KR20100121528A - 내응력 제거 소둔 특성과 저온 이음새 인성이 우수한 고강도 강판 - Google Patents

내응력 제거 소둔 특성과 저온 이음새 인성이 우수한 고강도 강판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용접 후에 장시간의 응력 제거 소둔을 실시한 경우에도 강도 저하가 작고, 게다가 HAZ의 저온 인성도 양호한 다양한 고강도 강판을 제공한다. 본 발명의 고강도 강판은, 화학 성분 조성을 적절히 조정하고, 하기 수학식 1로 규정되는 CP값이 5.40% 이상임과 아울러, 하기 수학식 2로 규정되는 탄소 당량 Ceq가 0.45% 이하이다.
[수학식 1]
CP값 = 125[Ti]+ 111[Nb]+60[V]+15[Mo]
(단, [Ti], [Nb], [V] 및 [Mo]는 각각 Ti, Nb, V 및 Mo의 함유량(질량%)을 나타낸다.)
[수학식 2]
Ceq = [C]+[Mn]/6+([Cr]+[Mo]+[V])/5+([Cu]+[Ni])/15
(단, [C], [Mn], [Cr], [Mo], [V], [Cu] 및 [Ni]는 각각 C, Mn, Cr, Mo, V, Cu 및 Ni의 함유량(질량%)을 나타낸다.)

Description

내응력 제거 소둔 특성과 저온 이음새 인성이 우수한 고강도 강판{HIGH-STRENGTH STEEL SHEET EXCELLENT IN RESISTANCE TO STRESS-RELIEF ANNEALING AND LOW-TEMPERATURE JOINT TOUGHNESS}
본 발명은 용접 후에 장시간의 응력 제거 소둔(Stress-relief annealing: 이하, 「SR 처리」라고 부르는 경우가 있음)을 실시한 경우에도 강도 저하가 적고, 또한 용접 열 영향부(heat-affcted zone: 이하, 「HAZ」라고 부르는 경우가 있음)의 저온 인성(low temperature toughness)도 우수한 고강도 강판에 관한 것이다.
최근, 대형 강제 압력 용기(탱크)의 제조사에서는, 비용 저감을 목적으로 하여, 해외를 대상으로 하는 탱크 조립의 현지화를 진행하고 있다. 종래에는, 강철 부재의 절단이나 굽힘 가공, 조립(용접에 의한 조립), 일부 부재의 SR 처리(국부 열 처리(local heat treatment)) 및 최종 조립까지를 자사 공장에서 한 후, 탱크 전체를 현지로 수송하는 것이 일반적이었다.
그러나, 효율을 고려한 현지 시공화에 의해, 강철 부재의 절단이나 굽힘 가공만을 자사 공장에서 한 후, 부재 단위로 재료를 수송하여, 현지에서 탱크를 조립하고(용접에 의한 조립), 일부가 아닌 탱크 전체를 SR 처리하는 것과 같은 작업내용으로 계속 변하고 있다.
이러한 변화에 따라, 현지에서의 용접 기술의 문제와 안전성의 관점에서, SR 처리의 시간이나 회수를 늘리는 것이 필요해지고 있다. 이 때문에, 합계로 20 내지 30시간 정도의 SR 처리가 실시되는 것을 고려한 재료 설계가 필요해지고 있다. 상기와 같은 장시간의 SR 처리를 하면, 강철 중의 탄화물은 응집 조대화하고, 그것에 기인하여 강도 저하가 현저해진다고 하는 문제가 지적되고 있다.
그런데, 제어 압연과 제어 냉각을 조합시킨 압연법은 TMCP법이라고 불리고 있고, 저탄소 당량(low carbon equivalent)이면서 고강도, 고인성, 고용접성을 갖는 강재(이하, 이것을 「TMCP 강철」이라고 부름)를 얻는 방법으로서 널리 행해지고 있다. 그리고, TMCP 강철은 조선을 중심으로 한 용접 구조물용 강판으로부터, 탱크 등의 압력 용기용 강판으로 그의 적용이 계속 확대되고 있다. 이러한 TMCP 강철을 사용하여 압력 용기용 등을 구축한 경우에도, 상기와 같은 장시간의 SR 처리를 한 경우에는 강판 강도가 대폭 저하되는 경우가 있다.
이러한 사태에 대응하기 위해, SR 처리 전에 고강도로 하는 수단이 일반적으로 채용되지만, 가혹한 SR 처리 조건 하에서 고강도로 하기 위해, 다량으로 합금 원소를 함유시키지 않을 수 없고, 그 결과로서 용접 구조물의 HAZ 인성(특히, 저온인성)이 열화한다고 하는 문제가 있다.
SR 처리에 의한 강도 저하를 최대한 저감한 기술로서, 예를 들면 특허문헌 1에는, 0.26 내지 0.75%의 Cr과 0.45 내지 0.60%의 Mo를 기본적으로 포함하는 「압력 용기용 강인 강」이 제안되어 있다. 이 기술은 Cr 첨가에 의해 SR 처리 후의 탄화물의 조대화를 억제하여, SR 처리 후의 강도 저하를 억제하는 것이다. 그러나, 이러한 강재에 있어서는 Cr 함유량이 많기 때문에 HAZ의 저온 인성이 저하된다고 하는 문제는 해결되지 않는 그대로이다.
또한 특허문헌 2에는, 0.10 내지 1.00%의 Cr과 0.45 내지 0.60%의 Mo를 기본적으로 포함하는 「압력 용기용 고강도 강인 강」도 제안되어 있다. 이 기술에서는, 장시간의 SR 처리에 의해 Fe3C가 조대한 M23C6에 반응하는 것을 Cr의 첨가에 의해서 억제하는 것이다. 이 기술에서는, 비교적 넓은 범위로 Cr를 함유시키는 것을 상정한 것이지만, 실제로는 Cr 함유량이 0.29% 이상인 것밖에 나타나 있지 않아, HAZ의 저온 인성이 저하될 것이 충분히 예상된다.
일본 특허공개 제1982-116756호 공보 일본 특허공개 제1982-120652호 공보
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그의 목적은 용접 후에 장시간의 응력 제거 소둔을 실시한 경우에도 강도 저하가 적고(즉, 내응력 제거 소둔 특성이 양호하고), 게다가 HAZ의 저온 인성(이하, 본 발명에서는 이 특성을 「저온 이음새 인성」이라고 부르고 있음)도 양호한 다양한 고강도 강판을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 고강도 강판은, C: 0.10 내지 0.16%(질량%의 의미. 이하 동일), Si: 0.05 내지 0.50%, Mn: 1.3 내지 1.9%, Al: 0.01 내지 0.05%, Ti: 0.005 내지 0.025%, Nb: 0.005 내지 0.025%, V: 0.005 내지 0.06% 및 Mo: 0.03 내지 0.10%를 각각 함유하고, 잔부가 철 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 하기 수학식 1로 규정되는 CP값이 5.40% 이상임과 아울러, 하기 수학식 2로 규정되는 탄소 당량 Ceq가 0.45% 이하이다.
Figure pct00001
단, [Ti], [Nb], [V] 및 [Mo]는 각각 Ti, Nb, V 및 Mo의 함유량(질량%)을 나타낸다.
Figure pct00002
단, [C], [Mn], [Cr], [Mo], [V], [Cu] 및 [Ni]는 각각 C, Mn, Cr, Mo, V, Cu 및 Ni의 함유량(질량%)을 나타낸다.
또한 본 발명의 고강도 강판에 있어서는, 상기 기본 원소에 더하여, 필요에 따라, (a) Cr: 0.30% 이하(0%를 포함하지 않음), (b) Cu: 0.50% 이하(0%를 포함하지 않음) 및/또는 Ni: 0.50% 이하(0%를 포함하지 않음), (c) Ca: 0.0040% 이하(0%를 포함하지 않음) 등을 함유시키는 것도 유용하고, 함유되는 성분의 종류에 따라 강판의 특성이 더 개선된다.
본 발명에 따르면, 강판의 화학 성분 조성을 상기 수학식 1 및 수학식 2로 표시되는 CP값 및 탄소 당량 Ceq가 규정 범위를 만족하도록 제어함으로써, SR 처리 후의 강도 저하를 억제할 수 있음과 아울러, 저온 이음새 특성도 우수한 것으로 되고, 이러한 고강도 강판은 가혹한 SR 처리가 행해지는 탱크(압력 용기) 등의 소재로서 매우 유용하다.
도 1은 CP값과 강도 저하량 △TS의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2는 탄소 당량 Ceq와 HAZ 인성(vE-46)의 관계를 나타내는 그래프이다.
본 발명자들은, 장시간의 SR 처리에 의해도 강도 저하를 초래하지 않고, 저온 이음새 인성도 양호한 강재의 실현을 목표로 하여 다양한 각도에서 검토했다. 그 결과, 화학 성분 조성을 엄밀히 제어한 것과 같은 강판에서는, 상기 목적이 훌륭하게 달성되는 것을 발견하여 본 발명을 완성했다. 본 발명이 완성된 경위에 따라 본 발명의 구성 및 작용 효과에 대해 설명한다.
본 발명자는, SR 처리에 의한 강판의 강도 저하는 C의 상태 변화를 원인으로 한다고 생각했다. 강판 중에 있어서, C는 고용 탄소, 미세 탄화 석출물 또는 세멘타이트(Fe3C)로서 존재하고, 고용 탄소나 미세 탄화 석출물은 강도 향상에 기여하지만, 세멘타이트는 조대하기 때문에 강도에의 기여는 작은 것으로 생각된다. 즉, SR 처리에 의한 C의 세멘타이트 중으로의 확산에 의해 세멘타이트 상의 분율(이하, 간단히 「세멘타이트 분율」이라고 부름)이 증가하여 C에 의한 강도 기여가 손상되는 것으로 생각된다.
보통의 재가열 담금질·템퍼링이 행해지는 강(이하, 「QT 강」이라고 부름)에 있어서, SR 처리시의 세멘타이트 조대화(cementite coarsening) 억제에 의한 강도 저하량 억제 기술도 존재하지만, 이러한 기술에서는 템퍼링 처리에 의해 세멘타이트 분율이 한계에 달하고 있기 때문에, 세멘타이트 분율 억제 기술은 적용할 수 없다. 이 때문에 강판 압연 후, 급냉에 의한 과냉각에 의해 C를 고용 상태로 유지하여, 세멘타이트 생성을 최대한 억제할 수 있는 TMCP법에 의한 제조를 실시하여, 적어도 SR 처리 전의 세멘타이트 분율을 억제할 필요가 있다. 그러나, 종래의 TMCP 강철은 이와 같이 세멘타이트 생성을 억제해도, SR 처리에 의해 세멘타이트 분율이 크게 증가하는 경향이 있다.
그래서, 본 발명자는 SR 처리 후의 강도 확보를 위해 C를 이용하기 때문에, TMCP 강철에 있어서의 SR 처리시의 세멘타이트 생성을 억제하면 바람직하다고 착상했다. 이러한 착상에 따라, SR 처리 후의 강도에 미치는 화학 성분의 영향에 대해 더 검토를 진행했다.
그 결과, 저온 이음새 인성(low-temperature joint toughness)을 확보할 수 있는 저합금 성분계에서도, 고온·장시간 SR 처리 중의 세멘타이트 생성을 억제할 수 있음이 밝혀져, 상기한 바와 같이 화학 성분 조성을 엄밀히 규정함으로써, SR 처리 후에 충분한 강도를 확보할 수 있음과 아울러, 저온 이음새 인성의 저하도 초래하지 않는 고강도 강판을 실현할 수 있었다.
SR 처리는 586 내지 625℃의 고온에서 20 내지 30시간 정도의 열처리가 행해지는 것이지만, 이러한 가혹한 조건하에서는 많은 석출물은 고용하고 C는 세멘타이트에 확산한다. 그러나, Ti, Nb, V 및 Mo에 관해서는, SR 처리시에도 예를 들면 TiC, Nb2C, V2C, Mo2C 등의 조성과 같은 안정한 석출물을 형성하는 것에 의해, C의 확산을 억제하고, 세멘타이트 분율을 억제하는 것이 종합 열역학 소프트웨어(「Themo-Calc」, CRC 종합연구소에서 구입 가능)에 의해 추측된다.
그래서, 본 발명자는 온도적으로 평형인 상태에서의 석출물 양을 상기 Themo-Calc에 의해 계산하여 석출물 형성 비율(즉, 탄소의 확산 억제 기여율)을 구하고, 비평형 상태에 맞도록 더 보정하면, C의 확산 파라미터로서 하기 수학식 1로 규정되는 CP값을 정할 수 있었다. 그리고, 이 CP값이 5.40% 이상이면, C의 세멘타이트로의 확산이 억제될 수 있는 것을 밝혔다. 단, 어느 쪽의 원소도 과잉으로 함유시키면, 용접성을 저해하기 때문에 당연히 그의 상한은 존재한다(후술함).
[수학식 1]
CP값 = 125[Ti]+111[Nb]+60[V]+15[Mo]
단, [Ti], [Nb], [V] 및 [Mo]는 각각 Ti, Nb, V 및 Mo의 함유량(질량%)을 나타낸다.
본 발명의 강판에서는, 저온 이음새 인성을 양호하게 유지하기 위해, 하기 수학식 2로 규정되는 탄소 당량 Ceq가 0.45% 이하일 것도 필요하다. 이 탄소 당량 Ceq는 저온 이음새 인성에 주는 각 원소의 영향력을 탄소량으로 환산한 것으로, 다양한 분야에서 이용되고 있는 것이다(ASTM 규격). 본 발명에서는 이러한 탄소 당량 Ceq를 저온 이음새 인성의 판단 기준으로서 이용한다. 한편, 하기 수학식 2에는, 본 발명의 강재의 기본 성분(C, Mn, Mo 및 V) 이외에도 필요에 따라 함유되는 Cr, Cu, Ni 등도 항으로서 포함하지만, Cr, Cu 및 Ni에 관해서는 이들을 포함하는 경우에 한해 그의 양도 고려하여 계산하면 된다.
[수학식 2]
Ceq = [C]+[Mn]/6+([Cr]+[Mo]+[V])/5+([Cu]+[Ni])/15
단, [C], [Mn], [Cr], [Mo], [V], [Cu] 및 [Ni]는 각각 C, Mn, Cr, Mo, V, Cu 및 Ni의 함유량(질량%)을 나타낸다.
본 발명의 강판에서는 상기 수학식 1로 규정되는 CP값을 5.40% 이상으로 함과 아울러, 상기 수학식 2로 규정되는 탄소 당량 Ceq를 0.45% 이하로 함으로써, 가혹한 SR 처리를 실시한 후의 내SR특성 및 저온 이음새 인성이 양호한 것으로 되는 것이지만, 「가혹한 SR 처리」란 그 시간에만 한하지 않고 온도와의 관계도 고려할 필요가 있다.
본 발명에서는, 가혹한 SR 처리를 객관적으로 판단하기 위한 기준으로서, 하기 수학식 3으로 규정되는 P값이 18.8 이상이 되도록 하는 조건을 상정했다. 즉, 본 발명의 강판에서는, 하기 수학식 3으로 규정되는 P값이 18.8 이상이 되도록 하는 조건으로 SR 처리한 경우에도 내SR특성 및 저온 이음새 인성이 양호한 것으로 된다.
Figure pct00003
단, T: SR 처리 가열 온도(K), t0: SR 처리 가열 시간(시)
본 발명의 고강도 강판에 있어서는, C, Si, Mn, Al, Ti, Nb, Mo 및 V 등의 기본 성분도 적절한 범위로 조정할 필요가 있다. 이러한 성분의 범위를 정한 이유는 이하와 같다.
[C: 0.10 내지 0.16%]
C는 강판의 담금질성을 향상하여, SR 처리 후에 소정의 강도를 확보하는 데에 있어서 중요한 원소이지만, 그의 함유량이 과잉이 되면 용접성을 손상하기 때문에 0.16% 이하로 할 필요가 있다. 용접성을 확보한다고 하는 관점에서 보면 C 함유량은 적을수록 바람직하지만, 0.10% 미만으로 하면, 담금질성의 저하에 의해 SR 처리 후의 강도를 확보할 수 없게 된다. C 함유량의 바람직한 하한은 0.11%이고, 바람직한 상한은 0.13%이다.
[Si: 0.05 내지 0.50%]
Si는 강철을 용제(溶製)할 때에 탈산제로서 작용하여, 강도를 상승시키는 효과를 발휘한다. 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는 0.05% 이상 함유시킬 필요가 있다. 그러나, Si 함유량이 과잉이 되면 용접성이 저하되기 때문에, 0.50% 이하로 할 필요가 있다. Si 함유량의 바람직한 하한은 0.20%이고, 바람직한 상한은 0.40%이다.
[Mn: 1.3 내지 1.9%]
Mn은 강판의 강도를 높이는 효과를 발휘하는 원소이다. 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, Mn은 1.3% 이상 함유시킬 필요가 있다. 그러나, Mn 함유량이 과잉이 되면 용접성이 손상되기 때문에, 1.9%를 상한으로 한다. Mn 함유량의 바람직한 하한은 1.45%이고, 바람직한 상한은 1.60%이다.
[Al: 0.01 내지 0.05%]
Al은 탈산제로서 첨가되지만, 0.01% 미만이면 충분한 효과가 발휘되지 않고, 0.05%를 초과하여 과잉으로 함유시키면 강판에서의 청정성을 저해하기 때문에, 0.05%를 상한으로 한다. Al 함유량의 바람직한 하한은 0.015%이다.
[Ti: 0.005 내지 0.025%, Nb: 0.005 내지 0.025%]
Ti 및 Nb는 세멘타이트에의 고용성(solid solubility)이 작고, 또한 C와의 친화성이 강하다. 그 때문에 상기와 같은 석출물(탄화물)을 형성함으로써, 세멘타이트 분율의 증가를 억제하는 효과를 발휘하여, 강재의 SR 처리 후의 강도 확보에 유효한 원소이다. 이러한 효과를 발휘시키기 위해서는, 모두 0.005% 이상 함유시킬 필요가 있다. 그러나, 이러한 원소 함유량이 과잉이 되면 용접성을 저해하기 때문에, 모두 0.025% 이하로 할 필요가 있다. 한편, Ti 함유량의 바람직한 상한은 0.020%이다. 또한, Nb 함유량의 바람직한 하한은 0.010%이다.
「V: 0.005 내지 0.06%, Mo: 0.03 내지 0.10%]
V 및 Mo는 C와의 친화성은 강하지만, 세멘타이트에 고용한다. 그러나, Nb와의 복합 첨가에 의해 세멘타이트에의 고용성이 저하되어, V2C, Mo2C를 형성한다. 이러한 석출물은 SR 처리 시에도 안정하게 존재함으로써, 세멘타이트 분율의 증가를 억제한다. 이러한 효과를 발휘시키기 위해서는, V로 0.005% 이상, Mo로 0.03% 이상 함유시킬 필요가 있다. 그러나, 이러한 원소 함유량이 과잉이 되면 용접성을 저해하기 때문에, V로 0.06% 이하, Mo로 0.10% 이하로 할 필요가 있다. V 함유량의 바람직한 하한은 0.020%이고, 바람직한 상한은 0.050%이다.
본 발명의 고강도 강판에 있어서의 기본 성분은 상기와 같고, 잔부는 철 및 불가피적 불순물이다. 한편, 불가피적 불순물로서는, 강철 원료 또는 그의 제조 공정에서 혼입할 수 있는 P, S, N, O 등을 들 수 있다. 이러한 불순물 중, P, S, N에 관해서는, 모두 용접성과 SR 처리 후의 인성을 저하시키기 때문에, P에 관해서는 0.020% 이하, S에 관해서는 0.01% 이하, N에 관해서는 0.01% 이하로 억제하는 것이 바람직하다.
본 발명의 강판에는, 필요에 따라, (a) Cr: 0.30% 이하(0%를 포함하지 않음), (b) Cu: 0.50% 이하(0%를 포함하지 않음) 및/또는 Ni: 0.50% 이하(0%를 포함하지 않음), (c) Ca: 0.0040% 이하(0%를 포함하지 않음) 등을 함유시키는 것도 유용하고, 함유되는 성분의 종류에 따라 강판의 특성이 더 개선된다. 이러한 원소를 함유시킬 때의 범위 설정 이유는 이하와 같다.
[Cr: 0.30% 이하(0%를 포함하지 않음)]
Cr은 C의 확산 억제에 유효한 원소이지만, 과잉으로 함유되면 용접성을 저해하기 때문에 0.30% 이하로 하는 것이 좋다. 한편, 이러한 효과를 발휘시키기 위한 바람직한 Cr 함유량은 0.10% 이상이고, 이 함유량을 만족하지 않는 경우에는 불가피적 불순물로 취급된다.
[Cu: 0.50%(0%를 포함하지 않음) 및/또는 Ni: 0.50% 이하(0%를 포함하지 않음)]
이러한 원소는 강판의 담금질성을 높이는데 유효한 원소이지만, 과잉으로 함유시켜도 상기 효과가 포화되어 버리기 때문에, 모두 0.50% 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, 이러한 원소에 의한 효과를 발휘시키기 위해서는, 모두 0.05% 정도 이상 함유시키는 것이 바람직하지만, 이 함유량을 만족하지 않는 경우에는 불가피적 불순물로 취급된다.
[Ca: 0.0040% 이하(0%를 포함하지 않음)]
Ca는 개재물의 제어에 의해 강판의 인성을 향상시키는데 유효한 원소이지만, 과잉으로 함유되면 상기 효과가 포화되기 때문에 0.0040% 이하로 하는 것이 좋다. 한편, 이러한 효과를 발휘시키기 위한 바람직한 Ca 함유량은 0.0005% 이상이다.
본 발명의 고강도 강판은, 화학 성분 조성, 상기 수학식 1 및 수학식 2로 표시되는 CP값 및 탄소 당량 Ceq가 규정 범위를 만족하면, SR 처리시의 세멘타이트 생성이 억제되고, 이것에 의해 SR 처리 후의 강도 저하가 억제됨과 아울러, 저온에서의 이음새 인성 저하를 억제할 수 있다.
TMCP법은, 기본적으로 압연에 의한 「오스테나이트 상태의 제어」와, 계속해서 실시되는 「제어된 오스테나이트로부터의 변태의 제어」를 응용하는 것이지만, 본 발명에서는 세멘타이트 분율의 증가 억제를 강도 확보에 이용하는 것이기 때문에, 세멘타이트가 석출되지 않는 Ar3 변태점 이상으로 압연하고, 압연 후의 제어 냉각에 의해 C의 확산을 고용 상태로 유지하여, 세멘타이트 생성을 최대한으로 억제하는 것이 바람직하다. 본 발명의 강판을 제조하기 위한 조건에 관해서는, 상기 압연 온도 이외에 대해서는 보통의 TMCP법에 따르면 된다.
[실시예]
이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 구체적으로 설명하지만, 하기 실시예는 본 발명을 한정하는 성질의 것이 아니라, 전·후기의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 적당히 변경하여 실시할 수도 있고, 그들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
하기 표 1에 나타내는 각종 화학 성분 조성에 있어서 전로 용제, 연속 주조한 강괴(鋼塊)에 대해, Ar3 변태점 이상의 온도에서 압연을 종료하고, 그 온도로부터 가속 냉각하여(냉각 속도: 3 내지 30℃/초 정도) 각종 강판을 제작했다. 얻어진 각 강판에 대해, 615℃에서 23시간의 SR 처리(상기 수학식 3의 P값으로 18.97)를 실시했다.
한편 표 1에는, 각 강철종의 Ar3 변태점도 나타내었지만, 이들의 값은 하기 수학식 4에 기초하여 구한 것이다(상기 식에서, []는 각 원소의 함유량(질량%)을 나타내고, t는 판 두께(제품 두께: mm)를 나타냄).
Figure pct00004
Figure pct00005
상기와 같이 하여 얻어진 각 강판을 사용하여, 하기의 방법에 따라 저온 이음새 인성(HAZ 인성)을 측정함과 아울러, SR 처리 전·후의 인장 강도 TS를 하기의 방법에 따라 측정하여, SR 처리 전·후의 강도 저하량(△TS)을 측정했다.
[저온 이음새 인성(HAZ 인성)]
SR 처리 후의 각 강판에 대해, 50kJ/cm의 용접 입열량으로 피복 아크 용접에 의한 다층 육성(肉盛) 용접을 실시하여, 각 강판의 t(t: 판 두께)/4 부위(HAZ의 폭 중앙)로부터, 용접선 방향에 대해 직각의 방향으로 ASTM A370-05의 시험편을 채취하여 HAZ 인성을 평가했다. ASTM A370-05에 준거하여, -46℃에서 샤르피 충격 시험을 하여 흡수 에너지(vE-46)를 측정했다. 이때 각 강판에 대해, 3개의 시험편에 대해 흡수 에너지(vE-46)를 측정하여 그의 평균값을 구했다. 그리고, vE-46의 평균값이 55J 이상인 것을 HAZ 인성이 우수하다고 평가했다.
[인장 시험]
SR 처리 전·후의 각 강판의 t(t: 판 두께)/4 부위로부터, 압연 방향에 대해 직각의 방향으로 ASTM A370-05(0.500-in. Round Spacimen) 시험편을 채취하여, ASTM A370-05의 요령으로 인장 시험을 하여 인장 강도(TS)를 측정했다. 그리고, SR 처리 전·후의 인장 강도의 차이에 따라 강도 저하량(변화량: △TS)을 측정하여, 이 △TS가 30MPa 미만이고, SR 처리 후의 인장 강도 TS가 550MPa 이상인 것을 내SR특성이 양호하다고 판정했다.
이러한 측정 결과[SR 처리 후의 인장 강도 TS(SR 후 TS), 강도 저하량 △TS, HAZ 인성(vE-46)]을 각 강판의 판 두께와 아울러 하기 표 2에 나타낸다.
Figure pct00006
이러한 결과로부터 다음과 같이 고찰할 수 있다(한편, 하기 No.는 표 2의 실험 No.를 나타냄). No.8 내지 18은 본 발명에서 규정하는 요건[화학 성분, 수학식 1 및 수학식 2]을 만족하는 것으로, 가혹한 SR 처리 후에도 강도 저하량 △TS를 작게 하여 소정의 인장 강도 TS를 확보할 수 있음과 아울러, 저온 이음새 인성(HAZ 인성)도 양호하다.
이에 비해, No.1 내지 7은 본 발명에서 규정하는 요건 중 어느 것인가를 만족하지 않는 것으로, 어느 것인가의 특성이 열화되어 있다. 구체적으로는, No. 1, 2, 4 내지 7은 CP값이 본 발명에서 규정하는 범위를 만족하지 않는 것으로, 그것에 의해 강도 저하량 △TS가 커져, SR 처리 후의 인장 강도 TS가 저하되어 있다.
No.3은 CP값은 본 발명에서 규정하는 범위를 만족하는 것이어서 강도 저하량 △TS는 작지만, 탄소 당량 Ceq가 본 발명에서 규정하는 범위를 초과하고 있어 HAZ 인성이 열화되어 있다.
이러한 데이터에 기초하여, CP값과 강도 저하량 △TS의 관계를 도 1에, 탄소 당량 Ceq와 HAZ 인성(vE-46)의 관계를 도 2에 나타낸다. 이들의 결과로부터, 강도 저하량 △TS를 적게 하기 위해서는 CP값을 5.40(%) 이상으로 하고, 양호한 HAZ 인성을 확보하기 위해서는 탄소 당량을 0.45(%) 이하로 하는 것이 중요함을 알 수 있다.

Claims (4)

  1. C: 0.10 내지 0.16%(질량%의 의미. 이하 동일), Si: 0.05 내지 0.50%, Mn: 1.3 내지 1.9%, Al: 0.01 내지 0.05%, Ti: 0.005 내지 0.025%, Nb: 0.005 내지 0.025%, V: 0.005 내지 0.06% 및 Mo: 0.03 내지 0.10%를 각각 함유하고, 잔부가 철 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 하기 수학식 1로 규정되는 CP값이 5.40% 이상임과 아울러, 하기 수학식 2로 규정되는 탄소 당량 Ceq가 0.45% 이하인 것을 특징으로 하는, 응력 제거 소둔 후의 강도 저하가 적고 저온 이음새 인성이 우수한 고강도 강판.
    [수학식 1]
    CP값 = 125[Ti]+ 111[Nb]+60[V]+15[Mo]
    (단, [Ti], [Nb], [V] 및 [Mo]는 각각 Ti, Nb, V 및 Mo의 함유량(질량%)을 나타낸다.)
    [수학식 2]
    Ceq = [C]+[Mn]/6+([Cr]+[Mo]+[V])/5+([Cu]+[Ni])/15
    (단, [C], [Mn], [Cr], [Mo], [V], [Cu] 및 [Ni]는 각각 C, Mn, Cr, Mo, V, Cu 및 Ni의 함유량(질량%)을 나타낸다.)
  2. 제 1 항에 있어서,
    추가로 기타 원소로서, Cr: 0.30% 이하(0%를 포함하지 않음)를 함유하는 고강도 강판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    추가로 기타 원소로서, Cu: 0.50% 이하(0%를 포함하지 않음) 및/또는 Ni: 0.50% 이하(0%를 포함하지 않음)를 함유하는 고강도 강판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    추가로 기타 원소로서, Ca: 0.0040% 이하(0%를 포함하지 않음)를 함유하는 고강도 강판.
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