JP7315874B2 - 厚鋼板 - Google Patents
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Description
(1)質量%で、
C:0.050~0.130%、
Si:0.100~0.600%、
Mn:1.100~1.800%、
P:0.0200%以下、
S:0.0100%以下、
Mo:0.050~0.500%、
V:0.005~0.100%、
Nb:0~0.100%、
Al:0.001~0.120%(ただし、[Al]×[N]<3.2×10-4の場合にはAl:0.001~0.080%、ここで、[Al]及び[N]はそれぞれAl及びNの含有量(質量%)である)、
B:0~0.0030%、
N:0.0100%以下、
O:0.0100%以下、
Cu:0~0.500%、
Ni:0~0.800%、
Cr:0~0.50%、
W:0~0.50%、
Ti:0~0.100%(ただし、B含有量が0.0003%以上の場合にはTi:0.005~0.100%)、
Sn:0~0.050%、
Ca:0~0.0050%、
Mg:0~0.0050%、
REM:0~0.0100%、並びに
残部:Fe及び不純物からなる化学組成を含み、
方位差15°以上の境界で囲まれた結晶粒の粗大粒径が45μm以下であり、かつ前記結晶粒の平均粒径が25μm以下である組織を含み、
580~730MPaの引張強度を有し、
70mm以上の板厚を有することを特徴とする、厚鋼板。
(2)400MPa以上の降伏強度を有することを特徴とする、上記(1)に記載の厚鋼板。
(3)前記化学組成が、質量%で、
C:0.050~0.130%、
Si:0.100~0.600%、
Mn:1.100~1.800%、
P:0.0200%以下、
S:0.0100%以下、
Mo:0.050~0.500%、
V:0.005~0.100%、
Nb:0.005~0.100%、
Al:0.001~0.080%、
B:0.0003%未満、
N:0.0100%以下、
O:0.0100%以下、
Cu:0~0.500%、
Ni:0~0.800%、
Cr:0~0.50%、
W:0~0.50%、
Ti:0~0.100%、
Sn:0~0.050%、
Ca:0~0.0050%、
Mg:0~0.0050%、
REM:0~0.0100%、並びに
残部:Fe及び不純物からなることを特徴とする、上記(1)又は(2)に記載の厚鋼板。
(4)前記化学組成が、質量%で、
Cu:0.050~0.500%、
Ni:0.100~0.800%、
Cr:0.05~0.50%、
W:0.05~0.50%、
Ti:0.005~0.100%、
Sn:0.005~0.050%、
Ca:0.0005~0.0050%、
Mg:0.0005~0.0050%、及び
REM:0.0005~0.0100%
からなる群から選択される1種又は2種以上を含むことを特徴とする、上記(3)に記載の厚鋼板。
(5)前記化学組成が、質量%で、
C:0.050~0.130%、
Si:0.100~0.600%、
Mn:1.100~1.800%、
P:0.0200%以下、
S:0.0100%以下、
Mo:0.050~0.500%、
V:0.005~0.100%、
Nb:0.005~0.100%、
Al:0.001~0.080%、
B:0.0003~0.0030%、
N:0.0100%以下、
O:0.0100%以下、
Cu:0~0.500%、
Ni:0~0.800%、
Cr:0~0.50%、
W:0~0.50%、
Ti:0.005~0.100%、
Sn:0~0.050%、
Ca:0~0.0050%、
Mg:0~0.0050%、
REM:0~0.0100%、並びに
残部:Fe及び不純物からなることを特徴とする、上記(1)又は(2)に記載の厚鋼板。
(6)前記化学組成が、質量%で、
Cu:0.050~0.500%、
Ni:0.100~0.800%、
Cr:0.05~0.50%、
W:0.05~0.50%、
Sn:0.005~0.050%、
Ca:0.0005~0.0050%、
Mg:0.0005~0.0050%、及び
REM:0.0005~0.0100%
からなる群から選択される1種又は2種以上を含むことを特徴とする、上記(5)に記載の厚鋼板。
(7)前記化学組成が、質量%で、
C:0.050~0.130%、
Si:0.100~0.600%、
Mn:1.100~1.800%、
P:0.0200%以下、
S:0.0100%以下、
Mo:0.050~0.500%、
V:0.005~0.100%、
Nb:0~0.100%、
Al:0.081~0.120%、
B:0.0003%未満、
N:0.0100%以下、
O:0.0100%以下、
Cu:0~0.500%、
Ni:0~0.800%、
Cr:0~0.50%、
W:0~0.50%、
Ti:0~0.100%、
Sn:0~0.050%、
Ca:0~0.0050%、
Mg:0~0.0050%、
REM:0~0.0100%、並びに
残部:Fe及び不純物からなり、
[Al]×[N]≧3.2×10-4(ここで、[Al]及び[N]はそれぞれAl及びNの含有量(質量%)である)を満足することを特徴とする、上記(1)又は(2)に記載の厚鋼板。
(8)前記化学組成が、質量%で、
Nb:0.005~0.100%、
Cu:0.050~0.500%、
Ni:0.100~0.800%、
Cr:0.05~0.50%、
W:0.05~0.50%、
Ti:0.005~0.100%、
Sn:0.005~0.050%、
Ca:0.0005~0.0050%、
Mg:0.0005~0.0050%、及び
REM:0.0005~0.0100%
からなる群から選択される1種又は2種以上を含むことを特徴とする、上記(7)に記載の厚鋼板。
(9)前記化学組成が、質量%で、
C:0.050~0.130%、
Si:0.100~0.600%、
Mn:1.100~1.800%、
P:0.0200%以下、
S:0.0100%以下、
Mo:0.050~0.500%、
V:0.005~0.100%、
Al:0.001~0.080%、
N:0.0100%以下、
O:0.0100%以下、
Cu:0~0.500%、
Ni:0~0.800%、
Cr:0~0.50%、
W:0~0.50%、
Ti:0.005~0.100%、
Sn:0~0.050%、
Ca:0~0.0050%、
Mg:0~0.0050%、
REM:0~0.0100%、並びに
残部:Fe及び不純物からなることを特徴とする、上記(1)又は(2)に記載の厚鋼板。
(10)前記化学組成が、質量%で、
Cu:0.050~0.500%、
Ni:0.100~0.800%、
Cr:0.05~0.50%、
W:0.05~0.50%、
Sn:0.005~0.050%、
Ca:0.0005~0.0050%、
Mg:0.0005~0.0050%、及び
REM:0.0005~0.0100%
からなる群から選択される1種又は2種以上を含むことを特徴とする、上記(9)に記載の厚鋼板。
本発明の厚鋼板は、高強度の厚鋼板、より具体的には580~730MPaの引張強度、特には溶接後熱処理(PWHT)に相当する650℃×15時間の熱処理を行った場合に580~730MPaの引張強度を有する厚鋼板において、結晶粒を微細化してPWHT後の低温靭性を向上させたものである。ここで、本発明において、結晶粒とは、電子線後方散乱回折法(EBSD)で結晶方位を測定した場合に、隣接する粒の方位差が15°以上の境界で囲まれた領域をいうものである。また、後で詳しく説明するが、本発明において、粗大粒径及び平均粒径とは、上記EBSDによって測定された各結晶粒の円相当直径等に基づいて算出される粒径をいうものである。本発明の厚鋼板は、以下に示す具体的な実施形態によって実現することが可能である。以下、本発明の厚鋼板を実現するための具体的な実施形態1~4についてより詳しく説明するが、これらの説明は、本発明の好ましい実施形態の単なる例示を意図するものであって、本発明をこのような特定の実施形態に限定することを意図するものではない。
本発明の実施形態1に係る厚鋼板は、質量%で、
C:0.050~0.130%、
Si:0.100~0.600%、
Mn:1.100~1.800%、
P:0.0200%以下、
S:0.0100%以下、
Mo:0.050~0.500%、
V:0.005~0.100%、
Nb:0.005~0.100%、
Al:0.001~0.080%、
B:0.0003%未満、
N:0.0100%以下、
O:0.0100%以下、
Cu:0~0.500%、
Ni:0~0.800%、
Cr:0~0.50%、
W:0~0.50%、
Ti:0~0.100%、
Sn:0~0.050%、
Ca:0~0.0050%、
Mg:0~0.0050%、
REM:0~0.0100%、並びに
残部:Fe及び不純物からなる化学組成を含み、
方位差15°以上の境界で囲まれた結晶粒の粗大粒径が45μm以下であり、かつ前記結晶粒の平均粒径が25μm以下である組織を含み、
580~730MPaの引張強度を有し、
70mm以上の板厚を有することを特徴としている。
T=4500/(2-log[Nb])-200 ・・・式1
ここで、[Nb]はNb含有量(質量%)である。
炭素(C)は、母材の強度確保のために必要な元素であり、ピン止め粒子であるNbCNを構成する元素でもある。これらの効果を十分に得るために、C含有量は0.050%以上とする。C含有量は0.060%以上、0.070%以上又は0.080%以上であってもよい。一方で、Cを過度に含有すると、母材に加え、溶接熱影響部(HAZ)、中でも溶融線(FL)近傍のHAZの靭性劣化が顕著となる場合があり、また強度が過大となる傾向もある。したがって、C含有量は0.130%以下とする。C含有量は0.120%以下、0.110%以下又は0.100%以下であってもよい。
ケイ素(Si)は脱酸元素であり、強度の向上にも寄与する元素である。これらの効果を十分に得るために、Si含有量は0.100%以上とする。Si含有量は0.150%以上、0.200%以上又は0.250%以上であってもよい。一方で、Siを過度に含有すると、島状マルテンサイトが生成し、靭性が低下する場合がある。したがって、Si含有量は0.600%以下とする。Si含有量は0.500%以下、0.400%以下又は0.350%以下であってもよい。
マンガン(Mn)は脱酸元素であり、焼入れ性を向上させる元素でもある。母材及びHAZの強度を十分に確保するために、Mn含有量は1.100%以上とする。Mn含有量は1.200%以上、1.250%以上又は1.350%以上であってもよい。一方で、Mnを過度に含有すると、偏析が増大し、焼入れ性が過剰となるため、強度が過度に上昇して靱性が低下する。したがって、Mn含有量は1.800%以下とする。Mn含有量は1.700%以下、1.650%以下又は1.600%以下であってもよい。
リン(P)は不純物であり、粒界に偏析して靭性を低下させる。このため、P含有量は0.0200%以下とする。P含有量は、好ましくは0.0150%以下、より好ましくは0.0100%以下、最も好ましくは0.0080%以下である。P含有量は少ないほど好ましいため、下限は特に規定しない。しかしながら、製造コストの観点から、P含有量は0.0001%以上、0.0005%以上又は0.0010%以上であってもよい。
硫黄(S)は不純物であり、中心偏析を助長し、脆性破壊の起点となる延伸形状のMnSが生成する原因となることがある。このため、S含有量は0.0100%以下とする。S含有量は、好ましくは0.0080%、より好ましくは0.0060%、最も好ましくは0.0050%以下である。S含有量は少ないほど好ましいため、下限は特に規定しない。しかしながら、製造コストの観点から、S含有量は0.0001%以上、0.0005%以上又は0.0010%以上であってもよい。
モリブデン(Mo)は、母材の強度と靱性を向上させる元素である。このような効果を十分に得るために、Mo含有量は0.050%以上とする。Mo含有量は0.100%以上、0.150%以上又は0.200%以上であってもよい。一方で、Moを過度に含有すると、母材の強度が過剰に上昇して靱性を損なうことがある。このため、Mo含有量は0.500%以下とする。Mo含有量は0.450%以下、0.400%以下又は0.350%以下であってもよい。
バナジウム(V)は、焼戻工程及び溶接後熱処理工程で炭窒化物を析出し、母材の強度の向上に寄与する元素である。このような効果を十分に得るために、V含有量は0.005%以上とする。V含有量は0.010%以上、0.015%以上又は0.020%以上であってもよい。一方で、Vを過度に含有させても効果が飽和し、靱性劣化を招くことがある。このため、V含有量は0.100%以下とする。V含有量は0.080%以下、0.060%以下又は0.040%以下であってもよい。
ニオブ(Nb)は、NbCNの形態におけるピン止め効果により組織を微細化し、低温靱性を向上させる元素である。このような効果を得るためには、Nb含有量は0.005%以上である必要がある。Nb含有量は、好ましくは0.010%以上、より好ましくは0.015%以上、最も好ましくは0.020%以上である。一方で、Nbを過度に含有させてもピン止め効果が飽和するとともに、粗大な炭化物や窒化物の析出による靱性劣化を招くことがある。このため、Nb含有量は0.100%以下とする。Nb含有量は0.080%以下、0.070%以下又は0.050%以下であってもよい。
アルミニウム(Al)は脱酸元素であり、セメンタイト生成を抑制する元素でもある。さらに、Alはピン止め粒子AlNとして細粒化に寄与する。これらの効果の少なくとも1つを得るために、Al含有量は0.001%以上とする。Al含有量は0.015%以上、0.020%以上又は0.025%以上であってもよい。一方で、Alを過度に含有すると、介在物が多くなり、靱性低下を招くことがある。このため、Al含有量は0.080%以下とする。Al含有量は0.070%以下、0.060%以下又は0.050%以下であってもよい。
ホウ素(B)は粒界に偏析して焼入れ性を高める元素である。しかしながら、Bを過度に含有すると、強度が高くなりすぎたり、上部ベイナイトの形成が促進させて靭性の低下を招いたりすることがある。このため、B含有量は0.0003%未満とする。B含有量は0.0002%以下、0.0001%以下又は0%であってもよい。
窒素(N)は窒化物を形成する元素であり、過度に含有すると粗大な窒化物が生成し、靭性が低下する原因となる。このため、N含有量は0.0100%以下とする。N含有量は、好ましくは0.0080%以下、より好ましくは0.0060%以下、最も好ましくは0.0050%以下である。一方で、Nを過度に低減すると、脱窒コストがかかり、さらにはピン止め粒子であるNbCNを十分に形成できない場合がある。したがって、N含有量は0.0003%以上であることが好ましく、0.0005%以上、0.0010%以上又は0.0015%以上であってもよい。
酸素(O)は不純物であり、このため0.0100%以下とする。O含有量は、好ましくは0.0060%以下、より好ましくは0.0040%以下、最も好ましくは0.0030%以下である。Oは可能な限り低減することが好ましいが、脱酸コストの観点から、O含有量は0.0001%以上、0.0002%以上、又は0.0003%以上であってもよい。
銅(Cu)は、強度の上昇に寄与する元素である。Cu含有量は0%であってもよいが、このような効果を得るためには、Cu含有量は0.050%以上であることが好ましい。Cu含有量は0.150%以上、0.200%以上又は0.250%以上であってもよい。一方で、Cuを過度に含有すると、母材の靱性が低下することがある。このため、Cu含有量は0.500%以下とする。Cu含有量を0.450%以下、0.400%以下又は0.350%以下であってもよい。
ニッケル(Ni)は、靱性を確保するために有効な元素である。Ni含有量は0%であってもよいが、このような効果を得るためには、Ni含有量は0.100%以上であることが好ましい。Ni含有量は0.200%以上、0.250%以上又は0.300%以上であってもよい。一方で、Niを過度に含有すると、製造コストが上昇するのに加えて、焼入れ性が過剰となり却って母材の靱性が低下することがある。このため、Ni含有量は0.800%以下とする。Ni含有量は0.700%以下、0.650%以下又は0.600%以下であってもよい。
クロム(Cr)は、耐炭酸ガス腐食性や焼入れ性の向上に寄与し、強度に影響を与える元素である。Cr含有量は0%であってもよいが、これらの効果を得るためには、Cr含有量は0.05%以上であることが好ましい。Cr含有量は0.10%以上、0.15%以上又は0.20%以上であってもよい。一方で、Crを過度に含有すると、HAZの靱性が低下することがある。このため、Cr含有量は0.50%以下とする。Cr含有量は0.45%以下、0.40%以下又は0.35%以下であってもよい。
タングステン(W)は、耐食性向上に寄与し、強度に影響を与える元素である。W含有量は0%であってもよいが、これらの効果を得るためには、W含有量は0.05%以上であることが好ましい。W含有量は0.10%以上、0.15%以上又は0.20%以上であってもよい。一方で、Wを過度に含有すると、HAZの靱性が低下することがある。このため、W含有量は0.50%以下とする。W含有量は0.45%以下、0.40%以下又は0.35%以下であってもよい。
チタン(Ti)は、脱酸に利用すると、Al、Ti、Mnからなる酸化物相を形成し、組織を微細化し強度に影響を与える効果が得られる。Ti含有量は0%であってもよいが、上記の効果を得るためには、Ti含有量は0.005%以上であることが好ましい。Ti含有量は0.010%以上、0.015%以上又は0.020%以上であってもよい。一方で、Tiを過度に含有すると、Ti酸化物やTi-Al酸化物が形成されて分散密度が低下し、小入熱の溶接熱影響部の組織を微細化する効果が低下することがある。このため、Ti含有量は0.100%以下とする。Ti含有量は0.080%以下、0.060%以下又は0.050%以下であってもよい。
スズ(Sn)は、強度に影響を与える元素である。Sn含有量は0%であってもよいが、この効果を得るためには、Sn含有量は0.005%以上であることが好ましい。Sn含有量は0.010%以上、0.015%以上又は0.020%以上であってもよい。一方で、Snを過度に含有すると、靱性が低下することがある。このため、Sn含有量は0.050%以下とする。Sn含有量は0.045%以下、0.040%以下又は0.035%以下であってもよい。
カルシウム(Ca)は、酸化物や硫化物の形態を制御する元素である。Ca含有量は0%であってもよいが、このような効果を得るためには、0.0001%以上であることが好ましい。Ca含有量は0.0005%以上、0.0010%以上又は0.0015%以上であってもよい。Caを過度に含有すると、上記の効果が飽和し、介在物の形成によって靭性を損なうことがある。このため、Ca含有量は0.0050%以下とする。Ca含有量は0.0045%以下、0.0040%以下又は0.0035%以下であってもよい。
マグネシウム(Mg)は、酸化物や硫化物の形態を制御する元素である。Mg含有量は0%であってもよいが、このような効果を得るためには、0.0001%以上であることが好ましい。Mg含有量は0.0005%以上、0.0010%以上又は0.0015%以上であってもよい。Mgを過度に含有すると、上記の効果が飽和し、介在物の形成によって靭性を損なうことがある。このため、Mg含有量は0.0050%以下とする。Mg含有量は0.0045%以下、0.0040%以下又は0.0035%以下であってもよい。
希土類金属(REM)は、酸化物や硫化物の形態を制御する元素である。REM含有量は0%であってもよいが、このような効果を得るためには、0.0001%以上であることが好ましい。REM含有量は0.0005%以上、0.0010%以上又は0.0015%以上であってもよい。REMを過度に含有すると、上記の効果が飽和し、介在物の形成によって靭性を損なうことがある。このため、REM含有量は0.0100%以下とする。REM含有量は0.0080%以下、0.0060%以下又は0.0040%以下であってもよい。
なお、本明細書におけるREMとは、原子番号21番のスカンジウム(Sc)、原子番号39番のイットリウム(Y)、及び、ランタノイドである原子番号57番のランタン(La)~原子番号71番のルテチウム(Lu)からなる群から選択される1種以上の元素であり、REM含有量はこれら元素の合計含有量である。
炭素当量(Ceq)は焼入れ性の指標である。一般的には、Ceqが高くなるほど、厚鋼板の引張強度が高くなる傾向があり、一方で、Ceqが低くなるほど、焼入れ性が低下するため、当該厚鋼板の引張強度が低下する傾向がある。本実施形態においては、Ceqは下記式2によって算出する。
Ceq=[C]+[Mn]/6+([Cu]+[Ni])/15+([Cr]+[Mo]+[V])/5 ・・・式2
式中、[C]、[Mn]、[Cu]、[Ni]、[Cr]、[Mo]及び[V]は各元素の含有量(質量%)であり、元素を含有しない場合は0である。本実施形態においては、化学組成を上で説明した範囲内とすることで適切な引張強度を達成することが可能である。したがって、厚鋼板のCeqは特に限定されないが、一般的には0.370~0.600である。例えば、Ceqは、0.400以上若しくは0.450以上であってもよく、及び/又は0.550以下若しくは0.500以下であってもよい。
厚鋼板中の粗大な組織は脆性破壊の起点となるため、一般に当該厚鋼板の靱性、特には低温靭性を低下させる。これに関連して、本実施形態によれば、厚鋼板において顕著に改善された低温靭性を達成するために、方位差15°以上の境界で囲まれた結晶粒の粗大粒径を45μm以下とする。結晶粒の粗大粒径は、好ましくは40μm以下、より好ましくは35μm以下、最も好ましくは30μm以下である。結晶粒の粗大粒径は小さいほど好ましいため、下限は特に規定しない。しかしながら、一般的には、結晶粒の粗大粒径は5μm以上又は8μm以上であってよい。
低温靱性の向上には結晶粒の粗大粒径だけでなく、当該結晶粒の平均粒径も所定の範囲とすることが重要である。具体的には、結晶粒の粗大粒径を45μm以下とすることに加えて、当該結晶粒の平均粒径を25μm以下とすることにより、厚鋼板において組織を微細化して顕著に改善された低温靭性を達成することができる。結晶粒の平均粒径は、好ましくは20μm以下、より好ましくは15μm以下、最も好ましくは10μm以下である。結晶粒の平均粒径は小さいほど好ましいため、下限は特に規定しない。しかしながら、一般的には、結晶粒の平均粒径は1μm以上又は3μm以上であってよい。
d=Σ(ai×di)/Σai ・・・式3
結晶粒のアスペクト比は、特に限定されないが、例えば1.8以下、1.6以下又は1.5以下であってもよい。結晶粒のアスペクト比を小さくすることで、金属組織の異方性を低減することができる。本発明において、結晶粒のアスペクト比は以下のように決定される。まず、厚鋼板の板厚1/4位置のL断面(厚鋼板の圧延方向及び板厚方向に平行な断面)を鏡面研磨し、次いで電子線後方散乱回折法(EBSD)により任意の1.0mm×0.4mmの領域の結晶方位を1箇所測定し、隣接する粒の方位差が15°以上ある領域を1つの結晶粒と定義して、個々の結晶粒の圧延方向長さ及び板厚方向長さを測定し、各結晶粒のアスペクト比を算出する。算出された全ての結晶粒のアスペクト比の算術平均を「結晶粒のアスペクト比」として決定する。
本実施形態に係る厚鋼板の組織は、主としてフェライトから構成される。後で説明する厚鋼板の製造方法では、焼戻し処理について記載されているものの、このような焼戻し処理を行っても、厚鋼板の組織は主としてフェライトから構成されており、例えば組織中の焼戻しマルテンサイト及び焼戻し下部ベイナイトの含有量は合計で30%以下である。
本実施形態に係る厚鋼板は70mm以上の板厚を有する。厚鋼板の化学組成及び組織を上で説明した範囲内とすることで、このような厚い鋼板においても、高強度を維持しつつ、優れた低温靭性、特には優れたPWHT後の低温靱性を達成することが可能となる。本実施形態においては、厚鋼板の板厚は、特に限定されないが、80mm以上、90mm以上又は100mm以上であってもよい。上限は特に限定されないが、一般的には、厚鋼板の板厚は150mm以下である。
本実施形態の厚鋼板によれば、優れた機械特性、例えば高強度、より具体的には580~730MPaの引張強度(TS)を達成することができる。引張強度は好ましくは600MPa以上であり、より好ましくは650MPa以上である。引張強度は700MPa以下又は680MPa以下であってもよい。また、本実施形態の厚鋼板によれば、PWHT後においても高強度を維持することができ、例えば650℃で15時間加熱(PWHTに相当)した場合でも580~730MPaの引張強度(TS)を達成することができる。650℃で15時間加熱後の引張強度は好ましくは600MPa以上、より好ましくは650MPa以上であり、700MPa以下又は680MPa以下であってもよい。さらに、本実施形態の厚鋼板によれば、同様にPWHTの有無にかかわらず優れた降伏強度(YS)を達成することが可能である。より具体的には、本実施形態の厚鋼板は、650℃で15時間加熱(PWHTに相当)した場合及びこのような加熱処理を行わない場合の両方で400MPa以上、好ましくは450MPa以上、より好ましくは500MPa以上の降伏強度を達成することができる。加えて、本実施形態の厚鋼板によれば、同様にPWHTの有無にかかわらず優れた低温靭性を達成することが可能である。より具体的には、本実施形態の厚鋼板は、650℃で15時間加熱(PWHTに相当)した場合及びこのような加熱処理を行わない場合の両方で、-35℃でのJIS4号シャルピー衝撃吸収エネルギー(vE-35)の平均値が70J以上、好ましくは100J以上、より好ましくは150J以上の低温靭性を達成することができる。本実施形態に係る厚鋼板は、上記のようにPWHT前だけでなくPWHT後においても優れた強度及び低温靭性を示すため、例えば、橋梁、建築、造船及び圧力容器等の構造体において使用するのに非常に適している。とりわけ、圧力容器用鋼板は、-10℃以下の低温領域で各種ガスを反応させるような圧力容器等の用途においても極めて有用である。
次に、実施形態1に係る厚鋼板の製造方法について説明する。以下の説明は、実施形態1に係る厚鋼板を製造するための特徴的な方法の例示を意図するものであって、当該厚鋼板を以下に説明するような製造方法によって製造されるものに限定することを意図するものではない。
まず、実施形態1において規定される化学組成を有する鋼片が、熱間圧延工程の前に均質化熱処理工程において均質化のために加熱される。粗大な組織の形成を抑制するためには、ピン止め粒子の利用及び制御が重要である。本実施形態では、ピン止め粒子としてNbCNが利用される。しかしながら、Nbは一般に正偏析部に偏析する性質を有するため、単にNbを厚鋼板中に含有させても、形成されるNbCNがピン止め粒子として有効には機能せず、負偏析部に粗大粒が形成しやすい。本実施形態においては、Nb含有量に応じた条件下で、熱間圧延の前に均質化熱処理を行うことでNb偏析を拡散させ、形成されるNbCNをピン止め粒子として有効に機能させることで粗大粒の形成、特には負偏析部での粗大粒の形成を抑制することができる。
T=4500/(2-log[Nb])-200 ・・・式1
ここで、[Nb]はNb含有量(質量%)である。
次に、鋼片は、熱間圧延工程において再加熱され、次いで一般的に圧下率50%以上で熱間圧延される。再加熱の温度は、圧延ロールの負荷を低減する観点から1000℃以上とすることが好ましく、組織の粗大化を抑制する観点から1250℃以下とすることが好ましい。
熱間圧延工程後、鋼板は一旦150℃以下まで冷却され、次いで800℃以上の温度(焼入温度)に再加熱され、次に1.0℃/s以上の平均冷却速度で200℃以下まで冷却される。このような焼入れ処理を行うことにより、組織を微細化してPWHT後であっても所望の強度(引張強度及び降伏強度)を確保するとともに低温靭性を向上させることができる。一方で、1.0℃/s未満での冷却又は200℃よりも高温での冷却停止では、十分な焼入組織を得ることができず、所望の強度を確保できない場合がある。
次に、鋼板は、中間熱処理工程において650~850℃に加熱され、次いで1.0℃/s以上の平均冷却速度で200℃以下まで冷却される。このような中間熱処理を行うことにより、軟化と繰り返し焼入れの効果で組織の微細化を促進させることができる。ただし、中間熱処理工程は、後述する焼戻工程で十分な焼戻しを行うことができる場合には省略してもよい。
最後に、鋼板は、焼戻工程において焼戻し処理され、具体的には550~700℃の焼戻温度で30分~1時間にわたり加熱される。このような焼戻し処理により、強度を適切な範囲に調整するとともに靭性の向上を図ることができる。焼戻し後の冷却速度は特に限定されず、例えば空冷によって冷却すればよい。
本発明の実施形態2に係る厚鋼板は、質量%で、
C:0.050~0.130%、
Si:0.100~0.600%、
Mn:1.100~1.800%、
P:0.0200%以下、
S:0.0100%以下、
Mo:0.050~0.500%、
V:0.005~0.100%、
Nb:0.005~0.100%、
Al:0.001~0.080%、
B:0.0003~0.0030%、
N:0.0100%以下、
O:0.0100%以下、
Cu:0~0.500%、
Ni:0~0.800%、
Cr:0~0.50%、
W:0~0.50%、
Ti:0.005~0.100%、
Sn:0~0.050%、
Ca:0~0.0050%、
Mg:0~0.0050%、
REM:0~0.0100%、並びに
残部:Fe及び不純物からなる化学組成を含み、
方位差15°以上の境界で囲まれた結晶粒の粗大粒径が45μm以下であり、かつ前記結晶粒の平均粒径が25μm以下である組織を含み、
580~730MPaの引張強度を有し、
70mm以上の板厚を有することを特徴としている。
炭素(C)は、母材の強度確保のために必要な元素であり、ピン止め粒子であるNbCNを構成する元素でもある。これらの効果を十分に得るために、C含有量は0.050%以上とする。C含有量は0.060%以上、0.070%以上又は0.080%以上であってもよい。一方で、Cを過度に含有すると、母材に加え、溶接熱影響部(HAZ)、中でも溶融線(FL)近傍のHAZの靭性劣化が顕著となる場合があり、また強度が過大となる傾向もある。したがって、C含有量は0.130%以下とする。C含有量は0.120%以下、0.110%以下又は0.100%以下であってもよい。
ケイ素(Si)は脱酸元素であり、強度の向上にも寄与する元素である。これらの効果を十分に得るために、Si含有量は0.100%以上とする。Si含有量は0.150%以上、0.200%以上又は0.250%以上であってもよい。一方で、Siを過度に含有すると、島状マルテンサイトが生成し、靭性が低下する場合がある。したがって、Si含有量は0.600%以下とする。Si含有量は0.500%以下、0.400%以下又は0.350%以下であってもよい。
マンガン(Mn)は脱酸元素であり、焼入れ性を向上させる元素でもある。母材及びHAZの強度を十分に確保するために、Mn含有量は1.100%以上とする。Mn含有量は1.200%以上、1.250%以上又は1.350%以上であってもよい。一方で、Mnを過度に含有すると、偏析が増大し、焼入れ性が過剰となるため、強度が過度に上昇して靱性が低下する。したがって、Mn含有量は1.800%以下とする。Mn含有量は1.700%以下、1.650%以下又は1.600%以下であってもよい。
リン(P)は不純物であり、粒界に偏析して靭性を低下させる。このため、P含有量は0.0200%以下とする。P含有量は、好ましくは0.0150%以下、より好ましくは0.0100%以下、最も好ましくは0.0080%以下である。P含有量は少ないほど好ましいため、下限は特に規定しない。しかしながら、製造コストの観点から、P含有量は0.0001%以上、0.0005%以上又は0.0010%以上であってもよい。
硫黄(S)は不純物であり、中心偏析を助長し、脆性破壊の起点となる延伸形状のMnSが生成する原因となることがある。このため、S含有量は0.0100%以下とする。S含有量は、好ましくは0.0080%、より好ましくは0.0060%、最も好ましくは0.0050%以下である。S含有量は少ないほど好ましいため、下限は特に規定しない。しかしながら、製造コストの観点から、S含有量は0.0001%以上、0.0005%以上又は0.0010%以上であってもよい。
モリブデン(Mo)は、母材の強度と靱性を向上させる元素である。このような効果を十分に得るために、Mo含有量は0.050%以上とする。Mo含有量は0.100%以上、0.150%以上又は0.200%以上であってもよい。一方で、Moを過度に含有すると、母材の強度が過剰に上昇して靱性を損なうことがある。このため、Mo含有量は0.500%以下とする。Mo含有量は0.450%以下、0.400%以下又は0.350%以下であってもよい。
バナジウム(V)は、焼戻工程及び溶接後熱処理工程で炭窒化物を析出し、母材の強度の向上に寄与する元素である。このような効果を十分に得るために、V含有量は0.005%以上とする。V含有量は0.010%以上、0.015%以上又は0.020%以上であってもよい。一方で、Vを過度に含有させても効果が飽和し、靱性劣化を招くことがある。このため、V含有量は0.100%以下とする。V含有量は0.080%以下、0.060%以下又は0.040%以下であってもよい。
ニオブ(Nb)は、NbCNの形態におけるピン止め効果により組織を微細化し、低温靱性を向上させる元素である。このような効果を得るためには、Nb含有量は0.005%以上である必要がある。Nb含有量は、好ましくは0.010%以上、より好ましくは0.015%以上、最も好ましくは0.020%以上である。一方で、Nbを過度に含有させてもピン止め効果が飽和するとともに、粗大な炭化物や窒化物の析出による靱性劣化を招くことがある。このため、Nb含有量は0.100%以下とする。Nb含有量は0.080%以下、0.070%以下又は0.050%以下であってもよい。
アルミニウム(Al)は脱酸元素であり、セメンタイト生成を抑制する元素でもある。さらに、Alはピン止め粒子AlNとして細粒化に寄与する。これらの効果の少なくとも1つを得るために、Al含有量は0.001%以上とする。Al含有量は0.015%以上、0.020%以上又は0.025%以上であってもよい。一方で、Alを過度に含有すると、介在物が多くなり、靱性低下を招くことがある。このため、Al含有量は0.080%以下とする。Al含有量は0.070%以下、0.060%以下又は0.050%以下であってもよい。
ホウ素(B)は粒界に偏析して焼入れ性を向上させる元素であり、また最終組織を細粒化する効果を有する。これらの効果を十分に得るために、B含有量は0.0003%以上とする。B含有量は0.0005%以上、0.0007%以上、0.0010%以上であってもよい。一方で、Bを過度に含有すると、窒化ホウ素(BN)を形成して靭性の低下を招くことがある。このため、B含有量は0.0030%以下とする。B含有量は0.0028%以下、0.0025%以下又は0.0020%以下であってもよい。
窒素(N)は窒化物を形成する元素であり、特にBNを形成すると、Bの持つ焼入れ性向上効果を阻害する場合がある。このため、N含有量は0.0100%以下とする。N含有量は、好ましくは0.0080%以下、より好ましくは0.0060%以下、最も好ましくは0.0050%以下である。一方で、Nを過度に低減すると、脱窒コストがかかり、さらにはピン止め粒子であるNbCNを十分に形成できない場合がある。したがって、N含有量は0.0003%以上であることが好ましく、0.0005%以上、0.0010%以上又は0.0015%以上であってもよい。
酸素(O)は不純物であり、このため0.0100%以下とする。O含有量は、好ましくは0.0060%以下、より好ましくは0.0040%以下、最も好ましくは0.0030%以下である。Oは可能な限り低減することが好ましいが、脱酸コストの観点から、O含有量は0.0001%以上、0.0002%以上、又は0.0003%以上であってもよい。
Bを焼入れ性向上において有効に機能させるためには、BをBNとして析出させないこと、すなわちNを固定する必要がある。チタン(Ti)は、窒化チタン(TiN)を形成して鋼中の固溶窒素を消費することにより、Bが固溶窒素と結びついてBNを形成するのを阻害するのに有効な元素である。このような効果を十分に得るために、Ti含有量は0.005%以上とする。Ti含有量は0.010%以上、0.015%以上又は0.020%以上であってもよい。一方で、Tiを過度に含有すると、Ti酸化物やTi-Al酸化物が形成されて分散密度が低下し、小入熱の溶接熱影響部の組織を微細化する効果が低下することがある。このため、Ti含有量は0.100%以下とする。Ti含有量は0.080%以下、0.060%以下又は0.050%以下であってもよい。
銅(Cu)は、強度の上昇に寄与する元素である。Cu含有量は0%であってもよいが、このような効果を得るためには、Cu含有量は0.050%以上であることが好ましい。Cu含有量は0.150%以上、0.200%以上又は0.250%以上であってもよい。一方で、Cuを過度に含有すると、母材の靱性が低下することがある。このため、Cu含有量は0.500%以下とする。Cu含有量を0.450%以下、0.400%以下又は0.350%以下であってもよい。
ニッケル(Ni)は、靱性を確保するために有効な元素である。Ni含有量は0%であってもよいが、このような効果を得るためには、Ni含有量は0.100%以上であることが好ましい。Ni含有量は0.200%以上、0.250%以上又は0.300%以上であってもよい。一方で、Niを過度に含有すると、製造コストが上昇するのに加えて、焼入れ性が過剰となり却って母材の靱性が低下することがある。このため、Ni含有量は0.800%以下とする。Ni含有量は0.700%以下、0.650%以下又は0.600%以下であってもよい。
クロム(Cr)は、耐炭酸ガス腐食性や焼入れ性の向上に寄与し、強度に影響を与える元素である。Cr含有量は0%であってもよいが、これらの効果を得るためには、Cr含有量は0.05%以上であることが好ましい。Cr含有量は0.10%以上、0.15%以上又は0.20%以上であってもよい。一方で、Crを過度に含有すると、HAZの靱性が低下することがある。このため、Cr含有量は0.50%以下とする。Cr含有量は0.45%以下、0.40%以下又は0.35%以下であってもよい。
タングステン(W)は、耐食性向上に寄与し、強度に影響を与える元素である。W含有量は0%であってもよいが、これらの効果を得るためには、W含有量は0.05%以上であることが好ましい。W含有量は0.10%以上、0.15%以上又は0.20%以上であってもよい。一方で、Wを過度に含有すると、HAZの靱性が低下することがある。このため、W含有量は0.50%以下とする。W含有量は0.45%以下、0.40%以下又は0.35%以下であってもよい。
スズ(Sn)は、強度に影響を与える元素である。Sn含有量は0%であってもよいが、この効果を得るためには、Sn含有量は0.005%以上であることが好ましい。Sn含有量は0.010%以上、0.015%以上又は0.020%以上であってもよい。一方で、Snを過度に含有すると、靱性が低下することがある。このため、Sn含有量は0.050%以下とする。Sn含有量は0.045%以下、0.040%以下又は0.035%以下であってもよい。
カルシウム(Ca)は、酸化物や硫化物の形態を制御する元素である。Ca含有量は0%であってもよいが、このような効果を得るためには、0.0001%以上であることが好ましい。Ca含有量は0.0005%以上、0.0010%以上又は0.0015%以上であってもよい。Caを過度に含有すると、上記の効果が飽和し、介在物の形成によって靭性を損なうことがある。このため、Ca含有量は0.0050%以下とする。Ca含有量は0.0045%以下、0.0040%以下又は0.0035%以下であってもよい。
マグネシウム(Mg)は、酸化物や硫化物の形態を制御する元素である。Mg含有量は0%であってもよいが、このような効果を得るためには、0.0001%以上であることが好ましい。Mg含有量は0.0005%以上、0.0010%以上又は0.0015%以上であってもよい。Mgを過度に含有すると、上記の効果が飽和し、介在物の形成によって靭性を損なうことがある。このため、Mg含有量は0.0050%以下とする。Mg含有量は0.0045%以下、0.0040%以下又は0.0035%以下であってもよい。
希土類金属(REM)は、酸化物や硫化物の形態を制御する元素である。REM含有量は0%であってもよいが、このような効果を得るためには、0.0001%以上であることが好ましい。REM含有量は0.0005%以上、0.0010%以上又は0.0015%以上であってもよい。REMを過度に含有すると、上記の効果が飽和し、介在物の形成によって靭性を損なうことがある。このため、REM含有量は0.0100%以下とする。REM含有量は0.0080%以下、0.0060%以下又は0.0040%以下であってもよい。
なお、本明細書におけるREMとは、原子番号21番のスカンジウム(Sc)、原子番号39番のイットリウム(Y)、及び、ランタノイドである原子番号57番のランタン(La)~原子番号71番のルテチウム(Lu)からなる群から選択される1種以上の元素であり、REM含有量はこれら元素の合計含有量である。
次に、実施形態2に係る厚鋼板の製造方法について説明する。以下の説明は、実施形態2に係る厚鋼板を製造するための特徴的な方法の例示を意図するものであって、当該厚鋼板を以下に説明するような製造方法によって製造されるものに限定することを意図するものではない。
まず、実施形態2において規定される化学組成を有する鋼片が、熱間圧延工程の前に均質化熱処理工程において均質化のために加熱される。粗大な組織の形成を抑制するためには、ピン止め粒子の利用及び制御が重要である。本実施形態では、ピン止め粒子としてNbCNが利用される。しかしながら、Nbは一般に正偏析部に偏析する性質を有するため、単にNbを厚鋼板中に含有させても、形成されるNbCNがピン止め粒子として有効には機能せず、負偏析部に粗大粒が形成しやすい。本実施形態においては、Nb含有量に応じた条件下で、熱間圧延の前に均質化熱処理を行うことでNb偏析を拡散させ、形成されるNbCNをピン止め粒子として有効に機能させることで粗大粒の形成、特には負偏析部での粗大粒の形成を抑制することができる。
T=4500/(2-log[Nb])-200 ・・・式1
ここで、[Nb]はNb含有量(質量%)である。
次に、鋼片は、熱間圧延工程において再加熱され、次いで一般的に圧下率50%以上で熱間圧延される。再加熱の温度は、圧延ロールの負荷を低減する観点から1000℃以上とすることが好ましく、組織の粗大化を抑制する観点から1250℃以下とすることが好ましい。
熱間圧延工程後、鋼板は一旦150℃以下まで冷却され、次いで800℃以上の温度(焼入温度)に再加熱され、次に1.0℃/s以上の平均冷却速度で200℃以下まで冷却される。このような焼入れ処理を行うことにより、組織を微細化してPWHT後であっても所望の強度(引張強度及び降伏強度)を確保するとともに低温靭性を向上させることができる。一方で、1.0℃/s未満での冷却又は200℃よりも高温での冷却停止では、十分な焼入組織を得ることができず、所望の強度を確保できない場合がある。
次に、鋼板は、中間熱処理工程において650~850℃に加熱され、次いで1.0℃/s以上の平均冷却速度で200℃以下まで冷却される。このような中間熱処理を行うことにより、軟化と繰り返し焼入れの効果で組織の微細化を促進させることができる。ただし、中間熱処理工程は、後述する焼戻工程で十分な焼戻しを行うことができる場合には省略してもよい。
最後に、鋼板は、焼戻工程において焼戻し処理され、具体的には550~700℃の焼戻温度で30分~1時間にわたり加熱される。このような焼戻し処理により、強度を適切な範囲に調整するとともに靭性の向上を図ることができる。焼戻し後の冷却速度は特に限定されず、例えば空冷によって冷却すればよい。
本発明の実施形態3に係る厚鋼板は、質量%で、
C:0.050~0.130%、
Si:0.100~0.600%、
Mn:1.100~1.800%、
P:0.0200%以下、
S:0.0100%以下、
Mo:0.050~0.500%、
V:0.005~0.100%、
Nb:0~0.100%、
Al:0.081~0.120%、
B:0.0003%未満、
N:0.0100%以下、
O:0.0100%以下、
Cu:0~0.500%、
Ni:0~0.800%、
Cr:0~0.50%、
W:0~0.50%、
Ti:0~0.100%、
Sn:0~0.050%、
Ca:0~0.0050%、
Mg:0~0.0050%、
REM:0~0.0100%、並びに
残部:Fe及び不純物からなる化学組成を含み、
[Al]×[N]≧3.2×10-4(ここで、[Al]及び[N]はそれぞれAl及びNの含有量(質量%)である)を満足し、
方位差15°以上の境界で囲まれた結晶粒の粗大粒径が45μm以下であり、かつ前記結晶粒の平均粒径が25μm以下である組織を含み、
580~730MPaの引張強度を有し、
70mm以上の板厚を有することを特徴としている。
Ts=7400/(1.95-log([Al]×[N]))-273 ・・・式4
ここで、[Al]及び[N]はそれぞれAl及びNの含有量(質量%)である。
炭素(C)は、母材の強度確保のために必要な元素である。このような効果を十分に得るために、C含有量は0.050%以上とする。C含有量は0.060%以上、0.070%以上又は0.080%以上であってもよい。一方で、Cを過度に含有すると、母材に加え、溶接熱影響部(HAZ)、中でも溶融線(FL)近傍のHAZの靭性劣化が顕著となる場合があり、また強度が過大となる傾向もある。したがって、C含有量は0.130%以下とする。C含有量は0.120%以下、0.110%以下又は0.100%以下であってもよい。
ケイ素(Si)は脱酸元素であり、強度の向上にも寄与する元素である。これらの効果を十分に得るために、Si含有量は0.100%以上とする。Si含有量は0.150%以上、0.200%以上又は0.250%以上であってもよい。一方で、Siを過度に含有すると、島状マルテンサイトが生成し、靭性が低下する場合がある。したがって、Si含有量は0.600%以下とする。Si含有量は0.500%以下、0.400%以下又は0.350%以下であってもよい。
マンガン(Mn)は脱酸元素であり、焼入れ性を向上させる元素でもある。母材及びHAZの強度を十分に確保するために、Mn含有量は1.100%以上とする。Mn含有量は1.200%以上、1.250%以上又は1.350%以上であってもよい。一方で、Mnを過度に含有すると、偏析が増大し、焼入れ性が過剰となるため、強度が過度に上昇して靱性が低下する。したがって、Mn含有量は1.800%以下とする。Mn含有量は1.700%以下、1.650%以下又は1.600%以下であってもよい。
リン(P)は不純物であり、粒界に偏析して靭性を低下させる。このため、P含有量は0.0200%以下とする。P含有量は、好ましくは0.0150%以下、より好ましくは0.0100%以下、最も好ましくは0.0080%以下である。P含有量は少ないほど好ましいため、下限は特に規定しない。しかしながら、製造コストの観点から、P含有量は0.0001%以上、0.0005%以上又は0.0010%以上であってもよい。
硫黄(S)は不純物であり、中心偏析を助長し、脆性破壊の起点となる延伸形状のMnSが生成する原因となることがある。このため、S含有量は0.0100%以下とする。S含有量は、好ましくは0.0080%、より好ましくは0.0060%、最も好ましくは0.0050%以下である。S含有量は少ないほど好ましいため、下限は特に規定しない。しかしながら、製造コストの観点から、S含有量は0.0001%以上、0.0005%以上又は0.0010%以上であってもよい。
モリブデン(Mo)は、母材の強度と靱性を向上させる元素である。このような効果を十分に得るために、Mo含有量は0.050%以上とする。Mo含有量は0.100%以上、0.150%以上又は0.200%以上であってもよい。一方で、Moを過度に含有すると、母材の強度が過剰に上昇して靱性を損なうことがある。このため、Mo含有量は0.500%以下とする。Mo含有量は0.450%以下、0.400%以下又は0.350%以下であってもよい。
バナジウム(V)は、焼戻工程及び溶接後熱処理工程で炭窒化物を析出し、母材の強度の向上に寄与する元素である。このような効果を十分に得るために、V含有量は0.005%以上とする。V含有量は0.010%以上、0.015%以上又は0.020%以上であってもよい。一方で、Vを過度に含有させても効果が飽和し、靱性劣化を招くことがある。このため、V含有量は0.100%以下とする。V含有量は0.080%以下、0.060%以下又は0.040%以下であってもよい。
アルミニウム(Al)は脱酸元素であり、セメンタイト生成を抑制する元素でもある。さらに、Alはピン止め粒子AlNとして細粒化に寄与する。これらの効果を十分に得るために、Al含有量は0.081%以上とする。Al含有量は0.085%以上、0.090%以上又は0.095%以上であってもよい。一方で、Alを過度に含有すると、AlNの固溶が困難になり、粗大なAlN自体が脆性破壊の起点となり、靱性低下を招くことがある。このため、Al含有量は0.120%以下とする。Al含有量は0.115%以下、0.110%以下又は0.105%以下であってもよい。
ホウ素(B)は粒界に偏析して焼入れ性を高める元素である。しかしながら、Bを過度に含有すると、強度が高くなりすぎたり、上部ベイナイトの形成が促進させて靭性の低下を招いたりすることがある。このため、B含有量は0.0003%未満とする。B含有量は0.0002%以下、0.0001%以下又は0%であってもよい。
窒素(N)は窒化物を形成する元素であり、過度に含有すると粗大な窒化物が生成し、靭性が低下する原因となる。このため、N含有量は0.0100%以下とする。N含有量は、好ましくは0.0090%以下、より好ましくは0.0080%以下、最も好ましくは0.0070%以下である。一方で、Nを過度に低減すると、脱窒コストがかかり、さらにはピン止め粒子であるAlNを十分に形成できない場合がある。したがって、N含有量は0.0027%以上であることが好ましく、0.0030%以上、0.0035%以上又は0.0040%以上であってもよい。
酸素(O)は不純物であり、このため0.0100%以下とする。O含有量は、好ましくは0.0060%以下、より好ましくは0.0040%以下、最も好ましくは0.0030%以下である。Oは可能な限り低減することが好ましいが、脱酸コストの観点から、O含有量は0.0001%以上、0.0002%以上、又は0.0003%以上であってもよい。
本実施形態においては、AlNをピン止め粒子として利用することが重要である。このため、Al及びNの含有量をそれぞれ別々に規定しただけでは、AlNをピン止め粒子として適切な量及び大きさにおいて生成できない場合がある。本実施形態では、Al及びN含有量をそれらの含有量の積においても適切な範囲内としつつ、後で詳しく説明するように熱間圧延工程の前に当該含有量の積に応じた温度条件下で加熱を行うことにより、AlNをピン止め粒子として有効に機能させて粗大粒の形成を抑制することができる。これに関連して、本実施形態では、Al及びNの含有量は、[Al]×[N]≧3.2×10-4、好ましくは[Al]×[N]≧4.0×10-4を満足するようにすることが必要である。[Al]×[N]の上限値は特に限定されないが、[Al]×[N]の値が高くなりすぎると、AlNを固溶させるための熱間圧延工程前の加熱温度が高くなる。このため、一般的にはAl及びNの含有量は、[Al]×[N]≦9.5×10-4を満足することが好ましい。
ニオブ(Nb)は、NbCNの形態におけるピン止め効果により組織を微細化し、低温靱性を向上させる元素である。Nb含有量は0%であってもよいが、このような効果を得るためには、Nb含有量は0.005%以上であることが好ましい。Nb含有量は0.010%以上、0.015%以上又は0.020%以上であってもよい。一方で、Nbを過度に含有させてもピン止め効果が飽和するとともに、粗大な炭化物や窒化物の析出による靱性劣化を招くことがある。このため、Nb含有量は0.100%以下とする。Nb含有量は0.080%以下、0.070%以下又は0.050%以下であってもよい。
銅(Cu)は、強度の上昇に寄与する元素である。Cu含有量は0%であってもよいが、このような効果を得るためには、Cu含有量は0.050%以上であることが好ましい。Cu含有量は0.150%以上、0.200%以上又は0.250%以上であってもよい。一方で、Cuを過度に含有すると、母材の靱性が低下することがある。このため、Cu含有量は0.500%以下とする。Cu含有量を0.450%以下、0.400%以下又は0.350%以下であってもよい。
ニッケル(Ni)は、靱性を確保するために有効な元素である。Ni含有量は0%であってもよいが、このような効果を得るためには、Ni含有量は0.100%以上であることが好ましい。Ni含有量は0.200%以上、0.250%以上又は0.300%以上であってもよい。一方で、Niを過度に含有すると、製造コストが上昇するのに加えて、焼入れ性が過剰となり却って母材の靱性が低下することがある。このため、Ni含有量は0.800%以下とする。Ni含有量は0.700%以下、0.650%以下又は0.600%以下であってもよい。
クロム(Cr)は、耐炭酸ガス腐食性や焼入れ性の向上に寄与し、強度に影響を与える元素である。Cr含有量は0%であってもよいが、これらの効果を得るためには、Cr含有量は0.05%以上であることが好ましい。Cr含有量は0.10%以上、0.15%以上又は0.20%以上であってもよい。一方で、Crを過度に含有すると、HAZの靱性が低下することがある。このため、Cr含有量は0.50%以下とする。Cr含有量は0.45%以下、0.40%以下又は0.35%以下であってもよい。
タングステン(W)は、耐食性向上に寄与し、強度に影響を与える元素である。W含有量は0%であってもよいが、これらの効果を得るためには、W含有量は0.05%以上であることが好ましい。W含有量は0.10%以上、0.15%以上又は0.20%以上であってもよい。一方で、Wを過度に含有すると、HAZの靱性が低下することがある。このため、W含有量は0.50%以下とする。W含有量は0.45%以下、0.40%以下又は0.35%以下であってもよい。
チタン(Ti)は、脱酸に利用すると、Al、Ti、Mnからなる酸化物相を形成し、組織を微細化し強度に影響を与える効果が得られる。Ti含有量は0%であってもよいが、上記の効果を得るためには、Ti含有量は0.005%以上であることが好ましい。Ti含有量は0.010%以上、0.015%以上又は0.020%以上であってもよい。一方で、Tiを過度に含有すると、Ti酸化物やTi-Al酸化物が形成されて分散密度が低下し、小入熱の溶接熱影響部の組織を微細化する効果が低下することがある。このため、Ti含有量は0.100%以下とする。Ti含有量は0.080%以下、0.060%以下又は0.050%以下であってもよい。
スズ(Sn)は、強度に影響を与える元素である。Sn含有量は0%であってもよいが、この効果を得るためには、Sn含有量は0.005%以上であることが好ましい。Sn含有量は0.010%以上、0.015%以上又は0.020%以上であってもよい。一方で、Snを過度に含有すると、靱性が低下することがある。このため、Sn含有量は0.050%以下とする。Sn含有量は0.045%以下、0.040%以下又は0.035%以下であってもよい。
カルシウム(Ca)は、酸化物や硫化物の形態を制御する元素である。Ca含有量は0%であってもよいが、このような効果を得るためには、0.0001%以上であることが好ましい。Ca含有量は0.0005%以上、0.0010%以上又は0.0015%以上であってもよい。Caを過度に含有すると、上記の効果が飽和し、介在物の形成によって靭性を損なうことがある。このため、Ca含有量は0.0050%以下とする。Ca含有量は0.0045%以下、0.0040%以下又は0.0035%以下であってもよい。
マグネシウム(Mg)は、酸化物や硫化物の形態を制御する元素である。Mg含有量は0%であってもよいが、このような効果を得るためには、0.0001%以上であることが好ましい。Mg含有量は0.0005%以上、0.0010%以上又は0.0015%以上であってもよい。Mgを過度に含有すると、上記の効果が飽和し、介在物の形成によって靭性を損なうことがある。このため、Mg含有量は0.0050%以下とする。Mg含有量は0.0045%以下、0.0040%以下又は0.0035%以下であってもよい。
希土類金属(REM)は、酸化物や硫化物の形態を制御する元素である。REM含有量は0%であってもよいが、このような効果を得るためには、0.0001%以上であることが好ましい。REM含有量は0.0005%以上、0.0010%以上又は0.0015%以上であってもよい。REMを過度に含有すると、上記の効果が飽和し、介在物の形成によって靭性を損なうことがある。このため、REM含有量は0.0100%以下とする。REM含有量は0.0080%以下、0.0060%以下又は0.0040%以下であってもよい。
なお、本明細書におけるREMとは、原子番号21番のスカンジウム(Sc)、原子番号39番のイットリウム(Y)、及び、ランタノイドである原子番号57番のランタン(La)~原子番号71番のルテチウム(Lu)からなる群から選択される1種以上の元素であり、REM含有量はこれら元素の合計含有量である。
次に、実施形態3に係る厚鋼板の製造方法について説明する。以下の説明は、実施形態3に係る厚鋼板を製造するための特徴的な方法の例示を意図するものであって、当該厚鋼板を以下に説明するような製造方法によって製造されるものに限定することを意図するものではない。
まず、実施形態3において規定される化学組成を有する鋼片が熱間圧延工程の前に加熱される。粗大な組織の形成を抑制するためには、ピン止め粒子の利用及び制御が重要である。粗大なオーステナイト(γ)粒は、ピン止めが外れた際に発生するものだからである。これに関連して、ピン止めには微細分散した粒子が効果的であり、粗大な粒子はピン止めに寄与しないことが一般に知られている。本実施形態では、ピン止め粒子としてAlNが利用されるが、粗大なAlNが存在すると、ピン止めに寄与しないばかりではなく、部分的に結晶粒が粗大化してしまうという問題がある。本実施形態においては、熱間圧延工程の前にAl及びN含有量の積に応じた温度条件下で加熱を行うことによりAlNを一旦固溶させ、熱間圧延工程後に粗大なAlNが残留しないようにすることで、AlNをピン止め粒子として有効に機能させて粗大粒の形成を抑制することができる。
Ts=7400/(1.95-log([Al]×[N]))-273 ・・・式4
ここで、[Al]及び[N]はそれぞれAl及びNの含有量(質量%)である。
加熱工程後、鋼片は、熱間圧延工程において一般的に圧下率50%以上で熱間圧延され、次いで800℃から500℃まで0.10℃/s以上の平均冷却速度で冷却される。このような冷却速度で冷却することにより、一旦固溶したAlNが冷却中に粗大析出することを抑制し、次の焼入工程における昇温の際に析出するAlNをピン止め粒子として有効に機能させることで微細なγ粒を得ることができる。一方で、800℃から500℃までの平均冷却速度が0.10℃/s未満になると、焼入れ前にAlNの粗大化が生じてしまい、部分的に粗大なγ粒を形成して最終的に得られる厚鋼板において靱性が低下する場合がある。
熱間圧延工程後、鋼板は一旦150℃以下まで冷却され、次いで850℃以上の温度(焼入温度)に再加熱され、次に1.0℃/s以上の平均冷却速度で200℃以下まで冷却される。このような焼入れ処理を行うことにより、組織を微細化してPWHT後であっても所望の強度(引張強度及び降伏強度)を確保するとともに低温靭性を向上させることができる。一方で、1.0℃/s未満での冷却又は200℃よりも高温での冷却停止では、十分な焼入組織を得ることができず、所望の強度を確保できない場合がある。
最後に、鋼板は、焼戻工程において焼戻し処理され、具体的には550~700℃の焼戻温度で30分~1時間にわたり加熱される。このような焼戻し処理により、強度を適切な範囲に調整するとともに靭性の向上を図ることができる。焼戻し後の冷却速度は特に限定されず、例えば空冷によって冷却すればよい。
本発明の実施形態4に係る厚鋼板は、質量%で、
C:0.050~0.130%、
Si:0.100~0.600%、
Mn:1.100~1.800%、
P:0.0200%以下、
S:0.0100%以下、
Mo:0.050~0.500%、
V:0.005~0.100%、
Al:0.001~0.080%、
N:0.0100%以下、
O:0.0100%以下、
Cu:0~0.500%、
Ni:0~0.800%、
Cr:0~0.50%、
W:0~0.50%、
Ti:0.005~0.100%、
Sn:0~0.050%、
Ca:0~0.0050%、
Mg:0~0.0050%、
REM:0~0.0100%、並びに
残部:Fe及び不純物からなる化学組成を含み、
方位差15°以上の境界で囲まれた結晶粒の粗大粒径が45μm以下であり、かつ前記結晶粒の平均粒径が25μm以下である組織を含み、
580~730MPaの引張強度を有し、
70mm以上の板厚を有することを特徴としている。
Z=0.08×ε+300×f+10×ε×f ・・・式5
ここで、εは800℃以下における累積圧下率(%)であり、fはTi含有量(質量%)と3.4×N含有量(質量%)のうち小さい方の値である。
炭素(C)は、母材の強度確保のために必要な元素である。このような効果を十分に得るために、C含有量は0.050%以上とする。C含有量は0.060%以上、0.070%以上又は0.080%以上であってもよい。一方で、Cを過度に含有すると、母材に加え、溶接熱影響部(HAZ)、中でも溶融線(FL)近傍のHAZの靭性劣化が顕著となる場合があり、また強度が過大となる傾向もある。したがって、C含有量は0.130%以下とする。C含有量は0.120%以下、0.110%以下又は0.100%以下であってもよい。
ケイ素(Si)は脱酸元素であり、強度の向上にも寄与する元素である。これらの効果を十分に得るために、Si含有量は0.100%以上とする。Si含有量は0.150%以上、0.200%以上又は0.250%以上であってもよい。一方で、Siを過度に含有すると、島状マルテンサイトが生成し、靭性が低下する場合がある。したがって、Si含有量は0.600%以下とする。Si含有量は0.500%以下、0.400%以下又は0.350%以下であってもよい。
マンガン(Mn)は脱酸元素であり、焼入れ性を向上させる元素でもある。母材及びHAZの強度を十分に確保するために、Mn含有量は1.100%以上とする。Mn含有量は1.200%以上、1.250%以上又は1.350%以上であってもよい。一方で、Mnを過度に含有すると、偏析が増大し、焼入れ性が過剰となるため、強度が過度に上昇して靱性が低下する。したがって、Mn含有量は1.800%以下とする。Mn含有量は1.700%以下、1.650%以下又は1.600%以下であってもよい。
リン(P)は不純物であり、粒界に偏析して靭性を低下させる。このため、P含有量は0.0200%以下とする。P含有量は、好ましくは0.0150%以下、より好ましくは0.0100%以下、最も好ましくは0.0080%以下である。P含有量は少ないほど好ましいため、下限は特に規定しない。しかしながら、製造コストの観点から、P含有量は0.0001%以上、0.0005%以上又は0.0010%以上であってもよい。
硫黄(S)は不純物であり、中心偏析を助長し、脆性破壊の起点となる延伸形状のMnSが生成する原因となることがある。このため、S含有量は0.0100%以下とする。S含有量は、好ましくは0.0080%、より好ましくは0.0060%、最も好ましくは0.0050%以下である。S含有量は少ないほど好ましいため、下限は特に規定しない。しかしながら、製造コストの観点から、S含有量は0.0001%以上、0.0005%以上又は0.0010%以上であってもよい。
モリブデン(Mo)は、母材の強度と靱性を向上させる元素である。このような効果を十分に得るために、Mo含有量は0.050%以上とする。Mo含有量は0.100%以上、0.150%以上又は0.200%以上であってもよい。一方で、Moを過度に含有すると、母材の強度が過剰に上昇して靱性を損なうことがある。このため、Mo含有量は0.500%以下とする。Mo含有量は0.450%以下、0.400%以下又は0.350%以下であってもよい。
バナジウム(V)は、焼戻工程及び溶接後熱処理工程で炭窒化物を析出し、母材の強度の向上に寄与する元素である。このような効果を十分に得るために、V含有量は0.005%以上とする。V含有量は0.010%以上、0.015%以上又は0.020%以上であってもよい。一方で、Vを過度に含有させても効果が飽和し、靱性劣化を招くことがある。このため、V含有量は0.100%以下とする。V含有量は0.080%以下、0.060%以下又は0.040%以下であってもよい。
アルミニウム(Al)は脱酸元素であり、セメンタイト生成を抑制する元素でもある。さらに、Alはピン止め粒子AlNとして細粒化に寄与する。これらの効果の少なくとも1つを得るために、Al含有量は0.001%以上とする。Al含有量は0.015%以上、0.020%以上又は0.025%以上であってもよい。一方で、Alを過度に含有すると、介在物が多くなり、靱性低下を招くことがある。このため、Al含有量は0.080%以下とする。Al含有量は0.070%以下、0.060%以下又は0.050%以下であってもよい。
窒素(N)は窒化物を形成する元素であり、過度に含有すると粗大な窒化物が生成し、靭性が低下する原因となる。このため、N含有量は0.0100%以下とする。N含有量は、好ましくは0.0080%以下、より好ましくは0.0060%以下、最も好ましくは0.0050%以下である。一方で、Nを過度に低減すると、脱窒コストがかかり、さらにはピン止め粒子であるTiNを十分に形成できない場合がある。したがって、N含有量は0.0003%以上であることが好ましく、0.0005%以上、0.0010%以上又は0.0015%以上であってもよい。
酸素(O)は不純物であり、このため0.0100%以下とする。O含有量は、好ましくは0.0060%以下、より好ましくは0.0040%以下、最も好ましくは0.0030%以下である。Oは可能な限り低減することが好ましいが、脱酸コストの観点から、O含有量は0.0001%以上、0.0002%以上、又は0.0003%以上であってもよい。
チタン(Ti)は、ピン止め粒子TiNとして細粒化に寄与し靭性を向上させる。上記の効果を十分に得るために、Ti含有量は0.005%以上とする。Ti含有量は0.010%以上、0.015%以上又は0.020%以上であってもよい。一方で、Tiを過度に含有すると、TiNが多量に生成して破壊の起点となり、靭性の低下を招く場合がある。このため、Ti含有量は0.100%以下とする。Ti含有量は0.080%以下、0.060%以下又は0.050%以下であってもよい。実施形態2では、TiはBを有効に機能させるために添加されるのに対し、実施形態4では、Tiはピン止め粒子TiNを形成させるために添加される。したがって、実施形態4では、Ti含有量はB含有量とは無関係に0.005~0.100%の範囲から適切に決定することができる。
銅(Cu)は、強度の上昇に寄与する元素である。Cu含有量は0%であってもよいが、このような効果を得るためには、Cu含有量は0.050%以上であることが好ましい。Cu含有量は0.150%以上、0.200%以上又は0.250%以上であってもよい。一方で、Cuを過度に含有すると、母材の靱性が低下することがある。このため、Cu含有量は0.500%以下とする。Cu含有量を0.450%以下、0.400%以下又は0.350%以下であってもよい。
ニッケル(Ni)は、靱性を確保するために有効な元素である。Ni含有量は0%であってもよいが、このような効果を得るためには、Ni含有量は0.100%以上であることが好ましい。Ni含有量は0.200%以上、0.250%以上又は0.300%以上であってもよい。一方で、Niを過度に含有すると、製造コストが上昇するのに加えて、焼入れ性が過剰となり却って母材の靱性が低下することがある。このため、Ni含有量は0.800%以下とする。Ni含有量は0.700%以下、0.650%以下又は0.600%以下であってもよい。
クロム(Cr)は、耐炭酸ガス腐食性や焼入れ性の向上に寄与し、強度に影響を与える元素である。Cr含有量は0%であってもよいが、これらの効果を得るためには、Cr含有量は0.05%以上であることが好ましい。Cr含有量は0.10%以上、0.15%以上又は0.20%以上であってもよい。一方で、Crを過度に含有すると、HAZの靱性が低下することがある。このため、Cr含有量は0.50%以下とする。Cr含有量は0.45%以下、0.40%以下又は0.35%以下であってもよい。
タングステン(W)は、耐食性向上に寄与し、強度に影響を与える元素である。W含有量は0%であってもよいが、これらの効果を得るためには、W含有量は0.05%以上であることが好ましい。W含有量は0.10%以上、0.15%以上又は0.20%以上であってもよい。一方で、Wを過度に含有すると、HAZの靱性が低下することがある。このため、W含有量は0.50%以下とする。W含有量は0.45%以下、0.40%以下又は0.35%以下であってもよい。
スズ(Sn)は、強度に影響を与える元素である。Sn含有量は0%であってもよいが、この効果を得るためには、Sn含有量は0.005%以上であることが好ましい。Sn含有量は0.010%以上、0.015%以上又は0.020%以上であってもよい。一方で、Snを過度に含有すると、靱性が低下することがある。このため、Sn含有量は0.050%以下とする。Sn含有量は0.045%以下、0.040%以下又は0.035%以下であってもよい。
カルシウム(Ca)は、酸化物や硫化物の形態を制御する元素である。Ca含有量は0%であってもよいが、このような効果を得るためには、0.0001%以上であることが好ましい。Ca含有量は0.0005%以上、0.0010%以上又は0.0015%以上であってもよい。Caを過度に含有すると、上記の効果が飽和し、介在物の形成によって靭性を損なうことがある。このため、Ca含有量は0.0050%以下とする。Ca含有量は0.0045%以下、0.0040%以下又は0.0035%以下であってもよい。
マグネシウム(Mg)は、酸化物や硫化物の形態を制御する元素である。Mg含有量は0%であってもよいが、このような効果を得るためには、0.0001%以上であることが好ましい。Mg含有量は0.0005%以上、0.0010%以上又は0.0015%以上であってもよい。Mgを過度に含有すると、上記の効果が飽和し、介在物の形成によって靭性を損なうことがある。このため、Mg含有量は0.0050%以下とする。Mg含有量は0.0045%以下、0.0040%以下又は0.0035%以下であってもよい。
希土類金属(REM)は、酸化物や硫化物の形態を制御する元素である。REM含有量は0%であってもよいが、このような効果を得るためには、0.0001%以上であることが好ましい。REM含有量は0.0005%以上、0.0010%以上又は0.0015%以上であってもよい。REMを過度に含有すると、上記の効果が飽和し、介在物の形成によって靭性を損なうことがある。このため、REM含有量は0.0100%以下とする。REM含有量は0.0080%以下、0.0060%以下又は0.0040%以下であってもよい。
なお、本明細書におけるREMとは、原子番号21番のスカンジウム(Sc)、原子番号39番のイットリウム(Y)、及び、ランタノイドである原子番号57番のランタン(La)~原子番号71番のルテチウム(Lu)からなる群から選択される1種以上の元素であり、REM含有量はこれら元素の合計含有量である。
次に、実施形態4に係る厚鋼板の製造方法について説明する。以下の説明は、実施形態4に係る厚鋼板を製造するための特徴的な方法の例示を意図するものであって、当該厚鋼板を以下に説明するような製造方法によって製造されるものに限定することを意図するものではない。
まず、実施形態4において規定される化学組成を有する鋼片が、熱間圧延工程において加熱され、次いで下記式5によって求められるパラメータZが7以上となるように熱間圧延される。加熱の温度は、圧延ロールの負荷を低減する観点から1000℃以上とすることが好ましく、組織の粗大化を抑制する観点から1250℃以下とすることが好ましい。
Z=0.08×ε+300×f+10×ε×f ・・・式5
ここで、εは800℃以下における累積圧下率(%)であり、fはTi含有量(質量%)と3.4×N含有量(質量%)のうち小さい方の値である。
熱間圧延工程後、鋼板は一旦150℃以下まで冷却され、次いで800℃以上の温度(焼入温度)に再加熱され、次に1.0℃/s以上の平均冷却速度で200℃以下まで冷却される。このような焼入れ処理を行うことにより、組織を微細化してPWHT後であっても所望の強度(引張強度及び降伏強度)を確保するとともに低温靭性を向上させることができる。一方で、1.0℃/s未満での冷却又は200℃よりも高温での冷却停止では、十分な焼入組織を得ることができず、所望の強度を確保できない場合がある。
次に、鋼板は、中間熱処理工程において650~850℃に加熱され、次いで1.0℃/s以上の平均冷却速度で200℃以下まで冷却される。このような中間熱処理を行うことにより、軟化と繰り返し焼入れの効果で組織の微細化を促進させることができる。ただし、中間熱処理工程は、後述する焼戻工程で十分な焼戻しを行うことができる場合には省略してもよい。
最後に、鋼板は、焼戻工程において焼戻し処理され、具体的には550~700℃の焼戻温度で30分~1時間にわたり加熱される。このような焼戻し処理により、強度を適切な範囲に調整するとともに靭性の向上を図ることができる。焼戻し後の冷却速度は特に限定されず、例えば空冷によって冷却すればよい。
結晶粒の粗大粒径は以下のように決定した。まず、厚鋼板の板厚1/4位置のL断面(厚鋼板の圧延方向及び板厚方向に平行な断面)を鏡面研磨し、次いで電子線後方散乱回折法(EBSD)により任意の1.0mm×0.4mmの領域の結晶方位を1箇所測定し、隣接する粒の方位差が15°以上ある領域を1つの結晶粒と定義して、個々の結晶粒の粒径を円相当直径として算出した。次に、これらの結晶粒のうち円相当直径の大きいものから10個選択し、それらの円相当直径の平均値を「結晶粒の粗大粒径」として決定した。
結晶粒の平均粒径は以下のように決定した。まず、粗大粒径の場合と同様に、厚鋼板の板厚1/4位置のL断面(厚鋼板の圧延方向及び板厚方向に平行な断面)を鏡面研磨し、次いで電子線後方散乱回折法(EBSD)により任意の1.0mm×0.4mmの領域の結晶方位を1箇所測定し、隣接する粒の方位差が15°以上ある領域を1つの結晶粒と定義して、個々の結晶粒の粒径を円相当直径として算出した。算出された全ての結晶粒に基づいて算出される面積平均を「結晶粒の平均粒径」として決定し、より具体的には、面積平均(d)は、各結晶粒が占める面積(ai)と各結晶粒の円相当直径(di)とから下記式3によって算出した。
d=Σ(ai×di)/Σai ・・・式3
結晶粒のアスペクト比は以下のように決定した。まず、厚鋼板の板厚1/4位置のL断面(厚鋼板の圧延方向及び板厚方向に平行な断面)を鏡面研磨し、次いで電子線後方散乱回折法(EBSD)により任意の1.0mm×0.4mmの領域の結晶方位を1箇所測定し、隣接する粒の方位差が15°以上ある領域を1つの結晶粒と定義して、個々の結晶粒の圧延方向長さ及び板厚方向長さを測定し、各結晶粒のアスペクト比を算出した。次に、算出された全ての結晶粒のアスペクト比の算術平均を「結晶粒のアスペクト比」として決定した。
厚鋼板に関するPWHT後の機械特性を評価するため、得られた厚鋼板に対してPWHTに相当する650℃×15時間の熱処理を行った場合の引張強度(TS)、降伏強度(YS)及びシャルピー衝撃吸収エネルギー(vE-35)の平均値を測定した。TS及びYSは、上記熱処理を行った厚鋼板の板幅方向に平行な方向(C方向)から採取したJIS5号試験片に基づいてJIS Z2241:2011に準拠した引張試験を行うことで測定した。vE-35の平均値は、同様に上記熱処理を行った厚鋼板のC方向から採取したJIS4号試験片に基づいてJIS Z2242:2005の規定に準拠して、半径2mmの衝撃刃を用いて-35℃でのシャルピー衝撃吸収エネルギーを3本測定し、それらを平均することにより算出した。
まず、連続鋳造法により表1に示す化学組成を有するスラブを鋳造した。次いで、これらのスラブから表2に示す製造条件により板厚70mm以上の厚鋼板を製造した。表1に示す成分以外の残部はFe及び不純物である。熱間圧延は圧下率50%以上で実施し、熱間圧延工程後、鋼板を一旦150℃以下まで冷却し、次いで表2に示す焼入温度に再加熱した。結果を表3に示す。また、表3には示していないが、結晶粒のアスペクト比は、表3中の全ての実施例において1.5以下であった。
まず、連続鋳造法により表4に示す化学組成を有するスラブを鋳造した。次いで、これらのスラブから表5に示す製造条件により板厚70mm以上の厚鋼板を製造した。表4に示す成分以外の残部はFe及び不純物である。熱間圧延は圧下率50%以上で実施し、熱間圧延工程後、鋼板を一旦150℃以下まで冷却し、次いで表2に示す焼入温度に再加熱した。結果を表6に示す。また、表6には示していないが、結晶粒のアスペクト比は、表6中の全ての実施例において1.5以下であった。
まず、連続鋳造法により表7に示す化学組成を有するスラブを鋳造した。次いで、これらのスラブから表8に示す製造条件により板厚70mm以上の厚鋼板を製造した。表7に示す成分以外の残部はFe及び不純物である。熱間圧延は圧下率50%以上で実施し、熱間圧延工程後、鋼板を一旦150℃以下まで冷却し、次いで表8に示す焼入温度に再加熱し、次に1.0℃/s以上の平均冷却速度で200℃以下まで冷却した。結果を表8に示す。また、表8には示していないが、結晶粒のアスペクト比は、表8中の全ての実施例において1.5以下であった。
まず、連続鋳造法により表9に示す化学組成を有するスラブを鋳造した。次いで、これらのスラブから表10に示す製造条件により板厚70mm以上の厚鋼板を製造した。表9に示す成分以外の残部はFe及び不純物である。熱間圧延工程後、鋼板を一旦150℃以下まで冷却し、次いで表10に示す焼入温度に再加熱した。結果を表11に示す。また、表11には示していないが、結晶粒のアスペクト比は、表11中の全ての実施例において1.5以下であった。
Claims (9)
- 質量%で、
C:0.050~0.130%、
Si:0.100~0.600%、
Mn:1.100~1.800%、
P:0.0200%以下、
S:0.0100%以下、
Mo:0.050~0.500%、
V:0.005~0.100%、
Nb:0.005~0.100%、
Al:0.001~0.080%、
B:0.0003%未満、
N:0.0003~0.0100%、
O:0.0100%以下、
Cu:0~0.500%、
Ni:0~0.800%、
Cr:0~0.50%、
W:0~0.50%、
Ti:0~0.100%、
Sn:0~0.050%、
Ca:0~0.0050%、
Mg:0~0.0050%、
REM:0~0.0100%、並びに
残部:Fe及び不純物からなる化学組成を含み、
方位差15°以上の境界で囲まれた結晶粒の粗大粒径が45μm以下であり、かつ前記結晶粒の平均粒径が25μm以下である組織を含み、
580~730MPaの引張強度を有し、
70mm以上の板厚を有し、
前記結晶粒の粗大粒径は、電子線後方散乱回折法(EBSD)による測定で、板厚1/4位置のL断面(厚鋼板の圧延方向及び板厚方向に平行な断面)の任意の1箇所の1.0mm×0.4mmの領域の結晶方位において、隣接する粒の方位差が15°以上ある領域を1つの結晶粒と定義して、個々の結晶粒の粒径を円相当直径として算出した結晶粒のうち円相当直径の大きいものから10個選択した円相当直径の平均値であり、前記結晶粒の平均粒径は、電子線後方散乱回折法(EBSD)による測定で、板厚1/4位置のL断面(厚鋼板の圧延方向及び板厚方向に平行な断面)の任意の1箇所の1.0mm×0.4mmの領域の結晶方位において、隣接する粒の方位差が15°以上ある領域を1つの結晶粒と定義して、個々の結晶粒の粒径を円相当直径として算出した全ての結晶粒に基づいて算出した面積平均であることを特徴とする、厚鋼板。 - 前記化学組成が、質量%で、
Cu:0.050~0.500%、
Ni:0.100~0.800%、
Cr:0.05~0.50%、
W:0.05~0.50%、
Ti:0.005~0.100%、
Sn:0.005~0.050%、
Ca:0.0005~0.0050%、
Mg:0.0005~0.0050%、及び
REM:0.0005~0.0100%
からなる群から選択される1種又は2種以上を含むことを特徴とする、請求項1に記載の厚鋼板。 - 質量%で、
C:0.050~0.130%、
Si:0.100~0.600%、
Mn:1.100~1.800%、
P:0.0200%以下、
S:0.0100%以下、
Mo:0.050~0.500%、
V:0.005~0.100%、
Nb:0.005~0.100%、
Al:0.001~0.080%、
B:0.0003~0.0030%、
N:0.0003~0.0100%、
O:0.0100%以下、
Cu:0~0.500%、
Ni:0~0.800%、
Cr:0~0.50%、
W:0~0.50%、
Ti:0.005~0.100%、
Sn:0~0.050%、
Ca:0~0.0050%、
Mg:0~0.0050%、
REM:0~0.0100%、並びに
残部:Fe及び不純物からなる化学組成を含み、
方位差15°以上の境界で囲まれた結晶粒の粗大粒径が45μm以下であり、かつ前記結晶粒の平均粒径が25μm以下である組織を含み、
580~730MPaの引張強度を有し、
70mm以上の板厚を有し、
前記結晶粒の粗大粒径は、電子線後方散乱回折法(EBSD)による測定で、板厚1/4位置のL断面(厚鋼板の圧延方向及び板厚方向に平行な断面)の任意の1箇所の1.0mm×0.4mmの領域の結晶方位において、隣接する粒の方位差が15°以上ある領域を1つの結晶粒と定義して、個々の結晶粒の粒径を円相当直径として算出した結晶粒のうち円相当直径の大きいものから10個選択した円相当直径の平均値であり、前記結晶粒の平均粒径は、電子線後方散乱回折法(EBSD)による測定で、板厚1/4位置のL断面(厚鋼板の圧延方向及び板厚方向に平行な断面)の任意の1箇所の1.0mm×0.4mmの領域の結晶方位において、隣接する粒の方位差が15°以上ある領域を1つの結晶粒と定義して、個々の結晶粒の粒径を円相当直径として算出した全ての結晶粒に基づいて算出した面積平均であることを特徴とする、厚鋼板。 - 前記化学組成が、質量%で、
Cu:0.050~0.500%、
Ni:0.100~0.800%、
Cr:0.05~0.50%、
W:0.05~0.50%、
Sn:0.005~0.050%、
Ca:0.0005~0.0050%、
Mg:0.0005~0.0050%、及び
REM:0.0005~0.0100%
からなる群から選択される1種又は2種以上を含むことを特徴とする、請求項3に記載の厚鋼板。 - 質量%で、
C:0.050~0.130%、
Si:0.100~0.600%、
Mn:1.100~1.800%、
P:0.0200%以下、
S:0.0100%以下、
Mo:0.050~0.500%、
V:0.005~0.100%、
Nb:0~0.100%、
Al:0.081~0.120%、
B:0.0003%未満、
N:0.0027~0.0100%、
O:0.0100%以下、
Cu:0~0.500%、
Ni:0~0.800%、
Cr:0~0.50%、
W:0~0.50%、
Ti:0~0.100%、
Sn:0~0.050%、
Ca:0~0.0050%、
Mg:0~0.0050%、
REM:0~0.0100%、並びに
残部:Fe及び不純物からなる化学組成を含み、
[Al]×[N]≧3.2×10-4(ここで、[Al]及び[N]はそれぞれAl及びNの含有量(質量%)である)を満足し、
方位差15°以上の境界で囲まれた結晶粒の粗大粒径が45μm以下であり、かつ前記結晶粒の平均粒径が25μm以下である組織を含み、
580~730MPaの引張強度を有し、
70mm以上の板厚を有し、
前記結晶粒の粗大粒径は、電子線後方散乱回折法(EBSD)による測定で、板厚1/4位置のL断面(厚鋼板の圧延方向及び板厚方向に平行な断面)の任意の1箇所の1.0mm×0.4mmの領域の結晶方位において、隣接する粒の方位差が15°以上ある領域を1つの結晶粒と定義して、個々の結晶粒の粒径を円相当直径として算出した結晶粒のうち円相当直径の大きいものから10個選択した円相当直径の平均値であり、前記結晶粒の平均粒径は、電子線後方散乱回折法(EBSD)による測定で、板厚1/4位置のL断面(厚鋼板の圧延方向及び板厚方向に平行な断面)の任意の1箇所の1.0mm×0.4mmの領域の結晶方位において、隣接する粒の方位差が15°以上ある領域を1つの結晶粒と定義して、個々の結晶粒の粒径を円相当直径として算出した全ての結晶粒に基づいて算出した面積平均であることを特徴とする、厚鋼板。 - 前記化学組成が、質量%で、
Nb:0.005~0.100%、
Cu:0.050~0.500%、
Ni:0.100~0.800%、
Cr:0.05~0.50%、
W:0.05~0.50%、
Ti:0.005~0.100%、
Sn:0.005~0.050%、
Ca:0.0005~0.0050%、
Mg:0.0005~0.0050%、及び
REM:0.0005~0.0100%
からなる群から選択される1種又は2種以上を含むことを特徴とする、請求項5に記載の厚鋼板。 - 質量%で、
C:0.050~0.130%、
Si:0.100~0.600%、
Mn:1.100~1.800%、
P:0.0200%以下、
S:0.0100%以下、
Mo:0.050~0.500%、
V:0.005~0.100%、
Al:0.001~0.080%、
N:0.0003~0.0100%、
O:0.0100%以下、
Cu:0~0.500%、
Ni:0~0.800%、
Cr:0~0.50%、
W:0~0.50%、
Ti:0.005~0.100%、
Sn:0~0.050%、
Ca:0~0.0050%、
Mg:0~0.0050%、
REM:0~0.0100%、並びに
残部:Fe及び不純物からなる化学組成を含み、
方位差15°以上の境界で囲まれた結晶粒の粗大粒径が45μm以下であり、かつ前記結晶粒の平均粒径が25μm以下である組織を含み、
580~730MPaの引張強度を有し、
70mm以上の板厚を有し、
前記結晶粒の粗大粒径は、電子線後方散乱回折法(EBSD)による測定で、板厚1/4位置のL断面(厚鋼板の圧延方向及び板厚方向に平行な断面)の任意の1箇所の1.0mm×0.4mmの領域の結晶方位において、隣接する粒の方位差が15°以上ある領域を1つの結晶粒と定義して、個々の結晶粒の粒径を円相当直径として算出した結晶粒のうち円相当直径の大きいものから10個選択した円相当直径の平均値であり、前記結晶粒の平均粒径は、電子線後方散乱回折法(EBSD)による測定で、板厚1/4位置のL断面(厚鋼板の圧延方向及び板厚方向に平行な断面)の任意の1箇所の1.0mm×0.4mmの領域の結晶方位において、隣接する粒の方位差が15°以上ある領域を1つの結晶粒と定義して、個々の結晶粒の粒径を円相当直径として算出した全ての結晶粒に基づいて算出した面積平均であることを特徴とする、厚鋼板。 - 前記化学組成が、質量%で、
Cu:0.050~0.500%、
Ni:0.100~0.800%、
Cr:0.05~0.50%、
W:0.05~0.50%、
Sn:0.005~0.050%、
Ca:0.0005~0.0050%、
Mg:0.0005~0.0050%、及び
REM:0.0005~0.0100%
からなる群から選択される1種又は2種以上を含むことを特徴とする、請求項7に記載の厚鋼板。 - 400MPa以上の降伏強度を有することを特徴とする、請求項1~8のいずれか1項に記載の厚鋼板。
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