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公開番号2024005022
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-01-17
出願番号2022104992
出願日2022-06-29
発明の名称厚鋼板
出願人日本製鉄株式会社
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類C22C 38/00 20060101AFI20240110BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】溶接後熱処理後の低温靭性が改善され、溶接後熱処理時の割れが抑制される厚鋼板を提供する。
【解決手段】質量%で、C:0.080～0.170%、Si:0.10～0.50%、Mn:1.10～1.50%、P:0.020%以下、S:0.0050%以下、Ni:0.61～0.95%、Cr:0.10～0.90%、Mo:0.30～1.00%、V:0.005～0.050%、Al:0.010～0.080%、N:0.0010～0.0080%、O:0.0050%以下、残部:Fe及び不純物からなり、式1(各[元素記号]は各元素の含有量)を満たす化学組成を有し、表面から1/4板厚位置における結晶粒の円相当直径の上位10個の平均が80μm以下である厚鋼板。
0.60≦VX≦1.90 … 式1
VX=3.69-0.75×(2.7×[C]+0.4×[Si]+[Mn]+0.45×[Ni]+0.8×[Cr]+[Mo])
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．０８０～０．１７０％、
Ｓｉ：０．１０～０．５０％、
Ｍｎ：１．１０～１．５０％、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｓ：０．００５０％以下、
Ｎｉ：０．６１～０．９５％、
Ｃｒ：０．１０～０．９０％、
Ｍｏ：０．３０～１．００％、
Ｖ：０．００５～０．０５０％、
Ａｌ：０．０１０～０．０８０％、
Ｎ：０．００１０～０．００８０％、
Ｏ：０．００５０％以下、
残部：Ｆｅ及び不純物からなり、かつ下記式１を満たす化学組成を有し、
表面から１／４板厚位置の圧延方向断面の圧延方向１ｍｍ、板厚方向０．４ｍｍの範囲において、方位差１５°以上の境界で囲まれた結晶粒の円相当直径の大きい方から上位１０個の平均が８０μｍ以下である厚鋼板。
０．６０≦ＶＸ≦１．９０ … 式１
ＶＸ＝３．６９－０．７５×（２．７×［Ｃ］＋０．４×［Ｓｉ］＋［Ｍｎ］＋０．４５×［Ｎｉ］＋０．８×［Ｃｒ］＋［Ｍｏ］）
式中、［Ｃ］、［Ｓｉ］、［Ｍｎ］、［Ｎｉ］、［Ｃｒ］、及び［Ｍｏ］は、それぞれＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、及びＭｏの各含有量（質量％）を意味する。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
質量％で、
Ｃ：０．０８０～０．１７０％、
Ｓｉ：０．１０～０．５０％、
Ｍｎ：１．１０～１．５０％、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｓ：０．００５０％以下、
Ｎｉ：０．６１～０．９５％、
Ｃｒ：０．１０～０．９０％、
Ｍｏ：０．３０～１．００％、
Ｖ：０．００５～０．０５０％、
Ａｌ：０．０１０～０．０８０％、
Ｎ：０．００１０～０．００８０％、
Ｏ：０．００５０％以下を含み、さらに下記Ａ群及びＢ群からなる群から選択される１種又は２種を含み、
［Ａ群］Ｃｕ：０．６０％以下、Ｎｂ：０．０５０％以下、Ｔｉ：０．０５０％以下、及びＷ：０．５０％以下からなる群から選択される１種又は２種以上
［Ｂ群］Ｃａ：０．００５０％以下、Ｍｇ：０．００５０％以下、及びＲＥＭ：０．００５０％以下からなる群から選択される１種又は２種以上
残部：Ｆｅ及び不純物からなり、かつ下記式１を満たす化学組成を有し、
表面から１／４板厚位置の圧延方向断面の圧延方向１ｍｍ、板厚方向０．４ｍｍの範囲において、方位差１５°以上の境界で囲まれた結晶粒の円相当直径の大きい方から上位１０個の平均が８０μｍ以下である厚鋼板。
０．６０≦ＶＸ≦１．９０ … 式１
ＶＸ＝３．６９－０．７５×（２．７×［Ｃ］＋０．４×［Ｓｉ］＋［Ｍｎ］＋０．４５×［Ｎｉ］＋０．８×［Ｃｒ］＋［Ｍｏ］）
式中、［Ｃ］、［Ｓｉ］、［Ｍｎ］、［Ｎｉ］、［Ｃｒ］、及び［Ｍｏ］は、それぞれＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、及びＭｏの各含有量（質量％）を意味する。
【請求項３】
前記化学組成が、前記Ａ群を含む請求項２に記載の厚鋼板。
【請求項４】
前記化学組成が、前記Ｂ群を含む請求項２に記載の厚鋼板。
【請求項５】
１４００℃に加熱して５秒保持した後に、１４００℃から８００℃まで３２℃／ｓで冷却し、さらに８００℃から２００℃まで８℃／ｓで冷却した場合に、表面から１／４板厚位置におけるビッカース硬さＨＶ１０が下記式２を満たし、
加熱温度が６５０℃であり、保持時間が１５時間である熱処理を行った場合に、表面から１／４板厚位置における引張強さが６００ＭＰａ以上であり、かつ、－５０℃でのシャルピー衝撃吸収エネルギーが７０Ｊ以上である、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の厚鋼板。
６３４×√［Ｃ］＋１４０－ＨＶ１０＞０ … 式２
【請求項６】
前記化学組成が、Ｎｉ：０．６１～０．８５％及びＣｒ：０．１０～０．７５％の少なくとも一方を満たす、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の厚鋼板。
【請求項７】
前記化学組成が、Ｎｉ：０．６１～０．８５％及びＣｒ：０．１０～０．７５％の少なくとも一方を満たす、請求項５に記載の厚鋼板。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、厚鋼板に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
橋梁、建築、造船及び圧力容器等の構造体は溶接が施される。これらの構造体には、溶接で生じた残留応力を除去又は緩和するために溶接後熱処理（Post Weld Heat Treatment、以下、「ＰＷＨＴ」と称する場合がある。）が行われる場合がある。近年、これらの構造体の大型化や過酷な使用環境などを考慮し、鋼板の厚肉化に加えて、ＰＷＨＴ後の鋼板の強度及び低温靭性を向上させることも求められている。
【０００３】
従来技術において、これらの構造体に使用するための種々の厚鋼板及びその製造方法が提案されている（特許文献１～７等を参照）。
また、溶接後熱処理時には母材の溶接熱影響部から割れが生じることがあり、これを防止することも重要である。例えば、特許文献８には、溶接継手に６００℃で２時間保持する熱処理を施し、試験ビード側の断面で割れの有無を観察する試験方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１１－１６２０号公報
国際公開第２０１４／１０３６２９号
特開２０２１－８６５３号公報
国際公開第２０２１／１５６９２５号
国際公開第２０１５／１６２９３９号
特開２０１５－１８３２７９号公報
国際公開第２０２０／１３７８１２号
特開平５－５１６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
構造体にＰＷＨＴが施された場合、鋼板には不純物元素の濃化や合金炭化物の粗大化等が生じ、低温靭性が低下する傾向がある。そのため、ＰＷＨＴ後の低温靭性を向上させることは一般に困難である。ＰＷＨＴ後の低温靭性を向上させるためには、焼入れ性を高める合金の含有量を増加させることが有効である。しかし、鋼板の焼入れ性を高めると、ＰＷＨＴ時に発生する溶接熱影響部の割れの防止が困難になることがわかった。
【０００６】
本開示は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、厚鋼板においてＰＷＨＴ後の低温靭性が改善され、ＰＷＨＴ時の割れを抑制することができる（溶接後熱処理時の耐割れ性に優れる）厚鋼板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の発明者らは、上記目的を達成するために、厚鋼板の化学組成及び製造条件について検討を行った。その結果、本開示の発明者らは、厚鋼板の化学組成を所定の範囲内に制御しつつ、熱間圧延、及び熱間圧延後の熱処理を適切に制御することにより、厚鋼板において結晶粒を微細化してＰＷＨＴ後の低温靭性を向上しつつ、溶接熱影響部における硬さを低減することでＰＷＨＴ時の割れを防止することができることを見出し、本開示の発明を完成させた。
【０００８】
上記目的を達成し得た厚鋼板は、以下のとおりである。
＜１＞質量％で、
Ｃ：０．０８０～０．１７０％、
Ｓｉ：０．１０～０．５０％、
Ｍｎ：１．１０～１．５０％、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｓ：０．００５０％以下、
Ｎｉ：０．６１～０．９５％、
Ｃｒ：０．１０～０．９０％、
Ｍｏ：０．３０～１．００％、
Ｖ：０．００５～０．０５０％、
Ａｌ：０．０１０～０．０８０％、
Ｎ：０．００１０～０．００８０％、
Ｏ：０．００５０％以下、
Ｃｕ：０～０．６０％、
Ｎｂ：０～０．０５０％、
Ｔｉ：０～０．０５０％、
Ｗ：０～０．５０％、
Ｃａ：０～０．００５０％、
Ｍｇ：０～０．００５０％、
ＲＥＭ：０～０．００５０％、
残部：Ｆｅ及び不純物からなり、かつ下記式１を満たす化学組成を有し、
表面から１／４板厚位置の圧延方向断面の圧延方向１ｍｍ、板厚方向０．４ｍｍの範囲の方位差１５°以上の境界で囲まれた結晶粒の円相当直径の大きい方から上位１０個の平均が８０μｍ以下である厚鋼板。
０．６０≦ＶＸ≦１．９０ … 式１
ＶＸ＝３．６９－０．７５×（２．７×［Ｃ］＋０．４×［Ｓｉ］＋［Ｍｎ］＋０．４５×［Ｎｉ］＋０．８×［Ｃｒ］＋［Ｍｏ］）
式中、［Ｃ］、［Ｓｉ］、［Ｍｎ］、［Ｎｉ］、［Ｃｒ］、及び［Ｍｏ］は、それぞれＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、及びＭｏの各含有量（質量％）を意味する。
＜２＞１４００℃に加熱して５秒保持した後に、１４００℃から８００℃まで３２℃／ｓで冷却し、さらに８００℃から２００℃まで８℃／ｓで冷却した場合に、表面から１／４板厚位置におけるビッカース硬さＨＶ１０が下記式２を満たし、
加熱温度が６５０℃であり、保持時間が１５時間である熱処理を行った場合に、表面から１／４板厚位置における引張強さが６００ＭＰａ以上であり、かつ、－５０℃でのシャルピー衝撃吸収エネルギーが７０Ｊ以上である、＜１＞に記載の厚鋼板。
６３４×√［Ｃ］＋１４０－ＨＶ１０＞０ … 式２
＜３＞前記化学組成が、Ｎｉ：０．６１～０．８５％及びＣｒ：０．１０～０．７５％の少なくとも一方を満たす、＜１＞又は＜２＞に記載の厚鋼板。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、厚鋼板においてＰＷＨＴ後の低温靭性が改善され、溶接熱影響部のＰＷＨＴ時の割れを抑制することができる（溶接後熱処理時の耐割れ性に優れる）厚鋼板が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
応力腐食割れ（ＳＣＣ）試験を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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