低温用含镍钢制造技术

一种低温用含镍钢，化学组成以质量％计含有C：0.030～0.070％、Si：0.03～0.30％、Mn：0.10～0.80％、Ni：12.5～17.4％、Mo：0.03～0.60％、Al：0.010～0.060％、N：0.0015～0.0060％、O：0.0007～0.0030％，金属组织包含以体积分率％计的2.0～30.0％的奥氏体相，在与轧制方向及板厚方向平行的面的板厚中心部，原始奥氏体粒的平均粒径为3.0～20.0μm，所述原始奥氏体粒的平均纵横比为3.1～10.0。

Low temperature nickel steel

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】低温用含镍钢
本专利技术涉及主要在-253℃附近的低温下使用的适合于储藏液态氢的罐(tank)等用途的含有镍(Ni)的钢(低温用含镍钢)。
技术介绍
近年来，对于作为清洁能源的液态氢的利用的期待提高。对于储藏、运输液态氢等液化气体的罐所使用的钢板，要求优异的低温韧性，因此难以发生脆性破坏的奥氏体系不锈钢被使用。然而，奥氏体系不锈钢虽然具有充分的低温韧性，但通用材料的在室温下的屈服应力为200MPa左右。在将屈服应力低的奥氏体系不锈钢应用于液态氢罐的情况下，罐的大型化存在极限。另外，若钢材的屈服应力为200MPa左右，则在罐的大型化时需要使板厚超过40mm，因此罐重量的增大、制造成本的增加成为问题。针对这样的课题，例如在专利文献1中提出了一种在室温下的条件屈服强度(条件屈服应力：σ0.2)为450MPa以上的板厚5mm的奥氏体系高Mn不锈钢。然而，专利文献1所公开的奥氏体系高Mn不锈钢的热膨胀系数大。从疲劳等问题出发，大型的液态氢罐希望热膨胀系数小，因此奥氏体系高Mn不锈钢应用于大型的液态氢罐并不是理想的。另外，作为液化气体储藏罐而具有代表性的液化天然气(LiquefiedNaturalGas：LNG)用的罐(有时称为LNG罐)使用了铁素体系的9％Ni钢、7％Ni钢。虽说LNG与液态氢相比液化温度为高温，但是9％Ni钢及7％Ni钢具有优异的低温韧性。另外，这样的9％Ni钢及7％Ni钢也能够使室温下的屈服应力为590MPa以上。因此，9％Ni钢及7％Ni钢也能够应用于大型的LNG罐。>例如，在专利文献2中公开了一种含有5～7.5％的Ni且在室温下的屈服应力高于590MPa、在-233℃下的夏比试验中的脆性断面率为50％以下的板厚25mm的低温用钢。在专利文献2中，通过使在-196℃下稳定的残余奥氏体的体积分率为2～12％来确保低温韧性。另外，在专利文献3中公开了一种含有5～10％的Ni且在室温下的屈服应力为590MPa以上的、应变时效后的在-196℃下的低温韧性优异的板厚6～50mm的低温用钢。在专利文献3中，通过将残余奥氏体的体积分率设为3％以上，将有效晶体粒径设为5.5μm以下，并向粒内的组织导入适度的缺陷，来确保应变时效后的低温韧性。而且，在专利文献4中公开了一种含有7.5～12％的Ni且不仅母材而且焊接热影响区的低温韧性也优异的板厚6mm的低温用镍钢板。在专利文献4中，使Si及Mn的含量降低以避免在焊接热影响区生成岛状马氏体，从而确保在-196℃下的低温韧性。专利文献2～4所公开的9％Ni钢、7％Ni钢，在-196℃或-233℃下能够确保一定以上的韧性。然而，本专利技术人进行研究的结果可知，专利文献2～4所公开的9％Ni钢、7％Ni钢在液态氢的液化温度即-253℃下得不到充分的韧性。在先技术文献专利文献专利文献1：日本国专利第5709881号公报专利文献2：日本国特开2014-210948号公报专利文献3：日本国特开2011-219849号公报专利文献4：日本国特开平3-223442号公报
技术实现思路
本专利技术是鉴于这样的实际情况而完成的。本专利技术的课题是提供在-253℃下具有充分的韧性并且在室温下的屈服应力为590MPa以上的低温用含镍钢。本专利技术人制作了各种使具有提高低温韧性的效果的元素Ni的含量高于以往的9％Ni钢且为13～17％左右的钢，对于这些钢的在-253℃下的韧性和在室温下的屈服应力实施了大量的研究。其结果发现，若单单地仅提高Ni含量的话，难以确保在-253℃附近的极低温下的韧性。本专利技术是基于以上那样的见解而完成的，其主旨如下。(1)本专利技术的一个方式涉及的低温用含镍钢，化学组成以质量％计包含C：0.030～0.070％、Si：0.03～0.30％、Mn：0.10～0.80％、Ni：12.5～17.4％、Mo：0.03～0.60％、Al：0.010～0.060％、N：0.0015～0.0060％、O：0.0007～0.0030％、Cu：0～1.00％、Cr：0～1.00％、Nb：0～0.020％、V：0～0.080％、Ti：0～0.020％、B：0～0.0020％、Ca：0～0.0040％、REM：0～0.0050％、P：0.008％以下、S：0.0040％以下，余量为Fe及杂质，金属组织包含以体积分率％计的2.0～30.0％的奥氏体相，在与轧制方向及板厚方向平行的面的板厚中心部，原始奥氏体粒的平均粒径为3.0～20.0μm，所述原始奥氏体粒的平均纵横比为3.1～10.0；在室温下的屈服应力为590～710MPa，并且，在室温下的抗拉强度为690～810MPa。(2)上述(1)所述的低温用含镍钢，所述化学组成可以含有Mn：0.10～0.50％。(3)上述(1)或(2)所述的低温用含镍钢，所述原始奥氏体粒的所述平均粒径可以为3.0～15.0μm。(4)上述(1)～(3)的任一项所述的低温用含镍钢，平均有效晶体粒径可以为2.0～12.0μm。(5)上述(1)～(4)的任一项所述的低温用含镍钢，板厚可以为4.5～40mm。根据本专利技术的上述方式，能够提供足够作为液态氢罐用途等的、在-253℃附近具有优异的韧性并且在室温下具有高的屈服应力的低温用含镍钢。具体实施方式含有13～17％左右的Ni的钢，与9％Ni钢相比，多出4～8％地含有具有提高低温韧性的效果的元素Ni。因此，能够期待确保在更低温下的韧性。然而，作为本专利技术的目标的韧性的评价温度的-253℃，是比作为9％Ni钢的以往的评价温度的-165℃、-196℃大幅低的温度。本专利技术人为了弄清成分含量、金属组织对含有13～17％左右的Ni的钢的在-253℃下的韧性造成的影响，实施了大量的研究。其结果知道，即使对于9％Ni钢单单地使Ni含量增加4～8％，在-253℃下的韧性也未必充分。为了与-165℃、-196℃等温度区别开而简洁地进行说明，以下为了方便起见，将-253℃附近的温度称为“极低温”。即，所谓极低温韧性表示在-253℃下的韧性。而且，本专利技术人研究了提高含有13～17％左右的Ni的钢的在极低温下的韧性(极低温韧性)的方法。其结果知道，同时满足以下5个条件是重要的：(a)使C含量为0.030～0.070％；(b)使Si含量为0.03～0.30％；(c)使Mn含量为0.10～0.80％；(d)控制原始奥氏体粒径；(e)控制奥氏体相的体积分率。而且，也得到如下见解：(f)通过控制有效晶体粒径，极低温韧性更加提高。以下，对本专利技术的一实施方式涉及的低温用含镍钢(以下有时称为本实施方式涉及的含镍钢)进行说明。首先，对本实施方式涉及的含镍钢的成分组成的限定理由进行说明。含量的％只要没有特别的说明就意指质量％。(C：0.030～0.070％)C是使在室温下的屈服应力上升的元素，是也有助于马氏体、奥氏体的生成的元素。当C含量低于0.030％时，有时不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温用含镍钢，其特征在于，/n化学组成以质量％计包含/nC：0.030～0.070％、/nSi：0.03～0.30％、/nMn：0.10～0.80％、/nNi：12.5～17.4％、/nMo：0.03～0.60％、/nAl：0.010～0.060％、/nN：0.0015～0.0060％、/nO：0.0007～0.0030％、/nCu：0～1.00％、/nCr：0～1.00％、/nNb：0～0.020％、/nV：0～0.080％、/nTi：0～0.020％、/nB：0～0.0020％、/nCa：0～0.0040％、/nREM：0～0.0050％、/nP：0.008％以下、/nS：0.0040％以下，/n余量为Fe及杂质，/n金属组织包含以体积分率％计的2.0～30.0％的奥氏体相，/n在与轧制方向及板厚方向平行的面的板厚中心部，原始奥氏体粒的平均粒径为3.0～20.0μm，所述原始奥氏体粒的平均纵横比为3.1～10.0，/n在室温下的屈服应力为590～710MPa，并且，在室温下的抗拉强度为690～810MPa。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种低温用含镍钢，其特征在于，
化学组成以质量％计包含
C：0.030～0.070％、
Si：0.03～0.30％、
Mn：0.10～0.80％、
Ni：12.5～17.4％、
Mo：0.03～0.60％、
Al：0.010～0.060％、
N：0.0015～0.0060％、
O：0.0007～0.0030％、
Cu：0～1.00％、
Cr：0～1.00％、
Nb：0～0.020％、
V：0～0.080％、
Ti：0～0.020％、
B：0～0.0020％、
Ca：0～0.0040％、
REM：0～0.0050％、
P：0.008％以下、
S：0.0040％以下，
余量为Fe及杂质，
金属组织包含以体积分率％计的2.0～30.0％的...

【专利技术属性】
技术研发人员：滑川哲也，星野学，大宫慎一，加贺谷崇之，
申请(专利权)人：日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP