JPS60169516A - 溶接部靭性のすぐれた低温用鋼の製造法 - Google Patents

溶接部靭性のすぐれた低温用鋼の製造法

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JPS60169516A
JPS60169516A JP18713083A JP18713083A JPS60169516A JP S60169516 A JPS60169516 A JP S60169516A JP 18713083 A JP18713083 A JP 18713083A JP 18713083 A JP18713083 A JP 18713083A JP S60169516 A JPS60169516 A JP S60169516A
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steel
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low
rolling
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Takahide Ono
恭秀 大野
Yoshihiro Okamura
岡村 義弘
Norio Shima
島 紀男
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment

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  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

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】 本発明は一溶接部の靭性がすぐれた低温用・鋼の製造法
に関するものである。
r、paのタンク9タンカーのような低温構造物に使用
される鋼に幻1.低温靭性が重要な材質特性であるが、
溶接部の脆性破壊の発生と、母料の破壊伝播を防用する
m」と部の高靭P1月利か請求されている。しかし、こ
れ寸での低(R1′i〜造物用鋼の溶接?′iμおよび
溶接執影響部は、溶接時の高温度の熱影響を受けて、結
晶粒か粗大化シフ、靭性庖−著り、 <低−トする問題
があ′9た。
この間g)N ri −F7の粗大化と島状マルテンザ
イ)・の生成に原因し、この問題をlSh屯するため、
鋼中ト1の低減、結晶粒の細粒化を泪っている。しかし
ter(l中1くの低減化は、製鋼技術の問題から限界
があり。
捷/こ溶1>ボンド部の結晶お7の細粒化は、高温度の
熱影響を受けて期悄てきるものでなかった。
本発明6づ、に記のような問題から、切材と」尤に溶接
部の靭・1(1か−すくれ/C低福、用鋼の製造法を提
供J゛ることを目的とするものて、極低N■−にして少
量のBと・1・1を含治する鋼4二、ある条件の制飼1
圧延を杓い、続いて焼灰し7する製造法である。詳しく
(d、C、’ 0.02〜O,16% 、Si ’、 
0.0.5〜O,’/%。
Mn 、’ 0.5−1..6%、 P 、’ 0.0
15%以下、S:0、 OOO5〜0004%、 AI
! : (10]−〜O1%。
B :O,OOOE)〜O,OO2係、IVl:0.0
04%以−F 、 Tt ’、 0.003〜0.02
係を含イ]して−(HOc(’。
04俤以下で残部か実質的に鉄からなる鋼)−1を。
必要に応じて温度1 ]、 O0℃以−1何、・こ加熱
して圧延1−、+、冷却する前処理を杓なった後、(!
A ILル:12.50〜13ろ50’Cに00分間」
以−]−加熱して、放冷もしく icl:圧IP−1,
1AI!変態点以下の温度に?′1〒却し、さらに温四
900〜・1.、 ]、 00℃に加熱し7て、800
℃以下の圧斗率が30%舅、十の圧延を1−]なつ/ヒ
後、5う00℃1′−7,トヰでをl O〜・、50℃
/秒で冷却し7、昌、いて4. OO〜・(350℃に
加熱1−7で、畑、戻す溶接部のパ1偶141がずぐれ
た低温用鋼の製造法である。
以1・゛木イi′1明の製雀法について詳細に説明する
不発、明f、llj、転炉、電気炉など通常の溶解炉を
使用して箔X(Q)され/こ溶鋼を造塊・分塊法捷たは
連続柄l告法によ一部で鋼片を製造する。鋼ハの鋼成分
組成に:J−,l−、itt: シ/l: 、にうに、
Cは鋼の強度を向上する不動な成分ノー(7て流力11
するもので−0,02係未満では溶接構造用1鋼とし7
て必要な強度が得られず1寸だ0、 Il、 6 %を
i1イ4 i−る過剰な含有量では、溶接部に島状マル
テンサイトを析出して、鋼の靭性を著しく劣化させる。
Sl は溶鋼の脱酸元素として不動であるが1本発明の
ような圧416体1+7ζおいては、溶接部靭性成分と
して01%Jす、−トに規制する必安かある。M、n 
(t」、鋼の強朋を向にする成分とし2て0.5係以上
を流力[Iする必要があるか、過剰な含有量では溶接部
の1FVJ t4gを1911ジする。し7たがって−
Mr+は強度と靭性を考慮し2てC1,,5〜−L O
係に親11]シブこ。P姓」:島状マルテンサイトの4
プ白1・1ヶ促し、浴接部の靭性を劣化ぜL5める自害
な成分として0.015係以斗にノ、↓L制した。
Bはm l′g:都の靭性を向上ぜしめる治効な成分で
ある。その理由に、次に説明するように、)口つの四回
が挙げられる。(↓))−1の化合物V】I、高温度の
d接菌を受けてぐ1:61中に竹屑するか一冷却中に析
出してセメンタイトの核となって、残留オースブナイト
よりのパーライト変態を促進し、島状マルデンザイ)・
のIn出を口上する。それによって’IV lイIを向
I−する。ずなわちBを添力11シフこ鋼の溶接1η1
〜は、フェライトパーライト組織またY3を添加しない
淫日妾部t」゛、フェライト島島状マルチテンサイトイ
する。
この組織の;1.′−が溶接部の靭1/8に影響するも
のと考えらJ+、、 I)、、t’2) nの一部か、
フリー71(ロン(Free[3)どなって1\゛l宥
に偏析し1粒界フ」−ライトの41:代部)口くj・ド
げ−(、おり内変態ケ促進し一破壊の41匁)(波面r
l’fs>を短縮7\け、靭性を改善する。■ B4;
j。
溶1ど後の栓用1中に131勺化して鋼中のフリー屋素
(]・’r++c N ) 4−低減し、フリー窒素の
存在によりイ氏1・−する靭1つを1υノ止する。
1−記のよりなY3の作用効果を得るためには、自(間
中に13かO,OOt、) 、”、]係以上を含崩され
ているの力\必要である。−;1、/こ過剰の含有は、
Bの耽出物を多く1.てjl・yl 11イL・劣什、
させる。したがって不発[す」(G1、)(のl’+;
 11+ 7ンカ11ワ: 61ilの靭1自を考慮し
て0.0005〜+1.002係に11(1制した。
At! &;): 01回)::D (/、) i’+
川効用< カラ0.1 % 以下VCm flail 
Lプら!: r;、1、[Iの有効作用をもたらすため
(lこ一−−5’Fの範囲に含イ14−る必要がある。
鋼中のSはMn Sで存在し、溶接熱゛リイクルを受け
てその一部を溶解するが、4肩1中に微卸1なMnSと
なって析出し、そq〕周りにI’3 Nを固定する作用
を呈して、溶接部の靭性を向上する。Sのその効果は多
過ぎると溶接熱で溶解しに<<、−1だ少なすき“ると
発揮されない。
したがってSは0. OO05〜0.004係に含有さ
せ、しかも1Jnsを出来るだけ微細分散さぜることか
々7寸しい。
N iJ:低い含有]はど靭性が向上する。その理由に
次のような安置が考えられる。■ Nを低下さぜること
によって、溶接冷却時に転位密度が低下して強度を低下
させ、靭性を向上する。これυフェライト地そのものの
靭性を向上させる。■ Nはオーステナイト安定化元素
である。したがってフェライトが変態した残りのオース
テナイトの焼入性を増して島状マルテンサイトを殖やす
。っ1り低N化によって、島状マルテンサイh k、 
’7132. 少せしめることによって靭性の向上を泪
る。このような作用から本発明において、銅に含寸れる
Nを0.00/l係以下に制限した。
1゛】 は少曜、添加する。従来から溶接部の靭11゛
を改善するために+ ’I’jの窒化物によるオーステ
ナイト粒の微細什1.フェライトの核サイトとして用い
られており、その/ζめに多量の添加が必要であった。
ところが本発明者らは詳細に検言Xjシた結果。
ボンド部の融点近傍捷で加熱された部分は、これらの窒
化物とl−二えども、溶融して細粒化に効かないばかり
か、trLろこれらの炭化物に」;る析出効果によって
劣化1′□′Jることか判つ/こ。
したがってI’+ 11;l、微耽除加する。それによ
ってボンド+′511で−7<l(が杓析出して粒内変
態の核サイトとなり、ま/こ熱影響部の細粒子lZに役
立つ必要なTll方力111M′として−0,003〜
0.0291Sに規制した。
さらに上記のような成分と組成で構成される鋼のCeq
を、040%以下とした。Ceq Id次なる式で算出
される値で、 o、 40 ’Ir trt?(*ると
溶接割れ感受1牛を強め、靭性を著しく劣化せしめる。
上記のような成分組成に構成された沖i片は一温度12
50〜弓:S 50℃に60分以上加熱して。
放冷ま/ζは熱間圧4jE してA3変態点以下の温度
に冷却する・この加熱は1本発明製造後の@1i1 (
母料)と共に、溶接部の靭性を著しく改善する。この改
善の原因は、現在明らかでないが1本発明者らの考案に
よると、上記したBの作用効果の他に、高温度で]部阿
溶解したMn、Tjが、降席1中微細なMnS 、 ’
l’i Nに生成し1粒内変態核となって粒内フェライ
トを生成させ、微細な鋼組織を呈するためと考えている
第コー図は、加熱温度が溶接後の鋼の靭性に及ぼす影響
を示す。すなわち加熱温度(加熱時間120分)の上昇
に1粒内変態面積率を増加し、低61昌靭性を改善する
。しかしこの効果は、」250℃未満の低温IWあるい
は1350′Cを越える高い温度で得られるものでなく
、60分に満たない短時間加熱で一1粒内変態核のMn
 S 、 Ti Nなどの生成が不十分なため、図示す
るように顕著に現われない。
また加ス1(温度からの降温において□□□、 F7.
内変態核の生成を一層促すため、放冷し−あるいは粒内
変態核の粒内偏析を拡散する/ζめの圧延を施しながら
1粒内変態核生成の分散形状に影響のないA3変態点以
下の温1す″に冷却することによって、本発明が目的の
鋼4・製造する。この降a、は、微イ111分散するた
め、空冷より早い方が望せしい。
このようにして処q(された錫”−片は、角び温度9o
 o−・L 1.50℃に加熱し、熱間圧延する。該L
IE列ニ時の高い加熱温度は1本発明において鋼中成分
のうし、!1′1に溶接部の靭性を考慮して、フリー1
=1を少なくしているため、母材熱処理時のオーステナ
イl−%が相くなる傾向にあり、しかも前処理+’−A
pl’の効用も消滅する。したかつて1150℃を越え
る商い温度の加熱温度は避けるべきである。
しかし000℃未満の低い温度の加熱は、鋼の変形4〕
(抗が大きくなって圧延作業性を悪化する問題4・起す
さらに本発明I=I1.この熱間圧延において、温度8
00℃以Iで月:■率が3o%以上の制ill圧延を(
−+う必要が、(りる。この制伺j圧廷は、フリーBが
存在する未内結晶域圧延を施すことによって、オーステ
ナイトが細粒化し、フェライト変態が遅れ。
変Ip後のフェライトが細粒化して靭性が改善される。
この場合の温度と圧下率(I′i靭廿にが改善される境
界値である。このようにして靭性が改善される範囲で圧
延を終えた鋼片は一300℃以下の低い温度に、+−0
〜b 冷却速度は、フェライト+ベイナイトまたはフェライト
−1−パーライトの微細な混合組絨を呈する。
しかしこの才までは靭性が低く、この鋼を温度400〜
650℃に加熱して9’8戻し靭性を改善する。この場
合の6m度は靭性の改善が得ら)する範囲である。
第2図は、第1表に示す成分の各鋼片を、温度1300
 ’Cに120分間加熱して、温度200℃まで放冷し
た後、占び温度1100℃に加熱して圧延し+ 800
℃以下の圧下率を60係で、福−ヰー300℃まで30
℃/秒で水冷した」易合の圧延−ま捷のヤVJ件と、温
度500℃で1分間力]l熱する焼戻した。鴇合の靭性
を、各鎖iの降伏強度に関係させてプロンl−したもの
である。すなわち圧延後焼戻しを施した鋼は、高強度に
して低部セ・ソ性か著しく改善される。
さらに寸だ本発明は、上記のような本発明法の前処理と
して、造塊・分塊法捷プこは連続1.J造法によって製
造された鋼片を、温度1100℃以上に加熱して圧延す
る。この熱間圧延は、後続圧延機能力適応素相の圧延で
あると共に、鋼片製造中に偏411シて生+i2された
粒内変態核、すなわちMnS。
111寸 などの偏析拡散処理のだめの圧延である。
しかるにl ]−□ o℃未尚の低い温度では、そのよ
うな効果を同時に得ることはできない。
次に木31′、明の実施fりilについて説明する。
転炉で溶製さjシた第2表に示す鋼成分組成の供試鋼片
を ;J 3表に示す製造条件で圧延し、焼戻しだ。そ
の時の鋼の機械的性質を第4表に示す。
本発明法で製造された鋼(lオ、比軸の製造法で得られ
た鋼に較べ、製造後の鋼(刊′A′A)あるいは溶接熱
形MIJ(Ny、の低611.靭注がずぐれている。
第4表 4 図面の簡弓1. l欣1明

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 I C’:0.02−0.16%、Si:’O,O’5
    −0、7 % 、Mn ’、 0.5−−1.6%、P
    :0013係以下、S : 0.0005−0.004
    %、JV:0.0 ]、−0,1%、 B : 0.0
    005−0002%、 N : 0.0 0 4%DJ
    、下 、 Tj:0.003 −0、02 %を含有し
    て−Ceq0.4%以下で残部が実質的に鉄からなる鋼
    片を、温#、]25゜へ弓3,50℃に60分以上加熱
    して、放冷もしく&:I:i王延してA、変態点以下の
    温度に冷却し、再び温度900〜1 ]、 50 ℃に
    加熱して。 800℃以下の圧下率が30係以上の圧延を行なって、
    300℃以下までを1.O〜50℃/secテ冷却し、
    しかる後部席400〜650℃に加熱して焼戻すことを
    L1イ徴とする溶接部靭性のすぐれた低温用鋼の製造法
    。 2 C:0.02〜0.002. Si :0.05=
    07 % 、 Mn : 0.45〜1.6%、P :
     0.0 1 5係、!−+”、(1,0005〜00
    04 係、A+’、: 0.01〜OI 係、11:0
    .0005〜0.002 %、1り: (J、 (l 
    O’l係以下−Ti:0.003〜0.02係を名イj
    して、Ceq :0.4係以下で残部が実質的に鉄から
    なる鋼片を、温度1100℃以上に力11熱して圧延し
    冷却し、再び温I象1250〜・」:′)ζ)0℃に6
    0分間以上加熱して一放冷もしくは圧延してA3 変態
    点以下の温度に冷却し、さらに1だ温度900〜115
    0℃に加熱1.7で、800℃以下の圧下率が30係以
    上の庄1.ij;イ(:行なって、300℃1以下寸で
    を10〜b 〜650℃に加熱して焼戻すことを特徴とする溶接部イ
    ・η性のすぐれた低温用鋼の製造法。
JP18713083A 1983-10-07 1983-10-07 溶接部靭性のすぐれた低温用鋼の製造法 Granted JPS60169516A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6267151A (ja) * 1985-09-19 1987-03-26 Nippon Kokan Kk <Nkk> 小入熱およびシヨ−トビ−ド溶接用高張力鋼
JPS6314843A (ja) * 1986-07-07 1988-01-22 Kawasaki Steel Corp 入熱70KJ/cm以上の大入熱溶接用鋼
JPH02133520A (ja) * 1988-07-02 1990-05-22 Nippon Steel Corp 靭性の優れた溶接構造用鋼板の製造方法
JPH02217416A (ja) * 1988-11-08 1990-08-30 Nippon Steel Corp アレスト特性に優れた鋼材の製造方法

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