JPH0967620A - 脆性亀裂伝播停止特性に優れた調質型高張力鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】引張強さが８８０ＭＰａ以上、シャルピ−
試験の遷移温度（ vＴs ）が−８０℃以下、ＥＳＳＯ
試験における破壊靱性値が−３０℃にて２００ＭＰａ・
ｍ^0.5 以上、溶接割れ停止予熱温度１００℃以下、
溶接熱影響部の vＴs が−６０℃以下、を備えた厚肉高
張力鋼板の製造方法の提供。 【解決手段】Ｃ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｖ、
Ｂを特定した鋼を熱間圧延した後、８５０〜１０５０℃
に再加熱して焼入れし、その後さらに第一回目の焼入れ
温度以下に加熱して第二回目の焼入れを行い、続いて７
００℃以下で焼戻しして水冷する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高度の安全性が要
求される揚水型発電所の水圧鉄管や氷海域の海洋構造物
等への使用に好適な、引張強さが８８０ＭＰａ以上のき
わめて優れた靱性をもつ厚肉の高張力鋼板の製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、溶接鋼構造物の大型化の傾向は顕
著になり、これらに使用される厚鋼板も、高強度化およ
び厚肉化している。例えば、揚水型水力発電所の水圧鉄
管に１５０ｍｍを超える板厚の７８０ＭＰａ級高張力鋼
板が適用されたり、海洋構造物ではジャッキアップ型の
掘削リグのラック材等に板厚１００ｍｍ以上の７８０Ｍ
Ｐａ級高張力鋼板が使用されるに至っている。

【０００３】こうした背景から、９００ＭＰａを超える
引張強さを有する超高強度の厚肉鋼板の供給が望まれる
ようになっている。しかし、このような超高強度の厚肉
鋼板に高い靱性と優れた溶接性を同時に付与する技術、
およびこれを安定多量に供給できる技術は未だ確立され
ていない。

【０００４】例えば、特公平６−４８８９号公報には
０．２〜０．３５％のＣを含むＭｎ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ
鋼のＭｎ／Ｃｒ比を重量比で１．５以下にすることによ
って低温靱性の向上を図った板厚４０ｍｍ以上の引張強
さ９０ｋｇｆ／ｍｍ² （８８０ＭＰａ）を超える調質型
高張力鋼板の製造方法が提案されている。しかし、この
方法では板厚１００ｍｍを超える厚肉鋼板の靱性および
溶接性を向上させるには不十分である。

【０００５】また、本出願人は板厚１００ｍｍを超える
１００ｋｇｆ／ｍｍ² （９８０ＭＰａ）級高張力鋼板の
高靱化法としてＮｂを添加したＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｂ鋼
の二回焼入れ処理を特徴とする方法を提案した（特公平
６−７０２５０号公報参照）。この方法の目的は、二回
焼入れ処理により、細粒のオ−ステナイトを経て、微細
なマルテンサイト組織を厚肉鋼板の表層部から中心部ま
で安定して得ることにある。この結果、板厚１５０ｍｍ
の鋼板でも高強度とシャルピ−衝撃試験の遷移温度−６
０℃以下という高靱性が得られる。しかし単なる二回焼
入れのみによる微細化では靱性向上に限界があり、とく
に本発明が目的とする厚肉鋼板の脆性破壊亀裂伝播特性
が不足する。また、溶接熱影響部の靱性にも改善の余地
がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、引張強さ
が８８０ＭＰａ以上、板厚の全ての部分でシャルピ−
遷移温度（ vＴs ）が−８０℃以下、板厚１００ｍｍ
以上となっても脆性亀裂伝播停止試験における破壊靱性
値が−３０℃にて２００ＭＰａ・ｍ^0.5 以上、溶接割
れ停止予熱温度７５℃以下および溶接熱影響部の vＴ
s が−６０℃以下という性能を全て備えた厚肉の高張力
鋼の製造方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは板厚１００
ｍｍ以上の引張強さ８８０ＭＰａ級鋼板の溶接性および
靱性、とくに脆性亀裂伝播停止特性の向上について検討
した結果、以下の知見を得るに至った。

【０００８】ミクロ組織：脆性亀裂の伝播を阻止する
ために従来製造法のようなオ−ステナイト粒の微細化お
よびマルテンサイトとベイナイトの比率の最適化のみで
は不十分である。低温で安定な微細な残留オ−ステナイ
トを分散させる必要がある。引張強さ８８０ＭＰａ級の
板厚１００ｍｍ以上の鋼板に上記した脆性亀裂伝播停止
特性を与える場合、この残留オ−ステナイトを１０％以
下、好ましくは１〜５％に制御する必要がある。

【０００９】図１は本発明に係る製造方法のうち、圧延
および熱処理の条件を表す図面である。（ａ）は、圧延
後、再加熱し二回焼入れ焼戻しをする方法を、また、
（ｂ）は二回焼入れのうち第一回目の焼入れを圧延後直
接焼入れにより代替する方法を表す。同図に示す方法を
４．５〜６．０％のＮｉを含有するＣｕ−Ｎｉ−Ｃｒ−
Ｍｏ−Ｎｂ−Ｂ鋼に対して用いることにより、低温でも
安定な残留オ−ステナイトを微細分散させることができ
る。

【００１０】さらに良好な性能を得るには、Ｃ（％）
＋Ｓｉ（％）＋１．５ｓｏｌＡｌ（％）なる指標を０．
３０％以下に制限する必要がある。これにより、母材お
よび溶接熱影響部での硬質なマルテンサイト相の生成が
抑制され、靱性、とくに脆性亀裂伝播停止特性が向上す
る。

【００１１】上記したおよびの方法を併用するこ
とによって、靱性、とくに脆性亀裂伝播停止特性を著し
く向上させることができる。

【００１２】ここに、本発明は、安定な残留オ−ステナ
イトを微細分散させ同時に硬質のマルテンサイトの生成
を避けるための、以下に示す特定の組成の鋼に対する圧
延および熱処理方法をその要旨とする。（図１参照） （１）重量％で、Ｃ：０．０８〜０．１５％、Ｍｎ：
０．４〜１．２％、Ｓｉ：０．２０％以下、Ｎ：０．０
０５％以下、Ｃｕ：１．５％以下、Ｎｉ：４．５〜６．
０％、Ｃｒ：０．１〜１．０％、Ｍｏ：０．１〜０．８
％、Ｎｂ：０．００５〜０．０３％、Ｖ：０．００５〜
０．１０％、ｓｏｌＡｌ：０．０５％以下およびＢ：
０．０００３〜０．００２０％を含み、残部Ｆｅおよび
不可避的不純物からなり、かつＣ（％）＋Ｓｉ（％）＋
１．５ｓｏｌＡｌ（％）なる値が０．３０％以下である
鋼を９５０〜１２５０℃の温度域に加熱して熱間圧延イ
を行った後、８５０〜１０５０℃の温度域に再加熱して
第一回目の焼入れロを行い、その後さらに７５０〜９５
０℃の温度域であってかつ第一回目の焼入れ温度以下の
温度に加熱して第二回目の焼入れハを行い、続いて７０
０℃以下の温度で焼戻しニを行い水冷することを特徴と
する脆性亀裂伝播停止特性と溶接性に優れた調質型厚肉
高張力鋼板の製造方法。

【００１３】（２）前記（１）に記載する組成の鋼を９
５０〜１２５０℃の温度域に加熱して熱間圧延イを行っ
た後、６５０℃以上の温度域から直接焼入れホを行い、
次いで７５０〜９５０℃の温度域に再加熱して焼入れハ
を行い、続いて７００℃以下の温度で焼戻しニを行い水
冷することを特徴とする脆性亀裂伝播停止特性と溶接性
に優れた調質型厚肉高張力鋼板の製造方法。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下において鋼の化学組成と圧延
熱処理方法に分けて説明する。

【００１５】１．化学組成 Ｃ：０．０８〜０．１５％ Ｃは鋼板の強度を確保する目的で添加する。０．０８％
未満では焼入性が不足して、８８０ＭＰａの引張強さを
確保することが難しく、また靱性も不足する。

【００１６】一方、０．１５％を超えると母材の靱性お
よび脆性亀裂伝播停止特性が低下するだけでなく溶接熱
影響部の硬さが上昇して溶接割れ感受性が高くなるので
０．０８〜０．１５％とする。通常、溶接施工に際して
溶接割れを防止するために、１００〜２００℃に鋼材お
よび溶接材料を予熱する。揚水発電所の建設現場、例え
ば岩盤内の狭い隧道内で水圧鉄管を溶接する際、予熱温
度が１５０℃を超えると作業環境が悪くなり、溶接施工
者の交代頻度を高めねばならず、溶接施工費が増大す
る。この溶接割れ防止予熱温度を７５℃以下とするため
には、Ｃ量を０．１３％以下とすることが望ましい。

【００１７】Ｍｎ：０．４〜１．２％ Ｍｎは鋼板の焼入性を向上させ、強度を高めるために添
加する元素であるが、０．４％未満では強度確保が困難
である。また、１．２％を超えると、母材および溶接部
ともに靱性低下をきたすので、０．４〜１．２％とす
る。

【００１８】Ｓｉ：０．２０％以下 Ｓｉは鋼の脱酸を目的に精錬中に添加される。その結
果、鋼に留まる程度の量は含んでもよい。しかし、０．
２０％を超えると母材および溶接熱影響部の靱性を劣化
させるので０．２０％以下とする。

【００１９】Ｎ：０．００５％以下 Ｎは不可避的不純物であり、含有量は少ないほどよい。
０．００５％を超える場合には母材および溶接熱影響部
の靱性低下が著しいので０．００５％以下にしなければ
ならない。

【００２０】Ｃｕ：１．５％以下 Ｃｕは添加しなくてもよい。しかし、添加する場合は
０．１５〜１．５％とする。Ｃｕは焼入性を向上し、さ
らに０．８％を超えて含有する場合には焼戻し時の析出
硬化作用によって、母材の強靱化に効果がある。０．１
５％未満では焼入性向上が明らかに認められないが、
１．５％を超えると、母材および溶接部の靱性を損なう
だけでなく、熱間延性も大きく低下させるので０．１５
〜１．５％とする。

【００２１】Ｎｉ：４．５〜６．０％ Ｎｉは極厚の超高強度鋼板の低温靱性、とくに脆性亀裂
伝播停止特性および溶接性の改善に不可欠の元素であ
る。４．５％以上含まれると、二回焼入れおよび焼戻し
処理により、微細マルテンサイトとベイナイトの混合組
織に数パ−セントの安定な残留オ−ステナイトが混合し
た組織になる。この結果、低温靱性、とくに脆性亀裂伝
播停止特性が飛躍的に向上する。一方、６．０％を超え
るとコスト上昇に比較して向上分が小さくなるだけでな
く、二回焼入れ焼戻し処理によって生成する残留オ−ス
テナイトの量も増加して降伏強さが低下する。そこでＮ
ｉ量は４．５〜６．０％とする。また、Ｎｉは、硬さを
上昇させることなく変態温度を低下させ、低温域で変態
にともなう膨張により溶接部近傍に圧縮応力をもたら
す。このため、Ｎｉ量を４．５％以上とすることにより
溶接割れ防止予熱温度を低くすることができる。

【００２２】Ｎｂ：０．００５〜０．０３％ Ｎｂはオ−ステナイトの低温域で微細なＮｂ炭窒化物を
形成することにより、オ−ステナイト粒を微細化する。
マルテンサイト組織はこのオ−ステナイト粒界に分断さ
れるので、その分、微細化される。この微細なマルテン
サイト組織が厚肉鋼板の表層部から中心部にわたって形
成されるので、超高強度の厚肉鋼板の靱性を大幅に向上
させる。この効果を得るには０．００５％以上は必要で
あるが、０．０３％を超えると溶接熱影響部の靱性が著
しく劣化するので０．００５〜０．０３％とする。

【００２３】Ｃｒ：０．１〜１．０％ Ｃｒは主として焼入性の向上を通じて、厚肉鋼板の内部
の強度および靱性を向上する。０．１％未満では明確な
効果が得られず、また１．０％を超えると、安定な残留
オ−ステナイトが得られなくなり、脆性亀裂伝播停止特
性が劣化するので０．１〜１．０％とする。

【００２４】Ｍｏ：０．１〜０．８％ Ｍｏは焼入性および焼戻軟化抵抗を向上させる効果が大
きい。０．１％未満では、必要な強度および靱性が得ら
れないが、０．８％を超えると強度が高くなりすぎ、脆
性亀裂伝播停止特性が劣化するので、０．１〜０．８％
とする。

【００２５】Ｖ：０．００５〜０．１０％ Ｖは焼戻し軟化抵抗を増大させて、焼戻し温度を充分高
温にすることを可能とすることにより、強度および靱性
の向上に寄与する。０．００５％未満ではその効果は小
さく、また０．１０％を超えると靱性が劣化するので
０．００５〜０．１０％とする。

【００２６】Ｂ：０．０００３〜０．００２０％ Ｂは微量の固溶量で焼入性を向上させ、板厚中心部の組
織をマルテンサイトまたはマルテンサイトとベイナイト
の混合組織とする。０．０００３％未満ではその効果は
小さく、また０．００２０％を超えると母材靱性および
溶接熱影響部の靱性を大幅に劣化するので０．０００３
〜０．００２０％とする。

【００２７】ｓｏｌＡｌ：０．０５％以下 Ａｌは一般に脱酸および組織の微細化のために添加され
る。鋼の脱酸を目的として添加されて、その結果、鋼に
留まる程度の量は含んでもよい。しかし、８８０ＭＰａ
級の超高強度鋼においては、０．０５％を超えると、溶
接熱影響部の靱性が劣化し、また熱処理によって組織を
微細化しても靱性、とくに脆性亀裂伝播停止特性が悪影
響を受けるのでｓｏｌＡｌ０．０５％以下とする。望ま
しい範囲は０．００５〜０．０２５％である。０．００
５％未満では組織の微細化に効果が明確に現れないから
であり、０．０２５％を超えないのが望ましいのはより
高い脆性亀裂伝播特性を確保するためである。

【００２８】Ｃ（％）＋Ｓｉ（％）＋１．５ｓｏｌＡｌ
（％）：０．３％以下 上記した各元素の限定に加えて、母材および溶接熱影響
部の靱性向上、とくに脆性亀裂伝播停止を向上させるた
めに、Ｃ（％）＋Ｓｉ（％）＋１．５ｓｏｌＡｌ（％）
なる指標による限定が必要である。本指標による限定
は、残留オ−ステナイトを利用するためにＮｉ含有量を
高くした場合、および高い焼入性を持たせた場合に必要
となる。即ち、本指標による限定は、従来の引張強さ５
８０ＭＰａ級や７８０ＭＰａ級の鋼では、問題となるこ
との無かった靱性劣化要因を排除するためのものであ
る。具体的な限定理由は以下のとおりである。

【００２９】 本発明では、Ｎｉ量の調整と熱処理条
件の最適化により母材組織を微細マルテンサイトと微量
の安定な微細オ−ステナイトの混合組織とすることによ
って、靱性、特に脆性亀裂伝播停止特性を向上させてい
る。微細オ−ステナイトは最終熱処理時に焼戻しマルテ
ンサイト中に生成し、冷却によって常温までもたらされ
る。しかし、この際、全てのオ−ステナイトがそのまま
常温まで変態せずに残留するわけでなく、一部のオ−ス
テナイトは冷却中に分解する。ここで、上記した指標が
０．３％を超えると、オ−ステナイトは炭素を過飽和に
固溶したまま脆い硬質マルテンサイトに変態し、母材の
靱性、特に脆性亀裂伝播停止特性を著しく低下させる。
上記の指標を０．３％以下にすることによって、オ−ス
テナイトの硬質マルテンサイト化を抑制すると同時に残
留オ−ステナイトの安定性を高め、母材の靱性を向上さ
せることができる。

【００３０】 本発明が対象とする厚肉の超高強度鋼
は、焼入性がきわめて高く、溶接熱影響部では大部分が
マルテンサイト組織となる。この際、上記の指標が０．
３％を超えると冷却中に炭化物（主にセメンタイト）が
ほとんど析出せず、硬くて脆いマルテンサイトとなって
しまう。これに対し、上記の指標が０．３％以下では冷
却中の炭化物析出が容易になり、靱性の高いマルテンサ
イトが生成し易くなるため、溶接熱影響部の靱性が飛躍
的に改善される。

【００３１】つぎに圧延および熱処理条件について説明
する。

【００３２】２．圧延および熱処理条件 （ａ）圧延後、再加熱して二回焼入れおよび焼戻しを行
う場合 (1)加熱温度：加熱温度が９５０℃未満では、鋳片が凝
固する際に生成した各種析出物が充分に固溶しない。そ
の結果、焼入性や焼入れ前のオ−ステナイト粒の微細化
が不十分となる。また、１２５０℃を超える加熱温度で
はオ−ステナイト粒が粗大化して鋼板の母材靱性が著し
く低下し、同時に加熱のための燃料原価が上昇し、炉の
補修頻度も多くなる。そこでスラブの加熱温度は９５０
〜１２５０℃とする。なお、本発明の対象とする厚鋼板
の圧延前のスラブは、インゴットを鋳込んだ後に分塊圧
延により製造してもよいし、また、連続鋳造法によりス
ラブを直接鋳込んでもよい。通常、板厚１００ｍｍ程度
までは連続鋳造法によるスラブが、それ以上の板厚には
インゴットから分塊圧延されたスラブが使用される。

【００３３】(2)第一回目焼入れ条件：第一回目の焼入
れ（図１のロ）の目的は主につぎの２点にある。前組
織を焼入れ組織とすることによって第二回目の焼入れ時
のオ−ステナイト粒径を細粒化して、最終の組織を微細
化する。厚肉鋼板の場合、厚鋼板に圧延後、脱水素の
ために徐冷するので徐冷中にＢ、ＡｌもしくはＮｂの粗
大な炭窒化物がオ−ステナイト粒界等に析出する。これ
らの析出物を固溶させないとＢの焼入性向上効果および
ＮｂやＡｌ等のオ−ステナイト粒細粒化効果を得られな
い。そこで、これら二つの目的を達成するために、８５
０〜１０５０℃の範囲に加熱する。８５０℃未満では前
記した炭窒化物等が固溶しない。また１０５０℃を超え
るとＡｌＮが固溶して固溶Ｎが増え、Ｂが焼入れ途中オ
−ステナイト粒界にＢＮとして析出してしまいＢの焼入
性向上効果が得られない。１０５０℃を超えた場合、Ａ
ｌＮが固溶するので組織も粗大化する。焼入れはロ−ラ
−クエンチなどの装置を用いて行うが、比較的焼入性が
高い組成の場合は水槽中に焼入れたり、あるいは強制冷
却装置などを用いて焼入れしてもよい。

【００３４】(3)第二回目焼入れ条件：第二回目の焼入
れ（図１のハ）は、Ｂの焼入性を完全に確保すること
および細粒オ−ステナイトからの焼入れにより、これ
らオ−ステナイト粒界により微細に分断されたマルテン
サイト組織を得ること、を目的としている。焼入性およ
び微細化効果の確保には、第二回目の焼入れ温度は９５
０℃以下とする必要がある。しかし、７５０℃未満では
オ−ステナイト化が不十分で、充分な強度を得ることが
出来ない。この焼入れも第一回目の焼入れと同じく、ロ
−ラ−クエンチ装置等を用いて行う。

【００３５】(4)焼戻し条件：本発明方法における焼戻
し（図１のニ）の効果は、一般の焼戻しと同様の効果に
とどまらない。すなわち、焼入れによって生じた歪を取
り除き、微細な炭化物を析出させることによって強度と
靱性のバランスを改善する効果だけではない。

【００３６】Ｎｉを４．５〜６．０％含む鋼を７００℃
以下、好ましくは５５０〜６５０℃の温度域に保持する
ことによって、１０％以下、好ましくは１〜５％の微細
かつ安定な残留オ−ステナイトをマルテンサイト組織中
に分散させ、靱性、とくに脆性亀裂伝播停止特性を飛躍
的に向上させる。焼戻しの均熱時間は、板厚２５ｍｍあ
たり１０〜６０分間とするのが望ましい。均熱時間を１
０分間以上とらないと、鋼板全体が均一な機械的性質と
ならないからであり、また６０分間以内とするのは焼戻
しにより強度低下をきたすからである。例えば板厚１５
０ｍｍの場合、均熱時間は６０分間以上３６０分間以内
とするのがよい。ここに、均熱時間とは、鋼板の表面温
度が所定の焼戻し温度に到達してからの保持時間であ
る。７００℃を超えるとオ−ステナイト量が増えるが、
それらに濃化するＮｉ量は相対的に減少するので、低い
衝撃試験温度で残留オ−ステナイトが不安定となり、上
記した靱性向上効果は得られない。

【００３７】また、焼戻しの加熱保定後の水冷処理は、
焼戻し脆性が生じる温度域を急冷して焼戻し脆性を抑制
し、かつ残留オ−ステナイトをより安定化する目的で行
う。

【００３８】（ｂ）圧延後直接焼入れし、次いで再加熱
して焼入れおよび焼戻しを行う場合この場合の圧延加熱
温度、第二回目焼入れ条件および焼戻し条件は前記した
条件と同じである。直接焼入れは前記した製造方法
（ａ）の場合にはないものであり、その条件を以下に説
明する。

【００３９】(1)直接焼入れ条件：直接焼入れ（図１の
ホ）は二回焼入れ処理の第一回目の焼入れを代替するも
ので、仕上げ圧延を６５０℃以上で行いその温度域から
水冷する。このとき、焼入れ開始温度が６５０℃を下回
ると焼入れ組織中に、粗大なベイナイトが混入し、強度
および靱性に悪影響を及ぼすため焼入れ開始温度を６５
０℃以上とした。

【００４０】

【実施例】表１は実施に用いた本発明の範囲内の組成を
持つ鋼７種および範囲外の鋼６種の化学組成を示す一覧
表である。また、表２〜表４はこれら組成を持つ鋼片に
対して行った圧延および熱処理条件を表す一覧表であ
る。なお、焼戻しの均熱時間は、板厚２５ｍｍあたり２
０分間とした。表２は、本発明の組成範囲にある鋼Ａ、
Ｂ、ＣおよびＤに対して本発明に係る圧延および熱処理
を施したものと本発明の範囲外の条件を施すものの両方
を併せて示す。表３は、本発明の組成をもつ鋼Ｅ、Ｆお
よびＧに、本発明に係る圧延および熱処理を施すもので
ある。表４は、組成が本発明の組成範囲から外れた鋼
Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋ、ＬおよびＭへの圧延および熱処理条件
を示す。これら鋼板に対して強度、靱性および溶接性の
評価を行った。靱性はシャルピ−衝撃試験における vＴ
s により、また、脆性亀裂伝播停止特性はＥＳＳＯ試験
における破壊靱性値にて評価した。

【００４１】図２は温度勾配型ＥＳＳＯ試験の試験片お
よび亀裂の概要を示した図面である。本試験では、温度
勾配をつけた大型の試験片に一様応力を負荷し、試験片
端部で強制的に発生させた亀裂を試験片内部に突入さ
せ、停止した地点の温度および亀裂長さを求める。これ
らより、破壊靱性値Ｋｃａを求めることができる。温度
勾配型ＥＳＳＯ試験ではＫｃａの温度依存性を利用して
少数の試験で広い温度範囲のＫｃａを求めることができ
る。

【００４２】溶接割れ感受性は７５℃でのｙ開先拘束割
れ試験により、割れの発生の有無により評価した。温度
３０℃、湿度８０％の雰囲気下で、溶接棒を１時間放置
し、吸湿させた後、同条件の雰囲気下で溶接を実施し
た。

【００４３】溶接継手部の靱性の評価は、各板厚の鋼板
にＸ型の開先加工を施し、入熱約３万Ｊ／ｃｍでサブマ
−ジア−ク溶接にて多層溶接（２５〜３５層、６０〜７
０パス、予熱・パス間温度１２５℃）を行った。ボンド
および熱影響部中央の位置にシャルピ−試験片のノッチ
位置を合わせて試験片を加工して試験に供した。

【００４４】

【表１】

【００４５】

【表２】

【００４６】

【表３】

【００４７】

【表４】

【００４８】試験結果を表２〜表４に示す。本発明法に
より製造された極厚鋼板は、板厚の表層、１／４ｔおよ
び１／２ｔの全てにおいて引張強さ８８０ＭＰａ以上、
かつvＴs −８０℃以下となる。また、ＥＳＳＯ試験で
の−３０℃における破壊靱性値は本発明方法によるもの
は２００ＭＰａ・ｍ^0.5 を余裕をもって満たしている。
これらの結果はいずれも本発明方法が、極厚の超高強度
鋼板の強度および靱性、とくに脆性亀裂伝播停止特性を
向上させるのにきわめて有効な方法であることを示すも
のである。

【００４９】

【発明の効果】前述の特定の組成の鋼に、特定の条件で
の圧延および熱処理を適用する本発明方法によれば、組
織の微細化に加えて、安定な残留オ−ステナイトの微細
分散と硬質のマルテンサイトの生成防止が実現できる。
その結果、板厚１００ｍｍ以上の鋼板の全ての板厚位置
において引張強さ８８０ＭＰａ以上ならびに vＴs −８
０℃以下、およびＥＳＳＯ試験での−３０℃における破
壊靱性値２００ＭＰａ・ｍ^0.5 以上の性能が得られる。
また、本鋼板は溶接施工の際の予熱温度を７５℃以下に
できるので狭隘な場所での施工環境を過酷なものとせず
にすみ、かつ溶接継手部の靱性も vＴs −６０℃以下と
きわめて良好である。本発明方法によって製造された鋼
板は、高度の安全性が要求される揚水型発電の水圧鉄管
あるいは氷海域での海洋構造物に適用され、不測の原因
により脆性亀裂が発生しても、脆性亀裂伝播を停止し
て、その影響の及ぶ範囲を一定範囲に抑制することがで
きる。

【００５０】本発明方法を適用した鋼板は、これら構造
物を製作し、また利用する産業の発展に資するところが
大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明方法の、圧延および熱処理の工程
を表す図面である。（ａ）は、圧延後、再加熱し二回焼
入れ焼戻しをする方法を、また、（ｂ）は二回焼入れの
うち第一回目の焼入れを圧延後直接焼入れにより代替す
る方法を表す。

【図２】図２は温度勾配型ＥＳＳＯ試験の試験片および
亀裂の概要を示した図面である。

【符号の説明】

イ…熱間圧延、ロ…第一回目焼入れ、ハ…第二回目焼入
れ、ニ…焼戻し ホ…直接焼入れ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重量％で、Ｃ：０．０８〜０．１５％、Ｍ
   ｎ：０．４〜１．２％、Ｓｉ：０．２０％以下、Ｎ：
   ０．００５％以下、Ｃｕ：１．５％以下、Ｎｉ：４．５
   〜６．０％、Ｃｒ：０．１〜１．０％、Ｍｏ：０．１〜
   ０．８％、Ｎｂ：０．００５〜０．０３％、Ｖ：０．０
   ０５〜０．１０％、ｓｏｌＡｌ：０．０５％以下および
   Ｂ：０．０００３〜０．００２０％を含み、残部Ｆｅお
   よび不可避的不純物からなり、かつＣ（％）＋Ｓｉ
   （％）＋１．５ｓｏｌＡｌ（％）なる値が０．３０％以
   下である鋼を９５０〜１２５０℃の温度域に加熱して熱
   間圧延を行った後、８５０〜１０５０℃の温度域に再加
   熱して第一回目の焼入れを行い、その後さらに７５０〜
   ９５０℃の温度域であってかつ第一回目の焼入れ温度以
   下の温度に加熱して第二回目の焼入れを行い、続いて７
   ００℃以下の温度で焼戻しを行い水冷することを特徴と
   する脆性亀裂伝播停止特性と溶接性に優れた調質型厚肉
   高張力鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載する組成の鋼を９５０〜１
   ２５０℃の温度域に加熱して熱間圧延を行った後、６５
   ０℃以上の温度域から直接焼入れを行い、次いで７５０
   〜９５０℃の温度域に再加熱して焼入れを行い、続いて
   ７００℃以下の温度で焼戻しを行い水冷することを特徴
   とする脆性亀裂伝播停止特性と溶接性に優れた調質型厚
   肉高張力鋼板の製造方法。