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公開番号2024108824
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-13
出願番号2023013416
出願日2023-01-31
発明の名称鋼板および鋼板の製造方法
出願人株式会社神戸製鋼所
代理人個人,個人
主分類C22C 38/00 20060101AFI20240805BHJP(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】高強度と低降伏比を示すと共に優れた靭性を示す鋼板であって、該鋼板を用い、厳しい条件で溶接を行った場合にも、優れた熱影響部の靭性(HAZ靭性)を確保できる鋼板と、該鋼板の製造方法を提供する。
【解決手段】所定の元素が各含有量範囲を満たし、残部:Feおよび不可避不純物であって、式(1)で表されるCeqが0.50質量%～1.30質量%、式(2)で表されるPcmが0.15質量%～0.35質量%、および式(3)で表されるMPが31以上を満たし、かつ鋼板の板厚/4の位置の組織が、ベイナイトとマルテンサイトの合計:95面積%以上、およびMA:1.0面積%以上、5.0面積%未満を満たす、鋼板。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
成分組成が、
Ｃ：０．０２０質量％以上、０．０４５質量％未満、
Ｓｉ：０．０１質量％～０．５０質量％、
Ｍｎ：１．００質量％～２．５０質量％、
Ｐ：０質量％超、０．０１５質量％以下、
Ｓ：０質量％超、０．００８質量％以下、
Ａｌ：０質量％超、０．０８０質量％以下、
Ｃｕ：０．１０質量％以上、０．６０質量％未満、
Ｎｉ：０．１０質量％～２．７０質量％、
Ｃｒ：０．９０質量％～３．００質量％、
Ｍｏ：０．１０質量％～１．５０質量％、
Ｔｉ：０．００４質量％～０．０３０質量％、
Ｂ：０．０００４質量％～０．００３０質量％、
Ｎ：０．００１０質量％～０．００７０質量％、および
Ｃａ：０．０００４質量％～０．００３０質量％を満たし、
残部がＦｅおよび不可避不純物であり、更に、
下記式（１）で表されるＣｅｑが０．５０質量％～１．３０質量％、
下記式（２）で表されるＰｃｍが０．１５質量％～０．３５質量％、および
下記式（３）で表されるＭＰが３１以上を満たし、
鋼板の板厚／４の位置の組織が、
ベイナイトとマルテンサイトの合計：９５面積％以上、および
ＭＡ：１．０面積％以上、５．０面積％未満を満たす、鋼板。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／２４＋Ｍｎ／６＋Ｎｉ／４０＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４＋Ｖ／１４・・・（１）
式（１）中のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖはそれぞれ、質量％で示したＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖの含有量を示し、含まない元素はゼロとする。
Ｐｃｍ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ／６０＋Ｃｒ／２０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５×Ｂ・・・（２）
式（２）中のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｂはそれぞれ、質量％で示したＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｂの含有量を示し、含まない元素はゼロとする。
ＭＰ＝（１／［Ｃ］）×（２．０×［Ｃｒ］＋［Ｍｏ］）／（［Ｓｉ］＋［Ｍｎ］＋０．３×［Ｎｉ］＋［Ｃｕ］）・・・（３）
式（３）中の［Ｃ］、［Ｃｒ］、［Ｍｏ］、［Ｓｉ］、［Ｍｎ］、［Ｎｉ］、［Ｃｕ］はそれぞれ、質量％で示したＣ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕの含有量を示し、含まない元素はゼロとする。
続きを表示（約 450 文字）【請求項２】
前記成分組成は、更に、
ＲＥＭ：０質量％超、０．００３質量％以下
を含む、請求項１に記載の鋼板。
【請求項３】
請求項１または２に記載の鋼板を製造する方法であって、
請求項１または２に記載の成分組成を有する鋼片を、１０００℃～１２５０℃に加熱してから、熱間圧延を、９６０℃～８３０℃の温度域での累積圧下率：２５％以上、圧延終了温度：８００℃～９２０℃の条件で行うこと、および、
（i）熱間圧延後に、８００℃から５００℃までを１．０℃／ｓ未満の平均冷却速度で冷却し、その後、３００℃～６５０℃で焼戻しを行うこと、または、
（ii）熱間圧延後に、８００℃から３００℃以下の冷却停止温度までを１．０℃／ｓ以上の平均冷却速度で冷却し、次いで、７６０℃～９５０℃の再加熱温度に再加熱し、再加熱温度から５００℃までを１．０℃／ｓ未満の平均冷却速度で冷却し、その後、３００℃～６５０℃で焼戻しを行うこと、
を含む、鋼板の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、鋼板および鋼板の製造方法に関する。
続きを表示（約 3,300 文字）【背景技術】
【０００２】
建築構造物は、近年、大型化が進んでおり、該建築構造物に用いられる鋼板は厚肉化と更なる高強度化が求められている。また、建築構造物に用いられる鋼板には、溶接により形成される溶接接合部の靭性と、地震発生時の安全性の確保も求められる。
【０００３】
例えば特許文献１には、近年の鋼板の厚手化による溶接入熱の増大に伴い、溶接後の冷却速度が低下していることが、結晶粒の粗大化とＭＡの増加を招き、ＨＡＺ靭性の確保が一層困難となっていることが示されている。そして、この問題点を解消するため、大入熱溶接ＨＡＺにおける靭性の主要な支配因子である結晶粒径の微細化とＭＡの低減に着眼し、鋼板（母材）の高強度化と大入熱溶接ＨＡＺの靭性の確保とを両立させるために検討を行ったことが示されている。具体的には、鋼板の焼入れ性を一定以上に高めて、ＨＡＺの結晶粒を微細化することが行われている。また、鋼板の焼入れ性を一定以上に高めるには、焼入れ倍数ＤＩを１０以上とすること、焼入れ性を高める元素としてＮｉが極めて有効であって、Ｎｉを１．３％以上含有させることで、焼入れ性向上による細粒化効果とＭＡ微細化効果とが得られることが示されている。
【０００４】
また、例えば特許文献２には、所定の成分組成を満たし、降伏強さが７００ＭＰａ以上、引張強さ７８０ＭＰａ以上である大入熱溶接熱影響部靭性に優れた高強度厚鋼板を得ることが示されている。特許文献２には、極低炭素化して大入熱溶接熱影響部における島状マルテンサイトの生成を抑えることが、大入熱溶接熱影響部靭性の向上のために重要であること、そして、極低炭素化した上で、所望の引張強さ：７８０ＭＰａ以上の高強度と優れた大入熱溶接熱影響部靭性とを兼備するには、ＭｎおよびＣｒを含有させることが重要であると示されている。また特許文献２には、低Ｃ－高Ｍｎ化により靭性が低下しやすくなるが、Ｃｒを多く含有することでＨＡＺ組織での粒界破壊を抑制できること、更に、低Ｐ化とＣｒ添加による粒界破壊発生の抑制により、大入熱溶接熱影響部靭性をさらに安定して向上できることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２０－２０４０９２号公報
特開２０１７－１５５２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、Ｎｉを積極的に添加すると共に、Ｃｕを、溶接性及びＨＡＺ靭性に悪影響を及ぼすことなく母材の強度と靭性を向上させる元素であるとして、その含有量を０．６０質量％以上としている。しかし、Ｎｉは高価であるためコスト高を招き、Ｃｕは、熱間圧延時の割れ（表面性状の悪化）と熱影響部の硬化を招くため、ＨＡＺ靭性の更なる向上は難しいと考える。
【０００７】
特許文献２では、熱間圧延後に再加熱焼入れ－焼戻しを行って高強度鋼板を製造しているが、該方法で製造すると、鋼板の強度と靭性の確保には有効であるが、水冷により平坦度が悪くなりやすく、高い生産性の確保が難しい。
【０００８】
また特許文献１と特許文献２では、溶接継手のＨＡＺ靭性の評価に用いる溶接継手を、スキンプレートとダイアフラムをＴ字状に配置し、エレクトロスラグ溶接法（ＥＳＷ）によって溶接し、Ｔ字継手を作製している。この特許文献１と特許文献２のＴ字継手は、スキンプレートとダイアフラムが同鋼種であって、板厚は同一であるか、ダイアフラムの板厚がスキンプレートの板厚よりも薄い（板厚範囲は４０～１００ｍｍ）。しかし近年、特許文献１、２よりも更に厳しい溶接が施工される場合がある。特に、ダイアフラムの板厚がスキンプレートの板厚を上回る、スキンプレートとダイアフラムの組み合わせに対し大入熱溶接することが、例えば大型建築構造物の建設で施工効率向上等の観点から求められている。該組み合わせに対する大入熱溶接では、冷却速度が、ダイアフラムの板厚がスキンプレートの板厚と同一または薄い場合よりも遅くなり、優れた熱影響部（ＨＡＺ）の靭性（「衝撃特性」ともいう。ＨＡＺの靭性を「ＨＡＺ靭性」という）を確保することが困難であるといった問題がある。特に、高強度と低降伏比を確保しつつ、上記厳しい条件で大入熱溶接を行った場合のＨＡＺ靭性を確保することは達成されなかった。
【０００９】
本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、高強度、特には強度が６３０ＭＰａ級以上であって、地震の際の安全性向上の観点から低降伏比を示すと共に優れた靭性（上記ＨＡＺ靭性と区別するため「母材靭性」ということがある）を示す鋼板であって、該鋼板を用い、上述の通り、ダイアフラムの板厚がスキンプレートの板厚を上回るスキンプレートとダイアフラムの組み合わせに対し、大入熱溶接を行うといった、厳しい条件で大入熱溶接を行った場合であっても優れたＨＡＺ靭性を確保できる（以下、この特性を優れた「溶接性」ということがある）鋼板と、該鋼板の製造方法を提供することにある。なお、以下では、本開示の鋼板と、該鋼板を用い溶接することで形成される熱影響部（ＨＡＺ）とを区別するため、本開示の鋼板を特に母材ということがある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の態様１は、
成分組成が、
Ｃ：０．０２０質量％以上、０．０４５質量％未満、
Ｓｉ：０．０１質量％～０．５０質量％、
Ｍｎ：１．００質量％～２．５０質量％、
Ｐ：０質量％超、０．０１５質量％以下、
Ｓ：０質量％超、０．００８質量％以下、
Ａｌ：０質量％超、０．０８０質量％以下、
Ｃｕ：０．１０質量％以上、０．６０質量％未満、
Ｎｉ：０．１０質量％～２．７０質量％、
Ｃｒ：０．９０質量％～３．００質量％、
Ｍｏ：０．１０質量％～１．５０質量％、
Ｔｉ：０．００４質量％～０．０３０質量％、
Ｂ：０．０００４質量％～０．００３０質量％、
Ｎ：０．００１０質量％～０．００７０質量％、および
Ｃａ：０．０００４質量％～０．００３０質量％を満たし、
残部がＦｅおよび不可避不純物であり、更に、
下記式（１）で表されるＣｅｑが０．５０質量％～１．３０質量％、
下記式（２）で表されるＰｃｍが０．１５質量％～０．３５質量％、および
下記式（３）で表されるＭＰが３１以上を満たし、
鋼板の板厚／４の位置の組織が、
ベイナイトとマルテンサイトの合計：９５面積％以上、および
ＭＡ：１．０面積％以上、５．０面積％未満を満たす、鋼板である。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／２４＋Ｍｎ／６＋Ｎｉ／４０＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４＋Ｖ／１４・・・（１）
式（１）中のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖはそれぞれ、質量％で示したＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖの含有量を示し、含まない元素はゼロとする。
Ｐｃｍ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ／６０＋Ｃｒ／２０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５×Ｂ・・・（２）
式（２）中のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｂはそれぞれ、質量％で示したＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｂの含有量を示し、含まない元素はゼロとする。
ＭＰ＝（１／［Ｃ］）×（２．０×［Ｃｒ］＋［Ｍｏ］）／（［Ｓｉ］＋［Ｍｎ］＋０．３×［Ｎｉ］＋［Ｃｕ］）・・・（３）
式（３）中の［Ｃ］、［Ｃｒ］、［Ｍｏ］、［Ｓｉ］、［Ｍｎ］、［Ｎｉ］、［Ｃｕ］はそれぞれ、質量％で示したＣ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕの含有量を示し、含まない元素はゼロとする。
（【００１１】以降は省略されています）

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