JPH04297549A - 溶接性が改善された鋼材 - Google Patents
溶接性が改善された鋼材Info
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- JPH04297549A JPH04297549A JP3271272A JP27127291A JPH04297549A JP H04297549 A JPH04297549 A JP H04297549A JP 3271272 A JP3271272 A JP 3271272A JP 27127291 A JP27127291 A JP 27127291A JP H04297549 A JPH04297549 A JP H04297549A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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- C22C38/08—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing nickel
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は溶接性が改善された構造
用鋼材に関する。
用鋼材に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば北海や北極海で航海する軍艦、L
NGタンカーあるいは砕氷船に用いられる鋼材や、石油
採掘プラットホームあるいは液化ガス貯蔵容器に用いら
れる鋼材のような、苛酷な環境で鋼材を用いるためには
、非常に制限された設計仕様が要求される。
NGタンカーあるいは砕氷船に用いられる鋼材や、石油
採掘プラットホームあるいは液化ガス貯蔵容器に用いら
れる鋼材のような、苛酷な環境で鋼材を用いるためには
、非常に制限された設計仕様が要求される。
【0003】引張り特性以外に、溶接構造物用の鋼材の
グレードは、高いレベルの低温脆性破壊強度を満足しな
ければならない。何故ならば、この温度は構造物の応力
条件と使用温度の関数だからである。
グレードは、高いレベルの低温脆性破壊強度を満足しな
ければならない。何故ならば、この温度は構造物の応力
条件と使用温度の関数だからである。
【0004】ヨーロッパ分類の参照番号 355EMZ
で、下記の重量組成の鋼材が知られている:0.11%
炭素、1.45%マンガン、0.45%ニッケル、0.
40%ケイ素、0.05%ニオブ、0.05%窒素、残
部:鉄。
で、下記の重量組成の鋼材が知られている:0.11%
炭素、1.45%マンガン、0.45%ニッケル、0.
40%ケイ素、0.05%ニオブ、0.05%窒素、残
部:鉄。
【0005】この鋼材の厚さ50mmの板材について、
保証されている機械特性は下記の通りである:降伏応力
Re min = 340 MPa破壊荷重
Rm min = 460 MPa伸び(5.6
5 √S)A = 20 %靱性(−40℃) Kv
= 50 J(最小値)CTOD(−10℃) =
0.25 mmCTOD(き裂先端開口変位)は標準
破壊試験(標準 BS 5762)による。
保証されている機械特性は下記の通りである:降伏応力
Re min = 340 MPa破壊荷重
Rm min = 460 MPa伸び(5.6
5 √S)A = 20 %靱性(−40℃) Kv
= 50 J(最小値)CTOD(−10℃) =
0.25 mmCTOD(き裂先端開口変位)は標準
破壊試験(標準 BS 5762)による。
【0006】図1は、355EMZタイプの鋼材につい
ての 700〜300℃の冷却時間の関数として、28
ジュールの靱性エネルギーに対する遷移温度を示す。−
40℃で28Jよりも大きい破壊エネルギーを得るため
には、700〜300℃の冷却時間で 50s未満で溶
接する必要があることがわかる。従って、ゆっくり溶接
して、低い溶接エネルギーで数往復行う必要がある。
ての 700〜300℃の冷却時間の関数として、28
ジュールの靱性エネルギーに対する遷移温度を示す。−
40℃で28Jよりも大きい破壊エネルギーを得るため
には、700〜300℃の冷却時間で 50s未満で溶
接する必要があることがわかる。従って、ゆっくり溶接
して、低い溶接エネルギーで数往復行う必要がある。
【0007】この鋼材の低温き裂抵抗は、図2に示す硬
度−冷却基準曲線から見積もることができる。700℃
から300℃の間の冷却時間に対応する約10sの、電
極を用いた手動溶接の場合、ビッカース硬度は 350
HV5 以上であることがわかる。このことは、組織中
80〜100%がマルテンサイトであるという事実に
よって説明される。
度−冷却基準曲線から見積もることができる。700℃
から300℃の間の冷却時間に対応する約10sの、電
極を用いた手動溶接の場合、ビッカース硬度は 350
HV5 以上であることがわかる。このことは、組織中
80〜100%がマルテンサイトであるという事実に
よって説明される。
【0008】マルテンサイトは水素に対する感受性が高
いので、このような溶接によって低温き裂抵抗が低下す
る。従って、公知の355EMZタイプの鋼材は高い溶
接エネルギーに対して靱性が低く、低温き裂を防止する
ために溶接の前に予熱する必要がある。
いので、このような溶接によって低温き裂抵抗が低下す
る。従って、公知の355EMZタイプの鋼材は高い溶
接エネルギーに対して靱性が低く、低温き裂を防止する
ために溶接の前に予熱する必要がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高い
溶接エネルギーに対して良好な靱性を有し、溶接の前に
予熱する必要のない、溶接性が改善された鋼材を提供す
ることである。
溶接エネルギーに対して良好な靱性を有し、溶接の前に
予熱する必要のない、溶接性が改善された鋼材を提供す
ることである。
【0010】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明の鋼材は
、溶接性が改善された鋼材であって、0.15%以下の
ケイ素と 0.005〜0.020%のチタンを含有す
ることを特徴とする。
、溶接性が改善された鋼材であって、0.15%以下の
ケイ素と 0.005〜0.020%のチタンを含有す
ることを特徴とする。
【0011】さらに、本発明の溶接性が改善された鋼材
は、以下の重量組成を有する:0.07 〜0.11%
炭素、1.40 〜1.70%マンガン、0.20 〜
0.55%ニッケル、0 〜0.30%銅、0
〜0.02%ニオブ、0.005〜0.020%
チタン、0.002〜0.006%窒素、0 〜
0.15%ケイ素、残部:鉄。
は、以下の重量組成を有する:0.07 〜0.11%
炭素、1.40 〜1.70%マンガン、0.20 〜
0.55%ニッケル、0 〜0.30%銅、0
〜0.02%ニオブ、0.005〜0.020%
チタン、0.002〜0.006%窒素、0 〜
0.15%ケイ素、残部:鉄。
【0012】好ましくは、本発明の溶接性が改善された
鋼材は、以下の重量組成を有する:0.08%炭素、1
.50%マンガン、0.45%ニッケル、0.20%銅
、0.01%チタン、0.004%窒素、0.09%ケ
イ素、残部:鉄。
鋼材は、以下の重量組成を有する:0.08%炭素、1
.50%マンガン、0.45%ニッケル、0.20%銅
、0.01%チタン、0.004%窒素、0.09%ケ
イ素、残部:鉄。
【0013】このような鋼材は、例えば:フェライト−
オーステナイトAc3変態温度と1100℃の間の低温
加熱を行い、850〜720℃の間で圧延し、3〜10
℃/sで750℃から450℃へ焼入れする、ことによ
って得られる。
オーステナイトAc3変態温度と1100℃の間の低温
加熱を行い、850〜720℃の間で圧延し、3〜10
℃/sで750℃から450℃へ焼入れする、ことによ
って得られる。
【0014】
【実施例】本発明のその他の特徴と利点は、添付図面を
参照した例示によってのみ与えられる以下の説明によっ
て、明らかになるだろう。
参照した例示によってのみ与えられる以下の説明によっ
て、明らかになるだろう。
【0015】本発明の溶接性が改善された鋼材は、以下
の重量組成を有する:0.07 〜0.11%炭素、1
.40 〜1.70%マンガン、0.20 〜0.55
%ニッケル、0 〜0.30%銅、0 〜
0.02%ニオブ、0.005〜0.020%チタン、
0.002〜0.006%窒素、0 〜0.15
%ケイ素、残部:鉄。
の重量組成を有する:0.07 〜0.11%炭素、1
.40 〜1.70%マンガン、0.20 〜0.55
%ニッケル、0 〜0.30%銅、0 〜
0.02%ニオブ、0.005〜0.020%チタン、
0.002〜0.006%窒素、0 〜0.15
%ケイ素、残部:鉄。
【0016】好ましくは、本発明の溶接性が改善された
鋼材は、以下の重量組成を有する:0.08%炭素、1
.50%マンガン、0.45%ニッケル、0.20%銅
、0.01%チタン、0.004%窒素、0.09%ケ
イ素、残部:鉄。
鋼材は、以下の重量組成を有する:0.08%炭素、1
.50%マンガン、0.45%ニッケル、0.20%銅
、0.01%チタン、0.004%窒素、0.09%ケ
イ素、残部:鉄。
【0017】通常の355EMZ鋼材の溶接に対する冷
却速度の関数としての28Jでの遷移温度曲線を、本発
明の溶接性が改善された鋼材のそれと比較する(図1)
。溶接エネルギーにかかわらず、すなわち溶接の冷却速
度にかかわらず、本発明の鋼材の靱性は常に−60℃で
保証されていることがわかる。従って、このような鋼材
は、高い溶接エネルギーに対しても良好な靱性を有する
。
却速度の関数としての28Jでの遷移温度曲線を、本発
明の溶接性が改善された鋼材のそれと比較する(図1)
。溶接エネルギーにかかわらず、すなわち溶接の冷却速
度にかかわらず、本発明の鋼材の靱性は常に−60℃で
保証されていることがわかる。従って、このような鋼材
は、高い溶接エネルギーに対しても良好な靱性を有する
。
【0018】図2に示す硬度−冷却基準曲線は、溶接性
が改善された鋼材の硬度が、通常の355EMZ鋼材の
それよりも低いことを示す。実際、熱影響部の10秒間
700〜300℃の冷却についてのビッカース硬度は
わずかに 280Hv5 であるのに対して、通常の鋼
材については少なくとも 350Hv5 である。
が改善された鋼材の硬度が、通常の355EMZ鋼材の
それよりも低いことを示す。実際、熱影響部の10秒間
700〜300℃の冷却についてのビッカース硬度は
わずかに 280Hv5 であるのに対して、通常の鋼
材については少なくとも 350Hv5 である。
【0019】本発明の溶接性が改善された鋼材はマルテ
ンサイト量が非常に少なく、20%以下である。従って
低温での靱性が著しく改善されていて、このような鋼材
は溶接の前に予熱する必要がない。
ンサイト量が非常に少なく、20%以下である。従って
低温での靱性が著しく改善されていて、このような鋼材
は溶接の前に予熱する必要がない。
【0020】本発明の溶接性が改善された鋼材は、厚さ
50mmの板材について下記の機械特性を保証すること
を可能にする: 降伏応力 Re min = 325 MPa破
壊荷重 Rm min = 460 MPa伸び
(5.65 √S)A = 22 %靱性(−60℃)
Kv = 80 JCTOD(−50℃) =
0.10 mm従ってこのような鋼材は、通常の355
EMZ鋼材と比較して、より高い溶接エネルギーを適用
して溶接しても同等の特性が保証され、また同等の溶接
エネルギーを維持しつつ、より低い使用温度での機械的
靱性が保証されることを可能にする。従って、想定され
るようなより苛酷な環境での使用が可能となる。
50mmの板材について下記の機械特性を保証すること
を可能にする: 降伏応力 Re min = 325 MPa破
壊荷重 Rm min = 460 MPa伸び
(5.65 √S)A = 22 %靱性(−60℃)
Kv = 80 JCTOD(−50℃) =
0.10 mm従ってこのような鋼材は、通常の355
EMZ鋼材と比較して、より高い溶接エネルギーを適用
して溶接しても同等の特性が保証され、また同等の溶接
エネルギーを維持しつつ、より低い使用温度での機械的
靱性が保証されることを可能にする。従って、想定され
るようなより苛酷な環境での使用が可能となる。
【0021】図3に示すように、ケイ素含有量は28ジ
ュール(TK28J)での遷移温度に影響を及ぼし、従
って熱影響部の靱性に影響を及ぼす。実際、0.05%
のケイ素含有量について28ジュールでの遷移温度は−
70℃のオーダーであることがわかる。一方、0.5%
のケイ素含有量について、この温度は、それ以上では破
壊に要するエネルギーは28J以上に保証されるが、わ
ずかに−50℃である。
ュール(TK28J)での遷移温度に影響を及ぼし、従
って熱影響部の靱性に影響を及ぼす。実際、0.05%
のケイ素含有量について28ジュールでの遷移温度は−
70℃のオーダーであることがわかる。一方、0.5%
のケイ素含有量について、この温度は、それ以上では破
壊に要するエネルギーは28J以上に保証されるが、わ
ずかに−50℃である。
【0022】また図3と図4からは、熱影響部の残留オ
ーステナイトの割合は、鋼材のケイ素含有量の関数であ
ることがわかる。この現象は、溶接後の冷却の間のオー
ステナイトのフェライトと炭化物への優先的分解と関係
している。
ーステナイトの割合は、鋼材のケイ素含有量の関数であ
ることがわかる。この現象は、溶接後の冷却の間のオー
ステナイトのフェライトと炭化物への優先的分解と関係
している。
【0023】図4において、ケイ素含有量が0.05%
の場合、高い溶接エネルギーを適用したときの残留オー
ステナイトのレベルは約1%であるが、一方、同様のエ
ネルギーでケイ素含有量が0.5%のときのそれは5%
であることがわかる。従って、溶接結合部の靱性は残留
オーステナイトの容積分率の減少によって改善され、そ
れは鋼材のケイ素含有量の減少によって保証される。
の場合、高い溶接エネルギーを適用したときの残留オー
ステナイトのレベルは約1%であるが、一方、同様のエ
ネルギーでケイ素含有量が0.5%のときのそれは5%
であることがわかる。従って、溶接結合部の靱性は残留
オーステナイトの容積分率の減少によって改善され、そ
れは鋼材のケイ素含有量の減少によって保証される。
【0024】溶接性が改善された鋼材は、例えば、取鍋
鋳造、連続鋳造、炉内処理、酸素製鋼プラントでの処理
あるいはアルミ脱ガスによって得られる。
鋳造、連続鋳造、炉内処理、酸素製鋼プラントでの処理
あるいはアルミ脱ガスによって得られる。
【0025】以下に、本発明の鋼材を用いて厚さ50m
mの板材を得るための方法の一例を示す。本発明の溶接
性が改善された鋼材は、偏析をコントロールするのに必
要な予防策をとって、公知のタイプの連続鋳造によって
得られる。鋳造した後、鋼材にフェライト−オーステナ
イトAc3変態温度と1100℃の間の低温加熱を行い
、次いで圧延する。圧延の最後での温度は850〜72
0℃である。次に鋼材に、圧延の終了時での温度から4
50℃まで3〜10℃/sの速度で、焼入れを施す。
mの板材を得るための方法の一例を示す。本発明の溶接
性が改善された鋼材は、偏析をコントロールするのに必
要な予防策をとって、公知のタイプの連続鋳造によって
得られる。鋳造した後、鋼材にフェライト−オーステナ
イトAc3変態温度と1100℃の間の低温加熱を行い
、次いで圧延する。圧延の最後での温度は850〜72
0℃である。次に鋼材に、圧延の終了時での温度から4
50℃まで3〜10℃/sの速度で、焼入れを施す。
【0026】図1と図2に示す曲線を得るのに用いた溶
接性が改善された鋼材は、上述の好ましい範囲の組成を
有し、以下の工程によって得られたものである:すなわ
ち950℃、3時間の均一加熱を行い、760〜740
℃の間で圧延を行い、6℃/sの速度で550℃まで冷
却する。
接性が改善された鋼材は、上述の好ましい範囲の組成を
有し、以下の工程によって得られたものである:すなわ
ち950℃、3時間の均一加熱を行い、760〜740
℃の間で圧延を行い、6℃/sの速度で550℃まで冷
却する。
【図1】図1は、通常の355EMZ鋼材と本発明の溶
接性が改善された鋼材についての溶接冷却速度の関数と
して、28ジュール(TK28J)の破壊エネルギーに
対する遷移温度の変化を示すグラフである。
接性が改善された鋼材についての溶接冷却速度の関数と
して、28ジュール(TK28J)の破壊エネルギーに
対する遷移温度の変化を示すグラフである。
【図2】図2は、通常の355EMZ鋼材と本発明の溶
接性が改善された鋼材についての硬度−冷却基準曲線を
示すグラフである。
接性が改善された鋼材についての硬度−冷却基準曲線を
示すグラフである。
【図3】図3は、ケイ素含有量の影響を示すグラフであ
り、一方では28ジュール(TK28J)での遷移温度
に及ぼす影響を、他方では残留オーステナイト(γr)
の容積分率に及ぼす影響を示す。
り、一方では28ジュール(TK28J)での遷移温度
に及ぼす影響を、他方では残留オーステナイト(γr)
の容積分率に及ぼす影響を示す。
【図4】図4は、冷却基準及び鋼材のケイ素含有量の関
数としての残留オーステナイト(γr)の容積分率の変
化を示すグラフである。
数としての残留オーステナイト(γr)の容積分率の変
化を示すグラフである。
Claims (5)
- 【請求項1】0.15%以下のケイ素と0.005〜0
.020%のチタンを含有することを特徴とする、溶接
性が改善された鋼材。 - 【請求項2】請求項1に記載の鋼材であって、下記の重
量組成を有することを特徴とする鋼材:0.07 〜0
.11%炭素、1.40 〜1.70%マンガン、0.
20 〜0.55%ニッケル、0 〜0.30%
銅、0 〜0.02%ニオブ、0.005〜0.
020%チタン、0.002〜0.006%窒素、0
〜0.15%ケイ素、残部:鉄。 - 【請求項3】請求項2に記載の鋼材であって、下記の重
量組成を有することを特徴とする鋼材:0.08%炭素
、1.50%マンガン、0.45%ニッケル、0.20
%銅、0.01%チタン、0.004%窒素、0.09
%ケイ素、残部:鉄。 - 【請求項4】請求項1〜3のいずれかに記載の鋼材を製
造する方法であって:フェライト−オーステナイトAc
3変態温度と1100℃の間の低温加熱を行い、850
〜720℃の間で圧延し、3〜10℃/sの速度で75
0℃から450℃へ焼入れする、ことを特徴とする方法
。 - 【請求項5】請求項4に記載の製造方法であって:95
0℃で3時間の加熱を行い、760〜740℃の間で圧
延を行い、6℃/sの速度で550℃まで冷却する、こ
とを特徴とする方法。
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