TW459053B - Ultra-high strength dual phase steels with excellent cryogenic temperature toughness - Google Patents

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A7 B7 經濟部中央標枣局员工消费合作社印策 五 發明説明（ 1 ) f I 發 明 範 圍 1 1 本 發 明 係 關 於在 基 板 及 熔 接 後 的 受 熱 影 響 區 域 ( ί 1 Η A Z ) 都 有 極 佳的低 溫 韌 性 之 超 高 強 度 可 熔 接 的低合 金 1 先 1 雙 相 鋼 材 而 且 ，本 發 明 也 關 於 此 鋼 材 之 製 法 〇 閱 讀 背 1 I 發 明 背 景 之 注 意 事 1 1 1 在下 列 說 明 中定 義 數 個 名 詞 爲 了 方便起見 在 甲 請 項- 再 填 1 —«•si 專 利 範 圍 之 刖 在文 中 提 供 名 詞 之 詞 彙 解 釋 〇 本· TJ I 通 常 5 需 要 在低 溫 也 就 是 溫 度 低於約 — 4 0 ◦C ( 1 1 I 4 0 Τ ) 儲 存 及輸 送 筒 壓 的 揮 發 性 液 體 1 例如 需 要 在 1 1 1 約 1 0 3 5 k P a ( 1 5 0 P S i a ) 至 約 7 5 9 0 1 1 k P a ( 1 1 0 Op S i a ) 的 廣 大 壓 力 範 (S3 圍 及在約 訂 1 1 2 3 °C ( — 1 9 0 T ) 至 約 — 6 2 °C ( — 8 0 T ) 的 壓 1 1 力 範 圍 下 > 供 儲 存及 輸 送 高 壓 液 天 然 氣 ( P L N G ) 之 1 I 容 器 同 時 需 要 安全 且 經 濟 地在低 溫 下 洪 儲 存 及 輸 送 高 蒸 1 」 氣 壓 力 之 其 他 f® 揮 發性 液 體 例 如 甲 院 、 乙 院 及丙 烷 之 容 器 j Γ 對 於 此 種 經 由 熔 接鋼 材 建 造 之容 器 在 操 作 情 形下 ， 在 基 1 i 板及 Η A Z 的 鋼 材都 必 須 有 適 當 的強 度 以 耐 受 流 體 壓 力 及 1 適 當 的 韌 性 以 預 防引 發 破 裂 也 就 是 失 能 事 件 〇 1 I 延 性 轉 脆 溫 度（ D B T T ) 記述在 結 構 鋼 材 上 的 兩 種 1 1 I 破 裂 形式 在低於D B T T 的 溫 度 下 ) 鋼 材 損 壞 容 易 經 由 1 1 低 能 分 解 ( 脆 裂 )破 裂 產 生 f 而 在 筒 於 D B T T 的 溫 度 下 1 1 9 鋼 材 損 壞 容 易 經由 筒 能 順 應 性破 裂 產 生 » 用 於 建 造 儲 存 1 1 及 輸 送 容 器 供 上 述低 溫 應 用 及其 他荷 載 之 熔 接 鋼 f 材， 低 溫 1 1 本紙張尺度適用中國國家梯车（CNS ) Λ4坭梢（2〗〇X29*?公筇} -4 - 經濟部中央樣率局貝工消費合作社印聚 Λ7 B7 五、發明説明（2) 使用之D B Τ T必須比基質鋼板及H A Z之使用溫度低很 多，以防止損壞分解破裂之損壞。 習慣使用含鎳之鋼材供低溫結構應用，例如鎳含量高 於約3重量％之鋼材，其具有低DBTT，但是也有相當 低的張力強度，通常商業化供應之3 . 5重量％N i、 5 . 5重量％Ni及9重量％Ni鋼材之DBTT分別爲 約—100t(-150T)、— 155°C(-250°F )及一 175t( — 280°F)，且張力強度至多分別爲 約 485Mpa (70ksi)、62〇Mpa (90 ksi)及830Mpa(120ksi)，爲了達到這 些強度與韌性之組合，這些鋼材通常進行昂貴的加工，例 如重複退火處理，在低溫應用之情形下，工業上目前使用 這些商業化供應之含鎳鋼材，因爲其在低溫下具有良好的 韌性，但是必須對其相當低的張力強度進行設計，此設計 通常需要大幅度的鋼材厚度供荷載、低溫應用，因爲鋼材 及所需鋼材厚度結合之高成本，使得這些含鎳鋼材在荷載 、低溫應用之用途傾向於昂貴。 反之，數種商業化供應之先進低量及中量碳高強度低 合金（HSLA)鋼材，例如AISI 4320或 4 3 3 0鋼材，可提供優越的張力強度（例如大於約 830Mpa (12〇ks i))及低成本，但是在一般 及熔接受熱影響的特定區域（HAZ)有相當高DBTT 之問題，通常，使用這些鋼材有熔接性及低溫韌性降低而 張力強度增加之傾向，基於此因素，目前商業化供應之先 本紙張尺度適用中國國家榡率（CNS ) 规格（21〇X297々>$ > - 5 - (請先閲讀背而之注意事項再>/>寫本否〕 Ή A7 衣59〇53 Η 7 五、發明説明（3 ) ^^^1 m 1^^1- 1: - ^^^1 i^n^i ^^^1 m」l - (計尤間讀背而之注意事項再填巧本苋) 進H S L A鋼材通常不考慮供低溫應用，在這些鋼材中的 HA Z之高D B TT，通常是由於在粗粒化及嚴苛重複加 熱的HA Z熔接熱區域形成不欲的微結構，也就是HA Z 加熱至從約A c :轉化溫度至約A c 3轉化溫度，（A c i 及Ac3轉化溫度之定義參見附錄），DBTT隨著HAZ 內的晶粒大小及脆變微結構成份例如麻田散鐵-奧氏體鐵 (Μ A )島狀物的增加而明顯地增大，例如在供油及氣體 傳送之X 1 0 0輸送管之先進HSLA鋼材中，HAZ之 DBTT高於約—50°C( — 60°F)，發展新的鋼材使 其結合上述商業化供應含鎳鋼材之高強度且低成本 H S L A鋼材之低溫韌性，同時提供極佳的熔接性及所需 的厚部份相容性也就是在厚度大於約2 . 5公分（1吋） 處有實質上均勻的微結構及性質（例如強度及韌性），在 能量儲存及輸送領域有明顯的誘因。 在非低溫使用下，大部分商業化供應的先進低量及中 量碳H S L A鋼材，由於其在高強度下有相當低的韌性， 經满部中央橾準局員工消费合作社印製 不是根據其強度設計就是加工成較低的強度以達到可接受 之韌性，在工程應用上，這些趨勢導致增加厚度且因此與 如果能充分利用高強度潛能之H S LA鋼材比較，有較大 的成份重量且最後有較高的成本，在某些重要的應用下， 例如高效能齒輪，使用含大於約3重量i之鋼材（例 如AISI 4 8 X X X , SAE93XX等）以維持足 夠的韌性，此方式導致達到優良強度H S L A鋼材需要有 高成本之代價，伴隨著使用標準商業化供應的H S L A鋼 本纸張尺度適用中國國家椟车（CNS ) Λ4規槁（210X 297^^1 ~-6 - ' A7 Η 7 d59〇 五、發明説明（4) 材之其他問題是氫在HAZ中爆裂，尤其是當使用低熱輸 入熔接法。 (誚先閱讀背而之注意事項#填寫本κ ) 在咼及超高強度低合金鋼材中，對於低成本強化軔性 有明顯的經濟誘因及大量的工程需求，具體地說1需求一 種合理價格的鋼材，其在基板及HA Z中都具有超高強度 例如張力強度高於830Mpa (120ksi)，及極 佳的低溫韌性例如D B T T低於約_ 7 3 °C ( — 1 0 0 °F )，供在商業化低溫應用中使用。 因此，本發明之主要目的是在三個主要方面改進先進 的HSLA鋼材技術供在低溫下使用：（i)在基質鋼材 及熔接HAZ中，降低DBTT至低於約_7 3°C ( -1 0 0 °F ) ，（ii)使張力強度高於830Mpa ( 1 2 0 k s i )，及（ΰΐ)提供優越的熔接性。本發明之 其他目的是達到上述的H S L Α鋼材，其在厚度大於約 2 · 5公分（1吋）處之整個厚度有均勻的微結構及性質 ，並可使用目前商業化存在之加工技術處理*所以使用這 些鋼材在商業化低溫處理上可以很經濟性地達成。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 發明槪述 配合上述之本發明目的，提供一種處理方法其中所要 化學性之低合金鋼板塊再度加熱至適當的溫度，然後熱輥 軋形成鋼板並快速冷卻，在熱輥軋結束後，用適當的液體 例如水淬火至適當的淬火停止溫度（Q S T )，製造雙相 微結構，較宜含約1 0體積％至約4 0體積％的肥粒鐵相 本紙張尺度適用中國國家標芈{ CNS ) A4規枯（210X297公筇）~ 7 - 經濟部中央標隼局員工消费合作社印掣 459052^ B7 五、發明説明（5 ) 及約6 0體積％至約9 0體積％的主要含微細粒化條麻田 散鐵、微細粒化下變韌鐵或其混合物之第二相，在本發明 之說明中，使用的回火係指經由任何方法加速冷卻，不同 於將鋼材空氣冷卻至環境溫度，其中選擇使用有增加鋼材 冷卻速率傾向之液體，在本發明之一個較佳具體實施例中 ，在淬火停止後，將鋼板空氣冷卻至環境溫度。 同時，配合上述之本發明目的，根據本發明之鋼材處 理特別適用於許多低溫應用，其中鋼材具有下列特徵，較 宜爲鋼板厚度約2,5公分（1吋）且更大：（i)在基 質鋼材及熔接HAZ中，DBTT低於約_73°C ( —100°F) ，（ii)張力強度高於 830Mpa ( 120ksi)，較宜高於860Mpa(125ksi )，且更宜高於900Mpa (130ksi)，（诅） 優越的熔接性，（iv)整個厚度有實質上均勻的微結構及 性質，及（v )韌性優於標準商業化供應的H S LA鋼材 。這些鋼材可有大於約9 30Mpa (135ks i)之 張力強度，或大於約965Mpa(140ksi)，或 大於約lOOOMpa (145ksi)。 附圖之說明 參照下列詳細說明及其中的附圖，將可更加了解本發 明之優點。 圖1爲本發明鋼材雙相微組成物結構扭曲破裂路徑之 示意圖； 本紙張尺度埴用中國國家標準（CNS ) ( 210X297^·# ) -8- !-^|_ (請先閱讀背面之注意事項洱填寫本瓦) 訂

• JH II 經濟部中央標丰局貝工消費合作社印黎 0 A1 li7 五、發明説明（6) 圖2 A爲根據本發明將鋼板塊再度加熱後，奧氏體鐵 晶粒大小之示意圖； 圖2 B爲根據本發明，在奧氏體鐵再結晶的溫度範圍 內熱輥軋後，但在其中奧氏體鐵不會再結晶的溫度範圍內 熱輥軋前，鋼板塊中奧氏體鐵晶粒大小（參見附錄）之示 意圖；且 圖2 C爲完成根據本發明之TMC P後，在鋼板整個 厚度方向具有非常微細有效的晶粒大小之奧氏體鐵中的長 扁平晶粒結構之示意圖。 卞要元件對照表 12 裂紋 14 軟相肥粒鐵 16 第二相 18 高角界面 20~ 再度加熱鋼板塊 D / 奧氏體鐵平均晶粒大小 2 0 " 鋼板塊 D # 平均先前奧氏體鐵晶粒大小 2 0 ,M 完成輥軋後的鋼板塊 D 有效晶粒大小 雖然本發明將以其較佳的具體實施例說明，必須了解 本發明並非限定於此，相反地，本發明將涵蓋可包括在本 發明精神及範圍內的全部替換、修改及相當的情形，如同 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) Λ4規格（210X297“]- 9 - (誚先間讀背而之注項孙填寫本頁 7装 *π 經滴部中央樣準局員工消費合作社印製 459053 Λ7 B7 五、發明説明（7) 附加的申請專利範圍之定義。 發明之詳細說明 本發明係關於經由製造超細小粒化的雙相結構，硏發 新穎的H S L A鋼材，以達到上述之挑戰，此雙相微組成 物結構較宜由軟性肥粒鐵相及主要含條麻田散鐵及下變韌 鐵或其混合物之強第二相組成，本發明係基於同時提供本 質及微結構強韌化，使得在高張力強度下降低D B T T及 強化韌性之鋼材化學組成與處理之新穎組合，本質強韌化 是經由鋼材中重要合金元素正確判斷的平衡而達成，如同 在本發明說明中之詳細敘述，微結構強韌化源自達到非常 微細有效的晶粒大小以及製造非常微細分散之強化相，同 時降低軟相肥落鐵之有效晶粒大小（a平均滑動距離〃） ，第二相分散性最佳化以使破裂路徑之扭曲實質地最大化 ，因而增強微組成物鋼材中的抗破裂傳輸性。 根據前述說明，提供一種製備超高強度雙相鋼板之方 法，其中微結構含1 0體積％至約4 0體積％的實質上 1 0 0體積％ ”主要性A )肥粒鐵第一相及約6 0體積 %至約9 0體積％的主要含微細粒化條麻田散鐵、微細粒 化下變韌鐵或其混合物之第二相，其中此方法之步驟包括 (a)將鋼板塊在足以（i)實質上均勻化鋼板塊，（U )實質上溶解鋼板塊中鈮及釩之全部的碳化物及碳氮化物 ，及（ifl )在鋼板塊中建立微細的初奧氏體鐵晶粒之溫度 下再度加熱；（b)減縮鋼板塊，在奧氏體鐵再結晶的第 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規桔（2lOx2<m>^ ) _ 1〇 _ 請先閱讀背而之注念事項再填寫本頁；> 装 訂 經濟部中央標率局員工消費合作社印裝 4 59 0 5 ? A7 Η 7 五、發明説明（8) 一個溫度範圍下，在一或多個熱輥軋通道下形成鋼板；（ c )在低於約溫度但高於約a r 3轉化溫度的第二個 溫度範圍下’在一或多個熱輥軋通道下進一步減縮鋼板； (d )在一或多次通過低於奧氏體鐵再結晶化溫度但是高 於A r 3轉化溫度之溫度範圍下（也就是內部臨界溫度範圍 )’進一步減縮該鋼板；（6)在每秒約1〇°(3至每秒約 4 0 °C ( 1 8 T /秒—7 2 °F /秒）之冷卻率下使該鋼板 淬火至低於約M s轉化溫度加上2 0 0 °C ( 3 6 〇 °F )之 淬火停止溫度：及（f )停止淬火。在本發明之另一個具 體實施例中，Q s T較宜低於約M S轉化溫度加上1 〇 0 °C ( 1 8 Ο Τ )，且更移低於約 3 5 CKC ( 6 6 2 °F )， 在本發明之一個具體實施例中，使鋼扳在步驟（f )後空 氣冷卻至環境溫度，此處理可促進鋼板之微結構轉化成約 1 0體積％至約4 0體積％的肥粒鐵第一相及約6 0體積 %至約9 0體積％的主要含微細粒化條麻田散鐵、微細粒 化下變韌鐵或其混合物之第二相，（T n r溫度、a r 3及 A r:轉化溫度之定義參見附錄）。 爲了確定環境及低溫韌性，本發明鋼材第二相的微結 構主要含微細粒化的變韌鐵、微細粒化條麻田散鐵或其混 合物，較宜實質上減低脆化成份例如上變韌鐵、雙晶麻田 散鐵及MA在第二相形成。在本發明之說明及申請專利範 圍中，，主要地"係指至少約5 0體積％，第二相微結構 之剩餘部份可含其他細小粒化下變韌鐵、其他的微細粒化 條麻田散鐵或肥粒鐵，第二相之微結構更宜含至少約6 0 本紙張尺度適用中國國家標缓-(CNS ) Λ4规格（210X297公龄）-11 - --------7 装I (請先W讀背而之注¾¾'項洱填·ri?本頁 訂 A7 Η 7 五、發明説明（9) 體積％至約8 0體積％微細粒化下變韌鐵、微細粒化條麻 田散鐵或其混合物’第二相之微結構又更宜含至少約9 〇 體積％微細粒化下變韌鐵、微細粒化條麻田散鐵或其混合 物。 根據本發明處理之鋼板是在習知的方式下製造’在一 個具體實施例中： 戶斤示之重量範圍： ，含鐵及下列合金元素，較宜如下列 表I 合金元素 範圍（重量％ ) 碳（C) 0.04-0· 12,更宜爲 0.04-0.07 猛（Μη) 0.5-2.5,更宜爲 1.0-1.8 鎳（Ni) 1.0-3.0,更宜爲 1.5-2.5 鈮（Nb) 0.02-0,1,更宜爲 0.03-0,05 鈦（Τι) 0.008-0.03,更宜爲 0.0卜0.02 鋁（Α1) 0.001 -0.05,更宜爲 0.005-0.03 氮（Ν) 0.002-0.005,更宜爲 0,002-0.003 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 --------一 采-- '« (請先閲讀背而之注意事項再填ί:,:)本瓦} 有時候將鉻（Cr)加入鋼材中，較宜至多約1 . 〇 重量％，且更宜約0 . 2重量％至約0 . 6重量％。 有時候將鉬（Mo )加入鋼材中，較宜至多約〇 . 8 重量％ ’且更宜約〇 . 1重量％至約〇 . 3重量％。 有時候將矽（Si)加入鋼材中，較宜至多約〇 . 5 本紙張尺度適用中國國家縣（CNS Uil規核（2,0x2^ ) -12-" A7 h? 經濟部中央標準局貝工消費合作社印繁 五 、 發明説明（ 1〇) ' 1 1 重 里 % 且 更 宜 約 0 0 1 重 里 % 至 約 0 .5重 量 % ， 且 1 1 1 又 更 宜 約 0 0 5 重 旦 里 % 至 約 0 1 重 量 %。 1 I 有 時 候 將' 銅 ( C U ) 加 入 鋼 材 中 較 宜約0 1 重 里 1 1 f % 至 約 1 0 重 量 % 更 宜 約 0 2 重 .¾. 里 %至約 0 4 重 先 閱 |b* 1 1 量 % 〇 背 而 1 I 之 1 有時 候 將 硼 ( Β ) 加 入 鋼 材 中 較 宜 至多約 注 念 事 1 ! 0 • 0 0 2 0 重 量 % 且 更 宜 約 0 0 0 0 6重 量 % 至 約 項. 再 )h 1 一{ 0 0 0 1 0 重 量 % 〇 i 本. 7T 衣 I 這 些 鋼 材 較 宜 含 至 少約 1 重 量 % 鎳 鋼材之 鎳 含 量 必 Η 1 1 I 要 時 可增加 至 約 3 重 量 % 以 強 化 熔 接 後 之性能 每 增 加 1 I 1 重 里 % 的 鎳 預 期 可使 鋼 材 之 D B 丁 T 下降約 1 0 °C ( 1 1 1 8 T ) 鎳 含 較 宜 低 於 9 重 里 % 更 宜低於約 6 重 量 訂 1 % > 鎳 含 量 較 宜 減 至 最 低以 減 低 鋼 材 之 成本，如 果 鎳 含 量 I | 增 加 約 3 重 量 % 锰 含 量 可 下 降 至 約 0 5重量 % 至 1 I 0 0 重 量 % 〇 1 j 此 外 鋼 材 中 的 殘 留 物 較 宜 實 質 上 最 少化， 磷 ( P ) Γ 含 量 較 宜 低於約 0 0 1 重 量 % 硫 ( S )含量 較 宜 低於 1 1 約 0 0 0 4 重 量 % 氧 ( 0 ) 含 JSL 較 宜 低於約 - 1 1 0 0 0 2 重 量 % 〇 1 1 I 鋼 板 之 處 理 1 1 1 ( 1 ) 降 低 D B T Τ 1 1 達 到 低的 D B Τ Τ 例如低於約 — 7 3 °C (- 1 0 0 Ύ 1 1 ) J 爲 發 展 新 的 Η S L A 鋼 材供 低 溫 應 用 之主要 挑 戰 9 技 1 1 本紙乐尺度適用中國國家梯卑（CNS ) Λ4規格（210X297公筇）-13 - 經漪部中央標隼局貝工消費合作社印掣 Λ7 Η 7 五、發明説明（n) 術挑戰是在目前的H S L A技術下維持/增加強度且同時 降低DBTT，尤其是在HAZ中，本發明利用合金及處 理之組合，同時改變耐破斷性之本質及微結構促成因素， 如同下文所述，製造在底板及HAZ中具有極佳低溫性質 之低和今鋼材。 在本發明中，微結構韌性是利用降低鋼材的D B T T ，此微結構韌性之一個主要成份是包括精煉先前的奧氏體 鐵晶粒大小、經由熱機械控制輥軋處理（T M C P )改良 晶粒之形態及在細小晶粒中製造雙相分散，全都針對強化 鋼板中每單位體積高角晶界之界面，類似於熟諳此藝者所 熟悉的，此處所稱的 ' 晶粒"係指多晶物質中的個別晶體 ，且此處所稱的"晶粒界面^係指相對於從一個結晶向轉 化成另一個結晶向時，在金屬內的狹窄區域，此處所稱的 高角晶界#係指分隔兩個結晶向差異大於約8 ^之相鄰晶 粒的晶粒界面，同時此處所稱的Α高角晶界"係指有效作 爲高角晶界之界面，也就是說可偏斜裂縫或破斷傳導且因 此扭曲破斷路徑之界面。 從TMC Ρ至每單位體積高角晶界總界面面積之促成 因素Sv，可用下列公式定義：

S v =各（1 + R +各）+0.63 (r - 30) d R 其中： d爲熱輥軋鋼板在其中奧氏體鐵不會結晶之溫度範圍 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210Χ29Ί公符） (諳先閱讀背而之注意事項办續朽本頁) 7 ---3 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 ________ Η 7 五、發明説明（12) 內輥軋前之奧氏體鐵平均晶粒大小（先前奧氏體鐵晶粒大 小）； R爲減縮率（原始鋼板厚度/最終鋼板厚度）；且 r爲由於在其中奧氏體鐵不會結晶之溫度範圍內熱輥 軋之鋼材厚度減縮％。 熟知於此項技藝，當鋼材之Sv增加時，由於在高角晶 界破斷路徑之裂縫偏斜及破斷扭曲而使D B TT下降，在 商業化TMC P實務中，特定鋼材厚度之R値固定且r値 之上限通常爲7 5，固定R及r値，從上列公式很明顯地 了解Sv只能經由降低d而實質上增加，根據本發明爲了降 低鋼材中的d値，結合使用T i _Nb微合金化及最佳化 的T M C P實務，對於熱輥軋/變形過程之相同總減縮量 ，具有最初較細奧氏體鐵平均晶粒大小之鋼材將導致較細 的完成化奧氏體鐵平均晶粒大小，因此在本發明中，將 T i _Nb之添加量最適化，以便在TMC Ρ過程中減少 再度加熱同時產生所需的奧氏體鐵晶粒成長抑制性，參照 圖2A，使用相當低的再度加熱溫度，較宜約955 °C至 約1065 t： (1750 °F— 1950卞），在再度加熱 鋼板塊2 0 ’於熱變形前得到之最初奧氏體鐡平均晶粒大小 D’低於約1 2 0微米，根據本發明之處理可防止傳統的 TMC P由於使用較高的加熱溫度例如高於約1 0 9 5 t (2 0 0 0 T)而造成之奧氏體鐵晶粒過度成長。爲了促 進動態再結晶引起的晶粒精煉，在其中奧氏體鐵再結晶溫 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規枱（2丨0X297公疗）-15 - --------1 策-- •- (誚先閱讀背而之注盘事項再填寫本頁)

、1T 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 Η 7 五、發明説明（13) 度範圍內之熱輥軋過程中，使用每次通過之重量減低大於 約1 0%。現在參照圖2 B，根據本發明之處理，鋼板塊 2 ◦ %在其中奧氏體鐵再結晶之溫度範圍內熱輥軋（變形 )後但在其中奧氏體鐵不會再結晶之溫度範圍內熱輥軋前 ，平均先前奧氏體鐵晶粒大小D 〃（也就是d )低於約 3 0微米，較宜低於2 0微米，且更宜低於約1 〇微米。 此外’爲了在整個厚度方向產生有效的晶粒大小減縮，在 低於約T rw溫度但高於約A r 3轉化之溫度範圍內進行重 量減縮，較宜累積超過約7 0%。現造參照圖2 C，根據 本發明之TMC P在整個厚度方向具有非常細的有效晶粒 大小D 之完成輥軋後的鋼板2 0 'M上導致形成伸長化塊 狀晶粒結構，例如有效晶粒大小D 'N低於約1 〇微米，較 宜低於約8微米，且更宜低於約5微米，熟諳此藝者將可 了解，如此可強化鋼板2 0 ”1每單位體積高角晶界之界面 面積，例如2 1。在內部臨界溫度範圍完成輥軋也引發在 內部臨界暴露時從奧氏體鐵分解形成的肥粒鐵之 >扁化# ，其隨後導致減低其整個厚度方向之有效晶粒大小平 均滑動距離#)，在內部臨界暴露時從奧氏體鐵分解形成 的肥粒鐵也有高度的變形次結構，包括高位移密度（例如 約1 0 8或更大位移/平方公分）以增強其強度，精煉的肥 粒鐵有利於本發明鋼材之設計，因爲可同時增加強度及韌 性。 在稍微更詳細的說明中，製備根據本發明之鋼材是經 由形成如同上述所需組成之鋼板塊；將鋼板塊加熱至約 本紙张尺度適用中國國家標净-(CNS }/VU見格（2丨0X29*?公犛）-16- (誚先閱讀背而之注意事項#填涔本页) -0 459053 Λ7 H? 經濟部中央標率局貝工消費合作社印^ μ氏乐尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4规枱（210X2V7公聆） 五、發明説明（14) 955 °C 至約 1〇65°C (1750 T— 195〇°F)之 溫度；在其中奧氏體鐵再結晶之第一個溫度範圍也就是高 於約T,u溫度下’一或多道次熱輥軋鋼板塊而形成鋼板， 提供約3 0%至約7 〇%的減縮，在低於約Tnr溫度但高 於約A r 3轉化溫度之第二個溫度範圍下，進一步經一或多 道次熱輥軋鋼板’提供約4 〇%至約8 〇%的減縮，在低 於約A r 3轉化溫度且高於約a r i轉化溫度之間的內部臨 界溫度範圍下’經一或多道次完成鋼板輥軋以提供約1 5 %至約5 0%之縮減’然後使熱輥軋後的鋼板在每秒約 1 0 °C至每秒約4 0 °C ( 1 8 T /秒—7 2卞/秒）之冷 卻速率下淬火至適當的淬火停止溫度（QST)，較宜低 於約M s轉化溫度加上2 0 〇 °C ( 3 6 0 °F )，此時終止淬 火，在本發明之另一個具體實施例中，Q S T較宜低於約 M s轉化溫度加上1 〇 〇 °c ( 1 8 0 °F )，且更宜低於約 350°C(662°F)，在本發明之一個具體實施例中， 停止淬火後使鋼板空氣冷卻至環境溫度。 熟諳此藝者將可了解，本文所稱的厚度減縮％係指後 鋼板或鋼板在所稱減縮前的厚度減縮％，僅供說明之目的 而不作爲本發明之限制，約2 5 . 4公分（1 0吋）厚度 之鋼板塊可在第一個溫度範圍減縮約3 0% ( 3 0減縮％ )至厚度爲約1 7 . 8公分（7吋），然後在第二個溫度 範圍減縮約8 0% ( 8 0減縮％)至厚度爲約3 . 6公分 (1 . 4吋），且隨後在第三個溫度範圍減縮約3 0% C 30減縮％)至厚度爲約2.5公分（1吋）’在此所稱 ΎΓ- (誚先閱讀背而之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局負工消费合作社印製 459C 5 3 Μ __Η 7 五、發明説明（15) 的"鋼板塊”係指任何大小之鋼材。 鋼板塊較宜經由適當的方式加熱，將實質上整個鋼板 塊且較宜爲整個鋼板塊之溫度提昇至所需的再度加熱溫度 ，例如將鋼板塊放在爐中一段時間，在本發明範圍內任何 鋼材組成物必須使用之特定再度加熱溫度，熟諳此藝者可 輕易地從實驗或使用適當的模式計算而決定，此外，將實 質上整個鋼板塊且較宜爲整個鋼板塊的溫度提昇至所需的 再度加熱溫度所需的爐溫及再度加熱時間，熟諳此藝者可 參考標準的工業應用而輕易地決定。 除了施加至實質上整個鋼板塊之再度加熱溫度以外， 描述本發明處理方法提到的另一溫度爲在鋼材表面測量之 溫度，鋼材之表面溫度可用例如光學高溫計或其他適於測 量鋼材表面溫度之任何器材測量，在本文提到的冷卻速率 爲在鋼板厚度中心或實質上中心之冷卻速率；且淬火停止 溫度（Q S Τ )爲停止淬火後，由於熱從鋼板厚度中心傳 送而使鋼板表面達到的最高或實質上最高之溫度，例如處 理根據本發明鋼材組成物之實驗熱時，將熱電偶放在鋼板 厚度之中心或實質上的中心供測量溫度，並使用光學高溫 計測量表面溫度，發展中心溫度與表面溫度之相關性供後 續處理相同或實質上相同的鋼材組成物使用，如此可經由 直接測量表面溫度而決定中心溫度 > 同樣地，熟諳此藝者 可參考標準工業應用，決定完成所要的加速冷卻速率所需 的溫度及淬火液體之流速。 對於本發明範圍內之任何鋼材組成物，定義再結晶範 本纸張尺度適用中國國家棉準（CNS } Λ4坭格（210Χ2πϋΊ~- Ιδ - {誚先閱讀背而之注意事項再填寫本頁) -7装 訂 經满部中央標率局員工消費合作社印敦 — Η 7 __ 五、發明説明（16) 圍與非再結晶範圍界面之溫度，Τηί溫度，決定於鋼材之 化學性且尤其是碳濃度及鈮濃度、輥軋前的再度加熱溫度 、及輥軋道次中所給定之減縮量’熟諳此藝者可根據本發 明，經由實驗或模式計算，決定特殊鋼材之此溫度。同樣 地，熟諳此藝者可根據本發明’經由實驗或模式計算本文 中提到的A r i、A r 3及M s轉化溫度。 上述TMCP實務導致高的Sv値，此外，快速冷卻時 形成的雙相微結構經由提供許多高角界面及晶界，也就是 肥粒鐵相/第二相界面及麻田散鐵/下變韌鐵小包晶界’ 進一步增加界面面積，如下文之進一步討論，在內部臨界 溫度範圍下的密集輥軋導致重織構，在整個厚度方向建立 三明治或疊層結構，包括軟相肥落鐵及強第二相之交互層 ，此組態，如圖1所示，導致裂紋1 2在整個厚度方向之 路徑明顯地扭曲，這是因爲例如在軟相肥落鐵1 4引發的 裂紋1 2，在肥落鐵相1 4及第二相1 6之間，由於這兩 相中的劈開及滑動平面之方向不同，造成改變平面也就是 改變方向，界面1 8有極佳的界面鍵強度且此迫使裂紋 1 2偏移而不是界面去除鍵結，此外，當裂紋1 2進入第 二相1 6時，裂紋1 2之傳導如下所述被進一步阻礙，在 第二相1 6中的條麻田散鐵/下變韌鐵以小包產生且小包 之間具有高角晶界，在扁塊內形成數個小包，此提供結構 的進一步精煉，導致增加裂紋1 2在扁塊內第二相1 6中 傳導之扭曲性，淨結果是在本發明鋼材之雙相結構中，裂 紋1 2之傳導抗性明顯增加，組合因子包括：疊層織構、 孓紙张尺度適用中國®家標準（CNS M4現格(210X297^# ) -19 - ---------^1装------訂------^ .. • · (誚先閱讀背而之注意事項再填艿本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印聚 Λ7 Β7 五、發明説明（17) 裂紋平面在向內界面之分裂、及第二相內之裂紋偏移，此 導致實質增加Sv且因此導致降低DBTT。 雖然上述的微結構方式可用於降低基質鋼板之 D B TT，其在熔接HA Z的粗粒化區域無法完全有效地 維持足夠低的D B TT，因此，利用下述之合金元素本質 效應，本發明提供在熔接HA Z的粗粒化區域維持足夠低 的DBTT之方法。 目前肥力鐵低溫鋼材是以體心立方（B C C )晶格爲 基質，雖然這種結晶系統可以在低成本下提供高強度，當 溫度降低時，其有從延性驟變轉化成破斷性之問題，此可 基本上歸因於BCC系統的臨界變形剪應力（CRSS) (本文定義）對溫度之強烈敏感性，其中C R S S隨著溫 度下降而快速上升，造成剪力進行且導致延性破斷更困難 ，反之，脆裂破斷進行例如分解對於溫度較不敏感，因此 ，當溫度降低時，分解變成有利的破斷模式，導致引發低 能脆裂破斷，CRSS爲鋼材之本質性質，且敏感於變形 時可橫越滑移之差排的容易性，也就是說橫越滑移較容易 之鋼材將有低的C R S S及因此有低的D B TT，部份面 心立方（F C C )安定劑例如N i已知可促進橫越滑移， 而BCC安定合金元素例如Si、Al·、Mo、Nb及V 可降低橫越滑移，在本發明中，F C C安定合金元素例如 N i及C u之含量較宜最適化，考量成本及降低d B TT 之有利效益，N i合金較宜至少約1 · 〇重量％且更宜至 少約1 . 5重量％ ;且8(：(：安定合金元素在鋼材中的含 (-S*?先閱讀背面之注意事項再功，?5本頁) ，τ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )/\4蚬格（210Χ2<Π公# ) -20- Β7 Β7 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 五、發明説明（18) 量爲實質地最少化。 由於根據本發明鋼材之化學性與處理之獨特組合導致 的本質及微結構韌化之結果，此鋼材在底板及熔接後的 H A Z都有極佳的低溫韌性，在這些鋼材底板及熔接後的 HAZ之DBTT都低於約一 (― 1 OCTF)且可 低於約—107°C(-160°F)。 (2)張力強度大於830Mpa (120ksi)且微 結構整個厚度之均勻件與件質 雙相微組成物結構之強度可從組成相之體積比例及強 度測定，第二相（麻田散鐵/少量的變韌鐵）強度主要決 定於其碳含量，在本發明中，投入許多努力以得到所需的 強度，主要經由控制第二相之體積比例，使在相當低碳含 量下得到強度，如此的優點是鋼材基板及H A Z都有可焊 接性及極佳的韌性，爲了得到大於8 3 Ο Μ P a ( 1 2 0 k s i )及更大的張力強度，第二相之體積比例範圍較宜 在約6 0體積％至約9 0體積％，此可經由選擇適當的完 工輥軋溫度供內部臨界輥軋而達到，在整個合金中，較宜 最小約0 . 0 4重量％ C以得到至少約1 Ο Ο Ο Μ P a ( 145ksi)之張力強度。 在根據本發明之鋼材中，在考量鋼材最大可得到的強 度下，雖然除了 C以外之合金元素實質上並不重要，需要 這些元素以提供所需的微結構整個厚度之均勻性及厚度大 於約2 . 5公分（1吋）之鋼板強度及供處理彈性所需的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规柏（2]OX297公ϋ Γ21 - (婧先閱讀背而之注愈事項昨功寫本Μ ) ,i=e 經漓部中央標準局貝工消費合作社印取 A7 Η 7 五、發明説明（19) 冷卻速率範圍，此點很重要，因爲在厚鋼板中間部份之實 際冷卻速率低於表面，表面及中間的微結構可因此相當不 同，除非消除鋼材對於鋼板表面與中間部份之冷卻速率差 異之敏性，在此考量下，Μη及Mo合金添加物，且尤其 是Μ 〇與B之組合添加物特別有效，在本發明中，考慮可 硬化性、可熔接性、低D Β Τ Τ及成本而將這些添加物最 適化，如同本專利說明先前所述，從降低D Β Τ Τ之觀點 ，必須使總B C C合金添加物保持最小量，設定較佳的化 學標的及範圍以達到本發明的這些及其他要求。 (3 )低熱輸入熔接之優越的可熔接件 本發明之鋼材是設計成具有優越的可熔接性，最重要 的考量，尤其是低熱輸入熔接，爲粗粒化ΗΑΖ之冷裂化 或氫裂化，頃經發現本發明之鋼材，冷裂化敏性決定性地 受到碳含量及HA Ζ微結構形式而影響，而不是先前技藝 中視爲決定性參數之硬度及碳相當物，當鋼材在沒有或低 預熱（低於約1 0 0 t ( 2 1 2 °F ))熔接情形下熔接時 ，爲了避免冷裂化，較佳的碳添加量上限爲約0.1重量 %，在本文中使用且不已任何方式限制本發明，"低熱輸 入熔接"係指電弧能量至多約2 . 5千焦耳每毫米（千焦 耳/毫米）（7. 6千焦耳/吋）之熔接。 下變韌鐵或自動回火條麻田散鐵微結構提供優越的抗 冷裂化性，本發明鋼材中的其他合金元素經小心地平衡、 相稱於可硬化性及強度的需求，確使在粗粒化H A Z形成 -- n - ----I I ---I— n _ T n _____ ti ("i J - (請先間讀背而之注t事項际填'K-本) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) 栺（210X 297公犮1 -22 - 經濟部中央標隼局員工消費合作杜印製 Λ7 __Η 7 五、發明説明（2〇) 這些所要的微結構。 合金元素在鋼板塊中的角色 本發明各種合金元素的角色及較佳的濃度限制說明如 下： 碳（C )爲鋼材中其中一種最有效的強化元素，其也 可與鋼材中的強碳化物形成物例如Ti、 Nb及V結合而 提供晶粒成長抑制性及沈澱強化，碳也可促進可硬化性， 也就是說冷卻時在鋼材中形成更硬更強的微結構，如果碳 含量低於約0 . 0 4重量％ ’不足以在鋼材中引發所需的 強化，即大於830Mpa (120ksi)之張力強度 ，如果碳含量大於約0 . 1 2重量％，鋼材在熔接時容易 冷裂化’且鋼板及其H A Z在熔接時之韌性減低，碳含量 較宜爲約0.04重量％至約〇.12重量％，以產生所 需的強度及HA Z微結構’即自動回火化條麻田散鐵及下 變韌鐵，碳含量的上限更宜爲約〇 . 〇 7重量％。 錳（Μ η )爲鋼材中的基質強化劑且也可強烈地促進 硬化，爲了在厚度大於約2 . 5公分（1吋）的鋼板得到 所要的強度’最少量較宜爲〇 . 5重量％厘11，且至少約 1 . 0重量％Μη之最少量更佳’但是太多的Μη有害於 韌性’所以本發明較佳的上限爲約2 5重量％ Μ η，此 上限也較宜實質地最小化中央線偏析，其容易發生在高 Μ η及連續鑄造該材及伴隨的微結構中整個厚度非均勻性 及性質’ Μη含量之上限更宜爲約1 . 8重量％，如果鎳 本紙張尺度適用中國國家#準（CNS ) Α4規格（210父297公犛~5一 - 23 - (讀先閱讀背而之注意事項坪功-¾本Κ ) 装 J. A7 H7 經濟部中央標率局貝工消費合作社印^ 五 、發明説明 21) * 1 含 量上 增約 3 重 里 % 可以 不 需 添 加 锰 而 達到 所 需 的 高 強 1 1 度 ，因 此， 廣 義 地 說 至 多約 2 5 重 量 %錳 較 宜 〇 1 1 矽 (S i ) 可 添 加 至 鋼 材 中 供去 氧 化 之目 的 且 此 巨 1 | 的 之最 小量 爲 約 0 0 1 重 量 % 但 是 S i爲 強 烈 的 凡 閱 讀 1 I B C C 安定 劑 且 因 此增加 D B Τ T 及對 韌 性有 負 面 效 應 > 背 而 之 1 1 基 於這 些理 由 當 加 入 S i 時 上 限 較 宜 爲約 0 5 重 量 /i 争 1 1 % Si ，當 加 入 S i 時 S i 含 量 之 上 限 更宜 爲 約 0 1 項· 再 1 -( 重 量％ ，去 氧 化 並 非 —* 定 需 要 矽 因 爲 鋁 或欽也 可 進 行相 寫 本- 农 I 同 的功能。 1 1 I 鈮 (N b ) 的 加 入 是 促 進 鋼 板 輥 軋 後 微結 構 的 晶 粒 稱 1 1 I 煉 ，其 可同 時改 進 強 度 及 韌 性 熱 輥 軋 時的鈮 販 化物沈 澱 1 1 可 阻止 再結 晶 化 及 抑 制 晶 粒 成 長 因 此 提 供奧氏 體 鐵 晶粒 訂 1 m 煉， 基於 這 些 理 由 至 少約 0 0 2 重 量％ N b 較 宜 1 1 I 但 是N b爲 強 的 B C C 安 定 劑 且 因 此可增加D B T T 太 1 I 多 的N b有 害 於 可 熔 接 性及 Η A Z 韌 性 所以 最 大 量 約 1 Λ 0 .1 ^1 -甲 % 較 佳 N b 含 量 之 上 限 更 宜 爲約 0 0 5 重 \ 量 %。 1 1 鈦 (T i ) 當 加 入 少 量 時 可有效形成 氮 化鈦 ( * 1 I T i N )晶 粒 其在 鋼 材的 輥 軋 後 結 構 及 Η A Z 都 可 稩 煉 1 I 晶粒大小’ 因 此 可改 進 鋼 材 之 韌性 T i之 添 加 量 是 使 1 1 I T i / N之 重 量 比例 較 宜 爲 約 3 • 4 T i爲 強 的 B C C 1 1 安定劑 且因 此 可 增 加 D B T Τ 9 太 多 的 T i經 由 形 成 較 粗 1 I 的 T i N或 碳 化鈦 ( T 1 C ) 晶 粒而 不 利 於韌 性 > T i 含 1 1 里 低於約0 • 0 0 8 重 量 % 通 常 4πΐ. m 法 提 供 足夠 細 的 晶 粒 大 t 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規栳（2丨Ox 2y7;总）-24 - 經漓部中央標隼局員工消费合作社印製 4 59 0 5 3 Λ7 Μ 7 五、發明説明（22^ 小或連結鋼材中的N而形成T i N，且大於約〇 . 〇 3重 量％可造成韌性惡化’鋼材更宜含至少約0.01重量％ Ti且不超過約〇.〇2重量％Ti 。 鋁（A 1 )添加至本發明鋼材中是供去氧化之目的， 至少約0 _ 0 0 1重量％A 1較宜供此目的，且更宜至少 約0 . 0 1重量％A 1 ，A 1可連結溶解在HAZ中的氮 ，但是A 1爲強烈的B C C安定劑且因此增加D B T T， 如果A1含量太高，也就是高於約0.05重量％，傾向 於形成氧化鋁（A 1 2〇3)型摻混物，其容易有害於鋼材 及HAZ之韌性，A 1含量之上限更宜爲約〇 . 〇 3重量 %。 鉬（Mo )在直接淬火時可增加鋼材之可硬化度，尤 其是與硼及鈮之組合，但是Mo爲強烈的B C C安定劑且 因此增加D B TT，過量的Mo將促成熔接時的冷裂化， 同時也容易惡化鋼材及H A Z之韌性，所以當添加Μ 〇時 ，最高較宜約0.8重量％，更宜當添加Mo時，鋼材中 含至少約0.1重量％Mo且不超過約0.3重量％Mo 0 鉻（C r )在直接淬火時有增加鋼材可硬化度之傾向 ，其也可提供抗腐蝕性及抗氫引發之裂化（HI C)，與 Μ 〇類似，過量的C r將促成熔接時冷裂化之傾向，同時 也容易惡化鋼材及其H A Z之韌性，所以當添加C r時， 最高較宜約1 . 0重量％Cr，更宜當添加Cr時，Cr 含量約0 . 2重量％至約0 · 6重量％。 ---------^"-- -* (誚先閱讀背而之注^*-項4填朽本Π ) ,-¾ 本紙張尺度適用中國國家標準（〔奶）八4現相（2丨0>< 297公#) -25- 459 459 經漪部中央橾隼局負工消費合作社印製 Λ7 H7 五、發明説明（23) 鎳（N i )爲本發明鋼材尤其是在HAZ得到所需 D B T T之重要合金添加物，其爲鋼材中最強的F C C安 定劑之一，N i添加至鋼材中可強化交叉滑動且因此可降 低DBTT，雖然與Μη及Mo添加物之程度不同，N i 添加至鋼材中也可提昇可硬化度，且因此可增加厚部份（ 厚度大於約2 . 5公分（1吋））之微結構整個厚度均勻 性及性質，爲了在熔接的H A Z中得到所需的D B T T， 最少的Ni含量較宜約1.0重量％，更宜約1.5重量 %，因爲N i爲昂貴的合金元素，鋼材中的N i含量較宜 低於約3 . 0重量％，更宜低於約2 . 5重量％，又更宜 低於約2 · 0重量％，且再更宜低於約1 . 8重量％，以 實質上降低鋼材之成本。 銅（Cu)爲鋼材中的FCC安定劑，可少量降低 DBTT，Cu也有益於抗腐蝕及Η I C，在較高含量時 ，C u經由ε -銅沈澱物引發過量沈澱硬化，此沈澱物如果 沒有適當地控制，可降低韌性及同時提高鋼板及H A Ζ之 D B TT，較高含量的C u也可在板塊鑄造及熱輥軋時促 成脆化，需要N i之輔助添加物供緩和，基於上述理由， 當銅添加至本發明之鋼材時，上限較宜爲約1 . 5重量％ Cu，且上限爲約〇 . 4重量％Cu更佳。 硼（B )在少量時可大幅增加鋼材之可硬化性及促進 形成條麻田散鐵鋼材之微結構，經由抑制上變韌鐵在鋼板 及粗粒化H A Z形成’減少變韌鐵及肥粒鐵，通常，此目 的需要至少約0 . 0 0 0 4重量％B，當硼添加至本發明 ---------】丄-- *·

、1T 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規栳（210X297^1 726^ Λ7 五、發明説明（24) 之鋼材時，較宜約〇 . 0006重量％至約〇 . 0020 重量％’且上限爲約〇.0010重量％更佳，但是，如 果鋼材中的其他合金可提供適當的可硬化性及所需的微結 構時’不需要加入硼。 (4 )當需要焊接後熱處理（PWHT)時之較佳鋼材組 成物 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 PWHT通常在髙溫例如大於約5 4 0°C ( 1 0 0 ◦ T)下進行，從PWHT之熱暴露，由於軟化與次結構回 復性相關之微結構（也就是損失處理優點）及粗化雪明碳 體，可導致底板及焊接HA Z之強度損失，爲了克服此點 ，上述的基質鋼材化學組成較宜經由加入少量的釩而改良 ，釩的添加可經由PWHT時在基質鋼材及HA Z形成細 小的釩碳化物（V C )粒子而得到沈澱強化作用，此強化 作用係供實質上補償PWHT時之強度損失，但是過量的 V C強化作用必須避免，因爲其可在底板及其H A Z降低 軔性及提高DBTT，在本發明中，基於此理由，V之上 限較宜爲約0.1重量％，下限較宜爲約0.02重量％ ，鋼材中更宜加入約0.03重量％至約0.05重量％ 的V。 本發明鋼材中的這些性質組合，提供低成本之技術供 某些低溫操作，例如在低溫下儲存及輸送天然氣，與一般 需要更高鎳含量（至多約9重量％)且更低強度（低於約 830Mpa (12〇ksi)之目前先進的商業化供應 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規梢（210X 297公费Ί ~ 27 " 經濟部中央標牟局貝工消費合作社印製 Λ7 __B7 五、發明説明（25) 鋼材比較’這些新的鋼材可提供明顯的材料節省供低溫應 用，化學及微結構設計可用於降低D B TT及在厚度大於 約2 . 5公分（1吋）之整個厚度中提供均勻的機械性質 ，這些新鋼材之鎳含量較宜低於約3重量％，張力強度大 於830Mpa (12〇ks i)，較宜大於約860 M p a ( 1 2 5 k s i )，且更宜大於約 900Mpa ( 1 3 0 k s i )，延性轉脆溫度（DBTT)低於約 -7 3 °C ( - 1 0 〇 °F )，且在DBTT提供極佳的韌性 ，這些新的鋼材之張力強度可大於約93OMpa ( 1 3 5 k s i )，或大於約 965Mpa(14〇ksi )，或大於約100〇Mpa(145ksi)，這些鋼 材之鎳含量在必要時可增加至大於約3重量％以強化熔接 後的性質，每增加1重量％的鎳，預期可降低鋼材之 DBTT約1CTC(18T)，鎳含量較宜低於9重量％ ，更宜低於約6重量％，較宜使鎳含量最少化以減低鋼材 之成本。 雖然上述發明以一或多個具體實施例說明，必須了解 也可進行其他修改而沒有偏離本發明在下列申請專利範圍 中陳述之範圍。 名詞附錄 A c i轉化溫度： 加熱時開始形成變韌鐵之溫度； A c 3轉化溫度： 加熱時完成將肥粒鐵形成奧氏體鐵之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )六4規枋（2IOX2y?公- 2Έ- --------一------訂------^ ("先間讀背面之注意事項#填寫本is ) Λ7 B? 五、發明説明（26) A 1 2 0 3 : A r 1轉化溫度： A r 3轉化溫度： B C C ： 冷卻速率： C R S S (臨界變 形剪應力）： 低溫： D B T T (延性轉 脆溫度）： 經濟部中央標嗥局負工消費合作社印製 實質上： F C C : 晶粒： 晶粒界面： 溫度； 氧化銘； 冷卻時奧氏體鐵完成轉化成肥粒鐵或 肥粒鐵與雪明碳體之溫度； 冷卻時奧氏體鐵開始轉化成肥粒鐵之 溫度； 體心立方； 在鋼板厚度中心或實質中心之冷卻速 率； 鋼材之一種本質性質，敏感於變形時 ，位移可交叉滑移之容易性，也就是 說較容易交叉滑移之鋼材也將有較低 的CRSS及因此較低的DBTT ; 低於約一 4 0 °C ( — 4 0 °F )之任何 溫度； 描述結構鋼材中的兩個裂斷部份：在 低於DBTT之溫度，傾向於發生低 能劈開（脆化）之損壞，但在高於 D B TT之溫度，傾向於發生高能延 性劈開之損壞； 實質上1 0 0體積％ : 面心立方； 在多晶材料中的個別晶體； 金屬中相對於從一個結晶態方向轉化 本紙張尺度適财關家__ ( CNS ) ( ) - 29 - I 1U I I-·'"I Jio Γ —i ii i— r;.r ΓΙ -- (請先閱讀.背而之注¾寧項4填，riJ本110 Λ7 _____ B7 五、發明説明（27) 成另一種時之狹窄區域，因此將晶粒 彼此分離； 經濟部中央標隼局負工消費合作社印聚 H A Ζ ： 熱影響區域： Η I C ： 氫引發的裂斷： 高角晶界或界面： 有效作爲高角晶粒晶界之晶界或界面 ，也就是可偏移傳導的裂紋或斷裂， 因此引發對裂路徑之扭曲； 高角晶粒晶界： 分隔兩個結晶向差異大於約8°之相鄰 晶粒的晶粒界面； H S L A : 高強度，低合金： 內部臨界再加熱： 加熱（或再度加熱）至約A c i轉化溫 度至約A c 3轉化溫度之溫度； 內部臨界溫度範圍 加熱時從約A c i轉化溫度至約A c 3 • 轉化溫度’且冷卻時從約A r 3轉化溫 度至約A r i轉化溫度； 低合金鋼材 含鐵及低於約1 〇重量％總合金添加 物之鋼材： 低熱輸入熔接： 電弧能量至多約2.5千焦耳/毫米 (7.6千焦耳/吋）之熔接： M A ： 麻田散鐵-奧氏體鐵； 平均滑動距離： 有效晶粒大小； M s轉化溫度： 冷卻時’奧氏體鐵開始轉化成麻田散 鐵之溫度； 主要： 在本發明中指至少約5 〇體積％ ; 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規柢（~~ (誚先閱讀背而之注意亨項再填肖本^ ) -7装 、π Λ7 ___Η 7五、發明説明（28) 前奧氏體鐵晶粒大熱輥軋鋼板在奧氏體鐵不會再結晶化 小： 溫度之溫度範圍下輥軋前，平均沃斯 田體晶粒大小； 經濟部中央標準局員工消費合作社印聚 淬火： 在本發明 冷卻，其 之液體， 'ί卒火停止溫度（ 停止淬火 Q S Τ )： 傳送而使 上最高之 板塊： 任何大小 S V 鋼板每單 積： 張力強度： 在張力測 積之比例 T i C ： 碳化鈦： T i N ： 氮化鈦； T n r溫度： 低於此溫 T M C P ： 熱機械控 中用於描述以任何方法加速 中使用可增加鋼材冷卻速率 與空氣冷卻相反； 後，由於熱從鋼板厚度中心 鋼板表面達到的最高或實質 溫度； 之鋼材塊； 位體積高角晶界之總界面面 試中，最大荷重對原先截面 度，奧氏體鐵不會再結晶化 制輥軋處理。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > Α4規格（2]〇Χ2ΐΠ公犮） (¾先閱讀ιϊ-而之注意事項再填、κ·本I ) 装 丁 •va

Claims (1)

1. 459053 C3 D8 經濟部智慧財-局員工纳骨合作社印製 六 、 申請專利範圍 Η 1 附件 2(A) 1 1 [ 第 8710971 1號專利申請案 1 I 中文申請專利範圍修正本 請 1 1 I 民國 89 年 10 月 修正 先 閲 1 I 讀 ί | 1 . 種 製 備 雙 相 鋼 板 之 方 法，其中該 鋼板在 其 底 板 背 面 1 之 1 及 其 Η A Z 之 D Β Τ Τ 均低 於 — 7 3 °C ¢- 10 0 Τ ) 1 注 意 1 1 且 張 力 強 度 大 於 8 3 0 Μ P a ( 1 2 0 k s i ) • 及其 微. 項 再 J 結 構 含 1 0 體 積 % 至 4 0 體 積 % 的實質上爲 肥粒 鐵 之 第 -- 填 寫 本 衣 相 及 6 0 體 積 % 至 9 0 體 積 % 的 主要含微細 粒化 條 麻 田 散 頁 1 I 鐵 微 細 粒 化 下 變 韌 鐵 或 其 混 合 物之第二相 ，該 方 法 之 步 1 I 驟 包 括 ; 1 | ( a ) 將 鋼 板 塊 在 ( i ) 古 间 足以實質上 均勻 化 該 鋼 板 1 訂 1 塊 及 實 質 上 溶 解 該 鋼 4*cr 板 塊 中 鈮 及 釩之全部的 碳化 物 及 碳 氮 1 1 化 物 且 ( ϋ ) 低 足 以 在 該 鋼 板 塊 中建立微細 的初 奧 氏 體 鐵 1 1 晶 粒 之 再 加 熱 溫 度 下加 埶 1 i ( b ) 在 ι^η 奥 氏 體 鐵 再 結 晶 的 第一個溫度 範圍 下 在 — 丄 I 或 多 個 熱 輥 軋 通 道 下 減 縮 該 鋼 板塊形成鋼 板： 1 1 ( C ) 在 低 於 Τ (1 溫度但高 ί於A r 3轉 化溫 度 的 第 二 ! 1 個 溫 度 範 圍 下 在 一 或 多 個 熱 輥 軋通道下進 一步 減 縮 該 鋼 1 I 板 1 | C d ) 在 —- 或 多 次 通 過 A Γ 3轉化溫度及A Γ 轉化溫 1 1 度 之 第 三 個 溫 度 範 圍 下 進 — 步 減縮該鋼板 ; 1 1 ( e ) 在 每 秒 1 0 °c 至 每 秒 4 0 °C ( 1 8 T / 秒 — 1 I 7 2 Τ / 秒 ) 之 冷 卻 率 下 使 鋼 板 淬火至低於 M s 轉 化 溫 度 1 1 1 本紙張尺度適用中围國家標準（CNS ) A4規格（210x 297公釐）-1 - 4 5 9 0 5 3 Ag B8 CS ___ D8 六、申請專利範圍 加上200 °C (360 T)之淬火停止溫度； (f )停止該淬火；以促進該鋼板之該微結構轉化成 1 0體積％至4 0體積％的肥粒鐵第一相及6 0體積％至 9 0體積％的主要含微細粒化條麻田散鐵、微細粒化下變 韌鐵或其混合物之第二相。 2 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該步驟（a )之再度加熱溫度爲955°C至1065°C (1 7 50 T -1 9 5 0 °F )= 3 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該步驟（a )之細小初使奧氏體鐵晶粒之晶粒大小低於1 2 0微米。 4 .如申請專利範圍第1項之方法，其中在步驟（b )發生之該鋼扳塊厚度縮減爲3 0%至7 0%。 5 '如申請專利範圍第1項之方法，其中在步驟（c )發生之該鋼板厚度縮減爲4 0%至8 0%。 6 如申請專利範圍第1項之方法，其中在步驟（d )發生之該鋼板厚度縮減爲1 5%至5 0% ° 經濟部智总时凌苟员工浈骨合作社印⑭ 7 .如申請專利範圍第1項之方法，在步驟（f )停 止淬火該鋼板後，另外還包括使該鋼板空氣冷卻至環境溫 度之步驟。 8 如申請專利範圍第1項之方法，其中步驟（a ) 之鋼板塊含鐵及下列重量％所示之下列合金元素： 至少 0 . 04%至 0 . 12%C ’ 至少l%Ni至低於9%Ni ， 0.02% 至 0.1%Nb， 衣紙浃尺度適用中國國家標孳（CNS ) A4規格（2I0X 297公釐} - 2 - 5 4 8 8 8 8 ABCD 六、申請專利範圍 0.008% 至 0.03%Ti’ 0.001% 至 0.05%^1,及 0、 002%至 0 . 005%N。 9 .如申請專利範圍第8項之方法’其中該鋼板塊含 低於6重量％ N i。 1 0 .如申請專利範圍第8項之方法’其中該鋼板塊 含低於3重量％Ni ’且另外含〇 . 5重量％至_2 · 5重 量 ％ Μ η。 1 1 ·如申請專利範圍第8項之方法’其中該鋼板塊 另外含至少一種選自包括下列之添加物：（i)至多 1 . 0 重量 ％Cr ， （U)至多◦ . 8 重量 ％Mo ， ( iii )至多0 · 5重量i ， （iv) 0 · 02重量％至 0 · 10重量％V，（v) 0 . 1重量％至1 _ 0重量％ Cu，及至多2 · 5重量％Mn。 1 2 .如申請專利範圍第8項之方法’其中該鋼板塊 另外含0 . 0004重量％至0 . 〇〇20重量％B。 1 3 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一相 含1 0體積％至4 0體積％變形的肥粒鐵。 1 4 .—種雙相鋼板，其微結構含1 〇體積％至4 0 體積％的實質上爲肥粒鐵之第一相及6 0體積％至9 0體 積％的主要含微細粒化條麻田散鐵、微細粒化下變韌鐵或 其混合物之第二相，在該鋼板及其HA Z之張力強度均大 於 830MPa(120ksi) ，DBTT低於—73 t (― 1 0 0°F)，其中該鋼板是從再度加熱鋼板塊製造 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規^ ( 210X 297公釐）-3 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 Α8 Β8 C8 D8 六、申請專利範園 ，其中含鐵及下列重量％所示之下列合金兀素： 至少 〇 . 〇4%至 〇 · 12%C ’ 至少l%Ni至低於’ 0 . 02%^° · l%Nb » 〇 · 〇〇8%至 〇 ，〇3%T 1 ’ 〇 ◦〇]_%至 Ο . 05%Α1 ’ 及 〇.〇〇2% 至 〇·〇〇5%Ν。 1 5 .如申請專利範圍第1 4項之鋼板’其中該鋼板 塊含低於6重量％Ni° 1 6 .如申請專利範圍第1 4項之鋼板，其中該鋼板 塊含低於3重量％N 1且另外含〇 · 5重量％至2 · 5重 量 ％ Μ η。 1 7 .如申請專利範圍第1 4項之鋼板’其另外含至 少一種選自包括下列之添加物：（i )至多1 · 〇重量％ C r - (Π)至多0.8重量％1^[〇，（迅）至多0.5 重量％S 1 ，（ 1 v) 〇 · 02重量％至〇 10重量％ V · (v) 〇 . 1重量％至1 . 0重量％Cu ’及至多 2 . 5 重量 ％ Μ η。 1 8 .如申請專利範圍第1 4項之鋼板，其另外含 0 . 0004 重量％至0 . 0020 重量％Β。 1 9 .如申請專利範圍第1 4項之鋼板，其中該微結 構經由熱機械控制輥軋處理最適化至使裂紋路徑扭曲實質 上最大化，在該實質上爲肥粒鐵之第一相及主要含微細粒 化條麻田散鐵、微細粒化下變韌鐵或其混合物之第二相之 衣纸張尺度逋用中國國家標率（CNS .) Α4死格（210Χ 297公釐）-4 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 衮* 訂 經濟部智"-时^局負工^?費合作社印製 經濟部智葸財是苟員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8六、申請專利範園 間提供數個高角界面。 20 種強化含有至少lwt%Ni至低於9 w t % N i之鋼板抗裂紋傳導性之方法，該方法包括加工 處理該鋼板而產生微結構·其中該微結構含10體積％至 4 0體積％的實質上爲肥粒鐵之第一相及6 0體積％至 9 0體積％的主要含微細粒化條麻田散鐵、微細粒化下變 韋刃鐵或其混合物之第二相，該微結構經由熱機械控制輥軋 處理最適化至使裂紋路徑扭曲實質上最大化，在該實質上 爲肥粒鐵之第一相及主要含微細粒化條麻田散鐵、微細粒 化下變韌鐵或其混合物之第二相之間提供數個高角界面。 2 1 .如申請專利範圍第2 0項之方法，其中經由添 加至少1 . 0重量及實質上減少添加BCC安定化 元素，使該鋼板之抗裂紋傳導性進一步被增強，且該鋼板 當焊接時的HA Z之抗裂紋傳導性被增強。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

   私呔張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）-5 -