JPS596355A - 溶接熱影響部の軟化の少ない溶接用鋼材 - Google Patents

溶接熱影響部の軟化の少ない溶接用鋼材

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JPS596355A
JPS596355A JP11455882A JP11455882A JPS596355A JP S596355 A JPS596355 A JP S596355A JP 11455882 A JP11455882 A JP 11455882A JP 11455882 A JP11455882 A JP 11455882A JP S596355 A JPS596355 A JP S596355A
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JP
Japan
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welding
steel material
ceq
softening
cooling
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Pending
Application number
JP11455882A
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English (en)
Inventor
Yasuhiro Tanaka
康浩 田中
Noriaki Koshizuka
腰塚 典明
Ryuji Okabe
龍二 岡部
Yoshiyuki Saito
斉藤 良行
Motomu Kimura
木村 求
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.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶接熱影響部の軟化の少々い溶接用鋼材に係り
、特に溶接後のボンド部における冷却速度が比較的おそ
い溶接条件に適する溶接構造用鋼材に関する。
近年溶接能率向上のため大入熱溶接が行りわれるように
なシ、また溶接硬化や溶接割れ等の溶接欠陥を防止して
溶接性を改善するために炭素当量(以下Ceqと称する
)を低減することが行々われ、同時に制御圧延法や制御
冷却法などが鋼板製造技術の進1歩に伴って採用され、
それぞれ所期の目的達成に効果をあげている。
ところが、上記の如き溶接性を改善した溶接構造用鋼材
において大入熱溶接を行なうと1本来硬化し靭性が劣化
するはずの溶接熱影響部が硬化せず、溶接金属部もしく
は母材自体より却って軟化するという現象が現れること
がある。例えば鋼板厚さに対して軟化域の幅がある程度
以上に広くなると、このような部分から試験片を切り出
して引張試験を行なうと溶接熱影響軟化部が破断するこ
とがあ!J、te場合によっては母材強度より引張強さ
が小のため所期の特性が得られないことがある。かくの
如き連接熱影響部が軟化する現象は、鋼板の厚さが厚い
場合や、広幅の試験片もしくは広幅の溶接構造物におけ
る場合には、溶接熱影響部は相対的に狭い領域となり隣
接する材料の拘束゛が大きいためにほとんど問題に々ら
ないが1寸法の小さい試験片あるいは薄板材においては
上記軟化の影響が顕著に現れることがある。
上記の如き溶接熱影響部の軟化の原因ii、 核熱影響
部に母材もしくは溶接金属部より軟化した領域が存在す
るためであるが、この軟化域の幅が板厚に対しである程
度広く々る時に、この現象が現れるのであって、かかる
条件の成立には鋼材の化学成分および溶接条件に密接な
関係を有することが判明した。而して1本発明者らの研
究によると、上記溶接条件としてFi、所定の板厚に対
して溶接入熱が大きい場合に軟化現象が現れる。これは
溶接入熱が板厚に対して太きい糎ど熱履歴を受ける範囲
が広く彦り、ボンド部の冷却速度が遅くなるからである
。例えば1本発明者の実測によると、板厚15m+の鋼
板f 35 KJ/cmの入熱でサブマージアーク溶接
を行なった場合は800℃から500℃までのボンド部
の冷却時間は35秒となり、約6W幅の溶接熱影響軟化
部が生ずる。また板厚50簡の鋼板に75KJ/’cm
の入熱で溶接すると、ボンド部の冷却速度は上記とほぼ
同一の冷却速度となり、約10W幅の熱影響軟化部が発
生する。従って溶接構造材における熱影響部の軟化現象
における溶接条件としては800℃から500℃までの
冷却速度が30秒以上を要する比較的遅い冷却速度にお
いて発生することが判明した。
本発明の目的Fi、制御圧延もしくは制御冷却又は焼入
れ焼戻しの熱処理工程を経て製造され、かつ上記溶接条
件にて溶接される溶接構造用鋼材において発生する溶接
熱影響部の軟化を防止し得る好適表溶接用鋼材を提供す
るにある。
本発明のこの目的は下記要旨の3発明によって達成され
る。
第1発明の要旨とするところは次のとおりである。すな
わち、制御圧延もしくは制御冷却又は熱処理工程を経て
製造され、かつ溶接後のボンド部における冷却速度が8
00℃から500℃まで30秒以上を要する溶接用鋼材
において1重量比にてc:o、o3〜0.12%、5i
10.05〜0.40%。
Mn:0.5〜2.5%、At+ 0.0 i 〜0.
1%、Nb+0.02〜0.05%、V:o、o3〜0
.07%を含有し残りはFeおよび不可避的不純物より
成り、かつ11111 Ceq = C十−S i +−Mn +−NI +−
Cr +−Mo +−V24  6  40  5  
4  14にて表わ嘔れる炭素当量Ceqが下記(1)
式を満足することを特徴とする溶接熱影響部の軟化の少
ない溶接用鋼材、である。
Ceq≦((yN、、/2)+(t−3oJ/10 +
83/Zoo  °−(1)ただしσNT8 ’公称引
張強さくkff/−)1+板厚<m> 第2発明は上記第1発明と同一の基本組成のほかにMo
 IQ、 l〜0.5%を含み残りけFeおよび不可避
的不純物より成り、かつCeqも同様に(1)式を満足
する溶接用鋼材、である。
第3発明は上記第1発明と同一基本組成のほかに更にN
t t 0.2〜1.0%%Cr t 0.05〜0.
5%。
Cu : 0.1〜0.4%、B S 0.0005〜
0.002%を含み残りはFeおよび不可避的不純物よ
り成り、かつCeqも同様に(1)式を満足する溶接用
鋼材、である。
本発明において鋼材の化学成分を限定した理由について
説明する。
C: Cは鋼の強度に著しく影響を及はし5本発明の目的の溶
接構造用鋼としてもCが0.03%未満の場合には所期
の強度を確保することが困難であり、また0、 12 
ey、を越すと良好な溶接性を得ることができないので
0.03〜0.12%の範囲に限定した。
0 SlはMと共に脱酸作用があシ、また強度を確保する上
にも少くとも0.05%を必要とするが。
0.4%を越えると靭性を害するので0.05〜0.4
九の範囲に限定した。
Mn I Mnは溶接性を害さず強度を向上させるに有効な元素で
あるが、0.5%未満ではこの効果が少なく、また逆に
2.5%を越えて過多となると鋼の靭性や延性を害する
ので0.5〜2.5%の範囲に限定した。
A j ktはSiと共に脱酸作用を有し、かつfi−INなる
窒化物を形成して結晶粒の微細化作用を有するが、0.
01%未満ではこの効果が微少である。しかし0.1%
を越して過多となると靭性を低下するので0.01〜0
.1%の範囲に限定した。なおAtはBとの共存状態で
はBの窒化を防止しBの焼入性向上作用を補助する。
Nb: Nbは溶接時のボンド部近傍の焼入性を高め軟化域の幅
を狭くするに効果があるが、この効果は0.02%未満
では少女<、また0、05%を越えて過多となると溶接
性を害するので0.02〜0.05%の範囲に限定した
■ : Nbと同時に■を添加するのが本発明の特徴のを越えて
過多となると溶接性を害するので0.03〜0.07%
の範囲に限定した。
上記組成は本発明鋼の基本組成であるが、必要に応じ、
更にMo s Q、 l〜0.5%を添加するか。
またはNi I 0.2〜1.0%、 Cr : 0.
05〜0.5%。
Cu I 0.1〜0.4%、 B l O,0005
〜0.002%を添加することによシ本発明の目的を更
に効果的に達成することができる。これらの元素の限定
理由は次の如くである。
Mo + MOが上記必須成分のNb%■と同時に共存する場合に
はNb、Vの効果を助長する効果があり。
そのためには少くとも0.1%を要する。しかし0,5
%を越えて過多となると、これらの複合作用が飽和しコ
スト的にも不利と々るので0.1〜0.5%の範囲に限
定した。
NI Ni Fi強度および靭性を向上させるに有効であるが
、その効果は0.2%未満では微少であり、iたNlは
高価な元素であるので1%を越す添加は避けるべきであ
り、そのため0.2〜1.0%の範囲に限定した。
Cr + Cr ij強度の向上に有効であり%特に焼入れ、焼も
どしする調質鋼では靭性の改善にも効果があるが、この
効果r/i0.05%未満ではほとんど現れない。!、
た0、5%を越えて過多となると溶接性を害するので0
.05〜0.5%の範囲に限定した。
Cu  + Cuは0.1%以上の添加により強度および靭性全向上
させ、また溶接構造用鋼として耐候性を向上させるのに
有効であるが、0.4%を越す添加は熱間加工性を阻害
するので避けるべきであシ、そのため0.1〜0.4%
の範囲に限定した。
B : Bは調質鋼において焼入性を向上させる効果があり、そ
の効果は0.0005%以上で発揮される。
しかし0.002%を越す場合はB析出物が粒界に析出
し靭性に悪影響を及ぼすので0.0005〜0.002
%の範囲に限定した。
次に本発明においては にて表わされる炭素当量Ceqが下記(1)式を満足す
ることを必須要件とする。
Ceq≦〔(σNTs/2 ) + (t 30V10
1.+8 )/100 ・・・(1)ただしσNTa 
’公称引張強さく kgf /*J )t  !板厚(
■) これは本発明による溶接構造用鋼では成分を限定し所期
の強度と板厚に対して溶接性の改善を第1と考えるため
であって、 ICeq > In(fat8/2 ) + (t−3
0)/10 ・+8 ’)/100の場合には強度、靭
性は容易に満足し得ても溶接性が十分でFi外い。その
ために例えばAr、変態点以下の温度で25〜30%の
圧下率で低温圧延後空冷するとか、また圧延後800℃
から500℃までを8℃/ sec以上の冷却速度で加
速的に冷却するとか、また圧延後Ac、変態点以上の温
度に再加熱した後水冷後s A c 1変態点以下の温
度で節電どす等の制御圧延もしくは制御冷却又は熱処理
工程を製造工程中に加えて低炭素当量化による機械的性
質の低下を補強する製造方法を採っている。
而して、溶接後のボンド部における冷却速度が800℃
から500℃までを30秒以上となるような遅い冷却が
行なわれ、溶接熱影響部の軟化域の幅が板厚に対して比
較的太きくなるような条件で溶接した場合K特に本発明
が有効であり、 Ceqが低いに拘わらず溶接熱影響部
の軟化を防止して強度と靭性を兼ね備えた母材と、母材
に劣らない機械的特性を有する健全な溶接部を形成し得
る溶接構造用鋼材を提供することができる。
実施例 第1表に示すA−Hの8種類の本発明鋼板と化学成分が
本発明鋼に近似するも本発明の限定要件を満足しないI
−Mなる5種類の比較鋼板を供試鋼として同一条件で溶
接試験を実施し溶接熱影響部の軟化の有無、溶接継手の
機械的性質を比較した。第1表より明らかなとおシ、各
供試鋼はいずれも低炭素当量化のため制御圧延、制御冷
却もしくは焼入れ焼戻しの熱処理を加えて製造した。
比較鋼はNb、Vのいずれかを欠くほか、供試鋼J、L
は 〔(σNT8/2)+(t 30)/10  +8)/
Zo。
値がCeqより小であって本発明の要件を満足しないも
のである。
各供試鋼板をサブマージアーク溶接し、溶接継手部の引
張試験はいずれも直径10mで標点間距離50箇の試験
片を溶接継手部に直角に板厚中央部から採取して実施し
たものであって、結果は第2表に示すとおりである。
第2表より明らかなとおり、比較鋼の供試材■〜Mにお
いては溶接継手部の引張強さが母材よりも小で溶接熱影
響部が軟化しているために破断位置はすべて溶接熱影響
部であるのに対し、本発明鋼の場合には溶接継手部の引
張強さは母材と同一もしくは却って母材より高いために
破断位置が母材が多く溶接熱影響部には軟化が起らなか
ったことを示している。なお1本、発明鋼においては溶
接継手部の引張強さが高いのみならず、その靭性もすぐ
れており、溶接継手部の衝撃試験結果も比較鋼のばらつ
きの大なるに対し1本発明鋼は安定して高い吸収エネル
ギー値を示している。
上記実施例より明らかな如く1本発明は鋼の化学組成を
限定し、特に炭素当量を該鋼の公称引張強さおよび板厚
と関連させて低く限定し、その結果溶接性を改善するこ
とができたt′1.か、従来大入熱溶接時に現れていた
溶接熱影響部の軟化現象は完全に防止することができ、
母材と同等あるいはそれ以上の強度をもつ溶接継手部を
形成できると共に、その靭性もすぐれた溶接用鋼材を提
供することができ、近時の能率向上のための大入熱溶接
に対応できるすぐれた鋼材を得ることができた。
代理人 中 路 武 雄

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)制御圧延本しくけ制御冷却又は熱処理工程を経て
    製造され、かつ溶接後のボンド部における冷却速度が8
    00℃から500℃まで30秒以上を要する溶接用鋼材
    において1重量比にてC:0.03〜0.12%、Si
     l 0.05〜0.40%、 Mn=0.5〜2.5
    %、At:0.01〜0.1%、Nb+0.02〜0.
    05%、Vlo、03〜0.07%を含有し残りFiF
    eおよび不可避的不純物よシ成り、かつにて表わされる
    炭素当量Ceqが下記(1)式を満足することを特徴と
    する溶接熱影響部の軟化の少ない溶接用鋼材。 Ceq≦((σNT8/2 )+(t−ao)/10 
     +8)/100−(1)ただしσNT8 ’公称引張
    強さく ’4 f/wJ )t  :板厚(m)
  2. (2)  制御圧延もしくは制御冷却又は熱処理工程を
    経て製造され、かつ溶接後のボンド部における冷却速度
    が800℃から500℃まで30秒以上を要する溶接用
    鋼材において1重量比にてC:0.03〜0.12%、
    Si + 0.05〜0.40%、Mn:0.5〜2.
    5%、At+0.01〜0.1%、 Nb :0.02
    〜0.05%、v+o、oa〜0.07%を含有し、更
    にMo + 0.1〜0.5%を含み、残シはFeおよ
    び不可避的不純物より成シ、かつ 11111 Ceq = C+ −S i −1−−Mn +−N 
    i −)−Cr 十=Mo −1−−V24   6 
       40   5   4    14にて表わされ
    る炭素当量Ceqが下記(1)式を満足することを特徴
    とする溶接熱影響部の軟化の少ない溶接用鋼材。 Ceq≦[(σ、、、/2)+(t−3ω/10 +8
    :]/100−°°α)ただしσ、1.!公称引張強さ
    く kg f /mJ )t  :板厚(■)
  3. (3)  制御圧延もしくは制゛御冷却又は熱処理工程
    を経て製造され、かつ溶接後のボンド部における冷却速
    度が800℃赤ら500℃まで30秒以上を要する溶接
    用鋼材において1重量比にてC:0.03〜0.12%
    %81 j O,05〜0.40%、Mn:0.5〜2
    .5%、At : 0.01〜0.1%、Nb to、
    02〜0.0−5%、V I 0.03〜0.07%を
    含有し、更にNI + 0.2〜1.0%、  Cr 
    r 0.05〜0.5%%Ctt + 0.1〜0.4
    %、B101Oo05〜0.002%を含み、残りFi
    Feおよび不可避的不純物より成り、かつ にて表わされる炭素当量Ceqが下記(1)式を満足す
    ることを特徴とする溶接熱影響部の軟化の少ない溶接用
    鋼材。 Ceq≦[(cr、s/2 ) + (t −30,)
    //10 =+8 :l/100・”(1)ただしσN
    Tl1 ’公称引張強さく hf/−)t  :板厚(
    w)
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6414589A (en) * 1987-04-03 1989-01-18 San E Co De Method and apparatus for applying multi- layer insulation fireproof coating
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CN101831586A (zh) * 2010-04-30 2010-09-15 南京钢铁股份有限公司 一种低温韧性优异的低碳当量高强度厚钢板及制造方法

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