TW541343B - A steel plate having a high CTOD characteristic and yield strength of not less than 460 MPa. - Google Patents

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 541343 A7 B7 五、發明說明（1 ) [技術領域] 本發明係有關於一種熔接熱影響區（Heat Affected Zone : HAZ)之 CTOD(Crack Tip Opening Displacement)特 • 性優異且具屈服強度460MPa之厚鋼板，其中屈服強度又 以500-550MPa等級者為佳；其用途主要利用在海洋構造 物之用，也可適用在須具同樣強度及HAZ韌性（CTOD特 性）之其他熔接構造物上。 [技術背景] 於北海所使用之海洋構造物之熔接連接頭須具備處於 —10°C之CTOD特性。被要求如此嚴格之HAZ韌性之鋼 材，如 Proceedings of 12th International Conference on OMAE，1993，Glasgow，UK，ASME，VolumeIII-A，pp· 207-214中所揭露者，可使得Ti氧化鋼。HAZ之熔融線近 旁加熱到1400°C以上，使TiN粒子之止銷效果消失，奥氏 體（γ)將明顯粗大化，使HAZ組織粗大，造成韌性劣化。 為解決如此問題點，而開發出上述Ti氧化鋼。 該技術係諸如日本專利公報特開昭63-210235號或特 開平06-075 599號所揭露者，該鋼為··於因TiN粒子之止 銷效果消失而粗大化之γ粒之粒内’利用以熱安定之Ti 氧化物為變態核生成之針狀鐵素體，俾行HAZ組織之微細 化者。該有效地將粗大γ粒微細化之針狀鐵素體稱為粒内 變態鐵素體（Intra Granular Ferrite ·· IGF) 〇

惟，該Ti氧化鐵之屈服強度只到420MPa等級，尚未 - 開發出具有大於該等級之屈服強度且可保證HAZ之CTOD 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -4- --.---·------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 541343 A7 • -_B7_ 五、發明說明（2 ) 特性之厚鋼板。此外，使海洋構造物行輕量化以謀求建造 成本降低之行動也趨活躍，而為海洋構造物輕量化，需要 屈服強度高之厚鋼板。即，強烈須開發出一種強度較習知 高之屈服強度460MPa以上，且可保證CTOD特性之HAZ - 優異之厚鋼板。 [發明揭示] 本發明之目的在於提供一種屈服強度在460MPa以 上，尤以 500-550MPa 等級，HAZ 中 一 10°C 之 CTOD 在 0.2mm以上之厚鋼板。 本發明係一種熔接熱影響區之CTOD特性優異且具 460Mpa以上之屈服強度之厚鋼板，其特徵在於含有：以 質量％表示時， C : 0.04-0.14%、

Si : 0.4%以下、 Mn : 1.0-2.0%、 P : 0.02%以下、 S ： 0.001-0.005% A1 : 0.001-0.01%、 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -------------裝--------訂· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Ti : 0.005-0.03%、

Nb ·· 0.005-0.05%、

Mg : 0.0003-0.005%、 O : 0.001-0.005%、及 N ： 0.001-0.01% ； 且剩餘部分具有由鐵及不可避免之不純物所形成之化 本紙瑪尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 541343 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五·、發明說明（3 ) 學成份，内含有由Mg及A1所構成之氧化物之〇·〇1-〇·5μπι TiN佔10000個/mm2以上，且，以氧化物及硫化物複合之 形態含有Μη 0·3質量％以上之0.5 -1 Ομιη粒子佔1 〇個/mm2 以上者。 [本發明之最佳實施形態] 以下詳細說明本發明。 第l(a)-(d)圖係顯示HAZ組織控制之方針之模式圖。第 1(a)圖係用以說明關於習知之Ti氧化鋼之HAZ組織；第 1(d)圖係用以說明本發明鋼之HAZ組織之圖。第1圖中， 編號1為熔接金屬、2為熔接熱影響區（HAZ)、3則表示熔 融線。又，HAZ組織中之4為γ粒界、GBF為粒界鐵素體、 FSP為鐵素體側板、IGF為粒内變態鐵素體、Bu為上部貝 氏體、而ΜA則表示為馬式體及奥氏體混合相。

Ti氧化鋼之屈服強度藉合金元素之添加，而由現在的 420MPa等級升級到460MPa以上之500MPa等級，進而升 級到550MPa時，熔融線近旁HAZ硬化，造成難以確保足 夠的CTOD特性。將此時之HAZ組織模式示於第1(a)圖。 使ΗAZ脆化的首要原因在於：藉粒内變態鐵素體（IGf)之 生成使粗大的γ粒之内部微細化，沿粗大的γ粒之粒界而 生成之粗大的粒界鐵素體（Grain Boundary Ferrite : 或鐵素體側板（Ferrite Side Plate : FSP)隨著HAZ之硬化， 而使相對於脆性破壞發生之敏感性提高。因此，須將以上 之GBF或FSP微細化，以縮小相對於脆性破壞發生之敏感 性。第^ —脆化原因在於·為使南強度化而增加合金元素之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 6 丨—·1丨丨；------.»裳--------訂----------線· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 541343 (2) (3) A7 五、發明說明（4) 添加量，而使HAZ之可淬性提高，生成很多被稱為MA (Martensite-Austenite constituent)之微視脆化相，而促進脆 . 性破壞之發生者。因此，在為了達成460MPa以上之屈服 強度時，也須盡可能地降低MA。由以上得知，在高度屈 服強度下達成良好連接頭CTOD特性時，其方針在於須維 持Ti氧化鋼之金屬學效果（IGF效果），且要去除上述兩個 _ 淬化原因。即’本發明之要點在於由下列三觀點對Haz 組織同時控制者。 (1) 沿溶融線近旁HAZ之γ粒界生成之GBF或FSP 進行微細化。 將溶融線近旁ΗΑΖ之γ粒内藉IGF生成而進行 微細化。 減低溶融線近旁HAZ之MA生成量。 首先明用以達成之方法。為使對脆性破壞發生有害之粗 大GBF或FSP微細化，須將γ粒縮小。以強烈抑制加熱到 超過1400°C之溶融線近旁ΗΑΖ之γ粒成長為目標，針對 各種鋼成分進行精心討論。結果可得到下列技術，即，以 適當控制Mg及Α卜可將多數0·01_01μιη超微細氧化物分 散於鋼中，以此為核心將〇 〇1-〇1μηι之TiN複合析出者。 此種複合析出之TiN粒子在溶融線近旁也為熱安定，因此 不會成長、炫解且可極力地阻塞γ粒界之移動。即使進行 炼接入熱塁大之溶接，也能將溶融線近旁之丫粒保持在 ΙΟΟμηι程度之大小。進而，存在γ粒界之其等止銷粒子本 身也為GBF或FSP之變態核而直接作用之形態，透過變態 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) • 7 - 541343 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（5) 地點之增加，也能促成GBF或FSP之微細化。如此之複合 析出之TiN粒子佔10000個/mm2以上時，可將或Fsp 微細化到不會造成不良影響之大小。該複合析出之TiN粒 子不到10000個/mm2時，則造成γ細粒化或γ粒界上之變 態核之個數不足之結果，而無法使GBF或FSP充分地微細 化，使CTOD特性劣化。該複合形態之TiN粒子也析出有 硫化物，但不是對上述之止銷粒子或作為變態核之作用有 不良影響者。 第1(b)圖是適用只有在此說明（丨）之技術時之HAZ組織 之模式圖。GBF或FSP可進行微細化，但只有本技術，γ • 粒内被一稱為上部貝氏體之含有ΜΑ之脆化組織所覆蓋， 無法得到足夠的CTOD特性。在此，不得不併用下列說明 (2)之技術。 說明用以達成（2)之方法。本發明為使生成多數之超微 細化氧化物，而故意添加Mg。Mg也被包含在通常大小（數 μ之氧化物’因此本發明中，利用如此較大的含Mg氧化 物，而達到生成IGF者。結果可知，後述三條件為作為igf 變態核時非常重要。 ① 有最低限之個數存在者。 ② 為適當大小者。 ③ 含有Μη者。 由①觀點而言，IGF變態核在熔融線近旁ΗΑΖ中也可 安定存在，且須至少佔1〇個/mm2以上。IGF變態核不到 10個/mm2時，則使ΗAZ組織之微細化不足。 本紙張尺錢用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------^--------- 541343 A7 B7 五、發明說明（6) 又’由②之觀點而言，為使IGF變態核有效作用時須有 一以上之大小。粒子大小不到Ο—時，則使服變 態核的能力明顯降低。為滿足以上條件，本發明係對〇一 以上之氧化物利用料IGF變態核進行討論。但超過⑺叩 之氧化物可作為脆性破壞之發生起點作用，故不佳。 由③之觀點而言，為可有效作為IGF變態核，可知曉須 含有〇·3質量％以上之Mn。因此，可在〇 5」〇_之氧化 物内含有Mn，但在本發明中⑴說明之為生成止銷粒子， 也需要較Μη強之脫氧力之Mg、A1、Ti，令其等元素構成 〇·5-10μιη之氧化物，而難以於其中安定含有〇3質量％以 上之Μη。在此本發明，考慮到在如此之氧化物上複合析 出含有Μη之硫化物者。採用如此方式時，則可使複合粒 子中之Μη含量安定佔〇·3質量％以上，且可有效地作為 IGF變態核作用。在此，尋找可於氧化物上複合析出含_ 硫化物之條件的結果，知曉氧化物中之Mg含量為重要 的。含Μη硫化物進行複合時之氧化物中含有1〇質量％以 上之Mg。另一方面，硫化物不進行複合而單獨存在之氧 化物中之Mg含量是不到1〇質量％。即，發現在叫瓜 之氧化物中含有1 〇質量％以上之Mg時，可將含Mn硫化 物安定地進行複合析出。結果可以氧化物及硫化物複合之 幵八癌’將含有〇·3質量％以上之Μη之〇·5-ΙΟμιη之IGF變 態核確保有10個/mm2以上。惟必須注意的是，添加Ca、 REM及Zr合計超過〇 〇2質量％時，則使與氧化物複合之 硫化物中不能含有Μη，且使複合粒子中之Μη含量不到 -9- 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑵Q χ 297公爱） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 541343 A7 ----- B7 五、發明說明（7) 0.3質量％。 第1(c)圖係指並用（1)之技術及在此說明（2)之技術時之 HAZ組織之模式圖。除了 GBF或Fsp之微細化，還可利 用生成多量IGF，使HAZ組織微細化。惟，合金成分之添 加2：不適當時，使使MA生成量增加，造成CT〇D特性不

足。在此，須並用下列說明（3)之技術，以安定提昇CTOD • 特性。 說明用以達成（3)之方法。HAZ中MA生成舉動為已知 大幅有賴於可淬性及冷卻速度。本發明中Η AZ之可淬性為 除了鋼成分也大受γ粒徑及IGF生成能之影響。在習知鋼 中對HAZ可淬性幾乎不考慮到γ粒徑及I(JF生成，但本發 明鋼，γ粒不但小且IGF生成能也高，在γ粒界或γ粒内 可增加鐵素體之變態地點，與鋼成分相同之習知鋼相比， 具有Η ΑΖ之可淬性明顯降低之特徵。對具有如此特徵之本 發明鋼，以海洋構造物之溶接施行時之冷卻速度（自8⑽。^ 冷卻到500 C之時間約為15秒）與本發明之c及之範 .圍為前提，精心討論及於财之生成狀態之合金成分之影 響。結果得到下列2點。 ④較習知提高Nb也難以增加ΗΑΖ之ΜΑ量。 ©〜、犯、^:、]^〇之和與11八2之1^量間有非連續之 深度相關關係。 由④之觀點而言，可知將Nb增加到〇 〇5質量％，也難 以對HAZ之MA量造成很大影響。以習知之海洋構造物用 之厚鋼板（接頭CT0D保證鋼）實施使用之Nb，諸如 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21Gx 297公爱------------ -10 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝--------訂----------線- 541343 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣

五、發明說明（8)

Proceedings of 12th International Conference on OMAE， 1993，Glasgow，UK，ASME，VolumeIII-A，pp. 207-214 中戶斤 揭示者，420MPa等級之屈服強度在0.02質量％之Nb為上 限，如同 Proceedings of 12th International Conference on OMAE，1993，Glasgow，UK，ASME，VolumeIII-A，pp· 199-205中所揭示的，以460MPa等級之屈服強度則以0.021 質量％之 Nb 為上限，又如同 Proceedings of 13th International Conference on OMAE，1994，Glasgow，UK， ASME，Volumelll，pp. 307-314 中所揭示的，以 420MPa 等 級之屈服強度則為0.024質量％之Nb量。如此，習知中係 以0.02質量％之Nb量為實質上限，對此本發明係具有可 將Nb有效利用到0.05質量％之優點。 由⑤之觀點而言，可知Cu、Ni、Cr、Mo之和超過3.0 質量％時，可使Η AZ之Μ A量急遽增加。由以上知見而可 立出方針，即，將保持在460MPa以上，尤其是500-550MPa 等級之屈服強度且將板厚設計成擴大到諸如76.2mm左右 之成分，盡可能地活用Nb，爭取厚材之母材強度，反之’ 削減助長MA成長之Cu、Ni、Cr、Mo者。Cu、Ni、Cr、 Mo之削減對合金成本而言也有利。 第1(d)圖係指於（1)、（2)之技術上並用在此說明（3)之技 術時之Η AZ組織之模式圖。除了 Η AZ之足夠微細化還可 安定地減少ΜΑ量，可達成對高強度也良好之接頭CTOD 特性。因此，本發明係根據同時發現（1)、（2)及（3)技術而 可實現。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） -11- -------------裝--------訂-----------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 541343 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（9) 其次’針對化學成分之限定理由進行說明。在以下之化 學成分之說明中，％之標記意指質量％。 C ’係為破保母材及HAZ之強度、韌性，須佔〇 〇4%以 上，但超過〇·14%時，母材及HAZ之強度不但降低，且使 熔接性劣化，因此設為上限。

Sl，為可脫氧而添加者，但超過〇·4%時則使HAZ韌性 劣化。在本發明中藉A卜Ti、Mg也可進行脫氧，由haz 韌性之觀點而言，Si愈少愈好。這是因為Si可助長HAZ 之ΜA生成，對本發明是不理想的元素。 Μη，為可確保母材及HAZ強度及韌性而需1〇%以上。 該Μη也是用以形成可構成IGF變態核之硫化物之重要元 素。但是，Μη超過2.0%時，使母材及HAZ脆化，溶接性 劣化，因此這設為上限。 ρ，在本發明中為不純物元素，為確保良好母材及 材質，而須降低到0.02%以下。 s，對本發明而言是必要元素。為作為IGF變態核，於 氧化物上複合析硫化物時，必須確保在〇 〇〇丨％以上。惟， S —超過0.005%時，則造成母材及HAZ韌性劣化，因此 這為上限。

Nb，係可將HAZ韌性之劣化抑制到最小限度，對提高 母材強度極為有效。Nb透過母材之組織微細化也可有效提 高韌性。例如為了諸如以板厚76.2mm達成500MPa等級 之屈服強度且得到良好的母材韌性時，必須具有〇 〇〇5%以 上之Nb。惟，Nb —超過0.05%時，則因MA量的增加或 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

• 12_ 541343 A7 B7 五、發明說明（10) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 析出硬化而使Η AZ韌性劣化，因此這為上限。Nb是為了 製造本發明之母材時積極採用之元素，宜有效利用0.02% 以上之Nb。

A1是與Mg共同形成〇·〇1-0.1 μπι之超微細氧化物，與 • 在其上複合析出之TiN共同作為止銷粒子，進而作為GBF 或FSP之變態核作用，可將HAZ組織微細化。因此需要 0.001%以上。A1不到0.001%時，則無法確保TiN之複合 > 粒子佔10000個/mm2以上所需之超微細氧化物，且使γ細 粒化或γ粒界上之變態核之個數不足，結果造成GBF或 FSP不夠微細化，且使ΗΑΖ韌性劣化。惟，Α1 —超過0.01% 時，將使用以構成IGF變態核之氧化物中之Ai含量增加， 反而使氧化物中之Mg含量不到1〇%。結果使氧化物上難 以析出含Μη之硫化物，失去作igf變態核之能力，且難 以確保安定的IGF變態核。 因此，IGF變態核的個數不足時，則使HAZ韌性劣化。 | 因此A1之上限為0.01%。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

Ti ’係形成TiN，而在超微細（Mg，Al)氧化物上以0.01-〇·5μηι的大小複合析出，作為止銷粒子，進而作為gbf或 FSP之變態核作用，可將ΗΑΖ組織微細化。因此，需要 0.005%以上。Ti不到〇·0〇5%時，不能將如此之複合形態 之TiN粒子蜂保在1 〇〇〇〇個/mm2以上，也無法足以使gbf 或FSP微細化，使HAZ韌性劣化。Si及A1都近於下限時 有脫氧元素不足之情形，而以使Ti具有脫氧之意，以〇 〇1 % 以上之添加為佳。惟，Ti 一超過0·03%時，則造成Tic -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公爱） 541343

五、發明說明（11) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 出，TiN粗大化到數μιη，而使母材或haz脆化。由以上 理由而令Ti之上限為〇·〇3〇/。。 Mg擔任本發明中最重要之角色。心之第i角色為， 與A1 —起形成〇·〇卜0·1μηι之超微細氧化物，並於上複合 析出之TiN —起作為止銷粒子，進而作為GBF或Fsp之 變態核作用，以使HAZ組織微細化者。Mg之第2角色為， 藉於〇·5-1〇μιη之氧化物中含有1〇質量％以上，以促使上 面有含Μη硫化物複合析出，並付與作為I(JF變態核之功 能，使HAZ組織微細化。為可同時滿足以上兩角色，需具 有0.0003%以上之Mg，尤以〇·0005%以上為佳。Mg不到 0.0003%時，則使氧化物中之Si、A1、Ti等之含量增加， 反倒使氧化物中之Mg含量不到1 〇質量％，造成氧化物上 難以析出含Μη硫化物，失去作為IGF變態核之能力，使 IGF變態核之個數不足。同時，也難以確保用以得到丁⑴ 之複合粒子10000個/mm2以上所需個數之超微細（Mg， 氧化物。只是Mg —超過〇·〇〇5%時，其金屬學效果也呈飽 和狀態，因此令此為上限。 〇，係可形成超微細之（Mg，Al)氧化物以擔負ΗΑΖ之止 銷效果，並形成0·5-10μηι之含Mg氧化物，在HAZ作為 IGF變態核而作用。為滿足以上兩角色，則需要〇 〇〇1〇/〇以 上之Ο。Ο不到0.001 %時，難以確保用以得到TiN之複合 粒子10000個/mm2以上所需個數之超微細氧化物或1〇個 /mm2以上之0.5-1 Ομιη氧化物。只是Ο —超過0.005%時， 則使超過ΙΟμιη之粗大氧化物多量產生，而於母材或ΗΑΖ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •to裝 訂----------線一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -14- 541343 A； B7 五、發明說明（12) 中作為脆性破壞之發生起點作用，因此令請5%為上限。 N係用以生成TiN而在超微細氧化物上以 μιη之大小複合析出，作為止銷粒子，進而作為 或FSP之變態核作用，而使ΗΑΖ組織微細化。因此須佔 0.001%以上。Ν不到請1%時，則無法確保如此複合形態 之Τ!Ν粒子10_個/mm2以上。惟，ν 一超過〇·㈣時， 使固熔Ν增加，造成母材或ΗΑΖ脆化，使鑄片表面性狀 劣化，因此令此為上限。 其次’說明選擇元素之限定理由。

Ca、REM、Zr可為脫氧劑或脫硫劑而添加者。作為脫 氧劑時可附與〇量之減低。作為脫硫劑可付與s量之減低 外，還可控制硫化物之形態。透過以上效果來改善母材及 HAZ材質時，各需〇〇〇〇5%以上。惟，其等元素過多時， 造成混入於IGF變態核中，使用以構成IGF變態核之氧化 物或硫化物中之Mg含量或Μη含量減少，失去作為IGF 變態核之功能。由此，Ca、REM、Zr*之上限各為〇·〇〇5%、 〇·〇1%、0.01%，且須將三元素之和限制在〇 〇2%以下。在 此’ REM意指La及Ce等鋼系之元素，添加混合有其等元 素之稀土金屬合金也可得到上述之效果。

Cu、Ni、Cr、Mo係可利用在提昇母材之強度、韌性及 财餘性上。因此每一元素都需要0 05%以上。習知，為同 時達成母材之高強度化、高韌性化及板厚擴大，至今積極 利用以上之元素，但在本發明中由確保ΗAZ之CTOD特 性之觀點而言’宜極力減低其等元素。由此，Cu、Ni、Cr、 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ή^τ· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 541343 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（13) M〇之上限各限定為1.5%、3.0%、〇.5%、〇.5%，進而其等 兀素之和也必須調整到3.0%以下。各元素超過上限，或其 等之元素之和超過3·〇〇/()時，HAZ之CTOD特性就明顯地 劣化。 ν ’係藉析出強化而對母材及Η ΑΖ之強度有效。因此 需要0.005%以上。惟，ν 一超過〇 〇5%時，造成熔接性或 ΗΑΖ韌性劣化，因此令此為上限。 Β ’係對母材強度及韌性提昇有效。因此需要〇 〇〇〇1% 以上。惟，Β 一超過〇〇〇3%時，則使熔接性明顯地劣化， 因此令此為上限。 本發明鋼’在鋼鐵業之製鋼程序中調整成預定之化學成 分’再加熱經連續鑄造之鑄片，控制各種壓延、冷卻及熱 處理之各工程，製造成厚鋼板。板厚76.2mm般之厚材為 能得到460MPa以上，尤以500-550MPa等級之屈服強度， 且盡可能地利用Nb量，可有效利用壓延後之直接淬火或 加速冷卻等方法。進而藉回火，可調整強度及韌性。也可 施行先不將鑄片暫時冷卻，直接進行熱裝壓延之方法。H az 勒性除了鋼成分還有止銷粒子及IGF變態核之分散核決 定。其等粒子之分散狀態在母材之製造過程中不會有很大 的改變。因此Η AZ韌性不甚依存於母材之製程之狀態下， 也可使用任一種加熱、壓延、熱處理之工程。 本發明之夾雜物之分散狀態係可以如下之方法定量測 定。 内包有Mg及Α1所構成之氧化物之〇 5gm之丁⑴ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------$1 —-------Aw---Γ . -16· 541343

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五·、發明說明（14) 個數，由母材鋼板之任意地點製造擷取複製樣本，對此採 用穿透電子顯微鏡（TEM)且以10000-50000倍之倍率觀察 至少橫越ΙΟΟΟμηχ2以上之面積，測定對象大小之丁以個 數，進一步將此換算成每單位面積之個數（個/mm2)。此時， (Mg，Al)氧化物及TiN之鑑定可經由附屬於TEM之能量分 散型X線分光法（EDS)之組成分析，及TEM之電子折射影 像之結晶構造解析而進行。對用以測定如此鑑定之每一複 合夾帶物進行之手續非常繁雜時，也可簡單依下列順序進 行。首先將四角形的夾帶物視為TiN，測定對象大小之TiN 之内所有之夾帶物之個數。其次以該方法測定個數之複 合析出TiN中，針對至少〗〇個以上以上述要領進行詳細 的疋’求出（Mg，A1)氧化物及TiN複合之比例。然後，對 一開始測出之複合析出之TiN之個數乘上該比例。鋼中之 碳化物阻撓以上之TEM觀察時，可藉5〇〇t以下之熱處理 以將碳化物聚集及粗大化，以可使對象之複合夾帶物之觀 察變得容易。 氧化物及含Μη硫化物複合之〇·5_1〇μηι粒子之個數係 可以如下之方法測定者。首先，由母材鋼板之任意地點切 出小片樣本，製造鏡面研磨樣本，利用光學顯微鏡對此測 出對象大小之粒子個數，將測出之個數換算成每單位面積 之個數（個/mm2)。隨後，對同一樣本使用附屬於掃描型電 子顯微鏡（SEM)之波長分散型X線分光法裝置（WDS)，對 於對象大小之粒子至少10個以上隨機進行組成分析。此 時，由粒子分析值檢測出質鐵的Fe時，自分 去除Fe 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑵0 χ 297公爱了 --------I------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -17- 541343 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（15) 後’求出粒子之組成。按此測出之粒子中，同時也測出〇 及S ’並含有Μη〇·3質量％以上之粒子視為有效的igf變 悲核’求出IGF變態核佔於〇·5-ΐ〇μχη粒子中之比例。隨 後將該比例乘上以光學顯微鏡所測出之個數。簡單地對上 述樣本施行元素對照，測定Ο、S及Μη三元素共存之 〇·5-10μιη粒子之個數。 [實施例] 表1中係顯示連續铸造之鋼的化學成分，表2則顯示有 鋼板之板厚、製造法、止銷粒子及IGF變態核之個數、母 材材質、熔接條件、及Η AZ韌性。 本發明鋼為38· 1-76.2mm之厚度，母材之屈服強度（YS) 為510-570MPa，熔接入熱量為3.5-10.0kJ/mm之埋弧焊熔 • 接之多層堆積接頭連接部（CGHAZ)中，在一10°C具有超過 0.2mm之良好CTOD特性。 另一方面’比較鋼之化學成分不適當的緣故，以76 2inm 板厚’使母材或Η AZ之材質不好。鋼12係因S太少，使 IGF變態核之個數不足，造成haz韌性不佳。鋼13則因 S太多而使母材及η AZ韌性不好。鋼14是因Nb太少而使 母材之強度及韌性不佳。鋼1 5則因Nb太多而使Η AZ韌 性不佳。鋼1 6是因Α1太少而使止銷粒子之個數不足，使 ΗΑΖ款性不好。鋼17則是因A1太多而使IGF變態核之個 數不足，使HAZ韌性不好。鋼18是因Ti太少而使止銷粒 • 子之個數不足，使ΗAZ韌性不好。鋼19則是因Ti太多而 使母材及HAZ之韌性不好。鋼2〇及鋼21各因Mg及Ο太 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） -18 - — ΙΊΙ — ^------φκ.--------訂----------線· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 541343 五、發明說明（Ιό) 少，造成止銷粒子之個數及IGF變態核之個數不足， HAZ韌性變差。鋼22是因N太少而使止銷粒子之個數不 , 足，使HAZ韌性不好。鋼23則是因Cu、Ni、Cr及Mo 之和太多而使HAZ韌性不好。鋼24則是因Ca、REM及 Zr之和太多’造成IGF變態核之個數不足，而使HAZ韌 • 性不佳。 ----------— — I- --— II 訂-------I-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -19- 本紙m尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 541343 A7 B7 五、發明說明（Π) (O/OSSBUI) — tu + f no 60 0

Jz+ss +C3U 0 卜 0000 so eoo 寸00 寸00 i so i so so so so so so so 0 0 soo 0 tsso 2:1 vo"nu*i —"Λ v9nu 9933 9o"nu 9d"nu iodd V95 gd

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So so. so. 寸00. i. 寸00· 寸00. 寸00· 寸00· i· so. i. i. i. so. i. i. so. i. io 〇 i.o io (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Ο 寸 000 寸 000 so· so. so.

So eoo- 100. 100. 100. loo· eoo. eoo. eoo. eo° so. eoo. eoo. eoo· so. io. so. so. eoo. 0 bos so. eooo. i. so. eoo. so. so. 寸00. 寸00· 寸 000. 寸00·

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Mo· S 10· 910. 010. 600. 600. 0000. 0000. 900· 900. so· so. 600. 600. 600. so.

So es. 600. 600. 600. 600. 600.

IV so· so· eoo. so. eoo· eoo. so· 900. 0000. 900. 900. i. i. i. so° 00000. no. so. i. so. i. i. s° i. qz s· eo· s. 寸0. eo. s. s. 寸0. 寸° 寸0· 寸0· s. s· eoo. 90. s. s· s. s. s· s. s· 0 so so 訂----------線一 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

<凼令__4僉g琢_ £ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -20- 541343 A7 B7 五、發明說明（IS ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (Ν< CGHAZ 之 CTOD 6) —30°C 之 CTOD (mm) V〇 d 卜 d ON d d d v〇 d d d 00 d 卜 d d 1 0.05 1 1 0.05 1 〇 | 0.03 I 1 0.05 | 1 0.05 1 1 0.05 1 1 0.03 I 1 0.01 1 1 0.02 1 | 0.08 I | 0.01 I | 0.01 1 —10°C 之 CTOD (mm) On d 〇〇 O o CTN o r- o oo d oo 〇 oo d 二 Os d ON d __yj__ Os d 51 51 51 il 51 1 Ml 1 11 i___m__i 1 M2 1 I Ml Ί 熔接條件5) 熔接入熱量 (kJ/mm) 1 10.0 1 vo rn o tn — rn in V-) rn ir> ΓΠ rn rn «η ro rn rn cn rn •o ΓΟ in rn cn •o rn 40 ΓΛ «〇 ΓΟ rn VTrs (°C) JO 1 g 1 § 1 § 1 〇 1 〇 1 〇 1 g 1 s 1 g 1 g 1 Ο 1 〇 1 o 1 s 1 O 1 o 1 S 1 1 〇 1 O 1 S 1 1 S 1 RAZ (%) S SO 〇 g *〇 s § m v〇 S v〇 VO § o § g § S § S § s § in ΛΟ TS (MPs) L^J 1 640 | LiZM L^J 1 680 | L^J L^J 1 600 1 580 1 Li!2J L^J 1 580 1 680 | 1 680 ] LiZM LiZM 1 720 | 卜70 | YS (MPs) | 550 | [560 1 1 560 1 L!ZiJ L£2〇J 1¾ L£1M L£1M LilM Ll£ll 1¾ L^oj 1 550 Lml 1 530 | IGF變態核3)之個數 (個/mm2) O o m ^r> 〇〇l vol rH …丨 止銷粒子2)之個數 (個/mm2) 丨. I 30000 | 1 20000 | I 40000 | [ 40000 | | 50000 | 1 100000 I | 80000 | 1 15000 | | 20000 | | 15000 | 1 15000 | | 80000 | | 80000 | | 80000 | 1 80000 | | 7000 | 1 90000 | 1 8000 | | 80000 ] 1 6000 j | 7000 | 1 m〇 | 1 80000 | 1 80000 J 鋼板之 ί製造法υ 1 | DQ-T DQ-T DQ-T DQ-T DQ-T ACC ACC DQ-T DQ-T ACC I ACC 1 1 ACC I I ACC I I ACC I 1 ACC 1 1 ACC 1 I ACC I ACC I I ACC 1 ACC | I ACC 1 I ACC 1 1 ACC | ACC | 板厚 (mm) 1 76.2 1 76.2 Ί 00 76.2 Ί 76.2 76.2 50.8 76.2 76.2 76.2 76.2 76.2 76.2 76.2 76.2 76.2 76.2 76.2 76.2 76.2 76.2 76.2 76.2 76.2 - r4 ro *n 卜 00 ON o 二 fN m 寸 卜 00 ON (N 區分 H 4 id a^^^v^*M^$^wf#^!g^I^,^«wzv3:.£20SJSu^ZVH0u,l>^iF^e1K:®,lHMd^,8Trw.sQQi»^(9 锯区刹Λ，埤紱赛耷噢+ ^丧雄逬杜咸却轻 (S ^^Tirw途 e < zv^ :#S«M与聒畤璁食«δ,ΙΙΛ . si , SA (对 屮轺w ula.o,,OWTr<t/oINI roes伞Μ焰^w<n^务^饽女矣$^¾ (ε ΜΗw £^o-loow^qf^w^^lv^3s*ffi4lp^<s)(ζ 焰奚：Ήυ'·^®: 1 ,涂氽瓣4ϋυν，^(1 -------------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -21 - 541343

五、發明說明（19) [產業上可利用性] 藉本發明可使高強度且極厚之厚鋼板之接頭CT0D特 性格外提歼，因此對海洋構造物之輕量化及大型化開道。 藉此，可大幅削減海洋構造物之建造成本，並進而可進行 深海域之能源開發。 圖式之簡單說明 第1(a)-1(d)圖係顯示厚鋼板HAZ組織控制之方針之模 式圖；該厚鋼板係本發明之熔接熱影響區之CTOD特性優 異且具屈服強度460MPa以上者；第l(a)圖係用以說明習 知之Ti氧化鋼之HAZ組織；第1(d)圖係用以說明本發明 鋼之HAZ組織之圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖中標號說明 1 …熔接金屬 2 …熔接熱影響區（HAZ) 3 …溶融線 4 ...γ粒界 GBF …粒界鐵素體 FSP …鐵素體側板 IGF …粒内變態鐵素體 Bu …上部貝氏體 ΜΑ …馬式體及奥氏體混合相 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） •22- ---*---·---------------訂-丨·—------線 C請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 541343 Λ8 Β8 C8〜

   第90110920號專利申請案f請專利範圍修正本 徵在於含有：由質量％表示時 χ v

   i_ 一種熔接熱影響區之CT0D特性 目we 0 吳且具屈服絲 460MPa以上之低入熱熔接均 出服強 •:由質量％表示眛， 綱板’其特 C : 0.04〜0.14%、 Si : 0.4%以下、 Μη : 1.0〜2.0%、 Ρ : 0.02%以下、 S ·· 0.001 〜0.005%、 Α1 : 0.001 〜0.01%、 Ti : 0.005 〜0.03%、 Nb ·· 0.005〜0.05%、 Mg ·· 0.0003〜0.005%、 Ο ·· 0.001 〜0.005%、及 N : 0.001 〜0.01% ; 進而，更含有 Ca : 0.0005〜0.005%、 REM : 0.0005 〜0.001%、及 Zr : 0.0005〜0.01%、

   訂

   中一種以上，且Ca、REM及Zr之和在0.02%以下， 剩餘部分具有由鐵及不可避免之不純物所形成之化學 成分，内含有由Mg及A1所構成之氧化物之0.01〜0·5μηι TiN佔10000個/mm2以上，且，以氧化物及硫化物複合 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210 X297公釐） -23 - 541343 A8 B8 C8 一 —__D8 申睛專利範圍 之形態含有Μη 0·3質量％以上之〇·5〜ι〇μπι以上之粒子 佔1 0個/mm2以上者。 2_ —種熔接熱影響區之CTOD特性優異且具屈服強度 460MPa以上之低入熱熔接虏之板厚大之厚鋼板，其特 徵在於含有：以質量％表示時， # C : 0·04〜0.14%、 Si : 0.4%以下、 Μη :1.0 〜 2.0% ^ Ρ ： 0.02%以下、 S ·· 0.001 〜 0.005% > Α1 ： 0.00L· 〜0.01%、 Ti ： 0.005- -0.03% ^ Nb ：0.005 〜0.05%、 Mg :0.0003 〜0.005%、 0 ： 0.001- 〆 0.005%、及 N ： 0.001- ^ 0.01% ； 進而，更含有 Cu :0.05〜1.5%、 Ni ： :0.05〜 3.0% ' Cr : ：0.05- 0.5% ' Mo :0.05 〜0.5%、 V ： 0.005- - 0.05%、及 B ： 0.0001 〜0.003%、 一種以上， 且 Cu、Ni、 仕3·〇%以下 时標準（CNS) Α4規格（210X297公i 裝 訂 線 ^24, 8 8 8 8 A B c D 541343 六、申請專利範圍 剩餘部分具有由鐵及不可避免之不純物所形成之化學成 分，内含有由Mg及A1所構成之氧化物之0.01〜0.5μιη TiN 佔10000個/mm2以上，且，以氧化物及硫化物複合之形態 含有Μη 0·3質量％以上之〇·5〜ΙΟμιη以上之粒子佔1〇個 /mm2以上者。 裝 3· —種熔接熱影響區之CTODi特性優異且具屈服強度 460MPa以上之低入熱炼接用之板厚大之厚鋼板，其特 徵在於含有：以質量％表示時， C : 0.04〜0.14%、 Si : 0.4%以下、 Μη : 1.0〜2·0%、 訂 Ρ : 0.02%以下、 S : 0.001 〜0.005%、 Α1 : 0.001 〜0.01%、 Ti : 0.005〜0.03%、 線 Nb : 0.005〜0.05%、 Mg ·· 0.0003 〜0.005%、 0 : 0.001 〜0.005%、及 N : 0.001 〜0.01% ; 進而，含有 Ca : 0·0005 〜0.005%、 REM : 0.0005〜0.01%、及 Zr : 0.0005〜0.01%、 中一種以上，且Ca、REM及Zr之和在0.02%以下， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇Χ297公爱） -25- 541343 8 8 8 8 Λ B CD 申請專利範圍 m 麝 進而，更含有 Cu : 0.05 〜1.5%、 Ni : 0.05 〜3.0%、 Cr : 0.05 〜0.5%、 / Mo : 0.05 〜0.5%、 V : 0.005 〜0.05%、及 ~ B : 0.0001 〜0.003%、 中一種以上，且Cu、Ni、Cr及Mo之和在3.0%以下， 剩餘部分具有由鐵及不可避免之不純物所形成之化學 成分，内含有由Mg及A1所構成之氧化物之Ο.Οί〜0.5μιη TiN佔10000個/mm2以上，且，以氧化物及硫化物複合 之形態含有Μη 0.3質量％以上之0.5〜ΙΟμιη以上之粒子 佔10個/mm2以上者。 裝 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（.CNS ) Α4規格（210X297公釐） -26-