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公開番号2025067189
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-24
出願番号2023176954
出願日2023-10-12
発明の名称溶接継手
出願人日本製鉄株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類C22C 38/00 20060101AFI20250417BHJP(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】Ni、Moなどの高価な元素の使用を抑制し、合金コストと製造コストを削減しつつ、非熱影響部における硬さ及び靭性、並びに、溶接熱影響部における靭性を改善させた溶接継手を開示する。
【解決手段】本開示の溶接継手は、溶接部と、前記溶接部に接続された母材鋼板とを有する。前記母材鋼板の非熱影響部は、C、Si、Mn、P、S、Cr、Al、N及びBを所定量含有し、残部がFe及び不純物からなり、かつ、所定の式(1)で示されるH_FCが250以下となる化学組成を有する。前記母材鋼板の非熱影響部の表面から厚さ方向に1mmの位置のL方向断面における硬さは、360HV10以上である。前記母材鋼板の溶接熱影響部の平均有効結晶粒径は、50μm以下である。前記母材鋼板の溶接熱影響部の平均鉄炭化物粒径は、10.00μm以下である。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
溶接継手であって、
溶接部と、
前記溶接部に接続された母材鋼板と、
を有し、
前記母材鋼板の非熱影響部は、
質量％で、
Ｃ：０．１０％以上、０．３５％以下、
Ｓｉ：０．５４％以上、３．００％以下、
Ｍｎ：０．１０％以上、２．００％以下、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ｃｒ：２．００％超、７．５０％以下、
Ａｌ：０．０１０％以上、０．１００％以下、
Ｎ：０．００２０％以上、０．０１００％以下、及び
Ｂ：０．０００３％以上、０．００３０％以下を含有し、
残部がＦｅ及び不純物からなり、かつ
下記式（１）で示されるＨ
FC
が２５０以下となる化学組成を有し、
前記母材鋼板の非熱影響部の表面から厚さ方向に１ｍｍの位置のＬ方向断面における硬さが、３６０ＨＶ１０以上であり、
前記母材鋼板の溶接熱影響部の平均有効結晶粒径が、５０μｍ以下であり、かつ
前記母材鋼板の溶接熱影響部の平均鉄炭化物粒径が、１０．００μｍ以下である、
溶接接手。
Ｈ
FC
＝２００＋６００×［Ｃ］
１／２
＋５０×［Ｍｎ］
１／２
－３００×（［Ｓｉ］／［Ｃｒ］）
１／２
・・・（１）
前記式（１）において、［Ｃ］、［Ｍｎ］、［Ｓｉ］及び［Ｃｒ］は、各々、前記母材鋼板におけるＣ、Ｍｎ、Ｓｉ及びＣｒの含有量（質量％）である。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
溶接継手であって、
溶接部と、
前記溶接部に接続された母材鋼板と、
を有し、
前記母材鋼板の非熱影響部は、
質量％で、
Ｃ：０．１０％以上、０．３５％以下、
Ｓｉ：０．５４％以上、３．００％以下、
Ｍｎ：０．１０％以上、２．００％以下、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ｃｒ：２．００％超、７．５０％以下、
Ａｌ：０．０１０％以上、０．１００％以下、
Ｎ：０．００２０％以上、０．０１００％以下、及び
Ｂ：０．０００３％以上、０．００３０％以下を含有し、
下記ａ群、ｂ群、ｃ群及びｄ群からなる群から選択される１種又は２種以上を含有し、
残部がＦｅ及び不純物からなり、かつ
下記式（１）で示されるＨ
FC
が２５０以下となる化学組成を有し、
前記母材鋼板の非熱影響部の表面から厚さ方向に１ｍｍの位置のＬ方向断面における硬さが、３６０ＨＶ１０以上であり、
前記母材鋼板の溶接熱影響部の平均有効結晶粒径が、５０μｍ以下であり、かつ
前記母材鋼板の溶接熱影響部の平均鉄炭化物粒径が、１０．００μｍ以下である、
溶接接手。
［ａ群］
Ｖ：０．００１％以上、０．２００％以下、
Ｍｏ：０．００１％以上、０．２００％以下、
Ｗ：０．００１％以上、０．２００％以下、
Ｔｉ：０．００１％以上、０．１００％以下、及び
Ｎｂ：０．００１％以上、０．１００％以下、
なる群から選択される１種又は２種以上
［ｂ群］
Ｎｉ：０．００１％以上、１．０００％以下、及び
Ｃｕ：０．００１％以上、１．０００％以下、
なる群から選択される１種又は２種
［ｃ群］
Ｃａ：０．０００１％以上、０．０１００％以下、
Ｍｇ：０．０００１％以上、０．０１００％以下、及び
ＲＥＭ：０．０００１％以上、０．１０００％以下、
なる群から選択される１種又は２種以上
［ｄ群］
Ｓｎ：０．００１％以上、０．１００％以下、及び
Ｓｂ；０．００１％以上、０．１００％以下、
なる群から選択される１種又は２種
Ｈ
FC
＝２００＋６００×［Ｃ］
１／２
＋５０×［Ｍｎ］
１／２
－３００×（［Ｓｉ］／［Ｃｒ］）
１／２
・・・（１）
前記式（１）において、［Ｃ］、［Ｍｎ］、［Ｓｉ］及び［Ｃｒ］は、各々、前記母材鋼板におけるＣ、Ｍｎ、Ｓｉ及びＣｒの含有量（質量％）である。
【請求項３】
前記ａ群を含有する、
請求項２に記載の溶接接手。
【請求項４】
前記ｂ群を含有する、
請求項２に記載の溶接接手。
【請求項５】
前記ｃ群を含有する、
請求項２に記載の溶接接手。
【請求項６】
前記ｄ群を含有する、
請求項２に記載の溶接接手。
【請求項７】
前記母材鋼板の非熱影響部の－４０℃におけるシャルピー吸収エネルギーの平均値が、２７Ｊ以上であり、かつ
前記母材鋼板の溶接熱影響部の０℃におけるシャルピー吸収エネルギーの平均値が、２７Ｊ以上である、
請求項１～６のいずれか１項に記載の溶接接手。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接継手に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
耐摩耗性に優れた鋼板は耐摩耗鋼板と呼ばれ、耐摩耗鋼板は、表層近傍の硬さが要求されるため、焼入れ性を高める元素を含有する。Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏは、焼入れ性を高める元素である。従来からＣｒ、Ｎｉ、Ｍｏなどを含有する耐摩耗鋼板が提案されている（例えば、特許文献１～４参照）。耐摩耗鋼板を溶接する場合、溶接熱影響部（ＨＡＺ：Heat Affected Zone）において軟化が生じ、また、鉄炭化物が分散することにより靭性が劣化する。これまでＮｉ、Ｍоを添加することにより耐摩耗鋼母材の靭性を高める提案はなされているが、溶接熱影響部の靭性を改善させるための提案はなされていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開平１０－２０４５７５号公報
特開平１０－１０２１８５号公報
特開昭５９－１２９７２４号公報
特開昭５９－７０７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１及び特許文献２の耐摩耗鋼板は、１．０質量％以上のＭｏを含有する。特許文献３及び特許文献４の耐摩耗鋼板は、２．０質量％以上のＮｉを含有する。Ｎｉ及びＭｏは高価な元素であり、合金コストの観点から削減が望まれる。本発明の解決課題は、このような実情に鑑み、Ｎｉ、Ｍｏなどの高価な元素の使用を抑制し、合金コストと製造コストを削減しつつ、非熱影響部における硬さ及び靭性、並びに、溶接熱影響部における靭性を改善させた溶接継手を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の要旨は、以下の通りである。
【０００６】
（１）
溶接継手であって、
溶接部と、
前記溶接部に接続された母材鋼板と、
を有し、
前記母材鋼板の非熱影響部は、
質量％で、
Ｃ：０．１０％以上、０．３５％以下、
Ｓｉ：０．５４％以上、３．００％以下、
Ｍｎ：０．１０％以上、２．００％以下、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ｃｒ：２．００％超、７．５０％以下、
Ａｌ：０．０１０％以上、０．１００％以下、
Ｎ：０．００２０％以上、０．０１００％以下、及び
Ｂ：０．０００３％以上、０．００３０％以下を含有し、
残部がＦｅ及び不純物からなり、かつ
下記式（１）で示されるＨ
FC
が２５０以下となる化学組成を有し、
前記母材鋼板の非熱影響部の表面から厚さ方向に１ｍｍの位置のＬ方向断面における硬さが、３６０ＨＶ１０以上であり、
前記母材鋼板の溶接熱影響部の平均有効結晶粒径が、５０μｍ以下であり、かつ
前記母材鋼板の溶接熱影響部の平均鉄炭化物粒径が、１０．００μｍ以下である、
溶接接手。
Ｈ
FC
＝２００＋６００×［Ｃ］
１／２
＋５０×［Ｍｎ］
１／２
－３００×（［Ｓｉ］／［Ｃｒ］）
１／２
・・・（１）
前記式（１）において、［Ｃ］、［Ｍｎ］、［Ｓｉ］及び［Ｃｒ］は、各々、前記母材鋼板におけるＣ、Ｍｎ、Ｓｉ及びＣｒの含有量（質量％）である。
（２）
溶接継手であって、
溶接部と、
前記溶接部に接続された母材鋼板と、
を有し、
前記母材鋼板の非熱影響部は、
質量％で、
Ｃ：０．１０％以上、０．３５％以下、
Ｓｉ：０．５４％以上、３．００％以下、
Ｍｎ：０．１０％以上、２．００％以下、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ｃｒ：２．００％超、７．５０％以下、
Ａｌ：０．０１０％以上、０．１００％以下、
Ｎ：０．００２０％以上、０．０１００％以下、及び
Ｂ：０．０００３％以上、０．００３０％以下を含有し、
下記ａ群、ｂ群、ｃ群及びｄ群からなる群から選択される１種又は２種以上を含有し、
残部がＦｅ及び不純物からなり、かつ
下記式（１）で示されるＨ
FC
が２５０以下となる化学組成を有し、
前記母材鋼板の非熱影響部の表面から厚さ方向に１ｍｍの位置のＬ方向断面における硬さが、３６０ＨＶ１０以上であり、
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、Ｎｉ、Ｍｏなどの高価な元素の使用を抑制し、合金コストと製造コストを削減しつつ、溶接熱影響部の靭性が確保された溶接接手が提供される。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、母材鋼板と、それを溶接した後の溶接接手との各々について説明する。本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階的な数値範囲の上限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値に置き換えてもよく、ある段階的な数値範囲の下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の下限値に置き換えてもよい。「工程」との用語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区分できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。化学成分の含有量における「％」は、特に断らない限り、「質量％」を示す。
【０００９】
まず、本発明を完成するに至った本発明者らの検討結果、得られた新たな知見について詳述する。
【００１０】
ＣｒはＮｉ及びＭｏに比べて安価な元素である。鋼板に必要な特性を、Ｎｉ及びＭｏの含有量の抑制及びＣｒ含有量の増加により達成できれば、鋼板の合金コスト削減が可能である。本発明者らの検討の結果、Ｎｉ、Ｍｏを意図的に含有させない、あるいはＮｉ、Ｍｏの含有量をそれぞれ０．５％以下に抑制した場合の省合金型鋼板に必要とされるＣｒ含有量は、２．００％超であるという知見が得られた。
（【００１１】以降は省略されています）

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