[发明专利]脆性龟裂传播停止特性优异的钢材及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁、建筑物、船舶等结构物所使用钢材，特别是涉及将钢材上发生了的脆性龟裂快速停止的钢材及其制造方法。

背景技术

对于桥梁、建筑物、船舶、油罐、海洋结构物、管线管等结构物所使用的钢材，要求难以发生脆性破坏。为了抑制脆性破坏，有效的是不使钢材发生脆性龟裂，而如果钢材发生了脆性龟裂，则有效的是使发生的脆性龟裂不要进展，迅速地使之停止(以下称为脆性龟裂传播停止特性)。

脆性龟裂已知在钢材的应力扩大系数K达到根据脆性破坏传播停止特性试验所测定的Kca值以上时(K≥Kca)时发生，设应力为σ，龟裂的长度为a时，应力扩大系数K由(π×a)表示。因此，钢材的强度越高，应力σ越大，脆性龟裂越容易发生。为了防止脆性龟裂的发生，有效的是降低钢材的强度。但是随着结构物的大型化，钢材所要求的强度日益提高。

本发明者在日本特开2010-1520号中提出有一种技术，其不是通过减小应力σ来减小应力扩大系数K，从而防止脆性龟裂的发生，而是通过增大钢材的Kca值来扩展应力扩大系数K的允许范围，从而即使负荷大的应力σ时，仍可防止脆性龟裂的发生。因此提出的厚钢板距表面深t/8～t/4(t为板厚)的位置的组织为贝氏体主体，并且将相邻的2个结晶的方位差为15°以上的大角晶界所包围的区域作为晶粒时，将该晶粒的平均当量圆直径控制在8μm以下。通过使晶粒微细化，从而提高Kca值。即，晶粒的微细化会提高龟裂与晶界碰撞的频率，从而使龟裂的进展停止。

发明内容

期盼着钢材的更高强度化，本发者在提出上述专利文献后，为了进一步改善脆性龟裂传播停止特性而进行了研究。

本发明鉴于这种情况而做，其目的在于，提供一种进一步改善了脆性龟裂传播停止特性的钢材及其制造方法。

能够解决上述课题的本发明的钢材，满足C：0.02～0.12％(“质量％”的意思。以下关于化学成分均同。)、Si：0.5％以下、Mn：1～2％、Nb：0.005～0.04％、B：0.0005～0.003％、Ti：0.005～0.02％、N：0.0040～0.01％、P：0.02％以下、S：0.015％以下、Al：0.01～0.06％，余量由铁和不可避免的杂质构成。而且，从所述钢材的深t/8至t/4位置(t为钢材的厚度，以下同。)的区域，以电子背散射衍射分析法(EBSP法)观察金属组织时，满足下式(1)和式(2)。其中，式(1)中，D的意思是以EBSP法测定邻接的2个结晶的方位差，由结晶方位差15°以上的大角晶界所包围的晶粒的平均当量圆直径(μm)。另外，式(2)中，R的意思是随机晶界在上述大角晶界中所占的比例(面积％)。

D≤8μm        …(1)

R≥50面积％    …(2)

从所述钢材最表面至深t/4位置的区域测定硬度时，优选最小值达到190Hv以上。

所述钢材作为其他元素，也可以还含有(a)从Ni：0.7％以下、Cu：0.3％以下、Cr：1.5％以下和Mo：1％以下之中选出的至少一种；和/或(b)V：0.1％以下。

本发明的脆性龟裂传播停止特性优异的钢材，能够通过如下方式制造：将上述成分组成的钢材加热至适当的温度(优选为1050℃以上)，在Ar₃点+30℃以下、Ar₃点以上的温度范围进行累积压下率50％以上的轧制，接着通过适当的方法(加热、回热(復熱)等。优选为回热)，升温至超过Ar₃点+30℃(优选为再结晶温度-30℃以上)、再结晶温度+20℃以下(优选为低于再结晶温度)的温度范围后进行冷却(优选以5℃/秒以上的平均速度从Ar₃点以上的温度冷却至500℃以下)。所述钢材也可以在加热后，通过加速冷却，冷却至所述Ar₃点+30℃以下。所述升温之后也可以进行轧制，之后再进行冷却。

在本发明中，除了着眼于钢材的表层部的金属组织，将大角晶界所包围的晶粒的平均当量圆直径抑制在8μm以下之外，还使随机晶界在大角晶界中所占的比例增加到规定值以上，因此能够提供脆性龟裂传播停止特性进一步得到改善的钢材。

附图说明

图1是表示以加工热模拟(フォ一マスタ一)试验仪测量再结晶温度时的加热模式的模式图。

图2是表示用于评价疲劳特性的试验片的形状的说明图。

图3是表示热轧时的累积压下率与大角晶界所包围的晶粒的平均当量圆直径D的关系的曲线图。

图4是表示有无通过回热进行的升温与随机晶界在大角晶界中所占的比例R的关系的曲线图。