[发明专利]厚壁高韧性高强度钢板及其制造方法

说明书

提供同时确保表面的韧性和钢板内部的强度、韧性的技术。一种厚壁高韧性高张力钢板，从具有特定的成分组成且在表面凝固时的冷却速度为1℃/s以下的条件下铸造的钢原料制造，钢板表面的韧性(vE－40)为70J以上，板厚为100mm以上。

技术领域

本发明涉及用于建筑、桥梁、造船、海洋结构物、建筑工业机械、容器(tank)、管道(penstock)等钢制结构物的厚壁高韧性高强度钢板及其制造方法。本发明尤其涉及钢板表面的韧性和钢板内部的强度、韧性优异的厚壁高韧性高强度钢板及其制造方法。此外，本钢板是板厚为100mm以上、且屈服强度为620MPa以上的钢板。

背景技术

在建筑、桥梁、造船、海洋结构物、建筑工业机械、容器、管道等各领域使用钢材的情况下，通常，对钢材进行焊接以成为所期望的形状。近年来，钢结构物的大型化显著发展，所使用的钢材的高强度化和厚壁化显著推进。

即使想要制造板厚100mm以上的厚壁且高强度、并且板厚中心部的强度、韧性优异的钢板，也会因为板厚中心部的冷却速度降低，而导致容易形成铁素体等强度比较低的组织。因此，为了抑制这样的组织的生成，需要添加大量的合金元素。

尤其是，为了满足厚壁材料(板厚100mm以上的厚壁钢板)的板厚中心部的强度和韧性，在淬火时使板厚中心部形成贝氏体或贝氏体和马氏体的混合组织是重要的。为此，需要大量添加Mn、Ni、Cr、Mo等合金元素。

另外，在钢板表面，与板厚中心部相比冷却速度较快从而形成韧性低的马氏体组织。因此，在板厚100mm以上的高强度钢板中，难以同时确保表面的韧性和钢板内部的强度、韧性。

作为记载了与本专利相关联的钢板的文献，例如存在如下2件非专利文献。在非专利文献1中，具有关于板厚210mm的材料的记载，在非专利文献2中，具有关于板厚180mm的材料的记载。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：新日铁技报，348(1993)，10-16

非专利文献2：日本钢管技报，107(1985)，21-30

发明内容

在上述非专利文献中，记载了板厚中心部的强度、韧性良好的内容。然而，没有关于钢板表面的韧性(夏比冲击特性)的记述。这样的厚壁材料通常通过淬火回火工艺制造，但考虑到在冷却速度比板厚中心部快的钢板表面会形成马氏体组织从而导致钢板表面的韧性(夏比冲击特性)降低的情况，在上述非专利文献中并未记载制造也稳定地满足钢板表面的韧性的钢板的内容。

本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于，提供一种同时确保表面的韧性和钢板内部的强度、韧性的、厚壁高韧性高强度钢板及其制造方法。

本申请发明人为了解决上述课题，以屈服强度620MPa以上且板厚100mm以上的厚钢板为对象，对用于同时确保钢板表面的韧性和板厚中心部的强度及韧性的微观组织控制因素进行了深入研究，得到以下见解。

1.在作为原料的钢原料凝固时的冷却速度超过1℃/s的情况下，微观偏析的形成与凝固反应相竞争。其结果是，微观偏析得以减少。在制造大型的钢原料的情况下，上述钢原料凝固时的冷却速度降低至1℃/s以下，结果是，微观偏析变得显著。即使在这样的情况下，为了在淬火时成为马氏体组织的钢板表面得到良好的韧性，在降低P含量的基础上减少凝固时的微观偏析也是重要的。另外，通过使凝固时的初晶为δ相、且使γ相生成开始时的δ相的比率为30％以上，微观偏析会减少从而韧性提高。需要说明的是，作为上述比率的单位的％是指体积％。