JP7410437B2 - steel plate - Google Patents

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JP7410437B2 JP2022531167A JP2022531167A JP7410437B2 JP 7410437 B2 JP7410437 B2 JP 7410437B2 JP 2022531167 A JP2022531167 A JP 2022531167A JP 2022531167 A JP2022531167 A JP 2022531167A JP 7410437 B2 JP7410437 B2 JP 7410437B2
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    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips

Description

本発明は、鋼板、特に大入熱溶接が適用される高強度鋼板に関するものである。 The present invention relates to steel plates, particularly high-strength steel plates to which high heat input welding is applied.

近年、高層建築に代表される溶接構造物の鉄骨に対する要求は、建築物の大型化、建造の高能率化、地震時の破壊に対する安全性(耐震性)の向上の観点から、高度化している。そして、溶接構造物の鉄骨に使用される厚鋼板には、高強度化、厚手化に加えて、大入熱溶接HAZの靭性の確保が求められている。なお、「大入熱溶接HAZ」とは、大入熱溶接によって形成された溶接熱影響部(Heat Affected Zone、HAZ)のことを意味する。以下、大入熱溶接HAZを単に、大入熱HAZという場合がある。大入熱溶接とは、大入熱の溶接であり、高能率なエレクトロスラグ溶接やサブマージアーク溶接などが例として挙げられる。 In recent years, the demands on steel frames for welded structures, such as high-rise buildings, have become more sophisticated from the viewpoints of larger buildings, higher construction efficiency, and improved safety against destruction during earthquakes (earthquake resistance). . Thick steel plates used for steel frames of welded structures are required not only to have high strength and thickness, but also to ensure toughness for high heat input welding HAZ. Note that "high heat input welding HAZ" means a weld heat affected zone (HAZ) formed by high heat input welding. Hereinafter, the high heat input welding HAZ may be simply referred to as the high heat input HAZ. High heat input welding is welding with large heat input, and examples include high-efficiency electroslag welding and submerged arc welding.

従来、高強度厚鋼板に上述の大入熱溶接を適用する場合、HAZにおいて良好な靱性を確保することは困難であるとされていた。例えば、引張強度780MPa級厚鋼板におけるエレクトロスラグ溶接部のHAZ靱性が、非特許文献1及び非特許文献2に示されている。非特許文献1の図6によれば、溶融線(Fusion Line、FL)、FLから1mm(HAZ1)、FLから3mm(HAZ3)、及びFLから5mm(HAZ5)のノッチ位置におけるシャルピー吸収エネルギーの平均値は40J以下である。また、非特許文献2の図3及び図5によれば、FLのノッチ位置におけるシャルピー吸収エネルギーの平均値は50J以下である。 Conventionally, when applying the above-described large heat input welding to high-strength thick steel plates, it has been considered difficult to ensure good toughness in the HAZ. For example, the HAZ toughness of electroslag welds in thick steel plates with a tensile strength of 780 MPa class is shown in Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2. According to FIG. 6 of Non-Patent Document 1, the average Charpy absorbed energy at the notch positions of the fusion line (FL), 1 mm from FL (HAZ1), 3 mm from FL (HAZ3), and 5 mm from FL (HAZ5) The value is 40J or less. Furthermore, according to FIGS. 3 and 5 of Non-Patent Document 2, the average value of Charpy absorbed energy at the notch position of the FL is 50 J or less.

このような問題に対して、厚鋼板に降伏比を低減させる2相域焼入れ処理を施し、フェライトとオーステナイトとの境界にMn、Cu、Ni等の合金元素を分布させることで、大入熱溶接HAZの靭性を改善した引張強度780MPa級厚鋼板が提案されている(例えば、特許文献1、参照)。この技術は、焼入れ性を高める合金元素の濃淡を生じさせ、HAZの合金濃度が低い領域に粒内ベイナイトを核生成させて組織を微細化することにより、HAZの靱性を高めるものである。 To solve these problems, high heat input welding is achieved by applying two-phase region hardening treatment to the thick steel plate to reduce the yield ratio, and by distributing alloying elements such as Mn, Cu, and Ni at the boundary between ferrite and austenite. A thick steel plate having a tensile strength of 780 MPa with improved HAZ toughness has been proposed (see, for example, Patent Document 1). This technique increases the toughness of the HAZ by creating a concentration of alloying elements that improve hardenability, and by nucleating intragranular bainite in regions of the HAZ where the alloy concentration is low to refine the structure.

また、Vの炭窒素化物(V(C、N))を利用して、HAZにおいて粒内フェライトを生成させ、組織を微細化することでHAZの靭性を高めた、降伏強度が325~500MPa級の厚鋼板が提案されている(例えば、特許文献2、参照)。この技術は、Nの含有量を低減すると共にCの含有量を増加させ、大入熱HAZにV(C、N)を析出させるための析出核としてMnSを利用するものである。 In addition, by using V carbonitride (V(C,N)), intragranular ferrite is generated in the HAZ and the structure is refined to improve the toughness of the HAZ, with a yield strength of 325 to 500 MPa. A thick steel plate has been proposed (see, for example, Patent Document 2). This technique reduces the N content and increases the C content, and utilizes MnS as a precipitation nucleus for precipitating V(C,N) in the high heat input HAZ.

また、特許文献3では、Ti、Al、OおよびNの含有量のバランスを制御することで結晶粒を微細化し、HAZの靱性を向上させる技術が開示されている。この技術は、粗大なオーステナイト粒の成長を、鋼中に分散させた微細なTiNによって抑制する効果と、Ti含有介在物を変態核として粒内フェライトの析出を促進する効果とを重畳している。 Further, Patent Document 3 discloses a technique for improving the toughness of the HAZ by controlling the balance of the contents of Ti, Al, O, and N to refine crystal grains. This technology combines the effect of suppressing the growth of coarse austenite grains with fine TiN dispersed in the steel and the effect of promoting the precipitation of intragranular ferrite using Ti-containing inclusions as transformation nuclei. .

特許文献4では、微細なCの濃化領域を分散させることによってHAZでのマルテンサイト・オーステナイト混合相(Martensite - Austenite constituent、MA)の生成を抑制し、HAZ靱性を向上させる技術が開示されている。特許文献4では、鋼に含まれるSi及びPの含有量を低減し、熱間圧延後の加速冷却及び熱処理の条件を制御して、セメンタイト及びパーライトの生成を抑制している。 Patent Document 4 discloses a technology for suppressing the formation of a martensite-austenite constituent (MA) mixed phase (Martensite-Austenite constituent, MA) in the HAZ by dispersing fine C-enriched regions and improving HAZ toughness. There is. In Patent Document 4, the content of Si and P contained in the steel is reduced, and the conditions of accelerated cooling and heat treatment after hot rolling are controlled to suppress the formation of cementite and pearlite.

日本国特開2010-280976号公報Japanese Patent Application Publication No. 2010-280976 日本国特開2007-327099号公報Japanese Patent Application Publication No. 2007-327099 国際公開第2017/183720号International Publication No. 2017/183720 日本国特開2017-155333号公報Japanese Patent Application Publication No. 2017-155333

Kazushige TOKUNO et al, 780-N/mm2 Class High Tensile Strength Steel Plate with Large-Heat-Input-Weldability and Low-Weld-Cracking-Susceptibility for Architectural Construction、NIPPON STEEL THECHNICAL REPORT No.75 November 1997, p.43~50Kazushige TOKUNO et al, 780-N/mm2 Class High Tensile Strength Steel Plate with Large-Heat-Input-Weldability and Low-Weld-Cracking-Susceptibility for Architectural Construction, NIPPON STEEL THECHNICAL REPORT No.75 November 1997, p. 43~50 廣田実、他5名、「オンライン製造プロセスによる建築構造用低降伏比780N/mm2級鋼材 その3 大入熱溶接部継手特性」、日本建築学会大会学術講演梗概集、2012年、No.1017Minoru Hirota, and 5 others, “Low yield ratio 780 N/mm 2nd class steel material for architectural structures using online manufacturing process Part 3: Characteristics of high heat input welded joints”, Abstracts of Academic Lectures at the Architectural Institute of Japan Conference, 2012, No. 1017

鋼板の高強度化を図るためには、鋼の焼入れ性の指標である炭素当量CeqWESを高めることが有効である。しかしながら、Mnなどの合金元素の含有量を増加させると、大入熱HAZは粗大なベイナイトが主体の組織となるだけでなく、脆化相であるマルテンサイト・オーステナイト混合相(Martensite - Austenite constituent、MA)の生成が促進される。MAは硬い相であり、破壊の起点となるので、MAが生成するHAZ靭性が低下する。 In order to increase the strength of a steel plate, it is effective to increase the carbon equivalent CeqWES, which is an index of the hardenability of steel. However, when the content of alloying elements such as Mn is increased, the high heat input HAZ not only becomes a structure consisting mainly of coarse bainite, but also a martensite-austenite mixed phase (Martensite - Austenite constituent), which is a brittle phase. production of MA) is promoted. Since MA is a hard phase and serves as a starting point for fracture, the toughness of the HAZ produced by MA decreases.

また、大入熱HAZは高温に加熱されるため、オーステナイトの粒成長が促進され、鋼の結晶粒が粗大化し、HAZ靭性が低下する。このように、鋼板を強度化するために炭素当量CeqWESを高めると、大入熱HAZにはMAが生成した粗大なベイナイト主体の組織が形成されて靭性が低下しやすくなる。 Furthermore, since the high heat input HAZ is heated to a high temperature, austenite grain growth is promoted, the crystal grains of the steel become coarser, and the HAZ toughness decreases. As described above, when the carbon equivalent CeqWES is increased in order to strengthen the steel sheet, a coarse bainite-based structure generated by MA is formed in the high heat input HAZ, and the toughness tends to decrease.

以上のように、強度を高める合金元素であるMn及びNiを含有する厚鋼板の場合、大入熱溶接HAZの靱性は、MAの生成、旧オーステナイトの粗大化によって著しく低下する。
しかしながら、上述した特許文献1~3では、オーステナイトの粒成長を抑制することはできるものの、その他の靭性低下の要因に対しては、対策が十分ではなかった。
特に、40mm以上の板厚の鋼板に大入熱溶接を行った場合、溶接部の冷却速度は、0.5℃/秒以下程度となり、通常の入熱の溶接部の冷却とは大きく異なる。しかしながら、従来このような溶接条件を想定した成分設計の指針はなかった。
また特許文献4では、Mn偏析部でのMA生成によるHAZ靱性劣化が避けられず、安定的にHAZ靱性を確保することが困難である。そのため、従来の厚鋼板の成分設計の指針に基づいて鋼板(母材)高強度化と、大入熱HAZの靭性の確保とを両立させることは困難であった。
As described above, in the case of thick steel plates containing Mn and Ni, which are alloying elements that increase strength, the toughness of the high heat input welding HAZ is significantly reduced due to the formation of MA and coarsening of prior austenite.
However, in the above-mentioned Patent Documents 1 to 3, although austenite grain growth can be suppressed, measures are not sufficient against other factors that reduce toughness.
In particular, when high heat input welding is performed on a steel plate with a thickness of 40 mm or more, the cooling rate of the weld is about 0.5° C./second or less, which is significantly different from the cooling of the weld with normal heat input. However, there have been no guidelines for component design assuming such welding conditions.
Further, in Patent Document 4, deterioration of HAZ toughness due to MA generation in the Mn segregation area is unavoidable, and it is difficult to stably secure HAZ toughness. Therefore, it has been difficult to simultaneously increase the strength of the steel plate (base material) and ensure the toughness of the high heat input HAZ based on the conventional guidelines for component design of thick steel plates.

本発明は、このような実情に鑑みなされたものであり、新たな成分設計の指針を提案し、これに基づいて、母材の強度及び大入熱溶接HAZの靭性の確保の両立が可能となる鋼板(大入熱溶接用高強度鋼板)を提供することを課題とするものである。 The present invention was made in view of these circumstances, and proposes a new guideline for component design, and based on this, it is possible to simultaneously ensure the strength of the base metal and the toughness of the high heat input welding HAZ. The object of the present invention is to provide a steel plate (a high-strength steel plate for large heat input welding).

本発明者らは、高強度鋼板の大入熱HAZを著しく脆化させるMAの生成を抑制するという視点から、鋼板(母材)の高強度化と大入熱HAZの靭性の確保とを両立させるために検討を行った。その結果、MAの生成は、鋼板に含まれるMnやNiなどの合金元素が局所的に濃化して形成されたミクロ偏析部に起因することがわかった。具体的には、ミクロ偏析部が溶接熱影響によって加熱され、冷却されると、相変態によって金属組織の一部がMAとなることがわかった。
本発明者らがさらに検討を行った結果、鋼成分(化学組成)Mn含有量とNi含有量との比であるMn/Niを0.80以下とすることが、ミクロ偏析部におけるMAの低減に有効であるという知見を得た。
The present inventors have achieved both high strength of the steel plate (base material) and securing of the toughness of the high heat input HAZ from the viewpoint of suppressing the generation of MA that significantly embrittles the high heat input HAZ of high strength steel sheets. We conducted a study to make this possible. As a result, it was found that the generation of MA was caused by micro-segregation areas formed by local concentration of alloying elements such as Mn and Ni contained in the steel sheet. Specifically, it was found that when the micro-segregation area is heated by the effect of welding heat and cooled, part of the metal structure becomes MA due to phase transformation.
As a result of further study by the present inventors, it was found that setting Mn/Ni, which is the ratio of Mn content to Ni content in steel components (chemical composition), to 0.80 or less is effective in reducing MA in micro-segregation areas. We obtained the knowledge that it is effective for

また、HAZの結晶粒の粗大化の抑制には、粒内変態の生成核として作用するTi系酸化物の利用が有効である。 Furthermore, in order to suppress the coarsening of crystal grains in the HAZ, it is effective to use Ti-based oxides that act as nuclei for intragranular transformation.

このように、上述の方法でMAの生成を抑制した上で、Ti系酸化物を活用し、結晶粒の微細化を図ることによって、母材の強度及び大入熱HAZの靭性の確保の両立が可能となる、という新たな知見を得た。 In this way, by suppressing the generation of MA using the method described above and using Ti-based oxides to refine the crystal grains, it is possible to achieve both the strength of the base material and the toughness of the high heat input HAZ. We obtained new knowledge that it is possible.

本発明はこのような知見に基づいてなされたものであり、その要旨は以下のとおりである。 The present invention has been made based on such knowledge, and the gist thereof is as follows.

本発明の一態様に係る鋼板は、化学組成が、質量%で、C:0.12%以上、0.18%以下、Mn:0.50%以上、1.50%以下、Ni:1.00%以上、3.00%以下、Ti:0.005%以上、0.020%以下、O:0.0010%以上、0.0040%以下、B:0.0003%以上、0.0030%以下、Cu:0%以上、2.0%以下、Cr:0%以上、1.0%以下、Mo:0%以上、1.00%以下、W:0%以上、1.00%以下、Co:0%以上、1.0%以下、Nb:0%以上、0.100%以下、V:0%以上、0.10%以下、Ca:0%以上、0.0050%以下、REM:0%以上、0.0050%以下、Zr:0%以上、0.0050%以下、Si:0.30%以下、P:0.015%以下、S:0.005%以下、N:0.0010%以上、0.0100%以下Al:0.0030%以下を含有し、残部がFe及び不純物からなり、Mn及びNiの含有量の比であるMn/Niが0.80以下であり、下記(1)式で計算される炭素当量CeqWESが、0.43%以上、0.53%以下であり、引張強度が780MPa以上、930MPa以下であり、降伏強度が630MPa以上、750MPa以下であり、降伏比が85%以下であり、板厚が40mm以上、120mm以下であり、表面から板厚の1/4の位置で225点以上のビッカース硬さを測定し、前記ビッカース硬さの、小さいほうから20%までの値の平均値をHvmin、大きいほうから20%までの値の平均値をHvmaxとしたとき、Hvmin/Hvmaxが0.85以下である。
CeqWES=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14・・・(1)
ここで、(1)式中の、C、Mn、Si、Ni、Cr、Mo、Vは各元素の含有量[質量%]であり、含有しない元素の項には0を代入する。
][1]に記載の鋼板は、前記化学組成が、質量%で、Cu:0.1%以上、2.0%以下、Cr:0.1%以上、1.0%以下、Mo:0.10%以上、1.00%以下、W:0.10%以上、1.00%以下、Co:0.1%以上、1.0%以下、Nb:0.005%以上、0.100%以下、V:0.005%以上、0.10%以下、Ca:0.0001%以上、0.0050%以下、REM:0.0001%以上、0.0050%以下、Zr:0.0001%以上、0.0050%以下からなる群から選択されるいずれか1種以上を含有してもよい。
本発明の別の態様に係る鋼板は、化学組成が、質量%で、
C :0.030%以上、0.080%以下、
Mn:0.30%以上、1.30%以下、
Ni:1.30%以上、7.00%以下、
Ti:0.005%以上、0.020%以下、
O :0.0010%以上、0.0040%以下、
B :0%以上、0.0050%以下、
Cu:0.60%以上、2.00%以下、
Cr:0%以上、1.0%以下、
Mo:0%以上、1.00%以下、
W :0%以上、1.00%以下、
Co:0%以上、1.0%以下、
Nb:0%以上、0.100%以下、
V :0%以上、0.10%以下、
Ca:0%以上、0.0050%以下、
REM:0%以上、0.0050%以下、
Zr:0%以上、0.0050%以下、
Si:0.10%以下、
P :0.010%以下、
S :0.005%以下、
N :0.0060%以下
Al:0.0030%以下
を含有し、
残部がFe及び不純物からなり、
Mn及びNiの含有量の比であるMn/Niが0.80以下であり、
下記(1)式で計算される炭素当量CeqWESが、0.45%以上、0.70%以下であり、
下記(2)式で計算されるCeqIIWが、0.65%以上、0.90%以下であり、
引張強度が780MPa以上、930MPa以下であり、
降伏強度が630MPa以上、750MPa以下であり、
降伏比が85%以下であり、
板厚が40mm以上、120mm以下であり、
表面から板厚の1/4の位置で225点以上のビッカース硬さを測定し、前記ビッカース硬さの、小さいほうから20%までの値の平均値をHvmin、大きいほうから20%までの値の平均値をHvmaxとしたとき、Hvmin/Hvmaxが0.85以下である。
CeqWES=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14・・・(1)
CeqIIW(%)=C+Mn/6+Cu/15+Ni/15+Cr/5+Mo/5+V/5・・・(2)
ここで、(1)式中の、C、Mn、Si、Ni、Cr、Mo、Vは各元素の含有量[質量%]であり、含有しない元素の項には0を代入する。
ここで、上記(2)式中のC、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、Vは質量%で表した各元素の鋼板中の含有量であり、含有しない元素の項には0を代入する。
][]に記載の鋼板は、下記(3)式で計算される焼入れ性倍数DIが10.0inch以上、21.0inch以下であってもよい。
DI(inch)=0.5×fB×C0.5×(1+0.64×Si)×(1+4.1×Mn)×(1+0.27×Cu)×(1+0.52×Ni)×(1+2.33×Cr)×(1+3.14×Mo)・・・(3)
ここで、上記式(3)中のC、Si、Mn、Si、Cu、Ni、Cr、Moは、質量%で表した各元素の鋼板中の含有量であり、含有しない元素の項には0を代入する。fBはBが0.0004%以下の場合は1.0であり、0.0004%超の場合は1.3である。
][]又は[]に記載の鋼板は、前記化学組成が、質量%で、Cr:0.1%以上、1.0%以下、Mo:0.10%以上、1.00%以下、W:0.10%以上、1.00%以下、Co:0.1%以上、1.0%以下、Nb:0.005%以上、0.100%以下、V:0.005%以上、0.10%以下、B:0%以上、0.0004%以下、Ca:0.0001%以上、0.0050%以下、REM:0.0001%以上、0.0050%以下、Zr:0.0001%以上、0.0050%以下、からなる群から選択されるいずれか1種以上を含有してもよい。
][1]~[]の何れか1項に記載の鋼板は、前記化学組成が、P:0.003%以上、0.010%以下を含有してもよい。
][1]~[]の何れか1項に記載の鋼板は、前記Hvmin及び前記Hvmaxが、下記(8)式及び(9)式を満足してもよい。
780≦0.25×Hvmin+1.07×Hvmax+387≦930・・・(8)
-0.00146×Hvmin+0.00246×Hvmax+0.659×Hvmin/Hvmax-0.163≦0.85・・・(9)
][1]~[]の何れか1項に記載の鋼板は、鋼板表面を起点として深さ方向に3mmまでの領域において、ビッカース硬さの最大値Hvsが320以下であってもよい。
][1]~[]の何れか1項に記載の鋼板は、鋼板表面を起点として深さ方向に3mmまでの領域におけるビッカース硬さの最大値Hvsと鋼板1/4厚位置におけるビッカース硬さHvqとの差ΔHvが70以下であってもよい。ただし、ΔHv=Hvs-Hvqである。
10][1]~[]の何れか1項に記載の鋼板は、60~150kJ/mmの入熱に相当する溶接熱サイクルを付与したときの再現HAZにおける0℃でのシャルピー吸収エネルギーが平均100J以上であってもよい。



[ 1 ] The steel sheet according to one embodiment of the present invention has a chemical composition in mass %: C: 0.12% or more and 0.18% or less, Mn: 0.50% or more and 1.50% or less, Ni : 1.00% or more, 3.00% or less, Ti: 0.005% or more, 0.020% or less, O: 0.0010% or more, 0.0040% or less, B: 0.0003% or more, 0 .0030% or less , Cu: 0% or more, 2.0% or less, Cr: 0% or more, 1.0% or less, Mo: 0% or more, 1.00% or less, W: 0% or more, 1.00 % or less, Co: 0% or more, 1.0% or less, Nb: 0% or more, 0.100% or less, V: 0% or more, 0.10% or less, Ca: 0% or more, 0.0050% or less , REM: 0% or more, 0.0050% or less, Zr: 0% or more, 0.0050% or less, Si: 0.30% or less, P: 0.015% or less, S: 0.005% or less, N : 0.0010% or more, 0.0100% or less Al: Contains 0.0030% or less , the remainder consists of Fe and impurities, and the Mn/Ni content ratio of Mn and Ni is 0.80 or less. Yes, the carbon equivalent CeqWES calculated by the following formula (1) is 0.43% or more and 0.53% or less, the tensile strength is 780MPa or more and 930MPa or less, and the yield strength is 630MPa or more and 750MPa or less. The yield ratio is 85% or less, the plate thickness is 40 mm or more and 120 mm or less, and the Vickers hardness is measured at 225 points or more at a position 1/4 of the plate thickness from the surface. , Hvmin/Hvmax is 0.85 or less, where Hvmin is the average value of the values from the smallest to 20%, and Hvmax is the average value of the values from the largest to 20% .
CeqWES=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14...(1)
Here, in formula (1), C, Mn, Si, Ni, Cr, Mo, and V are the contents [mass%] of each element, and 0 is substituted for the terms of elements that are not contained.
[ 2 ] The steel plate according to [1] has the chemical composition, in mass%, Cu: 0.1% or more and 2.0% or less, Cr: 0.1% or more and 1.0% or less, Mo : 0.10% or more, 1.00% or less, W: 0.10% or more, 1.00% or less, Co: 0.1% or more, 1.0% or less, Nb: 0.005% or more, 0 .100% or less, V: 0.005% or more, 0.10% or less, Ca: 0.0001% or more, 0.0050% or less, REM: 0.0001% or more, 0.0050% or less, Zr: 0 It may contain at least one selected from the group consisting of 0.0001% or more and 0.0050% or less.
[ 3 ] The steel plate according to another aspect of the present invention has a chemical composition in mass%,
C: 0.030% or more, 0.080% or less,
Mn: 0.30% or more, 1.30% or less,
Ni: 1.30% or more, 7.00% or less,
Ti: 0.005% or more, 0.020% or less,
O: 0.0010% or more, 0.0040% or less,
B: 0% or more, 0.0050% or less,
Cu: 0.60% or more, 2.00% or less,
Cr: 0% or more, 1.0% or less,
Mo: 0% or more, 1.00% or less,
W: 0% or more, 1.00% or less,
Co: 0% or more, 1.0% or less,
Nb: 0% or more, 0.100% or less,
V: 0% or more, 0.10% or less,
Ca: 0% or more, 0.0050% or less,
REM: 0% or more, 0.0050% or less,
Zr: 0% or more, 0.0050% or less,
Si: 0.10% or less,
P: 0.010% or less,
S: 0.005% or less,
N: 0.0060% or less ,
Al: 0.0030% or less
Contains
The remainder consists of Fe and impurities,
Mn/Ni, which is the ratio of Mn and Ni content, is 0.80 or less,
The carbon equivalent CeqWES calculated by the following formula (1) is 0.45% or more and 0.70% or less,
CeqIIW calculated by the following formula (2) is 0.65% or more and 0.90% or less,
The tensile strength is 780 MPa or more and 930 MPa or less,
The yield strength is 630 MPa or more and 750 MPa or less,
The yield ratio is 85% or less,
The plate thickness is 40 mm or more and 120 mm or less,
Measure the Vickers hardness at 225 points or more at a position 1/4 of the plate thickness from the surface, and calculate the average value of the Vickers hardness values from the smallest to 20% as Hvmin, and the value from the largest to 20%. When the average value of is set as Hvmax, Hvmin/Hvmax is 0.85 or less.
CeqWES=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14...(1)
CeqIIW (%) = C+Mn/6+Cu/15+Ni/15+Cr/5+Mo/5+V/5...(2)
Here, in formula (1), C, Mn, Si, Ni, Cr, Mo, and V are the contents [mass%] of each element, and 0 is substituted for the terms of elements that are not contained.
Here, C, Mn, Cu, Ni, Cr, Mo, and V in the above formula (2) are the contents of each element in the steel sheet expressed in mass %, and 0 is substituted for the terms of elements that are not contained. do.
[ 4 ] The steel plate described in [ 3 ] may have a hardenability multiple DI of 10.0 inches or more and 21.0 inches or less, which is calculated by the following formula (3).
DI (inch)=0.5×fB×C 0.5 ×(1+0.64×Si)×(1+4.1×Mn)×(1+0.27×Cu)×(1+0.52×Ni)×(1+2 .33×Cr)×(1+3.14×Mo)...(3)
Here, C, Si, Mn, Si, Cu, Ni, Cr, and Mo in the above formula (3) are the contents of each element in the steel sheet expressed in mass %, and the terms of elements not contained are Assign 0. fB is 1.0 when B is 0.0004% or less, and is 1.3 when B is over 0.0004%.
[ 5 ] The steel plate according to [ 3 ] or [ 4 ] has the chemical composition, in mass %, of Cr: 0.1% or more and 1.0% or less, Mo: 0.10% or more, and 1.00%. % or less, W: 0.10% or more, 1.00% or less, Co: 0.1% or more, 1.0% or less, Nb: 0.005% or more, 0.100% or less, V: 0.005 % or more, 0.10% or less, B: 0% or more, 0.0004% or less, Ca: 0.0001% or more, 0.0050% or less, REM: 0.0001% or more, 0.0050% or less, Zr : Any one or more selected from the group consisting of 0.0001% or more and 0.0050% or less may be contained.
[ 6 ] In the steel plate according to any one of [1] to [ 5 ], the chemical composition may contain P: 0.003% or more and 0.010% or less.
[ 7 ] In the steel plate according to any one of [1] to [ 6 ], the Hvmin and the Hvmax may satisfy the following formulas (8) and (9).
780≦0.25×Hvmin+1.07×Hvmax+387≦930...(8)
-0.00146×Hvmin+0.00246×Hvmax+0.659×Hvmin/Hvmax-0.163≦0.85...(9)
[ 8 ] The steel plate according to any one of [1] to [ 7 ] has a maximum Vickers hardness Hvs of 320 or less in a region up to 3 mm in the depth direction starting from the steel plate surface. good.
[ 9 ] The steel plate according to any one of [1] to [ 8 ] has a maximum Vickers hardness Hvs in a region up to 3 mm in the depth direction starting from the steel plate surface and a steel plate at a 1/4 thickness position. The difference ΔHv from the Vickers hardness Hvq may be 70 or less. However, ΔHv=Hvs−Hvq.
[ 10 ] The steel plate described in any one of [1] to [ 9 ] has a Charpy absorbed energy at 0°C in a simulated HAZ when subjected to a welding heat cycle corresponding to a heat input of 60 to 150 kJ/mm. may be 100 J or more on average.



本発明によれば、新たな成分設計の指針に基づく、母材の強度及び大入熱溶接HAZの靭性の確保の両立が可能となる鋼板(大入熱溶接用高強度鋼板)を提供することができる。 According to the present invention, there is provided a steel plate (high-strength steel plate for high heat input welding) that is capable of ensuring both the strength of the base material and the toughness of the high heat input welding HAZ based on new component design guidelines. I can do it.

熱サイクル試験の試験片形状を示す図である。It is a figure which shows the test piece shape of a thermal cycle test.

[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態に係る大入熱溶接用高強度鋼板(以下、単に鋼板と呼称する場合がある)について説明する。まず、本発明を完成するに至った本発明者らの検討結果や、得られた新たな知見について詳述する。
[First embodiment]
Hereinafter, a high-strength steel plate for large heat input welding (hereinafter sometimes simply referred to as a steel plate) according to a first embodiment of the present invention will be described. First, the results of the studies conducted by the inventors that led to the completion of the present invention and the new knowledge obtained will be described in detail.

第1実施形態に係る鋼板は、焼入れ性を高める合金元素であるC、Mn、Niを含有する。そして、第1実施形態に係る鋼板は、鋼を溶製、鋳造して得られた鋼片に熱間圧延を施すことで製造される。このようにして製造される鋼板は、鋳造時の凝固によって凝固組織の界面に形成されるミクロ偏析部を有している。このミクロ偏析部のMn、Niなどの合金元素の濃化は、溶接の熱影響のような短時間の加熱では解消され難い。そのため、C、Mn、Niを含有する鋼板に大入熱溶接を適用した場合、HAZのミクロ偏析部は、加熱によってCが濃化した残留オーステナイトとなり、冷却後に硬質のMAとなる。このようなMAは破壊の起点となってHAZ靭性を低下させるので、HAZ靭性の向上には、安定なオーステナイトの残留、換言すると残留オーステナイトの生成を抑制することが望ましい。そして、本発明者らは、鋭意検討の結果、MnはNiに比較して、大入熱HAZの冷却時における残留オーステナイトの分解を遅延させるという新たな知見を得た。 The steel plate according to the first embodiment contains C, Mn, and Ni, which are alloying elements that improve hardenability. The steel plate according to the first embodiment is manufactured by hot rolling a steel piece obtained by melting and casting steel. The steel sheet manufactured in this manner has micro-segregation portions formed at the interface of the solidified structure due to solidification during casting. The concentration of alloying elements such as Mn and Ni in this micro-segregation area is difficult to eliminate by short-term heating such as the thermal effect of welding. Therefore, when high heat input welding is applied to a steel plate containing C, Mn, and Ni, the micro-segregation part of the HAZ becomes retained austenite with concentrated C due to heating, and becomes hard MA after cooling. Since such MA becomes a starting point for fracture and reduces HAZ toughness, in order to improve HAZ toughness, it is desirable to retain stable austenite, in other words, to suppress the formation of retained austenite. As a result of intensive studies, the present inventors have obtained a new finding that, compared to Ni, Mn delays the decomposition of retained austenite during cooling of a high heat input HAZ.

上述したように、大入熱HAZの冷却時において、ミクロ偏析部の残留オーステナイトが分解されずに室温まで冷却されると、この残留オーステナイトがMAとなって、HAZの靱性が劣化する。Mnは、Niと比較すると、残留オーステナイトの分解を遅延させることから、MAの増加を招きやすいと考えられる。換言すると、NiはMnよりも大入熱HAZの靭性に及ぼす悪影響が小さいと考えられる。そこで、本発明者らは、鋼中のMnの含有量とNiの含有量とのバランスに着眼し、両者の比率の適正化を図ることによって鋼の焼入れ性を高めつつMAの生成量を抑制できると考えた。具体的には、本発明者らは、鋼中のMnの含有量をNiの含有量で除した比であるMn/Niが0.80以下になると、大入熱HAZにおけるMAの生成量が低減する現象を見出した。この現象は、加熱時にミクロ偏析部にCが濃化して生成する残留オーステナイトが分解される際、すなわち残留オーステナイトがフェライトとセメンタイトとに変態する際の異相界面におけるC原子の分配挙動に及ぼすMn原子とNi原子との影響の違いに起因すると推察される。 As described above, when a high heat input HAZ is cooled, if the retained austenite in the micro-segregation part is cooled to room temperature without being decomposed, this retained austenite becomes MA and the toughness of the HAZ deteriorates. Since Mn delays the decomposition of retained austenite compared to Ni, it is considered that Mn tends to cause an increase in MA. In other words, Ni is considered to have a smaller adverse effect on the toughness of the high heat input HAZ than Mn. Therefore, the present inventors focused on the balance between the Mn content and the Ni content in the steel, and by optimizing the ratio of the two, suppressed the amount of MA generated while increasing the hardenability of the steel. I thought it could be done. Specifically, the present inventors found that when Mn/Ni, which is the ratio of the Mn content divided by the Ni content in steel, becomes 0.80 or less, the amount of MA produced in the high heat input HAZ increases. We found a phenomenon that reduces This phenomenon is due to the effect of Mn atoms on the distribution behavior of C atoms at the interface of different phases when retained austenite, which is generated by concentration of C in micro-segregation areas during heating, is decomposed, that is, when retained austenite is transformed into ferrite and cementite. It is presumed that this is due to the difference in the influence between the Ni atoms and the Ni atoms.

また、本発明者らは、大入熱溶接によって加熱された際に、ミクロ偏析部に濃化するCの含有量が多くなるほど、冷却時における残留オーステナイトの分解が促進され、大入熱HAZにおいて、MAの生成が抑制されることを見出した。このように、鋼中のCの含有量が多いほどHAZのMAが低減する現象は、残留オーステナイトからセメンタイトを生成させる駆動力がCによって増加することが原因であると推察される。本発明者らは、さらに検討を進めた結果、鋼成分において、Mn/Niを0.80以下とすると、大入熱HAZでは、冷却時における残留オーステナイトの分解がより促進され、ミクロ偏析部におけるMAの生成を、さらに抑制できることがわかった。 In addition, the present inventors have found that when heated by high heat input welding, the higher the content of C that concentrates in the micro-segregation zone, the more the decomposition of retained austenite during cooling is promoted. , found that the production of MA was suppressed. The phenomenon in which the MA of the HAZ decreases as the C content in the steel increases is presumed to be due to the fact that C increases the driving force for producing cementite from retained austenite. As a result of further studies, the present inventors found that when Mn/Ni is set to 0.80 or less in the steel composition, the decomposition of retained austenite during cooling is promoted in a high heat input HAZ, and It was found that the production of MA could be further suppressed.

また、大入熱溶接用高強度鋼板では、結晶粒の粗大化が大入熱HAZの靱性を劣化させる原因となる。HAZの結晶粒の粗大化を抑制する有効な方法の一つは、Ti系酸化物を生成核とする粒内変態の利用である。本発明者らは、大入熱溶接を模擬した再現熱サイクルを付与した鋼に対して、金属組織と靱性との関係を調査した。その結果、鋼中に分散させたTi系酸化物によって粒内変態を促進させることで結晶粒を微細化すると共に、Mn/Niを0.80以下としてMAの生成を抑制することによって、大入熱HAZの靱性を顕著に向上し得ることを見出した。 In addition, in high-strength steel plates for high heat input welding, coarsening of crystal grains causes deterioration of toughness of the high heat input HAZ. One effective method for suppressing the coarsening of HAZ crystal grains is the use of intragranular transformation using Ti-based oxides as production nuclei. The present inventors investigated the relationship between metal structure and toughness for steel subjected to a simulated thermal cycle simulating high heat input welding. As a result, by promoting intragranular transformation with Ti-based oxides dispersed in steel, grains are made finer, and by suppressing the formation of MA by setting Mn/Ni to 0.80 or less, large amounts of It has been found that the toughness of thermal HAZ can be significantly improved.

このように、本発明者らは、鋼板にTiを0.005%以上含有させることによってTi酸化物を分散させ、大入熱HAZの結晶粒の微細化を図った。そして、Ti酸化物による結晶粒の微細化を図るために、Alの含有量を制限する。これは、鋼板中のAlの含有量が増えると、鋼板中のOがAl系酸化物の生成のために消費されやすくなり、Ti系酸化物の生成が抑制されるためである。したがって、本実施形態に係る鋼板に含まれるAlの量は、0.003%以下に制限される。一方、Tiの含有量を0.020%以下に制限することで、ミクロンサイズの粗大なTiNの生成を回避することができる。また、HAZ靭性に影響を及ぼすような粗大な介在物が生成しないように、Oの含有量は0.0040%以下に制限される。 In this way, the present inventors dispersed Ti oxide by making the steel sheet contain 0.005% or more of Ti, thereby aiming to refine the crystal grains of the high heat input HAZ. Then, in order to make the crystal grains finer by using Ti oxide, the content of Al is limited. This is because as the Al content in the steel sheet increases, O in the steel sheet becomes more likely to be consumed to generate Al-based oxides, and the generation of Ti-based oxides is suppressed. Therefore, the amount of Al contained in the steel plate according to this embodiment is limited to 0.003% or less. On the other hand, by limiting the Ti content to 0.020% or less, generation of micron-sized coarse TiN can be avoided. Further, the content of O is limited to 0.0040% or less to prevent formation of coarse inclusions that would affect HAZ toughness.

更に、本実施形態に係る鋼板では、大入熱HAZの靱性の劣化を抑制するため、炭素当量CeqWESの上限を制限し、C、Mn、Si、Ni、Cr、Mo、Vの含有量を所定の範囲とする。本発明者らの検討の結果、炭素当量CeqWESを0.70%以下に制限すれば、大入熱HAZの靭性を確保できることがわかった。CeqWESが0.70%を超えると、MAが生成し、HAZ靱性が顕著に劣化する。炭素当量CeqWESは、合金元素の含有量によって下記式(1)によって求めることができる。 Furthermore, in the steel plate according to the present embodiment, in order to suppress deterioration of toughness in the high heat input HAZ, the upper limit of the carbon equivalent CeqWES is limited, and the contents of C, Mn, Si, Ni, Cr, Mo, and V are set to a predetermined value. The range shall be . As a result of studies conducted by the present inventors, it has been found that the toughness of the high heat input HAZ can be ensured by limiting the carbon equivalent CeqWES to 0.70% or less. When CeqWES exceeds 0.70%, MA is generated and HAZ toughness is significantly deteriorated. The carbon equivalent CeqWES can be determined by the following formula (1) depending on the content of alloying elements.

CeqWES=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14 … (1) CeqWES=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14... (1)

ここで、(1)式中の、C、Mn、Si、Ni、Cr、Mo、Vは鋼板における各元素の含有量[質量%]であり、含有しない元素の項には0を代入する。 Here, in formula (1), C, Mn, Si, Ni, Cr, Mo, and V are the contents [mass %] of each element in the steel sheet, and 0 is substituted for the terms of elements that are not contained.

以下、本実施形態に係る鋼板の化学組成(鋼組成)について説明する。以下の各化学組成の説明では、質量%を単に%と表記する。
第1実施形態に係る鋼板は、化学組成が、質量%で、
C :0.03%以上、0.18%以下、
Mn:0.30%以上、1.50%以下、
Ni:1.00%以上、7.00%以下、
Ti:0.005%以上、0.020%以下、
O :0.0010%以上、0.0040%以下、
B :0%以上、0.0050%以下、
Cu:0%以上、2.0%以下、
Cr:0%以上、1.0%以下、
Mo:0%以上、1.00%以下、
W :0%以上、1.00%以下、
Co:0%以上、1.0%以下、
Nb:0%以上、0.100%以下、
V :0%以上、0.10%以下、
Ca:0%以上、0.0050%以下、
REM:0%以上、0.0050%以下、
Zr:0%以上、0.0050%以下
Si:0.30%以下、
P :0.015%以下、
S :0.005%以下、
N :0.0100%以下、
Al:0.0030%以下
を含有し、
残部がFe及び不純物からなり、
Mn及びNiの含有量の比であるMn/Niが0.80以下であり、
下記(1)式で計算される炭素当量CeqWESが0.43%以上、0.70%以下であり、
引張強度が780MPa以上、930MPa以下であり、
降伏強度が630MPa以上、750MPa以下であり、
降伏比が85%以下であり、
板厚が40mm以上、120mm以下であり、
表面から板厚の1/4の位置で225点以上のビッカース硬さを測定し、前記ビッカース硬さの、小さいほうから20%までの値の平均値をHvmin、大きいほうから20%までの値の平均値をHvmaxとしたとき、Hvmin/Hvmaxが0.85以下である。
CeqWES=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14・・・(1)
ここで、(1)式中の、C、Mn、Si、Ni、Cr、Mo、Vは各元素の含有量[質量%]であり、含有しない元素の項には0を代入する。
The chemical composition (steel composition) of the steel plate according to this embodiment will be explained below. In the description of each chemical composition below, mass % is simply expressed as %.
The steel plate according to the first embodiment has a chemical composition in mass%,
C: 0.03% or more, 0.18% or less,
Mn: 0.30% or more, 1.50% or less,
Ni: 1.00% or more, 7.00% or less,
Ti: 0.005% or more, 0.020% or less,
O: 0.0010% or more, 0.0040% or less,
B: 0% or more, 0.0050% or less,
Cu: 0% or more, 2.0% or less,
Cr: 0% or more, 1.0% or less,
Mo: 0% or more, 1.00% or less,
W: 0% or more, 1.00% or less,
Co: 0% or more, 1.0% or less,
Nb: 0% or more, 0.100% or less,
V: 0% or more, 0.10% or less,
Ca: 0% or more, 0.0050% or less,
REM: 0% or more, 0.0050% or less,
Zr: 0% or more, 0.0050% or less Si: 0.30% or less,
P: 0.015% or less,
S: 0.005% or less,
N: 0.0100% or less,
Contains Al: 0.0030% or less,
The remainder consists of Fe and impurities,
Mn/Ni, which is the ratio of Mn and Ni content, is 0.80 or less,
The carbon equivalent CeqWES calculated by the following formula (1) is 0.43% or more and 0.70% or less,
The tensile strength is 780 MPa or more and 930 MPa or less,
The yield strength is 630 MPa or more and 750 MPa or less,
The yield ratio is 85% or less,
The plate thickness is 40 mm or more and 120 mm or less,
Measure the Vickers hardness at 225 points or more at a position 1/4 of the plate thickness from the surface, and calculate the average value of the Vickers hardness values from the smallest to 20% as Hvmin, and the value from the largest to 20%. When the average value of is set as Hvmax, Hvmin/Hvmax is 0.85 or less.
CeqWES=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14...(1)
Here, in formula (1), C, Mn, Si, Ni, Cr, Mo, and V are the contents [mass%] of each element, and 0 is substituted for the terms of elements that are not contained.

(C:0.03%以上、0.18%以下)
Cは、鋼の焼入れ性を高めて高強度化に寄与する元素である。本実施形態では、Cの含有量は0.03%以上である。Cの含有量は、好ましくは0.035%以上であり、より好ましくは0.04%以上である。一方、セメンタイトの過度な生成を防止して靱性を確保するという観点から、本実施形態では、Cの含有量は0.18%以下である。Cの含有量は、好ましくは0.17%以下であり、より好ましくは0.16%以下である。
(C: 0.03% or more, 0.18% or less)
C is an element that improves the hardenability of steel and contributes to high strength. In this embodiment, the C content is 0.03% or more. The content of C is preferably 0.035% or more, more preferably 0.04% or more. On the other hand, from the viewpoint of preventing excessive production of cementite and ensuring toughness, in this embodiment, the C content is 0.18% or less. The content of C is preferably 0.17% or less, more preferably 0.16% or less.

(Mn:0.30%以上、1.50%以下)
Mnは、鋼の焼入れ性を高めて高強度化に寄与する元素であり、本実施形態ではMnの含有量は0.30%以上である。Mnの含有量は、好ましくは0.40%以上であり、より好ましくは0.50%以上である。一方、大入熱HAZにおけるMAの生成を抑制し、靱性を確保するという観点から、本実施形態では、Mnの含有量は1.50%以下である。Mnの含有量は、好ましくは1.40%以下であり、より好ましくは1.30%以下であり、さらに好ましくは1.20%以下である。
(Mn: 0.30% or more, 1.50% or less)
Mn is an element that improves the hardenability of steel and contributes to high strength, and in this embodiment, the Mn content is 0.30% or more. The Mn content is preferably 0.40% or more, more preferably 0.50% or more. On the other hand, in this embodiment, the Mn content is 1.50% or less from the viewpoint of suppressing the generation of MA in the high heat input HAZ and ensuring toughness. The Mn content is preferably 1.40% or less, more preferably 1.30% or less, and even more preferably 1.20% or less.

(Ni:1.00%以上、7.00%以下)
Niは、鋼の焼入れ性を高めて高強度化に寄与する元素であり、同時に、大入熱HAZの靱性を高める元素でもある。強度および靭性を確保するという観点から、本実施形態では、Niの含有量は、1.00%以上である。Niの含有量は、好ましくは1.20%以上であり、より好ましくは1.40%以上であり、さらに好ましくは1.50%以上である。一方、Niは高価な元素であり、製造コストの上昇を抑制するという観点から、本実施形態では、Niの含有量は7.00%以下である。Niの含有量は、好ましくは6.50%以下であり、より好ましくは6.00%以下であり、さらに好ましくは5.50%以下である。
(Ni: 1.00% or more, 7.00% or less)
Ni is an element that improves the hardenability of steel and contributes to high strength, and at the same time, it is an element that increases the toughness of a high heat input HAZ. From the viewpoint of ensuring strength and toughness, in this embodiment, the Ni content is 1.00% or more. The Ni content is preferably 1.20% or more, more preferably 1.40% or more, and still more preferably 1.50% or more. On the other hand, Ni is an expensive element, and from the viewpoint of suppressing an increase in manufacturing costs, in this embodiment, the Ni content is 7.00% or less. The Ni content is preferably 6.50% or less, more preferably 6.00% or less, and still more preferably 5.50% or less.

(Mn/Ni:0.80以下)
Mn及びNiはともに鋼の高強度化に寄与する元素であるが、大入熱HAZにおいて、MnはNiに比べてMAの生成を促進しやすいことから、Mnの含有量はNiの含有量よりも少ないことが好ましい。大入熱HAZの高強度化を図りつつ靱性を確保するという観点から、本実施形態の鋼板において、鋼中のMnの含有量をNiの含有量で除した比であるMn/Niは0.80以下である。Mn/Niは、好ましくは0.70以下であり、より好ましくは0.60以下である。なお、Mn/Niは、Mnの含有量の下限をNiの含有量の上限で除した比を下限としてもよく、すなわち、0.17以上であってもよい。Mn/Niは0.20以上であってもよい。
(Mn/Ni: 0.80 or less)
Both Mn and Ni are elements that contribute to high strength of steel, but in a high heat input HAZ, Mn promotes the formation of MA more easily than Ni, so the Mn content is higher than the Ni content. It is also preferable that the amount is also small. From the viewpoint of ensuring toughness while increasing the strength of the large heat input HAZ, in the steel plate of this embodiment, the Mn/Ni ratio, which is the ratio of the Mn content divided by the Ni content in the steel, is 0. 80 or less. Mn/Ni is preferably 0.70 or less, more preferably 0.60 or less. Note that the lower limit of Mn/Ni may be a ratio obtained by dividing the lower limit of the Mn content by the upper limit of the Ni content, that is, it may be 0.17 or more. Mn/Ni may be 0.20 or more.

(B:0%以上、0.0050%以下)
Bは、スクラップ等から不純物として鋼板に混入する場合がある元素である。しかし、Bの含有量の下限値は限定されず、0%であってもよい。Bは、鋼の焼入れ性を大幅に向上させる元素であり、微量でも鋼の焼入れ性を顕著に向上させることから、Bの含有量は好ましくは0.0003%以上である。一方、大入熱HAZの靱性や溶接性の劣化を抑制するという観点から、本実施形態では、Bの含有量は0.0050%以下である。Bの含有量は、好ましくは0.0030%以下、より好ましくは0.0020%以下である。ただし、鋼板の表層の硬度上昇を抑制し、表面性状や加工性などの劣化を防止するという観点から、Bの含有量は0.0004%以下であってもよい。
(B: 0% or more, 0.0050% or less)
B is an element that may be mixed into the steel plate as an impurity from scrap or the like. However, the lower limit of the content of B is not limited and may be 0%. B is an element that significantly improves the hardenability of steel, and even a small amount significantly improves the hardenability of steel, so the content of B is preferably 0.0003% or more. On the other hand, from the viewpoint of suppressing deterioration of toughness and weldability of the high heat input HAZ, in this embodiment, the content of B is 0.0050% or less. The content of B is preferably 0.0030% or less, more preferably 0.0020% or less. However, from the viewpoint of suppressing an increase in hardness of the surface layer of the steel sheet and preventing deterioration of surface properties and workability, the content of B may be 0.0004% or less.

(Ti:0.005%以上、0.020%以下)
Tiは、Ti酸化物及びTiNを形成する元素である。TiNはピン止め効果によってγ粒の粗大化を抑制し、Ti酸化物は粒内変態核となってHAZの結晶粒の細粒化に寄与する。また、Tiは、TiNを形成してBNの生成を抑制するため、焼入れ性を向上させる固溶Bの確保にも有効である。大入熱HAZの靭性を確保するため、本実施形態において、Tiの含有量は0.005%以上である。Tiの含有量は、好ましくは0.007%以上である。一方、母材及びHAZの靭性の劣化や鋳片の表面品質の劣化を抑制するという観点から、本実施形態では、Tiの含有量は0.020%以下である。Tiの含有量は、好ましくは0.018%以下であり、より好ましくは0.016%以下である。
(Ti: 0.005% or more, 0.020% or less)
Ti is an element that forms Ti oxide and TiN. TiN suppresses the coarsening of γ grains due to its pinning effect, and Ti oxides serve as intragranular transformation nuclei and contribute to the refinement of crystal grains in the HAZ. Further, since Ti forms TiN and suppresses the generation of BN, it is also effective in securing solid solution B that improves hardenability. In order to ensure the toughness of the large heat input HAZ, in this embodiment, the Ti content is 0.005% or more. The Ti content is preferably 0.007% or more. On the other hand, in this embodiment, the Ti content is 0.020% or less from the viewpoint of suppressing deterioration of the toughness of the base material and HAZ and deterioration of the surface quality of the slab. The Ti content is preferably 0.018% or less, more preferably 0.016% or less.

(N:0.0100%以下)
BNの生成を抑制して焼入れ性を高め、窒化物によるHAZ靭性の低下を抑制するという観点から、Nの含有量は0.0100%以下である。Nの含有量は、好ましくは0.0080%以下であり、より好ましくは0.0060%以下である。
(N: 0.0100% or less)
The N content is 0.0100% or less from the viewpoint of suppressing the formation of BN to improve hardenability and suppressing deterioration of HAZ toughness due to nitrides. The N content is preferably 0.0080% or less, more preferably 0.0060% or less.

(O:0.0010%以上、0.0040%以下)
Oは、Tiなどの脱酸元素と結合して、酸化物を形成する元素である。Ti酸化物は、粒内変態核として作用し、結晶粒の微細化に寄与する。この効果を得るため、本実施形態の鋼板では、Oの含有量は0.0010%以上である。ただし、鋼の清浄度が低下して母材及びHAZの靭性が劣化することを抑制する観点から、Oの含有量は0.0040%以下である。Oの含有量は、好ましくは0.0030%以下である。
(O: 0.0010% or more, 0.0040% or less)
O is an element that combines with a deoxidizing element such as Ti to form an oxide. Ti oxide acts as an intragranular transformation nucleus and contributes to refinement of crystal grains. In order to obtain this effect, in the steel plate of this embodiment, the content of O is 0.0010% or more. However, from the viewpoint of suppressing the deterioration of the toughness of the base material and HAZ due to a decrease in the cleanliness of the steel, the content of O is 0.0040% or less. The O content is preferably 0.0030% or less.

(Al:0.0030%以下)
Alは、酸化物を形成する元素であり、脱酸に用いられる。しかし、Alの含有量の増加に伴ってTi系酸化物の生成が抑制される。したがって、Alの含有量は、Ti系酸化物の生成を促進するという観点から、本実施形態において、0.0030%以下である。Alの含有量は、好ましくは0.0020%以下であり、より好ましくは0.0010%以下である。上述のように、Alは脱酸元素であるが、Si、Mn、Tiによる脱酸が可能であり、Alの含有量は0%であってもよい。
(Al: 0.0030% or less)
Al is an element that forms oxides and is used for deoxidation. However, as the Al content increases, the generation of Ti-based oxides is suppressed. Therefore, the Al content is 0.0030% or less in this embodiment from the viewpoint of promoting the generation of Ti-based oxides. The Al content is preferably 0.0020% or less, more preferably 0.0010% or less. As mentioned above, Al is a deoxidizing element, but it can be deoxidized by Si, Mn, and Ti, and the Al content may be 0%.

(Si:0.30%以下)
Siは、脱酸や高強度化のために鋼に含有される元素である。一方、Siは、MAの生成を促進させる元素でもあり、本発明者らは、大入熱HAZのミクロ偏析部におけるMAの生成にSiが極めて大きな影響を及ぼすという知見を得ている。したがって、大入熱HAZの靭性を確保するため、Siの含有量の制限が必要であり、本実施形態では、Siの含有量は0.30%以下である。Siの含有量は、好ましくは0.25%以下であり、より好ましくは0.20%以下であり、さらに好ましくは0.15%以下である。Siの含有量の下限は限定されないが、製造コストの観点から、Siの含有量は0.01%以上であってもよい。
(Si: 0.30% or less)
Si is an element contained in steel for deoxidation and high strength. On the other hand, Si is also an element that promotes the production of MA, and the present inventors have obtained the knowledge that Si has an extremely large effect on the production of MA in the micro-segregation part of a high heat input HAZ. Therefore, in order to ensure the toughness of the high heat input HAZ, it is necessary to limit the Si content, and in this embodiment, the Si content is 0.30% or less. The content of Si is preferably 0.25% or less, more preferably 0.20% or less, and still more preferably 0.15% or less. Although the lower limit of the Si content is not limited, from the viewpoint of manufacturing cost, the Si content may be 0.01% or more.

(P:0.015%以下)
Pは、靭性に有害な不純物である。Pの含有量は、大入熱HAZの靱性を安定的に確保するために制限する必要があり、本実施形態では、0.015%以下である。Pの含有量は、好ましくは0.010%以下である。Pの含有量の下限は限定されないが、製造コストの観点から、Pの含有量は0.001%以上であってもよい。また、Pは、靭性に有害な不純物であるが、大入熱HAZの焼入れ性を高めて、結晶粒径を細粒化させ、大入熱HAZの靭性を向上させる効果がある。該効果を得る観点から、Pの含有量を0.003%以上としてもよい。
(P: 0.015% or less)
P is an impurity that is harmful to toughness. The content of P needs to be limited in order to stably ensure the toughness of the high heat input HAZ, and in this embodiment, it is 0.015% or less. The P content is preferably 0.010% or less. Although the lower limit of the P content is not limited, from the viewpoint of manufacturing cost, the P content may be 0.001% or more. Further, although P is an impurity harmful to toughness, it has the effect of improving the hardenability of the high heat input HAZ, making the crystal grain size finer, and improving the toughness of the high heat input HAZ. From the viewpoint of obtaining this effect, the P content may be set to 0.003% or more.

(S:0.005%以下)
Sは、不純物であり、鋼中に多量に含有されると粗大な介在物を形成して靭性を低下させる場合がある。したがって、Sの含有量は、大入熱HAZの靱性を安定的に確保するために制限する必要があり、本実施形態では、Sは0.005%以下である。Sの含有量は、好ましくは0.004%以下であり、より好ましくは0.003%以下である。S量の下限は限定されないが、製造コストの観点から、Sの含有量は0.0001%以上であってもよい。Sの含有量は0.001%以上であってもよい。
(S: 0.005% or less)
S is an impurity, and if contained in large amounts in steel, it may form coarse inclusions and reduce toughness. Therefore, the content of S needs to be limited in order to stably ensure the toughness of the high heat input HAZ, and in this embodiment, S is 0.005% or less. The S content is preferably 0.004% or less, more preferably 0.003% or less. Although the lower limit of the amount of S is not limited, from the viewpoint of manufacturing cost, the content of S may be 0.0001% or more. The content of S may be 0.001% or more.

(炭素当量CeqWES:0.43%以上、0.70%以下)
炭素当量CeqWESは、鋼板(母材)の強度及びHAZの硬さに影響を及ぼす焼入れ性の指標である。母材の強度を確保するために、本実施形態では、炭素当量CeqWESは0.43%以上である。炭素当量CeqWESは、好ましくは0.44%以上であり、より好ましくは0.45%以上である。一方、大入熱靱性を確保するという観点から、炭素当量CeqWESは、本実施形態では0.70%以下である。炭素当量CeqWESは、好ましくは0.65%以下である。
なお、炭素当量CeqWESは、合金元素の含有量によって下記(1)式で計算される。
(Carbon equivalent CeqWES: 0.43% or more, 0.70% or less)
The carbon equivalent CeqWES is an index of hardenability that affects the strength of the steel plate (base material) and the hardness of the HAZ. In order to ensure the strength of the base material, in this embodiment, the carbon equivalent CeqWES is 0.43% or more. The carbon equivalent CeqWES is preferably 0.44% or more, more preferably 0.45% or more. On the other hand, from the viewpoint of ensuring high heat input toughness, the carbon equivalent CeqWES is 0.70% or less in this embodiment. The carbon equivalent CeqWES is preferably 0.65% or less.
Note that the carbon equivalent CeqWES is calculated by the following formula (1) based on the content of alloying elements.

CeqWES=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14・・・(1) CeqWES=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14...(1)

ここで、(1)式中の、C、Mn、Si、Ni、Cr、Mo、Vは各元素の含有量[質量%]であり、含有しない元素の項には0を代入する。 Here, in formula (1), C, Mn, Si, Ni, Cr, Mo, and V are the contents [mass%] of each element, and 0 is substituted for the terms of elements that are not contained.

本実施形態に係る鋼板の化学組成の残部は、鉄(Fe)及び不純物である。不純物とは、鋼板を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料やその他の要因により混入する成分であって、本実施形態に係る鋼板に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。ただし、不純物のうち、P及びSについては上述のように含有量の上限値が制限される。 The remainder of the chemical composition of the steel plate according to this embodiment is iron (Fe) and impurities. Impurities are components that are mixed in from raw materials such as ores and scraps and other factors during the industrial production of steel sheets, and are allowed within the range that does not adversely affect the steel sheet according to this embodiment. means. However, among the impurities, the upper limit of the content of P and S is limited as described above.

本実施形態に係る鋼板には、鋼板(母材)の強度や靭性を向上させるため、必要に応じて、下記に示す選択元素Cu、Cr、Mo、W、Co、Nb、Vの1種又は2種以上を含有させてもよい。 In order to improve the strength and toughness of the steel plate (base material), the steel plate according to this embodiment may include one of the following selected elements Cu, Cr, Mo, W, Co, Nb, and V, as necessary. Two or more types may be contained.

(Cu:0%以上、2.0%以下)
Cuは、スクラップ等から不純物として鋼板に混入する場合がある元素である。しかし、Cuの含有量の下限値は限定されず、0%であってもよい。また、Cuは、溶接性やHAZの靱性に対する悪影響が小さく、母材の強度や靱性を向上させる元素でもある。そのため、本実施形態では、Cuの含有量は0.1%以上であってもよい。ただし、鋼板の熱間圧延時おけるCuクラックの発生抑制の観点から、本実施形態では、Cuの含有量は、2.0%以下である。Cuの含有量は、好ましくは1.0%以下であり、より好ましくは0.7%以下であり、さらに好ましくは0.5%以下である。
(Cu: 0% or more, 2.0% or less)
Cu is an element that may be mixed into steel sheets as an impurity from scraps and the like. However, the lower limit of the Cu content is not limited and may be 0%. Further, Cu has a small negative effect on weldability and HAZ toughness, and is also an element that improves the strength and toughness of the base metal. Therefore, in this embodiment, the content of Cu may be 0.1% or more. However, from the viewpoint of suppressing the occurrence of Cu cracks during hot rolling of the steel sheet, in this embodiment, the Cu content is 2.0% or less. The Cu content is preferably 1.0% or less, more preferably 0.7% or less, and still more preferably 0.5% or less.

(Cr:0%以上、1.0%以下)
Crは、スクラップ等から不純物として鋼板に混入する場合がある元素である。しかし、Crの含有量の下限値は限定されず、0%であってもよい。また、Crは、母材の強度を向上させる元素でもある。そのため、本実施形態では、Crの含有量は0.1%以上であってもよい。Crの含有量は、好ましくは0.2%以上であり、より好ましくは0.3%以上である。ただし、大入熱HAZの靱性や溶接性の劣化抑制の観点から、本実施形態では、Crの含有量は、1.0%以下であるCrの含有量は、好ましくは0.8%以下であり、より好ましくは0.5%以下である。
(Cr: 0% or more, 1.0% or less)
Cr is an element that may be mixed into steel sheets as an impurity from scraps and the like. However, the lower limit of the Cr content is not limited and may be 0%. Cr is also an element that improves the strength of the base material. Therefore, in this embodiment, the Cr content may be 0.1% or more. The content of Cr is preferably 0.2% or more, more preferably 0.3% or more. However, from the viewpoint of suppressing deterioration of toughness and weldability of the high heat input HAZ, in this embodiment, the Cr content is 1.0% or less.The Cr content is preferably 0.8% or less. Yes, and more preferably 0.5% or less.

(Mo:0%以上、1.00%以下)
Moは、スクラップ等から不純物として鋼板に混入する場合がある元素である。しかし、Moの含有量の下限値は限定されず、0%であってもよい。また、Moは、母材の強度及び靱性を向上させる元素でもある。そのため、本実施形態では、Moの含有量は0.10%以上であってもよい。Moの含有量は、好ましくは0.20%以上であり、より好ましくは0.30%以上である。ただし、大入熱HAZの靱性や溶接性の劣化抑制、合金コストの上昇抑制の観点から、本実施形態では、Moの含有量は1.00%以下である。Moの含有量は、好ましくは0.50%以下である。
(Mo: 0% or more, 1.00% or less)
Mo is an element that may be mixed into steel sheets as an impurity from scraps and the like. However, the lower limit of the Mo content is not limited and may be 0%. Moreover, Mo is also an element that improves the strength and toughness of the base material. Therefore, in this embodiment, the content of Mo may be 0.10% or more. The Mo content is preferably 0.20% or more, more preferably 0.30% or more. However, in this embodiment, the Mo content is 1.00% or less from the viewpoint of suppressing deterioration of toughness and weldability of the high heat input HAZ and suppressing increase in alloy cost. The Mo content is preferably 0.50% or less.

(W:0%以上、1.00%以下)
Wは、スクラップ等から不純物として鋼板に混入する場合がある元素である。しかし、Wの含有量の下限値は限定されず、0%であってもよい。また、Wは、母材の強度及び靱性をさせる元素でもある。そのため、本実施形態では、Wの含有量は0.10%以上であってもよい。Wの含有量は、好ましくは0.20%以上であり、より好ましくは0.30%以上である。ただし、大入熱HAZの靱性や溶接性の劣化抑制、合金コストの上昇抑制の観点から、本実施形態では、Wの含有量は1.00%以下である。Wの含有量は、好ましくは0.50%以下である。
(W: 0% or more, 1.00% or less)
W is an element that may be mixed into the steel sheet as an impurity from scrap or the like. However, the lower limit of the W content is not limited and may be 0%. Further, W is also an element that increases the strength and toughness of the base material. Therefore, in this embodiment, the content of W may be 0.10% or more. The content of W is preferably 0.20% or more, more preferably 0.30% or more. However, in this embodiment, the W content is 1.00% or less from the viewpoint of suppressing deterioration of toughness and weldability of the high heat input HAZ and suppressing increase in alloy cost. The content of W is preferably 0.50% or less.

(Co:0%以上、1.0%以下)
Coは、スクラップ等から不純物として鋼板に混入する場合がある元素である。しかし、Coの含有量の下限値は限定されず、0%であってもよい。また、Coは、溶接性やHAZの靱性に対する悪影響が小さく、母材の強度や靱性を向上させる元素でもある。そのため、本実施形態では、Coの含有量は0.1%以上であってもよい。ただし、合金コストの上昇抑制の観点から、本実施形態では、Coの含有量は1.0%以下である。Coの含有量は、好ましくは0.5%以下である。
(Co: 0% or more, 1.0% or less)
Co is an element that may be mixed into steel sheets as an impurity from scraps and the like. However, the lower limit of the Co content is not limited and may be 0%. Further, Co has a small adverse effect on weldability and HAZ toughness, and is also an element that improves the strength and toughness of the base metal. Therefore, in this embodiment, the Co content may be 0.1% or more. However, from the viewpoint of suppressing an increase in alloy cost, in this embodiment, the Co content is 1.0% or less. The Co content is preferably 0.5% or less.

(Nb:0%以上、0.100%以下)
Nbは、スクラップ等から不純物として鋼板に混入する場合がある元素である。しかし、Nbの含有量の下限値は限定されず、0%であってもよい。また、Nbは、母材の強度及び靱性を向上させる元素でもある。そのため、本実施形態では、Nbの含有量は0.005%以上であってもよい。ただし、大入熱HAZの靱性や溶接性の劣化抑制の観点から、Nbの含有量は0.100%以下である。Nbの含有量は、好ましくは0.050%以下であり、より好ましくは0.030%以下である。
(Nb: 0% or more, 0.100% or less)
Nb is an element that may be mixed into steel sheets as an impurity from scraps and the like. However, the lower limit of the Nb content is not limited and may be 0%. Further, Nb is also an element that improves the strength and toughness of the base material. Therefore, in this embodiment, the Nb content may be 0.005% or more. However, from the viewpoint of suppressing deterioration of toughness and weldability of the high heat input HAZ, the Nb content is 0.100% or less. The Nb content is preferably 0.050% or less, more preferably 0.030% or less.

(V:0%以上、0.10%以下)
Vは、スクラップ等から不純物として鋼板に混入する場合がある元素である。しかし、Vの含有量の下限値は限定されず、0%であってもよい。また、Vは、母材の強度を向上させる元素でもある。そのため、本実施形態では、Vの含有量は0.005%以上であってもよい。ただし、大入熱HAZの靱性や溶接性の劣化抑制、合金コストの上昇抑制の観点から、Vの含有量は、0.10%以下である。Vの含有量は、好ましくは0.08%以下であり、より好ましくは0.06%以下である。
(V: 0% or more, 0.10% or less)
V is an element that may be mixed into the steel sheet as an impurity from scrap or the like. However, the lower limit of the V content is not limited and may be 0%. Further, V is also an element that improves the strength of the base material. Therefore, in this embodiment, the content of V may be 0.005% or more. However, from the viewpoint of suppressing deterioration of toughness and weldability of the high heat input HAZ and suppressing increase in alloy cost, the content of V is 0.10% or less. The V content is preferably 0.08% or less, more preferably 0.06% or less.

さらに、本実施形態に係る鋼板は、介在物の形態を制御するため、必要に応じて、下記に示す選択元素Ca、REM、Zrの1種又は2種以上を含有することができる。 Further, the steel plate according to the present embodiment may contain one or more of the following selective elements Ca, REM, and Zr, as necessary, in order to control the form of inclusions.

(Ca:0%以上、0.0050%以下)
Caは、酸化物や硫化物、酸硫化物を形成して粗大介在物の生成を抑制し、母材及びHAZの靱性を高める元素である。そのため、本実施形態では、Caの含有量は0.00010%以上であってもよい。好ましくは0.0010%以上である。ただし、脆性破壊の発生起点として作用する恐れがあるCa系介在物の増加を抑制するという観点から、本実施形態では、Caの含有量は0.0050%以下である。Caの含有量は、好ましくは0.0040%以下である。なお、Caの含有量は0%であってもよい。
(Ca: 0% or more, 0.0050% or less)
Ca is an element that forms oxides, sulfides, and oxysulfides, suppresses the formation of coarse inclusions, and increases the toughness of the base material and HAZ. Therefore, in this embodiment, the content of Ca may be 0.00010% or more. Preferably it is 0.0010% or more. However, in this embodiment, the Ca content is 0.0050% or less from the viewpoint of suppressing an increase in Ca-based inclusions that may act as a starting point for brittle fracture. The Ca content is preferably 0.0040% or less. Note that the content of Ca may be 0%.

(REM:0%以上、0.0050%以下)
REM(希土類元素)とは、Sc、Yの2元素と、La、CeやNdなどのランタノイド15元素の総称を意味する。本実施形態でいうREMとは、これら希土類元素から選択される1種以上で構成されるものであり、以下に説明するREMの含有量とは、希土類元素の含有量の合計である。
(REM: 0% or more, 0.0050% or less)
REM (rare earth elements) is a general term for two elements, Sc and Y, and 15 lanthanoid elements, such as La, Ce, and Nd. REM in this embodiment is composed of one or more selected from these rare earth elements, and the content of REM described below is the total content of rare earth elements.

REMは、Caと同様に、酸化物、硫化物、酸硫化物を形成して粗大介在物の生成を抑制し、母材及びHAZの靱性を高める元素である。そのため、本実施形態では、REMの含有量は0.0001%以上であってもよい。ただし、脆性破壊の発生起点として作用する恐れがあるREM系介在物の増加を抑制するという観点から、本実施形態では、REMの含有量は0.0050%以下である。REMの含有量は、好ましくは0.0030%以下である。なお、REMの含有量は0%であってもよい。 Like Ca, REM is an element that forms oxides, sulfides, and oxysulfides to suppress the formation of coarse inclusions and improve the toughness of the base material and HAZ. Therefore, in this embodiment, the content of REM may be 0.0001% or more. However, in this embodiment, the REM content is 0.0050% or less from the viewpoint of suppressing the increase in REM-based inclusions that may act as a starting point for brittle fracture. The content of REM is preferably 0.0030% or less. Note that the content of REM may be 0%.

(Zr:0%以上、0.0050%以下)
Zrは、CaやREMと同様に、酸化物、硫化物、酸硫化物を形成して粗大介在物の生成を抑制し、母材及びHAZの靱性を高める元素である。そのため、Zrの含有量は0.0001%以上であってもよい。ただし、脆性破壊の発生起点として作用する恐れがあるZr系介在物の増加を抑制するという観点から、本実施形態では、Zrの含有量は0.0050%以下である。Zrの含有量は、好ましくは0.0030%以下である。なお、Zrの含有量は0%であってもよい。
(Zr: 0% or more, 0.0050% or less)
Like Ca and REM, Zr is an element that forms oxides, sulfides, and oxysulfides to suppress the formation of coarse inclusions and improve the toughness of the base material and HAZ. Therefore, the content of Zr may be 0.0001% or more. However, in this embodiment, the Zr content is 0.0050% or less from the viewpoint of suppressing an increase in Zr-based inclusions that may act as a starting point for brittle fracture. The Zr content is preferably 0.0030% or less. Note that the Zr content may be 0%.

本実施形態に係る鋼板は、高強度で厚手の厚鋼板が必要とされる用途に好適である。本実施形態に係る鋼板は、特に、溶接施工能率の高い大入熱溶接が施され、HAZの靭性に対する要求レベルが高い用途に好適である。具体的には、本実施形態に係る鋼板は、建築鉄骨用の四面ボックス柱など、ダイヤフラム溶接(エレクトロスラグ溶接)が施され、HAZの靱性が要求される高強度厚鋼板に好適である。 The steel plate according to this embodiment is suitable for applications requiring a thick steel plate with high strength. The steel plate according to the present embodiment is particularly suitable for applications where high heat input welding with high welding efficiency is performed and where the required level of HAZ toughness is high. Specifically, the steel plate according to this embodiment is suitable for high-strength thick steel plates that are subjected to diaphragm welding (electroslag welding) and require HAZ toughness, such as four-sided box columns for architectural steel frames.

(板厚:40mm以上、120mm以下)
(引張強度:780MPa以上、930MPa以下)
(降伏強度:630MPa以上、750MPa以下)
(降伏比:85%以下)
建築物の大型化、建造の高能率化、要求される安全性の向上に伴い、溶接構造物用の厚鋼板に対する要求が高度化している。そのため、本実施形態に係る鋼板において、強度の観点から、板厚は40mm以上、120mm以下、引張強度は780MPa以上、930MPa以下、降伏強度は630MPa以上、750MPa以下とする。また、耐震性の観点から、本実施形態に係る鋼板の降伏比は85%以下とする。降伏比の下限は限定されず、例えば、降伏比は70%以上であってもよい。さらに、建造の高能率化や耐震性の観点から、大入熱溶接部のHAZにおけるシャルピー吸収エネルギー(試験温度0℃)の平均値は70J以上であることが好ましい。なお、大入熱溶接とは、例えば、エレクトロスラグ溶接やサブマージアーク溶接が挙げられる。
より好ましくは、入熱を60~150kJ/mmとした大入熱溶接のHAZにおける0℃でのシャルピー吸収エネルギーが、平均100J以上であることが好ましい。
(Plate thickness: 40mm or more, 120mm or less)
(Tensile strength: 780 MPa or more, 930 MPa or less)
(Yield strength: 630 MPa or more, 750 MPa or less)
(Yield ratio: 85% or less)
BACKGROUND OF THE INVENTION As buildings become larger, construction becomes more efficient, and safety is required, demands for thick steel plates for welded structures are becoming more sophisticated. Therefore, in the steel plate according to this embodiment, from the viewpoint of strength, the plate thickness is 40 mm or more and 120 mm or less, the tensile strength is 780 MPa or more and 930 MPa or less, and the yield strength is 630 MPa or more and 750 MPa or less. Further, from the viewpoint of earthquake resistance, the yield ratio of the steel plate according to this embodiment is 85% or less. The lower limit of the yield ratio is not limited, and for example, the yield ratio may be 70% or more. Furthermore, from the viewpoint of high construction efficiency and seismic resistance, it is preferable that the average value of Charpy absorbed energy (test temperature 0° C.) in the HAZ of the high heat input weld zone is 70 J or more. Note that high heat input welding includes, for example, electroslag welding and submerged arc welding.
More preferably, the average Charpy absorbed energy at 0° C. in the HAZ for high heat input welding with a heat input of 60 to 150 kJ/mm is 100 J or more.

ある入熱で溶接を行った場合のHAZのシャルピー吸収エネルギーは、その入熱に相当する熱履歴を与える熱サイクル試験によって評価することができる。 The Charpy absorbed energy of the HAZ when welding is performed with a certain heat input can be evaluated by a thermal cycle test that provides a thermal history corresponding to the heat input.

また、本実施形態に係る鋼板では、表面から板厚の1/4の位置で225点以上のビッカース硬さを測定し、前記ビッカース硬さの、小さいほうから20%までの値の平均値をHvmin、大きいほうから20%までの値の平均値をHvmaxとしたとき、Hvmin/Hvmaxが0.85以下である。
Hvmin/Hvmaxが0.85以下であると、降伏比85%以下を満足しやすくなる。一方、Hvmin/Hvmaxが0.85超になると、降伏比85%以下を満たしにくくなるので好ましくない。
In addition, in the steel plate according to this embodiment, the Vickers hardness is measured at 225 points or more at a position 1/4 of the plate thickness from the surface, and the average value of the values from the smallest to 20% of the Vickers hardness is determined. Hvmin/Hvmax is 0.85 or less, where Hvmin is the average value of 20% of the largest values.
When Hvmin/Hvmax is 0.85 or less, it becomes easier to satisfy the yield ratio of 85% or less. On the other hand, if Hvmin/Hvmax exceeds 0.85, it becomes difficult to satisfy the yield ratio of 85% or less, which is not preferable.

Hvmin、Hvmaxは、以下のように得る。
鋼板のL断面(圧延方向に並行、板厚面)を機械研磨し、表面から板厚方向に鋼板の板厚の1/4の位置を中心とし、30μm間隔で、15×15の格子状となるように、合計225点について、JIS Z 2244:2009に準拠したビッカース硬さ(測定荷重10gf)を測定する。
Hvminは、得られたビッカース硬さの値を小さいほうから順に並べ、小さい方から全測定点数の20%までの測定点の硬さの値(例えば500点測定した場合には、小さい方から順に1~100番目までのビッカース硬さ)を平均することで得る。
また、Hvmaxは、大きい方から全測定点数の20%までの測定点の硬さの値を平均することで得る。
Hvmin and Hvmax are obtained as follows.
The L cross section (parallel to the rolling direction, thickness side) of the steel plate is mechanically polished, and a 15 x 15 lattice pattern is formed at 30 μm intervals from the surface in the thickness direction, centered at 1/4 of the thickness of the steel plate. The Vickers hardness (measuring load: 10 gf) in accordance with JIS Z 2244:2009 was measured for a total of 225 points.
Hvmin is calculated by arranging the obtained Vickers hardness values in descending order, and calculating the hardness values of measurement points from the smallest to 20% of the total number of measurement points (for example, if 500 points are measured, in order from the smallest to the smallest) It is obtained by averaging the 1st to 100th Vickers hardness).
Moreover, Hvmax is obtained by averaging the hardness values of measurement points from the largest to 20% of the total number of measurement points.

本実施形態に係る鋼板では、HvminとHvmaxとが、下記の(8)式及び(9)式を満足する、ことが好ましい。
780≦0.25×Hvmin+1.07×Hvmax+387≦930・・・(8)
-0.00146×Hvmin+0.00246×Hvmax+0.659×Hvmin/Hvmax-0.163≦0.85・・・(9)
なお、HvminとHvmaxとが上記関係を満たすことは、金属組織がマルテンサイト(または焼き戻しマルテンサイト)とベイナイトとで構成されていることを示している。
In the steel plate according to the present embodiment, it is preferable that Hvmin and Hvmax satisfy the following expressions (8) and (9).
780≦0.25×Hvmin+1.07×Hvmax+387≦930...(8)
-0.00146×Hvmin+0.00246×Hvmax+0.659×Hvmin/Hvmax-0.163≦0.85...(9)
Note that the fact that Hvmin and Hvmax satisfy the above relationship indicates that the metal structure is composed of martensite (or tempered martensite) and bainite.

鋼板表面を起点として深さ方向に3mmまでの領域において、ビッカース硬さの最大値Hvsが320以下
本実施形態に係る鋼板は、鋼板表面を起点として深さ方向に3mmまでの領域(表層領域と呼称する場合がある)において、ビッカース硬さの最大値Hvsが320以下であることが好ましい。表層領域のビッカース硬さの最大値Hvsが320超である場合、曲げ応力や引張応力が加わった際に亀裂が生じ易くなるためである。
The maximum value of Vickers hardness Hvs is 320 or less in a region up to 3 mm in the depth direction starting from the steel plate surface. It is preferable that the maximum value of Vickers hardness Hvs is 320 or less. This is because if the maximum Vickers hardness Hvs of the surface layer region exceeds 320, cracks are likely to occur when bending stress or tensile stress is applied.

鋼板表面を起点として深さ方向に3mmまでの領域におけるビッカース硬さの最大値Hvsと鋼板1/4厚位置におけるビッカース硬さHvqとの差ΔHvが70以下
本実施形態に係る鋼板は、ビッカース硬さの最大値Hvsと鋼板1/4厚位置におけるビッカース硬さHvqとの差ΔHvが70以下であることが好ましい。ΔHvが70超であると、曲げ応力や引張応力が加わった際に亀裂が生じ易くなるおそれがある。
The difference ΔHv between the maximum value Hvs of Vickers hardness in a region up to 3 mm in the depth direction from the steel plate surface and the Vickers hardness Hvq at the 1/4 thickness position of the steel plate is 70 or less. It is preferable that the difference ΔHv between the maximum hardness Hvs and the Vickers hardness Hvq at the 1/4 thickness position of the steel plate is 70 or less. If ΔHv exceeds 70, cracks may easily occur when bending stress or tensile stress is applied.

表層領域の硬さHvsは、鋼板のL断面(圧延方向に並行、板厚面)を機械研磨し、鋼板表面から板厚方向に3mm以内の位置において、JIS Z 2244:2009に準拠したビッカース硬さ(測定荷重10kgf)を3点測定し、その平均値を求める。
また、表面から板厚の1/4の位置におけるビッカース硬さHvqは、鋼板のL断面(圧延方向に並行、板厚面)を機械研磨し、表面から板厚方向に鋼板の板厚の1/4の位置において、JIS Z 2244:2009に準拠したビッカース硬さ(測定荷重10kgf)を3点測定し、その平均値とする。
硬さ差ΔHvは、上記の方法で得られたHvsとHvqとから、下記(7)式にて計算される。
ΔHv = Hvs - Hvq ・・・(7)
The hardness Hvs of the surface layer region is determined by mechanically polishing the L cross section (parallel to the rolling direction, thickness side) of the steel plate, and applying Vickers hardness according to JIS Z 2244:2009 at a position within 3 mm from the steel plate surface in the thickness direction. Measure the strength (measuring load: 10 kgf) at three points, and find the average value.
Vickers hardness Hvq at a position 1/4 of the plate thickness from the surface is determined by mechanically polishing the L cross section (parallel to the rolling direction, plate thickness side) of the steel plate, and measuring 1/4 of the plate thickness from the surface in the plate thickness direction. At the /4 position, the Vickers hardness (measuring load 10 kgf) based on JIS Z 2244:2009 was measured at three points, and the average value was taken.
The hardness difference ΔHv is calculated by the following equation (7) from Hvs and Hvq obtained by the above method.
ΔHv = Hvs - Hvq (7)

次に、第1実施形態に係る鋼板の製造方法を説明する。 Next, a method for manufacturing a steel plate according to the first embodiment will be described.

本実施形態に係る鋼板は、鋼を溶製し、鋳造して鋼片を製造し、得られた鋼片に熱間圧延を施して製造される。鋼片の製法は限定されず、公知の方法で製造すればよい。例えば、鋼片は、転炉、電気炉等の通常の精錬プロセスで溶製した後、連続鋳造法、造塊-分塊法等の方法で製造される。鋼片は、熱間圧延を施された後、そのまま水冷等の制御冷却を施されるか、又は空冷された後、熱処理を施されてもよい。また、鋼片は、鋼の溶製及び鋳造によって製造された後、そのまま熱間圧延を施されてもよい。ただし、後述するように、鋼片は、好ましくは、鋳造後に冷却され、Ac3以上の温度に再加熱されて、熱間圧延を施される。 The steel plate according to this embodiment is manufactured by melting steel, casting it to produce a steel billet, and hot rolling the obtained steel billet. The manufacturing method of the steel slab is not limited, and any known method may be used. For example, a steel billet is melted using a normal refining process such as a converter or an electric furnace, and then manufactured using a method such as a continuous casting method or an ingot-blowing method. After being hot-rolled, the steel billet may be directly subjected to controlled cooling such as water cooling, or may be air-cooled and then heat treated. Further, the steel billet may be manufactured by melting and casting steel, and then hot-rolled as it is. However, as will be described later, the steel billet is preferably cooled after casting, reheated to a temperature of Ac3 or higher, and hot rolled.

以下、本実施形態に係る鋼板の好ましい製造条件について説明する。 Preferred manufacturing conditions for the steel plate according to this embodiment will be described below.

上述した化学成分から構成され、連続鋳造法によって製造された厚み200mm以上の鋼片は、一旦、400℃以下に冷却される。その後、鋼片は、900℃以上、1250℃以下の温度域に加熱され、熱間圧延を施されて、板厚が50mm以上、100mm以下の鋼板が製造される。鋼板は、必要に応じて各種の熱処理が施される。 A steel piece having a thickness of 200 mm or more and made of the above-mentioned chemical components and manufactured by a continuous casting method is once cooled to 400° C. or less. Thereafter, the steel slab is heated to a temperature range of 900° C. or higher and 1250° C. or lower, and hot rolled to produce a steel plate having a thickness of 50 mm or higher and 100 mm or lower. The steel plate is subjected to various heat treatments as necessary.

連続鋳造後の鋼片は、400℃以下に冷却されずにホットチャージで加熱炉に装入されると、鋳造時に生成した粗大なγ組織が加熱後の鋼片にも残存し、鋼板の組織が十分に微細化せず低温靱性が劣化する場合がある。そのため、連続鋳造後の鋼片は、一旦、400℃以下まで冷却されることが好ましい。 If a steel billet after continuous casting is charged into a heating furnace with a hot charge without being cooled to below 400°C, the coarse γ structure generated during casting will remain in the steel billet after heating, and the structure of the steel plate will deteriorate. may not be sufficiently refined and low-temperature toughness may deteriorate. Therefore, it is preferable that the steel billet after continuous casting is once cooled to 400° C. or lower.

鋳片の加熱温度は、鋳造後の鋼片に析出した炭化物や窒化物を溶体化し、熱間圧延におけるTiNの形成を促進するために、好ましくは900℃以上である。特に、Bを含む場合、加熱された鋼片中のNは、熱間圧延時にTiNを形成し、BNの生成が抑制される。その結果、鋼板において、鋼の焼入れ性を向上させる固溶B及び粒成長を抑制するTiNが十分に確保される。一方、鋼片の加熱温度は、γ粒の粗大化を抑制して、熱間圧延後の金属組織を微細化させて、低温靱性の劣化を抑制するという観点から、1250℃以下であることが好ましい。加熱温度は、より好ましくは1200℃以下である。
なお、熱間圧延後に直接焼入れする場合は、熱間圧延の終了温度(仕上げ温度)は、オーステナイト(γ)単相域、すなわちフェライト変態が開始するAr3変態点以上であることが好ましい。このとき、熱間圧延終了時に鋼板の表層部の温度がオーステナイト(γ)/フェライト(α)の二相域であっても、板厚方向中心部の温度がγ単相域であれば問題はない。熱間圧延の終了温度は、750℃以上であってもよい。熱間圧延の終了温度は、金属組織の微細化という観点から、好ましくは900℃以下である。Ar3変態点(℃)は下記(4)式によって求めることができる。
The heating temperature of the slab is preferably 900° C. or higher in order to solutionize the carbides and nitrides precipitated in the steel slab after casting and promote the formation of TiN during hot rolling. In particular, when B is included, N in the heated steel billet forms TiN during hot rolling, and the generation of BN is suppressed. As a result, in the steel plate, a sufficient amount of solid solution B, which improves the hardenability of the steel, and TiN, which suppresses grain growth, are ensured. On the other hand, the heating temperature of the steel billet should be 1250°C or less from the viewpoint of suppressing coarsening of γ grains, refining the metal structure after hot rolling, and suppressing deterioration of low-temperature toughness. preferable. The heating temperature is more preferably 1200°C or lower.
In addition, when quenching is performed directly after hot rolling, the end temperature of hot rolling (finishing temperature) is preferably in the austenite (γ) single phase region, that is, the Ar3 transformation point at which ferrite transformation starts or higher. At this time, even if the temperature at the surface layer of the steel plate is in the austenite (γ)/ferrite (α) two-phase region at the end of hot rolling, if the temperature at the center in the thickness direction is in the γ single-phase region, there is no problem. do not have. The finishing temperature of hot rolling may be 750°C or higher. The finishing temperature of hot rolling is preferably 900° C. or lower from the viewpoint of refining the metal structure. The Ar3 transformation point (°C) can be determined by the following equation (4).

Ar3変態点=868-396×C+24.6×Si-68.1×Mn-36.1×Ni-20.7×Cu-24.8×Cr+29.1×Mo・・・(4) Ar3 transformation point = 868-396×C+24.6×Si-68.1×Mn-36.1×Ni-20.7×Cu-24.8×Cr+29.1×Mo...(4)

ここで、上記(4)式中のC、Si、Mn、Ni、Cu、Cr、Moは質量%で表した各元素の鋼板中の含有量であり、含有しない元素の項には0を代入する。 Here, C, Si, Mn, Ni, Cu, Cr, and Mo in the above formula (4) are the contents of each element in the steel sheet expressed in mass %, and 0 is substituted for the terms of elements that are not contained. do.

さらに、熱間圧延後に直接焼入れする場合は、熱間圧延をγ単相域で終え、鋼板の材質を調整するために、引き続き、水冷が施される。一方、熱間圧延後に空冷される場合、鋼板は、γ単相域への再加熱とこれに続く焼入れ(γ再加熱焼入れ)が施される。 Furthermore, in the case of direct quenching after hot rolling, the hot rolling is finished in the γ single phase region, and water cooling is subsequently performed to adjust the material quality of the steel sheet. On the other hand, when the steel sheet is air cooled after hot rolling, the steel sheet is reheated to a γ single phase region and subsequently quenched (γ reheat quenching).

熱間圧延後、直接焼入れまたはγ再加熱焼入れが施された鋼板は、材質を調整するために、各種の熱処理が施される。具体的には、これらの焼入れ処理(直接焼入れまたはγ再加熱焼入れ)が施された鋼板は、降伏比を低下させるために、オーステナイト(γ)とフェライト(α)とが共存する二相域への再加熱とこれに続く焼入れ(二相域焼入れ)が施される。ここで二相域とはAc1変態点以上Ac3変態点未満であり、Ac1変態点及びAc3変態点は、それぞれ、下記(5)式及び(6)式によって求めることができる。二相域熱処理温度は、720~810℃であることが好ましい。 After hot rolling, a steel plate that has been subjected to direct quenching or gamma reheating quenching is subjected to various heat treatments in order to adjust the material quality. Specifically, steel sheets that have been subjected to these quenching treatments (direct quenching or γ reheat quenching) undergo hardening into a two-phase region where austenite (γ) and ferrite (α) coexist in order to lower the yield ratio. reheating followed by quenching (two-phase region quenching). Here, the two-phase region is a region above the Ac1 transformation point and below the Ac3 transformation point, and the Ac1 transformation point and the Ac3 transformation point can be determined by the following equations (5) and (6), respectively. The two-phase heat treatment temperature is preferably 720 to 810°C.

Ac1変態点=750.8-26.6C+17.6Si-11.6Mn-22.9Cu-23.0Ni+24.1Cr+22.5Mo-39.7V-5.7Ti+232.4Nb-169.4Al-894.7B・・・(5)
Ac3変態点=910-203√C+44.7Si-30Mn-400Al-15.2Ni+104V+31.5Mo+13.1W+11Cr+20Cu-700P-400Ti・・・(6)
Ac1 transformation point = 750.8-26.6C+17.6Si-11.6Mn-22.9Cu-23.0Ni+24.1Cr+22.5Mo-39.7V-5.7Ti+232.4Nb-169.4Al-894.7B... (5)
Ac3 transformation point = 910-203√C+44.7Si-30Mn-400Al-15.2Ni+104V+31.5Mo+13.1W+11Cr+20Cu-700P-400Ti...(6)

ここで、上記(5)式及び(6)式中のC、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、V、Ti、Nb、Al、B、W、Pは、質量%で表した各元素の鋼板中の含有量であり、含有しない元素の項には0を代入する。 Here, C, Si, Mn, Cu, Ni, Cr, Mo, V, Ti, Nb, Al, B, W, and P in the above formulas (5) and (6) are each expressed in mass%. It is the content of the element in the steel plate, and 0 is substituted for the term of the element not contained.

さらに、鋼板の強度、降伏比、靱性を最終的に調整するために、鋼板は、焼戻しが施される。焼戻し条件は、目標とする強度、降伏比、靱性に応じて適宜選択すればよいが(例えば320~600℃)、Hvmin、Hvmax、Hvs、ΔHv等を上述した好ましい範囲とする場合、焼戻し温度は、好ましくは350℃以上、600℃以下である。 Further, in order to finally adjust the strength, yield ratio, and toughness of the steel plate, the steel plate is subjected to tempering. The tempering conditions may be appropriately selected depending on the target strength, yield ratio, and toughness (for example, 320 to 600°C), but when Hvmin, Hvmax, Hvs, ΔHv, etc. are in the above-mentioned preferred ranges, the tempering temperature is , preferably 350°C or higher and 600°C or lower.

ここで、上述した熱間圧延の仕上げ温度、γ再加熱焼入れ温度、二相域焼入れ温度、および焼戻し温度はすべて、板厚方向中心部での温度を指す。板厚方向中心部の温度は、放射温度計で測定した鋼板表面の温度から、伝熱計算によって求めることができる。 Here, the above-mentioned hot rolling finishing temperature, γ reheating quenching temperature, two-phase region quenching temperature, and tempering temperature all refer to the temperature at the center in the thickness direction. The temperature at the center in the plate thickness direction can be determined by heat transfer calculation from the temperature of the steel plate surface measured with a radiation thermometer.

以上の製法(直接焼入れまたはγ再加熱焼入れ+二相域焼入れ+焼戻しを含む製法)によって本実施形態に係る鋼板を製造することができる。 The steel plate according to the present embodiment can be manufactured by the above manufacturing method (a manufacturing method including direct quenching or γ reheat quenching + two-phase region quenching + tempering).

本実施形態に係る鋼板は、エレクトロスラグ溶接やサブマージアーク溶接など、溶接入熱量が60kJ/mmを超えるような大入熱溶接が施されても、良好なHAZ靭性が確保される。 The steel plate according to the present embodiment maintains good HAZ toughness even when subjected to large heat input welding such as electroslag welding or submerged arc welding in which the welding heat input exceeds 60 kJ/mm.

そのため、本実施形態に係る鋼板は建築鉄骨に好適であり、本実施形態に係る鋼板によって、建築物の高層化や大スパン化の進行を促進させることができ、さらに建設効率及び耐震安全性の向上を図ることができる。 Therefore, the steel plate according to this embodiment is suitable for building steel frames, and the steel plate according to this embodiment can promote the progress of buildings becoming taller and with larger spans, and further improves construction efficiency and seismic safety. You can improve your performance.

[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態に係る大入熱溶接用高強度鋼板(以下、単に「鋼板」とも称する。)について説明する。なお、第1実施形態と重複する部分については説明を割愛する。
[Second embodiment]
Next, a high-strength steel plate for large heat input welding (hereinafter also simply referred to as "steel plate") according to a second embodiment of the present invention will be described. Note that descriptions of parts that overlap with the first embodiment will be omitted.

第2実施形態に係る鋼板は、焼入れ性を高める合金元素であるC、Mn、Niを含有する。そして、第2実施形態に係る鋼板は、鋼を溶製、鋳造して得られた鋼片に熱間圧延を施すことで製造される。このようにして製造される鋼板は、鋳造時の凝固によって凝固組織の界面に形成されるミクロ偏析部を有している。このミクロ偏析部のMn、Niなどの合金元素の濃化は、溶接の熱影響のような短時間の加熱では解消され難い。そのため、C、Mn、Niを含有する鋼板に大入熱溶接を適用した場合、HAZのミクロ偏析部は、加熱によってCが濃化した残留オーステナイトとなり、冷却後に硬質のMAとなる。このようなMAは破壊の起点となってHAZ靭性を低下させるので、安定なオーステナイトの残留、換言すると残留オーステナイトの生成を抑制することが望ましい。そして、本発明者らは、鋭意検討の結果、MnはNiに比較して、大入熱HAZの冷却時における残留オーステナイトの分解を遅延させるという新たな知見を得た。 The steel plate according to the second embodiment contains C, Mn, and Ni, which are alloying elements that improve hardenability. The steel plate according to the second embodiment is manufactured by hot rolling a steel piece obtained by melting and casting steel. The steel sheet manufactured in this manner has micro-segregation portions formed at the interface of the solidified structure due to solidification during casting. The concentration of alloying elements such as Mn and Ni in this micro-segregation area is difficult to eliminate by short-term heating such as the thermal effect of welding. Therefore, when high heat input welding is applied to a steel plate containing C, Mn, and Ni, the micro-segregation part of the HAZ becomes retained austenite with concentrated C due to heating, and becomes hard MA after cooling. Since such MA becomes a starting point of fracture and reduces HAZ toughness, it is desirable to suppress the remaining of stable austenite, in other words, the generation of retained austenite. As a result of intensive studies, the present inventors have obtained a new finding that, compared to Ni, Mn delays the decomposition of retained austenite during cooling of a high heat input HAZ.

上述したように、大入熱HAZの冷却時において、ミクロ偏析部の残留オーステナイトが分解されずに大入熱HAZが室温まで冷却されると、この残留オーステナイトがMAとなってHAZの靱性を劣化させる。Mnは、Niと比較すると、残留オーステナイトの分解を遅延させることから、MAの増加を招きやすいと考えられる。換言するに、NiはMnよりも大入熱HAZの靭性に及ぼす悪影響が小さいと考えられる。そこで、本発明者らは、鋼中のMnの含有量とNiの含有量とのバランスに着眼し、両者の比率の適正化を図ることによって鋼の焼入れ性を高めつつMAの生成量を抑制できると考えた。具体的には、本発明者らは、鋼中のMnの含有量をNiの含有量で除した比であるMn/Niが0.80以下になると、大入熱HAZにおけるMAの生成量が低減する現象を見出した。この現象は、加熱時にミクロ偏析部にCが濃化して生成する残留オーステナイトが分解される際、すなわち残留オーステナイトがフェライトとセメンタイトとに変態する際の異相界面におけるC原子の分配挙動に及ぼすMn原子とNi原子との影響の違いに起因すると推察される。 As mentioned above, when the high heat input HAZ is cooled, if the retained austenite in the micro-segregation part is not decomposed and the high heat input HAZ is cooled to room temperature, this retained austenite becomes MA and deteriorates the toughness of the HAZ. let Since Mn delays the decomposition of retained austenite compared to Ni, it is considered that Mn tends to cause an increase in MA. In other words, Ni is considered to have a smaller adverse effect on the toughness of the high heat input HAZ than Mn. Therefore, the present inventors focused on the balance between the Mn content and the Ni content in the steel, and by optimizing the ratio of the two, suppressed the amount of MA generated while increasing the hardenability of the steel. I thought it could be done. Specifically, the present inventors found that when Mn/Ni, which is the ratio of the Mn content divided by the Ni content in steel, becomes 0.80 or less, the amount of MA produced in the high heat input HAZ increases. We found a phenomenon that reduces This phenomenon is due to the effect of Mn atoms on the distribution behavior of C atoms at the interface of different phases when retained austenite, which is generated by concentration of C in micro-segregation areas during heating, is decomposed, that is, when retained austenite is transformed into ferrite and cementite. It is presumed that this is due to the difference in the influence between the Ni atoms and the Ni atoms.

更に、本発明者らは、大入熱溶接によって加熱された際に、ミクロ偏析部に濃化するCの含有量が多くなるほど、冷却時における残留オーステナイトの分解が促進され、大入熱HAZのMAの生成が抑制されることを見出した。このように、鋼中のCの含有量が多いほどHAZのMAが低減する現象は、残留オーステナイトからセメンタイトを生成させる駆動力がCによって増加することが原因であると推察される。本発明者らは、さらに検討を進めた結果、鋼成分において、Mn/Niを0.80以下に制限し、かつCの含有量を0.12%以上に高めると、大入熱HAZでは、冷却時における残留オーステナイトの分解がより促進されることがわかった。 Furthermore, the present inventors found that when heated by high heat input welding, as the content of C that concentrates in the micro-segregation zone increases, the decomposition of retained austenite during cooling is accelerated, and the high heat input HAZ It was found that the production of MA was suppressed. The phenomenon in which the MA of the HAZ decreases as the C content in the steel increases is presumed to be due to the fact that C increases the driving force for producing cementite from retained austenite. As a result of further studies, the present inventors found that in the steel composition, if Mn/Ni is limited to 0.80 or less and the C content is increased to 0.12% or more, in a high heat input HAZ, It was found that the decomposition of retained austenite during cooling was accelerated.

また、大入熱溶接用高強度鋼板では、結晶粒の粗大化が大入熱HAZの靱性を劣化させる原因となる。十分な母材の強度を確保するためには、焼入れ性を高める合金元素の含有量を低減しつつ、その分の焼入れ性を補うために、微量でも顕著に焼入れ性を高めるBを利用することが有効である。一方、HAZの結晶粒の粗大化を抑制する有効な方法の一つは、Ti系酸化物を生成核とする粒内変態の利用である。本発明者らは、大入熱溶接を模擬した再現熱サイクルを付与した鋼に対して、金属組織と靱性との関係を調査した。その結果、鋼中に分散させたTi系酸化物によって粒内変態を促進させることで結晶粒を微細化すると共に、Mn/Niを0.80以下に制限してMAの生成を抑制することによって、大入熱HAZの靱性を顕著に向上し得ることを見出した。 In addition, in high-strength steel plates for high heat input welding, coarsening of crystal grains causes deterioration of toughness of the high heat input HAZ. In order to ensure sufficient strength of the base material, it is necessary to reduce the content of alloying elements that increase hardenability, and to compensate for that amount of hardenability, use B, which significantly increases hardenability even in small amounts. is valid. On the other hand, one effective method for suppressing the coarsening of crystal grains in the HAZ is to utilize intragranular transformation using Ti-based oxides as production nuclei. The present inventors investigated the relationship between metal structure and toughness for steel subjected to a simulated thermal cycle simulating high heat input welding. As a result, by promoting intragranular transformation with Ti-based oxides dispersed in steel, grains are refined, and by limiting Mn/Ni to 0.80 or less and suppressing the formation of MA. It has been found that the toughness of a high heat input HAZ can be significantly improved.

このように、本発明者らは、鋼板にTiを0.005%以上含有させることによってTi酸化物を分散させ、大入熱HAZの結晶粒の微細化を図った。そして、Ti酸化物による結晶粒の微細化を図るために、Alの含有量を制限する。これは、鋼板中のAlの含有量が増えると、鋼板中のOがAl系酸化物の生成のために消費されやすくなり、Ti系酸化物の生成が抑制されるためである。したがって、本実施形態に係る鋼板に含まれるAlの量は、0.003%以下に制限される。一方、Tiの含有量を0.020%以下に制限することで、ミクロンサイズの粗大なTiNの生成を回避することができる。また、HAZ靭性に影響を及ぼすような粗大な介在物が生成しないように、Oの含有量は0.0040%以下に制限される。 In this way, the present inventors dispersed Ti oxide by making the steel sheet contain 0.005% or more of Ti, thereby aiming to refine the crystal grains of the high heat input HAZ. Then, in order to make the crystal grains finer by using Ti oxide, the content of Al is limited. This is because as the Al content in the steel sheet increases, O in the steel sheet becomes more likely to be consumed to generate Al-based oxides, and the generation of Ti-based oxides is suppressed. Therefore, the amount of Al contained in the steel plate according to this embodiment is limited to 0.003% or less. On the other hand, by limiting the Ti content to 0.020% or less, generation of micron-sized coarse TiN can be avoided. Further, the content of O is limited to 0.0040% or less to prevent formation of coarse inclusions that would affect HAZ toughness.

更に、本実施形態に係る鋼板では、大入熱HAZの靱性の劣化を抑制するため、炭素当量CeqWESの上限を制限し、C、Mn、Si、Ni、Cr、Mo、Vの含有量を所定の範囲とする。本発明者らの検討の結果、炭素当量CeqWESを0.53%以下に制限すれば、大入熱HAZの靭性を確保できることがわかった。CeqWESが0.53%を超えると、MAが生成し、HAZ靱性が顕著に劣化する。炭素当量CeqWESの求め方は、第1実施形態と同様である。 Furthermore, in the steel plate according to the present embodiment, in order to suppress deterioration of toughness in the high heat input HAZ, the upper limit of the carbon equivalent CeqWES is limited, and the contents of C, Mn, Si, Ni, Cr, Mo, and V are set to a predetermined value. The range shall be . As a result of studies by the present inventors, it was found that the toughness of the high heat input HAZ can be ensured by limiting the carbon equivalent CeqWES to 0.53% or less. When CeqWES exceeds 0.53%, MA is generated and HAZ toughness is significantly deteriorated. The method for determining the carbon equivalent CeqWES is the same as in the first embodiment.

また更に、炭素当量CeqWESの上限を制限することで、母材の強度不足が懸念される。そこで本実施形態に係る鋼板では、Bを含有させることで、母材強度を確保する。なお、Bの焼入れ性を高める効果は、BNの形成によって損なわれるが、窒化物を形成するTiを含有させ、TiN形成によってNを固定すると、BNの生成が抑制される。すなわち、Ti窒化物はBの焼入れ性を高める効果の発現に寄与している。ただし、上述したように、破壊の起点となるミクロンサイズの粗大なTiNの生成を回避することが望ましい。 Furthermore, by limiting the upper limit of the carbon equivalent CeqWES, there is a concern that the strength of the base material may be insufficient. Therefore, in the steel plate according to this embodiment, the strength of the base material is ensured by containing B. Note that the effect of B on improving hardenability is impaired by the formation of BN, but when Ti, which forms nitrides, is contained and N is fixed by forming TiN, the formation of BN is suppressed. That is, Ti nitride contributes to the expression of the effect of increasing the hardenability of B. However, as described above, it is desirable to avoid the formation of micron-sized coarse TiN that becomes a starting point for destruction.

次に、本実施形態に係る鋼板の化学成分(鋼組成)について詳細に説明する。なお、以下の化学成分の説明では、質量%を単に%と表記する。 Next, the chemical composition (steel composition) of the steel plate according to this embodiment will be explained in detail. In addition, in the following description of chemical components, mass % is simply expressed as %.

(C:0.12%以上、0.18%以下)
Cは、鋼の焼入れ性を高めて高強度化に寄与し、また、MAの生成に影響を及ぼす元素である。本実施形態では、Cの含有量は0.12%以上である。これにより、大入熱HAZにおいて、残留オーステナイトの分解、すなわち、フェライトへの変態とセメンタイトの析出が促進され、MAの生成が抑制される。Cの含有量は、好ましくは0.13%以上であり、より好ましくは0.14%以上である。一方、セメンタイトの過度な生成を防止して靱性を確保するという観点から、本実施形態では、Cの含有量は0.18%以下である。Cの含有量は、好ましくは0.17%以下であり、より好ましくは0.16%以下である。
(C: 0.12% or more, 0.18% or less)
C is an element that improves the hardenability of steel, contributes to high strength, and also influences the production of MA. In this embodiment, the C content is 0.12% or more. As a result, in the high heat input HAZ, decomposition of retained austenite, that is, transformation to ferrite and precipitation of cementite are promoted, and generation of MA is suppressed. The content of C is preferably 0.13% or more, more preferably 0.14% or more. On the other hand, from the viewpoint of preventing excessive production of cementite and ensuring toughness, in this embodiment, the C content is 0.18% or less. The content of C is preferably 0.17% or less, more preferably 0.16% or less.

(Mn:0.5%以上、1.5%以下)
Mnは、鋼の焼入れ性を高めて高強度化に寄与する元素であり、本実施形態ではMnの含有量は0.5%以上である。Mnの含有量は、好ましくは0.8%以上である。一方、大入熱HAZにおけるMAの生成を抑制し、靱性を確保するという観点から、本実施形態では、Mnの含有量は1.5%以下である。Mnの含有量は、好ましくは1.4%以下であり、より好ましくは1.3%以下であり、さらに好ましくは1.2%以下である。
(Mn: 0.5% or more, 1.5% or less)
Mn is an element that improves the hardenability of steel and contributes to high strength, and in this embodiment, the Mn content is 0.5% or more. The content of Mn is preferably 0.8% or more. On the other hand, in this embodiment, the Mn content is 1.5% or less from the viewpoint of suppressing the generation of MA in the high heat input HAZ and ensuring toughness. The Mn content is preferably 1.4% or less, more preferably 1.3% or less, and still more preferably 1.2% or less.

(Ni:1.0%以上、3.0%以下)
Niは、鋼の焼入れ性を高めて高強度化に寄与する元素であり、同時に、大入熱HAZの靱性を高める元素でもある。強度および靭性を確保するという観点から、本実施形態では、Niの含有量は、1.0%以上である。Niの含有量は、好ましくは1.2%以上であり、より好ましくは1.4%以上であり、さらに好ましくは1.5%以上である。一方、Niは高価な元素であり、製造コストの上昇を抑制するという観点から、本実施形態では、Niの含有量は3.0%以下である。Niの含有量は、好ましくは2.5%以下であり、より好ましくは2.2%以下、さらに好ましくは2.0%以下である。
(Ni: 1.0% or more, 3.0% or less)
Ni is an element that improves the hardenability of steel and contributes to high strength, and at the same time, it is an element that increases the toughness of a high heat input HAZ. From the viewpoint of ensuring strength and toughness, in this embodiment, the Ni content is 1.0% or more. The Ni content is preferably 1.2% or more, more preferably 1.4% or more, and still more preferably 1.5% or more. On the other hand, Ni is an expensive element, and from the viewpoint of suppressing an increase in manufacturing costs, in this embodiment, the Ni content is 3.0% or less. The Ni content is preferably 2.5% or less, more preferably 2.2% or less, even more preferably 2.0% or less.

(B:0.0003%以上、0.0030%以下)
Bは、炭素当量CeqWESを制限しつつ、鋼の焼入れ性を確保するための重要な元素である。Bは、鋼中の含有量が微量であっても焼入れ性を顕著に向上させ得る元素であり、本実施形態では、Bの含有量は0.0003%以上である。Bの含有量は、好ましくは0.0005%以上であり、より好ましくは0.0007%以上である。一方、大入熱HAZの靱性や溶接性の劣化を抑制するという観点から、本実施形態では、Bの含有量は0.0030%以下である。Bの含有量は、好ましくは0.0020%以下であり、より好ましくは0.0015%以下である。
(B: 0.0003% or more, 0.0030% or less)
B is an important element for ensuring the hardenability of steel while limiting the carbon equivalent CeqWES. B is an element that can significantly improve hardenability even if the content in steel is minute, and in this embodiment, the B content is 0.0003% or more. The content of B is preferably 0.0005% or more, more preferably 0.0007% or more. On the other hand, from the viewpoint of suppressing deterioration of toughness and weldability of the high heat input HAZ, in this embodiment, the content of B is 0.0030% or less. The content of B is preferably 0.0020% or less, more preferably 0.0015% or less.

(N:0.0010%以上、0.0100%以下)
Nは、TiNを構成する元素である。TiNは、ピン止めによってγ粒の粗大化を抑制する。HAZにおいてγ粒の成長を抑制する効果を発現するため、本実施形態の鋼板において、Nの含有量は0.0010%以上である。一方、BNの生成を抑制して焼入れ性を高め、窒化物によるHAZ靭性の低下を抑制するという観点から、Nの含有量は0.0100%以下である。Nの含有量は、好ましくは0.0080%以下であり、より好ましくは0.0060%以下である。
(N: 0.0010% or more, 0.0100% or less)
N is an element constituting TiN. TiN suppresses coarsening of γ grains by pinning. In order to exhibit the effect of suppressing the growth of γ grains in the HAZ, the N content in the steel sheet of this embodiment is 0.0010% or more. On the other hand, the N content is 0.0100% or less from the viewpoint of suppressing the formation of BN to improve hardenability and suppressing a decrease in HAZ toughness due to nitrides. The N content is preferably 0.0080% or less, more preferably 0.0060% or less.

(炭素当量CeqWES:0.43%以上、0.53%以下)
炭素当量CeqWESは、鋼板(母材)の強度及びHAZの硬さに影響を及ぼす焼入れ性の指標である。母材の強度を確保するために、本実施形態では、炭素当量CeqWESは0.43%以上である。炭素当量CeqWESは、好ましくは0.44%以上であり、より好ましくは0.45%以上である。一方、靱性を確保するという観点から、本実施形態では、炭素当量CeqWESは0.53%以下である。炭素当量CeqWESは、好ましくは0.52%以下であり、より好ましくは0.51%以下である。なお、炭素当量CeqWESの求め方は第1実施形態と同様である。
(Carbon equivalent CeqWES: 0.43% or more, 0.53% or less)
The carbon equivalent CeqWES is an index of hardenability that affects the strength of the steel plate (base material) and the hardness of the HAZ. In order to ensure the strength of the base material, in this embodiment, the carbon equivalent CeqWES is 0.43% or more. The carbon equivalent CeqWES is preferably 0.44% or more, more preferably 0.45% or more. On the other hand, from the viewpoint of ensuring toughness, in this embodiment, the carbon equivalent CeqWES is 0.53% or less. The carbon equivalent CeqWES is preferably 0.52% or less, more preferably 0.51% or less. Note that the method for determining the carbon equivalent CeqWES is the same as in the first embodiment.

第2実施形態に係る鋼板の製造方法は、第1実施形態に係る鋼板の製造方法と同様であるため説明を割愛する。 The method for manufacturing a steel plate according to the second embodiment is the same as the method for manufacturing a steel plate according to the first embodiment, so a description thereof will be omitted.

[第3実施形態] [Third embodiment]

次に、本発明の第3実施形態に係る大入熱溶接用高強度鋼板(以下、単に「鋼板」とも称する。)について説明する。まず、本発明者らの検討結果や、得られた新たな知見について詳述する。なお、第1実施形態及び第2実施形態と重複する部分については説明を割愛する。 Next, a high-strength steel plate for large heat input welding (hereinafter also simply referred to as "steel plate") according to a third embodiment of the present invention will be described. First, the results of the studies conducted by the present inventors and the new findings obtained will be explained in detail. Note that descriptions of parts that overlap with the first embodiment and the second embodiment will be omitted.

第3実施形態に係る鋼板は、焼入れ性を高める合金元素であるC、Mn、Ni、Cuを含有する。そして、本実施形態に係る鋼板は、鋼を溶製、鋳造して得られた鋼片に熱間圧延を施すことで製造される。このようにして製造される鋼板は、上述したように、鋳造時の凝固によって凝固組織の界面に形成されるミクロ偏析部を有する。このミクロ偏析部のMn、Niなどの合金元素の濃化は、溶接の熱影響のような短時間の加熱では解消され難い。そのため、C、Mn、Niを含有する鋼板に大入熱溶接を適用した場合、ミクロ偏析部は大入熱HAZに残存しやすい。このようにして局所的に形成されるHAZのミクロ偏析部は、加熱によってCが濃化した残留オーステナイトとなり、冷却後に硬質のMAとなる。このようなMAは破壊の起点となってHAZ靭性を低下させるので、安定なオーステナイトの残留、換言すると残留オーステナイトの生成を抑制することが望ましい。そして、本発明者らは、鋭意検討の結果、MnはNiに比較して大入熱HAZの冷却時における残留オーステナイトの分解を遅延させるという新たな知見を得た。 The steel plate according to the third embodiment contains C, Mn, Ni, and Cu, which are alloying elements that improve hardenability. The steel plate according to this embodiment is manufactured by hot rolling a steel piece obtained by melting and casting steel. As described above, the steel sheet manufactured in this manner has micro-segregation portions formed at the interface of the solidified structure by solidification during casting. The concentration of alloying elements such as Mn and Ni in this micro-segregation area is difficult to eliminate by short-term heating such as the thermal effect of welding. Therefore, when high heat input welding is applied to a steel plate containing C, Mn, and Ni, micro-segregation parts tend to remain in the high heat input HAZ. The micro-segregation part of the HAZ that is locally formed in this way becomes residual austenite with concentrated C when heated, and becomes hard MA after cooling. Since such MA becomes a starting point of fracture and reduces HAZ toughness, it is desirable to suppress the remaining of stable austenite, in other words, the generation of retained austenite. As a result of intensive studies, the present inventors have obtained a new finding that, compared to Ni, Mn delays the decomposition of retained austenite during cooling of a high heat input HAZ.

上述したように、大入熱HAZの冷却時において、ミクロ偏析部の残留オーステナイトが分解されずに大入熱HAZが室温まで冷却されると、この残留オーステナイトがMAとなってHAZの靱性を劣化させる。Mnは、Niと比較すると、残留オーステナイトの分解を遅延させることから、MAの増加を招きやすいと考えられる。換言するに、NiはMnよりも大入熱HAZの靭性に及ぼす悪影響が小さいと考えられる。そこで、本発明者らは、鋼中のMnの含有量とNiの含有量とのバランスに着眼し、両者の比率の適正化を図ることによって鋼の焼入れ性を高めつつMAの生成量を抑制できると考えた。具体的には、本発明者らは、鋼中のMnの含有量をNiの含有量で除した比であるMn/Niが0.80以下になると、大入熱HAZにおけるMAの生成量が低減する現象を見出した。この現象は、加熱時にミクロ偏析部にCが濃化して生成する残留オーステナイトが分解される際、すなわち残留オーステナイトがフェライトとセメンタイトとに変態する際の異相界面 におけるC原子の分配挙動に及ぼすMn原子とNi原子との影響の違いに起因すると推察される。 As mentioned above, when the high heat input HAZ is cooled, if the retained austenite in the micro-segregation part is not decomposed and the high heat input HAZ is cooled to room temperature, this retained austenite becomes MA and deteriorates the toughness of the HAZ. let Since Mn delays the decomposition of retained austenite compared to Ni, it is considered that Mn tends to cause an increase in MA. In other words, Ni is considered to have a smaller adverse effect on the toughness of the high heat input HAZ than Mn. Therefore, the present inventors focused on the balance between the Mn content and the Ni content in the steel, and by optimizing the ratio of the two, suppressed the amount of MA generated while increasing the hardenability of the steel. I thought it could be done. Specifically, the present inventors found that when Mn/Ni, which is the ratio of the Mn content divided by the Ni content in steel, becomes 0.80 or less, the amount of MA produced in the high heat input HAZ increases. We found a phenomenon that reduces This phenomenon is due to the effect of Mn atoms on the distribution behavior of C atoms at the interface of different phases when retained austenite, which is generated by concentration of C in micro-segregation areas during heating, is decomposed, that is, when retained austenite is transformed into ferrite and cementite. It is presumed that this is due to the difference in the influence between the Ni atoms and the Ni atoms.

また、本発明者らは、ミクロ偏析部の残留オーステナイトの分解開始時のCの濃度は、鋼板全体のCの含有量よりも鋼板に含まれるMnやNiなどの合金元素の種類や量に影響されることを見出した。つまり、本発明者らは、鋼成分のCの含有量を低減するほどベイナイト変態が促進され、MAとなる残留オーステナイトの量が減り、そのサイズも微細化する傾向があることを見出した。この現象は、ベイナイトの不完全変態の機構と関連していると推察される。また、本発明者らは、さらに検討を進めた結果、鋼成分においてMn/Niを0.80以下に制限し、かつCの含有量を0.080%以下に制限することによって、ミクロ偏析部におけるMAの生成を抑制できることを見出した。 In addition, the present inventors have found that the concentration of C at the start of decomposition of retained austenite in the micro-segregation zone has a greater influence on the type and amount of alloying elements such as Mn and Ni contained in the steel sheet than on the C content of the entire steel sheet. I found out that it can be done. In other words, the present inventors have found that as the content of C in the steel component is reduced, bainite transformation is promoted, the amount of retained austenite that becomes MA decreases, and the size of the retained austenite tends to become finer. This phenomenon is presumed to be related to the mechanism of incomplete transformation of bainite. In addition, as a result of further studies, the present inventors found that by limiting Mn/Ni to 0.80 or less and C content to 0.080% or less, micro-segregation It has been found that the production of MA can be suppressed.

また、大入熱溶接用高強度鋼板では、結晶粒の粗大化が大入熱HAZの靱性を劣化させる原因となる。HAZの結晶粒の粗大化を抑制する有効な方法の一つは、Ti系酸化物を生成核とする粒内変態の利用である。本発明者らは、大入熱溶接を模擬した再現熱サイクルを付与した鋼に対して、金属組織と靱性との関係を調査した。その結果、鋼中に分散させたTi系酸化物によって粒内変態を促進させることで結晶粒を微細化すると共に、Mn/Niを0.80以下に制限してMAの生成を抑制することによって、大入熱HAZの靱性を顕著に向上し得ることを見出した。 In addition, in high-strength steel plates for high heat input welding, coarsening of crystal grains causes deterioration of toughness of the high heat input HAZ. One effective method for suppressing the coarsening of HAZ crystal grains is the use of intragranular transformation using Ti-based oxides as production nuclei. The present inventors investigated the relationship between metal structure and toughness for steel subjected to a simulated thermal cycle simulating high heat input welding. As a result, by promoting intragranular transformation with Ti-based oxides dispersed in steel, grains are refined, and by limiting Mn/Ni to 0.80 or less and suppressing the formation of MA. It has been found that the toughness of a high heat input HAZ can be significantly improved.

このように、本発明者らは、鋼板のTiの含有量を0.005%以上とすることによってTi系酸化物を分散させ、大入熱HAZの結晶粒の微細化を図った。そして、Ti系酸化物による結晶粒の微細化を図るために、Alの含有量を制限する。これは、鋼板中のAlの含有量が増えると、鋼板中のO(酸素)がAl系酸化物の生成のために消費されやすくなり、Ti系酸化物の生成が抑制されるためである。したがって、本実施形態に係る鋼板に含まれるAlの量は0.003%以下に制限される。一方、ミクロンサイズの粗大なTiNの生成は、Tiの含有量を0.02%以下に制限することで、回避できる。また、HAZ靭性に影響を及ぼすような粗大な介在物が生成しないように、Oの含有量は0.0040%以下に制限される。 In this manner, the present inventors dispersed Ti-based oxides by setting the Ti content of the steel sheet to 0.005% or more, thereby achieving refinement of the crystal grains of the high heat input HAZ. Then, in order to make the crystal grains finer by using the Ti-based oxide, the content of Al is limited. This is because when the Al content in the steel sheet increases, O (oxygen) in the steel sheet is more likely to be consumed to generate Al-based oxides, and the generation of Ti-based oxides is suppressed. Therefore, the amount of Al contained in the steel plate according to this embodiment is limited to 0.003% or less. On the other hand, generation of micron-sized coarse TiN can be avoided by limiting the Ti content to 0.02% or less. Further, the content of O is limited to 0.0040% or less to prevent formation of coarse inclusions that would affect HAZ toughness.

更に、第3実施形態では、Cu及びNiの含有量を高め、焼入れ性を十分に確保することによっても結晶粒の微細化が図られる。具体的には、炭素当量CeqWES及びCeqIIWの下限が適切に設定され、好ましくは焼入れ性倍数DIの下限が適正に設定される。一方、延性が極端に低下したり、吸収エネルギーが低下したりすることを抑制するため、CeqWES及びCeqIIWの上限が適切に設定され、好ましくはDIの上限が適切に設定される。炭素当量CeqWES及びCeqIIW、並びにDIは、C、Mn、Si、Cu、Ni、Cr、Mo、Vの含有量によって制御される。本発明者らは、鋭意検討の結果、炭素当量CeqWESを0.45%以上、0.70%以下、下記(2)式によって求められるCeqIIWを0.65%以上、0.90%以下に制御すれば、大入熱HAZの靭性が確保されるという知見を得た。好ましくは、結晶粒の微細化のために、下記(3)式によって求められる焼入れ性倍数DIは10.0inch以上、21.0inch以下の範囲内に制御される。 Furthermore, in the third embodiment, the crystal grains can be made finer by increasing the content of Cu and Ni and ensuring sufficient hardenability. Specifically, the lower limits of the carbon equivalents CeqWES and CeqIIW are appropriately set, and preferably the lower limit of the hardenability multiple DI is appropriately set. On the other hand, in order to suppress an extreme decrease in ductility or absorption energy, the upper limits of CeqWES and CeqIIW are appropriately set, and preferably the upper limit of DI is appropriately set. The carbon equivalents CeqWES and CeqIIW and DI are controlled by the contents of C, Mn, Si, Cu, Ni, Cr, Mo, and V. As a result of intensive studies, the present inventors controlled the carbon equivalent CeqWES to 0.45% or more and 0.70% or less, and controlled CeqIIW determined by the following equation (2) to 0.65% or more and 0.90% or less. It was found that by doing so, the toughness of the high heat input HAZ can be ensured. Preferably, in order to refine the crystal grains, the hardenability multiple DI determined by the following equation (3) is controlled within the range of 10.0 inches or more and 21.0 inches or less.

CeqIIW(%)=C+Mn/6+Cu/15+Ni/15+Cr/5+Mo/5+V/5・・・(2)
DI(inch)=0.5×fB×C0.5×(1+0.64×Si)×(1+4.1×Mn)×(1+0.27×Cu)×(1+0.52×Ni)×(1+2.33×Cr)×(1+3.14×Mo)・・・(3)
ここで、上記(2)式、(3)式中のC、Mn、Si、Ni、Cr、Mo、V、Cuは質量%で表した各元素の鋼板中の含有量であり、含有しない元素の項には0を代入する。fBはBが0.0004%以下の場合は1.0であり、0.0004%超の場合は1.3である。
CeqIIW (%) = C+Mn/6+Cu/15+Ni/15+Cr/5+Mo/5+V/5...(2)
DI (inch)=0.5×fB×C 0.5 ×(1+0.64×Si)×(1+4.1×Mn)×(1+0.27×Cu)×(1+0.52×Ni)×(1+2 .33×Cr)×(1+3.14×Mo)...(3)
Here, C, Mn, Si, Ni, Cr, Mo, V, and Cu in the above formulas (2) and (3) are the content of each element in the steel sheet expressed in mass %, and the elements not contained Assign 0 to the term. fB is 1.0 when B is 0.0004% or less, and is 1.3 when B is over 0.0004%.

次に、第3実施形態に係る鋼板の化学成分(鋼組成)について説明する。なお、以下の化学成分の説明では、質量%を単に%と表記する。 Next, the chemical composition (steel composition) of the steel plate according to the third embodiment will be explained. In addition, in the following description of chemical components, mass % is simply expressed as %.

(C:0.030%以上、0.080%以下)
Cは、鋼の焼入れ性を高めて高強度化に寄与する元素である。本実施形態では、Cの含有量は0.030%以上である。Cの含有量は、好ましくは0.035%以上であり、より好ましくは0.040%以上である。一方、靱性を確保するという観点から、Cの含有量は0.080%以下である。Cの含有量は、好ましくは0.075%以下であり、より好ましくは0.070%以下である。
(C: 0.030% or more, 0.080% or less)
C is an element that improves the hardenability of steel and contributes to high strength. In this embodiment, the C content is 0.030% or more. The content of C is preferably 0.035% or more, more preferably 0.040% or more. On the other hand, from the viewpoint of ensuring toughness, the C content is 0.080% or less. The content of C is preferably 0.075% or less, more preferably 0.070% or less.

(Mn:0.30%以上、1.30%以下)
Mnは、鋼の焼入れ性を高めて高強度化に寄与する元素であり、本実施形態ではMnの含有量は0.30%以上である。Mnの含有量は、好ましくは0.40%以上であり、より好ましくは0.50%以上である。一方、大入熱HAZにおけるMAの過度な生成を抑制するという観点から、本実施形態では、Mnの含有量は1.30%以下である。Mnの含有量は、好ましくは1.20%以下であり、より好ましくは1.10%以下である。
(Mn: 0.30% or more, 1.30% or less)
Mn is an element that improves the hardenability of steel and contributes to high strength, and in this embodiment, the Mn content is 0.30% or more. The Mn content is preferably 0.40% or more, more preferably 0.50% or more. On the other hand, from the viewpoint of suppressing excessive production of MA in the high heat input HAZ, in this embodiment, the Mn content is 1.30% or less. The Mn content is preferably 1.20% or less, more preferably 1.10% or less.

(Ni:1.30%以上、7.00%以下)
Niは、鋼の焼入れ性を高めて高強度化に寄与する元素であり、同時に、大入熱HAZの靱性を高める元素である。強度および靭性を確保するという観点から、本実施形態において、Niの含有量は1.30%以上である。Niの含有量は、好ましくは1.80%以上であり、より好ましくは2.00%以上であり、さらに好ましくは2.50%以上である。一方、Niは高価な元素であり、製造コストの上昇を抑制するという観点から、本実施形態では、Niの含有量は7.00%以下である。Niの含有量は、好ましくは6.50%以下であり、より好ましくは6.00%以下であり、さらに好ましくは5.50%以下である。
(Ni: 1.30% or more, 7.00% or less)
Ni is an element that improves the hardenability of steel and contributes to high strength, and at the same time, it is an element that increases the toughness of a high heat input HAZ. From the viewpoint of ensuring strength and toughness, in this embodiment, the Ni content is 1.30% or more. The Ni content is preferably 1.80% or more, more preferably 2.00% or more, and still more preferably 2.50% or more. On the other hand, Ni is an expensive element, and from the viewpoint of suppressing an increase in manufacturing costs, in this embodiment, the Ni content is 7.00% or less. The Ni content is preferably 6.50% or less, more preferably 6.00% or less, and still more preferably 5.50% or less.

(Cu:0.60%以上、2.00%以下)
Cuは、溶接性やHAZの靱性に対する悪影響が小さく、鋼の焼入れ性を高めて母材の強度や靱性を向上させる元素である。強度および靭性を確保するという観点から、本実施形態の鋼板において、Cuの含有量は0.60%以上である。Cuの含有量は、好ましくは0.70%以上であり、より好ましくは0.80%以上である。一方、鋼板の熱間圧延時おけるCuクラックの発生抑制の観点から、本実施形態では、Cuの含有量は2.00%以下である。Cuの含有量は、好ましくは1.90%以下であり、より好ましくは1.80%以下である。
(Cu: 0.60% or more, 2.00% or less)
Cu has a small adverse effect on weldability and HAZ toughness, and is an element that improves the hardenability of steel and improves the strength and toughness of the base metal. From the viewpoint of ensuring strength and toughness, the content of Cu in the steel plate of this embodiment is 0.60% or more. The Cu content is preferably 0.70% or more, more preferably 0.80% or more. On the other hand, from the viewpoint of suppressing the occurrence of Cu cracks during hot rolling of a steel plate, in this embodiment, the Cu content is 2.00% or less. The Cu content is preferably 1.90% or less, more preferably 1.80% or less.

(Si:0.10%以下)
Siは、脱酸や高強度化のために鋼に含有される元素である。一方、Siは、MAの生成を促進させる元素でもあり、本発明者らは、大入熱HAZのミクロ偏析部におけるMAの生成にSiが極めて大きな影響を及ぼすという知見を得ている。したがって、大入熱HAZの靭性を確保するため、Siの含有量の制限が必要であり、本実施形態では、Siの含有量は0.10%以下である。Siの含有量は、好ましくは0.08%以下であり、より好ましくは0.05%以下である。Siの含有量の下限は特に限定されないが、製造コストの観点から、Siの含有量は0.01%以上であってもよい。
(Si: 0.10% or less)
Si is an element contained in steel for deoxidation and high strength. On the other hand, Si is also an element that promotes the production of MA, and the present inventors have obtained the knowledge that Si has an extremely large effect on the production of MA in the micro-segregation part of a high heat input HAZ. Therefore, in order to ensure the toughness of the high heat input HAZ, it is necessary to limit the Si content, and in this embodiment, the Si content is 0.10% or less. The content of Si is preferably 0.08% or less, more preferably 0.05% or less. Although the lower limit of the Si content is not particularly limited, from the viewpoint of manufacturing cost, the Si content may be 0.01% or more.

(P:0.010%以下)
Pは、靭性に有害な不純物である。Pの含有量は、大入熱HAZの靱性を安定的に確保するために制限する必要があり、本実施形態では、0.010%以下である。Pの含有量は、好ましくは0.008%以下である。Pの含有量の下限は限定されないが、製造コストの観点から、Pの含有量は0.001%以上であってもよい。
(P: 0.010% or less)
P is an impurity that is harmful to toughness. The content of P needs to be limited in order to stably ensure the toughness of the high heat input HAZ, and in this embodiment, it is 0.010% or less. The P content is preferably 0.008% or less. Although the lower limit of the P content is not limited, from the viewpoint of manufacturing cost, the P content may be 0.001% or more.

(N:0.0060%以下)
Nは、TiNを構成する元素である。微細なTiNは、ピン止めによってγ粒の粗大化を抑制するが、粗大なTiNは、HAZにおいて破壊起点となり、靱性を低下させる場合がある。粗大なTiNの形成を抑制し、HAZ靭性を確保するという観点から、本実施形態では、Nの含有量は0.0060%以下である。Nの含有量は、好ましくは0.0040%以下である。本実施形態では、Nの含有量の下限は限定されないが、製造コストの観点から、Nの含有量は0.0001%以上であってもよい。HAZにおいてγ粒の成長を抑制する効果を発現させるという観点から、Nの含有量は、好ましくは0.0010%以上である。
(N: 0.0060% or less)
N is an element constituting TiN. Fine TiN suppresses the coarsening of γ grains by pinning, but coarse TiN may become a starting point for fracture in the HAZ and reduce toughness. From the viewpoint of suppressing the formation of coarse TiN and ensuring HAZ toughness, in this embodiment, the N content is 0.0060% or less. The N content is preferably 0.0040% or less. In this embodiment, the lower limit of the N content is not limited, but from the viewpoint of manufacturing cost, the N content may be 0.0001% or more. From the viewpoint of exhibiting the effect of suppressing the growth of γ grains in the HAZ, the N content is preferably 0.0010% or more.

(炭素当量CeqWES:0.45%以上、0.70%以下)
炭素当量CeqWESは、鋼板(母材)の強度及びHAZの結晶粒径に大きな影響を及ぼす焼入れ性の指標である。鋼の焼入れ性を高め、母材の強度を確保し、HAZの結晶粒を細粒化させるという観点から、炭素当量CeqWESは、本実施形態では0.45%以上である。炭素当量CeqWESは、好ましくは0.50%以上であり、より好ましくは0.55%以上である。一方、靱性を確保するという観点から、炭素当量CeqWESは、本実施形態では0.70%以下である。炭素当量CeqWESは、好ましくは0.65%以下である。なお、炭素当量CeqWESの求め方は、第1実施形態及び第2実施形態と同様である。
(Carbon equivalent CeqWES: 0.45% or more, 0.70% or less)
The carbon equivalent CeqWES is an index of hardenability that greatly affects the strength of the steel plate (base material) and the grain size of the HAZ. In this embodiment, the carbon equivalent CeqWES is 0.45% or more from the viewpoint of increasing the hardenability of the steel, ensuring the strength of the base material, and refining the crystal grains of the HAZ. The carbon equivalent CeqWES is preferably 0.50% or more, more preferably 0.55% or more. On the other hand, from the viewpoint of ensuring toughness, the carbon equivalent CeqWES is 0.70% or less in this embodiment. The carbon equivalent CeqWES is preferably 0.65% or less. Note that the method for determining the carbon equivalent CeqWES is the same as in the first embodiment and the second embodiment.

(炭素当量CeqIIW:0.65%以上、0.90%以下)
炭素当量CeqIIWは、鋼板(母材)の強度及びHAZの結晶粒径に大きな影響を及ぼす焼入れ性の指標である。本実施形態に係る鋼板は、Cuが含まれることから、炭素当量CeqIIWは重要な指標である。鋼の焼入れ性を高め、母材の強度を確保し、HAZの結晶粒を細粒化させるという観点から、炭素当量CeqIIWは、本実施形態では0.65%以上である。炭素当量CeqIIWは、好ましくは0.70%以上であり、より好ましくは0.75%以上である。一方、靱性を確保するという観点から、炭素当量CeqIIWは、本実施形態では0.90%以下である。炭素当量CeqIIWは、好ましくは0.89%以下であり、より好ましくは0.85%以下である。なお、炭素当量CeqWESは、合金元素の含有量によって下記(2)式で計算される。
(Carbon equivalent CeqIIW: 0.65% or more, 0.90% or less)
The carbon equivalent CeqIIW is an index of hardenability that greatly affects the strength of the steel plate (base material) and the grain size of the HAZ. Since the steel plate according to this embodiment contains Cu, the carbon equivalent CeqIIW is an important index. In this embodiment, the carbon equivalent CeqIIW is 0.65% or more from the viewpoint of increasing the hardenability of the steel, ensuring the strength of the base material, and refining the crystal grains of the HAZ. The carbon equivalent CeqIIW is preferably 0.70% or more, more preferably 0.75% or more. On the other hand, from the viewpoint of ensuring toughness, the carbon equivalent CeqIIW is 0.90% or less in this embodiment. The carbon equivalent CeqIIW is preferably 0.89% or less, more preferably 0.85% or less. Note that the carbon equivalent CeqWES is calculated by the following formula (2) based on the content of alloying elements.

CeqIIW(%)=C+Mn/6+Cu/15+Ni/15+Cr/5+Mo/5+V/5・・・・(2)
ここで、上記(2)式中のC、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、Vは質量%で表した各元素の鋼板中の含有量であり、含有しない元素の項には0を代入する。
CeqIIW (%) = C+Mn/6+Cu/15+Ni/15+Cr/5+Mo/5+V/5... (2)
Here, C, Mn, Cu, Ni, Cr, Mo, and V in the above formula (2) are the contents of each element in the steel sheet expressed in mass %, and 0 is substituted for the terms of elements that are not contained. do.

(焼入れ性倍数DI:10.0inch以上、21.0inch以下)
焼入れ性倍数DIは、鋼板(母材)の強度及びHAZの結晶粒径に影響を及ぼす焼入れ性の指標である。鋼の焼入れ性を高め、母材の強度を確保し、HAZの結晶粒を細粒化させるという観点から、焼入れ性倍数DIは、好ましくは10.0inch以上である。焼入れ性倍数DIは、より好ましくは12.0inch以上であり、さらに好ましくは14.0inch以上である。一方、靱性を確保するという観点から、焼入れ性倍数DIは、好ましくは21.0inch以下である。焼入れ性倍数DIは、より好ましくは20.0inch以下であり、さらに好ましくは19.0inch以下である。なお、焼入れ性倍数DIは、合金元素の含有量によって下記(3)式で計算される。fBは、焼入れ性に及ぼすBの影響を示す係数であり、Bの含有量によって変化する。Bの含有量が0.0004%以下の場合、焼入れ性に及ぼすBの影響は考慮されず、fBは1.0である。Bの含有量が0.0004%超の場合、焼入れ性に及ぼすBの影響が考慮され、fBは1.3である。
(Hardenability multiple DI: 10.0 inch or more, 21.0 inch or less)
The hardenability multiple DI is an index of hardenability that affects the strength of the steel plate (base material) and the crystal grain size of the HAZ. From the viewpoint of increasing the hardenability of the steel, ensuring the strength of the base material, and refining the crystal grains of the HAZ, the hardenability multiple DI is preferably 10.0 inches or more. The hardenability multiple DI is more preferably 12.0 inches or more, and even more preferably 14.0 inches or more. On the other hand, from the viewpoint of ensuring toughness, the hardenability multiple DI is preferably 21.0 inches or less. The hardenability multiple DI is more preferably 20.0 inches or less, and still more preferably 19.0 inches or less. The hardenability multiple DI is calculated by the following formula (3) based on the content of alloying elements. fB is a coefficient indicating the influence of B on hardenability, and changes depending on the B content. When the B content is 0.0004% or less, the influence of B on hardenability is not considered, and fB is 1.0. When the B content exceeds 0.0004%, the effect of B on hardenability is taken into consideration, and fB is 1.3.

DI(inch)=0.5×fB×C0.5×(1+0.64×Si)×(1+4.1×Mn)×(1+0.27×Cu)×(1+0.52×Ni)×(1+2.33×Cr)×(1+3.14×Mo)・・・・(3)
ここで、上記(3)式中のC、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Moは質量%で表した各元素の鋼板中の含有量であり、後述する選択元素Cr、Moを含有しない場合は各項に0を代入する。fBはBが0.0004%以下の場合は1.0であり、0.0004%超の場合は1.3である。
DI (inch)=0.5×fB×C 0.5 ×(1+0.64×Si)×(1+4.1×Mn)×(1+0.27×Cu)×(1+0.52×Ni)×(1+2 .33×Cr)×(1+3.14×Mo)・・・(3)
Here, C, Si, Mn, Cu, Ni, Cr, and Mo in the above formula (3) are the contents of each element in the steel sheet expressed in mass %, and do not contain the selected elements Cr and Mo described later. In this case, assign 0 to each term. fB is 1.0 when B is 0.0004% or less, and is 1.3 when B is over 0.0004%.

本実施形態に係る鋼板の化学組成の残部は、第1実施形態及び第2実施形態と同様に鉄(Fe)及び不純物である。不純物とは、鋼板を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料やその他の要因により混入する成分であって、本実施形態に係る鋼板に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。ただし、不純物のうち、P及びSについては上述のように含有量の上限値が制限される。 The remainder of the chemical composition of the steel plate according to this embodiment is iron (Fe) and impurities, similar to the first and second embodiments. Impurities are components that are mixed in from raw materials such as ores and scraps and other factors during the industrial production of steel sheets, and are allowed within the range that does not adversely affect the steel sheet according to this embodiment. means. However, among the impurities, the upper limit of the content of P and S is limited as described above.

第3実施形態に係る鋼板の製造方法は、第1実施形態及び第2実施形態に係る鋼板の製造方法と同様であるため説明を割愛する。 The method for manufacturing a steel plate according to the third embodiment is the same as the method for manufacturing a steel plate according to the first and second embodiments, so a description thereof will be omitted.

以下に本発明の実施例を示す。ただし、以下に示す実施例は本発明の一例であり、本発明は以下に説明する実施例に制限されるものではない。 Examples of the present invention are shown below. However, the example shown below is an example of the present invention, and the present invention is not limited to the example described below.

転炉による鋼の溶製、連続鋳造によって厚さ300mmの鋼片を製造した。なお、鋼片は、連続鋳造後室温まで冷却し、1000℃以上、1200℃以下の温度範囲内に再加熱し、熱間圧延を施した。なお、熱間圧延の仕上げ温度は、750℃以上、900℃以下とした。熱間圧延後の鋼板に直接焼入れが施される場合は、熱間圧延の仕上げ温度は、γ単相域(Ar3変態点以上)とした。
次に、熱間圧延後の鋼板に対して、表3及び表4に示す条件にて熱処理を施した。表3及び表4において、「γ再加熱焼入れ温度」とは、熱間圧延後に空冷された鋼板に、γ再加熱焼入れが施された場合の加熱温度である。一方、「二相域焼入れ温度」とは、熱間圧延後に直接焼入れまたはγ再加熱焼入れが施され、更に、二相域焼入れが施された場合の加熱温度である。
このようにして製造された厚鋼板から試料を採取し、化学分析を行った。各厚鋼板の化学成分は表1及び表2に示されており、板厚は表5及び6に示されている。なお、表1及び表2に示されている炭素当量CeqWESは、下記(1)式により求めた。
Steel slabs with a thickness of 300 mm were manufactured by melting steel in a converter and continuous casting. After continuous casting, the steel slab was cooled to room temperature, reheated to a temperature range of 1000°C or higher and 1200°C or lower, and hot rolled. Note that the finishing temperature of hot rolling was 750°C or higher and 900°C or lower. When the hot-rolled steel plate is directly quenched, the hot-rolling finishing temperature is in the γ single phase range (Ar3 transformation point or higher).
Next, the hot rolled steel sheets were heat treated under the conditions shown in Tables 3 and 4. In Tables 3 and 4, "γ reheating quenching temperature" is the heating temperature when γ reheating quenching is performed on a steel plate that has been air cooled after hot rolling. On the other hand, the "two-phase region quenching temperature" is the heating temperature when direct quenching or γ reheating quenching is performed after hot rolling, and further two-phase region quenching is performed.
Samples were taken from the thick steel plates produced in this way and chemically analyzed. The chemical composition of each thick steel plate is shown in Tables 1 and 2, and the plate thickness is shown in Tables 5 and 6. In addition, the carbon equivalent CeqWES shown in Table 1 and Table 2 was calculated|required by the following formula (1).

CeqWES=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14・・・(1) CeqWES=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14...(1)

ここで、(1)式中の、C、Mn、Si、Ni、Cr、Mo、Vは各元素の含有量[質量%]であり、含有しない元素の項には0を代入した。 Here, C, Mn, Si, Ni, Cr, Mo, and V in formula (1) are the contents [mass%] of each element, and 0 was substituted for the terms of elements not contained.

Figure 0007410437000001
Figure 0007410437000001

Figure 0007410437000002
Figure 0007410437000002

Figure 0007410437000003
Figure 0007410437000003

Figure 0007410437000004
Figure 0007410437000004

<母材の機械的性質>
製造された厚鋼板について、母材の機械的特性が評価された。
母材の機械特性の評価、すなわち、引張試験及びシャルピー衝撃試験に用いた試験片を、厚鋼板の板厚の1/4の位置から採取した。
引張試験は、JIS Z 2241:2011に準拠し、2本の試験片を用いて室温で行った。YS(0.2%降伏強度)及びTS(引張強度)は、それぞれ2本の試験片の平均値である。YR(降伏比)は、TSに対するYSの割合であり、百分率、すなわち、100×(YS/TS)で表される。YR(降伏比)の単位は%である。
シャルピー衝撃試験は、JIS Z 2242:2018に準拠し、3本のVノッチ試験片を用いて行われ、吸収エネルギーが測定された。試験温度は0℃である。母材の吸収エネルギー(KV(0℃))は、このようにして測定された3本の試験片の吸収エネルギーの平均値(相加平均)である。
<Mechanical properties of base material>
The mechanical properties of the base material of the produced thick steel plates were evaluated.
Test pieces used for evaluation of the mechanical properties of the base material, that is, tensile tests and Charpy impact tests, were taken from a position of 1/4 of the thickness of the thick steel plate.
The tensile test was conducted at room temperature using two test pieces in accordance with JIS Z 2241:2011. YS (0.2% yield strength) and TS (tensile strength) are the average values of two test pieces, respectively. YR (yield ratio) is the ratio of YS to TS and is expressed as a percentage, ie, 100×(YS/TS). The unit of YR (yield ratio) is %.
The Charpy impact test was conducted using three V-notch test pieces in accordance with JIS Z 2242:2018, and the absorbed energy was measured. The test temperature is 0°C. The absorbed energy (KV 2 (0° C.)) of the base material is the average value (arithmetic mean) of the absorbed energy of the three test pieces measured in this way.

鋼板の圧延方向に平行な板厚断面(L断面)に機械研磨が施された試料を準備し、JIS Z 2244:2009に準拠してビッカース硬さを測定した。ビッカース硬さを測定した部位は、鋼板表面から板厚方向に3mm以内の位置、及び、鋼板表面から板厚方向に1/4厚の位置である。ビッカース硬さの測定荷重は10kgfであり、それぞれの位置で3点の測定を行った。鋼板表面から板厚方向に3mm以内の位置における測定結果の平均値を表層硬度Hvsとした。また、鋼板表面から板厚方向に1/4厚の位置における測定結果の平均値をHvqとした。硬さ差ΔHvは、下記(7)式にて計算した。 A sample in which a thickness section (L section) of a steel plate parallel to the rolling direction was mechanically polished was prepared, and its Vickers hardness was measured in accordance with JIS Z 2244:2009. The Vickers hardness was measured at a position within 3 mm from the surface of the steel plate in the thickness direction, and at a position 1/4 thickness from the surface of the steel plate in the thickness direction. The measurement load for Vickers hardness was 10 kgf, and measurements were made at three points at each position. The average value of the measurement results at a position within 3 mm from the steel plate surface in the plate thickness direction was defined as the surface hardness Hvs. Further, the average value of the measurement results at a position 1/4 thickness away from the steel plate surface in the plate thickness direction was defined as Hvq. The hardness difference ΔHv was calculated using the following equation (7).

ΔHv = Hvs - Hvq ・・・(7) ΔHv = Hvs - Hvq (7)

Hvmin、Hvmaxは、以下のように得た。
鋼板のL断面(圧延方向に並行、板厚面)を機械研磨し、表面から板厚方向に鋼板の板厚の1/4の位置を中心とし、30μm間隔で、15×15の格子状となるように、合計225点について、JIS Z 2244:2009に準拠したビッカース硬さ(測定荷重10gf)を測定した。
Hvminは、得られたビッカース硬さの値を小さいほうから順に並べ、小さい方から全測定点数の20%までの測定点の硬さの値(例えば500点測定した場合には、小さい方から順に1~100番目までのビッカース硬さ)を平均することで得た。
また、Hvmaxは、大きい方から全測定点数の20%までの測定点の硬さの値を平均することで得た。
Hvmin and Hvmax were obtained as follows.
The L cross section (parallel to the rolling direction, thickness side) of the steel plate is mechanically polished, and a 15 x 15 lattice pattern is formed at 30 μm intervals from the surface in the thickness direction, centered at 1/4 of the thickness of the steel plate. The Vickers hardness (measuring load: 10 gf) was measured at a total of 225 points in accordance with JIS Z 2244:2009.
Hvmin is calculated by arranging the obtained Vickers hardness values in descending order, and calculating the hardness values of measurement points from the smallest to 20% of the total number of measurement points (for example, if 500 points are measured, in order from the smallest to the smallest) It was obtained by averaging the 1st to 100th Vickers hardness).
Moreover, Hvmax was obtained by averaging the hardness values of measurement points from the largest to 20% of the total number of measurement points.

<熱サイクル試験>
また、製造された厚鋼板に対し、大入熱HAZの靭性を評価するため、熱サイクル試験が行われた。
熱サイクル試験では、厚鋼板から採取した図1の形状の試験片に対し、エレクトロスラグ溶接したときに溶融線(Fusion Line:FL)から母材側1mmの領域(FL+1mm)が受ける熱履歴を模擬した熱サイクルを付与し、大入熱HAZ組織を模した組織を得た。具体的には、熱履歴として、室温から1400℃まで10℃/sの平均加熱速度で昇温したのち、1400℃で60s保持し、その後、1000℃までの平均冷却速度が3℃/s、1000℃から室温までの平均冷却速度が0.5℃/sとなるように冷却した。
その後、熱サイクルを付与した試験片からシャルピー衝撃試験用の試験片が採取され、JIS Z 2242:2018に準拠し、0℃及び-20℃での吸収エネルギーが測定された。
表5及び表6には、厚鋼板の板厚、母材の機械的性質、熱サイクル試験での相当入熱量、HAZ靱性を示した。KV(0℃)およびKV(-20℃)は、それぞれ、0℃での吸収エネルギーおよび-20℃での吸収エネルギーであり、それぞれの温度で測定された3本の試験片の吸収エネルギーの平均値(相加平均)である。
<Heat cycle test>
In addition, a thermal cycle test was conducted on the manufactured thick steel plate in order to evaluate the toughness of the high heat input HAZ.
The heat cycle test simulates the thermal history experienced by a region 1 mm from the fusion line (FL) to the base metal side (FL + 1 mm) when electroslag welding is applied to a test piece with the shape shown in Figure 1 taken from a thick steel plate. A structure resembling a high heat input HAZ structure was obtained by applying a thermal cycle. Specifically, as a thermal history, the temperature was raised from room temperature to 1400°C at an average heating rate of 10°C/s, then held at 1400°C for 60 seconds, and then the average cooling rate to 1000°C was 3°C/s. Cooling was performed such that the average cooling rate from 1000°C to room temperature was 0.5°C/s.
Thereafter, a test piece for Charpy impact test was taken from the heat cycled test piece, and the absorbed energy at 0°C and -20°C was measured in accordance with JIS Z 2242:2018.
Tables 5 and 6 show the thickness of the steel plate, the mechanical properties of the base material, the equivalent heat input in the thermal cycle test, and the HAZ toughness. KV 2 (0°C) and KV 2 (-20°C) are the absorbed energy at 0°C and -20°C, respectively, and the absorbed energy of the three test pieces measured at each temperature. is the average value (arithmetic mean).

Figure 0007410437000005
Figure 0007410437000005

Figure 0007410437000006
Figure 0007410437000006

表5に示したように、本発明の鋼板は、板厚が40mm以上、120mm以下である場合において、780MPa以上、930MPa以下の引張強度(TS)と、630MPa以上、750MPa以下の降伏強度(YS)と、85%以下の降伏比(YR)とを有していた。さらに、本発明例の鋼板は大入熱溶接を模擬した熱サイクル試験後に、0℃で平均100J以上の優れたHAZ靱性を有する。また、試験温度-20℃とした場合でも、40J以上の非常に優れたHAZ靱性を有する。 As shown in Table 5, the steel plate of the present invention has a tensile strength (TS) of 780 MPa or more and 930 MPa or less, and a yield strength (YS) of 630 MPa or more and 750 MPa or less, when the plate thickness is 40 mm or more and 120 mm or less. ) and a yield ratio (YR) of 85% or less. Furthermore, the steel plate of the present invention example has excellent HAZ toughness of 100 J or more on average at 0° C. after a thermal cycle test simulating high heat input welding. Furthermore, even when the test temperature is -20°C, it has an extremely excellent HAZ toughness of 40 J or more.

一方、表6に示されるように、従来の鋼板(比較鋼)は化学成分が本発明の範囲から外れているため、母材の機械的性質及び/又はHAZ靱性が劣っていた。 On the other hand, as shown in Table 6, the chemical composition of the conventional steel plate (comparative steel) was outside the range of the present invention, so the mechanical properties and/or HAZ toughness of the base material were poor.

符号B2はC量が高すぎるために、HAZ靱性が劣る。符号B4はMn量が高すぎるためにHAZ靱性が劣る。符号B5はNi量が低すぎるためにHAZ靱性が劣る。 Since the code B2 has too high a C content, the HAZ toughness is poor. Code B4 has poor HAZ toughness because the Mn content is too high. Code B5 has poor HAZ toughness because the amount of Ni is too low.

符号B8はTi量が低すぎるために、符号B9はTi量が高すぎるためにHAZ靱性が劣る。符号B13はO量が高すぎるために、符号B14はSi量が高すぎるために、符号B15はP量が高すぎるために、符号B17はAl量が高すぎるために、HAZ靱性が劣る。 The HAZ toughness is poor in B8 because the Ti amount is too low, and in B9 because the Ti amount is too high. The HAZ toughness is poor because B13 has too high an O content, B14 has too high a Si content, B15 has too high a P content, and B17 has too high an Al content.

符号B19はCeqWESが高すぎるためにHAZ靱性が劣る。符号B20はMn/Niが高すぎるためにHAZ靱性が劣る。 Code B19 has poor HAZ toughness because CeqWES is too high. Code B20 has poor HAZ toughness because Mn/Ni is too high.

符号B1'はC量が低すぎるために、YS、TS及びHvmin/Hvmaxが本発明の範囲外であった。符号B3'はMn量が低すぎるために、YS、TS及びHvmin/Hvmaxが本発明の範囲外であり、HAZ靱性が劣る。符号B6’及びB7’はB量が高すぎるためにYS及びTSが本発明の範囲外であり、HAZ靱性が劣る。 In case of code B1', since the amount of C was too low, YS, TS and Hvmin/Hvmax were outside the range of the present invention. Since the amount of Mn in code B3' is too low, YS, TS, and Hvmin/Hvmax are outside the range of the present invention, and the HAZ toughness is poor. In the case of B6' and B7', the B content is too high, so the YS and TS are outside the range of the present invention, and the HAZ toughness is poor.

符号B10’はN量が高すぎるために、Hvmin/Hvmaxが本発明の範囲外であり、HAZ靱性が劣る。符号B11’はN量が高すぎるために、HAZ靱性が劣る。符号B12’はO量が低すぎるために、TSが本発明の範囲外であり、HAZ靱性が劣る。 In the case of code B10', the N amount is too high, so Hvmin/Hvmax is outside the range of the present invention, and the HAZ toughness is poor. Since the number B11' has too high an amount of N, the HAZ toughness is poor. In the case of code B12', since the amount of O is too low, the TS is outside the range of the present invention, and the HAZ toughness is poor.

符号B16’はS量が高すぎるために、HAZ靱性が劣る。符号B18’はCeqWESが低すぎるために、YS及びTSが本発明の範囲外であり、HAZ靱性が劣る。符号B21’は二相域焼入れを行っていないため、YR及びHvmin/Hvmaxが本発明の範囲外であった。符号B19’はCeqWESが高すぎるため、YS,TS及びYRが本発明の範囲外であり、HAZ靱性が劣る。符号B22’は、二相域焼入れ温度が低かったため、YR及びHvmin/Hvmaxが本発明の範囲外であった。 B16' has an excessively high amount of S, and therefore has poor HAZ toughness. Since the code B18' has too low CeqWES, YS and TS are outside the scope of the present invention, and HAZ toughness is poor. Since the code B21' was not subjected to two-phase region quenching, YR and Hvmin/Hvmax were outside the scope of the present invention. Since the code B19' has too high CeqWES, YS, TS, and YR are outside the scope of the present invention, and the HAZ toughness is poor. Since the code B22' had a low two-phase region quenching temperature, YR and Hvmin/Hvmax were outside the range of the present invention.

転炉による鋼の溶製、連続鋳造によって厚さ300mmの鋼片を製造した。なお、鋼片は、連続鋳造後、室温まで冷却し、1000℃以上、1200℃以下の温度範囲内に再加熱し、熱間圧延を施した。なお、熱間圧延の仕上げ温度は、750℃以上、900℃以下とした。熱間圧延後の鋼板に直接焼入れが施される場合は、熱間圧延の仕上げ温度は、γ単相域(Ar3変態点以上)とした。
次に、熱間圧延後の鋼板に対して、表9、表10に示す条件にて熱処理を施した。表9及び表10において、「γ再加熱焼入れ温度」とは、熱間圧延後に空冷された鋼板に、γ再加熱焼入れが施された場合の加熱温度である。一方、「二相域焼入れ温度」とは、熱間圧延後に直接焼入れまたはγ再加熱焼入れが施され、更に、二相域焼入れが施された場合の加熱温度である。
Steel slabs with a thickness of 300 mm were manufactured by melting steel in a converter and continuous casting. After continuous casting, the steel pieces were cooled to room temperature, reheated to a temperature range of 1000°C or higher and 1200°C or lower, and hot rolled. Note that the finishing temperature of hot rolling was 750°C or higher and 900°C or lower. When the hot-rolled steel plate is directly quenched, the hot-rolling finishing temperature is in the γ single phase range (Ar3 transformation point or higher).
Next, the hot rolled steel sheets were heat treated under the conditions shown in Tables 9 and 10. In Tables 9 and 10, "γ reheating quenching temperature" is the heating temperature when γ reheating quenching is performed on a steel plate that has been air cooled after hot rolling. On the other hand, the "two-phase region quenching temperature" is the heating temperature when direct quenching or γ reheating quenching is performed after hot rolling, and further two-phase region quenching is performed.

このようにして製造された厚鋼板から試料を採取し、化学分析を行った。各厚鋼板の化学成分は表7及び表8に示されており、板厚は表11及び12に示されている。なお、表7及び表8に示されている炭素当量CeqWESは実施例1と同様の方法で求め、CeqIIW及びDIは、それぞれ下記(2)式、(3)式により求めた。 Samples were taken from the thick steel plates produced in this way and chemically analyzed. The chemical composition of each thick steel plate is shown in Tables 7 and 8, and the plate thickness is shown in Tables 11 and 12. Note that the carbon equivalent CeqWES shown in Tables 7 and 8 was determined by the same method as in Example 1, and CeqIIW and DI were determined by the following formulas (2) and (3), respectively.

CeqIIW(%)=C+Mn/6+Cu/15+Ni/15+Cr/5+Mo/5+V/5・・・(2)
DI(inch)=0.5×fB×C0.5× (1+0.64×Si)×(1+4.1×Mn)×(1+0.27×Cu)×(1+0.52×Ni)×(1+2.33×Cr)×(1+3.14×Mo)・・・(3)
ここで、上記式(2)、式(3)中のC、Mn、Si、Ni、Cr、Mo、V、Cuは質量%で表した各元素の鋼板中の含有量であり、含有しない元素の項には0を代入した。式(3)中のfBはBが0.0004%以下の場合は1.0であり、0.0004%超の場合は1.3である。
CeqIIW (%) = C+Mn/6+Cu/15+Ni/15+Cr/5+Mo/5+V/5...(2)
DI (inch) = 0.5 × fB × C 0.5 × (1 + 0.64 × Si) × (1 + 4.1 × Mn) × (1 + 0.27 × Cu) × (1 + 0.52 × Ni) × (1 + 2 .33×Cr)×(1+3.14×Mo)...(3)
Here, C, Mn, Si, Ni, Cr, Mo, V, and Cu in the above formulas (2) and (3) are the contents of each element in the steel sheet expressed in mass%, and the elements that are not contained are 0 was assigned to the term. fB in equation (3) is 1.0 when B is 0.0004% or less, and is 1.3 when B is over 0.0004%.

Figure 0007410437000007
Figure 0007410437000007

Figure 0007410437000008
Figure 0007410437000008

Figure 0007410437000009
Figure 0007410437000009

Figure 0007410437000010
Figure 0007410437000010

母材の機械的性質及びHAZの靱性については実施例1と同様の方法で測定した。 The mechanical properties of the base material and the toughness of the HAZ were measured in the same manner as in Example 1.

Figure 0007410437000011
Figure 0007410437000011

Figure 0007410437000012
Figure 0007410437000012

表11に示されるように、本発明の鋼板は、板厚が40mm以上120mm以下であり、780MPa以上、930MPa以下の引張強度(TS)と、630MPa以上、750MPa以下の降伏強度(YS)と、85%以下の降伏比(YR)とを有していた。さらに、本発明例の鋼板は大入熱溶接を模擬した熱サイクル試験後に、0℃で平均100J以上の優れたHAZ靱性を有していた。また、試験温度-20℃とした場合でも、40J以上の非常に優れたHAZ靱性を有していた。 As shown in Table 11, the steel plate of the present invention has a thickness of 40 mm or more and 120 mm or less, a tensile strength (TS) of 780 MPa or more and 930 MPa or less, and a yield strength (YS) of 630 MPa or more and 750 MPa or less, It had a yield ratio (YR) of 85% or less. Further, the steel plates of the examples of the present invention had excellent HAZ toughness of 100 J or more on average at 0° C. after a thermal cycle test simulating high heat input welding. Furthermore, even when the test temperature was -20°C, it had an extremely excellent HAZ toughness of 40 J or more.

一方、表12に示されるように、従来の鋼板(比較鋼)は化学成分が本発明の範囲から外れているため、母材の機械的性質及び/又はHAZ靱性が劣っていた。 On the other hand, as shown in Table 12, the chemical composition of the conventional steel plate (comparative steel) was outside the range of the present invention, so the mechanical properties and/or HAZ toughness of the base material were poor.

符号D1はC量が低すぎために降伏強度が劣る。符号D8はTi量が低すぎるために、符号D11はO量が低すぎるために、符号D12はO量が高すぎるためにHAZ靱性が劣る。符号D16はAl量が高すぎるために、HAZ靱性が劣る。 Code D1 has poor yield strength because the amount of C is too low. Code D8 has a too low Ti content, code D11 has a too low O content, and code D12 has a too high O content, resulting in poor HAZ toughness. Since the code D16 has too high an amount of Al, the HAZ toughness is poor.

符号D18はCeqWESが高すぎるために、HAZ靱性が劣る。符号D21はMn/Niが高すぎるために、HAZ靱性が劣る。 Since the code D18 has too high CeqWES, the HAZ toughness is poor. Since the code D21 has too high Mn/Ni, the HAZ toughness is poor.

符号D2’はC量が高すぎるためにHAZ靱性が劣る。符号D3’はMn量が低すぎるために降伏強度が劣る。符号D4’はMn量が高すぎるためにHAZ靱性が劣る。符号D5’はNi量が低すぎるためにHAZ靱性が劣る。符号D6’及びD7’はCu量が高すぎるためにHAZ靱性が劣る。 Code D2' has poor HAZ toughness because the amount of C is too high. The specimen D3' has poor yield strength because the amount of Mn is too low. Code D4' has poor HAZ toughness because the Mn content is too high. Code D5' has poor HAZ toughness because the amount of Ni is too low. Codes D6' and D7' have poor HAZ toughness because the amount of Cu is too high.

符号D9’はTi量が高すぎるためにHAZ靱性が劣る。符号D10’はN量が高すぎるためにHAZ靱性が劣る。符号D13’はSi量が高すぎるためにHAZ靱性が劣る。符号D14’はP量が高すぎるためにHAZ靱性が劣る。符号D15’はS量が高すぎるためにHAZ靱性が劣る。符号D17’はCeqWESが高すぎるためにHAZ靱性が劣る。 Code D9' has poor HAZ toughness because the amount of Ti is too high. Code D10' has poor HAZ toughness because the amount of N is too high. Code D13' has poor HAZ toughness because the amount of Si is too high. Code D14' has poor HAZ toughness because the amount of P is too high. Code D15' has poor HAZ toughness because the amount of S is too high. Code D17' has poor HAZ toughness because CeqWES is too high.

符号D19’及びD20’はCeqWESが低すぎるためにHAZ靱性が劣る。符号D22’は二相域焼入れを行わなかったために降伏比が劣る。符号D23’は二相域焼入れ温度が低かったために降伏比が劣る。 Codes D19' and D20' have poor HAZ toughness because CeqWES is too low. The specimen D22' had an inferior yield ratio because the two-phase region quenching was not performed. The specimen D23' had an inferior yield ratio because the quenching temperature in the two-phase region was low.

本発明は、鉄鋼業において製造される厚鋼板に適用される。また、本発明は、厚鋼板以外の鉄鋼製品、たとえば形鋼などへの適用も可能である。本発明を適用した高強度で厚手の厚鋼板は、主に高層建築の鉄骨として使用され、特に、4枚のスキンプレートと内部に配置されたダイヤフラムで概略構成され四面ボックス柱の鉄骨として好適である。四面ボックス柱の各部材の接合では、溶接入熱の大きい、いわゆる大入熱溶接が行われる。例えば、ダイヤフラムをスキンプレートに取り付けるダイヤフラム溶接や、スキンプレートを組み立てる角溶接には、それぞれエレクトロスラグ溶接やサブマージアーク溶接などの高能率な大入熱溶接が適用される。また、本発明に係る鋼板は、橋梁、造船、タンク、海洋構造物、ラインパイプなどの溶接構造物に使用することも可能である。 The present invention is applied to thick steel plates manufactured in the steel industry. Further, the present invention can also be applied to steel products other than thick steel plates, such as shaped steel. The high-strength, thick steel plate to which the present invention is applied is mainly used as a steel frame for high-rise buildings, and is particularly suitable as a steel frame for four-sided box columns, which generally consists of four skin plates and a diaphragm placed inside. be. When joining each member of the four-sided box column, so-called large heat input welding, which involves a large welding heat input, is performed. For example, highly efficient high heat input welding such as electroslag welding or submerged arc welding is applied to diaphragm welding, which attaches a diaphragm to a skin plate, and corner welding, which assembles a skin plate, respectively. Moreover, the steel plate according to the present invention can also be used for welded structures such as bridges, shipbuilding, tanks, marine structures, and line pipes.

本発明に係る鋼板は、高強度で厚手の厚鋼板に対して、溶接施工能率の高い大入熱溶接を施し、HAZ靭性の要求レベルが高い場合に好適である。具体的には、本発明に係る鋼板は、引張強度が780MPa以上、930MPa以下、降伏強度が630MPa以上、750MPa以下、降伏比が85%以下、板厚が40mm以上、120mm以下である。したがって、本発明に係る鋼板は、エレクトロスラグ溶接などの大入熱が適用される建築鉄骨四面ボックス柱ダイヤフラムのように、大入熱HAZの靱性が要求される高強度厚鋼板に好適である。 The steel plate according to the present invention is suitable for high-strength, thick steel plates subjected to high heat input welding with high welding efficiency and when the required level of HAZ toughness is high. Specifically, the steel plate according to the present invention has a tensile strength of 780 MPa or more and 930 MPa or less, a yield strength of 630 MPa or more and 750 MPa or less, a yield ratio of 85% or less, and a plate thickness of 40 mm or more and 120 mm or less. Therefore, the steel plate according to the present invention is suitable for high-strength thick steel plates that require high heat input HAZ toughness, such as building steel four-sided box column diaphragms to which large heat inputs such as electroslag welding are applied.

Claims (10)

学組成が、質量%で、
C :0.12%以上、0.18%以下、
Mn:0.50%以上、1.50%以下、
Ni:1.00%以上、3.00%以下、
Ti:0.005%以上、0.020%以下、
O :0.0010%以上、0.0040%以下、
B :0.0003%以上、0.0030%以下、
Cu:0%以上、2.0%以下、
Cr:0%以上、1.0%以下、
Mo:0%以上、1.00%以下、
W :0%以上、1.00%以下、
Co:0%以上、1.0%以下、
Nb:0%以上、0.100%以下、
V :0%以上、0.10%以下、
Ca:0%以上、0.0050%以下、
REM:0%以上、0.0050%以下、
Zr:0%以上、0.0050%以下、
Si:0.30%以下、
P :0.015%以下、
S :0.005%以下、
N :0.0010%以上、0.0100%以下
Al:0.0030%以下
を含有し、
残部がFe及び不純物からなり、
Mn及びNiの含有量の比であるMn/Niが0.80以下であり、
下記(1)式で計算される炭素当量CeqWESが、0.43%以上、0.53%以下
であり、
引張強度が780MPa以上、930MPa以下であり、
降伏強度が630MPa以上、750MPa以下であり、
降伏比が85%以下であり、
板厚が40mm以上、120mm以下であり、
表面から板厚の1/4の位置で225点以上のビッカース硬さを測定し、前記ビッカース硬さの、小さいほうから20%までの値の平均値をHvmin、大きいほうから20%までの値の平均値をHvmaxとしたとき、Hvmin/Hvmaxが0.85以下である、ことを特徴とする、鋼板。
CeqWES=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14・・・(1)
ここで、(1)式中の、C、Mn、Si、Ni、Cr、Mo、Vは各元素の含有量[質量%]であり、含有しない元素の項には0を代入する。
The chemical composition is in mass%,
C: 0.12% or more, 0.18% or less,
Mn: 0.50% or more, 1.50% or less,
Ni: 1.00% or more, 3.00% or less,
Ti: 0.005% or more, 0.020% or less,
O: 0.0010% or more, 0.0040% or less,
B: 0.0003% or more, 0.0030% or less,
Cu: 0% or more, 2.0% or less,
Cr: 0% or more, 1.0% or less,
Mo: 0% or more, 1.00% or less,
W: 0% or more, 1.00% or less,
Co: 0% or more, 1.0% or less,
Nb: 0% or more, 0.100% or less,
V: 0% or more, 0.10% or less,
Ca: 0% or more, 0.0050% or less,
REM: 0% or more, 0.0050% or less,
Zr: 0% or more, 0.0050% or less,
Si: 0.30% or less,
P: 0.015% or less,
S: 0.005% or less,
N: 0.0010% or more, 0.0100% or less ,
Al: 0.0030% or less
Contains
The remainder consists of Fe and impurities,
Mn/Ni, which is the ratio of Mn and Ni content, is 0.80 or less,
The carbon equivalent CeqWES calculated by the following formula (1) is 0.43% or more and 0.53% or less,
The tensile strength is 780 MPa or more and 930 MPa or less,
The yield strength is 630 MPa or more and 750 MPa or less,
The yield ratio is 85% or less,
The plate thickness is 40 mm or more and 120 mm or less,
Measure the Vickers hardness at 225 points or more at a position 1/4 of the plate thickness from the surface, and calculate the average value of the Vickers hardness values from the smallest to 20% as Hvmin, and the value from the largest to 20%. A steel plate characterized in that Hvmin/Hvmax is 0.85 or less, where Hvmax is the average value of Hvmax .
CeqWES=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14...(1)
Here, in formula (1), C, Mn, Si, Ni, Cr, Mo, and V are the contents [mass%] of each element, and 0 is substituted for the terms of elements that are not contained.
前記化学組成が、質量%で、
Cu:0.1%以上、2.0%以下、
Cr:0.1%以上、1.0%以下、
Mo:0.10%以上、1.00%以下、
W :0.10%以上、1.00%以下、
Co:0.1%以上、1.0%以下、
Nb:0.005%以上、0.100%以下、
V :0.005%以上、0.10%以下、
Ca:0.0001%以上、0.0050%以下、
REM:0.0001%以上、0.0050%以下、
Zr:0.0001%以上、0.0050%以下
からなる群から選択されるいずれか1種以上を含有する、請求項に記載の鋼板。
The chemical composition is in mass%,
Cu: 0.1% or more, 2.0% or less,
Cr: 0.1% or more, 1.0% or less,
Mo: 0.10% or more, 1.00% or less,
W: 0.10% or more, 1.00% or less,
Co: 0.1% or more, 1.0% or less,
Nb: 0.005% or more, 0.100% or less,
V: 0.005% or more, 0.10% or less,
Ca: 0.0001% or more, 0.0050% or less,
REM: 0.0001% or more, 0.0050% or less,
The steel plate according to claim 1 , containing at least one selected from the group consisting of Zr: 0.0001% or more and 0.0050% or less.
学組成が、質量%で、
C :0.030%以上、0.080%以下、
Mn:0.30%以上、1.30%以下、
Ni:1.30%以上、7.00%以下、
Ti:0.005%以上、0.020%以下、
O :0.0010%以上、0.0040%以下、
B :0%以上、0.0050%以下、
Cu:0.60%以上、2.00%以下、
Cr:0%以上、1.0%以下、
Mo:0%以上、1.00%以下、
W :0%以上、1.00%以下、
Co:0%以上、1.0%以下、
Nb:0%以上、0.100%以下、
V :0%以上、0.10%以下、
Ca:0%以上、0.0050%以下、
REM:0%以上、0.0050%以下、
Zr:0%以上、0.0050%以下、
Si:0.10%以下、
P :0.010%以下、
S :0.005%以下、
N :0.0060%以下
Al:0.0030%以下
を含有し、
残部がFe及び不純物からなり、
Mn及びNiの含有量の比であるMn/Niが0.80以下であり、
下記(1)式で計算される炭素当量CeqWESが、0.45%以上、0.70%以下であり、
下記(2)式で計算されるCeqIIWが、0.65%以上、0.90%以下であり、
引張強度が780MPa以上、930MPa以下であり、
降伏強度が630MPa以上、750MPa以下であり、
降伏比が85%以下であり、
板厚が40mm以上、120mm以下であり、
表面から板厚の1/4の位置で225点以上のビッカース硬さを測定し、前記ビッカース硬さの、小さいほうから20%までの値の平均値をHvmin、大きいほうから20%までの値の平均値をHvmaxとしたとき、Hvmin/Hvmaxが0.85以下であることを特徴とする、鋼板。
CeqWES=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14・・・(1)
CeqIIW(%)=C+Mn/6+Cu/15+Ni/15+Cr/5+Mo/5+V/5・・・(2)
ここで、(1)式中の、C、Mn、Si、Ni、Cr、Mo、Vは各元素の含有量[質量%]であり、含有しない元素の項には0を代入する。
ここで、上記(2)式中のC、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、Vは質量%で表した各元素の鋼板中の含有量であり、含有しない元素の項には0を代入する。
The chemical composition is in mass%,
C: 0.030% or more, 0.080% or less,
Mn: 0.30% or more, 1.30% or less,
Ni: 1.30% or more, 7.00% or less,
Ti: 0.005% or more, 0.020% or less,
O: 0.0010% or more, 0.0040% or less,
B: 0% or more, 0.0050% or less,
Cu: 0.60% or more, 2.00% or less,
Cr: 0% or more, 1.0% or less,
Mo: 0% or more, 1.00% or less,
W: 0% or more, 1.00% or less,
Co: 0% or more, 1.0% or less,
Nb: 0% or more, 0.100% or less,
V: 0% or more, 0.10% or less,
Ca: 0% or more, 0.0050% or less,
REM: 0% or more, 0.0050% or less,
Zr: 0% or more, 0.0050% or less,
Si: 0.10% or less,
P: 0.010% or less,
S: 0.005% or less,
N: 0.0060% or less ,
Al: 0.0030% or less
Contains
The remainder consists of Fe and impurities,
Mn/Ni, which is the ratio of Mn and Ni content, is 0.80 or less,
The carbon equivalent CeqWES calculated by the following formula (1) is 0.45% or more and 0.70% or less,
CeqIIW calculated by the following formula (2) is 0.65% or more and 0.90% or less,
The tensile strength is 780 MPa or more and 930 MPa or less,
The yield strength is 630 MPa or more and 750 MPa or less,
The yield ratio is 85% or less,
The plate thickness is 40 mm or more and 120 mm or less,
Measure the Vickers hardness at 225 points or more at a position 1/4 of the plate thickness from the surface, and calculate the average value of the Vickers hardness values from the smallest to 20% as Hvmin, and the value from the largest to 20%. A steel plate characterized in that Hvmin/Hvmax is 0.85 or less, where Hvmax is the average value of .
CeqWES=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14...(1)
CeqIIW (%) = C+Mn/6+Cu/15+Ni/15+Cr/5+Mo/5+V/5...(2)
Here, in formula (1), C, Mn, Si, Ni, Cr, Mo, and V are the contents [mass%] of each element, and 0 is substituted for the terms of elements that are not contained.
Here, C, Mn, Cu, Ni, Cr, Mo, and V in the above formula (2) are the contents of each element in the steel sheet expressed in mass %, and 0 is substituted for the terms of elements that are not contained. do.
下記(3)式で計算される焼入れ性倍数DIが10.0inch以上、21.0inch以下である、請求項に記載の鋼板。
DI(inch)=0.5×fB×C0.5×(1+0.64×Si)×(1+4.1×Mn)×(1+0.27×Cu)×(1+0.52×Ni)×(1+2.33×Cr)×(1+3.14×Mo)・・・(3)
ここで、上記式(3)中のC、Si、Mn、Si、Cu、Ni、Cr、Moは、質量%で表した各元素の鋼板中の含有量であり、含有しない元素の項には0を代入する。fBはBが0.0004%以下の場合は1.0であり、0.0004%超の場合は1.3である。
The steel plate according to claim 3, wherein the hardenability multiple DI calculated by the following formula ( 3 ) is 10.0 inches or more and 21.0 inches or less.
DI (inch)=0.5×fB×C 0.5 ×(1+0.64×Si)×(1+4.1×Mn)×(1+0.27×Cu)×(1+0.52×Ni)×(1+2 .33×Cr)×(1+3.14×Mo)...(3)
Here, C, Si, Mn, Si, Cu, Ni, Cr, and Mo in the above formula (3) are the contents of each element in the steel sheet expressed in mass %, and the terms of elements not contained are Assign 0. fB is 1.0 when B is 0.0004% or less, and is 1.3 when B is over 0.0004%.
前記化学組成が、質量%で、
Cr:0.1%以上、1.0%以下、
Mo:0.10%以上、1.00%以下、
W :0.10%以上、1.00%以下、
Co:0.1%以上、1.0%以下、
Nb:0.005%以上、0.100%以下、
V :0.005%以上、0.10%以下、
B:0%以上、0.0004%以下、
Ca:0.0001%以上、0.0050%以下、
REM:0.0001%以上、0.0050%以下、
Zr:0.0001%以上、0.0050%以下、
からなる群から選択されるいずれか1種以上を含有する、請求項又はに記載の鋼板。
The chemical composition is in mass%,
Cr: 0.1% or more, 1.0% or less,
Mo: 0.10% or more, 1.00% or less,
W: 0.10% or more, 1.00% or less,
Co: 0.1% or more, 1.0% or less,
Nb: 0.005% or more, 0.100% or less,
V: 0.005% or more, 0.10% or less,
B: 0% or more, 0.0004% or less,
Ca: 0.0001% or more, 0.0050% or less,
REM: 0.0001% or more, 0.0050% or less,
Zr: 0.0001% or more, 0.0050% or less,
The steel plate according to claim 3 or 4 , containing any one or more selected from the group consisting of:
前記化学組成が、P:0.003%以上、0.010%以下を含有することを特徴とする、請求項1~の何れか1項に記載の鋼板。 The steel plate according to any one of claims 1 to 5 , wherein the chemical composition contains P: 0.003% or more and 0.010% or less. 前記Hvmin及び前記Hvmaxが、下記(8)式及び(9)式を満足することを特徴とする、請求項1~の何れか1項に記載の鋼板。
780≦0.25×Hvmin+1.07×Hvmax+387≦930・・・(8)
-0.00146×Hvmin+0.00246×Hvmax+0.659×Hvmin/Hvmax-0.163≦0.85・・・(9)
The steel plate according to any one of claims 1 to 6 , wherein the Hvmin and the Hvmax satisfy the following formulas (8) and (9).
780≦0.25×Hvmin+1.07×Hvmax+387≦930...(8)
-0.00146×Hvmin+0.00246×Hvmax+0.659×Hvmin/Hvmax-0.163≦0.85...(9)
鋼板表面を起点として深さ方向に3mmまでの領域において、ビッカース硬さの最大値Hvsが320以下である
ことを特徴とする請求項1~の何れか1項に記載の鋼板。
The steel plate according to any one of claims 1 to 7 , characterized in that the maximum value of Vickers hardness Hvs is 320 or less in a region up to 3 mm in the depth direction from the steel plate surface.
鋼板表面を起点として深さ方向に3mmまでの領域におけるビッカース硬さの最大値Hvsと鋼板1/4厚位置におけるビッカース硬さHvqとの差ΔHvが70以下である
ことを特徴とする請求項1~の何れか1項に記載の鋼板。
ただし、ΔHv=Hvs-Hvqである。
Claim 1 characterized in that the difference ΔHv between the maximum value Hvs of Vickers hardness in a region up to 3 mm in the depth direction from the surface of the steel plate and the Vickers hardness Hvq at a position of 1/4 thickness of the steel plate is 70 or less. - The steel plate according to any one of 8 .
However, ΔHv=Hvs−Hvq.
60~150kJ/mmの入熱に相当する溶接熱サイクルを付与したときの再現HAZにおける0℃でのシャルピー吸収エネルギーが平均100J以上である
ことを特徴とする請求項1~の何れか1項に記載の鋼板。
Any one of claims 1 to 9 , characterized in that the average Charpy absorbed energy at 0°C in the simulated HAZ is 100 J or more when subjected to a welding heat cycle corresponding to a heat input of 60 to 150 kJ/mm. Steel plate described in .
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