JPH03211251A - 溶接熱影響部の破壊靭性の優れた高強度溶接構造用鋼材 - Google Patents
溶接熱影響部の破壊靭性の優れた高強度溶接構造用鋼材Info
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- JPH03211251A JPH03211251A JP11123790A JP11123790A JPH03211251A JP H03211251 A JPH03211251 A JP H03211251A JP 11123790 A JP11123790 A JP 11123790A JP 11123790 A JP11123790 A JP 11123790A JP H03211251 A JPH03211251 A JP H03211251A
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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。
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〉
本発明は、溶接熱影響部(以下HAZと科す)がディー
プノツチ試験値(破壊靭性値=Kc)に優れた高強度溶
接構造用鋼材に関するものである。
プノツチ試験値(破壊靭性値=Kc)に優れた高強度溶
接構造用鋼材に関するものである。
〈従来の技術〉
造船及び橋梁等の分野で使用する溶接構造用鋼材は、初
期においてはYP24キロ鋼が使用され、その後YP3
2キロ鋼が使用されて来た。
期においてはYP24キロ鋼が使用され、その後YP3
2キロ鋼が使用されて来た。
その間メーカーとユーザー間における該鋼材の材質の保
証と確認は、例えば特開昭50−155418号公報、
特開昭51−39523号公報、特開昭51−4162
0号公報に記載があるように、シャルピー試験値を用い
て行われていた。
証と確認は、例えば特開昭50−155418号公報、
特開昭51−39523号公報、特開昭51−4162
0号公報に記載があるように、シャルピー試験値を用い
て行われていた。
しかしンヤルピー試験値は、良く知られている様に種々
の組織で構成されている切欠部の平均的特性を示すので
、経験に基づく安全性論議には使用出来ても、未だ実績
の少ない高強度鋼を実用化する場合には破壊力学的検討
が必要となる。
の組織で構成されている切欠部の平均的特性を示すので
、経験に基づく安全性論議には使用出来ても、未だ実績
の少ない高強度鋼を実用化する場合には破壊力学的検討
が必要となる。
即ち、溶接構造用鋼材のHAZの高靭性化が求められて
いる現在、構造物の健全性を正確に保証するには、1(
AZの切欠先端の最跪化組織の特性を示さないシャルピ
ー試験値は、その平均値による保証の故に単独で使用出
来なくなってきた。
いる現在、構造物の健全性を正確に保証するには、1(
AZの切欠先端の最跪化組織の特性を示さないシャルピ
ー試験値は、その平均値による保証の故に単独で使用出
来なくなってきた。
その様なことから本発明者等は、)IAZの切欠先端の
最跪化組織の特性を示すディープノツチ試験等による破
壊力学的検討を行い、従来から長年用いられ信顧されて
いる材質保証手段上してのシャルピー試験値に上記ディ
ープノツチ試験から得た破壊靭性値Kcを加えて万全の
保証を行う検討を進めた。
最跪化組織の特性を示すディープノツチ試験等による破
壊力学的検討を行い、従来から長年用いられ信顧されて
いる材質保証手段上してのシャルピー試験値に上記ディ
ープノツチ試験から得た破壊靭性値Kcを加えて万全の
保証を行う検討を進めた。
このディープノツチ試験は、良く知られている様に、我
が国で確立された試験方法であって、この種分野で20
年余にわたって厳密な保証が必要な時に活用されて来た
試験方法である。
が国で確立された試験方法であって、この種分野で20
年余にわたって厳密な保証が必要な時に活用されて来た
試験方法である。
本発明者等は上記の背景から、高強度化に伴うHAZ&
ll織の変化がシャルピー試験値及びディープノツチ試
験値に及ぼす影響を検討したところ、ディープノツチ試
験値の方が高強度化に伴い大幅に劣化することを見いだ
した。
ll織の変化がシャルピー試験値及びディープノツチ試
験値に及ぼす影響を検討したところ、ディープノツチ試
験値の方が高強度化に伴い大幅に劣化することを見いだ
した。
例えば、YP40キロ鋼の継手において、既に合格値の
4.0kgf−■以上を得ている溶接構造用鋼材で製造
した構造物の)IAZを使用して、このディープノツチ
試験を行ったところ、それ等の中には現在用いられてい
るYP40キロ鋼の用途において、必要な破壊靭性値に
c500kgf/am” ’(0°C)以上に到達しな
い溶接構造用鋼材が存在し、前記したHAZ靭性の保証
方法の必要を確認したのである。
4.0kgf−■以上を得ている溶接構造用鋼材で製造
した構造物の)IAZを使用して、このディープノツチ
試験を行ったところ、それ等の中には現在用いられてい
るYP40キロ鋼の用途において、必要な破壊靭性値に
c500kgf/am” ’(0°C)以上に到達しな
い溶接構造用鋼材が存在し、前記したHAZ靭性の保証
方法の必要を確認したのである。
一方この様な中での鋼材のHAZ高靭性化については、
例えば特開昭63−103051号公報に記載が見られ
る様に、0.02μ箇以下の微細なTiNを分散させて
HAZのオーステナイト粒径を微細化してHAZU性を
向上させる提案がある。
例えば特開昭63−103051号公報に記載が見られ
る様に、0.02μ箇以下の微細なTiNを分散させて
HAZのオーステナイト粒径を微細化してHAZU性を
向上させる提案がある。
しかし1400℃以上の熱サイクルを受ける)IAZで
は、母材に微細に分散したTiNは溶接時に溶解してし
まい、該溶接後の該HAZに再度多量のTiNが分散析
出出来ないので組織は微細化せず、)IAZ靭性の向上
が期待出来ず、更にこの時の溶解でフリーになったNに
よる脆化を防止するため、Nを低減させる事が必要で、
通常はNを0.004Z以下としている。
は、母材に微細に分散したTiNは溶接時に溶解してし
まい、該溶接後の該HAZに再度多量のTiNが分散析
出出来ないので組織は微細化せず、)IAZ靭性の向上
が期待出来ず、更にこの時の溶解でフリーになったNに
よる脆化を防止するため、Nを低減させる事が必要で、
通常はNを0.004Z以下としている。
これに代わるものとして、近年粒内に微細なフェライト
を分散させた粒内変態フェライト、即ちrFPによりH
AZ靭性を向上する提案がある。
を分散させた粒内変態フェライト、即ちrFPによりH
AZ靭性を向上する提案がある。
しかし本発明者等がHAZの破壊の詳細を解析した結果
、咳IFPは直接HAZの靭性を向上させるのではなく
、該IFP占積率が増すとHAZ靭性を直接支配してい
るフェライト・サイド・プレート(以下FSPと榊す)
が小型化するものがあり、これにより靭性が向上してい
る事を見出した。
、咳IFPは直接HAZの靭性を向上させるのではなく
、該IFP占積率が増すとHAZ靭性を直接支配してい
るフェライト・サイド・プレート(以下FSPと榊す)
が小型化するものがあり、これにより靭性が向上してい
る事を見出した。
この事実を基に本発明者等は、単にIFPの占積率を増
すだけではHAZO最晩化組織であるFSPの形状を直
接完全に制御する事が出来ず、最跪化組織による破壊特
性値を示すディープノツチ試験値が低い場合があり、上
記した現在の要望を満たすに至らない事を知得したので
ある。
すだけではHAZO最晩化組織であるFSPの形状を直
接完全に制御する事が出来ず、最跪化組織による破壊特
性値を示すディープノツチ試験値が低い場合があり、上
記した現在の要望を満たすに至らない事を知得したので
ある。
又rFPの生成組織においても、板状の初析フェライト
に沿って板状のフェライト長さに比例した粗大なFSP
が生成している部分があり、その部分が脆性破壊の一つ
の起点となって十分なKc値が得られない事があること
を見出した。
に沿って板状のフェライト長さに比例した粗大なFSP
が生成している部分があり、その部分が脆性破壊の一つ
の起点となって十分なKc値が得られない事があること
を見出した。
〈発明が解決しようとする課題〉
本発明は、IFPの占積率を増してHAZ靭性を間接的
に向上する方法ではなく、HAZ靭性を直接支配してい
るFSPの形状を直接制御する手段によってYP40キ
ロ鋼、更にはYP43キロ鋼の強度保証を的確に行い、
シャルピー試験値は4.0kgf 1を上回り、破壊靭
性値Kcは500kgf /am ’ ・’ (0°C
)以上を示し、従来から行われている方法でコストが上
昇するTiO処理、REM処理等を必要としない経済的
なYP40キロ鋼級及びYP43キロ鋼級の高強度溶接
構造用鋼材を提供する事を課題とするものである。
に向上する方法ではなく、HAZ靭性を直接支配してい
るFSPの形状を直接制御する手段によってYP40キ
ロ鋼、更にはYP43キロ鋼の強度保証を的確に行い、
シャルピー試験値は4.0kgf 1を上回り、破壊靭
性値Kcは500kgf /am ’ ・’ (0°C
)以上を示し、従来から行われている方法でコストが上
昇するTiO処理、REM処理等を必要としない経済的
なYP40キロ鋼級及びYP43キロ鋼級の高強度溶接
構造用鋼材を提供する事を課題とするものである。
〈課題を解決するための手段〉
本発明は上記した課題を達成するため、(1)溶接後の
熱影響部即ちHAZが重量%で、C: 0.07〜0.
162 P : ≦0.020!St : 0.
15〜0.30Z S : ≦0.008%Mn
: 1.20〜1.50Z Ti : 0.0
05〜0.020χAl : 0.005〜0.162 を含み、必要に応じて、 Cu : ≦IOZ Nb’≦0.02ZN
i:≦1.0Z Ca :≦0.1χV
: ≦0.1%B : ≦O,0O15Zの1種又は2
種以上を含み、且つMn/C≦15とCχ+SiZ/2
4+MnZ/6 +Niz/40+VZ/14 カ0.
32〜0.442を満たし、その他不可避的成分とFe
がらなり、組織が塊状初析フェライトに取り巻かれた結
晶粒から構成された事を特徴とする溶接熱影響部の破壊
靭性の優れた高強度溶接構造用鋼材を第1の手段とし、 (2)溶接後の熱影響部即ちHAZが重量%で、c :
0.07〜0.16%P :≦0.008%Si :
0.15〜0.30zS : ≦0.020!Mn
: 1.20〜1.50Z Ti : 0.005
〜0.020%Al : 0.005〜0.10χ B
:≦0.0O15ZN : 0.003〜0.008z を含み、必要に応じて、 Cu : ≦1.0%Nb : ≦0.02%Ni:≦
1.0zCa:≦0.1χ ■:≦0.1χ の1種又は2種以上を含み、且つTi/N=2.0〜3
.2とCZ + S iZ/24 + Mn%/6 +
NiZ/40+V%/14が0.32〜0.44χを満
たし、その他不可避的成分とFeがらなり、組織が塊状
初析フェライトに取り巻かれた結晶粒から構成された事
を特徴とする溶接熱影響部の破壊靭性の優れた高強度溶
接構造用鋼材を第2の手段とするものである。
熱影響部即ちHAZが重量%で、C: 0.07〜0.
162 P : ≦0.020!St : 0.
15〜0.30Z S : ≦0.008%Mn
: 1.20〜1.50Z Ti : 0.0
05〜0.020χAl : 0.005〜0.162 を含み、必要に応じて、 Cu : ≦IOZ Nb’≦0.02ZN
i:≦1.0Z Ca :≦0.1χV
: ≦0.1%B : ≦O,0O15Zの1種又は2
種以上を含み、且つMn/C≦15とCχ+SiZ/2
4+MnZ/6 +Niz/40+VZ/14 カ0.
32〜0.442を満たし、その他不可避的成分とFe
がらなり、組織が塊状初析フェライトに取り巻かれた結
晶粒から構成された事を特徴とする溶接熱影響部の破壊
靭性の優れた高強度溶接構造用鋼材を第1の手段とし、 (2)溶接後の熱影響部即ちHAZが重量%で、c :
0.07〜0.16%P :≦0.008%Si :
0.15〜0.30zS : ≦0.020!Mn
: 1.20〜1.50Z Ti : 0.005
〜0.020%Al : 0.005〜0.10χ B
:≦0.0O15ZN : 0.003〜0.008z を含み、必要に応じて、 Cu : ≦1.0%Nb : ≦0.02%Ni:≦
1.0zCa:≦0.1χ ■:≦0.1χ の1種又は2種以上を含み、且つTi/N=2.0〜3
.2とCZ + S iZ/24 + Mn%/6 +
NiZ/40+V%/14が0.32〜0.44χを満
たし、その他不可避的成分とFeがらなり、組織が塊状
初析フェライトに取り巻かれた結晶粒から構成された事
を特徴とする溶接熱影響部の破壊靭性の優れた高強度溶
接構造用鋼材を第2の手段とするものである。
以下に上記した第1及び第2の手段の各成分の限定理由
を説明する。
を説明する。
Cは、本発明者等が高KcのHAZに見出した塊状初析
フェライトに取り巻かれた粒からなる所要の組織を確保
すると共に、用途上の必要強度を満たすため定められて
おり、 Stは、母材の強度維持と溶鋼の予備脱酸のために添加
され、上限は偏析部の島状マルテンサイトの生成防止の
ため限定されており、 Mnは、Cと同様にHAZに塊状初析フェライトに囲ま
れた粒を主体とする組織を得て、)IAZの高Kcを確
保すると共に、母材強度を得るために定められており、 Pは、ミクロ偏析によるHAZ靭性の劣化を防止するた
めに上限が定められており、 Sは、粗大なA系介在物を形成して母材の靭性と異方性
を悪化するのを防止するために上限が定められており、 AIは、脱酸、母材組織の細粒化、固溶Nの固定等のた
めと、鋼の清浄度の低下防止から定められており、 Tiは、析出物の核となる窒化物を析出し、塊状初析フ
ェライトの生成核として作用せしめ、併せてマトリック
スの靭性低下、HAZにおける高炭素マルテンサイトの
生成促進等を防止するため下限を定め、鋼の清浄度の低
下及びTicの析出にょる脆化を防止するため上限を設
定している。
フェライトに取り巻かれた粒からなる所要の組織を確保
すると共に、用途上の必要強度を満たすため定められて
おり、 Stは、母材の強度維持と溶鋼の予備脱酸のために添加
され、上限は偏析部の島状マルテンサイトの生成防止の
ため限定されており、 Mnは、Cと同様にHAZに塊状初析フェライトに囲ま
れた粒を主体とする組織を得て、)IAZの高Kcを確
保すると共に、母材強度を得るために定められており、 Pは、ミクロ偏析によるHAZ靭性の劣化を防止するた
めに上限が定められており、 Sは、粗大なA系介在物を形成して母材の靭性と異方性
を悪化するのを防止するために上限が定められており、 AIは、脱酸、母材組織の細粒化、固溶Nの固定等のた
めと、鋼の清浄度の低下防止から定められており、 Tiは、析出物の核となる窒化物を析出し、塊状初析フ
ェライトの生成核として作用せしめ、併せてマトリック
スの靭性低下、HAZにおける高炭素マルテンサイトの
生成促進等を防止するため下限を定め、鋼の清浄度の低
下及びTicの析出にょる脆化を防止するため上限を設
定している。
以上が本発明の溶接構造用鋼材が基本成分とする各元素
の添加量とその添加理由である。
の添加量とその添加理由である。
更に(1)母材強度の上昇、及び母材、HAZの各靭性
向上を目的としてCu、 Ni、 V、 Nbの1種又
は2種以上と(2)鼎Zの結晶粒粗大化防止と母材の異
方性の軽減を目的としてREM 、Ca、 Mgの1種
又は2種以上を用い、現実は(1)と(2)の何れが一
方又は(1)ト(2)の両方を添加している。
向上を目的としてCu、 Ni、 V、 Nbの1種又
は2種以上と(2)鼎Zの結晶粒粗大化防止と母材の異
方性の軽減を目的としてREM 、Ca、 Mgの1種
又は2種以上を用い、現実は(1)と(2)の何れが一
方又は(1)ト(2)の両方を添加している。
しかしながら(1)群のCuは母材の強度を高める割に
HAZの硬さ上昇が少ないが、応力除去焼鈍にょリHA
Zの硬化性が増加するのでこの増大を防止するため1.
0χを上限としている。
HAZの硬さ上昇が少ないが、応力除去焼鈍にょリHA
Zの硬化性が増加するのでこの増大を防止するため1.
0χを上限としている。
又Niは母材の強度と靭性及びHAZ靭性を同時に高め
るために添加するが、焼き入れ性の増加によりHAZに
おけるIFPの形成が抑制される事があるのでそれを防
止するため1.Olを添加量の上限としている。
るために添加するが、焼き入れ性の増加によりHAZに
おけるIFPの形成が抑制される事があるのでそれを防
止するため1.Olを添加量の上限としている。
Nbは溶接性の指標の一つであるCeq、を上昇させる
事なく、焼入れ性の向上と析出効果により母材及び溶接
継手部の強度を高め、且つ母材の低温靭性を確保するた
め、YP40キロ以上の高強度溶接構造用鋼材では必須
の添加元素である。
事なく、焼入れ性の向上と析出効果により母材及び溶接
継手部の強度を高め、且つ母材の低温靭性を確保するた
め、YP40キロ以上の高強度溶接構造用鋼材では必須
の添加元素である。
しかしながら、Nbの添加はフェライト変態を遅延させ
る事により、HAZ靭性を直接支配するFSP生成に必
要なフェライト変態時の過冷却度を助長するため、0.
02zを上限としている。
る事により、HAZ靭性を直接支配するFSP生成に必
要なフェライト変態時の過冷却度を助長するため、0.
02zを上限としている。
又前記した(2)群の元素は酸化物、硫化物もしくはt
llPi化物を形成し、HAZの結晶粒粗大化、母材の
異方性の軽減を目的に添加されるが、初析フェライトの
塊状化を促進する変JI!核になりうるMnS複合析出
物を確保するため、これ等の元素の1種又は2種以上を
混合添加する場合及び各々単独添加する場合の何れも各
々0.lZを上限としている。
llPi化物を形成し、HAZの結晶粒粗大化、母材の
異方性の軽減を目的に添加されるが、初析フェライトの
塊状化を促進する変JI!核になりうるMnS複合析出
物を確保するため、これ等の元素の1種又は2種以上を
混合添加する場合及び各々単独添加する場合の何れも各
々0.lZを上限としている。
以上の各成分は本発明の第1の手段、第2の手段の何れ
においても必要に応じて同様に添加し同様の作用効果を
得る事が出来る。
においても必要に応じて同様に添加し同様の作用効果を
得る事が出来る。
本発明は、靭性特にKc値とシャルピー靭性を両立させ
るために、破壊靭性を直接支配するFSPを抑制する塊
状初析フェライトに囲まれた結晶粒から構成された事を
特徴とするHAZを得ようとするものである。
るために、破壊靭性を直接支配するFSPを抑制する塊
状初析フェライトに囲まれた結晶粒から構成された事を
特徴とするHAZを得ようとするものである。
その具体的手段として、第1の手段は、粒界フェライト
形成後の粒内フェライト変態を遅らせるNb、 Mnを
限定する事によりFSP生成に必要な過冷却度を小さく
し、粒界からのFSPの生成を抑制するものであり、第
2の手段は、粒界初析フェライト変態の直上の温度域に
おいて析出するTiN 、 8Nを初析フェライトの生
成サイトとして大量に確保し、初析フェライトを多量の
生成サイトから変態させる事により形状を塊状化させ、
FSP生成サイトとして必要な直線的形状を持つ板状フ
ェライトを抑制し、FSPの生成を抑制するものである
。
形成後の粒内フェライト変態を遅らせるNb、 Mnを
限定する事によりFSP生成に必要な過冷却度を小さく
し、粒界からのFSPの生成を抑制するものであり、第
2の手段は、粒界初析フェライト変態の直上の温度域に
おいて析出するTiN 、 8Nを初析フェライトの生
成サイトとして大量に確保し、初析フェライトを多量の
生成サイトから変態させる事により形状を塊状化させ、
FSP生成サイトとして必要な直線的形状を持つ板状フ
ェライトを抑制し、FSPの生成を抑制するものである
。
第1の手段の限定条件であるMn/Cは、強度を確保す
るために添加するMnとCにおけるフェライト変態挙動
への影響を考慮して初析フェライト析出後に該変態温度
からの適冷を防止してFSPの生成を抑制するため上限
を設定している。
るために添加するMnとCにおけるフェライト変態挙動
への影響を考慮して初析フェライト析出後に該変態温度
からの適冷を防止してFSPの生成を抑制するため上限
を設定している。
又、第2の手段特有の限定条件であるNとTi/Nは次
記する理由により定めている。
記する理由により定めている。
Nは、FSPの形状を小さくし且つ量を少なくする塊状
初析フェライトを生成する核となるTiNおよびBNを
析出させるために添加し、TiHの大量確保およびTi
N上にフェライト変態直上温度で析出して局部的にフェ
ライト変態を促進させるBNを確保するため下限を定め
、過剰なフリーN、フリーTiを防ぐためTi/Nの上
下限を定めている。
初析フェライトを生成する核となるTiNおよびBNを
析出させるために添加し、TiHの大量確保およびTi
N上にフェライト変態直上温度で析出して局部的にフェ
ライト変態を促進させるBNを確保するため下限を定め
、過剰なフリーN、フリーTiを防ぐためTi/Nの上
下限を定めている。
又Bについては、第1手段では選択成分とし、第2手段
では限定成分としているが、共に大入熱溶接時のボンド
部において初析フェライトが生成しはじめる温度で、−
度溶解したTiN 、或いはフリーNと結合してBNが
析出し、FSPの生成を抑制する初析フェライト塊状化
の変n核となり、HAZ靭性に有害な粒界FSPの抑制
及びHAZ固溶Nの固定等)IAZ靭性向上の効果はあ
るが、多量の添加はFe23(CB)6の析出による靭
性低下、及びフリーBによるI(AXの硬化性の増加を
招くので、これ等を防止するため0.0015χを上限
としている。
では限定成分としているが、共に大入熱溶接時のボンド
部において初析フェライトが生成しはじめる温度で、−
度溶解したTiN 、或いはフリーNと結合してBNが
析出し、FSPの生成を抑制する初析フェライト塊状化
の変n核となり、HAZ靭性に有害な粒界FSPの抑制
及びHAZ固溶Nの固定等)IAZ靭性向上の効果はあ
るが、多量の添加はFe23(CB)6の析出による靭
性低下、及びフリーBによるI(AXの硬化性の増加を
招くので、これ等を防止するため0.0015χを上限
としている。
又−船釣にCeq、は、焼き入れ性の増大によって1(
AZ M性を低下せしめるから、0.45X以下として
いるが、本発明では前記した所要の組織を生成して高K
cを得るため、基本的手段及び具体的手段においては0
.38r以下に限定し、付加的に選択成分を用いる応用
的手段については0.44Z以下に限定している。
AZ M性を低下せしめるから、0.45X以下として
いるが、本発明では前記した所要の組織を生成して高K
cを得るため、基本的手段及び具体的手段においては0
.38r以下に限定し、付加的に選択成分を用いる応用
的手段については0.44Z以下に限定している。
このCeq、の算出は次式による。
Ceq、=(J+Si!/24+Mnz/6 +Ni!
/40+Cr!15 +Hoz/4+VZ/14 以上が本発明の第1及び第2の手段の各成分の添加量と
その限定理由である。
/40+Cr!15 +Hoz/4+VZ/14 以上が本発明の第1及び第2の手段の各成分の添加量と
その限定理由である。
く作用〉
以下に本発明者等が前記した本発明の課題の達成を確信
した上記手段の作用について説明する。
した上記手段の作用について説明する。
本発明者等は前記知見を基に、シャルピー試験値のみが
良いものと、シャルピー試験値と破壊靭性値が共に良い
ものを使用条件と成分条件により区分し、これにより準
備した表1に示す供試鋼AとBとCを用いてFAB溶接
(片面大入熱溶接の一方法)を行い、所要のHAZのシ
ャルピー試験(iivETeと破壊靭性値Kcが得られ
る溶接構造用鋼材の条件を検討・調査した。結果を第1
図に示す。
良いものと、シャルピー試験値と破壊靭性値が共に良い
ものを使用条件と成分条件により区分し、これにより準
備した表1に示す供試鋼AとBとCを用いてFAB溶接
(片面大入熱溶接の一方法)を行い、所要のHAZのシ
ャルピー試験(iivETeと破壊靭性値Kcが得られ
る溶接構造用鋼材の条件を検討・調査した。結果を第1
図に示す。
図に明らかなように、溶接構造用鋼材の代表的な供試鋼
A(O印)、B(Δ)は、高いシャルピー試験値とディ
ープノツチ試験値が得られた。
A(O印)、B(Δ)は、高いシャルピー試験値とディ
ープノツチ試験値が得られた。
これに対し、溶接構造用鋼材の代表的な他の供試鋼C(
X印)はシャルピー試験値が4.0kgf・園を上回る
にもかかわらず、ユーザーが用途上必要としている各使
用温度における破壊靭性値を示すディープノツチ試験値
は必ずしも満足出来ない事を確認した。
X印)はシャルピー試験値が4.0kgf・園を上回る
にもかかわらず、ユーザーが用途上必要としている各使
用温度における破壊靭性値を示すディープノツチ試験値
は必ずしも満足出来ない事を確認した。
そこで本発明者等は多数の試験材の組織写真を基にディ
ープノツチ試験における破壊発生点の組織を詳細に調査
したところ、供試11A(○印)、B(Δ印)を始めと
する同等の成分で高Kcを得た各溶接構造用鋼材のHA
Zは、第2図に1で示す塊状初析フェライトに取り巻か
れた結晶粒からなる組織で形成されているが、供試鋼C
(x印)を始め同等の成分で高Kcが得られなかった各
溶接構造用鋼材のHAZは、第2図に2で示す板状初析
フェライトが生成し、そこからFSPが著しく発達した
粗いラス状組織である事を見出し、このFSPが破壊発
生点を形成している事を見出したのである。
ープノツチ試験における破壊発生点の組織を詳細に調査
したところ、供試11A(○印)、B(Δ印)を始めと
する同等の成分で高Kcを得た各溶接構造用鋼材のHA
Zは、第2図に1で示す塊状初析フェライトに取り巻か
れた結晶粒からなる組織で形成されているが、供試鋼C
(x印)を始め同等の成分で高Kcが得られなかった各
溶接構造用鋼材のHAZは、第2図に2で示す板状初析
フェライトが生成し、そこからFSPが著しく発達した
粗いラス状組織である事を見出し、このFSPが破壊発
生点を形成している事を見出したのである。
このFSPは初析フェライト析出後、粒内のフェライト
変態挙動において変態温度より適冷される度合いが大き
い時に生成する事が知られている。
変態挙動において変態温度より適冷される度合いが大き
い時に生成する事が知られている。
そこで本発明者等はこの定説を活用してフェライト変態
を遅延させる元素であるMnを下げ、強度確保のために
フェライト変態遅延効果の小さい元素であるCを利用し
て適冷状態を抑制し、粒界フェライト変態を促進して塊
状初析フェライトを生成し、FSP生成サイトである板
状初析フェライトを抑制させることにより、FSPの形
状を小さく且つ少量に制御して高Kcが得られる組織の
形成を試みた。
を遅延させる元素であるMnを下げ、強度確保のために
フェライト変態遅延効果の小さい元素であるCを利用し
て適冷状態を抑制し、粒界フェライト変態を促進して塊
状初析フェライトを生成し、FSP生成サイトである板
状初析フェライトを抑制させることにより、FSPの形
状を小さく且つ少量に制御して高Kcが得られる組織の
形成を試みた。
その結果核組織は所要成分の他、Ceq、が限定範囲に
あり且つMn/Cが15以下のものに安定して形成され
る事を見出した。
あり且つMn/Cが15以下のものに安定して形成され
る事を見出した。
以上の知見を基に、本発明者等は直接HAZの破壊特性
を支配するFSPのサイズを直接制御して初析フェライ
トを塊状化し、該塊状初析フェライトに取り巻かれた結
晶粒からなる組織をHAZに形成する第1の手段の高強
度溶接構造用鋼材を確立して本発明の課題の達成を可能
としたのである。
を支配するFSPのサイズを直接制御して初析フェライ
トを塊状化し、該塊状初析フェライトに取り巻かれた結
晶粒からなる組織をHAZに形成する第1の手段の高強
度溶接構造用鋼材を確立して本発明の課題の達成を可能
としたのである。
又、本発明者等は、供試鋼Bで塊状初析フェライトに取
り巻かれた結晶粒からなる組織の生成メカニズムを調査
したところ、−度熔解したTiとNがフェライト変態が
開始する800°C迄にオーステナイト粒界に再析出し
、さらにその析出物表面にBNが複合析出し、局部的に
焼入れ性を低下させ、フェライト変態を促進するため、
このTiN +BNが初析フェライトの変態核となって
塊状の初析フェライトをオーステナイト粒界に生成して
形成される事が判明した。
り巻かれた結晶粒からなる組織の生成メカニズムを調査
したところ、−度熔解したTiとNがフェライト変態が
開始する800°C迄にオーステナイト粒界に再析出し
、さらにその析出物表面にBNが複合析出し、局部的に
焼入れ性を低下させ、フェライト変態を促進するため、
このTiN +BNが初析フェライトの変態核となって
塊状の初析フェライトをオーステナイト粒界に生成して
形成される事が判明した。
しかもこの組織は、前記した所要の成分の他、Ceq、
が限定の範囲にありTi/Nが2.0〜3.2の範囲に
あってN量が0.003χ〜o、ooszの範囲にある
ものに安定して生成している事を見出した。
が限定の範囲にありTi/Nが2.0〜3.2の範囲に
あってN量が0.003χ〜o、ooszの範囲にある
ものに安定して生成している事を見出した。
以上の知見を基に本発明者等は、−度溶解したTiとN
の再析出およびBHの複合析出を活用して初析フェライ
トを塊状化し、これで破壊特性を直接支配しているFS
Pのサイズを小さくして高Kc値を示すHAZの形成を
可能として塊状初析フェライトに取り巻かれた結晶粒か
らなる組織をHAZに形成する第2の手段からなる高強
度溶接構造用鋼材を確立したのである。
の再析出およびBHの複合析出を活用して初析フェライ
トを塊状化し、これで破壊特性を直接支配しているFS
Pのサイズを小さくして高Kc値を示すHAZの形成を
可能として塊状初析フェライトに取り巻かれた結晶粒か
らなる組織をHAZに形成する第2の手段からなる高強
度溶接構造用鋼材を確立したのである。
本発明は上記知見を基になされたものである。
〈実施例〉
(1) 供試鋼成分 (表2に示す、)(
2)製造条件 ■鋳造凝固:連続鋳造方法 ■圧延冷却:公知の制御圧延、制御冷却を用いた厚板圧
延冷却方法 (表3に示す、) (4)機械的性質 (表3に示す。)(5)
HAZシャルピー試験値 (表3に示す、)6)
HAZ Kc (0°C) (表3に示す。
2)製造条件 ■鋳造凝固:連続鋳造方法 ■圧延冷却:公知の制御圧延、制御冷却を用いた厚板圧
延冷却方法 (表3に示す、) (4)機械的性質 (表3に示す。)(5)
HAZシャルピー試験値 (表3に示す、)6)
HAZ Kc (0°C) (表3に示す。
)表3に明らかな通り、比較例のNo13.14はSt
が0.4zを超え、No15.16.17は共にMn/
Cが15を超え26.3.16.9.17.2であり、
No18.19はNbが0.02Zを超え70.030
z、0.028Zテア’)、No21〜26.28はM
n/Cが〉15であり、No27はNb>0.02Zで
あり、N。
が0.4zを超え、No15.16.17は共にMn/
Cが15を超え26.3.16.9.17.2であり、
No18.19はNbが0.02Zを超え70.030
z、0.028Zテア’)、No21〜26.28はM
n/Cが〉15であり、No27はNb>0.02Zで
あり、N。
29.31はOn/Cが〉15で且ツN >0.003
Zであり、N。
Zであり、N。
30はNb>0.02χであり、No13〜31は機械
的性質こそ本発明例と遜色はなかったが、シャルピー試
験値は比較的低く、破壊靭性値Kcは求められているレ
ベルの下限値500kgf/履■凰・5(0℃)に達っ
するものがなかった。
的性質こそ本発明例と遜色はなかったが、シャルピー試
験値は比較的低く、破壊靭性値Kcは求められているレ
ベルの下限値500kgf/履■凰・5(0℃)に達っ
するものがなかった。
これに対し、本発明例のNo1〜12は、所要の機械的
性質は勿論の事、シャルピー試験値は目標とする4、0
kgf・−を超えると共に、破壊靭性値Kcは500k
gf/m重1°5(0℃)以上の高い値が得られた。
性質は勿論の事、シャルピー試験値は目標とする4、0
kgf・−を超えると共に、破壊靭性値Kcは500k
gf/m重1°5(0℃)以上の高い値が得られた。
〈発明の効果〉
本発明は破壊靭性値の向上に直接悪影響を及ぼすFSP
が、限定されたMn/CとCeq、を特徴とす第1手段
、及び限定されたNとTi/NとBとCeq、を特徴と
する第2手段により生成を制御される事実を基に、その
生成防止効果を助長すると共に、高強度溶接構造用鋼材
に必要な機械的性質を確保する成分とその量を限定した
ので、従来の溶接構造用鋼材のHAZに見られなかった
塊状初析フェライトに取り巻かれた結晶粒からなる組織
の形成を可能とし、従来の不経済なTiO処理又はRE
M処理を使用する事なく、HAZのシャルピー試験値も
ディープノツチ試験値も共に溶接構造用鋼材使用者が求
めている所要値を満足する溶接構造用鋼材を確立したの
で、この種鋼材を用いる産業分野にもたらす安全上及び
経済上の効果は大きい。
が、限定されたMn/CとCeq、を特徴とす第1手段
、及び限定されたNとTi/NとBとCeq、を特徴と
する第2手段により生成を制御される事実を基に、その
生成防止効果を助長すると共に、高強度溶接構造用鋼材
に必要な機械的性質を確保する成分とその量を限定した
ので、従来の溶接構造用鋼材のHAZに見られなかった
塊状初析フェライトに取り巻かれた結晶粒からなる組織
の形成を可能とし、従来の不経済なTiO処理又はRE
M処理を使用する事なく、HAZのシャルピー試験値も
ディープノツチ試験値も共に溶接構造用鋼材使用者が求
めている所要値を満足する溶接構造用鋼材を確立したの
で、この種鋼材を用いる産業分野にもたらす安全上及び
経済上の効果は大きい。
第1図は、本発明鋼と比較鋼のシャルピー試験値とディ
ープノツチ試験値の関係を示す。 第2図は塊状初析フェライトα、IFP 、及び板状フ
ェライトα、FSP 、 Bu等の組織状の位置関係と
形状の概略を示したもので、(1)は本発明鋼材のもの
、(2)は従来の鋼材のものを示す。
ープノツチ試験値の関係を示す。 第2図は塊状初析フェライトα、IFP 、及び板状フ
ェライトα、FSP 、 Bu等の組織状の位置関係と
形状の概略を示したもので、(1)は本発明鋼材のもの
、(2)は従来の鋼材のものを示す。
Claims (2)
- (1)溶接後の熱影響部即ちHAZが重量%で、C:0
.07〜0.16%P:≦0.020%Si:0.15
〜0.30%S:≦0.020%Mn:1.20〜1.
50%Ti:0.005〜0.020%Al:0.00
5〜0.10% を含み、必要に応じて、 Cu:≦1.0%Nb:≦0.02% Ni:≦1.0%Ca:≦0.1% V:≦0.1%B:≦0.0015% の1種又は2種以上を含み、且つMn/C≦15とC%
+Si%/24+Mn%/6+Ni%/40+V%/1
4=0.32〜0.44%を満たし、その他不可避的成
分とFeからなり、組織が塊状初析フェライトに取り巻
かれた結晶粒から構成された事を特徴とする溶接熱影響
部の破壊靭性の優れた高強度溶接構造用鋼材。 - (2)溶接後の熱影響部即ちHAZが重量%で、C:0
.07〜0.16%P:≦0.020%Si:0.15
〜0.30%S:≦0.020%Mn:1.20〜1.
50%Ti:0.005〜0.020%Al:0.00
5〜0.10%B:≦0.0015%N:0.003〜
0.008% を含み、必要に応じて、 Cu:≦1.0%Nb:≦0.02% Ni:≦1.0%Ca:≦0.1% V:≦0.1% の1種又は2種以上を含み、且つTi/N=2.0〜3
.2とC%+Si%/24+Mn%/6+Ni%/40
+V%/14が0.32〜0.44%を満たし、その他
不可避的成分とFeからなり、組織が塊状初析フェライ
トに取り巻かれた結晶粒から構成された事を特徴とする
溶接熱影響部の破壊靭性の優れた高強度溶接構造用鋼材
。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1-108902 | 1989-04-26 | ||
| JP10890289 | 1989-04-26 | ||
| JP1-240385 | 1989-09-16 | ||
| JP1-240383 | 1989-09-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03211251A true JPH03211251A (ja) | 1991-09-17 |
Family
ID=14496526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11123790A Pending JPH03211251A (ja) | 1989-04-26 | 1990-04-25 | 溶接熱影響部の破壊靭性の優れた高強度溶接構造用鋼材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03211251A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996014443A1 (en) * | 1994-11-04 | 1996-05-17 | Nippon Steel Corporation | High-strength ferritic heat-resistant steel and process for producing the same |
| KR100470048B1 (ko) * | 2000-10-27 | 2005-02-04 | 주식회사 포스코 | 용접열영향부 인성이 우수한 용접구조용 강재 및 그제조방법, 이를 이용한 용접구조물 |
| CN106702274A (zh) * | 2016-12-01 | 2017-05-24 | 武汉钢铁股份有限公司 | 各向性能均匀的14.5mm厚专用汽车轮辐钢及其制造方法和应用 |
| JP2020037734A (ja) * | 2018-08-30 | 2020-03-12 | 株式会社神戸製鋼所 | 母材と溶接熱影響部の靭性に優れかつ音響異方性の小さい高強度低降伏比厚鋼板およびその製造方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61253344A (ja) * | 1985-05-01 | 1986-11-11 | Kawasaki Steel Corp | 大入熱溶接用鋼板とその製造方法 |
| JPS6256518A (ja) * | 1985-09-04 | 1987-03-12 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 大入熱溶接用高張力鋼板の製造方法 |
| JPS62170459A (ja) * | 1986-01-22 | 1987-07-27 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 大入熱溶接用高張力鋼板の製造方法 |
| JPS62180013A (ja) * | 1986-02-04 | 1987-08-07 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 溶接割れ感受性の低い非調質高張力鋼板の製造方法 |
-
1990
- 1990-04-25 JP JP11123790A patent/JPH03211251A/ja active Pending
Patent Citations (4)
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| US5766376A (en) * | 1994-11-04 | 1998-06-16 | Nippon Steel Corporation | High-strength ferritic heat-resistant steel and method of producing the same |
| CN1061700C (zh) * | 1994-11-04 | 2001-02-07 | 新日本制铁株式会社 | 高强度铁素体耐热钢及其制造方法 |
| KR100470048B1 (ko) * | 2000-10-27 | 2005-02-04 | 주식회사 포스코 | 용접열영향부 인성이 우수한 용접구조용 강재 및 그제조방법, 이를 이용한 용접구조물 |
| CN106702274A (zh) * | 2016-12-01 | 2017-05-24 | 武汉钢铁股份有限公司 | 各向性能均匀的14.5mm厚专用汽车轮辐钢及其制造方法和应用 |
| JP2020037734A (ja) * | 2018-08-30 | 2020-03-12 | 株式会社神戸製鋼所 | 母材と溶接熱影響部の靭性に優れかつ音響異方性の小さい高強度低降伏比厚鋼板およびその製造方法 |
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