JPS59140355A - Extremely thick steel plate with high toughness and tension - Google Patents

Extremely thick steel plate with high toughness and tension

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JPS59140355A
JPS59140355A JP1418783A JP1418783A JPS59140355A JP S59140355 A JPS59140355 A JP S59140355A JP 1418783 A JP1418783 A JP 1418783A JP 1418783 A JP1418783 A JP 1418783A JP S59140355 A JPS59140355 A JP S59140355A
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toughness
steel plate
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征一 渡辺
Jun Furusawa
古澤 遵
Mutsuo Nakanishi
中西 睦夫
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain the titled steel plate causing hardly any temper embrittlement and separation by refining an Ni steel having a specified composition contg. reduced amounts of impurity elements such as P, Sn, Sb and As, a reduced amount of Mn and a specified amount of B added to ensure high hardenability. CONSTITUTION:This extremely thick steel plate with high toughness and tension has a composition consisting of 0.05-0.30% C, 0.10-0.40% Si, <=0.20% Mn, 1.00-3.50% Cr, 2,50-4.00% Ni, 0.30-0.80% Mo, 0.005-0.05% V, 0.0001-0.0015% B, 0.005-0.10% sol.Al and the balance Fe with inevitable impurities including <=0.0080% N, <=0.013% P, <=0.008% S, <=0.007% Sb, <=0.007% As and <=0.007% Sn. To said composition may be added 0.005-0.05% Nb and/or 0.05-0.75% Cu. The steel plate maintains its superior toughness at low temp. and causes hardly any temper embrittlement.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、焼戻し脆性、並びに衝撃試験片破面上に現
われるセパレーションを抑制したN1添加高靭性高張力
極厚鋼板に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an N1-added high-toughness, high-strength, extra-thick steel plate that suppresses temper brittleness and separation that appears on the fracture surface of an impact test specimen.

近年、優れた靭性を有するとともに高い強度をも併せ持
つ高靭性高張力鋼に対する要望は益々強くなってきてお
り、これらに対処するため、過去、各種の新しい鋼が開
発されて使用されて来た。一般に「HY鋼」として知ら
れる高靭性Nl鋼もその1つである。
In recent years, there has been an increasing demand for high-toughness, high-strength steels that have both excellent toughness and high strength, and in order to meet these demands, various new steels have been developed and used in the past. High-toughness Nl steel, commonly known as "HY steel", is one of them.

しかしながら、このような高靭性Ni鋼は、極寒の地に
おいても優れた靭性を発揮する材料ではあったが、焼戻
し脆性が非常に大きく現われるという問題点を有するも
のであった。もつとも、高靭14IVi鋼は、従来、そ
の使用にあたって応力除去焼鈍を施さなければならない
ような部材に適用される機会がほとんどなく、また使用
温度も常温近傍以下が多かったこともあって、焼戻し脆
性が進行する450〜575℃の温度域に長時間保持さ
れたり、7cの温度域を徐冷されたりすることが少なか
ったので、焼戻し脆性そのものが問題にされることはそ
れほど多くはなかった。
However, although such high-toughness Ni steel is a material that exhibits excellent toughness even in extremely cold regions, it has the problem of extremely high temper brittleness. However, high-toughness 14IVi steel has rarely been used in parts that require stress-relief annealing, and the temperature at which it is used is often below room temperature, resulting in embrittlement during tempering. Temper brittleness itself was not often a problem because it was rarely held for a long time in the temperature range of 450 to 575°C, where the temperature of the steel progresses, or slowly cooled in the temperature range of 7c.

ところが、最近、寒冷地において石油精製用圧力容器や
合成燃料製造用圧力容器の建造される機会が増えるに伴
ない、 Ni鋼における焼戻し脆性低域の要請かにわか
に大きくなるという情勢になってきた。なぜなら、これ
らの圧力容器類は、その使用温度が焼戻し脆性の進行し
やすい450〜575℃の範囲内にあるものであり、ま
た、圧力容器施工時に溶jX後応力除去焼鈍徐冷を行う
ことから、焼戻し脆性の問題を避けることができなくな
ったからであり、このような点からみれば、Ni鋼の前
途は決して楽観できるものではなかった。
However, recently, as pressure vessels for oil refining and pressure vessels for synthetic fuel production are increasingly being constructed in cold regions, the demand for low tempering brittleness in Ni steel has suddenly increased. This is because the operating temperature of these pressure vessels is within the range of 450 to 575 degrees Celsius, where tempering brittleness tends to progress, and also because stress relief annealing and slow cooling are performed after melting during pressure vessel construction. This was because the problem of temper brittleness could no longer be avoided, and from this point of view, the future of Ni steel was by no means optimistic.

焼戻し脆性に関しては、一般に鋼の基本組成が決まると
、その焼戻し脆性は、重量割合での成分量を基にして、 及び、 J = (Sj、−1−Mn)(P +Sn) X 1
0’ (但し、製鎖)の2つのパラメータで評価でき、
両者の値が小さいほど焼戻し脆性が低くなるとの報告が
あるが、Ni添加鋼においても同様の結果が得られるも
のであり、P 、 Sb、 Sn及びAsの低減ととも
に、特にMn含有量を可能な限り抑えることによってそ
の焼戻し脆化感受性が極めて低くなることが知られてい
る。
Regarding tempering embrittlement, once the basic composition of steel is determined, its tempering embrittlement is generally determined based on the amount of components in weight proportions, and J = (Sj, -1-Mn) (P + Sn) X 1
It can be evaluated using two parameters: 0' (however, chain production).
It has been reported that the smaller both values are, the lower the temper brittleness is, and similar results can be obtained with Ni-added steel. It is known that the susceptibility to tempering embrittlement can be extremely reduced by suppressing the susceptibility to temper embrittlement.

本発明者等は、上述のような観点からjJi鋼の有する
極めて優れた低温靭性を維持しつつ、溶接後の応力除去
焼鈍時や特定温度域への繰り返し昇温等によっても焼戻
し脆性を生ずることのない高靭性高張力鋼材の研究を行
った結果、り下に示す如き知見を得るに至ったのである
。即ち、(a)  一般に、鋼の焼戻し脆性が生じると
きは、14n等の正偏析部に存在するオーステナイト粒
界がはなはだしく脆化し、シャルピー衝撃試験片破面上
にセパレーションを発生することとなる。このセパレー
ションは板厚方向の靭性値の1つの指標にもなるものと
されており、発生しない方が好ましいものであるが、こ
れを抑制する意味においても低Mn化は極めて効果的で
あること、(b)  例えば、高Ni−Cr−Mo −
V鋼のようなN1添加鋼は、−見すれば焼入れ性が十分
高いような印象を受けるが、実際には板厚を100mx
r程度にまで厚くした鋼板にすると、焼入れ処理を施し
ても必ずしも理想的な焼入組織となるわけではない。
From the above-mentioned viewpoint, the present inventors have determined that while maintaining the extremely excellent low-temperature toughness of jJi steel, it is possible to prevent tempering embrittlement from occurring during stress relief annealing after welding or repeated heating to a specific temperature range. As a result of conducting research on high-toughness, high-tensile strength steel materials that do not have any That is, (a) Generally, when temper embrittlement occurs in steel, austenite grain boundaries present in positively segregated areas such as 14n become extremely brittle, and separation occurs on the fracture surface of a Charpy impact test piece. This separation is said to be an indicator of the toughness value in the plate thickness direction, and it is preferable that it does not occur, but lowering Mn is extremely effective in suppressing this separation. (b) For example, high Ni-Cr-Mo −
N1-added steel such as V steel gives the impression that it has sufficiently high hardenability, but in reality, the plate thickness is 100mx.
When a steel plate is made thick to about r, even if it is quenched, it will not necessarily have an ideal quenched structure.

そして、さらに低Mnにするとその傾向はより顕著にな
る。これにB添加処理を施すと焼入れ性が向」ニして理
想的な焼入れ組織に近づくので、その靭性が大幅に向上
すること、 (C)  また、焼戻し脆化感受性を低減するために鋼
中のMn含有量を下げると鋼の強度をも低下することと
なり、高張力鋼としては不利な結果を招くものであるが
、これにB添加処理を施せば鋼の強度が著しく回復し、
高張力鋼としての特性を十分に維持せしめ得ること。
When the Mn is further lowered, this tendency becomes more pronounced. By adding B to this steel, the hardenability is improved and the hardened structure approaches the ideal hardened structure, so its toughness is greatly improved. Lowering the Mn content in steel will also reduce the strength of the steel, which is disadvantageous for high-strength steel, but if B is added to it, the strength of the steel will be significantly restored.
The properties of high-strength steel can be sufficiently maintained.

そして、以上(a)〜(C)の3項目に示す事項が本発
明の根幹をなすのである。
The matters shown in the above three items (a) to (C) form the basis of the present invention.

第1図は、(3,0〜3.5%)Ni−2%Cr−0,
5%MO鋼(以下、飴は重量係とする)についてJ因子
(前記の式のJの値)と、ステップクーリング前のシャ
ルピー破面遷移塩度: vTB 、ステップクーリング
後のシャルピー破面遷移塩度:vTs’及びその差:△
VTS (即ち、vTs’ −vTsO値)との関係を
示したものであるが、この第1図からも、J因子の増大
につれてΔvTs 、即ち焼戻し脆化感受性が増大して
いることは明白である。
Figure 1 shows (3.0-3.5%)Ni-2%Cr-0,
J factor (value of J in the above formula) for 5% MO steel (hereinafter referred to as weight), Charpy fracture surface transition salinity before step cooling: vTB, Charpy fracture surface transition salt after step cooling Degree: vTs' and its difference: △
This figure shows the relationship with VTS (i.e., vTs' - vTsO value), and it is clear from this figure that as the J factor increases, ΔvTs, that is, the tempering embrittlement susceptibility increases. .

なお、ステップクーリングとは、鋼材が繰返して特定温
度域に昇温された際に経時的変化を起して発生する焼戻
し脆性を加速的に生せしめる試験方法として知られるも
ので、例えば第2図の加熱・冷却曲線で表わされる如き
熱処理を施すものである。そして、このようなステップ
クーリングによって、経時変化による鋼材の焼戻し脆性
指数がわかるとされている。
Note that step cooling is a test method that is known as a test method that accelerates tempering brittleness that occurs due to changes over time when steel is repeatedly heated to a specific temperature range. The heat treatment is performed as shown by the heating/cooling curve. It is said that by such step cooling, the tempering brittleness index of the steel material due to changes over time can be determined.

第3図は、3%Nl系鋼の850℃焼入れ材の機械的性
質に及ぼす板厚、 Mn量、及びB添加処理の影響を示
す線図で、第3図(a)Lfj、Mn含有量が0.30
係の高Mn鋼、第3図(b)はMn含有量が0.10%
の低(帽)鋼に関するものでらる。
Figure 3 is a diagram showing the effects of plate thickness, Mn content, and B addition treatment on the mechanical properties of 3%Nl steel quenched at 850°C.Figure 3 (a) Lfj, Mn content is 0.30
The high Mn steel in Figure 3 (b) has a Mn content of 0.10%.
Regarding low (cap) steel.

この第3図からは、応力除去焼鈍のままのものにおいて
も、また応力除去焼鈍後ステップクーリングを施したも
の(この場合は、板厚100Mのもののみについて測定
した)も、低Mn鋼の方が優れた靭性値を示すことがわ
かる。
From this Figure 3, it can be seen that both the stress relief annealed steel as well as the stress relief annealed and step-cooled steel (in this case, the measurements were made only on the plate thickness of 100M) are superior to the low Mn steel. It can be seen that this shows an excellent toughness value.

特に、ステップクーリング後の性能は、低Mn−B添加
処理鋼が優れていることが明らかである。
In particular, it is clear that the low Mn-B addition treated steel has excellent performance after step cooling.

このことからも、Bの添加処理効果は、焼入れ性の向」
二を通じて靭性の向上に寄与するものであることがわか
る。これは、板厚が201LInのものではB処理の有
無にかかわらず、またMn量し゛ペルの差異にかかわら
ず靭性の差異が認められないが、板厚がある程度の厚さ
以上になるとB処理鋼の靭性値が優るようになることか
らも明白である。
From this, it can be seen that the effect of addition of B is to improve hardenability.
It can be seen that this contributes to the improvement of toughness through 2. This is because when the plate thickness is 201LIn, there is no difference in toughness regardless of the presence or absence of B treatment, and regardless of the difference in Mn content and pel. This is clear from the fact that the toughness value of

さらに、第1表は、同様のNi添加鋼材でのシャルピー
延性破面上のセパレーション発生状況を示すものである
が、第1表からも、0.10%程度まで低Mn化すれば
セパレーションが抑制されることは明らかである。
Furthermore, Table 1 shows the occurrence of separation on the Charpy ductile fracture surface of similar Ni-added steel materials, and Table 1 also shows that if the Mn is reduced to about 0.10%, separation can be suppressed. It is clear that

この発明は、」−記知見に基づいてなされたものであり
、例えば板厚が258程度υ上の極厚のN1添加鋼板を
、 C:0.05〜030%、 Sj、:0.10〜040%5 Mn:0.20%以下、 Cr二1.00〜3.50%、 Ni :  2.50〜4. O0%、Mo :0.3
 0〜0.8 0 %、v  :  0.0 0 5〜
0.0 5 %、B :○0001 NO,0015%
、sot、AR:  0.0 0 5〜010%を含有
するとともに、必要に応じて、 Nb: 0.005〜0.05%、 Cu: 0.05〜0.’i’ 、5%、のうちの]種
以上を含有し5さらに不純物として、N:0.0080
%以下、 P:0.013%以下、 S、0008%以下、 sb:a、oo’y%以下、 As:O,OO’7%以下、 Sn:0.00’7  % リ/ド を含み、 Fe及びその他の不D5避不純物 残り、からなる成分
組成(以上重量%)にて構成し、焼戻し脆性及びセパレ
ーションの発生を極めて低く抑えたことに特徴を有する
ものである。
This invention has been made based on the knowledge noted above, and for example, an extremely thick N1-added steel plate with a plate thickness of about 258 υ or more, C: 0.05-030%, Sj: 0.10-0. 040%5 Mn: 0.20% or less, Cr2 1.00-3.50%, Ni: 2.50-4. O0%, Mo: 0.3
0~0.80%, v: 0.005~
0.05%, B:○0001 NO,0015%
, sot, AR: 0.005-010%, and, if necessary, Nb: 0.005-0.05%, Cu: 0.05-0.05%. 'i', 5%, ] of 5 and further as an impurity, N: 0.0080
% or less, P: 0.013% or less, S, 0008% or less, sb: a, oo'y% or less, As: O, OO'7% or less, Sn: 0.00'7% including lead/do , Fe and other non-D5 avoidable impurities, and the remainder (in weight percent), and is characterized by extremely suppressing the occurrence of temper brittleness and separation.

つぎに、この発明の鋼板において、その組成成分量を上
記の如くに限定した理由を説明する。
Next, the reason why the compositional component amounts of the steel sheet of the present invention are limited as described above will be explained.

■ C C成分には、鋼板の強度を確保する作用があるが、その
含有量が0.05%未満では前記作用に所望の効果を得
ることができず、他方030%を越えて含有きせると耐
焼割れ性或いは耐溶接低温割れ性を劣化させるようにな
ることから、その含有量を0.05〜0.30%と定め
た。
■ C The C component has the effect of ensuring the strength of the steel plate, but if its content is less than 0.05%, the desired effect cannot be obtained, while if it is contained in excess of 0.030%, the desired effect cannot be obtained. The content was determined to be 0.05 to 0.30% since it deteriorates the resistance to quench cracking or the resistance to welding cold cracking.

■ S] F3i成分は、11f1記J因子の式から明らかなよう
に、bA nと同様、その量を低減することによって焼
戻し脆性を抑制できるものであるが、余り低くしすぎる
と所望強度を確保できなくなるものである。従って、強
度確保の点からは0.10 %以上の含有が必要である
が、0.40%を越えて含有させると焼戻し脆性が大き
くなり、かつ基地の靭性も靭化するようになることから
、その含有量を0.10〜040%と定めた。
■S] As is clear from the formula for the J factor in 11f1, like bA n, tempering brittleness can be suppressed by reducing the amount of F3i component, but if it is reduced too much, the desired strength cannot be achieved. It becomes impossible. Therefore, from the point of view of ensuring strength, it is necessary to contain 0.10% or more, but if the content exceeds 0.40%, tempering brittleness will increase and the toughness of the matrix will also become tougher. , its content was determined to be 0.10-040%.

■ Mn Mn成分の含有量は、この発明の鋼板においてB含有量
とともに特に重要なものであり、現在の製鋼技術上から
は0.02%未満の鋼を製造することは極めて困ガ(、
であるが、可能な限りその値を低くすることが好ましい
。そして、Mn含有量が0.2%を越えるようになると
、鋼板の焼戻し脆化感受性が高くなり、かつシャルピー
衝撃試験片破面上にセパレーションが生成することとな
って、応力除去焼鈍後徐冷を施したり、焼戻し脆化部度
域で長時間使用するような高温圧力容器用鋼としての使
用に制限を受けるようになることから、その含有量を0
.20%り下と定めた。
■ Mn The content of the Mn component is particularly important along with the B content in the steel sheet of this invention, and it is extremely difficult to manufacture steel with a content of less than 0.02% from the current steel manufacturing technology (,
However, it is preferable to lower this value as much as possible. When the Mn content exceeds 0.2%, the susceptibility to tempering embrittlement of the steel sheet becomes high, and separations are formed on the fracture surface of the Charpy impact test piece, resulting in slow cooling after stress relief annealing. The content has been reduced to 0.
.. It has been set at 20% lower.

■ Cr Cr成分には、鋼板を水素雰囲気の高幅圧力容器用とし
て使用するときの耐水素アタック性を高める作用がある
が、その含有量か1.00%未満では前記作用に所望の
効果を得ることができず、一方3.50%を越えて含有
させると溶接性を劣化するようになることから、その含
有量を]00〜3.50饅と定めた。
■ Cr The Cr component has the effect of increasing hydrogen attack resistance when steel sheets are used for wide pressure vessels in hydrogen atmosphere, but if the content is less than 1.00%, the desired effect may not be achieved. On the other hand, if the content exceeds 3.50%, the weldability deteriorates, so the content was set as 00 to 3.50%.

■  Ni Ni成分には、鋼板の基地の靭性を高める作用があるが
、その含有量が250%未満では前記作用に所望の効果
を得ることができず、他方4.00%を越えて含有させ
ると焼戻し脆化感受性が高くなるとともに、溶接性が著
しく困難になるので、その含有量を25〜40%と定め
た。
■Ni The Ni component has the effect of increasing the toughness of the base of the steel plate, but if its content is less than 250%, the desired effect cannot be obtained; on the other hand, if it is contained in excess of 4.00%, Since this increases the susceptibility to temper embrittlement and makes weldability extremely difficult, the content is set at 25 to 40%.

■ M。■ M.

140成分には、フェライト変態を抑制し罹厚板の中心
部まで十分に焼きを入れる作用があるが、その含有量が
030%未満では前記作用に所望の効果を得ることがで
きず、他方0.80%を越えて含有させるとMO□Cの
析出硬化により靭性の劣化を来たすようになるので、そ
の含有量を030〜080係と定めた。
The 140 component has the effect of suppressing ferrite transformation and sufficiently hardening the thick plate to the center, but if its content is less than 030%, the desired effect cannot be obtained; If the content exceeds .80%, the toughness will deteriorate due to precipitation hardening of MO□C, so the content was set at 030 to 080%.

■ V ■成分には、焼戻し処理時の鋼板の軟化に対する抵抗力
を向上する作用があるが、その含有量が0、 OO5%
未満では前記作用に所望の効果を得ることができず、他
方0.05%を越えて含有させると、析出硬化によって
脆化を生ずることから、その含有量を0.005〜00
5%と定めた。
■ V ■ component has the effect of improving the resistance to softening of the steel plate during tempering treatment, but its content is 0%, OO5%
If the content is less than 0.05%, it will not be possible to obtain the desired effect, while if the content exceeds 0.05%, embrittlement will occur due to precipitation hardening.
It was set at 5%.

■ B B成分は、微量の添加によって鋼板の焼入れ性を極めて
効果的に高める作用を有するので、低Mn化及び低不純
物化と並んでこの発明の重要なポイントとなるものであ
るが、その含有量がO,OOOl係未満では前記作用に
所望の効果が得られず、他方0.0015%を越えて含
有させると、焼戻し時に炭化物の粗大化を来たして鋼板
の強度及び靭性を劣化するようになることから、その含
有量を0、 OOO1〜0.0015%と定めた。
■ B The B component has the effect of extremely effectively increasing the hardenability of steel sheets when added in a small amount, so it is an important point of this invention along with low Mn and impurity reduction. If the amount is less than O, OOOl, the desired effect will not be obtained, while if it is contained in excess of 0.0015%, carbides will coarsen during tempering and the strength and toughness of the steel sheet will deteriorate. Therefore, the content was determined to be 0, OOO1 to 0.0015%.

■ 5ot−AI。■ 5ot-AI.

sol、AP、成分には、B成分の効果を有効に発揮せ
しめる下地を作る作用がある。即ち、B成分は、固溶状
態で粒界に偏析してはじめて所望の効果を発揮するもの
であるが、Nと結合しやすいものであり、Nと結合して
13Nを生成するとその効果が消失してしまう。乙のた
めに、Nを5olA悲によってAIINとして固定し、
NとBとを結合させないようにする必要がある。
The sol, AP, and components have the effect of creating a base that allows the B component to effectively exhibit its effects. In other words, component B exhibits the desired effect only when it segregates at grain boundaries in a solid solution state, but it easily combines with N, and its effect disappears when it combines with N to form 13N. Resulting in. For the sake of Party B, N is fixed as AIIN by 5olA,
It is necessary to avoid combining N and B.

そして、s’oA、AQ含有量が0.005%未満では
前記作用に所望の効果を得ることができず、他方、0.
10%を越えて含有させると、鋼板の靭性が劣化するこ
ととなるので、その含有量をO,OO5〜0、100%
と定めた。
If the s'oA and AQ contents are less than 0.005%, the desired effects cannot be obtained;
If the content exceeds 10%, the toughness of the steel plate will deteriorate, so the content should be reduced to O, OO5-0, 100%.
It was determined that

■ N N含有量がo、o08%を越えると鋼塊割れの原因とな
るので、その含有量を0.008%以下としなければな
らない。もつとも、N含有量を0.0015チ未満とす
ることは現在の製鋼技術の制約から極めて困難ではある
けれども、上記理由からその含有量は可能な限り低い方
が好ましい。
■ N If the N content exceeds o, o08%, it will cause cracking of the steel ingot, so the content must be kept at 0.008% or less. Although it is extremely difficult to reduce the N content to less than 0.0015 h due to the limitations of current steel manufacturing technology, it is preferable for the content to be as low as possible for the above reasons.

■ P Pは焼戻し脆性を論する上で極めて重要であり、その含
有量が0.013%を越えると鋼の焼戻し脆性を生ずる
ようになり、既に述べたような施工条件及び使用条件下
では著しく脆化し、かつシャルピー破面」二にセパレー
ションを発生させることから、その含有量を0.013
%以下と定めた。
■ P P is extremely important when discussing tempering embrittlement, and if its content exceeds 0.013%, it will cause tempering embrittlement in steel, and under the construction and usage conditions mentioned above, it will be extremely important. Because it becomes brittle and causes separation on the Charpy fracture surface, its content is reduced to 0.013.
% or less.

■  S S含有量が0008%を越えると、板厚方向の延性及び
靭性を著しく劣化させることとなるので、その含有量を
0.008%以下と定めた。
■ SS If the S content exceeds 0.008%, the ductility and toughness in the thickness direction will be significantly deteriorated, so the content was set at 0.008% or less.

■ 5b sbは、Pと並んで焼戻し脆性及び溶接高温割れを助長
するのでその含有量を0007%以下に抑制する必要が
あり、特に、高温で使用する銅相の場合、クリープ脆化
の主原因となるので、この点からもsb含有量をO,O
O7%以下とする必要がある。
■ 5b sb promotes tempering embrittlement and weld hot cracking along with P, so its content must be suppressed to 0007% or less. Especially, in the case of copper phase used at high temperatures, it is the main cause of creep embrittlement. Therefore, from this point of view, the sb content can be reduced to O, O
It is necessary to keep O7% or less.

■ As Asも焼戻し脆性を助長する元素であるので、鋼板の焼
戻し脆性を所望量以下に抑えるためにその含有量を0.
OO’7%以下に抑える必要がある。
■ As As is also an element that promotes tempering brittleness, its content should be reduced to 0.0000 to suppress the tempering brittleness of the steel sheet to a desired level or less.
It is necessary to suppress OO' to 7% or less.

■ 5n Snも、その含有量がO,OO’7%を越えると焼戻し
脆性を助長するようになる。特に、鋼板を圧力容器等に
使用する際には、応力除去焼鈍−徐冷を必らず実施する
ので、徐冷中、旧オーステナイト粒界に偏析して粒界脆
化をもたらすこととなるので、その含有量をo、oo’
y%以下に抑える必要がある。
(2) 5n Sn also promotes tempering brittleness when its content exceeds 7% of O,OO'. In particular, when steel sheets are used in pressure vessels, etc., stress relief annealing and slow cooling are always performed, so during slow cooling, the former austenite grain boundaries segregate and cause grain boundary embrittlement. The content is o, oo'
It is necessary to suppress it to y% or less.

■ Nb Nb成分には、焼入れ焼戻しを行う調質鋼に添加する場
合、主としてオーステナイト粒を微細化し、靭性を向上
する作用があるが、その含有量が0、003%未満では
前記作用に所望の効果が得られず、一方005%を越え
て添加すると、溶接時に溶接金属中へ母材よりNbが移
行して、該溶接金属の靭性を著しく劣化させることから
、その含有量を0.00.5〜005%と定めた。
■ Nb When added to tempered steel that undergoes quenching and tempering, the Nb component mainly has the effect of refining austenite grains and improving toughness, but if its content is less than 0.003%, the desired effect may not be achieved. On the other hand, if Nb is added in excess of 0.005%, Nb will migrate from the base metal into the weld metal during welding, significantly deteriorating the toughness of the weld metal. It was set at 5-005%.

■ cu Cυ酸成分は、地鉄中に微細なε−Cu粒子を析出し、
転位の移動をブロックするので、靭性を劣化させること
なく強度を高める作用があるが、その含有量が005%
未満では前記作用に所望の効果が得られず、他方075
%を越えて添加すると、鋼板表面の黒皮直下にCU濃縮
層が形成され、これが粒界に侵入して表面に亀甲状の疵
を生せしめることとなり、これの除去には極めて多くの
工程を要し、かつ歩留りを低下させることから、その含
有量を0.05〜0.75%と定めた。
■ The cu Cυ acid component precipitates fine ε-Cu particles in the base iron,
Since it blocks the movement of dislocations, it has the effect of increasing strength without deteriorating toughness, but its content is 0.05%.
If it is less than 075, the desired effect cannot be obtained in the action;
%, a CU concentrated layer will be formed just below the black scale on the surface of the steel sheet, and this will penetrate into the grain boundaries and cause tortoiseshell-like scratches on the surface, which requires an extremely large number of steps to remove. The content was determined to be 0.05 to 0.75% since it was necessary and would reduce the yield.

この発明は、上述の如く、P 、 Sn、 Sb及びA
sの不純物元素を低減するとともに、Mn量を極力下げ
、かつB添加処理によって良好な焼入れ性を確保してN
1添加極厚鋼板(板厚:25闘以上〕を構成したもので
、熱処理としては、Ac3点以上に加熱して焼入れし、
かつAc1点以下に焼戻すという、いわゆる調質処理を
実施することを前提としたものである。なお、鋼板の板
厚は、第3図からも明らかなように50肛以上のものの
方がその特性に一段と際立ちが現われる。
As mentioned above, this invention comprises P, Sn, Sb and A.
In addition to reducing the impurity element of S, the amount of Mn is lowered as much as possible, and the B addition treatment ensures good hardenability.
1 additive extra-thick steel plate (thickness: 25 mm or more), and is heat treated by heating to AC3 or higher and quenching.
This is based on the premise that a so-called heat refining treatment is performed, in which the steel is tempered to an Ac point of 1 or less. As is clear from FIG. 3, the properties of the steel plate become more pronounced when the thickness of the steel plate is 50 mm or more.

ついで、この発明を実施例により比較例と対比しながら
説明する。
Next, the present invention will be explained by examples and in comparison with comparative examples.

実施例 まず、通常の方法によって第2表に示される如き成分組
成の鋼を溶製した。
Example First, steel having the composition shown in Table 2 was melted by a conventional method.

ついで、これに熱間圧延を施して、第3表に示される如
き板厚の鋼板を得、これに同じく第3表に示される如き
熱処理を施し、その熱処理のままの機械的性質と、さら
にステップクーリングを施した後の機械的性質とを測定
した結果も、第3表に併せて示した。
Next, this was hot-rolled to obtain a steel plate with a thickness as shown in Table 3, which was then heat-treated as shown in Table 3, and the mechanical properties as heat-treated and further improved. The results of measuring the mechanical properties after step cooling are also shown in Table 3.

なお、第3表における熱処理条(’Iは、■・・・85
0℃X1hr後水焼入れ+650℃×lhr後空冷+6
25℃X12hr後炉冷、@・・850℃×1hr後水
焼入れ+650℃×1br後空冷+625℃X3Ohr
後炉冷、○・・・900℃X1hr後水焼入れ+650
℃×1hr後空冷+625℃X12hr後炉冷、■・・
・900℃X1hr後水焼入れ+650℃×]hr後空
冷+625℃X3Ohr後炉冷、とした。
In addition, the heat treatment strip ('I) in Table 3 is ■...85
Water quenching after 0℃×1hr+air cooling after 650℃×1hr+6
Furnace cooling after 25°C x 12 hours, @...850°C x 1 hr followed by water quenching + 650°C x 1 br followed by air cooling + 625°C x 3 Ohr
Post-furnace cooling, ○...900℃X1hr post-water quenching +650
Air cooling after ℃ x 1 hr + Furnace cooling after 625 ℃ x 12 hr, ■...
・Water quenching after 900°C x 1 hr + air cooling after 650°C x ] hr + furnace cooling after 625°C x 3 hr.

さらに、第3表に示される各鋼板について、セパレーシ
ョン発生の有無を調べ、その結果を第4表に示した。セ
パレーション発生の有無の調査は、第4図(a)で示さ
れるシャルピー衝撃試験片破断後の破面を観察し、第4
図(b)の如き状態のときはセパレーション無しとし、
第4図(C)の状態のときは第4表 セパレーション!、!2と判定した。
Furthermore, each steel plate shown in Table 3 was examined for the presence or absence of separation, and the results are shown in Table 4. The presence or absence of separation can be investigated by observing the fracture surface of the Charpy impact test piece shown in Figure 4(a).
In the state shown in figure (b), there is no separation,
In the state shown in Figure 4 (C), Table 4 Separation! ,! It was determined to be 2.

第3表に示される結果からも、本発明鋼板は比較鋼板に
比して絶対値としてのシャルピー破面遷移温度(vTs
)も良好であるが、特にステップクI)ング前後の破面
遷移温度の差(△vTs)が極めて優れていることが明
らかである。つまり、絶対値としての破面遷移温度(v
Ts)及びシャルピー吸収エネルギーが40 ft−A
bとなる温度(vTao)が良好であっても、経年変化
が大きく起ると破壊の危険が高まるものであり、初期の
靭性が極めて良好でも破壊に至る例は枚挙にいとまがな
いが、ムvTsが小さいということは、このような危険
性の無いことを意味し、第3表に示される値は本発明鋼
板の優れた特性を明示するものと言えるのである。
From the results shown in Table 3, the Charpy fracture transition temperature (vTs
) is also good, but it is clear that the difference in fracture surface transition temperature (ΔvTs) before and after step I) is particularly excellent. In other words, the fracture surface transition temperature (v
Ts) and Charpy absorbed energy of 40 ft-A
Even if the temperature for b (vTao) is good, the risk of fracture increases if significant changes occur over time, and there are countless examples of fracture even if the initial toughness is extremely good. A small vTs means that there is no such danger, and the values shown in Table 3 can be said to clearly demonstrate the excellent properties of the steel sheet of the present invention.

そして、第4表に示される結果からは、本発明鋼板の優
れた耐セパレーション性が明確に理解できるものである
From the results shown in Table 4, the excellent separation resistance of the steel sheet of the present invention can be clearly understood.

」−述のように、この発明によれば、優れた低温靭性を
維持しつつ、しかも焼戻し脆性をほとんど生ずることの
ないN1添加高靭性高張力極厚鋼板を得ることができ、
寒冷地における圧力容器等の素材に供しても十分な性能
を期待できるなど、工業上有用な効果がもたらされるの
である。
- As mentioned above, according to the present invention, it is possible to obtain an N1-added high-toughness, high-strength, extra-thick steel plate that maintains excellent low-temperature toughness and hardly causes temper brittleness.
It can be expected to have sufficient performance even when used as a material for pressure vessels and other materials in cold regions, resulting in industrially useful effects.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はJ因子とvTs 、 vTs’ 、及びΔvT
sとの関係を示したグラフ、第2図はステップクーリン
グにおける加熱・冷却曲線、第3図は焼入れ材の機械的
性質に及ぼす板厚、 Mn量、及びB処理の影響を示す
線図であり、第3図(a)は高Mn鋼についてのもの、
第3図(b)は低Mn鋼に関するもの、第4図はセパレ
ーションの有無判定の要領を説明した模式図であり、第
4図(a)は試験前のシャルピー衝撃試M片の形状、第
4図(b)はセパレーションの無い破断試験片の形状、
第4図(c)はセパレーションの有る破断試験片の形状
を示すものである。 出願人  住友金属工業株式会社 代理人  富  1) 和  夫 ほか1名第3回 (
a) OIOo    200  3oo   4o。 ノIJ多赦岸(mm) 菓3図(e+)
Figure 1 shows the J factor and vTs, vTs', and ΔvT
s, Figure 2 is a heating/cooling curve during step cooling, and Figure 3 is a diagram showing the effects of plate thickness, Mn content, and B treatment on the mechanical properties of hardened materials. , Figure 3(a) is for high Mn steel,
FIG. 3(b) is a diagram related to low Mn steel, FIG. 4 is a schematic diagram explaining the procedure for determining the presence or absence of separation, and FIG. 4(a) is a diagram showing the shape of the Charpy impact specimen M before the test. Figure 4 (b) shows the shape of the fracture test piece without separation.
FIG. 4(c) shows the shape of a fracture test piece with separation. Applicant Sumitomo Metal Industries Co., Ltd. Agent Tomi 1) Kazuo and 1 other person 3rd (
a) OIOo 200 3oo 4o. No IJ Tashakishi (mm) Ka 3 figure (e+)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)  C: 0.05〜0.30%、Si: 0.
10〜0.40饅、 Mn:0.20%以下、 Cr: 1.00〜3.30 %、 Ni:2.50〜400%、 1vIo : 0.30〜0.80%、V:0.005
〜005%、 B:0O00ユ〜0.0 O15%、 5ot−/V! : 0.005〜0.10%を含有す
るとともに、不純物として。 N:0.0080%以下、 P:0.013%以下、 S:0.008%以下。 St):0.007%以下、 As:0.007%以下、 Sn:0.007%以下 を含み、 Fe及びその他の不可避不純物:残シ5特徴とする、焼
戻し脆性及びセパレーションの極めて低い高靭性高張力
極厚鋼板。 (21C:○05〜0,30%5 Si:0.10〜040%。 Mn: 0.20 %以下、 Cr: 1.00〜3.50%、 Ni:2.50〜400%、 lv’fo: o、 30〜0180%、V:0.00
5〜0.05%、 B:0.0001〜O,OO15%、 5al−AQ : O,OO5〜O,]、 O%を含有
するとともに、 Nb:0.005〜005%。 Cu : 0.05〜0.75% のうちの1種以上をも含有し、さらに不純物として、 N:0.0080%以下、 P:0.013%以下、 S:0008%以下、 sb:o、oo″7%以下、 As: 0.007%以下、 Sn:0.007%以下 を含み、 Fe及びその他の不可避不純物 残り、からなる成分組
成(す」二重量%)を有することを特徴とする、焼戻し
脆性及びセパレーションの極めて低い高靭性高張力極厚
鋼板。
(1) C: 0.05-0.30%, Si: 0.
10-0.40%, Mn: 0.20% or less, Cr: 1.00-3.30%, Ni: 2.50-400%, 1vIo: 0.30-0.80%, V: 0. 005
~005%, B:0000~0.0 O15%, 5ot-/V! : Contains 0.005-0.10% and as an impurity. N: 0.0080% or less, P: 0.013% or less, S: 0.008% or less. Contains St): 0.007% or less, As: 0.007% or less, Sn: 0.007% or less, Fe and other unavoidable impurities: Residue 5 Characterized by high toughness with extremely low temper brittleness and separation. High tensile strength extra thick steel plate. (21C: ○05~0.30%5 Si: 0.10~040%. Mn: 0.20% or less, Cr: 1.00~3.50%, Ni: 2.50~400%, lv' fo: o, 30-0180%, V: 0.00
5 to 0.05%, B: 0.0001 to O, OO 15%, 5al-AQ: O, OO 5 to O, ], O%, and Nb: 0.005 to 005%. It also contains one or more of Cu: 0.05 to 0.75%, and further contains as impurities: N: 0.0080% or less, P: 0.013% or less, S: 0008% or less, sb: o , oo''7% or less, As: 0.007% or less, Sn: 0.007% or less, and the remainder is Fe and other unavoidable impurities. A high-toughness, high-tensile, extra-thick steel plate with extremely low temper brittleness and separation.
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