KR20100044106A

KR20100044106A - 후강판

Info

Publication number: KR20100044106A
Application number: KR1020090099040A
Authority: KR
Inventors: 히데노리 나꼬; 요시또미 오까자끼; 데쯔시 데우라; 다까시 스기따니; 도꾸따까 다니; 마사히또 가네꼬; 사또시 시모야마
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2008-10-20
Filing date: 2009-10-19
Publication date: 2010-04-29
Also published as: CN101724780B; CN102321842A; KR101119378B1; CN101724780A

Abstract

본 발명의 과제는, 대입열 용접을 행한 경우라도 HAZ 인성이 우수한 후강판을 제공하는 것이다.

본 발명의 후강판은, 소정의 화학 성분 조성을 만족하는 동시에, 원상당 직경으로 0.05㎛ 미만의 Ti 함유 질화물이 1㎟당 5.0×10⁶개 이상, 원상당 직경으로 0.05 내지 1.0㎛의 Ti 함유 질화물이 1㎟당 1.0×10⁵개 이상 및 원상당 직경으로 1.0㎛ 초과의 Ti 함유 질화물이 1㎟당 5개 이하 존재하는 것이다.

후강판, 대입열 용접, Ti 함유 질화물, HAZ 인성, 섬 형상 마르텐사이트

Description

후강판 {THICK STEEL PLATE}

본 발명은, 교량이나 고층 건조물, 선박 등의 용접 구조물에 적용되는 후강판에 관한 것으로, 특히 대입열 용접 후의 열영향부(이하, 단순히「HAZ」라 하는 경우가 있음)의 인성이 우수한 후강판 또는 대입열 용접 후의 모재(강판) 및 HAZ 인성이 우수한 후강판에 관한 것이다.

최근, 상기 각종 용접 구조물의 대형화에 수반하여, 판 두께가 50㎜ 이상인 후강판의 용접이 불가피하게 되어 있다. 이로 인해, 모든 분야에 있어서, 용접시공 효율의 개선이라고 하는 관점에서, 50kJ/㎜ 이상의 대입열 용접이 지향되는 상황이다.

그러나 대입열 용접을 행하면, HAZ가 고온의 오스테나이트 영역까지 가열되고 나서 서랭되므로, HAZ부(특히, HAZ부의 본드부 부근)의 조직이 조대화되어, 그 부분의 인성이 열화되기 쉽다고 하는 문제가 있다. 이러한 HAZ부에 있어서의 인성(이하,「HAZ 인성」이라 하는 경우가 있음)을 양호하게 확보하는 것이, 오랜 세월의 과제로 되어 있다.

대입열 용접시에 있어서의 HAZ 인성의 열화 방지를 위한 기술은, 지금까지도 다양하게 제안되고 있다. 이러한 기술의 대표예로서는, 예를 들어 특허 문헌 1 내지 6에 개시되는 바와 같이, 강재 중에 미세한 TiN을 분산 석출시킴으로써, 대입열 용접을 행하였을 때의 HAZ에서 발생하는 오스테나이트립의 조대화를 억제하여, HAZ 인성의 열화를 억제한 강재가 제안되어 있다. 그러나 이들의 기술에서는, 용접 금속이 1400℃ 이상의 고온이 되면, HAZ 중 특히 용접 금속에 근접한 부위(본드부)에 있어서, 용접시에 받는 열에 의해 상기 TiN이 고용 소실되어 버려, HAZ 인성의 열화를 충분히 억제할 수 없다고 하는 문제가 있다.

또한, 특허 문헌 7에는, 입경이 0.1㎛를 초과하는 조대 TiN의 생성을 억제하기 위해, 입경이 0.01 내지 0.1㎛인 미세 TiN의 분포의 적정화를 도모함으로써, HAZ 인성의 개선을 도모하는 기술도 제안되어 있다. 그러나 미세 TiN의 분포의 적정화를 도모하는 것만으로는, 충분한 HAZ 인성을 확보할 수는 없다.

그런데 본 발명자들은, 용접시에 고온의 열영향을 받은 경우라도 HAZ의 인성이 열화되지 않는 강재를 특허 문헌 8에 먼저 제안하고 있다. 이 기술에서는, 강재에 N을 다량으로 첨가하고, 또한 Ti와 B의 첨가 밸런스를 적절하게 제어함으로써, 용접 후에도 미고용으로 존재하는 TiN의 양을 증가시켜 HAZ 인성을 개선하는 것이다.

또한 본 발명자들은, 용접용 강 중에 존재하는 TiN계 개재물 중에 Nb를 적극적으로 함유시키는 동시에 Ti/Nb비를 제어하고, 입경이 0.01 내지 0.25㎛인 개재물의 개수를 1㎟당 1.0×10⁴개 이상으로 함으로써, 폭 넓은 입열 범위에서의 HAZ 인성 을 확보하는 기술도 제안하고 있다(예를 들어, 특허 문헌 9).

그러나 이들의 기술에 의해서도, 용접시에 받는 열에 의해 상기 TiN이 고용 소실되어 버리는 것은 피할 수 없어, HAZ 인성이 약간 열화된다고 하는 문제가 있다. 이러한 점에서, Ti 함유 질화물의 소실을 보충하는 수단으로서, 산화물을 Ti 함유 질화물 생성 사이트로서 활용하는 기술(예를 들어, 특허 문헌 10)이나, 고온에서 안정된 산화물을 핀 고정 입자로서 이용하는 기술(예를 들어, 특허 문헌 11, 12) 등이 제안되어 있다.

또한 특허 문헌 13에는, 산화물 등의 개재물을 기점으로 한 입내 페라이트의 생성을 촉진함으로써 HAZ 조직을 미세화하여, HAZ 인성을 확보하는 기술이 제안되어 있다. 그러나 이들 산화물 등의 개재물 활용 기술은, 인성에 악영향을 미치는 조대 개재물을 생성시키기 쉽고, 또한 일반적으로 산화물 등의 개재물은 TiN계 개재물에 비해 수가 적기 때문에, 안정된 HAZ 인성이 얻어지기 어렵다.

그러나 산화물은 Ti 함유 질화물에 비해 수가 적어, 충분한 HAZ 인성이 얻어지지 않는다고 하는 문제가 있다. 또한, 산화물을 활용하는 기술에서는, 조대 산화물 생성에 의한 모재 및 HAZ의 인성 편차를 초래하기 쉬워, 안정적으로 모재 및 HAZ의 인성을 양호하게 할 수 없다고 하는 문제가 있다. 게다가 미세한 조직이 형성되어도, 조대한 Ti 함유 질화물이나 섬 형상 마르텐사이트(MA)가 존재하면, 그것이 취성 파괴의 기점으로서 작용함으로써 인성의 편차를 초래하게 된다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공고 소55-26164호 공보

[특허 문헌 2] 일본 특허 출원 공개 제2003-166017호 공보

[특허 문헌 3] 일본 특허 출원 공개 제2003-213366호 공보

[특허 문헌 4] 일본 특허 출원 공개 제2001-20031호 공보

[특허 문헌 5] 일본 특허 출원 공개 제2008-121074호 공보

[특허 문헌 6] 일본 특허 출원 공개 제2003-160834호 공보

[특허 문헌 7] 일본 특허 출원 공개 제2001-98340호 공보

[특허 문헌 8] 일본 특허 출원 공개 제2005-200716호 공보

[특허 문헌 9] 일본 특허 출원 공개 제2004-218010호 공보

[특허 문헌 10] 일본 특허 출원 공개 제2003-321728호 공보

[특허 문헌 11] 일본 특허 출원 공개 제2007-100213호 공보

[특허 문헌 12] 일본 특허 출원 공개 제2005-336602호 공보

[특허 문헌 13] 일본 특허 출원 공개 제2008-223081호 공보

본 발명은 이러한 상황에 비추어 이루어진 것이며, 그 목적은 대입열 용접을 행한 경우라도 HAZ 인성이 양호한 강판을 제공하는 것, 또한 HAZ 인성이 우수한 동시에, 모재 자체의 인성도 우수한 후강판을 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결할 수 있었던 본 발명에 관한 후강판이라 함은, C:0.03 내지 0.15질량％, Si:0.25질량％ 이하(0질량％를 포함함), Mn:1.0 내지 2.0질량％, P:0.03질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음), S:0.015질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음), Al:0.005 내지 0.05질량％, Ti:0.010 내지 0.080질량％, Nb:0.002 내지 0.10질량％, Ca:0.0005 내지 0.010질량％ 및 N:0.002 내지 0.020질량％를 각각 함유하고, 잔량부가 철 및 불가피 불순물이며,

원상당 직경으로 0.05㎛ 미만의 Ti 함유 질화물이 1㎟당 5.0×10⁶개 이상,

원상당 직경으로 0.05 내지 1.0㎛의 Ti 함유 질화물이 1㎟당 1.0×10⁵개 이상,

및 원상당 직경으로 1.0㎛ 초과의 Ti 함유 질화물이 1㎟당 5개 이하 존재하는 점에 요지를 갖는다. 이러한 후강판으로 함으로써 HAZ 인성이 양호해진다.

또한, 상기「원상당 직경」이라 함은, Ti 함유 질화물의 크기에 착안하여, 그 면적이 동등해지도록 상정한 원의 직경을 구한 것으로, 투과형 전자 현미 경(TEM)이나 주사형 전자 현미경(SEM)의 관찰면 상에서 확인되는 질화물인 것이다. 본 발명에서 대상으로 하는 Ti 함유 질화물은, TiN은 물론, Ti의 일부(원자비로 50％ 이하 정도)를 다른 질화물 형성 원소(예를 들어, Nb, Zr, V 등)로 치환한 질화물도 포함하는 취지이다.

본 발명의 후강판에 있어서는, 또한 표면으로부터 깊이 t/4(t:판 두께)의 위치에서의 섬 형상 마르텐사이트의 면적 비율이 5％ 이하이도록 하면, HAZ 인성이 우수한 동시에, 모재 자체의 인성도 향상되므로 바람직하다.

또한, Ni:1.5질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음), Cu:1.5질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음), Cr:1.5질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음) 및 Mo:1.5질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 더 포함하는 것도 본 발명의 후강판의 바람직한 형태이다.

혹은, Ni:1.5질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음), Cu:1.5질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음), Cr:1.5질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음) 및 Mo:1.5질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 동시에, 하기 (1)식으로 나타내어지는 A값이, 125≤A≤200인 동시에, 하기 (2)식으로 나타내어지는 G값과의 사이에, A/G≥4350의 관계를 갖도록 조정하는 것도, 본 발명의 후강판의 다른 바람직한 형태이다.

[식 (1), (2) 중, [ ]는 각 원소의 함유량(질량％)을 나타냄]

본 발명의 후강판에는, 필요에 따라 (a) V:0.1질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음), (b) B:0.005질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음), (c) Zr:0.02질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음), REM:0.02질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상 등을 더 함유시키는 것도 유용하고, 이러한 원소를 함유함으로써 그 종류에 따라서 후강판의 특성이 더욱 개선되게 된다.

본 발명에 따르면, 강판의 화학 성분 조성을 적절한 범위 내에 포함하는 동시에, Ti 함유 질화물을 그 크기에 따라서 적절하게 분산시키고 있으므로, 용접 열영향부(HAZ)의 인성 개선을 도모한 후강판을 실현할 수 있었다.

또한, 조직 중의 섬 형상 마르텐사이트의 면적 비율도 억제함으로써, 모재 및 용접 열영향부(HAZ)의 인성 개선을 더욱 도모한 후강판을 실현할 수 있었다.

또한, 베이나이트 변태의 구동력에 상당하는 A값을 제어하는 동시에, 오스테나이트립계 에너지에 영향을 미치는 G값과 상기 A값의 관계(A/G)도 적절하게 제어함으로써, HAZ 인성을 한층 더 향상시킨 후강판을 실현할 수 있었다.

본 발명자들은, 용접시의 고온에 있어서도 용융되고 남는 Ti 함유 질화물(이하, TiN으로 대표하는 경우가 있음)을 증가시키는 것에 성공하고 있는 것이지만(상기 특허 문헌 9), 이러한 기술을 기본으로 하여 HAZ 인성을 더욱 개선하기 위해 연구를 거듭하였다.

지금까지 제안되어 온 기술에서는, 가능한 한 미세한 TiN을 다량으로 분산시키는 것이 HAZ 인성을 향상시키는 면에서 유효한 수단이라고 여겨지고 있었던 것이지만, HAZ 인성을 양호하게 하는 면에서, 오히려 원상당 직경으로 0.05 내지 1.0㎛ 정도의 크기의 TiN(즉, Ti 함유 질화물)의 개수를 증가시키도록 제어하면 좋은 것을 발견하였다.

또한, 보다 미세한 TiN(원상당 직경으로 0.05㎛ 미만인 것)은, HAZ 인성보다도 오히려 모재의 인성을 양호하게 하는 면에서 필요한 것도 판명되었다. 이러한 미세 TiN과 상기와 같은 크기(원상당 직경으로 0.05 내지 1.0㎛)의 TiN을 혼재하여 분산시키는 동시에, 조대한(원상당 직경으로 1.0㎛ 초과) TiN의 생성을 억제하면, HAZ의 인성이 우수한 후강판을 실현할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 후강판에 있어서는, 후술하는 제어에 의해 각종 크기의 TiN을 적절하게 분산시킨 것이지만, 이들의 요건을 규정한 이유는 하기와 같다.

[원상당 직경으로 0.05㎛ 미만의 TiN이 1㎟당 5.0×10⁶개 이상]

원상당 직경으로 0.05㎛ 미만의 TiN은, 압연시의 오스테나이트립(γ립)의 조대화를 억제하여, HAZ나 모재의 인성을 확보하기 위해 필요하다. 이 크기의 TiN의 개수가 1㎟당 5.0×10⁶개(5.0×10⁶개/㎟)보다 적으면 안정된 모재 인성이 얻어지지 않는다.

[원상당 직경으로 0.05 내지 1.0㎛의 TiN이 1㎟당 1.0×10⁵개 이상]

원상당 직경으로 0.05 내지 1.0㎛의 TiN은, HAZ에 있어서의 γ립 조대화를 억제하여 양호한 HAZ 인성을 확보하기 위해 필요하다. 이 크기의 TiN의 개수가 1㎟당 1.0×10⁵개(1.0×10⁵개/㎟)보다 적으면 안정된 HAZ 인성이 얻어지지 않는다. 또한, TiN의 크기가 0.05㎛보다도 작은 것에서는, 모재 인성에 기여하지만, 대입열 용접에 있어서 용이하게 용해되어 HAZ 인성 개선에의 기여가 적어진다. 또한, 크기가 1.0㎛보다 커지면 모재 및 HAZ의 인성에 악영향을 미치게 된다.

[원상당 직경으로 1.0㎛ 초과의 TiN이 1㎟당 5개 이하]

원상당 직경으로 1.0㎛ 초과의 조대한 TiN은, 모재 및 HAZ의 인성에 악영향을 미치므로, 가능한 한 적은 쪽이 좋다. 이러한 관점에서 본 발명에서는, 원상당 직경으로 1.0㎛ 초과의 TiN은 1㎟당 5개 이하(5개/㎟ 이하)로 규정하였다.

또한, 소정 위치의 섬 형상 마르텐사이트(MA)의 생성을 억제하도록 하면, HAZ 인성에 부가하여, 모재의 인성도 더욱 우수한 후강판을 실현할 수 있는 것을 발견하였다.

본 발명의 후강판에 있어서, 섬 형상 마르텐사이트(MA)의 면적 비율을 소정의 범위 내로 한 이유는 하기와 같다.

[표면으로부터 깊이 t/4(t:판 두께)의 위치에서의 섬 형상 마르텐사이트의 면적 비율이 5％ 이하]

본 발명의 후강판은, 그 조직은 기본적으로 페라이트나 베이나이트로 이루어지는 것이지만, 섬 형상 마르텐사이트(MA)는 취성 파괴 기점으로서 작용하여 모재 인성에 악영향을 미치므로, 섬 형상 마르텐사이트의 면적 비율은 5％ 이하로 억제할 필요가 있고, 이 면적 비율이 5％를 초과하면 안정된 모재 인성이 얻어지지 않게 된다. 또한, 섬 형상 마르텐사이트의 면적 비율의 규정 위치를「표면으로부터 깊이 t/4(t:판 두께)의 위치」로 한 것은, 강판의 특성을 나타내는 대표적인 위치로서 선택한 것이다.

상기와 같은 TiN의 분산 상태 및 마이크로 조직(섬 형상 마르텐사이트의 면적 비율)을 실현하기 위해서는, 용강에 있어서 Al 및 Ca의 첨가순을 Al→Ca로 하고, 주입(鑄入)까지의 유지 시간을 10분 이상, 90분 미만으로 제어한 후에, 주조시의 1500 내지 1400℃에 있어서의 냉각 시간을 600초 이내로 하는 동시에, 압연 전 가열 조건을 1050 내지 1200℃×2 내지 5 시간으로 제어한 후, 조압연을 900℃ 이상에서 실시하고, 또한 압연 후의 냉각을 냉각 속도 : 2 내지 15℃/초, 냉각 정지 온도를 300 내지 500℃로 하여 행하면 좋다. 각 요건의 규정 이유는 다음과 같다.

[용강에 있어서 Al 및 Ca의 첨가순을 Al→Ca]

이들 원소의 첨가 순서를 Ca→Al로 하면, 용강 중에 Ca 산화물 및 Al 산화물이 생성된다. 이들 산화물은, 조대 TiN의 생성 기점이 되기 쉬워, 원상당 직경으로 1.0㎛ 초과의 조대 TiN 증가에 의한 모재 및 HAZ의 인성 열화를 초래하게 된다. 이에 대해, Al→Ca의 순서로 첨가하면, TiN의 생성 기점이 되기 어려운 Ca-Al 복합 산화물이 생성되어, 조대 TiN의 생성이 억제되게 된다.

[주입까지의 유지 시간(T1)을 10분 이상, 90분 미만]

주입까지의 유지 시간(T1)은, Ca-Al 복합 산화물의 생성 상황에 영향을 미치 는 요건이며, 이 유지 시간(T1)이 10분 미만에서는 Ca-Al 복합 산화물이 충분히 생성되지 않아, 조대 TiN의 생성 증가에 의한 모재 및 HAZ의 인성 열화를 초래하게 된다. 한편, 이 유지 시간(T1)이 90분 이상이 되면, 복합 산화물이 조대화되어 모재 및 HAZ의 인성에 악영향을 미치게 된다.

[주조시의 1500 내지 1400℃에 있어서의 냉각 시간(T2)을 600초 이내]

주조시의 1500 내지 1400℃에 있어서의 냉각 시간(T2)이 600초를 초과하면, 조대 TiN의 생성량이 증가하고, 원상당 직경으로 0.05 내지 1.0㎛의 TiN의 생성량이 감소하여, 충분한 모재 인성 및 HAZ 인성을 확보할 수 없게 된다.

[압연 전 가열 조건 : 1050 내지 1200℃×2 내지 5 시간]

이 압연 가열 조건은, TiN의 형태에 영향을 미치는 것이며, 이때의 가열 온도(Th)가 1050℃보다도 낮거나, 또는 가열 시간(T3)이 2시간보다도 짧으면, 원상당 직경으로 0.05 내지 1.0㎛의 TiN이 충분히 얻어지지 않는다. 가열 온도(Th)가 1200℃보다도 높아지거나, 가열 시간(T3)이 5시간보다도 길어지면, TiN의 오스트발트 성장이 촉진되어, 원상당 직경으로 0.05㎛의 미만의 TiN이 충분히 얻어지지 않는다.

[조압연을 900℃ 이상에서 실시]

조압연의 온도[조압연 종료 온도(Tf)]가 900℃ 미만에서는, 원상당 직경으로 0.05㎛ 미만의 TiN이 충분히 얻어지지 않아, 모재 인성이 열화되게 된다.

[압연 후의 냉각 속도(Rc) : 2 내지 15℃/초, 냉각 정지 온도(Ts)를 300 내지 500℃]

압연 후의 냉각 속도(Rc)가 2℃/초보다도 느려지면 조대한 페라이트가 생성되어 모재 인성이 열화되게 되고, 15℃/초보다도 빨라지면 섬 형상 마르텐사이트(MA)의 생성량이 증가하여 모재 인성이 열화되게 된다. 또한, 냉각 정지 온도(Ts)가 300℃ 미만에서는, 섬 형상 마르텐사이트(MA)의 생성량이 증가하여, 모재 인성이 열화되게 된다. 또한, 냉각 정지 온도(Ts)가 500℃를 초과하면, 연질 조직이 증가하여, 강도가 저하되게 된다. 또한, 냉각 정지 온도(Ts)가 300℃ 미만이 되는 경우라도, 그 후 500℃ 정도에서의 템퍼링 처리를 행함으로써 안정된 인성을 얻을 수 있다.

다음에, 본 발명의 후강판(모재)에 있어서의 화학 성분 조성에 대해 설명한다. 상기한 바와 같이, 본 발명의 후강판은 TiN의 분포 상태 및 소정 위치에서의 마이크로 조직을 만족하고 있어도, 각각의 화학 성분(원소)의 함유량이 적정 범위 내에 없으면, 우수한 HAZ 인성이나 모재 인성을 달성할 수 없다. 따라서, 본 발명의 후강판에서는, TiN(TiN 함유 질화물)의 분포 상황이 양호한 것에 부가하여, 각각의 화학 성분의 양이, 이하에 기재하는 바와 같은 적정 범위 내에 있는 것도 필요하다. 특히, Si 함유량을 0.02질량％ 이하로 하는 것은, 조대 Ti 함유 질화물의 생성을 저감하여, 더욱 양호한 모재 인성 및 HAZ 인성을 확보하는 면에서 매우 유용하다.

[C:0.03 내지 0.15질량％]

C는 강판의 강도를 확보하기 위해 빠뜨릴 수 없는 원소이다. C 함유량이 0.03질량％ 미만에서는, 강판의 강도를 확보할 수 없다. 바람직하게는 0.04질량％ 이상이다. 그러나 C 함유량이 과잉이 되면, 경질인 섬 형상 마르텐사이트(MA)가 많이 생성되어 HAZ 인성이나 모재의 인성 열화를 초래하게 된다. 따라서 C 함유량은 0.15질량％ 이하(바람직하게는 0.12질량％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.10질량％ 이하, 한층 바람직하게는 0.09질량％ 이하)로 억제할 필요가 있다.

[Si:0.25질량％ 이하(0％를 포함함)]

Si는, 고용 강화에 의해 강판의 강도를 확보하는 데 유용한 원소이지만, 가능한 한 저감함으로써 Ti 함유 질화물의 조대화를 억제하여 모재 및 HAZ의 인성을 양호하게 할 수 있다. Si 함유량이 과잉이 되면, 경질인 섬 형상 마르텐사이트(MA)가 많이 생성되어 모재의 인성 열화를 초래하게 된다. 따라서 Si 함유량은, 적어도 0.25질량％ 이하로 억제할 필요가 있다. 특히, 조대 Ti 함유 질화물의 생성을 저감하여, 더욱 양호한 모재 인성 및 HAZ 인성을 확보하기 위해서는, Si 함유량은 0.15질량％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.05질량％ 이하로 하는 것이 한층 바람직하고, 0.02질량％ 이하로 하는 것이 매우 바람직하다.

[Mn:1.0 내지 2.0질량％]

Mn은, 강판의 강도를 확보하는 면에서 유용한 원소이며, 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는 1.0질량％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 바람직하게는 1.2질량％ 이상, 더욱 바람직하게는 1.4질량％ 이상이다. 그러나 2.0질량％를 초과하여 과잉으로 함유시키면 HAZ의 강도가 지나치게 상승하여 인성이 열화되므로, Mn 함유량은 2.0질량％ 이하로 한다. 바람직하게는 1.8질량％ 이하, 더욱 바람직하게는 1.7질량％ 이하이다.

[P:0.03질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음)]

불순물 원소인 P는, 입계 파괴를 일으키기 쉬워 인성에 악영향을 미치므로, 그 양은 가능한 한 적은 것이 바람직하다. 인성을 확보한다고 하는 관점에서 보아, P 함유량은 0.03질량％ 이하로 억제할 필요가 있고, 바람직하게는 0.02질량％ 이하로 한다. 그러나 공업적으로, 강 중의 P를 0질량％로 하는 것은 곤란하다.

[S:0.015질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음)]

S는, 모재의 인성을 열화시키는 불순물이며, 그 양이 가능한 한 적은 것이 바람직하다. 모재 인성을 확보한다고 하는 관점에서 보아, S 함유량은 0.015질량％ 이하로 억제할 필요가 있고, 바람직하게는 0.010질량％ 이하로 한다. 그러나 공업적으로, 강 중의 S를 0질량％로 하는 것은 곤란하다.

[Al:0.005 내지 0.05질량％]

전술한 바와 같이, Ca에 앞서 첨가함으로써, 조대 TiN의 정출을 억제하는 데 유용한 원소이다. 이러한 효과를 발휘시키기 위해서는, 그 함유량은 0.005질량％ 이상으로 할 필요가 있지만, 그 함유량이 과잉이 되면 조대 TiN이 생성되어 모재 및 HAZ의 인성이 열화되므로, 0.05질량％ 이하로 억제할 필요가 있다. Al 함유량의 바람직한 하한은 0.010질량％이고, 바람직한 상한은 0.04질량％이다.

[Ti:0.010 내지 0.080질량％]

Ti는, N과 반응하여 다양한 크기의 질화물을 형성하여 모재 및 HAZ의 인성 향상에 기여하는 원소이다. 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, Ti는 0.010질량％ 이상 함유시키는 것이 필요하고, 바람직하게는 0.012질량％ 이상으로 한다. 그러나 과잉으로 함유하면, 조대한 TiN이 많이 생성되어 모재 및 HAZ의 인성을 열화시키므로, 0.080질량％ 이하로 억제해야 한다. 바람직하게는 0.060질량％ 이하로 하는 것이 좋다.

[Nb:0.002 내지 0.10질량％]

Nb는 탄질화물로서 석출되고, γ립 조대화를 억제함으로써 모재 인성을 양호하게 하는 데 유효하게 작용하는 원소이다. 이러한 효과는, Nb 함유량이 0.002질량％ 이상에서 유효하게 발휘되지만, 그들의 효과를 보다 유효하게 발휘시키기 위해서는 0.005질량％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 그러나 Nb 함유량이 과잉이 되면, 조대한 탄질화물의 석출을 초래하여 모재 인성이 열화되므로, 0.10질량％ 이하(바람직하게는 0.08질량％ 이하)로 할 필요가 있다.

[Ca:0.0005 내지 0.010질량％]

Ca는 Al의 이후에 첨가함으로써, 조대 TiN의 정출을 억제하는 데 유효한 원소이다. 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, Ca는 0.0005질량％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 바람직하게는 0.0008질량％ 이상이다. 그러나 Ca 함유량이 과잉이 되면, 조대한 산화물이 생성되어 모재 및 HAZ의 인성이 열화되기 때문에, 0.010질량％ 이하로 할 필요가 있다. 바람직하게는 0.008질량％ 이하이다.

[N:0.002 내지 0.020질량％]

N은, 고온에서 용융되고 남는 질화물(Ti 함유 질화물)을 형성함으로써, 모재 및 HAZ의 인성을 확보하는 면에서 유용한 원소이다. N 함유량을 0.002질량％ 이상(바람직하게는 0.003질량％ 이상)으로 함으로써, 소정의 Ti 함유 질화물을 확보 할 수 있다. 그러나 N 함유량이 과잉이 되면, 고용 N량이 증대하여 변형 시효에 의해 모재 및 HAZ의 인성이 열화된다. 따라서 N은 0.020질량％ 이하로 억제할 필요가 있고, 바람직하게는 0.018질량％ 이하로 한다.

본 발명에서 규정하는 함유 원소는 상기와 같으며, 잔량부는 철 및 불가피적 불순물이고, 상기 불가피적 불순물로서 원료, 자재, 제조 설비 등의 상황에 따라 반입되는 원소(예를 들어, Sn, As, Pb 등)의 혼입이 허용될 수 있다. 또한, 하기 원소를 더욱 적극적으로 함유시키는 것도 유효하고, 함유되는 성분의 종류에 따라서 강판의 특성이 더욱 개선된다.

[Ni:1.5질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음), Cu:1.5질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음), Cr:1.5질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음) 및 Mo:1.5질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상]

Ni, Cu, Cr 및 Mo는, 모두 강판의 고강도화에 유효한 원소이며, 그 효과는 그 함유량이 증가함에 따라 증대되지만, 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는 모두 0.05질량％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.10질량％ 이상으로 한다. 그러나 이들의 원소의 함유량이 과잉이 되면, 강도의 과대한 상승을 초래하여, 모재 및 HAZ의 인성이 열화되기 때문에, 모두 1.5질량％ 이하로 억제하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1.2질량％ 이하이다.

[V:0.1％ 이하(0％를 포함하지 않음)]

V는 탄질화물로서 석출되고, γ립 조대화를 억제함으로써 모재 인성을 양호하게 하는 데 유효하게 작용하는 원소이다. 이러한 효과는, 그 함유량이 증가함에 따라 증대되지만, 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는 0.002％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다(보다 바람직하게는 0.005％ 이상). 그러나 V 함유량이 과잉이 되면, 조대한 탄질화물의 석출을 초래하여 모재 인성이 열화되기 때문에, 0.1％ 이하(바람직하게는 0.08％ 이하)이다.

[B:0.005％ 이하(0％를 포함하지 않음)]

B는, 조대한 입계 페라이트의 생성을 억제함으로써, 모재 및 HAZ의 인성을 향상시키는 데 유효한 원소이다. 이러한 효과는, 그 함유량이 증가함에 따라 증대되지만, 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는 0.0010％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다(보다 바람직하게는 0.0015％ 이상). 그러나 B 함유량이 과잉이 되면, 오스테나이트립계에서의 BN의 석출을 초래하여 모재 및 HAZ의 인성이 열화되므로, 0.0050％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.0040％ 이하로 하는 것이 좋다.

[Zr:0.02％ 이하(0％를 포함하지 않음) 및/또는 REM:0.02％ 이하(0％를 포함하지 않음)]

Zr 및 REM(희토류 원소)은, 산화물을 미세화함으로써 HAZ의 인성 향상에 기여하는 원소이다. 이러한 효과는, 그 함유량이 증가함에 따라 증대되지만, 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는 모두 0.0001％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다(보다 바람직하게는 0.0005％ 이상). 그러나 과잉으로 함유시키면, 산화물이 조대해져 모재 및 HAZ의 인성을 열화시키므로, 모두 0.02％ 이하로 억제해야 한다. 바람직하게는 0.015％ 이하로 한다. 또한, 본 발명에 있어서, REM(희토류 원소)이 라 함은, 란타노이드 원소(La로부터 Ln까지의 15원소) 및 Sc(스칸듐)과 Y(이트륨)를 포함하는 의미이다.

그런데, 본 발명의 후강판에, 상기 Ni, Cu, Cr, Mo 중 어느 1종 이상을 함유시키는 경우에는, 상술한 TiN의 제어에 부가하여, 합금 원소 첨가량의 최적화에 의한 베이나이트 변태 구동력의 제어를 행함으로써 가일층의 HAZ 인성을 개선하는 것이 가능해진다. 본 발명자들은, 이 베이나이트 변태 구동력 제어에 의한 HAZ의 베이나이트 조직을 미세화하는 기술에 착안하여, 더욱 검토를 거듭하였다. 그 결과, HAZ의 베이나이트 조직의 사이즈에는 베이나이트 변태 구동력 이외의 인자도 영향을 미치고 있는 것을 알 수 있고, 구체적으로는 오스테나이트립계 에너지가 영향을 미치고 있는 것이 명백해졌다.

따라서, 본 발명에서는 (i) 베이나이트 변태 구동력에 상당하는 A값을 제어하는 동시에, (ii) 오스테나이트립계 에너지에 영향을 미치는 G값을 규정하고, A/G를 제어하는 것을 권장한다. 이와 같이 함으로써, 입계에 있어서의 베이나이트의 핵 생성 빈도가 증가하여 HAZ에 있어서의 베이나이트 조직의 미세화를 달성할 수 있어, HAZ 인성이 더욱 향상된다.

(i)에 대해

우선, 베이나이트 변태의 구동력과 각종 합금의 영향에 대해 검토하였다. 베이나이트 변태의 형성 과정을 고려하면, 그 구동력은 베이나이트 변태의 구동력이 발생하기 시작하는 온도(이하,「T₀ 온도」라 함)와, 실제로 베이나이트 변태가 일어나는 온도(이하,「B_S점」이라 함)의 차로 설명할 수 있을 것이라 생각되었다.

따라서, 각각의 온도(T₀ 온도, B_S점)에 대한 합금 원소의 영향에 대해 거듭 검토하였다. T₀ 온도에 대해서는, 열역학 계산으로 산출할 수 있으므로, 열역학 계산 소프트웨어(Thermo-calc, CRC 종합 연구소로부터 구입 가능)를 이용하여 각 합금 원소의 영향에 대해 검토하고, 각 원소의 영향에 대해 정식화하였다. 한편, B_S점에 대해서는 이론적으로 산출할 수 없으므로 실험값을 이용하였다. 즉, 조성이 상이한 복수의 강종에 대해, 후술하는 실시예의 조건(1400℃로 가열하여 60초 유지한 후, 800 내지 500℃의 온도 범위를 500초간 냉각)으로 열사이클 시험을 행하였을 때의 B_S점을 구하고, 각 원소의 영향을 회귀 분석에 의해 정식화하였다. 얻어진 양 식(T₀ 온도, B_S점)의 차를 취하여, (T₀ 온도 - B_S점)의 식으로 함으로써, 하기 (1)식으로 나타내어지는 A값을 구할 수 있었던 것이다.

본 발명에서는, 상기 (1)식으로 나타내어지는 A값을 125≤A≤200으로 한다. A값이 125 미만이면, 충분한 변태 구동력을 확보할 수 없으므로 베이나이트 조직이 조대화된다. 한편, A값이 200을 초과하면 마르텐사이트 변태가 발생해 버려, 경질의 마르텐사이트 상(相)에 의해 HAZ 인성이 열화된다. A값은 바람직하게는 135≤A≤180이다.

(ii)에 대해

다음에, 오스테나이트립계 에너지와 각종 합금 원소의 영향에 대해 검토하였다. 일반적으로, Nb나 B는 오스테나이트립계 에너지를 낮추는 원소로서 알려져 있다. 따라서, 동일한 정도의 A값을 갖고 Nb량 및 B량을 변화시킨 강종을 몇 가지 준비하고, 각각에 대해 HAZ에 있어서의 베이나이트 조직 사이즈를 측정하였다. 그 결과, 베이나이트 조직 사이즈에 대한 B량의 영향은 Nb량의 약 5배였으므로, 오스테나이트립계 에너지에 영향을 미치는 지표로서, G = [Nb] + 5[B]를 이용하는 것으로 하였다. 입계 에너지를 낮추는 작용을 갖는 Nb나 B의 함유량이 많아지면, 하기 (2)식으로부터 명백한 바와 같이 G값은 커지는 것이며, G의 값이 큰 것은, 즉 오스테나이트립계 에너지가 작은 것을 의미하고 있다. 또한, 본 발명에 있어서 B(붕소)는 임의 원소이므로, B를 포함하지 않는 경우는 [B] = 0으로 하여 G값을 계산하는 것으로 한다.

오스테나이트립계 에너지가 낮으면(즉, 상술한 G값이 크면), 오스테나이트립계는 안정적이고, 그 안정된 입계를 없애는 입계 베이나이트는 생성되기 어려워진다. 즉, 베이나이트 변태 구동력에 상당하는 A값을 소정 이상 확보하였다고 해도, 오스테나이트립계 에너지가 낮은(G값이 큰) 경우는, 베이나이트 변태는 생성되기 어려워진다. 따라서, 본 발명에서는 A/G를 제어하는 것으로 하고, A/G≥4350으로 하였다. A/G가 4350 미만이면, 입계 베이나이트의 핵 생성 빈도가 저하되어, 조대 베이나이트 조직이 형성된다. A/G는 바람직하게는 4400 이상이다. 또한 G값의 상 한은 특별히 한정되지 않지만, 대체로 50000 이하이다.

본 발명은 후강판에 관한 것이며, 상기 분야에 있어서 후강판이라 함은, JIS에서 정의되는 바와 같이, 일반적으로 판 두께가 3.0㎜ 이상인 것을 가리킨다. 단, 본 발명의 후강판은, 판 두께가 50㎜ 이상이 되는 강판에 대해, 입열량이 50kJ/㎜ 이상인 대입열 용접을 행해도 양호한 HAZ 인성을 나타내는 것이므로, 이러한 두께가 있는 강판에 적용하는 것은 바람직한 형태이지만, 본 발명의 강판의 두께는 50㎜ 이상인 것에 한정되지 않으며, 그 미만이 되는 강판에의 적용을 배제하는 것은 아니다.

이와 같이 하여 얻어지는 본 발명의 후강판은, 예를 들어 교량이나 고층 건조물, 선박 등의 구조물의 재료로서 사용할 수 있고, 소입열 내지 중입열 용접은 물론 대입열 용접에 있어서도, 모재 및 용접 열영향부의 인성 열화를 방지할 수 있다.

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

[제1 실시예]

하기 표 1, 표 2에 나타내는 조성의 강을, 하기 표 3, 표 4에 나타낸 조건[Al, Ca의 첨가순, 주입까지의 유지 시간(T1)]을 제어하면서 용제하고, 이 용강을 주조시(1500 내지 1400℃의 온도 범위)에 있어서의 냉각 시간(T2)을 제어하면서 냉각하여 슬래브(단면 형상 : 150㎜×250㎜)로 한 후, 하기 표 3, 표 4에 나타낸 압연 조건[압연 전 가열 온도(Th), 압연 전 가열 시간(T3), 조압연 종료 온도(Tf)]으로 열간 압연을 행하고, 판 두께 : 80㎜의 열간 압연판으로 하여, 압연 후에 냉각 정지 온도(Ts)까지 냉각 속도(Rc)로 냉각하였다. 또한, 필요에 의해, 500℃에서 템퍼링 처리를 실시하였다. 또한, 표 1에 있어서, REM은 La를 50％ 정도와 Ce를 25％ 정도 함유하는 미슈 메탈(misch metal)의 형태로 첨가하였다. 또한, 표 1 중「-」는 원소를 첨가하고 있지 않은 것을 나타내고 있다. 또한, 표 3, 표 4에 있어서, Al, Ca의 첨가순은, Al→Ca일 때를「○」, Ca→Al일 때를「×」로 하였다.

상기와 같이 하여 제조한 각 시험판에 대해, 하기의 요령으로 각종 크기의 Ti 함유 질화물의 개수 밀도, 섬 형상 마르텐사이트(MA)의 면적 비율(분율), 후강판(모재) 및 HAZ의 인성을 측정하였다. 이들의 결과를, 하기 표 5, 표 6에 나타낸다.

[원상당 직경으로 0.05㎛ 미만의 Ti 함유 질화물의 개수 밀도의 측정]

각 강판의 표면으로부터 깊이 t/4(t:판 두께)의 위치로부터 시험편을 잘라내어(시험편의 축심이 t/4의 위치를 통과하도록 채취), 압연 방향 및 판 두께 방향에 평행한 단면으로부터 레플리카 TEM 시험편을 제작하고, 투과형 전자 현미경(TEM)으로, 관찰 배율 60000배, 관찰 시야 2×2(㎛), 관찰 부위 5군데의 조건에서 관찰하였다. 그리고 화상 해석에 의해, 그 시야 중의 각 Ti 함유 질화물의 면적을 측정하고, 이 면적으로부터 각 질화물의 원상당 직경을 산출하였다. 또한, Ti 함유 질화물인 것은 EDX(에너지 분산형 X선 검출기)에 의해 판별하였다. 그리고 원상당 직경이 0.05㎛ 미만이 되는 Ti 함유 질화물의 개수를, 1㎟당으로 환산하여 구하였다. 단, 원상당 직경이 0.01㎛ 이하가 되는 Ti 함유 질화물에 대해서는, EDX의 신뢰성이 충분하지 않으므로 해석으로부터 제외하였다.

[원상당 직경으로 0.05 내지 1.0㎛의 Ti 함유 질화물의 개수 밀도의 측정]

상기 레플리카 TEM 시험편을, 투과형 전자 현미경(TEM)으로, 관찰 배율 15000배, 관찰 시야 8×8(㎛), 관찰 부위 5군데의 조건에서 관찰하였다. 그리고 화상 해석에 의해 그 시야 중의 각 Ti 함유 질화물의 면적을 측정하고, 이 면적으로부터 각 질화물의 원상당 직경을 산출하였다. 또한, Ti 함유 질화물인 것은, EDX(에너지 분산형 X선 검출기)에 의해 판별하였다. 그리고 원상당 직경이 0.05 내지 1.0㎛가 되는 Ti 함유 질화물의 개수를, 1㎟당으로 환산하여 구하였다.

[원상당 직경으로 1.0㎛ 초과의 Ti 함유 질화물의 개수 밀도의 측정]

각 강판의 표면으로부터 깊이 t/4(t:판 두께)의 위치로부터 시험편을 잘라내어, 압연 방향 및 판 두께 방향에 평행한 단면을, Carl Zeiss사제의 전계 방사식 주사 전자 현미경「SUPRA35(상품명)」을 이용하여 관찰하고, 관찰 배율 1000배, 관찰 시야 0.06㎛², 관찰 부위 20군데의 조건에서 관찰하였다. 원상당 직경이 1.0㎛ 초과인 개재물 입자에 대해, EDX에 의해 Ti, N을 포함하는 Ti 함유 질화물을 판별하였다. 그리고 원상당 직경이 1.0㎛ 초과가 되는 Ti 함유 질화물의 개수를, 1㎟당으로 환산하여 구하였다.

[섬 형상 마르텐사이트(MA)의 면적 비율의 측정]

각 강판의 표면으로부터 깊이 t/4(t:판 두께)의 위치로부터 시험편을 잘라내어, 압연 방향 및 판 두께 방향에 평행한 단면을 레페라 시약으로 부식 후, 400배로 광학 현미경으로 3시야를 촬영하여, 화상 해석에 의해 섬 형상 마르텐사이트(MA)의 면적 비율(분율)을 산출하였다.

[모재의 인성]

각 강판의 표면으로부터 깊이 t/4(t:판 두께)의 위치로부터, 압연 방향으로 샤르피 충격 시험편(JIS Z 2201의 4호 시험편)을 채취하고, JIS Z 2242에 준거하여 -60℃에서 샤르피 충격 시험을 행하고, 흡수 에너지(vE_-60)를 측정하였다. 이때 3개의 시험편에 대해 흡수 에너지(vE_-60)를 측정하고, 그 최저값을 산출하였다.

[HAZ 인성의 평가]

각 강판의 표면으로부터 깊이 t/4(t:판 두께)의 위치로부터, 압연 방향으로 샤르피 충격 시험편(JIS Z 2201의 4호 시험편)을 채취하고, 대입열 용접을 모의한 열사이클 시험을 행하여, HAZ 인성을 평가하였다. 이때 열사이클 시험은, 상기 시험편을 1400℃로 가열하여 60초간 유지한 후, 800 내지 500℃의 온도 범위를 500초간 냉각함으로써, 용접 입열량이 55kJ에 상당하는 열사이클을 부여하였다. JIS Z 2242에 준거하여, -40℃에서 샤르피 충격 시험을 행하고, 흡수 에너지(vE_-40)를 측정하였다. 이때 3개의 시험편에 대해 흡수 에너지(vE_-40)를 측정하여, 그 최저값을 구하였다. 그리고 vE_-40의 최저값이 100J을 초과하는 것을 HAZ 인성이 우수하다고 평가하였다.

이들의 결과로부터, 다음과 같이 고찰할 수 있다(또한, 하기 No.는 표 1 내지 표 6의 강 No.를 나타냄). No.1 내지 25는, 본 발명에서 규정하는 Ti 함유 질화물의 개수 밀도의 요건 및 섬 형상 마르텐사이트(MA)의 면적 비율의 요건의 양쪽을 만족하는 예이며, 화학 성분 조성, Ti 함유 질화물의 분산이 적절하게 이루어져 있고, 게다가 MA의 생성도 억제되어 있고, 모재의 인성도 최저값이 100J를 초과하는 모재 인성이 우수한 성능을 발휘하는 동시에, 용접 열영향부의 인성도 vE_-40의 최저값이 100J를 초과하는 양호한 강판이 얻어져 있는 것을 알 수 있다.

이에 대해, No.36은 강판 중의 C 함유량이 본 발명에서 규정하는 범위의 상한값의 것이고, 용접 열영향부의 인성은 vE_-40의 최저값에서 100J를 초과하지만, MA의 증가에 의해 모재 인성의 최저값이 100J 이하로 되어 있다.

한편, No.26 내지 35, 37 내지 43은, 본 발명에서 규정하는 어느 하나의 요건을 벗어나는 예이며, 용접 열영향부의 인성이 열화되어 있다. 상세하게는, 하기와 같다.

No.26은, Al 및 Ca의 첨가 순서가 적정하지 않은 것이며, 조대한 Ti 함유 질화물이 증대되어 있고, 모재 및 HAZ의 인성이 열화되어 있다. No.27은 주입까지의 유지 시간이 짧은 것이며, 조대한 Ti 함유 질화물이 증대되어 있고, 모재 및 HAZ의 인성이 열화되어 있다. 또한 No.28은, 주입까지의 유지 시간이 긴 것이며, 또한 냉각 정지 온도가 낮게 되어 있고, 조대한 Ti 함유 질화물이 증대되어 있고, 모재 및 HAZ의 인성이 열화되어 있다.

No.29는 주조시의 냉각 시간이 600초를 초과하는 것이며, 또한 압연 후의 냉각 속도가 빠르게 되어 있고, 조대한 Ti 함유 질화물이 증대되는 동시에, 원상당 직경으로 0.05 내지 1.0㎛의 Ti 함유 질화물의 개수가 감소하고 있고, 모재 및 HAZ의 인성이 열화되어 있다. No.30은 주입까지의 유지 시간이 짧은 것이며, 조대한 Ti 함유 질화물이 증대되어 있고, 모재 및 HAZ의 인성이 열화되어 있다.

No.31은 강판 중의 Mn 함유량이 본 발명에서 규정하는 범위를 초과하는 것이며, 또한 압연 전 가열 온도가 높게 되어 있고, 원상당 직경으로 0.05㎛ 미만의 Ti 함유 질화물의 개수가 부족하고, 양호한 모재 및 HAZ의 인성이 얻어져 있지 않다. No.32는, 강판 중의 Si 함유량이 본 발명에서 규정하는 범위를 초과하는 것이며, 경질의 MA의 생성량 증가에 의해 모재 및 HAZ의 인성이 열화되어 있다.

No.33은, 강판 중의 P의 함유량이 본 발명에서 규정하는 범위를 초과하는 것이며, 또한 압연 전 가열 시간이 짧게 되어 있고, 모재 및 HAZ 인성이 열화되어 있다. No.34는 강판 중의 Al 함유량이 본 발명에서 규정하는 범위에 충족되지 않는 것이며, 또한 압연 전 가열 시간이 길게 되어 있고, 조대한 Ti 함유 질화물의 생성이 억제되지 않고, 모재 및 HAZ의 인성이 열화되어 있다.

No.35는 압연 전 가열 시간이 짧게 되어 있고, HAZ 인성이 열화되어 있다. No.37은 강판 중의 Al 및 S의 함유량이 본 발명에서 규정하는 범위를 초과하는 것이며, 모재 및 HAZ의 인성이 열화되어 있다.

No.38은 강판 중의 Ti 함유량이 본 발명에서 규정하는 범위를 초과하는 것이며, 조대한 Ti 함유 질화물이 증가하고 있고, 모재 및 HAZ의 인성이 열화되어 있다.

No.39는 강판 중의 Ca 함유량이 본 발명에서 규정하는 범위에 충족되지 않는 것이며, 조대한 Ti 함유 질화물의 생성이 증가하고, 모재 및 HAZ의 인성이 열화되어 있다.

No.40은 강판 중의 Ca 함유량이 본 발명에서 규정하는 범위를 초과하는 것이며, 조대한 산화물의 생성이 예상되고, 모재 및 HAZ의 인성이 열화되어 있다.

No.41은 강판 중의 N 함유량이 본 발명에서 규정하는 범위를 초과하는 것이며, Ti 함유 질화물의 형태는 양호해도, 모재 및 HAZ의 인성이 열화되어 있다.

No.42, 43은, 바람직한 성분인 Ni 함유량 및 Cu 함유량의 각각이 본 발명에서 규정하는 범위를 초과하는 것이며, Ti 함유 질화물의 형태는 양호해도 모재 및 HAZ의 인성이 열화되어 있다.

[제2 실시예]

표 7 내지 표 9에 나타내는 화학 성분 조성의 강을, 표 10 내지 표 12에 나타낸 조건에서, 용제, 주조하여 슬래브(단면 형상 150㎜×250㎜)로 한 후, 열간 압연을 행하여, 판 두께 80㎜의 열간 압연판을 얻었다. 또한, 표 7 내지 표 9에 있어서 REM은 Ce를 50％ 정도와 La를 25％ 정도 함유하는 미슈 메탈의 형태로 첨가하였다. 또한, 표 10 내지 표 12에 있어서, Al, Ca의 첨가 순서가「○」라 함은 Al→Ca의 순으로 첨가한 것을 의미한다.

상기한 바와 같이 하여 얻은 열연판으로부터 시험편을 잘라내어, 하기의 요령으로 각종 크기의 Ti 함유 질화물의 개수 밀도를 제1 실시예와 마찬가지로, 또한 HAZ 인성을 하기와 같이 측정하였다.

HAZ 인성의 측정

각 열연판의 표면으로부터 깊이 t/4 위치로부터, 압연 방향으로 샤르피 충격 시험편(JIS Z 2242에 규정되는 표준 시험편)을 채취하고, 대입열 용접을 모의한 열사이클 시험을 행하여, HAZ 인성을 평가하였다. 이때 열사이클 시험은, 상기 시험편을 1400℃로 가열하여 60초 유지한 후, 800℃ 내지 500℃의 온도 범위를 500초간 냉각한 것이며, 용접 입열량이 55kJ/㎜의 용접에 상당한다. 그 후, JIS Z 2242에 준거하여, -40℃의 온도에서 샤르피 충격 시험을 행하고, vE_-40을 측정하였다. 시험은 3개의 시험편에 대해 행하고, 이들의 vE_-40의 평균값이 190J를 초과하는 것을 HAZ 인성이 매우 우수하다고 평가하였다. 또한, 표 12의 a 내지 f에 대해서는, 3개의 시험편의 vE_-40의 최소값도 나타냈다.

결과를 표 10 내지 표 12에 나타낸다.

표 10, 표 11에 나타낸 No.1 내지 32는, 성분 조성, A값, A/G의 값이 적절하게 제어되고, 또한 제조 조건도 적절하게 제어되어 있으므로 TiN이 본 발명의 요건을 만족하고 있고, vE_-40의 평균값이 190J를 초과하는 매우 양호한 HAZ 인성을 달성하고 있다.

한편, No.33은 C량이 본 발명의 범위 내에서도 약간 높았기 때문에, HAZ 인성이, vE_-40의 평균값에서 190J를 약간 하회하였다.

표 12의 a 내지 f로부터, A값 또는 A/G의 값이 HAZ 인성에 미치는 영향을 볼 수 있다. 표 12의 a는 A값 또는 A/G의 값도 포함하여, 전부 본 발명의 요건을 만족하고 있으므로 매우 양호한 HAZ 인성을 나타내고 있지만, b, c 및 d에서는 A값이 작았기 때문에 베이나이트 조직의 미세화가 충분하지 않아 HAZ 인성이 최소값에서는 모두 140J를 초과하는 값으로 되어 있지만, 평균값에서는 190J 미만의 값이었다. e는 A값이 컸기 때문에 경질의 마르텐사이트 상이 생성되게 되어 HAZ 인성이 최소값에서는 150J를 초과하는 값으로 되어 있지만, 평균값에서는 190J 미만의 값이었다. f는 A/G의 값이 작았기 때문에 입계 베이나이트의 핵 생성 빈도가 저하되어 조대 베이나이트가 형성되고, HAZ 인성이 최소값에서는 모두 170J를 초과하는 값으로 되어 있지만, 평균값에서는 190J 미만의 값이었다.

[제3 실시예]

상기 제2 실시예에 있어서의 표 10의 No.1 내지 3, 5, 14, 표 11의 No.31, 및 표 12의 No.c, d에 대해 열연판으로부터 시험편을 채취하여(12.5㎜×32㎜×55㎜), 제2 실시예와 동일한 열사이클 시험을 행하였다. 상기 시험편에 있어서, 열연판의 표면으로부터 깊이 t/4 위치에 상당하는 부분에 대해, EBSP(Electron Back-Scattering Pattern) 측정을 실시하여(시야 : 200㎛×200㎛), 결정 방위차 15°이상의 대각(大角) 입계로 둘러싸인 HAZ 베이나이트 조직의 평균 입경을 선분법으로 측정하였다. 결과를 표 13, 도 1에 나타낸다.

도 1은 A값 및 A/G값과, HAZ 베이나이트 조직 사이즈의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 1로부터, A값 및 A/G값의 상승과 함께 베이나이트 조직 사이즈가 작아지는 경향이 보였다.

도 1은 A값 및 A/G값과, HAZ 베이나이트 조직 사이즈의 관계를 나타내는 그래프이다.

Claims

C:0.03 내지 0.15질량％, Si:0.25질량％ 이하(0질량％를 포함함), Mn:1.0 내지 2.0질량％, P:0.03질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음), S:0.015질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음), Al:0.005 내지 0.05질량％, Ti:0.010 내지 0.080질량％, Nb:0.002 내지 0.10질량％, Ca:0.0005 내지 0.010질량％ 및 N:0.002 내지 0.020질량％를 각각 함유하고, 잔량부가 철 및 불가피 불순물이며,

원상당 직경으로 0.05㎛ 미만의 Ti 함유 질화물이 1㎟당 5.0×10⁶개 이상,

원상당 직경으로 0.05 내지 1.0㎛의 Ti 함유 질화물이 1㎟당 1.0×10⁵개 이상,

및 원상당 직경으로 1.0㎛ 초과의 Ti 함유 질화물이 1㎟당 5개 이하 존재하는 것을 특징으로 하는, 후강판.
제1항에 있어서, 표면으로부터 깊이 t/4(t:판 두께)의 위치에서의 섬 형상 마르텐사이트의 면적 비율이 5％ 이하인, 후강판.
제1항 또는 제2항에 있어서, Ni:1.5질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음), Cu:1.5질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음), Cr:1.5질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음) 및 Mo:1.5질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음)로 이루어지는 군으로 부터 선택되는 1종 이상의 원소를 더 포함하는 것인, 후강판.
제1항에 있어서, Ni:1.5질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음), Cu:1.5질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음), Cr:1.5질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음) 및 Mo:1.5질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 더 포함하는 동시에, 하기 (1)식으로 나타내어지는 A값이, 125≤A≤200인 동시에, 하기 (2)식으로 나타내어는 G값과의 사이에, A/G≥4350의 관계를 갖는 것인, 후강판.

[식 (1), (2) 중, [ ]는 각 원소의 함유량(질량％)을 나타냄]
제1항, 제2항, 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성에 부가하여, 이하의 (a) 내지 (c)군 중 적어도 1군을 더 포함하는, 후강판.

(a) V:0.1질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음),

(b) B:0.005질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음),

(c) Zr:0.02질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음), REM:0.02질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상.
제3항에 있어서, 상기 조성에 부가하여, 이하의 (a) 내지 (c)군 중 적어도 1군을 더 포함하는, 후강판.

(a) V:0.1질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음),

(b) B:0.005질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음),

(c) Zr:0.02질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음), REM:0.02질량％ 이하(0질량％를 포함하지 않음)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상.