JP7338811B1 - Steel plate and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

TS≧690MPaと高強度であり、優れた低温靭性と低降伏比とを実現するとともに、音響異方性が小さい鋼板を提供する。鋼板は、所定の元素を所定量含有し、残部がFeおよび不可避的不純物である成分組成を有し、鋼板の表面から板厚方向に板厚の1/4の深さ位置におけるミクロ組織は、フェライト分率が5~95%、島状マルテンサイト分率が1~30%、残部が焼戻しマルテンサイトおよび/またはベイナイトであり、方位差15度以上の大角粒界で囲まれた領域を結晶粒としたとき、該結晶粒の平均アスペクト比が2.0未満であり、該結晶粒のうち円相当径で30μm超の結晶粒の数密度が250個/mm2以下である。Provided is a steel plate that has high strength with TS≧690MPa, achieves excellent low-temperature toughness and low yield ratio, and has small acoustic anisotropy. The steel plate has a composition in which the steel plate contains a predetermined amount of a predetermined element, and the remainder is Fe and unavoidable impurities, and the microstructure at a depth of 1/4 of the plate thickness from the surface of the steel plate in the thickness direction is as follows: The ferrite fraction is 5 to 95%, the island martensite fraction is 1 to 30%, and the remainder is tempered martensite and/or bainite, and the region surrounded by large-angle grain boundaries with a misorientation of 15 degrees or more is defined as a crystal grain. In this case, the average aspect ratio of the crystal grains is less than 2.0, and the number density of crystal grains having an equivalent circular diameter of more than 30 μm among the crystal grains is 250 pieces/mm 2 or less.

Description

本発明は、鋼板に関し、特に優れた強度、低温靭性および低降伏比を安定的に確保できる、低温下の用途に適する鋼板およびその製造方法に関する。本発明の鋼板は、例えば、船舶向けの液化ガス貯蔵用タンクなどでは、応力除去を溶接後熱処理に替えて機械的に除去することが認められるため、大型低温液化ガス貯蔵用タンクに好適に用いることができる。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a steel sheet, and more particularly to a steel sheet that can stably ensure excellent strength, low-temperature toughness and a low yield ratio and is suitable for low-temperature applications, and a method for producing the same. The steel plate of the present invention, for example, in liquefied gas storage tanks for ships, etc., can be mechanically removed instead of post-welding heat treatment for stress relief, so it is suitable for large-sized low-temperature liquefied gas storage tanks. be able to.

船舶向けの液化ガス貯蔵用タンクの中でも、独立型Type-Cタンクに分類されかつ設計温度が-10℃より低いタンクに関し、炭素鋼および/または炭素マンガン鋼を用いる際には、溶接後の応力除去が必要となる。この応力除去は、通常、PWHT(Post Weld Heat Treatment;溶接後熱処理)により実施されるが、鋼材の降伏比が0.8以下の場合には、機械的な応力除去を実施することも可能である。しかしながら、タンクが大型化すると、PWHTの施工が困難となるため、機械的な応力除去が可能である、低降伏比の材料が望まれる。例えば、液化COの大型貯蔵用タンクに炭素鋼が使用される場合には、-50℃の低温下において優れた靱性を確保しつつ、引張強度(以下、TSとも示す)が690MPa以上の高強度鋼が必要となる。すなわち、低降伏比かつ高強度であり、しかも低温靭性に優れる鋼材が要求されている。また、溶接施工時には超音波探傷試験で溶接欠陥の確認をすることがあるため、音響異方性が小さい材料が望まれる場合もある。Among liquefied gas storage tanks for ships, for tanks classified as independent Type-C tanks and having a design temperature lower than -10°C, when using carbon steel and/or carbon manganese steel, stress after welding Removal is required. This stress relief is usually performed by PWHT (Post Weld Heat Treatment), but if the yield ratio of the steel material is 0.8 or less, mechanical stress relief can also be performed. be. However, as the size of the tank increases, the construction of PWHT becomes difficult, so a material with a low yield ratio that allows mechanical stress relief is desired. For example, when carbon steel is used for a large storage tank for liquefied CO2 , it has a high tensile strength (hereinafter also referred to as TS) of 690 MPa or more while ensuring excellent toughness at a low temperature of -50 ° C. High strength steel is required. That is, a steel material with a low yield ratio, high strength, and excellent low-temperature toughness is required. In addition, since welding defects may be confirmed by ultrasonic testing during welding, materials with small acoustic anisotropy may be desired.

低温靭性かつ低降伏比の鋼板について、例えば、特許文献1には、-75℃で衝撃靭性が150J、降伏比が0.8以下、引張強度が530MPa以上の鋼板が開示されている。 Regarding a steel sheet with low-temperature toughness and a low yield ratio, for example, Patent Document 1 discloses a steel sheet having an impact toughness of 150 J at -75°C, a yield ratio of 0.8 or less, and a tensile strength of 530 MPa or more.

特表2016-507649号公報Japanese Patent Publication No. 2016-507649

しかしながら、特許文献1に記載の鋼板は、TSが最高でも620MPaであり、TSが690MPa以上の鋼板を提供するには到っていない。かように、従来は、低降伏比かつ低温靭性に優れるとともに、690MPa以上の高強度を有する炭素鋼が提供されていないことから、例えば9%Ni鋼のような、高価なニッケル鋼を使わざるを得ず、材料コストが高くなるという問題があった。 However, the steel sheet described in Patent Literature 1 has a maximum TS of 620 MPa, and a steel sheet with a TS of 690 MPa or more has not yet been provided. Thus, conventionally, carbon steel having a low yield ratio, excellent low-temperature toughness, and high strength of 690 MPa or more has not been provided, so expensive nickel steel such as 9% Ni steel has to be used. However, there is a problem that the material cost is high.

本発明は上記の事情に鑑みなされたものであり、TS≧690MPaと高強度であり、優れた低温靭性と低降伏比とを実現するとともに、音響異方性が小さい鋼板およびそ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 circumstances, and provides a steel sheet having high strength of TS≧690 MPa, excellent low-temperature toughness and low yield ratio, and small acoustic anisotropy, and a method for producing the same. intended to

本発明者らは、上記課題を解決するために、高強度鋼を前提に低温靭性と低降伏比とを達成する成分組成および組織に関して鋭意研究を行ったところ、特に組織について、以下の知見を得た。すなわち、鋼板の表面から板厚方向に板厚の1/4の深さ位置におけるミクロ組織中のフェライト分率が5~95%、島状マルテンサイト分率が1~30%、残部が焼戻しマルテンサイトおよび/またはベイナイト組織であり、方位差15度以上の大角粒界で囲まれた領域を結晶粒とし、該結晶粒について、円相当径で30μm超の結晶粒の数密度が250個/mm以下であり、平均アスペクト比が2.0未満であることが、所期した特性の向上に有効であることを新規に知見した。In order to solve the above problems, the present inventors conducted intensive research on the chemical composition and structure that achieve low-temperature toughness and low yield ratio on the premise of high-strength steel. Obtained. That is, the ferrite fraction in the microstructure at a depth position of 1/4 of the sheet thickness in the sheet thickness direction from the surface of the steel sheet is 5 to 95%, the island martensite fraction is 1 to 30%, and the remainder is tempered marten. A region surrounded by large-angle grain boundaries having a site and/or bainite structure with an orientation difference of 15 degrees or more is defined as a crystal grain, and the number density of crystal grains with an equivalent circle diameter of more than 30 μm is 250/mm. It has been newly discovered that an average aspect ratio of 2 or less and an average aspect ratio of less than 2.0 is effective for improving the desired characteristics.

ここで、上記のフェライトは、マルテンサイトやベイナイトをAc点以上の温度に熱処理しても逆変態せずに残存し、元のラス状組織を引き継いだBCC相のことを指す。この比較的軟質なフェライト相を5~95%とし、島状マルテンサイトを微細分散させることにより、低降伏比を達成できる。
また、方位差15度以上の大角粒界で囲まれた領域を結晶粒としたときに、円相当径で30μm超の結晶粒の数密度が250個/mm以下となるように粗大粒の生成を抑制し、上記のフェライトおよび島状マルテンサイト以外の残部を焼戻しマルテンサイトおよび/またはベイナイト相とすることにより、低温靭性を達成できる。
さらに、結晶粒につき、平均アスペクト比を2.0未満とすることで、音響異方性の低減も両立できる。
Here, the above-mentioned ferrite refers to a BCC phase that remains without undergoing reverse transformation even when martensite or bainite is heat-treated at a temperature of Ac 1 point or more, and inherits the original lath-like structure. A low yield ratio can be achieved by making the relatively soft ferrite phase 5 to 95% and finely dispersing island martensite.
Further, when a region surrounded by large-angle grain boundaries with an orientation difference of 15 degrees or more is defined as a crystal grain, the number density of crystal grains with an equivalent circle diameter of more than 30 μm is 250/mm 2 or less. Low-temperature toughness can be achieved by suppressing the formation of ferrite and the rest of the ferrite and island martensite to be tempered martensite and/or bainite phase.
Furthermore, by setting the average aspect ratio of the crystal grains to less than 2.0, it is possible to simultaneously reduce the acoustic anisotropy.

本発明は、上記知見に基づき完成されたものであり、その要旨は以下のとおりである。
1.質量%で、
C:0.02%以上0.15%以下、
Si:0.01%以上0.50%以下、
Mn:0.05%以上2.50%以下、
Ni:0.5%以上5.0%未満、
P:0.03%以下、
S:0.005%以下および
N:0.0010%以上0.0080%以下
を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物である成分組成を有し、
鋼板の表面から板厚方向に板厚の1/4の深さ位置におけるミクロ組織は、フェライト分率が5~95%、島状マルテンサイト分率が1~30%、残部が焼戻しマルテンサイトおよび/またはベイナイトであり、方位差15度以上の大角粒界で囲まれた領域を結晶粒としたとき、該結晶粒の平均アスペクト比が2.0未満であり、該結晶粒のうち円相当径で30μm超の結晶粒の数密度が250個/mm以下である鋼板。
The present invention has been completed based on the above findings, and the gist thereof is as follows.
1. in % by mass,
C: 0.02% or more and 0.15% or less,
Si: 0.01% or more and 0.50% or less,
Mn: 0.05% or more and 2.50% or less,
Ni: 0.5% or more and less than 5.0%,
P: 0.03% or less,
S: 0.005% or less and N: 0.0010% or more and 0.0080% or less, with the balance being Fe and unavoidable impurities,
The microstructure at a depth position of 1/4 of the plate thickness in the plate thickness direction from the surface of the steel plate has a ferrite fraction of 5 to 95%, an island martensite fraction of 1 to 30%, and the remainder being tempered martensite and / Or when a region surrounded by large-angle grain boundaries with a misorientation of 15 degrees or more is bainite, the average aspect ratio of the crystal grain is less than 2.0, and the equivalent circle diameter of the crystal grain is A steel sheet in which the number density of crystal grains of more than 30 μm is 250/mm 2 or less.

2.前記成分組成は、さらに、質量%で、
Al:0.100%以下
Nb:0.1%以下、
Cr:2.00%以下、
Mo:1.0%以下、
Cu:2.0%以下、
V:0.05%以下、
Ti:0.03%以下、
B:0.0030%以下、
Ca:0.007%以下、
REM:0.010%以下および
Mg:0.007%以下
から選択される1種以上を含有する、前記1に記載の鋼板。
2. The component composition is further, in mass %,
Al: 0.100% or less Nb: 0.1% or less,
Cr: 2.00% or less,
Mo: 1.0% or less,
Cu: 2.0% or less,
V: 0.05% or less,
Ti: 0.03% or less,
B: 0.0030% or less,
Ca: 0.007% or less,
2. The steel sheet according to 1 above, containing at least one selected from REM: 0.010% or less and Mg: 0.007% or less.

3.前記1または2に記載の成分組成を有する鋼素材について、熱間圧延を行い、次いで第1の加熱保持を行い、次いで焼入れを行い、次いで第2の加熱保持を行い、次いで冷却処理を行う、鋼板の製造方法において、
前記熱間圧延では、仕上温度を900℃以上とし、
前記第1の加熱保持では、加熱温度をAC3点以上1000℃以下の温度域とし、
前記焼入れでは、鋼板の表面から板厚方向に板厚の1/4の深さ位置における600℃から300℃までの平均冷却速度を3℃/s以上とし、かつ冷却終了温度を300℃以下とし、
前記第2の加熱保持では、加熱温度をAc点以上AC3点未満の温度域とし、
前記冷却処理では、鋼板の表面から板厚方向に板厚の1/4の深さ位置における700℃から500℃までの平均冷却速度を3℃/s以上とし、かつ冷却終了温度を500℃以下200℃以上とする、鋼板の製造方法。
3. The steel material having the chemical composition described in 1 or 2 above is subjected to hot rolling, followed by first heating and holding, then quenching, then second heating and holding, and then cooling treatment. In the steel plate manufacturing method,
In the hot rolling, the finishing temperature is 900 ° C. or higher,
In the first heating and holding, the heating temperature is set to a temperature range of 3 points to 1000 ° C.,
In the quenching, the average cooling rate from 600 ° C. to 300 ° C. at a depth position of 1/4 of the plate thickness in the plate thickness direction from the surface of the steel plate is 3 ° C./s or more, and the cooling end temperature is 300 ° C. or less. ,
In the second heating and holding, the heating temperature is set to a temperature range of Ac 1 point or more and AC 3 points or more,
In the cooling treatment, the average cooling rate from 700 ° C. to 500 ° C. at a depth position of 1/4 of the plate thickness in the plate thickness direction from the surface of the steel plate is 3 ° C./s or more, and the cooling end temperature is 500 ° C. or less. A method for manufacturing a steel sheet, wherein the temperature is 200°C or higher.

本発明の鋼板によれば、材料が炭素鋼や炭素マンガン鋼でありながら、船舶向けの大型低温貯蔵用タンク、例えば、液化COタンクやLPGタンクなどの、低温環境で使用される鋼構造物に供することができ、また、ニッケル鋼よりも建造コストを削減できるので、産業上格段の効果をもたらす。According to the steel plate of the present invention, although the material is carbon steel or carbon manganese steel, steel structures used in low temperature environments such as large cryogenic storage tanks for ships, such as liquefied CO2 tanks and LPG tanks Since it can be used for steel, and the construction cost can be reduced more than that of nickel steel, it brings about a remarkable effect in industry.

以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。なお、以下の説明は、本発明の好適な実施形態を示すものであって、本発明はこれに限定されない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described. In addition, the following description shows a preferred embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to this.

[成分組成]
本発明の鋼板は、所定の成分組成を有する。また、本発明の鋼板の製造に用いる鋼素材も、上記所定の成分組成を有することが好ましい。以下、この成分組成に含まれる各元素について説明する。なお、特に断らない限り、本明細書において、各元素の含有量の単位としての「%」は「質量%」を意味する。
[Component composition]
The steel sheet of the present invention has a predetermined chemical composition. Moreover, it is preferable that the steel material used for manufacturing the steel sheet of the present invention also has the above-described predetermined chemical composition. Each element contained in this component composition will be described below. In this specification, unless otherwise specified, "%" as a unit of content of each element means "% by mass".

C:0.02%以上0.15%以下
Cは、鋼板の強度を向上させる効果を有する元素である。この効果を得るために、C含有量は0.02%以上とする。好ましくは、C含有量は0.03%以上である。一方、C含有量が0.15%を超えると、鋼板の島状マルテンサイト量が多くなり低温靭性が低下する。そのため、C含有量は0.15%以下とする。C含有量は、好ましくは0.12%以下である。
C: 0.02% or more and 0.15% or less C is an element that has the effect of improving the strength of the steel sheet. To obtain this effect, the C content should be 0.02% or more. Preferably, the C content is 0.03% or more. On the other hand, when the C content exceeds 0.15%, the amount of island-shaped martensite in the steel sheet increases and the low temperature toughness decreases. Therefore, the C content is made 0.15% or less. The C content is preferably 0.12% or less.

Si:0.01%以上0.50%以下
Siは、脱酸剤としての作用を有する元素である。この効果を発現させるために、Si含有量は0.01%以上とする。好ましくは、Si含有量は0.03%以上である。一方、Si含有量が過剰に高くなると、靭性が低下する。そのため、Si含有量は0.50%以下とする。Si含有量は、好ましくは0.30%以下である。
Si: 0.01% to 0.50% Si is an element that acts as a deoxidizing agent. In order to express this effect, the Si content is set to 0.01% or more. Preferably, the Si content is 0.03% or more. On the other hand, when the Si content is excessively high, the toughness is lowered. Therefore, the Si content is set to 0.50% or less. The Si content is preferably 0.30% or less.

Mn:0.05%以上2.50%以下、
Mnは、鋼の焼き入れ性を高め、鋼板の高強度化に有効な元素である。この効果を得るため、Mn含有量は0.05%以上である。好ましくは、Mn含有量は0.10%以上である。一方、Mnは2.50%を超えると、靭性を劣化させるため、Mn含有量は2.50%以下とする。Mn含有量は、好ましくは2.00%以下である。
Mn: 0.05% or more and 2.50% or less,
Mn is an element effective in increasing the hardenability of steel and increasing the strength of the steel sheet. To obtain this effect, the Mn content is 0.05% or more. Preferably, the Mn content is 0.10% or more. On the other hand, if Mn exceeds 2.50%, the toughness deteriorates, so the Mn content is made 2.50% or less. The Mn content is preferably 2.00% or less.

Ni:0.5%以上5.0%未満
Niは、鋼板の低温靭性の向上に有効な元素である。そのためには、Ni含有量を0.5%以上とする。一方で、Niは高価な元素であるため、その含有量が高くなるにつれて鋼板コストが高騰する。したがって、本発明においては、Ni含有量を5.0%未満とする。Ni含有量は、好ましくは0.8%以上であり、また、3.5%以下である。
Ni: 0.5% or more and less than 5.0% Ni is an element effective in improving the low temperature toughness of the steel sheet. For that purpose, the Ni content is set to 0.5% or more. On the other hand, since Ni is an expensive element, the higher the Ni content, the higher the steel sheet cost. Therefore, in the present invention, the Ni content is set to less than 5.0%. The Ni content is preferably 0.8% or more and 3.5% or less.

P:0.03%以下
Pは、不可避的に存在し得る不純物であり、鋼板の低温靭性に悪影響を及ぼす有害な元素である。例えば、鋼板を溶接して溶接構造物とした際に健全な母材および溶接継手を得るためには、Pの含有量を可能な限り低減することが好ましい。そのため、P含有量は0.03%以下に抑制する。また、低温靭性の観点からは、P含有量は低ければ低いほどよいため、下限は特に限定されず、0%であってもよい。一方、過度の低減はコスト増の原因となるため、コストの観点からは、P含有量の下限を0.001%とすることが好ましい。
P: 0.03% or less P is an impurity that can inevitably exist, and is a harmful element that adversely affects the low temperature toughness of the steel sheet. For example, in order to obtain sound base materials and welded joints when steel plates are welded to form a welded structure, it is preferable to reduce the P content as much as possible. Therefore, the P content is suppressed to 0.03% or less. Also, from the viewpoint of low temperature toughness, the lower the P content, the better, so the lower limit is not particularly limited, and may be 0%. On the other hand, excessive reduction causes an increase in cost, so from the viewpoint of cost, it is preferable to set the lower limit of the P content to 0.001%.

S:0.005%以下
Sは、鋼中でMnSを形成し低温靭性を著しく劣化させるため、0.005%を上限とし、可能なかぎり低減することが望ましい。S含有量は、好ましくは0.002%以下とする。一方、S含有量は低ければ低いほどよいため、下限は特に限定されず、0%であってよい。
S: 0.005% or less S forms MnS in the steel and significantly deteriorates the low temperature toughness. The S content is preferably 0.002% or less. On the other hand, the lower the S content, the better, so the lower limit is not particularly limited, and may be 0%.

N:0.0010%以上0.0080%以下
Nは、鋼中で析出物を形成し、Nの含有量が0.0080%を超えると、母材の靭性低下の原因となる。但し、Nは、AlNを形成することにより母材の細粒化に寄与する元素でもあり、このような効果はN含有量を0.0010%以上とすることにより得られる。したがって、N含有量は0.0010%以上0.0080%以下とする。N含有量は、好ましくは0.0020%以上である。N含有量は、好ましくは0.0060%以下である。
N: 0.0010% or more and 0.0080% or less N forms precipitates in steel, and if the N content exceeds 0.0080%, it causes a decrease in the toughness of the base material. However, N is also an element that contributes to grain refinement of the base material by forming AlN, and such an effect can be obtained by setting the N content to 0.0010% or more. Therefore, the N content should be 0.0010% or more and 0.0080% or less. The N content is preferably 0.0020% or more. The N content is preferably 0.0060% or less.

本発明の一実施形態における成分組成は、上記した所定量の元素を含有し、残部がFeおよび不可避不純物である。 The component composition in one embodiment of the present invention contains the above-described predetermined amount of elements, and the balance is Fe and unavoidable impurities.

また、本発明の他の実施形態においては、上記成分組成が、任意に、Cr、Mo、Al、Cu、Nb、V、Ti、B、Ca、REMおよびMgから選択される1種以上を、好ましくは以下に記す量でさらに含有することができる。 In another embodiment of the present invention, the above component composition is optionally one or more selected from Cr, Mo, Al, Cu, Nb, V, Ti, B, Ca, REM and Mg, It can be further contained preferably in the amounts described below.

Cr:2.00%以下
Crは、低温靭性を大きく損なうことなく鋼板の強度を向上させることができる元素である。上記の効果を得るには、Cr含有量を0.01%以上とすることが好ましい。より好ましくは、0.30%以上である。しかし、Cr含有量が2.00%を超えると、鋼板の低温靭性が低下するおそれがある。そのため、Cr含有量は2.00%以下とすることが好ましい。より好ましくは、0.80%以下である。
Cr: 2.00% or less Cr is an element that can improve the strength of the steel sheet without significantly impairing the low temperature toughness. In order to obtain the above effects, the Cr content is preferably 0.01% or more. More preferably, it is 0.30% or more. However, when the Cr content exceeds 2.00%, the low temperature toughness of the steel sheet may deteriorate. Therefore, the Cr content is preferably 2.00% or less. More preferably, it is 0.80% or less.

Mo:1.0%以下
Moは、鋼の強度向上に寄与する元素であり、所望する強度に応じて任意に含有できる。しかし、Mo含有量が1.0%を超えると、靭性が劣化するおそれがあるため、Moを含有する場合、Mo含有量を1.0%以下とすることが好ましい。なお、Moによる強度向上効果を得るという観点からは、Mo含有量を0.01%以上とすることが好ましい。
Mo: 1.0% or less Mo is an element that contributes to the improvement of the strength of steel, and can be arbitrarily contained according to the desired strength. However, if the Mo content exceeds 1.0%, the toughness may deteriorate, so when Mo is contained, the Mo content is preferably 1.0% or less. From the viewpoint of obtaining the strength improvement effect of Mo, it is preferable to set the Mo content to 0.01% or more.

Al:0.100%以下
Alは、脱酸剤として作用する元素であり、高張力鋼の溶鋼脱酸プロセスにおいて、もっとも汎用的に使われる。前記効果を得るために、Al含有量は0.001%以上とすることが好ましい。Al含有量は、0.010%以上とすることがさらに好ましい。一方、Al含有量が0.100%を超えると、母材の靭性が低下するおそれがある。そのため、Al含有量は0.100%以下とすることが好ましい。Al含有量は0.07%以下とすることがさらに好ましい。
Al: 0.100% or less Al is an element that acts as a deoxidizing agent, and is most commonly used in the molten steel deoxidizing process for high-strength steel. In order to obtain the above effects, the Al content is preferably 0.001% or more. More preferably, the Al content is 0.010% or more. On the other hand, if the Al content exceeds 0.100%, the toughness of the base material may decrease. Therefore, the Al content is preferably 0.100% or less. More preferably, the Al content is 0.07% or less.

Cu:2.0%以下
Cuは、高靭性を保ちつつ強度を増加させることが可能な元素であり、所望する強度に応じて任意に含有できる。しかし、Cu含有量が2.0%を超えると、熱間脆性を生じて鋼板の表面性状が劣化するおそれがある。そのため、Cuを含有する場合、Cu含有量は2.0%以下とすることが好ましい。Cu含有量は1.0%以下とすることがさらに好ましい。なお、前記効果を得るために、Cu含有量を0.01%以上とすることが好ましい。さらに、Cu含有量を0.10%以上とすることが好ましく、0.20%以上とすることがより好ましい。
Cu: 2.0% or less Cu is an element capable of increasing strength while maintaining high toughness, and can be arbitrarily contained according to the desired strength. However, when the Cu content exceeds 2.0%, hot shortness may occur and the surface properties of the steel sheet may deteriorate. Therefore, when Cu is contained, the Cu content is preferably 2.0% or less. More preferably, the Cu content is 1.0% or less. In order to obtain the above effects, it is preferable to set the Cu content to 0.01% or more. Furthermore, the Cu content is preferably 0.10% or more, more preferably 0.20% or more.

Nb:0.1%以下
Nbは、鋼の強度向上に寄与する元素であり、所望する強度に応じて任意に含有できる。しかし、Nb含有量が0.1%を超えると、母材靭性が劣化するおそれがあるため、Nbを含有する場合、Nb含有量を0.1%以下とすることが好ましい。なお、Nbによる強度向上効果を得るという観点からは、Nb含有量を0.005%以上とすることが好ましい。
Nb: 0.1% or less Nb is an element that contributes to improving the strength of steel, and can be arbitrarily contained depending on the desired strength. However, if the Nb content exceeds 0.1%, the toughness of the base material may deteriorate. Therefore, when Nb is contained, the Nb content is preferably 0.1% or less. From the viewpoint of obtaining the strength improvement effect of Nb, the Nb content is preferably 0.005% or more.

V:0.05%以下
Vは、析出強化により鋼板の強度を高める有効な元素である。しかし、V含有量が過剰に高くなると、鋼板の低温靭性が低下するおそれがあるため、Vを添加する場合、V含有量を0.05%以下とすることが好ましい。より好ましくは、V含有量を0.04%以下とする。一方、V含有量の下限は特に限定されないが、上記の効果を得るには、V含有量を0.010%以上とすることが好ましい。
V: 0.05% or less V is an effective element that increases the strength of the steel sheet by precipitation strengthening. However, if the V content is excessively high, the low-temperature toughness of the steel sheet may deteriorate. Therefore, when V is added, the V content is preferably 0.05% or less. More preferably, the V content is 0.04% or less. On the other hand, the lower limit of the V content is not particularly limited, but the V content is preferably 0.010% or more in order to obtain the above effects.

Ti:0.03%以下
Tiは、鋼板を溶接して溶接構造物とする際、母材の機械的特性を低下させることなく溶接部の靭性を高める効果を有する元素である。そのためには、0.003%以上で添加することが好ましい。一方、0.03%を超えると、かえって靭性を低下させるおそれがあるため、Tiは0.03%以下の範囲で含有させることが好ましい。
Ti: 0.03% or less Ti is an element that has the effect of increasing the toughness of the weld zone without degrading the mechanical properties of the base metal when steel sheets are welded to form a welded structure. For that purpose, it is preferable to add 0.003% or more. On the other hand, if the Ti content exceeds 0.03%, the toughness may rather be lowered, so it is preferable to include Ti in the range of 0.03% or less.

B:0.0030%以下
Bは、微量添加で焼入れ性を高める元素である。この効果を有効に発揮させるために、Bを0.0003%以上で含有させることが好ましい。一方、Bの含有量が0.0030%を超えると、靭性が劣化するおそれがある。このため、Bを含有させる場合は、その含有量を0.0030%以下とすることが好ましい。
B: 0.0030% or less B is an element that enhances hardenability when added in a small amount. In order to effectively exhibit this effect, it is preferable to contain B at 0.0003% or more. On the other hand, if the B content exceeds 0.0030%, the toughness may deteriorate. Therefore, when B is contained, the content is preferably 0.0030% or less.

Ca:0.007%以下
Caは、鋼中の介在物の形態を制御することで鋼板の低温靭性を向上させる効果を有する元素である。しかし、Caが過剰になると、鋼の清浄性を損なって低温でのシャルピー吸収エネルギー(以下、シャルピー靭性ともいう)を低下させるおそれがある。そのため、Caを添加する場合、Ca含有量を0.007%以下とすることが好ましい。より好ましくは、Ca含有量を0.004%以下とする。一方、Ca含有量の下限は特に限定されないが、上記の効果を得るには、0.001%以上とすることが好ましい。
Ca: 0.007% or less Ca is an element that has the effect of improving the low-temperature toughness of the steel sheet by controlling the form of inclusions in the steel. However, excessive Ca may impair the cleanliness of the steel and reduce the Charpy absorbed energy at low temperatures (hereinafter also referred to as Charpy toughness). Therefore, when Ca is added, the Ca content is preferably 0.007% or less. More preferably, the Ca content is 0.004% or less. On the other hand, although the lower limit of the Ca content is not particularly limited, it is preferably 0.001% or more in order to obtain the above effects.

REM:0.010%以下
REM(希土類金属)は、Ca同様、鋼中の介在物の形態を制御することで鋼板の低温靭性を向上させる効果を有する元素である。しかし、REMが過剰になると、鋼の清浄性を損ないシャルピー靭性が低下するおそれがある。そのため、REMを添加する場合、REM含有量を0.010%以下とすることが好ましい。より好ましくは、REM含有量を0.008%以下とする。一方、REM含有量の下限は特に限定されないが、上記の効果を得るには、REM含有量を0.001%以上とすることが好ましい。
ここで、REMとは、ランタノイドの15元素にYおよびScを合わせた17元素の総称であり、これらの元素を単独でまたは組み合わせて含有させることができる。なお、REMの含有量はこれらの元素の合計含有量を意味する。
REM: 0.010% or less REM (rare earth metal), like Ca, is an element that has the effect of improving the low-temperature toughness of the steel sheet by controlling the form of inclusions in the steel. However, excessive REM may impair the cleanliness of the steel and reduce the Charpy toughness. Therefore, when REM is added, the REM content is preferably 0.010% or less. More preferably, the REM content is 0.008% or less. On the other hand, the lower limit of the REM content is not particularly limited, but the REM content is preferably 0.001% or more in order to obtain the above effects.
Here, REM is a general term for 17 elements including Y and Sc in addition to 15 lanthanoid elements, and these elements can be contained singly or in combination. The content of REM means the total content of these elements.

Mg:0.007%以下
Mgは、CaやREM同様、鋼中の介在物の形態を制御することで、鋼板の低温靭性を向上させる作用を有する元素である。しかし、Mgが過剰になると、鋼の清浄性を損ない、シャルピー靭性が低下するおそれがある。そのため、Mgを添加する場合、Mg含有量を0.007%以下とすることが好ましい。より好ましくは、Mg含有量を0.004%以下とする。一方、Mg含有量の下限は特に限定されないが、上記の効果を得るにはMg含有量を0.001%以上とすることが好ましい。
Mg: 0.007% or less Mg, like Ca and REM, is an element that has the effect of improving the low-temperature toughness of the steel sheet by controlling the form of inclusions in the steel. However, excessive Mg may impair the cleanliness of the steel and reduce the Charpy toughness. Therefore, when Mg is added, the Mg content is preferably 0.007% or less. More preferably, the Mg content is 0.004% or less. On the other hand, the lower limit of the Mg content is not particularly limited, but the Mg content is preferably 0.001% or more in order to obtain the above effect.

[ミクロ組織]
(フェライト分率が5~95%、島状マルテンサイト分率が1~30%、残部が焼戻しマルテンサイトおよび/またはベイナイト)
本発明の鋼板は、該鋼板の表面から板厚方向に板厚の1/4の深さ位置におけるミクロ組織において、フェライト分率を5~95%、島状マルテンサイト分率を1~30%、残部を焼戻しマルテンサイトおよび/またはベイナイトとする。ミクロ組織における、フェライト分率が5%未満の場合、降伏比が0.80以下を満足しないことになる。一方、フェライト分率が95%超の場合、島状マルテンサイトなど硬質相の分率が低くなり、やはり降伏比が0.80以下を満足しないことになる。また、島状マルテンサイトが1%未満の場合、降伏比が0.80以下を満足しない。一方、島状マルテンサイトが30%超の場合、靭性が悪化する。さらに、残部が焼戻しマルテンサイトおよび/またはベイナイトでない場合、例えば焼入れままマルテンサイトやベイナイトの場合、所期する靭性が満足されない。
[Microstructure]
(Ferrite fraction is 5 to 95%, island martensite fraction is 1 to 30%, and the balance is tempered martensite and/or bainite)
The steel sheet of the present invention has a ferrite fraction of 5 to 95% and an island martensite fraction of 1 to 30% in the microstructure at a depth position of 1/4 of the plate thickness in the plate thickness direction from the surface of the steel plate. , and the balance is tempered martensite and/or bainite. If the ferrite fraction in the microstructure is less than 5%, the yield ratio does not satisfy 0.80 or less. On the other hand, if the ferrite fraction exceeds 95%, the fraction of hard phases such as island-shaped martensite becomes low, and the yield ratio does not satisfy 0.80 or less. Moreover, when the island-shaped martensite is less than 1%, the yield ratio does not satisfy 0.80 or less. On the other hand, when the island martensite content exceeds 30%, the toughness deteriorates. Furthermore, if the balance is not tempered martensite and/or bainite, such as as-quenched martensite or bainite, the desired toughness is not met.

(結晶粒の平均アスペクト比:2.0未満、円相当径で30μm超の結晶粒の数密度:250個/mm以下)
本発明の鋼板は、該鋼板の表面から板厚方向に板厚の1/4の深さ位置におけるミクロ組織において、方位差15度以上の大角粒界で囲まれた領域を結晶粒としたとき、該結晶粒の平均アスペクト比が2.0未満であり、該結晶粒のうち円相当径で30μm超の結晶粒の数密度が250個/mm以下である。上記結晶粒の平均アスペクト比が2.0以上では、組織の配向性が高くなる傾向があるため、音響異方性が大きくなる。また、結晶粒のうち円相当径で30μm超の結晶粒の数密度が250個/mmを超えると、靭性が低下する。円相当径で30μm超の結晶粒の数密度は、好ましくは150個/mm以下である。
(Average aspect ratio of crystal grains: less than 2.0, number density of crystal grains with an equivalent circle diameter of more than 30 μm: 250/mm 2 or less)
In the steel sheet of the present invention, in the microstructure at a depth position of 1/4 of the plate thickness in the plate thickness direction from the surface of the steel plate, the crystal grains are regions surrounded by large-angle grain boundaries with a misorientation of 15 degrees or more. , the average aspect ratio of the crystal grains is less than 2.0, and the number density of crystal grains having an equivalent circle diameter of more than 30 μm among the crystal grains is 250/mm 2 or less. When the average aspect ratio of the crystal grains is 2.0 or more, the orientation of the structure tends to be high, resulting in large acoustic anisotropy. Further, when the number density of crystal grains having an equivalent circle diameter of more than 30 μm among the crystal grains exceeds 250/mm 2 , the toughness is lowered. The number density of crystal grains having an equivalent circle diameter of more than 30 μm is preferably 150 grains/mm 2 or less.

鋼板の板厚は特に限定されず、任意の厚さとすることができる。ただし、鋼板の板厚は、例えば、6mm以上50mm以下とすることが好ましい。
い。
The plate thickness of the steel plate is not particularly limited, and may be any thickness. However, the plate thickness of the steel plate is preferably 6 mm or more and 50 mm or less, for example.
stomach.

[機械的特性]
(引張強さ)
鋼板の引張強さは、特に限定する必要はないが、690MPa以上とすることが好ましい。なぜなら、タンクに適用する際の板厚を薄くできるからである。鋼板の引張強さは、より好ましくは、720MPa以上とする。一方、引張強さの上限についても特に限定する必要はないが、1000MPa以下とすることが好ましい。
なお、引張強さは、後述する実施例に記載した方法で測定することができる。
[Mechanical properties]
(Tensile strength)
The tensile strength of the steel sheet is not particularly limited, but is preferably 690 MPa or more. This is because the plate thickness can be reduced when applied to a tank. The tensile strength of the steel sheet is more preferably 720 MPa or more. On the other hand, the upper limit of the tensile strength is not particularly limited, but it is preferably 1000 MPa or less.
The tensile strength can be measured by the method described in Examples below.

(降伏比)
鋼板の降伏比は、特に限定する必要はないが、0.80以下とすることが好ましい。なぜなら、溶接後熱処理に代えて、機械的応力除去が可能になるからである。
(yield ratio)
The yield ratio of the steel sheet is not particularly limited, but is preferably 0.80 or less. This is because it allows mechanical stress relief instead of post-weld heat treatment.

(低温靱性)
鋼板の靱性値は、特に限定する必要はないが、-50℃におけるシャルピー吸収エネルギー(vE-50℃)が、フルサイズシャルピー衝撃試験において100J以上であることが好ましい。鋼板のvE-50℃は、より好ましくは150J以上である。
(low temperature toughness)
The toughness value of the steel sheet is not particularly limited, but the Charpy absorbed energy at -50°C (vE -50°C ) is preferably 100 J or more in a full size Charpy impact test. The vE -50°C of the steel sheet is more preferably 150J or more.

[製造方法]
次に、本発明の鋼板を製造するための方法(製造方法)について説明する。なお、以下の説明においては、特に断らない限り、温度は板厚中央の温度を指すものとする。板厚中央の温度は、例えば、放射温度計で測定した鋼板の表面温度から、伝熱計算により求めることができる。
すなわち、製造方法は、上述した成分組成を有する鋼素材について、熱間圧延を行い、次いで第1の加熱保持を行い、次いで焼入れを行い、次いで第2の加熱保持を行い、次いで冷却処理を行う、鋼板の製造方法である。そして、前記熱間圧延では、仕上温度を900℃以上とし、前記第1の加熱保持では、加熱温度をAC3点以上1000℃以下の温度域とし、前記焼入れでは、鋼板の表面から板厚方向に板厚の1/4の深さ位置における600℃から300℃までの平均冷却速度を3℃/s以上とし、かつ冷却終了温度を300℃以下とし、前記第2の加熱保持では、加熱温度をAc点以上AC3点未満の温度域とし、前記冷却処理では、鋼板の表面から板厚方向に板厚の1/4の深さ位置における700℃から500℃までの平均冷却速度を3℃/s以上とし、かつ冷却終了温度を500℃以下200℃以上とする、ことを特徴とする。かかる条件を具備することにより、本発明の鋼板を好適に製造することができる。
以下、各工程について詳述する。
[Production method]
Next, a method (manufacturing method) for manufacturing the steel sheet of the present invention will be described. In the following description, the temperature refers to the temperature at the center of the plate thickness unless otherwise specified. The temperature at the center of the plate thickness can be obtained, for example, by heat transfer calculation from the surface temperature of the steel plate measured with a radiation thermometer.
That is, in the manufacturing method, a steel material having the chemical composition described above is subjected to hot rolling, followed by first heating and holding, then quenching, then second heating and holding, and then cooling treatment. , is a method of manufacturing a steel plate. In the hot rolling, the finishing temperature is set to 900 ° C. or higher, in the first heating and holding, the heating temperature is set to a temperature range of AC3 or higher and 1000 ° C. or lower, and in the quenching, from the surface of the steel sheet in the thickness direction. The average cooling rate from 600 ° C. to 300 ° C. at a depth position of 1/4 of the plate thickness is 3 ° C./s or more, and the cooling end temperature is 300 ° C. or less, and in the second heating and holding, the heating temperature is a temperature range of Ac 1 point or more and Ac 3 points, and in the cooling treatment, the average cooling rate from 700 ° C. to 500 ° C. at a depth position of 1/4 of the plate thickness in the plate thickness direction from the surface of the steel plate is 3 °C/s or more, and the cooling end temperature is 500°C or less and 200°C or more. By satisfying these conditions, the steel sheet of the present invention can be produced favorably.
Each step will be described in detail below.

まず、上述した成分組成を有する鋼素材は、熱間圧延に先立ち、加熱してもよい。その場合、鋼素材の加熱温度は、900℃以上1250℃以下であることが好ましい。なお、鋼素材の製造方法は、とくに限定されないが、例えば、上述した成分組成を有する溶鋼を常法により溶製し、鋳造することにより製造できる。この溶製は、転炉、電気炉、誘導炉等、任意の方法により行うことができる。また、鋳造は、生産性の観点から連続鋳造法で行うことが好ましいが、造塊-分解圧延法により行うこともできる。鋼素材としては、例えば、鋼スラブを用いることができる。
ここで、鋼素材の加熱は、鋳造などの方法によって得た鋼素材を一旦冷却した後に行ってもよいし、または、得られた鋼素材を冷却することなく直接、加熱に供してもよい。
First, the steel material having the chemical composition described above may be heated prior to hot rolling. In that case, the heating temperature of the steel material is preferably 900° C. or higher and 1250° C. or lower. The method of manufacturing the steel material is not particularly limited. For example, the steel material can be manufactured by melting and casting molten steel having the above-described chemical composition by a conventional method. This smelting can be performed by any method such as a converter, an electric furnace, an induction furnace, or the like. Casting is preferably carried out by a continuous casting method from the viewpoint of productivity, but it can also be carried out by an ingot casting-decomposition rolling method. For example, a steel slab can be used as the steel material.
Here, the heating of the steel material may be performed after the steel material obtained by a method such as casting is once cooled, or the obtained steel material may be directly heated without being cooled.

鋼素材の加熱温度が900℃未満であると、鋼素材の変形抵抗が高いため、後続の熱間圧延における圧延機への負荷が増大し、熱間圧延を行うことが困難となるおそれがある。そのため、鋼素材の加熱温度は900℃以上とすることが好ましい。一方、鋼素材の加熱温度が1250℃より高いと、鋼の酸化が顕著となり、酸化による酸化膜を除去することによるロスが増大する結果、歩留まりが低下するおそれがある。そのため、鋼素材の加熱温度は1250℃以下とすることが好ましい。 If the heating temperature of the steel material is less than 900°C, the deformation resistance of the steel material is high, so the load on the rolling mill in the subsequent hot rolling increases, and hot rolling may be difficult. . Therefore, the heating temperature of the steel material is preferably 900° C. or higher. On the other hand, if the heating temperature of the steel material is higher than 1250° C., the oxidation of the steel becomes significant, and as a result of the loss due to the removal of the oxide film due to the oxidation, the loss may decrease, resulting in a decrease in yield. Therefore, it is preferable to set the heating temperature of the steel material to 1250° C. or less.

(熱間圧延)
上述した成分組成を有する鋼素材について、熱間圧延を行い、最終板厚を有する熱延鋼板を得る。熱間圧延では、仕上温度を900℃以上とする。仕上温度を900℃未満とすると、音響異方性が悪化するおそれがある。熱延鋼板の最終板厚は、特に限定されないが、上述したように、6mm以上50mm以下とすることが好ましい。また、熱間圧延の後は、適宜、冷却することができる。上記冷却の方法は、特に限定されないが、空冷、水冷などとすることができる。
(hot rolling)
A steel material having the chemical composition described above is subjected to hot rolling to obtain a hot-rolled steel sheet having a final thickness. In hot rolling, the finishing temperature is 900° C. or higher. If the finishing temperature is less than 900°C, the acoustic anisotropy may deteriorate. The final thickness of the hot-rolled steel sheet is not particularly limited, but is preferably 6 mm or more and 50 mm or less as described above. Moreover, after hot rolling, it can be cooled appropriately. The cooling method is not particularly limited, but may be air cooling, water cooling, or the like.

(第1の加熱保持)
上記熱間圧延の後、この熱延鋼板について、オーステナイト域での加熱保持(第1の加熱保持)を行う。そのため、第1の加熱保持では、加熱温度をAC3点以上とする。一方、熱延鋼板の加熱温度が1000℃を超えると、結晶粒が粗大化し、靭性が低下するため、第1の加熱保持では、加熱温度を1000℃以下とする。
(First heating and holding)
After the hot rolling, the hot-rolled steel sheet is heated and held in an austenite region (first heated and held). Therefore, in the first heating and holding, the heating temperature is set to AC3 point or higher. On the other hand, if the heating temperature of the hot-rolled steel sheet exceeds 1000°C, the crystal grains become coarse and the toughness decreases.

(焼入れ)
上記第1の加熱保持の後の熱延鋼板に対し、焼入れ(すなわち、加速冷却)を行う。この焼入れは、鋼板の表面から板厚方向に板厚の1/4の深さ(以下、1/4tとも称する)の位置における600℃から300℃までの平均冷却速度が、3℃/s以上であることが肝要である。
(Quenching)
Quenching (that is, accelerated cooling) is performed on the hot-rolled steel sheet after the first heating and holding. In this quenching, the average cooling rate from 600 ° C. to 300 ° C. at a depth of 1/4 of the plate thickness in the plate thickness direction from the surface of the steel plate (hereinafter also referred to as 1/4t) is 3 ° C./s or more. It is essential that

すなわち、焼入れにおいて、上記の平均冷却速度が3℃/s未満であると、所望の変態組織が得難く、十分な強度を得ることが困難となる。一方、上記の平均冷却速度の上限は特に限定されないが、200℃/sよりも高いと、鋼板内の各位置における温度制御が困難となり、板幅方向および圧延方向に材質のばらつきが出やすくなる。その結果、引張特性および靭性などの材料特性にばらつきが生じやすくなる。そのため、上記の平均冷却速度は、200℃/s以下とすることが好ましい。 That is, in quenching, if the average cooling rate is less than 3° C./s, it is difficult to obtain a desired transformed structure and sufficient strength. On the other hand, the upper limit of the average cooling rate is not particularly limited, but if it is higher than 200 ° C./s, it becomes difficult to control the temperature at each position in the steel sheet, and the material quality tends to vary in the width direction and rolling direction. . As a result, material properties such as tensile properties and toughness tend to vary. Therefore, the above average cooling rate is preferably 200° C./s or less.

また、焼入れにおいて、1/4tの位置における冷却停止温度が、300℃よりも高いと、所望の変態組織が得られなくなる。従って、上記焼入れでは、1/4tの位置における冷却停止温度は、300℃以下とする。このような条件で加速冷却をすることにより、熱延鋼板が良好に焼入れされる。 Also, in quenching, if the cooling stop temperature at the 1/4t position is higher than 300° C., the desired transformation structure cannot be obtained. Therefore, in the above quenching, the cooling stop temperature at the position of 1/4t shall be 300° C. or lower. By performing accelerated cooling under such conditions, the hot-rolled steel sheet is quenched well.

なお、焼入れ(加速冷却)の処理は、特に限定されることなく任意の方法で行うことができる。例えば、空冷および水冷の一方または両方を用いることができる。水冷としては、水を用いた任意の冷却方法(例えば、スプレー冷却、ミスト冷却、ラミナー冷却など)を採用することができる。 The quenching (accelerated cooling) treatment is not particularly limited and can be performed by any method. For example, one or both of air cooling and water cooling can be used. As water cooling, any cooling method using water (for example, spray cooling, mist cooling, laminar cooling, etc.) can be adopted.

(第2の加熱保持)
次いで、上記の焼入れ後の熱延鋼板について、2相域温度での加熱保持(第2の加熱保持)を行う。第2の加熱保持では、加熱温度をAc点以上Ac点未満とする。加熱温度がAc点未満では、島状マルテンサイトを得られず、低降伏比を達成できない。加熱温度がAc点以上では、フェライト相が5%未満、また、焼戻しマルテンサイト相が90%超となり、低降伏比を達成できない。
(Second heating and holding)
Next, the quenched hot-rolled steel sheet is heated and held at a two-phase temperature (second heated and held). In the second heating and holding, the heating temperature is set to Ac 1 point or more and Ac 3 point or less. If the heating temperature is less than Ac 1 point, island martensite cannot be obtained and a low yield ratio cannot be achieved. At a heating temperature of Ac 3 or more, the ferrite phase becomes less than 5% and the tempered martensite phase becomes more than 90%, and a low yield ratio cannot be achieved.

ここで、2相域温度での加熱保持には、加熱温度を上記の通り制御できる方法であれば、任意の加熱方法を用いることができる。加熱方法の一例としては、炉加熱が挙げられる。前記炉加熱は、特に限定されることなく、一般的な熱処理炉を用いることができる。 Here, any heating method can be used for heating and holding at the two-phase region temperature as long as the heating temperature can be controlled as described above. An example of a heating method includes furnace heating. The furnace heating is not particularly limited, and a general heat treatment furnace can be used.

上記の加熱温度に到達した後は、2相域温度で任意の時間保持してから、後述の冷却処理を開始してもよい。保持時間は特に限定されないが、5分以上とすることが好ましい。 After reaching the above heating temperature, the two-phase region temperature may be maintained for an arbitrary period of time before the cooling treatment described later may be started. Although the holding time is not particularly limited, it is preferably 5 minutes or longer.

なお、Ac点は、次の(1)式により求めることができる。
C1点(℃)=750.8-26.6×C+17.6×Si-11.6×Mn-22.9×Cu-23×Ni+24.1×Cr+22.5×Mo-39.7×V-5.7×Ti+232.4×Nb-169.4×Al ・・・(1)
また、Ac点は、次の(2)式により求めることができる。
Ac点(℃)=937.2-436.5×C+56×Si-19.7×Mn-16.3×Cu-26.6×Ni-4.9×Cr+38.1×Mo+124.8×V+136.3×Ti-19.1×Nb+198.4×Al+3315×B ・・・(2)
The Ac 1 point can be obtained by the following formula (1).
A C1 point (°C) = 750.8 - 26.6 x C + 17.6 x Si - 11.6 x Mn - 22.9 x Cu - 23 x Ni + 24.1 x Cr + 22.5 x Mo - 39.7 x V - 5.7 x Ti + 232.4 x Nb - 169.4 ×Al (1)
Further, Ac 3 points can be obtained by the following equation (2).
Ac 3 points (°C) = 937.2 - 436.5 x C + 56 x Si - 19.7 x Mn - 16.3 x Cu - 26.6 x Ni - 4.9 x Cr + 38.1 x Mo + 124.8 x V + 136.3 x Ti - 19.1 x Nb + 198.4 x Al + 3315 ×B (2)

(冷却処理)
次いで、冷却処理を行う。この冷却処理では、1/4tの位置における700℃から500℃までの平均冷却速度を3℃/s以上とし、かつ冷却終了温度を500℃以下200℃以上とする。すなわち、上記の平均冷却速度が3℃/s未満では、所望の変態組織を得られず強度靭性が低下する可能性がある。また、冷却停止温度が500℃超では、冷却停止後に生成するベイナイトが主体となり、低温靭性を満足しないおそれがある。また、冷却停止温度が200℃未満では、最終的に所望の焼戻し効果を得られず、靭性が劣化する。
(cooling treatment)
Then, a cooling treatment is performed. In this cooling process, the average cooling rate from 700° C. to 500° C. at the position of 1/4t is 3° C./s or higher, and the cooling end temperature is 500° C. or lower and 200° C. or higher. That is, if the average cooling rate is less than 3° C./s, a desired transformed structure may not be obtained, resulting in a decrease in strength and toughness. Also, if the cooling stop temperature exceeds 500° C., bainite generated after cooling stop becomes the main component, and there is a possibility that the low temperature toughness is not satisfied. Also, if the cooling stop temperature is less than 200° C., the final desired tempering effect cannot be obtained and the toughness deteriorates.

上記の冷却停止後(冷却処理の終了後)は、自己焼戻しによる靭性向上をさせるため、空冷を行うことができる。この場合、空冷における冷却速度は、特に限定されないが、例えば板厚が6~50mmであれば、通常1℃/s以下となる。 After the cooling is stopped (after the cooling treatment is completed), air cooling can be performed to improve the toughness by self-tempering. In this case, the cooling rate in air cooling is not particularly limited, but is usually 1° C./s or less when the plate thickness is 6 to 50 mm, for example.

以下に述べる手順で鋼板を製造し、その特性を評価した。
まず、表1に示す成分組成を有する溶鋼を転炉で溶製し、連続鋳造法によって鋼素材としての鋼スラブ(厚さ:200mm)を得た。なお、上述した(1)式によって求めたAC1点(℃)、および上述した(2)式によって求めたAc点(℃)を、表1(および表2)に併記する。
A steel plate was produced by the procedure described below, and its properties were evaluated.
First, molten steel having the chemical composition shown in Table 1 was melted in a converter, and a steel slab (thickness: 200 mm) as a steel material was obtained by a continuous casting method. Table 1 (and Table 2) also show the Ac 1 point (° C.) determined by the above equation (1) and the Ac 3 point (° C.) determined by the above equation (2).

Figure 0007338811000001
Figure 0007338811000001

次に、得られた鋼スラブについて、表2に示した条件に従って加熱を行い、次いで熱間圧延を行って、各板厚(最終板厚)を有する熱延鋼板を得た。その後、表2に示した条件に従って各処理を行い、鋼板を得た。 Next, the obtained steel slabs were heated according to the conditions shown in Table 2 and then hot-rolled to obtain hot-rolled steel sheets having respective thicknesses (final thicknesses). After that, each treatment was performed according to the conditions shown in Table 2 to obtain a steel plate.

Figure 0007338811000002
Figure 0007338811000002

かくして得られた鋼板のそれぞれについて、ミクロ組織、引張強さ(TS)、降伏比(YR)、低温靭性(vE-50℃)および音響異方性(音速比)を、以下の手法に従って評価した。その評価結果を、表3に示す。The microstructure, tensile strength (TS), yield ratio (YR), low temperature toughness (vE -50°C ) and acoustic anisotropy (sound velocity ratio) of each of the steel sheets thus obtained were evaluated according to the following methods. . Table 3 shows the evaluation results.

[ミクロ組織]
各鋼板から、1/4tの位置が観察位置となるように、ミクロ組織観察用の試験片を採取した。この試験片を、圧延方向と垂直な断面が観察面となるよう樹脂に埋め、鏡面研磨した。次いで、ナイタール腐食を実施した後、倍率5000倍の走査型電子顕微鏡で観察して組織の画像を撮影した。得られた画像を解析して、ミクロ組織分率を同定した。各組織の特定は、それぞれ以下の通りとする。
・焼戻しマルテンサイトおよび/またはベイナイト:セメンタイトを含む硬質相
・島状マルテンサイト:セメンタイトを含まない、円相当径1μm以下の硬質相
・焼入れままマルテンサイト:セメンタイトを含まない、円相当径1μm超えの硬質相
・フェライト:上記以外の母相
[Microstructure]
A test piece for microstructure observation was taken from each steel plate so that the position of 1/4t was the observation position. This test piece was embedded in resin so that the cross section perpendicular to the rolling direction was the observation surface, and mirror-polished. Then, after performing nital corrosion, the tissue was observed with a scanning electron microscope at a magnification of 5000 times and an image of the tissue was taken. The resulting images were analyzed to identify the microstructure fractions. The identification of each organization is as follows.
・Tempered martensite and/or bainite: a hard phase containing cementite ・Island martensite: a hard phase that does not contain cementite and has an equivalent circle diameter of 1 μm or less ・As-quenched martensite: does not contain cementite and has an equivalent circle diameter that exceeds 1 μm Hard phase/ferrite: Mother phase other than the above

さらに、EBSDにて組織解析を行い、トータルで1mm×1mmの面積について、方位差15度の大角粒界で囲まれた領域を結晶粒と定義し、結晶粒サイズ分布を算出し、円相当径で直径が30μm超の結晶粒の数密度を測定した。同様に1mm×1mmの面積において得られた結晶粒に対して、アスペクト比(=圧延方向の長さ/板厚方向の長さ)の平均値(平均アスペクト比)を求めた。 Furthermore, a structure analysis is performed by EBSD, and a region surrounded by large-angle grain boundaries with a misorientation of 15 degrees is defined as a crystal grain for a total area of 1 mm × 1 mm. measured the number density of grains with a diameter greater than 30 μm. Similarly, the average value (average aspect ratio) of the aspect ratios (=length in the rolling direction/length in the plate thickness direction) was determined for crystal grains obtained in an area of 1 mm×1 mm.

[引張強さ(TS)および降伏比(YR)]
鋼板の1/4tの位置から、圧延方向と垂直にJIS4号引張試験片を採取した。この引張試験片を用い、JIS Z2241の規定に準拠して引張試験を実施して、鋼板の引張強さ(TS)を評価した。引張強さが690MPa以上であれば、高強度であり合格とした。同様に、引張試験結果から降伏比(YR)も評価し、0.80以下であれば、合格とした。
[Tensile strength (TS) and yield ratio (YR)]
A JIS No. 4 tensile test piece was taken perpendicularly to the rolling direction from the position of 1/4t of the steel plate. Using this tensile test piece, a tensile test was carried out in accordance with JIS Z2241 to evaluate the tensile strength (TS) of the steel plate. If the tensile strength was 690 MPa or more, the strength was high and it was considered acceptable. Similarly, the yield ratio (YR) was also evaluated from the tensile test results, and if it was 0.80 or less, it was regarded as acceptable.

[低温靭性(vE-50℃)]
鋼板の1/4tの位置から、圧延方向と平行にJIS Z2202の規定に準拠してVノッチ試験片を採取した。このVノッチ試験片を用い、JIS Z2242の規定に準拠してシャルピー衝撃試験を実施し、-50℃におけるシャルピー吸収エネルギー(vE-50℃)を求めた。シャルピー吸収エネルギーは、鋼板の低温靭性の指標と見なすことができる。シャルピー衝撃試験は、各鋼板において3本の試験片(A,B,C)を採取して測定を行った。個々の測定結果を表3に示す。このフルサイズのシャルピー衝撃試験において、各試験片のvE-50℃が100J以上であればシャルピー靭性に優れるものと評価し合格とした。
[Low temperature toughness (vE -50°C )]
A V-notch test piece was taken from a position of 1/4t of the steel plate parallel to the rolling direction in accordance with JIS Z2202. Using this V-notch test piece, a Charpy impact test was carried out in accordance with JIS Z2242 to determine the Charpy absorbed energy at -50°C (vE -50°C ). The Charpy absorbed energy can be regarded as an index of the low temperature toughness of the steel sheet. In the Charpy impact test, three test pieces (A, B, C) were taken from each steel plate and measured. Table 3 shows individual measurement results. In this full-size Charpy impact test, if vE -50°C of each test piece was 100 J or more, it was evaluated as having excellent Charpy toughness and was accepted.

[音響異方性(音速比)]
鋼板の音響異方性を評価するために、JIS Z3060に規定されている横波音速比を評価した。ここで、横波音速比は、横波の振動方向を圧延直交方向(C方向)としたときの音速CSC(m/秒)に対する、横波の振動方向を圧延方向(L方向)としたときの音速CSL(m/秒)の比、CSL/CSCとして定義される値である。その測定結果を表3に示す。CSL/CSCが1.02以下となれば、音響異方性が少ないものと評価し合格とした。
[Acoustic anisotropy (sound velocity ratio)]
In order to evaluate the acoustic anisotropy of the steel sheet, the shear wave speed ratio specified in JIS Z3060 was evaluated. Here, the shear wave sound velocity ratio is the sound speed CSL when the transverse wave vibration direction is the rolling direction (L direction) with respect to the sound speed CSC (m/sec) when the transverse wave vibration direction is the direction perpendicular to the rolling direction (C direction). (m/s) ratio, a value defined as CSL/CSC. Table 3 shows the measurement results. If the CSL/CSC was 1.02 or less, it was evaluated as having little acoustic anisotropy and was judged as acceptable.

Figure 0007338811000003
Figure 0007338811000003

上記の各表から分かるように、発明例はいずれも、所定の成分組成およびミクロ組織を有していて、高強度、低温靭性、低降伏比および音響異方性が良好な鋼板が得られている。 As can be seen from the above tables, all of the invention examples provided steel sheets having a predetermined chemical composition and microstructure, high strength, low-temperature toughness, low yield ratio, and good acoustic anisotropy. there is

Claims (3)

質量%で、
C:0.02%以上0.15%以下、
Si:0.01%以上0.50%以下、
Mn:0.05%以上2.50%以下、
Ni:0.5%以上5.0%未満、
P:0.03%以下、
S:0.005%以下および
N:0.0010%以上0.0080%以下
を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物である成分組成を有し、
鋼板の表面から板厚方向に板厚の1/4の深さ位置におけるミクロ組織は、フェライト分率が5~95%、島状マルテンサイト分率が1~30%、残部が焼戻しマルテンサイトおよび/またはベイナイトであり、方位差15度以上の大角粒界で囲まれた領域を結晶粒としたとき、該結晶粒の平均アスペクト比が2.0未満であり、該結晶粒のうち円相当径で30μm超の結晶粒の数密度が250個/mm以下である鋼板。
in % by mass,
C: 0.02% or more and 0.15% or less,
Si: 0.01% or more and 0.50% or less,
Mn: 0.05% or more and 2.50% or less,
Ni: 0.5% or more and less than 5.0%,
P: 0.03% or less,
S: 0.005% or less and N: 0.0010% or more and 0.0080% or less, with the balance being Fe and unavoidable impurities,
The microstructure at a depth position of 1/4 of the plate thickness in the plate thickness direction from the surface of the steel plate has a ferrite fraction of 5 to 95%, an island martensite fraction of 1 to 30%, and the remainder being tempered martensite and / Or when a region surrounded by large-angle grain boundaries with a misorientation of 15 degrees or more is bainite, the average aspect ratio of the crystal grain is less than 2.0, and the equivalent circle diameter of the crystal grain is A steel sheet in which the number density of crystal grains of more than 30 μm is 250/mm 2 or less.
前記成分組成は、さらに、質量%で、
Nb:0.05%以下、
Al:0.100%以下
Cr:2.00%以下、
Mo:1.0%以下、
Cu:2.0%以下、
V:0.05%以下、
Ti:0.03%以下、
B:0.0030%以下、
Ca:0.007%以下、
REM:0.010%以下および
Mg:0.007%以下
から選択される1種以上を含有する、請求項1に記載の鋼板。
The component composition is further, in mass %,
Nb: 0.05% or less,
Al: 0.100% or less Cr: 2.00% or less,
Mo: 1.0% or less,
Cu: 2.0% or less,
V: 0.05% or less,
Ti: 0.03% or less,
B: 0.0030% or less,
Ca: 0.007% or less,
The steel sheet according to claim 1, containing at least one selected from REM: 0.010% or less and Mg: 0.007% or less.
請求項1または2に記載の鋼板の製造方法であって、
請求項1または2に記載の成分組成を有する鋼素材について、熱間圧延を行い、次いで第1の加熱保持を行い、次いで焼入れを行い、次いで第2の加熱保持を行い、次いで冷却処理を行う、鋼板の製造方法において、
前記熱間圧延では、仕上温度を900℃以上とし、
前記第1の加熱保持では、加熱温度をAc 点以上1000℃以下の温度域とし、
前記焼入れでは、鋼板の表面から板厚方向に板厚の1/4の深さ位置における600℃から300℃までの平均冷却速度を3℃/s以上とし、かつ冷却終了温度を300℃以下とし、
前記第2の加熱保持では、加熱温度をAc点以上Ac 点未満の温度域とし、
前記冷却処理では、鋼板の表面から板厚方向に板厚の1/4の深さ位置における700℃から500℃までの平均冷却速度を3℃/s以上とし、かつ冷却終了温度を500℃以下200℃以上とする、鋼板の製造方法。
A method for manufacturing a steel plate according to claim 1 or 2,
A steel material having the chemical composition according to claim 1 or 2 is subjected to hot rolling, followed by first heating and holding, then quenching, then second heating and holding, and then cooling treatment. , in the steel plate manufacturing method,
In the hot rolling, the finishing temperature is 900 ° C. or higher,
In the first heating and holding, the heating temperature is set to a temperature range of Ac 3 or more and 1000° C. or less,
In the quenching, the average cooling rate from 600 ° C. to 300 ° C. at a depth position of 1/4 of the plate thickness in the plate thickness direction from the surface of the steel plate is 3 ° C./s or more, and the cooling end temperature is 300 ° C. or less. ,
In the second heating and holding, the heating temperature is set to a temperature range of Ac 1 point or more and Ac 3 points or more,
In the cooling treatment, the average cooling rate from 700 ° C. to 500 ° C. at a depth position of 1/4 of the plate thickness in the plate thickness direction from the surface of the steel plate is 3 ° C./s or more, and the cooling end temperature is 500 ° C. or less. A method for manufacturing a steel sheet, wherein the temperature is 200°C or higher.
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