專利名稱：焊接性優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度為780MPa以上的高強(qiáng)度厚鋼板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非預(yù)熱的焊接性(可焊性)優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度為780MPa以上的高強(qiáng)度 厚鋼板(High tensile strength steel thick plate)和在高的生產(chǎn)率和低成本下制造該 高強(qiáng)度厚鋼板的方法。本發(fā)明鋼是以板厚12mm 40mm的厚鋼板的形態(tài)很好地用作為建設(shè)機(jī)械、產(chǎn)業(yè)機(jī) 械、橋梁、建筑、造船等的焊接結(jié)構(gòu)物的結(jié)構(gòu)材料的鋼。另外，在此，所謂非預(yù)熱是指在室溫下使用埋弧焊、TIG或者M(jìn)IG焊接等，通過(guò) 2kJ/mm以下的線能量的焊接來(lái)進(jìn)行JIS Z 3158「y形焊接裂紋試驗(yàn)」時(shí)，為防止焊接裂紋 而需要的預(yù)熱溫度為25°C以下、或者完全不需要預(yù)熱。
背景技術(shù)：
對(duì)于作為建設(shè)機(jī)械、產(chǎn)業(yè)機(jī)械、橋梁、建筑、造船等的焊接結(jié)構(gòu)材料使用的抗拉強(qiáng) 度為780MPa以上的高強(qiáng)度鋼板，開(kāi)始需求在使母材兼?zhèn)涓邚?qiáng)度和高韌性的同時(shí)，滿足非預(yù) 熱的高焊接性，并且能夠以廉價(jià)、短工期進(jìn)行制造的板厚直至40mm左右的鋼板。S卩，需要以 廉價(jià)成分系、以短工期采用廉價(jià)制造工藝來(lái)滿足母材的高強(qiáng)度和高韌性、埋弧焊、TIG或者 MIG焊接等的小線能量焊接時(shí)的非預(yù)熱化。作為賦予了高焊接性的抗拉強(qiáng)度為780MPa以上的高強(qiáng)度厚鋼板的以往的制造方 法，例如，如專利文獻(xiàn)1 3所公開(kāi)的那樣，有在鋼板剛軋制之后就在線直接進(jìn)行淬火，其 后進(jìn)行回火處理的直接淬火、回火的方法。另外，關(guān)于軋制后不需要再加熱回火熱處理的非調(diào)質(zhì)下的抗拉強(qiáng)度為780MPa以 上的高強(qiáng)度厚鋼板的制造方法，例如，在專利文獻(xiàn)4 8中有公開(kāi)，從均能夠省略再加熱回 火熱處理的方面來(lái)看是制造工期、生產(chǎn)率優(yōu)異的制造方法。其中，專利文獻(xiàn)4 7中所記載 的發(fā)明涉及將鋼板的軋制后的加速冷卻在中途停止的加速冷卻_中途停止工藝的制造方 法。另外，專利文獻(xiàn)8中所記載的發(fā)明，涉及在軋制后通過(guò)空冷而冷卻到室溫的制造方法?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1特開(kāi)平03-232923號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開(kāi)平09-263828號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3特開(kāi)2000-160281號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4特開(kāi)2000-319726號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)5特開(kāi)2005-15859號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)6特開(kāi)2004-52063號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)7特開(kāi)2001-226740號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)8特開(kāi)平08-188823號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
可是，例如，專利文獻(xiàn)1 3中所記載的發(fā)明，需要再加熱回火熱處理，因此在制造 工期、生產(chǎn)率、制造成本上存在問(wèn)題。針對(duì)這樣的現(xiàn)有技術(shù)，強(qiáng)烈需求能夠省略再加熱回火 熱處理的所謂的非調(diào)質(zhì)的制造方法。作為非調(diào)質(zhì)的制造方法，如專利文獻(xiàn)4中所記載的發(fā)明在其實(shí)施例中所記載的那 樣，在焊接時(shí)需要在50°C以上的溫度下的預(yù)熱，存在不能滿足非預(yù)熱的高焊接性的問(wèn)題。此 外，專利文獻(xiàn)5中所記載的發(fā)明，需要添加0. 6%以上的附，因此成為高價(jià)格的成分系，在制 造成本上存在問(wèn)題。專利文獻(xiàn)6中所記載的發(fā)明，只能夠制造到實(shí)施例所述的板厚15mm，不 能滿足板厚直至40mm的板厚要求。而且，即使在板厚15mm下，也存在C含量少、接頭的顯 微組織成為粗晶粒，不能得到充分的接頭低溫韌性的問(wèn)題。專利文獻(xiàn)7中所記載的發(fā)明，如其實(shí)施例所記載的那樣，需要添加1.0%左右的 附，因此成為高價(jià)格的成分系，在制造成本上存在問(wèn)題。專利文獻(xiàn)8中所記載的發(fā)明，只能 夠制造到實(shí)施例所記載的板厚12mm，不能夠滿足板厚直到40mm的板厚要求。而且，作為其 軋制條件的特征，是在鐵素體和奧氏體的雙相溫度范圍進(jìn)行累積壓下率16 30%的軋制， 因此鐵素體晶粒容易粗大化，即使在制造厚度12mm的板時(shí)也存在韌性容易降低的問(wèn)題。如以上所述，在限制作為高價(jià)格的合金元素的Ni、Mo、V、Cu、Nb的含量、優(yōu)選不添 加它們，并且省略了軋制冷卻后的再加熱回火熱處理之后能夠滿足母材的高強(qiáng)度和高韌 性、高焊接性的板厚直到40mm的高強(qiáng)度厚鋼板及其制造方法，盡管需求者的期望強(qiáng)烈，但 尚未被發(fā)明出來(lái)，這是現(xiàn)狀。對(duì)于母材的抗拉強(qiáng)度為780MPa級(jí)的厚鋼板而言，板厚對(duì)非預(yù)熱化的影響非常大。 板厚低于12mm時(shí)，可容易地實(shí)現(xiàn)非預(yù)熱化。這是因?yàn)?，如果板厚低?2mm，則水冷時(shí)的鋼板 的冷卻速度，即使在板厚中心部也能夠增大為100°C /秒以上，在該場(chǎng)合下，在少的合金元 素添加量下即能夠使母材組織成為馬氏體組織，可得到抗拉強(qiáng)度為780MPa級(jí)的母材強(qiáng)度。 由于合金元素添加量少，因此即使不進(jìn)行預(yù)熱，也能夠?qū)⒑附訜嵊绊憛^(qū)的硬度抑制為較低， 即使在非預(yù)熱下也能夠防止焊接裂紋。另一方面，若板厚變厚，則水冷時(shí)的冷卻速度必然變小。因此，在成分與薄鋼板相 同時(shí)，由于淬火不足，厚鋼板的強(qiáng)度降低，不能滿足780MPa級(jí)的抗拉強(qiáng)度。特別是在冷卻速 度最小的板厚中心部(l/2t部)的強(qiáng)度降低較顯著。當(dāng)為如冷卻速度低于8°C/秒那樣的 板厚超過(guò)40mm的厚鋼板時(shí)，為了確保母材的強(qiáng)度必須添加大量的合金元素，非焊接預(yù)熱化 變得極為困難。因此，本發(fā)明的目的是提供在限制作為高價(jià)格的合金元素的Ni、Mo、V、Cu、Nb的 含量、優(yōu)選不添加它們，并且省略了軋制冷卻后的再加熱回火熱處理之后能夠滿足母材的 高強(qiáng)度和高韌性、高焊接性的高強(qiáng)度鋼板及其制造方法。具體地講，提供能夠滿足在母 材的板厚中心部抗拉強(qiáng)度為780MPa以上、優(yōu)選為IOOOMPa以下、屈服應(yīng)力為685MPa以上、 在-20°C的夏比吸收能為100J以上、在室溫下的JIS Z3158「y形焊接裂紋試驗(yàn)」時(shí)的必要 預(yù)熱溫度(需預(yù)熱溫度)為25°C以下的焊接性優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度為780MPa以上的高強(qiáng)度厚 鋼板及其制造方法。在此，本發(fā)明作為對(duì)象的鋼板的板厚為12mm 40mm。本發(fā)明者們?yōu)榱私鉀Q上述的課題，以采用不添加Ni、Mo、V、Cu、Nb的成分系在軋制 后直接淬火來(lái)制造為前提，對(duì)母材、焊接接頭進(jìn)行了很多的研究。其中，關(guān)于不添加Ni、Mo、
4V、Cu、Nb且添加了 B的成分系，為了實(shí)現(xiàn)小線能量焊接時(shí)的非預(yù)熱，進(jìn)行了與添加成分相關(guān) 的研究，結(jié)果知道通過(guò)規(guī)定限制可采用C添加量和Pcm值進(jìn)行評(píng)價(jià)的焊接裂紋敏感性指 數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)非預(yù)熱化。具體地講，通過(guò)將C添加量嚴(yán)格限制在0. 055%以下，而且將Pcm值 限制在0.24%以下，能夠使在室溫下的JIS Z3158「y形焊接裂紋試驗(yàn)」時(shí)的必要預(yù)熱溫度 為25°C以下。可是，進(jìn)一步進(jìn)行研究的結(jié)果知道以Pcm值為0. 24%以下、并且為0. 055%以下 的低C量為前提，進(jìn)而限制對(duì)強(qiáng)度和韌性的提高有效的Ni、Mo、V、Cu、Nb的含量、優(yōu)選不添 加它們，而使板厚直到40mm的遍及板厚方向全厚的母材強(qiáng)度和韌性兼?zhèn)涫欠浅＠щy的。對(duì)此，對(duì)含B鋼中的Mn、S、Al、N、Ti添加量以及加熱、軋制、冷卻條件進(jìn)行了很多 的詳細(xì)研究。其結(jié)果有如下新見(jiàn)解將Mn添加量大量添加為2. 4%以上，將S嚴(yán)格限制在 0. 0010%以下，添加0. 06%以上的Al，并且使N為0. 0015% 0. 0060%，而且不添加Ti，在 此基礎(chǔ)上將加熱溫度設(shè)為950°C 1100°C，在820°C以上的溫度軋制后不久即以8°C/秒 800C /秒的冷卻速度從700°C以上水冷到室溫 350°C，由此，直到40mm厚的遍及板厚方 向全厚的母材強(qiáng)度和韌性兼?zhèn)?，具體地講，能夠滿足抗拉強(qiáng)度為780MPa以上、屈服應(yīng)力為 685MPa以上、在_20°C下的夏比吸收能為100J以上。本發(fā)明是基于以上那樣的新見(jiàn)解完成的，其要旨如下。(1) 一種焊接性優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度為780MPa以上的高強(qiáng)度厚鋼板，其特征在于，具 有下述的成分組成以質(zhì)量％計(jì)，含有C 0. 030% 0. 055%,Mn 2. 4% 3. 5%,P 0. 01% 以下、S 0. 0010% 以下、Al 0. 06% 0. 10%, B 0. 0005 % 0. 0020%, N 0. 0015% 0. 0060%，將Ti限制在0. 004%以下，下面所示的焊接裂紋敏感性指數(shù)Pcm值為0. 18% 0. 24%，其余部分由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成；鋼的顯微組織為馬氏體、和其余部分以面 積分率計(jì)為3%以下的鐵素體、貝氏體、滲碳體中的一種或者兩種以上，Pcm = [C]+[Si]/30+[Mn]/20+[Cu]/20+[Ni]/60+[Cr]/20+[Mo]/15+[V]/10+5[B]其中，[C]、[Si]、[Mn]、[Cu]、[Ni]、[Cr]、[Mo]、[V]、[B]分別意指C、Si、Mn、Cu、 Ni、Cr、Mo、V、B的用質(zhì)量％表示的含量。(2)根據(jù)上述(1)所述的焊接性優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度為780MPa以上的高強(qiáng)度厚鋼板， 其特征在于，以質(zhì)量％計(jì)，還含有Cu 大于0. 05%且在0. 50%以下、Ni 大于0. 03%且在 0. 50%以下、Mo 大于0. 03%且在0. 30%以下、Nb 大于0. 003%且在0. 05%以下、V 大于 0. 005%且在0. 07%以下之中的一種或者兩種以上。(3)根據(jù)上述(1)或者(2)所述的焊接性優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度為780MPa以上的高強(qiáng)度 厚鋼板，其特征在于，以質(zhì)量％計(jì)，還含有Si 0. 05% 0. 40%, Cr 0. 10% 1. 5%之中的
一種或者兩種。(4)根據(jù)上述(1) (3)的任一項(xiàng)所述的焊接性優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度為780MPa以上 的高強(qiáng)度厚鋼板，其特征在于，以質(zhì)量％計(jì)，還含有Mg 0. 0005% 0. 01%,Ca 0. 0005% 0. 01%之中的一種或者兩種。(5)根據(jù)上述(1) (4)的任一項(xiàng)所述的焊接性優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度為780MPa以上的 高強(qiáng)度厚鋼板，其特征在于，板厚為12mm 40mm。(6) 一種焊接性優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度為780MPa以上的高強(qiáng)度厚鋼板的制造方法，是制 造上述(1) (5)的任一項(xiàng)所述的高強(qiáng)度厚鋼板的方法，其特征在于，將具有上述(1) (4)的任一項(xiàng)中所記載的成分組成的鋼坯或者鑄坯加熱至950°C 1100°C，在820°C以上的 溫度進(jìn)行軋制，繼該軋制之后緊接著從700°C以上開(kāi)始冷卻速度為8°C /秒 80°C /秒的加 速冷卻，在室溫 350°C停止該加速冷卻。另外，本發(fā)明的高強(qiáng)度厚鋼板有時(shí)含有作為脫氧劑使用的Si、在廢料等原料中 含有的Cu、Ni、Cr、Mo、Nb、V、在耐火材料等中含有的Mg、Ca等。這些元素即使含有微量也 不會(huì)特別地呈現(xiàn)效果，也不會(huì)損害特性。因此，容許含有Si 低于0. 05%,Cu 0. 05%以下、 Ni 0. 03% 以下、Cr 低于 0. 10%,Mo 0. 03% 以下、Nb 0. 003% 以下、V :0. 005% 以下、Mg: 低于 0. 0005%, Ca 低于 0. 0005% ο根據(jù)本發(fā)明，不使用高價(jià)格的Ni、Mo、V、Cu、Nb，并且不需要軋制后的再加熱回火 熱處理，能夠以高的生產(chǎn)率和低成本制造很適合作為高強(qiáng)度化需求強(qiáng)烈的建設(shè)機(jī)械、產(chǎn)業(yè) 機(jī)械、橋梁、建筑、造船等的焊接結(jié)構(gòu)物的結(jié)構(gòu)材料的非預(yù)熱的焊接性優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度為 780MPa以上、板厚為12mm 40mm的高強(qiáng)度厚鋼板，其給產(chǎn)業(yè)界帶來(lái)的效果極大。
具體實(shí)施例方式以下說(shuō)明本發(fā)明中的鋼板的各成分組成、顯微組織和軋制條件等的制造方法的限
定理由。C:為了滿足母材強(qiáng)度，需要添加0.030%以上。為了使母材強(qiáng)度更高，也可以將C 的下限限制為0. 035%或者0. 040% O添加量若超過(guò)0. 055%，則焊接時(shí)的必要預(yù)熱溫度大于25°C，不能滿足非預(yù)熱，因 此上限值設(shè)定為0. 055%。為了更加提高焊接性，也可以將C上限限制為0. 050%。Mn 為了兼?zhèn)淠覆膹?qiáng)度和韌性，需要添加2. 4%以上。更優(yōu)選的是可以將Mn的下限 設(shè)定為2. 55%、2.65%或者2. 75%。當(dāng)添加量超過(guò)3. 5%時(shí)，在鋼坯或者鑄坯(鑄塊)的中 心偏析部會(huì)生成對(duì)韌性有害的粗大的MnS，板厚中心部的母材韌性降低，因此將其上限設(shè)定 為3. 5%。為了使中心偏析部的母材韌性穩(wěn)定，也可以將Mn的上限限制為3. 30%,3. 10% 或者3. 00%。Al 作為脫氧元素起作用，而且在加熱_軋制時(shí)與N生成A1N，由此抑制BN的生 成，在冷卻時(shí)將B控制成固溶狀態(tài)，具有提高鋼的淬硬性的重要作用。當(dāng)將Mn添加量設(shè)定 為2. 4%以上，而且嚴(yán)格控制Al量、N量時(shí)，在軋制前的加熱時(shí)以及軋制時(shí)N以AlN形式析 出，因此形成BN的N變少，能夠確保提高淬硬性所需的固溶硼量。為了在加熱_軋制時(shí)使 AlN生成，Al需要添加0. 06%以上，當(dāng)添加量超過(guò)0. 10%時(shí)，會(huì)生成粗大的氧化鋁夾雜物， 有時(shí)使韌性降低，因此將其上限設(shè)定為0. 10%。為了防止粗大的氧化鋁夾雜物生成，也可以 將Al的上限限制為0. 08%。另外，若Mn添加量低于2. 4%，則在加熱-軋制時(shí)AlN難以析 出，固溶硼量減少，淬硬性降低，因此除了控制Al量、N量以外還需要添加2. 4%以上的Mn。N 在加熱時(shí)作為AlN析出，使γ粒徑微細(xì)，具有提高韌性的效果。在限制高價(jià)格的Nb和對(duì)韌性有害的Ti的含量、優(yōu)選不含有Nb和/或Ti的本發(fā)明 鋼中，由NbC和/或TiN帶來(lái)的γ粒徑微細(xì)化效果不充分、或者不能夠利用。因此，本發(fā)明 鋼，必須利用AlN對(duì)γ粒徑的微細(xì)化效果來(lái)提高韌性。為了得到該效果，需要添加0. 0015% 以上的N。當(dāng)添加量超過(guò)0. 0060%時(shí)，以BN形式析出硼，會(huì)使固溶硼量減少，使淬硬性降低， 因此將其上限設(shè)定為0. 0060%。
P 由于降低母材和接頭的低溫韌性因此優(yōu)選不含有。作為不可避免地混入的雜質(zhì)元 素的容許值為0. 01 %以下。為了提高母材和接頭的低溫韌性，也可以將P限制在0. 008%以下。S 在大量添加Mn的本發(fā)明中，會(huì)生成粗大的MnS，使母材和接頭的韌性降低，因此 優(yōu)選不含有。而且，在本發(fā)明中，由于限制對(duì)高強(qiáng)度和高韌性的兼?zhèn)溆行У母邇r(jià)格的M、Mo、 V、Cu、Nb的含量、或者不使用這些元素，因此粗大的MnS的有害性較大。作為不可避免地混 入的雜質(zhì)元素的容許值為0. 0010%以下，必須嚴(yán)格限制。為了提高母材和接頭的低溫韌性， 也可以將S限制為0. 0008%以下、0. 0006%以下或者0. 0004%以下。B 為了提高淬硬性、得到母材高強(qiáng)度和高韌性，必須添加0. 0005%以上。當(dāng)添加 量超過(guò)0. 0020%時(shí)，淬硬性降低，有時(shí)不能得到良好的接頭低溫韌性和充分的母材高強(qiáng)度 和高韌性，因此將上限設(shè)定為0.0020%。也可以將B的上限限制為0.0015%。Ti 在母材和接頭中形成作為脆化相的TiN粒子，在如本發(fā)明那樣的高強(qiáng)度鋼中 起到脆性破壞的發(fā)生起點(diǎn)的作用，大大降低韌性，因此有害。特別是在如本發(fā)明那樣的限制 對(duì)高強(qiáng)度和高韌性的兼?zhèn)溆行У母邇r(jià)格的Ni、Mo、V、Cu、Nb的含量、優(yōu)選不使用這些元素的 鋼中，TiN的有害性較大，因此Ti必須為不添加。作為不可避免地混入的雜質(zhì)元素的容許 值為0. 004%以下。在本發(fā)明中，優(yōu)選不添加Ni、Mo、V、Cu、Nb。在Ni、Mo、V、Cu、Nb從原材料等不可避 免地混入的場(chǎng)合，即使含有也不會(huì)達(dá)到高成本。不可避免地混入的Ni、Mo、V、Cu、Nb的上限 值設(shè)定為Ni、Mo 0. 03% 以下、V :0. 005% 以下、Cu 0. 05% 以下、Nb 0. 003% 以下。可是，通過(guò)添加Ni、Mo、V、Cu、Nb，淬硬性提高或者生成碳氮化物。因此，為了提高 母材的強(qiáng)度和韌性，也可以添加Ni、Mo、V、Cu、Nb中的一種或者兩種以上。在該情況下，本發(fā) 明在成本不增加的范圍有意地添加含量大于不可避免的雜質(zhì)范圍的Ni、Mo、V、Cu、Nb。成本 不增加的添加量上限，具體地講為Cu、Ni 0. 50%以下、Mo 0. 30%以下、Nb 0. 05%以下、 V :0. 07%以下。進(jìn)而，從成本的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選將Cu、Ni :0. 30%以下、Mo 0. 10%以下、Nb 0. 02%以下、V :0. 03%以下作為上限。另外，在本發(fā)明中，根據(jù)需要還能夠添加Si、Cr中的一種或者兩種。Si是脫氧元素，未必需要含有，但優(yōu)選添加0. 05%以上。另外，為了確保母材強(qiáng) 度，也可以添力卩，為了得到效果，優(yōu)選添加0. 10%以上?？墒牵?dāng)添加量超過(guò)0. 40%時(shí)，母材 和接頭的韌性降低，因此將其上限設(shè)定為0. 40%。另外，在本發(fā)明中，Si的含量低于0. 05% 時(shí)，無(wú)關(guān)于強(qiáng)度的提高和韌性的降低，因此視作為不可避免的雜質(zhì)。Cr 為了確保母材強(qiáng)度也可以添加。為了得到該效果需要添加0. 10%以上?？墒?， 當(dāng)添加量超過(guò)1.5%時(shí)，母材和接頭的韌性降低，因此將其上限設(shè)定為1.5%。為了避免由 添加Cr所導(dǎo)致的成本增加，也可以將Cr限制為1. 0%以下、0. 6%以下或者0. 4%以下。另 外，在本發(fā)明中，從原材料混入的Cr含量低于0. 10%時(shí)，無(wú)關(guān)于強(qiáng)度的提高和韌性的降低， 因此視作為不可避免的雜質(zhì)。另外，在本發(fā)明中，通過(guò)根據(jù)需要進(jìn)一步添加Mg和Ca中的一種或者兩種，形成微 細(xì)的硫化物和/或氧化物，能夠提高母材韌性和接頭韌性。為了得到該效果，Mg或者Ca需 分別添加0. 0005%以上?？墒?，當(dāng)超過(guò)0. 01%而過(guò)剩地添加時(shí)，會(huì)生成粗大的硫化物和/ 或氧化物，因此有時(shí)反倒使韌性降低。因此，將添加量分別設(shè)定為0. 0005% 0. 01%。另 外，在本發(fā)明中，從耐火材料等混入的Mg、Ca的含量低于0. 0005%時(shí)，無(wú)關(guān)于韌性的提高和
7降低，因此視作為不可避免的雜質(zhì)。在本發(fā)明中，若不使焊接裂紋敏感性指數(shù)Pcm值為0.24%以下，則不能免除焊接 時(shí)的預(yù)熱，因此將Pcm值的上限設(shè)定為0. 24%以下。為了提高焊接性，也可以將其上限限制 為0.23%或者0.22%。若Pcm值低于0. 18%，則不能夠滿足母材的高強(qiáng)度和高韌性，因此 將其下限設(shè)定為0. 18%。在此，Pcm= [C] + [Si]/30+ [Mn] /20+ [Cu] /20+ [Ni]/60+ [Cr] /20+ [Mo]/15+ [V]/10 +5 [B]，[C]、[Si]、[Mn]、[Cu]、[Ni]、[Cr]、[Mo]、[V]、[B]分別意指 C、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、 Mo、V、B的用質(zhì)量％表示的含量。接著，對(duì)本發(fā)明的鋼板的顯微組織進(jìn)行說(shuō)明。為了鋼板具有規(guī)定的強(qiáng)度和韌性，其顯微組織需以馬氏體為主體。馬氏體以外的 其余部分，包含鐵素體、貝氏體、滲碳體中的一種或者兩種以上，它們的面積分率的合計(jì)必 須設(shè)定為3%以下。這是因?yàn)?，?dāng)鐵素體、貝氏體、滲碳體中的一種或者兩種以上的面積分率的合計(jì)超 過(guò)3%時(shí)，抗拉強(qiáng)度有時(shí)不足780MPa，并且得不到高韌性。顯微組織的面積分率，是經(jīng)硝酸乙醇腐蝕溶液腐蝕后通過(guò)SEM觀察來(lái)進(jìn)行的。根 據(jù)圖像的白黒濃淡，從黑色的一方開(kāi)始判別出滲碳體、鐵素體、馬氏體或貝氏體。馬氏體和 貝氏體通過(guò)有無(wú)微細(xì)碳化物的存在來(lái)區(qū)別，將不存在碳化物的顯微組織判別為馬氏體。馬氏體面積分率主要由鋼材成分(淬硬性)和加速冷卻前的奧氏體粒徑和冷卻速 度來(lái)決定。因此，為了使馬氏體的面積分率為97%以上，添加適量的C、Mn、B等的提高淬硬 性的元素很重要。接著，對(duì)本發(fā)明的鋼板的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明的鋼板，是熔煉具有上述(1)或者(2)中所記載的組成的鋼，對(duì)其進(jìn)行鑄 造，制成為鋼坯或者鑄坯，將該鋼坯或者鑄坯在規(guī)定條件下加熱、軋制，進(jìn)行冷卻從而制成 的。鋼坯或者鑄坯的加熱溫度，必須設(shè)定為軋制所需的950°C以上。若超過(guò)1100°C，則 AlN固溶，在軋制-冷卻中固溶硼以BN形式析出，因此淬硬性降低，馬氏體的面積分率會(huì)小 于97%，得不到高強(qiáng)度和高韌性，因此將其上限設(shè)定為1100°C。若軋制溫度(軋制結(jié)束溫度)低于820°C，則由于過(guò)剩的軋制應(yīng)變的蓄積，會(huì)局部 地生成鐵素體組織、含島狀馬氏體的粗大的貝氏體組織，馬氏體的面積分率會(huì)小于97%，有 時(shí)得不到母材的高強(qiáng)度和高韌性，因此將軋制溫度的下限限制為820°C。軋制后的加速冷卻的開(kāi)始溫度低于700°C的場(chǎng)合，會(huì)局部地生成鐵素體組織、含島 狀馬氏體的粗大的貝氏體組織，馬氏體的面積分率會(huì)小于97%，有時(shí)得不到母材的高強(qiáng)度 和高韌性，因此將加速冷卻的開(kāi)始溫度的下限溫度設(shè)定為700°C。加速冷卻的冷卻速度低于8°C /秒的場(chǎng)合，會(huì)局部地生成鐵素體組織、含島狀馬 氏體的粗大的貝氏體組織，馬氏體的面積分率會(huì)小于97%，有時(shí)得不到母材的高強(qiáng)度和高 韌性，因此將其下限值設(shè)定為8°C /秒。上限設(shè)定為通過(guò)水冷可穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)的冷卻速度 80°C / 秒。另外，若加速冷卻的停止溫度高于350°C，則在特別是板厚為30mm以上的厚材料 的板厚中心部，由于淬火不足，會(huì)局部地生成鐵素體組織、含島狀馬氏體的粗大的貝氏體組織，馬氏體的面積分率會(huì)小于97%，得不到母材的高強(qiáng)度，因此將停止溫度的上限設(shè)定為 350°C。此時(shí)的停止溫度規(guī)定為在冷卻結(jié)束后鋼板復(fù)熱了時(shí)的鋼板表面溫度。停止溫度的 下限為室溫，但從鋼板的脫氫方面來(lái)看，更優(yōu)選的停止溫度為100°C以上。實(shí)施例將熔煉表1所示的成分組成的鋼而得到的鋼坯在表2所示的制造條件下制成為 12 40mm厚度的鋼板。表1的A K是本發(fā)明例，L Y是比較例。另夕卜，表2的1 13 是本發(fā)明例，14 32是比較例。在表中，用下劃線表示的數(shù)字或記號(hào)是成分或者制造條件 脫離了專利保護(hù)范圍、或者特性不滿足下述的目標(biāo)值的情況。另外，表1示出了所有的元素 的分析值，Si 低于 0. 05%, Cu 0. 05% 以下、Ni 0. 03% 以下、Cr 低于 0. 10%,Mo 0. 03% 以下、Nb 0. 003%以下、V :0. 005%以下、Mg 低于0. 0005%、Ca 低于0. 0005%、并且不是 0%的情形是作為不可避免的雜質(zhì)的含量。另外，Si、Cu、Ni、Cr、Mo、Nb、V、Mg、Ca是由于脫氧劑、原材料、耐火材料等的原因 而產(chǎn)生的不可避免的雜質(zhì)，對(duì)強(qiáng)度和韌性不造成影響的情形采用斜體示于表1中。
9
權(quán)利要求
一種焊接性優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度為780MPa以上的高強(qiáng)度厚鋼板，其特征在于，具有下述的成分組成以質(zhì)量％計(jì)，含有C0.030％～0.055％、Mn2.4％～3.5％、P0.01％以下、S0.0010％以下、Al0.06％～0.10％、B0.0005％～0.0020％、N0.0015％～0.0060％，將Ti限制在0.004％以下，下面所示的焊接裂紋敏感性指數(shù)Pcm值為0.18％～0.24％，其余部分由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成；鋼的顯微組織為馬氏體、和其余部分以面積分率計(jì)為3％以下的鐵素體、貝氏體、滲碳體中的一種或者兩種以上，Pcm＝[C]+[Si]/30+[Mn]/20+[Cu]/20+[Ni]/60+[Cr]/20+[Mo]/15+[V]/10+5[B]，其中，[C]、[Si]、[Mn]、[Cu]、[Ni]、[Cr]、[Mo]、[V]、[B]分別意指C、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、V、B的用質(zhì)量％表示的含量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接性優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度為780MPa以上的高強(qiáng)度厚鋼板， 其特征在于，以質(zhì)量％計(jì)，還含有Cu 大于0. 05%且在0. 50%以下、Ni 大于0. 03%且在 0. 50%以下、Mo 大于0. 03%且在0. 30%以下、Nb 大于0. 003%且在0. 05%以下、V 大于 0. 005%且在0. 07%以下之中的一種或者兩種以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的焊接性優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度為780MPa以上的高強(qiáng)度厚鋼板， 其特征在于，以質(zhì)量％計(jì)，還含有Si 0. 05% 0. 40%,Cr 0. 10% 1. 5%之中的一種或者 兩種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3的任一項(xiàng)所述的焊接性優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度為780MPa以上的高強(qiáng) 度厚鋼板，其特征在于，以質(zhì)量％計(jì)，還含有Mg 0. 0005% 0. 01%,Ca 0. 0005% 0. 01% 之中的一種或者兩種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4的任一項(xiàng)所述的焊接性優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度為780MPa以上的高強(qiáng) 度厚鋼板，其特征在于，板厚為12mm 40mm。
6.一種焊接性優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度為780MPa以上的高強(qiáng)度厚鋼板的制造方法，是制造權(quán) 利要求1 5的任一項(xiàng)所述的高強(qiáng)度厚鋼板的方法，其特征在于，將具有權(quán)利要求1 4的 任一項(xiàng)中所記載的成分組成的鋼坯或者鑄坯加熱至950°C 1100°C，在820°C以上的溫度 進(jìn)行軋制，繼該軋制之后緊接著從700°C以上開(kāi)始冷卻速度為8°C /秒 80°C /秒的加速冷 卻，在室溫 350°C停止該加速冷卻。
全文摘要
本發(fā)明提供焊接性優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度為780MPa以上的高強(qiáng)度厚鋼板，還提供省略回火熱處理來(lái)制造的所述高強(qiáng)度厚鋼板的制造方法。本發(fā)明的高強(qiáng)度厚鋼板，以質(zhì)量％計(jì)，含有C0.030％～0.055％、Mn2.4％～3.5％、P0.01％以下、S0.0010％以下、Al0.06％～0.10％、B0.0005％～0.0020％、N0.0015％～0.0060％，焊接裂紋敏感性指數(shù)Pcm值為0.18～0.24％，其組織以馬氏體為主體。本發(fā)明的高強(qiáng)度厚鋼板的制造方法為將具有規(guī)定的成分組成的鋼坯或者鑄坯加熱至950℃～1100℃，在820℃以上的溫度進(jìn)行軋制，緊接著從700℃以上開(kāi)始冷卻速度為8～80℃/秒的加速冷卻，在室溫～350℃停止所述加速冷卻。
文檔編號(hào)C22C38/58GK101960037SQ20098010723
公開(kāi)日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2009年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月23日
發(fā)明者星野學(xué), 田中洋一, 皆川昌紀(jì), 藤岡政昭 申請(qǐng)人:新日本制鐵株式會(huì)社