TW583317B - High strength steel sheet and method for producing the same - Google Patents
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Description
583317 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關用於鋼管等之製造的耐氫誘開裂性(耐 , HIC(Hydrogen Induced Cracking)性)優良的鋼板及其製造 方法。 【先前技術】 用於含有硫化氫的原油及天然氣的輸送的線型管,除要 求強度、韌性、焊接性外,還要求具有耐氫誘開裂性(耐 HIC性)及耐應力腐蝕開裂性(耐SCC(Stress Corrosion #
Cracking)性)等的所謂耐酸性。鋼材的氫誘開裂性(HIC : H y d r 〇 g e η I n d u c e d C r a c k i n g性)係爲於鋼材表面吸附腐倉虫 反應所產生的氫離子,且作爲原子狀的氫侵入鋼內部,擴 散·集積於鋼中的MnS (硫化錳)等的非金屬介入物及堅硬 的第2相組織的周圍,而藉由內壓產生開裂者。 爲了防止如此的氫誘開裂,日本特開昭54-110119號公 報中,揭示有藉由對於S(硫)量適量加Ca(鈣)及Ce(鈽), 以抑制針狀的MnS(硫化錳)的生成,於應力集中小的分散 ® 爲微細狀的球狀介入物改變形態以抑制開裂的產生·傳播 的耐HIC性優良的線型管用鋼的製造方法。此外,在日本 特開昭6 1 - 6 0 8 6 6號公報及特開昭6 1 - 1 6 5 2 0 7號公報中,揭 示有藉由偏析傾向高的元素(C、Μη、P等)的減低、在坯板 · 加熱階段的均熱處理、以及在冷卻時的改變狀態途中的加 · 速冷卻,以抑制在中心偏析部的成爲開裂的起點的島狀麻 田散體(Martensite)、成爲開裂的傳播路徑的麻田散體及變 6 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 583317 軔體等的硬化組織的生成的耐HIC性優良的鋼。此外,關 於耐HIC性優良的X80級別的高強度鋼板,在日本特開平 5- 9 5 7 5號公報、特開平5 -2 7 1 766號公報及特開平7- 1 7 3 5 3 6 號公報等中,揭示有藉由低硫(S)且加鈣(Ca)而不斷進行介 入物的形態控制,作爲低碳(C)、低錳(Μη)抑制中央偏析, 藉由鉻(C〇、錳(Μη)、鎳(Ni)等的添加及加速冷卻以補償 伴隨著此強度下降的方法。 但是,改善上述之耐ΗIC性的方法係主要以中心偏析部 爲對象。另一方面,由於A ΡI X 6 5級別以上的高強度鋼板 藉由加速冷卻或直接淬火予以製造的情況很多,因此,冷 卻速度快速的鋼板表面部較內部要硬化,而從表面附近產 生氫誘開裂。此外,藉由加速冷卻而獲得的此等高強度鋼 板的顯微組織,爲不僅僅是表面,而且直至內部爲止其變 軔體、或是針狀肥粒鐵(a c i c u 1 a r f e r r i t e)的開裂感受性相對 較高的組織,即使在對於中心偏析部的ΗIC施以對策的情 況,在API X65級別程度的高強度鋼板中,要將以硫化物 或是氧化物系介入物爲起點的HIC抵消仍很困難。據此, 在將此等高強度鋼板的耐HIC性作爲問題的情況,以硫化 物或是氧化物系介入物爲起點的HIC的對策將成爲必要。 另一方面,作爲顯微組織未含有開裂感受性高的塊狀變 軔體及麻田散體的耐HIC性優良的高強度鋼,在日本特開 平7 - 2 1 6 5 0 0號公報中揭示有爲肥粒鐵-變軔體2相組織之 API X 80級別的耐HIC性優良的高強度鋼材。此外,在日 本特開昭6 1 -22 7 1 29號公報及特開平7-70697號公報中, 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 583317 揭示有利用將顯微組織作爲肥粒鐵單相組織以改善耐 SCC(SSCC)性及耐HIC性,利用藉由大量添加鉬(Mo)或是 鈦(Ti)而獲得的碳化物的析出強化的高強度鋼。 但是,日本特開平7 -2 1 6 5 00號公報所記載的肥粒鐵·變 軔體2相組織鋼之變軔體相,雖不是塊狀變軔體或麻田散 體’但卻爲開裂感受性相對較高的組織,而有嚴格限制S 及Μ η量,且必須進行C a處理以提升耐ΗIC性的必要,因 此製造成本高。此外,日本特開昭61-227129號公報及特 開平7 - 7 06 9 7號公報所記載之肥粒鐵相係爲延伸性豐富的 組織,且開裂感受性極低,因此,與變軔體組織或是針狀 肥粒鐵組織的鋼比較,其耐HIC性大幅改善。但是,由於 肥粒鐵單相中強度低,因此,日本特開昭61-22 7 1 29號公 報所記載的鋼使用大量添加C及Mo的鋼,使碳化物多量 析出達到高強度化,而日本特開平7-7 0697號公報之鋼帶 中,以特定的溫度將Ti添加鋼繞捲於鋼帶上,利用TiC的 析出強化達到高強度化。但是,爲了獲得日本特開昭 6 1-22 7 1 29號公報所記載的Mo碳化物分散的肥粒鐵組 織,有在淬火回火後進行冷軋加工,再進行二度回火的必 要,不僅製造成本上升,而且,Mo碳化物的顆粒直徑約 爲0.1 // m而較大,且強度上升效果低,因此,有增加C 及Mo的含有量,且增加碳化物的量以便獲得指定強度的 必要。此外,在日本特開平7-70697號公報記載之高強度 鋼利用的TiC較Mo碳化物微細,雖係對於析出強化有效 的碳化物,但是,即使受到析出時的溫度影響而易粗大化, 8 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 卻並無任何針對析出物粗大化的對策。因此,析出強化不 充分,使得需要大量添加Ti。此外,添加大量Ti的鋼具 有焊接熱影響部的韌性大幅劣化的問題。 【發明內容】 本發明之目的在於,提供無需添加大量的合金元素且可 以低成本,對於中央偏析部的HIC及從表面附近或是介入 物產生的Η I C,具有優良耐Η I C性的線型管用高強度鋼板。 爲了達成上述目的,第1、本發明提供按質量百分比含 有C : 0.02〜0.08%,實質上具有肥粒鐵相及變軔體相之2 相組織的金屬組織,上述肥粒鐵相中析出顆粒直徑3 Onm 以下的析出物的降伏強度爲448 MPa以上的高強度鋼板。 (第1高強度鋼板) C含有量爲0.02〜0.08%。C爲獲得變軔體相所必要的元 素,此外,也是作爲碳化物析出,對於肥粒鐵相的強化也 有貢獻的元素。但是,其含有量若未滿0.02%,則無法充 分確保強度,而若超過0.08%,則其韌性及耐HIC性將劣 化。又,爲了獲得優良的焊接部性能,最好在降伏強度爲 44 8MPa以上的情況,將由下式所定義的Ceq規定爲0.28 以下;降伏強度爲48 2MPa以上的情況,將Ceq規定爲0.32 以下;而降伏強度爲551 MPa以上的情況,將Ceq規定爲 〇 . 3 6以下。
Ceq = C + Mn/6 + (Cu + Ni)/15 + (Cr + Mo + V)/5 在上述肥粒鐵相析出3 Onm以下的微細析出物。肥粒鐵 相因延伸性優良,其對於耐HIC特性亦優良,但是,一般 9 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 583317 因強度低則硬度也低,在作爲肥粒鐵-變軔體2相組織的情 況,肥粒鐵相及變軔體相的硬度差增大,其界面成爲開裂 產生起點及開裂的傳播路徑,因此,耐ΗIC特性變劣。在 上述高強度鋼板中利用將肥粒鐵相及變軔體相的硬度差設 在一定値以下,改善耐Η I C特性,而利用增高肥粒鐵相的 硬度可減小硬度差。也就是說,藉由析出物的微細分散以 強化肥粒鐵相,從而可減低與變軔體相的硬度差。但是, 若析出物的顆粒直徑超過3 Onm,則藉由分散析出的肥粒鐵 相的強化並不充分,而無法減低與變軔體相的硬度差,因 此,將析出物的顆粒直徑定在3 Onm以下。此外,藉由少 量添加合金元素可有效強化肥粒鐵相,且,爲了同時滿足 優良的耐HIC特性,最好將析出物的尺寸定在l〇nm。而 在5 n m則更佳。 上述變軔體相及上述肥粒鐵相的硬度差最好爲維氏硬 度70以下。若肥粒鐵相及變軔體相的硬度差爲HV70以 下,肥粒鐵相及變軔體相的界面不會成爲氫原子的集積場 所及開裂的傳播路徑,因此,耐ΗIC特性不會變劣。硬度 差爲HV50以下更佳。硬度差爲HV35以下則最佳。 上述變軔體相最好具有3 2 0以下的維氏硬度(Η V)。變軔 體相係有效地用以獲得高強度的金屬組織,但是,若其硬 度HV超過3 2 0時,變軔體相內部易形成條紋狀麻田散體 組織(ΜΑ),不僅將成爲HIC的開裂的起點,而且,容易造 成肥粒鐵相及變軔體相的界面的開裂的傳播,因此,耐HI C 特性變劣。但是,若變軔體相的硬度爲HV3 2 0以下,則不 10 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 會形成麻田散體組織(ΜΑ),因此,最好使變軔體相的硬度 的上限成爲HV 3 2 0。變軔體相最好具有3 00以下的維氏硬 度(HV)。而以280以下爲最佳。 上述變軔體相最好具有10〜80%的面積分率。爲了確保 耐H 1C特性,同時,可獲得高強度,變軔體相利用與肥粒 鐵相的複合化是必要的,藉由鋼材之製造過程中熱軋後的 加速冷卻等的一般的製程可容易獲得。變軔體相的面積分 率未滿1 0 % ,則其效果並不充分。另一方面,若變軔體相 的面積分率高,耐HIC特性變劣,因此,變軔體相的面積 分率最好定在8 0 %以下。更佳則爲2 0〜6 0 %。 第2、本發明提供實質上具有肥粒鐵相及變軔體相之2 相組織的金屬組織,上述肥粒鐵相中析出含有Ti及Mo的 顆粒直徑1 〇nm以下的複合碳化物的析出物的降伏強度爲 44 8 MPa以上的高強度鋼板。上述鋼板按質量百分比含有 C: 0.02 〜0.08 %、Si: 0.01 〜0.5 %、Μη: 0.5 〜1.8 %、P: 0.01 %以下、S: 0.002 %以下、Mo: 0.05 〜0.5%、Ti: 0.005 〜0·04%、A1 : 0.07%以下,餘量則由Fe構成。原子百分 比的C量及Mo、Ti的合計量的比的C/(Mo + Ti)爲0.5〜3。 (第2 - 1的局強度鋼板) 上述鋼板中,複合添加Μ 〇及Ti,藉由於鋼中微細析出 基本含有Mo及Ti的複合碳化物,與MoC及/或TiC的析 出強化的情況比較,可獲得進一步提升強度的效果。該極 大的強度提升效果,係以可獲得顆粒直徑1 〇nm以下的析 出物爲依據者。 11 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 將屬於C量與Mo、Ti的合計量的比的C/(M0 + Ti)規定爲 0.5〜3。在C/(Mo + Ti)的値未滿0.5或是超過3的情況,則 意味著哪一元素過剩,從而招致硬化組織的形成引起的耐 Η I C特性的劣化及韌性的劣化。最好將屬於按原子百分比 的C量與Mo、Ti的合計量的比的C/(Mo + Ti)規定爲0.7〜 2,則可獲得更爲微細化的顆粒直徑5 nm以下的析出物。 上述變軔體相及上述肥粒鐵相的硬度差最好爲維氏硬 度7 0以下。上述變軔體相最好具有3 2 0以下的維氏硬度 (HV)。此外,上述變軔體相最好具有1()〜80%的面積分率。 也可由W來交換上述第2-1的高強度鋼板的Mo的一部 分或是全部。該情況,屬於按質量百分比的Mo + W/2爲0.05 〜0.5%,而屬於按原子百分比的c量與Mo、W及Ti的合 計量的比的C/(Mo + W + Ti)爲0.5〜3。肥粒鐵相中析出含有 Ti、Mo及W、或是Ti及W的顆粒直徑1 Onm以下的複合 碳化物。(第2 · 2的高強度鋼板) 上述第2-2的高強度鋼板又可含有質量百分比爲Nb : 0.005〜0.05 %及/或V: 0.005〜0.1%。而原子百分比的C 量及Mo、Ti、Nb、V的合計量的比的C/(Mo+ Ti+Nb + V) 爲0.5〜3。肥粒鐵相中析出含有Ti、Mo、Nb及/或V的顆 粒直徑l〇nm以下的複合碳化物。(第2_3的高強度鋼板) Ti的含有量最好未滿〇0〇5〜0.02%。c/(Mo+ Ti + Nb + V) 最好爲〇 . 7〜2。 在第2-3的高強度鋼板中,也可由w來交換Mo的一部 分或是全部。該情況,屬於按質量百分比的Mo + W/2爲0.05 12 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 583317 〜0.5%,而屬於按原子百分比的C量與Mo、W、Ti、Nb 及V的合計量的比的C/(Mo + W + Ti + Nb + V)爲0.5〜3。肥粒 鐵相中析出含有Ti、Mo、W、Nb及/或V或是Ti、W、Nb 及/或V的顆粒直徑10nm以下的複合碳化物。(第2 _4的高 強度鋼板) 上述第2-1至第2-4的高強度鋼板也可爲含有質量百分 比爲 C u : 0 · 5 % 以下、N i : 0.5 % 以下、C r : 0.5 % 以下、c a : 0 · 0 0 0 5〜0.0 0 5 %中所選擇的至少一種。 第3、本發明提供實質上具有肥粒鐵相及變軔體相之2 相組織的金屬組織,上述肥粒鐵相中析出含有從Ti、Nb 及V中所選擇的2種以上的顆粒直徑30nm以下的複合碳 化物的析出物的降伏強度爲44 8 MPa以上的高強度鋼板。 上述鋼板按質量百分比含有C: 0.02〜0.08 %、Si: 0.01〜 0.5 %、Μ η : 0.5 〜1 · 8 %、P : 0 · 0 1 % 以下、S : 0 · 0 0 2 % 以下、 Α1: 0.07 %以下,含有從 Ti: 0.005 〜0.04%、Nb: 0.005 〜 0.0 5 %、V : 0 · 0 0 5〜0 · 1 %中所選擇的至少一種,餘量則實 質由Fe構成,屬於按原子百分比的C量及Ti、Nb、V的 合計量的比的C/(Ti + Nb + V)爲0.5〜3。(第3的高強度鋼板) 屬於按原子百分比的C量與Ti、Nb、V的合計量的比的 C/(Ti + Nb + V)最好爲 〇·7 〜2.0。 上述變軔體相及上述肥粒鐵相的硬度差最好爲維氏硬 度7 0以下。上述變軔體相最好具有3 2 0以下的維氏硬度 (HV)。此外,上述變軔體相最好具有10〜80%的面積分率。 第3高強度鋼板也可爲含有從質量百分比爲Cxi : 0.5% 13 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 以下、N i : Ο . 5 % 以下、C r : Ο · 5 % 以下、C a : Ο · Ο Ο Ο 5 〜Ο . Ο Ο 5 % 中所選擇的至少一種。 此外,本發明提供具有熱軋步驟、進行加速冷卻的步驟 及進行再加熱的步驟的降伏強度爲4 4 8 Μ P a以上的高強度 鋼板的製造方法。 熱軋步驟係由以加熱溫度:1 0 0 0〜1 3 0 (TC、軋制結束溫 度:7 5 0 °C以上的條件熱軋鋼坯板所組成。上述加熱溫度最 好爲 1050 〜1250 °C。 進行加速冷卻的步驟係由,以冷卻速度·· 5 °C /s以上的 速度將熱軋後的鋼加速冷卻爲3 00〜60 (TC所組成。上述冷 卻停止溫度最好爲4 0 0〜6 0 0 °C。 進行再加熱的步驟係由,將冷卻後的鋼立即以升溫速 度:0 · 5 °C / s以上,升溫爲5 5 0〜7 0 0 °C的溫度爲止所組成。 上述再加熱最好以較冷卻後的溫度高5 (TC以上進行升 溫。上述進行再加熱的步驟最好藉由與軋制設備及冷卻設 備設於相同生產線上的感應加熱裝置來進行。 上述鋼坯板只要具有上述第2-1至2-4的高強度鋼板及 第3高強度鋼板的成分組成即可。 又,本發明提供具有熱軋步驟、進行加速冷卻的步驟及 進行再加熱的步驟的降伏強度爲44 8 MPa以上的高強度鋼 板的製造方法。 熱軋步驟係由以加熱溫度·· 1〇50〜1 2 5 0 °C、軋制結束溫 度:75 0°C以上的條件,對於鋼坯板進行熱軋所組成。 進行加速冷卻的步驟係由,以冷卻速度:5 /s以上的 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 14 速度將熱軋後的鋼加速冷卻爲3 Ο 0〜6 Ο 0 °C,而形成未改變 狀態的沃斯田體(aus ten it e)及變軔體的2相組織所組成。 @ @再:加熱的步驟係由,將冷卻後的鋼立即以升溫速 度:〇.5°C/s以上,升溫爲5 5 0〜7 0 0 °C的溫度爲止,以50 °C以上進行再加熱,而形成將析出物分散析出的肥粒鐵相 及回火變軔體相的2相組織所組成。 上述鋼坯板只要具有上述第2-1至2-4的高強度鋼板及 第3高強度鋼板的成分組成即可。 【實施方式】 (實施形態1 ) 本發明者等爲了同時滿足耐HIC特性及高強度,針對鋼 材的顯微組織的影響進行了檢討。其結果發現將金屬組織 設爲肥粒鐵及變軔體之2相組織最爲有效。爲了提升耐 Η I C特性將組織定爲肥粒鐵矩陣很有效,且爲了調整強度 而利用變軔體組織很有效。一般,利用於高強度鋼材的肥 粒鐵及變軔體之2相組織,係爲軟質的肥粒鐵相及硬質的 變軔體相的混合組織,具有如此之組織的鋼材在肥粒鐵相 及變軔體相的界面易集積氫的基礎上,上述界面成爲開裂 的傳播路徑,因此耐HIC特性較劣。但是,本發明者等發 現利用調整肥粒鐵相及變軔體相的強度,將其硬度差限制 在一定的範圍內即可同時滿足高強度及優良的耐HIC特 性,進而完成了實施形態1。又,爲了抑制來自變軔體相 的開裂的產生,將變軔體相的硬度限制在一定値以下非常 有效,此外,爲了邊保持肥粒鐵相具有的優良的耐HIC特 15 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 583317 性邊提高其強度,發現利用藉由微細的析出物的析出強化 的技術非常有效。 以下,詳細說明實施形態1的耐HIC特性優良的高強度 鋼材。首先,針對實施形態1的鋼材組織予以說明。 實施形態1的鋼材組織實質上係爲屬於肥粒鐵相及變軔 體相之2相組織的肥粒鐵-變軔體組織。肥粒鐵相由於延伸 性豐富且開裂感受性極低,因此可實現高耐HIC性。此外, 變軔體相具有優良的強度韌性,藉由將鋼材的組織設爲肥 粒鐵-變軔體組織,即可同時滿足耐HIC特性藉高強度。 此外,除肥粒鐵-變軔體組織之外,在麻田散體及珠光體 (pal aite)等的互異的金屬組織混入有一種或二種以上的情 況,由於藉由在異相界面的氫的集積及應力集中而易產生 Η I C,因而以肥粒鐵相及變軔體相以外的組織分率少較好 。但是,由於在肥粒鐵相及變軔體相以外的組織的體積分 率低的情況,可無視其影響,因此,也可含有一種或二種 以上的總體積分率在5 %以下的其他金屬組織、亦即含有麻 田散體、珠光體及碳素體(cementite)中的一種或二種以上。 實施形態1之肥粒鐵相及變軔體相的含有率,變軔體相 最好具有10〜80%的面積分率。變軔體相利用與肥粒鐵相 的複合化,爲了確保耐HIC特性’同時,可獲得高強度而 有其必要,其藉由鋼材之製造過程中熱軋後的加速冷卻等 的一般的製程可容易獲得。變軔體相的面積分率未滿 10% ,則其效果並不充分。另一方面,若變軔體相的面積 分率高,耐Η IC特性變劣,因此,變軔體相的面積分率最 16 312/發明說明書(補件)/92-〇4/921 〇2497 583317 好定在8 Ο %以下。更佳則爲2 0〜6 Ο %。 實施形態1之鋼材中,肥粒鐵相中堆好分散析出顆粒直 徑3 Ο n m以下的微細析出物。肥粒鐵相因延伸性優良,其 對於耐Η I C特性亦優良,但是,一般因強度低則硬度也低, 在作爲肥粒鐵-變軔體2相組織的情況,肥粒鐵相及變軔 體相的硬度差增大,其界面成爲開裂產生起點及開裂的傳 播路徑,因此,耐HIC特性變劣。實施形態1中,利用將 肥粒鐵相及變軔體相的硬度差設在一定値以下,改善耐 Η IC特性,而利用增高肥粒鐵相的硬度可減小硬度差。亦 即’藉由析出物的微細分散以強化肥粒鐵相,從而可減低 與變軔體相的硬度差。但是,若析出物的顆粒直徑超過 3 Onm,則藉由分散析出的肥粒鐵相的強化並不充分,而無 法將與變軔體相的硬度差保持在HV70以下,因此,將析 出物的顆粒直徑定在3 Ο n m以下。3 Ο n m以下的析出物的個 數最好爲除TiN以外的全析出物的個數的95%以上。此 外,藉由少量添加合金元素可有效強化肥粒鐵相,且,爲 了同時滿足優良的耐HIC特性,最好將析出物的尺寸定在 1 Onm。因爲上述複合碳化物極其微細,因此對於耐HIC特 性不會產生任何影響。 微細分散於肥粒鐵相中的析出物,只要爲不使耐HIC特 性劣化且又可強化肥粒鐵相者可爲任何析出物,但是,含 有Mo、Ti、Nb及V等中的一種或二種以上的碳化物、氮 化物或是碳氮化物,藉由一般的鋼材的製造方法而可容易 微細析出於肥粒鐵相中,因而最好使用此等。爲了於肥粒 17 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 583317 鐵相中分散析出微細析出物,可採用藉由來自經過冷卻後 的沃斯田體的肥粒鐵改變狀態,析出於改變狀態界面上的 方法等。 此外,由於鋼材的強度依賴於析出物的種類、尺寸及個 數,因此,藉由添加元素及其含有量即可調整強度。在高 強度必要的情況,也可增高Mo、Ti、Nb及V等的碳化物 形成元素的含有量,增加析出物的個數。爲了成爲降伏強 度爲448MPa以上的高強度鋼板,最好析出2χ103個///m3 以上。 作爲析出形態,可爲隨機也可爲列狀,並無特殊規定。 作爲微細分散於肥粒鐵相中的析出物,藉由使用含有 Mo及Ti的碳化物,可獲得極高的強度。Mo及Ti爲在鋼 中形成碳化物的元素,藉由Μ 〇 C、Ti C的析出以強化鋼的 方法以往既已進行,但是,複合添加Mo及Ti而將含有以 Mo及Ti爲基本的複合碳化物微細析出於鋼中的方法,與 Mo C、TiC的析出強化的情況比較,可獲得更大的強度提 升效果。 .該以往之方法中所沒有的極大的強度提升效果,因含有 以Mo及Ti爲基本的複合碳化物穩定且成長速度遲,因而 係依據可獲得顆粒直徑未滿1 0 n m的極爲微細的析出物者。 此外,在針對焊接部韌性的問題時,藉由利用其他的元 素(Nb、V等)來交換Ti的一部分,即可既不損害高強度化 的效果又可提升焊接部韌性。 實施形態1之鋼材的金屬組織中的肥粒鐵相及變軔體相 18 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 583317 的硬度差最好爲維氏硬度(Η V) 7 0以下者。如上述,由於肥 粒鐵相及變軔體相的異相界面成爲造成HIC的原因的氫原 子的集積場所、且成爲開裂的傳播路徑,因此,耐HIC特 性下降,但是,若肥粒鐵相及變軔體相的硬度差爲HV70 以下的話,因該界面不會成爲氫原子的集積場所及開裂的 傳播路徑,因此,耐HIC特性不會下降。最好硬度差爲 HV50以下,而硬度差爲HV35以下則最佳。又,硬度係作 爲藉由維氏硬度計所測定的値,爲了在各個相的內部獲得 最適大小的壓痕而可選擇任意的荷重,但是,最好在肥粒 鐵相及變軔體相以相同荷重來測定硬度。例如,若使用測 定荷重5 Og的維氏硬度計即可測定。此外,考慮起因於顯 微組織的局部成分或顯微構造的差異等的硬度誤差、或是 測定誤差造成的偏差,最好針對各個相以至少3 0點以上的 不同位置進行硬度測定,作爲肥粒鐵相及變軔體相的硬 度,使用各個相的平均硬度。使用平均硬度時的硬度差, 係採用肥粒鐵相的硬度的平均値及變軔體相的硬度的平均 値的差的絕對値。 此外’實施形態1之鋼材的變軔體相的硬度最好爲HV 3 2 0以下。變軔體相係有效地用以獲得高強度的金屬組 織’但是,若其硬度HV超過3 20時,變軔體相內部易形 成條紋狀麻田散體組織(MA),不僅將成爲HIC的開裂的起 點’而且’容易造成肥粒鐵相及變軔體相的界面的開裂的 傳播’因此,耐HIC特性變劣。但是,若變軔體相的硬度 爲HV3 20以下,則不會形成麻田散體組織(MA),因此,最 19 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 好使變軔體相的硬度的上限成爲H V3 2 0。變軔體組織係藉 由急冷沃斯田體而可獲得,因此,將冷卻停止溫度設再一 定溫度以上以抑制麻田散體組織等的硬化組織的生成,或 是,使用藉由冷卻後再加熱處理而予以軟化的方法等進行 製造,即可使變軔體相的硬度成爲HV3 2 0以下。變軔體相 最好具有3 00以下的維氏硬度(HV),而以HV2 8 0以下爲最 佳。 其次,針對實施形態1的鋼材的化學成分進行說明。以 下之說明中由%顯示的單位爲質量百分比。 c含有量爲0.0 2〜0.0 8 %。C爲獲得變軔體相所必要的元 素,此外,也是作爲碳化物析出,對於肥粒鐵相的強化也 有貢獻的元素。但是,其含有量若未滿0.02%,則無法充 分確保強度,而若超過0.08%,則其韌性及耐HIC性將劣 化,因此,將C含有量規定爲0.0 2 %〜0.0 8 %。 實施形態1的鋼材,藉由規定金屬組織及其硬度差,而 同時滿足優良的耐HIC特性及高強度,爲了達成該目的, 也可含有C以外的任何合金元素。除優良的耐HIC特性及 高強度外,爲了獲得韌性或焊接性也優良的鋼材,除加碳 外還可含有以下所示成分範圍的一種或二種以上的合金元 素。 最好含有Si : 0.01〜0.5%。Si係用於脫酸而添加者,但 若未滿0.01 %則脫酸效果不充分,若超過0.5 %時則將使韌 性或焊接性劣化,因此,若加Si的情況以將Si含有量規 定爲0.0 1〜0 · 5 %爲佳。 20 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 583317 最好含有Μη : 0.1〜2%。Mn係用於強度、韌性而添加 者,但若未滿0.1 %則其效果不充分,若超過2%時則將使 焊接性及耐HIC特性劣化,因此,若加Μη的情況以將Μη 含有量規定爲〇 . 1〜2 %爲佳。 最好含有Ρ : 〇·〇2%以下。Ρ係爲無法避免使韌性及焊接 性或是耐HIC性劣化的雜質元素,因此,最好將Ρ含有量 的上限規定爲0.02%。 最好含有S : 0.005 %以下。S因其一般在鋼中成爲Mn S 介入物而使得耐HIC特性劣化,因此越少越好。若爲 〇· 00 5 %以下時並無問題,因此,最好將S含有量的上限規 定爲 0 · 0 0 5 %。 最好含有Mo : 1 %以下。Mo係爲促進變軔體改變狀態用 的有效元素,更且,利用在肥粒鐵中形成碳化物以使肥粒 鐵相硬化,而爲用於減小肥粒鐵相及變軔體相的硬度差的 極爲有效的元素。但是,若添加超過1 %時,會形成麻田散 體等的硬化相,而使耐HIC特性劣化,因此,若加Mo的 情況,最好將Mo含有量規定爲1 %以下。 最好含有Nb : 0 · 1 %以下。Nb係藉由組織的微細顆粒化 而提升韌性,同時,利用在肥粒鐵中形成碳化物以使肥粒 鐵相硬化,而爲減小肥粒鐵相及變軔體相的硬度差用的極 爲有效的元素。但是,若添加超過〇· 1 %時,會使焊接熱影 響部的韌性劣化,因此,若加Nb的情況,最好將Nb含有 量規定爲0.1%以下。 最好含有V : 0 · 2 %以下。V也與Nb相同,用以提升韌性。 21 312/發明說明書(補件)/92-〇4/92102497 583317 但是 化, 以下 最 性。 韌性 若加 最 但是 特性 爲〇 最 物的 加超 HIC 規定 除 Cu : 素。 此 式所 況, 情況 上的 ,若添加超過0 · 2 %時,會使焊接熱影響部的韌性劣 因此,若加V的情況,最好將v含有量規定爲〇. 2 % 〇
好含有1^:〇.1%以下。7^也與>^相同,用以提升韌 但是,若添加超過〇. 1 %時,不僅會使焊接熱影響部的 劣化’而且,還成爲熱軋時的表面損傷的原因,因此, Ti的情況,最好將Ti含有量規定爲ο」%以下。 好含有Α1 : 0.1 %以下。A1係作爲脫酸劑而添加者, ,若添加超過0.1 %時,鋼的純淨度下降,而使耐HI C 劣化’因此’若加A1的情況,最好將A1含有量規定 .1 %以下。 好含有C a : 〇 . 〇 〇 5 %以下。c a係爲藉由硫化物系介入 开夕控制以升耐HIC特性的有效元素,但是,若添 過0.005 %其效果飽和,而因鋼的純淨度下降,使耐 特性劣、化’因此,若加C a的情況,最好將C a含有量 爲0.005%以下。 上述元素外,爲了提高鋼材的強度、韌性,還可含有 0.5 %以下、Ni : 0.5 %以下、Cr : 〇.5 %以下等的添加元 外’從焊接性的觀點考慮,最好響應強度等級規定下 疋我的Ceq的上限。在降伏強度爲44 8 Mpa以上的情 將Ceq規疋爲0·28以下;降伏強度爲482MPa以上的 ’將Ceq規定爲〇·32以下;而降伏強度爲551Mpa以 k況,將Ceq規定爲〇·36以下,即可確保良好的焊接 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 22
Ceq = C + Mn/6 + (Cu + Ni)/15 + (Cr + Mo + V)/5 又,針對實施形態1的鋼材,在板厚1 〇〜3 Omm的範圍, 無Ceq的板厚依賴性,一直到30mm爲止可以相同的Ceq 設計。 爲了析出含有由Nb、V交換Ti的一部分的Mo及Ti及 Nb及/或V的複合碳化物,例如,使用於質量百分比上含 有 C: 0.02 〜0.08%、Si: 0.01 〜0·5%、Μη: 0.5 〜1.8%、P : 0.01 %以下、S: 0.002 %以下、Mo: 0.05 〜0.5%、Ti: 0.005 〜0.04%、A1 ·· 0.07%以下,含有 Nb : 0.005 〜0·05%及 /或 V : 0.005〜0.1%,餘量則實質由Fe構成,原子百分比的C 量及Mo、Ti、Nb、V的合計量的比的C/(Mo + Ti + Nb +V)爲 0 · 5〜3的鋼材即可。該鋼材又含有C u : 0 · 5 %以下、N i : 0 · 5 % 以下、C r : 0 · 5 %以下、C a : 0 · 0 0 0 5〜0 · 0 0 5 %中所選擇的一 種或二種以上。 爲肥粒鐵相及變軔體相的2相組織,肥粒鐵相中分散析 出微細析出物的鋼,係使用如具有上述成分組成的鋼,使 用通常的軋制製程,在熱軋後使用加速冷卻裝置等以2 °C /s以上的冷卻速度冷卻爲400〜600 °C,再使用感應加熱裝 置等再加熱爲5 5 0〜700 °C的溫度,此後進行空冷即可製造 完成。此外,熱軋後急冷至5 5 0〜700 °C的溫度,在該溫度 進行1 〇分鐘以內的溫度保持後,急冷爲3 5 (TC以上的溫 度,此後進行空冷即可製造完成。 實施形態1的鋼材,係利用沖壓彎曲成形、滾軋成形、 23 312/發明說明書(補件)/92-〇4/92102497 583317 UOE成形等成形爲鋼管,可利用於輸送原油及天然氣的鋼 管(電縫鋼管、螺旋焊鋼管、UOE鋼管)等。 (實施例) 使用表1所示化學成分的試用鋼(鋼種Α〜G),由表2所 示條件製造板厚1 9 m m的鋼板(鋼板Ν ο · 1〜1 1 )。 [表1] 鋼種 C Si Μη Ρ S Mo Nb V Ti A1 Cu Ni Ca Ceq A 0.046 0.26 1.70 0.013 0.0004 0.27 0.046 0.032 0.009 0.029 0.39 B 0.049 0.15 1.26 0.010 0.0012 0.10 0.040 0.048 0.023 0.036 0.29 C 0.039 0.32 1,42 0.013 0.0031 0.21 0.010 0.046 0.020 0.32 D 0.025 0.28 1.03 0.008 0.0014 0.035 0.042 0.009 0.043 0.0026 0.21 E 0.047 0.20 1.23 0.006 0.0006 0.052 0.012 0.031 0.28 0.31 0.0048 0.3 F Q.Q13 0.34 1.56 0.009 0.0009 0.21 0.013 0.053 0.023 0.024 0.33 G 0.094 0.24 1.68 0.014 0.0014 0.021 0.044 0.013 0.033 0.38 ※底線顯示本發明之範圍外的情況 24 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 583317 [表2] 鋼板 鋼 製造方法 顯微 變軔體相的 肥粒鐵相 熒籾體相 硬度差 肥粒鐵相 析出的 降伏強度 拉仲強度 耐H1C特性 備考 No m 組織 而桢分率(%) 的硬度(HV) 的硬度(HV) (HV) 中的析出物 尺寸(nm) (MP;〇 (MPa) CLR(%) 在870t結束熱軋-》 1 A 此後急冷至5(xrc-> F+B 61 248 281 33 (Mo,Ti,Nb,V)C 4 685 754 0 洱加熱至65(TC->空冷 在870'C結束熱i|〖L— 2 B 此後急冷至500lC-> F+B 45 231 273 42 (Mo,Ti,Nb,V)C 3 641 718 0 本 洱加熱至650C->空冷 在900t結束熱軋-> 發 3 B 此後急冷至65〇[(:->在 F+B 18 226 294 68 (Mo,Ti,Nb,V)C 4 595 680 0 620UC等溫保持3分鐘— 明 再急冷至50(TC->空冷 在87CTC結束熱:軋-> 4 C 此後急冷至500t:-> F+B 65 262 285 23 (Mo,Ti,Nb)C 5 725 783 0 洱加熱至650t->空冷 施 迕92〇‘C結束熱軋->此後 5 D 急冷至420°C->再加熱至 F+B 75 226 255 29 (Ti,Nb,V)C 16 602 695 0 例 58CTC後保持4分鐘-空冷 在900°C結束熱乳-> 6 E 此後急冷至5(xrc-> 再加熱至620t—空冷 F+B 34 208 248 40 (Ti,V)C 25 567 652 0 A 在700t結束熱軋-> F+B 22 195 338 142 (Ti,Nb)C 68 534 632 12 7 此後急冷至4KTC->空冷 在920°C結束熱乾-> 比 8 B 此後急冷至室溫_> B m - - - - - 583 648 Μ 在55(TC回火 較 E 迕900t結朿熱既― B m - — - - - 632 725 25 9 此後急冷至220UC ->空冷 例 F 在卯0t結束熱 F+B 12 203 325 122 無 - 526 617 5S 10 此後急冷至220l’C->空冷 在95〇'C結束熱軋-> Μ - - - - - - 719 836 Μ 11 G 此後急冷至室溫 ※底線顯示本發明之範圍外的情況 顯微組織F + B :肥粒 鐵-變軔體2相、B :變軔體相、Μ :麻田散體相 鋼板No . 1〜6係爲實施形態1的實施例,於熱軋後藉由 加速冷卻裝置冷卻至指定溫度,在藉由感應加熱裝置進行 再加熱或等溫保持而製造完成鋼板。但是,No . 5的鋼板係 於冷卻後的加熱處理使用氣體燃燒爐。此外,鋼板No . 7〜 1 1爲比較例,於熱軋後進行加速冷卻,其中一部分再進行 回火後予以製造。 藉由光學顯微鏡、透過型電子顯微鏡(TEM)觀察製造之 鋼板的顯微組織。此外,測定變軔體相的面積分率。藉由 25 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 583317 測定荷重5 0 g的維氏硬度計測定肥粒鐵相及變軔體相的硬 度’針對各個相使用3 0點的測定結果的平均値,求得肥粒 鐵相及變軔體相的硬度差。肥粒鐵相中的析出物成分係藉 由能量分散型X線分光法(EDX)所分析。測定各鋼板中的 析出物的平均顆粒直徑。此外,測定各鋼板的拉伸特性、 耐ΗIC特性。將測定結果一倂顯示於表2 。拉伸特性係將 軋制垂直方向的全厚試驗片作爲拉伸試驗片進行拉伸試 驗,測定降伏強度、拉伸強度。耐ΗIC特性係進行基於 NACE Standard ΤΜ-02-84的浸泡時間爲96小時的HIC試 驗,測定開裂長度率(CLR)。 表2中,Ν ο · 1〜6的鋼板,均爲實質上具有肥粒鐵-變軔 體之2相組織,肥粒鐵相及變軔體相的硬度差爲維氏硬度 70以下,在降伏強度爲44 8 MPa以上、拉伸強度爲5 60MPa 以上的API X6 5 0等級以上的高強度,且耐HIC特性優良。 在Νο·1〜4中,含有Mo、Ti、Nb、V或是Mo、Ti、Nb的 顆粒直徑爲未滿1 0 n m的微細碳化物,但是,在Ν ο . 5、6 中,含有Ti、Nb、V或是Ti、V的顆粒直徑爲未滿30nm 的微細碳化物,於肥粒鐵相中分散析出。此外,變軔體相 的硬度均在HV300以下。 Νο·7〜10的鋼板,其顯微組織爲肥粒鐵-變軔體之2相 組織,但是,變軔體相的硬度均在Η V 3 2 0以上,與肥粒鐵 相的硬度差也在維氏硬度70以上,經HIC試驗產生開裂。 Νο·8、9的鋼板爲變軔體單相組織,經HIC試驗產生開裂。 Ν ο · 1 1的鋼板的C含有量較實施形態1的範圍高,其顯微 26 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 583317 組織爲麻田散體,經HIC試驗產生開裂。 其次,使用No· 1、3、7的鋼板,利用UOE製程製造外 徑762mm及660mm的Ν〇·12〜15的鋼管,實施拉伸試驗 及HIC試驗,測定降伏強度、拉伸強度、耐HIC特性(開 裂長度率:CLR)。將其結果顯示於表3。 [表3] 鋼管No- 鋼板No. 鋼管尺寸(mm) 降伏強度(MPa) 拉伸強度(MPa) 耐HIC特性CLR% 備考 管厚 外徑 12 1 19 762 673 761 0 本發明 13 1 19 660 669 748 0 實施例 14 3 19 660 576 685 0 15 2 19 660 548 646 巡 比較例 使用實施形態1的鋼板製造的Ν ο · 1 2〜1 4的鋼管,具有 高強度,同時,耐HIC特性也優良。另一方面,使用比較 例的Ν 〇 · 7的鋼板製造的Ν ο · 1 5的鋼管,經Η IC試驗產生 開裂。又,經實施此等鋼管的製管後的顯微組織觀察及硬 度測定,可確認具有與製管前的表2的鋼板相同組織及相 同程度的硬度。 (實施形態2) 本發明者等爲了同時滿足耐HIC特性及高強度,針對鋼 材的顯微組織的影響進行了檢討。其結果發現對於同時滿 足耐HIC特性及高強度,將顯微組織規定爲肥粒鐵組織及 變軔體組織的強度差小,且爲肥粒鐵+變軔體之2相組織 最爲有效,利用進行熱軋後的加速冷卻及此後的再加熱的 製造製程,產生根據含有Ti、Mo等的微細析出物的軟質 相的肥粒鐵相的強化,及硬質相的變軔體相的軟化,而可 27 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 583317 獲得強度差小的肥粒鐵+變朝體的2相組織。具體而g, 發現藉由熱軋後的加速冷卻,作爲未改變狀態沃斯田體及 變軔體的2相組織,利用藉由此後的再加熱所分散析出微 細析出物的肥粒鐵相及回火的變軔體相,即可獲得所需的 組織。於是,利用將對於C的Μ 〇、Ti的添加量適量化, 發現可最大限地應用藉由碳化物的析出強化。此外,發現 若複合添加Nb及/或V,藉由分散析出含有Ti、Mo、Nb 及/或V的析出物,即可達成肥粒鐵相的高強度化,利用將 對於C的Μ 〇、T i、N b及V的添加量適量化,可最大限地 應用藉由碳化物的析出強化。 本發明係爲關於具有分散析出含有如上述的Ti、Mo等 的析出物的肥粒鐵相及變軔體相的2相組織的耐HIC特性 優良的管道鋼管用高強度鋼板及其製造方法者,如此所製 造的鋼板,由於不會在由以往的加速冷卻等所獲得的變軔 體相或針狀肥粒鐵組織的類似鋼板的表層部的硬度上升, 因而不會來自表層部的HIC。更且,強度差小的肥粒鐵相 及變軔體相的2相組織對於開裂的阻力極高,因而也可抑 制來自鋼板中心部及介入物的HIC。 以下,針對實施形態2的管道鋼管用高強度鋼板的組織 予以說明。 實施形態2的鋼板的金屬組織,實質上係爲肥粒鐵+變 軔體的2相組織。 由於肥粒鐵相由於延伸性豐富且開裂感受性極低,因此 可實現高耐HIC性。此外,變軔體相具有優良的強度韌性。 28 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 583317 肥粒鐵及變軔體的2相組織,一般係爲軟質的肥粒鐵相及 硬質的變軔體相的混合組織,具有如此組織的鋼材,由於 在肥粒鐵相及變軔體相的界面容易集積氫,使上述界面成 爲開裂的傳播路徑,因此耐HIC特性劣化。但是,實施形 態2中,利用調整肥粒鐵相及變軔體相的強度,以減小兩 者的強度差,即可同時滿足耐HIC特性及高強度。此外, 在肥粒鐵-變軔體2相組織,混入一種或二種以上的麻田散 體及珠光體等的互異的金屬組織的情況,由於藉由在異相 界面的氫集積及應力集中而易產生HIC,因而以肥粒鐵相 及變軔體相以外的組織分率較少爲佳。但是,由於在肥粒 鐵相及變軔體相以外的組織的體積分率低的情況,可無視 其影響,因此,也可含有一種或二種以上的總體積分率在 5 %以下的其他金屬組織、亦即含有麻田散體、珠光體等的 一種或二種以上。此外,從母材的韌性確保的觀點考慮, 最好變軔體分率爲10%以上,從耐HIC特性的觀點考慮最 好爲8 0 %以下。更佳則爲2 0〜6 0 %。 再者,針對實施形態2中,於肥粒鐵相內分散析出的析 出物進行說明。 在實施形態2之鋼板中,由於藉由於肥粒鐵相中分散析 出含有以Mo及Ti爲基本的析出物,強化肥粒鐵相,減低 肥粒鐵-變軔體間的強度差,即可獲得優良的耐HIC特性。 由於該析出物極爲微細,因而對於耐HIC特性不會產生任 何影響。Mo及Ti爲在鋼中形成碳化物的元素,藉由Mo C、 TiC的析出以強化鋼的方法以往既已進行,但是,在實施 29 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 583317 形態2中,其特徵爲:藉由複合添加Mo及Ti,而將含有 以Mo及Ti爲基本的複合碳化物微細析出於鋼中的方法, 與M 〇C及/或TiC的析出強化的情況比較,可獲得更大的 強度提升的效果。該以往之方法中所沒有的極大的強度提 升效果,因含有以Mo及Ti爲基本的複合碳化物,穩定且 成長速度遲,因而爲依據可獲得顆粒直徑未滿1 Onm的極 爲微細的析出物者。 含有以Mo及Ti爲基本的複合碳化物,在僅由Mo、Ti、 C構成的情況,Mo及Ti的合計量及C量係爲在原子比爲 1 : 1的附近化合者,對於高強度化非常有效。實施形態2 中,發現藉由複合添加Nb及/或V,使複合物成爲含有Mo、 Ti、Nb及/或V的複合碳化物,可獲得相同的析出強化。 此外,在針對熱影響部韌性的問題時,藉由利用Nb及/ 或V等來交換Ti的一部分,即可既不損害高強度化的效 果又可提升焊接熱影響部韌性。 此等1 Onm以下的析出物的個數,由於其降伏強度爲 44 8 MPa以上的高強度鋼板,最好析出2x1 03個/ μ m3以 上。此外,在含有將Mo及Ti爲主體的複合碳化物以外的 析出物的情況,只要不損害到藉由Mo及Ti的複合碳化物 的高強度化的效果,而未損害到使耐HIC特性劣化的程 度,lOiim以下的析出物的個數,最好爲除TiN以外的全析 出物的個數的9 5 %以上。 實施形態2中,屬於鋼板內分散析出的析出物的以Mo 及Ti爲基本的複合碳化物,係藉由對於如下所述成分的 30 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 583317 鋼’使用實施形態2的製造方法製造鋼板,而可分散於肥 粒鐵相中。 實施形態2中’與實施形態1相同,上述肥粒鐵相及變 初體相的硬度差最好爲維氏硬度(Η V) 7 〇以下者。若肥粒鐵 相及變軔體相的硬度差爲Η V 7 0以下的話,因肥粒鐵相及 變軔體相的界面不會成爲氫原子的集積場所及開裂的傳播 路徑,因此,耐Η I C特性不會下降。最好硬度差爲η V 5 0 以下,而硬度差爲HV35以下則最佳。 實施形態2中,變軔體相最好具有3 2 〇以下的維氏硬度 (HV)。變軔體相係有效地用以獲得高強度的金屬組織,但 是,若其硬度Η V超過3 2 0時,變軔體相內部易形成條紋 狀麻田散體組織(ΜΑ),不僅將成爲HIC的開裂的起點,而 且,容易造成肥粒鐵相及變軔體相的界面的開裂的傳播, 因此,耐HIC特性變劣。變軔體相最好具有300以下的維 氏硬度(HV),而以HV280以下爲最佳。 再者,針對實施形態2所使用的管道鋼管用高強度鋼板 的化學成分進行說明。以下之說明中,並無特殊記載的情 況,由%顯示的單位爲質量百分比。 規定C : 0.0 2〜0 · 0 8 %。C係作爲碳化物對於析出強化具 有貢獻的元素,但是,其含有量若未滿0.02%,則無法充 分確保強度,而若超過0.08%,則其韌性及耐HIC性將劣 化,因此,將C含有量規定爲0.02%〜〇·〇8%。 規定S i : 0.0 1〜0.5 %。S i係用於脫酸而添加者’但若未 滿(K 0 1 %則脫酸效果不充分,若超過〇 · 5 %時則將使韌性或 31 312/發明說明書(補件)/92·〇4/92102497 583317 焊接性劣化,因此,將s i含有量規定爲ο . ο 1〜ο · 5 %。 規定Μ η : 0 · 5〜1 . 8 %。Μ η係用於強度、韌性而添加者, 但若未滿〇·5%則其效果不充分,若超過1 .8%時則將使焊 接性及耐HIC特性劣化,因此,將Μη含有量規定爲〇.5 〜1 . 8 %。最好爲0 · 5〜1 . 5 %。 規定Ρ : 〇. 0 1 %以下。Ρ係爲無法避免使焊接性或是耐 Η I C性劣化的雜質元素,因此,將Ρ含有量的上限規定爲 0.01%。 規定S: 0·0〇2%以下。S因其一般在鋼中成爲MnS介入 物而使得耐HIC特性劣化,因此越少越好。但是,若爲 0.002 %以下時並無問題,因此,將S含有量的上限規定爲 0.002%。 規定Mo : 0.05〜0.5%。Mo在實施形態2中爲重要元素, 利用Mo含有0.0 5 %以上,不斷抑制熱軋後冷卻時的珠光 體改變狀態,形成與Ti的微細複合析出物,極大地賦予強 度的提升。但是,若添加超過0.5 %時,會形成麻田散體等 的硬化相,而使耐ΗIC特性劣化,因此,規定Μ 〇含有量 爲0.05〜0.5%。最好在〇·〇5〜0.3%內。 規定Ti : 0.00 5〜0.04%。Ti也與Mo相同,在實施形態 2中爲重要元素,利用添加〇 · 〇 〇 5 %以上,形成與Μ 〇的複 合析出物,極大地賦予強度的提升。但是,如圖2所示, 若添加超過0.04%時,焊接熱影響部的夏比(charpy)斷面遷 移溫度超過-20 °C而招致韌性劣化,因此,規定Ti含有量 爲0.005〜0.04%。更且,在未滿0.02%時,夏比斷面遷移 32 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 583317 溫度成爲-40 °C以下,而顯示優良的韌性。爲此,在添加 Nb及/或V的情況’ Ti含有量最好爲〇.〇〇5〜〇 〇2%。 規疋A 1 : 0 · 0 7 %以下。a丨係作爲脫酸劑而添加者,但是, 若添加超過0· 07 %時’鋼的純淨度下降,而使耐HIC特性 劣化’因此,規定A 1含有量爲〇 · 〇 7 %以下。最好爲〇 . 〇 〇 j 〜0.07%。 C量及Mo、Ti的合計量的原子百分比的C/(Mo + Ti)係規 定爲0.5〜3。實施形態2的高強度化依據含有Ti、M〇的 析出物(主要爲碳化物)者。爲了有效利用根據該複合析出 物的析出強化,C量與屬於碳化物形成元素的mo、Ti量 的關係相當重要,藉由在適宜均衡的基礎下添加此等元 素’即可獲得熱穩定且非常微細的複合析出物。此時,若 由各元素的原子百分比的含有量所表示的C/(Mo + Ti)的値 爲未滿〇 · 5或是超過3的情況,則意味著哪一元素過剩, 從而招致硬化組織的形成引起的耐HIC特性的劣化及韌性 的劣化,因此,將C/(Mo + Ti)的値規定爲0.5〜3。但是, 各元素符號係爲原子百分比時的各元素的含有量。又,在 使用質量百分比的情況,則將(C/12.0)/(Mo/95.9 + Ti/47.9) 的値規定爲0.5〜3。最好將C/(Mo + Ti)的値規定爲0.7〜2, 則可獲得更爲微細化的顆粒直徑5 nm以下的析出物。 實施形態2中,爲了進一步改善鋼板的強度及焊接部韌 性,也可含有如下所示Nb、V中的一種或二種以上。 規定Nb : 0.005〜0.05%。Nb係藉由組織的微細顆粒化 而提升韌性,同時,與Ti及M 〇 一起形成複合析出物,以 33 312/發明說明書(補件)/92-04/92102奶7 達到肥粒鐵相的強度的上升。但是,若未滿Ο · Ο Ο 5 %則無效 果,而添加超過Ο · Ο 5 %時,會使焊接熱影響部的韌性劣化, 因此,規定Nb含有量0.005〜0.05%。 規定V: 0.005〜0.1%。V也與Nb相同,與Ti及Mo — 起形成複合析出物,以達到肥粒鐵相的強度的上升。但是, 若未滿0.005 %則無效果,而添加超過〇.1%時,會使焊接 熱影響部的韌性劣化,因此,規定V含有量0.005〜0.1%。 更佳則爲〇 . 0 0 5〜0 . 〇 5 %。 在含有Nb及/或V的情況,屬於C量及Mo、Ti、Nb、V 的合計量的比的C/(Mo+ Ti + Nb + V)係規定爲0.5〜3。實施 形態2的高強度化係依據含有Ti、Μ 〇的析出物,但是, 在含有Nb及/或V的情況,則成爲含有此等的複合析出物 (主要爲碳化物)。此時,若由各元素的原子百分比的含有 量所表示的C/(Mo+ Ti + Nb + V)的値爲未滿0.5或是超過3 的情況,則意味著哪一元素過剩,從而招致硬化組織的形 成引起的耐HIC特性的劣化及韌性的劣化,因此將C/(Mo + Ti+Nb + V)的値規定爲0·5〜3 〇但是,各元素符號係爲原子 百分比時的各元素的含有量。又,在使用質量百分比的情 況,貝U 將(C/12.0)/(Mo/95.9 + Ti/47.9 + Nb/92.9 + V/50.9)的値 規定爲〇 · 5〜3。更好則規定爲0 · 7〜2,從而可獲得更爲微 細化的顆粒直徑5nm以下的微細析出物。 實施形態2中,爲了進一步改善鋼板的強度及耐HIC特 性,也可含有如下所示的C u、N i、C r、C a中的一種或二 種以上。 34 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 規定Cu : 0.5%以下。Cu係爲韌性的改善及強度上升的 有效元素,但是,若添加過多會使焊接性劣化,因此,在 添加Cu的情況,規定Cu的上限爲0.5%。 規定Ni ·· 0.5 %以下。Ni係爲韌性的改善及強度上升的 有效元素,但是,若添加過多會使耐HIC特性下降,因此, 在添加Ni的情況,規定Ni的上限爲0.5%。 規定Cr: 0.5 %以下。Cr與Μη相同係爲即便低碳也可獲 得足夠強度的有效元素,但是,若添加過多會使焊接性劣 化,因此,在添加Cr的情況’規定Cr的上限爲0.5%。 規定Ca : 0.0005〜0.005 %。Ca係爲藉由硫化物系介入 物的形態控制以提升耐HIC特性的有效元素,但是,若添 加未滿〇 . 〇 〇 〇 5 %時其效果不夠充分,若超過0 · 0 0 5 %其效果 將飽和,而因鋼的純淨度下降,使耐HIC特性劣化,因此, 若加C a的情況,最好將C a含有量規定爲〇 . 〇 〇 〇 5〜〇 . 〇 〇 5 %。 此外,從焊接性的觀點考慮,最好響應強度等級規定下 式所定義的Ceq的上限。在降伏強度爲448MPa以上的情 況,將Ceq規定爲0.28以下;降伏強度爲482MPa以上的 情況,將C e q規定爲0 · 3 2以下;而降伏強度爲5 5 1 Μ P a以 上的情況,將C e q規定爲0 · 3 6以下,即可確保良好的焊接 性。
Ceq = C + Mn/6 + (Cu + Ni)/15 + (Cr + Mo + V)/5 又’針封貫施形態2的鋼材’在板厚1 〇〜3 0 m m的範圍, 無C e q的板厚依賴性,從而,一直到3 〇 ni m爲止可以相同 的Ceq設計。 35 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 583317 上述以外的餘量部分實質上由F e構成。餘量部分實質 上由F e構成係意味著’只要不會抵消實施形態2的作用效 果’實施形態2的範圍內也可含有不可避免雜質爲首的含 有其他微量元素。 再者,針對實施形態2的管道鋼管用高強度鋼板的製造 方法予以說明。 圖1爲顯示實施形態2的組織控制方法的槪略圖。利用 從Ar3以上的沃斯田體區域加速冷卻至變軔體區域,作爲 未改變狀態沃斯田體及變軔體的混合組織。在冷卻後,藉 由立即進行再加熱,使沃斯田體改變狀態爲肥粒鐵,於肥 粒鐵相中分散析出微細析出物。另一方面,變軔體相成爲 回火變軔體。利用藉由該微細析出物進行析出強化的肥粒 鐵相及被回火而軟化的變軔體相的2相組織,可同時滿足 高強度化及耐HIC特性。以下,詳細說明該組織控制的具 體方法。 實施形態2的管道鋼管用高強度鋼板,係使用具有上述 成分組成的鋼,利用加熱溫度·· 1 0 0 0〜1 3 0 (TC、軋制結束 溫度:7 5 (TC以上進行熱軋,在熱軋後以5 °C /s以上的冷卻 速度冷卻爲3 00〜600°C,冷卻後再立即以0.5°C /s以上的 升溫速度再加熱爲5 5 0〜700 °C的溫度,於肥粒鐵相中分散 析出以Μ 〇及Ti爲主體的微細複合碳化物,即可製造出使 變軔體相軟化的複合組織。在此,溫度爲鋼板的平均溫度。 規定加熱溫度:1〇〇〇〜13〇〇°C。因爲,在加熱溫度未滿 1 0 0 0 °C時,因碳化物的固熔不充分而無法獲得必要的強 36 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 度,而若加熱溫度超過1 3 Ο 0 °C時其韌性劣化,因此,將加 熱溫度規定爲1 000〜1 3 00 °C。最好爲1〇5〇〜1 2 5 0 °C。 規定軋制結束溫度:7 5 0 °C以上。若軋制結束溫度低時, 不僅成爲於軋制方向延伸的組織,而使耐HIC特性劣化, 而且,此後的肥粒鐵改變狀態速度下降而有增加軋制後的 再加熱時間的必要,於製造效率上並不理想,因此,將軋 制結束溫度規定爲7 5 0 °C以上。 在軋制結束後立即以5 °C /s以上的冷卻速度進行冷卻。 若軋制結束後進行置冷或是漸冷,會造成從高溫域析出析 出物,析出物易粗大化,而無法強化肥粒鐵相。藉此,直 至最適合於析出強化的溫度爲止進行急冷(加速冷卻),以 防止高溫域的析出的技術,爲實施形態2之重要的製造條 件。在冷卻速度未滿5 °C /s時,因高溫域的析出防止效果 有限而強度下降,因此,將軋制結束後的冷卻速度規定爲 5 °C /s以上。關於此時的冷卻方法可根據製造製程而使用 任意的冷卻設備。 規定冷卻停止溫度:3 0 0〜6 0 0 °C。利用軋制結束後的加 速冷卻,藉由急冷至屬於變軔體改變狀態域的3 00〜600 °C,生成變軔體相,且,增加再加熱時的肥粒鐵改變狀態 的驅動力。利用增大驅動力,促進再加熱過程中的肥粒鐵 改變狀態,即可利用短時間的再加熱完成肥粒鐵改變狀 態。在冷卻停止溫度未滿30CTC時,即使成爲變軔體、麻 田散體單相組織,或是成爲肥粒鐵+變軔體2相組織,仍 生成島狀麻田散體(MA),因此耐HIC特性劣化,此外,若 37 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 583317 超過6 Ο 0 °C時無法完成再加熱時的肥粒鐵改變狀態而析出 珠光體,使得耐HIC特性劣化,因此將冷卻停止溫度規定 爲3 00〜600 °C。爲了確實抑制島狀麻田散體(MA)的生成, 最好將冷卻停止溫度規定爲400 °C以上。 在加速冷卻後再立即以0.5 °C /s以上的升溫速度再加熱 爲5 5 0〜7 00 °C的溫度。該製程係爲實施形態2的重要製造 條件。用於肥粒鐵相的強化的微細析出物,與再加熱時的 肥粒鐵改變狀態同時析出。爲同時進行藉由微細析出物的 肥粒鐵相的強化及變軔體相的軟化,以獲得肥粒鐵相及變 軔體相的強度差小的組織,有在加速冷卻後再加熱爲5 5 0 〜7 0 0 °C的溫度區域的必要。此外,於再加熱時,最好爲較 冷卻後的溫度高5 0 °C的升溫溫度。再加熱時的升溫速度未 滿0.5 °C /s時,要達到目標加熱溫度需要花費長時間而使 製造效率惡化,此外,還產生珠光體改變狀態,因此,無 法獲得微細析出物的分散析出,而無法獲得足夠的強度。 再加熱溫度未滿5 5 0 °C時,無法完成肥粒鐵改變狀態,而 於此後的冷卻時未改變狀態沃斯田體將改變狀態爲珠光 體,使得耐HIC特性劣化,若超過700 °C時,析出物粗大 化而無法獲得足夠的強度。因此將再加熱溫度域規定爲 5 5 0〜700 °C。在再加熱溫度中無特別設定溫度保持時間的 必要。若使用實施形態2的製造方法,因於再加熱後立即 冷卻,肥粒鐵相改變狀態仍充分進行,因此,可獲得藉由 微細析出的高強度。爲了確實結束肥粒鐵改變狀態,也可 進行3 0分鍾內的溫度保持,但是若超過3 0分鐘予以溫度 38 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 583317 保持,則有產生析出物的粗大化而招致強度下降的情況。 再加熱後的冷卻溫度可適宜設定,但是,由於再加熱後的 冷卻過程中也進行肥粒鐵改變狀態,因此以空冷爲佳。只 要爲未阻礙肥粒鐵改變狀態的程度,也可以較空冷快的冷 卻速度進行冷卻。 作爲進行再加熱於5 5 0〜700 °C的溫度用的設備,可於進 行加速冷卻用的冷卻設備的下游側設置加熱裝置。作爲加 熱裝置最好使用可進行鋼板的急速加熱的燃燒爐及感應加 熱裝置。感應加熱裝置與均熱爐等比較不僅容易進行溫度 控制且成本較低,尤其以可迅速加熱冷卻後的鋼板而極 佳。此外,藉由串聯連續配置多個感應加熱裝置,即使線 速度及鋼板的種類、尺寸爲不同的情況,僅利用任意設定 通電的感應加熱裝置數,即可自由操作升溫速度、再加熱 溫度。又,再加熱後的冷卻速度可爲任意的速度,因而於 加熱裝置的下游側無設置特殊設備的必要。 圖3爲顯示實施形態2之製造方法用的製造線的一例的 槪略圖。如圖3所示,於軋制線上從上游側向著下游側配 置著熱軋機3、加速冷卻裝置4、線上型感應加熱裝置5 及熱鋼板矯平器6。藉由將線上型感應加熱裝置5或是其 他的熱處理裝置與屬於軋制設備的熱軋機3及接續於此的 屬於冷卻設備的加速冷卻裝置4設於相同的製造線上,可 於軋制、冷卻後迅速進行再加熱處理,因此,可將軋制且 加速冷卻後的鋼板立即加熱爲5 5 0 t以上。 藉由上述製造方法製造的實施形態2的鋼板,係利用沖 39 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 壓彎曲成形、滾軋成形、UOE成形等成形爲鋼管,可利用 於輸送原油及天然氣的鋼管(電縫鋼管、螺旋焊鋼管、UOE 鋼管)等。使用實施形態2的鋼板所製造的鋼管,具有高強 度且耐HIC特性優良,因此,能很好地適用於含有硫化氫 的原油及天然氣的輸送。 (實施例) 藉由連續製造法將表4所示化學成分的鋼(鋼種Α〜Ν) 作爲坯板,使用該坯板製造板厚18、26mm的厚鋼板(鋼板 No.l 〜26) 〇 [表4] (質量百分比) 鋼種 C Si Μη P S Mo Ti A1 Nb V Cu Ni Cr Ca C/(Mo+ Ti+Nb+V) Ceq 備考 A 0.049 0.22 1.38 0.009 0.0012 0.19 0.032 0.032 1.54 0.32 B 0.075 0.25 1.28 0.005 0.0011 0.21 0.014 0.046 0.014 2.37 0.33 化學 C 0.065 0.26 1.54 0.008 0.0009 0.42 0.024 0.026 0.019 1.06 0.41 成分 D 0.052 0.18 1.24 0.010 0.0006 0.21 0.015 0.036 0.022 0.025 1.29 0.31 在本 E 0.049 0.14 1.20 0.002 0.0008 0.11 0.012 0.032 0.042 0.047 0.0019 1.47 0.28 發明 F 0.048 0.19 1.25 0.007 0.0006 0.10 0.022 0.031 0.039 0.051 0.0022 1.37 0.29 的範 G 0.052 0.22 1.25 0.008 0.0009 0.24 0.018 0.031 0.030 0.015 0.14 0.22 0.0009 1.24 0.33 圍內 Η 0.025 0.09 1.06 0.005 0.0013 0.05 0.008 0.025 0.016 0.031 0.18 0.0032 1.42 0.22 I 0.051 0.22 1.51 0.006 0.0011 0.06 0.002 0.037 0.012 122 0.31 化學 J 0.045 0.19 1.65 0.010 0.0009 Q.Q1 0.021 0.026 0.045 0.042 2.02 0.33 成分 K 0.053 0.20 1.98 0.005 0.0008 0.15 0.035 0.028 0.037 0.041 0.0025 1.26 0.42 在本 L 0.012 0.22 1.35 0.004 0.0008 0.24 0.011 0.031 0.018 0.11 0.15 0.34 0.32 發明 Μ 0.098 0.11 1.45 0.009 0.0009 0.21 0.023 0.029 0.039 0,110 0.0068 1.55 0.40 的範 Ν 0.049 0.19 1.25 0.007 0,0029 0.24 0.015 0.036 0,071 0.041 0.20 0.26 0.0018 0.93 0.34 圍外 ※底線顯示本發明之範圍外的情況 藉由熱軋軋制加熱的坯板後,使用水冷型的加速冷卻設 備立即進行冷卻,再使用感應加熱爐或是燃燒爐進行再加 熱。冷卻設備及感應加熱爐係爲線上型。表5顯示各鋼板 (Ν 〇 . 1〜2 6 )的製造條件。 藉由光學顯微鏡、透過型電子顯微鏡(TEM)觀察如上述 40 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 583317 般製造之鋼板的顯微組織。此外,測定變軔體相的面積分 率。藉由測定荷重5 0 g的維氏硬度計測定肥粒鐵相及變軔 體相的硬度,針對各個相使用3 0點的測定結果的平均値, 求得肥粒鐵相及變軔體相的硬度差。肥粒鐵相中的析出物 成分係藉由能量分散型X線分光法(EDX)所分析。此外, 還測定各鋼板的拉伸特性、耐HIC特性。將測定結果一倂 顯示於表5 。拉伸特性係將軋制垂直方向的全厚試驗片作 爲拉伸試驗片進行拉伸試驗,測定降伏強度、拉伸強度。 而且,考慮製造上的誤差,將降伏強度爲48 OMPa以上、 拉伸強度爲5 8 0MPa以上者,作爲API X65等級以上的高 強度鋼板予以評價(規格爲降伏強度g 448MPa、拉伸強度 g 5 3 0MPa)。耐HIC特性係進行基於NACE Standard TM- 02- 84的浸泡時間爲96小時的HIC試驗,將未認定開 裂的情況判斷爲耐HIC特性良好,以〇表示,而產生開裂 的情況以X表示。 41 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 583317 [表5 ]
No 鋼 板厚 加熱溫 軋制結束 冷卻速 冷卻停止 再加熱 再加熱升溫 再加熱 顯微 降伏強 拉伸強 耐HIC 備考 種 (mm) 度ΓΟ 溫度(°c) 度 rc/s: 溫度(°C) 設備 速度(°C/s) 溫度rc) 組織 度(MPa) 度(MPa) 特性 1 A 18 1200 850 37 480 感應加熱爐 29 635 F+B 599 672 〇 2 B ., ” 780 34 410 感應加熱爐 29 580 F+B 556 612 〇 3 C 26 If 920 26 510 感應加熱爐 21 620 F+B 601 681 〇 4 D tt 1100 800 24 500 感應加熱爐 21 670 F+B 571 631 〇 本 5 E 18 1200 850 31 490 感應加熱爐 32 655 F+B 587 652 〇 發 6 II It tl 790 30 500 感應加熱爐 31 590 F+B 548 614 〇 明 7 II If Η 820 32 420 感應加熱爐 30 645 F+B 579 644 〇 實 8 •1 It IV 860 35 480 煤氣燃燒爐 1.2 630 F+B 562 642 〇 施 9 F 26 1200 850 38 540 感應加熱爐 22 640 F+B 589 665 〇 例 10 » ,' 1100 840 35 510 感應加熱爐 25 635 F+B 574 634 〇 11 G 18 1200 880 34 570 煤氣燃燒爐 1.8 670 F+B 605 689 〇 12 ,, II " 850 48 465 感應加熱爐 33 600 F+B 558 629 〇 13 Η II ” 900 42 510 煤氣燃燒爐 2.0 650 F+B 539 616 〇 14 D 18 m 800 33 500 感應加熱爐 38 645 F+B 4M 541 〇 15 " 1150 m 32 520 感應加熱爐 33 630 F+B 574 634 X 16 ,, 1200 850 2 495 感應加熱爐 32 600 F+P 421 m X 17 ,, ·, 840 38 32Q 感應加熱爐 32 630 F+R+MA 581 641 X 比 18 11 26 ,, 850 25 450 煤氣燃燒爐 02 600 F+R+P 487 姐 X 19 ” fl tl 21 450 感應加熱爐 38 m F+B 496 χ 較 20 If " Μ ” 23 400 感應加熱爐 36 m F+B+P 501 582 X 21 I 18 1200 820 45 490 感應加熱爐 26 590 F+B m M2 X 例 22 J ” tl ,, 32 550 感應加熱爐 31 620 F+R+P 495 m 〇 23 K 1« It ·, 38 450 煤氣燃燒爐 1.9 580 F+B 540 610 X 24 L 26 ft 860 26 510 感應加熱爐 24 650 F+B 盤 534 X 25 M • 1 tl If 19 480 煤氣燃燒爐 1.5 640 F+B 631 695 X 26 N ” tl VI 20 510 煤氣燃燒爐 1.5 655 F+B 598 666 X ※底線顯示本發明之範圍外。 ※關於顯微組織F :肥粒 鐵、B :變軔體、P :珠光體、MA :島狀麻田散體。 表5中,屬於實施形態2的實施例的No. 1〜1 3,其化學 成分及製造方法均在本發明的範圍內,在降伏強度爲 48 0MPa以上、拉伸強度爲5 8 0MPa以上的高強度,且耐 H 1C特性優良。鋼板的組織實質上爲肥粒鐵+變軔體之2 相組織,關於Ti、Mo及一部分的鋼板,係分散析出含有 Nb及/或V的顆粒直徑爲未滿10nm的微細碳化物的析出 物。此外,變軔體相的分率均在1 0〜8 0 %的範圍。變軔體 相的硬度在3 00以下的維氏硬度,肥粒鐵相與變軔體相的 硬度差在維氏硬度7 0以下。 N 〇 . 1 4〜2 0的化學成分在實施形態2的範圍內,但是其 42 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 製造方法在實施形態2的範圍外,其組織未成爲得肥粒鐵 +變軔體的2相組織,以及未分散析出微細碳化物,因此, 強度不足及在HIC試驗產生開裂。No .21〜26的化學成分 係在實施形態2的範圍外,其生成粗大的析出物,或是, 未分散析出含有Ti及Mo的析出物,因此,無法獲得足夠 的強度及在HIC試驗產生開裂。 又,無論由感應加熱爐進行再加熱的情況、還是以煤氣 加熱爐進行再加熱的情況,並未發現其結果有何差異。 (實施形態3 ) 本發明者等發現在實施形態2中,由W交換Mo的一部 分或是全部,也可同時滿足耐HIC特性及高強度。 以下,針對實施形態3的管道鋼管用高強度鋼板,予以 詳細說明。首先,針對實施形態3中,於肥粒鐵相內分散 析出的析出物進行說明。 在實施形態3的鋼板中,由於藉由於肥粒鐵相中分散析 出含有以Mo、W及Ti、或是W及Ti爲基本的析出物,強 化肥粒鐵相,減低肥粒鐵-變軔體間的強度差,因而,可獲 得優良的耐HIC特性。由於該析出物極爲微細,因而對於 耐H 1C特性不會產生任何影響。Mo、W及Ti爲在鋼中形 成碳化物的元素,藉由MoC、WC及TiC的析出以強化鋼 的方法以往既已進行,但是,在實施形態2中,其特徵爲: 藉由複合添加Mo、W及Ti、或是W及Ti,而將含有以 Mo、W及Ti、或是W及Ti爲基本的複合碳化物微細析出 於鋼中的方法,可獲得更大的強度提升的效果。該以往之 43 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 583317 方法中所沒有的極大的強度提升效果’因含有以Mo、W 及Ti、或是W及Ti爲基本的複合碳化物,穩定且成長速 度遲,因而係依據可獲得顆粒直徑未滿1 〇nm的極爲微細 的析出物者。 含有以Mo、W及Ti、或是W及Ti爲基本的複合碳化物, 在僅由Mo、W、Ti、C構成的情況,Mo ' W及Ti的合計 量及C量係爲在原子比爲1 : 1的附近化合者,對於高強 度化非常有效。實施形態3中,發現藉由複合添加Nb及/ 或V,使複合物成爲含有Mo、W及Ti與Nb及/或V的複 合碳化物,可獲得相同的析出強化。 在實施形態3所使用的管道鋼管用高強度鋼板的化學成 分,除在如下的範圍將實施形態2的Mo的一部分或是全 部交換爲W外,與實施形態2相同。 規定Mo + W/2 : 0.05〜0.5%。W係爲具有與Mo等效的作 用的元素,可與Mo的一部分或是全部交換。也就是說, 不添加^1〇而可以\¥/2添加爲0.05〜0.5%的”。由%〇 + ”/ 2 含有0·〇5 %以上,用以不斷抑制熱軋後冷卻時的珠光體改 變狀態,形成與Ti的微細複合析出物,極大地賦予強度的 提升。但是,若添加超過〇 · 5 %時,會形成麻田散體等的硬 化相,而使耐HIC特性劣化,因此,規定Mo + W/2含有量 爲0.05〜0.5%。最好在0·05〜0.3%內。 屬於C量及Mo、W、Ti的合計量的原子百分比的 C / (Μ 〇 + W + T i)係規定爲0.5〜3。實施形態3的高強度化係 依據含有Μ 〇、W、T i的析出物(主要爲碳化物)者。爲了有 44 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 583317 效利用根據該複合析出物的析出強化,c量與屬於碳化物 形成元素的Mo、W、Ti量的關係相當重要,藉由在適宜均 衡的基礎下添加此等元素,即可獲得熱穩定且非常微細的 複合析出物。此時,若由各元素的原子百分比的含有量所 表示的C/(Mo + W + Ti)的値爲未滿0.5或是超過3的情況, 則意味著哪一元素過剩,從而招致硬化組織的形成引起的 耐HIC特性的劣化及韌性的劣化,因此,將C/(Mo + W +Ti) 的値規定爲〇 · 5〜3。但是,各元素符號係爲原子百分比時 的各元素的含有量。又,在使用質量百分比的含有量的情 況,貝U 將(C/12.0)/(Mo/95.9 + W/183.8 + Ti/47.9)的値規定爲 0.5〜3。更好則爲0.7〜2,可獲得更爲微細化的析出物。 實施形態3中,爲了進一步改善鋼板的強度,也可含有 Nb = 0.005 〜0.05%、V = (K005 〜0.10%中的一種或二種以上。 在含有Nb及/或V的情況,屬於C量及Mo、W、Ti、
Nb、V的合計量的比的C/(Mo + W+ Ti + Nb + V)係規定爲0.5 〜3。實施形態3的高強度化係依據含有Mo、W、Ti的析 出物,但是,在含有Nb及/或V的情況,則成爲含有此等 的複合析出物(主要爲碳化物)。此時,若由各元素的原子 百分比的含有量所表示的C/( Mo+ W+ Ti + Nb + V)的値爲未 滿〇. 5或是超過3的情況,則意味著哪一元素過剩,從而 招致硬化組織的形成引起的耐HIC特性的劣化及韌性的劣 化,因此,將C/(Mo + W+Ti+Nb + V)的値規定爲0.5〜3。 但是,各元素符號係爲原子百分比時的各元素的含有量。 又,在使用質量百分比的情況,則將(C/12.0)/(M〇/95.9 + 45 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 583317 W/183.8 + Ti/47.9 + Nb/92.9+.V/50.9)的値規定爲 0.5〜3。更 好則爲〇 . 7〜2時,從而可獲得微細析出物。 實施形態3的管道鋼管用高強度鋼板的製造方法,與實 施形態2相同。 (實施例) 藉由連續製造法將表6所示化學成分的鋼(鋼種A〜N) 作爲坯板,使用該坯板製造板厚18、26mm的厚鋼板(鋼板 N 〇 . 1 〜2 6 ) 〇 C e q係由下式所計算。
Ceq = C + Mn/6 + (Cu + Ni)/15 + (Cr + Mo + V)/5 + W/10 [表6] (質量百分比) 麵 C S Mn P S W Mo Ti A1 Nb V Cb N G Qi CXWMHTHNbAO Cbq 騰 A om9 009 138 Q0Q5 Q0013 036 (XB2 0032 155 032 B 0072 022 128 0006 00009 Q18 Q15 Q014 獅 0014 201 033 煙 C 0065 Q19 1Λ 0007 00006 Q78 0024 0035 0019 liP m D 0052 Q14 \2A Q0Q2 Q0006 Q41 005 QQ21 Q0B6 0022 0025 1.11 031 鉢 E om9 Q18 123 0010 00005 022 0012 0032 (m 0017 Q0Q21 1.45 028 m F 0045 025 125 0006 Q0009 Q19 0022 _ QG09 0051 Q0Q25 129 028 m G 0052 025 125 QCD5 00011 Q45 0018 0031 QQBO Q015 Q14 022 _ 125 033 納 Η CKQ5 022 1.05 _ Q0012 Q09 0006 Q025 0016 m Q18 _ 151 025 I QQS2 Q18 151 Q007 _ Q12 麵 m 0012 5J3 032 iW J 0016 Q15 1j65 QG09 00009 m 0021 QQ25 _ 0042 200 033 m K QQ51 Q19 m ocm 00006 031 OB5 0028 QCB7 omi QGQ29 L17 046 赫 L 0015 022 135 0005 00006 048 0011 0031 0018 021 Q41 033 發月 Μ 0112 Q14 1.45 001 _ 021 m m 0039 QJ20 00071 212 ⑽ m N _ (ΏΑ 125 0006 QOOB5 024 0015 Q0B6 m omi 022 Q18 00021 129 032 m ※底線顯示本發明之範圍外的情況 藉由熱軋軋制加熱的坯板後,使用水冷型的加速冷卻設 備立即進行冷卻,再使用感應加熱爐或是燃燒爐進行再加 熱。冷卻設備及感應加熱爐係爲線上型。表7顯示各鋼板 (No. 1〜26)的製造條件。 46 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 583317 藉由光學顯微鏡、透過型電子顯微鏡(T EM)觀察如上述 般製造之鋼板的顯微組織。析出物成分係藉由能量分散型 X線分光法(EDX)所分析。此外,還測定各鋼板的拉伸特 性、耐HIC特性。將測定結果一倂顯示於表7 。拉伸特性 係將軋制垂直方向的全厚試驗片作爲拉伸試驗片進行拉伸 試驗,測定降伏強度、拉伸強度。而且,考慮製造上的誤 差,將降伏強度爲480MPa以上、拉伸強度爲580MPa以 上者’作爲API X65等級以上的高強度鋼板予以評價。耐 Η I C特性係進行基於N A C E S t a n d a r d T Μ - 0 2 - 8 4的浸泡時間 爲9 6小時的Η I C試驗,將未認定開裂的情況判斷爲耐H j c 特性良好’以〇表示’而產生開裂的情況以χ表示。 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 47 583317 [表7]
板厚 (mm) 加熱溫 度(。〇 軋制結束 溫度(°C) 冷卻速 度(°C/s) 冷卻停止 溫度(°C) 再加熱 設備 再加熱升溫 速度rc/s) 再加熱 溫度(°C) 顯微 組織 降伏強 度(MPa) 拉伸強 度(MPa) 耐HIC 特性 備考 18 1200 840 36 450 感應加熱爐 31 650 F+B 581 651 〇 " " 790 33 420 感應加熱爐 24 590 F+B 549 618 〇 26 II 900 22 500 感應加熱爐 21 630 F+B 602 675 〇 ,, 1100 800 21 490 感應加熱爐 22 650 F+B 567 629 〇 本 18 1200 850 30 510 感應加熱爐 29 650 F+B 575 642 〇 發 ,, II 770 30 500 感應加熱爐 31 580 F+B 531 602 〇 明 ,, II 870 35 410 感應加熱爐 30 640 F+B 578 651 〇 實 " II 900 32 480 煤氣燃燒爐 1.5 650 F+B 570 644 〇 施 26 1200 850 28 500 感應加熱爐 18 645 F+B 592 670 〇 例 ,, 1100 840 31 510 感應加熱爐 21 645 F+B 569 641 〇 18 1200 900 42 570 煤氣燃燒爐 1.6 660 F+B 617 691 〇 ” II 850 44 450 感應加熱爐 28 590 F+B 564 631 〇 " II 880 41 500 煤氣燃燒爐 1.9 640 F+B 558 621 〇 18 m 820 33 500 感應加熱爐 35 650 F+B 471 551 〇 1150 7DQ 32 520 感應加熱爐 33 640 F+B 558 625 X 1200 850 丄 480 感應加熱爐 35 590 E±E m 组 X ., ” 840 38 m 感應加熱爐 38 640 F+B+MA 570 641 X 比 26 II 870 19 450 煤氣燃燒爐 02 600 F+R+P 490 m X ,, " ,, 21 450 感應加熱爐 28 m F+B 503 m X 較 ·* ,, 20 410 感應加熱爐 26 m F+R+P 521 590 X 18 1200 820 42 490 感應加熱爐 30 590 F+B m m X 例 ·. »t 36 520 感應加熱爐 31 620 F+R+P 501 姐 〇 " I» 38 460 煤氣燃燒爐 2.1 580 F+B 553 620 X 26 1» 850 22 500 感應加熱爐 24 650 F+B m 52S X tl t· 21 490 煤氣燃燒爐 1.2 640 F+B 628 701 X It II Μ 18 520 煤氣燃燒爐 1.3 655 F+B 584 652 X ※底線顯示本發明之範圍外。. ※關於顯微組織F :肥粒 鐵、B :變軔體、P :珠光體、Μ A :島狀麻田散體。 表7中,屬於實施形態3的實施例的N 〇 . 1〜1 3,其化學 成分及製造方法均在本發明的範圍內,在降伏強度爲 4 8 0MPa以上、拉伸強度爲5 8 0MPa以上的高強度,且耐 HIC特性優良。鋼板的組織實質上爲肥粒鐵+變軔體之2 相組織,關於Ti及W、及一部分的鋼板,係進一步分散析 出含有Nb及/或V、及Mo的顆粒直徑爲未滿10nm的微細 碳化物的析出物。 N 〇 . 1 4〜2 0的化學成分在實施形態3的範圍內,但是其 製造方法在實施形態3的範圍外,其組織未成爲得肥粒鐵 +變軔體的2相組織,以及未分散析出微細碳化物,因此, 48 3 ] 2/發明說明書(補件)/92-04/92102497 583317 強度不足及在Η I C試驗產生開裂。Ν ο · 2 1〜2 6的化學成分 係在實施形態3的範圍外,其生成粗大的析出物’或是, 未分散析出含有Ti及W的析出物,因此’無法獲得足夠 的強度及在Η I C試驗產生開裂。 又,無論由感應加熱爐進行再加熱的情況、還是以煤氣 加熱爐進行再加熱的情況,並未發現其結果有何差異。 (實施形態4) 本發明者等發現在實施形態2或3中,即使不添加Μ 〇 及W,而是添加從Ti、Nb、V中選擇的二種以上,也可同 時滿足耐HIC特性及高強度。 以下,針對實施形態4的管道鋼管用高強度鋼板,予以 詳細說明。 首先,針對實施形態4中,於肥粒鐵相內分散析出的析 出物進行說明。 在實施形態4的鋼板中,由於藉由於肥粒鐵相中分散析 出含有從Ti、Nb、V中選擇的二種以上的複合碳化物,強 化肥粒鐵相,減低肥粒鐵-變軔體間的強度差,因而,可獲 得優良的耐HIC特性。由於該析出物極爲微細,因而對於 耐H 1C特性不會產生任何影響。Ti、Nb、V爲在鋼中形成 碳化物的元素,藉由此等碳化物的析出以強化鋼的方法以 往既已進行,但是,以往係利用藉由熱軋後的冷卻過程及 等溫保持而來自沃斯田體的肥粒鐵改變狀態時及來自過飽 和的肥粒鐵的析出,或是,在熱軋後進行急冷而將組織作 爲麻田散體及變軔體後,藉由回火處理而於麻田散體及變 49 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 583317 軔體中析出碳化物的方法。相對於此,實施形態4中,係 利用來自變軔體改變狀態域的再加熱過程中的肥粒鐵改變 狀態析出碳化物。根據該方法,由於肥粒鐵改變狀態極爲 快速地進行,在改變狀態界面析出非常微細的複合碳化 物,因此,其特徵爲較通常方法可獲得更大的強度提升的 效果。 含有從Ti、Nb、V中選擇的二種以上的複合碳化物,其 Ti、Nb、V的合計量及C量係爲在原子比爲1 : 1的附近 化合者。利用將屬於C量及Ti、Nb、V的合計量的原子百 分比的C/(Ti + Nb + V)規定爲0.5〜3.0,可析出30nm以下的 微細複合碳化物。但是,與添加Mo及W的實施形態2及 3比較,因析出物的顆粒直徑大而使得析出強化的程度 小,但是,可達到API X 70等級的高強度化。 實施形態4之鋼板的金屬組織,實質上爲肥粒鐵+變軔 體的2相組織,從母材韌性的觀點考慮最好將變軔體分率 規定爲10%以上,而從耐HIC性的觀點考慮最好將上限規 定在80%以下。更好則爲20〜60%。 在實施形態4中,上述肥粒鐵相及變軔體相的硬度差最 好爲維氏硬度(HV)70以下者。最好硬度差爲HV5〇以下, 而硬度差爲Η V 3 5以下則最佳。此外,最好將變軔體相的 硬度上限規定爲HV 320以下。變軔體相最好具有3 00以 下的維氏硬度(HV),而以HV2 8 0以下爲最佳。 再者’針對實施形態4所使用的管道鋼管用高強度鋼板 的化學成分進行說明。以下之說明中,並無特殊記載的情 50 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 583317 況,由%顯不的單位爲質量百分比。 規定C : 0.02〜0.08%。C係作爲碳化物對於析出強化具 有貢獻的元素,但是,其含有量若未滿0.02%,則無法充 分確保強度,而若超過0.08%,則其韌性及耐HIC性將劣 化,因此,將C含有量規定爲〇 . 〇 2 %〜0.0 8 %。 規定S i : 0 · 0 1〜0 · 5 %。S i係用於脫酸而添加者,但若未 滿0 · 0 1 %則脫酸效果不充分,若超過〇 . 5 %時則將使韌性或 焊接性劣化,因此,將S i含有量規定爲0 · 0 1〜0.5 %。 規定Μη : 0.5〜1.8%。Μη係用於強度、韌性而添加者, 但若未滿0.5%則其效果不充分,若超過1 .8%時則將使焊 接性及耐Η I C特性劣化,因此,將Μ η含有量規定爲〇 . 5 〜1 · 8 %。最好爲0.5〜1 . 5 %。 規定Ρ : 〇 · 〇 1 %以下。Ρ係爲無法避免使焊接性或是耐 H 1C性劣化的雜質元素,因此,將Ρ含有量的上限規定爲 0 _ 0 1 %。 規定S: 0.002 %以下。s因其一般在鋼中成爲MnS介入 物而使得耐HIC特性劣化,因此越少越好。但是,若爲 0.0 02 %以下時並無問題,因此,將S含有量的上限規定爲 0.0 02%。 規定A1 : 0.07 %以下。A1係作爲脫酸劑而添加者,但是, 若添加超過〇·〇7%時,鋼的純淨度下降,而使耐HIC特性 劣化,因此,規定A1含有量爲0.0 7 %以下。最好爲0.001 〜0.07%。 實施形態4的鋼板含有從Ti、Nb、V中選擇的二種以上。 51 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 583317 規定T i : Ο · Ο Ο 5〜Ο · Ο 4 %。T i在實施形態4中爲重要元素。 利用添加0.005 %以上,與Nb及/或V —起形成微細的複合 碳化物,極大地賦予強度的提升。若添加超過〇.〇4 %時, 招致焊接熱影響部韌性劣化,因此,規定Ti含有量爲0.005 〜0 · 0 4 % 〇 規定Nb : 0.005〜0.05%。Nb係藉由組織的微細顆粒化 而提升韌性,同時,與Ti及Mo —起形成微細的複合碳化 物,以達到肥粒鐵相的強度的上升。但是,若未滿0.0 05 % 則無效果,而添加超過〇.〇5 %時,會使焊接熱影響部的韌 性劣化,因此,規定Nb含有量0.005〜0.05%。 規定V : 0.00 5〜0.1%。V也與Ti及Nb相同,與Ti及/ 或Nb —起形成微細複合碳化物,以達到肥粒鐵相的強度 的上升。但是,若未滿〇.〇〇 5 %則無效果,而添加超過0.1% 時,會使焊接熱影響部的韌性劣化,因此,規定V含有量 0 · 0 0 5 〜0 · 1 %。 C量及Ti、Nb、V的合計量的原子百分比的C/(Ti + Nb + V) 係規定爲〇. 5〜3。實施形態4的高強度化係爲依據含有 Ti、Nb、V中任意二種以上的微細碳化物的析出者。爲了 有效利用根據該微細碳化物的析出強化,C量與屬於碳化 物形成元素的Ti、Nb、V量的關係相當重要,藉由在適宜 均衡的基礎下添加此等元素,即可獲得熱穩定且非常微細 的複合碳化物。此時,若由各元素的原子百分比的含有量 所表示的C/(Ti + Nb + V)的値爲未滿0.5或是超過3的情況, 則意味著哪一元素過剩,從而招致硬化組織的形成引起的 52 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 耐HIC特性的劣化及韌性的劣化,因此,將C/(Ti + Nb + V) 的値規定爲〇·5〜3。但是,各元素符號係爲原子百分比時 的各元素的含有量。又,在使用質量百分比的情況,則將 (C/12.0)/(Ti/47.9 + Nb/92.91+V/50.94)的値規定爲 0.5〜3。 實施形態4中,爲了進一步改善鋼板的強度及耐HIC特 性,也可含有C u : 0 · 5 %以下、N i : 0.5 %以下、C r : 0 · 5 % 以下、C a : 0 . 〇 〇 〇 5〜〇 · 〇 〇 5 %中的一種或二種以上。 此外,從焊接性的觀點考慮,最好響應強度等級規定下 式所定義的Ceq的上限。在降伏強度爲448 MPa以上的情 況’將Ceq規定爲0.28以下;降伏強度爲482MPa以上的 情況,將Ceq規定爲0.32以下,即可確保良好的焊接性。
Ceq = C + Mn/6 + (Cu + Ni)/15 + (Cr + Mo + V)/5 又,針對實施形態4的鋼材,在板厚1 0〜3 0mm的範圍, 無Ceq的板厚依賴性,從而,一直到30mm爲止可以相同 的Ceq設計。 上述以外的餘量部分實質上由Fe構成。餘量部分實質 上由F e構成係意味著,只要不會抵消實施形態4的作用效 果,實施形態4的範圍內也可含有不可避免雜質爲首的含 有其他微量元素。 實施形態4的管道鋼管用高強度鋼板的製造方法,與實 施形態2或3相同。 (實施例) 藉由連續製造法將表8所示化學成分的鋼(鋼種A〜N) 作爲坯板,使用該坯板製造板厚1 8、26mm的厚鋼板(鋼板 53 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 583317
No. 1 〜27)。 [表8] (質量百分比) 鋼種 C Si Mn P S Ti A1 Nb V Cu Ni Cr Ca C/(Ti+Nb+V) Ceq 備考 A 0.041 0.22 1.38 0.009 0.0012 0.035 0.032 0.045 2.81 0.27 B 0.042 0.25 1.25 0.005 0.0008 0.025 0.046 0.075 1.75 0.27 化 學 C 0.048 0.26 1.54 0.008 0.0009 0.026 0.045 0.048 2.80 0.31 成 分 D 0.049 0.21 1.24 0.010 0.0005 0.027 0.036 0.041 0.059 1.89 0.27 在 本 E 0.071 0.18 1.29 0.002 0.0007 0.036 0.032 0.042 0.048 0.0025 2.75 0.30 發 明 F 0.045 0.22 1.25 0.007 0.0008 0.011 0.031 0.041 0.051 0.0022 2.24 0.26 的 範 G 0.036 0.22 1.25 0.008 0.0009 0.021 0.031 0.030 0.042 0.14 0.22 0.0009 1.89 0.28 圍 內 Η 0.031 0.15 1.74 0.005 0.0011 0.008 0.025 0.034 0.031 0.18 0.0032 2.26 0.36 I 0.051 0.22 1.35 0.006 0.0009 0.002 0.037 0.035 0.036 3.77 0.28 化 學 J 0.051 0.23 1.28 0.010 0.0011 0.030 0.26 成 分 K 0.048 0.18 2.03 0.005 0.0010 0.034 0.028 0.042 0.051 0.0022 1.85 0.40 在 本 L 0.012 0.22 1.35 0.004 0.0008 0.028 0.031 0.045 0.075 0.16 0.21 0.39 0.28 發 明 Μ 0.106 0.15 1.23 0.009 0·_ 0.012 0.028 0.038 0.036 0.0068 6.46 0.32 的 範 N 0.049 0.19 1.33 0.007 0.0029 0.015 0.032 0.031 0.041 0.23 0.0019 2.81 0.30 圍 外 ※底線顯示本發明之範圍外的情況 藉由熱軋軋制加熱的坯板後,使用水冷型的加速冷卻設 備立即進行冷卻,再使用感應加熱爐或是燃燒爐進行再加 熱。冷卻設備及感應加熱爐係爲線上型。表9顯示各鋼板 (No. 1〜27)的製造條件。 藉由光學顯微鏡、透過型電子顯微鏡(TEM)觀察如上述 般製造之鋼板的顯微組織。此外,測定變軔體相的面積分 率。藉由測定荷重50g的維氏硬度計測定肥粒鐵相及變軔 體相的硬度,針對各個相使用3 0點的測定結果的平均値, 求得肥粒鐵相及變軔體相的硬度差。肥粒鐵相中的析出物 成分係藉由能量分散型X線分光法(EDX)所分析。此外, 還測定各鋼板的拉伸特性、耐HIC特性。將測定結果一倂 54 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 583317 顯示於表9 。拉伸特性係將軋制垂直方向的全厚試驗片作 爲拉伸試驗片進行拉伸試驗,測定降伏強度、拉伸強度。 而且,考慮製造上的誤差,將降伏強度爲4 8 0MPa以上、 拉伸強度爲5 8 0MPa以上者,作爲API X65等級以上的高 強度鋼板予以評價。耐HIC特性係進行基於NACE Standard TM- 02 - 8 4的浸泡時間爲96小時的HIC試驗,將未認定開 裂的情況判斷爲耐HIC特性良好,以〇表示,而產生開裂 的情況以X表示。 [表9]
No 鋼 種 板厚 (mm) 加熱溫 度fC) 軋制結束 溫度(°C) 冷卻速 度 rc/s) 冷卻停止 溫度(°C) 再加熱 設備 再加熱升溫 速度(°C/s) 再加熱 溫度(。〇 顯微 組織 降伏強 度(MPa) 拉伸強 度(MPa) 耐HIC 特性 備考 1 A 18 1200 860 42 490 感應加熱爐 22 635 F+B 561 641 〇 2 B ,· Μ 760 36 420 感應加熱爐 26 580 F+B 532 615 〇 3 C 26 •1 900 24 500 感應加熱爐 18 640 F+B 538 602 〇 4 D ,. »1 850 23 500 感應加熱爐 21 650 F+B 572 642 〇 本 5 E 18 1200 850 35 490 感應加熱爐 28 640 F+B 592 672 〇 發 6 F " ,, 850 36 500 感應加熱爐 31 650 F+B 548 614 〇 明 7 I» If ,, 820 32 420 感應加熱爐 29 580 F+B 529 594 〇 實 8 ” ,. 760 35 450 感應加熱爐 29 650 F+B 538 605 〇 施 9 " ,, 860 35 480 煤氣燃燒爐 1.8 640 F+B 549 615 〇 例 10 G 26 1200 850 26 540 感應加熱爐 19 650 F+B 564 635 〇 11 ” 1100 840 27 500 感應加熱爐 18 630 F+B 544 613 〇 12 Η 18 1200 920 21 540 感應加熱爐 29 660 F+B 541 6】3 〇 13 ,. «I 850 18 470 煤氣燃燒爐 2.0 590 F+B 528 591 〇 14 ,, ,. If 900 20 510 煤氣燃燒爐 2.0 640 F+B 536 616 〇 15 C 18 960 800 33 500 感應加熱爐 29 650 F+B 460 531 〇 16 .. ,. 1200 680 38 490 感應加熱爐 26 630 F+B 562 629 X 17 II ,, .. 850 J_ 500 感應加熱爐 32 600 F+P 471 551 X 比 18 »* ·. ,, .· 36 280 感應加熱爐 28 640 F+B+MA 560 631 x_ 19 ” 26 ,, fl 23 500 煤氣燃燒爐 0.3 650 F+B+P 491 561 較 20 ,, Μ ,, " 21 480 感應加熱爐 21 750 F+B 501 571 〇 21 ,· ·, 91 23 400 感應加熱爐 19 450 F+B+P 511 585 x_ 例 22 I 18 1200 820 45 490 感應加熱爐 26 590 F+B 461 539 x_ 23 J II ,, 38 520 感應加熱爐 29 630 F+B 450 530 x_ 24 Κ tt ., 40 450 煤氣燃燒爐 1.8 580 F+B 581 652 x_ 25 L 26 II 850 24 500 感應加熱爐 21 640 F+B 452 519 x_ 26 Μ II " 19 480 感應加熱爐 19 650 F+B 612 689 x_ 27 Ν ,, u tl 20 500 感應加熱爐 20 650 F+B 568 639 x_ 55 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 583317 ※底線顯示本發明之範圍外。 ※關於顯微組織F :肥粒 鐵、B :變軔體、P :珠光體、MA :島狀麻田散體。 表9中,屬於實施形態4的實施例的Ν ο · 1〜1 4,其化學 成分及製造方法均在實施形態4的範圍內,在降伏強度爲 4 8 0MPa以上、拉伸強度爲5 8 0MPa以上的高強度,且耐 Η IC特性優良。鋼板的組織實質上爲肥粒鐵+變軔體之2 相組織,分散析出含有Ti、Nb、V中的任意二種以上的顆 粒直徑爲未滿3 Onm的微細複合碳化物的析出物。此外, 變軔體相的分率均在1 0〜8 0 %的範圍。變軔體相的硬度在 3 00以下的維氏硬度,肥粒鐵相與變軔體相的硬度差在維 氏硬度7 0以下。 N 〇 . 1 5〜2 1的化學成分在實施形態4的範圍內,但是其 製造方法在實施形態4的範圍外,其組織未成爲得肥粒鐵 +變軔體的2相組織,以及未分散析出微細碳化物,因此, 強度不足及在HIC試驗產生開裂。No. 22〜27的化學成分 係在實施形態4的範圍外,其生成粗大的析出物,或是, 未分散析出含有Ti、Nb、V中的任意二種以上的複合碳化 物,因此,無法獲得足夠的強度及在HIC試驗產生開裂。 又,無論由感應加熱爐進行再加熱的情況、還是以煤氣 加熱爐進行再加熱的情況,並未發現其結果有何差異。 【圖式簡單說明】 圖1爲顯示本發明之製造方法之熱經歷的槪略圖。 圖2爲顯示本發明之Ti含有量及夏比(charpy)斷面遷移 溫度的關係圖。 56 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 583317 圖3爲顯示實施本發明之製造方法用的製造線的一例的 槪略圖。 (元件符號說明) 1 製造線 2 鋼板 3 熱軋機 4 加速冷卻裝置 5 線上型感應加熱裝置 6 熱鋼板矯平器
57 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497
Claims (1)
- 公告本 請專利範菌 1. 一種高強度鋼板,其爲: 按質量百分比含有C: 0.02〜0.08%,實質上具有肥粒鐵 相及變軔體相之2相組織的金屬組織,上述肥粒鐵相中析 出顆粒直徑30nm以下的析出物的降伏強度爲44 8 Mpa以 上。 2 .如申請專利範圍第1項之高強度鋼板,其中,上述變 軔體相及上述肥粒鐵相的硬度差爲維氏硬度7 0以下。 3 ·如申請專利範圍第1項之高強度鋼板,其中,上述變 軔體相具有3 2 0以下的維氏硬度。 4 ·如申請專利範圍第1項之高強度鋼板,其中,上述變 軔體相具有1 〇〜8 0 %的面積分率。 5 . —種高強度鋼板,其包含有: 按質量百分比含有C : 0.02〜0.08%、Si : 0.01〜0.5%、 Μ η : 0.5 〜1 · 8 %、P ·· 0 · 0 1 % 以下、S : 0.0 0 2 % 以下、Μ 〇 : 0 · 0 5 〜0.5 %、T i : 0 · 0 0 5 〜0 · 0 4 %、A1 : 0.0 7 % 以下,餘量則 由Fe構成,屬於按原子百分比的C量及Mo、Ti的合計量 的比的C/(Mo+ Ti)爲0.5〜3,實質上具有肥粒鐵相及變軔 體相之2相組織的金屬組織,上述肥粒鐵相中析出含有Ti 及Mo的顆粒直徑lOiim以下的複合碳化物的降伏強度爲 448MPa 以上 〇 6 .如申請專利範圍第5項之高強度鋼板,其中,上述變 軔體相及上述肥粒鐵相的硬度差爲維氏硬度70以下。 7 .如申請專利範圍第5項之高強度鋼板,其中,上述變 58 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 583317 軔體相具有3 2 0以下的維氏硬度。 8 ·如申請專利範圍第5項之高強度鋼板,其中,上述變 軔體相具有1〇〜80%的面積分率。 9 ·如申請專利範圍第5項之高強度鋼板,其中,屬於按 原子百分比的C量與Mo、Ti的合計量的比的C/(Mo +Ti) 爲〇·7〜2。 1 〇 ·如申請專利範圍第5項之高強度鋼板,其中,由w 來交換Mo的一部分或全部,屬於按質量百分比的m〇 + W/2 爲0.05〜0.5 %,而屬於按原子百分比的c量與Mo、W及 Ti的合計量的比的C/(Mo + W + Ti)爲〇·5〜3,肥粒鐵相中析 出含有Ti、Mo及W、或是Ti及W的顆粒直徑10nm以下 的複合碳化物。 1 1 ·如申請專利範圍第5項之高強度鋼板,其中,又可含 有質量百分比爲Nb :0.005〜0.05 %及/或V: 0.005〜0.1%, 而屬於按原子百分比的C量及Mo、Ti、Nb、V的合計量 的比的C/(Mo+ Ti+Nb + V)爲0.5〜3,肥粒鐵相中析出含有 T i、Μ 〇、N b及/或V的顆粒直徑1 0 n m以下的複合碳化物。 1 2 ·如申請專利範圍第1 1項之高強度鋼板,其中,Ti的 含有量爲0.005〜0.02%。 1 3 ·如申請專利範圍第1 1項之高強度鋼板,其中,屬於 按原子百分比的C量及Mo、Ti、Nb、v的合計量的比的 C/(Mo + Ti + Nb +V)爲 0.7〜2。 1 4 .如申請專利範圍第1 1項之高強度鋼板,其中,由w 來交換Mo的一部分或是全部,按質量百分比的m〇 + W/2 59 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 583317 爲0.05〜〇·5% ’而屬於按原子百分比的c量及Mo、W、 Τι、Nb、V 的合計量的比的 C/(M〇 + W + Ti + Nb + V)爲 0.5〜3, 肥粒鐵相中析出含有Ti、Mo、W、Nb及/或V或是Ti、W、 Nb及/或v的顆粒直徑i〇nm以下的複合碳化物。 1 5 · ~種高強度鋼板,其爲: fee質量百分比含有C: 0.02〜〇.〇8%、si: 〇.〇1〜〇.5%、 Μ η : 〇 · 5 〜1 · 8 %、P : 0 · 0 1 % 以下、S : 0 · 〇 〇 2 % 以下、A 1 : 0 · 0 7 % 以下’含有選自 Ti: 0.00 5 〜0.04 %、Nb: 0.005 〜0.05 %、 V : 0 · 〇 〇 5〜0 · 1 %中的至少二種以上,餘量則實質由ρ e構 成,屬於按原子百分比的C量及Ti、Nb、V的合計量的比 的C/(Ti + Nb + V)爲〇·5〜3,實質上具有肥粒鐵相及變軔體 相之2相組織的金屬組織,上述肥粒鐵相中析出含有選自 Ti、Nb及V中之二種以上之顆粒直徑3 Onm以下的複合碳 化物之降伏強度爲,4 4 8 Μ P a以上。 1 6 ·如申請專利範圍第1 5項之高強度鋼板,其中,上述 變軔體相及上述肥粒鐵相的硬度差爲維氏硬度7 0以下。 1 7 ·如申請專利範圍第1 5項之高強度鋼板,其中,上述 變軔體相具有3 2 0以下的維氏硬度。 1 8 ·如申請專利範圍第1 5項之高強度鋼板,其中,上述 變軔體相具有1 〇〜8 0 %的面積分率。 1 9 .如申請專利範圍第1 5項之高強度鋼板,其中,屬於 按原子百分比的C量及Ti、Nb、V的合計量的比的 C/(Ti + Nb + V)爲 0.7 〜2。 2 〇 ·如申請專利範圍第5項之高強度鋼板,其中,還含有 60 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 選自質量百分比爲C u : Ο . 5 %以下、N i ·· ο · 5 %以下、C r : Ο . 5 % 以下、Ca: 0·〇〇〇5〜0.005 %中的至少一種。 2 1 ·如申請專利範圍第1 〇項之高強度鋼板,其中,還含 有選自質量百分比爲Cu: 0.5 %以下、Ni: 0.5 %以下、Cr: 〇 · 5 %以下、C a : 0.0 0 0 5〜0 · 0 0 5 %中的至少一種。 2 2 .如申g靑專利範圍第1 1項之闻強度鋼板,其中,還含 有選自質量百分比爲^^/^以下〜…:^^以下、^: 〇·5%以下、Ca: 0.0005〜0.005 %中的至少一種。 2 3 ·如申g靑專利範圍第1 4項之局強度鋼板,其中,還含 有選自質量百分比爲Cu: 0.5 %以下、Ni: 0.5 %以下、Cr: 〇 . 5 %以下、C a : 0 · 0 0 0 5〜0 · 0 0 5 %中的至少一種。 2 4 ·如申請專利範圍第1 5項之高強度鋼板,其中,還含 有選自質量百分比爲Cu: 0.5 %以下、Ni: 0.5 %以下、Cr: 〇 . 5 %以下、C a : 0 · 0 0 0 5〜0 · 0 0 5 %中的至少一種。 2 5 . —種高強度鋼板之製造方法,其具有如下步驟的降伏 強度爲44 8MPa以上,此等步驟包括: 以加熱溫度:1 000〜1 3 00 °C、軋制結束溫度:7 5 0°C以 上的條件,對於具有申請專利範圍第5項之成分組成的鋼 坯板進行熱軋的步驟; 以冷卻速度:5 °C /s以上的速度將熱軋後的鋼加速冷卻 至300〜600 °C的步驟;及 將冷卻後的鋼立即以升溫速度·· 〇. 5 t / s以上的速度再加 熱至5 5 0〜700 °C的溫度的步驟。 26·如申請專利範圍第25項之高強度鋼板之製造方法, 61 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 583317 其中,再加熱時,以較冷卻後的溫度高5 〇 以上進行升溫。 2 7 · —種高強度鋼板之製造方法,其具有如下步驟的降伏 強度爲4 4 8 Μ P a以上,此等步驟包括: 以加熱溫度:1 0 5 0〜1 2 5 0。(:、軋制結束溫度:7 5 0 C以 上的丨1木件’ ϊ彳於具有申請專利範圍第5項之成分組成的鋼 坯板進行熱軋的步驟; 以冷卻速度:5 °C /s以上的速度將熱軋後的鋼加速冷卻 至3 0 0〜6 0 0 °C,而形成未改變狀態的沃斯田體及變軔體的 2相組織的步驟;及 將冷卻後的鋼立即以升溫速度:. 5 °C /s以上的速度再加 熱至5 5 0〜700°C的溫度,而形成將析出物分散析出的肥粒 鐵相及回火變軔體相的2相組織的步驟。 2 8 · —種高強度鋼板之製造方法,其具有如下步驟的降伏 強度爲448 MPa以上,此等步驟包括: 以加熱溫度:1 000〜1 3 00°C、軋制結束溫度:75 0 °C以 上的條件,對於具有申請專利範圍第1 0項之成分組成的鋼 还板進行熱軋的步驟; 以冷卻速度:5 °C /s以上的速度將熱軋後的鋼加速冷卻 至3 0 0〜6 0 0 °C的步驟;及 將冷卻後的鋼立即以升溫速度:0.5 °C /s以上的速度再加 熱至5 5 0〜7 0 0 °C的溫度的步驟。 2 9 · —種高強度鋼板之製造方法,其具有如下步驟的降伏 強度爲44 8 MPa以上,此等步驟包括: 以加熱溫度:1〇〇〇〜130(TC、軋制結束溫度:7 5 0°C以 62 312/發明說明書(補件)/92-〇4/92102497 583317 上的條件,對於具有申請專利範圍第1 1項之成分組成的鋼 坯板進行熱軋的步驟; 以冷卻速度:5 °C /s以上的速度將熱軋後的鋼加速冷卻 至300〜600 °C的步驟;及 將冷卻後的鋼立即以升溫速度:0.5 °C /s以上的速度再加 熱至5 5 0〜700 °C的溫度的步驟。 3 0 . —種高強度鋼板之製造方法,其具有如下步驟的降伏 強度爲44 8 MPa以上,此等步驟包括: 以加熱溫度:1 000〜1 3 00°C、軋制結束溫度:7 5 0 °C以 上的條件,對於具有申請專利範圍第1 4項之成分組成的鋼 坯板進行熱軋的步驟; 以冷卻速度:5 °C /s以上的速度將熱軋後的鋼加速冷卻 至3 00〜600°C的步驟;及 將冷卻後的鋼立即以升溫速度:0.5 °C /s以上的速度再加 熱至5 5 0〜700 °C的溫度的步驟。 3 1 · —種高強度鋼板之製造方法,其具有如下步驟的降伏 強度爲44 8 MPa以上,此等步驟包括: 以加熱溫度:1 000〜1 300°C、軋制結束溫度:75 0°C以 上的條件,對於具有申請專利範圍第1 5項之成分組成的鋼 坯板進行熱軋的步驟; 以冷卻速度:5 °C /s以上的速度將熱軋後的鋼加速冷卻 至300〜600°C的步驟;及 將冷卻後的鋼立即以升溫速度:0.5 °C /s以上的速度再加 熱至5 5 0〜700 °C的溫度的步驟。 63 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497 583317 3 2 .如申請專利範圍第2 5項之高強度鋼板之製造方法, 其中,藉由與軋制設備及冷卻設備設於相同生產線上的感 應加熱裝置,來進行將冷卻後的鋼立即以升溫速度:〇 . 5 °C /s以上的速度再加熱至5 5 0〜700 °C的處理,而其降伏強 度爲448MPa以上。64 312/發明說明書(補件)/92-04/92102497
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