JP4778779B2 - 溶接熱影響部の低温靭性に優れた高張力鋼板 - Google Patents
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Description
質量%で(以下同じ)、
C :0.03〜0.07%、
Si:0.01〜0.25%、
Mn:1.20〜1.60%、
P :0.010%以下(0%を含まない)、
S :0.003%以下(0%を含まない)、
Al:0.02〜0.04%、
Nb:0.005〜0.016%、
B :0.0006〜0.0020%、
N :0.0045〜0.0090%、
Ti:0.008〜0.020%
を満たすと共に、下記式(1)を満たし、残部鉄および不可避不純物であるところに特徴を有している。
−20≦(B−NT/1.3)≦10 …(1)
{式中、BはB含有量(質量ppm)を示す。
またNTは、
N(N含有量、単位:質量ppm)とTi(Ti含有量、単位:質量ppm)の関係が、
(N−Ti/3.4)≧0である場合には、NT=(N−Ti/3.4)、
(N−Ti/3.4)<0である場合には、NT=0を示す}
Cu:0.5%以下、
Ni:0.8%以下、および
V :0.05%以下
よりなる群から選択される1種以上を下記式(2)を満たすように含んでいてもよく、更にはCa:0.003%以下(0%を含まない)を含んでいてもよい。
(Cu+Ni+60Nb+20V)≦1.4 …(2)
{式中、Cu、Ni、Nb、Vは、それぞれの元素の含有量(質量%)を示す}
(a)Cを0.07%以下、Siを0.25%以下と比較的低めに設定した上で、規定量のB、NおよびTiのバランスを最適化し、かつ一定量のNbを添加すれば、オーステナイト粒界からの粗大なフェライト(以下、単に「粒界フェライト」ということがある)の生成が十分に抑制され、オーステナイト粒内の結晶粒微細化を達成できる、
(b)更には、強度をより高めるべくCu、Ni、Vを添加する場合に、このCu、Ni、VとNbの含有量を総合的に制御すれば、HAZ靭性の劣化を抑制できる、
との着想のもとでその具体的方法を見出した。
(N−Ti/3.4)≧0である場合には、NT=(N−Ti/3.4)、
(N−Ti/3.4)<0である場合には、NT=0を示す。
以下、式(1)についても同じ}
を種々の値とした鋼板を用いて、熱サイクル試験を行い、HAZの低温靭性(vE−60)を後述する実施例の通り測定し、これらの結果を整理したものである。尚、熱サイクル試験は、溶接入熱:60kJ/cm(板厚12mm)を想定して、1400℃×5secに加熱保持後、800℃から500℃までを150secで冷却した。
−20≦(B−NT/1.3)≦10 …(1)
Bは、BNを生成することによりHAZ靭性に有害な固溶Nを固定する上、粒内フェライトの生成を促進する作用を有する。また固溶Bは、粒界フェライトの粗大化およびフェライトサイドプレートの生成を抑制し、オーステナイト粒内の結晶粒を微細化する効果も有する。該作用効果を十分発揮させるには、Bを0.0006%以上含有させる必要がある。一方、Bが多過ぎると、過剰の固溶Bの作用により結晶が一定方向に形成され、HAZ靭性が却って劣化する。よってB量は、0.0020%以下に抑える。
Nは、TiやAl等の元素と窒化物を形成してHAZ靭性を向上させる元素であるため、0.0045%以上、好ましくは0.0060%以上含んでいてもよい。尚、固溶Nは、HAZの靭性を劣化させる原因となる。全窒素量の増加により、先述の窒化物は増加するが固溶Nも過剰となるため、本発明ではN量を0.0090%以下に抑える。
Tiは、TiN系析出物を生成して粒内フェライトの生成を促進すると共に、オーステナイト粒の粗大化抑制にも有効な元素である。また、高降伏強度化に寄与する元素でもある。こうした作用を有効に発揮させるには、Tiを0.008%以上含有させる必要があり、好ましくは0.012%以上である。しかし、Tiを過剰に含有させると、却ってHAZ靭性の低下を招くため0.020%以下とする。
Mnは、SをMnSとして捕捉し、SによるHAZ靭性の劣化を抑制するのに有用な元素である。また、焼入れ性を高めて鋼板の高強度化(高TS化と高YS化)に寄与する元素でもある。こうした作用を有効に発揮させるには、Mnを1.20%以上含有させる必要がある。しかし、Mn量が過剰になるとHAZ靭性が却って劣化するため、1.60%以下に抑える。
Pは、HAZ靭性を劣化させる元素であるため極力低減する必要があり、本発明では0.010%以下に抑える。
Sは、粗大な硫化物を生成してHAZ靭性を劣化させる元素である。よって極力低減する必要があり、本発明では0.003%以下に抑える。
Alは、脱酸剤として使用されると共に、AlN系析出物を生成して大入熱溶接時のHAZ靭性を向上させる元素であり、本発明では0.02%以上含有させる。しかしAl量が過剰になると、アルミナ等の酸化物系介在物が増大すると共に、MAの生成が促進されHAZ靭性が劣化するので、0.04%以下に抑える。
Ni:0.8%以下、および
V :0.05%以下
よりなる群から選択される1種以上(但し、下記式(2)の範囲内とする)。
(Cu+Ni+60Nb+20V)≦1.4 …(2)
{式中、Cu、Ni、Nb、Vは、それぞれの元素の含有量(質量%)を示す}〉
Cu、Ni、Vは、いずれも強度確保に有用な元素である。Cuは、固溶強化および析出強化により強度(TSとYS)を高めるのに有効な元素である。しかし過剰に含有させると、熱間加工性を阻害させるため0.5%以下に抑える。
(Cu+Ni+60Nb+20V)≦1.4(%) …(2)
{式中、Cu、Ni、Nb、Vは、それぞれの元素の含有量(質量%)を示す}
Caは、HAZ靭性に悪影響を及ぼすSをCaSとして固定すると共に、非金属介在物を粒状に形態制御して靭性を向上させるのに有効な元素である。この様な効果を十分発揮させるには、Caを0.0010%以上含有させることが好ましいが、過剰に含有させても、これらの効果は飽和しHAZ靭性が却って劣化する。よってCa含有量は、0.003%以下とすることが好ましい。
によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
各鋼板の全厚から、圧延方向に対して直角の方向にJIS Z 2201の1B試験片を採取して、JISZ 2241の要領で引張試験を行ない、降伏強度(YS)及び引張強度(TS)を測定した。そして、引張強度が440MPa以上のものを高張力であると評価した。
上記鋼板を用いた片面サブマージアーク溶接をFCB法で実施した。FCB法は銅板の上に裏当てフラックスを敷き、開先裏面に押し当て、表面片側から裏ビードを形成しながら溶接を完了させる方法であり、造船等の板継ぎ溶接で一般的に適用されている。開先形状を図3[(a)は板厚12mmの場合、(b)は板厚30mmの場合]に示す。溶接材料は、下記の低温用鋼溶接材料(神戸製鋼所製)を使用し、図4および表3の溶接条件で溶接継手を作製した。
〈溶接材料〉
・ワイヤ;US−255
・表フラックス;PFI−50LT
・裏当てフラックス;MF−1R
Claims (2)
- 質量%で(以下同じ)、
C :0.03〜0.06%、
Si:0.01〜0.25%、
Mn:1.20〜1.60%、
P :0.010%以下(0%を含まない)、
S :0.003%以下(0%を含まない)、
Al:0.02〜0.04%、
Nb:0.005〜0.008%、
B :0.0006〜0.0020%、
N :0.0045〜0.0090%、
Ti:0.008〜0.020%、
Ca:0.003%以下(0%を含まない)
を満たすと共に、下記式(1)を満たし、残部鉄および不可避不純物であることを特徴とする溶接熱影響部の低温靭性に優れた高張力鋼板。
−20≦(B−NT/1.3)≦10 …(1)
{式中、BはB含有量(質量ppm)を示す。
またNTは、
N(N含有量、単位:質量ppm)とTi(Ti含有量、単位:質量ppm)の関係が、(N−Ti/3.4)≧0である場合には、NT=(N−Ti/3.4)、
(N−Ti/3.4)<0である場合には、NT=0を示す} - 更に、
Cu:0.5%以下、
Ni:0.8%以下、および
V :0.05%以下
よりなる群から選択される1種以上を下記式(2)を満たすように含む請求項1に記載の鋼板。
(Cu+Ni+60Nb+20V)≦1.4 …(2)
{式中、Cu、Ni、Nb、Vは、それぞれの元素の含有量(質量%)を示す}
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