JP6252291B2 - Steel sheet and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、アレスト性に優れた板厚の大きい高強度の鋼板及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a high-strength steel sheet having a large thickness and excellent arrestability, and a method for producing the same.
造船、建築、タンク、海洋構造物、ラインパイプなどの構造物に用いられる厚鋼板には、構造物の脆性破壊を抑制するために、脆性破壊が伝播することを抑制する能力であるアレスト性(脆性破壊伝播停止性能)が求められる。近年、構造物の大型化に伴い、降伏応力が390MPa〜500MPa、板厚が40mm〜100mmの高強度厚鋼板を使用するケースが多くなっている。しかし、上記したアレスト性は、一般に強度及び板厚それぞれに相反する傾向にある。このため、高強度厚鋼板においてアレスト性を向上させる技術が望まれている。 For steel plates used in structures such as shipbuilding, architecture, tanks, offshore structures, line pipes, arrestability (the ability to suppress the propagation of brittle fracture in order to suppress brittle fracture of structures) Brittle fracture propagation stopping performance) is required. In recent years, with the increase in size of structures, there are increasing cases of using high-strength thick steel plates having a yield stress of 390 MPa to 500 MPa and a plate thickness of 40 mm to 100 mm. However, the above-described arrestability generally tends to conflict with strength and thickness. For this reason, the technique which improves arrestability in a high intensity | strength thick steel plate is desired.
特許文献1には、圧延途中の冷却およびその後の復熱過程での圧延によるフェライト粒の再結晶およびAc3変態点以上への昇温によって、α→γ逆変態を利用し、鋼板の表層部近傍の結晶粒を微細化し、アレスト性を向上させる技術が開示されている。しかしながらこうした技術では、Ac3変態点以上の復熱が必須の工程であるので、生産性が低下するという問題がある。
特許文献2には、圧延中に鋼板表面を水冷し、Ar1変態点以下とすることで一旦フェライト変態させた後、板厚中心部の顕熱を利用して、表層部のフェライト組織を昇温させながらさらに圧延を行うことで、表層部のみを細粒化し、アレスト性を向上させる技術が開示されている。しかしながらこの技術では表層部のみを細粒化するため、板厚が厚い場合には十分なアレスト性を得ることが困難である。
そこで特許文献3には、Ni添加量を適正な値にすることで、ベイナイトを母相とするミクロ組織を有し、表層部での結晶粒の平均径が15μm以下、板厚中心部での結晶粒の平均径が40μm以下である、アレスト性に優れた高強度厚鋼板が開示されている。
Patent Document 1 discloses that the ferrite grains are recrystallized by cooling in the middle of rolling and the subsequent reheating process, and the temperature is raised to the Ac3 transformation point or higher, using α → γ reverse transformation, and near the surface layer portion of the steel sheet. A technique for refining crystal grains and improving arrestability is disclosed. However, such a technique has a problem in that productivity is lowered because recuperation beyond the Ac3 transformation point is an essential process.
In Patent Document 2, the steel sheet surface is water-cooled during rolling, and after ferrite transformation is performed by setting it to the Ar1 transformation point or less, the ferrite structure of the surface layer part is heated using sensible heat at the center of the sheet thickness. Further, a technique is disclosed in which rolling is further performed to refine only the surface layer portion and improve arrestability. However, in this technique, since only the surface layer portion is made fine, it is difficult to obtain sufficient arrestability when the plate thickness is thick.
Therefore, Patent Document 3 has a microstructure with bainite as a parent phase by setting the Ni addition amount to an appropriate value, the average diameter of crystal grains in the surface layer portion is 15 μm or less, A high-strength thick steel plate excellent in arrestability is disclosed in which the average diameter of crystal grains is 40 μm or less.
上記特許文献3の鋼板は、高価な合金元素であるNiを0.15%以上添加することが必須とされているため、低コストで強度、アレスト性に優れた鋼板を製造することが困難である。 The steel sheet of Patent Document 3 is required to add 0.15% or more of Ni, which is an expensive alloy element, so that it is difficult to produce a steel sheet with excellent strength and arrestability at low cost. is there.
本発明は上記の事情を考慮してなされたものであり、その目的は、工業的に安定的かつ効率的に製造が可能な、靭性及びアレスト性に優れた厚手高強度鋼板およびその製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to provide a thick high-strength steel sheet excellent in toughness and arrestability, which can be produced industrially and stably, and a method for producing the same. It is to provide.
本発明によれば、質量%で、C:0.05〜0.10%、Si:0.01〜0.30%、Mn:1.40〜2.00%、Mo:0.01〜0.20%、Nb:0.005〜0.030%、Ti:0.005〜0.030%、B:0.0005〜0.0030%、N:0.0005〜0.0050%、Al:0.002〜0.050%、Cu:0〜0.50%、Ni:0〜0.15%未満、Cr:0〜0.50%、V:0〜0.10%、Ca:0〜0.0050%、Mg:0〜0.0050%、REM:0〜0.0050%、P:0.015%以下、S:0.010%以下、残部:鉄および不純物であり、下記式1−1または下記式1−2によって定義されるBsolが0.0005%以上であり、下記2式によって定義されるAr3が690℃以上760℃以下であり、面積率で40%以上70%未満のベイナイト、30%以上60%以下のフェライトを含有し、結晶方位差が15°以上の境界を結晶粒界と定義し、前記結晶粒界によって囲まれた領域を結晶粒と定義した場合に、表面から深さ5mmの位置における前記結晶粒の平均粒径が10μm以下、板厚の1/4位置における前記結晶粒の平均粒径が20μm以下、板厚の中央部における前記結晶粒の平均粒径が30μm以下であり、降伏強さが460〜580MPaであり、板厚の1/4位置において採取される試験片で、JIS Z2242:2005 附属書Dに定められた破面遷移温度が−80℃以下であり、表面で採取される試験片で、ASTM E208−06に定められたNDT温度が−85℃以下である、鋼板が提供される。
Bsol=[B] ([Ti]/[N]が3.4以上の場合) ・・・ 式1−1
Bsol=[B]+0.226[Ti]−0.722[N] ([Ti]/[N]が3.4未満の場合) ・・・ 式1−2
Ar3=940−310×[C]+40×[Si]−90×[Mn]−40×[Cu]−60×[Ni]−15×[Cr]−40000×[Mo]×Bsol ・・・ 式2
ここで、[C]、[Si]、[Mn]、[Cu]、[Ni]、[Cr]、[Mo]、[B]、[Ti]および[N]は、それぞれC、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、B、TiおよびNの質量%で表した含有量を意味する。
According to the present invention, by mass, C: 0.05 to 0.10%, Si: 0.01 to 0.30%, Mn: 1.40 to 2.00%, Mo: 0.01 to 0 20%, Nb: 0.005-0.030%, Ti: 0.005-0.030%, B: 0.0005-0.0030%, N: 0.0005-0.0050%, Al: 0.002 to 0.050%, Cu: 0 to 0.50%, Ni: 0 to less than 0.15%, Cr: 0 to 0.50%, V: 0 to 0.10%, Ca: 0 to 0 0.0050%, Mg: 0 to 0.0050%, REM: 0 to 0.0050%, P: 0.015% or less, S: 0.010% or less, balance: iron and impurities. -1 or Bsol defined by the following formula 1-2 is 0.0005% or more, and Ar3 defined by the following two formulas is 690. A boundary containing 40% or more and less than 70% bainite and 30% or more and 60% or less of ferrite with an area ratio of not less than 760 ° C. and defining a boundary having a crystal orientation difference of 15 ° or more as a crystal grain boundary, When the region surrounded by the grain boundary is defined as a crystal grain, the average grain diameter of the crystal grain at a position 5 mm deep from the surface is 10 μm or less, and the average grain diameter of the crystal grain at a quarter position of the plate thickness JIS Z2242 is a test piece sampled at ¼ position of the plate thickness, the average grain size of the crystal grains in the central portion of the plate thickness is 30 μm or less, the yield strength is 460 to 580 MPa. 2005: A steel sheet having a fracture surface transition temperature specified in Annex D of −80 ° C. or lower, a specimen taken on the surface, and an NDT temperature specified in ASTM E208-06 of −85 ° C. or lower. Offer Provided.
Bsol = [B] (when [Ti] / [N] is 3.4 or more) Formula 1-1
Bsol = [B] +0.226 [Ti] −0.722 [N] (when [Ti] / [N] is less than 3.4) Formula 1-2
Ar3 = 940−310 × [C] + 40 × [Si] −90 × [Mn] −40 × [Cu] −60 × [Ni] −15 × [Cr] −40000 × [Mo] × Bsol Formula 2
Here, [C], [Si], [Mn], [Cu], [Ni], [Cr], [Mo], [B], [Ti] and [N] are C, Si, Mn, respectively. , Cu, Ni, Cr, Mo, B, Ti, and the content expressed by mass%.
本発明の鋼板は、板厚が例えば40〜100mmである。また、引張強さが例えば570〜720MPaである。また、下記式3によって定義されるPcmが例えば0.22%以下である。
Pcm=[C]+[Si]/30+[Mn]/20+[Cu]/20+[Ni]/60+[Cr]/20+[Mo]/15+[V]/10+5×[B] ・・・ 式3
ここで、[C]、[Si]、[Mn]、[Cu]、[Ni]、[Cr]、[Mo]、[V]および[B]は、それぞれC、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、VおよびBの質量%で表した含有量を意味する。
The steel plate of the present invention has a thickness of 40 to 100 mm, for example. Moreover, tensile strength is 570-720 MPa, for example. Moreover, Pcm defined by the following formula 3 is, for example, 0.22% or less.
Pcm = [C] + [Si] / 30 + [Mn] / 20 + [Cu] / 20 + [Ni] / 60 + [Cr] / 20 + [Mo] / 15 + [V] / 10 + 5 × [B] Formula 3
Here, [C], [Si], [Mn], [Cu], [Ni], [Cr], [Mo], [V] and [B] are C, Si, Mn, Cu and Ni, respectively. , Cr, Mo, V and B mean the content expressed in mass%.
また本発明によれば、前記鋼板を製造する方法であって、質量%で、C:0.05〜0.10%、Si:0.01〜0.30%、Mn:1.40〜2.00%、Mo:0.01〜0.20%、Nb:0.005〜0.030%、Ti:0.005〜0.030%、B:0.0005〜0.0030%、N:0.0005〜0.0050%、Al:0.002〜0.050%、Cu:0〜0.50%、Ni:0〜0.15%未満、Cr:0〜0.50%、V:0〜0.10%、Ca:0〜0.0050%、Mg:0〜0.0050%、REM:0〜0.0050%、P:0.015%以下、S:0.010%以下、残部:鉄および不純物であり、下記式1−1または下記式1−2によって定義されるBsolが0.0005%以上であり、下記2式によって定義されるAr3が690℃以上760℃以下である鋼片を950〜1100℃に加熱して熱間圧延を行い、前記熱間圧延の仕上げ圧延における圧下率を50%以上とし、表面における前記仕上げ圧延の開始温度をAr3−30℃〜Ar3+50℃、板厚の中央部における前記仕上げ圧延の開始温度をAr3℃〜850℃とし、Ar3−30℃以上の表面温度で冷却を開始して、板厚の中央部における冷却速度を3℃/s以上とし、400℃以下の表面温度で冷却を終了する、鋼板の製造方法が提供される。
Bsol=[B] ([Ti]/[N]が3.4以上の場合) ・・・ 式1−1
Bsol=[B]+0.226[Ti]−0.722[N] ([Ti]/[N]が3.4未満の場合) ・・・ 式1−2
Ar3=940−310×[C]+40×[Si]−90×[Mn]−40×[Cu]−60×[Ni]−15×[Cr]−40000×[Mo]×Bsol ・・・ 式2
ここで、[C]、[Si]、[Mn]、[Cu]、[Ni]、[Cr]、[Mo]、[B]、[Ti]および[N]は、それぞれC、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、B、TiおよびNの質量%で表した含有量を意味する。
Moreover, according to this invention, it is the method of manufacturing the said steel plate, Comprising: By mass%, C: 0.05-0.10%, Si: 0.01-0.30%, Mn: 1.40-2 0.00%, Mo: 0.01-0.20%, Nb: 0.005-0.030%, Ti: 0.005-0.030%, B: 0.0005-0.0030%, N: 0.0005 to 0.0050%, Al: 0.002 to 0.050%, Cu: 0 to 0.50%, Ni: 0 to less than 0.15%, Cr: 0 to 0.50%, V: 0 to 0.10%, Ca: 0 to 0.0050%, Mg: 0 to 0.0050%, REM: 0 to 0.0050%, P: 0.015% or less, S: 0.010% or less, The balance: iron and impurities, and Bsol defined by the following formula 1-1 or the following formula 1-2 is 0.0005% or more. A steel slab in which Ar3 defined by the formula is 690 ° C. or higher and 760 ° C. or lower is heated to 950 to 1100 ° C. to perform hot rolling, the reduction rate in finish rolling of the hot rolling is set to 50% or more, The start temperature of the finish rolling is Ar3-30 ° C to Ar3 + 50 ° C, the start temperature of the finish rolling in the central portion of the sheet thickness is Ar3 ° C to 850 ° C, and cooling is started at a surface temperature of Ar3-30 ° C or higher, A method for producing a steel sheet is provided in which the cooling rate at the central portion of the plate thickness is 3 ° C./s or higher, and cooling is terminated at a surface temperature of 400 ° C. or lower.
Bsol = [B] (when [Ti] / [N] is 3.4 or more) Formula 1-1
Bsol = [B] +0.226 [Ti] −0.722 [N] (when [Ti] / [N] is less than 3.4) Formula 1-2
Ar3 = 940−310 × [C] + 40 × [Si] −90 × [Mn] −40 × [Cu] −60 × [Ni] −15 × [Cr] −40000 × [Mo] × Bsol Formula 2
Here, [C], [Si], [Mn], [Cu], [Ni], [Cr], [Mo], [B], [Ti] and [N] are C, Si, Mn, respectively. , Cu, Ni, Cr, Mo, B, Ti, and the content expressed by mass%.
本発明の製造方法は、冷却後、500〜600℃で焼戻ししても良い。 The manufacturing method of the present invention may be tempered at 500 to 600 ° C. after cooling.
本発明によれば、板厚が厚く強度が高く、アレスト性に優れた鋼板を得ることができる。本発明によれば、溶接鋼構造物の低コスト化や安全性向上を図ることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to obtain a steel plate having a large plate thickness, high strength, and excellent arrestability. According to the present invention, it is possible to reduce the cost and improve the safety of a welded steel structure.
以下、本発明の実施形態について説明する。本発明の鋼板は、例えば造船、建築、タンク、海洋構造物、ラインパイプなどの構造物に用いられる板厚の厚い(例えば、40〜100mm)高強度の鋼板を対象とする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. The steel plate of the present invention is intended for a high-strength steel plate having a large plate thickness (for example, 40 to 100 mm) used for structures such as shipbuilding, architecture, tanks, offshore structures, and line pipes.
先ず、本発明の鋼板の成分について説明する。なお、成分についての%は質量%を意味する。 First, the components of the steel sheet of the present invention will be described. In addition,% about a component means the mass%.
(必須成分)
C:0.05〜0.10%
Cは焼入れ性向上により鋼板の強度と靭性を確保するために0.05%以上必要であり、0.05%が下限である。一方、Cが0.10%を超えると溶接性および継手靭性(HAZ靭性)が低下することから、0.10%が上限である。好ましくは、C:0.06〜0.09%である。
(Essential ingredients)
C: 0.05-0.10%
C is required to be 0.05% or more in order to ensure the strength and toughness of the steel sheet by improving hardenability, and 0.05% is the lower limit. On the other hand, if C exceeds 0.10%, weldability and joint toughness (HAZ toughness) are lowered, so 0.10% is the upper limit. Preferably, C: 0.06 to 0.09%.
Si:0.01〜0.30%
Siは脱酸元素および強化元素として有効であるため、0.01%以上必要であるが、0.30%を超えると継手靭性が低下し、また、Ar3が上昇するため、0.30%が上限である。好ましくは、Si:0.01〜0.10%である。
Si: 0.01-0.30%
Since Si is effective as a deoxidizing element and strengthening element, it needs to be 0.01% or more. However, if it exceeds 0.30%, joint toughness decreases, and Ar3 increases, so 0.30% It is an upper limit. Preferably, Si: 0.01 to 0.10%.
Mn:1.40〜2.00%
Mnは鋼板の強度を確保し、また、Ar3を低下させるために1.40%以上必要である。ただし、2.0%を超えてMnを添加すると、溶接性および継手靭性が低下するため、2.0%が上限である。好ましくは、Mn:1.50〜1.80%である。
Mn: 1.40 to 2.00%
Mn is required to be 1.40% or more in order to secure the strength of the steel sheet and to lower Ar3. However, if Mn is added in excess of 2.0%, weldability and joint toughness decrease, so 2.0% is the upper limit. Preferably, Mn is 1.50 to 1.80%.
Mo:0.01〜0.20%
MoはBとの複合効果により焼入れ性を向上させ、鋼板の強度を上昇させるとともに、Ar3を低下させるために0.01%以上とする。一方、0.20%を超えると鋼板の靭性と継手靭性を低下させるため、0.20%以下とする。好ましくは、Mo:0.03〜0.10%である。
Mo: 0.01-0.20%
Mo improves the hardenability by the combined effect with B, increases the strength of the steel sheet, and decreases the Ar3 content to 0.01% or more. On the other hand, if it exceeds 0.20%, the toughness and joint toughness of the steel sheet are lowered, so the content is made 0.20% or less. Preferably, Mo: 0.03 to 0.10%.
Nb:0.005〜0.030%
Nbは再結晶温度を抑制し、組織細粒化へ寄与し、鋼板の強度を上昇させるため0.005%以上とする。一方、0.030%を超えると溶接性が低下するため、0.030%を上限とする。好ましくは、Nb:0.008〜0.015%である。
Nb: 0.005 to 0.030%
Nb suppresses the recrystallization temperature, contributes to the refinement of the structure, and increases the strength of the steel sheet, so is 0.005% or more. On the other hand, if it exceeds 0.030%, weldability deteriorates, so 0.030% is made the upper limit. Preferably, Nb is 0.008 to 0.015%.
Ti:0.005〜0.030%
TiはTiNを形成し、TiNを微細分散にさせることより鋼板の靭性と継手靭性を向上させるため0.005%以上必要である。一方、0.030%を超えると鋼板の靭性と継手靭性を低下させるため、0.030%を上限とする。好ましくは、Ti:0.008〜0.015%である。
Ti: 0.005-0.030%
Ti forms TiN and needs to be 0.005% or more in order to improve the toughness and joint toughness of the steel sheet by finely dispersing TiN. On the other hand, if it exceeds 0.030%, the toughness and joint toughness of the steel sheet are lowered, so 0.030% is made the upper limit. Preferably, Ti is 0.008 to 0.015%.
B:0.0005〜0.0030%
Bは焼入れ性向上により鋼板の強度を上昇させるので0.0005%以上とする。一方、0.0030%を超えると靭性を劣化させ、溶接性を低下させるため、0.0030%を上限とする。好ましくは、B:0.0010〜0.0020%である。
B: 0.0005 to 0.0030%
B increases the strength of the steel sheet by improving the hardenability, so is 0.0005% or more. On the other hand, if it exceeds 0.0030%, toughness is deteriorated and weldability is lowered, so 0.0030% is made the upper limit. Preferably, B: 0.0010 to 0.0020%.
N:0.0005〜0.0050%
Nは鋼材中にTiNを形成させることより鋼板の靭性と継手靭性を向上させるために0.0005%を下限とする。一方、スラブ疵の抑制のため、0.0050%を上限とする。好ましくは、N:0.0020〜0.0040%である。
N: 0.0005 to 0.0050%
N makes 0.0005% the lower limit in order to improve the toughness and joint toughness of the steel sheet by forming TiN in the steel material. On the other hand, in order to suppress slab wrinkles, the upper limit is set to 0.0050%. Preferably, N is 0.0020 to 0.0040%.
Al:0.002〜0.050%
Alは脱酸を担い、不純物元素であるOを低減するために必要である。また、鋼中のフリーNをAlNとし無害化する。そのため0.002%以上とする。一方、Alが0.050%を超えると、継手靭性が低下するため、0.050%が上限である。好ましくは、Al:0.010〜0.040%である。
Al: 0.002 to 0.050%
Al is necessary for deoxidizing and reducing O which is an impurity element. Moreover, the free N in steel is made harmless with AlN. Therefore, it is made 0.002% or more. On the other hand, if Al exceeds 0.050%, joint toughness decreases, so 0.050% is the upper limit. Preferably, it is Al: 0.010-0.040%.
(任意成分)
本発明の鋼板は、以上の必須成分に加えて、さらに以下の任意成分を含有しても良い。
(Optional component)
In addition to the above essential components, the steel sheet of the present invention may further contain the following optional components.
Cu:0〜0.50%
Cuは強度を向上させ、また、Ar3を低下させる効果がある。その効果を得るためにはCuを0.1%以上含有することが望ましい。一方、0.50%を超えると溶接性、継手靭性が低下するため、0.50%を上限とする。好ましい上限は、0.40%である。
Cu: 0 to 0.50%
Cu has the effect of improving strength and reducing Ar3. In order to acquire the effect, it is desirable to contain Cu 0.1% or more. On the other hand, if it exceeds 0.50%, weldability and joint toughness deteriorate, so 0.50% is made the upper limit. A preferable upper limit is 0.40%.
Ni:0〜0.15%未満
Niは強度を向上させ、また、Ar3を低下させる効果がある。その効果を得るためにはNiを0.05%以上含有することが望ましい。一方、Niは高価であり過剰な添加はコスト高になるので、0.15%未満とする。好ましい上限は、0.10%である。
Ni: 0 to less than 0.15% Ni has the effect of improving strength and reducing Ar3. In order to acquire the effect, it is desirable to contain Ni 0.05% or more. On the other hand, since Ni is expensive and excessive addition increases the cost, it is made less than 0.15%. A preferable upper limit is 0.10%.
Cr:0〜0.50%
Crは鋼板の強度を上昇させる効果がある。その効果を得るためにはCrを0.1%以上含有することが望ましい。一方、0.50%を超えると溶接性、継手靭性が低下するので、0.50%を上限とする。好ましい上限は、0.20%である。
Cr: 0 to 0.50%
Cr has the effect of increasing the strength of the steel sheet. In order to acquire the effect, it is desirable to contain Cr 0.1% or more. On the other hand, if it exceeds 0.50%, weldability and joint toughness deteriorate, so 0.50% is made the upper limit. A preferable upper limit is 0.20%.
V:0〜0.10%
Vは析出強化による強度上昇の効果がある。その効果を得るためにはVを0.02%以上含有することが望ましい。一方、0.10%を超えると継手靭性が低下するので、0.10%を上限とする。好ましい上限は、0.05%である。
V: 0 to 0.10%
V has an effect of increasing strength by precipitation strengthening. In order to acquire the effect, it is desirable to contain V 0.02% or more. On the other hand, if it exceeds 0.10%, joint toughness decreases, so 0.10% is made the upper limit. A preferable upper limit is 0.05%.
Ca:0〜0.0050%
Caは継手靭性を向上させるため0.0003%以上含有することが望ましい。一方、0.0050%を超えると継手靭性が低下するので、0.0050%を上限とする。好ましい上限は、0.0030%である。
Ca: 0 to 0.0050%
Ca is preferably contained in an amount of 0.0003% or more in order to improve joint toughness. On the other hand, if it exceeds 0.0050%, the joint toughness decreases, so 0.0050% is made the upper limit. A preferable upper limit is 0.0030%.
Mg:0〜0.0050%
Mgは継手靭性を向上させるため0.0003%以上含有することが望ましい。一方、0.0050%を超えると継手靭性が低下するので、0.0050%を上限とする。好ましい上限は、0.0030%である。
Mg: 0 to 0.0050%
Mg is desirably contained in an amount of 0.0003% or more in order to improve joint toughness. On the other hand, if it exceeds 0.0050%, the joint toughness decreases, so 0.0050% is made the upper limit. A preferable upper limit is 0.0030%.
REM:0〜0.0050%、
REM(希土類元素)継手靭性を向上させるため0.0003%以上含有することが望ましい。一方、0.0050%を超えると継手靭性が低下するので、0.0050%を上限とする。好ましい上限は、0.0030%である。
REM: 0 to 0.0050%,
In order to improve REM (rare earth element) joint toughness, it is desirable to contain 0.0003% or more. On the other hand, if it exceeds 0.0050%, the joint toughness decreases, so 0.0050% is made the upper limit. A preferable upper limit is 0.0030%.
(不純物)
本発明の鋼板は、以上の必須成分および必要な任意含成分を含有し、残部:Feおよび不純物である。不純物としては、鉱石やスクラップ等の原料に含まれるもの、製造工程において含まれるものが例示される。但し、本発明の目的とする鋼材の特性を阻害しない範囲で、その他の成分を含有することは許容される。例えば、P、Sは鋼中に不純物として含有されるが、それらは以下のように制限されることが望ましい。
(impurities)
The steel sheet of the present invention contains the above essential components and necessary optional components, and the balance is Fe and impurities. Examples of impurities include those contained in raw materials such as ore and scrap, and those contained in the production process. However, it is allowed to contain other components as long as the properties of the steel material of the present invention are not impaired. For example, although P and S are contained as impurities in steel, they are preferably limited as follows.
P:0.015%以下
Pは不純物元素であり、溶接性および継手靭性を低下させるため0.015%以下に低減する必要がある。好ましくは0.010%以下である。
P: 0.015% or less P is an impurity element and needs to be reduced to 0.015% or less in order to reduce weldability and joint toughness. Preferably it is 0.010% or less.
S:0.010%以下
Sは不純物元素であり、MnS生成による靭性の低下、溶接性の低下を招くため0.010%以下に低減する必要がある。好ましくは0.005%以下である。
S: 0.010% or less S is an impurity element, and it causes a decrease in toughness and weldability due to MnS generation, so it is necessary to reduce it to 0.010% or less. Preferably it is 0.005% or less.
(Bsol)
また本発明の鋼板では、下記式1−1または下記式1−2で定義されるBsolが0.0005%以上である。Bsolで示される鋼中のフリーBをこの範囲とすることにより、粒界にBが偏析し焼入れ性が向上し、またベイナイト分率が高くなって強度および靱性が向上する。一方、0.0030%を超えると焼き入れ性向上効果が飽和するため、0.0030%以下であることが好ましい。
Bsol=[B] ([Ti]/[N]が3.4以上の場合) ・・・ 式1−1
Bsol=[B]+0.226[Ti]−0.722[N] ([Ti]/[N]が3.4未満の場合) ・・・ 式1−2
ここで、[B]および[Ti]は、それぞれBおよびTiの質量%で表される含有量である。
(Bsol)
Moreover, in the steel plate of this invention, Bsol defined by the following formula 1-1 or the following formula 1-2 is 0.0005% or more. By setting the free B in the steel indicated by Bsol within this range, B segregates at the grain boundaries and the hardenability is improved, and the bainite fraction is increased and the strength and toughness are improved. On the other hand, if it exceeds 0.0030%, the effect of improving hardenability is saturated, so 0.0030% or less is preferable.
Bsol = [B] (when [Ti] / [N] is 3.4 or more) Formula 1-1
Bsol = [B] +0.226 [Ti] −0.722 [N] (when [Ti] / [N] is less than 3.4) Formula 1-2
Here, [B] and [Ti] are contents represented by mass% of B and Ti, respectively.
本発明では、オースフォームドベイナイトを利用するため、可能な限り低温圧延を実施する。そのために、下記2式によって定義されるAr3を690℃以上760℃以下とする。
Ar3=940−310×[C]+40×[Si]−90×[Mn]−40×[Cu]−60×[Ni]−15×[Cr]−40000×[Mo]×Bsol ・・・ 式2
ここで、[C]、[Si]、[Mn]、[Cu]、[Ni]、[Cr]および[Mo]は、それぞれC、Si、Mn、Cu、Ni、CrおよびMoの質量%で表した含有量を意味する。
In the present invention, since ausformed bainite is used, cold rolling is performed as much as possible. Therefore, Ar3 defined by the following two formulas is set to 690 ° C. or higher and 760 ° C. or lower.
Ar3 = 940−310 × [C] + 40 × [Si] −90 × [Mn] −40 × [Cu] −60 × [Ni] −15 × [Cr] −40000 × [Mo] × Bsol Formula 2
Here, [C], [Si], [Mn], [Cu], [Ni], [Cr] and [Mo] are the mass% of C, Si, Mn, Cu, Ni, Cr and Mo, respectively. Means the expressed content.
Ar3が690℃未満では焼き入れ性が過剰となり、強度オーバーとなって靱性が劣化してしまう。特に、鋼板中心部での靭性が劣化しやすくなる。一方、760℃を超えると低温での圧延時に鋼板の表層部が二相域圧延となり、粗大な加工フェライトが生成され、アレスト性が劣化してしまう。 When Ar3 is less than 690 ° C., the hardenability becomes excessive, the strength is exceeded, and the toughness is deteriorated. In particular, the toughness at the center of the steel sheet tends to deteriorate. On the other hand, when it exceeds 760 ° C., the surface layer portion of the steel sheet becomes two-phase region rolling at the time of rolling at a low temperature, and coarse processed ferrite is generated, and the arrestability deteriorates.
(Pcm)
鋼中に含まれる合金元素は溶接の際の熱影響で硬い組織を生成させ、熱影響部の延性が低下して低温割れを発生しやすくなる。Pcmは溶接割れ感受性を示す値であり、本発明の鋼板では、下記式1で定義されるPcmが0.22%以下である。Pcmが0.22%以下であれば、溶接する際に予熱が省略(予熱フリー)できるようになるので好ましい。一方、0.18%未満としても予熱条件の緩和等の更なる向上は見込めないので、0.18%以上であることが好ましい。
Pcm=[C]+[Si]/30+[Mn]/20+[Cu]/20+[Ni]/60+[Cr]/20+[Mo]/15+[V]/10+5×[B] ・・・ 式1
ここで、[C]、[Si]、[Mn]、[Cu]、[Ni]、[Cr]、[Mo]、[V]および[B]は、それぞれC、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、VおよびBの質量%で表される含有量である。
(Pcm)
The alloying elements contained in the steel generate a hard structure due to the heat effect during welding, and the ductility of the heat-affected zone is reduced and low temperature cracking is likely to occur. Pcm is a value indicating weld cracking sensitivity. In the steel sheet of the present invention, Pcm defined by the following formula 1 is 0.22% or less. If Pcm is 0.22% or less, it is preferable because preheating can be omitted (preheating free) when welding. On the other hand, even if it is less than 0.18%, further improvement such as relaxation of preheating conditions cannot be expected, so 0.18% or more is preferable.
Pcm = [C] + [Si] / 30 + [Mn] / 20 + [Cu] / 20 + [Ni] / 60 + [Cr] / 20 + [Mo] / 15 + [V] / 10 + 5 × [B] Formula 1
Here, [C], [Si], [Mn], [Cu], [Ni], [Cr], [Mo], [V] and [B] are C, Si, Mn, Cu and Ni, respectively. , Cr, Mo, V, and B content in mass%.
MoとBを複合添加すると優れた強度向上効果が得られることが知られている。Bは固溶Bとしてオーステナイト粒界に偏析することで、フェライトの生成を抑え焼き入れ性を向上させるが、図1に示すように、低温で仕上げ圧延を行う条件下ではB炭化物が析出してしまい効果が低下する。Moを複合添加するとB炭化物の生成を抑えることができ、Bによる焼き入れ性向上効果が一層高まる。Bによる焼き入れ性向上効果を得るためには固溶B(Bsol)が5ppm以上必要である。BがBN(B窒化物)として析出することを防ぐため、Tiを添加しNをTiN(Ti窒化物)として固定している。 It is known that when Mo and B are added in combination, an excellent strength improvement effect can be obtained. B segregates as a solid solution B at the austenite grain boundary, thereby suppressing the formation of ferrite and improving the hardenability. However, as shown in FIG. The effect is reduced. When Mo is added in combination, the formation of B carbide can be suppressed, and the effect of improving hardenability by B is further enhanced. In order to obtain the effect of improving hardenability by B, 5 ppm or more of solid solution B (Bsol) is necessary. In order to prevent B from precipitating as BN (B nitride), Ti is added and N is fixed as TiN (Ti nitride).
(ミクロ組織)
本発明の鋼板のミクロ組織は、面積率で40%以上70%未満のベイナイト、30%以上60%以下のフェライトを含有する。ベイナイト分率を40%以上とする理由は、板厚が厚く強度が高い鋼板とするためである。一方、ベイナイト分率が70%以上になると、特に板厚中心部の靭性が劣化してしまうため、フェライト分率を30%以上60%以下することで靭性の劣化を抑制している。また、フェライト分率が30%未満では十分な靭性劣化抑制効果が得られず、フェライト分率が60%を超えると、板厚が厚く強度が高い鋼板とすることが困難となる。
本発明は、上記ベイナイト、フェライトが上記範囲内であれば、他のミクロ組織、例えば、パーライト、マルテンサイト等を含有しても良い。
(Micro structure)
The microstructure of the steel sheet of the present invention contains 40% or more and less than 70% bainite and 30% or more and 60% or less ferrite by area ratio. The reason why the bainite fraction is 40% or more is that the steel sheet has a large thickness and high strength. On the other hand, when the bainite fraction is 70% or more, particularly the toughness of the central portion of the plate thickness is deteriorated. Therefore, the deterioration of toughness is suppressed by setting the ferrite fraction to 30% or more and 60% or less. Further, if the ferrite fraction is less than 30%, a sufficient toughness deterioration suppressing effect cannot be obtained, and if the ferrite fraction exceeds 60%, it becomes difficult to obtain a steel sheet having a large plate thickness and high strength.
The present invention may contain other microstructures such as pearlite and martensite as long as the bainite and ferrite are within the above range.
(平均粒径)
本発明の鋼板は、結晶方位差が15°以上の境界を結晶粒界と定義し、前記結晶粒界で囲まれる領域を結晶粒と定義した場合において、表面から深さ5mmの位置における前記結晶粒の平均粒径が10μm以下、板厚の1/4位置における前記結晶粒の平均粒径が20μm以下、板厚の中央部における前記結晶粒の平均粒径が30μm以下である。
(Average particle size)
In the steel sheet of the present invention, the boundary at a crystal orientation difference of 15 ° or more is defined as a crystal grain boundary, and the region surrounded by the crystal grain boundary is defined as a crystal grain. The average grain size of the grains is 10 μm or less, the average grain size of the crystal grains at a quarter position of the plate thickness is 20 μm or less, and the average grain diameter of the crystal grains in the center part of the plate thickness is 30 μm or less.
結晶粒径が微細なほどアレスト性は向上するが、生産性を考慮すると、表面から深さ5mmの位置における結晶粒の平均粒径は3μm以上、板厚の1/4位置、板厚の中央部では10μm以上としても良い。 The finer the crystal grain size, the better the arrestability, but considering the productivity, the average grain size of the crystal grains at a depth of 5 mm from the surface is 3 μm or more, 1/4 of the plate thickness, the center of the plate thickness The portion may be 10 μm or more.
結晶粒径が微細になることによりアレスト性が向上する理由は、以下の通りである。結晶粒界においては隣接する結晶粒間で結晶方位が異なるため、この部分においてき裂が伝播する方向が変化する。このき裂伝播方向が変化した部分では微小な延性破壊領域(テアリッジ)が形成されるため、き裂伝播に要するエネルギーが増加する。従って材料のき裂伝播に対する抵抗力が高まり、アレスト性が向上する。 The reason why the arrestability is improved by reducing the crystal grain size is as follows. At the crystal grain boundary, since the crystal orientation differs between adjacent crystal grains, the direction in which the crack propagates changes in this portion. Since a small ductile fracture region (tear ridge) is formed in the portion where the crack propagation direction has changed, the energy required for crack propagation increases. Accordingly, the resistance to crack propagation of the material is increased, and the arrestability is improved.
一般的に厚鋼板の表層では脆性破壊が生じ難く、延性破壊領域(シアリップ)が形成されやすい。表層を細粒化し、更に細粒化層の厚みを大きくするとシアリップ領域が拡大する。シアリップ形成前の未破断領域ではき裂を閉口させる応力が働き、き裂伝播の駆動力を低下させる。また、未破断領域が最終的に延性破壊するため、き裂伝播に要するエネルギーが増加する。このため、アレスト性が向上する。 In general, brittle fracture hardly occurs on the surface layer of a thick steel plate, and a ductile fracture region (shear lip) is easily formed. When the surface layer is refined and the thickness of the refined layer is increased, the shear lip region is expanded. In the unbroken region before shear lip formation, a stress that closes the crack works, and the driving force for crack propagation is reduced. In addition, since the unbroken region eventually undergoes ductile fracture, the energy required for crack propagation increases. For this reason, arrestability improves.
結晶方位差を15°以上とした理由は、15°未満では、結晶粒界が脆性き裂伝播の障害とはなり難く、上記のようなアレスト性向上効果が減少するからである。また、鋼板の表層部の結晶粒径を10μm以下とした理由は、10μm超では、シアリップの形成に必要な靭性が得られないからである。また、板厚の1/4位置における結晶粒の平均粒径が20μmを超えるか、板厚の中央部における結晶粒の平均粒径が30μmを超えると、靭性が低下し、板厚内部の脆性き裂の伝播が支配的となり、アレスト性が低下する。 The reason why the crystal orientation difference is set to 15 ° or more is that if it is less than 15 °, the crystal grain boundary is unlikely to be an obstacle to brittle crack propagation, and the above-described effect of improving arrestability is reduced. The reason why the crystal grain size of the surface layer portion of the steel sheet is 10 μm or less is that if it exceeds 10 μm, the toughness necessary for forming the shear lip cannot be obtained. Further, when the average grain size of the crystal grains at the 1/4 position of the plate thickness exceeds 20 μm, or the average grain size of the crystal grains at the central portion of the plate thickness exceeds 30 μm, the toughness decreases and the brittleness inside the plate thickness. The propagation of cracks becomes dominant and the arrestability is reduced.
なお、結晶粒の平均粒径は、EBSP法により評価した場合の結晶方位差が15°以上の境界で囲まれる領域の面積の円相当径の平均値で求められる。 Note that the average grain size of the crystal grains is obtained by an average value of the equivalent circle diameters of the area of the region surrounded by the boundary having a crystal orientation difference of 15 ° or more when evaluated by the EBSP method.
(製造方法)
次に、本発明の鋼板を製造する方法について説明する。まず、上記した適切な化学成分に調整した溶鋼を、転炉等の通常公知の溶製方法で溶製し、連続鋳造等の通常公知の鋳造方法で鋼素材である鋼片とする。
(Production method)
Next, a method for producing the steel plate of the present invention will be described. First, the molten steel adjusted to the above-described appropriate chemical composition is melted by a generally known melting method such as a converter, and is made into a steel slab that is a steel material by a generally known casting method such as continuous casting.
(加熱温度)
まず、鋳造時の冷却途中あるいは冷却後に鋼片を950〜1100℃に加熱し、オーステナイト単相化する。加熱抽出温度が950℃未満ではオーステナイト化が不十分となり粗大組織を形成され、強度・靭性が劣化するからである。一方、1100℃超ではオーステナイト粒が粗大化して、靭性が低下するからである。
(Heating temperature)
First, the steel slab is heated to 950 to 1100 ° C. during or after cooling at the time of casting to make austenite single phase. This is because if the heating extraction temperature is less than 950 ° C., austenitization becomes insufficient, a coarse structure is formed, and strength and toughness deteriorate. On the other hand, if it exceeds 1100 ° C., the austenite grains become coarse and the toughness decreases.
本発明では、オースフォームドベイナイトを利用するため、可能な限り低温圧延を実施する。Ar3点を下げるため、Ni、Mn、Mo、B等を添加することでAr3点を低下させて靭性を確保している。 In the present invention, since ausformed bainite is used, cold rolling is performed as much as possible. In order to lower the Ar3 point, by adding Ni, Mn, Mo, B, etc., the Ar3 point is lowered to ensure toughness.
(熱間圧延)
そして加熱抽出された鋼片に熱間圧延を行い、仕上げ圧延における圧下率を50%以上として、板厚が例えば40〜100mmの鋼板を製造する。この時、表面における仕上げ圧延の開始温度をAr3−30℃〜Ar3+50℃、板厚の中央部における仕上げ圧延の開始温度をAr3℃〜850℃とする。仕上げ圧延における累積圧下率が50%未満では、オーステナイト中に導入される転位、変形帯が不十分となり靭性が劣化してしまう。また、表面における仕上げ圧延の開始温度がAr3−30℃未満では、表層部近傍に粗大な加工フェライトが生成し、表層部の細粒化ができずアレスト性が低下してしまう。一方Ar3+50℃を超えると、オーステナイト中に導入される転位、変形帯が不十分となり靭性が劣化してしまう。また、板厚の中央部における仕上げ圧延の開始温度がAr3℃未満では、板厚内部に粗大な加工フェライトが生成し、強度・靭性が劣化してしまう。一方850℃を超えると、オーステナイト中に導入される転位、変形帯が不十分となり靭性が劣化してしまう。また、累積圧下率が75%を超えると、圧延パス回数が増加し生産性が低下するため、累積圧下率は75%以下であることが好ましい。
(Hot rolling)
Then, hot-rolled steel slabs are hot-rolled to produce a steel sheet having a plate thickness of, for example, 40 to 100 mm with a reduction rate in finish rolling of 50% or more. At this time, the start temperature of finish rolling on the surface is Ar3-30 ° C to Ar3 + 50 ° C, and the start temperature of finish rolling in the center portion of the sheet thickness is Ar3 ° C to 850 ° C. If the cumulative rolling reduction in finish rolling is less than 50%, dislocations and deformation bands introduced into austenite are insufficient and toughness is deteriorated. Moreover, if the start temperature of the finish rolling on the surface is less than Ar3-30 ° C., coarse processed ferrite is generated in the vicinity of the surface layer portion, and the surface layer portion cannot be refined and the arrestability is lowered. On the other hand, when Ar3 + 50 ° C is exceeded, dislocations and deformation bands introduced into austenite are insufficient, and the toughness deteriorates. Further, if the finish rolling start temperature at the center of the plate thickness is less than Ar3 ° C., coarse processed ferrite is generated inside the plate thickness, and the strength and toughness deteriorate. On the other hand, when it exceeds 850 ° C., dislocations and deformation bands introduced into austenite are insufficient, and toughness is deteriorated. In addition, when the cumulative rolling reduction exceeds 75%, the number of rolling passes increases and the productivity decreases, so the cumulative rolling reduction is preferably 75% or less.
表面における仕上げ圧延の開始温度がAr3−30℃未満である場合、図2(a)に示すように鋼板の表層部近傍が二相域圧延(α+γの二相が存在する温度域での圧延)となり、粗大な加工フェライト(圧延中生成したフェライト)が生成する。一方、仕上げ圧延の開始温度がAr3−30℃以上であると、粗大な加工フェライト生成を抑制でき、かつオーステナイト中にフェライト核生成サイトとなる転位や変形帯を十分導入した状態で急冷(CLCでの水冷)ができるため、図2(b)に示すようなフェライトとベイナイトの微細組織を形成することができる。 When the start temperature of finish rolling on the surface is less than Ar3-30 ° C., as shown in FIG. 2A, the vicinity of the surface layer portion of the steel sheet is two-phase rolling (rolling in a temperature range where two phases of α + γ exist) Thus, coarse processed ferrite (ferrite formed during rolling) is generated. On the other hand, if the start temperature of finish rolling is Ar3-30 ° C. or higher, it is possible to suppress the formation of coarsely processed ferrite and to rapidly cool (in CLC) with sufficient introduction of dislocations and deformation bands that become ferrite nucleation sites in austenite. 2), a fine structure of ferrite and bainite as shown in FIG. 2B can be formed.
(冷却)
熱間圧延の終了後、Ar3−30℃以上の表面温度で冷却を開始して、板厚の中央部における冷却速度を3℃/s以上とし、400℃以下の表面温度で冷却を終了する。冷却の開始温度がAr3−30℃未満では、冷却開始前に粗大なフェライトが生成し、強度・靭性が劣化してしまう。ベイナイト変態させるためには3℃/s以上の冷却速度が必要である。なお、15℃/sを超える冷却速度は厚手材では実現が困難である。また、十分なベイナイト組織を得るために、冷却停止温度を400℃以下とする。
(cooling)
After the hot rolling is finished, cooling is started at a surface temperature of Ar 3-30 ° C. or higher, the cooling rate at the central portion of the plate thickness is set to 3 ° C./s or higher, and cooling is finished at a surface temperature of 400 ° C. or lower. If the cooling start temperature is less than Ar3-30 ° C., coarse ferrite is generated before the cooling starts, and the strength and toughness deteriorate. In order to transform the bainite, a cooling rate of 3 ° C./s or more is required. A cooling rate exceeding 15 ° C./s is difficult to achieve with thick materials. In order to obtain a sufficient bainite structure, the cooling stop temperature is set to 400 ° C. or lower.
(焼き戻し)
また、冷却後に500〜600℃の温度で焼戻し熱処理を行い、鋼板の強度と靭性を調節することが望ましい。焼戻しの温度が600℃を超えると強度が低下する。一方、500℃未満ではひずみ除去による靭性改善が不十分である。
(Tempering)
Further, it is desirable to adjust the strength and toughness of the steel sheet by performing a tempering heat treatment at a temperature of 500 to 600 ° C. after cooling. When the tempering temperature exceeds 600 ° C., the strength decreases. On the other hand, if it is less than 500 ° C., the toughness improvement by removing the strain is insufficient.
以上の製造方法を実施することにより、複雑な熱処理工程を必要とせずにアレスト性の優れた板厚の大きい高強度の鋼板を、低コストで製造することができる。こうして製造された本発明の鋼板は、降伏強さYPが460〜580MPaとなり、板厚の1/4位置において採取される試験片で、JIS Z2242:2005 附属書Dに定められた破面遷移温度が−80℃以下となり、表面で採取される試験片で、ASTM E208−06に定められたNDT温度が−85℃以下となる。また、引張強さTSを570〜720MPaとすることも可能となる。 By implementing the above manufacturing method, a high-strength steel sheet having a large thickness and excellent arrestability can be manufactured at low cost without requiring a complicated heat treatment step. The steel plate of the present invention thus manufactured has a yield strength YP of 460 to 580 MPa, and is a test piece taken at a 1/4 position of the plate thickness. The fracture surface transition temperature defined in JIS Z2242: 2005 Annex D Is −80 ° C. or lower, and the NDT temperature defined in ASTM E208-06 is −85 ° C. or lower in the test piece collected on the surface. Further, the tensile strength TS can be set to 570 to 720 MPa.
製鋼工程において溶鋼の化学成分調整を行った後、連続鋳造によって鋼片を造り、この鋼片を950〜1100℃に再加熱し、さらに熱間圧延によって板厚が40〜100mmの鋼板を造り、冷却した。その後、焼き戻しの熱処理を行い、厚鋼板を製造した。表1に各鋼の化学成分、Bsol、Pcm、Ar3を示す。また、表2に各試験ナンバーの鋼板の熱間圧延前のスラブ厚、熱間圧延後の板厚(製品厚)、加熱抽出温度、仕上げ圧延の累積圧下率(CR率)、圧延開始表面温度、圧延開始板厚中心(t/2)温度、熱間圧延後の冷却開始温度と終了温度、板厚中心(t/2)の冷却速度、焼き戻し温度をそれぞれ示す。 After adjusting the chemical composition of the molten steel in the steel making process, a steel slab is made by continuous casting, this steel slab is reheated to 950-1100 ° C., and a steel plate having a thickness of 40-100 mm is made by hot rolling, Cooled down. Thereafter, a tempering heat treatment was performed to produce a thick steel plate. Table 1 shows chemical components, Bsol, Pcm, and Ar3 of each steel. Table 2 also shows the slab thickness before hot rolling of the steel plates of each test number, the plate thickness after hot rolling (product thickness), the heat extraction temperature, the cumulative rolling reduction (CR rate) of finish rolling, and the rolling start surface temperature. , Rolling start sheet thickness center (t / 2) temperature, cooling start temperature and end temperature after hot rolling, sheet thickness center (t / 2) cooling rate, and tempering temperature.
製造された各試験ナンバーの鋼板のミクロ組織における各相の面積率(フェライト、パーライト、ベイナイト)、表面から深さ5mmの位置、板厚の1/4の位置、板厚中央における平均粒径、降伏強さYP、引張強さTS、破面遷移温度vTrs、NRL落下荷重試験におけるNDT温度を測定した。測定結果を表3に示す。ミクロ組織相分率は、光学顕微鏡により板厚表面から深さ5mmの位置、板厚の1/4の位置、1/2の位置を400倍の倍率でミクロ組織を撮影し、画像解析によりそれぞれの位置で測定した全視野領域に対する各相の面積率の平均値を求めた。また平均結晶粒径は、EBSP(Electron Back Scattering Pattern)法により、500μm×500μmの領域を1μmピッチで測定し、隣接粒との結晶方位差が15°以上の粒界マップを作成し、そのときの結晶粒の円相当径を画像解析によって求めた。また、降伏応力(YS)及び引張応力(TS)は、板厚t/4の位置から圧延方向と直角の方向に2つの試験片を採取して測定し、それらの平均値を求めた。引張試験の方法はJIS Z2241記載の4号引張試験片による。また、破面遷移温度(vTrs)は、板厚t/4の位置から圧延方向と平行の方向に複数の試験片を採取し、−80℃を含む複数の温度でのシャルピー衝撃試験をおこない、JIS Z2242:2005 付属書Dに定められた方法により求めた。NDT温度は、表層部から圧延方向と平行の方向に複数の試験片を採取し、ASTM E208−06に従って求めた。 Area ratio of each phase (ferrite, pearlite, bainite) in the microstructure of the steel plate of each manufactured test number, position 5 mm deep from the surface, 1/4 position of the plate thickness, average particle diameter at the center of the plate thickness, Yield strength YP, tensile strength TS, fracture surface transition temperature vTrs, and NDT temperature in the NRL drop load test were measured. Table 3 shows the measurement results. Microstructure phase fractions were measured by optical analysis of the microstructure taken at 400x magnification at a position 5mm deep from the surface of the plate thickness, a quarter of the plate thickness, and a half of the plate thickness by an optical microscope. The average value of the area ratio of each phase with respect to the entire visual field region measured at the position of was obtained. The average crystal grain size was measured by measuring 1 μm pitch of a 500 μm × 500 μm region by EBSP (Electron Back Scattering Pattern) method, and a grain boundary map with a crystal orientation difference of 15 ° or more from adjacent grains was created. The equivalent circle diameter of the crystal grains was determined by image analysis. Moreover, the yield stress (YS) and the tensile stress (TS) were measured by collecting two test pieces in the direction perpendicular to the rolling direction from the position of the sheet thickness t / 4, and obtaining an average value thereof. The tensile test method is based on No. 4 tensile test piece described in JIS Z2241. Further, the fracture surface transition temperature (vTrs) was obtained by collecting a plurality of test pieces in the direction parallel to the rolling direction from the position of the plate thickness t / 4, and performing a Charpy impact test at a plurality of temperatures including −80 ° C., JIS Z2242: 2005 Determined by the method defined in Appendix D. The NDT temperature was determined according to ASTM E208-06 by collecting a plurality of test pieces from the surface layer portion in a direction parallel to the rolling direction.
成分および製造条件が適正である発明例の鋼板は、各相の分率、平均粒径、降伏強さYP、破面遷移温度vTrs、NDT温度のいずれも本発明範囲を満足した。これに対して成分および製造条件のいずれかが発明範囲を外れている比較例の鋼板は、ベイナイト分率、フェライト分率、平均粒径、降伏強さYP、破面遷移温度vTrs、NDT温度のいずれかが本発明の範囲外となった。以上の実施例から、本発明を適用することにより、アレスト性に優れた高強度の鋼板を提供できることが確認された。 The steel sheet of the inventive example in which the components and production conditions are appropriate satisfied the scope of the present invention in terms of the fraction of each phase, average grain size, yield strength YP, fracture surface transition temperature vTrs, and NDT temperature. On the other hand, the steel sheet of the comparative example in which any of the components and production conditions is out of the scope of the invention has a bainite fraction, a ferrite fraction, an average grain size, a yield strength YP, a fracture surface transition temperature vTrs, and an NDT temperature. Any one was out of the scope of the present invention. From the above examples, it was confirmed that a high-strength steel sheet having excellent arrestability can be provided by applying the present invention.
本発明は、アレスト性に優れた板厚の大きい高強度の鋼板について有用である。 The present invention is useful for a high-strength steel sheet having a large thickness and excellent arrestability.
Claims (7)
C:0.05〜0.10%、
Si:0.01〜0.30%、
Mn:1.40〜2.00%、
Mo:0.01〜0.20%、
Nb:0.005〜0.030%、
Ti:0.005〜0.030%、
B:0.0005〜0.0030%、
N:0.0005〜0.0050%、
Al:0.002〜0.050%、
Cu:0〜0.50%、
Ni:0〜0.15%未満、
Cr:0〜0.50%、
V:0〜0.10%、
Ca:0〜0.0050%、
Mg:0〜0.0050%、
REM:0〜0.0050%、
P:0.015%以下、
S:0.010%以下、
残部:鉄および不純物であり、
下記式1−1または下記式1−2によって定義されるBsolが0.0005%以上であり、
下記2式によって定義されるAr3が690℃以上760℃以下であり、
面積率で40%以上70%未満のベイナイト、30%以上60%以下のフェライトを含有し、
結晶方位差が15°以上の境界を結晶粒界と定義し、前記結晶粒界によって囲まれた領域を結晶粒と定義した場合に、表面から深さ5mmの位置における前記結晶粒の平均粒径が10μm以下、板厚の1/4位置における前記結晶粒の平均粒径が20μm以下、板厚の中央部における前記結晶粒の平均粒径が30μm以下であり、
降伏強さが460〜580MPaであり、
板厚の1/4位置において採取される試験片で、JIS Z2242:2005 附属書Dに定められた破面遷移温度が−80℃以下であり、
表面で採取される試験片で、ASTM E208−06に定められたNDT温度が−85℃以下である、鋼板。
Bsol=[B] ([Ti]/[N]が3.4以上の場合) ・・・ 式1−1
Bsol=[B]+0.226[Ti]−0.722[N] ([Ti]/[N]が3.4未満の場合) ・・・ 式1−2
Ar3=940−310×[C]+40×[Si]−90×[Mn]−40×[Cu]−60×[Ni]−15×[Cr]−40000×[Mo]×Bsol ・・・ 式2
ここで、[C]、[Si]、[Mn]、[Cu]、[Ni]、[Cr]、[Mo]、[B]、[Ti]および[N]は、それぞれC、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、B、TiおよびNの質量%で表した含有量を意味する。 % By mass
C: 0.05-0.10%
Si: 0.01-0.30%,
Mn: 1.40 to 2.00%
Mo: 0.01-0.20%,
Nb: 0.005 to 0.030%,
Ti: 0.005 to 0.030%,
B: 0.0005 to 0.0030%,
N: 0.0005 to 0.0050%,
Al: 0.002 to 0.050%,
Cu: 0 to 0.50%,
Ni: 0 to less than 0.15%,
Cr: 0 to 0.50%,
V: 0 to 0.10%,
Ca: 0 to 0.0050%,
Mg: 0 to 0.0050%,
REM: 0 to 0.0050%,
P: 0.015% or less,
S: 0.010% or less,
The rest: iron and impurities
Bsol defined by the following formula 1-1 or the following formula 1-2 is 0.0005% or more,
Ar3 defined by the following two formulas is 690 ° C. or higher and 760 ° C. or lower,
Containing 40% or more and less than 70% bainite, 30% or more and 60% or less ferrite in area ratio,
When a boundary having a crystal orientation difference of 15 ° or more is defined as a crystal grain boundary, and a region surrounded by the crystal grain boundary is defined as a crystal grain, the average grain size of the crystal grains at a position 5 mm deep from the surface Is 10 μm or less, the average grain size of the crystal grains at a 1/4 position of the plate thickness is 20 μm or less, the average grain size of the crystal grains in the center portion of the plate thickness is 30 μm or less,
Yield strength is 460-580 MPa,
The specimen taken at 1/4 position of the plate thickness has a fracture surface transition temperature defined in JIS Z2242: 2005 Annex D of −80 ° C. or lower,
A steel sheet having a NDT temperature of −85 ° C. or less as defined in ASTM E208-06, which is a test piece collected on the surface.
Bsol = [B] (when [Ti] / [N] is 3.4 or more) Formula 1-1
Bsol = [B] +0.226 [Ti] −0.722 [N] (when [Ti] / [N] is less than 3.4) Formula 1-2
Ar3 = 940−310 × [C] + 40 × [Si] −90 × [Mn] −40 × [Cu] −60 × [Ni] −15 × [Cr] −40000 × [Mo] × Bsol Formula 2
Here, [C], [Si], [Mn], [Cu], [Ni], [Cr], [Mo], [B], [Ti] and [N] are C, Si, Mn, respectively. , Cu, Ni, Cr, Mo, B, Ti, and the content expressed by mass%.
Pcm=[C]+[Si]/30+[Mn]/20+[Cu]/20+[Ni]/60+[Cr]/20+[Mo]/15+[V]/10+5×[B] ・・・ 式3
ここで、[C]、[Si]、[Mn]、[Cu]、[Ni]、[Cr]、[Mo]、[V]および[B]は、それぞれC、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、VおよびBの質量%で表した含有量を意味する。 The steel plate in any one of Claims 1-3 whose Pcm defined by following formula 3 is 0.22% or less.
Pcm = [C] + [Si] / 30 + [Mn] / 20 + [Cu] / 20 + [Ni] / 60 + [Cr] / 20 + [Mo] / 15 + [V] / 10 + 5 × [B] Formula 3
Here, [C], [Si], [Mn], [Cu], [Ni], [Cr], [Mo], [V] and [B] are C, Si, Mn, Cu and Ni, respectively. , Cr, Mo, V and B mean the content expressed in mass%.
質量%で、
C:0.05〜0.10%、
Si:0.01〜0.30%、
Mn:1.40〜2.00%、
Mo:0.01〜0.20%、
Nb:0.005〜0.030%、
Ti:0.005〜0.030%、
B:0.0005〜0.0030%、
N:0.0005〜0.0050%、
Al:0.002〜0.050%、
Cu:0〜0.50%、
Ni:0〜0.15%未満、
Cr:0〜0.50%、
V:0〜0.10%、
Ca:0〜0.0050%、
Mg:0〜0.0050%、
REM:0〜0.0050%、
P:0.015%以下、
S:0.010%以下、
残部:鉄および不純物であり、
下記式1−1または下記式1−2によって定義されるBsolが0.0005%以上であり、
下記2式によって定義されるAr3が690℃以上760℃以下である鋼片を950〜1100℃に加熱して熱間圧延を行い、
前記熱間圧延の仕上げ圧延における圧下率を50%以上とし、
表面における前記仕上げ圧延の開始温度をAr3−30℃〜Ar3+50℃、板厚の中央部における前記仕上げ圧延の開始温度をAr3℃〜850℃とし、
Ar3−30℃以上の表面温度で冷却を開始して、板厚の中央部における冷却速度を3℃/s以上とし、400℃以下の表面温度で冷却を終了する、鋼板の製造方法。
Bsol=[B] ([Ti]/[N]が3.4以上の場合) ・・・ 式1−1
Bsol=[B]+0.226[Ti]−0.722[N] ([Ti]/[N]が3.4未満の場合) ・・・ 式1−2
Ar3=940−310×[C]+40×[Si]−90×[Mn]−40×[Cu]−60×[Ni]−15×[Cr]−40000×[Mo]×Bsol ・・・ 式2
ここで、[C]、[Si]、[Mn]、[Cu]、[Ni]、[Cr]、[Mo]、[B]、[Ti]および[N]は、それぞれC、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、B、TiおよびNの質量%で表した含有量を意味する。 A method for producing the steel sheet according to any one of claims 1 to 4,
% By mass
C: 0.05-0.10%
Si: 0.01-0.30%,
Mn: 1.40 to 2.00%
Mo: 0.01-0.20%,
Nb: 0.005 to 0.030%,
Ti: 0.005 to 0.030%,
B: 0.0005 to 0.0030%,
N: 0.0005 to 0.0050%,
Al: 0.002 to 0.050%,
Cu: 0 to 0.50%,
Ni: 0 to less than 0.15%,
Cr: 0 to 0.50%,
V: 0 to 0.10%,
Ca: 0 to 0.0050%,
Mg: 0 to 0.0050%,
REM: 0 to 0.0050%,
P: 0.015% or less,
S: 0.010% or less,
The rest: iron and impurities
Bsol defined by the following formula 1-1 or the following formula 1-2 is 0.0005% or more,
A steel slab in which Ar3 defined by the following two formulas is 690 ° C. or higher and 760 ° C. or lower is heated to 950 to 1100 ° C. and hot-rolled,
The rolling reduction in the finish rolling of the hot rolling is 50% or more,
The start temperature of the finish rolling on the surface is Ar3-30 ° C to Ar3 + 50 ° C, the start temperature of the finish rolling in the center portion of the sheet thickness is Ar3 ° C to 850 ° C,
A method for producing a steel sheet, wherein cooling is started at a surface temperature of Ar 3-30 ° C. or higher, the cooling rate at the center of the plate thickness is 3 ° C./s or higher, and cooling is terminated at a surface temperature of 400 ° C. or lower.
Bsol = [B] (when [Ti] / [N] is 3.4 or more) Formula 1-1
Bsol = [B] +0.226 [Ti] −0.722 [N] (when [Ti] / [N] is less than 3.4) Formula 1-2
Ar3 = 940−310 × [C] + 40 × [Si] −90 × [Mn] −40 × [Cu] −60 × [Ni] −15 × [Cr] −40000 × [Mo] × Bsol Formula 2
Here, [C], [Si], [Mn], [Cu], [Ni], [Cr], [Mo], [B], [Ti] and [N] are C, Si, Mn, respectively. , Cu, Ni, Cr, Mo, B, Ti, and the content expressed by mass%.
Pcm=[C]+[Si]/30+[Mn]/20+[Cu]/20+[Ni]/60+[Cr]/20+[Mo]/15+[V]/10+5×[B] ・・・ 式3
ここで、[C]、[Si]、[Mn]、[Cu]、[Ni]、[Cr]、[Mo]、[V]および[B]は、それぞれC、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、VおよびBの質量%で表した含有量を意味する。 The said steel slab is a manufacturing method of the steel plate of Claim 5 whose Pcm defined by following formula 3 is 0.22% or less.
Pcm = [C] + [Si] / 30 + [Mn] / 20 + [Cu] / 20 + [Ni] / 60 + [Cr] / 20 + [Mo] / 15 + [V] / 10 + 5 × [B] Formula 3
Here, [C], [Si], [Mn], [Cu], [Ni], [Cr], [Mo], [V] and [B] are C, Si, Mn, Cu and Ni, respectively. , Cr, Mo, V and B mean the content expressed in mass%.
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