KR20080055702A

KR20080055702A - 내응력제거 어닐링 특성과 용접성이 우수한 고강도 강판

Info

Publication number: KR20080055702A
Application number: KR1020070129980A
Authority: KR
Inventors: 사토시 시모야마; 히로키 이마무라
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2006-12-15
Filing date: 2007-12-13
Publication date: 2008-06-19
Also published as: JP4356950B2; EP1932934B1; JP2008150656A; EP1932934A1; US20080145263A1; CN101205591A; US8361249B2

Abstract

본 발명의 고강도 강판은 C: 0.05 내지 0.18%, Si: 0.10 내지 0.50%, Mn: 1.2 내지 2.0%, Al: 0.01 내지 0.1%, Cr: 0.05 내지 0.30% 및 V: 0.01 내지 0.05%를 각각 함유하고, 잔부가 철 및 불가피한 불순물로 이루어지고, 하기 수학식 1을 만족하는 것이다.

6.7[Cr]+4.5[Mn]+3.5[V]≥7.2(질량%)

단, [Cr], [Mn] 및 [V]는 각각 Cr, Mn 및 V의 함유량(질량%)을 나타낸다.

이러한 구성에 의해, 용접 후에 장시간의 응력제거 어닐링을 시행한 경우이더라도 강도저하가 적고, 게다가 용접시에 균열이 발생하는 일이 없다.

Description

내응력제거 어닐링 특성과 용접성이 우수한 고강도 강판{HIGH-STRENGTH STEEL PLATE RESISTANT TO STRENGTH REDUCTION RESULTING FROM STRESS RELIEF ANNEALING AND EXCELLENT IN WELDABILITY}

본 발명은 용접 후에 장시간의 응력제거 어닐링(Stress-relief annealing: 이하 「SR 처리」라고 부르기도 함)을 시행한 경우이더라도 강도 저하가 적고, 또한 용접시에 균열이 발생하지 않는 것과 같은 고강도 강판에 관한 것이다.

최근, 대형 강제 압력용기(탱크)의 메이커에서는, 비용절감을 목적으로, 해외용 탱크의 조립의 현지화가 진행되고 있다. 종래에는, 강 부재의 절단이나 굽힘 가공, 조립(용접에 의한 조립), 일부 부재의 SR 처리(국부 열처리), 및 최종 조립까지를 자사 공장에서 행한 후, 탱크 전체를 현지로 수송하는 것이 일반적이었다.

그렇지만, 효율을 고려한 현지 시공화에 의해, 강 부재의 절단이나 굽힘 가공만을 자사 공장에서 행한 후, 부재단위로 재료를 수송하고, 현지에서 탱크의 조립(용접에 의한 조립), 일부가 아니고 탱크 전체를 SR 처리하는 것과 같은 작업 내 용으로 변화되고 있다.

이러한 추이에 따라, 현지에서의 용접기술의 문제와 안전성의 관점에서, SR 처리의 시간이나 회수를 늘리는 것이 필요하게 되었고, 합계로 20 내지 30시간 정도의 SR 처리가 시행되는 것을 고려한 재료설계가 필요하게 되고 있다.

상기와 같은 장시간의 SR 처리를 행하면, 강 중의 탄화물은 응집 조대화되고, 그것에 기인하여 강도저하가 현저하게 된다고 하는 문제가 지적되고 있다. 이러한 장시간 SR 처리에 의한 강도저하를 억제한다고 하는 문제에 대하여, 종래에는 Cr을 활용함으로써, 강 중의 시멘타이트의 조대화 방지를 도모하여, 강도저하를 억제하도록 하고 있다.

그렇지만, Cr의 고농도 첨가는 강판의 용접성을 저하시켜, 용접시에 균열이 발생하기 쉽다고 하는 문제가 있다. 이러한 점에서, 장시간의 SR 처리를 행한 경우에 있어서도, 강도저하를 최대한 억제하고, 또한 양호한 용접성을 확보할 수 있는, 탱크의 소재로서 유용한 고강도 강판의 실현이 요망되고 있다.

상기와 같은 SR 처리에 의한 강도저하를 최대한 줄인 강 소재로서, 종래부터 Cr-Mo 강이 적용되는 것이 일반적이다. 이러한 강재에서는, 상기한 바와 같이 Cr의 고농도 첨가에 의해 SR 처리 후의 강도저하를 억제함과 아울러, Mo의 첨가에 의해 고온 강도의 향상을 도모하는 것이다.

이러한 기술로서, 예컨대 일본 특허공개 제1982-116756호에는, 0.26 내지 0.75%의 Cr과 0.45 내지 0.60%의 Mo를 기본적으로 포함하는 「압력용기용 강인강」이 제안되어 있다. 이 기술은, 상기한 바와 같이 Cr 첨가에 의해 SR 처리 후의 탄 화물의 조대화를 억제하여, SR 처리 후의 강도저하를 억제한다고 하는 점에서는, 상기의 기본 사상과 일치하는 것이다. 그렇지만, 이러한 강재에서도 Cr 함유량이 많으므로, 용접성이 저하된다고 하는 문제는 해결되지 않은 상태이다.

또 일본 특허공개 제1982-120652호에는, 0.10 내지 1.00%의 Cr과 0.45 내지 0.60%의 Mo를 기본적으로 포함하는 「압력용기용 고강도 강인강」이 제안되어 있다. 이 기술에서는, 장시간의 SR 처리에 의해 Fe₃C가 조대한 M₂₃C₆에 반응하는 것을 Cr의 첨가에 의해 억제하는 것이다. 이 기술에서는, 비교적 넓은 범위로 Cr을 함유시키는 것을 상정한 것이지만, 실제로는 Cr 함유량이 0.29% 이상의 것밖에 제시되어 있지 않아, 용접성이 저하되는 것이 충분히 예상된다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 용접 후에 장시간의 응력제거 어닐링을 시행한 경우라도 강도저하가 적고(즉, 내응력제거 어닐링 특성이 양호함), 게다가 용접시에 균열이 발생하지 않는 것과 같은 용접성이 우수한 고강도 강판을 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결할 수 있었던 본 발명에 따른 강판은 C: 0.05 내지 0.18%(「질량%」의 의미. 이하 동일), Si: 0.10 내지 0.50%, Mn: 1.2 내지 2.0%, Al: 0.01 내지 0.1%, Cr: 0.05 내지 0.30% 및 V: 0.01 내지 0.05%를 각각 함유하고, 하기 수학식 1을 만족하는 점에 요지를 갖는 것이며,

수학식 1

6.7[Cr]+4.5[Mn]+3.5[V]≥7.2(질량%)

[Cr], [Mn] 및 [V]는 각각 Cr, Mn 및 V의 함유량(질량%)을 나타낸다.

상기 강판의 조직 중의 시멘타이트의 평균 입경이 원 상당 직경으로 0.165㎛ 이하이다. 또한, 상기 「원 상당 직경」이란, 시멘타이트의 크기에 주목하고, 그 면적이 동일하게 되도록 상정한 원의 직경을 구한 것이다.

또 본 발명의 강판에서는, 상기 기본 원소에 더하여, 필요에 따라, (a) Cu: 0.05 내지 0.8% 및/또는 Ni: 0.05 내지 1%, (b) Mo: 0.01 내지 0.3%, (c) Nb: 0.005 내지 0.05%, (d) Ti: 0.005 내지 0.05%, (e) B: 0.0005 내지 0.01%, (f) Ca: 0.0005 내지 0.005% 등을 함유시키는 것도 유용하며, 함유되는 성분의 종류에 따라 강판의 특성이 더욱 개선된다.

본 발명에 의하면, 강판의 화학성분 조성을 상기 수학식 1을 만족하도록 제어함으로써, 시멘타이트 입경이 미세한 강판이 얻어지고, 이러한 강판에서는 SR 처리 후의 강도저하를 억제할 수 있음과 아울러, 용접성도 우수한 것으로 되어, 탱크의 소재로서 극히 유용하다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명자들은 장시간의 SR 처리에 의해서도 강도저하를 초래하지 않고, 용접성도 양호하게 유지할 수 있는 성분에 대하여 여러 각도에서 검토했다. 그 결과, 화학성분 조성을 적절하게 제어함과 아울러, Cr, Mn 및 V의 함유량이 상기 수학식 1의 관계식을 만족하도록 제어하면, 시멘타이트의 미세화가 도모되어 강도저하를 억제할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성했다. 또, 상기 수학식 1을 도출한 경위는 다음과 같다.

미세한 석출물을 모상에 많이 분산시키면, 석출물에 의한 전위의 핀 고정(pinning) 효과에 의해 전위의 운동이 방해되어, 강도를 향상시킬 수 있다고 하 는 강화법은 석출강화로서 알려져 있다. 이 개념에 의하면, 시멘타이트가 조대화됨으로써, 강도의 저하폭이 커지는 것을 예상할 수 있다.

일반적으로 용질 원소의 시멘타이트로의 용해도가 크면, 시멘타이트의 조대화 속도가 C의 확산을 대신하여 그 용질 원소의 확산계수에 율속되게 된다. 시멘타이트로의 용해도가 크고 또한 C에 비해 확산계수가 작은 원소로서 Cr이 있지만, 동일한 특성을 발휘하는 원소로서 Mn과 V를 들 수 있다.

그래서 본 발명자들은 Cr, Mn 및 V의 각각을 단독 첨가했을 때의 시멘타이트 조대화 억제 효과를 실험에 의해 더욱 상세하게 검토했다. 그 결과, 이들 원소가 하기 수학식 1의 관계를 만족하도록 함유되어 있으면, 시멘타이트의 조대화 억제 효과가 최대한으로 발휘되는 것을 발견한 것이다.

수학식 1

6.7[Cr]+4.5[Mn]+3.5[V]≥7.2(질량%)

상기 수학식 1을 유도함에 있어서 다음과 같이 행했다. 예컨대 베이스 강판에 대하여, Mn을 고농도 첨가했을 때에 시멘타이트의 원 상당 직경에 대한 영향을 그래프화하여 도 1에 나타낸다. 이 그래프에서, 가로축에는 Mn 함유량, 세로축에는 시멘타이트의 원 상당 직경을 나타내고 있다.

이 도 1의 직선의 경사에 의해, 단위량의 Mn을 함유시켰을 때의 시멘타이트의 원 상당 직경에 대한 영향을 4.5로 하고, 마찬가지로 Cr과 V에 대해서도 검토하고, 각각의 계수를 구했다. 이것들의 결과에 기초하여 상기 수학식 1이 구해진 것 이다.

또 본 발명자들이 검토한 바에 의하면, 시멘타이트의 원 상당 직경과 강판 강도는 양호한 상관관계가 있는 것이 판명된 것이다. 도 2는 시멘타이트의 원 상당 직경과 SR 처리 전후의 강도 저하량(△TS)의 관계를 나타낸 그래프인데, 시멘타이트의 조대화(원 상당 직경)는 강도 저하량에 영향을 주는 것은 명확하다.

그래서 본 발명자들은 여러 성분계의 강판을 작성하여, 상기 수학식 1의 좌변의 값(6.7[Cr]+4.5[Mn]+3.5[V]: 이 값을 이하, 「P값」이라고 부르기도 함)을 5.0 내지 11.0의 범위에서 변화시켜 시멘타이트의 원 상당 직경과의 상관을 구한 바, 도 3에 나타내는 바와 같은 관계가 확인되었다. 이 도 3은 P값과 시멘타이트 원 상당 직경의 관계를 나타낸 그래프인데, P값이 클수록 시멘타이트의 조대화 억제 효과가 커지는 경향이 확인되고, 게다가 P값이 7.2에서 시멘타이트의 원 상당 직경에 변곡점이 있는 것을 알 수 있다. 즉, 상기 수학식 1의 좌변의 값으로 규정되는 P값이 7.2 이상이 되었을 때, 시멘타이트를 미세(0.165㎛ 이하)하게 분산시킬 수 있는 것이 판명된 것이다.

본 발명의 고강도 강판에서는, Cr, Mn 및 V는 상기 수학식 1의 관계를 만족할 필요가 있지만, 이들 성분 및 C, Si, Al 등의 기본 성분도 적절한 범위로 조정할 필요가 있다. 이들 성분의 범위를 정한 이유는 이하와 같다.

[C: 0.05 내지 0.18%]

C는 강판의 담금질성을 향상하고, 강도나 인성을 높이는 점에서 중요한 원소 이다. 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, C의 함유량은 0.05% 이상으로 할 필요가 있다. 고강도화의 관점에서 보면 C량은 많을수록 바람직하지만, 과잉으로 되면 용접부의 인성을 손상시키므로, 0.18% 이하로 할 필요가 있다. C 함유량의 바람직한 하한은 0.06%이며, 바람직한 상한은 0.16%이다.

[ Si : 0.10 내지 0.50%]

Si는 강을 용융 제조할 때에 탈산제로서 유효하게 작용하는 원소이다. 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는 0.10% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 그렇지만, Si 함유량이 과잉으로 되면 강판의 인성이 저하되므로, 0.50% 이하로 할 필요가 있다. Si 함유량의 바람직한 하한은 0.15%이며, 바람직한 상한은 0.35%이다.

[ Mn : 1.2 내지 2.0%]

Mn은 강판의 담금질성을 높여 강도 및 인성의 향상에 필요 불가결한 원소이다. 또, 시멘타이트로의 고용도가 Cr 다음으로 높아, 상기한 바와 같이 시멘타이트에 고용함으로써, 시멘타이트의 응집 조대화를 억제하는 점에서 유효한 원소이다. 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는 Mn은 1.2% 이상 함유시킬 필요가 있다. 그렇지만, Mn 함유량이 과잉으로 되면, 용접부의 인성이 저하되므로, 2.0%를 상한으로 한다. Mn 함유량의 바람직한 하한은 1.30%이고, 바람직한 상한은 1.8%이다. 더욱 바람직한 상한은 1.7%이다.

[ Al : 0.01 내지 0.1%]

Al은 탈산제로서 첨가되는데, 0.01% 미만에서는 충분한 효과가 발휘되지 않고, 0.10%를 초과하여 과잉으로 함유시키면 강판에서의 인성의 악화나 결정립의 조대화를 초래하므로 0.1%를 상한으로 한다. Al 함유량의 바람직한 하한은 0.02%이며, 바람직한 상한은 0.08%이다.

[ Cr : 0.05 내지 0.30%]

Cr은 Mn과 동일하게 소량의 첨가로 강판의 담금질성을 높여 강도 및 인성의 향상에 유효한 원소이다. 또, Mn과 마찬가지로 시멘타이트에 고용되어 시멘타이트의 응집 조대화를 억제하는 점에서 유효한 원소이다. 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, Cr은 0.05% 이상 함유시킬 필요가 있지만, 과잉으로 함유되면 용접성이 나빠지므로, 0.30% 이하로 해야 한다. Cr 함유량의 바람직한 하한은 0.10%이며, 바람직한 상한은 0.25%이다. 더욱 바람직한 상한은 0.22%이다.

[V: 0.01 내지 0.05%]

V는 전술한 바와 같이 Mn이나 Cr과 마찬가지로, 시멘타이트로의 고용도가 높고, 시멘타이트 입자 조대화 억제 효과를 발휘하는데 유효한 원소이다. 또 V는 미세한 탄질화물을 형성시켜서 강판의 강도를 향상시켜, 다른 담금질성 원소의 첨가를 저감시켜도, 동일한 정도의 강도를 유지하면서 용접성(용접균열 방지)을 더욱 향상시키는데 필요 불가결한 원소이다. 이들 효과를 발휘시키기 위해서는, V는 0.01% 이상 함유시킬 필요가 있다. 그렇지만, 0.05%를 초과하여 과잉으로 함유시키면, 용접열 영향부(HAZ)의 인성을 저하시키게 된다. V 함유량의 바람직한 하한은 0.02%이며, 바람직한 상한은 0.04%이다. 더욱 바람직한 상한은 0.03%이다.

본 발명의 고강도 강판에 있어서의 기본성분은 상기한 바와 같으며, 잔부는 철 및 불가피한 불순물이다. 또한, 불가피한 불순물로서는 강 원료 또는 그 제조공정에서 혼입될 수 있는 P, S, N, O 등을 들 수 있다. 이들 불순물 중, P나 S에 대해서는, 모두 용접성과 SR 처리 후의 인성을 저하시키므로, P에 대해서는 0.01% 이하, S에 대해서는 0.01% 이하로 억제하는 것이 바람직하다.

본 발명의 강판에는, 필요에 따라, (a) Cu: 0.05 내지 0.8% 및/또는 Ni: 0.05 내지 1%, (b) Mo: 0.01 내지 0.3%, (c) Nb: 0.005 내지 0.05%, (d) Ti: 0.005 내지 0.05%, (e) B: 0.0005 내지 0.01%, (f) Ca: 0.0005 내지 0.005% 등을 함유시키는 것도 유용하며, 함유되는 성분의 종류에 따라 강판의 특성이 더욱 개선된다. 이들 원소를 함유시킬 때의 범위설정 이유는 이하와 같다.

[ Cu : 0.05 내지 0.8% 및/또는 Ni : 0.05 내지 1%]

이들 원소는 강판의 담금질성을 높이는데 유효한 원소이다. 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, 모두 0.05% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 그렇지만, 과잉으로 함유시켜도 상기 효과가 포화되어 버리므로, Cu에서 0.8% 이하, Ni에서 1% 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 Cu에서 0.5% 이하, Ni에서 0.8% 이하이다.

[ Mo : 0.01 내지 0.3%]

Mo는 어닐링 후의 강판의 강도를 확보하는데 유효하게 작용한다. 이러한 효과는, Mo 함유량이 0.01% 이상에서 유효하게 발휘되는데, 과잉으로 함유시켜도 상기효과가 포화되어 버리므로, 0.3% 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.2% 이하이다.

[ Nb : 0.005 내지 0.05%]

Nb는 상기한 V와 마찬가지로, 미세한 탄질화물을 형성하여 강판의 강도 향상에 기여하는 원소이다. 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, 0.005% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 그렇지만, Nb를 과잉으로 함유시키면 HAZ 인성이 열화되므로, 0.05% 이하로 하는 것이 바람직하다.

[ Ti : 0.005 내지 0.05%]

Ti에는 소량의 첨가로, HAZ 인성을 향상시키는 효과가 있다. 이러한 효과는 함유량이 0.005% 이상에서 유효하게 발휘되는데, 0.05%를 초과하여 과잉으로 함유시키면, 강판의 인성 열화의 원인이 된다.

[B: 0.0005 내지 0.01%]

B는 극소량의 첨가로 강판의 담금질성을 향상시키는데 유효한 원소이다. 이러한 효과를 발휘시키기 위해서는 0.0005% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 그 렇지만, B의 함유량이 과잉으로 되어 0.01%를 초과하면, 강판의 인성이 저하되게 된다.

[ Ca : 0.0005 내지 0.005%]

Ca는 개재물의 제어에 의해 강판의 인성을 향상시키는데 유효한 원소이다. 이러한 효과는 함유량이 0.0005% 이상에서 유효하게 발휘되는데, 과잉으로 함유되면, 상기 효과가 포화되므로 0.005% 이하로 하는 것이 좋다.

본 발명의 고강도 강판은, 화학성분 조성 및 상기 수학식 1의 관계를 만족하면, 시멘타이트의 평균 결정립 직경을 0.165㎛ 이하로 제어할 수 있고, 이것에 의해 SR 처리 후의 강도저하를 억제할 수 있는 것으로, 강판의 제조공정에 대해서는, 통상의 방법에 따르면 되지만, 미세 시멘타이트를 얻기 위한 적합한 제조방법으로서는 예컨대 하기 (1) 내지 (3)의 방법(열간압연 조건 및 열처리 조건)을 들 수 있다. 이들 방법을 적용할 때의 바람직한 제조조건에 대하여 설명한다.

(1) 화학성분을 조정한 강재를 용융 제조한 후, 연속주조기로 슬래브를 주조하고, 가열온도: 1000 내지 1200℃ 정도로 가열하여, Ar₃ 변태점 이상의 온도에서 압연을 종료한 후 방치하여 냉각하고, 계속해서 Ac₃ 변태점 이상으로 재가열하고 담금질 처리를 행하고, 이어서 600 내지 700℃의 온도에서 템퍼링 처리를 행한다.

(2) 상기 (1)의 방법과 동일하게 하여, 슬래브을 주조·가열하고, Ar₃ 변태점 이상의 온도에서 압연을 종료한 후, 4℃/초 이상의 냉각속도로 냉각한다.

(3) 상기 (2)의 방법과 동일하게 하여, 슬래브를 주조·가열하고, Ar₃ 변태점 이상의 온도에서 압연을 종료한 후, 4℃/초 이상의 냉각속도로 냉각하고, 또한 600 내지 700℃의 온도에서 템퍼링 처리를 행한다.

상기 어느 방법을 채용하더라도, 슬래브의 가열온도는 1000 내지 1200℃로 하는 것이 바람직하다. 이 온도가 1000℃ 미만에서는, 충분히 오스테나이트 단상 조직이 되지 않은 것으로 되고, 1200℃를 초과하면 이상 입성장이 일어나는 경우가 있다. 또 압연 종료 온도는 Ar₃ 변태점 이상의 온도로 하는 것은, 페라이트가 생성되기 시작하지 않는 온도 영역에서 압하를 완료시킨다고 하는 관점때문이다.

압연(열간압연)을 종료한 후는, (a) 일단 방냉하고, 계속해서 Ac₃ 변태점 이상으로 재가열하고 담금질 처리를 행하거나[상기 (1)의 방법], 또는 (b) 4℃/초 이상의 냉각속도로 냉각하는[상기 (2), (3)의 방법] 것인데, 이들 공정은 페라이트 생성의 억제를 위한 것이다. 즉, 이 공정에서의 가열온도가 Ac₃ 변태점 미만이거나, 냉각속도가 4℃/초 미만에서는 페라이트의 생성에 의해 강도저하가 현저하게 된다.

제조공정에서, 필요에 따라 템퍼링 처리를 행하는 것인데[상기 (2), (3)의 방법], 이 공정은 강도를 적정화시키기 위한 것이다. 즉, 템퍼링 온도가 600℃ 미만에서는 강도가 지나치게 높은 것으로 되고, 700℃를 초과하면 강도가 지나치게 저하되는 것으로 된다.

이렇게 하여 얻어지는 본 발명의 고강도 강판은 시멘타이트가 미세 분산된 것으로 되어, SR 처리 후의 강도저하를 최대한 저하할 수 있음과 아울러, 용접균열이 생기지 않는 용접성도 우수한 것으로 되어, 대형 강제 용기의 소재로서 극히 유용하다.

( 실시예 )

이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명하는데, 하기 실시예는 본 발명을 한정하는 성질의 것은 아니며, 전·후기의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 적당히 변경하여 실시하는 것도 가능하며, 그것들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

하기 표 1에 나타내는 각종 화학성분 조성에서 용융 제조를 행한 후, 연속주조기로 슬래브를 주조하고, 하기 표 2에 나타내는 조건으로 열간압연 및 열처리(담금질, 템퍼링)를 행했다. 강종 B, C 이외에 대해서는, 압연 후에 930℃ 정도의 가열의 담금질 처리를 행하고, 가열온도로부터 200℃까지를 표 2에 나타내는 냉각속도로 수냉하고, 200℃ 이하의 온도는 공냉했다. 또 강종 B, C에 대해서는, 표 2에 나타낸 조건에 의해, 열간압연 후에 직접 담금질 처리를 행했다.

표 2에 나타낸 냉각속도는 판 두께 방향의 평균 냉각속도를 나타내고 있다. 또, 가열온도는 프로세스 컴퓨터에 의해 가열 개시부터 추출까지의 노 내의 분위기 온도, 노 내의 존재 시간을 기초로 하여 계산된 강편의 표면으로부터 이면까지의 온도분포에 따라 t(t: 판 두께)/4부위를 계산한 값이다.

또한 표 1에는, 각 강종의 Ac₃ 변태점 및 Ar₃ 변태점도 나타냈는데, 이들 값은 하기 수학식 2 및 3에 기초하여 구한 것이다(식 중, []은 각 원소의 함유량(질량%), t는 판 두께(mm)를 나타냄).

Ac₃=908-223.7[C]+438.5[P]+30.49[Si]+37.92[V]-34.43[Mn]-23[Ni]

Ar₃=910-310[C]-80[Mn]-20[Cu]-15[Cr]-55[Ni]-80[Mo]+0.35(t-8)

상기와 같이 하여 얻어진 각 강판을 사용하여, 하기의 방법에 의해 시멘타이트의 원 상당 직경을 측정함과 아울러, 하기의 조건에 의해 y형 용접균열 시험(JIS Z 3158)을 행하고, 균열의 유무에 따라 용접성을 평가했다. 또, 각 강판에 대하여, 600℃에서 25시간의 SR 처리를 시행하고, SR 처리 전·후의 인장강도를 하기의 방법(인장시험)에 의해 측정하고, SR 처리 전·후의 강도저하량(△TS)을 측정했다.

[ 시멘타이트 원 상당 직경 측정방법]

각 강판의 t(t: 판 두께)/4부위의 개소를 투과형 전자현미경(TEM)에 의해 배율: 7500배로 약 200㎛의 시야를 10시야 관찰한 후, 이 화상 데이터를 화상해석하여, 면적분률과 개수로부터 시멘타이트의 1개당의 면적을 산출한 결과로부터, 시멘타이트의 절단면을 원으로 가정했을 때의 직경을 원 상당 직경으로 하여 구했다. 이 때, 면적이 0.0005㎛² 이하의 결정립은 노이즈로 판단하여 삭제했다.

[y형 용접균열 시험의 조건]

용접방법: 피복 아크 용접

입열량: 1.7kJ/mm

용접재료: JIS Z 3212 D5816 상당의 용접재료

기온: 20℃, 습도: 60%, 예열온도: 50℃

[인장시험]

SR 처리 전·후의 각 강판 t(t: 판 두께)/4부위로부터, 압연방향에 대해 직각방향으로 JIS Z 2201의 4호 시험편을 채취하고, JIS Z 2241의 요령으로 인장시험을 행하여, 인장강도(TS)를 측정했다. 그리고, SR 처리 전후의 인장강도(TS)의 차에 의해 강도저하량(변화값: △TS)을 측정하고, 이 △TS가 40MPa 미만의 것을 SR 특성이 양호하다고 판정했다.

이것들의 측정결과(SR 처리 전 TS, SR 처리 후 TS, 강도저하량 △TS 및 용접성)를 각 강판의 판 두께와 함께, 하기 표 3에 나타낸다.

이것들의 결과로 다음과 같이 고찰할 수 있다(또한, 하기 No.는 표 2, 3의 실험 No.를 나타냄). No.1 내지 10은, 화학성분 조성과 함께, 상기 수학식 1의 관계를 만족하는 것으로, 이것에 의해 시멘타이트의 원 상당 직경을 작은 상태로 분산시킬 수 있어, 인장강도의 저하량(△TS)을 작게 할 수 있었다.

한편, No. 11, 12, 15 내지 17의 것에서는 본 발명에서 대단히 중요한 원소인 Mn, Cr 및 V 중 어느 하나의 함유량이 본 발명에서 규정하는 범위로부터 벗어나 있고, 또 P값도 7.2 미만으로 되어 있으므로, 시멘타이트의 크기가 0.165㎛보다도 커져서, 강도저하량(△TS)이 커졌다.

No.13, 14의 것에서는 본 발명에서 규정하는 Cr량을 초과하여 함유시킨 강종을 사용하고 있는 것으로, P값이 7.2 이상으로 되어 있어, 상기의 No.1 내지 10과 마찬가지로, 시멘타이트의 조대화를 억제하는 경향이 보였다(상기 도 3). 그렇지만, 예열온도: 50℃의 용접균열 시험에 의해 균열이 발생하고 있고, Cr의 과잉 첨가에 의해 용접성이 악화된다는 문제가 나타나 있다.

이들 데이터에 기초하여 시멘타이트의 원 상당 직경과 강도저하량(△TS)의 관계를 나타낸 것이 상기 도 2이고, P값과 시멘타이트 원 상당 직경의 관계를 나타낸 것이 상기 도 3이다.

도 1은 Mn 함유량이 시멘타이트의 원 상당 직경에 주는 영향을 나타내는 그래프이다.

도 2는 시멘타이트의 원 상당 직경과 강도저하량(△TS)과의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 3은 P값과 시멘타이트의 원 상당 직경과의 관계를 나타내는 그래프이다.

Claims

강판으로서,

C: 0.05 내지 0.18%(「질량%」의 의미. 이하 동일),

Si: 0.10 내지 0.50%,

Mn: 1.2 내지 2.0%,

Al: 0.01 내지 0.10%,

Cr: 0.05 내지 0.30% 및

V: 0.01 내지 0.05%를 각각 함유하고,

하기 수학식 1을 만족하고,

수학식 1

6.7[Cr]+4.5[Mn]+3.5[V]≥7.2(질량%)

(단, [Cr], [Mn] 및 [V]는 각각 Cr, Mn 및 V의 함유량(질량%)을 나타낸다.)

상기 강판의 조직 중의 시멘타이트의 평균 입경이 원 상당 직경으로 0.165㎛ 이하인 강판.
제 1 항에 있어서,

Cu: 0.05 내지 0.8% 및 Ni: 0.05 내지 1% 중 적어도 한쪽을 더 함유하는 강판.
제 1 항에 있어서,

Mo: 0.01 내지 0.3%를 더 함유하는 강판.
제 1 항에 있어서,

Nb: 0.005 내지 0.05%를 더 함유하는 강판.
제 1 항에 있어서,

Ti: 0.005 내지 0.05%를 더 함유하는 강판.
제 1 항에 있어서,

B: 0.0005 내지 0.01%를 더 함유하는 강판.
제 1 항에 있어서,

Ca: 0.0005 내지 0.005%를 더 함유하는 강판.