JP7535490B2 - Steel plate and its manufacturing method - Google Patents
Steel plate and its manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP7535490B2 JP7535490B2 JP2021182654A JP2021182654A JP7535490B2 JP 7535490 B2 JP7535490 B2 JP 7535490B2 JP 2021182654 A JP2021182654 A JP 2021182654A JP 2021182654 A JP2021182654 A JP 2021182654A JP 7535490 B2 JP7535490 B2 JP 7535490B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mass
- less
- excluding
- content
- steel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims description 98
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims description 98
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 15
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 115
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 claims description 60
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 50
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 47
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 30
- 229910001563 bainite Inorganic materials 0.000 claims description 29
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 29
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 claims description 26
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 24
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 24
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 17
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 16
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 14
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 13
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 claims description 12
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 22
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 20
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 19
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 16
- 229910001567 cementite Inorganic materials 0.000 description 14
- KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N iron;methane Chemical compound C.[Fe].[Fe].[Fe] KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 13
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 13
- 229910001568 polygonal ferrite Inorganic materials 0.000 description 12
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 7
- 238000009863 impact test Methods 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 5
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 5
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 5
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 5
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 3
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 229910001651 emery Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 1
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical class S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
本開示は、鋼板およびその製造方法に関し、例えば、橋梁を含む土木分野および建築分野などの溶接構造物に用いることができる鋼板に関する。 This disclosure relates to steel plates and manufacturing methods thereof, and to steel plates that can be used for welded structures, such as in the civil engineering and architectural fields, including bridges.
近年、溶接構造物の大型化に伴い、橋梁を含む土木分野および建築分野などで用いる溶接構造用の鋼板は高強度化が求められており、降伏強さ440MPa以上、引張強さが590MPa以上の高強度鋼板が用いられる。土木および建築構造物等に使用される場合には、耐震安全性の向上も要求される。具体的には、鋼板の塑性変形能確保のために低降伏比を示すことが要求される。低降伏比に加えて、更に、一様伸びが大きいことが望まれている。大地震発生等により、万一、設計強度を超える応力が鋼板に付加された場合に、変形時の吸収エネルギーを大きくすることができ、塑性変形能の確保できるからである。 In recent years, as welded structures have become larger, there has been a demand for higher strength steel plates for welded structures used in the civil engineering and architectural fields, including bridges, and high-strength steel plates with a yield strength of 440 MPa or more and a tensile strength of 590 MPa or more are used. When used in civil engineering and architectural structures, improved seismic safety is also required. Specifically, a low yield ratio is required to ensure the plastic deformability of the steel plate. In addition to a low yield ratio, a large uniform elongation is also desired. This is because in the unlikely event that a stress exceeding the design strength is applied to the steel plate due to a major earthquake or the like, the energy absorbed during deformation can be increased, ensuring plastic deformability.
また、溶接構造物に用いる鋼板には、構造物の施工効率向上と施工コスト低減の観点から、400kJ/cmを超えるような大入熱溶接が適用されている。一般的に、大入熱溶接を行うと、溶接線近傍のボンド部と呼ばれる領域では、高温のオーステナイト(γ)領域に長時間保持された後徐冷されるので、加熱時のγ粒成長、冷却過程での粗大フェライト(α)粒生成に代表されるような組織粗大化が生じ易く、その部分の靭性が劣化してしまうという問題がある。安全性の観点から、大入熱溶接を行った場合でもこのような熱影響部(HAZ)における靭性(大入熱HAZ靭性)を安定して高い水準で確保することが必要である。 In addition, high heat input welding exceeding 400 kJ/cm is applied to steel plates used in welded structures from the viewpoint of improving the construction efficiency of structures and reducing construction costs. Generally, when high heat input welding is performed, the area near the weld line, called the bond portion, is held in the high-temperature austenite (γ) region for a long time and then slowly cooled, which makes it easy for the structure to become coarse, as typified by the growth of γ grains during heating and the generation of coarse ferrite (α) grains during the cooling process, resulting in a problem of deterioration of the toughness of that area. From the viewpoint of safety, it is necessary to ensure a stable high level of toughness in such heat-affected zones (HAZ) (high heat input HAZ toughness) even when high heat input welding is performed.
つまり、溶接構造物に用いられる高強度鋼板には、優れた大入熱HAZ靭性を兼備していることが求められる。しかし、引張強さが590MPa以上の高強度鋼板では、強度確保のために合金元素を多量添加することが多く、大入熱溶接のボンド部ではHAZ靭性(大入熱HAZ靭性)が低下する傾向にある。 In other words, high-strength steel plates used in welded structures are required to have excellent high-heat-input HAZ toughness. However, high-strength steel plates with a tensile strength of 590 MPa or more often contain large amounts of alloy elements to ensure strength, and the HAZ toughness (high-heat-input HAZ toughness) tends to decrease in the bond zone of high-heat-input welds.
このため、特許文献1に記載の鋼板では、例えば、Bを0.0006質量%以上含有させる等個々の元素の含有量を制御することに加えて、複数の元素において所定の関係式を満足させ、所定の条件で製造することにより、HAZ靭性を確保している。また、地震発生下における超高層建築物の倒壊を防ぐべく、降伏比を78%以下に制御している。 For this reason, in the steel plate described in Patent Document 1, in addition to controlling the content of each element, for example by including 0.0006 mass% or more of B, a predetermined relationship is satisfied for multiple elements, and the steel plate is manufactured under predetermined conditions to ensure HAZ toughness. In addition, the yield ratio is controlled to 78% or less to prevent the collapse of high-rise buildings in the event of an earthquake.
特許文献2は、溶接性に優れた低降伏比高張力鋼およびその製造方法に関するものである。具体的には、所定量の炭窒化物形成合金元素を添加し、圧延後のオーステナイト領域からの加速冷却開始前の状態での固溶C量を制御することにより、570MPa以上(60キロ級)の強度と靭性を両立させている。
特許文献3は、所定の組成を有する鋼材を圧延終了温度がAr3点以上となるように熱間圧延を行った後、所定の平均冷却速度で600℃以下の温度まで冷却する加速冷却処理を施すことで引張強さ590MPa以上、降伏比80%以下を有し、大入熱溶接を行っても優れたHAZ靭性を示す鋼板の製造方法を開示している。
しかし、特許文献1~3はいずれも例えば5%以上のような十分な一様伸びを確保することについての開示がない。すなわち十分な一様伸びを有しないことに起因して、地震発生等による変形時の吸収エネルギーが十分でなく、また塑性変形能も十分に確保できない虞がある。 However, none of Patent Documents 1 to 3 discloses how to ensure sufficient uniform elongation, such as 5% or more. In other words, due to the lack of sufficient uniform elongation, there is a risk that the absorption of energy during deformation due to an earthquake or the like will be insufficient, and that sufficient plastic deformability will not be ensured.
本開示は、このような状況を鑑みてなされたものであり、高い強度、低降伏比および高い一様伸び特性を有し、且つ優れた大入熱HAZ靭性を有している鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。 This disclosure has been made in light of these circumstances, and aims to provide a steel plate having high strength, a low yield ratio, high uniform elongation characteristics, and excellent high heat input HAZ toughness, as well as a manufacturing method thereof.
本発明の態様1は、
C :0.04質量%以上0.10質量%以下、
Si:0.10質量%以下(0質量%を含まず)、
Mn:1.00質量%以上1.60質量%以下、
P :0.030質量%以下(0質量%を含む)、
S :0.030質量%以下(0質量%を含む)、
Al:0.020質量%以上0.075質量%以下、
Mo:0.10質量%以上0.50質量%以下、
Nb:0.005質量%以上0.030質量%以下、
Ti:0.005質量%以上0.020質量%以下、
N :0.0030質量%以上0.0075質量%以下、
Ca:0.0005質量%以上0.0035質量%以下、
B :0.0005質量%以下(0質量%を含む)、ならびに
Cr:0.45質量%以下(0質量%を含まず)およびV:0.080質量%以下(0質量%を含まず)よりなる群から選択される1種以上、
を含有し、残部がFeおよび不可避不純物から成り、
下記(1)式で定義される炭素当量Ceqが0.400質量%以上0.470質量%以下であり、
下記(2)式で定義される溶接割れ感受性組成Pcmが0.160質量%以上0.220質量%以下であり、
下記(3)式で定義されるθパラメータが0.60以上0.95以下であり、
表面から板厚方向への距離が板厚の4分の1の部分である板厚方向t/4位置における金属組織は、面積比でベイナイト75.0%以上と、結晶粒径7.5μm以下のフェライト1.0%以上15.0%以下とを含み、
島状マルテンサイトの個数密度が0.010個/μm2以上0.040個/μm2以下である鋼板である。
Ceq(質量%)=[C]+[Si]/24+[Mn]/6+[Ni]/40+[Cr]/5+[Mo]/4+[V]/14 (1)
ここで、[C]、[Si]、[Mn]、[Ni]、[Cr]、[Mo]および[V]は、それぞれ、質量%で示したC、Si、Mn、Ni、Cr、MoおよびVの含有量である。
Pcm(質量%)=[C]+[Si]/30+[Mn]/20+[Cu]/20+[Ni]/60+[Cr]/20+[Mo]/15+[V]/10+5×[B] (2)
ここで、[C]、[Si]、[Mn]、[Cu]、[Ni]、[Cr]、[Mo]、[V]および[B]は、それぞれ、質量%で示したC、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、VおよびBの含有量である。
θパラメータ=[Si]/2.83+[Mn]/2.04+[Cr]/1.25 (3)
ここで、[Si]、[Mn]および[Cr]は、それぞれ、質量%で示したSi、MnおよびCrの含有量である。
Aspect 1 of the present invention is
C: 0.04% by mass or more and 0.10% by mass or less,
Si: 0.10 mass% or less (excluding 0 mass%)
Mn: 1.00% by mass or more and 1.60% by mass or less,
P: 0.030% by mass or less (including 0% by mass),
S: 0.030% by mass or less (including 0% by mass),
Al: 0.020% by mass or more and 0.075% by mass or less,
Mo: 0.10% by mass or more and 0.50% by mass or less,
Nb: 0.005% by mass or more and 0.030% by mass or less,
Ti: 0.005% by mass or more and 0.020% by mass or less,
N: 0.0030% by mass or more and 0.0075% by mass or less,
Ca: 0.0005% by mass or more and 0.0035% by mass or less,
B: 0.0005% by mass or less (including 0% by mass), and one or more selected from the group consisting of Cr: 0.45% by mass or less (excluding 0% by mass) and V: 0.080% by mass or less (excluding 0% by mass),
The balance is Fe and unavoidable impurities,
The carbon equivalent C eq defined by the following formula (1) is 0.400 mass% or more and 0.470 mass% or less,
The weld crack susceptibility composition Pcm defined by the following formula (2) is 0.160 mass% or more and 0.220 mass% or less,
The θ parameter defined by the following formula (3) is 0.60 or more and 0.95 or less,
The metal structure at a position t/4 in the sheet thickness direction, which is a portion where the distance from the surface in the sheet thickness direction is a quarter of the sheet thickness, contains, in terms of area ratio, 75.0% or more of bainite and 1.0% or more and 15.0% or less of ferrite having a grain size of 7.5 μm or less,
The steel sheet has a number density of island martensite of 0.010 pieces/ μm2 or more and 0.040 pieces/ μm2 or less.
C eq (mass%) = [C] + [Si] / 24 + [Mn] / 6 + [Ni] / 40 + [Cr] / 5 + [Mo] / 4 + [V] / 14 (1)
Here, [C], [Si], [Mn], [Ni], [Cr], [Mo] and [V] are the contents of C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo and V, respectively, expressed in mass%.
P cm (mass%) = [C] + [Si] / 30 + [Mn] / 20 + [Cu] / 20 + [Ni] / 60 + [Cr] / 20 + [Mo] / 15 + [V] / 10 + 5 × [B] (2)
Here, [C], [Si], [Mn], [Cu], [Ni], [Cr], [Mo], [V] and [B] are the contents of C, Si, Mn, Cu, Ni, Cr, Mo, V and B, respectively, expressed in mass%.
θ parameter=[Si]/2.83+[Mn]/2.04+[Cr]/1.25 (3)
Here, [Si], [Mn] and [Cr] are the contents of Si, Mn and Cr expressed in mass %, respectively.
本発明の態様2は、Cu:1.0質量%以下(0質量%を含まず)、Ni:1.0質量%以下(0質量%を含まず)、REM:0.010質量%以下(0質量%を含まず)およびZr:0.010質量%以下(0質量%を含まず)からなる群から選択される1種以上を更に含む態様1に記載の鋼板である。
本発明の態様3は、
C :0.04質量%以上0.10質量%以下、
Si:0.10質量%以下(0質量%を含まず)、
Mn:1.00質量%以上1.60質量%以下、
P :0.030質量%以下(0質量%を含む)、
S :0.030質量%以下(0質量%を含む)、
Al:0.020質量%以上0.075質量%以下、
Mo:0.10質量%以上0.50質量%以下、
Nb:0.005質量%以上0.030質量%以下、
Ti:0.005質量%以上0.020質量%以下、
N :0.0030質量%以上0.0075質量%以下、
Ca:0.0005質量%以上0.0035質量%以下、
B :0.0005質量%以下(0質量%を含む)、ならびに
Cr:0.45質量%以下(0質量%を含まず)およびV:0.080質量%以下(0質量%を含まず)よりなる群から選択される1種以上、
を含有し、残部がFeおよび不可避不純物から成り、下記(1)式で定義される炭素当量Ceqが0.400質量%以上0.470質量%以下であり、下記(2)式で定義される溶接割れ感受性組成Pcmが0.160質量%以上0.220質量%以下であり、下記(3)式で定義されるθパラメータが0.60以上0.95以下である鋼材を準備する工程と、
前記鋼材を1050℃以上1250℃以下に加熱後、850℃以上980℃以下における累積圧下率が20%以上60%以下で且つ、仕上圧延温度Tfrが下記(4)式を満足するように熱間圧延を行い、続いて下記(5)式で示されるAr3点以上の温度である加速冷却開始温度Tscから250℃以下の温度である加速冷却終了温度Tsfまで水冷により冷却する工程であって、加速冷却開始温度Tscから500℃までの平均冷却速度を3~20℃/秒とする冷却工程と、
を含む、表面から板厚方向への距離が板厚の4分の1の部分である板厚方向t/4位置における金属組織が、面積比でベイナイト75.0%以上と、結晶粒径7.5μm以下のフェライト1.0%以上15.0%以下とを含み、島状マルテンサイトの個数密度が0.010個/μm2以上0.040個/μm2以下である鋼板の製造方法である。
Ceq(質量%)=[C]+[Si]/24+[Mn]/6+[Ni]/40+[Cr]/5+[Mo]/4+[V]/14 (1)
ここで、[C]、[Si]、[Mn]、[Ni]、[Cr]、[Mo]および[V]は、それぞれ、質量%で示したC、Si、Mn、Ni、Cr、MoおよびVの含有量である。
Pcm(質量%)=[C]+[Si]/30+[Mn]/20+[Cu]/20+[Ni]/60+[Cr]/20+[Mo]/15+[V]/10+5×[B] (2)
ここで、[C]、[Si]、[Mn]、[Cu]、[Ni]、[Cr]、[Mo]、[V]および[B]は、それぞれ、質量%で示したC、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、VおよびBの含有量である。
θパラメータ=[Si]/2.83+[Mn]/2.04+[Cr]/1.25 (3)
ここで、[Si]、[Mn]および[Cr]は、それぞれ、質量%で示したSi、MnおよびCrの含有量である。
(800-t/2)≦Tfr(℃)≦(940-t/2) (4)
ここで、tは熱間圧延後の板厚(mm)である。
Ar3(℃)=910-310×[C]-80×[Mn]-20×[Cu]-15×[Cr]-55×[Ni]-80×[Mo]-0.35×(t-8) (5)
ここで、[C]、[Mn]、[Cu]、[Cr]、〔Ni〕および[Mo]は、それぞれ、質量%で示したC、Mn、Cu、Cr、NiおよびMoの含有量であり、tは熱間圧延後の板厚(mm)である。
C: 0.04% by mass or more and 0.10% by mass or less,
Si: 0.10 mass% or less (excluding 0 mass%)
Mn: 1.00% by mass or more and 1.60% by mass or less,
P: 0.030% by mass or less (including 0% by mass),
S: 0.030% by mass or less (including 0% by mass),
Al: 0.020% by mass or more and 0.075% by mass or less,
Mo: 0.10% by mass or more and 0.50% by mass or less,
Nb: 0.005% by mass or more and 0.030% by mass or less,
Ti: 0.005% by mass or more and 0.020% by mass or less,
N: 0.0030% by mass or more and 0.0075% by mass or less,
Ca: 0.0005% by mass or more and 0.0035% by mass or less,
B: 0.0005% by mass or less (including 0% by mass), and one or more selected from the group consisting of Cr: 0.45% by mass or less (excluding 0% by mass) and V: 0.080% by mass or less (excluding 0% by mass),
and the balance being composed of Fe and inevitable impurities, a carbon equivalent C eq defined by the following formula (1) being 0.400 mass% or more and 0.470 mass% or less, a weld crack susceptibility composition P cm defined by the following formula (2) being 0.160 mass% or more and 0.220 mass% or less, and a θ parameter defined by the following formula (3) being 0.60 or more and 0.95 or less;
The steel material is heated to 1050°C or more and 1250°C or less, and then hot-rolled so that the cumulative reduction at 850°C or more and 980°C or less is 20% or more and 60% or less and the finish rolling temperature Tfr satisfies the following formula (4), followed by water-cooling from an accelerated cooling start temperature Tsc, which is a temperature equal to or higher than the A r3 point shown in the following formula (5), to an accelerated cooling end temperature Tsf , which is a temperature equal to or lower than 250°C, wherein the average cooling rate from the accelerated cooling start temperature Tsc to 500°C is 3 to 20°C/sec;
The metal structure at a position t/4 in the sheet thickness direction, which is a portion where the distance from the surface in the sheet thickness direction is one- quarter of the sheet thickness, contains, in terms of area ratio, 75.0% or more of bainite and 1.0% to 15.0% of ferrite having a crystal grain size of 7.5 μm or less, and the number density of island martensite is 0.010 pieces/μm2 or more and 0.040 pieces/ μm2 or less.
C eq (mass%) = [C] + [Si] / 24 + [Mn] / 6 + [Ni] / 40 + [Cr] / 5 + [Mo] / 4 + [V] / 14 (1)
Here, [C], [Si], [Mn], [Ni], [Cr], [Mo] and [V] are the contents of C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo and V, respectively, expressed in mass%.
P cm (mass%) = [C] + [Si] / 30 + [Mn] / 20 + [Cu] / 20 + [Ni] / 60 + [Cr] / 20 + [Mo] / 15 + [V] / 10 + 5 × [B] (2)
Here, [C], [Si], [Mn], [Cu], [Ni], [Cr], [Mo], [V] and [B] are the contents of C, Si, Mn, Cu, Ni, Cr, Mo, V and B, respectively, expressed in mass%.
θ parameter=[Si]/2.83+[Mn]/2.04+[Cr]/1.25 (3)
Here, [Si], [Mn] and [Cr] are the contents of Si, Mn and Cr expressed in mass %, respectively.
(800-t/2)≦T fr (℃)≦(940-t/2) (4)
Here, t is the plate thickness (mm) after hot rolling.
Ar 3 (°C) = 910-310×[C]-80×[Mn]-20×[Cu]-15×[Cr]-55×[Ni]-80×[Mo]-0.35×(t-8) (5)
Here, [C], [Mn], [Cu], [Cr], [Ni] and [Mo] are the contents of C, Mn, Cu, Cr, Ni and Mo, respectively, expressed in mass%, and t is the plate thickness (mm) after hot rolling.
本発明の態様4は、前記鋼材が、Cu:1.0質量%以下(0質量%を含まず)、Ni:1.0質量%以下(0質量%を含まず)、REM:0.010質量%以下(0質量%を含まず)およびZr:0.010質量%以下(0質量%を含まず)からなる群から選択される1種以上を更に含む態様3に記載の鋼板の製造方法である。
本発明の実施形態によれば、高い強度、低降伏比および高い一様伸び特性を有し、且つ優れた大入熱HAZ靭性を有している鋼板およびその製造方法を提供することが可能である。 According to an embodiment of the present invention, it is possible to provide a steel plate having high strength, a low yield ratio, and high uniform elongation characteristics, as well as excellent high heat input HAZ toughness, and a manufacturing method thereof.
本発明の実施形態において、高い強度、低降伏比、高い一様伸び特性および優れたHAZ靭性の具体例として、引張強さ(TS):590~740MPa、降伏強さ(YS):440~540MPa、降伏比(YR)≦80%、一様伸び(UE)≧5%および大入熱HAZ靭性:vE0℃を≧27J(入熱量≧400kJ/cm)を挙げることができる。なお、引張強さの上限値740MPaおよび降伏強さの上限値540MPaを設けたのは、これらの値以上になると靭性が低下するからである。 In an embodiment of the present invention, specific examples of high strength, low yield ratio, high uniform elongation characteristics, and excellent HAZ toughness include tensile strength (TS): 590 to 740 MPa, yield strength (YS): 440 to 540 MPa, yield ratio (YR) ≦ 80%, uniform elongation (UE) ≧ 5%, and high heat input HAZ toughness: vE 0°C ≧ 27J (heat input ≧ 400 kJ/cm). The reason why the upper limit value of 740 MPa for the tensile strength and the upper limit value of 540 MPa for the yield strength are set is because the toughness decreases above these values.
本発明者らはこのような特性を同時に達成するべく鋭意検討を行い、本発明の実施形態に至った。
590MPa以上の引張強度を確保した上で、低い降伏比、高い一様伸びおよび高い大入熱HAZ靭性を得るための支配因子を検討した。
強度、降伏比および一様伸びについては、700MPaを超える程度の強度を有するベイナイトを主たる金属組織として所定量以上存在させることで強度を確保した上で、粒径7.5μm以下のフェライトおよび島状マルテンサイト(MA)を適切な量分散させることで高い強度と低い降伏比と高い一様伸びを得ることができることを見出した
The present inventors have conducted extensive research to simultaneously achieve these characteristics, and have arrived at an embodiment of the present invention.
While ensuring a tensile strength of 590 MPa or more, the controlling factors for obtaining a low yield ratio, high uniform elongation, and high high heat input HAZ toughness were examined.
Regarding strength, yield ratio, and uniform elongation, it was discovered that strength can be ensured by having a specified amount or more of bainite, which has a strength of more than 700 MPa, as the main metal structure, and that high strength, low yield ratio, and high uniform elongation can be obtained by dispersing appropriate amounts of ferrite and island martensite (MA) with a grain size of 7.5 μm or less.
大入熱HAZ靭性については、溶接により生じるボンド部における島状マルテンサイト量(MA量)を低減させることが重要であることを見出した。母材である程度の量のMAを得ようとすると多量の合金元素を添加するのが一般的な手法である。しかし、この手法を用いるとボンド部のMA量も増加する。そして、ボンド部のMA量が増加すると大入熱HAZ靭性が低下するという問題があった。
本発明の実施形態に係る鋼板の化学組成では、個々の元素を所定範囲内に管理すること、ならびに炭素当量Ceqおよび溶接割れ感受性組成Pcmを適正な範囲内に管理することに加えて、合金元素のセメンタイト中の固溶度および鉄中の拡散速度を考慮し、本発明者らが導き出したパラメータであるθパラメータを適切な範囲内に制御している。これにより、従来はトレードオフの関係にあった母材のMA量の増加とボンド部のMA量低減を両立できることを見出した。そして、高い強度、低い降伏比、高い一様伸びおよび高い大入熱HAZ靭性を実現できる本発明の実施形態に係る鋼板に至った。
以下に、本発明の実施形態の詳細を示す。
It was found that it is important to reduce the amount of island martensite (MA amount) in the bond line generated by welding for the toughness of the high heat input HAZ. In order to obtain a certain amount of MA in the base metal, a common method is to add a large amount of alloying elements. However, this method also increases the amount of MA in the bond line. And there was a problem that the toughness of the high heat input HAZ decreases when the amount of MA in the bond line increases.
In the chemical composition of the steel plate according to the embodiment of the present invention, each element is controlled within a predetermined range, and the carbon equivalent Ceq and the weld crack susceptibility composition Pcm are controlled within appropriate ranges. In addition, the θ parameter, which is a parameter derived by the inventors, is controlled within an appropriate range in consideration of the solid solubility of the alloying elements in cementite and the diffusion rate in iron. As a result, it has been found that it is possible to achieve both an increase in the MA amount of the base metal and a decrease in the MA amount of the bond part, which were in a trade-off relationship in the past. As a result, the steel plate according to the embodiment of the present invention, which can realize high strength, low yield ratio, high uniform elongation, and high large heat input HAZ toughness, has been achieved.
The details of the embodiment of the present invention are given below.
<1.化学成分組成>
本発明の実施形態に係る鋼板は、C:0.04質量%以上0.10質量%以下と、Si:0.10質量%以下(0質量%を含まず)と、Mn:1.00質量%以上1.60質量%以下と、P:0.030質量%以下(0質量%を含む)と、S:0.030質量%以下(0質量%を含む)と、Al:0.020質量%以上0.075質量%以下と、Mo:0.10質量%以上0.50質量%以下と、Nb:0.005質量%以上0.030質量%以下と、Ti:0.005質量%以上0.020質量%以下と、N:0.0030質量%以上0.0075質量%以下と、Ca:0.0005質量%以上0.0035質量%以下と、B:0.0005質量%以下(0質量%を含む)と、Cr:0.45質量%以下(0質量%を含まず)およびV:0.080質量%以下(0質量%を含まず)よりなる群から選択される1種以上と、を含有する。
さらに、後述の(1)式で定義される炭素当量Ceqが0.400質量%以上0.470質量%以下であり、後述の(2)式で定義される溶接割れ感受性組成Pcmが0.160質量%以上0.220質量%以下であり、後述の(3)式で定義されるθパラメータが0.60以上0.95以下である。
以下、各元素の含有量、炭素当量Ceq、溶接割れ感受性組成Pcmおよびθパラメータについて詳述する。
<1. Chemical composition>
The steel sheet according to the embodiment of the present invention has a C content of 0.04 mass% or more and 0.10 mass% or less, a Si content of 0.10 mass% or less (excluding 0 mass%), and a Mn content of 1.00 mass% or less. % or more and 1.60% or less by mass, P: 0.030% or less by mass (including 0% by mass), S: 0.030% or less by mass (including 0% by mass), and Al: 0.020% or less by mass. % or more and 0.075% or less by mass, Mo: 0.10% or more by mass and 0.50% or less by mass, and Nb: 0.005% or more by mass. % or more and 0.030% or less by mass, Ti: 0.005% or more and 0.020% or less by mass, N: 0.0030% or more and 0.0075% or less by mass, and Ca: 0.0005% or more by mass. 0.0035% by mass or less, B: 0.0005% by mass or less (including 0% by mass), Cr: 0.45% by mass or less (excluding 0% by mass), and V: 0.080% by mass or less (excluding 0 mass %), and one or more selected from the group consisting of:
Furthermore, the carbon equivalent C eq defined by the formula (1) described later is 0.400 mass % or more and 0.470 mass % or less, and the weld crack susceptibility composition P cm defined by the formula (2) described later is 0 The content of C is 160 mass % or more and 0.220 mass % or less, and the θ parameter defined by the formula (3) described later is 0.60 or more and 0.95 or less.
The content of each element, the carbon equivalent C eq , the weld crack susceptibility composition P cm and the θ parameter will be described in detail below.
〔1-1.基本成分〕
(C:0.04質量%以上0.10質量%以下)
Cは、鋼板の強度を高める効果があるが、耐溶接割れ性等の溶接性を劣化させる元素で
もある。C含有量が0.04質量%未満であると必要な強度を確保することが困難になる。よってC含有量は0.04質量%以上とする。C含有量は、好ましくは0.05質量%以上、より好ましくは0.06質量%以上である。一方、C含有量が0.10質量%を超えると、強度は確保しやすくなるが、HAZのMAが過剰となり大入熱HAZ靭性の劣化および耐溶接割れ性の劣化につながる。よってC含有量は0.10質量%以下とする。C含有量は、好ましくは0.095質量%以下、より好ましくは0.090質量%以下である。
[1-1. Basic ingredients]
(C: 0.04% by mass or more and 0.10% by mass or less)
C has the effect of increasing the strength of the steel plate, but is also an element that deteriorates weldability such as weld crack resistance. If the C content is less than 0.04 mass%, it becomes difficult to ensure the necessary strength. Therefore, the C content is set to 0.04 mass% or more. The C content is preferably 0.05 mass% or more, more preferably 0.06 mass% or more. On the other hand, if the C content exceeds 0.10 mass%, it is easy to ensure the strength, but the MA of the HAZ becomes excessive, leading to deterioration of the high heat input HAZ toughness and deterioration of the weld crack resistance. Therefore, the C content is set to 0.10 mass% or less. The C content is preferably 0.095 mass% or less, more preferably 0.090 mass% or less.
(Si:0.10質量%以下(0質量%を含まず))
Siは、セメンタイト中に濃化し難い元素であり、オーステナイトからフェライト+セメンタイトに変態する際にセメンタイト界面からオーステナイトへのSiの拡散が必要となる。このため、Siの拡散が律速し変態を遅延し易くすることで、MA量を増加することができる。すなわち、Si添加量を増加させることでMA量を増加させることができる。
この効果を得るにはSiの意図的な添加が必要である。なお、本明細書において「0質量%を含まず」とは、意図的な添加を行い、不純物レベルを上回る量を含有することを意味する。Siを好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.02質量%以上含有する。ただし、Si含有量が過剰になると、MA増加により大入熱HAZ靭性が劣化する影響が顕著となるため、Si含有量の上限を厳格に制御する必要があり、Si含有量を0.10質量%以下とする。Si含有量は、好ましくは0.08質量%以下、より好ましくは0.06質量%以下である。
(Si: 0.10 mass% or less (excluding 0 mass%))
Si is an element that is difficult to concentrate in cementite, and when austenite transforms into ferrite + cementite, diffusion of Si from the cementite interface to austenite is necessary. Therefore, the diffusion of Si is rate-limiting and makes it easier to delay the transformation, so that the amount of MA can be increased. In other words, the amount of MA can be increased by increasing the amount of Si added.
In order to obtain this effect, intentional addition of Si is necessary. In this specification, "not including 0 mass%" means that the material is intentionally added and contains an amount exceeding the impurity level. The material preferably contains 0.01 mass% or more, more preferably 0.02 mass% or more. However, if the Si content is excessive, the effect of deterioration of the high heat input HAZ toughness due to the increase in MA becomes significant, so that the upper limit of the Si content must be strictly controlled, and the Si content is set to 0.10 mass% or less. The Si content is preferably 0.08 mass% or less, more preferably 0.06 mass% or less.
(Mn:1.00質量%以上1.60質量%以下)
Mnは、セメンタイト中に濃化し易い元素であり、オーステナイトからフェライト+セメンタイトに変態する際にセメンタイトへのMnの拡散が必要となる。このため、Mnの拡散が変態を律速し変態を遅延し易くすることで、MA量を増加することができる。すなわち、Mnは母材の降伏比低減等に有効な元素である。また、Mnはオーステナイトを安定化させ、変態温度を低温化させることで、焼入れ性を向上させ、強度と靭性の両方を確保する上でも有効な元素である。こうした効果を発揮させるためには、Mnを1.00質量%以上含有させる。Mn含有量は、好ましくは1.05質量%以上、より好ましくは1.20質量%以上である。しかしながらMnを過剰に含有させると、MnSが粗大化し、母材靭性(溶接による熱影響を受けていない状態での靭性)が劣化するため、上限を1.60質量%とする。Mn含有量は、好ましくは1.55質量%以下、より好ましくは1.50質量%以下である。
(Mn: 1.00 mass% or more and 1.60 mass% or less)
Mn is an element that easily concentrates in cementite, and when austenite transforms into ferrite + cementite, diffusion of Mn into cementite is necessary. For this reason, the diffusion of Mn determines the rate of transformation and tends to delay the transformation. By adding Mn, the amount of MA can be increased. In other words, Mn is an element that is effective in reducing the yield ratio of the base material. In addition, Mn stabilizes austenite and lowers the transformation temperature, Mn is an effective element for improving hardenability and ensuring both strength and toughness. In order to achieve this effect, Mn is contained in an amount of 1.00 mass% or more. The Mn content is preferably 1.00 mass% or more. However, if Mn is contained in excess, MnS becomes coarse and the toughness of the base material (toughness in a state not affected by heat from welding) decreases. The Mn content is preferably 1.55 mass% or less, and more preferably 1.50 mass% or less.
(P:0.030質量%以下(0質量%を含む))
不可避不純物であるPは、母材と溶接部の靭性に悪影響を及ぼす。こうした不都合を招かないように、P含有量を0.030質量%以下に抑制する。P含有量は、好ましくは0.015質量%以下、より好ましくは0.010質量%以下である。工業的に通常用いられる製法ではP含有量を0質量%にすることは困難であり、通常は0.002質量%程度以上含まれる。なお、本明細書において「0質量%を含む」とは、意図的な添加を行わずに不純物レベル以下の含有量しか含有しない実施形態を含むことを意味する。
(P: 0.030% by mass or less (including 0% by mass))
P, an inevitable impurity, adversely affects the toughness of the base material and the weld. In order to avoid such inconvenience, the P content is suppressed to 0.030 mass% or less. The P content is preferably 0.015 mass% or less, more preferably 0.010 mass% or less. It is difficult to make the P content 0 mass% by the manufacturing method usually used industrially, and it is usually contained at about 0.002 mass% or more. In this specification, "containing 0 mass%" means including an embodiment in which the P content is only contained at the impurity level or less without intentional addition.
(S:0.030質量%以下(0質量%を含む))
Sは、不可避不純物であり、靭性および鋼板の板厚方向の延性に悪影響を及ぼすので含有量が少ない方が好ましい。こうした観点から、S含有量は0.030質量%以下に抑制する。S含有量は好ましくは0.020質量%以下、さらに好ましくは0.010質量%以下、最も好ましくは0.005質量%以下である。工業的に通常用いられる製法ではS含有量を0質量%にすることは困難であり、通常は0.001質量%程度以上含まれる。
(S: 0.030% by mass or less (including 0% by mass))
S is an inevitable impurity and has a negative effect on toughness and ductility in the thickness direction of the steel plate, so the content is preferably low. From this viewpoint, the S content is suppressed to 0.030 mass% or less. The S content is preferably 0.020 mass% or less, more preferably 0.010 mass% or less, and most preferably 0.005 mass% or less. It is difficult to reduce the S content to 0 mass% in the manufacturing method usually used industrially, and the S content is usually about 0.001 mass% or more.
(Al:0.020質量%以上0.075質量%以下)
Alは、脱酸に必要な元素であるとともに、鋼中のNを固定して、固溶Nによる母材靭性劣化を防ぐ効果もある。さらに、本発明の実施形態のような低Si鋼においては清浄度を向上させ大入熱HAZ靭性を向上させる効果もある。このような効果を発揮させるためにAlを0.020質量%以上含有させる。Al含有量は、好ましくは0.025質量%以上、より好ましくは0.030質量%以上である。一方、Alが過剰に含まれると、アルミナ系の粗大な介在物が形成され母材靭性が低下するので、Al含有量は0.075質量%以下とする。Al含有量は、好ましくは0.070質量%以下、より好ましくは0.065質量%以下である。
(Al: 0.020 mass% or more and 0.075 mass% or less)
Al is an element necessary for deoxidization, and also has the effect of fixing N in the steel and preventing deterioration of the base material toughness due to solute N. Furthermore, in the low Si steel according to the embodiment of the present invention, Al also has the effect of improving the cleanliness and the toughness of the large heat input HAZ. In order to exert such an effect, Al is contained in an amount of 0.020 mass% or more. The Al content is preferably 0.025 mass%. On the other hand, if Al is contained excessively, coarse alumina-based inclusions are formed and the toughness of the base material is reduced. The Al content is preferably 0.070 mass % or less, and more preferably 0.065 mass % or less.
(Mo:0.10質量%以上0.50質量%以下)
Moは、母材においてポリゴナルフェライト変態を抑制するとともに、HAZボンド部における粒界フェライト粗大化を抑制する元素である。これらの効果を得るためにMoを0.10質量%以上含有させる。Mo含有量は、好ましくは0.15質量%以上、より好ましくは0.20質量%以上、さらに好ましくは0.30質量%以上である。一方、Mo含有量が過剰になると焼入れ性が過剰となり、結果として耐溶接割れ性が劣化するので、Mo含有量は0.50質量%以下とする。Mo含有量は、好ましくは0.45質量%以下、より好ましくは0.43質量%以下である。
(Mo: 0.10% by mass or more and 0.50% by mass or less)
Mo is an element that suppresses polygonal ferrite transformation in the base material and also suppresses grain boundary ferrite coarsening in the HAZ bond portion. In order to obtain these effects, Mo is contained in an amount of 0.10 mass % or more. Mo The content is preferably 0.15 mass% or more, more preferably 0.20 mass% or more, and further preferably 0.30 mass% or more. On the other hand, if the Mo content is excessive, the hardenability becomes excessive, As a result, the weld crack resistance is deteriorated, so the Mo content is set to 0.50 mass % or less, preferably 0.45 mass % or less, and more preferably 0.43 mass % or less.
(Nb:0.005質量%以上0.030質量%以下)
Nbは、母材におけるポリゴナルフェライト変態を抑制するとともに、HAZ(ボンド部)における粒界フェライト粗大化を抑制する元素である。上記効果を得るためにNbを0.005質量%以上含有させる。Nb含有量は、好ましくは0.010質量%以上、より好ましくは0.014質量%以上である。一方、Nbが過剰に含まれると、母材およびHAZの靭性が劣化する。よってNb含有量は0.030質量%以下とする。Nb含有量は、好ましくは0.025質量%以下、より好ましくは0.021質量%以下、更に好ましくは0.020質量%以下である。
(Nb: 0.005% by mass or more and 0.030% by mass or less)
Nb is an element that suppresses polygonal ferrite transformation in the base material and also suppresses grain boundary ferrite coarsening in the HAZ (bond zone). In order to obtain the above effects, the Nb content is set to 0.005 mass % or more. The Nb content is preferably 0.010 mass% or more, more preferably 0.014 mass% or more. On the other hand, if Nb is contained in excess, the toughness of the base material and the HAZ deteriorates. Therefore, the Nb content The Nb content is preferably 0.025% by mass or less, more preferably 0.021% by mass or less, and further preferably 0.020% by mass or less.
(Ti:0.005質量%以上0.020質量%以下)
Tiは、Nと結合してTiNを形成し、HAZにおけるオーステナイト結晶粒(γ粒)の粗大化を防止し、大入熱HAZ靭性の向上に寄与する元素である。また、鋼中のNを固定して、固溶Nによる大入熱HAZ靭性の劣化を防ぐ効果もある。これらの効果を発揮させるためにTiを0.005質量%以上含有させる。Ti含有量は、好ましくは0.008質量%以上、より好ましくは0.010質量%以上である。一方、Ti含有量が過剰になると、TiNが粗大化して母材およびHAZの靭性が劣化するので、0.020質量%以下とする必要がある。Ti含有量は、好ましくは0.018質量%以下、より好ましくは0.015質量%以下である。
(Ti: 0.005% by mass or more and 0.020% by mass or less)
Ti is an element that combines with N to form TiN, prevents the coarsening of austenite grains (γ grains) in the HAZ, and contributes to improving the toughness of the large heat input HAZ. This also has the effect of preventing deterioration of the high heat input HAZ toughness due to solute N. In order to exert these effects, Ti is contained in an amount of 0.005 mass % or more. The Ti content is preferably 0.008 mass % or more. On the other hand, if the Ti content is excessive, TiN becomes coarse and the toughness of the base material and the HAZ deteriorates, so the Ti content is set to 0.020% by mass or less. The Ti content is preferably 0.018 mass % or less, and more preferably 0.015 mass % or less.
(N:0.0030質量%以上0.0075質量%以下)
Nは、TiN、AlNを生成し、熱間圧延前の加熱時、および溶接時におけるγ粒の粗大化を防止し、母材靭性および大入熱HAZ靭性を向上させるのに有効な元素である。N含有量が0.0030質量%未満であると、上記TiN等が不足し、上記γ粒が粗大になり母材靭性が劣化する。よってN含有量は0.0030質量%以上とする。N含有量は、好ましくは0.0035質量%以上であり、より好ましくは0.0040質量%以上である。一方、N含有量が0.0075質量%を超えて過剰になると、固溶Nの増大により、母材靭性が劣化する。よって、N含有量は0.0075質量%以下とする。N含有量は、好ましくは0.0070質量%以下、より好ましくは0.0065質量%以下である。
(N: 0.0030 mass% or more and 0.0075 mass% or less)
N is an element that produces TiN and AlN, prevents the coarsening of γ grains during heating before hot rolling and during welding, and is effective in improving the toughness of the base material and the toughness of the large heat input HAZ. If the N content is less than 0.0030% by mass, the TiN and other elements are insufficient, the γ grains become coarse, and the toughness of the base material deteriorates. Therefore, the N content is set to 0.0030% by mass or more. The N content is preferably 0.0035% by mass or more, and more preferably 0.0040% by mass or more. On the other hand, when the N content exceeds 0.0075% by mass and becomes excessive, the amount of dissolved N is reduced. An increase in N content leads to a deterioration in the toughness of the base material. Therefore, the N content is set to 0.0075 mass% or less. The N content is preferably 0.0070 mass% or less, and more preferably 0.0065 mass% or less. .
(Ca:0.0005質量%以上0.0035質量%以下)
Caは、MnSの球状化に寄与し、母材の靭性および板厚方向の延性の改善に有効な元素である。さらに、本発明の実施形態のような低Si鋼においては清浄度を向上させ大入熱HAZ靭性を向上させる効果もある。このような効果を発揮させるには、Ca含有量を0.0005質量%以上とする。Ca含有量は、好ましくは0.0010質量%以上、より好ましくは0.0013質量%以上である。しかしながら、Ca含有量が0.0035質量%を超えて過剰になると、介在物が粗大化し、母材靭性が劣化する。よってCa含有量は0.0035質量%以下とする。Ca含有量は、好ましくは0.0030質量%以下、より好ましくは0.0025質量%以下である。
(Ca: 0.0005 mass% or more and 0.0035 mass% or less)
Ca contributes to the spheroidization of MnS and is an element effective in improving the toughness and ductility in the thickness direction of the base material. Furthermore, in low-Si steel such as the embodiment of the present invention, Ca improves the cleanliness. It also has the effect of improving the toughness of the large heat input HAZ. In order to achieve such an effect, the Ca content is set to 0.0005 mass% or more. The Ca content is preferably 0.0010 mass% or more, and more preferably 0.0020 mass% or more. The Ca content is preferably 0.0013% by mass or more. However, if the Ca content exceeds 0.0035% by mass and becomes excessive, the inclusions become coarse and the toughness of the base material deteriorates. Therefore, the Ca content is set to 0.0035% by mass or more. The Ca content is preferably 0.0030% by mass or less, and more preferably 0.0025% by mass or less.
(B:0.0005質量%以下(0質量%を含む))
Bは、焼入れ性を高め、母材における結晶粒径7.5μm以下のフェライト析出を抑制する元素であるため、結晶粒径7.5μm以下のフェライトが過剰に析出するのを確実に防止するために添加してもよい(意図的に含有させてもよい)。ただし、Bを添加しなくても製造条件の最適化等により結晶粒径7.5μm以下のフェライトが過剰に析出するのを防止できることから、Bの添加は必須ではなくBを添加しなくてもよい。
Bの含有量が過剰になると変態抑制効果が過大となり、結晶粒径7.5μm以下のフェライトを所定量得ることが困難になるため、B含有量は0.0005質量%以下とする。B含有量は、好ましくは0.0003質量%以下である。Bを添加する場合はBの含有量を0.0001質量%以上とすることが好ましい。
(B: 0.0005% by mass or less (including 0% by mass))
Since B is an element that enhances hardenability and suppresses the precipitation of ferrite having a grain size of 7.5 μm or less in the base material, it may be added (or may be intentionally added) to reliably prevent the excessive precipitation of ferrite having a grain size of 7.5 μm or less. However, since the excessive precipitation of ferrite having a grain size of 7.5 μm or less can be prevented by optimizing the manufacturing conditions without adding B, the addition of B is not essential and B may not be added.
If the B content is excessive, the transformation suppression effect becomes too large, making it difficult to obtain a predetermined amount of ferrite with a grain size of 7.5 μm or less, so the B content is set to 0.0005 mass% or less. The B content is preferably 0.0003 mass% or less. When B is added, the B content is preferably 0.0001 mass% or more.
(Cr:0.45質量%以下(0質量%を含まず)およびV:0.080質量%以下(0質量%を含まず)よりなる群から選択される1種以上)
Crは、Mnと同様にセメンタイト中に濃化しやすい元素であり、オーステナイトからフェライト+セメンタイト変態する際にセメンタイトへのCrの拡散が必要となる。このため、Crの拡散が変態を律速し変態を遅延しやすくすることで、MA量を増加することができる。このため、母材の降伏比低減等に有効な元素である。
これに加えてCrは、母材におけるポリゴナルフェライト変態を抑制するのにも有効な元素である。
Vもまた、母材におけるポリゴナルフェライト変態を抑制するのに有効な元素である。
このため、CrおよびVの一方または両方を添加する。
(One or more selected from the group consisting of Cr: 0.45 mass% or less (excluding 0 mass%) and V: 0.080 mass% or less (excluding 0 mass%))
Cr is an element that easily concentrates in cementite, similar to Mn, and diffusion of Cr into cementite is required when transforming from austenite to ferrite + cementite. Therefore, the diffusion of Cr determines the rate of transformation and makes it easier to delay the transformation, thereby increasing the amount of MA. Therefore, Cr is an effective element for reducing the yield ratio of the base metal.
In addition, Cr is an element that is effective in suppressing polygonal ferrite transformation in the base material.
V is also an element effective in suppressing polygonal ferrite transformation in the base material.
For this reason, one or both of Cr and V are added.
Crを添加する場合、上記の効果を確実に得るにはCr含有量を0.05質量%以上とすることが好ましい。Cr含有量は、より好ましくは0.10質量%以上、更に好ましくは0.15質量%以上、より一層好ましくは0.20質量%以上である。一方、Crが過剰に含まれると、HAZおよび母材のMAが過剰となり靭性が悪化する。よって、Cr含有量は0.45質量%以下とする。Cr含有量は、好ましくは0.35質量%以下、より好ましくは0.30質量%以下である。 When adding Cr, the Cr content is preferably 0.05 mass% or more to ensure the above effects. The Cr content is more preferably 0.10 mass% or more, even more preferably 0.15 mass% or more, and even more preferably 0.20 mass% or more. On the other hand, if Cr is contained in excess, the HAZ and MA of the base material will become excessive, and toughness will deteriorate. Therefore, the Cr content is set to 0.45 mass% or less. The Cr content is preferably 0.35 mass% or less, and more preferably 0.30 mass% or less.
Vを添加する場合、上記の効果を確実に得るにはV含有量を0.005質量%以上とすることが好ましい。V含有量は、より好ましくは0.020質量%以上、更に好ましくは0.030質量%以上、より一層好ましくは0.040質量%以上である。一方、Vが過剰に含まれると、母材およびHAZの靭性が低下する。よって、V含有量は0.080質量%以下とする。V含有量は、好ましくは0.070質量%以下、より好ましくは0.060質量%以下である。 When V is added, in order to reliably obtain the above effects, it is preferable that the V content be 0.005 mass% or more. The V content is more preferably 0.020 mass% or more, even more preferably 0.030 mass% or more, and even more preferably 0.040 mass% or more. On the other hand, if V is contained in excess, the toughness of the base material and HAZ decreases. Therefore, the V content is set to 0.080 mass% or less. The V content is preferably 0.070 mass% or less, and more preferably 0.060 mass% or less.
(炭素当量Ceq:0.400質量%以上0.470質量%以下)
板厚が例えば100mm以上のような厚板を対象とする場合にも高強度を確保するために下記式(1)で定義される炭素当量Ceqを0.400質量%以上とする。炭素当量Ceqは、好ましくは0.420質量%以上、より好ましくは0.430質量%以上である。一方、多量の合金元素を含有し炭素当量Ceqが0.470質量%を超える場合には、HAZ靭性および溶接性、特に耐溶接割れ性が低下する。よって、炭素当量Ceqは0.470質量%以下とする。炭素当量Ceqは、好ましくは0.465質量%以下、より好ましくは0.460質量%以下、更に好ましくは0.455質量%以下である
Ceq(質量%)=[C]+[Si]/24+[Mn]/6+[Ni]/40+[Cr]/5+[Mo]/4+[V]/14 (1)
ここで、[C]、[Si]、[Mn]、[Ni]、[Cr]、[Mo]および[V]は、それぞれ、質量%で示したC、Si、Mn、Ni、Cr、MoおよびVの含有量である。
なお、CrおよびVはそのどちらか一方しか含有しない場合があるが、その場合は含有しない方の元素(不純物レベル以下の含有量の元素)の含有量についてはゼロとして計算する。また、Niを含有しない場合も、Niの含有量についてはゼロとして計算する。
(Carbon equivalent C eq : 0.400 mass% or more and 0.470 mass% or less)
In order to ensure high strength even in the case of a thick plate having a plate thickness of, for example, 100 mm or more, the carbon equivalent C eq defined by the following formula (1) is set to 0.400 mass % or more. Carbon equivalent C eq is preferably 0.420 mass% or more, more preferably 0.430 mass% or more. On the other hand, when a large amount of alloying elements is contained and the carbon equivalent C eq exceeds 0.470 mass%, The HAZ toughness and weldability, particularly the weld crack resistance, are deteriorated. Therefore, the carbon equivalent C eq is set to 0.470 mass% or less. The carbon equivalent C eq is preferably set to 0.465 mass% or less, and more preferably set to 0. .460% by mass or less, more preferably 0.455% by mass or less
C eq (mass%) = [C] + [Si] / 24 + [Mn] / 6 + [Ni] / 40 + [Cr] / 5 + [Mo] / 4 + [V] / 14 (1)
Here, [C], [Si], [Mn], [Ni], [Cr], [Mo] and [V] are C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo, respectively, expressed in mass%. and the V content.
In addition, there are cases where only one of Cr and V is contained, but in such cases, the content of the element not contained (the element whose content is below the impurity level) is calculated as zero. Even if no Ni is contained, the Ni content is calculated as zero.
(溶接割れ感受性組成Pcm:0.160質量%以上0.220質量%以下)
板厚が例えば100mm以上のような厚板を対象とする場合にも良好な耐低温割れ性を有し、ほぼ予熱を必要としない溶接性を確保するためは、下記式(2)で定義される溶接割れ感受性組成Pcmを0.220質量%以下とする。多量の合金元素を含有し、溶接割れ感受性組成Pcmが0.220質量%を超えると溶接割れが多発するからである。溶接割れ感受性組成Pcmは、好ましくは0.210質量%以下、より好ましくは0.200質量%以下である。なお、溶接割れ感受性組成Pcmは、低ければ低いほど好ましいが、本発明で規定の成分組成を考慮すると、その下限はおおよそ0.1670質量%程度となる。
Pcm(質量%)=[C]+[Si]/30+[Mn]/20+[Cu]/20+[Ni]/60+[Cr]/20+[Mo]/15+[V]/10+5×[B] (2)
ここで、[C]、[Si]、[Mn]、[Cu]、[Ni]、[Cr]、[Mo]、[V]および[B]は、それぞれ、質量%で示したC、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、VおよびBの含有量である。
なお、CrおよびVのどちらか一方ならびにBについては含有しない場合があるが、その場合は含有しない元素(不純物レベル以下の含有量の元素)の含有量についてはゼロとして計算する。また、Niを含有しない場合も、Niの含有量についてはゼロとして計算する。
(Weld crack susceptibility composition P cm : 0.160 mass% or more and 0.220 mass% or less)
In order to ensure good resistance to cold cracking even in the case of a thick plate having a thickness of, for example, 100 mm or more and weldability that does not require preheating, the following formula (2) is used. The weld crack susceptibility composition Pcm is set to 0.220 mass% or less. This is because if a large amount of alloy elements is contained and the weld crack susceptibility composition Pcm exceeds 0.220 mass%, weld cracks frequently occur. The weld crack susceptibility Pcm is preferably 0.210 mass% or less, more preferably 0.200 mass% or less. The lower the weld crack susceptibility Pcm , the better. Considering the composition of the components, the lower limit is approximately 0.1670 mass %.
P cm (mass%) = [C] + [Si] / 30 + [Mn] / 20 + [Cu] / 20 + [Ni] / 60 + [Cr] / 20 + [Mo] / 15 + [V] / 10 + 5 × [B] (2)
Here, [C], [Si], [Mn], [Cu], [Ni], [Cr], [Mo], [V] and [B] are the contents of C, Si, Mn, Mn, Cu, Ni, Cr, Mo, V and B, respectively, expressed in mass%. , Mn, Cu, Ni, Cr, Mo, V and B contents.
In addition, there are cases where either Cr or V, or B, is not contained, and in such cases, the content of the element not contained (element whose content is below the impurity level) is calculated as zero. Even if no Ni is contained, the Ni content is calculated as zero.
(θパラメータ:0.60以上0.95以下)
上述のようにSiはセメンタイト中に濃化し難い元素であり、MnおよびCrはセメンタイト中に濃化し易い元素であり、いずれの元素もその拡散が律速となってオーステナイトからフェライト+セメンタイトへの変態を遅延させ、MA量を増加せることができる。母材およびHAZのMA量を適正に管理するために、これら3元素を包括的に管理できるパラメータとして本発明者らが見出したのが下記の(3)式に示すθパラメータである。θパラメータは、Si、MnおよびCrそれぞれのセメンタイトへの固溶度および鉄中での拡散速度を考慮して導出した。
母材のMA量を確保するためにθパラメータは0.60以上とする。θパラメータは、好ましくは0.65以上、より好ましくは0.70以上である。一方で、MA量が過剰であると大入熱HAZ靭性の低下をもたらすことから、θパラメータは0.95以下とする。θパラメータは、好ましくは0.90以下、より好ましくは0.85以下である。
θパラメータ=[Si]/2.83+[Mn]/2.04+[Cr]/1.25 (3)
ここで、[Si]、[Mn]および[Cr]は、それぞれ、質量%で示したSi、MnおよびCrの含有量である。
なお、Crについては含有しない場合(不純物レベル以下の含有量である場合)があるが、その場合はCrの含有量についてはゼロとして計算する。
(θ parameter: 0.60 or more and 0.95 or less)
As described above, Si is an element that is difficult to concentrate in cementite, while Mn and Cr are elements that easily concentrate in cementite, and the diffusion of each element is rate-limiting, delaying the transformation from austenite to ferrite + cementite, and increasing the amount of MA. In order to properly manage the amount of MA in the base metal and HAZ, the inventors have found the θ parameter shown in the following formula (3) as a parameter that can comprehensively manage these three elements. The θ parameter was derived taking into consideration the solid solubility of Si, Mn, and Cr in cementite and the diffusion rate in iron.
In order to ensure the amount of MA in the base metal, the θ parameter is set to 0.60 or more. The θ parameter is preferably 0.65 or more, and more preferably 0.70 or more. On the other hand, an excessive amount of MA leads to a decrease in the toughness of the large heat input HAZ, so the θ parameter is set to 0.95 or less. The θ parameter is preferably 0.90 or less, and more preferably 0.85 or less.
θ parameter=[Si]/2.83+[Mn]/2.04+[Cr]/1.25 (3)
Here, [Si], [Mn] and [Cr] are the contents of Si, Mn and Cr expressed in mass %, respectively.
In addition, there are cases where Cr is not contained (when the content is below the impurity level), in which case the Cr content is calculated as zero.
基本成分は上記のとおりであり、好ましい実施形態の1つでは、残部は鉄および不可避不純物である。不可避不純物としては、原料、資材、製造設備等の状況によって持ち込まれる元素の混入が許容される。代表的な不可避不純物の例として、As、Sn、SbおよびH等を挙げることができる。
なお、例えば、PおよびSのように、通常、不可避不純物元素として取り扱われることが多いが、その組成範囲について上記のように別途規定している元素がある。このため、本明細書において、残部を構成する「不可避不純物」という場合は、別途その組成範囲が規定されている元素を除いた概念である。
The basic components are as described above, and in one preferred embodiment, the balance is iron and inevitable impurities. As inevitable impurities, the inclusion of elements brought in due to the conditions of raw materials, materials, manufacturing facilities, etc. is permitted. Representative examples of inevitable impurities include As, Sn, Sb, and H.
In addition, there are elements such as P and S that are usually treated as inevitable impurity elements, but whose composition ranges are separately defined as described above. Therefore, in this specification, when referring to "unavoidable impurities" that constitute the balance, this concept excludes elements whose composition ranges are separately defined.
〔1-2.選択的添加元素〕
さらに、本発明の別の好ましい実施形態では、本発明の実施形態に係る作用を損なわない範囲で必要に応じて上述した以外の元素を添加してよい。そのような選択的に添加する元素の含有量の例として、Cu:1.0質量%以下(0質量%を含まず)、Ni:1.0質量%以下(0質量%を含まず)、REM:0.010質量%以下(0質量%を含まず)およびZr:0.010質量%以下(0質量%を含まず)からなる群から選択される1種以上を挙げることができる。
これらの選択的添加元素は含有される元素に応じて鋼の特性が更に改善される。各々の選択的元素の効果を以下に示す。
[1-2. Selectively Added Elements]
Furthermore, in another preferred embodiment of the present invention, elements other than those described above may be added as necessary within a range that does not impair the action according to the embodiment of the present invention. Examples of the content of such selectively added elements include one or more selected from the group consisting of Cu: 1.0 mass% or less (excluding 0 mass%), Ni: 1.0 mass% or less (excluding 0 mass%), REM: 0.010 mass% or less (excluding 0 mass%), and Zr: 0.010 mass% or less (excluding 0 mass%).
These selectively added elements further improve the properties of the steel depending on the element contained. The effects of each selective element are shown below.
(Cu:1.0質量%以下(0質量%を含まず))
Cuは、大入熱HAZ靭性に大きな悪影響を及ぼすことなく、焼入れ性を向上させて強度を高めるのに有効な元素である。この効果をより確実に得るにはCuを0.05質量%以上含有させることが好ましい。Cu含有量はより好ましくは0.10質量%以上、更に好ましくは0.20質量%以上である。しかし、Cu含有量が1.0質量%を超えると靭性が低下するため、Cu含有量は1.0質量%以下とする。Cu含有量は、好ましくは0.80質量%以下、より好ましくは0.75質量%以下、更に好ましくは0.50質量%以下である。
(Cu: 1.0 mass% or less (excluding 0 mass%))
Cu is an element that is effective in improving hardenability and increasing strength without significantly affecting the high heat input HAZ toughness. In order to obtain this effect more reliably, it is preferable to contain Cu at 0.05 mass% or more. The Cu content is more preferably 0.10 mass% or more, and even more preferably 0.20 mass% or more. However, if the Cu content exceeds 1.0 mass%, the toughness decreases, so the Cu content is set to 1.0 mass% or less. The Cu content is preferably 0.80 mass% or less, more preferably 0.75 mass% or less, and even more preferably 0.50 mass% or less.
(Ni:1.0質量%以下(0質量%を含まず))
Niも大入熱HAZ靭性に大きな悪影響を及ぼすことなく、焼入れ性を向上させて強度を高めるのに有効な元素である。この効果をより確実に得るにはNiを0.05質量%以上含有させることが好ましい。Ni含有量はより好ましくは0.10質量%以上、更に好ましくは0.20質量%以上である。しかし、Ni含有量が1.0質量%を超えると靭性が劣化するため、Ni含有量は1.0質量%以下とする。Ni含有量は、好ましくは0.80質量%以下、より好ましくは0.75質量%以下、更に好ましくは0.50質量%以下である。
(Ni: 1.0 mass% or less (excluding 0 mass%))
Ni is also an element that is effective in improving hardenability and increasing strength without significantly affecting the toughness of the high heat input HAZ. In order to obtain this effect more reliably, it is preferable to contain Ni at 0.05 mass% or more. The Ni content is more preferably 0.10 mass% or more, and even more preferably 0.20 mass% or more. However, if the Ni content exceeds 1.0 mass%, the toughness deteriorates, so the Ni content is set to 1.0 mass% or less. The Ni content is preferably 0.80 mass% or less, more preferably 0.75 mass% or less, and even more preferably 0.50 mass% or less.
(REM:0.010質量%以下(0質量%を含まず))
REM(希土類元素)は、酸化物、硫化物および酸硫化物等を形成してHAZの結晶粒の粗大化を防止するのに有効である。REM含有量の下限は、前記効果を確実に得るために好ましくは0.0001質量%、より好ましくは0.0005質量%、さらに好ましくは0.0010質量%とする。一方、REM含有量が過剰となると清浄度が低下する。従って、REM含有量は、0.010質量%以下、好ましくは0.005質量%以下、さらに好ましくは0.003質量%以下とする。
REM含有量とはSc、Yの2元素と、LaからLuまでの15元素の計17元素の合計含有量を意味し、REMを含有するとは、これら17元素から選択される1つ以上を含有することを意味する。
(REM: 0.010% by mass or less (excluding 0% by mass))
REM (rare earth elements) are effective in preventing the coarsening of grains in the HAZ by forming oxides, sulfides, oxysulfides, etc. The lower limit of the REM content is preferably 0.0001 mass%, more preferably 0.0005 mass%, and even more preferably 0.0010 mass% in order to reliably obtain the above effect. On the other hand, if the REM content is excessive, the cleanliness decreases. Therefore, the REM content is set to 0.010 mass% or less, preferably 0.005 mass% or less, and even more preferably 0.003 mass% or less.
The REM content means the total content of 17 elements, including the two elements Sc and Y and the 15 elements from La to Lu, and containing REM means containing one or more elements selected from these 17 elements.
(Zr:0.010質量%以下(0質量%を含まず))
Zrは、大入熱HAZ靭性を向上させるのに有効である。Zr含有量の下限は、前記効果をより確実に得られように好ましくは0.0001質量%、より好ましくは0.0005質量%、さらに好ましくは0.0010質量%とする。一方、Zr含有量が過剰になると清浄度の低下を招く。従ってZr含有量は、0.010質量%以下、好ましくは0.005質量%以下、さらに好ましくは0.003質量%以下とする。
(Zr: 0.010 mass% or less (excluding 0 mass%))
Zr is effective in improving the toughness of the large heat input HAZ. The lower limit of the Zr content is preferably 0.0001 mass%, more preferably 0.0005 mass%, and even more preferably 0.0010 mass%, so that the above effect can be obtained more reliably. On the other hand, an excessive Zr content leads to a decrease in cleanliness. Therefore, the Zr content is set to 0.010 mass% or less, preferably 0.005 mass% or less, and even more preferably 0.003 mass% or less.
<2.金属組織>
本発明の実施形態に係る鋼板は、表面から板厚方向への距離が板厚の4分の1の部分(以下単に「板厚方向t/4位置」という場合がある。ここでtは板厚)における金属組織が、面積比でベイナイトを75.0%以上と、結晶粒径7.5μm以下のフェライト1.0%以上15.0%以下を含む。さらに、板厚方向t/4位置において、島状マルテンサイト(MA)の個数密度が0.010個/μm2以上0.040個/μm2以下である。
以下に金属組織について詳述する。
<2. Metal structure>
In the steel plate according to the embodiment of the present invention, the metal structure at a portion where the distance from the surface in the plate thickness direction is a quarter of the plate thickness (hereinafter simply referred to as the "plate thickness direction t/4 position", where t is the plate thickness) contains, by area ratio, 75.0% or more of bainite and 1.0% to 15.0% or less of ferrite with a grain size of 7.5 μm or less. Furthermore, at the plate thickness direction t/4 position, the number density of island martensite (MA) is 0.010 pieces/ μm2 to 0.040 pieces/ μm2 .
The metal structure is described in detail below.
(面積比でベイナイトが75.0%以上)
所望の強度を得るためにベイナイト主体の組織とする必要があり、鋼板の代表的な金属組織が現れる部分である板厚方向t/4位置において、面積比でベイナイトを75.0%以上とする必要がある。ベイナイトは面積比で好ましくは80.0%以上、より好ましくは85.0%以上、更に好ましくは90.0%以上である。
(Bainite is 75.0% or more by area ratio)
In order to obtain the desired strength, the structure must be mainly bainite, and the area ratio of bainite must be 75.0% or more at the t/4 position in the sheet thickness direction, which is the portion where a typical metal structure of a steel sheet appears. The area ratio of bainite is preferably 80.0% or more, more preferably 85.0% or more, and even more preferably 90.0% or more.
(面積比で結晶粒径7.5μm以下のフェライト1.0%以上15.0%以下)
低い降伏比、高い均一伸びおよび高い強度を有するために結晶粒径7.5μm以下のフェライトを適量混合させることが必要である。具体的には、板厚方向t/4位置において、結晶粒径7.5μm以下のフェライトの面積比を1.0~15.0%とする。結晶粒径7.5μm以下のフェライト組織が面積比で1.0%未満となると、降伏比の増加、または/および均一伸びの減少、または/および強度の上昇を招く。結晶粒径7.5μm以下のフェライトは、面積比で好ましくは1.5%以上、より好ましくは2.0%以上である。一方、結晶粒径7.5μm以下のフェライトが面積比で15.0%を超えると、所望の強度を確保することができない。結晶粒径7.5μm以下のフェライトは、面積比で好ましくは13.0%以下、より好ましくは10.0%以下である。
なお、結晶粒径が7.5μmを超えるフェライト(所謂、ポリゴナルフェライト)が多く含まれると、所望の強度を得ることができない。このため、好ましい1つの実施形態では、ポリゴナルフェライトを含まない。また、ポリゴナルフェライトを含む場合の好ましい別の1つの実施形態でも、板厚方向t/4位置において、面積比で5.0%以下に制限する。
フェライトの結晶粒径として、後述の実施例で詳述するように金属組織観察において求めたフェライトの円相当径を用いてよい。
(1.0% to 15.0% of ferrite with a grain size of 7.5 μm or less by area ratio)
In order to have a low yield ratio, high uniform elongation and high strength, it is necessary to mix an appropriate amount of ferrite with a grain size of 7.5 μm or less. Specifically, at the t/4 position in the sheet thickness direction, the area ratio of ferrite with a grain size of 7.5 μm or less is 1.0 to 15.0%. If the area ratio of the ferrite structure with a grain size of 7.5 μm or less is less than 1.0%, it will lead to an increase in the yield ratio, or/and a decrease in uniform elongation, or/and an increase in strength. The area ratio of ferrite with a grain size of 7.5 μm or less is preferably 1.5% or more, more preferably 2.0% or more. On the other hand, if the area ratio of ferrite with a grain size of 7.5 μm or less exceeds 15.0%, the desired strength cannot be ensured. The area ratio of ferrite with a grain size of 7.5 μm or less is preferably 13.0% or less, more preferably 10.0% or less.
In addition, if a large amount of ferrite having a grain size exceeding 7.5 μm (so-called polygonal ferrite) is contained, the desired strength cannot be obtained. Therefore, in a preferred embodiment, polygonal ferrite is not contained. In another preferred embodiment in which polygonal ferrite is contained, the area ratio is limited to 5.0% or less at the position t/4 in the sheet thickness direction.
As the crystal grain size of ferrite, the circle equivalent diameter of ferrite determined by metal structure observation as described in detail in the examples below may be used.
金属組織は上記のベイナイトと結晶粒径7.5μm以下のフェライトとから成ってもよく、またはベイナイトと結晶粒径7.5μm以下のフェライトとポリゴナルフェライトから成ってもよい。あるいは、その他の金属組織を面積比で0%超5.0%以下含んでよい。すなわち、板厚方向t/4位置において面積比で0~5.0%その他の金属組織(残部金属組織)を含む。また、好ましくは、残部金属組織は面積比で0~3.0%である。
残部金属組織の好ましい例としてパーライトおよびマルテンサイトの一方または両方を挙げることができる。パーライトおよびマルテンサイトの一方または両方を含む場合、残部金属組織はパーライトおよびマルテンサイトの一方または両方から成ってもよく、またはパーライトおよびマルテンサイト以外の組織を面積比で1.0%以下含んでもよい。
The metal structure may be composed of the above-mentioned bainite and ferrite having a grain size of 7.5 μm or less, or may be composed of bainite, ferrite having a grain size of 7.5 μm or less, and polygonal ferrite. Alternatively, it may contain other metal structures in an area ratio of more than 0% and 5.0% or less. That is, at the position t/4 in the sheet thickness direction, it contains other metal structures (remainder metal structure) in an area ratio of 0 to 5.0%. Also, preferably, the remaining metal structure is 0 to 3.0% in area ratio.
Preferred examples of the remaining metal structure include one or both of pearlite and martensite. When one or both of pearlite and martensite are included, the remaining metal structure may consist of one or both of pearlite and martensite, or may contain structures other than pearlite and martensite in an area ratio of 1.0% or less.
(島状マルテンサイト(MA)の個数密度が0.010個/μm2以上0.040個/μm2以下)
低降伏比を得るためにベイナイト中あるいはフェライトとベイナイトの界面上にMAを適量存在させるべく、板厚方向t/4位置において、島状マルテンサイト(MA)の個数密度を0.010個/μm2以上0.040個/μm2以下とする。MAのほとんどはベイナイト中またはフェライトとベイナイトの界面に形成される。そして、MA形成時にMAと母相の界面に可動転位が導入される。この可動転位を多くすることで降伏比を低減できる。可動転位を増加させるには、可動転位発生の起点となるMAと母相の界面の表面積を増やす、つまりMAの個数密度を大きくすることが重要である。所望の低降伏比を得るために、MA個数密度を0.010個/μm2以上0.040個/μm2以下とする。
MA個数密度が0.010個/μm2より少ないと、降伏比の増加を招く。板厚方向t/4位置におけるMAの個数密度は好ましくは、0.013個/μm2以上であり、より好ましくは0.015個/μm2以上である。MA個数密度が0.040個/μm2を超えると母材靭性が劣化する。板厚方向t/4位置におけるMAの個数密度は、好ましくは0.035個/μm2以下であり、より好ましくは0.030個/μm2以下である。
なお上述のように殆どすべてのMAがベイナイト中またはフェライトとベイナイトの界面に形成されることから本明細書においてベイナイトの面積率はMAの部分を含む値である。
(The number density of island martensite (MA) is 0.010 pieces/ μm2 or more and 0.040 pieces/ μm2 or less)
In order to obtain a low yield ratio, the number density of island martensite (MA) is set to 0.010 pieces/μm2 or more and 0.040 pieces/ μm2 or less at the t/4 position in the sheet thickness direction in order to have an appropriate amount of MA in bainite or on the interface between ferrite and bainite. Most of the MA are formed in bainite or on the interface between ferrite and bainite. Then, mobile dislocations are introduced at the interface between the MA and the parent phase during the formation of the MA. The yield ratio can be reduced by increasing the number of mobile dislocations. In order to increase the number of mobile dislocations, it is important to increase the surface area of the interface between the MA and the parent phase, which is the starting point of mobile dislocation generation, that is, to increase the number density of MA. In order to obtain a desired low yield ratio, the number density of MA is set to 0.010 pieces/ μm2 or more and 0.040 pieces/ μm2 or less.
If the MA number density is less than 0.010 pieces/ μm2 , the yield ratio will increase. The MA number density at the t/4 position in the sheet thickness direction is preferably 0.013 pieces/ μm2 or more, more preferably 0.015 pieces/ μm2 or more. If the MA number density exceeds 0.040 pieces/ μm2 , the base material toughness will deteriorate. The MA number density at the t/4 position in the sheet thickness direction is preferably 0.035 pieces/ μm2 or less, more preferably 0.030 pieces/ μm2 or less.
As described above, almost all of the MA is formed in bainite or at the interface between ferrite and bainite, and therefore the area ratio of bainite in this specification is a value including the MA portion.
<3.製造方法>
本発明の実施形態に係る鋼板は、以下に詳細を示すように、所定の組成を有する鋳片等の鋼材を準備し、この鋼材を適切な温度に加熱し、熱間圧延する際に、850℃以上980℃以下における累積圧下率を制御し、熱間圧延終了温度を適正な範囲とし、さらにAr3点温度より高い所定の加速冷却開始温度から所定の加速冷却終了温度までの間を水冷し且つ加速冷却開始温度から500℃までの間を所定の冷却速度で冷却することで製造できる。
<3. Manufacturing method>
As will be described in detail below, the steel plate according to the embodiment of the present invention can be manufactured by preparing a steel material such as a slab having a predetermined composition, heating this steel material to an appropriate temperature, controlling the cumulative reduction rate at 850°C or higher and 980°C or lower during hot rolling, setting the hot rolling end temperature in an appropriate range, and further water-cooling the steel material from a predetermined accelerated cooling start temperature that is higher than the Ar 3 point temperature to a predetermined accelerated cooling end temperature, and cooling the steel material at a predetermined cooling rate from the accelerated cooling start temperature to 500°C.
[3-1.所定の化学組成を有する鋼材の準備]
次の圧延工程で熱間圧延に供するために上述の「1.化学成分組成」に示した組成を有する鋼材を準備する。当該鋼材は厚板の熱間圧延に通常用いられる鋼材であってよい。このような鋼材として鋳片を挙げることができる。鋳片の例として、連続鋳造法を用いて得たスラブおよび鋳型を用いた造塊法で得た鋳塊を挙げることができる。必要に応じてこれらのスラブおよび鋳塊は表面処理、熱処理および加工処理等の処理を行って圧延用の鋼材としてよい。
[3-1. Preparation of steel material having a specified chemical composition]
A steel material having the composition shown in "1. Chemical composition" above is prepared for hot rolling in the next rolling step. The steel material may be a steel material normally used in hot rolling of thick plates. An example of such a steel material is a cast piece. Examples of cast pieces include a slab obtained by a continuous casting method and an ingot obtained by an ingot casting method using a mold. If necessary, these slabs and ingots may be subjected to surface treatment, heat treatment, processing treatment, etc. to prepare a steel material for rolling.
[3-2.圧延〕
上述の鋼材を熱間圧延する。
(加熱)
鋼材を1050℃以上1250℃以下に加熱する。熱間圧延時の加熱温度が1050℃より低いと、Nbが全固溶せずポリゴナルフェライト析出抑制の効果を十分に発揮することができず、降伏比の増加および/または一様伸びの低下および/または強度の上昇をもたらす。加熱温度の下限は好ましくは1080℃である。一方、加熱温度が1250℃を超えると結晶粒が粗大化してしまうため、その上限を1250℃とする。加熱温度の上限は好ましくは1200℃である。
[3-2. Rolling]
The above-mentioned steel material is hot rolled.
(heating)
The steel material is heated to 1050°C or more and 1250°C or less. If the heating temperature during hot rolling is lower than 1050°C, Nb does not completely dissolve, and the effect of suppressing polygonal ferrite precipitation cannot be fully exhibited, resulting in an increase in yield ratio and/or a decrease in uniform elongation and/or an increase in strength. The lower limit of the heating temperature is preferably 1080°C. On the other hand, if the heating temperature exceeds 1250°C, the crystal grains become coarse, so the upper limit is set to 1250°C. The upper limit of the heating temperature is preferably 1200°C.
(熱間圧延)
加熱した鋼材を熱間圧延する。熱間圧延は、850℃以上980℃以下における累積圧下率が20%以上60%以下で且つ、仕上圧延温度Tfrが下記(4)式を満足するように行う。
(800-t/2)≦Tfr(℃)≦(940-t/2) (4)
ここで、tは熱間圧延後の板厚(mm)である。
(Hot rolling)
The heated steel material is hot-rolled. The hot-rolling is performed such that the cumulative rolling reduction at 850° C. or more and 980° C. or less is 20% or more and 60% or less, and the finish rolling temperature Tfr satisfies the following formula (4).
(800-t/2)≦T fr (℃)≦(940-t/2) (4)
Here, t is the plate thickness (mm) after hot rolling.
850℃以上980℃以下における累積圧下率が小さすぎると旧オーステナイト粒径の微細化が進行せずフェライト変態核生成サイトが不足するため粒径7.5μm以下のフェライトを十分に得ることができず降伏比の増加および/または一様伸びの低下および/または強度の上昇をもたらす。よって850℃以上980℃以下における累積圧下率を20%以上とする。この温度域での累積圧下率の下限は好ましくは30%以上、より好ましくは40%以上である。一方、850℃以上980℃以下における累積圧下率が60%を超えると旧オーステナイト粒径の微細化の進行が過剰となり焼き入れ性が低下するため、ベイナイト分率が減少し、強度の低下を招く。よってこの温度域での累積圧下率の上限は60%であり、好ましくは55%である。
なお、上記で規定した累積圧下率は、通常、この温度域で複数パスの圧延を行って達成するが、1パスで達成することを除外するものではない。また、通常、上記の加熱後、980℃よりも高い温度域で1または複数パスの熱間圧延を行った後、連続的に850℃以上980℃以下において累積圧下率20%以上、60%以下の熱間圧延を行うが、980℃よりも高い温度域での熱間圧延を行わないことを排除するものではない。
さらに850℃未満の温度での1または複数パスの圧延の実施を排除するものではない。
If the cumulative reduction ratio at 850°C to 980°C is too small, the prior austenite grain size is not refined and there are insufficient ferrite transformation nucleation sites, so that ferrite with a grain size of 7.5 μm or less cannot be obtained sufficiently, resulting in an increase in yield ratio and/or a decrease in uniform elongation and/or an increase in strength. Therefore, the cumulative reduction ratio at 850°C to 980°C is set to 20% or more. The lower limit of the cumulative reduction ratio in this temperature range is preferably 30% or more, more preferably 40% or more. On the other hand, if the cumulative reduction ratio at 850°C to 980°C exceeds 60%, the prior austenite grain size is refined excessively, which reduces the hardenability, thereby reducing the bainite fraction and causing a decrease in strength. Therefore, the upper limit of the cumulative reduction ratio in this temperature range is 60%, preferably 55%.
The cumulative reduction ratio specified above is usually achieved by performing multiple passes of rolling in this temperature range, but it is not excluded that it can be achieved by one pass. Also, usually, after the above heating, one or multiple passes of hot rolling are performed in a temperature range higher than 980° C., and then continuous hot rolling is performed at a temperature range of 850° C. to 980° C. with a cumulative reduction ratio of 20% to 60%, but it is not excluded that no hot rolling is performed in a temperature range higher than 980° C.
Furthermore, the carrying out of one or more passes of rolling at temperatures below 850° C. is not excluded.
仕上圧延温度(「熱間圧延完了温度」とも言う。熱間圧延の最終圧延パス直前の鋼板表面温度)Tfrは下記(4)式を満足する。
(800-t/2)≦Tfr(℃)≦(940-t/2) (4)
ここで、tは熱間圧延後の板厚(mm)である。
仕上圧延温度Tfrが高すぎると、旧オーステナイト粒径の微細化が進行せずフェライト変態核生成サイトが不足するため結晶粒径7.5μm以下のフェライトを十分に得ることができず降伏比の増加および/または一様伸びの低下および/または強度の上昇をもたらす。よって仕上圧延温度は、鋼板内部の温度が940℃以下となるよう目指す。ただし、鋼板内部の温度を圧延中に測定することが困難であることから、仕上圧延温度として鋼板表面温度を用いて、鋼材表面温度を(940-t/2)℃以下(ここでtは板厚(mm))とする(鋼板内部と表面温度にはt/2程度の差があるため)。一方、仕上圧延温度が低すぎると、フェライト変態核生成サイトが増加しすぎるため、焼き入れ性が低下し、ベイナイト分率が減少し、強度の低下を招く。よって、鋼板の内部温度800℃以上を目指し、鋼材表面温度(すなわち、仕上圧延温度)を(800-t/2)℃以上とする。
内部温度で820℃以上を目指すことが好ましいため、仕上圧延温度Tfrの下限は好ましくは(820-t/2)℃である。
The finish rolling temperature (also called "hot rolling completion temperature"; the steel sheet surface temperature immediately before the final rolling pass of hot rolling) Tfr satisfies the following formula (4).
(800-t/2)≦T fr (℃)≦(940-t/2) (4)
Here, t is the plate thickness (mm) after hot rolling.
If the finish rolling temperature Tfr is too high, the refinement of the prior austenite grain size does not proceed, and the ferrite transformation nucleation sites are insufficient, so that ferrite with a grain size of 7.5 μm or less cannot be obtained sufficiently, resulting in an increase in the yield ratio and/or a decrease in uniform elongation and/or an increase in strength. Therefore, the finish rolling temperature is aimed at such that the temperature inside the steel sheet is 940°C or less. However, since it is difficult to measure the temperature inside the steel sheet during rolling, the steel sheet surface temperature is used as the finish rolling temperature, and the steel surface temperature is set to (940-t/2)°C or less (where t is the sheet thickness (mm)) (because there is a difference of about t/2 between the steel sheet inside and surface temperatures). On the other hand, if the finish rolling temperature is too low, the number of ferrite transformation nucleation sites increases too much, resulting in a decrease in hardenability, a decrease in the bainite fraction, and a decrease in strength. Therefore, the internal temperature of the steel sheet is aimed at 800°C or more, and the steel surface temperature (i.e., the finish rolling temperature) is set to (800-t/2)°C or more.
Since it is preferable to aim for an internal temperature of 820°C or higher, the lower limit of the finish rolling temperature Tfr is preferably (820-t/2)°C.
(圧延後加速冷却)
熱間圧延完了後の鋼材(圧延鋼板)を以下の条件により加速冷却する。
下記(5)式で示されるAr3点以上の温度である加速冷却開始温度Tscから250℃以下の温度である加速冷却終了温度Tsfの間を水冷により加速冷却する。この水冷による加速冷却は、詳細を後述するように、i) 冷却開始温度Tscから500℃の間は平均冷却速度3~20℃/秒で水冷し、一方、ii) 500℃から250℃以下の温度である加速冷却終了温度Tsfの間は水冷であればどのような冷却であってもよい。
Ar3(℃)=910-310×[C]-80×[Mn]-20×[Cu]-15×[Cr]-55×[Ni]-80×[Mo]-0.35×(t-8) (5)
ここで、[C]、[Mn]、[Cu]、[Cr]、〔Ni〕および[Mo]は、それぞれ、質量%で示したC、Mn、Cu、Cr、NiおよびMoの含有量であり、tは熱間圧延後の板厚(mm)である。
(Accelerated cooling after rolling)
The steel material (rolled steel sheet) after hot rolling is accelerated cooled under the following conditions.
Accelerated cooling is performed by water cooling between an accelerated cooling start temperature Tsc , which is a temperature equal to or higher than the Ar3 point shown in the following formula (5), and an accelerated cooling end temperature Tsf , which is a temperature not higher than 250° C. As will be described in detail later, this accelerated cooling by water cooling may be any type of cooling as long as i) between the cooling start temperature Tsc and 500° C., the average cooling rate is 3 to 20° C./sec, while ii) between 500° C. and the accelerated cooling end temperature Tsf, which is a temperature not higher than 250° C.
Ar 3 (°C) = 910-310×[C]-80×[Mn]-20×[Cu]-15×[Cr]-55×[Ni]-80×[Mo]-0.35×(t-8) (5)
Here, [C], [Mn], [Cu], [Cr], [Ni] and [Mo] are the contents of C, Mn, Cu, Cr, Ni and Mo, respectively, expressed in mass%, and t is the plate thickness (mm) after hot rolling.
i) 加速冷却開始温度Tscから500℃までの水冷
加速冷却開始温度TscがAr3点より低いと粗大なポリゴナルフェライトが生成し、強度の低下をもたらす。よって加速冷却開始温度TscはAr3変態点以上とする。なお、熱間圧延完了から加速冷却開始温度Tscまでの冷却は例えば空冷等の任意の手段により冷却してよい。
加速冷却開始温度Tscから500℃までの平均冷却速度が3℃/秒より遅いと、ポリゴナルフェライトが多く析出し強度が不足する。よって平均冷却速度の下限は3℃/秒とする。一方、加速冷却開始温度Tscから500℃までの平均冷却速度が速すぎると、結晶粒径7.5μm以下のフェライトを十分な量得ることができず、降伏比の増加および/または一様伸びの低下および/または強度が上昇する。よって平均冷却速度は20℃/秒以下とする。平均冷却速度の下限は好ましくは4℃/秒、より好ましくは5℃/秒である。平均冷却速度の上限は好ましくは18℃/秒、より好ましくは15℃/秒である。
水冷については、上記の平均冷却速度を実現できる限り、熱間圧延材の水冷に用いることができる任意の方法を用いることができる。このような水冷方法の例として、スプレー冷却、ラミナ冷却、ジェット冷却、ミスト冷却および浸漬冷却を挙げることができる。これらの方法において、例えば、水量密度および冷却時間等を調節することで所望の冷却速度を実現できる。
i) Water cooling from the accelerated cooling start temperature Tsc to 500°C If the accelerated cooling start temperature Tsc is lower than the Ar3 point, coarse polygonal ferrite is generated, resulting in a decrease in strength. Therefore, the accelerated cooling start temperature Tsc is set to be equal to or higher than the Ar3 transformation point. Note that cooling from the completion of hot rolling to the accelerated cooling start temperature Tsc may be performed by any means, such as air cooling.
If the average cooling rate from the accelerated cooling start temperature Tsc to 500°C is slower than 3°C/sec, a large amount of polygonal ferrite precipitates, resulting in insufficient strength. Therefore, the lower limit of the average cooling rate is set to 3°C/sec. On the other hand, if the average cooling rate from the accelerated cooling start temperature Tsc to 500°C is too fast, a sufficient amount of ferrite with a grain size of 7.5 μm or less cannot be obtained, resulting in an increase in yield ratio and/or a decrease in uniform elongation and/or an increase in strength. Therefore, the average cooling rate is set to 20°C/sec or less. The lower limit of the average cooling rate is preferably 4°C/sec, more preferably 5°C/sec. The upper limit of the average cooling rate is preferably 18°C/sec, more preferably 15°C/sec.
Regarding water cooling, any method that can be used for water cooling of hot rolled material can be used as long as the above average cooling rate can be realized. Examples of such water cooling methods include spray cooling, laminar cooling, jet cooling, mist cooling, and immersion cooling. In these methods, the desired cooling rate can be realized by adjusting, for example, the water flow rate and the cooling time.
ii) 500℃から加速冷却終了温度Tsfまでの水冷
加速冷却終了温度Tsfが250℃より高いと加速冷却終了後の空冷中にMAが分解し、降伏比の増加を招く。そのため、加速冷却終了温度Tsfは250℃以下とする。ただし、MAの分解は空冷のような緩冷却でなければ防止できることから、水冷による冷却を行う限り、特に冷却速度は規定する必要はない。水冷については、熱間圧延材の水冷に用いることができる任意の方法を用いることができる。このような水冷方法の例として、スプレー冷却、ラミナ冷却、ジェット冷却、ミスト冷却および浸漬冷却を挙げることができる。
熱間圧延操業時の管理を簡素化するという観点から好ましい形態の1つとして、上述の加速冷却開始温度Tscから500℃までの水冷における水量密度と500℃から加速冷却終了温度Tsfまでの水冷における水量密度を同じにすることを挙げることができる。
加速冷却終了温度Tsfより低い温度域での冷却は、例えば、通常の空冷または衝風冷却等任意の冷却方法を用いてよい。また、加速冷却終了温度Tsfを室温とし、加速冷却開始温度Tscから室温までを水冷により冷却してもよい。
ii) Water cooling from 500°C to the accelerated cooling end temperature Tsf If the accelerated cooling end temperature Tsf is higher than 250°C, MA decomposes during air cooling after the accelerated cooling, resulting in an increase in the yield ratio. Therefore, the accelerated cooling end temperature Tsf is set to 250°C or less. However, since the decomposition of MA can be prevented by slow cooling such as air cooling, there is no need to specify the cooling rate as long as the cooling is performed by water cooling. For water cooling, any method that can be used for water cooling of hot rolled materials can be used. Examples of such water cooling methods include spray cooling, laminar cooling, jet cooling, mist cooling, and immersion cooling.
From the viewpoint of simplifying the management during hot rolling operation, one preferred embodiment is to make the water flow density in water cooling from the above-mentioned accelerated cooling start temperature Tsc to 500°C the same as the water flow density in water cooling from 500°C to the accelerated cooling end temperature Tsf .
Cooling in a temperature range lower than the accelerated cooling end temperature Tsf may be performed by any cooling method such as normal air cooling or air jet cooling. Alternatively, the accelerated cooling end temperature Tsf may be room temperature, and the accelerated cooling start temperature Tsc may be cooled to room temperature by water cooling.
なお、以上に説明した圧延工程の中に記載した鋼材の温度は、例えば放射温度計等の非接触温度計で測定してもよく、熱電対等の接触温度計で測定してもよい。また、シミュレーション等により確認してもよい。 The temperature of the steel material described in the rolling process described above may be measured using a non-contact thermometer such as a radiation thermometer, or a contact thermometer such as a thermocouple. It may also be confirmed by simulation, etc.
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。本発明は以下の実施例によって制限を受けるものではなく、前述および後述する趣旨に合致し得る範囲で、適宜変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples. The present invention is not limited to the following examples, and can be modified as appropriate within the scope of the above and below-described aims, and all such modifications are within the technical scope of the present invention.
1.サンプル作製
表1に示す成分組成の鋼を転炉溶製によって溶製した。これらの溶鋼を用いて連続鋳造にて鋳片(スラブ)を得た。得られたスラブの厚さは250mmまたは277mmであった。
表1中の記載「-」は、意図的に添加しておらず、含有しているとしても不純物レベル以下でしか含有していないことを示す。表1にはさらに(1)式により求めた炭素当量Ceq、(2)式により求めた溶接割れ感受性組成Pcmがおよび(3)式により求めたθパラメータも示した。表1において、本発明の実施形態から外れている値には下線を付した。
1. Sample Preparation Steels having the chemical compositions shown in Table 1 were melted in a converter. These molten steels were used to obtain slabs by continuous casting. The thickness of the obtained slabs was 250 mm or 277 mm.
The notation "-" in Table 1 indicates that it is not intentionally added, and if it is contained, it is contained only at the impurity level or less. Table 1 also shows the carbon equivalent C eq calculated by formula (1), the weld crack susceptibility composition P cm calculated by formula (2), and the θ parameter calculated by formula (3). In Table 1, values that deviate from the embodiment of the present invention are underlined.
得られた鋼片を表2に示す加熱温度に加熱した後に、熱間圧延を行い、表2に示す板厚の鋼板サンプル(熱間圧延板)を得た。より詳細な熱間圧延条件として850℃以上980℃以下における累積圧下率、仕上圧延温度Tfrを表2に示す。
熱間圧延後の鋼板に水冷による加速冷却を行った。表2には加速冷却開始温度Tsc、加速冷却終了温度Tsfおよび加速冷却開始温度Tscから500℃までの間の平均冷却速度(表2に「500℃までの平均冷却速度」と記載)を示す。さらに参考のために(5)式を用いて計算したAr3点も示した。なお、サンプルNo.14は加速冷却を行わずに室温まで空冷した。そのため、加速冷却開始温度Tsc、加速冷却終了温度Tsfおよび平均冷却速度の欄は「-」とした。
表2において、本発明の実施形態の条件から外れる条件については下線を付した。
The obtained steel slab was heated to the heating temperature shown in Table 2 and then hot rolled to obtain a steel plate sample (hot-rolled plate) having the plate thickness shown in Table 2. More detailed hot rolling conditions, such as the cumulative reduction at 850° C. or higher and 980° C. or lower, and the finish rolling temperature Tfr , are shown in Table 2.
The hot-rolled steel sheet was subjected to accelerated cooling by water cooling. Table 2 shows the accelerated cooling start temperature T sc , the accelerated cooling end temperature T sf , and the average cooling rate from the accelerated cooling start temperature T sc to 500° C. (referred to as "average cooling rate up to 500° C." in Table 2). For reference, the A r3 point calculated using formula (5) is also shown. Sample No. 14 was air-cooled to room temperature without accelerated cooling. Therefore, the columns for the accelerated cooling start temperature T sc , the accelerated cooling end temperature T sf , and the average cooling rate are marked with "-".
In Table 2, conditions that deviate from the conditions of the embodiment of the present invention are underlined.
上記加熱温度は加熱炉の炉内雰囲気温度であり、炉内時間(滞炉時間)は事前検討により明らかにしたスラブ平均温度が炉内雰囲気温度±20℃以内を満足できる時間以上とした。仕上圧延温度Tfrは、熱間圧延最終パスの直前の鋼板表面温度とし、放射温度計を用いて測定した。冷却停止温度は、放射温度計を用いて冷却終了後複熱が完了した時点での鋼板表面温度を測定することにより求めた。
500℃までの平均冷却速度は、以下の方法で算出した。事前に、種々の板厚において加速冷却を行い、その際の加速冷却開始温度から500℃を引いた値(すなわち温度差)を、加速冷却開始温度から500℃までの冷却にかかった時間で除した平均冷却速度を求めて、板厚と平均冷却速度の関係を明らかにした。
得られた板厚と平均冷却速度の関係性をもとに、対象板厚の平均冷却速度を算出した。
The heating temperature is the atmospheric temperature in the heating furnace, and the time in the furnace (residence time) is set to be a time or more that satisfies the average slab temperature within ±20°C of the atmospheric temperature in the furnace, which was determined by a prior study. The finish rolling temperature Tfr is the steel sheet surface temperature immediately before the final pass of hot rolling, and was measured using a radiation thermometer. The cooling stop temperature was obtained by measuring the steel sheet surface temperature at the time when reheating was completed after cooling was finished using a radiation thermometer.
The average cooling rate up to 500°C was calculated by the following method. Accelerated cooling was performed in advance for various plate thicknesses, and the average cooling rate was calculated by subtracting 500°C from the accelerated cooling start temperature (i.e., temperature difference) and dividing the value by the time required for cooling from the accelerated cooling start temperature to 500°C, thereby clarifying the relationship between plate thickness and average cooling rate.
Based on the obtained relationship between plate thickness and average cooling rate, the average cooling rate for the target plate thickness was calculated.
2.サンプル評価
各鋼板に対して詳細を以下に示す方法により組織観察、引張試験、大入熱HAZ靭性評価を行った。
2. Sample Evaluation Each steel plate was subjected to microstructural observation, tensile testing, and high heat input HAZ toughness evaluation by the methods detailed below.
<金属組織の観察>
それぞれの鋼板サンプルについて、金属組織の観察、具体的にはフェライト、ベイナイトおよび残部組織の観察を以下の手順により実施した。
圧延方向に平行でかつ鋼板表面に対して垂直な、鋼板表裏面を含む板厚断面を観察できるよう上記鋼板サンプルから金属組織観察用サンプルを採取した。
湿式エメリー研磨紙(#150~#1500)での研磨、またはそれと同等の機能を有する研磨として、例えばダイヤモンドスラリー等の研磨剤を用いた研磨等により、観察面の鏡面仕上を行った。
Observation of Metal Structure
For each steel plate sample, observation of the metal structure, specifically, observation of the ferrite, bainite and remaining structures was carried out according to the following procedure.
A sample for observing the metal structure was taken from the above steel plate sample so that a cross section of the plate thickness including the front and back surfaces of the steel plate, parallel to the rolling direction and perpendicular to the surface of the steel plate, could be observed.
The observation surface was mirror-finished by polishing with wet emery paper (#150 to #1500) or by polishing with an abrasive having an equivalent function, for example, diamond slurry or other such abrasive.
研磨されたサンプルを、3%ナイタール溶液を用いて腐食し結晶粒界を現出させ、レペラ溶液を用いて腐食し、MAを現出させた。
板厚方向t/4位置において、結晶粒界を現出させた組織を400倍の倍率で写真撮影し6cm×8cmの写真を得た。この写真を用いて、ベイナイトおよび結晶粒径7.5μm以下のフェライトの面積率を算出した。また、ベイナイトと結晶粒径7.5μm以下のフェライトの合計面積率が100%でなかったサンプルについて、ベイナイトと結晶粒径7.5μm以下のフェライト以外の部分、すなわち残部金属組織の面積率を測定し、加えて、当該残部金属組織が何であるかも確認した。
The polished samples were etched with a 3% Nital solution to reveal the grain boundaries, and with a Lepera solution to reveal the MA.
At the t/4 position in the sheet thickness direction, the structure in which the grain boundaries were revealed was photographed at a magnification of 400 times to obtain a 6 cm x 8 cm photograph. Using this photograph, the area ratios of bainite and ferrite with a grain size of 7.5 μm or less were calculated. In addition, for samples in which the total area ratio of bainite and ferrite with a grain size of 7.5 μm or less was not 100%, the area ratio of the portion other than bainite and ferrite with a grain size of 7.5 μm or less, i.e., the remaining metal structure, was measured, and the identity of the remaining metal structure was also confirmed.
またMAを現出させた組織を1000倍の倍率で写真撮影し6cm×8cmの写真を得た。この写真を用いて、MA個数密度を測定した。具体的には、白い塊状物をMAとして定義し、上記写真に現れたMAの個数と写真に写っている視野面積(60μm×80μm)から個数密度を算出した。MAのすべてがベイナイト中またはフェライトとベイナイトの界面上に析出していた。
これらの結果を表3に示す。
The structure in which MA was revealed was photographed at 1000x magnification to obtain a 6cm x 8cm photograph. This photograph was used to measure the MA number density. Specifically, white lumps were defined as MA, and the number density was calculated from the number of MA that appeared in the photograph and the field area (60μm x 80μm) of the photograph. All of the MA precipitated in the bainite or on the interface between ferrite and bainite.
The results are shown in Table 3.
<引張試験>
板厚方向t/4位置から、試験片の長手方向が圧延方向と直角となるよう丸棒引張試験片を採取して、JIS Z 2241(2011)に従って引張試験を行い、引張強さ、降伏強さ、降伏比および一様伸びを測定した。測定結果を表3に示す。引張強さは590~740MPaの範囲内であれば合格とし、降伏強さは440~550MPaの範囲内であれば合格とし、降伏比は80%以下を合格とし、一様伸びは5%以上を合格とした。そして、これらの項目が全て合格であれば、高強度かつ低降伏比であり、一様伸びに優れていると判断した。
<Tensile test>
A round bar tensile test piece was taken from the t/4 position in the plate thickness direction so that the longitudinal direction of the test piece was perpendicular to the rolling direction, and a tensile test was performed according to JIS Z 2241 (2011) to measure the tensile strength, yield strength, yield ratio, and uniform elongation. The measurement results are shown in Table 3. If the tensile strength was within the range of 590 to 740 MPa, it was considered to be acceptable, if the yield strength was within the range of 440 to 550 MPa, it was considered to be acceptable, if the yield ratio was 80% or less, it was considered to be acceptable, and if the uniform elongation was 5% or more, it was considered to be acceptable. If all of these items were acceptable, it was determined that the specimen had high strength, low yield ratio, and excellent uniform elongation.
<大入熱HAZ靭性評価>
大入熱HAZ靭性の評価は、以下に詳細を示す、1)継手試験と2)再現熱サイクル試験の2つの方法により行った。
<Large heat input HAZ toughness evaluation>
The evaluation of the high heat input HAZ toughness was performed by two methods, 1) a joint test and 2) a simulated thermal cycle test, which are described in detail below.
1)継手試験
図1は継手試験のために溶接継手を作製する際に用いた開先形状を示す模式上面図である。得られた鋼板サンプルを500mm×700mm(図の表面に垂直な方向の長さ)に切断し、板厚をそのままスキンプレート厚ts(各サンプルのスキンプレート厚を表2に示した)とするスキンプレート1を作製し、その表面から25mm離間させて表2に示すダイヤフラム厚tdを有するダイヤフラム3(サイズ250mm×700mm×ダイヤフラム厚td(mm))を配置した。ダイヤフラム3の端部のうち、スキンプレート1側の端部は、寸法が50mm×700mm×25mmの2枚の支持板2により挟んだ。2枚の支持板2の一端はスキンプレート1の表面と接触させた。これにより開先部4を形成した。
1) Joint test FIG. 1 is a schematic top view showing the groove shape used when preparing a welded joint for a joint test. The obtained steel plate sample was cut to 500 mm x 700 mm (length in the direction perpendicular to the surface of the figure), and a skin plate 1 with a plate thickness of skin plate thickness t s (skin plate thickness of each sample is shown in Table 2) was prepared, and a diaphragm 3 (size 250 mm x 700 mm x diaphragm thickness t d (mm)) having a diaphragm thickness t d shown in Table 2 was placed 25 mm away from the surface. The end of the
そして、表2に示す溶接入熱にてエレクトロスラグ(ESW)溶接(大入熱溶接)により開先部4を埋めるように溶接継手を作成した。なお、溶接ワイヤはES-60ST(1.6φ)、フラックスはMF-38を使用した。
図2は、得られた溶接継手から採取したシャルピー衝撃試験用のサンプル10の採取位置を示す模式上面図である。
「建築鉄骨溶接部の機械的性質の標準試験マニュアル~引張試験・シャルピー衝撃試験~ JSS IV 13-2016」(発行者 一般社団法人 日本鋼構造協会)に従い、スキンプレート1の溶接を行った側の表面から深さ6mmの位置における、溶接熱影響部(HAZ)5の外周部分がノッチ10Aに含まれ、且つ当該外周部分の接線方向がノッチ10Aと平行になるようにVノッチ試験片10を採取した。得られたVノッチ試験片を用いて、JIS Z 2242(2005)に従って、0℃でシャルピー衝撃試験行った。各鋼板サンプルについて、衝撃試験を3回行い、吸収エネルギーの平均値を大入熱HAZ靭性vE0(J)とした。得られた結果を表3に示す。
なお、継手試験はサンプルNo.2、3、5、10および12についてのみ行った
Then, a welded joint was created by filling the
FIG. 2 is a schematic top view showing the positions at which
According to "Standard Test Manual for Mechanical Properties of Steel Welded Joints in Architectural Steel Structures - Tensile Test/Charpy Impact Test - JSS IV 13-2016" (issued by the Japan Steel Construction Association), a V-
The joint test was performed only on samples Nos. 2, 3, 5, 10 and 12.
2)再現熱サイクル試験
鋼板サンプルの板厚方向t/4位置から55mm(圧延方向)×323mm(圧延方向および板厚方向に垂直の方向)×12.5mm(板厚方向)の試験片を採取した(試験片の板厚方向の中心が板厚方向t/4位置となるように採取)。得られた試験片を1420℃で40秒間保持した後、800℃から500℃までの冷却時間が600秒となるように速度を制御して冷却した。これは、上記ESWの大入熱溶接(溶接入熱約1000kJ/cm)を施したときを模擬した熱サイクルである。これら試験片から、フルサイズのシャルピー衝撃試験片(JIS Z 2202のVノッチ試験片)を3本ずつ採取し、0℃で各鋼板サンプルについて3回シャルピー衝撃試験を行い、吸収エネルギーを測定した。吸収エネルギーの平均値を大入熱HAZ靭性vE0(J)とした。得られた結果を表3に示す。
なお、なお、再現熱サイクル試験は、表2の「再現熱サイクル」欄に「〇」を示した、サンプルNo.1、4、6~9および11についてのみ行った。
2) Reproduced heat cycle test A test piece of 55 mm (rolling direction) x 323 mm (direction perpendicular to rolling direction and plate thickness direction) x 12.5 mm (plate thickness direction) was taken from the t/4 position in the plate thickness direction of the steel plate sample (taken so that the center of the plate thickness direction of the test piece was at the t/4 position in the plate thickness direction). The obtained test piece was held at 1420 ° C for 40 seconds, and then cooled at a controlled rate so that the cooling time from 800 ° C to 500 ° C was 600 seconds. This is a heat cycle simulating the case where the large heat input welding (welding heat input of about 1000 kJ / cm) of the above-mentioned ESW was performed. From these test pieces, three full-sized Charpy impact test pieces (JIS Z 2202 V-notch test pieces) were taken, and Charpy impact tests were performed three times for each steel plate sample at 0 ° C, and the absorbed energy was measured. The average value of the absorbed energy was taken as the large heat input HAZ toughness vE 0 (J). The obtained results are shown in Table 3.
The replicated thermal cycle test was conducted only for Samples Nos. 1, 4, 6 to 9, and 11, which are marked with "◯" in the "Reproduced Thermal Cycle" column in Table 2.
継手試験および熱サイクル試験のどちらも大入熱HAZ靭性vE0が27J以上であったサンプルを大入熱HAZ靭性に優れていると判定した。
表3に示した特性のうち、本発明の実施形態から外れるものには下線を付した。
Samples in which the large heat input HAZ toughness vE 0 was 27 J or more in both the joint test and the thermal cycle test were determined to have excellent large heat input HAZ toughness.
Among the properties shown in Table 3, those that deviate from the embodiments of the present invention are underlined.
表1~表3より、次のように考察できる。
鋼板サンプルNo.1~7は、いずれも本発明の実施形態で規定する化学組成および製造条件の要件の全てを満足している。その結果、表3に示すようにベイナイトの面積率、結晶粒径7.5μm以下のフェライトの面積率、残部の金属組織のパーライトおよびマルテンサイトの一方または両方を含有といった金属組織の要件と、降伏強さ、降伏強さ、降伏比および一様伸びといった機械的性質の要件と、HAZ靭性とを満足している。
From Tables 1 to 3, the following can be considered.
Steel plate samples No. 1 to 7 all satisfy all of the requirements for chemical composition and manufacturing conditions stipulated in the embodiment of the present invention. As a result, as shown in Table 3, they satisfy the requirements for metal structure such as the area ratio of bainite, the area ratio of ferrite having a grain size of 7.5 μm or less, and the remaining metal structure containing one or both of pearlite and martensite, the requirements for mechanical properties such as yield strength, yield strength, yield ratio, and uniform elongation, and the HAZ toughness.
一方、鋼板サンプルNo.8~16は以下の点で本発明の実施形態に係る要件を満足していない。
鋼板サンプルNo.8は、Mn含有量が過多であり、優れたHAZ靭性が得られなかった。これはHAZのMA量が増加したためである。
鋼板サンプルNo.9は、Nbが添加されていないため、優れたHAZ靭性が得られなかった。これは、HAZの粒界フェライトが粗大化したためである。
鋼板サンプルNo.10は、B含有量が過多であり、母材において十分な量の結晶粒径7.5μm以下のフェライトを得られなかった。このため、引張強さおよび降伏強さが過大で降伏比が過大となり、十分な一様伸びも得られなかった。
On the other hand, steel sheet samples Nos. 8 to 16 do not satisfy the requirements according to the embodiment of the present invention in the following respects.
Steel plate sample No. 8 had an excessive Mn content and did not provide excellent HAZ toughness because the amount of MA in the HAZ increased.
Steel plate sample No. 9, which does not contain Nb, did not exhibit excellent HAZ toughness because the grain boundary ferrite in the HAZ became coarse.
Steel plate sample No. 10 had an excessive B content, and was unable to obtain a sufficient amount of ferrite with a grain size of 7.5 μm or less in the base material. As a result, the tensile strength and yield strength were excessively large, the yield ratio was excessively large, and sufficient uniform elongation was not obtained.
鋼板サンプルNo.11は、C含有量およびSi添加量が過多であり、Tiが添加されておらず、加えて溶接割れ感受性組成Pcmが過大となっており、優れたHAZ靭性が得られなかった。これはHAZのMAが増加するとともにHAZの旧オーステナイト粒径が粗大化したためである。
鋼板サンプルNo.12は、はSi含有量、Mn含有量、Nb含有量およびCr含有量が過多であり、θパラメータも過大になっている。また、Moが添加されていない。このため、優れたHAZ靭性が得られなかった。これはHAZのMAが増加するとともにHAZの粒界フェライトが粗大化したためである。
In the steel plate sample No. 11, the C content and the Si content were excessive, Ti was not added, and the weld crack susceptibility composition Pcm was excessive, and therefore excellent HAZ toughness was not obtained. This is because the MA in the HAZ increased and the prior austenite grain size in the HAZ became coarse.
Steel plate sample No. 12 has excessive Si content, Mn content, Nb content and Cr content, and the θ parameter is also excessive. In addition, Mo is not added. Therefore, excellent HAZ toughness was not obtained. This is because MA in the HAZ increased and the grain boundary ferrite in the HAZ became coarse.
鋼板サンプルNo.13は、850℃以上980℃以下における圧下率が過少であり、粒径7.5μm以下のフェライトを得ることができなかった、このため、降伏強さが過大となり、低降伏比を得られなかった。
鋼板サンプルNo.14は、加速冷却を行っておらず、ポリゴナルフェライトが過剰に析出し、また結晶粒径7.5μm以下のフェライト量も過多となり、ベイナイト量が過少であったため、十分な引張強さおよび降伏強さが得られなかった。
In the steel plate sample No. 13, the rolling reduction ratio at 850° C. or more and 980° C. or less was too small, and ferrite having a grain size of 7.5 μm or less could not be obtained. As a result, the yield strength became too large, and a low yield ratio could not be obtained.
In the steel plate sample No. 14, accelerated cooling was not performed, and polygonal ferrite was excessively precipitated, and the amount of ferrite having a grain size of 7.5 μm or less was also excessive, and the amount of bainite was insufficient, so sufficient tensile strength and yield strength were not obtained.
鋼板サンプルNo.15は、加速冷却時の冷却速度が過大であり、十分な量の粒径7.5μm以下のフェライトを得ることができず、引張強さおよび降伏強さが過大となった。
鋼鈑サンプルNo.16は、加速冷却時の冷却停止温度が高過ぎて、MA個数密度が過少であったため、低降伏比を得られなかった。
In the steel plate sample No. 15, the cooling rate during accelerated cooling was too high, and a sufficient amount of ferrite having a grain size of 7.5 μm or less could not be obtained, resulting in excessive tensile strength and yield strength.
In the case of steel plate sample No. 16, the cooling stop temperature during accelerated cooling was too high, and the MA number density was too low, so a low yield ratio could not be obtained.
Claims (4)
Si:0.10質量%以下(0質量%を含まず)、
Mn:1.00質量%以上1.60質量%以下、
P :0.030質量%以下(0質量%を含む)、
S :0.030質量%以下(0質量%を含む)、
Al:0.020質量%以上0.075質量%以下、
Mo:0.10質量%以上0.50質量%以下、
Nb:0.005質量%以上0.030質量%以下、
Ti:0.005質量%以上0.020質量%以下、
N :0.0030質量%以上0.0075質量%以下、
Ca:0.0005質量%以上0.0035質量%以下、
B :0.0005質量%以下(0質量%を含む)、ならびに
Cr:0.45質量%以下(0質量%を含まず)およびV:0.080質量%以下(0質量%を含まず)よりなる群から選択される1種以上、
を含有し、残部がFeおよび不可避不純物から成り、
下記(1)式で定義される炭素当量Ceqが0.400質量%以上0.470質量%以下であり、
下記(2)式で定義される溶接割れ感受性組成Pcmが0.160質量%以上0.220質量%以下であり、
下記(3)式で定義されるθパラメータが0.60以上0.95以下であり、
表面から板厚方向への距離が板厚の4分の1の部分である板厚方向t/4位置における金属組織は、面積比でベイナイト75.0%以上と、結晶粒径7.5μm以下のフェライト1.0%以上15.0%以下とを含み、
島状マルテンサイトの個数密度が0.010個/μm2以上0.040個/μm2以下である鋼板。
Ceq(質量%)=[C]+[Si]/24+[Mn]/6+[Ni]/40+[Cr]/5+[Mo]/4+[V]/14 (1)
ここで、[C]、[Si]、[Mn]、[Ni]、[Cr]、[Mo]および[V]は、それぞれ、質量%で示したC、Si、Mn、Ni、Cr、MoおよびVの含有量である。
Pcm(質量%)=[C]+[Si]/30+[Mn]/20+[Cu]/20+[Ni]/60+[Cr]/20+[Mo]/15+[V]/10+5×[B] (2)
ここで、[C]、[Si]、[Mn]、[Cu]、[Ni]、[Cr]、[Mo]、[V]および[B]は、それぞれ、質量%で示したC、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、VおよびBの含有量である。
θパラメータ=[Si]/2.83+[Mn]/2.04+[Cr]/1.25 (3)
ここで、[Si]、[Mn]および[Cr]は、それぞれ、質量%で示したSi、MnおよびCrの含有量である。 C: 0.04% by mass or more and 0.10% by mass or less,
Si: 0.10 mass% or less (excluding 0 mass%)
Mn: 1.00% by mass or more and 1.60% by mass or less,
P: 0.030% by mass or less (including 0% by mass),
S: 0.030% by mass or less (including 0% by mass),
Al: 0.020% by mass or more and 0.075% by mass or less,
Mo: 0.10% by mass or more and 0.50% by mass or less,
Nb: 0.005% by mass or more and 0.030% by mass or less,
Ti: 0.005% by mass or more and 0.020% by mass or less,
N: 0.0030% by mass or more and 0.0075% by mass or less,
Ca: 0.0005% by mass or more and 0.0035% by mass or less,
B: 0.0005% by mass or less (including 0% by mass), and Cr: 0.45% by mass or less (excluding 0% by mass) and V: 0.080% by mass or less (excluding 0% by mass) One or more selected from the group consisting of:
The balance is Fe and unavoidable impurities,
The carbon equivalent C eq defined by the following formula (1) is 0.400 mass% or more and 0.470 mass% or less,
The weld crack susceptibility composition Pcm defined by the following formula (2) is 0.160 mass% or more and 0.220 mass% or less,
The θ parameter defined by the following formula (3) is 0.60 or more and 0.95 or less,
The metal structure at the t/4 position in the sheet thickness direction, which is a quarter of the sheet thickness from the surface, is 75.0% or more bainite in area ratio and 7.5 μm or less grain size. and ferrite of 1.0% or more and 15.0% or less,
A steel sheet having a number density of island martensite of 0.010 pieces/ μm2 or more and 0.040 pieces/ μm2 or less.
C eq (mass%) = [C] + [Si] / 24 + [Mn] / 6 + [Ni] / 40 + [Cr] / 5 + [Mo] / 4 + [V] / 14 (1)
Here, [C], [Si], [Mn], [Ni], [Cr], [Mo] and [V] are C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo, respectively, expressed in mass%. and the V content.
P cm (mass%) = [C] + [Si] / 30 + [Mn] / 20 + [Cu] / 20 + [Ni] / 60 + [Cr] / 20 + [Mo] / 15 + [V] / 10 + 5 × [B] (2)
Here, [C], [Si], [Mn], [Cu], [Ni], [Cr], [Mo], [V] and [B] are the contents of C, Si, Mn, Mn, Cu, Ni, Cr, Mo, V and B, respectively, expressed in mass%. , Mn, Cu, Ni, Cr, Mo, V and B contents.
θ parameter=[Si]/2.83+[Mn]/2.04+[Cr]/1.25 (3)
Here, [Si], [Mn] and [Cr] are the contents of Si, Mn and Cr expressed in mass %, respectively.
Si:0.10質量%以下(0質量%を含まず)、
Mn:1.00質量%以上1.60質量%以下、
P :0.030質量%以下(0質量%を含む)、
S :0.030質量%以下(0質量%を含む)、
Al:0.020質量%以上0.075質量%以下、
Mo:0.10質量%以上0.50質量%以下、
Nb:0.005質量%以上0.030質量%以下、
Ti:0.005質量%以上0.020質量%以下、
N :0.0030質量%以上0.0075質量%以下、
Ca:0.0005質量%以上0.0035質量%以下、
B :0.0005質量%以下(0質量%を含む)、ならびに
Cr:0.45質量%以下(0質量%を含まず)およびV:0.080質量%以下(0質量%を含まず)よりなる群から選択される1種以上、
を含有し、残部がFeおよび不可避不純物から成り、下記(1)式で定義される炭素当量Ceqが0.400質量%以上0.470質量%以下であり、下記(2)式で定義される溶接割れ感受性組成Pcmが0.160質量%以上0.220質量%以下であり、下記(3)式で定義されるθパラメータが0.60以上0.95以下である鋼材を準備する工程と、
前記鋼材を1050℃以上1250℃以下に加熱後、850℃以上980℃以下における累積圧下率が20%以上60%以下で且つ、仕上圧延温度Tfrが下記(4)式を満足するように熱間圧延を行い、続いて下記(5)式で示されるAr3点以上の温度である加速冷却開始温度Tscから250℃以下の温度である加速冷却終了温度Tsfまで水冷により冷却する工程であって、加速冷却開始温度Tscから500℃までの平均冷却速度を3~20℃/秒とする冷却工程と、
を含む、表面から板厚方向への距離が板厚の4分の1の部分である板厚方向t/4位置における金属組織が、面積比でベイナイト75.0%以上と、結晶粒径7.5μm以下のフェライト1.0%以上15.0%以下とを含み、島状マルテンサイトの個数密度が0.010個/μm2以上0.040個/μm2以下である鋼板の製造方法。
Ceq(質量%)=[C]+[Si]/24+[Mn]/6+[Ni]/40+[Cr]/5+[Mo]/4+[V]/14 (1)
ここで、[C]、[Si]、[Mn]、[Ni]、[Cr]、[Mo]および[V]は、それぞれ、質量%で示したC、Si、Mn、Ni、Cr、MoおよびVの含有量である。
Pcm(質量%)=[C]+[Si]/30+[Mn]/20+[Cu]/20+[Ni]/60+[Cr]/20+[Mo]/15+[V]/10+5×[B] (2)
ここで、[C]、[Si]、[Mn]、[Cu]、[Ni]、[Cr]、[Mo]、[V]および[B]は、それぞれ、質量%で示したC、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、VおよびBの含有量である。
θパラメータ=[Si]/2.83+[Mn]/2.04+[Cr]/1.25 (3)
ここで、[Si]、[Mn]および[Cr]は、それぞれ、質量%で示したSi、MnおよびCrの含有量である。
(800-t/2)≦Tfr(℃)≦(940-t/2) (4)
ここで、tは熱間圧延後の板厚(mm)である。
Ar3(℃)=910-310×[C]-80×[Mn]-20×[Cu]-15×[Cr]-55×[Ni]-80×[Mo]-0.35×(t-8) (5)
ここで、[C]、[Mn]、[Cu]、[Cr]、〔Ni〕および[Mo]は、それぞれ、質量%で示したC、Mn、Cu、Cr、NiおよびMoの含有量であり、tは熱間圧延後の板厚(mm)である。 C: 0.04% by mass or more and 0.10% by mass or less,
Si: 0.10 mass% or less (excluding 0 mass%)
Mn: 1.00% by mass or more and 1.60% by mass or less,
P: 0.030% by mass or less (including 0% by mass),
S: 0.030% by mass or less (including 0% by mass),
Al: 0.020% by mass or more and 0.075% by mass or less,
Mo: 0.10% by mass or more and 0.50% by mass or less,
Nb: 0.005% by mass or more and 0.030% by mass or less,
Ti: 0.005% by mass or more and 0.020% by mass or less,
N: 0.0030% by mass or more and 0.0075% by mass or less,
Ca: 0.0005% by mass or more and 0.0035% by mass or less,
B: 0.0005% by mass or less (including 0% by mass), and Cr: 0.45% by mass or less (excluding 0% by mass) and V: 0.080% by mass or less (excluding 0% by mass) One or more selected from the group consisting of:
The balance is Fe and unavoidable impurities, and the carbon equivalent C eq defined by the following formula (1) is 0.400 mass% or more and 0.470 mass% or less, and the carbon equivalent C eq defined by the following formula (2) is A process of preparing a steel material having a weld crack susceptibility composition Pcm of 0.160 mass% or more and 0.220 mass% or less and a θ parameter defined by the following formula (3) of 0.60 or more and 0.95 or less. and,
After heating the steel material to 1050°C or more and 1250°C or less, the steel material is heated so that the cumulative rolling reduction rate at 850°C or more and 980°C or less is 20% or more and 60% or less, and the finish rolling temperature Tfr satisfies the following formula (4). Then, the steel sheet is water-cooled from an accelerated cooling start temperature Tsc, which is equal to or higher than the Ar3 point, to an accelerated cooling end temperature Tsf , which is equal to or lower than 250°C, as shown in the following formula (5): a cooling step in which the average cooling rate from the accelerated cooling start temperature Tsc to 500°C is 3 to 20°C/sec;
The metal structure at the t/4 position in the sheet thickness direction, which is a quarter of the sheet thickness from the surface, is 75.0% or more bainite in area ratio and 7.0% or more grain size. A method for manufacturing a steel plate containing 1.0% or more and 15.0% or less ferrite of .5 μm or less, and having a number density of island martensite of 0.010 pieces/ μm2 or more and 0.040 pieces/ μm2 or less.
C eq (mass%) = [C] + [Si] / 24 + [Mn] / 6 + [Ni] / 40 + [Cr] / 5 + [Mo] / 4 + [V] / 14 (1)
Here, [C], [Si], [Mn], [Ni], [Cr], [Mo] and [V] are C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo, respectively, expressed in mass%. and the V content.
P cm (mass%) = [C] + [Si] / 30 + [Mn] / 20 + [Cu] / 20 + [Ni] / 60 + [Cr] / 20 + [Mo] / 15 + [V] / 10 + 5 × [B] (2)
Here, [C], [Si], [Mn], [Cu], [Ni], [Cr], [Mo], [V] and [B] are the contents of C, Si, Mn, Mn, Cu, Ni, Cr, Mo, V and B, respectively, expressed in mass%. , Mn, Cu, Ni, Cr, Mo, V and B contents.
θ parameter=[Si]/2.83+[Mn]/2.04+[Cr]/1.25 (3)
Here, [Si], [Mn] and [Cr] are the contents of Si, Mn and Cr expressed in mass %, respectively.
(800-t/2)≦T fr (℃)≦(940-t/2) (4)
Here, t is the plate thickness (mm) after hot rolling.
Ar 3 (°C) = 910-310×[C]-80×[Mn]-20×[Cu]-15×[Cr]-55×[Ni]-80×[Mo]-0.35×(t -8) (5)
Here, [C], [Mn], [Cu], [Cr], [Ni] and [Mo] are the contents of C, Mn, Cu, Cr, Ni and Mo, respectively, expressed in mass%. and t is the plate thickness (mm) after hot rolling.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021182654A JP7535490B2 (en) | 2021-11-09 | 2021-11-09 | Steel plate and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021182654A JP7535490B2 (en) | 2021-11-09 | 2021-11-09 | Steel plate and its manufacturing method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023070457A JP2023070457A (en) | 2023-05-19 |
JP7535490B2 true JP7535490B2 (en) | 2024-08-16 |
Family
ID=86331516
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021182654A Active JP7535490B2 (en) | 2021-11-09 | 2021-11-09 | Steel plate and its manufacturing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7535490B2 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003087414A1 (en) | 2002-03-29 | 2003-10-23 | Nippon Steel Corporation | High tensile steel excellent in high temperature strength and method for production thereof |
JP2012241274A (en) | 2011-05-24 | 2012-12-10 | Jfe Steel Corp | High strength linepipe superior in collapse resistance and sour resistance, and method for producing the same |
JP2012241273A (en) | 2011-05-24 | 2012-12-10 | Jfe Steel Corp | High strength linepipe superior in collapse resistance and sour-resistance and method for producing the same |
JP2016169403A (en) | 2015-03-11 | 2016-09-23 | Jfeスチール株式会社 | Low yield ratio high strength thick steel plate for building structure excellent in toughness at super high heat-input heat affected zone and production method therefor |
WO2016157862A1 (en) | 2015-03-31 | 2016-10-06 | Jfeスチール株式会社 | High strength/high toughness steel sheet and method for producing same |
JP2020033585A (en) | 2018-08-28 | 2020-03-05 | 日本製鉄株式会社 | steel sheet |
-
2021
- 2021-11-09 JP JP2021182654A patent/JP7535490B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003087414A1 (en) | 2002-03-29 | 2003-10-23 | Nippon Steel Corporation | High tensile steel excellent in high temperature strength and method for production thereof |
JP2012241274A (en) | 2011-05-24 | 2012-12-10 | Jfe Steel Corp | High strength linepipe superior in collapse resistance and sour resistance, and method for producing the same |
JP2012241273A (en) | 2011-05-24 | 2012-12-10 | Jfe Steel Corp | High strength linepipe superior in collapse resistance and sour-resistance and method for producing the same |
JP2016169403A (en) | 2015-03-11 | 2016-09-23 | Jfeスチール株式会社 | Low yield ratio high strength thick steel plate for building structure excellent in toughness at super high heat-input heat affected zone and production method therefor |
WO2016157862A1 (en) | 2015-03-31 | 2016-10-06 | Jfeスチール株式会社 | High strength/high toughness steel sheet and method for producing same |
JP2020033585A (en) | 2018-08-28 | 2020-03-05 | 日本製鉄株式会社 | steel sheet |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2023070457A (en) | 2023-05-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5804229B1 (en) | Abrasion-resistant steel plate and method for producing the same | |
CN114402089B (en) | Thick steel plate and method for producing thick steel plate | |
JP7045459B2 (en) | High-strength steel materials for polar environments with excellent fracture resistance at low temperatures and their manufacturing methods | |
JP2009270194A (en) | PROCESS FOR PRODUCTION OF 780 MPa-GRADE HIGH-TENSILE-STRENGTH STEEL PLATE EXCELLENT IN LOW-TEMPERATURE TOUGHNESS | |
CN109154041B (en) | High-strength steel plate | |
JP5139015B2 (en) | Thick high-strength steel sheet for large heat input welding with low base metal low-temperature toughness variation and excellent heat-affected zone toughness, and method for producing the same | |
JP5276871B2 (en) | Low yield specific thickness steel plate with excellent toughness of weld heat affected zone | |
JP2019199649A (en) | Non-tempered low yield ratio high tensile thick steel sheet and its production method | |
JP5151693B2 (en) | Manufacturing method of high-strength steel | |
JP7048378B2 (en) | High strength and high ductility steel sheet | |
JP2015190008A (en) | Non-heat treated low yield ratio high tensile thick steel sheet excellent in weld heat-affected zone toughness and production method therefor | |
CN115989327A (en) | Thick steel plate and method for producing same | |
JP5515954B2 (en) | Low yield ratio high-tensile steel plate with excellent weld crack resistance and weld heat-affected zone toughness | |
JP7076325B2 (en) | Thick steel plate and its manufacturing method and welded structure | |
JP6146429B2 (en) | Tempered high tensile steel plate and method for producing the same | |
JP7048379B2 (en) | High strength and high ductility steel sheet | |
JP7535490B2 (en) | Steel plate and its manufacturing method | |
JP7348947B2 (en) | Structural steel material with excellent brittle fracture resistance and its manufacturing method | |
JP7535028B2 (en) | High strength steel plate and method for manufacturing same | |
JP7538784B2 (en) | Heavy steel plate and its manufacturing method | |
JP6504131B2 (en) | High strength thick steel plate and method of manufacturing the same | |
JP6164171B2 (en) | Low yield ratio high strength steel sheet with excellent high temperature strength and weldability and method for producing the same | |
JP2004300493A (en) | Low yield ratio steel for low temperature use, and method for producing the same | |
JP2003166033A (en) | Thick steel plate with excellent toughness in welded heat affected zone | |
JP5003179B2 (en) | Manufacturing method of high-tensile steel plate |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230901 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240711 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240723 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240805 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7535490 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |