JP4283757B2 - 厚鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
ここでKTP値=−3.14×103 +163×〔γR 分率〕+5.09×105 ×(1/Ms〔γR 〕)で表され、0≦KTP値≦2730である。
但し、Ms〔γR 〕は、残留γのMs点(マルテンサイト変態開始温度)で、
Ms〔γR 〕=550−361〔%C(γR )〕−39〔%Mn〕−20〔%Cr〕−17〔%Ni〕−10〔%Cu〕−5〔%Mo〕で表される。
但し、%C(γR )は残留γ中のC量である。
次ぎに本発明における厚鋼板組織中の残留γ規定について、以下に説明する。本発明厚鋼板組織における残留γの分率は、優れた強度−延性バランスを得る前提として、体積分率で1.0〜30%とする。残留γの分率が1.0%未満では、残留γの「TRIP」効果が発揮されない。その結果、前提として、590〜780MPa級の高強度厚鋼板において、引張強度×均一伸びが14000以上の、優れた強度−延性バランスが得られない。一方、残留γの分率が30%を超えた場合、島状マルテンサイトが増加しやすくなり、靱性が低下する。
本発明では、更に、前記した通り、残留γ中のC量を多くして(C濃度を高くして)、残留γの安定性を確保する。これによって、残留γの分率(量)と残留γの安定性とをバランスさせることができ、均一伸びを向上させることができる。この結果、590〜780MPa級の高強度厚鋼板において、引張強度×均一伸びが14000以上の、優れた強度−延性バランスを確保できる。
KTP値=−3.14×103 +163×〔γR 分率〕+5.09×105 ×(1/Ms〔γR 〕)≧0
但し、Ms〔γR 〕は、残留γのMs点(マルテンサイト変態開始温度)で、
Ms〔γR 〕=550−361〔%C(γR )〕−39〔%Mn〕−20〔%Cr〕−17〔%Ni〕−10〔%Cu〕−5〔%Mo〕で表される。
但し、%C(γR )は残留γ中のC量である。
上記残留γの分率は、鋼板の板厚1/4部位について、鋼板組織のX線回折測定から計測できる。即ち、例えば、X線回折測定装置(理学電気製RAD-RU300)を用い、ターゲットをCo、ターゲット出力を40kV-200mAとして、鋼板組織のX線回折ピークを求め、リーベルト法により理論強度比を計算によって求めて、残留γ量(Vγ量)を測定する。
%C(γR )=(a0 −3.578−0.00095×%Mn+0.0002×%Ni−0.0006×%Cr−0.022×%N−0.0056×%Al−0.0004×%Co−0.0015×%Cu−0.0031×%Mo−0.0051×%Nb−0.0039×%Ti−0.0018×%V−0.0018×%W)/0.033
本発明厚鋼板の組成(単位:質量%)について、各元素の限定理由を含めて、以下に説明する。本発明厚鋼板の上記組織を制御して、良好な母材靭性や大入熱溶接性を確保しつつ、均一伸びを向上させ、強度−延性バランスに優れ、良好な耐震性を得る前提として、本発明厚鋼板の組成は、下記に示す範囲内とし、規定の方法で製造することが有効である。
C:0.01〜0.10%。
C(炭素)は「TRIP」効果を発揮させ、残留γ中のC量を多くして(C濃度を高くして)、残留γの安定性を確保し、上記KTP値を0以上として、590〜780MPa級の高強度厚鋼板において、引張強度×均一伸びが14000以上の優れた強度−延性バランスを確保するために重要な元素である。更に、Cは溶接時におけるHAZ部の耐溶接割れ性や、大入熱HAZ靭性と、母材の強度確保にも有効である。
Siは、セメンタイト形成の抑制効果があり、強度−延性バランスを向上させる。また、固溶強化し母材強度の確保に寄与する。これの効果は、0.05%以上、好ましくは0.2%以上の含有で発揮される。一方、2.0%を超えて過剰に含まれると、母材靭性とHAZ靭性がともに低下する。このため、Si含有量は0.05〜2.0%、好ましくは0.2〜2.0%の範囲とする。
Mnは、鋼の焼入れ性を改善する作用を有するとともに、高冷却速度乃至低冷却速度で低温変態ベイナイトを生成しやすくする。Mn含有量が1.0%未満であると、所望の焼入れ性改善作用が発揮されず、残留γが不安定化し、母材強度も不足するため、強度−延性バランスが低下する。一方、7.0%を超えて過剰に含有させると、HAZ靭性が劣化する。したがって、Mn含有量の範囲は1.5〜7.0%の範囲、好ましくは2.0〜6.0%の範囲とする。
Alは、固溶している窒素をAlNとして固定し、また固溶強化により、強度−延性バランスを高める。一方、Alが0.1%を超えて過剰に含まれていると、固溶強化しすぎて靱性などの母材特性を低下させる。このため、Al含有量は窒素量によって定まり、窒素が無い場合には、特に含有する必要が無くなる。したがって、Al含有量は0.1%以下(0%を含まない)、好ましくは0.05%以下(0%を含まない)とする。
Tiは、Tiは窒素と窒化物、あるいは酸素と酸化物を形成して、大入熱溶接時におけるHAZ部のγ粒を微細化し、HAZ靭性改善に寄与する点で有用である。この様な効果を有効に発揮させるには、Ti(total 量)で0.002%以上含有させる。一方、Ti量が、Ti(total 量)で、0.1%を超えて過剰になると、Ti窒化物やTi酸化物が過多あるいは粗大となって、却って、HAZ靭性と母材靭性がともに劣化する。したがって、全Ti含有量(total 量)は0.002〜0.1%、好ましくは0.005〜0.05%の範囲とする。
N(窒素)は、Tiは窒素と窒化物、あるいは酸素と酸化物を形成して、大入熱溶接時におけるHAZ部のγ粒を微細化し、HAZ靭性改善に寄与する点で有用である。この様な効果を有効に発揮させるには、0.001%以上含有させる。一方、N量を0.01%を超えて過剰に含有させると、母材靭性とHAZ靭性をともに劣化させる。したがって、N含有量は0.001〜0.01%、好ましくは0.0030〜0.0080%の範囲とする。
Cr、Cu、Moのいずれか一種または二種以上。
Cr、Cu、Moは、ともに、前記KTP値におけるMs〔γR 〕の式でマイナス項となって、残留γを安定化させ、強度−延性バランスを高める。この効果を発揮させる場合には、Cr、Cu、Moのいずれか一種または二種以上を、選択的に、合計で0.2%以上含有させる。
Bは、圧延後の冷却過程でのポリゴナルフェライトの形成を抑制し、母材強度を確保する。また、鋼組織を微細化して母材靱性を改善する効果がある。この効果は0.0005%以上の含有で発揮される。一方、B含有量が0.0050%を超ると、これらの効果が飽和する。よって、B含有量は0.0005〜0.0050%の範囲とする。
Nb、V、Zr、Wは、炭化物(MC)を形成し、母材強度を高める効果がある。この効果を発揮させる場合には、Nb、V、Zr、Wのいずれか一種または二種以上を、選択的に、合計で0.01%以上含有させる。
REMは、MnS等の硫化物などの介在物を微細化させてHAZ靭性を改善する。この効果を発揮させる場合には、選択的に0.001%以上含有させる。しかし、REMは、0.1%を超えても効果が飽和する。したがって、REMを選択的に含有させる場合は、0.001〜0.1%の範囲とする。
本発明厚鋼板は、熱間圧延を含めて、工程自体は常法にて製造することができる。即ち、転炉等の通常の溶製法で溶製し、ついで連続鋳造法等の通常の鋳造法で所定寸法の鋼素材(スラブ)とする。鋼素材(スラブ)は、通常の厚鋼板の製造方法通り、加熱後、熱間圧延を行ない、圧延方向に沿う集合組織の発達を阻止して、熱間圧延終了時において再結晶させた組織とする。熱間圧延終了後の鋼板は水焼き入れを施す。その後、鋼板の焼戻しを行ない製品厚鋼板とする。
上記試料からJIS4A号試験片を採取して、JISZ2241に準じた引張試験を行い鋼板の引張強度(TS:MPa)、および均一伸び(EL:荷重が最大値から5%低下した時の歪み量uE(5%down)を求めた。更に、TS×ELの強度−延性バランスも求めた。ここで、強度−延性バランス(MPa%)は、14000以上であるものが優れると評価した。
板厚t/4の深さ部分からシャルピー試験片を切り出し、JISZ2242に準じたシャルピー衝撃試験を行い、0℃での靱性(vE0 :J)を測定した。そしてvE0 が110J以上の場合を母材靭性に優れていると評価した。
上記試料から切り出した試験片(サイズ12.5mm×32mm×55mm)を1400℃および1200℃に加熱し、該温度で5秒間保持した後、800℃から500℃までを730秒間で冷却する熱サイクル(5kJ/mmの入熱でSAW溶接したときのHAZの熱履歴に相当)を施した。これら各試験片からシャルピー試験片を採取して、JISZ2242に準じたシャルピー衝撃試験を行い、0℃での靱性(vE0 :J)を測定した。そしてvE0 が100J以上の場合を溶接継手靭性に優れていると評価した。
Claims (6)
- 質量%で、C:0.01〜0.10%、Si:0.05〜2.0%、Mn:1.5〜7.0%、Al:0.1%以下(0%を含まない)、Ti:0.002〜0.1%、N:0.001〜0.01%、を各々含有し、残部が鉄および不可避不純物である厚鋼板であって、厚鋼板組織における残留γの分率が1.0〜30体積%であり、ポリゴナルフェライトの分率が0〜26体積%であり、残部ベイナイトからなるものであり、かつ、この残留γの分率が下記KTP値を満たすものであることを特徴とする厚鋼板。
ここでKTP値=−3.14×103 +163×〔γR 分率〕+5.09×105 ×(1/Ms〔γR 〕)で表され、0≦KTP値≦2730である。
但し、Ms〔γR 〕は、残留γのMs点(マルテンサイト変態開始温度)で、
Ms〔γR 〕=550−361〔%C(γR )〕−39〔%Mn〕−20〔%Cr〕−17〔%Ni〕−10〔%Cu〕−5〔%Mo〕で表される。
但し、%C(γR )は残留γ中のC量である。 - 前記厚鋼板が、更に、Cr、Cu、Moのいずれか一種または二種以上を、合計で0.2〜5%含有する請求項1に記載の厚鋼板。
- 前記厚鋼板が、更に、B:0.0005〜0.0050%を含有する請求項1また2に記載の厚鋼板。
- 前記厚鋼板が、更に、Nb、V、Zr、Wのいずれか一種または二種以上を、合計で0.01〜0.5%含有する請求項1乃至3のいずれか1項に記載の厚鋼板。
- 前記厚鋼板が、更に、REMを0.001〜0.1%含有する請求項1乃至4のいずれか1項に記載の厚鋼板。
- 請求項1〜5に記載のいずれかの成分組成からなる鋼素材を、加熱して熱間圧延後に強制冷却を行ない、その後、(Thold−Ae1 )/(Ae3−Ae1 )×100が5〜50の範囲となる加熱温度Tholdに加熱して保持する熱処理を行なうことを特徴とする厚鋼板の製造方法。
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