13.0 …(2)
但し、[Ca],[S]および[O]は、夫々Ca,SおよびOの含有量(質量%)を示す。
C: 0.03 to 0.150% (meaning mass%, the same shall apply hereinafter),
Si: 0.50% or less (including 0%),
Mn: 1.0-2.0%,
P: 0.015% or less (excluding 0%),
S: 0.005% or less (excluding 0%),
Al: 0.005 to 0.06%,
Ti: 0.008 to 0.030%,
N: 0.0050 to 0.010%,
Ca: 0.0010 to 0.0035%,
O: 0.003% or less (excluding 0%) , and
B: 0.0010 to 0.0035%
Each of which contains iron and inevitable impurities,
The ferrite fraction is 5 to 50 area%, the average equivalent circle diameter of the ferrite is 100 μm or less, and the average hardness of the hard phase is HV 150 to 400,
A low-yield specific thickness steel plate excellent in toughness of a weld heat-affected zone, characterized by satisfying the relationship defined by the following formulas (1) and (2).
1.0 ≦ [Ti] / [N] ≦ 2.5 (1)
However, [Ti] and [N] indicate the contents (mass%) of Ti and N, respectively.
2.0 ≦ 1000 × ([Ca] + 2 × [S] + 3 × [O]) ≦ 13.0 (2)
However, [Ca], [S] and [O] indicate the contents (mass%) of Ca, S and O, respectively.
Cu:2.0%以下(0%を含まない)、Ni:2.0%以下(0%を含まない)およびCr:1.50%以下(0%を含まない)よりなる群から選ばれる1種以上を含有するものである請求項1に記載の厚鋼板。 Cu: 2.0% or less (not including 0%), Ni: 2.0% or less (not including 0%), and Cr: 1.50% or less (not including 0%) The thick steel plate according to claim 1, which contains at least one kind. Mo:0.5%以下(0%を含まない)を含有するものである請求項1または2に記載の厚鋼板。 The thick steel plate according to claim 1 or 2 , which contains Mo: 0.5% or less (not including 0%). Nb:0.035%以下(0%を含まない)および/またはV:0.10%以下(0%を含まない)を含有するものである請求項1〜のいずれかに記載の厚鋼板。 The thick steel plate according to any one of claims 1 to 3 , which contains Nb: 0.035% or less (not including 0%) and / or V: 0.10% or less (not including 0%). . Mg:0.005%以下(0%を含まない)を含有するものである請求項1〜のいずれかに記載の厚鋼板。 The thick steel plate according to any one of claims 1 to 4 , which contains Mg: 0.005% or less (excluding 0%). Zr:0.1%以下(0%を含まない)および/またはHf:0.05%以下(0%を含まない)を含有するものである請求項1〜のいずれかに記載の厚鋼板。 The thick steel plate according to any one of claims 1 to 5 , which contains Zr: 0.1% or less (not including 0%) and / or Hf: 0.05% or less (not including 0%). . Co:2.5%以下(0%を含まない)および/またはW:2.5%以下(0%を含まない)を含有するものである請求項1〜のいずれかに記載の厚鋼板。 Co: 2.5% or less (excluding 0%) and / or W: 2.5% or less (not including 0%) Thick steel plate according to any one of claims 1 to 6 . REM:0.010%以下(0%を含まない)を含有するものである請求項1〜のいずれかに記載の厚鋼板。 The thick steel plate according to any one of claims 1 to 7 , which contains REM: 0.010% or less (not including 0%).
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