JPH0225517A - 溶接継手部の靭性に優れた鋼板の製造方法 - Google Patents

溶接継手部の靭性に優れた鋼板の製造方法

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JPH0225517A
JPH0225517A JP17517388A JP17517388A JPH0225517A JP H0225517 A JPH0225517 A JP H0225517A JP 17517388 A JP17517388 A JP 17517388A JP 17517388 A JP17517388 A JP 17517388A JP H0225517 A JPH0225517 A JP H0225517A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、建築、圧力容器、ラインパイプおよび海洋
構造物などの用途に用いて好適な溶接継手部の靭性に優
れた鋼板の有利な製造方法に関するものである。
(従来の技術) Cuの析出硬化を利用した鋼板は、その溶接性に優れて
いることが特長であり、例えばASTM規格A710や
、米国特許第3692514号明細書にその例が掲げら
れている。
ところでかような高Cu添加鋼(Cu2O,5wtχ(
以下単に%で示す))は、製造工程中とくに熱間圧延段
階においてCu−クランクが生じ易いことから、その防
止のため一般に、NiをCuの添加量の50〜1.00
%程度併せて添加している。というのはたとえば特公昭
62−5216号公報に開示されているように、Cu添
加鋼において2%程度までのNi添加はCu−クシツク
の防止及び溶接部靭性等の向上に有用と考えられている
からである。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら発明者らの研究によれば、単にNi量を増
加させただけでは、溶接部靭性は必ずしも向上するとは
限らないことが判明した。
このように現在までのところNiの添加量については、
系統的な研究がなされておらず、そのためたとえNiを
添加した場合であっても充分満足いく程の溶接部靭性が
必ず得られるわけではなかったのである。
この発明は、上記の問題を有利に解決するもので、高C
u添加鋼につき、Niをはじめとして種々の化学成分を
適正範囲に調整し、もって溶接継手部の靭性に優れた鋼
板を与えることを目的とする。
(課題を解決するための手段) まずこの発明を由来するに至った実験結果について説明
する。
さて0.05%Cu −0,15%Si −1,5%M
n −0,025%Al −0,005%P −bal
 Feを基本組成とする鋼に、Niを種々の割合で添加
した場合の溶接継手部の靭性について発明者らが調査し
た結果を、Ni/Cu比と溶接継手部のCTOD特性と
の関係で示す。
ここに靭性の評価は、板厚50m1の鋼板よりに開先の
溶接継手を作製し、この溶接継手部に疲労ノツチを導入
したCTOD試験片を用いて行った。第2図にCTOD
試験片のノツチ位置を示す。なおCTOD試験はB55
762 : 1979によった。
第1図に示したように、溶接継手部の靭性はNi/Cu
比に大きく影響され、Ni/Cuが0.65〜0.85
の範囲でとくに優れた靭性が得られることが判明した。
しかしながら、これはPが0.005%以下の場合であ
り、さらにPiが増加すると、良好な靭性が得られるN
i/CuO比は次第に0.65よりも大きくかつ0.8
5よりも小さくなることが、その後の研究により明らか
になった。すなわち靭性はNi/Cu比のみならずP含
有量にも強い影響を受け、第3図に示す斜線領域ので溶
接継手の靭性が優れることが判明した。この斜線領域の
は0.65≦Ni/Cu≦0.85かつP≦0.01−
0.5 ((Ni/Cu)−0,75) ”で与えられ
る。
ところがさらに研究を進めたところ、上記したNi/C
uとPが適正範囲内であっても、St含有量が多いと良
好な溶接継平部靭性が得られないことも明らかになった
が、この点についてはSiを0.20%以下に制限すれ
ば溶接熱影響部における島状マルテンサイト等の低温変
態生成物の存在量が抑制され、その結果溶接部靭性の向
上を図り得ることが究明された。
この発明は上記の知見に立脚するものである。
すなわちこの発明は、 C:0.01〜0.15%、 Si : 0.01〜0.20%1、 Mn  :  0.20 〜2.0  %、Cu : 
0.7 〜2.0%および At  :  Q、005〜O,OS%、を含み、かつ
NiをCu1lに応じて次式0式% の範囲で、しかもPをNiおよびCu1lに応じて次式
P≦0.01−0.5 ((Ni/Cu) −0,75
) ”を満足する範囲において含有し、ときにはさらに
Nb : 0.05%以下、 V:0.1  %以下、 Ti : 0.02%以下、 Cr : 1.0  %以下、 Mo : 0.5  %以下、 B  : 0.002%以下および REM: 0..02%以下、 のうちから選んだ一種または二種以上を含有し、残部は
Feおよび不可避不純物よりなる綱を900℃以下65
0°C以上で40%以上の累積圧下を加え圧延を終了し
、ついで400〜650°Cの温度範囲においてCu析
出処理を施すことから成る溶接継手部の靭性に優れた鋼
板の製造方法である。
(作 用) この発明において素材の成分組成を上記の範囲に限定し
た理由について説明する。
C:Cは、鋼板として必要な強度を得るためには少なく
とも0.01%を必要とする。一方、溶接硬化性及び溶
接割れ感受性を考慮して、その上限は0.15%以下と
する。
Si : Siは、脱酸作用および固溶強化作用を有す
るが、0.01%未満ではその作用が十分でないので、
下限を0.01%とする。しかしながら一方でSiは、
溶接熱影響部の靭性にとって非常に有害であり、0.2
0%を超える添加は溶接熱影響部に島状マルテンサイト
等の低温変態生成物の存在量を増加させることになるの
で、その上限は0.20%とする。
Mn : Mnは、母材に延性と強度を与えるために0
.20%以上添加する必要がある。しかしながら添加量
が2.0%を超えると、溶接硬化性を著しく上昇させる
ので、その上限は2.0%とする。
At : Alは、鋼の脱酸のために少なくとも0.0
05%を必要とするが、その添加量が0.050%を超
えると溶接部の靭性が著しく劣化するので、上限は0.
050%とする。
Cu : Cuは、耐食性を向上させる他に時効処理に
よって析出するε−Cuにより強度を高めるのに有効に
寄与するが、0.7%未満ではその効果が充分でないの
で0.7%以上添加する必要がある。しかし2.0%を
超えると低温靭性が損なわれるのでその上限は2.0%
とする。
Ni:Ntは、母材の強度および靭性の向上に有用なだ
けでなく、Cu添加による熱間圧延時の割れを防止する
作用を有するが、前掲第1図および第3図に示したよう
に、Niは添加量が多くてもまた少なくても優れた溶接
部靭性は得られない。この理由についてはまだ明確に解
明されたわけではないが、Ni1lの違いによる焼入れ
性の違いが組織あるいは島状マルテンサイト等の低温変
態生成物の存在量を変化させるためと考えられる。
そこでこの発明では、Niの添加量は0.65≦i ≦0.85を満足する量とした。
Cu FDPは、先に述べたように溶接継半部靭性に対し、N
i/Cuと関連して影響を与えるが、P≦0.01−0
.5 (’(Ni/Cu) −0,75) ”を満たす
範囲であれば優れた溶接継半部靭性が得られるので上掲
弐を満足する範囲で添加するものとした。
Nb : Nbは、熱間圧延において、未再結晶領域を
拡大して、オーステナイト中に変形帯を導入し、変態後
のフェライト粒を小さくして靭性を向上させるのに有効
なだけでな(、熱間圧延後の強制冷却において、最終組
織のベイナイト等の量を増加でき、強度を大幅に上昇さ
せることができる。しかしながら0.05%を超える添
加は、割れ性を増加させると共に、溶接部の応力除去焼
鈍後の靭性を劣化させるので、Nbの添加量の上限は0
.05%とする。
■:vは、Nbと同様に強度と靭性を向上させるのに有
効に寄与するが、0.1%を超えると溶接部の応力除去
焼鈍後の靭性を劣化させるので、その上限は0.1%と
する。
Ti:Tiは、鋼中にTiNとして存在して溶接熱影響
部のオーステナイト粒の成長を抑制する。しかしながら
添加量が0.02%を超えると、多層溶接の場合、次の
溶接バスにより融点付近まで急熱されるボンド部でTI
Nが分解して固溶Tiとなった場合、溶接熱影響部の硬
度が上昇し、靭性の劣化を招く。このため、Tiの添加
量の上限は0.02%とする。
Cr : Crは、耐食性を向上させる他に、焼入性の
向上および析出硬化により母材の強度を高める作用があ
り、また母材の低温靭性の向上にも有効に寄与する。し
かしながら1.0% を超える添加は、溶接熱影響部の
靭性および硬化性の観点から有害となるため上限は1.
0%とする。
Mo : Moは、焼入性の向上と析出硬化とにより母
材の強度を高めることができる。しかし0.5%を超え
る添加は溶接熱影響部の靭性の観点から有害となるため
上限を0.5%とする。
BIBは、焼入性の向上ひいては母材の強度、靭性の向
上に有効に寄与するが、0.002%を超える添加は、
溶接熱影響部の硬化を招くため、上限を0.002%と
する。
希土類金属(RE!M) 二REMは鋼中で硫化物若し
くは酸化物として存在し、このRBMの硫化物、酸化物
は溶接部のボンド部においても安定しており、TiNと
同様にオーステナイト粒の成長を抑制して靭性を向上さ
せる。しかしながら0.02%を超えて添加ずと鋼の清
浄度が低下し、かえって鋼の靭性を劣化させるので、上
限を0.02%とする。
次にこの発明の製造法について具体的に説明する。
圧延仕上げ温度は900°C以下とする必要がある。
というのは900°Cを超える温度では結晶粒が粗大化
し靭性が劣化するからである。とはいえ圧延仕上げ温度
を650°Cよりも低くすると靭性が損なわれるので下
限は650 ’Cとした。
またこの温度域での累積圧下率は40%以上を必要とす
る。というのは40%未潰では十分な細粒組織が得られ
ないからである。すなわち、900“C以下650℃以
上で40%以上の累積圧下を加え圧延を終了する必要が
ある。
次に圧延後の冷却については放冷してもよいが、強制冷
却を施すことは組織をベイナイト化、細粒化する上で非
常に効果的である。なお強制冷却する場合には、圧延終
了後室温まで強制冷却してもよいし、室温に至る前に強
制冷却を停止させてもよい。途中で強制冷却を停止する
場合、冷却停止温度は600°C以下とするのが好まし
い。というのは600°Cを超える温度で冷却を停止す
ると、ベイナイト化、細粒化の効果が不十分となるから
である。
続いて、Cuの析出処理を行うが、この析出処理は40
0〜650°Cの範囲で行う必要がある。というのは4
00°Cより低いと、Cuの析出が十分ではなく、一方
650″Cを超えると析出物が粗大し、強度の上昇効果
が薄らぐからである。
(実施例) 表1に示す成分組成になる鋼を1040〜1060’c
の温度に加熱したのち、同じく表1に示す製造条件にて
鋼板を製造した。
ついでこれらの鋼板をに開先に加工後、最大入熱5 k
J/mmで多層サブマージアーク溶接を施した。
溶接後に溶接継手から断面がt(板厚)×2tて疲労ノ
ツチを第2図に示す位置としたCTOD試験片を採取し
、CTOD試験に供した。ここにCTOD試験は一10
’Cにてそれぞれ3本づつ行い、その最低値で評価した
。なお疲労ノツチの導入および試験方法はイギリス規格
(BS) 5762 (1979)に準じた。また全て
の鋼板から引張試験片(L方向)およびシャルピー衝撃
試験片(T方向)を採取し、母材の強度および靭性につ
いても測定した。
これらの測定結果を表1に併記する。
鋼Nal、2,3.4はそれぞれNl/CLI % N
i/Cu、P含有量およびSi含有量がこの発明の適正
範囲を超えているものであり、いずれも溶接部の溶融線
のCTOD特性が劣っていた。
またNα5は、900〜650°Cの累積圧下率が、こ
の発明の下限に満たない場合であり、溶接部の溶融線の
CTOD特性には優れていたが、強度・靭性に劣ってい
た。
これに対し鋼阻6〜13はいずれも、成分、製造条件と
もこの発明の範囲を満足するもので優れたCTOD特性
を示した。とくに鋼隘7〜13は、Nb、 V。
Cr、 Mo、 Ti+ B、 REMをこの発明で規
定する範囲内で添加した場合であるが、これらの元素の
添加により、強度および継手部CTOD特性の一層の向
上が達成されている。
(発明の効果) かくしてこの発明に従い、高Cu添加鋼において、Ni
とCuの添加量の比をStとPの適切な範囲のもので規
定すると共に、適切な圧延条件と熱処理を加えることに
より、Niを、有効に活用して溶接継手部の靭性に優れ
た、従来にない高強度・高靭性の鋼板を製造することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、溶接継手部のCTOD (!: N i/C
uとの関係を示したグラフ、 第2図は、溶接継手形状とCTOD試験におけるノツチ
位置を示した図、 第3図は、Ni/CuおよびP含有量が溶接継手部のC
TODに及ぼす影響について示したグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、C:0.01〜0.15wt%、 Si:0.01〜0.20wt%、 Mn:0.20〜2.0wt%、 Cu:0.7〜2.0wt%および Al:0.005〜0.0、5wt% を含み、かつNiをCu量に応じて次式 0.65≦Ni/Cu≦0.85 の範囲で、しかもPをNiおよびCu量に応じて次式 P≦0.01−0.5{(Ni/Cu)−0.75}^
    2を満足する範囲において含有し、残部はFeおよび不
    可避不純物よりなる鋼を、900℃以下650℃以上で
    40%以上の累積圧下を加え圧延を終了し、かかる圧延
    終了後空冷または強制冷却し、ついで400〜650℃
    の温度範囲においてCu析出処理を施すことを特徴とす
    る溶接継手部の靭性に優れた鋼板の製造方法。 2、C:0.01〜0.15wt%、 Si:0.01〜0.20wt%、 Mn:0.20〜2.0wt%、 Cu:0.7〜2.0wt%および Al:0.005〜0.05wt% を含み、かつNiをCu量に応じて次式 0.65≦Ni/Cu≦0.85 の範囲で、しかもPをNiおよびCu量に応じて次式 P≦0.01−0.5{(Ni/Cu)−0.75}^
    2を満足する範囲において含有し、さらに Nb:0.05wt%以下、 V:0.1wt%以下、 Ti:0.02wt%以下、 Cr:1.0wt%以下、 Mo:0.5wt%以下、 B:0.002wt%以下および REM:0.02wt%以下 のうちから選んだ一種または二種以上を含有し、残部は
    Feおよび不可避不純物よりなる鋼を、900℃以下6
    50℃以上で40%以上の累積圧下を加え圧延を終了し
    、ついで400〜650℃の温度範囲においてCu析出
    処理を施すことを特徴とする溶接継手部の靭性に優れた
    鋼板の製造方法。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60149722A (ja) * 1984-01-14 1985-08-07 Nippon Steel Corp 溶接部低温靭性の優れたCu添加鋼の製造法
JPS61149430A (ja) * 1984-12-25 1986-07-08 Kawasaki Steel Corp 低温じん性および溶接性の優れた低C−Cu析出型高張力鋼の製造方法
JPS62240747A (ja) * 1986-04-11 1987-10-21 Nippon Steel Corp 冷間加工性及び溶接性にすぐれた加工、析出硬化型高張力鋼材およびその製造方法

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