JPH08277439A - 高疲労強度を有する溶接熱影響部 - Google Patents
高疲労強度を有する溶接熱影響部Info
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- JPH08277439A JPH08277439A JP7920995A JP7920995A JPH08277439A JP H08277439 A JPH08277439 A JP H08277439A JP 7920995 A JP7920995 A JP 7920995A JP 7920995 A JP7920995 A JP 7920995A JP H08277439 A JPH08277439 A JP H08277439A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は高疲労強度を有する溶接熱影響部を
提供するものである。 【構成】 所定の成分を含有しフェライトとセメンタイ
トからなる鋼で、面積率で０．５％以上５％以下の変態
ままのマルテンサイトを含むような金属組織とすること
により、高疲労強度を有する溶接熱影響部を得る。さら
に、フェライトをラス状にすること、粒径が４００nm以
下のマルテンサイトの面積の総和が全マルテンサイトの
面積の５０％以上とすることにより、さらに高疲労強度
を有する溶接熱影響部を得る。
提供するものである。 【構成】 所定の成分を含有しフェライトとセメンタイ
トからなる鋼で、面積率で０．５％以上５％以下の変態
ままのマルテンサイトを含むような金属組織とすること
により、高疲労強度を有する溶接熱影響部を得る。さら
に、フェライトをラス状にすること、粒径が４００nm以
下のマルテンサイトの面積の総和が全マルテンサイトの
面積の５０％以上とすることにより、さらに高疲労強度
を有する溶接熱影響部を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高疲労強度を有する、構
造物の溶接熱影響部に関するものである。
造物の溶接熱影響部に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】船舶、海洋構造物、橋梁さらに陸上構造
物のように変動荷重を受ける構造物では溶接部や構造上
の応力集中部から疲労亀裂が発生・伝播し、構造物を破
壊させる原因となる。そのため例えば、特公昭５４−３
０３８６号公報に見られるような設計上、施工上応力集
中を避ける種々の手法が取られてきた。しかし、このよ
うな方法では構造物の設計・施工に大きな制約をもたら
したり、構造物の重量を増加させるなどの欠点があるた
め、設計・施工に頼ることなく、鋼材自身の疲労強度を
高める方法が望まれてきた。
物のように変動荷重を受ける構造物では溶接部や構造上
の応力集中部から疲労亀裂が発生・伝播し、構造物を破
壊させる原因となる。そのため例えば、特公昭５４−３
０３８６号公報に見られるような設計上、施工上応力集
中を避ける種々の手法が取られてきた。しかし、このよ
うな方法では構造物の設計・施工に大きな制約をもたら
したり、構造物の重量を増加させるなどの欠点があるた
め、設計・施工に頼ることなく、鋼材自身の疲労強度を
高める方法が望まれてきた。
【０００３】このような鋼材の疲労強度を高める方法と
して特公平３−６１７４８号公報、特開平３−２９１３
５５号公報などがある。しかし、前者の技術は比較的Ｃ
含有の高い鋼への適用に限られているため、その適用先
は自動車部品等の強度部材に限られ、前記の構造物への
適用は困難であった。後者の技術では板厚方向に不均質
な材質を有するため、使用法に大きな制約があるという
欠点があった。一般に、構造物の疲労強度は鋼の母材の
疲労強度よりもむしろ溶接熱影響部の疲労強度に左右さ
れる場合が多い。このような溶接熱影響部の疲労強度を
向上させるものとしては、特開平５−６９１２８号公
報、特開平５−３４５９２８号公報、特開平６−１４２
９３１号公報等があるが、いずれも溶接施工法により疲
労強度の上昇を狙ったもので、材料の面から疲労強度を
上昇させうるものではない。
して特公平３−６１７４８号公報、特開平３−２９１３
５５号公報などがある。しかし、前者の技術は比較的Ｃ
含有の高い鋼への適用に限られているため、その適用先
は自動車部品等の強度部材に限られ、前記の構造物への
適用は困難であった。後者の技術では板厚方向に不均質
な材質を有するため、使用法に大きな制約があるという
欠点があった。一般に、構造物の疲労強度は鋼の母材の
疲労強度よりもむしろ溶接熱影響部の疲労強度に左右さ
れる場合が多い。このような溶接熱影響部の疲労強度を
向上させるものとしては、特開平５−６９１２８号公
報、特開平５−３４５９２８号公報、特開平６−１４２
９３１号公報等があるが、いずれも溶接施工法により疲
労強度の上昇を狙ったもので、材料の面から疲労強度を
上昇させうるものではない。
【０００４】一方、マルテンサイトを含有する混合組織
鋼の例としては、特開昭５７−１０８２４１号公報に見
られるように、フェライトとマルテンサイトの混合組織
鋼があるが、この鋼は基本的にいわゆる薄板であり強度
−伸びバランスに優れることは示されているものの、疲
労強度を向上させる効果はない。同様な鋼の例としては
特開昭５７−１３７５４２号公報、特開昭５８−６９３
７号公報等がある。またマルテンサイトを含有する複合
組織厚鋼板の例としては、特開昭５８−９３８１４号公
報、特開昭６２−１７４３２２号公報があるが、いずれ
も低降伏比を目的としたもので疲労強度を向上させる効
果はない。
鋼の例としては、特開昭５７−１０８２４１号公報に見
られるように、フェライトとマルテンサイトの混合組織
鋼があるが、この鋼は基本的にいわゆる薄板であり強度
−伸びバランスに優れることは示されているものの、疲
労強度を向上させる効果はない。同様な鋼の例としては
特開昭５７−１３７５４２号公報、特開昭５８−６９３
７号公報等がある。またマルテンサイトを含有する複合
組織厚鋼板の例としては、特開昭５８−９３８１４号公
報、特開昭６２−１７４３２２号公報があるが、いずれ
も低降伏比を目的としたもので疲労強度を向上させる効
果はない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、金属組織を
制御することにより厚鋼板の高疲労強度化を達成するこ
と可能とする溶接熱影響部を提供することを目的とす
る。
制御することにより厚鋼板の高疲労強度化を達成するこ
と可能とする溶接熱影響部を提供することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、本発明はマルテンサイトを含む金属組織の状態を
規定することにより高い疲労強度を有する溶接熱影響部
を提供するものである。即ち要旨とするところは、次の
通りである。
めに、本発明はマルテンサイトを含む金属組織の状態を
規定することにより高い疲労強度を有する溶接熱影響部
を提供するものである。即ち要旨とするところは、次の
通りである。
【０００７】（１）重量％で、Ｃ ：０．０２％〜０．
３５％、Ｓｉ：０．０２％〜２．５％、Ｍｎ：０．３０
％〜３．５％、Ａｌ：０．００２％〜０．１０％、残部
がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼で、フェライト
とセメンタイトからなり、さらに面積率で０．５％以上
５％以下のマルテンサイトを含む高疲労強度を有する溶
接熱影響部。
３５％、Ｓｉ：０．０２％〜２．５％、Ｍｎ：０．３０
％〜３．５％、Ａｌ：０．００２％〜０．１０％、残部
がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼で、フェライト
とセメンタイトからなり、さらに面積率で０．５％以上
５％以下のマルテンサイトを含む高疲労強度を有する溶
接熱影響部。
【０００８】（２）重量％で、Ｃ ：０．０２％〜０．
３５％、Ｓｉ：０．０２％〜２．５％、Ｍｎ：０．３０
％〜３．５％、Ａｌ：０．００２％〜０．１０％、残部
がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼で、ラス状フェ
ライトとセメンタイトからなり、さらに面積率で０．５
％以上５％以下のマルテンサイトを含む高疲労強度を有
する溶接熱影響部。
３５％、Ｓｉ：０．０２％〜２．５％、Ｍｎ：０．３０
％〜３．５％、Ａｌ：０．００２％〜０．１０％、残部
がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼で、ラス状フェ
ライトとセメンタイトからなり、さらに面積率で０．５
％以上５％以下のマルテンサイトを含む高疲労強度を有
する溶接熱影響部。
【０００９】（３）重量％で、Ｃ ：０．０２％〜０．
３５％、Ｓｉ：０．０２％〜２．５％、Ｍｎ：０．３０
％〜３．５％、Ａｌ：０．００２％〜０．１０％、残部
がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼で、ラス状フェ
ライトとそのフェライトラス間に層状に存在する面積率
にして１％以上４０％以下のセメンタイトからなりさら
に面積率で０．５％以上５％以下のマルテンサイトを含
む高疲労強度を有する溶接熱影響部。
３５％、Ｓｉ：０．０２％〜２．５％、Ｍｎ：０．３０
％〜３．５％、Ａｌ：０．００２％〜０．１０％、残部
がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼で、ラス状フェ
ライトとそのフェライトラス間に層状に存在する面積率
にして１％以上４０％以下のセメンタイトからなりさら
に面積率で０．５％以上５％以下のマルテンサイトを含
む高疲労強度を有する溶接熱影響部。
【００１０】（４）粒径が４００nm以下のマルテンサイ
トの面積の総和が、マルテンサイトの全面積の５０％以
上であることを特徴とする上記（１）ないし（３）のい
ずれかに記載の高疲労強度を有する溶接熱影響部。
トの面積の総和が、マルテンサイトの全面積の５０％以
上であることを特徴とする上記（１）ないし（３）のい
ずれかに記載の高疲労強度を有する溶接熱影響部。
【００１１】（５）重量％で、Ｎｂ：０．００２％〜
０．１０％、Ｔｉ：０．００２％〜０．１０％の１種ま
たは２種を含有することを特徴とする上記（１）ないし
（４）のいずれかに記載の高疲労強度を有する溶接熱影
響部。
０．１０％、Ｔｉ：０．００２％〜０．１０％の１種ま
たは２種を含有することを特徴とする上記（１）ないし
（４）のいずれかに記載の高疲労強度を有する溶接熱影
響部。
【００１２】（６）重量％で、Ｃｕ：０．０５％〜３．
０％、 Ｎｉ：０．０５％〜１０．０％、Ｃｒ：０．０
５％〜１０．０％、Ｍｏ：０．０５％〜３．５％、Ｃ
ｏ：０．０５％〜１０．０％、Ｗ ：０．０５％〜２．
０％の１種または２種以上を含有することを特徴とする
上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の高疲労強度
を有する溶接熱影響部。
０％、 Ｎｉ：０．０５％〜１０．０％、Ｃｒ：０．０
５％〜１０．０％、Ｍｏ：０．０５％〜３．５％、Ｃ
ｏ：０．０５％〜１０．０％、Ｗ ：０．０５％〜２．
０％の１種または２種以上を含有することを特徴とする
上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の高疲労強度
を有する溶接熱影響部。
【００１３】（７）重量％で、Ｖ：０．００２％〜０．
１０％を含有することを特徴とする上記（１）ないし
（６）のいずれかに記載の高疲労強度を有する溶接熱影
響部。
１０％を含有することを特徴とする上記（１）ないし
（６）のいずれかに記載の高疲労強度を有する溶接熱影
響部。
【００１４】（８）重量％で、Ｂ：０．０００２％〜
０．００２５％を含有することを特徴とする上記（１）
ないし（７）のいずれかに記載の高疲労強度を有する溶
接熱影響部。
０．００２５％を含有することを特徴とする上記（１）
ないし（７）のいずれかに記載の高疲労強度を有する溶
接熱影響部。
【００１５】（９）重量％で、ＲＥＭ：０．００２％〜
０．１０％、Ｃａ：０．０００３％〜０．００３０％の
１種または２種を含有することを特徴とする上記（１）
ないし（８）のいずれかに記載の高疲労強度を有する溶
接熱影響部。
０．１０％、Ｃａ：０．０００３％〜０．００３０％の
１種または２種を含有することを特徴とする上記（１）
ないし（８）のいずれかに記載の高疲労強度を有する溶
接熱影響部。
【００１６】疲労強度を表す指標として疲労限があり、
一般に、疲労限は引張試験で得られる引張強度あるいは
降伏強度が高いほど一様に高くなる傾向がある。通常の
鋼の疲労限は例えば、下式のような降伏強度の関数とし
て報告されている（高橋他：日本機会学会論文集、第３
８巻、３１０号、昭和４７年、ｐ．１１５４）。 σo ＝０．３８２σy ＋２３．９ ただし、σo ：疲労限（kgf/mm2 ）、σy ：降伏強度
（kgf/mm2 ）
一般に、疲労限は引張試験で得られる引張強度あるいは
降伏強度が高いほど一様に高くなる傾向がある。通常の
鋼の疲労限は例えば、下式のような降伏強度の関数とし
て報告されている（高橋他：日本機会学会論文集、第３
８巻、３１０号、昭和４７年、ｐ．１１５４）。 σo ＝０．３８２σy ＋２３．９ ただし、σo ：疲労限（kgf/mm2 ）、σy ：降伏強度
（kgf/mm2 ）
【００１７】よって同一の鋼についてこの式から予測さ
れる値以上の疲労限が得られれば、本発明により高疲労
強度化したと考えることができる。ただし、本式の適用
範囲はσy ≧４５kgf/mm2 とする。また、ラス状フェラ
イトとは焼き入れ組織を透過電子顕微鏡で観察する際に
認められるラス状フェライト組織のことであり、溶接熱
履歴の過程で固溶Ｃが炭化物として析出してセメンタイ
トとフェライトが分離しているものである。またフェラ
イトラス間に層状に存在するセメンタイトとは図１に示
すごとく、フェライトのラス間に沿って析出したセメン
タイトを意味する。金属組織の分率は、厚鋼板より採取
した試料を透過電子顕微鏡で撮影した写真を元に面積率
を測定した。
れる値以上の疲労限が得られれば、本発明により高疲労
強度化したと考えることができる。ただし、本式の適用
範囲はσy ≧４５kgf/mm2 とする。また、ラス状フェラ
イトとは焼き入れ組織を透過電子顕微鏡で観察する際に
認められるラス状フェライト組織のことであり、溶接熱
履歴の過程で固溶Ｃが炭化物として析出してセメンタイ
トとフェライトが分離しているものである。またフェラ
イトラス間に層状に存在するセメンタイトとは図１に示
すごとく、フェライトのラス間に沿って析出したセメン
タイトを意味する。金属組織の分率は、厚鋼板より採取
した試料を透過電子顕微鏡で撮影した写真を元に面積率
を測定した。
【００１８】
【作用】以下本発明について詳細に説明する。溶接熱影
響部の金属組織は、鋼母材の成分と溶接入熱量により決
まり、合金添加量の多い鋼を小さい入熱量で溶接する場
合は、金属組織がより低温変態型組織、すなわちベイナ
イト、マルテンサイトまたはその混合組織となる。一
方、合金添加量の少ない鋼を大きい入熱量で溶接する場
合は、金属組織がより高温変態型組織、すなわちフェラ
イト、パーライトまたはその混合組織となる。一般に、
鋼の溶接継手が高強度であれば比較的高い疲労強度を有
してはいるが、上記の式から予想されるように、同一降
伏強度であれば成分系によらずほぼ同様の疲労強度とな
るため、同一の降伏強度でより高疲労強度を得ることは
困難であった。
響部の金属組織は、鋼母材の成分と溶接入熱量により決
まり、合金添加量の多い鋼を小さい入熱量で溶接する場
合は、金属組織がより低温変態型組織、すなわちベイナ
イト、マルテンサイトまたはその混合組織となる。一
方、合金添加量の少ない鋼を大きい入熱量で溶接する場
合は、金属組織がより高温変態型組織、すなわちフェラ
イト、パーライトまたはその混合組織となる。一般に、
鋼の溶接継手が高強度であれば比較的高い疲労強度を有
してはいるが、上記の式から予想されるように、同一降
伏強度であれば成分系によらずほぼ同様の疲労強度とな
るため、同一の降伏強度でより高疲労強度を得ることは
困難であった。
【００１９】しかるに本発明者らは、少量の微細なマル
テンサイトが分散した組織を有する溶接熱影響部が著し
く疲労強度が高いことを見出だした。この溶接熱影響部
の金属組織は基本的にフェライトおよびセメンタイトか
らなる鋼であり、特に通常の焼き入れ−焼戻し後の組織
のように幅が０．５ミクロン程度の微細なラス状のフェ
ライトと、その内部またはラス境界にセメンタイトが分
散している場合に、その効果がより顕著である。このよ
うな金属組織は、例えば、Ａｃ1 点直上に加熱後急冷す
るような何等かの手段で、上記のようなラス状フェライ
ト＋セメンタイトからなる組織中に変態ままマルテンサ
イトを面積率で０．５％以上含ませれば疲労強度の上昇
は顕著である。これは微細に分散した変態ままのマルテ
ンサイトが疲労亀裂の進展の抵抗となるためであると考
えられる。
テンサイトが分散した組織を有する溶接熱影響部が著し
く疲労強度が高いことを見出だした。この溶接熱影響部
の金属組織は基本的にフェライトおよびセメンタイトか
らなる鋼であり、特に通常の焼き入れ−焼戻し後の組織
のように幅が０．５ミクロン程度の微細なラス状のフェ
ライトと、その内部またはラス境界にセメンタイトが分
散している場合に、その効果がより顕著である。このよ
うな金属組織は、例えば、Ａｃ1 点直上に加熱後急冷す
るような何等かの手段で、上記のようなラス状フェライ
ト＋セメンタイトからなる組織中に変態ままマルテンサ
イトを面積率で０．５％以上含ませれば疲労強度の上昇
は顕著である。これは微細に分散した変態ままのマルテ
ンサイトが疲労亀裂の進展の抵抗となるためであると考
えられる。
【００２０】本発明者らは鋼材の溶接熱影響部の高疲労
強度化に関する上記のような新しい発見に基づき、鋼の
化学成分、鋼の金属組織を詳細に調査した結果、本発明
者らは特許請求の範囲の請求項１から請求項９に示した
ような、高疲労強度鋼を見出だした。以下に化学成分お
よび金属組織の限定理由を詳細に説明する。まず本発明
の溶接熱影響部の成分の限定理由について述べる。
強度化に関する上記のような新しい発見に基づき、鋼の
化学成分、鋼の金属組織を詳細に調査した結果、本発明
者らは特許請求の範囲の請求項１から請求項９に示した
ような、高疲労強度鋼を見出だした。以下に化学成分お
よび金属組織の限定理由を詳細に説明する。まず本発明
の溶接熱影響部の成分の限定理由について述べる。
【００２１】Ｃは、継手強度を強化するのに有効な元素
であり、０．０２％未満では十分な強度が得られない。
一方、その含有量が０．３５％を超えると、溶接性を劣
化させる。
であり、０．０２％未満では十分な強度が得られない。
一方、その含有量が０．３５％を超えると、溶接性を劣
化させる。
【００２２】Ｓｉは脱酸元素として、また継手強度の強
化元素として有効であるが、０．０２％未満の含有量で
はその効果がない。一方、２．５％を超えると、表面性
状を損なう。
化元素として有効であるが、０．０２％未満の含有量で
はその効果がない。一方、２．５％を超えると、表面性
状を損なう。
【００２３】Ｍｎは継手強度の強化に有効な元素であ
り、０．３０％未満では十分な効果が得られない。一
方、その含有量が３．５％を超えると加工性を劣化させ
る。
り、０．３０％未満では十分な効果が得られない。一
方、その含有量が３．５％を超えると加工性を劣化させ
る。
【００２４】Ａｌは脱酸元素として添加される。０．０
０２％未満の含有量ではその効果がなく、０．１０％を
超えると、表面性状を損なう。
０２％未満の含有量ではその効果がなく、０．１０％を
超えると、表面性状を損なう。
【００２５】ＴｉおよびＮｂいずれも微量の添加で結晶
粒の微細化と析出硬化の面で有効に機能するが、添加量
が少ないとその効果が得られず、また過度の量の添加は
溶接部の靭性を劣化させるため、Ｎｂ、Ｔｉともその添
加量をＴｉ：０．００２％〜０．１０％、Ｎｂ：０．０
０２％〜０．１０％の範囲に限定する。
粒の微細化と析出硬化の面で有効に機能するが、添加量
が少ないとその効果が得られず、また過度の量の添加は
溶接部の靭性を劣化させるため、Ｎｂ、Ｔｉともその添
加量をＴｉ：０．００２％〜０．１０％、Ｎｂ：０．０
０２％〜０．１０％の範囲に限定する。
【００２６】Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｗはいず
れも溶接熱影響部の焼入れ性を向上させる元素である。
本発明における場合、その添加により強度を高めること
ができるが、添加量が少ないとその焼入れ性向上効果が
得られず、また過度の量の添加は溶接割れの原因となる
ため、添加量をＣｕ：０．０５％〜３．０％、Ｎｉ：
０．０５％〜１０．０％、Ｃｒ：０．０５％〜１０．０
％、Ｍｏ：０．０５％〜３．５％、Ｃｏ：０．０５％〜
１０．０％、Ｗ：０．０５％〜２．０％の範囲に限定す
る。
れも溶接熱影響部の焼入れ性を向上させる元素である。
本発明における場合、その添加により強度を高めること
ができるが、添加量が少ないとその焼入れ性向上効果が
得られず、また過度の量の添加は溶接割れの原因となる
ため、添加量をＣｕ：０．０５％〜３．０％、Ｎｉ：
０．０５％〜１０．０％、Ｃｒ：０．０５％〜１０．０
％、Ｍｏ：０．０５％〜３．５％、Ｃｏ：０．０５％〜
１０．０％、Ｗ：０．０５％〜２．０％の範囲に限定す
る。
【００２７】Ｖは、析出硬化により溶接熱影響部の強度
を高めるのに有効であるが、添加量が少ないとその効果
が得られず、また過度の量の添加は靭性を損なうため、
その添加量を０．００２％〜０．１０％の範囲に限定す
る。
を高めるのに有効であるが、添加量が少ないとその効果
が得られず、また過度の量の添加は靭性を損なうため、
その添加量を０．００２％〜０．１０％の範囲に限定す
る。
【００２８】Ｂは溶接熱影響部の焼入れ性を向上させる
元素である。本発明における場合、その添加により強度
を高めることができるが、添加量が少ないと焼入れ性が
向上せず、また過度の添加はＢの析出物を増加させて靭
性を損なうためその含有量を０．０００２％〜０．００
２５％の範囲とする。
元素である。本発明における場合、その添加により強度
を高めることができるが、添加量が少ないと焼入れ性が
向上せず、また過度の添加はＢの析出物を増加させて靭
性を損なうためその含有量を０．０００２％〜０．００
２５％の範囲とする。
【００２９】ＲＥＭとＣａはＳの無害化に有効である
が、添加量が少ないとＳは有害のまま残り、また過度の
添加は靭性を損なうため、ＲＥＭ：０．００２％〜０．
１０％、Ｃａ：０．０００３％〜０．００３０％の範囲
で添加する。
が、添加量が少ないとＳは有害のまま残り、また過度の
添加は靭性を損なうため、ＲＥＭ：０．００２％〜０．
１０％、Ｃａ：０．０００３％〜０．００３０％の範囲
で添加する。
【００３０】次に、本発明における金属組織の限定条件
について述べる。前述のように本発明は基本的にフェラ
イトとセメンタイトの混合組織よりなるもので、その中
に面積率で０．５％以上５％以下のマルテンサイトを含
むものである。焼入れままマルテンサイトのように、セ
メンタイト等の炭化物が析出していない組織が主体の場
合は硬度が過大で疲労特性は不良である。フェライトの
形態は粒状、ラス状いずれの場合でも効果が認められる
が、特にマルテンサイトを焼戻した場合に見られるがご
とく、フェライトの形態が幅０．５ミクロン程度以下の
ラス状の場合に効果が顕著である。またセメンタイトの
形状もフェライトラス間に層状に配列し、さらに面積率
で１％以上の量を含む場合に疲労強度が顕著に上昇す
る。しかし４０％を超えると靭性が劣化する場合もあ
る。このようなフェライトラス間にセメンタイトが層状
に配列する場合の効果は、主たる組織がパーライト組織
の場合にも認められる。
について述べる。前述のように本発明は基本的にフェラ
イトとセメンタイトの混合組織よりなるもので、その中
に面積率で０．５％以上５％以下のマルテンサイトを含
むものである。焼入れままマルテンサイトのように、セ
メンタイト等の炭化物が析出していない組織が主体の場
合は硬度が過大で疲労特性は不良である。フェライトの
形態は粒状、ラス状いずれの場合でも効果が認められる
が、特にマルテンサイトを焼戻した場合に見られるがご
とく、フェライトの形態が幅０．５ミクロン程度以下の
ラス状の場合に効果が顕著である。またセメンタイトの
形状もフェライトラス間に層状に配列し、さらに面積率
で１％以上の量を含む場合に疲労強度が顕著に上昇す
る。しかし４０％を超えると靭性が劣化する場合もあ
る。このようなフェライトラス間にセメンタイトが層状
に配列する場合の効果は、主たる組織がパーライト組織
の場合にも認められる。
【００３１】このように疲労強度が上昇する理由は、分
散した変態ままの硬いマルテンサイトの周囲に導入され
た転位が、疲労主亀裂の前面の応力集中を緩和するため
である。疲労亀裂の進展は変態ままの硬いマルテンサイ
トがある程度の量含まれていれば抑制されるが、微細な
ラスの各境界にそれが存在する場合に著しく疲労強度が
上昇する。また、微細なラスの各境界にセメンタイトが
層状に配列しかつマルテンサイトが分散している場合に
は、相乗効果により疲労亀裂の進展が抑制されるため、
さらに疲労亀裂進展抵抗が増す。マルテンサイト量が面
積率で０．５％以下では効果が小さく、また５％以上で
は靭性を阻害するようになるためその範囲を０．５％以
上５％以下に定める。また粒径の微細なマルテンサイト
が多いほど疲労強度は顕著に増加し、特に粒径が４００
nm以下のマルテンサイトの面積の総和が、全マルテンサ
イトの面積の５０％以上を占める場合には疲労強度が大
幅に上昇する。本発明は溶接熱影響部の金属組織が特許
請求の範囲記載の条件を満足しておれば良く、溶接方法
や板厚、母材の製造方法に左右されず幅広く適用するこ
とができる。
散した変態ままの硬いマルテンサイトの周囲に導入され
た転位が、疲労主亀裂の前面の応力集中を緩和するため
である。疲労亀裂の進展は変態ままの硬いマルテンサイ
トがある程度の量含まれていれば抑制されるが、微細な
ラスの各境界にそれが存在する場合に著しく疲労強度が
上昇する。また、微細なラスの各境界にセメンタイトが
層状に配列しかつマルテンサイトが分散している場合に
は、相乗効果により疲労亀裂の進展が抑制されるため、
さらに疲労亀裂進展抵抗が増す。マルテンサイト量が面
積率で０．５％以下では効果が小さく、また５％以上で
は靭性を阻害するようになるためその範囲を０．５％以
上５％以下に定める。また粒径の微細なマルテンサイト
が多いほど疲労強度は顕著に増加し、特に粒径が４００
nm以下のマルテンサイトの面積の総和が、全マルテンサ
イトの面積の５０％以上を占める場合には疲労強度が大
幅に上昇する。本発明は溶接熱影響部の金属組織が特許
請求の範囲記載の条件を満足しておれば良く、溶接方法
や板厚、母材の製造方法に左右されず幅広く適用するこ
とができる。
【００３２】
【実施例】次に、本発明を実施例にもとづいて詳細に説
明する。まず表１に示す成分の鋼について種々の入熱量
でＴ字隅肉試溶接を行った。溶接継手部の引張試験、衝
撃試験は共にＪＩＳ４号試験片を採用した。衝撃試験の
ノッチ位置はヒュージョンラインから１mm母材側の位置
である。また、疲労試験片は図３に示すＴ字隅肉試験片
を用いた。これを応力比＝０で異なる大きさの繰り返し
引張荷重を与えてＳ−Ｎ線図を求めた。表２中にはこの
試験結果より求まった疲労限を記載した。金属組織の分
率は厚鋼板より採取した試料を透過電子顕微鏡で撮影し
た写真を元に面積率を測定した。表２によると明らかに
本発明により疲労強度が上昇しており、本発明は有効で
ある。図２に実施例の降伏強度と（疲労限／降伏強度）
との関係を示す。本発明鋼と比較鋼は明瞭に分離でき、
同一の降伏強度で比較すると本発明鋼は比較鋼より顕著
に（疲労限／降伏強度）が高いことがわかる。図中の曲
線は本発明鋼と比較鋼の境界を示したものである。
明する。まず表１に示す成分の鋼について種々の入熱量
でＴ字隅肉試溶接を行った。溶接継手部の引張試験、衝
撃試験は共にＪＩＳ４号試験片を採用した。衝撃試験の
ノッチ位置はヒュージョンラインから１mm母材側の位置
である。また、疲労試験片は図３に示すＴ字隅肉試験片
を用いた。これを応力比＝０で異なる大きさの繰り返し
引張荷重を与えてＳ−Ｎ線図を求めた。表２中にはこの
試験結果より求まった疲労限を記載した。金属組織の分
率は厚鋼板より採取した試料を透過電子顕微鏡で撮影し
た写真を元に面積率を測定した。表２によると明らかに
本発明により疲労強度が上昇しており、本発明は有効で
ある。図２に実施例の降伏強度と（疲労限／降伏強度）
との関係を示す。本発明鋼と比較鋼は明瞭に分離でき、
同一の降伏強度で比較すると本発明鋼は比較鋼より顕著
に（疲労限／降伏強度）が高いことがわかる。図中の曲
線は本発明鋼と比較鋼の境界を示したものである。
【００３３】
【表１】
【００３４】
【表２】
【００３５】
【表３】
【００３６】
【表４】
【００３７】
【表５】
【００３８】
【発明の効果】一般的に降伏強度が決まると疲労限も決
まってしまうが、表２に示したように、同一の鋼種で比
較すると本発明の溶接熱影響部を含む溶接継手の（疲労
限／降伏強度）が全て上昇していることがわかる。図２
の実施例記載の降伏強度と（疲労限／降伏強度）との関
係を見ると、本発明の溶接熱影響部と比較の溶接熱影響
部は図中の曲線を境に明瞭に分離され、同一の降伏強度
で比較すると本発明の溶接熱影響部（○印）は比較の溶
接熱影響部（△印）より顕著に（疲労限／降伏強度）が
高い。
まってしまうが、表２に示したように、同一の鋼種で比
較すると本発明の溶接熱影響部を含む溶接継手の（疲労
限／降伏強度）が全て上昇していることがわかる。図２
の実施例記載の降伏強度と（疲労限／降伏強度）との関
係を見ると、本発明の溶接熱影響部と比較の溶接熱影響
部は図中の曲線を境に明瞭に分離され、同一の降伏強度
で比較すると本発明の溶接熱影響部（○印）は比較の溶
接熱影響部（△印）より顕著に（疲労限／降伏強度）が
高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】焼入組織の透過電子顕微鏡写真の模式図であ
る。
る。
【図２】実施例に示した鋼の溶接継手部の降伏強度と
（疲労限／降伏強度）の関係を示したものである。
（疲労限／降伏強度）の関係を示したものである。
【図３】Ｔ字隅肉溶接継手の疲労試験片形状を示す図で
ある。
ある。
１ マルテンサイトラス ２ ラス間層状セメンタイト ３ 残留オーステナイト ４ 粒内セメンタイト
Claims (9)
- 【請求項１】 重量％で、 Ｃ ：０．０２％〜０．３５％、 Ｓｉ：０．０２％〜２．５％、 Ｍｎ：０．３０％〜３．５％、 Ａｌ：０．００２％〜０．１０％、残部がＦｅおよび不
可避的不純物からなる鋼で、フェライトとセメンタイト
からなり、さらに面積率で０．５％以上５％以下のマル
テンサイトを含む高疲労強度を有する溶接熱影響部。 - 【請求項２】 重量％で、 Ｃ ：０．０２％〜０．３５％、 Ｓｉ：０．０２％〜２．５％、 Ｍｎ：０．３０％〜３．５％、 Ａｌ：０．００２％〜０．１０％、残部がＦｅおよび不
可避的不純物からなる鋼で、ラス状フェライトとセメン
タイトからなり、さらに面積率で０．５％以上５％以下
のマルテンサイトを含む高疲労強度を有する溶接熱影響
部。 - 【請求項３】 重量％で、 Ｃ ：０．０２％〜０．３５％、 Ｓｉ：０．０２％〜２．５％、 Ｍｎ：０．３０％〜３．５％、 Ａｌ：０．００２％〜０．１０％、残部がＦｅおよび不
可避的不純物からなる鋼で、ラス状フェライトとそのフ
ェライトラス間に層状に存在する面積率にして１％以上
４０％以下のセメンタイトからなりさらに面積率で０．
５％以上５％以下のマルテンサイトを含む高疲労強度を
有する溶接熱影響部。 - 【請求項４】 粒径が４００nm以下のマルテンサイトの
面積の総和が、マルテンサイトの全面積の５０％以上で
あることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項
記載の高疲労強度を有する溶接熱影響部。 - 【請求項５】 重量％で、 Ｎｂ：０．００２％〜０．１０％、 Ｔｉ：０．００２％〜０．１０％の１種または２種を含
有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１
項記載の高疲労強度を有する溶接熱影響部。 - 【請求項６】 重量％で、 Ｃｕ：０．０５％〜３．０％、 Ｎｉ：０．０５％〜１
０．０％、 Ｃｒ：０．０５％〜１０．０％、Ｍｏ：０．０５％〜
３．５％、 Ｃｏ：０．０５％〜１０．０％、Ｗ ：０．０５％〜
２．０％の１種または２種以上を含有することを特徴と
する請求項１ないし５のいずれか１項記載の高疲労強度
を有する溶接熱影響部。 - 【請求項７】 重量％で、Ｖ：０．００２％〜０．１０
％を含有することを特徴とする請求項１ないし６のいず
れか１項記載の高疲労強度を有する溶接熱影響部。 - 【請求項８】 重量％で、Ｂ：０．０００２％〜０．０
０２５％を含有することを特徴とする請求項１ないし７
のいずれか１項記載の高疲労強度を有する溶接熱影響
部。 - 【請求項９】 重量％で、ＲＥＭ：０．００２％〜０．
１０％、Ｃａ：０．０００３％〜０．００３０％の１種
または２種を含有することを特徴とする請求項１ないし
８のいずれか１項記載の高疲労強度を有する溶接熱影響
部。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7920995A JPH08277439A (ja) | 1995-04-04 | 1995-04-04 | 高疲労強度を有する溶接熱影響部 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7920995A JPH08277439A (ja) | 1995-04-04 | 1995-04-04 | 高疲労強度を有する溶接熱影響部 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08277439A true JPH08277439A (ja) | 1996-10-22 |
Family
ID=13683560
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7920995A Pending JPH08277439A (ja) | 1995-04-04 | 1995-04-04 | 高疲労強度を有する溶接熱影響部 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08277439A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7682467B2 (en) * | 2004-01-21 | 2010-03-23 | Kobe Steel, Ltd. | High strength hot rolled steel sheet superior in workability, fatigue property, and surface quality |
| CN104073741A (zh) * | 2014-05-09 | 2014-10-01 | 铜陵市明诚铸造有限责任公司 | 一种耐高温变形的合金钢材料及其制备方法 |
-
1995
- 1995-04-04 JP JP7920995A patent/JPH08277439A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7682467B2 (en) * | 2004-01-21 | 2010-03-23 | Kobe Steel, Ltd. | High strength hot rolled steel sheet superior in workability, fatigue property, and surface quality |
| CN104073741A (zh) * | 2014-05-09 | 2014-10-01 | 铜陵市明诚铸造有限责任公司 | 一种耐高温变形的合金钢材料及其制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020205 |