[发明专利]钢及其制造方法

说明书

本发明的钢以质量％计含有C：0.100～0.700％、Si：0.05～1.00％、Mn：20.0～40.0％、P：≤0.030％、S：≤0.0050％、Al：0.01～5.00％、Cr：0.5～7.0％、N：0.0050～0.0500％、O：≤0.0050％、Ti：≤0.005％和Nb：≤0.005％以及选自Ca：0.0005～0.0100％、Mg：0.0005～0.0100％和REM：0.0010～0.0200％中的1种以上，具有以奥氏体作为基底相、平均晶体粒径为50μm以下且硫化物系夹杂物的清洁度小于1.0％的微观组织，屈服强度为400MPa以上、‑269℃的夏比冲击试验后的脆性断面率小于5％。

技术领域

本发明涉及一种适合供于例如以储存液氢的罐为代表的在液氦、液化气等极低温的环境下使用的结构用钢的钢及其制造方法。

背景技术

在液氢、液氦、液化气储罐用结构物中使用热轧钢板的情况下，钢板为高强度，并且使用环境为极低温，因此也要求极低温下的韧性优异。例如液氦的储罐使用热轧钢板的情况下，需要在作为氦沸点的-269℃以下的温度下确保优异的韧性。如果钢材的极低温韧性劣化，则可能无法维持作为极低温储罐用结构物的安全性，因此强烈要求提高供于该用途的钢材的极低温韧性。

对于该需求，以往使用在极低温下不显示脆性的奥氏体作为钢板的组织的奥氏体系不锈钢。然而，由于合金成本、制造成本高，因此迫切期望便宜且极低温韧性优异的钢材。

因此，作为代替以往的低温用钢的新的钢材，例如专利文献1中提出了将大量添加了作为奥氏体稳定化元素的Ni的高Ni钢用作-253℃环境的结构用钢的方案。该专利文献1中提出了通过控制原奥氏体的粒径和形态等来确保极低温韧性的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2018-104792号公报。

发明内容

根据专利文献1记载的技术，能够提供极低温韧性优异的高Ni钢，从确保极低温韧性的观点考虑，这里记载的高Ni钢必须含有12.5％以上的Ni，要求降低材料成本。并且为了确保奥氏体相等，需要进行再加热淬火、中间热处理、回火的热处理，因此也存在制造成本高的问题。

因此，本发明的目的在于提供一种能够抑制材料、制造所需的成本的高强度且极低温韧性优异的钢。并且，本发明的目的在于提供一种用于制造这种钢的有利的方法。这里，上述“高强度”是指在室温下具有400MPa以上的屈服强度，上述“极低温韧性优异”是指-196℃进而-269℃的夏比冲击试验后的脆性断面率小于5.0％。

发明人等为了实现上述课题，以Mn含量比较多达到20.0％以上的钢作为对象对决定钢板的成分组成和组织的各种重要因素进行了深入的研究，得到以下的a～c的见解。

a.上述的奥氏体钢由于大量含有Mn，因此与碳钢相比存在大量的硫化物系夹杂物。这里的硫化物系夹杂物主要是MnS。硫化物系夹杂物成为破坏起点的重要因素，因此在热轧和冷却处理后的硫化物系夹杂物的清洁度为1.0％以上的情况下，导致极低温韧性的劣化。因此，为了提高上述的钢的极低温韧性，有效的是降低硫化物系夹杂物。

b.如果在适当的条件下进行热轧，则能够将硫化物系夹杂物的清洁度抑制成小于1.0％，在轧制后不再设置热处理工序，可实现钢的极低温韧性的提高，可抑制制造成本。

c.另外，通过在适当的条件下实施热轧，提供高的位错密度，并且控制为适当的晶体粒径，能够使钢的屈服强度提高。

本发明是对以上的见解进一步进行了研究而成的，其主旨如下。