CN101565795A

CN101565795A - 高热能输入焊接的焊接热影响部的韧性优异的钢板

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Publication number: CN101565795A
Application number: CNA2008100923406A
Authority: CN
Inventors: 武田裕之; 高冈宏行; 冈崎喜臣
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2007-05-09
Filing date: 2008-04-22
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2028-04-22
Also published as: JP2008280573A; KR20080099789A; CN101565795B; JP4891836B2; KR100997341B1

Abstract

提供一种钢板，对于S含量降低至约0.005％以下的低S化钢板，不仅是以焊接输入热量例如为15kJ/mm以上这样比较大的输入热量进行焊接时，而且即使是在进行焊接输入热量例如为60kJ/mm以上的超高热能输入焊接的情况下，其也能够发挥优异的HAZ韧性。另外，本发明的另一目的在于，提供一种在低温下仍显示出良好的HAZ韧性的钢板。在分别含有C、Mn、P、S、Al、Ti、N、Ca、O，另外根据需要含有Si的钢板中，使该钢板所含的固溶N量为0.0010～0.0060％即可。

Description

高热能输入焊接的焊接热影响部的韧性优异的钢板

技术领域

本发明涉及船舶、建筑、海洋结构物等的焊接结构物所适用的钢板，尤其涉及使焊接输入热能约15kJ/mm左右以上的高热能输入焊接时的钢板的韧性提高的钢材。

背景技术

船舶、建筑、海洋结构物等的各领域中的结构物，一般是通过焊接接合钢材而构筑的，但是在这种结构物所使用的钢材中，从确保安全性的观点出发，当然除了钢材自身的强度还要求焊接部的韧性也良好。

另外，近年来，随着焊接结构物的大型化，从结构物的施工效率的提高和成本的降低的观点出发，则要求焊接施工效率的提高，其指向焊接热能输入的增大。特别是有实施焊接输入热能为60kJ/mm以上这种超高热能输入焊接的倾向。

当实施上述这种超高热能输入焊接时，焊接母材(作为被焊接材的钢板)的受到热影响的部位(以下称为“焊接热影响部”或“HAZ”)的韧性成为问题。该HAZ是相对于焊接金属和母材的界面(熔合部)靠近母材侧数mm的位置，因为焊接时母材被曝露于熔融点正下的高温下，金属组织中的奥氏体晶粒容易变得粗大，而且由于焊接输入热能的增大，冷却速度也变慢，因此粗大组织容易形成。以此为原因，从而存在HAZ韧性容易降低这样的问题。

作为改善HAZ韧性的技术，至今为止也提出有各种各样的技术。例如在非专利文献1中记述，使钢板中微细地分散TiN，从而提高焊接熔合部的韧性，在此非专利文献1中，对于此韧性改善机构进行了研究。而且在该非专利文献1中还阐明，韧性改善效果无法借助钢板中的固溶N的减少而获得，使HAZ组织从上部贝氏体组织变化为微细的铁素体+珠光体组织所带来的效果明显。

另外，在非专利文献2中记述，若固溶N过多，则HAZ韧性劣化，为了改善HAZ韧性，记载使钢板中的N含量低N化(具体地说就是使N的含量极低化至0.0015％左右)即可。

另外在专利文献1中记述，为了改善超高热能输入焊接中的HAZ韧性，彻底降低对韧性造成不良影响的固溶N量直至0ppm附近，并且活用在熔融点附近的高温域也具有粒径微细化效果的氧化物即可。具体来说记述为，从彻底降低固溶N量这一观点出发，含有Ti和充分量的Al，此外作为微细氧化物活用Ca氧化物，由此使超高热能输入焊接中的HAZ韧性提高。附带一点，在该专利文献1中，是通过测定0℃下的摆锤冲击试验的吸收能来详细HAZ韧性。

【专利文献1】特开2001-107177号公报

【非专利文献1】焊接学会论文集，第2卷、第1号、P.33-39，(1984年发行)

【非专利文献2】焊接学会论文集，第3卷、第4号、P.758-766，(1985年发行)

如上述，在非专利文献1和2中，对于通过使钢板中分散TiN，使固溶N量降低，从而提高HAZ韧性进行了研究。但是，非专利文献1和2的技术被公开的时代(1984年～1985年)，因为炼钢阶段的脱S能力极低，所以非专利文献1和2公开的钢板所含的S含量多(具体来说在0.0060％以上)。

相对于此，上述专利文献1的技术公开在2001年，炼钢阶段的脱S能力比起上述非专利文献1和2被公开的年代有所的高。因此，在此专利文献1中提出，就S含量抑制在0.002～0.006％的钢板，改善其超高热能输入焊接影响部的韧性的技术。但是，即使在该专利文献1所公开的技术中，为了改善HAZ韧性，仍是将固溶N量降低至ppm附近，无论是非专利文献1和2的时代，还是近现代的专利文献1的时代，为了改善HAZ韧性，均是希望降低固溶N量。

发明内容

本发明鉴于这种情况而进行，其目的在于提供一种钢板，对于S含量降低至约0.005％以下的低S化钢板，不仅是以焊接输入热量例如为15kJ/mm以上这样比较大的输入热量进行焊接时，而且即使是在进行焊接输入热量例如为60kJ/mm以上的超高热能输入焊接的情况下，其也能够发挥优异的HAZ韧性。另外，本发明的另一目的在于，提供一种在低温下仍显示出良好的HAZ韧性的钢板。

能够解决上述课题的所谓本发明的钢板，其含有如下要旨：是分别含有如下元素的钢板：C：0.03～0.15％(质量％的意思，下同)、Si：0.50％以下(含0％)、Mn：1～2.0％、P：0.020％以下(不含0％)、S：0.005％以下(不含0％)、Al：0.005～0.06％、Ti：0.005～0.030％、N：0.005～0.015％、Ca：0.001～0.0035％和O：0.0015％以下(不含0％)，该钢板中所含的固溶N量为0.0010～0.0060％。

所述钢板中所含的化学成分的含量，优选满足下式(1)和/或下式(2)所规定的关系。其中，[]表示各元素的含量(％)。

1.00≤[Ti]/[N]≤2.5…(1)

2.00≤1000×([Ca]+2×[S]+3×[O])≤10.0…(2)

本发明的钢板，以含有前述的化学成分，余量由铁和不可避免的杂质构成的钢板为基本。在本发明的钢板中，作为其他元素还能够含有如下等：

(a)B：0.0035％以下(不含0％)；

(b)Cu：2％以下(不含0％)、Ni：2％以下(不含0％)和Cr：1.5％以下(不含0％)之中的一种以上；

(c)Mo：0.5％以下(不含0％)；

(d)Nb：0.035％以下(不含0％)和/或V：0.1％以下(不含0％)；

(e)Mg：0.005％以下(不含0％)；

(f)Zr：0.1％以下(不含0％)和/或Hf：0.05％以下(不含0％)；

(g)Co：2.5％以下(不含0％)和/或W：2.5％以下(不含0％)；

(h)REM：0.01％以下(不含0％)。

根据本发明，通过适当地控制S含量约为0.005％以下的低S化钢板的化学成分组成，并且，不仅是含有S量约0.006％以上的以前的钢板，而且即使在今天的低S化钢板中，通过使低S化钢板中积极地含有(或残存)长期被认为对HAZ韧性造成不良影响的固溶N，也能够改善高热能输入焊接时的HAZ韧性。特别是本发明的低S化钢板，即使在进行焊接输入热量例如为60kJ/mm以上这样的超高热能输入焊接时，仍显示出优异的HAZ韧性，因此作为各种建筑结构物等的原材极其有用。另外，根据本发明，能够提供一种即使在-55℃水平的低温下仍显示出良好的HAZ韧性的钢板。

附图说明

图1是表示从焊接部提取摆锤冲击试验片的位置的概略说明图。

具体实施方式

本发明者们，关于S量降低至大约0.005％以下的低S化钢板，就其进行焊接输入热量为15kJ/mm以上的高热能输入焊接时造成HAZ韧性的劣化的要因从各种角度进行反复研究。其结果得出如下结论：在焊接时被高温加热的区域中，如果抑制奥氏体粗大化，并且防止在焊接后的冷却时生成的铁素体的粗大化，则即使在低S化的钢板中也能够提高其HAZ韧性。

因此本发明者们从抑制铁素体晶粒的粗大化的观点进一步反复研究。其结果发现，在焊接后的冷却时，若高温下发生从奥氏体向铁素体的相变，则至冷却结束期间容易发生粒成长，因此使铁素体相变的开始温度尽可能低地来设计钢板的化学成分组成即可，另外，如果在0.0010～0.0060％的范围内含有固溶N，则能够降低铁素体相变的开始温度，能够在焊接后的冷却时防止铁素体的粗大化，因此能够使HAZ韧性提高。

为了降低铁素体相变的开始温度，认为尽可能大量地使容易使奥氏体稳定化的奥氏体稳定化元素固溶即可。作为该奥氏体稳定化元素，已知有C和Ni、Mn等。但是这些元素因为均会显著提高碳当量，所以是在焊接时容易使低温裂纹等发生的元素，从而使焊接性劣化。该碳当量是考虑焊接脆化而根据钢板中含有的合金元素量计算出的值，由下式计算。碳当量(PCM)的值越大，焊接裂纹越容易发生。还有，式中[]表示各元素的含量(％)。

PCM(％)＝[C]+[Si]/30+[Mn]/20+[Cu]/20+[Ni]/60+[Cr]/20+[Mo]/15+[V]/10+5×[B]

因此本发明者们为了不提高碳当量而不使焊接性劣化，并使铁素体相变的开始延迟，从而使相变开始温度向低温侧移动而反复研究。其结果表明，因为固溶N几乎对于碳当量不造成影响，所以焊接性能够维持为良好的状态。而且还表明，即使在-55℃水平的低温下仍能够达成良好的HAZ韧性。

即，在炼钢过程中的脱S能力低的时代，因为在钢板中有大量的硫化物系夹杂物生成，所以奥氏体很难粗大化，并且作为铁素体相变核发挥作用，因此若使这样的钢板中进一步大量含有固溶N，则不仅固溶N带来的不良影响显著，而且HAZ韧性劣化。但是像现在这样，若炼钢过程中的脱S能力提高，钢板被低S化，则钢板中存在的硫化物系夹杂物量降低，因此，即使使这样的钢板中含有固溶N也不会发生HAZ韧性降低这样的问题，不如通过积极地含有固溶N，从而不提高碳当量而能够使铁素体相变的开始延迟。

但是，当固溶N量低于0.0010％时，则无法获得使铁素体相变的开始延迟的效果，因此固溶N量为0.0010％以上。固溶N量优选为0.0013％以上，更优选为0.0015％以上，进一步优选为0.0018％以上。但是，若固溶N量超过0.0060％而变得过剩，则固溶N固定在钢中的位错中，因此反而使HAZ韧性劣化。因此，固溶N量为0.0060％以下，优选为0.0055％以下，更优选为0.005％以下，进一步优选为0.004％以下。

如上，本发明的钢板，通过使以前希望尽可能降低的固溶N反而积极地含有，从而能够降低焊接后的冷却时的铁素体相变的开始温度，由于HAZ部的铁素体晶粒成长受到抑制，从而能够改善HAZ韧性，对于该钢板的化学成分组成也需要适当地调整。关于钢板的化学成分组成后述。

可是，本发明的钢板，虽然期望在焊接后的冷却时生成的铁素体晶粒尽可能微细，但是为了使铁素体晶粒微细化，优选受到焊接时的热影响而不会使奥氏体粗大化这样地发挥钉扎效应，并在焊接后的冷却时构成从奥氏体相变成铁素体时的相变核的夹杂物在钢板微细分散，作为发挥着这样的钉轧效果，并且构成铁素体相变核的夹杂物，例如有CaS和TiN，以其为核而生成的MnS也发挥着同样的效果。为了使这些夹杂物微细分散，如后述要适当调整钢板的化学成分组成，优选Ti和N的含量满足下式(1)，或Ca、S、O的含量满足下式(2)。当然特别优选同时满足下式(1)和下式(2)。

下述(1)式表示Ti与N的含量的平衡。为了微细地分散TiN，使铁素体的生成核大量存在，优选以Ti和N的含量满足下式(1)的方式进行成分调整。其中，(1)式中[Ti]和[N]分别表示Ti和N的含量(质量％)。

1.00≤[Ti]/[N]≤2.5…(1)

[Ti]/[N]的值(以下称为“P值”)低于1.00时，TiN的生成量少，HAZ韧性改善效果得不到充分发挥。因此，P值优选为1.00以上，更优选为1.30以上，进一步优选为1.50以上，特别优选为1.60以上。但是若P值超过2.5，则TiN粗大化，HAZ韧性反而有变差的倾向。因此P值优选为2.5以下，更优选为2.30以下，进一步优选为2.20以下，特别优选为2.10以下。

下述(2)式表示Ca和S和O的含量的平衡。在钢板的制造过程中，在使钢水凝固的阶段生成CaO后，为了使CaS微细分散，优选以使Ca和S和O的含量满足下式(2)的方式进行成分调整。各个成分对应的系数，表示各元素有助于CaS微细化的比例，是本发明者们根据反复进行的实验求得的。即，本发明规定的化学成分的范围的原料中，是按O、S和Ca的顺序显示使CaS高密度分散的倾向渐强。其中，(2)式中，[Ca]、[S]和[O]分别表示Ca、S和O的含量(质量％)。

2.00≤1000×([Ca]+2×[S]+3×[O])≤10.0…(2)

1000×([Ca]+2×[S]+3×[O])的值(以下称为“Q值”)低于2.00时，CaS的生成量少，HAZ韧性改善效果得不到充分发挥。因此Q值优选为2.00以上，更优选为4.00以上。但是若Q值超过10.0，则CaS粗大化，HAZ韧性反而有变差的倾向。因此Q值优选为10.0以下，更优选为9.00以下，进一步优选为8.00以下，特别优选为7.00以下。

在本发明的钢板中，为了发挥其特性，将其化学成分组成控制在适当的范围内也是重要的要件。也包括上述固溶N量和上述(1)～(2)式涉及的元素(Ti、N、Ca、S和O)，限定此范围的理由如下。

[C：0.03～0.15％]

C是用于确保钢板(焊接母材)的强度所需要的元素，为了确保期望的强度而需要使之含有0.03％以上。C含量优选为0.05％以上，更优选为0.055％以上。然而，若过剩地含有C，则HAZ韧性反而会降低。由此，其上限需要为0.15％。C含量优选为0.13％以下，更优选为0.10％以下，进一步优选为0.080％以下，特别优选为0.075％以下。

[Si：0.50％以下(含0％)]

Si是用于确保钢板的强度有效的元素，根据需要使之含有。然而若过剩地使之含有，则使钢材(母材)中大量析出岛状马氏体(M-A相)而使HAZ韧性劣化。因此，使其上限为0.50％。Si含量的优选上限为0.40％，更优选的上限为0.30％。还有，积极地使Si含有时的优选下限为0.1％。Si为0％也可以。

[Mn：1～2.0％]

Mn在使淬火性提高以确保钢板的强度上是有效的元素，为了发挥这一效果，需要使之含有1％以上。Mn含量的优选下限为1.3％。然而若过剩地含有Mn，则钢板的HAZ韧性劣化，因此其上限为2.0％。Mn含量的优选上限为1.8％，更优选的上限为1.7％。

[P：0.020％以下(不含0％)]

P是不可避免混入的杂质，因为会钢板的韧性和HAZ韧性会造成不良影响，所以优选尽可能少的方面。从这一观点出，P抑制在0.020％以下。P含量优选为0.017％以下，更优选为0.015％以下，进一步优选为0.010％以下，特别优选为0.0075％以下。

[S：0.005％以下(不含0％)]

S在铸造时钢水凝固的时候形成CaS，在焊接后以CaS为生成核使MnS形成，是在HAZ部形成铁素体方面有效发挥作用的元素。为了有效地发挥这样的效果，优选使S含有0.0003％以上，随着其含量增加该效果增大。但是若过剩地使之含有超过0.005％，则母材韧性和HAZ韧性劣化。因此S含量为0.005％以下。S含量优选为0.0030％以下，更优选为0.0020％以下，进一步优选为0.0010％以下，最优选为0.0007％以下。为了将S降低至规定范围，使脱硫时间较长即可(例如25分钟以上)。

[Al：0.005～0.06％]

Al是作为脱氧剂有效发挥作用的元素，并且使钢板的显微组织微细化，也是发挥着使母材韧性提高这一效果的元素。为了发挥这样的效果，Al含量为0.005％以上。Al含量的优选下限为0.010％，更优选的下限为0.020％。然而，若使之过剩地含有，则使钢板(母材)中大量析出岛状马氏体(M-A相)，使HAZ韧性劣化。因此，其上限为0.06％。Al含量的优选上限为0.040％，更优选的上限为0.035％。

[Ti：0.005～0.030％]

Ti形成氮化物，在高热能输入焊接时抑制旧奥氏体晶粒粗大化，是在使HAZ韧性提高上有效发挥作用的元素。为了发挥这一效果，Ti含量为0.005％以上。Ti含量的优选下限为0.0080％，更优选的下限为0.010％。然而，若过剩地含有Ti，则使粗大的夹杂物析出，反而使HAZ韧性劣化。因此Ti含量的上限为0.030％。Ti含量的优选上限为0.025％。

[N：0.005～0.015％]

N确保规定量的固溶N量，是使HAZ韧性提高所需要的元素。另外，N使旧奥氏体晶粒内微细析出TiN，利用钉扎效果防止旧奥氏体晶粒粗大化，是在提高高热能输入焊接时的HAZ韧性方面有效发挥作用的元素。另外，TiN作为铁素体相变核也发挥功能，在使HAZ组织微细化上也起着作用。为了发挥这样的效果，N含量需要为0.005％以上。N含量的优选下限为0.0060％。然而，若N含量变得过剩而超过0.015％，则粗大的TiN析出，HAZ韧性降低。N含量的优选上限为0.012％，更优选的上限为0.010％，进一步优选的上限为0.0090％，特别优选的上限为0.0080％。

[Ca：0.001～0.0035％]

Ca控制钢板中的硫化物的形态，是有助于HAZ韧性提高的元素。为了发挥这一效果，需要使之含有0.001％以上。Ca含量优选为0.0013％以上，更优选为0.0015％以上，进一步优选为0.0020％以上。但是过剩地使之含有而超过0.0035％，HAZ韧性反而劣化。因此Ca含量0.0035％以下。Ca含量优选为0.0030％以下。

[O(氧)：0.0015％以下(不含0％)]

O作为不可避免的杂质混入，但是在钢中作为氧化物存在。然而，若其含量超过0.0015％，则粗大的氧化物(例如CaO等)生成，HAZ韧性劣化。因此O含量为0.0015％以下。O含量的优选上限为0.0013％。

在本发明中，上述化学成分以外是铁和不可避免的杂质(例如Sb、Se、Te等)，但也可以含有不阻碍其特性的程度的微量成分(允许成分)。含有这种微量成分的钢板也包括在本发明的范围内。

另外本发明的钢板根据需要，作为其他元素再含有如下等元素也有效：(a)B；(b)Cu、Ni和Cr之中的一种以上的元素；(c)Mo；(d)Nb和/或V；(e)Mg；(f)Zr和/或Hf；(g)Co和/或W；(h)REM。含有这些成分时的范围与设定此范围的理由如下。

[(a)B：0.0035％以下(不含0％)]

B在超高热能输入焊接时的HAZ的熔部附近，使以BN为核的晶内铁素体生成，是在改善HAZ韧性上有效发挥作用的元素。然而，若B含量变得过剩，则熔合部的组织成为粗大的贝氏体组织，因此HAZ韧性反而劣化。由此，含有B时其上限为0.0035％。B含量优选为0.0025％以下。还有，B含量的优选下限为0.0010％。

[(b)Cu：2％以下(不含0％)、Ni：2％以下(不含0％)和Cr：1.5％以下(不含0％)之中的一种以上的元素]

Cu、Ni和Cr均是在提高淬火性，使钢板的强度提高上有效发挥着作用的元素。然而，若这些元素的含量过剩，则HAZ韧性反而降低。因此对于Cu来说优选为2％以下，更优选为1％以下，进一步优选为0.5％以下。关于Ni优选为2％以下，更优选为1％以下，进一步优选为0.5％以下。关于Cr优选为1.5％以下，更优选为1.0％以下。用于有效地发挥上述效果的优选下限均为0.20％，更优选的下限为0.40％。

[(c)Mo：0.5％以下(不含0％)]

Mo使淬火性提高，是在确保强度上有效发挥作用的元素，也是在防止回火脆性上发挥作用的元素。这样的效果随着其含量增加而增大，但是若Mo含量过剩，则HAZ韧性劣化，因此优选为0.5％以下。Mo含量更优选为0.3％以下。为了有效地发挥上述效果，Mo含量的优选下限为0.05％。

[(d)Nb：0.035％以下(不含0％)和/或V：0.1％以下(不含0％)]

Nb和V使淬火性提高，是在使母材的强度提高上发挥作用的元素。另外V也发挥着提高回火软化阻抗的作用。然而，若大量使之含有，则HAZ韧性劣化，因此Nb含量优选为0.035％以下，更优选为0.030％以下。V含量优选为0.1％以下，更优选为0.050％以下。为了有效地发挥这样的效果，Nb含量优选为0.005％以上，V含量推荐为0.010％以上。

[(e)Mg：0.005％以下(不含0％)]

Mg在钢板中形成MgO，该MgO在HAZ部抑制奥氏体晶粒粗大化方面发挥作用，Mg是发挥着使HAZ韧性提高效果的元素。然而若Mg含量过剩，则夹杂物(MgO)粗大化，HAZ韧性反而劣化，因此优选为0.005％以下。Mg含量更优选为0.0035％以下。用于有效地发挥上述效果的Mg含量的优选下限为0.001％。

[(f)Zr：0.1％以下(不含0％)和/或Hf：0.05％以下(不含0％)]

Zr和Hf与Ti一样，其与N结合而形成氮化物，该氮化物使焊接时的HAZ的奥氏体晶粒微细化，在对改善HAZ韧性有效发挥作用的元素。但是若过剩地含有，则反而使HAZ韧性劣化。因此含有这些元素时，Zr优选为0.1％以下，Hf优选为0.05％以下。用于有效地发挥上述效果的Zr含量的优选下限为0.001％，Hf含量的优选下限为0.001％。

[(g)Co：2.5％以下(不含0％)和/或W：2.5％以下(不含0％)]

Co和W使淬火性提高，是在提高母材强度上发挥作用的元素。但是若过剩地含有，同HAZ韧性劣化，因此Co和W的上限均为2.5％。Co含量的更优选的上限为2％，进一步优选的上限为1.5％。W含量的更优选的上限为2％，进一步优选的上限为1.5％。Co含量的优选下限为0.1％，W含量的优选下限为0.1％。

[(h)REM：0.01％以下(不含0％)]

REM(稀土类元素)是通过使不可避免地混入钢板中的夹杂物(例如氧化物和硫化物等)的形状微细化、球状化而助于HAZ的韧性提高的元素。这一效果随着其含量的增加而增大，但是若REM的含量变得过剩，则REM自身的夹杂物粗大化，HAZ韧性反而劣化，因此优选抑制在0.01％以下。REM更优选抑制在0.0080％以下。REM含量的优选下限为0.0005％。

还有，在本发明中，所谓REM是含有镧系元素(从La到Ln的15个元素)和Sc(钪)和Y(钇)的意思。

制造本发明的钢板的方法未特别限定，遵循常规方法，将化学成分组成和其平衡以及固溶N量调整到上述范围即可。

为了将固溶N量调整到上述范围，例如将板坯加热到规定的温度后进行热轧，再根据需要进行淬火处理即可。

加热板坯的温度，例如可例示如方法：向综合热力学计算软件(Thermo-calc，可以从CRC综合研究所购买)输入钢板的化学成分组成，通过热力学的计算计算出适当的板坯加热温度。即，固溶N量已知会受到板坯的加热温度和母材的N量、或Ti和Nb等的氮化物形成元素的添加量、C和Si、Al等其他元素的添加量影响，但是通过热力学计算，能够关于板坯的加热温度与钢板的化学成分的关系得到基准。

因此在本发明中，为了将固溶N调整到上述范围，预先根据利用综合热力学计算软件(Thermo-calc)的热力学的计算，代入母材所含的合金元素，求得固溶N量与板坯加热温度的关系式，计算出用于调整到规定的固溶N量的范围的板坯加热温度的范围，以处于该温度范围的方式加热板坯之后进行热轧。

还有，固溶N量除了板坯加热温度以外，也受到热轧后的冷却速度的影响，冷却速度小时，因为氮化物容易析出，所以固溶N量变少。因此作为板坯加热温度以外的因素，也可以将热轧后的800℃到500℃的温度域中的平均冷却速度控制在例如7～12000℃/min的范围，从而对固溶N量进行微调整。

为了使Ca和S和O的含量的平衡满足上述(2)式，特别是如此控制氧量(O量)，使炼钢阶段的脱氧时间比通常长即可。即，虽然通常的脱氧时间大体为20分钟左右，但为了降低氧量，优选使脱氧时间为比较长的30分钟以上。脱氧时间的上限没有特别限定，但例如为40分钟左右。

本发明为对象的钢板，基本上假定为板厚60mm以上的厚钢板，但是在较60mm以下的板厚中也具有同等的效果，并包含在本发明的对象中。另外，焊接本发明的钢板时的输入热量假定为60kJ/mm以上，以如此超高热能输入进行焊接时会显示出良好的HAZ韧性，但并不限于这样的输入热量，例如15kJ/mm以上的输入热量也会显示出良好的HAZ韧性。

【实施例】

以下通过实施例更详细地说明本发明，但下述实施例并没有限定本发明的性质，遵循前、述述的宗旨进行设计变形的均包含在本发明的技术范围内。

(实施例1)

通过通常的熔炼法熔炼下述表1或表2所示的成分组成的钢(余量是铁和不可避免的杂质)，铸造此钢水而成为板坯后，将该板坯加热至表3或表4所示的温度(实测值)并进行热轧，成为板厚60mm的热轧板，热轧结束后进行水冷并进行淬火处理，制造抗拉强度490～780MPa级(50～80kg/mm²级)的各种高张力钢板(试验板)。还有，在炼钢阶段，脱氧时间为30分钟。

在下述表1和表2中，REM以含有La为50％左右和含有Ce为25％左右的混合稀土的形态添加。

上述板坯的加热温度如上述，在与固溶N量的关系上，边考虑利用Thermo-calc计算的板坯加热温度(计算值)边进行控制。

在下述表3或表4中，一并显示根据下述表1或表2所示的成分组成，计算本发明规定的P值([Ti]/[N])和Q值[1000×([Ca]+2×[S]+3×[O])]的结果。

测定得到的各种高张力钢板的实际的固溶N量。固溶N量是以电解萃取法萃取氮化物，以靛酚蓝分光光度法测定构成氮化物的N量，从钢板中所含的总N量中减去构成氮化物的N量的值。测定结果显示在下述表3或表4中。

固溶N量(质量％)＝钢板所含的总N量(质量％)-构成氮化物的N量(质量％)

其次，对于得到的各种高张力钢板(板厚为60mm)，以下述的条件进行焊接施工，制作焊接部，评价HAZ韧性。

(焊接条件)

焊接方法：气电焊

焊接电流：400A

焊接电压：40V

焊接速度：0.6mm/秒

输入热量：60kJ/mm

焊丝：DWS-50GTR，DWS-50GTF

坡口形状：坡口角度18°(倒V坡口)，根部间隔10mm

在得到的焊接部中，如图1所示，从钢板的t/4(t为板厚)的位置，提取JIS Z2202所规定的摆锤冲击试验片(高10mm×宽10mm×长55mm)，距熔合部+0.5mm母材侧的位置开切口，测定-55℃下的V切口摆锤冲击值(vE-₅₅)，评价HAZ韧性。测定结果显示在表3或表4中。这时，焊接输入热量为60kJ/mm的V切口摆锤冲击值(vE-₅₅)为100J以上为合格。

由下述表1～表4所示的结果能够进行如下考察。No.1～29是满足本发明规定的要件的例子，钢板的化学成分组成和固溶N量得到适当地控制，因此，即使在进行焊接输入热量为60kJ/mm的超高热能输入焊接时仍能够发挥出优异的HAZ韧性。特别是No.1～19和No.26～28，因为钢板的化学成分组成满足本发明规定的P值和Q值，所以HAZ韧性为300J以上，特别优良。

相对于此，No.31～40是欠缺本发明规定的某一要件的例子。其中No.31～34虽然钢板的化学成分组成满足本发明规定的范围，但却是钢板所含的固溶N量脱离本发明规定的范围的例子，HAZ韧性差。No.35～40虽然钢板所含的固溶N量满足本发明规定的范围，但却是钢板的化学成分组成脱离本发明规定的范围的例子，HAZ韧性差。

No.11和No.33、No.14和No.34、No.19和No.32虽然化学成分组成(钢种)分别相同，但是因为改变了板坯加热温度，所以固溶N量变化。即，No.32～34因为板坯加热温度不适当，固溶N量没有进入适当的范围，所以HAZ韧性差。

(实施例2)

以上述实施例1所示的钢板为对象，评价改变了焊接条件时的HAZ韧性。

从上述实施例1中得到的各种高张力钢板(板厚为60mm)上切割下厚度25mm的板，使输入热量为15kJ/mm，进行气电焊，制作焊接接头。其他的焊接条件与上述实施例1相同。

在得到的焊接部，以与上述实施例相同的条件测定-55℃下的V切口摆锤冲击值(vE-₅₅)，评价HAZ韧性。测定结果一并显示在下述表3或表4中。这时，焊接输入热量为15kJ/mm的V切口摆锤冲击值(vE-₅₅)为100J以上的为合格。

本发明的钢材(No.1～29)，使输入热量为15kJ/mm而进行焊接，HAZ韧性仍良好。因此本发明的钢板(No.1～29)，无论是进行输入热量为15kJ/mm的高热能输入焊接，还是如上述实施例1所示进行60kJ/mm的超高热能输入焊接，可知均显示出良好的HAZ韧性。

相对于此，从本发明规定的范围脱离的钢板(No.31～40)，无论是输入热量为15kJ/mm的高热能输入焊接，还是如上述实施例1所示，进行60kJ/mm的超高热能输入焊接，可知HAZ韧性均差。

【表3】

【表4】

Claims

1.一种高热能输入焊接的焊接热影响部的韧性优异的钢板，其特征在于，以质量％计含有：

C：0.03～0.15％、

Si：0～0.50％、

Mn：1～2.0％、

P：0.020％以下但不含0％、

S：0.005％以下但不含0％、

Al：0.005～0.06％、

Ti：0.005～0.030％、

N：0.005～0.015％、

Ca：0.001～0.0035％、

O：0.0015％以下但不含0％，

并且，该钢板中含有的固溶N量为0.0010～0.0060％。

2.根据权利要求1所述的钢板，其特征在于，所述钢板中含有的化学成分的含量满足由下式(1)规定的关系，

1.00≤[Ti]/[N]≤2.5…(1)

其中，[]表示各元素的质量百分比含量。

3.根据权利要求1或2所述的钢板，其特征在于，所述钢板中含有的化学成分的含量满足由下式(2)规定的关系，

2.00≤1000×([Ca]+2×[S]+3×[O])≤10.0…(2)

其中，[]表示各元素的质量百分比含量。

4.根据权利要求1或2所述的钢板，其特征在于，以质量％计还含有B：0.0035％以下但不含0％。

5.根据权利要求1或2所述的钢板，其特征在于，以质量％计还含有从Cu：2％以下但不含0％、Ni：2％以下但不含0％、和Cr：1.5％以下但不含0％中选出的一种以上。

6.根据权利要求1或2所述的钢板，其特征在于，以质量％计还含有Mo：0.5％以下但不含0％。

7.根据权利要求1或2所述的钢板，其特征在于，以质量％计还含有Nb：0.035％以下但不含0％和/或V：0.1％以下但不含0％。

8.根据权利要求1或2所述的钢板，其特征在于，以质量％计还含有Mg：0.005％以下但不含0％。

9.根据权利要求1或2所述的钢板，其特征在于，以质量％计还含有Zr：0.1％以下但不含0％和/或Hf：0.05％以下但不含0％。

10.根据权利要求1或2所述的钢板，其特征在于，以质量％计还含有Co：2.5％以下但不含0％和/或W：2.5％以下但不含0％。

11.根据权利要求1或2所述的钢板，其特征在于，以质量％计还含有REM：0.01％以下但不含0％。