JPH04297549A - 溶接性が改善された鋼材 - Google Patents
溶接性が改善された鋼材Info
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- JPH04297549A JPH04297549A JP3271272A JP27127291A JPH04297549A JP H04297549 A JPH04297549 A JP H04297549A JP 3271272 A JP3271272 A JP 3271272A JP 27127291 A JP27127291 A JP 27127291A JP H04297549 A JPH04297549 A JP H04297549A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C22C38/08—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing nickel
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は溶接性が改善された構造
用鋼材に関する。
用鋼材に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば北海や北極海で航海する軍艦、Ｌ
ＮＧタンカーあるいは砕氷船に用いられる鋼材や、石油
採掘プラットホームあるいは液化ガス貯蔵容器に用いら
れる鋼材のような、苛酷な環境で鋼材を用いるためには
、非常に制限された設計仕様が要求される。
ＮＧタンカーあるいは砕氷船に用いられる鋼材や、石油
採掘プラットホームあるいは液化ガス貯蔵容器に用いら
れる鋼材のような、苛酷な環境で鋼材を用いるためには
、非常に制限された設計仕様が要求される。
【０００３】引張り特性以外に、溶接構造物用の鋼材の
グレードは、高いレベルの低温脆性破壊強度を満足しな
ければならない。何故ならば、この温度は構造物の応力
条件と使用温度の関数だからである。
グレードは、高いレベルの低温脆性破壊強度を満足しな
ければならない。何故ならば、この温度は構造物の応力
条件と使用温度の関数だからである。
【０００４】ヨーロッパ分類の参照番号 ３５５ＥＭＺ
で、下記の重量組成の鋼材が知られている：０．１１％
炭素、１．４５％マンガン、０．４５％ニッケル、０．
４０％ケイ素、０．０５％ニオブ、０．０５％窒素、残
部：鉄。
で、下記の重量組成の鋼材が知られている：０．１１％
炭素、１．４５％マンガン、０．４５％ニッケル、０．
４０％ケイ素、０．０５％ニオブ、０．０５％窒素、残
部：鉄。
【０００５】この鋼材の厚さ５０ｍｍの板材について、
保証されている機械特性は下記の通りである：降伏応力
Ｒｅ ｍｉｎ ＝ ３４０ ＭＰａ破壊荷重
Ｒｍ ｍｉｎ ＝ ４６０ ＭＰａ伸び（５．６
５ √Ｓ）Ａ ＝ ２０ ％靱性（−４０℃） Ｋｖ
＝ ５０ Ｊ（最小値）ＣＴＯＤ（−１０℃） ＝
０．２５ ｍｍＣＴＯＤ（き裂先端開口変位）は標準
破壊試験（標準 ＢＳ ５７６２）による。
保証されている機械特性は下記の通りである：降伏応力
Ｒｅ ｍｉｎ ＝ ３４０ ＭＰａ破壊荷重
Ｒｍ ｍｉｎ ＝ ４６０ ＭＰａ伸び（５．６
５ √Ｓ）Ａ ＝ ２０ ％靱性（−４０℃） Ｋｖ
＝ ５０ Ｊ（最小値）ＣＴＯＤ（−１０℃） ＝
０．２５ ｍｍＣＴＯＤ（き裂先端開口変位）は標準
破壊試験（標準 ＢＳ ５７６２）による。
【０００６】図１は、３５５ＥＭＺタイプの鋼材につい
ての ７００〜３００℃の冷却時間の関数として、２８
ジュールの靱性エネルギーに対する遷移温度を示す。−
４０℃で２８Ｊよりも大きい破壊エネルギーを得るため
には、７００〜３００℃の冷却時間で ５０ｓ未満で溶
接する必要があることがわかる。従って、ゆっくり溶接
して、低い溶接エネルギーで数往復行う必要がある。
ての ７００〜３００℃の冷却時間の関数として、２８
ジュールの靱性エネルギーに対する遷移温度を示す。−
４０℃で２８Ｊよりも大きい破壊エネルギーを得るため
には、７００〜３００℃の冷却時間で ５０ｓ未満で溶
接する必要があることがわかる。従って、ゆっくり溶接
して、低い溶接エネルギーで数往復行う必要がある。
【０００７】この鋼材の低温き裂抵抗は、図２に示す硬
度−冷却基準曲線から見積もることができる。７００℃
から３００℃の間の冷却時間に対応する約１０ｓの、電
極を用いた手動溶接の場合、ビッカース硬度は ３５０
ＨＶ５ 以上であることがわかる。このことは、組織中
８０〜１００％がマルテンサイトであるという事実に
よって説明される。
度−冷却基準曲線から見積もることができる。７００℃
から３００℃の間の冷却時間に対応する約１０ｓの、電
極を用いた手動溶接の場合、ビッカース硬度は ３５０
ＨＶ５ 以上であることがわかる。このことは、組織中
８０〜１００％がマルテンサイトであるという事実に
よって説明される。
【０００８】マルテンサイトは水素に対する感受性が高
いので、このような溶接によって低温き裂抵抗が低下す
る。従って、公知の３５５ＥＭＺタイプの鋼材は高い溶
接エネルギーに対して靱性が低く、低温き裂を防止する
ために溶接の前に予熱する必要がある。
いので、このような溶接によって低温き裂抵抗が低下す
る。従って、公知の３５５ＥＭＺタイプの鋼材は高い溶
接エネルギーに対して靱性が低く、低温き裂を防止する
ために溶接の前に予熱する必要がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高い
溶接エネルギーに対して良好な靱性を有し、溶接の前に
予熱する必要のない、溶接性が改善された鋼材を提供す
ることである。
溶接エネルギーに対して良好な靱性を有し、溶接の前に
予熱する必要のない、溶接性が改善された鋼材を提供す
ることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明の鋼材は
、溶接性が改善された鋼材であって、０．１５％以下の
ケイ素と ０．００５〜０．０２０％のチタンを含有す
ることを特徴とする。
、溶接性が改善された鋼材であって、０．１５％以下の
ケイ素と ０．００５〜０．０２０％のチタンを含有す
ることを特徴とする。
【００１１】さらに、本発明の溶接性が改善された鋼材
は、以下の重量組成を有する：０．０７ 〜０．１１％
炭素、１．４０ 〜１．７０％マンガン、０．２０ 〜
０．５５％ニッケル、０ 〜０．３０％銅、０
〜０．０２％ニオブ、０．００５〜０．０２０％
チタン、０．００２〜０．００６％窒素、０ 〜
０．１５％ケイ素、残部：鉄。
は、以下の重量組成を有する：０．０７ 〜０．１１％
炭素、１．４０ 〜１．７０％マンガン、０．２０ 〜
０．５５％ニッケル、０ 〜０．３０％銅、０
〜０．０２％ニオブ、０．００５〜０．０２０％
チタン、０．００２〜０．００６％窒素、０ 〜
０．１５％ケイ素、残部：鉄。
【００１２】好ましくは、本発明の溶接性が改善された
鋼材は、以下の重量組成を有する：０．０８％炭素、１
．５０％マンガン、０．４５％ニッケル、０．２０％銅
、０．０１％チタン、０．００４％窒素、０．０９％ケ
イ素、残部：鉄。
鋼材は、以下の重量組成を有する：０．０８％炭素、１
．５０％マンガン、０．４５％ニッケル、０．２０％銅
、０．０１％チタン、０．００４％窒素、０．０９％ケ
イ素、残部：鉄。
【００１３】このような鋼材は、例えば：フェライト−
オーステナイトＡｃ３変態温度と１１００℃の間の低温
加熱を行い、８５０〜７２０℃の間で圧延し、３〜１０
℃／ｓで７５０℃から４５０℃へ焼入れする、ことによ
って得られる。
オーステナイトＡｃ３変態温度と１１００℃の間の低温
加熱を行い、８５０〜７２０℃の間で圧延し、３〜１０
℃／ｓで７５０℃から４５０℃へ焼入れする、ことによ
って得られる。
【００１４】
【実施例】本発明のその他の特徴と利点は、添付図面を
参照した例示によってのみ与えられる以下の説明によっ
て、明らかになるだろう。
参照した例示によってのみ与えられる以下の説明によっ
て、明らかになるだろう。
【００１５】本発明の溶接性が改善された鋼材は、以下
の重量組成を有する：０．０７ 〜０．１１％炭素、１
．４０ 〜１．７０％マンガン、０．２０ 〜０．５５
％ニッケル、０ 〜０．３０％銅、０ 〜
０．０２％ニオブ、０．００５〜０．０２０％チタン、
０．００２〜０．００６％窒素、０ 〜０．１５
％ケイ素、残部：鉄。
の重量組成を有する：０．０７ 〜０．１１％炭素、１
．４０ 〜１．７０％マンガン、０．２０ 〜０．５５
％ニッケル、０ 〜０．３０％銅、０ 〜
０．０２％ニオブ、０．００５〜０．０２０％チタン、
０．００２〜０．００６％窒素、０ 〜０．１５
％ケイ素、残部：鉄。
【００１６】好ましくは、本発明の溶接性が改善された
鋼材は、以下の重量組成を有する：０．０８％炭素、１
．５０％マンガン、０．４５％ニッケル、０．２０％銅
、０．０１％チタン、０．００４％窒素、０．０９％ケ
イ素、残部：鉄。
鋼材は、以下の重量組成を有する：０．０８％炭素、１
．５０％マンガン、０．４５％ニッケル、０．２０％銅
、０．０１％チタン、０．００４％窒素、０．０９％ケ
イ素、残部：鉄。
【００１７】通常の３５５ＥＭＺ鋼材の溶接に対する冷
却速度の関数としての２８Ｊでの遷移温度曲線を、本発
明の溶接性が改善された鋼材のそれと比較する（図１）
。溶接エネルギーにかかわらず、すなわち溶接の冷却速
度にかかわらず、本発明の鋼材の靱性は常に−６０℃で
保証されていることがわかる。従って、このような鋼材
は、高い溶接エネルギーに対しても良好な靱性を有する
。
却速度の関数としての２８Ｊでの遷移温度曲線を、本発
明の溶接性が改善された鋼材のそれと比較する（図１）
。溶接エネルギーにかかわらず、すなわち溶接の冷却速
度にかかわらず、本発明の鋼材の靱性は常に−６０℃で
保証されていることがわかる。従って、このような鋼材
は、高い溶接エネルギーに対しても良好な靱性を有する
。
【００１８】図２に示す硬度−冷却基準曲線は、溶接性
が改善された鋼材の硬度が、通常の３５５ＥＭＺ鋼材の
それよりも低いことを示す。実際、熱影響部の１０秒間
７００〜３００℃の冷却についてのビッカース硬度は
わずかに ２８０Ｈｖ５ であるのに対して、通常の鋼
材については少なくとも ３５０Ｈｖ５ である。
が改善された鋼材の硬度が、通常の３５５ＥＭＺ鋼材の
それよりも低いことを示す。実際、熱影響部の１０秒間
７００〜３００℃の冷却についてのビッカース硬度は
わずかに ２８０Ｈｖ５ であるのに対して、通常の鋼
材については少なくとも ３５０Ｈｖ５ である。
【００１９】本発明の溶接性が改善された鋼材はマルテ
ンサイト量が非常に少なく、２０％以下である。従って
低温での靱性が著しく改善されていて、このような鋼材
は溶接の前に予熱する必要がない。
ンサイト量が非常に少なく、２０％以下である。従って
低温での靱性が著しく改善されていて、このような鋼材
は溶接の前に予熱する必要がない。
【００２０】本発明の溶接性が改善された鋼材は、厚さ
５０ｍｍの板材について下記の機械特性を保証すること
を可能にする： 降伏応力 Ｒｅ ｍｉｎ ＝ ３２５ ＭＰａ破
壊荷重 Ｒｍ ｍｉｎ ＝ ４６０ ＭＰａ伸び
（５．６５ √Ｓ）Ａ ＝ ２２ ％靱性（−６０℃）
Ｋｖ ＝ ８０ ＪＣＴＯＤ（−５０℃） ＝
０．１０ ｍｍ従ってこのような鋼材は、通常の３５５
ＥＭＺ鋼材と比較して、より高い溶接エネルギーを適用
して溶接しても同等の特性が保証され、また同等の溶接
エネルギーを維持しつつ、より低い使用温度での機械的
靱性が保証されることを可能にする。従って、想定され
るようなより苛酷な環境での使用が可能となる。
５０ｍｍの板材について下記の機械特性を保証すること
を可能にする： 降伏応力 Ｒｅ ｍｉｎ ＝ ３２５ ＭＰａ破
壊荷重 Ｒｍ ｍｉｎ ＝ ４６０ ＭＰａ伸び
（５．６５ √Ｓ）Ａ ＝ ２２ ％靱性（−６０℃）
Ｋｖ ＝ ８０ ＪＣＴＯＤ（−５０℃） ＝
０．１０ ｍｍ従ってこのような鋼材は、通常の３５５
ＥＭＺ鋼材と比較して、より高い溶接エネルギーを適用
して溶接しても同等の特性が保証され、また同等の溶接
エネルギーを維持しつつ、より低い使用温度での機械的
靱性が保証されることを可能にする。従って、想定され
るようなより苛酷な環境での使用が可能となる。
【００２１】図３に示すように、ケイ素含有量は２８ジ
ュール（ＴＫ２８Ｊ）での遷移温度に影響を及ぼし、従
って熱影響部の靱性に影響を及ぼす。実際、０．０５％
のケイ素含有量について２８ジュールでの遷移温度は−
７０℃のオーダーであることがわかる。一方、０．５％
のケイ素含有量について、この温度は、それ以上では破
壊に要するエネルギーは２８Ｊ以上に保証されるが、わ
ずかに−５０℃である。
ュール（ＴＫ２８Ｊ）での遷移温度に影響を及ぼし、従
って熱影響部の靱性に影響を及ぼす。実際、０．０５％
のケイ素含有量について２８ジュールでの遷移温度は−
７０℃のオーダーであることがわかる。一方、０．５％
のケイ素含有量について、この温度は、それ以上では破
壊に要するエネルギーは２８Ｊ以上に保証されるが、わ
ずかに−５０℃である。
【００２２】また図３と図４からは、熱影響部の残留オ
ーステナイトの割合は、鋼材のケイ素含有量の関数であ
ることがわかる。この現象は、溶接後の冷却の間のオー
ステナイトのフェライトと炭化物への優先的分解と関係
している。
ーステナイトの割合は、鋼材のケイ素含有量の関数であ
ることがわかる。この現象は、溶接後の冷却の間のオー
ステナイトのフェライトと炭化物への優先的分解と関係
している。
【００２３】図４において、ケイ素含有量が０．０５％
の場合、高い溶接エネルギーを適用したときの残留オー
ステナイトのレベルは約１％であるが、一方、同様のエ
ネルギーでケイ素含有量が０．５％のときのそれは５％
であることがわかる。従って、溶接結合部の靱性は残留
オーステナイトの容積分率の減少によって改善され、そ
れは鋼材のケイ素含有量の減少によって保証される。
の場合、高い溶接エネルギーを適用したときの残留オー
ステナイトのレベルは約１％であるが、一方、同様のエ
ネルギーでケイ素含有量が０．５％のときのそれは５％
であることがわかる。従って、溶接結合部の靱性は残留
オーステナイトの容積分率の減少によって改善され、そ
れは鋼材のケイ素含有量の減少によって保証される。
【００２４】溶接性が改善された鋼材は、例えば、取鍋
鋳造、連続鋳造、炉内処理、酸素製鋼プラントでの処理
あるいはアルミ脱ガスによって得られる。
鋳造、連続鋳造、炉内処理、酸素製鋼プラントでの処理
あるいはアルミ脱ガスによって得られる。
【００２５】以下に、本発明の鋼材を用いて厚さ５０ｍ
ｍの板材を得るための方法の一例を示す。本発明の溶接
性が改善された鋼材は、偏析をコントロールするのに必
要な予防策をとって、公知のタイプの連続鋳造によって
得られる。鋳造した後、鋼材にフェライト−オーステナ
イトＡｃ３変態温度と１１００℃の間の低温加熱を行い
、次いで圧延する。圧延の最後での温度は８５０〜７２
０℃である。次に鋼材に、圧延の終了時での温度から４
５０℃まで３〜１０℃／ｓの速度で、焼入れを施す。
ｍの板材を得るための方法の一例を示す。本発明の溶接
性が改善された鋼材は、偏析をコントロールするのに必
要な予防策をとって、公知のタイプの連続鋳造によって
得られる。鋳造した後、鋼材にフェライト−オーステナ
イトＡｃ３変態温度と１１００℃の間の低温加熱を行い
、次いで圧延する。圧延の最後での温度は８５０〜７２
０℃である。次に鋼材に、圧延の終了時での温度から４
５０℃まで３〜１０℃／ｓの速度で、焼入れを施す。
【００２６】図１と図２に示す曲線を得るのに用いた溶
接性が改善された鋼材は、上述の好ましい範囲の組成を
有し、以下の工程によって得られたものである：すなわ
ち９５０℃、３時間の均一加熱を行い、７６０〜７４０
℃の間で圧延を行い、６℃／ｓの速度で５５０℃まで冷
却する。
接性が改善された鋼材は、上述の好ましい範囲の組成を
有し、以下の工程によって得られたものである：すなわ
ち９５０℃、３時間の均一加熱を行い、７６０〜７４０
℃の間で圧延を行い、６℃／ｓの速度で５５０℃まで冷
却する。
【図１】図１は、通常の３５５ＥＭＺ鋼材と本発明の溶
接性が改善された鋼材についての溶接冷却速度の関数と
して、２８ジュール（ＴＫ２８Ｊ）の破壊エネルギーに
対する遷移温度の変化を示すグラフである。
接性が改善された鋼材についての溶接冷却速度の関数と
して、２８ジュール（ＴＫ２８Ｊ）の破壊エネルギーに
対する遷移温度の変化を示すグラフである。
【図２】図２は、通常の３５５ＥＭＺ鋼材と本発明の溶
接性が改善された鋼材についての硬度−冷却基準曲線を
示すグラフである。
接性が改善された鋼材についての硬度−冷却基準曲線を
示すグラフである。
【図３】図３は、ケイ素含有量の影響を示すグラフであ
り、一方では２８ジュール（ＴＫ２８Ｊ）での遷移温度
に及ぼす影響を、他方では残留オーステナイト（γｒ）
の容積分率に及ぼす影響を示す。
り、一方では２８ジュール（ＴＫ２８Ｊ）での遷移温度
に及ぼす影響を、他方では残留オーステナイト（γｒ）
の容積分率に及ぼす影響を示す。
【図４】図４は、冷却基準及び鋼材のケイ素含有量の関
数としての残留オーステナイト（γｒ）の容積分率の変
化を示すグラフである。
数としての残留オーステナイト（γｒ）の容積分率の変
化を示すグラフである。
Claims (5)
- 【請求項１】０．１５％以下のケイ素と０．００５〜０
．０２０％のチタンを含有することを特徴とする、溶接
性が改善された鋼材。 - 【請求項２】請求項１に記載の鋼材であって、下記の重
量組成を有することを特徴とする鋼材：０．０７ 〜０
．１１％炭素、１．４０ 〜１．７０％マンガン、０．
２０ 〜０．５５％ニッケル、０ 〜０．３０％
銅、０ 〜０．０２％ニオブ、０．００５〜０．
０２０％チタン、０．００２〜０．００６％窒素、０
〜０．１５％ケイ素、残部：鉄。 - 【請求項３】請求項２に記載の鋼材であって、下記の重
量組成を有することを特徴とする鋼材：０．０８％炭素
、１．５０％マンガン、０．４５％ニッケル、０．２０
％銅、０．０１％チタン、０．００４％窒素、０．０９
％ケイ素、残部：鉄。 - 【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の鋼材を製
造する方法であって：フェライト−オーステナイトＡｃ
３変態温度と１１００℃の間の低温加熱を行い、８５０
〜７２０℃の間で圧延し、３〜１０℃／ｓの速度で７５
０℃から４５０℃へ焼入れする、ことを特徴とする方法
。 - 【請求項５】請求項４に記載の製造方法であって：９５
０℃で３時間の加熱を行い、７６０〜７４０℃の間で圧
延を行い、６℃／ｓの速度で５５０℃まで冷却する、こ
とを特徴とする方法。
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