焊接热影响部的韧性优异的厚钢板的制作方法_3

文档序号:8287428阅读:来源:国知局
br>[0054] ?通过使用了 Mn、Si等的脱氧,使钢液中的溶存氧量为0. 002?0. 01%
[0055] 若溶存氧量低于0. 002%,则作为晶内α生成的起点的具有适当的组成的氧化物 不能确保达到需要量。另外,若溶存氧量高于〇. 01 %,则当量圆直径为2 μ m以上的粗大氧 化物增加,使HAZ韧性劣化。
[0056] ?从REM或Zr的添加至Ca添加的时间tl为5分钟以上
[0057] 本发明中规定的氧化物,具有晶内α的生成促进作用,并且具有难以作为粗大Ti 氮化物的结晶起点而发挥功能这样的特征。特别是为了使氧化物中的REM/Zr比(质量% ) 为I. 0以上,在作为强脱氧元素的Ca添加之前,需要使REM或Zr的氧化物形成反应充分地 进行。具体来说,通过将REM或Zr的添加至Ca添加的时间tl控制在5分钟以上,能够得 到满足规定的个数密度的REM/Zr多I. O的氧化物。若从REM或Zr的添加至Ca添加的时 间tl低于5分钟,则满足REM/Zr多I. O的氧化物不足。另外,除此以外,通过使REM添加 量[REM]与Zr添加量[Zr]的质量比,g卩[REM]/[Zr]为L 8以上且使tl为10分钟以上, 则能够以规定的个数密度得到满足REM/Zr多1. 5的氧化物。
[0058] 还有,在熔炼时,以Al - Ti - (REM、Zr) - Ca的顺序进行添加的理由在于,若以 该添加顺序以外的顺序添加各元素,则作为晶内α生成的起点的具有适当的组成的氧化 物不能确保达到必要数量。特别是因为Ca是脱氧力极强的强脱氧元素,所以若在Ti和Al 之前进行添加,则与Ti、Al结合的氧会显著变少。
[0059] ?铸造时的1500?1450°C的冷却时间t2在300秒以内
[0060] 若铸造时的1500?1450°C的冷却时间t2超过300秒,则粗大的氧化物增加。或 者,由于凝固时的成分偏析导致粗大Ti氮化物结晶析出,HAZ韧性将劣化。
[0061] ?铸造时的1300?1200°C的温度范围内的冷却时间t3在680秒以内
[0062] 若铸造时的1300?1200°C的温度范围内的冷却时间t3超过680秒,则不能满足 da-df I/da彡0.35这一关系式。其原因被认为如下。
[0063] 铸造时生成的Ti氮化物中,有A.在钢液中结晶出的Ti氮化物、B.在凝固的 钢的凝固偏析部生成的Ti氮化物、C.在凝固的钢的非凝固偏析部生成的Ti氮化物,按 A - B - C的顺序生成,其大小(粒径)为A > B > C的顺序。另一方面,粒子数为A < B < C的顺序,相当于所述df大小的Ti氮化物的大部分,是C的Ti氮化物。另外,由于A的 Ti氮化物其粒子数比B、C的Ti氮化物少,所以几乎不会对Ti氮化物的平均当量圆直径da 造成影响。因此,为了将|da_df|/da纳入到规定的范围,可以说有必要控制B、C的Ti氮化 物的生成。若铸造时的1300?1200°C的温度范围内的冷却时间t3超过680秒,则在C的 Ti氮化物的生成之前,B的Ti氮化物生长,因此Ti氮化物的平均当量圆直径da变大,认为 da-df I /da 超过 0· 35。
[0064] (化学成分组成)
[0065] 接下来,对于本发明的厚钢板的化学成分组成进行说明。本发明的厚钢板,即使先 前说明的氧化物的分散状态等恰当,如果各个化学成分(元素)的含量不在适当范围内,则 仍不能使母材(厚钢板)的特性和HAZ达到良好。因此,在本发明的厚钢板中,各个化学成 分的含量处于以下说明的范围内也一并作为要件。这些化学成分之中,如其作用效果所表 明的那样,构成氧化物的Al、Ca、Ti等的含量为含有构成氧化物的量。还有,下述的化学成 分的含量(%)全部表示质量%。
[0066] C :0.03 ?0.12%
[0067] C中用于确保钢板的强度的必须元素。C的含量比0. 03%低时,不能确保必要的 强度。另一方面,若C的含量变得过剩,则硬质的岛状马氏体(M)大量生成而招致母材的 韧性劣化。因此,C的含量需要在0.12%以下。C的含量的优选下限为0.04%,优选上限为 0· 10%〇
[0068] Si :0· 10 ?0· 25%
[0069] Si是使Ti的活性提高的元素,为了实现规定的Ti氮化物形态,需要适当地添 加。若添加量低于0. 10%,则不能确保当量圆直径在20nm以上的Ti氮化物的个数密度为 I. OX IO6个/mm2。另外,若高于0.25%,则除了粗大的Ti氮化物容易生成以外,而且还会形 成硬质的MA组织,得不到规定的HAZ韧性。优选的下限为0. 12%,更优选的下限为0. 14%, 优选的上限为〇. 22%,更优选的上限为0. 20%。
[0070] Mn :1.0 ?2.0%
[0071] Mn在确保钢板的强度上是有用的元素。为了有效地发挥这样的效果,需要使之含 有1. 0%以上。但是,若超过2. 0%而使之过剩地含有,则HAZ的强度过度上升而韧性劣化, 因此Mn的含量为2. 0%以下。Mn的含量的优选下限为1. 4%,优选上限为1. 8%。
[0072] P :0· 03 % 以下(不含 0 % )
[0073] P容易发生晶界断裂,是对韧性造成不良影响的杂质元素,因此优选其含量尽可能 地少。从确保HAZ韧性这一观点出发,P的含量需要抑制在0. 03%以下,优选为0. 02%以 下。但是,在工业上使钢中的P达到〇%有困难。
[0074] S :0· 015% 以下(不含 0% )
[0075] S在HAZ中,在旧奥氏体晶界上形成Mn硫化物,是使HAZ韧性劣化的元素,因此优 选其含量尽可能地少。从确保HAZ韧性这一观点出发,S的含量需要抑制在0. 015%以下, 优选为〇. 010%以下。但是,在工业上使钢中的S达到0%有困难。
[0076] Al :0. 004 ?0. 05%
[0077] Al是形成作为晶内α的起点的氧化物的元素。若其含量低于〇.〇〇4%,则无法获 得规定的氧化物形态,晶内相变无法得到充分促进,因此HAZ韧性劣化。另一方面,若含量 过剩,则粗大氧化物生成,HAZ韧性劣化,因此需要抑制在0. 05%以下。Al的含量的优选下 限为0. 007 %,优选上限为0. 04%。
[0078] Ti :0· 010 ?0· 050%
[0079] Ti是形成Ti氮化物的元素,并且通过在REM、Zr、Ca之前添加,可以使具有晶内α 的生成促进作用的氧化物的微细分散。为了实现规定的Ti氮化物、氧化物形态,需要使Ti 含有0.010%以上。但是,若其含量过剩,则粗大Ti氮化物大量结晶出来而使HAZ韧性劣 化,因此需要抑制在0.050%以下。Ti的含量的优选下限为0.012%,优选上限为0.035%, 更优选的上限为0.025%。
[0080] REM :0· 0003 ?0· 02%,Zr :0· 0003 ?0· 02%
[0081] REM(稀土类元素)和Zr,在Ti的添加后、Ca的添加之前添加,由此形成对晶内α 的生成有效的氧化物。这些氧化物、Ti氮化物复合析出,成为更为适当的晶内α生成点。这 一效果随着其含量增加而增大,但为了使这一效果有效地发挥,需要均使之含有〇. 0003% 以上。但是,若使之过剩地含有,则氧化物变得粗大而使HAZ韧性劣化,因此均应该抑制在 0. 02%以下。其含量更优选的下限为0. 0005%,更优选的上限为0. 015%。
[0082] Ca :0· 0005 ?0· 010%
[0083] Ca从REM、Zr的添加之后起5分钟以上后再添加,由此对晶内α的生成有效,并 且形成抑制粗大Ti氮化物的结晶析出的氧化物。为了有效地发挥这样的效果,需要使之含 有0. 0005%以上。但是,若其含量过剩,则粗大氧化物生成而HAZ韧性劣化,因此需要抑制 在0.010%以下。Ca的含量的优选下限为0.0008%,优选上限为0.008%。
[0084] N :0· 002 ?0· 010%
[0085] N通过形成微细的Ti氮化物,在确保HAZ的韧性上是有用的元素。通过使其含量 为0. 002%以上,能够确保期望的Ti氮化物。但是,若其含量变得过剩,则助长粗大Ti氮化 物的结晶析出,因此需要抑制在0.010%以下。N的含量的优选下限为0.003%,优选上限为 0· 008%〇
[0086] 以上是本发明所规定的必须的含有元素,余量是铁和不可避免的杂质。作为不可 避免的杂质,允许因原料、物资、制造设备等的状况而带进的Sn、As、Pb等的元素的混入。另 夕卜,还积极地含有以下所示的元素也有效,根据所含有的化学成分(元素)的种类,厚钢板 的特性得
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