JP6627536B2 - Steel with excellent toughness in weld heat affected zone and method of manufacturing steel with excellent toughness in weld heat affected zone - Google Patents

Steel with excellent toughness in weld heat affected zone and method of manufacturing steel with excellent toughness in weld heat affected zone Download PDF

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Description

本発明は、溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材、及び、溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a steel material having excellent toughness of a heat affected zone and a method for producing a steel material having excellent toughness of a heat affected zone.

近年、エレクトロガスアーク溶接法等のような大入熱溶接の採用が望まれている。このような大入熱溶接では、溶接熱影響部が1400℃以上の高温に加熱される。高温に加熱されると、オーステナイト粒(γ粒)が粗大化し、溶接熱影響部の靱性が低下する。
従来、大入熱溶接の溶接熱影響部において、オーステナイト粒の粗大化を防止するために、微細な酸化物、炭化物、窒化物などによって粒界をピン止め(ピンニングともいう。)するとともに、IGF(粒内フェライト)変態核となる酸化物を分散させる技術が提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。
In recent years, it has been desired to employ large heat input welding such as electrogas arc welding. In such large heat input welding, the heat affected zone is heated to a high temperature of 1400 ° C. or higher. When heated to a high temperature, austenite grains (γ grains) become coarse and the toughness of the weld heat affected zone decreases.
Conventionally, in the heat affected zone of large heat input welding, in order to prevent austenite grains from coarsening, grain boundaries are pinned (also referred to as pinning) with fine oxides, carbides, nitrides, etc., and IGFs are also used. (Intragranular ferrite) A technique for dispersing an oxide serving as a transformation nucleus has been proposed (for example, see Patent Documents 1 to 3).

特許第3699630号公報Japanese Patent No. 3699630 特許第3728130号公報Japanese Patent No. 3728130 特許第3752076号公報Japanese Patent No. 3752076

ところで、最近では、鋼材への要求品質が厳しくなっており、溶接熱影響部のさらなる靭性の向上が求められている。
ここで、特許文献1〜3に記載された鋼材においては、IGF変態核となる酸化物が十分に形成されておらず、溶接影響部における結晶粒径を十分に微細化できないおそれがあった。また、Caを含有している場合には、IGF変態核となる酸化物においてフェライトの析出が促進されないおそれがあった。
By the way, recently, the required quality for steel materials has become strict, and further improvement in toughness of the heat affected zone has been demanded.
Here, in the steel materials described in Patent Literatures 1 to 3, the oxide serving as the IGF transformation nucleus was not sufficiently formed, and there was a possibility that the crystal grain size in the weld affected zone could not be sufficiently reduced. In addition, when Ca is contained, precipitation of ferrite may not be promoted in an oxide serving as an IGF transformation nucleus.

本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、粒内フェライト変態を促進させることにより溶接熱影響部の靭性をさらに向上させた溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材、及び、溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and a steel material having excellent toughness of a weld heat-affected zone further improving the toughness of a weld heat-affected zone by promoting intragranular ferrite transformation, and An object of the present invention is to provide a method for producing a steel material having excellent toughness of a weld heat affected zone.

上記課題を解決するために、本発明者らが鋭意検討した結果、IGF変態核となる酸化物粒子中のMg含有量を増加させるとともに、この酸化物粒子の個数密度を高めることにより、IGF変態核を効果的に作用させることができ、溶接熱影響部における結晶粒径を微細化させて靭性を大幅に向上可能であるとの知見を得た。   In order to solve the above-described problems, the present inventors have conducted intensive studies. As a result, while increasing the Mg content in oxide particles serving as IGF transformation nuclei and increasing the number density of the oxide particles, the IGF transformation was performed. It has been found that the nucleus can be made to act effectively, and the crystal grain size in the weld heat affected zone can be refined to greatly improve the toughness.

本発明は、上記知見を基になされたものであって、本発明に係る溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材は、質量%で、
C:0.03%以上0.2%以下、
Si:0.4%以下、
Mn:0.5%以上2.0%以下、
P:0.015%以下、
S:0.006%以下、
Al:0.001%以上0.01%以下、
Ti:0.007%以上0.02%以下、
Mg:0.001%超え0.006%以下、
O:0.001%以上0.004%以下、
N:0.0025%以上0.006%以下、
を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる化学成分を有し、MgとAlからなる酸化物を内包する粒径0.01μm以上0.5μm未満のTiN粒子が、10000個/mm以上の個数密度で存在するとともに、Mgを質量%で50%以上含む粒径0.5μm以上5μm以下のMg含有酸化物粒子が、50個/mm以上の個数密度で存在することを特徴としている。
The present invention has been made based on the above findings, the steel material excellent in the toughness of the weld heat affected zone according to the present invention, in mass%,
C: 0.03% or more and 0.2% or less,
Si: 0.4% or less,
Mn: 0.5% or more and 2.0% or less,
P: 0.015% or less,
S: 0.006% or less,
Al: 0.001% or more and 0.01% or less,
Ti: 0.007% or more and 0.02% or less,
Mg: more than 0.001% and 0.006% or less
O: 0.001% or more and 0.004% or less,
N: 0.0025% or more and 0.006% or less,
And the balance has a chemical component consisting of Fe and unavoidable impurities, and the number of TiN particles having a particle size of 0.01 μm or more and less than 0.5 μm and containing an oxide made of Mg and Al is 10,000 particles / mm 2 or more. Characterized in that Mg-containing oxide particles having a particle diameter of 0.5 μm or more and 5 μm or less containing 50% by mass or more of Mg are present at a number density of 50 particles / mm 2 or more. .

この構成の溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材によれば、MgとAlからなる酸化物を内包する粒径0.01μm以上0.5μm未満のTiN粒子が、10000個/mm以上の個数密度で存在するので、粒界のピン止め効果により、オーステナイト粒の粗大化を確実に抑制することができる。
そして、IGF変態核となる粒径0.5μm以上5μm以下のMg含有酸化物粒子がMgを質量%で50%以上含んでいるので、このMg含有酸化物粒子を核としたフェライトの析出が促進される。また、このMg含有酸化物粒子が50個/mm以上の個数密度で存在しているので、粒内フェライトの析出が促進され、溶接熱影響部における結晶粒径をさらに微細化することができる。
よって、溶接熱影響部における靭性を大幅に向上させることが可能となる。
According to the steel material having excellent toughness of the weld heat-affected zone having this configuration, the number of TiN particles having an average particle diameter of 0.01 μm or more and less than 0.5 μm including oxides composed of Mg and Al is 10,000 particles / mm 2 or more. Since it exists at a density, the coarsening of austenite grains can be reliably suppressed by the pinning effect of the grain boundaries.
Since the Mg-containing oxide particles having a particle size of 0.5 μm or more and 5 μm or less serving as IGF transformation nuclei contain 50% by mass or more of Mg, the precipitation of ferrite using the Mg-containing oxide particles as nuclei is promoted. Is done. In addition, since the Mg-containing oxide particles are present at a number density of 50 particles / mm 2 or more, precipitation of intragranular ferrite is promoted, and the crystal grain size in the heat affected zone can be further refined. .
Therefore, it is possible to greatly improve the toughness of the heat affected zone.

ここで、本発明の溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材においては、さらに、〔O〕、〔Mg〕、〔Al〕、〔Ti〕、〔N〕をそれぞれの元素の質量%とした場合に、下記の(1)式あるいは(2)式で計算される有効Ti量が、−0.01%以上+0.005%以下の範囲内であることが好ましい。
〔O〕−0.66×〔Mg〕−0.89×〔Al〕≧0の場合、
有効Ti量=〔Ti〕−2×(〔O〕−0.66×〔Mg〕−0.89×〔Al〕)−3.4×〔N〕・・・(1)
〔O〕−0.66×〔Mg〕−0.89×〔Al〕<0の場合、
有効Ti量=〔Ti〕−3.4×〔N〕・・・(2)
Here, in the steel material having excellent toughness of the heat affected zone of the present invention, when [O], [Mg], [Al], [Ti], and [N] are each represented by mass% of each element. In addition, the effective Ti amount calculated by the following equation (1) or (2) is preferably in the range of −0.01% or more and + 0.005% or less.
[O] −0.66 × [Mg] −0.89 × [Al] ≧ 0,
Effective Ti amount = [Ti] −2 × ([O] −0.66 × [Mg] −0.89 × [Al]) − 3.4 × [N] (1)
[O] −0.66 × [Mg] −0.89 × [Al] <0,
Effective Ti amount = [Ti] −3.4 × [N] (2)

この場合、上述の(1)式及び(2)式で定義される「有効Ti量」が、−0.01%以上+0.005%以下の範囲内に設定されているので、N量に応じてTi量を適正化することができ、固溶NやTiCによる溶接熱影響部の脆化を抑制することができる。   In this case, since the “effective Ti amount” defined by the above-described expressions (1) and (2) is set within a range of −0.01% or more and + 0.005% or less, the “effective Ti amount” depends on the N amount. Thus, the amount of Ti can be optimized, and embrittlement of the weld heat affected zone by solid solution N or TiC can be suppressed.

また、本発明の溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材においては、質量%で、さらに、
Cu:1.5%以下、
Ni:1.5%以下、
Mo:1%以下、
Cr:1%以下、
Nb:0.05%以下、
V:0.05%以下、
B:0.002%以下、
の1種または2種以上を含有していてもよい。
Further, in the steel material excellent in the toughness of the weld heat affected zone of the present invention, in mass%,
Cu: 1.5% or less,
Ni: 1.5% or less,
Mo: 1% or less,
Cr: 1% or less,
Nb: 0.05% or less,
V: 0.05% or less,
B: 0.002% or less,
May be contained alone or in combination.

これらの元素は、母材や熱影響部等の特性を向上させる作用を有する元素であることから、適宜選択して添加してもよい。ただし、添加量が多すぎると、溶接熱影響部の靭性が劣化することから、各元素は、上述の範囲内に規制することが好ましい。   These elements are elements having an effect of improving the properties of the base material, the heat-affected zone, and the like, and may be appropriately selected and added. However, if the addition amount is too large, the toughness of the weld heat affected zone deteriorates, so that each element is preferably regulated within the above range.

本発明の溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材の製造方法は、上述の溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材を製造する溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材の製造方法であって、溶鋼中にMgを添加し、Mg濃度を質量%で0.002%超えて0.007%以下の範囲内とするMg添加工程と、質量%で0.001%以上のMgを酸化させる酸素源を溶鋼中に添加する酸素源添加工程と、を備えていることを特徴としている。   The method for manufacturing a steel material having excellent toughness of the weld heat affected zone of the present invention is a method for manufacturing a steel material having excellent toughness of the weld heat affected zone for manufacturing the steel material having excellent toughness of the weld heat affected zone described above, A step of adding Mg to molten steel to increase the Mg concentration by more than 0.002% by mass to 0.007% or less, and an oxygen source for oxidizing 0.001% or more of Mg by mass And adding an oxygen source to molten steel.

この構成の溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材の製造方法によれば、溶鋼中にMgを添加し、Mg濃度を質量%で0.002%超えて0.007%以下の範囲内とするMg添加工程と、質量%で0.001%以上のMgを酸化させる酸素源を溶鋼中に添加する酸素源添加工程と、を備えているので、Mg含有量の高いMg含有酸化物粒子を確実に形成することが可能となる。よって、Mgを質量%で50%以上含む粒径0.5μm以上5μm以下のMg含有酸化物粒子を50個/mm以上の個数密度で存在させることができる。
なお、酸素源添加工程後におけるMg量が0.001%を超えて0.006%以下となるように、Mg添加工程におけるMg添加量及び酸素源添加工程における酸素源添加量をそれぞれ調整することになる。
According to the method for manufacturing a steel material having excellent toughness of the weld heat-affected zone having this configuration, Mg is added to molten steel, and the Mg concentration is set to be in a range of more than 0.002% to 0.007% or less by mass%. Since the method includes the step of adding Mg and the step of adding an oxygen source for oxidizing 0.001% or more by mass of Mg into molten steel, Mg-containing oxide particles having a high Mg content can be reliably obtained. Can be formed. Therefore, Mg-containing oxide particles having a particle size of 0.5 μm or more and 5 μm or less containing 50% or more by mass of Mg can be present at a number density of 50 / mm 2 or more.
Note that the Mg addition amount in the Mg addition step and the oxygen source addition amount in the oxygen source addition step are each adjusted so that the Mg amount after the oxygen source addition step becomes more than 0.001% and 0.006% or less. become.

また、本発明の溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材の製造方法においては、前記酸素源添加工程では、スラグ中にSiOを添加することで、質量%で0.001%以上のMgを酸化させることが好ましい。
この場合、スラグ中にSiOを添加して、スラグ中のSiOの存在比を上昇させることにより、スラグと溶鋼との反応によってMg酸化物が緩やかに形成されることになり、粒径0.5μm以上5μm以下の比較的微細なMg含有酸化物粒子を確実に形成することができる。
Further, in the method of the present invention for producing a steel material having excellent toughness in a weld heat-affected zone, in the oxygen source adding step, Mg of 0.001% or more by mass% is added by adding SiO 2 to the slag. Preferably, it is oxidized.
In this case, by adding SiO 2 to the slag and increasing the abundance ratio of SiO 2 in the slag, Mg oxide is formed gently by the reaction between the slag and the molten steel, and the particle size is reduced to 0. Relatively fine Mg-containing oxide particles of not less than 0.5 μm and not more than 5 μm can be reliably formed.

上述のように、本発明によれば、粒内フェライト変態を促進させることにより溶接熱影響部の靭性をさらに向上させた溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材、及び、溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材の製造方法を提供することができる。   As described above, according to the present invention, a steel material excellent in the toughness of a welding heat affected zone, in which the toughness of a welding heat affected zone is further improved by promoting intragranular ferrite transformation, and the toughness of a welding heat affected zone, It is possible to provide a method for producing a steel material excellent in quality.

本発明の実施形態である溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材の製造方法のフロー図である。It is a flow figure of the manufacturing method of the steel material excellent in the toughness of the welding heat affected zone which is the embodiment of the present invention.

以下に、本発明の実施形態である溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材、及び、溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材の製造方法について、添付した図面を参照して説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, a steel material having excellent toughness of a weld heat affected zone and a method of manufacturing a steel material having excellent toughness of a weld heat affected zone, which are embodiments of the present invention, will be described with reference to the accompanying drawings. Note that the present invention is not limited to the following embodiments.

まず、本実施形態において製造される溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材について説明する。
本実施形態における溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材は、質量%で、
C:0.03%以上0.2%以下、
Si:0.4%以下、
Mn:0.5%以上2.0%以下、
P:0.015%以下、
S:0.006%以下、
Al:0.001%以上0.01%以下、
Ti:0.007%以上0.02%以下、
Mg:0.001%超え0.006%以下、
O:0.001%以上0.004%以下、
N:0.0025%以上0.006%以下、
を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる化学成分を有する。
First, a steel material having excellent toughness in the weld heat affected zone manufactured in the present embodiment will be described.
The steel material excellent in the toughness of the welding heat affected zone in the present embodiment is represented by mass%,
C: 0.03% or more and 0.2% or less,
Si: 0.4% or less,
Mn: 0.5% or more and 2.0% or less,
P: 0.015% or less,
S: 0.006% or less,
Al: 0.001% or more and 0.01% or less,
Ti: 0.007% or more and 0.02% or less,
Mg: more than 0.001% and 0.006% or less
O: 0.001% or more and 0.004% or less,
N: 0.0025% or more and 0.006% or less,
And the balance has a chemical component consisting of Fe and inevitable impurities.

また、本実施形態である溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材においては、〔O〕、〔Mg〕、〔Al〕、〔Ti〕、〔N〕をそれぞれの元素の質量%とした場合に、下記の(1)式あるいは(2)式で計算される有効Ti量が、−0.01%以上+0.005%以下の範囲内とされている。
〔O〕−0.66×〔Mg〕−0.89×〔Al〕≧0の場合、
有効Ti量=〔Ti〕−2×(〔O〕−0.66×〔Mg〕−0.89×〔Al〕)−3.4×〔N〕・・・(1)
〔O〕−0.66×〔Mg〕−0.89×〔Al〕<0の場合、
有効Ti量=〔Ti〕−3.4×〔N〕・・・(2)
Further, in the steel material having excellent toughness of the weld heat-affected zone according to the present embodiment, when [O], [Mg], [Al], [Ti], and [N] are each represented by mass% of each element. The effective Ti amount calculated by the following equation (1) or (2) is in the range of -0.01% or more and + 0.005% or less.
[O] −0.66 × [Mg] −0.89 × [Al] ≧ 0,
Effective Ti amount = [Ti] −2 × ([O] −0.66 × [Mg] −0.89 × [Al]) − 3.4 × [N] (1)
[O] −0.66 × [Mg] −0.89 × [Al] <0,
Effective Ti amount = [Ti] −3.4 × [N] (2)

さらに、本実施形態である溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材においては、質量%で、さらに、
Cu:1.5%以下、
Ni:1.5%以下、
Mo:1%以下、
Cr:1%以下、
Nb:0.05%以下、
V:0.05%以下、
B:0.002%以下、
の1種または2種以上を含有していてもよい。
Further, in the steel material having excellent toughness of the weld heat-affected zone according to the present embodiment, in mass%,
Cu: 1.5% or less,
Ni: 1.5% or less,
Mo: 1% or less,
Cr: 1% or less,
Nb: 0.05% or less,
V: 0.05% or less,
B: 0.002% or less,
May be contained alone or in combination.

そして、本実施形態である溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材においては、MgとAlからなる酸化物を内包する粒径0.01μm以上0.5μm未満のTiN粒子が、10000個/mm以上の個数密度で存在するとともに、Mgを質量%で50%以上含む粒径0.5μm以上5μm以下のMg含有酸化物粒子が、50個/mm以上の個数密度で存在する。 And, in the steel material having excellent toughness of the weld heat-affected zone according to the present embodiment, 10000 particles / mm 2 of TiN particles having a particle diameter of 0.01 μm or more and less than 0.5 μm including oxides composed of Mg and Al are included. In addition to the above number density, Mg-containing oxide particles having a particle size of 0.5 μm or more and 5 μm or less containing 50% or more by mass of Mg are present at a number density of 50 particles / mm 2 or more.

以下に、化学成分、及び、TiN粒子、Mg含有酸化物粒子を上述のように規定した理由について説明する。   Hereinafter, the chemical component and the reason for defining the TiN particles and the Mg-containing oxide particles as described above will be described.

(C:炭素)
Cは、母材及び溶接部の強度、靭性を向上させる作用効果を有する元素である。ここで、Cの含有量が0.03%未満では、上述の作用効果を奏功せしめることができない。一方、Cの含有量が0.2%を超えると、溶接熱影響部の靭性が劣化するとともに、溶接性が劣化してしまうおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Cの含有量を0.03%以上0.2%以下の範囲内に限定している。
(C: carbon)
C is an element having an effect of improving the strength and toughness of the base material and the welded portion. Here, if the content of C is less than 0.03%, the above-described effects cannot be achieved. On the other hand, when the content of C exceeds 0.2%, the toughness of the heat affected zone is deteriorated, and the weldability may be deteriorated.
From the above, in the present embodiment, the content of C is limited to the range of 0.03% to 0.2%.

(Si:ケイ素)
Siは、溶鋼の脱酸のために添加されるが、その含有量が0.4%を超えると、溶接熱影響部の靭性が劣化するとともに、溶接性も劣化してしまうおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Siの含有量を0.4%以下の範囲内に限定している。
(Si: silicon)
Si is added for deoxidation of molten steel, but if its content exceeds 0.4%, the toughness of the heat affected zone is deteriorated and the weldability may be deteriorated.
From the above, in the present embodiment, the content of Si is limited to a range of 0.4% or less.

(Mn:マンガン)
Mnは、母材及び溶接部の強度及び靭性を向上させる作用効果を有する元素である。ここで、Mnの含有量が0.5%未満では、上述の作用効果を奏功せしめることができない。一方、Mnの含有量が2.0%を超えると、溶接熱影響部の靭性が劣化するとともに、溶接性が劣化してしまう。
以上のことから、本実施形態では、Mnの含有量を0.5%以上2.0%以下の範囲内に限定している。
(Mn: manganese)
Mn is an element having an effect of improving the strength and toughness of the base material and the welded portion. Here, if the content of Mn is less than 0.5%, the above-described effects cannot be achieved. On the other hand, if the Mn content exceeds 2.0%, the toughness of the weld heat affected zone deteriorates, and the weldability also deteriorates.
From the above, in the present embodiment, the content of Mn is limited to the range of 0.5% to 2.0%.

(P:リン)
Pは、母材の靭性に影響を与える元素であるが、不可避的に含有されることから、本実施形態では、その上限値を0.015%に規定している。
(P: phosphorus)
P is an element that affects the toughness of the base material, but is inevitably contained. Therefore, in the present embodiment, the upper limit is set to 0.015%.

(S:硫黄)
Sは、母材の靭性に影響を与える元素であるが、不可避的に含有されることから、本実施形態では、その上限値を0.006%に規定している。
(S: sulfur)
S is an element that affects the toughness of the base material, but is inevitably contained. Therefore, in the present embodiment, the upper limit is set to 0.006%.

(Al:アルミニウム)
Alは、溶鋼の脱酸を促進するために投入される元素である。さらに、粒界をピンニングするTiN粒子の析出核となる酸化物に含有される元素である。ここで、Alの含有量が0.001%未満では、十分に脱酸をすることができないとともに、TiN粒子の析出核となる酸化物を十分に生成することができないおそれがある。一方、Alの含有量が0.01%を超えると、溶接熱影響部の靭性が劣化するおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Alの含有量を0.001%以上0.01%以下の範囲内に限定している。
(Al: aluminum)
Al is an element added to promote deoxidation of molten steel. Further, it is an element contained in an oxide serving as a precipitation nucleus of TiN particles that pin the grain boundary. Here, when the Al content is less than 0.001%, deoxidation cannot be sufficiently performed, and an oxide serving as a precipitation nucleus of TiN particles may not be sufficiently generated. On the other hand, if the content of Al exceeds 0.01%, the toughness of the heat affected zone may deteriorate.
From the above, in the present embodiment, the Al content is limited to the range of 0.001% or more and 0.01% or less.

(Ti:チタン)
Tiは、ピンニング粒子を形成し、オーステナイト相の粗大化を抑制する作用効果を有する元素である。ここで、Tiの含有量が0.007%未満では、上述の作用効果を奏することができないおそれがある。一方、Tiの含有量が0.02%を超えると、炭化物等が過剰に生成し、溶接熱影響部の靭性が劣化するおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Tiの含有量を0.007%以上0.02%以下の範囲内に限定している。
(Ti: titanium)
Ti is an element that forms pinning particles and has an effect of suppressing coarsening of the austenite phase. Here, when the content of Ti is less than 0.007%, the above-described effects may not be obtained. On the other hand, when the content of Ti exceeds 0.02%, carbides and the like are excessively generated, and the toughness of the weld heat affected zone may be deteriorated.
From the above, in the present embodiment, the content of Ti is limited to the range of 0.007% or more and 0.02% or less.

(Mg:マグネシウム)
Mgは、上述のピンニング粒子の析出核となる酸化物、及び、IGF変態核となるMg含有酸化物粒子を形成する元素である。ここで、Mgの含有量が0.001%以下では、上述の作用効果を奏することができないおそれがある。一方、Mgの含有量が0.006%を超えると、酸化物が多量に発生し、介在物起因による製品欠陥が多発するおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Mgの含有量を0.001%超え0.006%以下の範囲内に限定している。
(Mg: magnesium)
Mg is an element that forms an oxide serving as a precipitation nucleus of the above-mentioned pinning particles and an Mg-containing oxide particle serving as an IGF transformation nucleus. Here, when the content of Mg is 0.001% or less, the above-described effects may not be obtained. On the other hand, when the content of Mg exceeds 0.006%, a large amount of oxide is generated, and there is a possibility that product defects due to inclusions may occur frequently.
From the above, in the present embodiment, the content of Mg is limited to the range of more than 0.001% and 0.006% or less.

(O:酸素)
Oは、上述のピンニング粒子の析出核となる酸化物、及び、IGF変態核となるMg含有酸化物粒子を形成する元素である。ここで、Oの含有量が0.001%未満では、上述の作用効果を奏することができないおそれがある。一方、Oの含有量が0.004%を超えると、溶鋼の清浄度が低下して機械的特性が低下するとともに、介在物起因による製品欠陥が多発するおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Oの含有量を0.001%以上0.004%以下の範囲内に限定している。
(O: oxygen)
O is an element that forms an oxide serving as a precipitation nucleus of the above-described pinning particles and an Mg-containing oxide particle serving as an IGF transformation nucleus. Here, when the content of O is less than 0.001%, the above-described effects may not be obtained. On the other hand, if the O content exceeds 0.004%, the cleanliness of the molten steel is reduced, the mechanical properties are reduced, and product defects due to inclusions may occur frequently.
From the above, in the present embodiment, the O content is limited to the range of 0.001% to 0.004%.

(N:窒素)
Nは、Tiとともにピンニング粒子を形成し、オーステナイト相の粗大化を抑制する作用効果を有する元素である。ここで、Nの含有量が0.0025%未満では、上述の作用効果を奏することができないおそれがある。一方、Nの含有量が0.006%を超えると、炭化物等が過剰に生成し、溶接熱影響部の靭性が劣化するおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Nの含有量を0.0025%以上0.006%以下の範囲内に限定している。
(N: nitrogen)
N is an element that forms pinning particles together with Ti and has an effect of suppressing coarsening of the austenite phase. Here, when the content of N is less than 0.0025%, the above-described effects may not be obtained. On the other hand, if the N content exceeds 0.006%, carbides and the like are excessively generated, and the toughness of the weld heat affected zone may be deteriorated.
From the above, in the present embodiment, the content of N is limited to the range of 0.0025% or more and 0.006% or less.

(Cu、Ni)
Cu及びNiは、母材の強度及び靭性を向上させる作用効果を有する元素であることから、適宜添加してもよい。ただし、Cuの含有量及びNiの含有量がそれぞれ1.5%を超えると、溶接性及び溶接熱影響部の靭性が劣化するおそれがある。このため、Cu及びNiを添加する場合には、それぞれの含有量を1.5%以下に制限することが好ましい。
(Cu, Ni)
Since Cu and Ni are elements having an effect of improving the strength and toughness of the base material, they may be added as appropriate. However, when the content of Cu and the content of Ni each exceed 1.5%, the weldability and the toughness of the weld heat affected zone may be deteriorated. For this reason, when adding Cu and Ni, it is preferable to limit each content to 1.5% or less.

(Mo,Cr)
Mo及びCrは、母材の強度及び靭性を向上させる作用効果を有する元素であることから、適宜添加してもよい。ただし、Moの含有量及びCrの含有量がそれぞれ1.0%を超えると、母材の靭性、溶接性及び溶接熱影響部の靭性が劣化するおそれがある。このため、Mo及びCrを添加する場合には、それぞれの含有量を1.0%以下に制限することが好ましい。
(Mo, Cr)
Since Mo and Cr are elements having an effect of improving the strength and toughness of the base material, Mo and Cr may be appropriately added. However, if the Mo content and the Cr content each exceed 1.0%, the toughness of the base metal, the weldability, and the toughness of the weld heat affected zone may be degraded. For this reason, when adding Mo and Cr, it is preferable to limit each content to 1.0% or less.

(Nb)
Nbは、母材の結晶粒を微細化させる作用効果を有する元素であることから、適宜添加してもよい。ただし、Nbの含有量が0.05%を超えると、溶接熱影響部の靭性が劣化するおそれがある。このため、Nbを添加する場合には、Nbの含有量を0.05%以下に制限することが好ましい。
(Nb)
Nb is an element having an effect of making crystal grains of the base material finer, and thus may be appropriately added. However, if the Nb content exceeds 0.05%, the toughness of the heat affected zone may deteriorate. For this reason, when adding Nb, it is preferable to limit the content of Nb to 0.05% or less.

(V)
Vは、母材の強度を向上させる作用効果を有する元素であることから、適宜添加してもよい。ただし、Vの含有量が0.05%を超えると、溶接性及び溶接熱影響部の靭性が劣化するおそれがある。このため、Vを添加する場合には、Vの含有量を0.05%以下に制限することが好ましい。
(V)
V is an element having an effect of improving the strength of the base material, and may be appropriately added. However, if the V content exceeds 0.05%, the weldability and the toughness of the heat affected zone may deteriorate. For this reason, when adding V, it is preferable to limit the content of V to 0.05% or less.

(B)
Bは、焼き入れ性を高めて母材や溶接熱影響部の機械的性質を向上させる作用効果を有する元素であることから、適宜添加してもよい。ただし、Bの含有量が0.002%を超えると、溶接性及び溶接熱影響部の靭性が劣化するおそれがある。このため、Bを添加する場合には、Bの含有量を0.002%以下に制限することが好ましい。
(B)
B is an element having an effect of improving the hardenability and improving the mechanical properties of the base metal and the heat affected zone by welding, and therefore may be appropriately added. However, if the B content exceeds 0.002%, the weldability and the toughness of the heat affected zone may deteriorate. Therefore, when B is added, the content of B is preferably limited to 0.002% or less.

(有効Ti量)
Tiは、まず酸素と結合してTi酸化物を形成し、その後ピンニング粒子となるTiN(Ti窒化物)を形成する。そして、Ti酸化物及びTi窒化物を形成した後に過剰にTiが存在すると、TiCを形成して析出脆化するおそれがある。また、Ti量が少なく未反応のNが存在する場合には、固溶Nとなって脆化をもたらす。そこで、本実施形態では、酸化物及び窒化物を形成した後のTi量を上述の(1)式及び(2)式によって「有効Ti量」を定義しているのである。なお、(1)式及び(2)式の各元素の係数は、想定される酸化物及び窒化物から化学量論的に決定された値である。
ここで、有効Ti量が−0.01%未満の場合には固溶N量が過剰となり、有効Ti量が+0.005%を超える場合にはTiC析出量が過剰となり、いずれも溶接熱影響部の靭性が劣化するおそれがある。このため、本実施形態では、有効Ti量を−0.01%以上+0.005%以下の範囲内に規定している。
(Effective Ti amount)
Ti first combines with oxygen to form a Ti oxide, and then forms TiN (Ti nitride) which becomes pinning particles. If excessive Ti is present after the formation of the Ti oxide and the Ti nitride, there is a possibility that TiC is formed and precipitation embrittlement occurs. When unreacted N is present with a small amount of Ti, it becomes solid solution N and causes embrittlement. Therefore, in the present embodiment, the “effective Ti amount” is defined as the Ti amount after forming the oxide and the nitride by the above-described equations (1) and (2). The coefficients of the respective elements in the equations (1) and (2) are values stoichiometrically determined from assumed oxides and nitrides.
Here, when the effective Ti amount is less than -0.01%, the amount of solute N becomes excessive, and when the effective Ti amount exceeds + 0.005%, the TiC precipitation amount becomes excessive. The toughness of the part may be deteriorated. For this reason, in the present embodiment, the effective Ti amount is defined within the range of −0.01% or more and + 0.005% or less.

(TiN粒子)
TiN粒子は、粒界をピン止めしてオーステナイト相の粗大化を抑制するピンニング粒子である。
ここで、MgとAlからなる酸化物は、TiN粒子の析出核となる。そして、MgとAlからなる酸化物に析出して形成されTiN粒子は、1400℃以上の高温域で非常に強力なピンニング力を発揮する。また、MgとAlからなる酸化物は、非常に微細であることから、このMgとAlからなる酸化物を析出核として形成されたTiN粒子は、粒径0.01μm以上0.5μm未満と微細となり、ピンニング効果を十分に発揮させることが可能となる。
以上のことから、本実施形態においては、MgとAlからなる酸化物を内包する粒径0.01μm以上0.5μm未満のTiN粒子が、10000個/mm以上の個数密度で存在する構成としている。
(TiN particles)
TiN particles are pinning particles that pin the grain boundaries and suppress the austenite phase from coarsening.
Here, the oxide composed of Mg and Al serves as a precipitation nucleus of TiN particles. The TiN particles formed by being deposited on the oxide composed of Mg and Al exhibit a very strong pinning force in a high temperature region of 1400 ° C. or higher. Further, since the oxide composed of Mg and Al is very fine, the TiN particles formed with the oxide composed of Mg and Al as precipitation nuclei have a fine particle diameter of 0.01 μm or more and less than 0.5 μm. Thus, the pinning effect can be sufficiently exhibited.
From the above, in the present embodiment, a configuration in which TiN particles having an average particle diameter of 0.01 μm or more and less than 0.5 μm and containing an oxide composed of Mg and Al are present at a number density of 10000 particles / mm 2 or more. I have.

(Mg含有酸化物粒子)
Mg含有酸化物粒子は、IGF変態核(粒内フェライトの析出核)として作用する粒子である。
ここで、Mgを質量%で50%以上含む場合には、フェライトの析出が促進されることになる。また、粒径0.5μm以上5μm以下のMg含有酸化物粒子は、粒内変態を促進させるのに効果的である。
以上のことから、本実施形態においては、Mgを質量%で50%以上含む粒径0.5μm以上5μm以下のMg含有酸化物粒子が、50個/mm以上の個数密度で存在する構成としている。
(Mg-containing oxide particles)
Mg-containing oxide particles are particles that act as IGF transformation nuclei (precipitation nuclei of intragranular ferrite).
Here, when Mg is contained by 50% by mass or more, the precipitation of ferrite is promoted. Further, Mg-containing oxide particles having a particle size of 0.5 μm or more and 5 μm or less are effective in promoting intragranular transformation.
From the above, in the present embodiment, the Mg-containing oxide particles having a particle diameter of 0.5 μm or more and 5 μm or less containing 50% or more by mass of Mg are present at a number density of 50 particles / mm 2 or more. I have.

以下に、本実施形態である溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材の製造方法について、図1を参照して説明する。
まず、転炉吹錬を行い、所定の組成の溶鋼を溶製する(溶製工程S01)。
次に、転炉から取鍋に溶鋼を移送し、真空脱ガスを行う(真空脱ガス工程S02)。
Hereinafter, a method for producing a steel material having excellent toughness of the weld heat-affected zone according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
First, converter blowing is performed to melt molten steel having a predetermined composition (melting step S01).
Next, the molten steel is transferred from the converter to the ladle to perform vacuum degassing (vacuum degassing step S02).

次に、溶鋼中にMgを添加し、Mg濃度を質量%で0.002%超え0.007%以下の範囲内とする(Mg添加工程S03)。
このMg添加工程S03においては、Mgを、例えば、Si−Mg合金、Fe−Si−Mg合金等のMg含有合金として添加することが好ましい。
Next, Mg is added to the molten steel so that the Mg concentration is in the range of more than 0.002% and 0.007% or less by mass% (Mg addition step S03).
In the Mg addition step S03, it is preferable to add Mg as an Mg-containing alloy such as a Si-Mg alloy or an Fe-Si-Mg alloy.

次に、質量%で0.001%以上のMgを酸化させる酸素源を溶鋼中に添加する(酸素源添加工程S04)。
この酸素源添加工程S04においては、スラグ中にSiOを添加することによって、Mgを酸化させている。なお、この酸素源添加工程S04前後のスラグの具体的な組成は、例えば、SiO添加前のスラグ組成は、質量%で10〜20%、SiO添加後のスラグ組成が、20〜25%となる。
ここで、本実施形態では、酸素源添加工程S04において、質量%で0.001%以上
0.003%以下のMgを酸化させる酸素源を溶鋼中に添加する。
Next, an oxygen source for oxidizing 0.001% or more of Mg by mass% is added to the molten steel (oxygen source adding step S04).
In the oxygen source adding step S04, by adding SiO 2 in the slag, thereby oxidizing the Mg. The specific composition of the slag before and after the oxygen source adding step S04 is, for example, the slag composition before addition of SiO 2 is 10 to 20% by mass%, and the slag composition after addition of SiO 2 is 20 to 25%. It becomes.
Here, in the present embodiment, in the oxygen source adding step S04, an oxygen source that oxidizes 0.001% to 0.003% by mass of Mg is added to the molten steel.

なお、これらMg添加工程S03におけるMg添加量及び酸素源添加工程S04における酸化源添加量を調整することで、溶鋼中のMgの含有量を0.001%超え0.006%以下の範囲内に制御することになる。   By adjusting the amount of Mg added in the Mg adding step S03 and the amount of the oxidizing source added in the oxygen source adding step S04, the content of Mg in the molten steel is set within a range of more than 0.001% and 0.006% or less. Will be in control.

このようにして成分調整された溶鋼を、タンディッシュを介して連続鋳造装置の鋳型内に注湯して連続鋳造を行う(鋳造工程S05)。
以上のような工程により、本実施形態である溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材が製造される。
The molten steel whose composition has been adjusted in this way is poured into a mold of a continuous casting apparatus via a tundish to perform continuous casting (casting step S05).
Through the steps as described above, a steel material having excellent toughness of the weld heat affected zone according to the present embodiment is manufactured.

以上のような構成とされた本実施形態である溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材によれば、MgとAlからなる酸化物を内包する粒径0.01μm以上0.5μm未満のTiN粒子が、10000個/mm以上の個数密度で存在するので、粒界のピン止め効果により、オーステナイト粒の粗大化を確実に抑制することができる。
また、本実施形態では、Mgを質量%で50%以上含む粒径0.5μm以上5μm以下のMg含有酸化物粒子が、50個/mm以上の個数密度で存在する構成とされているので、このMg含有酸化物粒子を核として粒内フェライトの析出を促進することができ、溶接熱影響部における結晶粒径をさらに微細化することができる。
よって、本実施形態である溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材においては、溶接熱影響部における靭性を大幅に向上させることが可能となる。
According to the steel material having excellent toughness of the weld heat-affected zone according to the present embodiment having the above-described configuration, TiN particles having a particle diameter of 0.01 μm or more and less than 0.5 μm including an oxide composed of Mg and Al are included. However, since they are present at a number density of 10000 / mm 2 or more, coarsening of austenite grains can be reliably suppressed by the pinning effect of the grain boundaries.
Further, in the present embodiment, Mg-containing oxide particles having a particle diameter of 0.5 μm or more and 5 μm or less containing 50% or more by mass of Mg are present at a number density of 50 particles / mm 2 or more. By using the Mg-containing oxide particles as nuclei, precipitation of intragranular ferrite can be promoted, and the crystal grain size in the heat affected zone can be further refined.
Therefore, in the steel material having excellent toughness of the heat affected zone of the present embodiment, the toughness of the heat affected zone can be greatly improved.

また、本実施形態である溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材においては、上述の(1)式及び(2)式で定義される「有効Ti量」が、−0.01%以上+0.005%以下の範囲内に設定されているので、N量に応じてTi量を最適化することができ、固溶NやTiCの析出による溶接熱影響部の靭性の劣化を抑制することができる。   Further, in the steel material having excellent toughness of the weld heat-affected zone according to the present embodiment, the “effective Ti amount” defined by the above formulas (1) and (2) is −0.01% or more and + 0.1%. Since it is set within the range of 005% or less, the amount of Ti can be optimized according to the amount of N, and deterioration of the toughness of the weld heat affected zone due to precipitation of solid solution N or TiC can be suppressed. .

本実施形態である溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材においては、必要に応じて、Cu、Ni、Mo、Cr、Nb、V、Bを添加し、その含有量が上述の範囲内に規定されているので、溶接熱影響部の靭性を劣化させることなく、各種特性を向上させることが可能となる。   In the steel material having excellent toughness of the weld heat-affected zone according to the present embodiment, Cu, Ni, Mo, Cr, Nb, V, and B are added as necessary, and the content is defined within the above range. Therefore, various characteristics can be improved without deteriorating the toughness of the heat affected zone.

本実施形態である溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材の製造方法によれば、溶鋼中にMgを添加し、Mg濃度を質量%で0.002%超えて0.007%以下の範囲内とするMg添加工程S03と、質量%で0.001%以上のMgを酸化させる酸素源を溶鋼中に添加する酸素源添加工程S04と、を備えているので、Mgを質量%で50%以上含むMg含有酸化物粒子を確実に形成することが可能となる。   According to the method for manufacturing a steel material having excellent toughness of the weld heat-affected zone according to the present embodiment, Mg is added to molten steel, and the Mg concentration is in a range of more than 0.002% to 0.007% or less by mass%. And an oxygen source adding step S04 of adding an oxygen source for oxidizing 0.001% or more by mass of Mg into molten steel, so that 50% or more of Mg is added by mass%. Mg-containing oxide particles can be reliably formed.

また、本実施形態である溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材の製造方法によれば、酸素源添加工程S04において、スラグ中にSiOを添加しているので、スラグと溶鋼との反応によってMg酸化物が緩やかに形成されることになり、粒径0.5μm以上5μm以下の比較的微細なMg含有酸化物粒子を確実に形成することができる。 Further, according to the method for producing a steel material having excellent toughness of the weld heat-affected zone of the present embodiment, since SiO 2 is added to the slag in the oxygen source addition step S04, the reaction between the slag and the molten steel Since the Mg oxide is formed slowly, relatively fine Mg-containing oxide particles having a particle size of 0.5 μm to 5 μm can be reliably formed.

以上、本発明の実施形態である溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材、及び、溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材の製造方法について具体的に説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。   As mentioned above, although the steel material excellent in the toughness of the weld heat affected zone and the method for producing the steel material excellent in the toughness of the weld heat affected zone according to the embodiment of the present invention have been specifically described, the present invention is not limited to this. It can be changed as appropriate without departing from the technical idea of the invention.

(実施例1)
表1に鋼材の化学成分と介在物の分散状態を、表2に鋼材の製造条件と機械的性質を示す。
表1のピンニング粒子の個数の測定は、鋼材母材の板厚中心部から抽出レプリカ試料を作製し、これを、30000倍の倍率で2000μmの面積に渡ってTEM 観察することで行った。
表1の0 .5〜5μmの大きさの酸化物の個数の測定は、同じく、鋼材母材の板厚中心部から小片を切り出して1400℃で20分間保定した後に水冷し、鏡面研磨面を1000倍の倍率で4mmの面積に渡って光学顕微鏡観察することで行った。
表1の0 .5〜5μmの大きさの酸化物のMg量は、EPMA−WDSによって、0.5〜5μmの20個の酸化物について組成を分析し、地鉄(Fe)の分析値を差し引いて平均組成を求めた。
(Example 1)
Table 1 shows the chemical composition of the steel material and the state of dispersion of the inclusions, and Table 2 shows the manufacturing conditions and mechanical properties of the steel material.
The number of pinning particles in Table 1 was measured by preparing an extracted replica sample from the center of the thickness of the steel base material and observing it with a TEM at a magnification of 30,000 times over an area of 2000 μm 2 .
In Table 1, 0. The measurement of the number of oxides having a size of 5 to 5 μm was performed similarly by cutting out a small piece from the center of the thickness of the steel base material, keeping the material at 1400 ° C. for 20 minutes, cooling with water, and making the mirror-polished surface 1000 times larger. This was performed by observing with an optical microscope over an area of 4 mm 2 .
In Table 1, 0. The Mg content of the oxide having a size of 5 to 5 μm is determined by analyzing the composition of 20 oxides of 0.5 to 5 μm by EPMA-WDS, and subtracting the analysis value of ground iron (Fe) to obtain the average composition. I asked.

Figure 0006627536
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Figure 0006627536
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本発明鋼は溶接入熱量が20〜100kJ/mmのエレクトロガス溶接部あるいはエレクトロスラグ溶接部の溶融線において従来にない良好なHAZ靭性を有する。本発明鋼は、Al、Ti、Mg、O、Nの量を厳密に制御し、有効Ti量なる概念を用いてHAZにおけるTiとNの存在形態を適正化し、さらに、γ粒成長抑制に有効な酸化物の分散状態を有することで大入熱溶接においても良好なHAZ靭性を達成している。一方、比較鋼は化学成分や酸化物の分散状態が適正でないため、母材およびHAZの機械的性質が劣っている。   The steel of the present invention has unprecedented good HAZ toughness in a fusion line of an electrogas weld or an electroslag weld having a welding heat input of 20 to 100 kJ / mm. The steel of the present invention strictly controls the amounts of Al, Ti, Mg, O, and N, optimizes the existence form of Ti and N in the HAZ by using the concept of the effective Ti amount, and is effective in suppressing γ grain growth. The excellent HAZ toughness is achieved even in large heat input welding by having a suitable oxide dispersion state. On the other hand, the comparative steel is inferior in the mechanical properties of the base material and the HAZ because the dispersion state of the chemical components and oxides is not proper.

鋼12は、Cの量が低すぎるために、鋼13はC量が高すぎるために、母材およびHAZ の靭性が劣る。鋼14は、Si量が高すぎるためにHAZ靭性が劣る。鋼15はMn量が低すぎるために、鋼16はMn量が高すぎるために、母材およびHAZの靭性が劣る。鋼17はP量が高すぎるために、母材およびHAZの靭性が劣る。鋼18は、Sが高すぎるために、母材およびHAZの靭性が劣る。鋼19は、Al量が低すぎるためにピンニング粒子の個数が少なく、γ粒が粗大化してHAZ靭性が劣る。鋼20は、Al量が高すぎるために0 .5〜5μmの酸化物中のMgが低く、ピンニング粒子の個数が少ないため, HAZ靭性が劣る。   Steel 12 has a too low C content, and steel 13 has a too high C content, so that the toughness of the base metal and HAZ is inferior. Steel 14 is inferior in HAZ toughness because the amount of Si is too high. Steel 15 has too low Mn content, and steel 16 has too high Mn content, so that the toughness of the base metal and HAZ is inferior. Steel 17 has inferior toughness of the base metal and HAZ because the P content is too high. Steel 18 has poor toughness of the base metal and HAZ because S is too high. In steel 19, the number of pinning particles is small because the amount of Al is too low, the γ grains are coarsened, and the HAZ toughness is poor. Steel 20 has an Al content of too high. Since the Mg in the oxide of 5 to 5 μm is low and the number of pinning particles is small, the HAZ toughness is poor.

鋼21はTi量が低すぎるため、ピンニング粒子であるTiNの個数が少なく、HAZ組織が著しく粗大化してHAZ靭性が劣る。鋼22はTi量が高すぎるため、TiC析出脆化によってHAZ靭性が劣る。鋼23はMg量が低すぎるため, TiNの析出核であるのMg含有酸化物粒子の個数が少なく、γ粒が粗大化してHAZ靭性が劣る。   Since the amount of Ti in the steel 21 is too low, the number of the pinning particles TiN is small, and the HAZ structure is significantly coarsened and the HAZ toughness is poor. Since the amount of Ti in the steel 22 is too high, the HAZ toughness is inferior due to TiC precipitation embrittlement. Since the amount of Mg in the steel 23 is too low, the number of Mg-containing oxide particles, which are the precipitation nuclei of TiN, is small, the γ grains are coarsened, and the HAZ toughness is poor.

鋼24は、O量が低すぎるため、Mg含有酸化物粒子の個数が少なく、γ粒が粗大化してHAZ靭性が劣る。鋼25はO量が高すぎるため、鋼の清浄度が悪くなり、破壊起点が増えてHAZ靭性が劣る。鋼26はN量が低すぎるためピンニング粒子であるTiNの個数が少なく、HAZ組織が著しく粗大化してHAZ靭性が劣る。鋼27はN量が高すぎるため、有効Ti量の適正範囲から外れ、固溶Nが過剰となりHAZ靭性が劣る。鋼28はTi量が高すぎるため、鋼29はTi量が低すぎるため、有効Ti量が不適当である。また、Mg含有酸化物粒子の個数も少ない。このため、HAZ靭性が劣る。   In steel 24, since the amount of O is too low, the number of Mg-containing oxide particles is small, γ grains are coarsened, and HAZ toughness is inferior. Since the steel 25 has an excessively high O content, the cleanliness of the steel deteriorates, the number of fracture starting points increases, and the HAZ toughness deteriorates. In steel 26, the N content is too low, so that the number of pinning particles, TiN, is small, and the HAZ structure is remarkably coarsened to deteriorate the HAZ toughness. Since the amount of N in the steel 27 is too high, the effective Ti amount is out of the appropriate range, so that the amount of dissolved N becomes excessive and the HAZ toughness deteriorates. Steel 28 has an excessively high Ti content, and steel 29 has an excessively low Ti content, so that the effective Ti amount is inappropriate. Also, the number of Mg-containing oxide particles is small. For this reason, HAZ toughness is inferior.

(実施例2)
表1の本発明鋼1の組成の鋼を溶製するに際して、Mgを添加しMg濃度を質量%で0.006%とした後、取鍋スラグにSiO源を添加して、スラグ中のSiO濃度を質量%で17%から22%に増加させた。その後、連続鋳造した鋳片を圧延し、板厚70mmの鋼板を製造した。
比較として、表1の本発明鋼1の組成の鋼を溶製するに際して、Mgを添加しMg濃度を質量%で0.005%とした後、取鍋スラグにSiO源を添加せず、スラグ中のSiO濃度を質量%で17%としたまま、連続鋳造した鋳片を圧延し、板厚70mmの鋼板を製造した。このときの0 .5〜5μmの大きさの酸化物の個数と平均組成を測定した。
(Example 2)
In melting the steel having the composition of the steel 1 of the present invention shown in Table 1, Mg was added to make the Mg concentration 0.006% by mass%, and then a SiO 2 source was added to the ladle slag, and the slag in the slag was added. The SiO 2 concentration was increased from 17% to 22% by weight. Thereafter, the continuously cast slab was rolled to produce a steel plate having a thickness of 70 mm.
As a comparison, when smelting a steel having the composition of the present invention steel 1 shown in Table 1, Mg was added to make the Mg concentration 0.005% by mass%, and then no SiO 2 source was added to the ladle slag. With the SiO 2 concentration in the slag kept at 17% by mass, the continuously cast slab was rolled to produce a steel plate having a thickness of 70 mm. At this time, 0. The number and average composition of the oxides having a size of 5 to 5 μm were measured.

これらの測定は、鋼材母材の板厚中心部から小片を切り出して1400℃で20分間保定した後に水冷し、鏡面研磨面を1000倍の倍率で4mmの面積に渡って光学顕微鏡観察することによって求めた。さらに、EPMA−WDSによって、0.5〜5μmの20個の酸化物について組成を分析し、地鉄(Fe)の分析値を差し引いて平均組成を求めた。 In these measurements, a small piece was cut out from the center of the thickness of the steel base material, kept at 1400 ° C. for 20 minutes, then cooled with water, and the mirror-polished surface was observed with an optical microscope at a magnification of 1000 × over an area of 4 mm 2. Asked by. Furthermore, the composition of 20 oxides of 0.5 to 5 μm was analyzed by EPMA-WDS, and the average composition was obtained by subtracting the analysis value of ground iron (Fe).

スラグ中のSiO濃度を増大させた本発明では、0.5〜5μmの大きさの酸化物の個数が60個/mm、Mg濃度が60%となったのみ対して、スラグ中のSiO濃度を増大させない場合は、0.5〜5μmの大きさの酸化物の個数が50個/mm、Mg濃度が56%となった。スラグ中のSiO濃度を増大させることにより、フェライトの生成核として有効に作用する酸化物個数を増大させることができた。 In the present invention in which the concentration of SiO 2 in the slag is increased, the number of oxides having a size of 0.5 to 5 μm is 60 / mm 2 , and the Mg concentration is 60%. 2 When the concentration was not increased, the number of oxides having a size of 0.5 to 5 μm was 50 / mm 2 , and the Mg concentration was 56%. By increasing the concentration of SiO 2 in the slag, it was possible to increase the number of oxides effectively acting as ferrite generation nuclei.

S03 Mg添加工程
S04 酸素源添加工程
S03 Mg addition process
S04 Oxygen source addition step

Claims (5)

質量%で、
C:0.03%以上0.2%以下、
Si:0.4%以下、
Mn:0.5%以上2.0%以下、
P:0.015%以下、
S:0.006%以下、
Al:0.001%以上0.01%以下、
Ti:0.007%以上0.02%以下、
Mg:0.001%超え0.006%以下、
O:0.001%以上0.004%以下、
N:0.0025%以上0.006%以下、
を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる化学成分を有し、
MgとAlからなる酸化物を内包する粒径0.01μm以上0.5μm未満のTiN粒子が、10000個/mm以上の個数密度で存在するとともに、
Mgを質量%で50%以上含む粒径0.5μm以上5μm以下のMg含有酸化物粒子が、50個/mm以上の個数密度で存在することを特徴とする溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材。
In mass%,
C: 0.03% or more and 0.2% or less,
Si: 0.4% or less,
Mn: 0.5% or more and 2.0% or less,
P: 0.015% or less,
S: 0.006% or less,
Al: 0.001% or more and 0.01% or less,
Ti: 0.007% or more and 0.02% or less,
Mg: more than 0.001% and 0.006% or less
O: 0.001% or more and 0.004% or less,
N: 0.0025% or more and 0.006% or less,
Containing a chemical component consisting of Fe and inevitable impurities,
TiN particles having a particle diameter of 0.01 μm or more and less than 0.5 μm including an oxide composed of Mg and Al are present at a number density of 10,000 particles / mm 2 or more,
Excellent in the toughness of the weld heat-affected zone, wherein Mg-containing oxide particles having a particle diameter of 0.5 μm or more and 5 μm or less containing 50% or more by mass of Mg are present at a number density of 50 particles / mm 2 or more. Steel material.
さらに、〔O〕、〔Mg〕、〔Al〕、〔Ti〕、〔N〕をそれぞれの元素の質量%とした場合に、下記の(1)式あるいは(2)式で計算される有効Ti量が、−0.01%以上+0.005%以下の範囲内であることを特徴とする請求項1に記載の溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材。
〔O〕−0.66×〔Mg〕−0.89×〔Al〕≧0の場合、
有効Ti量=〔Ti〕−2×(〔O〕−0.66×〔Mg〕−0.89×〔Al〕)−3.4×〔N〕・・・(1)
〔O〕−0.66×〔Mg〕−0.89×〔Al〕<0の場合、
有効Ti量=〔Ti〕−3.4×〔N〕・・・(2)
Further, when [O], [Mg], [Al], [Ti], and [N] are mass% of each element, the effective Ti calculated by the following equation (1) or (2) is used. The steel material having excellent toughness of the weld heat-affected zone according to claim 1, wherein the amount is in the range of -0.01% or more and + 0.005% or less.
[O] −0.66 × [Mg] −0.89 × [Al] ≧ 0,
Effective Ti amount = [Ti] −2 × ([O] −0.66 × [Mg] −0.89 × [Al]) − 3.4 × [N] (1)
[O] −0.66 × [Mg] −0.89 × [Al] <0,
Effective Ti amount = [Ti] −3.4 × [N] (2)
質量%で、さらに、
Cu:1.5%以下、
Ni:1.5%以下、
Mo:1%以下、
Cr:1%以下、
Nb:0.05%以下、
V:0.05%以下、
B:0.002%以下、
の1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材。
Mass%,
Cu: 1.5% or less,
Ni: 1.5% or less,
Mo: 1% or less,
Cr: 1% or less,
Nb: 0.05% or less,
V: 0.05% or less,
B: 0.002% or less,
The steel material having excellent toughness of the weld heat affected zone according to claim 1 or 2, wherein the steel material comprises one or more of the following.
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材を製造する溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材の製造方法であって、
溶鋼中にMgを添加し、Mg濃度を質量%で0.002%超えて0.007%以下の範囲内とするMg添加工程と、
質量%で0.001%以上のMgを酸化させる酸素源を溶鋼中に添加する酸素源添加工程と、
を備えていることを特徴とする溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材の製造方法。
A method for producing a steel material having excellent toughness of a weld heat-affected zone, wherein the steel material has excellent toughness of a welded heat-affected zone according to any one of claims 1 to 3.
A step of adding Mg to the molten steel to make the Mg concentration in the range of more than 0.002% by mass% and not more than 0.007%,
An oxygen source adding step of adding an oxygen source for oxidizing 0.001% or more of Mg by mass% to molten steel;
A method for producing a steel material having excellent toughness in a heat-affected zone of a weld, comprising:
前記酸素源添加工程では、スラグ中にSiOを添加することで、質量%で0.001%以上のMgを酸化させることを特徴とする請求項4に記載の溶接熱影響部の靭性に優れた鋼材の製造方法。 5. The toughness of the weld heat-affected zone according to claim 4, wherein in the oxygen source adding step, Mg of 0.001% or more by mass% is oxidized by adding SiO 2 to the slag. Method of manufacturing steel.
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