极低温韧性优异的厚钢板的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及极低温韧性优异的厚钢板。详细而言，本发明涉及即使Ni含量降低至 5.0~7.5%左右，在-196°C以下的极低温下的韧性[特别是板宽方向（C方向）的韧性] 也良好的厚钢板。以下，以面向曝露在上述极低温下的液化天然气（LNG)的厚钢板（代表 性的有储罐、运输船等）为中心进行说明，但本发明的厚钢板的主旨并不限定于此，而是适 合用于曝露在_196°C以下的极低温下的用途中使用的全部厚钢板。
【背景技术】
[0002] 用于液化天然气（LNG)的储罐的LNG罐用厚钢板，除了要求高强度以外，还要求有 可耐受-196°C的极低温的高韧性。通常已知：对于钢材而言，通过添加Ni，尤其提高低温下 的硬度-韧性平衡。为此，至今为止，作为用于上述用途的厚钢板，使用的是含有9%左右 的Ni(9%Ni钢）的厚钢板。但是，近年来，由于Ni的成本上升，因此即使是在低于9%的 低Ni含量下极低温韧性仍优异的厚钢板的开发得到推进。
[0003] 例如，非专利文献1记载了关于a-y二相共存域热处理对6%Ni钢的低温韧性 的影响。详细而言，记载了如下内容：通过在回火处理之前施加在a-y二相共存域（Acl~ Ac3间）的热处理（L处理），生成大量的微细且即使对极低温下的冲击载荷也稳定的残留 奥氏体，能够确保与受过通常的淬火回火处理的9%Ni钢同等以上的、在-196°C的极低温 韧性等。但是，虽然轧制方向（L方向）的极低温韧性优异，但是存在板宽方向（C方向）的 极低温韧性比L方向差的倾向。另外，没有脆性断裂率的记载。
[0004] 与上述非专利文献1同样的技术也记载在专利文献1和专利文献2中。其中，专 利文献1中记载了如下方法：对于含有4. 0~10%的Ni、且奥氏体粒度等被控制在规定范 围内的钢进行热轧之后，加热至Ael~A。3间，接着进行冷却，将这一处理（相当于上述非专 利文献1所述的L处理）重复一次或两次以上后，以Ael相变点以下的温度进行回火。另 外，专利文献2中记载了如下方法：对于含有4. 0~10 %的Ni，使热轧前的A1N的大小为 lum以下的钢，进行与上述专利文献1同样的热处理（L处理一回火处理）。这些方法中记 载的-196°C的冲击值（vE_196)大概推测是L方向的冲击值，C方向的上述韧性值尚不明确。 另外，在这些方法中对于强度未予考虑，没有脆性断裂率的记载。
[0005] 另外，在非专利文献2中，关于将上述的L处理（二相域淬火处理）和TMCP加以 组合的LNG储罐用的6%Ni钢的开发进行了记载。根据该文献，虽然记载了轧制方向（L方 向）的韧性显示出高的值，但是没有记载板宽方向（C方向）的韧性值。
[0006] 另一方面，在专利文献3中记载了耐破坏安全性优异的Ni降低型的低温用厚钢板 及其制造方法，对于所述低温用厚钢板而言，在超过5. 0%且不足8. 0%的Ni钢中，以在常 温的屈服强度为590MPa以上的钢板为前提，即使在使用环境下其耐破坏安全性也比得上 9%Ni钢。在专利文献3中，只要能够确实地提高在作为使用温度的低温环境下的屈服点， 则基于提高破坏安全性（即，可以得到在低温环境下的高韧性）的见解，在加热工序中，以 低温且短时间对钢块进行加热，并且在轧制工序中，就对加热过的钢块的粗轧制而言，粗轧 制结束时的钢块厚度压下至成品厚度（终轧制后的厚钢板厚度）的3~8倍。另外，在实 施例中，预先从钢还厚300mm乳制至最终成品厚50mm以下（大概至最终成品厚不足50mm) 车L制，如此确保较高的压下率，由此兼具残留Y分率和微细的母相组织，实现比得上9%Ni 钢的低温韧性。但是，专利文献3的厚钢板在常温下的TS最大为741MPa。
[0007] 另外，在专利文献3中虽然记载了C方向的吸收能量，但是并无脆性断裂率的记 载。另外，专利文献3中的常温下的TS最大为741MPa左右。
[0008] 现有技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1 :日本特开昭49-135813号公报
[0011] 专利文献2 :日本特开昭51-13308号公报
[0012] 专利文献3 :日本特开2011-241419号公报
[0013] 非专利文献
[0014] 非专利文献1 :矢野等，"a-Y二相共存域热处理带给6%Ni钢的低温韧性的影 响"，铁和钢，第59年（1973)第6号，p752~763
[0015] 非专利文献2 :古谷等，"LNG夕'7夕用6%Ni鋼?開発"（LNG储罐用6%Ni钢的 开发），CAMP-ISIJ，Vol. 23 (2010)，pl322
【发明内容】
[0016] 发明要解决的课题
[0017] 如上所述，至今为止，在Ni含量为5. 0~7. 5%左右的Ni钢中，虽然提出-196°c 的极低温韧性优异的技术，但是C方向的极低温韧性并没有得到充分研宄。另外，在若能够 高强度化则可增大设计上的富余等方面是有用的，但是尚未提供高强度且极低温韧性优异 的技术。
[0018] 另外，在上述文献中，没有关于脆性断裂率的研宄。脆性断裂率是表示在夏比冲击 试验中施加载荷时所产生的脆性破坏的比率。在发生了脆性破坏的部位，直至破坏为止，钢 材所吸收的能量显著变小，破坏容易发展，因此在提高极低温韧性的技术中极为重要的条 件是：不仅提高通用的夏比冲击值（VE_196)，还要使脆性断裂率为10%以下。但是，在母材 强度高的高强度厚钢板中，尚未提出满足脆性断裂率的上述条件的技术。
[0019] 本发明是鉴于上述情况而完成的发明，其目的在于提供Ni含量为5. 0~7. 5%左 右的Ni钢在-196°C的极低温韧性（尤其C方向的极低温韧性）优异、且能够实现脆性断裂 率< 10%的尚强度厚钢板及其制造方法。
[0020] 用于解决课题的手段
[0021] 能够解决上述课题的本发明的极低温韧性优异的厚钢板，其具有如下要旨：以质 量％计含有c:0? 02 ~0? 10%、Si:0? 40% 以下（不含 0%)、Mn:0? 50 ~2. 0%、P:0? 007% 以下（不含 〇%)、S:0? 007% 以下（不含 0% )、A1 :0? 005 ~0? 050%、Ni:5. 0 ~7. 5%、 ^0.010%以下（不含0%)，并且含有选自0:1.20%以下（不含0%)及此：1.0%以下 (不含〇% )中的至少一种元素，余量为铁及不可避免的杂质，以钢中成分构成的基于下述 (1)式确定的Di值为2. 5以上，
[0022] Di值=([C]/10)05X(1+0. 7X[Si])X(1+3. 33X[Mn])X(1+0. 35X[Cu])X(1+0 .36X[Ni])X(1+2. 16X[Cr])X(1+3X[Mo])X(1+1. 75X[V])XL115 ? ? ? (1)
[0023](式中，□是指钢中的各成分的含量（质量％ )。）
[0024] 在_196°C下存在的残留奥氏体相（残留Y)以体积分率计为2.0~12.0%，并且
[0025] 以残留奥氏体中所含的成分构成的基于下述（2)式确定的残留Y稳定化参数为 3. 1以上。
[0026] 残留Y稳定化参数=
[0027] (365 X <0+39 X <Mn>+30 X <A1>+10 X <Cu>+17 X <NJ>+20 X <Cr>+5 X <Mo>+35 X <V>)/100 ? ? ? (2)
[0028] (式中，〈> 是指在-196 °C下存在的残留奥氏体中所含的各成分的含量（质 量％ )。）
[0029] 在本发明的优选实施方式中，以上述残留Y相的体积分率和上述残留Y稳定化 参数构成的基于下述式（3)算出的残留Y相的体积分率?残留Y稳定化参数为40以下。
[0030] 残留y的体积分率?残留y稳定化参数
[0031] =l(V(残留y相的体积分率X残留y稳定化参数）1/2 ? ? ?⑶
[0032]另外，在将上述的厚钢板中的元素的含量、Di值、残留Y体积分率规定在进一步 限定的范围的基础上，控制残留Y中的Mn浓度来代替上述残留Y稳定化参数，并且在得 到更高的母材强度的基础上还能发挥极低温韧性，成为本发明的优选实施方式。
[0033] 具体而言，本发明为一种极低温韧性优异的厚钢板，其特征在于，所述厚钢板以质 量％计含有c:0? 02 ~0? 10%、Si:0? 40% 以下（不含 0%)、Mn:0?6~2. 0%、P:0? 007% 以下（不含 〇%)、S:0? 007% 以下（不含 0% )、A1 :0? 005 ~0? 050%、Ni:5. 0 ~7. 5%、 ^0.010%以下（不含0%)、]?〇:0.30~1.0%、0:1.20%以下（不含0%)，余量为铁及 不可避免的杂质，
[0034] 以钢中成分构成的基于上述（1)式确定的Di值超过5. 0超，
[0035] 在_196°C下存在的残留奥氏体相即残留y以体积分率计为2. 0~5. 0%，
[0036] 在_196°C下存在的残留奥氏体相（残留Y)中的Mn浓度为1.05%以上，并且
[0037] 钢中的Mn及Ni的含量（质量％ )满足下述⑷式。
[0038] [Mn]彡 0? 31X(7. 20-[Ni])+0. 50 ? ? ? (4)
[0039](式中，□是指钢中的各成分的含量（质量％ )。）
[0040] 在本发明的优选实施方式中，上述钢板还含有Cu: 1.0%以下（不含0% )。
[0041] 在本发明的优选实施方式中，上述钢板还含有选自Ti:0. 025%以下（不含0% )、 Nb:0? 100%以下（不含0% )及V:0? 50%以下（不含0% )中的至少一种。
[0042] 在本发明的优选实施方式中，上述钢板还含有B :0. 0050%以下（不含0%)。
[0043] 在本发明的优选实施方式中，上述钢板还含有选自Ca:0. 0030%以下（不含0% ) 及REM:0.0050%以下（不含0%)中的至少一种。
[0044] 在本发明的优选实施方式中，上述钢板还含有Zr:0? 005%以下（不含0% )。
[0045] 另外，能够解决上述课题的技术方案1或2所述的本发明的厚钢板的制造方法，其 特征在于，所述制造方法进行以下工序：按照满足如下的方式调整L处理温度及钢中成分 的工序，以在a-y2相共存域（Ael~A。3间）的热处理（L处理）中的温度（L处理温度） 和钢中的Ael&Ae3构成的基于下述式（5)算出的L参数为0.25以上且0.45以下，并且以 上述L参数和钢中成分构成的基于下述式（6)算出的参数为7以下；以及在L处理后 水冷至室温并进行回火处理（T处理）时，以^以下的温度进行10~60分钟。
[0046] 1参数=仏处理温度-41)八^1)+0.25...(5)
[0047] \参数=9. 05X(0? 90X[L参数]+0? 14)X[Mn]+1. 46X(0? 37X[L参 数]+0? 67)X[Cr]-41. 5X(0? 26X[L参数]+0? 79)X[Mo] ? ? ? (6)
[0048](式中，□是指钢中的各成分的含量（质量％ )。）
[0049] 进而，能够解决上述课题的技术方案3所述的本发明的厚钢板的制造方法，其特 征在于，所述制造方法如下：按照满足使基于上述（5)式算出的L参数为0. 6以上且1. 1以 下、并且基于上述（6)式算出的参数为〇以下的方式调整L处理温度及钢中成分。
[0050] 发明效果
[0051] 根据本发明，能够提供一种高强度厚钢板，其在Ni含量为5. 0~7. 5%左右的Ni 钢中，即使母材强度高（详细而言，抗拉强度TS> 741MPa、屈服强度YS> 590MPa、优选 TS彡830MPa、YS彡690MPa)，在-196°C以下的极低温韧性（尤其C方向的极低温韧性）也 优异，满足-196°C下的脆性断裂率< 10% (优选在-233°C下的脆性断裂率< 50% )。
【具体实施方式】
[0052] 本发明人等为了提供在Ni含量为7. 5 %以下且在实施C方向的夏比冲击