KR102195678B1

KR102195678B1 - 니켈 함유 강판

Info

Publication number: KR102195678B1
Application number: KR1020207008333A
Authority: KR
Inventors: 히토시 후루야; 겐타로 와타나베; 게이스케 모리; 마사카즈 아사바; 요시아키 스에마츠
Original assignee: 닛폰세이테츠 가부시키가이샤
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2020-12-29
Also published as: JP6573059B1; EP3699310B1; US11279993B2; CN111630197B; EP3699310A1; WO2020136829A1; KR20200083437A; CN111630197A; EP3699310A4; US20210222277A1; JPWO2020136829A1

Abstract

본 발명의 일 형태에 관한 니켈 함유 강판은, 화학 조성이 소정 범위 내이며, 강판의 1/4t 위치에 있어서의 상기 강판의 압연 방향 및 상기 강판의 두께 방향이 이루는 면에 있어서 측정되는, 면적 200㎛²의 10 시야 각각에 있어서의 구 오스테나이트 입자의 원 상당 직경의 최댓값의 단순 평균값으로서 정의되는, 구 오스테나이트의 평균 조대 입경이 20㎛ 이하이고, 인장 강도가 690 내지 900MPa이다.

Description

니켈 함유 강판

본 발명은, 니켈 함유 강판에 관한 것이다.

환경 규제의 강화에 수반하여, 중유가 아니라 LNG에 의해 엔진을 구동하여 항행하는 LNG 연료 배의 개발이 진행되고 있다. LNG 연료 배에 탑재되는 LNG 탱크의 재료로서, 오스테나이트계 스테인리스강 외에, 9％ Ni강 등의 페라이트계 저온용 강철도 사용 가능하다고 생각된다. 그러나, 페라이트계 저온용 니켈강은, 변형 시효에 의한 인성 저하가 보여지는 점에서, 이의 극복이 실용화에의 키가 된다. 예를 들어 6％의 변형 부여 후에 200℃에서 1hr의 열처리를 행한 재료의 -196℃의 샤르피 충격 흡수 에너지의 최저값이 150J 이상인 것이 바람직하다. 현재 기술 수준에서는, 이것을 달성하는 것이 반드시 용이하지는 않다. 중간 열처리(소위 L 처리)를 함으로써, 저온 인성을 약간 개선하는 것이 가능하지만, 충분하지는 않으며, 또한 이것은 제조 비용의 증대를 초래한다.

페라이트계 저온용 니켈강의 -196℃에서의 샤르피 충격 흡수 에너지에, 매우 낮은 확률로 발생하는 저값에는, 개재물이 관계되어 있는 경우가 있다. 연속 주조로 제조되는 강 슬래브에는, 수㎛의 개재물이 부상 분리되지 않고 잔존하고 있지만, 통상의 청정도라면, 그러한 독립된 개재물이 -196℃에서의 샤르피 충격 흡수 에너지에 끼치는 영향은 경미하다. 그러나, 수㎛의 개재물이 응집 합체된 클러스터를 형성한 경우, 6％의 변형 부여 후에 200℃에서 1hr의 열처리를 행한 재료의 -196℃의 샤르피 충격 흡수 에너지가 150J 이하로 저하되는 경우가 있다.

개재물, 예를 들어 MnS 등의 신장 개재물에 의한 해악을 경감하는 방법으로서, 크로스 압연이 있다. 크로스 압연이란, 강판의 형상을 만들어 내는 열간 압연에 있어서, 보통은 강판의 길이 방향으로만 실시하는 압연 중, 일부의 압하를 강판의 폭 방향으로 실시하는 것이며, 개재물이 MnS인 경우에는 강판 길이 방향의 MnS의 신장이 억제되는 점에서, 시험편의 길이 방향이 압연폭 방향과 평행해지는 시험편을 사용한 샤르피 시험에 있어서, 샤르피 충격 흡수 에너지가 개선된다.

예를 들어, 특허문헌 1에서는, 크로스 압연을 실시할 때의 폭 방향 압연을 미재결정 온도역에서 행함으로써, 굽힘 가공성이나 저온 인성을 개선하고 있다. 그러나, 미재결정 온도역에서의 폭 방향 압연은, 폭 방향의 길이 제약 때문에, 압연 초기 단계에서 행할 필요가 있는 점에서, 압연 대기 시간이 증대되어 압연 능률(생산성)이 대폭 저하될 뿐 아니라, 재결정 온도역에서의 압하가 불충분한 채로 미재결정 온도역에서의 폭 방향 압연을 개시하기 때문에, 오스테나이트 입경이 큰 채로 미재결정 온도역 압연을 행하게 되어, 여전히 인성이 불안정해지는 경우도 있어, 이 방법으로는 상기 목적을 달성할 수 없다. 또한, 특허문헌 2에는, 크로스 압연을 실시할 때의 폭 방향 압연과 길이 방향 압연의 압하 비율을 규정함으로써 등방성이 높은 강판으로 하고 있다. 개재물의 제어에 대하여는, 이 방법이 유효하기는 하지만, 압하 비율의 규정만으로는, 압연 시의 오스테나이트 입자의 세립화가 반드시 충분하지는 않은 경우가 있어, 이 방법으로는 상기 목적을 달성할 수 없다.

즉, 현재의 기술로는, 인성이 우수한 니켈 함유 강판을 높은 생산 효율로 제공하는 것은 곤란하다.

일본 특허 공개 제2005-226080호 공보 일본 특허 공개 제2002-161341호 공보

본 발명은, 인성이 우수한 니켈 함유 강판을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명은, 인성이 우수한 니켈 함유 강판을 제공하는 것이며, 그의 요지로 하는 바는 이하와 같다.

(1) 본 발명의 일 형태에 따른 니켈 함유 강판은, 화학 조성이, 질량％로, C: 0.02 내지 0.12％, Si: 0.02 내지 0.35％, Mn: 0.10 내지 1.50％, P: 0.0100％ 이하, S: 0.0035％ 이하, Ni: 5.0％ 초과 10.0％ 이하, Al: 0.002 내지 0.090％, N: 0.0070％ 이하, O: 0.0030％ 이하, Cu: 0 내지 2.00％, Cr: 0 내지 5.00％, Mo: 0 내지 1.00％, B: 0 내지 0.0050％, Nb: 0 내지 0.050％, Ti: 0 내지 0.050％, V: 0 내지 0.050％, Ca: 0 내지 0.0300％, Mg: 0 내지 0.0300％, REM: 0 내지 0.0300％, 및 잔부: Fe 및 불순물이며, 강판의 1/4t 위치에 있어서의 상기 강판의 압연 방향 및 상기 강판의 두께 방향이 이루는 면에 있어서 측정되는, 면적 200㎛²의 10 시야 각각에 있어서의 구 오스테나이트 입자의 원 상당 직경의 최댓값의 단순 평균값으로서 정의되는, 구 오스테나이트의 평균 조대 입경이 20㎛ 이하이고, 인장 강도가 690 내지 900MPa이다.

(2) 상기 (1)에 기재된 니켈 함유 강판에서는, 상기 1/4t 위치에 있어서의 상기 면에 있어서, 200㎛²의 시야에 있어서의 구 오스테나이트 입자의 긴 직경과 짧은 직경의 비의 단순 평균값으로서 정의되는, 구 오스테나이트 입자의 평균 애스펙트비가 1.5 이하여도 된다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 니켈 함유 강판에서는, 상기 1/4t 위치에 있어서의 잔류 오스테나이트양이, 체적％로 0.1％ 이상 5％ 미만이어도 된다.

(4) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 니켈 함유 강판에서는, 상기 1/4t 위치에 있어서의 잔류 오스테나이트양이, 체적％로 5 내지 15％여도 된다.

본 발명에 따르면, 우수한 인성의 니켈 함유 강판을 제공하는 것이 가능해진다. 따라서, 본 발명은 산업상의 가치가 높은 발명이라고 할 수 있다.

도 1은 니켈 함유 강판의 구 오스테나이트의 평균 조대 입경과, 니켈 함유 강판의 저온 인성의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2는 재가열 ??칭 시의, 600℃ 이상 750℃ 이하의 온도 범위에서의 평균 승온 속도와, 니켈 함유 강판의 구 오스테나이트의 평균 조대 입경의 관계를 나타내는 그래프이다.

본 실시 형태에 따른 니켈 함유 강판(이하, 본 실시 형태에 따른 강판, 또는 강판이라 칭하는 경우가 있음)을 상세하게 설명한다. 발명자는, 저온용 니켈 함유 강판 중, Ni 함유량이 5.0％ 초과 10.0％ 이하인 강판에 있어서, 제강 공정이 아니라 열간 압연 이후의 공정에서 인성 저하를 회피, 혹은 리커버리할 수 없는지 예의 검토하였다. 그 결과, 강판의 1/4t 위치에 있어서의 구 오스테나이트의 평균 조대 입경을 미세하게 함으로써 강판의 인성을 효과적으로 개선할 수 있는 것, 그리고 적정한 열간 압연 및 직접 ??칭 후, 재가열 ??칭의 승온 시에 600℃ 이상 750℃ 이하의 승온 속도를 조금 높임으로써, 강판의 1/4t 위치에 있어서의 구 오스테나이트의 평균 조대 입경이 대폭 미세화하는 것을 지견하였다. 구 오스테나이트의 평균 조대 입경의 미세화는, 최종적인 조직, 즉 템퍼링 마르텐사이트와 베이나이트를 주체로 하는 조직의 미세화로 연결되므로, 강판의 인성을 대폭 개선할 수 있다. 부언하면, 구 오스테나이트의 평균 조대 입경이란, 강판의 1/4t 위치에 있어서의 강판의 압연 방향 및 강판의 두께 방향이 이루는 면에 있어서 측정되는, 면적 200㎛²의 10 시야 각각에 있어서의 구 오스테나이트 입자의 원 상당 직경의 최댓값의 단순 평균값이다. 구 오스테나이트의 평균 조대 입경의 구체적인 측정 방법은 후술한다. 이하, 특별히 언급이 없는 한, 「강판의 1/4t 위치에 있어서의 구 오스테나이트의 평균 조대 입경」을 간단히 「구 오스테나이트의 평균 조대 입경」이라고 기재한다.

본 실시 형태에 따른 강판에 있어서, 구 오스테나이트의 평균 조대 입경을 대폭 미세화하기 위해서는, 예를 들어 2가지 제조 방법을 조합하는 것이 유효하다. 첫번째는, ??칭 전에 실시되는 열간 압연 및 직접 ??칭의 조건을 적정하게 제어하는 것이다. 두번째는, 압연 후의 재가열 ??칭 시의 승온 조건을 적정하게 제어하는 것이다.

구체적으로는, 본 실시 형태에 따른 강판의 제조 방법은, 열간 압연·직접 ??칭 공정(A 공정), 재가열 ??칭 공정(B 공정) 및 템퍼링 공정(C 공정)으로 구성된다. 먼저, 최초의 A 공정, 즉 ??칭 전에 실시되는 열간 압연 및 직접 ??칭의 조건에 대하여 설명한다.

열간 압연·직접 ??칭 공정(A 공정)에서는, Ni를 5.0％ 초과 10.0％ 이하 함유하는 주조편 혹은 강편을 가열한 후, 이것에 열간 압연을 행하고, 이후 수랭한다. 열간 압연은 총 압하율 75％ 이상(즉, 슬래브 두께/강판 두께로 정의되는 총 압하비는 4 이상이 된다.)에서 행하고, 마무리 1 패스 전 온도를 600℃ 이상 850℃ 이하로 하는 것이 좋다. 여기서, 열간 압연에서의 총 압하율이란, 열간 압연 개시 전의 강편의 두께와 열간 압연 종료 후의 강판의 두께의 차를, 열간 압연 개시 전의 강편의 두께로 나눈 값이다. 마무리 1 패스 전 온도란, 열간 압연의 최종 1 패스를 행하기 직전(구체적으로는, 최종 1 패스를 행하는 시점으로부터 5초 이내)에 측정된, 강판 표면의 온도이다.

마무리 1 패스 전 온도를 850℃ 이하로 한 경우, 수랭으로 상온까지 냉각된 시점에서의 조직이 미세해지기 때문에, 구 오스테나이트의 평균 조대 입경이 작아진다. 또한, 마무리 1 패스 전 온도를 600℃ 이상으로 한 경우, 변형 저항을 작게 함으로써 총 압하율 75％ 이상의 열간 압연을 용이하게 실시 가능하다고 할 수 있다. 또한, 열간 압연의 총 압하율을 75％ 이상으로 하였을 때에는, 수냉 후의 조직이 미세해지기 때문에, 구 오스테나이트의 평균 조대 입경이 작아진다.

재가열 ??칭 시의 승온 속도;

이어서, B 공정, 즉 재가열 ??칭 공정에 대하여 설명한다. 재가열 ??칭 시의 가열 중의 승온 속도, 즉 600℃ 이상 750℃ 이하의 온도 범위에 있어서의 평균 승온 속도를 0.4℃/초 이상 0.8℃/초 이하로 함으로써, 구 오스테나이트의 평균 조대 입경을 대폭 미세화할 수 있다. 재가열 ??칭 시의 600℃ 이상 750℃ 이하의 온도 범위에 있어서의 평균 승온 속도가 0.4℃/초 이상인 경우, 구 오스테나이트의 평균 조대 입경이 작아진다. 한편, 600℃ 이상 750℃ 이하의 온도 범위에 있어서의 평균 승온 속도를 0.8℃/초 이하로 하면, 재가열 ??칭 시의 가열 온도의 제어가 용이해진다. 후술하는 바와 같이, 재가열 ??칭 시의 가열 온도는, 예를 들어 800℃ 이상 810℃ 이하라는 매우 좁은 범위 내로 제어하는 것이 좋다. 600℃ 이상 750℃ 이하의 온도 범위에 있어서의 평균 승온 속도를 0.8℃/초 이하로 하는 것은, 재가열 ??칭 시의 가열 온도의 정밀 제어의 달성(과가열, 즉 오버슈트의 방지 등)에 공헌한다. 부언하면, 600℃ 이상 750℃ 이하의 온도 범위에 있어서의 평균 승온 속도란, 150℃(=750℃-600℃)를, 강판 온도를 600℃로부터 750℃로 상승시키기 위해 필요한 시간으로 나눈 값이다.

본 발명자들은 승온 속도를 높여야 할 온도 구간을 밝히기 위해서, 200℃ 이상 ??칭 가열 온도 이하의 평균 승온 속도를 0.1℃/초로 한 표준적인 승온(조건 1)을 행하였을 때의 구 오스테나이트의 평균 조대 입경을, 특정한 온도 범위만의 평균 승온 속도를 0.6℃/초로 높이고, 기타 온도 범위의 평균 승온 속도는 0.1℃/초로 한 3가지 조건, 즉 200℃ 이상 600℃ 미만에서만 평균 승온 속도를 0.6℃/초로 한 조건 2, 600℃ 이상 750℃ 이하에서만 평균 승온 속도를 0.6℃/초로 한 조건 3, 750℃ 초과 ??칭 가열 온도 이하에서만 평균 승온 속도를 0.6℃/초로 한 조건 4에서의 구 오스테나이트의 평균 조대 입경과 비교하였다. 그 결과, 표 1에 나타낸 바와 같이, 600℃ 이상 750℃ 이하에서만 평균 승온 속도를 0.6℃/초로 하고, 기타 온도 구간에서는 평균 승온 속도를 0.1℃/초로 한 조건에서, 현저한 구 오스테나이트의 평균 조대 입경의 미세화가 보였다. 이로부터, 승온 속도의 증대에 의해 구 오스테나이트의 평균 조대 입경의 미세화를 도모하는 경우, 600℃ 이상 750℃ 이하의 평균 승온 속도를 높이는 것이 유효하다.

[표 1]

상술한 정의로부터 명백해진 바와 같이, 구 오스테나이트의 평균 조대 입경이란, 구 오스테나이트의 입경 분포에 있어서의 조대 입자에 착안한 파라미터이다. 본 발명자들은, 구 오스테나이트가 미세화되어 있는 경우에도, 조대 입자가 잔존하고 있는 경우에 그 잔존 개소에 있어서 인성이 저하되는 것을 지견하였다. 그 때문에, 본 실시 형태에 따른 강판은, 구 오스테나이트의 평균 조대 입경이 20㎛ 이하, 즉 조대 입자가 잔존하지 않는 것으로 되어 있다. 구 오스테나이트의 평균 조대 입경이 미세화되면, 최종적인 조직도 미세화된다. 시험 온도-196℃의 샤르피 시험의 흡수 에너지로 150J를 달성하기 위해 필요한, 1/4t 위치에 있어서의 구 오스테나이트의 평균 조대 입경은 20㎛ 이하인 것이 필요하다. 1/4t 위치에 있어서의 구 오스테나이트의 평균 조대 입경은, 바람직하게는 18㎛ 이하, 16㎛ 이하, 15㎛ 이하 또는 14㎛ 이하이다. 1/4t 위치에 있어서의 구 오스테나이트의 평균 조대 입경의 하한값은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 이것을 5㎛ 이상, 7㎛ 이상 또는 8㎛ 이상으로 규정해도 된다.

1/4t 위치에 있어서의 구 오스테나이트의 평균 조대 입경의 측정 방법은 이하와 같다. 1/4t 위치(강판의 압연면으로부터 강판의 판 두께 t의 1/4만큼 이격된 위치)로부터 채취된 시료의, 강판의 압연 방향 및 강판의 두께 방향이 이루는 면을 연마하고, 이 면에 있어서 피크르산을 사용하여 구 오스테나이트 입계를 현출시킨다. 그 후, 이 면에 있어서의 임의의 면적 200㎛²의 시야에 있어서, 가장 큰 구 오스테나이트 입자를 특정하고, 그의 원 상당 직경을 산출한다. 이 작업을 임의의 10 시야에서 반복 실시하고, 얻어진 10개의 원 상당 직경의 단순 평균값을, 1/4t 위치에 있어서의 구 오스테나이트의 평균 조대 입경으로 한다.

부언하면, 강판의 압연 방향은, 일반적으로는 강판의 길이 방향이 된다. 그러나, 강판의 압연 방향이 불분명한 경우에는, 강판을 고온(예를 들어, 80℃ 이상)의 산(예를 들어, 염산 등)에 침지시켜, 압연에 의한 신장 조직을 관찰하는 것에 의한 방법 등 공지된 방법에 의해 강판의 압연 방향을 파악할 수 있다.

열간 압연 및 직접 ??칭 후에 재가열 ??칭을 실시한 본 실시 형태에 따른 강판은, 1/4t의 위치에 있어서, 신장한 구 오스테나이트 입자는 거의 없다. 이 때문에, 1/4t의 위치에 있어서의 오스테나이트 입자의 긴 직경과 짧은 직경의 비(짧은 직경/긴 직경)의 단순 평균값인 구 오스테나이트의 평균 애스펙트비는, 재가열 ??칭 처리가 실시되지 않는 직접 ??칭에 의한 강판의 것보다 작아진다. 통상이면, 구 오스테나이트의 평균 애스펙트비가 2.0을 초과하지 않는다. 많은 경우, 평균 애스펙트비는 1.5 이하가 된다. 필요에 따라서, 평균 애스펙트비를 1.4 이하, 1.3 이하 또는 1.2 이하로 해도 된다. 평균 애스펙트비의 하한은 1.0이다.

1/4t 위치에 있어서의 구 오스테나이트의 평균 애스펙트비의 측정 방법은 이하와 같다. 1/4t 위치(강판의 압연면으로부터 강판의 판 두께 t의 1/4만큼 이격된 위치)로부터 채취된 시료의, 압연 방향과 판 두께 방향이 이루는 면을 연마하고, 이 면에 있어서 피크르산을 사용하여 구 오스테나이트 입계를 현출시킨다. 그 후, 이 면에 있어서의 임의의 200㎛²의 시야에 있어서, 각 구 오스테나이트 입자에 대하여 긴 직경과 짧은 직경의 비(짧은 직경/긴 직경)를 측정하고, 그 비의 단순 평균값을 1/4t 위치에 있어서의 구 오스테나이트의 평균 애스펙트비로 한다.

이어서, 이하에 강판의 화학 조성에 포함되는 합금 원소의 범위를 규정한다. 이하, 특별히 언급이 없는 한, 합금 원소의 함유량의 단위 「％」는 질량％를 의미한다.

C는 강판의 강도 확보를 위해 필수적인 원소이다. 또한, C 함유량이 부족한 경우, 강도 저하나 인성 저하를 초래하는 경우도 있다. 그 때문에, C 함유량을 0.02％ 이상으로 한다. 그러나, 한편으로 C양의 증대는 인성 저하를 초래한다. 그 때문에, C양의 상한을 0.12％로 한다. C양을 0.03％ 이상, 0.05％ 이상 또는 0.07％ 이상으로 해도 된다. C양을 0.11％ 이하, 0.10％ 이하 또는 0.08％ 이하로 해도 된다.

Si는 강판의 강도 확보에 필수적인 원소이기 때문에, 그의 함유량을 0.02％ 이상으로 한다. 그러나, 한편으로 0.35％ 초과의 Si는, 강판의 인성 및 용접성의 저하 등을 초래한다. 그 때문에, Si양의 상한을 0.35％로 한다. Si양을 0.03％ 이상, 0.05％ 이상 또는 0.09％ 이상으로 해도 된다. Si양을 0.30％ 이하, 0.25％ 이하, 0.20％ 이하, 0.15％ 이하 또는 0.10％ 이하로 해도 된다.

Mn은 강판의 강도 증대에 유효한 원소이며, 최저라도 0.10％ 이상을 함유시키는 것이 필요해진다. 한편, 1.50％를 초과하여 Mn을 함유시키면, 템퍼링 취화 감수성이 높아져서 강판의 인성이 저하된다. 따라서, Mn의 함유량을 0.10％ 이상 1.50％ 이하로 규정한다. Mn양을 0.30％ 이상, 0.40％ 이상, 0.50％ 이상 또는 0.60％ 이상으로 해도 된다. Mn양을 1.20％ 이하, 1.00％ 이하, 0.90％ 이하 또는 0.80％ 이하로 해도 된다.

P는 본 실시 형태에 따른 강판에 있어서 불필요한 원소이므로, 그의 함유량의 하한값은 특별히 규정할 필요가 없다. P 함유량의 하한값을 0％로 해도 된다. 단, P양을 0.0010％ 미만으로 하면, 정련 부하의 증대에 의해 생산성이 대폭 저하되는 경우가 있어, 그의 하한을 0.0010％로 해도 된다. 한편, P양이 0.0100％를 초과하면 템퍼링 취화에 의해 강판의 인성이 저하된다. 따라서, P의 함유량을 0.0100％ 이하로 한다. P양을 0.0090％ 이하, 0.0080％ 이하 또는 0.0060％ 이하로 해도 된다.

S는 본 실시 형태에 따른 강판에 있어서 불필요한 원소이므로, 그의 함유량의 하한값은 특별히 규정할 필요가 없다. S 함유량의 하한값을 0％로 해도 된다. 단, S양을 0.0001％ 미만으로 하면, 정련 부하의 증대에 의해 생산성이 대폭 저하되는 경우가 있어, 그의 하한을 0.0001％로 해도 된다. 한편, S양이 0.0035％를 초과하면, 강판의 인성이 저하된다. 따라서, S의 함유량을 0.0035％ 이하로 한다. S양을 0.0005％ 이상, 0.0010％ 이상 또는 0.0015％ 이상으로 해도 된다. S양을 0.0030％ 이하, 0.0025％ 이하 또는 0.0020％ 이하로 해도 된다.

Ni는 강판의 인성 및 강도의 확보를 위해서, 최저라도 5.0％ 초과를 함유시키는 것이 필요해진다. 또한, Ni양이 10.0％ 초과이면, 강판의 제조 비용이 대폭 증대된다. 따라서, Ni의 함유량을 5.0％ 초과 10.0％ 이하로 한다. Ni양을 5.5％ 이상, 6.0％ 이상 또는 7.0％ 이상으로 해도 된다. Ni양을 9.5％ 이하, 9.0％ 이하 또는 8.0％ 이하로 해도 된다.

부언하면, 본 실시 형태에 있어서, 니켈 함유 강판은 Ni 함유량이 5.0％ 초과 10.0％ 이하인 강판을 의미한다.

Al은 강판의 탈산에 유효한 원소이며, 최저라도 0.002％ 이상을 함유시키는 것이 필요해진다. 한편, 0.090％를 초과하여 Al을 함유시키면, 강판의 인성이 저하된다. 따라서, Al의 함유량을 0.002 내지 0.090％로 한다. Al양을 0.005％ 이상, 0.010％ 이상 또는 0.020％ 이상으로 해도 된다. Al양을 0.080％ 이하, 0.070％ 이하 또는 0.060％ 이하로 해도 된다.

N은 의도적으로 첨가할 수 있지만, 의도적으로 첨가하지 않는 경우에도 불순물로서 혼입되는 원소이다. N양의 하한을 특별히 규정할 필요는 없고, 그의 하한값을 0％로 해도 된다. 단, N양을 0.0001％ 미만으로 한 경우, 정련 부하의 증대에 의해 생산성이 현저하게 저하된다. 그 때문에, N양은 0.0001％ 이상으로 해도 된다. 한편, N양이 0.0070％를 초과하는 경우, 강판의 인성이 저하된다. 그 때문에, N양의 상한은 0.0070％로 한다. N양을 0.0002％ 이상, 0.0005％ 이상 또는 0.0010％ 이상으로 해도 된다. N양을 0.0060％ 이하, 0.0050％ 이하 또는 0.0040％ 이하로 해도 된다.

O는 강판의 성분 중 산소의 총량이다. O는 본 실시 형태에 따른 강판에 있어서 불필요한 원소이므로, O의 하한에 대하여는 재질 특성상, 특별히 규정할 필요는 없고, 그의 하한값을 0％로 해도 된다. 단, O양을 0.0001％ 미만으로 한 경우, 정련 부하의 증대에 의해 생산성이 현저하게 저하된다. 그 때문에, O양을 0.0001％ 이상으로 해도 된다. 한편, O양이 0.0030％를 초과하는 경우, 강판의 인성이 저하된다. 그 때문에, O양의 상한은 0.0030％로 한다. O양을 0.0005％ 이상, 0.0010％ 이상 또는 0.0015％ 이상으로 해도 된다. O양을 0.0025％ 이하, 0.0020％ 이하 또는 0.0018％ 이하로 해도 된다.

부언하면, 본 실시 형태에 따른 강판에서는, 추가로 이하의 원소를 임의로 함유해도 된다. 단, 이하에 열거되는 원소를 사용하지 않고, 본 실시 형태에 따른 강판은 과제를 해결할 수 있다. 따라서, 이하에 열거되는 원소의 하한값은 0％이다.

Cu는 강판의 강도 향상 효과를 갖는다. 이 효과를 얻기 위해서는, Cu양을 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Cu양이 2.00％를 초과하면, 강판의 인성이 저하될 우려가 있다. 따라서, Cu의 함유량을 0 내지 2.00％로 한다. Cu양을 0.10％ 이상, 0.15％ 이상 또는 0.20％ 이상으로 해도 된다. Cu양을 1.50％ 이하, 1.00％ 이하, 0.70％ 이하, 0.50％ 또는 0.30％ 이하로 해도 된다.

Cr은 강판의 켄칭성을 향상시키고, 강판의 강도에 영향을 주는 원소이다. Cr에 의한 강도 향상 효과를 얻기 위해서는, Cr양을 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Cr양이 5.00％를 초과하는 경우, 강판의 인성 및 용접성이 저하될 우려가 있다. 따라서, Cr의 함유량을 0 내지 5.00％로 한다. Cr양을 0.10％ 이상, 0.20％ 이상 또는 0.25％ 이상으로 해도 된다. Cr양을 3.00％ 이하, 2.00％ 이하, 1.00％ 이하, 0.80％ 이하, 0.60％ 이하 또는 0.50％ 이하로 해도 된다.

Mo는 강판의 강도 확보 및 템퍼링 취화의 경감에 유효한 원소이다. Mo의 이들 효과를 얻기 위해서는, Mo양을 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Mo양이 1.00％를 초과하는 경우, 강판의 인성 및 용접성이 저하될 우려가 있다. 따라서, Mo의 함유량을 0 내지 1.00％로 한다. Mo양을 0.05％ 이상, 0.08％ 이상, 0.15％ 이상 또는 0.20％ 이상으로 해도 된다. Mo양을 0.80％ 이하, 0.70％ 이하, 0.50％, 0.40％ 이하, 0.30％ 이하 또는 0.25％ 이하로 해도 된다.

B는 강판의 켄칭성의 향상에 유효하고, 강판의 강도에 영향을 주는 원소이다. B의 이들 효과를 얻기 위해서는, B양을 0.0002％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, B 함유량이 0.0050％를 초과하는 경우, 강판의 인성이 저하될 우려가 있다. 따라서, B의 함유량을 0 내지 0.0050％ 이하로 한다. B양을 0.0002％ 이상, 0.0004％ 이상 또는 0.0005％ 이상으로 해도 된다. B양을 0.0030％ 이하, 0.0020％ 이하 또는 0.0015％ 이하로 해도 된다.

Nb는 강판의 강도 확보에 유효한 원소이다. Nb의 이 효과를 얻기 위해서는, Nb양을 0.001％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Nb양이 0.050％ 초과인 경우, 강판의 인성 저하를 초래할 우려가 있다. 따라서, Nb의 함유량을 0 내지 0.050％로 한다. Nb양을 0.005％ 이상, 0.010％ 이상 또는 0.015％ 이상으로 해도 된다. Nb양을 0.040％ 이하, 0.030％ 이하 또는 0.025％ 이하로 해도 된다.

Ti는 강판의 강도 확보에 유효한 원소이다. Ti의 이 효과를 얻기 위해서는, Ti양을 0.001％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Ti양이 0.050％ 초과인 경우, 강판의 인성 저하를 초래할 우려가 있다. 따라서, Ti의 함유량을 0 내지 0.050％로 한다. Ti양을 0.005％ 이상, 0.010％ 이상 또는 0.020％ 이상으로 해도 된다. Ti양을 0.040％ 이하, 0.030％ 이하 또는 0.025％ 이하로 해도 된다.

V는 강판의 강도 확보에 유효한 원소이다. V의 이 효과를 얻기 위해서는, V양을 0.001％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, V양이 0.050％ 초과인 경우, 인성의 저하를 초래할 우려가 있다. 따라서, V의 함유량을 0 내지 0.050％로 한다. V양을 0.002％ 이상, 0.005％ 이상 또는 0.010％ 이상으로 해도 된다. V양을 0.040％ 이하, 0.030％ 이하 또는 0.020％ 이하로 해도 된다.

Ca는 강판의 결정 입경에 영향을 주고, 강판의 강도에 영향을 미치는 원소이다. 또한, Ca는 강판의 원료가 되는 슬래브의 주조 시의 노즐 폐색 방지에 유효한 원소이다. Ca의 이들 효과를 얻기 위해서는, Ca양을 0.0003％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Ca양이 0.0300％ 초과인 경우, 강판의 인성 저하를 초래할 우려가 있다. 따라서, Ca의 함유량을 0 내지 0.0300％로 하는 것이 바람직하다. Ca양을 0.0010％ 이상, 0.0020％ 이상 또는 0.0030％ 이상으로 해도 된다. Ca양을 0.0100％ 이하, 0.0080％ 이하 또는 0.0050％ 이하로 해도 된다.

Mg는 강판의 강도에 영향을 주고, 강판의 인성 향상에 유효한 원소이다. Mg의 이들 효과를 얻기 위해서는, Mg양을 0.0003％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Mg양이 0.0300％ 초과인 경우, 인성의 저하를 초래할 우려가 있다. 따라서, Mg의 함유량을 0 내지 0.0300％로 한다. Mg양을 0.0005％ 이상, 0.0010％ 이상 또는 0.0020％ 이상으로 해도 된다. Mg양을 0.0100％ 이하, 0.0080％ 이하 또는 0.0050％ 이하로 해도 된다.

「REM」이라는 용어는, 희토류 원소, 즉 Sc, Y 및 란타노이드를 포함하는 합계 17 원소를 가리키고, 상기 「REM의 함유량」이란, 이들 17 원소의 합계 함유량을 의미한다. REM은 강판의 강도에 영향을 주고, 강판의 인성 향상에 유효한 원소이다. REM의 이들 효과를 얻기 위해서는, REM양을 0.0003％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, REM양이 0.0300％ 초과인 경우, 강판의 인성 저하를 초래할 우려가 있다. 따라서, REM의 함유량을 0 내지 0.0300％로 한다. REM양을 0.0005％ 이상, 0.0010％ 이상 또는 0.0020％ 이상으로 해도 된다. REM양을 0.0100％ 이하, 0.0080％ 이하 또는 0.0050％ 이하로 해도 된다.

본 실시 형태에 따른 강판의 화학 조성의 잔부는 철 및 불순물이다. 불순물이란, 예를 들어 강판 및 용접 재료를 제조함에 있어서, 첨가 합금을 포함한 사용 원료 또는 용제 중에 노재(爐材) 등으로부터 용출되는 것이다. 이러한 불순물도, 본 실시 형태에 따른 강판의 특성을 손상시키지 않는 범위 내에서 허용된다. 예를 들어, 불순물로서 혼입될 수 있는, Zn, Sn 및 Sb 등도, 각각 0.01％ 미만의 혼입이면, 전혀 본 실시 형태에 따른 강판의 효과를 손상시키는 것이 아니므로 허용된다.

본 실시 형태에 따른 강판의 인장 강도는 690MPa 이상 900MPa 이하의 범위이다. 이것은, 예를 들어 저온 압력 용기용 니켈강 강판으로서 JIS G3127:2013 등에 규정되어 있는 강판의 인장 강도와 거의 동일하고, 조선, 교량, 건축, 해양 구조물, 압력 용기, 탱크 및 라인 파이프 등의 용접 구조물 일반에 있어서 요구되는 인장 강도의 범위이다.

부언하면, 본 실시 형태에 따른 강판의 항복점 또는 내력은, 520MPa 이상 또는 590MPa 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이의 상한을 특별히 정할 필요는 없지만, 690MPa 이하로 해도 된다.

본 실시 형태에 따른 강판의 판 두께도 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 본 실시 형태에 따른 강판의 두께를, 상술한 바와 같은 용접 구조물 일반에 있어서 사용되는 강판의 두께 범위인 6 내지 100mm로 해도 된다. 필요에 따라서, 그의 하한을 10mm 또는 12mm로 해도 되고, 그의 상한을 80mm, 60mm 또는 50mm로 해도 된다.

본 실시 형태에 따른 강판의 금속 조직도 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 중간 열처리(소위 L 처리)를 하지 않는 제조 방법에 의해 얻어진 본 실시 형태에 따른 강판의 1/4t 위치에서의 금속 조직에서는, 잔류 오스테나이트양이 체적％로 0.1％ 이상 5％ 미만이 되는 경우가 많다. 중간 열처리를 하지 않는 제조 방법에 의해 얻어진 본 실시 형태에 따른 강판의 1/4t 위치에서의 금속 조직에 있어서의 잔류 오스테나이트양을, 체적％로 0.2％ 이상, 0.3％ 이상 또는 0.5％ 이상으로 규정해도 된다. 중간 열처리를 하지 않는 제조 방법에 의해 얻어진 본 실시 형태에 따른 강판의 1/4t 위치에서의 금속 조직에 있어서의 잔류 오스테나이트양을, 체적％로 4.8％ 이하, 4.5％ 이하, 4.2％ 이하 또는 4％ 이하로 규정해도 된다.

한편, 중간 열처리를 하는 제조 방법에 의해 얻어진 본 실시 형태에 따른 강판의 1/4t 위치에서의 금속 조직에서는, 잔류 오스테나이트양이 체적％로 5 내지 15％가 되는 경우가 많다. 중간 열처리를 하는 제조 방법에 의해 얻어진 본 실시 형태에 따른 강판의 1/4t 위치에서의 금속 조직에 있어서의 잔류 오스테나이트양을, 체적％로 6％ 이상, 7％ 이상, 8％ 이상 또는 9％ 이상으로 규정해도 된다. 중간 열처리를 하는 제조 방법에 의해 얻어진 본 실시 형태에 따른 강판의 1/4t 위치에서의 금속 조직에 있어서의 잔류 오스테나이트양을, 체적％로 14％ 이하, 13％ 이하, 12％ 이하 또는 10％ 이하로 규정해도 된다.

어느 경우에도, 강판의 1/4t 위치에서의 금속 조직의 잔부는, 주로 템퍼링 마르텐사이트를 주체로 하는 조직이 된다. 잔류 오스테나이트양이 많을수록, 저온 인성을 높일 수 있다. 단, 중간 열처리를 생략함으로써 강판의 1/4t 위치에서의 잔류 오스테나이트양이 체적％로 5％ 미만이 되었다고 해도, 본 실시 형태에 따른 강판은, 그 구 오스테나이트의 평균 조대 입경이 바람직하게 제어되어 있으므로 우수한 저온 인성을 확보할 수 있다. 제조 비용을 고려하면, 중간 열처리를 생략함으로써 강판의 1/4t 위치에서의 잔류 오스테나이트를 체적％로 0 내지 5％ 미만으로 하는 것이 바람직하다.

강판의 잔류 오스테나이트의 체적 분율(체적％)의 측정은, 이하의 수순으로 행한다. 강판의 1/4t 위치로부터 시험편을 채취하고, 연삭 및 연마 등에 의해, 시험편 표면을 강판의 1/4t 위치가 되도록 가공한다. 그 후, X선 회절에 의해 α의 (200), (211)면, γ의 (200), (220), (311)면의 회절 강도를 구하고, 이 회절 강도에 기초하여 잔류 오스테나이트의 체적 분율을 구한다.

다음에 본 실시 형태에 따른 강판을 확실하게 제조할 수 있는 제조 방법의 바람직한 일례에 대하여 기재한다.

강판은, 연속 주조로 제조된 슬래브를 상기한 방법으로 열간 압연하는 방법으로 제조되지만, 상기 이외에, 예를 들어 일반적으로 마르텐사이트나 베이나이트를 주체로 하는 조직을 미세화하기 위해 실시하는 하기 조건을 적용하는 것이 좋다.

- 열간 압연 전의 강편 가열 온도: 1050 내지 1250℃

- 열간 압연에서의 총 압하율: 상술한 바와 같음, 75％ 이상

- 제어 압연(CR) 개시 온도: 850℃ 이하

- 제어 압연에 있어서의 총 압하율(CR율): 60％ 이상

- 마무리 1 패스 전 온도: 상술한 바와 같음, 600 내지 850℃

- 열간 압연 후의 수랭 개시 온도: 580℃ 이상

- 평균 수랭 속도: 3.0℃/초 이상

- 수랭 종료 온도: 150℃ 이하

여기서, 제어 압연이란, 비교적 저온에 있어서 고압하율의 압연을 함으로써 강판에 변형을 도입하는 압연이다. 본 실시 형태에 따른 강판의 제조 방법에서는 편의상, 850℃ 이하에서 행해지는 압연을 제어 압연이라 정의한다. 따라서 본 실시 형태에 있어서, 「제어 압연에 있어서의 총 압하율」이란, 「850℃ 이하에서의 누적 압하율」과 동일한 의미이다. 제어 압연(CR)이 행해지는 온도는 보다 낮은 쪽이 바람직하다. 이 때문에, 850℃ 초과에서의 압연 종료 후에 (압연을 일단 중단하여) 슬래브를 공랭하고, 슬래브의 온도 저하 후에, 제어 압연을 행하는 것이 보다 바람직하다. 이 경우의 제어 압연 개시의 온도(단, 그 정의에서도 그 온도는 850℃ 이하이다.)를 제어 압연 개시 온도(CR 개시 온도)라고 한다.

제어 압연에 있어서의 총 압하율이란, 제어 압연 개시 전의 슬래브의 두께와 제어 압연 종료 후의 강판의 두께의 차를, 제어 압연 개시 전의 슬래브의 두께로 나눈 값이다.

열간 압연 후의 수랭 개시 온도란, 열간 압연 종료 후에 열연 강판에 냉각수 등의 냉매를 분사하기 시작하였을 때의, 강판 표면의 온도이다.

수랭 종료 온도란, 열연 강판에의 냉매의 분사를 종료하였을 때의, 강판 표면의 온도이다.

평균 수랭 속도란, 수랭 개시 온도와 수랭 종료 온도의 차를, 냉매 분사 시간으로 나눈 값이다.

열간 압연·직접 ??칭 공정(A 공정)에 있어서, 슬래브의 가열 온도가 1250℃ 이하인 경우, 오스테나이트의 입자 성장을 억제하고, 이에 의해 변태 후의 마르텐사이트를 주체로 하는 조직을 미세화할 수 있다. 슬래브의 가열 온도가 1050℃ 이상인 경우, 열간 압연에 있어서의 압연 저항을 작게 할 수 있다. 따라서, 열간 압연 전의 슬래브 가열 온도는 1050℃ 이상 1250℃ 이하로 한다.

열간 압연은 상술한 바와 같이 총 압하율 75％ 이상에서 행하고, 마무리 1 패스 전 온도를 600℃ 이상 850℃ 이하로 한다. 또한, 열간 압연의 총 패스 중, 850℃ 이하에서 압연을 실시하는 패스에 있어서의 총 압하율, 즉 제어 압연에 있어서의 총 압하율도, 별도로 60％ 이상으로 한다. 850℃ 이하의 저온에 있어서 높은 압하율에서의 압연을 행함으로써, 그 후의 재가열 ??칭 시의 가열 시에, 미세한 오스테나이트 입자를 얻을 수 있다.

열간 압연 후의 수랭(직접 ??칭)에서는, 수랭 개시 온도를 580℃ 이상으로 한다. 수랭을 580℃ 이상의 고온에서 개시함으로써, 미세한 ??칭 조직을 얻을 수 있다. 또한, 수랭 시의 평균 냉각 속도는 3.0℃/초 이상으로 한다. 이에 의해, 미세한 ??칭 조직을 얻을 수 있다. 부언하면, 강판의 특성의 관점에서는 수랭 속도의 상한을 설정할 필요는 없지만, 수랭 시의 평균 냉각 속도를 100℃/초 이하로 함으로써 설비 비용을 저렴하게 유지할 수 있다. 따라서, 수랭 시의 평균 냉각 속도는 100℃/초 이하로 하는 것이 바람직하다. 직접 ??칭을 행하기 위해서, 수랭 정지 온도는 150℃ 이하로 한다.

열간 압연·직접 ??칭 공정 후, 즉 A 공정 후에는 재가열 ??칭 공정인 B 공정을 행한다. 재가열 ??칭 시의 600℃ 이상 750℃ 이하의 평균 승온 속도는, 상술한 바와 같이 0.4℃/초 이상 0.8℃/초 이하로 한다. 이 밖에도, 재가열 ??칭 시의 가열 온도가 800℃ 이상인 경우, 미변태 조직의 잔존을 방지하여, 강판의 인성을 높일 수 있다. 재가열 ??칭 시의 가열 온도가 810℃ 이하인 경우, 재가열 ??칭 가열 시의 구 오스테나이트를 미세화하여 인성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 재가열 ??칭 시의 가열 온도를 800℃ 이상 810℃ 이하로 한다. 부언하면, 재가열 ??칭 가열 시의 가열 온도란, 재가열 ??칭 시의 강판의 유지 온도이다. 후술하는 재가열 ??칭 가열 시의 유지 시간이란, 강판 온도가 800 내지 810℃의 범위 내에 있었던 시간을 의미한다.

재가열 ??칭 가열 시의 유지 시간이 5분 이상인 경우, 강판의 재질이 균일화된다. 재가열 ??칭 가열 시의 유지 시간이 100분 이하인 경우, 조직을 미세화하여 인성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 재가열 ??칭 가열 시의 유지 시간을 예를 들어 5분 이상 100분 이하로 해도 된다.

상술한 ??칭 공정에서는, 열처리로를 사용하여 열처리를 할 필요가 있다고 생각된다. 통상의 약한 가열 ??칭 공정에서는, 제조 효율의 향상을 목적으로 하여, 신속한 승온이 가능한 고주파 가열 장치 등을 사용하여 ??칭을 실시하는 경우가 있다. 그러나, 이와 같은 가열 수단에 의하면, 상술한 600 내지 610℃라는 매우 좁은 온도 범위 내로 강판 온도를 제어하는 것이 곤란하다. 특히, 이 온도 범위 내에서 강판 온도를 5분 이상 유지하는 것이 곤란하다. 따라서, 강판의 ??칭 온도를 좁은 범위 내로 제어하는 것이 용이한 로 가열을 행하는 것이 바람직하다. 이것은, 본 실시 형태에 따른 강판의 제조 방법에 있어서의 다른 열처리에 있어서도 동일하다.

부언하면, 필요에 따라서, 재가열 ??칭과 템퍼링 사이에, 중간 열처리를 행할 수 있다. 중간 열처리의 가열 온도가 660℃ 이상인 경우, 강판의 인성을 향상시킬 수 있다. 중간 열처리의 가열 온도가 700℃ 이하인 경우, 중간 열처리를 위한 가열 시의 구 오스테나이트 안정화에 의한 인성 개선 효과를 확보할 수 있다. 이상으로부터, 중간 열처리의 가열 온도는 660℃ 이상 700℃ 이하로 한다. 단, 본 실시 형태에 따른 강판의 제조 방법에서는, 중간 열처리를 실시하지 않고 양호한 저온 인성을 강판에 부여할 수 있다.

중간 열처리의 유지 시간이 5분 이상인 경우, 역변태를 진전시킴으로써, ??칭 가열 시에 구 오스테나이트를 안정화하여, 인성 개선 효과를 얻을 수 있다. 중간 열처리의 유지 시간이 30분 이하인 경우, 재가열 ??칭의 가열 시의 구 오스테나이트를 안정화하여, 강판의 인성을 높일 수 있다. 이상으로부터, 중간 열처리의 유지 시간을 5분 이상 30분 이하로 한다. 부언하면 중간 열처리의 가열 온도란, 중간 열처리 시의 열연 강판의 유지 온도이다. 중간 열처리의 유지 시간이란, 강판 온도가 660 내지 700℃의 범위 내에 있었던 시간을 의미한다.

템퍼링 공정인 C 공정에 있어서, 템퍼링 온도가 570℃ 이상인 경우, 템퍼링 취화에 의한 인성 저하를 방지할 수 있다. 템퍼링 온도가 590℃ 이하인 경우, 강판의 인성을 높일 수 있다. 이상으로부터, 템퍼링은 570℃ 이상 590℃ 이하에서 실시하는 것이 좋다. 또한, 템퍼링의 유지 시간이 5분 이상인 경우, 인성을 높일 수 있다. 템퍼링의 유지 시간이 30분 이하인 경우, 생산성을 높일 수 있다. 이상으로부터, 템퍼링의 유지 시간을 5분 이상 30분 이하로 하는 것이 좋다. 부언하면 템퍼링의 가열 온도란, 템퍼링 시의 열연 강판의 유지 온도이다. 템퍼링의 유지 시간이란, 강판 온도가 570 내지 590℃의 범위 내에 있었던 시간을 의미한다.

실시예

각종 화학 조성, 제조 조건에서 제조한 판 두께 18mm, 또는 43mm의 강판에 대하여, 인장 시험 및 샤르피 충격 시험을 실시하였다. 강판의 화학 조성, 열간 압연·직접 ??칭 조건, 판 두께, 열처리 조건, 구 오스테나이트의 평균 조대 입경, 잔류 오스테나이트의 양(잔류 γ양), 구 오스테나이트의 평균 애스펙트비(평균 애스펙트비), 기계적 특성의 평가 결과를 표 2-1 내지 표 5-2에 나타낸다. 중간 열처리에 있어서의 유지 시간은, 판 두께 18mm에서는 20분, 판 두께 43mm에서는 40분으로 하였다. 모든 열처리는, 열처리로를 사용하여 실시하였다. 발명 범위 외로 된 강판의 화학 조성, 및 구 오스테나이트의 평균 조대 입경에는 밑줄을 쳤다. 또한, 합격 여부 기준에 충족되지 않은 기계적 특성값에도 밑줄을 쳤다. 부언하면, 표에는 잔류 오스테나이트양을 기재하였지만, 모든 실시예 및 비교예의 금속 조직의 잔부는, 거의 모두 템퍼링 마르텐사이트였다. 구 오스테나이트의 평균 조대 입경, 잔류 오스테나이트의 양 및 구 오스테나이트의 평균 애스펙트비는, 상술한 수단에 따라서 측정하였다.

인장 시험은 JIS Z 2241:2011에 기재된 금속 재료 인장 시험 방법에 기초하여 행하였다. 강판의 두께가 20mm 초과인 경우 4호 시험편으로 하고, 시험편은, 판 두께의 1/4만큼 강판 표면으로부터 내부로 들어간 부위에 있어서, 시험편의 길이 방향이 압연 방향과 수직이 되도록 채취하였다. 강판의 두께가 20mm 이하인 경우 JIS5호 시험편으로 하고, 시험편의 길이 방향이 압연 방향과 수직이 되도록 채취하였다. 상온에서 2개의 시험을 행하여, 인장 강도의 평균값이 690MPa 이상 900MPa 이하를 합격으로 하였다.

샤르피 충격 시험은, 미리 6％의 변형을 상온에서 부여한 후, 200℃에서 1hr의 열처리를 행한 강판으로부터, JIS Z2242:2018의 V 노치 시험편을, 판 두께의 1/4만큼 강판 표면으로부터 내부로 들어간 부위에 있어서, 시험편의 길이 방향이 압연 방향과 수직이 되도록, 또한 노치의 전방 가장자리를 연결하는 선이 판 두께 방향으로 평행해지도록 채취하였다. 예비변형 방향은 L 방향(강판의 압연 방향)으로 하였다. 시험 온도-196℃에서 3개의 시험을 행하여, 3개의 평균값이 150J 이상을 합격으로 하였다.

[표 2-1]

[표 2-2]

[표 3-1]

[표 3-2]

[표 4-1]

[표 4-2]

[표 5-1]

[표 5-2]

실시예 1 내지 33에 나타내는 바와 같이, 본 발명에서 규정한 성분을 갖고, 바람직한 제조 방법으로 제조된 강판은, 우수한 인장 강도 및 인성을 가졌다. 이상의 실시예로부터, 본 발명의 범위 내인 실시예 1 내지 33의 강판은, 인장 강도 및 인성이 우수한 강판 강재인 것은 명백하다.

한편, 본 발명의 특징을 만족시키지 못하는 비교예는, 인장 강도 및 인성 중 한쪽 또는 양쪽이 뒤떨어졌다.

비교예 1에서는, 과잉량의 C가 강판의 인성 저하를 초래하였으므로, 저온 인성이 부족하였다.

비교예 2에서는, 강판의 강도 확보를 위해 필수적인 원소인 C 함유량이 부족하였으므로, 필요한 인장 강도를 달성할 수 없었다. 또한, 비교예 2에서는 저온 인성도 손상되었다.

비교예 3에서는, 과잉량의 Si가 강판의 인성 저하를 초래하였으므로, 저온 인성이 부족하였다.

비교예 4에서는, 강판의 강도 확보를 위해 필수적인 원소인 Si 함유량이 부족하였으므로, 필요한 인장 강도를 달성할 수 없었다.

비교예 5에서는, 과잉량의 Mn이 포함되어 있었으므로, 템퍼링 취화 감수성이 높아져서 강판의 인성이 저하되었다.

비교예 6에서는, 강판의 강도 증대에 유효한 원소인 Mn 함유량이 부족하였으므로, 필요한 인장 강도를 달성할 수 없었다.

비교예 7에서는, 과잉량의 P가 포함되어 있었으므로, 템퍼링 취화에 의해 강판의 인성이 저하되었다.

비교예 8 및 비교예 27에서는, S양이 과잉이었으므로, 강판의 인성이 저하되었다.

비교예 9 및 비교예 30에서는, 강판의 인성 확보를 위해 필수적인 Ni가 부족하였으므로, 강판의 인성이 저하되었다. 또한, 비교예 9에서는 인장 강도도 부족하였다.

비교예 10에서는, 과잉량의 Al이 포함되어 있었으므로, 강판의 인성이 저하되었다.

비교예 11 및 비교예 29에서는, 과잉량의 N이 포함되어 있었으므로, 강판의 인성이 저하되었다.

비교예 12 및 비교예 28에서는, 과잉량의 O가 포함되어 있었으므로, 강판의 인성이 저하되었다.

비교예 13에서는, 오스테나이트의 입자 성장을 억제할 수 없었으므로, 1/4t 위치에 있어서의 구 오스테나이트의 평균 조대 입경이 너무 커서 인성이 손상되었다. 이것은, 열간 압연 전의 강편 가열 온도가 높았기 때문이라고 추정된다.

비교예 14 및 비교예 15에서는, 재가열 ??칭의 가열 시의 오스테나이트 입경이 조대해져, 그 결과 1/4t 위치에 있어서의 구 오스테나이트의 평균 조대 입경이 커지고, 인성이 손상되었다. 이것은 제어 압연(CR) 개시 온도가 높았기 때문이라고 추정된다. 또한, 비교예 15에서는 마무리 1 패스 전 온도가 높고, 이것도 구 오스테나이트의 평균 조대 입경이 커진 원인이 되었다고 생각된다.

비교예 16 및 비교예 25에서는, 재가열 ??칭의 가열 시의 오스테나이트 입경이 조대해져, 1/4t 위치에 있어서의 구 오스테나이트의 평균 조대 입경이 커지고, 인성이 손상되었다. 이것은, 열간 압연에서의 총 압하율이 낮았기 때문이라고 추정된다.

비교예 17, 비교예 18 및 비교예 24에서는, 1/4t 위치에 있어서의 구 오스테나이트의 조대부 입경이 너무 커서 인성이 손상되었다. 이것은, 재가열 ??칭 시의, 600℃ 이상 750℃ 이하에서의 평균 승온 속도가 낮았기 때문이라고 추정된다.

비교예 19에서는, 구 오스테나이트를 미세화시킬 수 없어, 인성을 향상시킬 수 없었다. 이것은, 재가열 ??칭 시의 가열 온도가 높았기 때문이라고 추정된다.

비교예 20에서는, 과잉량의 P가 포함되어 있었으므로, 인성을 향상시킬 수 없었다.

비교예 21에서는, 1/4t 위치에 있어서의 구 오스테나이트의 평균 조대 입경이 너무 커서 인성이 손상되었다. 이것은, 재가열 ??칭 시의, 600℃ 이상 750℃ 이하에서의 평균 승온 속도가 낮고, 또한 템퍼링 시의 가열 온도가 높았기 때문이라고 추정된다.

비교예 22에서는, 1/4t 위치에 있어서의 구 오스테나이트의 평균 조대 입경이 너무 크고, 또한 템퍼링 취화가 발생함으로써, 저온 인성이 손상되었다. 이것은, 재가열 ??칭 시의, 600℃ 이상 750℃ 이하에서의 평균 승온 속도가 낮고, 또한 템퍼링 시의 가열 온도가 낮았기 때문이라고 추정된다.

비교예 23에서는, 수랭으로 상온까지 냉각된 시점에서의 조직을 미세하게 할 수 없어, 구 오스테나이트의 평균 조대 입경이 커지고, 저온 인성이 손상되었다. 이것은, 마무리 1 패스 전 온도가 높았기 때문이라고 추정된다.

비교예 26은, 과잉량의 P 및 S가 포함되어 있었으므로, 템퍼링 취화 등에 의해 강판의 인성이 저하되었다.

비교예 31에서는, 재가열 ??칭의 가열 시의 오스테나이트 입경이 조대해져, 1/4t 위치에 있어서의 구 오스테나이트의 평균 조대 입경이 커지고, 저온 인성이 손상되었다. 이것은, 열간 압연 후 직접 ??칭 시의 평균 수랭 속도가 부족하였기 때문이라고 추정된다.

비교예 32에서는, 재가열 ??칭의 가열 시의 오스테나이트 입경이 조대해져, 1/4t 위치에 있어서의 구 오스테나이트의 평균 조대 입경을 미세화할 수 없어, 인성 저하도 발생하였다. 이것은, 제어 압연에 있어서의 총 압하율이 부족하고, 또한 템퍼링 시의 가열 온도가 부족하였기 때문이라고 추정된다.

비교예 33에서는, 조직을 미세화할 수 없어, 1/4t 위치에 있어서의 구 오스테나이트의 평균 조대 입경이 커지고, 인성 저하가 발생하였다. 이것은, 열간 압연 후 직접 ??칭 시의 수랭 종료 온도가 너무 높았기 때문이라고 추정된다.

도 1에, 횡축을 구 오스테나이트의 평균 조대 입경으로 하고, 종축을 저온 인성으로 한 그래프를 나타낸다. 도 1의 그래프에는, 상술한 실시예 1 내지 33 및 비교예 1 내지 33 중, 화학 조성이 발명 범위 내인 것을 플롯하였다. 도 1의 그래프에 의하면, 구 오스테나이트의 평균 조대 입경이 20㎛ 이하인 실시예의 -196℃에서의 샤르피 흡수 에너지가 150J 이상이 되는 것, 및 평균 조대 입경이 작을수록 -196℃에서의 샤르피 흡수 에너지가 커지는 경향이 있는 것을 알 수 있다.

도 2에, 횡축을 재가열 ??칭 시의 600℃ 이상 750℃ 이하의 온도 범위에서의 평균 승온 속도로 하고, 종축을 구 오스테나이트의 평균 조대 입경으로 한 그래프를 나타낸다. 도 2의 그래프에는, 상술한 실시예 1 내지 33 및 비교예 1 내지 33 중, 화학 조성이 발명 범위 내이며, 또한 재가열 ??칭 시의 평균 승온 속도 이외의 제조 조건이 바람직하게 제어된 것을 플롯하였다. 도 2의 그래프에 의하면, 평균 승온 속도가 0.4℃/초 이상 0.8℃ 이하로 된 실시예에서는, 구 오스테나이트의 평균 조대 입경이 20㎛ 이하로 제어되어 있는 것을 알 수 있다.

본 발명에 따른 강판은, 저온 인성이 우수하기 때문에, 조선, 교량, 건축, 해양 구조물, 압력 용기, 탱크, 라인 파이프 등의 용접 구조물 일반에 사용할 수 있어, 높은 산업상 이용 가능성을 갖는다. 특히 -196℃ 정도의 저온에서의 파괴 인성이 요구되는 저온 탱크에서의 사용에 있어서, 본 발명은 매우 높은 산업상 이용 가능성을 갖는다.

Claims

화학 조성이, 질량％로,
C: 0.02 내지 0.12％,
Si: 0.02 내지 0.35％,
Mn: 0.10 내지 1.50％,
P: 0.0100％ 이하,
S: 0.0035％ 이하,
Ni: 5.0％ 초과 10.0％ 이하,
Al: 0.002 내지 0.090％,
N: 0.0070％ 이하,
O: 0.0030％ 이하,
Cu: 0 내지 2.00％,
Cr: 0 내지 5.00％,
Mo: 0 내지 1.00％,
B: 0 내지 0.0050％,
Nb: 0 내지 0.050％,
Ti: 0 내지 0.050％,
V: 0 내지 0.050％,
Ca: 0 내지 0.0300％,
Mg: 0 내지 0.0300％,
REM: 0 내지 0.0300％, 및
잔부: Fe 및 불순물이며,
강판의 1/4t 위치에 있어서의 상기 강판의 압연 방향 및 상기 강판의 두께 방향이 이루는 면에 있어서 측정되는, 면적 200㎛²의 10 시야 각각에 있어서의 구 오스테나이트 입자의 원 상당 직경의 최댓값의 단순 평균값으로서 정의되는, 구 오스테나이트의 평균 조대 입경이 20㎛ 이하이고,
인장 강도가 690 내지 900MPa인
것을 특징으로 하는, 니켈 함유 강판.
제1항에 있어서, 상기 1/4t 위치에 있어서의 상기 면에 있어서, 200㎛²의 시야에 있어서의 구 오스테나이트 입자의 긴 직경과 짧은 직경의 비의 단순 평균값으로서 정의되는, 구 오스테나이트 입자의 평균 애스펙트비가 1.5 이하인 것을 특징으로 하는, 니켈 함유 강판.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 1/4t 위치에 있어서의 잔류 오스테나이트양이, 체적％로 0.1％ 이상 5％ 미만인 것을 특징으로 하는, 니켈 함유 강판.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 1/4t 위치에 있어서의 잔류 오스테나이트양이, 체적％로 5 내지 15％인 것을 특징으로 하는, 니켈 함유 강판.