KR20160098412A - Marine steel forging - Google Patents

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Abstract

본 발명은, C: 0.13 질량% 이상 0.25 질량% 이하, Si: 0.15 질량% 이상 0.45 질량% 이하, Mn: 0.3 질량% 이상 1.0 질량% 이하, Ni: 1.2 질량% 이상 2.6 질량% 이하, Cr: 0.4 질량% 이상 0.9 질량% 이하, Mo: 0.15 질량% 이상 0.8 질량% 이하, V: 0.05 질량% 이상 0.15 질량% 이하, N: 0.02 질량% 이하, S: 0.002 질량% 이상 0.015 질량% 이하, Ti 및 Al: 합계 0.003 질량% 이상 0.05 질량% 이하의 기본 성분을 포함하며, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물인 조성을 갖고, 14×(Ti/48+Al/27)≥N를 만족하며, 페라이트-베이나이트 또는 페라이트-펄라이트-베이나이트의 복합 조직이며, 표면에 있어서의 페라이트 조직 및 펄라이트 조직의 합계 면적률이 70% 이하인, 선박용 단강품에 관한 것이다.The present invention relates to a steel comprising at least 0.13 mass% to 0.25 mass% of C, at least 0.15 mass% and at most 0.45 mass% of Si, at least 0.3 mass% and at most 1.0 mass% of Mn, at least 1.2 mass% V: 0.05 to 0.15 mass%, N: 0.02 mass% or less, S: 0.002 mass% to 0.015 mass%, Ti: 0.1 mass% to 0.9 mass% And Al: 0.003 mass% or more and 0.05 mass% or less in total, and the remainder being Fe and inevitable impurities, satisfies 14 x (Ti / 48 + Al / 27)? N, and ferrite- Ferrite-pearlite-bainite having a total area ratio of ferrite structure and pearlite structure of 70% or less on the surface thereof.

Description

선박용 단강품{MARINE STEEL FORGING}{MARINE STEEL FORGING}

본 발명은 선박용 단강품에 관한 것이다.The present invention relates to a forging steel for ships.

선박의 저연비화의 관점에서 선박용 부재에 경량화가 요구되고 있으며, 그 때문에 선박용 부재에 이용되는 강재의 고강도화가 요구되고 있다. 일반적으로, 강재의 고강도화는, 열처리 공정에 있어서 오스테나이트화 후의 냉각을 빠르게 하여, 경질인 베이나이트나 마르텐사이트를 생성시킴으로써 달성할 수 있다. 그러나, 중량이 수 톤 내지 수십 톤의 대형 후육(厚肉) 부재인 경우는, 오스테나이트화 후의 급랭을 위해 수냉하면, 냉각시의 열 응력이나 변태 응력에 의해 균열이 발생해 버릴 우려가 있다. 그 때문에, 오스테나이트화 후의 냉각은 냉각 속도가 느린 공냉에 의하지 않을 수 없어, 대형 후육 부재로 고강도를 얻는 것은 어렵다.From the viewpoint of reducing the fuel consumption of the ship, the ship member is required to be lightweight, and therefore, the strength of the steel used for the ship member is required to be increased. Generally, the strengthening of the steel material can be achieved by accelerating the cooling after the austenitization in the heat treatment step to produce hard bainite or martensite. However, in the case of a large-sized thick member having a weight of several tons to several tens of tons, if the steel is cooled for quenching after austenitization, cracks may be generated due to thermal stress or transformation stress during cooling. Therefore, cooling after austenitization can not be achieved by air cooling with a slow cooling rate, and it is difficult to obtain a high strength with a large thickness member.

이에 반하여, 고강도의 대형 후육 부재로서, (1) 합금 원소 첨가량을 적정 범위로 제어함으로써, 공냉 등 냉각 속도가 느린 경우에도 담금질성을 높여서, 고강도화를 실현하는 주강품(일본 특허 제 3509634 호 공보 및 일본 특허 제 5229823 호 공보 참조)이나, (2) 비금속 개재물의 제어에 주목하여, 비금속 개재물 저감을 위해 S 함유량을 저감함으로써 우수한 피로 강도를 실현하는 단강품(일본 특허 공개 제 2009-91649 호 공보 참조)이 개발되어 있다.On the other hand, as a large-sized low-melting-point member having high strength, (1) a cast steel which can increase the hardenability even when the cooling rate is low, such as air cooling, by controlling the addition amount of the alloy element in an appropriate range, (Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2009-91649) which realizes excellent fatigue strength by reducing the S content in order to reduce non-metallic inclusions, paying attention to the control of non-metallic inclusions, Has been developed.

그러나, 상기 (1)의 주강품은, 주조에 기인하여 마이크로 기공(microporosity) 등의 주조 결함이 불가피적으로 존재하여, 바람직한 피로 강도의 실현이 곤란하다. 또한, 상기 (1)의 주강품은, 단조하는 것에 의해 주조 결함을 저감할 수 있지만, 결정 입경이 주강품보다 미세해진다. 일반적으로 알려진 바와 같이, 강의 담금질성은 결정 입경이 작아지면 저하되어 버리기 때문에, 상기 (1)의 제어를 단강품에 적용해도 충분한 강도를 얻는 것이 곤란하다.However, in the cast steel of (1), casting defects such as microporosity are unavoidably caused by casting, and it is difficult to realize a preferable fatigue strength. The cast steel of (1) can be reduced in casting defects by forging, but the grain size becomes finer than cast steel. As is generally known, the hardenability of a steel is deteriorated when the crystal grain size becomes small. Therefore, it is difficult to obtain sufficient strength even when the above-described control (1) is applied to steel forgings.

한편, 단강품은, 대형 부재가 될수록 강괴 내부의 편석이 현저해져 편석부에 있어서 수소가 농화(濃化)되는 경향이 있다. 상기 (2)의 단강품과 같이 S 함유량이 저감되면, 피로 강도가 향상하지만, 수소 트랩 사이트가 되는 MnS량이 감소하기 때문에, 수소가 농화된 편석부에 있어서 수소 균열이 생기기 쉬워진다. 그 때문에, 상기 (2)의 단강품은 대형 부재에는 적용하기 어렵다.On the other hand, in forged steel products, segregation in the steel ingot becomes remarkable as the steel member becomes larger, and hydrogen tends to be thickened in the segregation portion. When the S content is reduced as in the forging steel of (2) above, the fatigue strength is improved, but the amount of MnS that becomes the hydrogen trap site decreases, and hydrogen cracks are likely to occur in the segregation portion where hydrogen is concentrated. Therefore, the forged steel of (2) is difficult to apply to a large member.

일본 특허 제 3509634 호 공보Japanese Patent No. 3509634 일본 특허 제 5229823 호 공보Japanese Patent No. 5229823 일본 특허 공개 제 2009-91649 호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-91649

본 발명은, 상술한 바와 같은 사정에 근거하여 이루어진 것으로서, 고강도를 갖고, 대형 후육 부재에도 호적하게 이용되는 선박용 단강품의 제공을 목적으로 한다.The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a forging steel for a ship which has high strength and is also suitably used for a large size bottom member.

본 발명의 하나의 국면은, C(탄소): 0.13 질량% 이상 0.25 질량% 이하, Si(규소): 0.15 질량% 이상 0.45 질량% 이하, Mn(망간): 0.3 질량% 이상 1.0 질량% 이하, Ni(니켈): 1.2 질량% 이상 2.6 질량% 이하, Cr(크롬): 0.4 질량% 이상 0.9 질량% 이하, Mo(몰리브덴): 0.15 질량% 이상 0.8 질량% 이하, V(바나듐): 0.05 질량% 이상 0.15 질량% 이하, N(질소): 0 질량% 초과 0.02 질량% 이하, S(유황): 0.002 질량% 이상 0.015 질량% 이하, Ti(티탄) 및 Al(알루미늄) 중 1종 이상의 원소: 합계 0.003 질량% 이상 0.05 질량% 이하의 기본 성분을 포함하며, 잔부가 Fe(철) 및 불가피적 불순물인 조성을 갖고, 하기 식 (1)을 만족하며, 금속 조직이 페라이트-베이나이트 또는 페라이트-펄라이트-베이나이트의 복합 조직이며, 표면에 있어서의 페라이트 조직 및 펄라이트 조직의 합계 면적률이 70% 이하인 선박용 단강품에 관한 것이다.One aspect of the present invention is a method for producing a silicon carbide comprising 0.13 mass% or more and 0.25 mass% or less of C (carbon), 0.15 mass% or more and 0.45 mass% or less of Si (silicon), 0.3 mass% or more and 1.0 mass% (Ni): not less than 1.2 mass% and not more than 2.6 mass%, Cr (chromium): not less than 0.4 mass% and not more than 0.9 mass%, Mo (molybdenum): not less than 0.15 mass% and not more than 0.8 mass%, V (vanadium) At least one element selected from Ti (titanium) and Al (aluminum): not more than 0.15 mass%, N (nitrogen): not more than 0.02 mass%, S (sulfur): not less than 0.002 mass% Ferrite-ferrite-ferrite-ferrite-ferrite-ferrite-ferrite-ferrite-ferrite-ferrite-ferrite-ferrite-ferrite-ferrite ferrite-ferrite-ferrite ferrite ferrite ferrite ferrite ferrite ferrite ferrite ferrite ferrite ferrite ferrite ferrite ferrite ferrite ferrite ferrite ferrite ferrite ferrite ferrite ferrite ferrite ferrite ferrite ferrite ferrite ferrite ferrite ferrite ferrite ferrite ferrite ferrite ferrite ferrite ferrite ferrite ferrite non- Which is a composite structure of bainite and has a total area ratio of ferrite structure and pearlite structure on the surface of 70% or less will be.

14×(Ti/48+Al/27)≥N ···(1)14 占 (Ti / 48 + Al / 27)? N (1)

도 1은 실시예에 있어서의 V 함유량과 인장 강도의 관계를 나타내는 그래프,
도 2는 실시예에 있어서의 페라이트 및 펄라이트의 면적률과 인장 강도의 관계를 나타내는 그래프.
1 is a graph showing the relationship between the V content and the tensile strength in Examples,
2 is a graph showing the relationship between the area ratio of ferrite and pearlite and the tensile strength in the examples.

본 발명의 선박용 단강품은, C(탄소): 0.13 질량% 이상 0.25 질량% 이하, Si(규소): 0.15 질량% 이상 0.45 질량% 이하, Mn(망간): 0.3 질량% 이상 1.0 질량% 이하, Ni(니켈): 1.2 질량% 이상 2.6 질량% 이하, Cr(크롬): 0.4 질량% 이상 0.9 질량% 이하, Mo(몰리브덴): 0.15 질량% 이상 0.8 질량% 이하, V(바나듐): 0.05 질량% 이상 0.15 질량% 이하, N(질소): 0 질량% 초과 0.02 질량% 이하, S(유황): 0.002 질량% 이상 0.015 질량% 이하, Ti(티탄) 및 Al(알루미늄 중 1종 이상의 원소: 합계 0.003 질량% 이상 0.05 질량% 이하의 기본 성분을 포함하며, 잔부가 Fe(철) 및 불가피적 불순물인 조성을 갖고, 하기 식 (1)을 만족하며, 금속 조직이 페라이트-베이나이트 또는 페라이트-펄라이트-베이나이트의 복합 조직이며, 표면에 있어서의 페라이트 조직 및 펄라이트 조직의 합계 면적률이 70% 이하인 선박용 단강품인 것을 특징으로 한다.The steel forging according to the present invention is characterized in that the steel forging comprises 0.13 mass% or more and 0.25 mass% or less of C (carbon), 0.15 mass% or more and 0.45 mass% or less of Si (silicon), 0.3 mass% or more and 1.0 mass% (Nickel): not less than 1.2 mass% and not more than 2.6 mass%, Cr (chromium): not less than 0.4 mass% and not more than 0.9 mass%, Mo (molybdenum): not less than 0.15 mass% and not more than 0.8 mass%, V (vanadium) 0.002 mass% or more and 0.015 mass% or less; Ti (titanium) and Al (at least one element of aluminum: 0.003 mass or less in total); N (nitrogen): more than 0 mass% And a ferrite-ferrite-ferrite-bainite ferrite-ferrite-bainite ferrite-ferrite-bainite ferrite-ferrite-bainite ferrite-ferrite-bainite ferrite- Which is a ship steel forgings having a total area ratio of ferrite structure and pearlite structure on the surface of 70% or less It characterized.

14×(Ti/48+Al/27)≥N ···(1)14 占 (Ti / 48 + Al / 27)? N (1)

강재의 각 조성의 함유량을 상기 범위에서 또한 상기 식 (1)을 만족하는 것으로 하고, 금속 조직을, 페라이트-베이나이트 또는 페라이트-펄라이트-베이나이트의 복합 조직이며, 또한 표면에 있어서의 페라이트 조직 및 펄라이트 조직의 합계 면적률이 상기 상한 이하의 것으로 하는 것에 의해, 열처리 공정에 있어서 오스테나이트화 후의 냉각 속도를 빠르게 하지 않아도 충분한 강도를 확보할 수 있다. 또한, 해당 선박용 단강품은, 강재의 조성을 상기 식 (1)을 만족시킴으로써, 질소(N)와의 친화성이 높은 티탄(Ti) 또는 알루미늄(Al)에 의해 질소(N)가 고정되어 바나듐 질화물(이하, V 질화물이라 약칭함)의 생성이 억제된다. 즉, 질소(N)와의 결합에 의한 바나듐(V)의 소비량이 저감되므로 바나듐 탄화물(이하, V 탄화물이라 약칭함)의 감소가 억제되어, 오스테나이트화 후의 냉각 속도가 느린 경우라도 바나듐 탄화물의 석출 강화능(냉각 중에 변태와 동시에 경질 입자를 석출시키는 능력)에 의해 해당 선박용 단강품의 강도를 높일 수 있다.It is preferable that the content of each composition of the steel satisfies the above-mentioned formula (1) in the above-mentioned range, and the metal structure is a complex structure of ferrite-bainite or ferrite-pearlite-bainite, By setting the total area ratio of the pearlite structure to be not more than the upper limit, it is possible to secure sufficient strength without increasing the cooling rate after the austenitization in the heat treatment step. In addition, the forged steel for ship has a structure in which nitrogen (N) is fixed by titanium (Ti) or aluminum (Al) having a high affinity for nitrogen (N) by satisfying the formula (1) , V nitride) is suppressed. That is, since the consumption amount of vanadium (V) by the bond with nitrogen (N) is reduced, the reduction of vanadium carbide (hereinafter abbreviated as V carbide) is suppressed and even if the cooling rate after the austenitization is slow, The strength of the forging steel forgings can be increased by the strengthening ability (ability to precipitate hard particles simultaneously with the transformation during cooling).

본 발명의 선박용 단강품은 고강도를 갖고, 대형 후육 부재에도 호적하게 이용된다.The forged steel for ship according to the present invention has high strength and is also used suitably for a large-sized back member.

이하, 본 발명에 따른 선박용 단강품의 실시형태에 대하여 설명한다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of marine forgings according to the present invention will be described.

<금속 조직> <Metal structure>

본 실시형태에 있어서의 선박용 단강품의 금속 조직은, 페라이트-베이나이트 또는 페라이트-펄라이트-베이나이트의 복합 조직이며, 표면에 있어서의 페라이트 조직 및 펄라이트 조직의 합계 면적률이 70% 이하이다. 페라이트 조직 및 펄라이트 조직이 많아지면, 충분한 강도를 확보하는 것이 곤란해진다. 그 때문에, 이와 같이 금속 조직을 페라이트-베이나이트 또는 페라이트-펄라이트-베이나이트의 복합 조직으로 하고, 페라이트 조직 및 펄라이트 조직의 합계 면적률을 상기 상한 이하로 함으로써, 해당 선박용 단강품은 높은 강도를 갖는다. 또한, 페라이트 조직 및 펄라이트 조직의 면적률의 측정 방법으로서는, 예를 들면, 단강품으로부터 마이크로 조직 관찰용의 시험편을 절출(切出)하고, 이러한 시험편의 평행면을 단조 신장 방향으로 경면 연마하고, 나이탈(nital)로 부식시켜 광학 현미경으로 관찰하는 것에 의해 실행할 수 있다.The steel structure for marine forgings in the present embodiment is a complex structure of ferrite-bainite or ferrite-pearlite-bainite, and the total area ratio of the ferrite structure and the pearlite structure on the surface is 70% or less. If the ferrite structure and the pearlite structure increase, it becomes difficult to secure sufficient strength. Therefore, if the composite structure of ferrite-bainite or ferrite-pearlite-bainite is used as the metal structure and the total area ratio of the ferrite structure and the pearlite structure is set to be not more than the upper limit, the ship steel forgings have high strength. As a method of measuring the area ratio of the ferrite structure and the pearlite structure, for example, a test piece for microstructure observation is cut out from forged steel products, and the parallel side of the test piece is mirror-polished in the forging stretching direction. It can be carried out by etching with a nital and observing with an optical microscope.

<조성><Composition>

본 실시형태의 선박용 단강품은, C: 0.13 질량% 이상 0.25 질량% 이하, Si: 0.15 질량% 이상 0.45 질량% 이하, Mn: 0.3 질량% 이상 1.0 질량% 이하, Ni: 1.2 질량% 이상 2.6 질량% 이하, Cr: 0.4 질량% 이상 0.9 질량% 이하, Mo: 0.15 질량% 이상 0.8 질량% 이하, V: 0.05 질량% 이상 0.15 질량% 이하, N: 0 질량% 초과 0. 02 질량% 이하, S: 0.002 질량% 이상 0.015 질량% 이하, Ti 및 Al 중 1종 이상의 원소: 합계 0.003 질량% 이상 0.05 질량% 이하의 기본 성분을 포함하며, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물인 조성을 갖고, 또한 하기 식 (1)을 만족한다.The steel forging according to the present embodiment contains 0.13 mass% or more and 0.25 mass% or less of C, 0.15 mass% or more and 0.45 mass% or less of Si, 0.3 mass% or more and 1.0 mass% or less of Mn, 1.2 mass% V: not less than 0.05 mass% and not more than 0.15 mass%, N: not less than 0 mass% and not more than 0.02 mass%, S: not less than 0.1 mass% 0.002 mass% or more and 0.015 mass% or less, at least one element selected from Ti and Al: 0.003 mass% or more and 0.05 mass% or less in total, the balance being Fe and inevitable impurities, ).

14×(Ti/48+Al/27)≥N ···(1)14 占 (Ti / 48 + Al / 27)? N (1)

본 실시형태에 있어서, 선박용 단강품의 C 함유율의 하한으로서는, 0.13 질량%이며, 0.15 질량%가 바람직하다. 한편, 선박용 단강품의 C 함유율의 상한으로서는, 0.25 질량%이며, 0.23 질량%가 바람직하다. 선박용 단강품의 C 함유율이 상기 하한 미만이면, 충분한 담금질성과 강도를 확보할 수 없을 우려가 있다. 반대로, 선박용 단강품의 C 함유율이 상기 상한을 초과하면, 용접 균열의 감수성이 높아져, 용접 균열이 생기기 쉬워진다. 선박용 단강품의 C 함유율을 상기 범위로 하는 것에 의해, 선박용 단강품의 담금질성 및 강도를 적절히 확보할 수 있다.In the present embodiment, the lower limit of the C content in marine forgings is 0.13 mass%, preferably 0.15 mass%. On the other hand, the upper limit of the C content of marine forgings is 0.25 mass%, preferably 0.23 mass%. If the C content of the steel forgings is less than the above lower limit, sufficient quenchability and strength may not be secured. On the other hand, if the C content of the ship forged steel exceeds the upper limit, susceptibility to welding cracks increases, and welding cracks tend to occur. By setting the C content of the steel forgings to the above-mentioned range, it is possible to properly secure the hardenability and strength of marine forgings.

본 실시형태의 선박용 단강품에 있어서, Si 함유율의 하한으로서는, 0.15 질량%이며, 0.16 질량%가 바람직하다. 한편, 상기 Si 함유율 상한으로서는, 0.45 질량%이며, 0.30 질량%가 바람직하다. 상기 Si 함유율이 상기 하한 미만이면, 탈산을 충분히 할 수 없을 우려나, 강도를 확보할 수 없을 우려가 있다. 반대로, 상기 Si 함유율이 상기 상한을 초과하면, 역 V 편석을 조장할 우려가 있다. 상기 Si 함유율을 상기 범위로 하는 것에 의해, 선박용 단강품의 강도를 적절히 확보할 수 있다.In the marine forging steel of the present embodiment, the lower limit of the Si content is 0.15 mass%, preferably 0.16 mass%. On the other hand, the upper limit of the Si content is 0.45 mass%, preferably 0.30 mass%. If the Si content is less than the above lower limit, there is a fear that deoxidation can not be performed sufficiently or strength can not be secured. On the other hand, when the Si content exceeds the upper limit, there is a fear that the reverse V segregation is promoted. By setting the Si content in the above-described range, the strength of the forging steel for ship can be appropriately secured.

본 실시형태의 선박용 단강품에 있어서, Mn 함유율의 하한으로서는, 0.3 질량%이며, 0.31 질량%가 바람직하다. 한편, 상기 Mn 함유율의 상한으로서는, 1.0 질량%이며, 0.95 질량%가 바람직하다. 상기 Mn 함유율이 상기 하한 미만이면, 충분한 강도와 담금질성을 확보할 수 없을 우려가 있다. 반대로, 상기 Mn 함유율이 상기 상한을 초과하면, 뜨임(tempering) 취화를 조장할 우려나, 용접성을 저해할 우려가 있다. 상기 Mn 함유율을 상기 범위로 함으로써, 선박용 단강품의 담금질성, 강도 및 용접성을 적절히 확보할 수 있다.In the marine forging steel of the present embodiment, the lower limit of the Mn content is 0.3% by mass, preferably 0.31% by mass. On the other hand, the upper limit of the Mn content is 1.0% by mass, preferably 0.95% by mass. If the Mn content is less than the above lower limit, there is a possibility that sufficient strength and hardenability can not be secured. On the other hand, if the Mn content exceeds the upper limit, there is a risk of promoting tempering embrittlement, and there is a fear of deteriorating the weldability. By setting the Mn content in the above range, it is possible to secure adequately the hardenability, strength and weldability of marine forgings.

본 실시형태의 선박용 단강품에 있어서, Ni 함유율의 하한으로서는, 1.2 질량%이며, 1.4 질량%가 바람직하다. 한편, 상기 Ni 함유율의 상한으로서는, 2.6 질량%이며, 2.5 질량%가 바람직하다. 상기 Ni 함유율이 상기 하한 미만이면, 충분한 강도와 담금질성을 확보할 수 없을 우려가 있다. 또한, Ni는 고가의 원소이기 때문에, 상기 Ni 함유율이 상기 상한을 초과하면, 강도 및 담금질성 향상 효과가 한계점에 도달하는 한편, 제조 비용이 증대하기 때문에 공업적인 관점에서 바람직하지 않다. 상기 Ni 함유율을 상기 범위로 하는 것에 의해, 선박용 단강품의 담금질성 및 강도를 적절히 확보할 수 있다.In the marine forging steel of the present embodiment, the lower limit of the Ni content is 1.2% by mass, preferably 1.4% by mass. On the other hand, the upper limit of the Ni content is 2.6% by mass, preferably 2.5% by mass. If the Ni content is less than the above lower limit, there is a possibility that sufficient strength and hardenability can not be secured. Further, since Ni is an expensive element, when the Ni content exceeds the upper limit, the effect of improving the strength and hardenability reaches the limit, and the manufacturing cost is increased, which is not preferable from an industrial point of view. By setting the Ni content to the above-mentioned range, it is possible to appropriately secure the hardenability and strength of marine forgings.

본 실시형태의 선박용 단강품에 있어서, Cr 함유율의 하한으로서는, 0.4 질량%이며, 0.41 질량%가 바람직하다. 한편, 상기 Cr 함유율의 상한으로서는, 0.9 질량%이며, 0.85 질량%가 바람직하다. 상기 Cr 함유율이 상기 하한 미만이면, 충분한 담금질성과 뜨임 연화 저항을 확보할 수 없을 우려가 있다. 반대로, 상기 Cr 함유율이 상기 상한을 초과하면, 용접성이 저하될 우려나, 역 V편석을 조장할 우려가 있다. 상기 Cr 함유율을 상기 범위로 함으로써, 선박용 단강품의 담금질성, 뜨임 연화 저항 및 용접성을 적절히 확보할 수 있다.In the marine forging steel of the present embodiment, the lower limit of the Cr content is 0.4% by mass, preferably 0.41% by mass. On the other hand, the upper limit of the Cr content is 0.9% by mass, preferably 0.85% by mass. If the Cr content is less than the lower limit described above, sufficient quenching and temper softening resistance may not be secured. On the other hand, if the Cr content exceeds the upper limit, there is a possibility that the weldability is deteriorated and the reverse V segregation is promoted. By setting the Cr content in the above range, it is possible to properly secure the hardenability, temper softening resistance and weldability of marine forgings.

본 실시형태의 선박용 단강품에 있어서, Mo 함유율의 하한으로서는, 0.15 질량%이다. 한편, 상기 Mo 함유율의 상한으로서는, 0.8 질량%이며, 0.7 질량%가 바람직하다. 상기 Mo 함유율이 상기 하한 미만이면, 충분한 담금질성과 뜨임 연화 저항을 확보할 수 없을 우려가 있다. 반대로, 상기 Mo 함유율이 상기 상한을 초과하면, 용접성이 저하될 우려, 강괴 중의 마이크로 편석을 조장할 우려, 또는 중력 편석이 발생하기 쉬워질 우려가 있다. 상기 Mo 함유율을 상기 범위로 함으로써, 선박용 단강품의 담금질성, 뜨임 연화 저항 및 용접성을 적절히 확보할 수 있다.In the marine forging steel of the present embodiment, the lower limit of the Mo content is 0.15 mass%. On the other hand, the upper limit of the Mo content is 0.8% by mass, preferably 0.7% by mass. If the Mo content is less than the above lower limit, sufficient quenching and temper softening resistance may not be secured. On the contrary, if the Mo content exceeds the upper limit, the weldability may be lowered, and micro-segregation in the steel ingot may be promoted, or gravity segregation may easily occur. By setting the Mo content in the above range, the hardenability, temper softening resistance and weldability of marine forgings can be appropriately secured.

V은 미세한 V 탄화물을 형성하여 석출 강화에 의해 강도를 높이는 원소이다. 오스테나이트화 후의 냉각이 공냉과 같이 느린 경우는, 연질인 페라이트가 생성되어 강도가 저하되어 버리지만, V 탄화물을 페라이트 중에 석출시킴으로써 연질인 페라이트를 경화시켜, 강도를 높일 수 있다.V is an element that forms a fine V carbide and increases the strength by precipitation strengthening. When cooling after austenitization is slow as in air cooling, soft ferrite is generated and the strength is lowered. However, by precipitating V carbide in ferrite, the ferrite can be hardened and the strength can be increased.

본 실시형태의 선박용 단강품에 있어서, V 함유율의 하한으로서는, 0.05 질량%이며, 상기 V 함유율의 상한으로서는, 0.15 질량%이다. 상기 V 함유율이 상기 하한 미만이면, 강도가 불충분하게 된다. 반대로, 상기 V 함유율이 상기 상한을 초과하면, 강도 향상 효과가 작아질 뿐만 아니라 용접성을 저해할 우려가 있다. 상기 V 함유율을 상기 범위로 함으로써, 선박용 단강품의 강도 및 용접성을 적절히 확보할 수 있다.In the marine forging steel of the present embodiment, the lower limit of the V content is 0.05% by mass, and the upper limit of the V content is 0.15% by mass. If the V content is less than the lower limit, the strength becomes insufficient. On the contrary, if the V content exceeds the upper limit, the effect of improving the strength is not only reduced but also the weldability may be deteriorated. By setting the V content in the above range, strength and weldability of marine forgings can be appropriately secured.

N는 강 중의 V와 결합하여 V 질화물을 생성한다. V 질화물은 V 탄화물보다 용해 온도가 높으므로 오스테나이트화시에 미고용으로 잔류하는 경우가 있으며, 탄화물 석출에 의한 석출 강화능을 저감시킨다. 그 때문에, N의 함유량은 낮은 것이 바람직하다. 단, N는 불가피적으로 불순물로서 혼재되어 버리므로, N의 함유량은 0으로는 할 수 없다. 따라서, 본 실시형태의 선박용 단강품의 N 함유율의 하한으로서는, 0 질량% 초과이다. 한편, 상기 N 함유율의 상한으로서는, 0.02 질량%이며, 0.015 질량%가 바람직하며, 0.012 질량%가 보다 바람직하다. 상기 N 함유율이 상기 상한을 초과하면, 석출 강화능이 저감하여 충분한 강도를 확보할 수 없을 우려가 있다. 상기 N 함유율을 상기 범위로 함으로써, 선박용 단강품의 강도를 적절히 확보할 수 있다.N combines with V in the steel to produce V nitride. Since the V-nitride has a higher melting temperature than the V-carbide, it sometimes remains unused for austenitization, and the precipitation strengthening ability by carbide precipitation is reduced. Therefore, the content of N is preferably low. However, since N is inevitably mixed as an impurity, the content of N can not be zero. Therefore, the lower limit of the N content of the forged steel for marine of the present embodiment is more than 0% by mass. On the other hand, the upper limit of the N content is 0.02 mass%, preferably 0.015 mass%, and more preferably 0.012 mass%. If the N content exceeds the upper limit, there is a possibility that the precipitation strengthening ability is reduced and sufficient strength can not be ensured. By setting the N content to the above-mentioned range, the strength of the ship forging steel can be appropriately secured.

본 실시형태의 선박용 단강품에 있어서, S 함유율의 하한으로서는, 0.002 질량%이며, 0.003 질량%가 바람직하다. 한편, 본 실시형태의 선박용 단강품의 V 함유율의 상한으로서는, 0.015 질량%이며, 0.01 질량%가 바람직하다. S은 강 중에서 Mn과 결합하여 MnS을 형성하고, MnS은 강 중의 수소 트랩 사이트가 되어 수소 균열을 방지한다. 그 때문에, 상기 S 함유율이 상기 하한 미만이면, 수소 균열이 발생할 우려가 있다. 반대로, 상기 S 함유율이 상기 상한을 초과하면, 주 단조 방향에 대하여 수직 방향의 연성이나 인성이 저하될 우려가 있다. 상기 S 함유율을 상기 범위로 하는 것에 의해, 선박용 단강품의 수소 균열을 적절히 방지할 수 있다.In the marine forging steel of the present embodiment, the lower limit of the S content is 0.002 mass%, preferably 0.003 mass%. On the other hand, the upper limit of the V content of the steel forgings of the present embodiment is 0.015% by mass, preferably 0.01% by mass. S bonds with Mn in the steel to form MnS, and MnS becomes a hydrogen trap site in the steel to prevent hydrogen cracking. Therefore, if the S content is less than the lower limit, hydrogen cracking may occur. On the other hand, if the S content exceeds the upper limit, there is a possibility that the ductility and toughness in the vertical direction with respect to the main forging direction are lowered. By setting the S content in the above range, it is possible to appropriately prevent hydrogen cracking of marine forgings.

본 실시형태의 선박용 단강품에 있어서, Ti 및 Al중 1종 이상의 원소의 합계 함유율의 하한으로서는, 0.003 질량%이며, 0.005 질량%가 바람직하다. 한편, 상기 Ti 및 Al의 합계 함유율의 상한으로서는, 0.05 질량%이며, 0.045 질량%가 바람직하다. V 탄화물에 의한 석출 강화능을 충분히 발휘시키기 위해서는, V 질화물의 생성을 억제할 필요가 있지만, N와의 친화력이 V보다 높은 Ti이나 Al을 첨가하는 것에 의해 N를 고정시킬 수 있어, V 질화물의 생성을 억제할 수 있다. 그 때문에, 상기 Ti 및 Al의 합계 함유율이 상기 하한 미만이면, 충분히 V 질화물의 생성을 억제할 수 없다. 한편, Ti 및 Al는 다른 원소와도 결합하기 때문에, 상기 Ti 및 Al의 합계 함유율이 상기 상한을 초과하면, 비금속 개재물이나 금속간 화합물이 생성되어 내부 결함이 될 우려가 있다. 상기 Ti 및 Al의 합계 함유율을 상기 범위로 함으로써, V 탄화물에 의한 석출 강화능이 충분히 발휘되어, 선박용 단강품의 강도를 적절히 확보할 수 있다.In the marine forging steel of the present embodiment, the lower limit of the total content of at least one element of Ti and Al is 0.003 mass%, preferably 0.005 mass%. On the other hand, the upper limit of the total content of Ti and Al is 0.05% by mass, preferably 0.045% by mass. In order to sufficiently exhibit the precipitation strengthening ability by V carbide, it is necessary to suppress the formation of V nitride. However, by adding Ti or Al higher in affinity to N than N, N can be fixed, Can be suppressed. Therefore, when the total content of Ti and Al is less than the above lower limit, the formation of V nitride can not be sufficiently suppressed. On the other hand, Ti and Al also bond with other elements. Therefore, when the total content of Ti and Al exceeds the upper limit, non-metallic inclusions and intermetallic compounds may be generated to cause internal defects. By setting the total content of Ti and Al within the above range, the precipitation strengthening ability by V carbide can be sufficiently exhibited and the strength of the forging steel for ship can be appropriately secured.

본 실시형태의 선박용 단강품은, 상술한 기본 성분 이외에 잔부에 Fe 및 불가피적 불순물을 포함한다. 또한, 불가피적 불순물로서는, 예를 들면 원료, 자재, 제조 설비 등의 상황에 따라서 혼입되는 P(인), Sn(주석), As(비소), Pb(납) 등의 원소의 혼입이 허용된다. 또한, 추가로 그 이외의 조성을 적극적으로 함유시키는 것도 유효하며, 함유되는 조성의 종류에 따라서 단강재의 특성이 더욱 개선된다.The marine forging steel of the present embodiment contains Fe and inevitable impurities in the remainder in addition to the basic components described above. As the inevitable impurities, incorporation of elements such as P (phosphorus), Sn (tin), As (arsenic), Pb (lead), etc., which are mixed according to the conditions of raw materials, materials, . In addition, it is also effective to positively contain other compositions, and the properties of the single steel are further improved according to the type of the contained composition.

본 실시형태의 선박용 단강품의 불가피 불순물인 P의 함유율의 상한으로서는, 0.1 질량%가 바람직하고, 0.05 질량%가 보다 바람직하며, 0.01 질량%가 더욱 바람직하다. 상기 P 함유율이 상기 상한을 초과하면, 입계 편석에 의한 입계 파괴를 조장할 우려가 있다.The upper limit of the content rate of P, which is an unavoidable impurity in marine forgings of the present embodiment, is preferably 0.1% by mass, more preferably 0.05% by mass, and even more preferably 0.01% by mass. If the P content exceeds the upper limit, there is a fear of promoting grain boundary fracture by grain boundary segregation.

<각 조성의 관계식><Relation of each composition>

본 실시형태의 선박용 단강품에 있어서, 각 원소의 함유량이 하기 식 (1)을 만족한다.In the marine forging steel of the present embodiment, the content of each element satisfies the following formula (1).

14×(Ti/48+Al/27)≥N ···(1)14 占 (Ti / 48 + Al / 27)? N (1)

상기 식 (1)의 좌변은, TiN이나 AlN으로서 화학양론적으로 소비되는 N량을 나타내고 있다. 상기 식 (1)에 나타내는 바와 같이, 이러한 소비되는 N량이 N 함유량 이상이 되면, N가 TiN이나 AlN으로서 전량 소비되게 되고, V 질화물의 생성을 억제할 수 있어, V 탄화물에 의한 석출 강화능을 충분히 발휘시킬 수 있다.The left side of the above formula (1) represents N amount stoichiometrically consumed as TiN or AlN. As shown in the above formula (1), when the amount of consumed N becomes equal to or more than the N content, all of N is consumed as TiN or AlN, generation of V nitride can be suppressed and precipitation strengthening ability by V carbide can be suppressed It can be exercised enough.

또한, 본 실시형태의 선박용 단강품은, 각 원소의 함유량이 하기와 같이 식 (2)를 만족하는 것이 바람직하다.It is preferable that the forging steel for ship according to the present embodiment satisfies the following expression (2) as the content of each element.

C+Mn/6+Ni/15+(Cr+Mo+V)/5≤0.8 ···(2)C + Mn / 6 + Ni / 15 + (Cr + Mo + V) /5?

상기 식 (2)의 좌변은, 강의 경화성 및 용접성에 미치는 합금 원소의 영향을 탄소량으로 환산한 탄소 당량(Ceq: equivalent carbon content)이며, 강재의 용접성의 지표로서 이용된다(예를 들면, 일본 특허 제 3863413 호 공보 참조). Ceq가 커지면, 용접 열영향부(HAZ: Heat-Affected Zone)의 경도가 높아져 균열 발생을 조장한다. 일반적으로 Ceq와 HAZ 최고 경도에는 상관이 있는 것이 알려져 있으며, Ceq가 높은 경우는, 용접시의 예열 온도를 높게 할 필요가 있다. 그러나, 대형 단강품인 경우는 고온에서의 예열이 곤란하기 때문에, 본 실시형태의 선박용 단강품에서는, 예열 온도 50℃ 이하에서 용접 가능하게 하기 위한 용접성 지수로서 Ceq를 0.8 이하로 한다. 이에 의해, 본 실시형태의 선박용 단강품은 용접성이 우수하고, 용접 시행을 필요로 하는 단강품으로서 호적하게 이용할 수 있다.The left side of the above formula (2) is a carbon equivalent (Ceq) equivalent to the effect of alloy elements on the hardenability and weldability of a steel in terms of carbon amount, and is used as an index of the weldability of the steel (for example, Japanese Patent No. 3863413). When Ceq is increased, the hardness of the weld heat affected zone (HAZ: Heat-Affected Zone) is increased, and cracks are generated. Generally, it is known that there is a correlation between Ceq and HAZ maximum hardness. When Ceq is high, it is necessary to increase the preheating temperature at the time of welding. However, in the case of a large forged steel product, it is difficult to preheat at a high temperature. Therefore, Ceq is set to 0.8 or less as a weldability index for enabling the welding at a preheating temperature of 50 캜 or lower in marine forgings of this embodiment. As a result, the forging steel for ship according to the present embodiment is excellent in weldability and can be suitably used as a steel forgings requiring welding.

<기계적 성질> <Mechanical Properties>

본 실시형태의 선박용 단강품의 인장 강도(TS)의 하한으로서는, 600㎫가 바람직하다. 상기 인장 강도가 상기 하한 이상이면, 선박용의 대형 후육 부재에 요구되는 강도를 만족할 수 있다. 인장 강도의 평가는, 예를 들어 JIS-Z2241(1998)에 따른 인장 시험에 의해 실행할 수 있다.The lower limit of the tensile strength TS of the steel forging ship of the present embodiment is preferably 600 MPa. If the tensile strength is not less than the lower limit, the strength required for the large-sized backing member for a ship can be satisfied. The tensile strength can be evaluated, for example, by a tensile test according to JIS-Z2241 (1998).

본 실시형태의 선박용 단강품의 0.2% 내력(YS)의 하한으로서는, 400㎫가 바람직하다. 해당 선박용 단강품의 0.2% 내력이 상기 하한 이상이면, 선박용의 대형 후육 부재에 요구되는 강도를 만족할 수 있다. 0.2% 내력의 평가는, 예를 들어 JIS-Z2241(1998)에 의한 인장 시험에 의해 실행할 수 있다.The lower limit of the 0.2% proof stress (YS) of the ship steel forgings of the present embodiment is preferably 400 MPa. If the 0.2% proof strength of the ship steel forgings is above the lower limit, the strength required for large shipyards for ships can be satisfied. The evaluation of the 0.2% proof stress can be carried out, for example, by a tensile test according to JIS-Z2241 (1998).

<제조 방법> <Manufacturing Method>

본 실시형태의 선박용 단강품은, 예를 들어 이하의 용해 공정, 주조 공정, 가열 공정, 단조 공정 및 열처리 공정에 의해 제조된다.The ship forged steel of the present embodiment is manufactured by the following dissolution step, casting step, heating step, forging step and heat treatment step, for example.

(용해 공정) (Dissolution step)

용해 공정에서는, 우선 고주파 용해로, 전기로, 전로 등을 이용하여, 상술한 소정의 조성으로 조정한 강을 용해한다. 그 후, 성분 조정 후의 용해한 강에 진공 처리를 실시하여, O(산소), H(수소) 등의 가스 성분이나 불순 원소를 제거한다.In the melting step, the steel adjusted to the above-mentioned predetermined composition is first melted by using a high-frequency melting furnace, an electric furnace, a converter and the like. Thereafter, the dissolved steel after the component adjustment is subjected to a vacuum treatment to remove gas components such as O (oxygen) and H (hydrogen) and impurity elements.

(주조 공정) (Casting process)

주조 공정에서는, 대형 단조용 강인 경우는 주로 잉곳(강괴) 주조가 채용된다. 비교적 소형의 단강품인 경우는 연속 주조법을 채용하는 것도 가능하다.In the casting process, ingot (ingot) casting is employed mainly for large forging strength. In the case of relatively small steel forgings, a continuous casting method may be employed.

(가열 공정)(Heating process)

가열 공정에서는, 소정의 온도로 소정 시간, 강괴를 가열한다. 저온이 되면 재료의 변형 저항이 증대되므로, 재료의 변형능의 양호한 범위에서 가공을 실시하기 위해, 가열 온도는 1150℃ 이상으로 한다. 또한, 강괴의 표면과 내부의 온도를 균일하게 하기 위해 소정의 가열 시간이 필요하며, 가열 시간을 3시간 이상으로 한다. 가열 시간은, 일반적으로 피가공물의 직경의 2승에 비례하는 것으로 고려되고 있으며, 대형재일수록 가열 보지 시간은 길어진다.In the heating process, the ingot is heated at a predetermined temperature for a predetermined time. When the temperature becomes low, the deformation resistance of the material increases. Therefore, the heating temperature should be 1150 DEG C or higher in order to perform processing in a good range of deformability of the material. In addition, a predetermined heating time is required for uniformizing the temperature of the surface and inside of the steel ingot, and the heating time is set to 3 hours or more. The heating time is generally considered to be proportional to the square of the diameter of the workpiece, and the longer the heating and holding time is, the larger the material is.

(단조 공정) (Forging process)

단조 공정에서는, 가열 공정에서 1150℃ 이상의 온도로 가열된 강괴를 단조한다. 수축공(shrinkage cavity)이나 마이크로 기공 등의 주조 결함을 압착시키기 위해서, 단련 성형비로서는 3S 이상이 바람직하다.In the forging process, a steel ingot heated to a temperature of 1150 占 폚 or more is forged in the heating process. In order to squeeze casting defects such as shrinkage cavities and micropores, 3S or more is preferable as the rough molding ratio.

(열처리 공정)(Heat treatment process)

본 실시형태에 있어서, 선박용 단강품의 구성은, 화학 조성뿐만이 아니라 마이크로 조직을 적절히 제어하는 것에 의해서 달성되는 것이기 때문에, 소정의 마이크로 조직을 얻기 위해서 열처리를 실시한다. 열처리 공정은, 불림(normalizing) 처리를 실행한 후, 뜨임 처리를 실행한다. 불림 처리는, 우선 오스테나이트화 처리를 실행하고, 오스테나이트화 후에 냉각 처리를 실행한다.In the present embodiment, since the constitution of marine steel forgings is attained not only by chemical composition but also by appropriately controlling microstructure, heat treatment is performed to obtain a predetermined microstructure. In the heat treatment process, after the normalizing process is performed, a tempering process is performed. In the annealing treatment, the austenitizing treatment is first carried out, and then the cooling treatment is carried out after the austenitization.

불림 처리에 있어서, 우선 강재의 오스테나이트화를 실행한다. 오스테나이트화는, Ac3 변태점(830℃) 이상으로 승온 속도 30~70℃/hr로 가열하고, 일정 시간(예를 들면 1시간 이상) 보지한다. 구 오스테나이트 결정립 조대화 억제의 관점에서, 오스테나이트화는 940℃ 이하로 처리하는 것이 바람직하다. 또한, 대형품인 경우, 가열시에 재료의 내외에서 온도차가 생기기 때문에, 오스테나이트화 온도까지 서서히 가열하고, 강재의 표면과 내부의 온도를 균일하게 하기 위해서 일정 시간 보지할 필요가 있다. 이러한 보지 시간은 강재 직경에 의존하며, 대형재일수록 길게 할 필요가 있다.In the steaming treatment, austenitization of the steel is first carried out. The austenitization is carried out at a heating rate of 30 to 70 占 폚 / hr at a temperature not lower than the Ac3 transformation point (830 占 폚) and held for a predetermined time (for example, 1 hour or more). From the viewpoint of restraining the old austenite grain coarsening, the austenitization is preferably carried out at 940 占 폚 or lower. Further, in the case of a large-sized product, since a temperature difference occurs between the inside and the outside of the material at the time of heating, it is necessary to gradually heat to the austenitizing temperature and to keep the surface temperature and the inside temperature uniform for a certain period of time. This retention time depends on the steel diameter, and it is necessary to lengthen the retention time as large as possible.

다음에, 불림 처리에 있어서, 오스테나이트화에 의해 강재의 온도가 균질이 된 후, 강재를 냉각한다. 중량이 수 톤 내지 수십 톤의 대형 후육 부재의 경우, 수냉하면 냉각시의 열 응력이나 변태 응력에 의해 균열이 발생해버리기 때문에, 오스테나이트화 후의 냉각은, 수냉보다 느린 공냉 등의 방법으로 냉각하는 것이 바람직하다. 공냉에서의 냉각 속도는 직경 D(㎜)에 따라서 상이하지만, 예를 들어 D/4 위치에 있어서의 공냉의 냉각 속도는 φ200㎜에서 약 300℃/hr, φ500㎜에서 약 150℃/hr, φ1000㎜에서 약 70℃/hr가 된다. 또한, 완전하게 변태를 완료시키기 위해서 200℃ 이하까지 강재를 냉각한다. 냉각이 불충분한 경우, 미변태의 잔류 오스테나이트가 잔존하여, 특성 편차의 원인이 된다.Next, in the steaming treatment, the steel material is cooled after the temperature of the steel material becomes homogeneous by austenitization. In the case of a large-sized subcell having a weight of several tons to several tens of tons, since a crack occurs due to a thermal stress or a transformation stress during cooling, the cooling after the austenitization is cooled by air cooling or the like slower than water cooling . For example, the cooling rate of the air cooling at the D / 4 position is about 300 DEG C / hr at? 200 mm, about 150 DEG C / hr at? 500 mm,? 1000 Mm to about 70 ° C / hr. Further, the steel is cooled to 200 DEG C or less to complete the transformation completely. If the cooling is insufficient, untransformed residual austenite remains, which causes a characteristic deviation.

상기 냉각 후, 뜨임 처리를 실행하는 것에 의해 해당 선박용 단강품이 얻어진다. 강재의 뜨임은, 소정의 온도까지 승온 속도 30~70℃/hr로 서서히 가열하고, 일정 시간(예를 들면 5~20시간) 보지한다. 뜨임은, 강도, 연성 및 인성의 밸런스를 조정하는 동시에, 상변태로 생긴 내부 응력(잔류 응력)을 제거하기 위해서 550℃ 이상에서 실행한다. 다만, 고온이 되면 탄화물의 조대화, 전위 조직의 회복 등에 의해 강재가 연화되며, 충분한 강도를 확보할 수 없기 때문에 650℃ 이하로 한다.After cooling, tempering treatment is carried out to obtain steel forgings for the ship. The tempering of the steel material is gradually heated to a predetermined temperature at a heating rate of 30 to 70 占 폚 / hr and held for a predetermined time (for example, 5 to 20 hours). Tempering is carried out at 550 캜 or higher to adjust the balance of strength, ductility and toughness, and to eliminate the internal stress (residual stress) caused by the phase transformation. However, at high temperatures, the steel is softened by coarsening of carbide, recovery of dislocation structure, etc., and sufficient strength can not be ensured.

<기계 가공> <Machining>

필요에 따라서, 열처리 후에 본 실시형태의 선박용 단강품의 표층의 적어도 일부의 연삭을 포함하는 마무리 기계 가공을 함으로써, 선박용의 강재로 할 수 있다.If necessary, after the heat treatment, the steel for the ship can be made by performing finish machining including grinding at least a part of the surface layer of the ship forged steel of the present embodiment.

《실시예》&Quot; Example &

이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples, but the present invention is not limited to these examples.

[시험 시료의 작성][Preparation of test sample]

표 1에 나타내는 조성을 갖는 강 A~P를 용해했다. 강 A, B, C, E, F, G, H, I, J, K, M은 고주파 용해로에 의해 용해되고, 강 D, L, N, O, P는 진공 용해로에 의해 용해되며, 각각 20~150kg의 잉곳(강괴)을 주조했다. 얻어진 강괴를 1230℃로 3시간 가열한 후, 단련 성형비를 3S~6S로 하여 열간에서 단조 신장하여, 대기 중에서 실온까지 방랭(放冷)했다. 그 후, 각 단조 신장재로부터 20㎜×20㎜×150㎜의 시험편을 절출했다. 이러한 절출한 시험편에 대하여, 기계적 특성을 확보하기 위한 열처리(불림 처리 및 뜨임 처리)를 실행했다. 불림 조건에 대해서는, 러더 스톡(rudder stock)이나 중간축과 같은 대형 단강품의 가열 속도 및 냉각 속도를 모의한 열처리를 실시했다. 구체적으로는, 소형 열처리로를 이용하여 오스테나이트화 온도(850~920℃)까지 40℃/hr로 승온하고, 그 온도에서 1시간 이상 보지했다. 그 후, 800~500℃의 온도 범위에 있어서의 평균 냉각 속도가 30~300℃/hr가 되도록 냉각을 실행했다. 뜨임 처리는, 580~640℃에서 10시간 이상 보지하고나서 노냉(爐冷)했다. 이와 같이 하여 표 2에 나타내는 실시예 1~19 및 비교예 1~8의 단강품의 시험 시료를 작성했다.The steels A to P having the composition shown in Table 1 were dissolved. The steels A, B, C, E, F, G, H, I, J, K and M are dissolved by the high frequency melting furnace and the steels D, L, N, O and P are dissolved by the vacuum melting furnace, ~ 150kg of ingot (ingot) was cast. The obtained ingot was heated at 1230 占 폚 for 3 hours and then subjected to forging elongation at a temperature of 3 占 to 6 占 at the shaping forming ratio and then cooled to room temperature in the air. Thereafter, test pieces of 20 mm x 20 mm x 150 mm were cut out from each forging elongation member. The thus-cut test pieces were subjected to a heat treatment (adiabatic treatment and tempering treatment) in order to secure mechanical properties. As for the condition of the soaking, a heat treatment simulating the heating rate and the cooling rate of a large steel forgings such as a rudder stock or an intermediate shaft was performed. Specifically, the temperature was raised to 40 ° C / hr up to the austenitizing temperature (850 to 920 ° C) using a small heat treatment furnace, and the temperature was held for 1 hour or more at that temperature. Thereafter, cooling was carried out such that the average cooling rate in the temperature range of 800 to 500 ° C was 30 to 300 ° C / hr. The tempering treatment was conducted at a temperature of 580 to 640 DEG C for 10 hours or longer, followed by furnace cooling. Thus, test specimens of steel forgings of Examples 1 to 19 and Comparative Examples 1 to 8 shown in Table 2 were prepared.

또한, 표 1 중 "-"는 측정 한계 이하를 나타낸다. 강 A~P는, 모두 용접성을 고려하여, 상기 식 (2)의 좌변에 나타내는 탄소 당량 Ceq이 0.8 이하가 되도록 성분 설계했다. 또한, 표 2 중의 "N-14×(Ti/48+Al/27)"은 N 함유량으로부터 상기 식 (1)의 좌변을 줄인 것이며, Ti 또는 Al에 의해서 소비되지 않고 잔류하는 N의 양을 나타내고 있으며, 이러한 값이 0 이하이면, N가 TiN이나 AlN으로서 전량 소비된다고 말할 수 있다.In Table 1, "-" represents the measurement limit or less. The strengths A to P were designed such that the carbon equivalent Ceq shown on the left side of the above formula (2) was 0.8 or less, considering weldability. In Table 2, "N-14 x (Ti / 48 + Al / 27)" indicates the amount of N remaining without consuming Ti or Al by reducing the left side of the formula (1) If this value is less than 0, it can be said that N is consumed as TiN or AlN.

(실시예 1~19)(Examples 1 to 19)

실시예 1~19의 시험 시료는, C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo, V, N, S, Ti, Al의 함유율이 본 발명의 범위 내에서, 또한 상기 식 (1)을 만족하는 강 A~J를 이용하여, 상술한 작성 방법에 의해 작성한 것이다. 실시예 6~8의 시험 시료는, 동일 조성의 강(F)을 이용하여, 표 2에 나타내는 바와 같이 불림 처리에 있어서의 냉각 속도를 상이하게 하여 작성한 것이다. 마찬가지로, 실시예 9~12, 실시예 13~15, 실시예 16~18의 시험 시료도, 각각 동일 조성의 강 G, H, I를 이용하여, 불림 처리에 있어서의 냉각 속도를 상이하게 하여 작성한 것이다.The test specimens of Examples 1 to 19 were prepared so that the contents of C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo, V, N, S, Ti and Al were within the range of the present invention, And is created by the above-described method using the strengths A to J. The test samples of Examples 6 to 8 were prepared by using a steel (F) having the same composition and different cooling rates in the denitration treatment as shown in Table 2. Likewise, the test samples of Examples 9 to 12, Examples 13 to 15, and Examples 16 to 18 were also prepared by using steels G, H and I of the same composition, respectively, at different cooling rates in the steaming treatment will be.

(비교예 1, 2) (Comparative Examples 1 and 2)

비교예 1 및 2의 시험 시료는, C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo, V, N, S, Ti, Al의 함유율이 본 발명의 범위 내인 강 E, F를 이용하여 작성한 것이지만, 불림 처리에 있어서의 냉각 속도를 느리게 하여, 페라이트 조직 또는 펄라이트 조직을 많이 생성시킨 것이다.The test samples of Comparative Examples 1 and 2 were prepared by using the steels E and F having the content ratios of C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo, V, N, S, Ti and Al within the range of the present invention. The cooling rate in the treatment is slowed to generate a large amount of ferrite structure or pearlite structure.

(비교예 3~5, 7, 8)(Comparative Examples 3 to 5, 7 and 8)

비교예 3~5, 7, 8의 시험 시료는, C, Ni, Cr, Mo, V 중 적어도 어느 하나의 함유율이 본 발명의 범위 이외인 강 K~M, O, P를 이용하여 작성한 것이다.The test specimens of Comparative Examples 3 to 5, 7 and 8 were prepared by using steels K to M, O, and P having a content ratio of at least any one of C, Ni, Cr, Mo and V outside the range of the present invention.

(비교예 6)(Comparative Example 6)

강 N의 조성은, C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo, V, N, S, Ti, Al의 함유율이 본 발명의 범위 내이지만, 상기 식 (1)을 만족하지 않는 것이다.The composition of the steel N is such that the content of C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo, V, N, S, Ti and Al is within the range of the present invention but does not satisfy the above formula (1).

비교예 6의 시험 시료는 이러한 강 N을 이용하여 작성한 것이다.The test sample of Comparative Example 6 was prepared using this steel N.

[표 1][Table 1]

Figure pct00001
Figure pct00001

[마이크로 조직의 관찰][Observation of Microstructure]

열처리 후, 시험 시료로부터 마이크로 조직 관찰용의 시험편을 절출하고, 그 시험편의 평행면을 단조 신장 방향으로 경면 연마하고, 나이탈로 부식시켜 광학 현미경으로 관찰했다. 관찰은 400배의 배율로 실행하고, 임의로 4시야로 관찰하여 마이크로 조직을 판정하고, 4시야 각각의 페라이트 조직 및 펄라이트 조직의 면적 비율을 구하여 평균화했다. 각 시험 시료에 대하여 구한 금속 조직의 면적률을 표 2에 나타낸다. 표 2에서는, 페라이트 조직을 "F", 펄라이트 조직을 "P", 베이나이트 조직을 "B"라고 기재했다.After the heat treatment, a test piece for observing the microstructure was cut out from the test sample, and the parallel side of the test piece was mirror-polished in the forging stretching direction. Observation was carried out at a magnification of 400 times and arbitrarily observed at 4 fields to judge microstructure, and area ratios of the ferrite structure and pearlite structure of each of the four fields of view were obtained and averaged. Table 2 shows the area ratios of the metal structures obtained for each test sample. In Table 2, the ferrite structure is referred to as "F", the pearlite structure as "P", and the bainite structure as "B".

[기계적 성질의 측정] [Measurement of mechanical properties]

열처리 후, 시험편의 길이 방향이 단조 신장 방향으로 평행하게 되도록 시험 시료를 가공하여 인장 시험을 실시했다. 시험편 형상은, JIS-Z2201(1998)의 14호 시험편으로 φ6×G.L.30㎜로 했다. 인장 시험은, JIS-Z2241(1998)에 근거하여 실시하고, 인장 강도, 0.2% 내력, 신율 및 단면 수축률을 측정했다. 인장 강도가 600㎫ 이상이며, 또한 0.2% 내력이 400㎫ 이상인 것을 선박용의 대형 후육 부재에 요구되는 강도를 만족하는 것으로서 총합 평가 "A"로 하고, 이들 강도를 만족하지 않는 것을 총합 평가 "B"로 했다. 이들 측정 결과를 표 2에 나타낸다.After the heat treatment, a test sample was processed so that the longitudinal direction of the test piece became parallel to the forging elongation direction, and a tensile test was conducted. The shape of the test piece was φ6 × G.L.30 mm as No. 14 test piece of JIS-Z2201 (1998). The tensile test was carried out on the basis of JIS-Z2241 (1998), and the tensile strength, 0.2% proof stress, elongation and sectional shrinkage were measured. B "having a tensile strength of not less than 600 MPa and a tensile strength of not less than 600 MPa and a 0.2% proof stress of not less than 400 MPa as the total strength" A " . The results of these measurements are shown in Table 2.

[표 2][Table 2]

Figure pct00002
Figure pct00002

[측정 결과] [Measurement result]

실시예 1~19의 시험 시료는 모두 페라이트 조직 및 펄라이트 조직의 합계 면적률이 70% 이하였다. 또한, 모두 인장 강도가 600㎫ 이상이며, 0.2% 내력이 400㎫ 이상이었다.In all of the test samples of Examples 1 to 19, the total area ratio of the ferrite structure and the pearlite structure was 70% or less. The tensile strength was 600 MPa or more, and the 0.2% proof stress was 400 MPa or more.

이에 반하여, 비교예 1, 2 및 8의 시험 시료는, 페라이트 조직 및 펄라이트 조직의 합계 면적률이 70%를 초과하고 있었다. 또한, 비교예 1~8의 시험 시료에서는, 모두 인장 강도가 600㎫ 미만이며, 또한 비교예 1, 4, 5, 8의 시험 시료에서는, 0.2% 내력이 400㎫ 미만이었다.On the other hand, in the test samples of Comparative Examples 1, 2 and 8, the total area ratio of the ferrite structure and the pearlite structure exceeded 70%. In the test samples of Comparative Examples 1 to 8, all tensile strengths were less than 600 MPa, and in the test samples of Comparative Examples 1, 4, 5 and 8, the 0.2% proof stress was less than 400 MPa.

비교예 3, 4, 5, 7, 8에서는, 본 발명의 범위 외인 조성을 갖는 강 K, L, M, O, P를 이용했기 때문에, 대형 후육 부재로서 요구되는 강도가 얻어지지 않는다고 말할 수 있다. 또한, 비교예 6에 있어서는, 본 발명의 상기 식 (1)을 만족하지 않는 조성을 갖는 강 N을 이용했기 때문에, 대형 후육 부재로서 요구되는 강도가 얻어지지 않는다고 말할 수 있다. 또한, 비교예 1 및 2에서는, 동일한 강 E, F를 이용한 실시예 5~8에 비하여 오스테나이트화 후의 냉각 속도가 느리기 때문에, 이들 실시예에 비하여 페라이트 및 펄라이트의 면적률이 커져서 강도가 저하되어, 대형 후육 부재로서 요구되는 강도가 얻어지지 않는다고 말할 수 있다. 또한, 비교예 8에서는, 이용한 강 P의 조성이 본 발명의 범위와는 크게 상이한 것에 기인하여 오스테나이트화 후의 페라이트의 면적률이 커지고 있고, 그 때문에 다른 비교예와 비교하여 더욱 강도가 저하되었다고 말할 수 있다.In Comparative Examples 3, 4, 5, 7, and 8, since the steels K, L, M, O, and P having a composition outside the scope of the present invention were used, it can be said that the strength required as a large backing member was not obtained. Further, in the comparative example 6, since the steel N having the composition which does not satisfy the above formula (1) of the present invention was used, it can be said that the strength required as a large backing member is not obtained. Further, in Comparative Examples 1 and 2, the cooling rate after austenitization was slower than in Examples 5 to 8 using the same steels E and F, so that the area ratio of ferrite and pearlite was larger than those of Examples 5 and 8, , It can be said that the required strength as a large backing member is not obtained. Further, in Comparative Example 8, the area ratio of ferrite after austenitization was increased due to the fact that the composition of the steel P used was greatly different from the range of the present invention, and thus the strength was lowered in comparison with other comparative examples .

(V 함유량과의 관계) (Relation to V content)

기본 조성(C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo)이 대략 동등하고, V 및 상기 식 (1)에 포함되는 원소(Ti, Al, N)가 상이한 강 A~D, K~N를 이용하여 작성한 시험 시료(실시예 1~4 및 비교예 3~6)에 대한 V 함유량과 인장 강도의 관계를 도 1에 나타낸다. 도 1로부터, V 함유량이 동일한 시험 시료를 보면, 상기 식 (1)을 만족하는 것은 고강도가 얻어지고 있으며, V 탄화물의 석출 강화가 크게 발휘되고 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 600㎫ 이상의 인장 강도를 확보하려면, 상기 식 (1)을 만족하고, 또한 V을 0.05 질량% 이상 함유시킬 필요가 있다는 것을 알 수 있다.(A) to (D) and K to N which are different from each other in the element (Ti, Al, N) included in the formula (1) and the basic composition (C, Si, Mn, Ni, Cr and Mo) Fig. 1 shows the relationship between the V content and the tensile strength of the test samples (Examples 1 to 4 and Comparative Examples 3 to 6) prepared by the above method. From Fig. 1, it can be seen that when the test sample having the same V content is observed, high strength is obtained and satisfactory precipitation strengthening of the V-carbide is achieved when the above formula (1) is satisfied. It is also understood that, in order to secure a tensile strength of 600 MPa or more, it is necessary to satisfy the above formula (1) and also to contain V of 0.05 mass% or more.

(페라이트 및 펄라이트 면적률과의 관계)(Relation between Ferrite and Perlite Area Ratio)

본 발명에서 규정하는 조성을 만족하는 강 A~J를 이용한 실시예 및 비교예의 시험 시료 표면에 있어서의 페라이트 및 펄라이트 면적률과 인장 강도의 관계를 도 2에 나타낸다. 도 2로부터, 페라이트 및 펄라이트가 많아질수록 강도는 저하되지만, 페라이트 및 펄라이트의 합계 면적을 70% 이하로 하는 것에 의해, 600㎫ 이상의 인장 강도를 확보할 수 있다는 것을 알 수 있다.Fig. 2 shows the relationship between the ferrite and the pearlite area ratio and the tensile strength on the surface of the test samples of the examples and comparative examples using the steels A to J satisfying the composition specified in the present invention. From Fig. 2, it can be seen that tensile strength of 600 MPa or more can be secured by setting the total area of ferrite and pearlite to 70% or less, although the strength decreases as the number of ferrite and pearlite increases.

본 출원은 2013년 12월 16일에 출원된 일본 특허 출원 제 2013-259564 호를 기초로 하는 것이며, 그 내용은 본원에 포함되는 것이다.This application is based on Japanese Patent Application No. 2013-259564 filed on December 16, 2013, the contents of which are incorporated herein.

본 발명을 표현하기 위해서, 전술에 있어서 도면 등을 참조하면서 실시형태를 통하여 본 발명을 적절하고 충분히 설명했지만, 당업자라면 전술한 실시형태를 변경 및/또는 개량하는 것은 용이하게 이룰 수 있는 것이라고 인식해야 한다. 따라서, 당업자가 실시하는 변경 형태 또는 개량 형태가 청구범위에 기재된 청구항의 권리 범위를 이탈하는 레벨의 것이 아닌 한, 해당 변경 형태 또는 해당 개량 형태는 해당 청구항의 권리 범위에 포괄되는 것으로 해석된다.While the present invention has been described in its preferred and fully suf fi cient manner by way of example with reference to the drawings and the like in the foregoing description, it should be appreciated by those skilled in the art that altering and / or improving the above- do. Accordingly, unless the person skilled in the art is of a type or mode of modification that is beyond the scope of the claims as set forth in the claims, the corresponding mode or mode of modification is to be construed as encompassing the scope of the claim.

[산업상의 이용 가능성][Industrial Availability]

본 발명은 선박용 단강품의 기술 분야에 있어서, 광범위한 산업상의 이용 가능성을 갖는다. 특히, 러더 스톡, 타판(舵板) 플랜지, 타용(舵用) 볼트, 축용 볼트, 핀틀(pintle), 추진축, 중간축 등의 선박용 대형 후육 부재로서 유용하다.The present invention has wide industrial applicability in the technical field of marine forgings. Particularly, it is useful as a large backing member for ships such as rudder stock, rudder plate flange, rudder bolt, shaft bolt, pintle, propeller shaft, intermediate shaft and the like.

Claims (1)

C: 0.13 질량% 이상 0.25 질량% 이하,
Si: 0.15 질량% 이상 0.45 질량% 이하,
Mn: 0.3 질량% 이상 1.0 질량% 이하,
Ni: 1.2 질량% 이상 2.6 질량% 이하,
Cr: 0.4 질량% 이상 0.9 질량% 이하,
Mo: 0.15 질량% 이상 0.8 질량% 이하,
V: 0.05 질량% 이상 0.15 질량% 이하,
N: 0 질량% 초과 0.02 질량% 이하,
S: 0.002 질량% 이상 0.015 질량% 이하,
Ti 및 Al 중 1종 이상의 원소: 합계 0.003 질량% 이상 0.05 질량% 이하의 기본 성분을 포함하며,
잔부가 Fe 및 불가피적 불순물인 조성을 갖고,
하기 식 (1)을 만족하며,
금속 조직이 페라이트-베이나이트 또는 페라이트-펄라이트-베이나이트의 복합 조직이며, 표면에 있어서의 페라이트 조직 및 펄라이트 조직의 합계 면적률이 70% 이하인
선박용 단강품.
14×(Ti/48+Al/27)≥N ···(1)
C: 0.13 mass% or more and 0.25 mass% or less,
Si: 0.15 mass% or more and 0.45 mass% or less,
Mn: 0.3 mass% or more and 1.0 mass% or less,
Ni: 1.2% by mass or more and 2.6% by mass or less,
Cr: 0.4 mass% or more and 0.9 mass% or less,
Mo: 0.15 mass% or more and 0.8 mass% or less,
V: 0.05% by mass or more and 0.15% by mass or less,
N: more than 0 mass% and not more than 0.02 mass%
S: 0.002 mass% or more and 0.015 mass% or less,
At least one element selected from the group consisting of Ti and Al: 0.003 mass% or more and 0.05 mass% or less in total,
The balance being Fe and inevitable impurities,
Satisfy the following formula (1)
The metal structure is a composite structure of ferrite-bainite or ferrite-pearlite-bainite, and the total area ratio of the ferrite structure and pearlite structure on the surface is 70% or less
Steel forgings for ships.
14 占 (Ti / 48 + Al / 27)? N (1)
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