[发明专利]厚壁高强度钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及脆性裂纹扩展停止特性(以下也称为止裂性，arrestability。)优良的厚壁高强度钢板(以下也称为厚壁高强度高止裂钢板或高止裂钢板。)及其制造方法。

特别是，本发明涉及板厚为50mm以上的厚壁材料(以下也称为厚壁材料。)且即使屈服强度为390～460MPa级，达到Kca＝6000N/mm^1.5的温度(以下也称为止裂性指标T_Kca＝6000。)也为-10℃以下的脆性裂纹扩展停止特性优良的厚壁高强度钢板及其制造方法。

再有，应用本发明的钢板适用于造船、建筑、桥梁、罐槽、海洋构造体等焊接结构体。此外，本发明钢板有时也以加工成钢管、柱等二次加工品的形式流通。

本申请基于2007年3月5日在日本申请的特愿2007-54279号主张优先权，这里援引其内容。

背景技术

伴随着近年的钢结构体的大型化，对所用钢材要求厚壁且高强度化，同时从确保安全性的观点出发，对脆性裂纹扩展停止特性(止裂性)的要求变得严格。可是，一般如果强度或厚度增大，则确保止裂性的难度急剧增加，成为阻碍厚壁高强度钢板在钢结构体中应用的主要原因。同时，用户的短期交货的愿望也年年增高，强烈希望提高钢板制造工序中的生产率。

作为提高钢材的止裂性的冶金学方面的主要因素，已经知道有：(i)晶粒微细化、(ii)添加Ni、(iii)控制脆化第二相、(iv)控制织构等。

作为(i)的使晶粒微细化的方法，有专利文献1(特开平02-129318号公报)中记载的技术。它是在Ar₃以上的未再结晶区实施了压下率为50％以上的轧制后，在700～750℃的范围进行30～50％的二相区轧制的方法。此外，作为使钢板的晶粒微细化的特殊的方法，有专利文献2(特公平 06-004903号公报、专利文献3(特开2003-221619号公报)中记载的方法，这些方法是：在轧制前或粗轧结束后冷却钢坯表面，在赋予了与内部的温度差的状态开始轧制并使其回热，从而在表层部生成细粒铁素体。

关于(ii)的添加Ni，认为通过助长低温区的交叉滑移，抑制脆性裂纹的传播(参照非专利文献1：田村今男著，“鉄鋼材料強度学”，日刊工业新闻社发行，1969年7月5日，p.125。)，提高基体的止裂性(参照非专利文献2：长谷部、川口，“关于利用锥形DCB试验的添加Ni钢板的脆性破坏传播停止特性”，鉄と鋼，vol.61(1975)p.875。)。

作为(iii)的控制脆化第二相的方法，有在专利文献4(特开昭59-047323号公报)中记载的技术。它是使脆化相即马氏体微细分散在母相的铁素体中的技术。

关于(iv)的织构控制，有专利文献5(特开2002-241891号公报)中记载的方法，该方法是：用超低碳的贝氏体钢，在低温大气压下进行轧制，使(211)面与轧制面并行地发展。

可是，专利文献1中记载的方法是以显微组织主体为铁素体、强度比较低、板厚也为20mm左右的低温用钢为对象的方法。因此，在用于本发明作为对象的板厚为50mm以上的厚壁材料时，从板坯厚的观点考虑难以确保压下率。此外，还存在温度等待时间延长、生产率显著下降的问题。

此外，如果采用该文献记载的方法，也难以确保屈服强度在390MPa以上。

在将专利文献2、3中记载的发明用于本发明作为对象的厚壁钢材时，存在以下问题：即使组织形态相同也难以确保止裂性，表层铁素体微细化产生的效果相对减小。另外，还存在以下问题：作为制造工艺其板厚方向的温度控制也变得更加困难，而且不得不加大回热过程中的轧制压下率，从而严重阻碍生产率。

此外，如上述(ii)所述，如果只通过添加Ni来制造具有所希望的止裂性的钢板，则存在过于增加合金成本的问题。因而，为了削减Ni添加量，即使通过并用添加Ni和组织微细化等来确保止裂性，由于还未进行有关将与添加Ni并用的其它因素对止裂性的影响进行分离、定量化的试验，因此具有很难说添加Ni型高止裂钢板的制造方针已经被明确化的状况。

此外，在厚壁材料中，如专利文献4中记载的发明，难以使马氏体微细地分散。而且，在厚壁高强度钢板中，此种脆化相有可能使脆性破坏发生特性降低。

此外，如果将专利文献5中记载的发明用于厚壁材料，则存在轧制效率极端降低、不适合工业化生产的问题。