钢板及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种在发挥优异的脆性裂纹传播停止特性的同时在大线能量焊接后的接头中发挥优异的韧性的钢板。本发明专利技术的钢板具有如下的规定成分组成以及贝氏体的体积率为80％以上的组织，成分组成是将Ti和N以Ti与N的质量％比(Ti/N)为2.00～4.00且满足169≤5158

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】钢板及其制造方法


[0001]本专利技术涉及钢板，特别是涉及能够适用于大线能量焊接的钢板和该钢板的制造方法。更具体而言，本专利技术涉及能够兼具优异的脆性裂纹传播停止特性和大线能量焊接后的接头中的优异的韧性的钢板及其制造方法。另外，本专利技术的钢板能够适用于船舶、海洋结构物、低温储罐、建築/土木结构物等大型结构物。

技术介绍

[0002]船舶、海洋结构物、低温储罐、管路和建筑/土木结构物等大型结构物因脆性断裂造成事故则会对经济、环境造成很大影响。因此，长期要求提高大型结构物的安全性，对于大型结构物中使用的钢材，特别是对所使用温度下的韧性和强度以及防止脆性裂纹传播的脆性裂纹传播停止特性(止裂性能)要求其为高水平。
[0003]集装箱船和散装运载机等船舶中，由于不设置普通的甲板而将货物装载到舱口盖上，因此在承受大的载荷的波浪的同时在海洋中行驶，所以因这样的结构上以及使用上的原因，会受到大的反复弯曲应力。因此，在船体外板中，通常使用可以承受该弯曲应力的高强度且厚的钢板母材，而近年来，随着船体的大型化，钢板的高强度厚壁化得到了进一步发展。
[0004]然而，钢板通常越为高强度或厚壁，其脆性裂纹传播停止特性越倾向于变差，因此，近年来对集装箱船等使用钢板所具有的脆性裂纹传播停止特性的要求也变的越来越高。
[0005]例如，专利文献1中提出了为提高具有以铁素体－珠光体为主体的微观组织的钢材的脆性裂纹传播停止特性，通过控制铁素体晶粒的形状，从而提高脆性裂纹传播停止特性的技术。
[0006]另外，专利文献2中提出了通过使板厚1/2t位置的{311}＜011＞面X射线强度比为2.5以上，板厚1/4t位置的{110}＜001＞面X射线强度比为0.7以上，并且夏比断口形貌转变温度为－40℃以下，从而提高脆性裂纹传播停止特性的技术。
[0007]另一方面，在建造这样的集装箱船时，厚壁钢板通常必须在船体长度方向上连续接合，因此从作业效率的观点考虑，多采用埋弧焊、电气电弧焊等大线能量焊接。然而，在实施大线能量焊接时，大量的热传递至钢板的焊接热影响区(Heat Affected Zone，以下简称HAZ)，使HAZ的特性受损。例如，在大线能量焊接时直接暴露在熔点以下的高温的HAZ中，奥氏体晶粒容易粗大化，该粗大化的奥氏体晶粒通过之后的冷却而相变成含有韧性差的岛状马氏体的上贝氏体组织，因而降低HAZ的韧性。
[0008]专利文献3中公开了一种通过使大量的TiN分散来抑制HAZ奥氏体晶粒直径粗大化的技术。
[0009]专利文献4中公开了一种除了降低C、Si的含量以外，通过降低P的含量来减少HAZ中的岛状马氏体(MA)技术。
[0010]在专利文献5记载的专利技术中，通过将TiN等粒子分散在粒径微细化的以铁素体为主
体的微观组织中，从而兼得脆性裂纹传播停止性能和大线能量焊接时的HAZ韧性。
[0011]现有技术文献
[0012]专利文献
[0013]专利文献1:日本特开2002－256375号公报
[0014]专利文献2:国际公开第2013/099177号
[0015]专利文献3:国际公开第2011/148754号
[0016]专利文献4:日本特开2008－163446号公报
[0017]专利文献5:日本特开2015－098642号公报

技术实现思路

[0018]然而，在使用上述微观组织和X射线强度比的技术中存在无法稳定地实现近年来的大型集装箱船中需要的高脆性裂纹传播停止特性的问题。
[0019]另外，在利用TiN来提高大线能量焊接时的HAZ韧性的上述技术中，在接受大线能量焊接时，焊接热影响区会加热到TiN的溶解温度区域，因此TiN分解而上述分散效果消失，因TiN的分解而生成的固溶Ti和固溶N会使HAZ部的钢基体组织脆化，存在焊接热影响区的韧性显著降低的问题。
[0020]此外，在上述以减少MA量为目的而降低P的含量的技术中，由于P的分布，其容易在晶界等偏析，从而使MA量的抑制产生偏差，从均匀减少HAZ组织内的MA量的观点来看是不充分的。
[0021]因此，鉴于上述实际情况，本专利技术的目的在于提供一种能够在发挥优异的脆性裂纹传播停止特性的同时，在大线能量焊接后的接头中发挥优异的韧性的钢板。另外，本专利技术的目的还在于提供一种适合于制造这样的钢板的方法。
[0022]应予说明，本说明书中，“大线能量焊接”是指输入热量约为150kJ/cm的焊接，具体可以举出埋弧焊。
[0023]专利技术者人等关于在集装箱船舱口侧围堰部分所使用的程度的高强度钢，在通常使用集装箱船的程度的低温环境下，对提高母材的脆性裂纹传播停止特性以及提高实施了大线能量焊接时的HAZ的韧性(以下也称为大线能量焊接的HAZ韧性)进行了深入研究，得到了以下(1)～(4)的新见解。
[0024]应予说明，作为一例，上述研究时使用的高强度钢的屈服强度为390N/mm2以上，大线能量焊接的输入热量为150kJ/cm，使用环境为－10℃左右的低温环境。
[0025](1)为了提高大线能量焊接的HAZ韧性，抑制HAZ的奥氏体晶粒直径粗大化是重要的。为了抑制HAZ的奥氏体晶粒直径粗大化，使TiN大量分散是重要的，但是在接受大线能量焊接时，加热到溶解温度范围可能会使TiN分解而分散效果消失。为了抑制TiN的分解，发现通过将Ti和N的添加量设计为Ti与N的质量％比(Ti/N)为2.00～4.00，且满足后述(1)式的条件的范围，对大线能量焊接时的TiN的分解的抑制是有效的。
[0026](2)另外，还发现在使TiN大量分散时，通过将具有规定范围的平均粒径的TiN粒子析出的个数密度控制为5.0
×
108个/cm2以上，由此可以较好地确保TiN的分散效果，并且提高大线能量焊接的HAZ韧性。
[0027](3)为了提高大线能量焊接的HAZ韧性，减少HAZ的岛状马氏体也是重要。而且，为
了使HAZ中几乎不生成MA，将后述(2)式表示的碳当量(Ceq)控制在0.500以下，并将钢板含有的C含量设为0.090％以下，Si含量设为0.10％以下是重要的。另外，为了不降低HAZ韧性，还需要将Mn的含量设为2.00％以下，Al的含量设为0.100％以下，Nb的含量设为0.100％以下。
[0028]这里，本专利技术中的“几乎不生成MA”是指在HAZ的微细组织中MA所占的体积率为10％以下。
[0029](4)为了在发挥上述HAZ的优异的特性的同时兼得钢板的脆性裂纹传播停止特性，除了添加规定量以上的C，Si，Mn，Al，Nb外，将上述Ceq控制在0.400以上，并且使钢板成为板厚的1/2的深度处的(211)面X射线强度达到1.60以上的织构是有效的。另外，为了如上述提高(211)面X射线强度，将钢板中贝氏体的体积率设为80％以上是有效的。
[0030]本专利技术是基于上述见解，进一步研究而完成的。即，本专利技术的要旨如下。
[0031本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种钢板，具有如下成分组成和贝氏体的体积率为80％以上的组织，所述成分组成以质量％计含有C：0.040％～0.090％、Si：0.02％～0.10％、Mn：1.60％～2.00％、P：0.010％以下、S：0.010％以下、Al：0.010％～0.100％、Nb：0.005％～0.100％、O：0.0100％以下、Cu：1.00％以下、Ni：1.00％以下、Cr：1.00％以下、Mo：0.50％以下、V：0.50％以下，并且，将Ti和N以Ti与N的质量％比Ti/N为2.00～4.00且满足以下的(1)式的范围的方式含有，并且，以下的(2)式所示的碳当量Ceq为0.400～0.500，剩余部分为Fe和不可避免的杂质，并且，在距钢板表面1mm深度的位置，将平均粒径20nm～50nm的TiN粒子以个数密度为5.0
×
108个/cm2以上的方式含有，并且，在板厚的1/2的深度的(211)面X射线强度比为1.60以上，169≤5158
×
Ti+25563
×
N≤360
···
(1)Ceq＝C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(V+Mo+Cr)/5
···
(2)其中，(1)式和(2)式中的各元素符号表示各元素的以质量％计含量，不含时为0。2.根据权利要求1所述的钢板，其中，进一步以质量％计含有选自W：0.50％以下、Co：0.50％以下、B：0.0100％以下、Ca：0.0100％以下、Mg：0.0100％以下以及REM：0.0200％以下中的1种或2种以上。3.根据权利要求1或2所述的钢板，其中，所述Ti和N的含量为Ti：0.010％～0.031％，N：0.0038％～0.0100％。4.一种钢板的制造方法，将具有如下成分组成的钢水进行熔炼，其中，所述成分组成以质量％计含有C：0.040％～0.090％、Si：0.02％～0.10％、Mn：1.60％～2.00％、P：0.010％以下、S：...

【专利技术属性】
技术研发人员：高山直树，荒尾亮，橘俊一，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：