耐疲劳龟裂进展特性优异的钢材与制造方法技术

本发明专利技术提出一种具有主要由硬质相构成的组织的耐疲劳龟裂进展特性优异的钢材及其制造方法。由作为主要组织的铁素体／贝氏体构成，自从（１１０）面的Ｘ射线衍射强度的半值宽度在０．１３度以上。具体说明，钢组成为，Ｃ：０．０１～０．１０％、Ｓｉ：０．０３～０．６％、Ｍｎ：０．５～２．０％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００５～０．１０％、Ｎ：０．０００５～０．００８％、并且，Ｆｔ（３Ｍｎ＋Ｃｕ＋１．５Ｃｒ＋１．８Ｎｉ＋１．５Ｍｏ）：４．０～６．０％，或者，含有Ｂ在０．００３０％以下，Ｆｔ：３．５～５．５％，还可以含有Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ内的一种以上。热轧后进行淬火处理而制造。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种作为船体、土木建筑物、建筑机械、水压铁管、海洋结构物、管线用管等结构用材料使用的厚钢板等的钢材，特别是490MPa级的耐疲劳龟裂进展特性优异的钢材及其制造方法。
技术介绍
近年来，焊接结构物大型化的倾向越来越显著，希望其高强度化和轻量化。但是，在使用高强度钢时因为设计应力上升，所以从焊接部容易发生疲劳破坏变，其改善成为重要的问题。在结构用钢材等的厚钢板中，一般为了实施焊接施工，如果能使自焊接部发生、进展的疲劳龟裂在钢材中停滞，则对延长结构物的疲劳寿命十分有效。因此，纷纷提出了具有疲劳龟裂进展控制效果的钢板。在特開平7-90478号公报中，公开了一种耐疲劳龟裂进展性良好的钢板及其制造方法。此钢板，具有延伸存在于轧制方向的带状的硬质的第二相，以面积率计5～50％的比率散布于软质的母相内的组织。还有软质相作为母相存在，并且硬质的第二相呈带状，延伸存在于钢板轧制方向，可以抑制龟裂进展。可是在此方法中，疲劳龟裂的进展的抑制效果仅限于板厚方向，对其他方向的进展抑制效果小。还有，在特開平6-271985号公报中公开了一种耐疲劳龟裂传播特性优异的钢板，其组织主要由铁素体、珠光体、贝氏体的1种或者2种以上构成，此外使平均存在间隔为20μm以下、并且平均扁平比5以上的形状的岛状马氏体，以体积率0.5～5％的比率存在。但是，在高强度钢中，若平均偏平比大的岛状马氏体存在，则会导致韧性劣化。在特開平7-242992号公报中公开了一种具有疲劳龟裂抑制效果的钢板，其中组织由硬质部的基体，和分散于此基体的软质部构成，此2部分的硬度差以维氏硬度计在150以上。但是，在作为得到硬度差150以上的薄壁的原料等中，需要将强度稳定在490MPa级而进行控制，这并不容易。
技术实现思路
本专利技术所做是为解决这些课题，其目的在于提供一种耐疲劳龟裂进展抑制特性优异的钢材及其制造方法，是作为船体，土木建筑物，建筑机械，水压铁管，海洋结构物，管线用管等结构用材料使用的钢材。本专利技术者们，就钢的结晶组织和疲劳龟裂进展抵抵抗性的关系，反复进行种种研究的结果，得出如下的认识。即，硬质相(贝氏体、马氏体、回火马氏体等)的组织中的位错密度影响疲劳龟裂进展速度，特别是，所述位错密度很高时，在具有以硬质相为主体的组织的钢中，也能得到疲劳龟裂进展抵抗性高，耐疲劳性优异的高强度的钢材。在具有如此以硬质相为主体的组织的钢中，疲劳龟裂进展抵抗性也很优异，这被认为是在钢接受反复变形的过程中，位错密度高的硬质相的硬度降低，由此有助于降低疲劳龟裂前端的开口载荷。此位错密度高的组织可以在低温由相变组织而获得。并且，因为在低温相变的位错密度高的组织大量含有晶格应变，在进行X射线衍射试验时的衍射强度分布中，峰值的宽度变大。因此，充分的疲劳龟裂进展抵抗性，在由X射线衍射试验所得到衍射强度的半值宽度(强度在峰值强度的1/2的分布宽度，单位“度”)在一定值以上时能够获得。本专利技术以这些成果为基础而完成，其要点包括，下述(1)～(8)记载的疲劳龟裂进展抵抗性优异的钢材，以及(9)～(13)记载的相关制造方法。(1)耐疲劳龟裂进展抵抗性优异的钢材，其特征在于，其组织主要以铁素体和贝氏体构成，珠光体的面积率在10％以下，并且，自(110)面的X射线衍射强度的半值宽度在0.13度以上。(2)耐疲劳龟裂进展特性优异的钢材，其特征在于，其组织主要以铁素体和贝氏体构成，珠光体的面积率在10％以下，并且，钢的成份(质量％)满足下述(1)、(2)式。6≤20×C+5×Si+10×Mn≤30…(1) 0.01≤C/Mn≤0.10…(2)(3)耐疲劳龟裂进展特性优异的钢材，其特征在于，其组织主要以铁素体和贝氏体构成，珠光体的面积率在10％以下，从(110)面的X射线衍射强度的半值宽度在0.13度以上，并且，钢的成份(质量％)满足下述(1)、(2)式。6≤20×C+5×Si+10×Mn≤30 …(1)0.01≤C/Mn≤0.10 …(2)(4)根据上述(1)～(3)任一记载的耐疲劳龟裂进展特性优异的钢材，其特征在于，钢的化学组成，以质量％计，含有C0.01％以上且在0.10％以下、Si0.03％以上且在0.60％以下、Mn0.5％以上且在2.0％以下、sol.Al大于0.005％且在0.10％以下、N0.0005％以上且在0.008％以下，残余部由Fe以及不可避免的杂质组成。(5)根据上述(1)～(3)任一记载的耐疲劳龟裂进展特性优异的钢材，其特征在于，钢的化学组成，以质量％计，含有C0.01％以上且在0.10％以下、Si0.03％以上且在0.60％以下、Mn0.3％以上且在2.0％以下、sol.Al大于0.005％且在0.10％以下、N0.0005％以上且在0.008％以下、B0.0003～0.0030％，残余部由Fe以及不可避免的杂质组成。(6)根据上述(4)或(5)记载的耐疲劳龟裂进展特性优异的钢材，其钢的化学组成，以质量％计，还含有Nb0.005％以上且在0.08％以下、Ti0.005％以上且在0.03％以下、V0.005％以上且在0.080％以下组成的群内的1种以上，并且满足下式(3)。0.01≤C/(Mn+20Nb+10Ti+5V)≤0.10…(3)(7)根据上述(4)～(6)任一记载的耐疲劳龟裂进展特性优异的钢材，其钢的化学组成，以质量％计，还含有Cu低于0.7％、Ni3.0％以下、Cr低于1.0％、Mo0.80％以下、W0.05～0.50％组成的群内的1种以上，并且满足下式(4)。0.01≤C/(Mn+1/10Cu+1/2Ni+1/4Cr+Mo+20Nb+10Ti+5V)≤0.10…(4)(8)根据上述(4)～(7)任一记载的耐疲劳龟裂进展特性优异的钢材，其钢的化学组成，以质量％计，还含有Ca0.007％以下、Mg0.007％以下、Ce0.007％以下、Y0.5％以下、Nd0.5％以下、REM0.05％以下组成的群内的1种以上。(9)疲劳龟裂进展抵抗性优异的钢材的制造方法，其特征在于，具有将具有上述(4)～(8)任一记载的化学组成的铸造扁坯加热到1000℃～1250℃的加热工序；对被加热的所述扁坯实施热轧的热轧工序；对实施所述热轧的钢材实施冷却的冷却工序；在所述冷却工序中，以5～25℃/s作为650℃～400℃之间的平均冷却速度进行加速冷却，在400℃以下的温度停止该加速冷却，此后，使复热温度幅度处于70℃以下，结束冷却。(10)疲劳龟裂进展抵抗性优异的钢材的制造方法，其特征在于，具有将具有所述(4)～(8)任一记载的化学组成的铸造扁坯加热至1000℃～1250℃的加热工序；对被加热的所述扁坯实施热轧的热轧工序；此后不进形加速冷却的放置冷却的工序；再加热到Ac1点+50℃以上的加热工序；对被再加热的所述钢材实施冷却的冷却工序；在所述冷却工序中，以5～25℃/s作为650℃～400℃之间的平均冷却速度实施加速冷却，在400℃以下的温度停止该冷却，此后，使复热温度幅度处于70℃以下，结束冷却。(11)疲劳龟裂进展抵抗性优异的钢材的制造方法，其特征在于，将由(10)记载的再加热、冷却工序进行2次以上。(12)疲劳龟裂进展抵抗性优异的钢材的制造方法，其特征在于，在由(9)记载的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐疲劳龟裂进展抵抗性优异的钢材，其特征在于，其组织主要由铁素体和贝氏体构成，珠光体的面积率在１０％以下，并且，从（１１０）面的Ｘ射线衍射强度的半值宽度在０．１３度以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤原知哉，誉田登，冈口秀治，有持和茂，
申请(专利权)人：住友金属工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]