JPS6067622A - 溶接継手軟化の少ない大入熱溶接用低炭素当量鋼の製造方法 - Google Patents

溶接継手軟化の少ない大入熱溶接用低炭素当量鋼の製造方法

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JPS6067622A
JPS6067622A JP17591183A JP17591183A JPS6067622A JP S6067622 A JPS6067622 A JP S6067622A JP 17591183 A JP17591183 A JP 17591183A JP 17591183 A JP17591183 A JP 17591183A JP S6067622 A JPS6067622 A JP S6067622A
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JP
Japan
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less
steel
tensile strength
heat input
carbon equivalent
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Pending
Application number
JP17591183A
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English (en)
Inventor
Yutaka Kasamatsu
笠松 裕
Haruo Kaji
梶 晴男
Nobutsugu Takashima
高島 修嗣
Kensho Akiyama
秋山 憲昭
Kiyoshi Iwai
清 岩井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

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】 本発明は溶接継手軟化の少ない犬入熱溶接用鋼に関し、
詳しくは、小人熱溶接時の耐溶接割れ性と大入熱溶接時
の溶接熱影響部の靭性にすぐれ、且つ、大入熱溶接継手
の軟化の少ない引張強さ45 kg f /−以上の低
炭素当量鋼の製造方法に関する。
近年、溶接施工能率の向上を目的として、溶接時に予熱
を必要とせず、しかも、大入熱溶接を適用し得る鋼材が
要望されている。このような鋼材を得るためには、鋼の
炭素当量を低減さゼることが最も有効な方法であるが、
この方法は、反面、鋼材の強度低下を招く。このため、
従来は炭素当量を低減させた鋼を熱間圧延した後、冷却
速度を速めたり、或いは再加熱後に焼入れする等の方法
により鋼の強化を図っている。
しかしながら、このようにして強化した鋼は、これに大
入熱溶接を施すときには溶接熱影響部に軟化を生じ、し
かも、この軟化の程度が上記強化の上昇量に比例して増
大するので、溶接継手強度が不足するという大きい問題
がある。このように強化した鋼が、大入熱溶接において
溶接熱影響部に軟化を生じるのは、溶接熱により溶接熱
影響部の組織がフエライ1−を含む強度の低い組織とな
り、また、焼戻されることによって、上記した加速冷却
や焼入れによる強度増大の効果が消失するからである。
従来、鋼におけるC量を増大させ、或いはNbや■を添
加することは、鋼の耐溶接割れ性や溶接熱影響部の靭性
、特に大入熱溶接の場合の溶接熱影響部靭性を劣化させ
るとされてきたが、本発明者らは鋭意研究した結果、炭
素当量を0.30%以下に抑えることにより、溶接熱影
響部の強度は鋼におけるC量が多いほど高くなり、従っ
て、C量を高めると共にSi、Mn等の合金元素量を低
減することが溶接継手の軟化軽減に有効であり、更にN
bやVを添加することによって、上記の軟化が一層軽減
されることを見出した。
即ち、本発明者らは、鋼に所定の化学組成を有せしめる
ことにより、これを通常の熱間圧延後に加速冷却し、又
は通常の熱間圧延後に空冷し、再度オーステナイト域に
加熱後に焼入れをし、このようにいずれかの方法で熱処
理した鋼を必要に応じて更に焼戻すことによって、低炭
素当量化による強度補償を行なった鋼についても、すぐ
れた耐溶接割れ性と大入熱溶接熱影響部靭性をイ1与し
得るのみならず、その溶接継手の軟化を軽減させ(qる
ことを見出し、かくして、得られる鋼にこれら三つの特
性を兼ね備えさせることができたのである。
従って、本発明による溶接継手の軟化の少ない低炭素当
量鋼の製造方法の一つは、 重量%テC0,10〜0.23%、S i 0.10%
以下及ヒM n 0.90%ツ下を含有すると共に、N
 b O。
005〜0.050%及びVo、005〜0.1%から
選ばれる少なくとも1種を含有し、ここに(Mn+Si
)/C≦10 を満足し、残部鉄及び不可避的不純物よりなる鋼をオー
ステナイト域に加熱し、熱間圧延した後、1〜b 熱間圧延後に空冷した圧延まま材に狂べて引張強さが3
 kg f /−以上高められている引張強さ45kg
 f / mm以上の大入熱溶接用低炭素当W鋼を得る
ことを特徴とし、本発明による別の方法は、重1t%テ
co、10−0.23%、SiO,10%以下及びM 
n 0.90%以下を含有すると共に、N b 0゜0
05〜0.050%及びV O,OO5〜0.1%から
選ばれる少なくとも1種を含有し、ここに(Mn +S
 i)/C≦10 を満足し、残部鉄及び不可避的不純物よりなる鋼をオー
ステナイト域に加熱し、熱間圧延した後、空冷し、次い
で再びオーステナイト域に加熱した後、焼入れすること
により、熱間圧延後に空冷した圧延まま材に比べて引張
強さが3 kg f /−以上高められていることを特
徴とする。
先ず、本発明における鋼の化学成分について説明する。
Cは、本発明の方法において、大入熱溶接継手の溶接熱
影響部の軟化が軽減された鋼を得るために必要不可欠の
元素であるが、0.10%よりも少ないときは、その効
果が乏しいので上限を0.10%とし、一方、0.25
%を越えるときは、大入熱溶接時の溶接熱影響部靭性が
劣化するので、」1限を0.25%とする。
St及びMnは共に鋼の強度上昇に有用な元素であるが
、余りに多量に添加すると、溶接熱影響部靭性や耐溶接
割れ性を確保するためにC量を低減することが必要とな
り、これは上記から明らかなように継手の軟化軽減効果
を低下させることとなる。従って、Si及びMnの添加
量の上限をそれぞれ0.10%及び0.90%とし、且
つ、clとの間に (Mn+Si)/C≦10 の関係を満足させて、C量に対してその合計量を規制す
ることを要する。
Nbは本発明において、析出強化により鋼材の強度を高
め、溶接熱影響部の軟化を抑制するために、後述する■
と共にその少なくとも一方が必須の元素として添加され
るが、Nbについては、添加量が0.0 O5%よりも
少ないときはその効果が不十分であり、一方、0.05
0%を越えるときは溶接熱影響部靭性を劣化させるので
、添加量範囲を0.005〜0.050%に限定する。
■もNbと同様に析出強化に効果があり、鋼を強化して
溶接熱影響部軟化を抑制するのに有用な元素であるが、
0.005%よりも少ないときはその効果が不十分であ
り、また、0.10%を越えて多量に添加するときは、
母材強度及び溶接熱影響部靭性を劣化させるので、0.
005〜0.10%に限定する。尚、NbとVはいずれ
がが単独で添加されてもよ(、或いは両者が併用添加さ
れてもよい。
本発明においては、鋼は上記した元素に加えて、Cu、
Ni5Cr、、MO及びTiから選ばれる少なくとも1
種の元素を含有していてもよい。
Cu、Nis Cr及びMOは、鋼の強度調整元素とし
て有効であり、また、継手軟化を軽減するのにも有用な
元素であるが、余りに多量に添加すると、溶接熱影響部
靭性を低下させる。従って、Cu 、、 N i及びC
rについては、その上限をそれぞれ0.50%とし、M
oについては上限を0.30%とする。これらの元素は
単独で、又は2種以上を複合して添加してもよい。
Tiは微細な窒化物の分散による溶接熱影響部靭性の改
善、窒化物の析出よる強度上昇のために有効な元素であ
るが、0.1%を越えて多量に添加するときは、母材及
び溶接熱影響部靭性を劣化させるので、その上限を0.
1%とする。
本発明の一つの方法によれば、鋼組成を以上のように限
定することにより、この鋼は、オーステナイト域に加熱
し、熱間圧延後、1〜bの冷却速度にて冷却し、必要に
応じて更にこの後に焼戻して、熱間圧延後に空冷した圧
延まま材に比べて引張強さが3 kg f /−以上高
められていても、60 KJ/ cm以上の大入熱溶接
時にも溶接継手の軟化の少ない引張強さ45 kg f
 /−以上の低炭素当量鋼を得ることができる。
また、本発明の別の方法によれば、上記した化学組成を
有する鋼は、これをオーステナイト域に加熱し、熱間圧
延後、空冷し、かくして得た鋼を再度オーステナイト域
に加熱し、その後に焼入れをし、必要に応してこの後に
更に焼戻を行なって、熱間圧延後に空冷した圧縛まま材
に比べて引張強さが3 kg f /−以上高められて
いても、上記の方法と同様に60KJ/cm以上の大入
熱溶接時にも溶接継手の軟化の少ない引張強さ45 k
g f /−以上の低炭素当量鋼を得ることができる。
前記したように、従来の鋼であれば、熱間圧延後の熱処
理によって低炭素当量鋼の強度上昇を図ったとき、得ら
れる鋼は、−大入熱溶接において溶接熱影響部に上記強
度の上昇量に比例して軟化が増大して継手強度が不足す
る。かくして、一般に溶接継手の引張強さの測定に使用
されている短標点の引張試験片、即ち、JIS Z 3
121試験片によれば、熱処理した鋼が熱間加工後空冷
した圧延まま材の引張強さよりも3kgf/−以上高め
られている場合、その継手引張強さが母材より低くなっ
て溶接熱影響部で破断する。しかし、本発明によれば、
熱間圧延後の熱処理により圧延まま材よりも引張強さが
3 kg f /−以上高められている場合でも、継手
引張強さが母材のそれよりも大きいために、従来鋼の溶
接継手のように溶接熱影響部で破断することはない。
特に、従来鋼では溶接入熱量が60KJ/c+n以上に
なると、溶接熱影響部の軟化の程度及び幅が大きくなり
、継手強度の低下が顕著となるが、本発明の方法により
得られる鋼は、60 KJ/ cm以上の大入熱溶接後
も、継手引張強さが母材のそれよりも大きく保たれるの
で、溶接熱影響部で破断することがない。
但し、熱間圧延後の所定の熱処理によって、その引張強
さが熱間圧延後空冷した圧延まま材の引張強さよりも3
 kg f / mm未満しか上昇していない場合には
、継手の引張強さは、溶接金属及び母材の強度に拘束さ
れて、母材のそれよりも低くなることはない。即ち、本
発明の方法は、通常の熱間圧延後に熱処理により、引張
強さを3 kg f /−高めた鋼について、特に意義
がある。
更に、本発明によって得られる鋼は、引張強さが45k
gf/+n+f以上である鋼を得る場合に特に意義があ
る。引張強さが45 kg f /−以下の鋼の場合は
、本発明におけるような加速冷却や直接焼入れ等による
強化法を採用するまでもなく、炭素当量が0.30%以
下であっても容易に所要の引張強さを得ることができる
からであり、また、このような強化によっても引張強さ
の強度上昇の改善が僅かであるため、溶接継手の軟化も
また実質的に無視し得る程度であるからである。
以下に実施例を挙げて本発明を説明する。
実施例 第1表に示す化学組成の鋼を950〜1150℃の通常
のオーステナイト域に加熱し、熱間圧延し、750〜8
50℃の温度で仕上げ圧延した。
この直後から5〜b 0℃以下の温度まで加速冷却し、厚み251111の鋼
板を得た。この方法を方法Iとする。
別に、第1表に示す化学組成の鋼を950〜1150℃
の通常のオーステナイト域に加熱し、熱間圧延した後、
空冷し、次いで再びオーステナイト域に加熱した後、焼
入れ焼戻しを行なって、厚み251mの鋼板を得た。こ
の方法を方法■とする。
このようにして得た熱処理鋼母材の機械的性質及び耐衝
撃性質を圧延まま材の機械的性質と併せて第2表に示す
。また、熱処理鋼をエレクトロスラグ溶接して得た継手
の特性も第2表に示す。本発明鋼によれば、溶接継手の
引張強さは母材のそれよりも常に大きいと共に、ボンド
部の耐衝撃性質にもすくれるが、比較鋼によれば、特に
鋼記号L、M、N及びOからなる鋼についてみられるよ
うに、溶接継手強度が母材よりも小さく、また、鋼記号
J及びKからなる鋼についてみられるよ・うに、溶接継
手強度が母材よりも大きい場合でも、ボンド部耐衝撃性
に劣る。
また、鋼記号A(本発明鋼)及びM(比較鋼)からなる
鋼について種々の溶接法にて溶接を行ない、溶接継手の
引張強さをめた。併せて溶接継手引張強さから母材引張
強さを減じた差を第3表に示す。その結果を第1図に示
すように、本発明の方法により得られた鋼は60 KJ
/ am以上の大入熱溶接の場合にも、継手強度が母材
強度よりも大きい。これに対して、比較鋼の場合には、
60KJ/ cm以上の大入熱溶接を行なうと、溶接熱
影響部の軟化のために、継手引張強さが母材のそれより
も小さくなっている。
次に、第4表は鋼記号A及びMからなる鋼を熱間圧延後
、種々の冷却速度にて加速冷却を行ない、このようにし
て得られた鋼についてエレクトロスラグアーク溶接を行
なった結果を示す。加速冷却して得た母材と圧延まま材
の引張強さの差を併せて第4表に示す。第2図はこれを
グラフ化して示すもので、本発明鋼によれば、加速冷却
による強度上昇が3 kg f /−以上の場合でも溶
接継手の引張強さの方が母材引張強さよりも大きいが、
比較鋼の場合は反対に継手引張強さの方が小さい。
【図面の簡単な説明】
第1図は溶接入熱量に対する溶接継手と母材の引張強さ
の差の関係を示すグラフ、第2図は母材における強度上
昇量に対する溶接継手と母材の引張強さの差との関係を
示すグラフである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量%でC0,10〜0.23%、S i 0.
    10%以下及びMn0.90%以下を含有すると共に、
    NbO,005〜0.050%及びVo、005〜0.
    1%から選ばれる少なくとも1種を含有し、ここに(M
    n+Si)/C≦10 を満足し、残部鉄及び不可避的不純物よりなる鋼をオー
    ステナイト域に加熱し、熱間圧延した後、1〜b て、熱間圧延後に空冷した圧延まま材に比べて引張強さ
    が3 kg f /−以上高められていることを特徴と
    する溶接継手軟化の少ない引張強さ45kf/−以」二
    の大入熱溶接用低炭素当量鋼の製造方法。
  2. (2)重量%でC0,10〜0.23%、S i O,
    10%以下及びM n 0.90%以下を含有すると共
    に、Nb0.005〜0.050%及びVo、005〜
    0.1%から選ばれる少なくとも1種、並びにCu 0
    .50%以下、Ni0.50%以下、Cr O,50%
    以下、Mo0.30%以下及びT i 0.10%以下
    から選ばれる少なくとも1種を含有し、ここに (Mn+Si)/C≦10 を満足し、残部鉄及び不可避的不純物よりなる鋼をオー
    ステナイト域に加熱し、熱間圧延した後、1〜b て、熱間圧延後に空冷した圧延まま材に比べて引張強さ
    が3kgf/−以上高められていることを特徴とする溶
    接継手軟化の少ない引張強さ45 kg f/mm以上
    の大入熱溶接用低炭素当量鋼の製造方法。
  3. (3) @fi1%でCO,1O−0,23%、SiO
    ,]O%以下及びM n 0.90%以下を含有すると
    共に、N b O,OO5〜0.050%及びVo、0
    05〜0.1%から選ばれる少なくとも1種を含有し、
    ここに(Mn +S i)/C≦10 を満足し、残部鉄及び不可避的不純物よりなる鋼をオー
    ステナイト域に加熱し、熱間圧延した後、空冷し、次い
    で再びオーステナイト域に加熱した後、焼入れすること
    によって、熱間圧延後に空冷した圧延まま材に比べて引
    張強さが3kgf/−以上高められていることを特徴と
    する溶接継手軟化の少ない引張強さ45 kg f /
    −以上の大入熱溶接用低炭素当量鋼の製造方法。
  4. (4)重量%でC0,10〜0.23%、S i 0.
    10%以下及びMn0.90%以下を含有すると共に、
    NbO,005〜0.050%及びVo、005〜0.
    1%から選ばれる少なくとも1種、並びにCu 0.5
    0%以下、N i 0.50%以下、Cr0.50%以
    下、M o 0.30%以下及びT i O,10%以
    下から選ばれる少なくとも1種を含有し、ここに 24 ti 40 b 4 14 を満足し、残部鉄及び不可避的不純物よりなる鋼をオー
    ステナイト域に加熱し、熱間圧延した後、空冷し、次い
    で再びオー不テナイト域に加熱した後、焼入れすること
    によって、熱間圧延後に空冷した圧延まま材に比べて引
    張強さが3 kg f / mm以上高められているこ
    とを特徴とする溶接継手軟化の少ない引張強さ45 k
    g f /−以上の大入熱溶接用低炭素当量鋼の製造方
    法。
JP17591183A 1983-09-21 1983-09-21 溶接継手軟化の少ない大入熱溶接用低炭素当量鋼の製造方法 Pending JPS6067622A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160117536A (ko) 2014-03-17 2016-10-10 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 용접용 강재

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KR20160117536A (ko) 2014-03-17 2016-10-10 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 용접용 강재

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