JPH04333516A - 溶接性の優れた厚手80kgf/mm2 級高張力鋼の製造法 - Google Patents

溶接性の優れた厚手80kgf/mm2 級高張力鋼の製造法

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JPH04333516A
JPH04333516A JP4809791A JP4809791A JPH04333516A JP H04333516 A JPH04333516 A JP H04333516A JP 4809791 A JP4809791 A JP 4809791A JP 4809791 A JP4809791 A JP 4809791A JP H04333516 A JPH04333516 A JP H04333516A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は溶接性の優れた厚手80
kgf/mm2 級高張力鋼の製造法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来の80kgf/mm2 級高張力鋼
(以下HT80)の殆どはB添加鋼を焼入れ焼戻処理す
ることにより製造していた。しかし、B添加HT80は
溶接性がHT60に比較して著しく劣っていた。このた
め、溶接施工時には溶接割れ防止のため200℃程度の
予熱(溶接時に鋼板の温度を一定の温度に保つ)が必要
とされ、施工能率の著しい低下を招いていた。このよう
なB添加HT80の欠点を改良するため最近、特開平2
−129317号公報のようなB無添加HT80が発明
されている。しかしながら、この製造法では、鋼成分の
焼入性が不十分なため、圧延後の焼入処理で微細なミク
ロ組織を得ることはできない。この発明鋼の特徴は圧延
でオーステナイト粒の細粒化を図る方法が用いられてい
るが、鋼板の板厚が厚い場合は靭性確保が困難である。 このため、発明の実施例でも板厚50mmが最も厚い板
厚であった。最近の鋼構造物はより巨大化の傾向を強め
つつあり、良溶接性の高強度でしかも板厚が厚い鋼板の
研究開発が強く望まれていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は溶接性が優れ
た厚手HT80の製造技術を提供するものである。本発
明法に基づいて製造したHT80は母材の強度、靭性に
優れ、しかも通常の溶接条件では、溶接熱影響部(HA
Z)の硬化が少なく、溶接施工時の予熱の軽減が可能で
ある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は重量比で
、C:0.04〜0.08%、Si:0.5%以下、M
n:0.8〜1.5%、P:0.02%以下、S:0.
008%以下、Cu:0.9〜1.8%、Ni:0.3
〜2.0%、Mo:0.3〜0.7%、Nb:0.00
5〜0.030%、V:0.02〜0.08%、Ti:
0.005〜0.020%、Al:0.06%以下、N
:0.0015〜0.0060%、さらに必要によりC
r:0.05〜0.4%、Ca:0.0005〜0.0
050%の1種または2種を含有し、Pcm=C+Si
/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/
20+Mo/15+V/10+5B(%)が0.28%
以下を満足し、残部が鉄及び不可避的不純物からなる実
質的にBを含有しない鋼を1000℃〜1250℃の温
度範囲に再加熱して、1050℃以下の累積圧下量が2
0%以上になるように圧延を行ない、つぎに常温まで空
冷するか、もしくは圧延後800℃以上の温度から常温
まで焼入れするかした鋼板を熱処理炉で850℃〜95
0℃に再加熱して、その後830℃以上の温度から焼入
れ、ついで700℃以下の温度に再加熱して焼戻処理す
ることを特徴とする溶接性の優れた厚手80kgf/m
m2 級高張力鋼の製造法である。
【0005】
【作用】以下本発明について詳細に説明する。発明者ら
の研究によれば板厚75mm以上の従来厚手HT80の
鋼成分は母材の強度や靭性を確保する必要性からB添加
系が基本であった。しかしながら、B添加のHT80は
溶接性が著しく悪く、このため、HT60等の鋼と比較
すると溶接施工能率の低下が大きく、その改善が求めら
れていた。また、特開平2−129317号公報の発明
鋼では、溶接性は大きく改善されているが、鋼の焼入性
が低いため75mm以上の厚鋼板の製造は困難であった
【0006】発明者らはB添加鋼の母材強度、靭性と前
記発明鋼の良溶接性を兼ね備えた鋼の開発の可能性につ
いて鋭意検討し、良溶接性の厚手HT80を発明するこ
とができた。本発明では、1)良溶接性確保のためC量
とB量を無添加とし、鋼成分のPcm値を0.28%以
下に抑える、2)母材強度確保のためCuとVの析出硬
化を利用、3)母材靭性確保のため、まず圧延による細
粒化が必要でこのため、1050℃以下の圧下量が20
%以上必要である(好ましい範囲30〜70%)。
【0007】さらに、圧延後(空冷、焼入れのどちらの
処理も含まれる)細粒化を徹底するためオーステナイト
域直上に再加熱し、変態によるオーステナイトの細粒化
をはかる方法を見いだした。しかもこの場合微量のNb
が細粒化に極めて大きな硬化があることをつきとめた。 即ち、本発明鋼を1000℃〜1250℃の範囲に加熱
して含有Nbを完全に固溶させ、その後の圧延工程で微
細に析出させることによりオーステナイト粒径の粗大化
を抑制させることである。しかしながら、再加熱温度が
適切でなければこの効果は失われる。このため再加熱温
度の下限は850℃、上限は950℃に限定する必要が
ある。850℃は再加熱によりオーステナイト化するた
めの下限温度である。また、950℃超の温度では、た
とえNbを微細析出させたとしてもオーステナイト粒径
の粗大化を抑制できないため上限とした。なお、上記再
加熱処理する前の鋼板は、圧延後常温まで空冷したもの
あるいは圧延後800℃以上から常温まで冷却して焼入
れしたものいずれでもよい。
【0008】本発明の主要な点について述べたが、優れ
た溶接性を有する厚手HT80とするためには基本成分
を適正範囲に制御する必要がある。以下この点について
説明する。
【0009】Cの下限0.04%は母材および溶接部の
強度確保ならびにVの効果を発揮させるための最小量で
ある。しかしC量が多すぎると溶接性の劣化を招くため
上限を0.08%とした。
【0010】Siは多く添加すると溶接性、HAZ靭性
を劣化させるため、上限を0.5%とした。Mnは強度
、靭性を確保する上で不可欠な元素であり、その下限は
0.8%である。しかし、Mn量が多すぎると焼入性が
増加して溶接性、HAZ靭性を劣化させるため、その上
限を1.5%とした。
【0011】本発明鋼において不純物であるP,Sの上
限を0.02%,0.008%とした理由は母材、HA
Z靭性をより一層向上させるためである。P量の低減は
焼戻時の粒界破壊を防止し、S量の低減はMnSによる
靭性の劣化を防止するためである。
【0012】Cuは溶接性の劣化を少なく抑えて母材強
度を確保するため重要な元素である。しかしながら、1
.8%を超える添加量ではHAZ靭性を損なうので上限
を1.8%とした。また、成分中のC量を低く抑えてい
るので、強度を確保するためCu量の下限は0.9%と
した。
【0013】Niは溶接性に悪影響が少なく強度、靭性
を向上させるほか、Cuクラックの防止にも効果がある
。しかし2.0%を超えると溶接性に好ましくないため
上限を2.0%とした。また0.3%未満では、その効
果が少ないため下限を0.3%とした。Moは母材の強
度、靭性をともに向上させる元素で、0.3%以上が必
須である。しかし多すぎると溶接性を劣化させるため、
その上限を0.7%とした。Nbは母材の靭性を確保す
るため重要な元素であり、0.005%が下限である。 また、添加量が多すぎると母材靭性を劣化させるばかり
でなくHAZ靭性も劣化させるので、上限を0.030
%とした。
【0014】Vは母材の強度を確保するため重要であり
、0.02%が下限である。また、0.08%を超える
とHAZ靭性を損なうため0.08%を上限とした。 TiはAl量が少ないときOと結合してTi2 O3 
を主成分とする酸化物を形成してHAZ靭性を向上させ
る。 また、Nと結合してTiNを形成し、再加熱時のオース
テナイト粒の粗大化を抑制、圧延後の組織の微細化に効
果を発揮する。これらの効果を得るためには最低0.0
05%必要である。しかし、多すぎるとTiCを形成し
て母材靭性やHAZ靭性を害するため、上限を0.02
%とした。
【0015】Alは、一般に脱酸上鋼に含まれる元素で
あるが、脱酸はSiまたはTiだけでも十分であり、そ
の下限は限定しない。しかし、Al量が多くなると鋼の
清浄性が悪くなるばかりでなく、この鋼を使用して溶接
した溶接金属の靭性が劣化するので上限を0.06%と
した。Nは不可避的不純物として鋼中に含まれるもので
あるが、Nbと結合して炭窒化物を形成して靭性を向上
させ、またTiNを形成して前述のようなHT80の性
質を高める。しかしこのため、最低0.0015%の添
加が必要である。しかしながら、N量の増加はHAZ靭
性に有害なため、上限を0.0060%とした。
【0016】つぎにCr,Caを添加する理由について
説明する。基本となる成分にさらにこれらの元素を添加
する目的は本発明鋼の特徴を損なうことなく、強度、靭
性の向上を図るためである。Crは母材、溶接部の強度
を高めるが、多すぎると溶接性やHAZ靭性を著しく劣
化させる。このためその上下限をそれぞれ0.05%,
0.04%とした。Caは硫化物の形態を制御し、母材
靭性を向上させる。しかし、Ca量が0.0005%以
下では実用上効果がなく、また0.005%を超えると
CaO,CaSが多量に生成して大型介在物となり、靭
性を低下させる。このため添加量の上下限をそれぞれ0
.005%,0.005%とした。
【0017】前に述べたが、限定された微量Nb含有鋼
を850〜950℃に再加熱して焼入れし、その後焼戻
処理する事により強度・靭性、溶接性の優れた厚手HT
80kgf/mm2 鋼板の製造が可能となった。
【0018】
【実施例】転炉−連続鋳造−板厚及び熱処理工程で種々
の鋼板を製造し、母材の強度、靭性、小入熱の溶接条件
(手溶接の標準条件)でのHAZ硬さの測定等の調査を
実施した。
【0019】表1に発明鋼と比較鋼の化学成分を、表2
に鋼板の製造プロセスと母材の強度、靭性、及び標準溶
接条件のHAZ硬さの測定結果を示す。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】
【表3】
【0023】
【表4】
【0024】表1の鋼1〜10に本発明鋼の化学成分を
、鋼10〜20に比較鋼の化学成分を示す。また、表2
の鋼1〜10に本発明鋼の、鋼11〜20に比較鋼につ
いての母材強度、靭性および標準溶接条件でのHAZ硬
さの測定結果を示す。
【0025】本発明鋼はPcm値を0.28%以下に制
御しており、このため、標準溶接入熱17kJ/cmの
条件ではHAZ硬さの最高値は325以下であった。さ
らに、母材の強度、靭性ともHT80として十分な特性
であった。
【0026】これに対し、比較鋼の鋼11では母材の特
性は十分であるが、C添加量が高く、Pcmも0.28
%を超えるためHAZ硬さがHv382と高く、溶接性
が不十分であった。また比較鋼12,14,16では、
母材強度は十分であったが、C添加量やPcmが高く、
製造プロセスもDQであるため母材靭性、溶接性が不十
分であった。比較鋼13では、Cは高いがNbが添加さ
れていないため、母材強度が不足し、溶接性も不十分で
あった。比較鋼15では、Cは高いが、Vが添加されて
おらず母材強度が不足し、溶接性も不十分であった。さ
らに、比較鋼17では、Cu量が不足なため、比較鋼1
8では、Mo量が不足なため、比較鋼19では、C量が
不足なため、比較鋼20では、Vが無添加なため、溶接
性は良好であるが母材の強度が不十分であった。
【0027】
【発明の効果】本発明により、母材強度、靭性及び溶接
性の優れた板厚80mm以上の厚手HT80の製造が可
能となった。
【0028】従来のHT80に比較し、溶接施工能率の
大幅な改善や、構造物の安全性が著しく向上することが
期待できる。従って本発明の方法で製造した厚鋼板は建
築構造物、圧力容器、海洋構造物など厳しい環境下で使
用される溶接構造物に用いることができる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  重量比で、 C:0.04〜0.08%、 Si:0.5%以下、 Mn:0.8〜1.5%、 P:0.02%以下、 S:0.008%以下、 Cu:0.9〜1.8%、 Ni:0.3〜2.0%、 Mo:0.3〜0.7%、 Nb:0.005〜0.030%、 V:0.02〜0.08%、 Ti:0.005〜0.020%、 Al:0.06%以下、 N:0.0015〜0.0060%、 Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+N
    i/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B(
    %)が0.28%以下、 残部が鉄及び不可避的不純物からなる実質的にBを含有
    しない鋼を1000℃〜1250℃の温度範囲に再加熱
    して、1050℃以下の累積圧下量が20%以上になる
    ように圧延を行ない、つぎに常温まで空冷するか、もし
    くは圧延後800℃以上の温度から常温まで焼入れする
    かした鋼板を熱処理炉で850℃〜950℃に再加熱し
    て、その後830℃以上の温度から焼入れ、ついで70
    0℃以下の温度に再加熱して焼戻処理することを特徴と
    する溶接性の優れた厚手80kgf/mm2 級高張力
    鋼の製造法。
  2. 【請求項2】  重量比で、 Cr:0.05〜0.4%、 Ca:0.0005〜0.0050% の1種または2種を含有する請求項1記載の溶接性の優
    れた厚手80kgf/mm2 級高張力鋼の製造法。
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