JPH0125371B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0125371B2
JPH0125371B2 JP58228521A JP22852183A JPH0125371B2 JP H0125371 B2 JPH0125371 B2 JP H0125371B2 JP 58228521 A JP58228521 A JP 58228521A JP 22852183 A JP22852183 A JP 22852183A JP H0125371 B2 JPH0125371 B2 JP H0125371B2
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JP
Japan
Prior art keywords
less
strength
toughness
steel
temperature
Prior art date
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Expired
Application number
JP58228521A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS60121219A (en
Inventor
Nozomi Komatsubara
Mutsuo Nakanishi
Seiichi Watanabe
Kazushige Arimochi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority to JP22852183A priority Critical patent/JPS60121219A/en
Publication of JPS60121219A publication Critical patent/JPS60121219A/en
Publication of JPH0125371B2 publication Critical patent/JPH0125371B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18Hardening; Quenching with or without subsequent tempering

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(発明の分野) この発明は、高張力鋼板、特に強度、靭性、溶
接性の優れた調質型高張力厚鋼板の製造方法に関
する。 (従来技術) 近年の傾向として溶接構造物の大型化に伴い構
造物の軽量化を図るために高張力鋼板の使用量が
増加している。これは高張力鋼板を使用すること
によつて、構造物自体の軽量化、そしてそれに伴
う運搬、組立作業性の向上、さらには各構造部材
の薄肉化による溶接施行性の向上等のメリツトを
利用しようとするものである。 例えば、近年、揚水発電所を初めとして、圧力
容器、橋梁、海洋構造物等の溶接構造物において
も大型化が指向されており、使用される高張力鋼
板も高張度化されている。 従来よりこの種の高張力鋼板としては、
HT60、HT80クラスの鋼種が使用されているが、
降伏点90Kgf/mm2以上という高強度を有する
HT100クラスの鋼種は未だ実用上使用されるに
はいたつていない。 これは、降伏強さ90Kgf/mm2以上、引張強さ
97Kgf/mm2以上という所定強度を安定して確保し
難いこと、たとえ上記所定強度を満足したとし
ても同時に優れた低温靭性を付与し難いこと、
さらに、施行上問題とならないだけの溶接性を付
与することがきわめて難しいことなどの問題点を
有するためである。 従来から開発されているHT100クラスの鋼種
は強度を確保するためにCを0.15%より多量に、
あるいはVを0.06%より多量に含有しているた
め、母材の靭性はあまり良好ではなく、脆性破面
遷温度(vTs)は−40℃以上であり、また溶接性
も十分であるとは言えなかつた。 一方、同系鋼種として母材靭性の良好なものは
Niを5%以上も含有しており、そのため経済性
が著しく劣るという欠点を有する。 (関連発明) 発明者らは、Niを2〜3%含有する強度、靭
性および溶接性の良好なHT100クラスの鋼をす
でに提案しているが(特願昭58−177701)、それ
でもHT80鋼に比較すればかなり多量のNiを含有
しており、製造コストが高いという欠点を有す
る。 (発明の要約) この発明の発明者らは、上記従来技術および先
行発明にみられる欠点を改善するために、微量元
素、特に鋼中不純物に着目して、詳細な研究を行
つた結果、次のような知見を得てこの発明を完成
した: (i) HT100クラスの高強度鋼においても、通常
高張力鋼板中に不純物として多量に含有される
Nを低減することによつて、母材の焼入性を増
加させることができ、したがつて、合金成分を
多量に添加することなく単に低N化を図るだけ
で高強度を達成でき、一方、また、そのような
低N化によつて溶接継手部の靭性も向上する。 (ii) 通常、鋼中のN量を低減すると、オーステナ
イト結晶粒が粗大化して靭性が劣化するという
欠点を有する。しかし、低N鋼においても、微
量のNbを添加することによつて、オーステナ
イト粒を微細化し、靭性を改善できる。 Nbは従来制御圧延鋼について、析出強化元
素あるいは再結晶抑制元素として多用されてい
るが、調質鋼で使用されることはまれである。
この発明では、Nbを析出強化元素と言うより
は、むしろ結晶粒微細化元素として使用する点
が従来技術と大きく異なるところである。 (iii) 低N化することによつて、V添加量を0.06%
以下に制限しても、そのような微量のVで十分
な析出強化を得ることができるため、Vの多量
添加による母材靭性の劣化、溶接性の劣化を抑
制し、溶接性厚鋼板として利用できる十分な靭
性を付与できる。 (iv) 一方、Si含有量を0.15%以下に抑制すること
によつてマルテンサイト+微細ベイナイトの混
合組織を容易に得ることができ、母材靭性を大
幅に向上することができる。同時に、かかる低
Si化によつて冷却速度の比較的速い溶接継手部
においても、靭性に悪影響を及ぼす島状マルテ
ンサイトの生成を抑制できるため、溶接継手部
の靭性が向上する。 (v) 不純物元素であるP含有量を0.010%以下に
下げ、焼戻し後水冷することによつて焼戻し脆
性を抑制でき、従来より低い温度で焼戻しをし
ても、十分な低温靭性を付与でき、併せてさら
にS含有量を0.003%以下にすることによつて、
圧延方向によらず、十分な低温靭性を付与でき
る。 (vi) このように、N含有量の低減とNb添加とを
組合せるばかりでなく、さらにV含有量の低
減、Si含有量の低減、そしてP,S含有量の低
減を組合せることにより、さらにそのようにし
て得られた組成の鋼に対し、焼戻し温度の低下
と焼戻し後水冷することを組合せることによつ
て、満足すべき強度と靭性、さらにはすぐた溶
接性を確保できる。ここに、 この発明は、 重量%で、 C:0.07〜0.15%、Si:0.15%以下、 Mn:0.40〜1.20%、Ni:1.00〜3.50%、 Cr:0.40〜1.20%、Mo:0.40〜0.80%、 V:0.01〜0.06%、Nb:0.005〜0.030%、 B:0.0020%以下、sol.Al:0.01〜0.10%、 N:0.0040%以下、P:0.010%以下、 S:0.003%以下、 さらに必要に応じCu:0.50%以下、Ca:0.005
%以下および W:1.00%以下の1種以上、残部Feおよび不可
避不純物 から成り、かつ式: PCM(%)=C(%)+Si(%)/30+Mn(%)/20+Cu(%)/
20+Ni(%)/60+Cr(%)/20+Mo(%)/15+V(
%)/10+5×B(%) で表わされるPCM(溶接割れ感受性指数)が0.28%
以下である鋼を1050℃以上に加熱した後、熱間圧
延し、続いてAc3変態点〜1050℃の温度域に再加
熱した後、焼入れを行い、次いでAc1変態点以下
で焼戻しした後水冷することを特徴とする、降伏
点90Kgf/mm2以上、引張強さ97Kgf/mm2以上、衝
撃破面遷移温度:−60℃以下の溶接性の優れた調
質型高張力厚鋼板の製造方法である。 なお、ここに厚鋼板は一般には特に制限はない
が、好ましくは5mm厚以上のものをいう。 (発明の態様) 次に、この発明において鋼組成および調質条件
を上記のように限定した理由について説明する
が、以下において特にことわりがない限り「%」
は「重量%」である。 C: Cは焼入性と強度の確保のために必要であり、
特にYS≧97Kgf/mm2以上の強度を確保するため
に0.07%以上添加するが、0.15%を越えて添加す
ると溶接割れ性、さらに低温割れ性を著しく劣化
させるので、この発明にあつてはC含有量0.07〜
0.15%に限定した。 Si: Siは通常脱酸と強度の確保のために添加する
が、Siを低減することによつて、溶接継手部、熱
影響部の靭性を向上できる。これは、低Si化によ
り、炭化物の析出が促進されるため、溶接部での
硬化組織の生成が抑制されるためである。例え
ば、Siを0.15%以下に制限することによつてその
ような効果は十分硬保される。なお、HT100ク
ラスの高強度鋼では強度確保のために、通常0.25
%程度のSiを含有しており、このため、必ずしも
十分な溶接性が得られていない。したがつて、こ
の発明では溶接性の向上を目的としてSi含有量を
0.15%以下に限定した。 Mn: Mnは焼入性を確保するために必要であり、
0.40%以上添加するが、1.20%を越えると溶接性
と母材靭性を劣化させるので、Mn含有量を0.40
〜1.20%に限定する。 Ni: Niは焼入性の確保と低温靭性の向上に有効で
あるので1.00%以上添加するが、経済性を考慮し
てその上限を3.50%とした。 なお、Ni含有量は1.00〜3.50%の範囲内で鋼板
板厚に応じて変化させることが経済性の観点から
好ましい。 Cr: Crは焼入性と強度の確保のために0.40%以上添
加するが、1.20%を越えると溶接性と母材靭性を
劣化させるので0.40〜1.20%に制限する。 Mo: Moは焼入性を増加させ、かつ焼戻し軟化抵抗
を高めて、強度の確保に有効であるので0.40%以
上添加するが、0.80%を越えると、溶接性を著し
く劣化させるのでその含有量は0.40〜0.80%に制
限する。 V: Vは強度を確保するためにこの発明においては
0.01%以上添加するが、一方0.06%を越えると母
材靭性とと溶接性を著しく劣化させるので、0.01
〜0.06%に制限する。 この発明においては、N含有量を0.0040%以下
に限定しているので、0.06%以下のV添加量で十
分な強度を確保できるのである。 Nb: Nbは通常析出強化元素としてあるいは制御圧
延鋼においては再結晶抑制元素として使用する
が、この発明においては、特に結晶粒微細化元素
として添加する。このために0.005%以上添加す
るが、0.030%を越えると溶接性を劣化させるの
で0.005〜0.030%に限定する。 B: Bは微量添加で焼入性を大幅に向上させる元素
であり強度、靭性を向上させるために有効である
が、0.0020%を越えると逆に靭性を劣化させるの
で、B含有量は0.0020%以下に限定する。なお、
この発明ではN含有量を0.0040%以下に限定して
いるのでB含有量は0.0010%以下にすることが好
ましい。 sol.Al Alは脱酸作用を有するとともにオーステナイ
ト結晶粒を微細化し、靭性を向上させるので、こ
の発明ではsol.Alとして0.01%以下添加するが、
0.10%を越えると靭性を劣化させるので、0.01〜
0.10%に制限する。 N: この発明においてN含有量を0.0040%以下にす
ると、焼入性が高められ、母材の強度および靭性
が向上するとともに溶接継手部の靭性も向上す
る。なお、鋼中でNは通常AlNとして固定され
ているが、溶接ボンド部、溶接熱影響部では高温
に再加熱されるため、AlNが母地中に固溶し、
フリーなNとなり、靭性を劣化させてしまう。 またN含有量が高いと再加熱時にVNとして析
出し、固溶V量が減少するため、焼入れ焼戻し後
のVの析出強化量が減少し母材の強度が低下する
結果となる。 したがつて、この発明にあつてはN含有量
0.0040%以下に限定する。 P: Pは焼戻し脆性を促進し、靭性を劣化させるほ
か、溶鋼からの凝固時に偏析しやすく、偏析部で
異常組織を生じるため低減することが好ましい。
したがつて、この発明ではP含有量を0.010%以
下に限定する。 S: Sは通常鋼中ではMnSの形態で存在し、圧延
によつて展伸して靭性の異方性を生じる。高強度
鋼においては、特に展伸した介在物は靭性に悪影
響を及ぼすのでこの発明ではS含有量を0.003%
以下、好ましくは0.002%以下に制限する。なお、
この発明の好適態様にあつてP+Sは0.01%以下
に制限される。 Cu: Cuは強度と耐食性を向上させるために必要に
応じて添加するが、0.50%を越えると熱間加工
性、靭性、溶接性を劣化させるのでこの発明では
Cu添加量を0.50%以下に限定する。 Ca: CaはMnS等の介在物を球状化し、靭性の異方
性を改善するために添加するが、0.005%を越え
ると靭性を低下させるので0.005%以下に制限す
る。 W: Wは焼入性を増加させ、かつ焼戻し軟化抵抗を
高めて強度を増加させるので必要に応じて添加す
るが、1.00%を越えると靭性と溶接性を劣化させ
るので1.00%以下に制限する。 PCM(溶接割れ感受性指数) PCMは溶接時の低温割れ性を表わす指数で、通
常80キロクラスの高張力鋼で0.28%以下である。
この発明においては、HT100においてもHT80な
みの溶接性を付与するために、PCMを0.28%以下
に限定する。 熱問圧延前加熱温度: 熱問圧延時の加熱温度を1050℃以上にするの
は、圧延前にNbCあるいはNb(C,N)を完全
に固溶させ、圧延後にNbCあるいはNb(C,N)
を均一微細に析出させ、再加熱焼入れ時にオース
テナイト結晶粒を微細化するためである。 焼入れ加熱温度: 焼入れ前の加熱温度をAc3点以上にするのは、
Ac3変態点以下の温度では完全にオーステナイト
化されないから、完全にオーステナイト化して合
金元素を均一に固溶させるためであり、一方その
上限を1050℃以下に制限するのは、1050℃を越え
るとNbCあるいはNb(C,N)が固溶あるいは
粗大化し、オーステナイト結晶粒が粗大化して靭
性が劣化するためである。 焼戻し温度: 焼戻し温度がAc1変態点を越えると降伏強さが
大幅に低下し安定した強度が得られないので焼戻
し温度はAc1変態点以下とする。焼戻し後水冷す
るのは、焼戻し脆性の抑制による靭性の向上と、
固溶強化の増加による強度の増加のためである。 焼戻し後水冷するのは、この発明の特徴の1つ
であり、これによつて低温靭性と強度を向上でき
る。つまり、水冷することによつて焼戻し後の冷
却速度が増加し、焼戻し脆性を抑制でき、またC
等の固溶強化作用が増加するためである。 次に、この発明を実施例によつてさらに説明す
るが、これらの実施例は単にこの発明を例示する
ものであつてそれらによつてこの発明が制限され
るものではない。 実施例 第1表に示すような化学組成を有する本発明の
範囲内の鋼番A〜J、および比較例としての鋼番
K〜Qの各鋼種を溶製した。 次にこれを熱間鍛造によつて120mm厚のスラブ
とした後、鋼番A〜DおよびK〜Mのものは、
1150℃に加熱後、熱間圧延を行い板厚25mmの鋼板
に、一方鋼番E〜JおよびN〜Qのものは、1150
℃、1050℃あるいは1000℃に加熱後熱間圧延によ
つて板厚40mmの鋼板に仕上げ、空冷した。 次に、これらの鋼板を900℃あるいは920℃に再
加熱した後水焼入れし、600℃あるいは615℃で焼
戻しを行つた後水冷した。 また、焼入れ温度の影響を調べる目的で、比較
例として鋼番A〜Gについては800℃または1100
℃に再加熱した後水焼入れし、580℃または615℃
で焼戻ししてから水冷する調質処理も行つた。 さらに、焼戻しした後空冷するという通常の焼
入れ焼戻しを行つたものもさらに比較例として挙
げた。 このようにして得られた各鋼板の板厚中央部か
ら、JIS 4号2mmVノツチシヤルピー試験片と直
径8.5mmで平行部長さが50mmの丸棒引張試験片を
圧延方向と直角な方向にそれぞれ採取し、その機
械的性質を調べた。 また各鋼板より斜めy開先拘束割れ試験片(板
厚:25mmあるいは40mm)を採取し、125℃に予熱
後、入熱量:17KJ/cmで手溶接し(電流:
170A、電圧:25V、速度:15cm/min)、表面割
れ、ルート割れ、断面割れの有無を調べた。 これらの結果を第2表にまとめて示す。 第2表から明らかなように、試験番号1〜16に
おける結果に示されているように、この発明によ
れば、降伏点90Kgf/mm2以上、引張強さ97Kgf/
mm2以上を満足し、HT100としての必要強度を満
たすとともに、破面遷移温度も−60℃以下を満足
し、溶接構造部材として十分に使用できるだけの
優れた低温靭性が得られることがわかる。 また、125℃の予熱により、低温割れも防止で
き、優れた溶接性をも有していることが分かる。 一方、比較例である試験番号17〜23の場合に得
られた鋼板は、鋼組成がこの発明の範囲を外れる
ため、強度は満足するものの、破面遷移温度は−
60℃以上であり靭性に劣ることがわかる。 また溶接性割れは、V添加量が上限を越えた成
分の鋼を使用した場合(試験番号19、22)、Cお
よびPCMが上限を越えた鋼を使用した場合(試験
番号17)、SiおよびPCMが上限を越えた鋼を使用し
た場合(試験番号18)による鋼板に生じている。 圧延加熱温度が下限を外れた場合(試験番号24
〜26)では、化学成分はこの発明の範囲内にある
にもかかわらず、靭性が劣化する結果となつてい
る。 再加熱焼入温度が、下限値を外れた場合(試験
番号27,28)は強度が低下し、再加熱焼入れ温度
が上限値を外れた場合(試験番号29,30)では靭
性が著しく劣化している。 さらに、焼戻し後空冷した場合(試験番号31〜
33)では、強度、靭性ともに低下する結果となつ
ている。 以上詳述したように、この発明によれば、強度
と靭性に優れ、しかも溶接性も良好なHT100ク
ラス鋼種を、高価なNiを多量に使用することな
く、得ることができる。
(Field of the Invention) The present invention relates to a method for manufacturing high-strength steel plates, particularly heat-treated high-strength thick steel plates with excellent strength, toughness, and weldability. (Prior Art) As a recent trend, as welded structures become larger, the amount of high-strength steel plates used has increased in order to reduce the weight of the structures. By using high-strength steel plates, the structure takes advantage of the advantages of lighter weight, improved transportation and assembly workability, and improved welding performance due to the thinner walls of each structural member. This is what I am trying to do. For example, in recent years, welded structures such as pumped storage power plants, pressure vessels, bridges, and offshore structures are becoming larger in size, and the high tensile strength steel plates used are also becoming more tensile. Traditionally, this type of high-strength steel plate is
Although HT60 and HT80 class steel types are used,
High strength with a yield point of 90Kgf/mm2 or higher
HT100 class steel has not yet reached the stage of practical use. This has a yield strength of 90Kgf/ mm2 or more and a tensile strength of
It is difficult to stably secure the specified strength of 97Kgf/mm 2 or more, and even if the specified strength is satisfied, it is difficult to simultaneously provide excellent low-temperature toughness.
Furthermore, this is because it is extremely difficult to impart weldability that does not pose a problem in terms of implementation. The conventionally developed HT100 class steel types contain more than 0.15% C to ensure strength.
Alternatively, since it contains more than 0.06% of V, the toughness of the base material is not very good, the brittle fracture surface transition temperature (vTs) is -40℃ or higher, and the weldability is not sufficient. Nakatsuta. On the other hand, similar steel types with good base metal toughness are
It contains 5% or more of Ni, which has the disadvantage of significantly lower economic efficiency. (Related Invention) The inventors have already proposed HT100 class steel containing 2 to 3% Ni and having good strength, toughness and weldability (Patent Application 177701/1982), but still there is no improvement in HT80 steel. In comparison, it contains a considerably large amount of Ni and has the disadvantage of high manufacturing cost. (Summary of the Invention) In order to improve the drawbacks seen in the above-mentioned prior art and prior inventions, the inventors of the present invention have conducted detailed research focusing on trace elements, particularly impurities in steel, and have found the following: This invention was completed based on the following findings: (i) Even in HT100 class high-strength steel, by reducing N, which is normally contained in large amounts as an impurity in high-strength steel sheets, the base material can be improved. Hardenability can be increased, and therefore high strength can be achieved simply by reducing the N content without adding large amounts of alloying components; The toughness of welded joints is also improved. (ii) Normally, reducing the amount of N in steel has the disadvantage that austenite crystal grains become coarser and toughness deteriorates. However, even in low-N steel, by adding a small amount of Nb, austenite grains can be refined and toughness can be improved. Nb is often used as a precipitation-strengthening element or a recrystallization suppressing element in conventional controlled rolled steel, but it is rarely used in tempered steel.
This invention differs greatly from the prior art in that Nb is used as a grain refining element rather than as a precipitation strengthening element. (iii) By reducing N, the amount of V added can be reduced to 0.06%.
Even if it is limited to the following, it is possible to obtain sufficient precipitation strengthening with such a small amount of V. Therefore, the deterioration of base material toughness and weldability due to the addition of a large amount of V can be suppressed, and it can be used as a weldable thick steel plate. It can provide sufficient toughness. (iv) On the other hand, by suppressing the Si content to 0.15% or less, a mixed structure of martensite and fine bainite can be easily obtained, and the toughness of the base material can be significantly improved. At the same time, such low
Even in welded joints where the cooling rate is relatively fast, the formation of island-like martensite that adversely affects toughness can be suppressed by siliconization, so the toughness of the welded joints is improved. (v) Tempering brittleness can be suppressed by lowering the P content, which is an impurity element, to 0.010% or less and water cooling after tempering, and sufficient low-temperature toughness can be imparted even if tempering is performed at a lower temperature than conventionally. In addition, by further reducing the S content to 0.003% or less,
Sufficient low-temperature toughness can be imparted regardless of the rolling direction. (vi) In this way, by combining not only the reduction of N content and the addition of Nb, but also the reduction of V content, Si content, and P and S content, Furthermore, by combining the steel with the composition thus obtained with lowering the tempering temperature and water cooling after tempering, it is possible to ensure satisfactory strength and toughness as well as excellent weldability. Here, this invention provides: In weight%, C: 0.07-0.15%, Si: 0.15% or less, Mn: 0.40-1.20%, Ni: 1.00-3.50%, Cr: 0.40-1.20%, Mo: 0.40-0.80 %, V: 0.01-0.06%, Nb: 0.005-0.030%, B: 0.0020% or less, sol.Al: 0.01-0.10%, N: 0.0040% or less, P: 0.010% or less, S: 0.003% or less, and Cu: 0.50% or less, Ca: 0.005 as required
% or less and W: 1.00% or less, the balance is Fe and unavoidable impurities, and the formula: P CM (%) = C (%) + Si (%) / 30 + Mn (%) / 20 + Cu (%) /
20+Ni(%)/60+Cr(%)/20+Mo(%)/15+V(
%)/10+5×B(%) P CM (welding crack susceptibility index) is 0.28%
After heating the steel to above 1050℃, then hot rolling, followed by reheating to the temperature range from Ac 3 transformation point to 1050℃, quenching, then tempering below Ac 1 transformation point. Manufacture of tempered high-strength thick steel plates with excellent weldability, characterized by water cooling, yield point of 90 Kgf/mm 2 or higher, tensile strength of 97 Kgf/mm 2 or higher, and impact fracture transition temperature of -60°C or lower. It's a method. Note that the thick steel plate herein is generally not particularly limited, but preferably refers to one having a thickness of 5 mm or more. (Aspects of the Invention) Next, the reason why the steel composition and heat treatment conditions are limited as described above in this invention will be explained.
is "% by weight". C: C is necessary to ensure hardenability and strength,
In particular, in order to ensure strength of YS≧97Kgf/mm 2 or more, 0.07% or more is added, but if added in excess of 0.15%, the weld cracking property and low temperature cracking property are significantly deteriorated, so in this invention, C Content 0.07~
Limited to 0.15%. Si: Si is usually added to deoxidize and ensure strength, but by reducing Si, the toughness of welded joints and heat-affected zones can be improved. This is because the reduction in Si promotes the precipitation of carbides, thereby suppressing the formation of hardened structures in the weld. For example, such effects can be sufficiently maintained by limiting Si to 0.15% or less. In addition, in order to ensure the strength of HT100 class high-strength steel, it is usually 0.25
% of Si, and therefore sufficient weldability is not necessarily obtained. Therefore, in this invention, the Si content is reduced for the purpose of improving weldability.
Limited to 0.15% or less. Mn: Mn is necessary to ensure hardenability,
Mn content should be added at 0.40% or more, but if it exceeds 1.20%, weldability and base metal toughness will deteriorate, so the Mn content should be reduced to 0.40%.
Limited to ~1.20%. Ni: Ni is effective in ensuring hardenability and improving low-temperature toughness, so it is added in an amount of 1.00% or more, but considering economic efficiency, the upper limit was set at 3.50%. Note that it is preferable from an economical point of view that the Ni content is varied within the range of 1.00 to 3.50% depending on the thickness of the steel plate. Cr: Cr is added in an amount of 0.40% or more to ensure hardenability and strength, but if it exceeds 1.20%, it deteriorates weldability and base metal toughness, so it is limited to 0.40 to 1.20%. Mo: Mo is added in an amount of 0.40% or more because it increases hardenability and temper softening resistance and is effective in securing strength, but if it exceeds 0.80%, weldability will deteriorate significantly, so its content is limited to 0.40-0.80%. V: V is used in this invention to ensure strength.
Add 0.01% or more, but if it exceeds 0.06%, the toughness and weldability of the base material will deteriorate significantly, so 0.01%
Limit to ~0.06%. In this invention, since the N content is limited to 0.0040% or less, sufficient strength can be ensured with a V addition amount of 0.06% or less. Nb: Nb is normally used as a precipitation strengthening element or as a recrystallization suppressing element in controlled rolled steel, but in this invention it is added as a grain refining element. For this purpose, 0.005% or more is added, but if it exceeds 0.030%, weldability deteriorates, so it is limited to 0.005 to 0.030%. B: B is an element that greatly improves hardenability when added in a small amount, and is effective for improving strength and toughness, but if it exceeds 0.0020%, the toughness deteriorates, so the B content is 0.0020%. Limited to the following. In addition,
In this invention, since the N content is limited to 0.0040% or less, the B content is preferably 0.0010% or less. sol.Al Al has a deoxidizing effect and also refines the austenite crystal grains and improves toughness, so in this invention, 0.01% or less is added as sol.Al.
If it exceeds 0.10%, the toughness will deteriorate, so 0.01~
Limit to 0.10%. N: In this invention, when the N content is 0.0040% or less, hardenability is enhanced, the strength and toughness of the base metal are improved, and the toughness of the welded joint is also improved. Note that N is normally fixed as AlN in steel, but since it is reheated to a high temperature in the weld bond and weld heat-affected zone, AlN becomes a solid solution in the base material.
It becomes free N and deteriorates toughness. Furthermore, if the N content is high, it will precipitate as VN during reheating and the amount of solid solution V will decrease, resulting in a decrease in the amount of precipitation strengthening of V after quenching and tempering, resulting in a decrease in the strength of the base material. Therefore, in this invention, the N content
Limited to 0.0040% or less. P: P promotes temper brittleness and deteriorates toughness, and also tends to segregate during solidification from molten steel, causing abnormal structures in the segregated areas, so it is preferable to reduce it.
Therefore, in this invention, the P content is limited to 0.010% or less. S: S usually exists in the form of MnS in steel, and is elongated during rolling, resulting in anisotropy in toughness. In high-strength steel, elongated inclusions have a negative effect on toughness, so in this invention, the S content is reduced to 0.003%.
Below, it is preferably limited to 0.002% or less. In addition,
In a preferred embodiment of this invention, P+S is limited to 0.01% or less. Cu: Cu is added as necessary to improve strength and corrosion resistance, but if it exceeds 0.50%, it deteriorates hot workability, toughness, and weldability, so it is not used in this invention.
Limit the amount of Cu added to 0.50% or less. Ca: Ca is added to make inclusions such as MnS spheroidal and improve the anisotropy of toughness, but if it exceeds 0.005%, the toughness decreases, so it is limited to 0.005% or less. W: W increases hardenability, temper softening resistance, and strength, so it is added as necessary, but if it exceeds 1.00%, it deteriorates toughness and weldability, so it should be limited to 1.00% or less. . P CM (weld cracking susceptibility index) P CM is an index that expresses the cold cracking susceptibility during welding, and is usually 0.28% or less for 80 kg class high tensile strength steel.
In this invention, PCM is limited to 0.28% or less in order to provide HT100 with the same weldability as HT80. Heating temperature before hot rolling: The heating temperature during hot rolling is set to 1050℃ or higher to completely dissolve NbC or Nb(C,N) before rolling, and to dissolve NbC or Nb(C,N) after rolling. )
This is to precipitate uniformly and finely and to refine the austenite crystal grains during reheating and quenching. Quenching heating temperature: The heating temperature before quenching should be set to Ac 3 points or higher.
Since complete austenitization does not occur at temperatures below the Ac 3 transformation point, the purpose is to completely austenitize and uniformly dissolve the alloying elements.On the other hand, the upper limit is limited to 1050℃ or less when the temperature exceeds 1050℃. This is because NbC or Nb (C, N) becomes solid solution or becomes coarse, and austenite crystal grains become coarse, resulting in deterioration of toughness. Tempering temperature: If the tempering temperature exceeds the Ac 1 transformation point, the yield strength will drop significantly and stable strength cannot be obtained, so the tempering temperature should be below the Ac 1 transformation point. The reason for water cooling after tempering is to improve toughness by suppressing tempering brittleness,
This is due to increased strength due to increased solid solution strengthening. Water cooling after tempering is one of the features of the present invention, and thereby the low-temperature toughness and strength can be improved. In other words, by water cooling, the cooling rate after tempering can be increased, tempering brittleness can be suppressed, and C
This is because solid solution strengthening effects such as Next, this invention will be further explained with reference to Examples, but these Examples are merely illustrative of this invention and are not intended to limit this invention. Examples Steel types A to J within the scope of the present invention and steel numbers K to Q as comparative examples having chemical compositions as shown in Table 1 were melted. Next, after hot forging this into a 120mm thick slab, steel numbers A to D and K to M are
After heating to 1150℃, hot rolling is performed to produce a steel plate with a thickness of 25mm.On the other hand, steel numbers E to J and N to Q are 1150℃.
After heating to 1050°C or 1000°C, a steel plate with a thickness of 40 mm was finished by hot rolling and cooled in air. Next, these steel plates were reheated to 900°C or 920°C, water quenched, tempered at 600°C or 615°C, and then water cooled. In addition, for the purpose of investigating the influence of quenching temperature, steel numbers A to G were heated to 800℃ or 1100℃ as comparative examples.
Water quenched after reheating to 580℃ or 615℃
A refining treatment was also performed in which the steel was tempered in water and then cooled in water. Further, as a comparative example, a specimen subjected to normal quenching and tempering, in which the specimen was tempered and then air cooled, was also cited. A JIS No. 4 2mm V-notch mechanical pea test piece and a round bar tensile test piece with a diameter of 8.5mm and a parallel length of 50mm were taken from the center of the thickness of each steel plate obtained in this way in a direction perpendicular to the rolling direction. , its mechanical properties were investigated. In addition, diagonal y-groove restraint crack test pieces (plate thickness: 25 mm or 40 mm) were taken from each steel plate, and after preheating to 125°C, hand welding was performed at a heat input of 17 KJ/cm (current:
(170A, voltage: 25V, speed: 15cm/min), and the presence or absence of surface cracks, root cracks, and cross-sectional cracks was investigated. These results are summarized in Table 2. As is clear from Table 2, as shown in the results of test numbers 1 to 16, according to the present invention, the yield point is 90 Kgf/mm 2 or more, and the tensile strength is 97 Kgf/mm 2
mm 2 or higher, which satisfies the required strength as HT100, and also satisfies the fracture surface transition temperature of -60°C or lower, indicating that it has excellent low-temperature toughness sufficient to be used as a welded structural member. Furthermore, it can be seen that preheating to 125°C prevents low-temperature cracking and has excellent weldability. On the other hand, the steel plates obtained in test numbers 17 to 23, which are comparative examples, have steel compositions that are outside the range of this invention, so although the strength is satisfied, the fracture surface transition temperature is -
It can be seen that the temperature is 60°C or higher and the toughness is poor. In addition, weldability cracking occurs when using steel with components in which the amount of added V exceeds the upper limit (test numbers 19 and 22), when using steel with C and P CM exceeding the upper limit (test number 17), and when using steel with components that exceed the upper limit of Si. This occurs in steel plates when steel with P CM exceeding the upper limit is used (Test No. 18). When the rolling heating temperature is outside the lower limit (test number 24)
-26), the toughness deteriorated even though the chemical components were within the scope of this invention. When the reheating and quenching temperature is outside the lower limit (test numbers 27 and 28), the strength decreases, and when the reheating and quenching temperature is outside the upper limit (tests nos. 29 and 30), the toughness deteriorates significantly. ing. Furthermore, when air-cooled after tempering (test number 31~
33) results in a decrease in both strength and toughness. As detailed above, according to the present invention, an HT100 class steel with excellent strength and toughness and good weldability can be obtained without using a large amount of expensive Ni.

【表】【table】

【表】 (注) (1) * この発明の範囲から外れているこ
とを示す。
Si(%) Mn(%) Cu
(%) Ni(%) Cr(%) Mo(%) V(%)
(2) ** PCM(%)=C(%)+
[Table] (Note) (1) * Indicates that it is outside the scope of this invention.
Si(%) Mn(%) Cu
(%) Ni(%) Cr(%) Mo(%) V(%)
(2) ** P CM (%) = C (%) +

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 重量%で、 C:0.07〜0.15%、Si:0.15%以下、 Mn:0.40〜1.20%、Ni:1.00〜3.50%、 Cr:0.40〜1.20%、Mo:0.40〜0.80%、 V:0.01〜0.06%、Nb:0.005〜0.030%、 B:0.0020%以下、sol.Al:0.01〜0.10%、 N:0.0040%以下、P:0.010%以下、 S:0.003%以下、 残部Feおよび不可避不純物 から成り、かつ式: PCM(%)=C(%)+Si(%)/30+Mn(%)/20+Cu(%)/
20+Ni(%)/60+Cr(%)/20+Mo(%)/15+V(
%)/10+5×B(%) で表わされるPCM(溶接割れ感受性指数)が0.28%
以下である鋼を1050℃以上に加熱した後、熱間圧
延し、続いてAc3変態点〜1050℃の温度域に再加
熱した後、焼入れを行い、次いでAc1変態点以下
で焼戻しした後水冷することを特徴とする、降伏
点90Kgf/mm2以上、引張強さ97Kgf/mm2以上、衝
撃破面遷移温度−60℃以下の溶接性の優れた調質
型高張力厚鋼板の製造方法。 2 重量%で、 C:0.07〜0.15%、Si:0.15%以下、 Mn:0.40〜1.20%、Ni:1.00〜3.50%、 Cr:0.40〜1.20%、Mo:0.40〜0.80%、 V:0.01〜0.06%、Nb:0.005〜0.030%、 B:0.0020%以下、sol.Al:0.01〜0.10%、 N:0.0040%以下、P:0.010%以下、 S:0.003%以下、 Cu:0.50%以下、Ca:0.005%以下および W:1.00%以下の1種以上、 残部Feおよび不可避不純物 から成り、かつ式: PCM(%)=C(%)+Si(%)/30+Mn(%)/20+Cu(%)/
20+Ni(%)/60+Cr(%)/20+Mo(%)/15+V(
%)/10+5×B(%) で表わされるPCM(溶接割れ感受性指数)が0.28%
以下である鋼を1050℃以上に加熱した後、熱間圧
延し、続いてAc3変態点〜1050℃の温度域に再加
熱した後、焼入れを行い、次いでAc1変態点以下
で焼戻しした後水冷することを特徴とする、降伏
点90Kgf/mm2以上、引張強さ97Kgf/mm2以上、衝
撃破面遷移温度−60℃以下の溶接性の優れた調質
型高張力厚鋼板の製造方法。
[Claims] 1% by weight: C: 0.07-0.15%, Si: 0.15% or less, Mn: 0.40-1.20%, Ni: 1.00-3.50%, Cr: 0.40-1.20%, Mo: 0.40-0.80 %, V: 0.01-0.06%, Nb: 0.005-0.030%, B: 0.0020% or less, sol.Al: 0.01-0.10%, N: 0.0040% or less, P: 0.010% or less, S: 0.003% or less, remainder It consists of Fe and unavoidable impurities, and has the formula: P CM (%) = C (%) + Si (%) / 30 + Mn (%) / 20 + Cu (%) /
20+Ni(%)/60+Cr(%)/20+Mo(%)/15+V(
%)/10+5×B(%) P CM (welding crack susceptibility index) is 0.28%
After heating the steel to above 1050℃, then hot rolling, followed by reheating to the temperature range from Ac 3 transformation point to 1050℃, quenching, then tempering below Ac 1 transformation point. A method for manufacturing an annealed high-strength thick steel plate with excellent weldability, having a yield point of 90 Kgf/mm 2 or higher, a tensile strength of 97 Kgf/mm 2 or higher, and an impact fracture transition temperature of -60°C or lower, which is characterized by water cooling. . 2% by weight, C: 0.07-0.15%, Si: 0.15% or less, Mn: 0.40-1.20%, Ni: 1.00-3.50%, Cr: 0.40-1.20%, Mo: 0.40-0.80%, V: 0.01- 0.06%, Nb: 0.005-0.030%, B: 0.0020% or less, sol.Al: 0.01-0.10%, N: 0.0040% or less, P: 0.010% or less, S: 0.003% or less, Cu: 0.50% or less, Ca : 0.005% or less and W: 1.00% or less, the balance consists of Fe and unavoidable impurities, and the formula: P CM (%) = C (%) + Si (%) / 30 + Mn (%) / 20 + Cu (%) /
20+Ni(%)/60+Cr(%)/20+Mo(%)/15+V(
%)/10+5×B(%) P CM (welding crack susceptibility index) is 0.28%
After heating the steel to above 1050℃, then hot rolling, followed by reheating to the temperature range from Ac 3 transformation point to 1050℃, quenching, then tempering below Ac 1 transformation point. A method for manufacturing an annealed high-strength thick steel plate with excellent weldability, having a yield point of 90 Kgf/mm 2 or higher, a tensile strength of 97 Kgf/mm 2 or higher, and an impact fracture transition temperature of -60°C or lower, which is characterized by water cooling. .
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