專利名稱：厚鋼板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及厚鋼板，在該領(lǐng)域中所謂厚鋼板，如JIS所定義的，一般指的是板厚為3.0mm以上的鋼板。但本發(fā)明的厚鋼板對于板厚為50mm以上這樣的鋼板來說，即使進行線能量為50kJ/mm以上的大線能量焊接，仍顯示出良好的HAZ韌性，因此是優(yōu)選適用于有這種厚度的鋼板，但本發(fā)明的鋼板的厚度并不限于50mm以上，也不排除適用于低于這一厚度的鋼板。
如此得到的本發(fā)明的厚鋼板，例如能夠作為橋梁、高層建筑物和船舶等的結(jié)構(gòu)物的材料使用，不用說能夠在小～中線能量的焊接中防止焊接熱影響部的韌性劣化，即使在大線能量焊接中也能夠防止焊接熱影響部的韌性劣化。
實施例
以下，通過實施例更詳細地說明本發(fā)明，但下述實施例并沒有限定本發(fā)明的性質(zhì)，在能夠符合前后述的宗旨的范圍內(nèi)也可以適當變更實施，這些均包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
[實施例1(關(guān)于HAZ韌性的提高的實施例)] 一邊控制下述表3、4所示的條件(熔鋼中的溶存氧量、Al、Ti、Ca的添加順序、從Ti添加到Ca添加的時間t1、從Ca添加至澆鑄的t2)，一邊以真空熔煉爐(VIF150kg)熔煉下述表1、2所示的各種組成的鋼，一邊控制鑄造時(1500～1400℃的溫度范圍)的冷卻時間t3，一邊冷卻該熔鋼，成為鑄片(截面形狀150mm×250mm)后進行熱軋，成為板厚80mm的熱軋板。還有，在表1中，REM以含有La為50％左右和含有Ce為25％左右的混合稀土金屬的形態(tài)添加。另外表1中“-”表示未添加元素。另外在表3、4中，Al、Ti、(REM、Zr)和Ca的添加順序為Al→Ti→(REM、Zr)→Ca時以“○”表示，為其以外的順序時以“×”表示。另外，關(guān)于從Ca添加到澆鑄開始的時間t2(分)，滿足ta(分)＜t2(分)＜tb(分)的要件的以“○”表示，不滿足的該要件的以“×”表示。
另外，在表3、4中，關(guān)于Ca添加量[Ca]的控制([Ca]一欄)，滿足前述的A≤[Ca]≤B的關(guān)系的以“○”表示，不滿足的以“×”表示。還有在[Ca]一欄中，不涉及上式的(即REM和Zr的任意一種均不含有的)以“-”表示。


表3
表4


對于以上述方式制造的各鋼板，按下述的要領(lǐng)測定各種大小的氧化物(氧化物系夾雜物)的個數(shù)密度、HAZ的韌性。這些結(jié)果顯示在表5、6中。
[以當量圓直徑計低于2μm的氧化物的個數(shù)密度的測定] 從距各鋼板的表面深t/4(t板厚)的位置(最具代表性的位置)切割下試驗片(提取試驗片使其軸心位置通過t/4位置)，使用Carl Zeiss公司制的場發(fā)射掃描式電子顯微鏡“SUPRA35(商品名)”(以下稱為“FE-SEM”)，觀察與軋制方向和板厚方向平行的截面，以觀察倍率5000倍、觀察視野0.0024μm2，觀察處所20處的條件進行觀察。然后通過圖像分析，測定該視野中的各氧化物的面積，由該面積計算各氧化物的當量圓直徑。還有，各氧化物滿足上述的組成的情況通過EDX(能量色散型X射線檢測儀)進行判別。然后，將當量圓直徑小于2μm的氧化物的個數(shù)(N1)換算成每1mm2中的個數(shù)求得。
這時測定的氧化物之中，含有規(guī)定量的REM和Zr，除去氧的構(gòu)成元素以質(zhì)量％計滿足10％＜Ti、5％＜Al＜20％、8＜Ca＜40％以外，還滿足5％＜REM＜50％和5％＜Zr＜40％的至少一方的條件，并且滿足10％＜REM+Zr＜70％以及Ti與Ca的含量比1＜Ti/Ca＜1.4的氧化物，將當量圓直徑小于2μm的氧化物的個數(shù)換算成每1mm2中的個數(shù)求得的值表示為N3(使該N3值和含有規(guī)定量的REM和Zr，除去氧的構(gòu)成元素以質(zhì)量％計滿足10％＜Ti、5％＜Al＜20％、5％＜Ca＜40％以外，還滿足5％＜REM＜50％和5％＜Zr＜40％的至少一方的條件，但不滿足10％＜REM+Zr＜70％或Ti與Ca的含量比1＜Ti/Ca＜1.4的條件的個數(shù)相加的值為N1)。但是，對于當量圓直徑為0.2μm以下的氧化物來說，因為EDX的可靠性并不充分，所以從分析中除外。
[以當量圓直徑計2μm以上的氧化物的個數(shù)密度的測定] 從距各鋼板的表面深t/4(t板厚)的位置(最具代表性的位置)切割下試驗片(提取試驗片使其軸心位置通過t/4位置)，使用上述FE-SEM觀察與軋制方向和板厚方向平行的截面，以觀察倍率1000倍、觀察視野0.06μm2，觀察處所20處的條件進行觀察。然后通過圖像分析，測定該視野中的各氧化物的面積，由該面積計算各氧化物的當量圓直徑。還有，各氧化物滿足上述的組成的情況通過EDX(能量色散型X射線檢測儀)進行判別。然后，將當量圓直徑為2μm以上的氧化物的個數(shù)(N2)換算成每1mm2中的個數(shù)求得。
[HAZ韌性的評價] 從各鋼板提取焊接接頭用試驗片，實施V坡口加工后，以線能量50kJ/mm實施氣電焊。從這些試驗片上提取擺錘沖擊試驗片(JIS Z 2201的4號試驗片)，該試驗片在距各鋼板的表面深t/4(t板厚)的位置的熔合線(bond)鄰域的HAZ加工有切口，在-40℃下進行擺錘沖擊試驗，測定吸收能(vE-40)。這時對于3個試驗片測定吸收能(vE-40)，求得其平均值和最小值。然后，vE-40的平均值超過180J的，最小值超過120J的評價為HAZ韌性優(yōu)異。
另外，在除了使線能量為60kJ/mm以外，其他均與上述同樣的條件下實施氣電焊，利用得到的試驗片上，與上述同樣地在-40℃下進行擺錘沖擊試驗。這時對于3個試驗片測定吸收能(vE-40)，求得其平均值。然后，vE-40的平均值超過120J的評價為HAZ韌性優(yōu)異。
表5


表6

由這些結(jié)果能夠進行如下考察(還有，下述No.表示表1～6的鋼No.)。No.1～30是滿足本發(fā)明規(guī)定要件的例子，化學成分組成、氧化物的分散適當，可知能夠得到HAZ(平均值和最小值)的良好的鋼板。特別是含有規(guī)定量的REM和Zr，除去氧的構(gòu)成元素以質(zhì)量％計滿足10％＜Ti、5％＜Al＜20％、8＜Ca＜40％以外，還滿足5％＜REM＜50％和/或5％＜Zr＜40％，并且滿足10％＜REM+Zr＜70％以及Ti與Ca的含量比1＜Ti/Ca＜1.4的氧化物，當量圓直徑小于2μm的氧化物的個數(shù)(N3)為300個/mm2以上(No.6～8、14、15、22、23、25、26)，可知能夠得到即使線能量為60kJ/mm時，HAZ韌性(平均值)仍良好的鋼板。
相對于此，No.31～55是脫離本發(fā)明規(guī)定的某一要件的例子，可知吸收能(vE-40)的平均值和最小值的至少一項降低。
還有，對于No.1和No.31，分別調(diào)查由氧化物生成的晶內(nèi)α和舊α的結(jié)晶方位時，能夠確認No.1的(晶內(nèi)α/γ)界面能低的特定的方位關(guān)系成立。
[實施例2(關(guān)于HAZ韌性和低溫母材韌性的提高的實施例)] 一邊控制下述表9、10所示的條件(熔鋼中的溶存氧量、Al、Ti、REM和/或Zr、Ca的添加順序、從Ti添加到Ca添加的時間t1、從Ca添加至澆鑄的t2)，一邊以真空熔煉爐(VIF150kg)熔煉下述表7、8所示的各種組成的鋼，一邊控制鑄造時(1500～1400℃的溫度范圍)的冷卻時間t3，一邊冷卻該熔鋼，成為鑄片(截面形狀150mm×250mm)后進行熱軋，成為板厚80mm的熱軋板。還有，在表11和12所示的壓下率和冷卻停止溫度通過改變板坯厚度進行調(diào)整，軋制后的冷卻速度通過改變板厚和冷卻水量進行調(diào)整。
在表7和8中，REM以含有La為50％左右和含有Ce為25％左右的混合稀土金屬的形態(tài)添加。另外表1中“-”表示未添加元素。另外在表9、10中，Al、Ti、REM和/或Zr、和Ca的添加順序為Al→Ti→REM和/或Zr→Ca時以“○”表示，為其以外的順序時以“×”表示。另外，關(guān)于從Ca添加到澆鑄開始的時間t2(分)，滿足ta(分)＜t2(分)＜tb(分)的要件的以“○”表示，不滿足該要件的以“×”表示。
對于以上述方式制造的各鋼板，按下述的要領(lǐng)測定、評價各種大小的氧化物(氧化物系夾雜物)的個數(shù)密度、HAZ的韌性、鋼的晶粒直徑、MA量和低溫母材韌性。這些結(jié)果顯示在表9～12中。
還有，關(guān)于以當量圓直徑計低于2μm的氧化物的個數(shù)密度(N1)的測定，以當量圓直徑計2μm以上的氧化物的個數(shù)密度(N2)的測定，其進行與前述實施例1的情況相同。
[HAZ韌性的測定、評價] 從各鋼板提取焊接接頭用試驗片，實施V坡口加工后，以線能量50kJ/mm實施氣電焊。從這些試驗片上提取擺錘沖擊試驗片(JIS Z 2201的4號試驗片)，該試驗片在距各鋼板的表面深t/4(t板厚)的位置的熔合線(bond)鄰域的HAZ加工有切口，在-40℃下進行擺錘沖擊試驗，測定吸收能(vE-40)，求得其平均值和最小值。然后，vE-40的平均值超過180J的，最小值超過120J的(即vE-40的平均值和最小值兩方均優(yōu)異的)評價為HAZ韌性優(yōu)異。
[鋼的晶粒直徑的測定] 從距各鋼板的表面深t/4(t板厚)的位置切割下試驗片(提取試驗片使其軸心位置通過t/4位置)，使用上述FE-SEM觀察與軋制方向和板厚方向平行的截面，以觀察倍率600倍、觀察視野0.04mm2，觀察處所5處的條件進行觀察，以EBSD(電子背散射衍射Electron Back ScatterDiffraction Patterns)法進行分析，由此得到以結(jié)晶方位差為15°以上為境界的大角晶界映像。使用EBSD分析軟件對該大角晶界映像進行圖像分析，據(jù)此計算晶粒直徑。
[MA的測定] 從距各鋼板的表面深t/4(t板厚)的位置切割下試驗片(提取試驗片使其軸心位置通過t/4位置)，使用上述FE-SEM觀察與軋制方向和板厚方向平行的截面，以觀察倍率1000倍、觀察視野0.06mm2，觀察處所20處的條件進行觀察。然后通過圖像分析測定各視野中的各MA的面積分率，計算20個視野的平均值。
[低溫母材韌性的測定、評價] (1)擺錘沖擊吸收能(vE-40) 從距各鋼板的表面深t/4(t板厚)的位置提取擺錘沖擊試驗片(JISZ 2201的4號試驗片)，在-40℃下進行擺錘沖擊試驗，測定吸收能(vE-40)。這時對于3個試驗片測定吸收能(vE-40)，求得其平均值。然后，vE-40的平均值在200J以上的評價為低溫母材韌性優(yōu)異。
(2)斷裂轉(zhuǎn)變溫度(vTrs) 從距各鋼板的表面深t/4(t板厚)的位置，提取JIS Z 2202(2006)規(guī)定的V切口試驗片，以JIS Z 2242(2006)所規(guī)定的方法進行擺錘沖擊試驗，測定斷裂轉(zhuǎn)變溫度(vTrs)。然后，vE-40的平均值在200J以上，且vTrs低于-65℃的評價為低溫母材韌性更加優(yōu)異。


表9

表10


＊No.100是在Al之前添加Ti。
表11


表12

由這些結(jié)果能夠進行如下考察(還有，下述No.表示表7～12的鋼No.)。No.61～82滿足本發(fā)明規(guī)定要件(化學成分組成、氧化物的分散、鋼的晶粒直徑)，能夠得到HAZ韌性(擺錘沖擊吸收能的平均值和最小值)和低溫母材韌性優(yōu)異的鋼板。此外也滿足MA面積率的要件的No.79～82，可知具有優(yōu)異的vTrs，低溫母材韌性更為優(yōu)異。
權(quán)利要求
1.一種厚鋼板，其特征在于，以質(zhì)量％計含有C0.03～0.12％、Si0.25％以下且含0％、Mn1.0～2.0％、P0.03％以下但不含0％、S0.015％以下但不含0％、Al0.005～0.05％、Ti0.010～0.080％、Ca0.0005～0.010％和N0.002～0.020％，并且，在除去氧的構(gòu)成元素以質(zhì)量％計為10％＜Ti、5％＜Al＜20％、5％＜Ca＜40％的氧化物中，當量圓直徑小于2μm的所述氧化物每1mm2存在300個以上，并且當量圓直徑為2μm以上的所述氧化物每1mm2存在100個以下。
2.一種厚鋼板，其特征在于，以質(zhì)量％計含有C0.03～0.12％、Si0.25％以下且含0％、Mn1.0～2.0％、P0.03％以下但不含0％、S0.015％以下但不含0％、Al0.005～0.05％、Ti0.010～0.080％、Ca0.0005～0.010％和N0.002～0.020％，并且，還含有REM0.0001～0.02％和/或Zr0.0001～0.02％，并且，在除去氧的構(gòu)成元素以質(zhì)量％計滿足10％＜Ti、5％＜Al＜20％、5％＜Ca＜40％，同時還滿足5％＜REM＜50％和5％＜Zr＜40％中的至少一個條件的氧化物中，當量圓直徑小于2μm的所述氧化物每1mm2存在300個以上，并且當量圓直徑為2μm以上的所述氧化物每1mm2存在100個以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的厚鋼板，其特征在于，對于除去氧的構(gòu)成元素以質(zhì)量％計滿足10％＜Ti、5％＜Al＜20％、8％＜Ca＜40％，同時還滿足5％＜REM＜50％和/或5％＜Zr＜40％，而且滿足10％＜REM+Zr＜70％以及Ti與Ca的含量比為1＜Ti/Ca＜1.4的氧化物，測定其個數(shù)時，當量圓直徑小于2μm的所述氧化物每1mm2存在300個以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的厚鋼板，其特征在于，在所述厚鋼板中的金屬組織中，由結(jié)晶方位差為15°以上的大角晶界包圍的鋼的晶粒的平均當量圓直徑為30μm以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的厚鋼板，其特征在于，由島狀馬氏體和奧氏體構(gòu)成的混合組織MA為5.0面積％以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一項所述的厚鋼板，其特征在于，除所述組成以外，以質(zhì)量％計還含有如下(a)～(c)群中的至少1群
(a)Ni1.5％以下但不含0％、Cu1.5％以下但不含0％、Cr1.5％以下但不含0％和Mo1.5％以下但不含0％之中的1種以上的元素；
(b)Nb0.10％以下但不含0％和V0.1％以下但不含0％之中的1種以上的元素；
(c)B0.005％以下但不含0％。
全文摘要
提供一種即使在進行大線能量焊接時，不論HAZ韌性的平均值還是其最小值也都能夠提高的厚鋼板，此外提供一種低溫母材韌性也優(yōu)異的厚鋼板。本發(fā)明的厚鋼板，滿足規(guī)定的化學成分組成，且除去氧的構(gòu)成元素以質(zhì)量％計為10％＜Ti、5％＜Al＜20％、5％＜Ca＜40％的氧化物，當量圓直徑小于2μm的每1mm2存在300個以上，并且當量圓直徑為2μm以上的每1mm2存在100個以下。
文檔編號C22C38/14GK101760695SQ200910262269
公開日2010年6月30日 申請日期2009年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日
發(fā)明者名古秀德, 岡崎喜臣, 出浦哲史, 杉谷崇 申請人:株式會社神戶制鋼所