焊接熱影響部及母材部的耐延性破裂發(fā)生特性優(yōu)良的鋼材及其制造方法
【專利說明】焊接熱影響部及母材部的耐延性破裂發(fā)生特性優(yōu)良的鋼材 及其制造方法
[0001] 本申請是國際申請日為2009年12月25日的、申請?zhí)枮?00980152648. 8的、發(fā)明 名稱為"焊接熱影響部及母材部的耐延性破裂發(fā)生特性優(yōu)良的鋼材及其制造方法"的申請 的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明設(shè)及要求結(jié)構(gòu)安全性的適合使用于管路（pipeline)、橋梁、建筑物 (a;rchitec1:uralstructure)等焊接結(jié)構(gòu)物（weldedstructure)的鋼材及其制造方法，尤 其是設(shè)及焊接熱影響部（weldedheataffectedzone)及母材部的耐延性破裂發(fā)生特性 (resistanceofductilecrackinitiation)優(yōu)良的鋼材及其制造方法。具體而言，W焊 接熱影響部及母材部的耐延性破裂發(fā)生特性優(yōu)良且拉伸強度TS為490MPaW上的強度、夏 比沖擊試驗煙ia巧yimpacttest) (WjisZ2242的規(guī)定為基準）的延性/脆性斷面轉(zhuǎn) 變溫度（ductile-brittlefrac1:uretransitiontemperature)'vTrs為 0°CW下的具有高 初性的結(jié)構(gòu)用鋼材為對象。
【背景技術(shù)】
[0003] 已知有管路、橋梁、建筑物等焊接結(jié)構(gòu)物暴露在地震等的大的外負載（external load)下時，在焊趾部（weldtoe)等應(yīng)力集中部位（stressconcentrationzone)發(fā)生 延性破裂（化ctilecrack),發(fā)生的延性破裂成為觸發(fā)點（trigger),從而產(chǎn)生脆性破壞 化rittle化ac化re)而導致結(jié)構(gòu)物的破損化reak)、破壞（化ac化re)的情況。
[0004] 為了避免此種焊接結(jié)構(gòu)物的破損、破壞，構(gòu)成所述焊接結(jié)構(gòu)物的鋼材的耐延性破 裂發(fā)生特性優(yōu)良的情況很重要。
[0005] 在專利文獻1中記載有一種耐延性破裂發(fā)生特性優(yōu)良的高張力鋼材，其特征在 于，鋼材表面部的微觀組織（microstructure)的鐵素體百分率（ferriteareafraction) 為10~40%，貝氏體化ainite)的百分率為50% [^上，平均粒徑（averagegrainsize) 為5ymW下。
[0006] 在專利文獻2中記載有一種制動特性（arrestr油ility)及耐延性破裂破壞特性 (resistanceof化Ctile化ac化re)優(yōu)良的鋼板，其是微觀組織實質(zhì)上由鐵素體組織、珠 光體組織（pearlitestructure)及貝氏體組織構(gòu)成的鋼板，分成鋼板的兩表面部及板厚方 向的中屯、部運=層時，分別具有特定的微觀組織。
[0007] 當鋼板的兩表面部為板厚的各5%W上時，由具有50%W上的鐵素體組織且該部 分的貝氏體百分率為5~25%W下的層構(gòu)成，該鐵素體組織具有圓相當粒徑為7ymW下、 縱橫比（aspectratio)為2~4的鐵素體粒，當鋼板的板厚方向的中屯、部為板厚的50%W 上時，由具有圓相當平均粒徑為4~10ym、縱橫比為2W下的鐵素體粒且該部分的貝氏體 百分率為10%W下的層構(gòu)成。
[0008] 目P，專利文獻2的技術(shù)設(shè)及一種鋼板，其從鋼板的板表面朝向板厚方向具有=個 層，該層具有由縱橫比不同的鐵素體粒構(gòu)成的鐵素體/珠光體組織，進而使作為硬質(zhì)相的 貝氏體組織適當?shù)胤稚⒌阶鳛檐涃|(zhì)相的該鐵素體/珠光體組織中。其中，在鋼板的兩表面 部分別積極地形成縱橫比大的加工鐵素體粒，并且通過使貝氏體組織適當?shù)胤稚⒍岣咧?動特性，另一方面，通過將鋼板的中央部控制成均勻的等軸鐵素體粒組織，并抑制貝氏體組 織，而提高對常溫時的延性破壞來說重要的伸展特性，通過將該鋼板的兩表面部及中央部 控制成上述=層結(jié)構(gòu)，而滿足"制動特性"和"延性破壞特性"運兩個相反的特性。
[0009] 另外，專利文獻3的技術(shù)也與專利文獻2的技術(shù)同樣地，是在鐵素體-珠光體鋼的 鋼板表層部形成加工鐵素體粒，并將鋼板內(nèi)部的微觀組織形成為均勻的等軸鐵素體粒的 技術(shù)。
[0010] 目P，在專利文獻3中記載有嚴格地控制社制條件而將鋼板表層部形成為特定的微 觀組織的制動特性及延性破壞特性優(yōu)良的厚鋼板的制造方法。
[0011] 具體而言，社制中途的厚度為t時，相對于板厚方向的距兩表面為0.05tW上且 0.15tW下的表層區(qū)域（surfacelayerzone),在A。相變點W上且900°CW下的未再結(jié)晶 溫度域（nonrecrystallizationtemperaturezone)中，施加成為e>0.5 的相當塑性 變形（equivalentplasticstrain)e。
[0012] 然后，在所述表層區(qū)域的殘留累積的相當塑性變形量（resi化alandcumulative equivalentplasticstrain)er滿足er>0.5的時間內(nèi)，將比距兩表面為板厚t/4的位 置更靠忍部側(cè)的內(nèi)部區(qū)域的溫度維持成A。相變點W上，并利用2~15°C/s的冷卻速度將 所述表層區(qū)域冷卻至450~650°C的溫度范圍，接著再次開始社制。
[0013] 在再次開始的社制中，對所述內(nèi)部區(qū)域施加0.35《e^o.55的殘留累積相當塑 性變形er，在A。相變點W上結(jié)束社制，并且通過加工發(fā)熱（processingheat)及內(nèi)部顯 熱（internalsensibleheat)使所述表層區(qū)域回熱Cre州perate)到A。相變點W下，然 后W使平均冷卻速度成為1~l〇°C/s的方式進行冷卻。
[0014]另外，專利文獻1~3的技術(shù)都是在奧氏體的未再結(jié)晶域（細?；瘻囟扔颍┻M行 社制或在終社溫度上進行社制，從而在奧氏體中形成微細的亞晶粒，對相變后的組織 進行微細化的技術(shù)。
[0015] 專利文獻1:日本特開2008-202119號公報
[0016] 專利文獻2:日本特開2000-328177號公報 陽017] 專利文獻3:日本特開2003-221619號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018] 然而，專利文獻1~3的技術(shù)在通過焊接等使表層部組織向焊接熱影響部變化時， 擔屯、會失去耐延性破裂發(fā)生的效果。
[0019]另外，專利文獻1的實施例所記載的從加熱爐抽出的板巧表面的處理中使用的氧 化皮清理機（scalebreaker),或?qū)＠墨I2的實施例所記載的細?；瘻囟扔蛳碌纳缰乒?序和設(shè)定的溫度域下的社制工序運兩階段的社制，進而如專利文獻3那樣的用于分成表層 的組織和鋼板內(nèi)部的組織的多方面的社制或溫度控制的制造工序都煩雜。
[0020] 因此，本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問題而做出的，其目的在于通過簡易的方法 提供一種焊接熱影響部及母材部中的耐延性破裂發(fā)生特性優(yōu)良的鋼材及其制造方法。
[0021] 本發(fā)明者們?yōu)榱藢崿F(xiàn)上述目的，對于焊接熱影響部的耐延性破裂發(fā)生特性優(yōu)良的 母材組織進行了銳意研究，發(fā)現(xiàn)了在鋼板的板厚方向的呈現(xiàn)平均的組織的板厚的1/4位置 上，將母材組織形成為對鐵素體的平均縱橫比和硬質(zhì)相化ard地ase)的面積百分率進行了 規(guī)定的鐵素體和硬質(zhì)相時，焊接熱影響部的耐延性破裂發(fā)生特性優(yōu)良，而且，此種鋼材的母 材部的耐延性破裂發(fā)生特性也優(yōu)良，進而發(fā)現(xiàn)了具備該微觀組織的鋼板的制造條件。
[0022] 本發(fā)明基于上述見解，經(jīng)過進一步的研究而完成，即，
[0023] (1) 一種焊接熱影響部及母材部的耐延性破裂發(fā)生特性優(yōu)良的鋼材，其特征在于， 具有如下組成，即W質(zhì)量％計，含有：c:0. 02~0. 2%、Si:0.Ol~0. 5%、Mn:0. 5~2. 5%、 P:0. 05%W下、S:0. 05%W下、Al:0. 1 %W下、N:0.Ol%W下，剩余部分由化及不可避免 的雜質(zhì)構(gòu)成，板厚的1/4位置的微觀組織由鐵素體和硬質(zhì)相構(gòu)成，所述硬質(zhì)相的面積百分 率為50~90%，且所述鐵素體的平均縱橫比為1. 5W上。
[0024] (2)根據(jù)（1)所記載的焊接熱影響部及母材部的耐延性破裂發(fā)生特性優(yōu)良的鋼 材，成分組成中還含有選自W質(zhì)量％計化：〇.Ol~2%、Ni:0.Ol~5%、化：0.Ol~3%、 Mo:0.Ol~2%、Nb:0. 1%W下、V:0. 1%W下、Ti:0. 1%W下、B:0. 01%W下、Ca:0. 01% W下、REM:0. 1 %W下中的一種或兩種W上。
[00巧](3)根據(jù)（1)或（2)所記載的焊接熱影響部及母材部的耐延性破裂發(fā)生特性優(yōu)良 的鋼材，其特征在于，鋼板表面的組織由鐵素體和硬質(zhì)相構(gòu)成，鐵素體的面積率超過40 %， 且鐵素體粒徑的平均縱橫比超過2。
[00%] (4) -種焊接熱影響部及母材部的耐延性破裂發(fā)生特性優(yōu)良的鋼材的制造方 法，其特征在于，將具有（1)或（2)所記載的成分的鋼材料再加熱至IOO