JP2009084656A - 母材靭性に優れた溶接用高張力厚鋼板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】化学組成がmass%、C:0.02〜0.12%、Si:0〜0.25%、Mn:1.0〜2.0%、P:0〜0.03%、S:0〜0.02%、Al:0〜0.050%、Ti:0.005〜0.100%、REM:0.0001〜0.0500%、Zr:0.0001〜0.0500%、Ca:0.0005〜0.0100%、N:0.0040〜0.0300%、O:0.0005〜0.0100%を含有し、残部がFeおよび不可避的な不純物からなる。鋼中酸化物を形成するREM、Zr、Ca、Mnなどの元素の濃度に基づいて算出したREM2O3、ZrO2、CaO、MnOの酸化物割合がREM2O3:10〜50%、ZrO2:5〜50%、CaO:5〜50%、MnO:1〜20%である。さらに、鋼材断面で観察される、円相当径で0.10μmより小さいTi含有窒化物が5.0×106個/mm2以上、かつ、円相当径0.10〜1.0μmのTi含有窒化物が1.0×104個/mm2以下、かつ、円相当径で1.0μmより大きいTi含有窒化物が5個/mm2以下である。さらに、鋼材断面で観察される、MAの面積率が5.0%以下である。
【選択図】なし
Description
C :0.02〜0.12%、
Si:0.25%以下(0%を含む)、
Mn:1.0〜2.0%、
P :0.03%以下(0%を含む)、
S :0.02%以下(0%を含む)、
Al:0.050%以下(0%を含む)、
Ti:0.005〜0.100%、
REM:0.0001〜0.0500%、
Zr:0.0001〜0.0500%、
Ca:0.0005〜0.0100%、
N :0.0040〜0.0300%、
O :0.0005〜0.0100%を含有し、
残部がFeおよび不可避的な不純物からなり、鋼中に存在する酸化物を形成するある元素の平均濃度に(当該元素の酸化物の分子量/当該元素の原子量)を掛けて算出した値を当該元素の酸化物の酸化物換算値というとき、鋼中に存在する酸化物を形成する元素の内、REM、Zr、Ca、Mn、Mg、Al、Siのそれぞれの平均濃度(質量%)に基づいて算出したREM2O3、ZrO2 、CaO、MnO、MgO、Al2O3、SiO2 の各酸化物換算値と前記酸化物中のSの平均濃度の合計値に対する前記REM2O3、ZrO2 、CaO、MnOの各酸化物換算値の割合が、REM2O3:10〜50%、ZrO2 :5〜50%、CaO:5〜50%、MnO:1〜20%とされる。さらに、鋼材断面で観察される、円相当径で0.10μmより小さいTi含有窒化物が5.0×106 個/mm2 以上、かつ、円相当径で0.10〜1.0μmのTi含有窒化物が1.0×104 個/mm2 以下、かつ、円相当径で1.0μmより大きいTi含有窒化物が5個/mm2 以下とされ、さらにまた鋼材断面で観察される、MAの面積率が5.0%以下とされる。
Z=(8.5×[Ti]−(0.5×[O]−0.8×[REM]−0.2×[Al] −0.3×[Ca]+0.1×[S])+1.4)/([N]+0.02) …(1)
ここで、[Ti]、[O]、[REM]、[Al]、[Ca]、[S]、[N]は、それぞれ質量%で表される各元素の添加量である。
(1) 基本成分+A郡から1種以上
(2) 基本成分又は上記(1) の成分+B郡から1種以上
(3) 基本成分、上記(1) 又は上記(2) の成分+C郡から1種以上
(4) 基本成分、上記(1) 〜(3) のいずれかの成分+D郡から1種以上
(5) 基本成分、上記(1) 〜(4) のいずれかの成分+B
P=(ある元素の酸化物の酸化物換算値)×100/(各元素の酸化物の酸化物換算値およびS平均濃度の合計値)
ここで、分母の酸化物換算値の対象となる元素は、上記REM、Zr、Ca、Mn、Mg、Al、Siの7元素である。
鋳造後の冷却において、1550℃からTf(℃)までの温度範囲を問題にするのは、この温度範囲では母相が主としてδ相として存在し、δ相におけるTi含有窒化物の成長速度はγ相に比べて大きいためである。このため、鋳造時の冷却過程において、δ相安定温度域をできる限り速く通過させることにより、Ti含有窒化物の粗大化を抑制することができる。なお、Tfに対しては、特にC、Cu、Niの与える影響が大きいため、Tfを決定する下記(2) 式においてはこれらの元素量をパラメータとした。また、各元素量の係数、定数は実験により決定した。
Tf=1350+1000[C]+11[Cu]+26[Ni]……(2)
ここで、[C]、[Cu]、[Ni]は、それぞれ質量%で表される各元素の添加量である。
C:0.02〜0.12%
Cは、鋼材の強度確保に必須の元素であり、含有量が0.02%より少ないと必要な強度が得られないため、下限を0.02%とした。また、含有量が0.12%より多いと、MA増加による靭性低下を招くため、上限を0.12%とした。なお、好ましくは0.04〜0.10%である。
Siは、固溶強化により、鋼材の強度を確保する元素であり、含有量が0.25%より多いと、MA増加による靭性低下を招くため、上限を0.25%とした。なお、好ましくは0.18%以下(0%を含む)である。
Mnは、酸化物の低融点化による、粗大Ti含有窒化物の抑制に必須の元素であり、含有量が1.0%より少ないと、酸化物の低融点化が十分に達成されないため、下限を1.0%とした。また、含有量が2.0%より多いと、強度の過大な上昇を招いて、靭性低下の原因となるため、上限を2.0%とした。なお、好ましくは1.4〜1.8%である。
Pは、粒界偏析によって粒界破壊の原因となる不純物元素であり、含有量が0.03%より多いと、靭性低下を招くため、上限を0.03%とした。なお、好ましくは0.02%以下(0%を含む)である。
Sは、粒界偏析によって粒界破壊の原因となる不純物元素であり、含有量が0.020%より多いと、靭性低下を招くため、上限を0.020%とした。なお、好ましくは0.015%以下(0%を含む)である。
Alは、脱酸剤として作用する元素であり、含有量が0.050%より多いと、粗大酸化物を形成して靭性低下を招くため、上限を0.050%とした。なお、好ましくは0.040%以下(0%を含む)である。
Tiは、窒化物の生成に必須の元素であり、含有量が0.005%より少ないと、十分な量の窒化物が得られないため、下限を0.005%とした。また、含有量が0.100%より多いと窒化物の粗大化により靭性低下を招くため、上限を0.100%とした。なお、好ましくは0.010〜0.080%であり、より好ましい上限は0.060%、さらに好ましい上限は0.050%である。
REMは、酸化物の低融点化による、粗大Ti含有窒化物の抑制に必須の元素であり、含有量が0.0001%より少ないと、酸化物の低融点化が十分に達成されないため、下限を0.0001%とした。また、含有量が0.0500%より多いと、粗大酸化物を形成して靭性低下を招くため、上限を0.0500%とした。なお、好ましくは0.0005〜0.0400%である。
Zrは、酸化物の低融点化による、粗大Ti含有窒化物の抑制に必須の元素であり、含有量が0.0001%より少ないと、その効果が十分に得られなくなるため、下限を0.0001%とした。また、含有量が0.0500%より多いと、粗大酸化物、あるいは析出強化をもたらす微細な炭化物を形成して靭性低下を招くため、上限を0.0500%とした。なお、好ましくは0.0005〜0.0400%である。
Caは、酸化物の低融点化による、粗大Ti含有窒化物の抑制に必須の元素であり、含有量が0.0005%より少ないと、酸化物の低融点化が十分に達成されないため、下限を0.0005%とした。また、含有量が0.0100%より多いと、粗大酸化物を形成して靭性低下を招くため、上限を0.0100%とした。なお、好ましくは0.0010〜0.0080%である。
Nは、Ti含有窒化物の生成に必須の元素であり、微細なTi含有窒化物として、オーステナイト粒ピン止めおよびフェライト変態を促進し、靭性向上をもたらす。含有量が0.0040%より少ないと、十分な靭性向上効果が得られないため、下限を0.0040%とした。また、含有量が0.0300%より多いと、固溶Nが増加し靭性低下を招くため、上限を0.0300%とした。なお、好ましくは0.0050〜0.0250%であり、より好ましい上限は0.0200%、さらに好ましい上限は0.0150%である。
Oは、酸化物の生成に必須の元素であり、含有量が0.0005%より少ないと、十分な量の酸化物が得られないため、下限を0.0005%とした。また、含有量が0.0100%より多いと、酸化物の粗大化によりHAZ靭性低下を招くため、上限を0.0100%とした。なお、好ましくは0.0010〜0.0080%である。
Z=(8.5×[Ti]−(0.5×[O]−0.8×[REM]−0.2×[Al] −0.3×[Ca]+0.1×[S])+1.4)/([N]+0.02) …(1)
ここで、[Ti]、[O]、[REM]、[Al]、[Ca]、[S]、[N]は、それぞれ質量%で表される各元素の添加量である。
(1) 基本成分+A郡から1種以上
(2) 基本成分又は上記(1) の成分+B郡から1種以上
(3) 基本成分、上記(1) 又は上記(2) の成分+C郡から1種以上
(4) 基本成分、上記(1) 〜(3) のいずれかの成分+D郡から1種以上
(5) 基本成分、上記(1) 〜(4) のいずれかの成分+B
Claims (6)
- 化学組成が質量%で、
C :0.02〜0.12%、
Si:0.25%以下(0%を含む)、
Mn:1.0〜2.0%、
P :0.03%以下(0%を含む)、
S :0.02%以下(0%を含む)、
Al:0.050%以下(0%を含む)、
Ti:0.005〜0.100%、
REM:0.0001〜0.0500%、
Zr:0.0001〜0.0500%、
Ca:0.0005〜0.0100%、
N :0.0040〜0.0300%、
O :0.0005〜0.0100%を含有し、
残部がFeおよび不可避的な不純物からなり、
鋼中に存在する酸化物を形成するある元素の平均濃度に(当該元素の酸化物の分子量/当該元素の原子量)を掛けて算出した値を当該元素の酸化物の酸化物換算値というとき、鋼中に存在する酸化物を形成する元素の内、REM、Zr、Ca、Mn、Mg、Al、Siのそれぞれの平均濃度(質量%)に基づいて算出したREM2O3、ZrO2 、CaO、MnO、MgO、Al2O3、SiO2 の各酸化物換算値と前記酸化物中のSの平均濃度の合計値に対する前記REM2O3、ZrO2 、CaO、MnOの各酸化物換算値の割合が、REM2O3:10〜50%、ZrO2 :5〜50%、CaO:5〜50%、MnO:1〜20%であり、
さらに、鋼材断面で観察される、円相当径で0.10μmより小さいTi含有窒化物が5.0×106 個/mm2 以上、かつ、円相当径で0.10〜1.0μmのTi含有窒化物が1.0×104 個/mm2 以下、かつ、円相当径で1.0μmより大きいTi含有窒化物が5個/mm2 以下であり、
さらに、鋼材断面で観察される、MAの面積率が5.0%以下であることを特徴とする、母材部の靭性に優れた溶接用高張力厚鋼板。 - 下記(1)式で定義される値Zが57未満かつ50より大きい、請求項1に記載した母材部の靭性に優れた溶接用高張力厚鋼板。
Z=(8.5×[Ti]−(0.5×[O]−0.8×[REM]−0.2×[Al] −0.3×[Ca]+0.1×[S])+1.4)/([N]+0.02) …(1)
ここで、[Ti]、[O]、[REM]、[Al]、[Ca]、[S]、[N]は、それぞれ質量%で表される各元素の添加量である。 - 前記組成に加えて、質量%で、
Ni:0.05〜1.50%、
Cu:0.05〜1.50%
のうち一種あるいは二種以上を含む、請求項1または2に記載した母材部の靭性に優れた溶接用高張力厚鋼板。 - 前記組成に加えて、質量%で
Cr:0.10〜1.50%、
Mo:0.10〜1.50%
のうち一種あるいは二種以上を含む、請求項1ないし3のいずれか1項に記載した母材部の靭性に優れた溶接用高張力厚鋼板。 - 前記組成に加えて、質量%で
Nb:0.002〜0.10%、
V :0.002〜0.10%
のうち一種あるいは二種以上を含む、請求項1ないし4のいずれか1項に記載した母材部の靭性に優れた溶接用高張力厚鋼板。 - 前記組成に加えて、質量%で0.0010〜0.0050%のBを含む、請求項1ないし5のいずれか1項に記載した母材部の靭性に優れた溶接用高張力厚鋼板。
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