JP5135559B2 - 電子ビーム溶接継手及び電子ビーム溶接用鋼材とその製造方法 - Google Patents
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Description
本願は、2010年11月22日に、日本に出願された特願2010−260485号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
電子ビーム溶接焼入れ性指標CeEB=C+(9/40)Mn+(1/15)Cu+(1/15)Ni+(1/5)Cr+(1/5)Mo+(1/5)V ・・・(式1)
ここで、C、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、及び、Vは、それぞれ、所定の鋼材の組成中の各元素の質量%。
電子ビーム溶接焼入れ性指標CeEB=C+(9/40)Mn+(1/15)Cu+(1/15)Ni+(1/5)Cr+(1/5)Mo+(1/5)V ・・・(式1)
ここで、C、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、及び、Vは、それぞれ、所定の鋼材の組成中の各元素の質量%。
ここで、C、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、及び、Vは、それぞれ、電子ビーム溶接継手の母材、つまり、電子ビーム溶接継手に用いる鋼材における各成分の含有量(質量%)である。
なお、本発明の実施形態に従って一般的な条件で電子ビーム溶接を行うと、その過程において、溶接金属部では、鋼材のO量の内、約半分程度が失われる場合が多い。従って、鋼材のO量が0.0035%以下のとき、溶接後の継手において、溶接金属中のO量は約0.0020%以下となる場合が多い。溶接金属のO量を、20ppm未満、18ppm以下又は17ppm以下としてもよい。溶接金属のO量の下限を設ける必要はないが、8ppm以上、10ppm以上又は12ppm以上としても、差し支えない。
ここで、C、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、及び、Vは、それぞれ、鋼材成分の鋼材中の含有量(質量%)である。
なお、これらの成分のうちいずれかが鋼材に添加されていない場合、その元素の含有量に0を代入して(式1)を用いればよい。例えば、Cu、Ni、Cr、Mo、及び、Vがいずれも含有されない鋼材の場合、CeEBは上記(式1)に替えて下記の(式1´)を用いればよい。
CeEB=C+9/40Mn ・・・(式1´)
ただし、Cu、Ni、Cr、Mo、及び、Vが不可避的不純物として含有している場合には、(式1)によりCeEBを計算することが好ましい。
なお、粗大な酸化物数の測定方法は、例えば、鋼材の板厚方向の中央部の断面試料を用いてFE−SEM(Field Emission Scanning Electron Microscope)による測定を行う。
またTi含有酸化物数の測定方法は、例えば、鋼材の板厚方向の中央部の断面試料を用いてFE−TEM(Field Emission Transmission Electron Microscope)による測定を行う。さらに、抽出レプリカ膜を作成してTEMで観察し、EDX法(Energy Dispersive X−ray Spectrometry)で測定されるTiの重量比が10%以上である粒子について、Tiを10%以上含有する酸化物であると判定する。
0.5≦δWM/δBM≦1.1 ・・・(式2)
0.5≦δHAZ/δBM≦1.1 ・・・(式3)
CR:制御圧延(強度・靭性に最適な温度での圧延)
ACC:加速冷却(制御圧延後に400〜600℃の温度域まで水冷)
DQT:圧延直後に焼入れ−焼き戻し処理
靭性値(CTOD値)が1.0mm以上となった場合は、鋼材が延性破壊したものとみなし、靭性値を1.0mmとして計算を行った。
加工熱処理欄の凡例は、以下の通りである。
CR:制御圧延(強度・靭性に最適な温度での圧延)
ACC:加速冷却(制御圧延後に400〜600℃の温度域まで水冷)
DQT:圧延直後に焼入れ−焼き戻し処理
靭性値(CTOD値)が1.0mm以上となった場合は、鋼材が延性破壊したものとみなし、靭性値を1.0mmとして計算を行った。δcの目標値は0.5mm以上とし、0.5mm以上を合格と判定した。
Claims (6)
- 鋼材が電子ビームで溶接された電子ビーム溶接継手であって、前記鋼材の組成が、質量%で、
C:0.02%〜0.10%、
Si:0.03%〜0.30%、
Mn:1.5%〜2.5%、
Ti:0.005%〜0.015%、
N:0.0020%〜0.0060%、
O:0.0010%〜0.0035%、
Nb:0%〜0.020%、
V:0%〜0.030%、
Cr:0%〜0.50%、
Mo:0%〜0.50%、
Cu:0%〜0.25%、
Ni:0%〜0.50%、及び、
B:0%〜0.0030%を含有し、
S:0.010%以下に制限し、
P:0.015%以下に制限し、
Al:0.004%以下に制限し、
残部が鉄及び不可避的不純物からなり、
下記の式1で定義する指標値CeEBが0.49%〜0.60%であり、
前記鋼材の前記指標値CeEBに対する質量%で表した前記鋼材のC量の比であるC/CeEBが0.04〜0.18であって、
前記鋼材の板厚方向に沿った断面の板厚中心部において、円相当径が1.0μm以上の酸化物の数が20個/mm2以下であり、
前記板厚中心部において、Tiを10%以上含有する円相当径が0.05μm以上0.5μm未満の酸化物の数が1×103〜1×105個/mm2であることを特徴とする電子ビーム溶接継手。
電子ビーム溶接焼入れ性指標CeEB=C+(9/40)Mn+(1/15)Cu+(1/15)Ni+(1/5)Cr+(1/5)Mo+(1/5)V ・・・(式1)
ここで、C、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、及び、Vは、それぞれ、所定の鋼材の組成中の各元素の質量%。 - 前記鋼材の厚さが45〜150mmであることを特徴とする請求項1に記載の電子ビーム溶接継手。
- 溶接金属のCTOD値をδWM、溶接熱影響部のCTOD値をδHAZ、及び、前記鋼材のCTOD値をδBMと定義すると、
0.5≦δWM/δBM≦1.1、及び
0.5≦δHAZ/δBM≦1.1、
を満足することを特徴とする請求項1又は2に記載の電子ビーム溶接継手。 - 電子ビーム溶接用の鋼材であって、前記鋼材の組成が、質量%で、
C:0.02%〜0.10%、
Si:0.03%〜0.30%、
Mn:1.5%〜2.5%、
Ti:0.005%〜0.015%、
N:0.0020%〜0.0060%、
O:0.0010%〜0.0035%、
Nb:0%〜0.020%、
V:0%〜0.030%、
Cr:0%〜0.50%、
Mo:0%〜0.50%、
Cu:0%〜0.25%、
Ni:0%〜0.50%、及び、
B:0%〜0.0030%を含有し、
S:0.010%以下に制限し、
P:0.015%以下に制限し、
Al:0.004%以下に制限し、
残部が鉄及び不可避的不純物からなり、
前記鋼材の組成を下記の式1に代入して求められる指標値CeEBが0.49%〜0.60%であり、
前記鋼材の前記指標値CeEBに対する質量%で表した前記鋼材のC量の比であるC/CeEBが、0.04〜0.18であって、
前記鋼材の板厚方向に沿った断面の板厚中心部において、円相当径が1.0μm以上の酸化物の数が20個/mm2以下であり、
前記板厚中心部において、Tiを10%以上含有する円相当径が0.05μm以上0.5μm未満の酸化物の数が1×103〜1×105個/mm2であることを特徴とする電子ビーム溶接用鋼材。
電子ビーム溶接焼入れ性指標CeEB=C+(9/40)Mn+(1/15)Cu+(1/15)Ni+(1/5)Cr+(1/5)Mo+(1/5)V ・・・(式1)
ここで、C、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、及び、Vは、それぞれ、所定の鋼材の組成中の各元素の質量%。 - 前記鋼材の厚さが45〜150mmであることを特徴とする請求項4に記載の電子ビーム溶接用鋼材。
- 請求項4又は5に記載の電子ビーム溶接用鋼材の製造方法であって、
前記鋼材を鋳造する際、前記鋼材を、1300〜1100℃の温度域での冷却速度が9℃/min以上となるように冷却する工程と、
前記鋳造工程の後、前記鋼材を950〜1150℃に加熱し、その後、加工熱処理を施す工程と、
を有することを特徴とする電子ビーム溶接用鋼材の製造方法。
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