本发明专利技术提供一种焊接用钢材，其以质量%计含有：C：0.05%以上且低于0.12%、Mn：1.40%～1.80%、S：0.0020%～0.0080%、Al：0.020%～0.070%、Ti：0.004%～0.012%、B：0.0005%～0.0020%、Mg：0.0015%～0.0030%、N：0.0020%～0.0050%、O：0.0007%～0.0020%，焊接裂纹敏感性指数Pcm值为0.16%～0.23%，淬透性指数DI值为0.70～2.30，每1平方毫米含有1.0×104～3.0×105个的粒径为0.015μm～0.2μm的含有Mg及Mn的硫化物，在所述含有Mg及Mn的硫化物中，Mg在Mg和Mn的合计量中所占的比例以原子%计为70%～90%。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】焊接用钢材
本专利技术涉及高层建筑等的箱形柱的组装中应用的电渣焊或造船及桥梁等中应用的气电焊等超大线能量焊接中的焊接热影响区(Heat Affected Zone:以下称为HAZ)的低温韧性优良的焊接用钢材。特别是，即使线能量为200kJ/cm以上，例如为400~500kJ/cm左右也具有优良的HAZ的低温韧性。
技术介绍
伴随着最近的建筑结构物的高层化，钢制柱正在大型化。随之，钢制柱中使用的钢材的板厚也增加。在对这样的大型的钢制柱进行焊接组装时，要求以高能率焊接，所以能够以I道次来焊接极厚钢板的电渣焊得到了广泛的应用。此外，在造船领域及桥梁领域中，以I道次对板厚为50mm左右以上的钢板进行焊接的气电焊也得以广泛应用。在进行这些电渣焊或气电焊时，典型的线能量的范围为200~500kJ/cm，为所谓超大线能量焊接。对于这样的超大线能量焊接，与埋弧焊等大线能量焊接(线能量低于200kJ/cm)不同，在焊接熔合线(FL =Fusion Line)附近或HAZ接受的热过程中在1350°C以上的高温滞留时间变得极其长。因此，奥氏体晶粒的粗大化非常显著，难以确保HAZ的低温韧性。因此，对于确保例如一 20 0C这样的严酷的低温环境下的建筑结构物、船舶、桥梁等焊接钢结构物的安全性、提高这样的超大线能量焊接的HAZ的低温韧性是非常重要的课题。关于以往进行大线能量焊接时的HAZ (大线能量焊接HAZ)的韧性提高，如以下所示有许多见识及技术。但是，如上所述，在线能量为200kJ/cm以上的超大线能量焊接和大线能量焊接中，HAZ接受的热过程、特别是1350°C以上时的滞留时间大不相同。因此，不能单纯地将以往的提高大线能量焊接HAZ韧性的技术应用于本专利技术的对象领域。有关以往的提高大线能量焊接HAZ的韧性的技术，如果大致分类，则主要基于两项基本技术。其中一项是利用钢中粒子的钉扎效应的防止奥氏体晶粒粗大化技术，另一项是利用奥氏体晶粒内铁素体相变的有效晶粒微细化技术。例如，非专利文献I中就各种钢中氮化物及碳化物研究了抑制奥氏体晶粒生长的效果，结果公开了:对于添加了 Ti的钢，在钢中生成TiN的微细粒子，能够有效地抑制大线能量焊接HAZ中的奥氏体晶粒生长。专利文献I中公开了下述技术:在含有0.04~0.10%的A1、0.002~0.02%的Ti以及0.003~0.05%的稀土元素(REM =Rare Earth Metal)的钢中，使线能量为150kJ/cm的大线能量焊接HAZ韧性提高。这是利用了通过REM形成氧/硫化物(氧化物和硫化物的复合粒子)而在大线能量焊接时防止HAZ组织粗粒化的作用的技术。专利文献2中公开了下述技术:在含有粒径为0.1~3.0 μ m、粒子数为5X IO3~IX 107个/mm3的Ti氧化物或Ti氧化物与Ti氮化物的复合体中的任一种的钢中，在线能量为lOOkJ/cm的大线能量焊接HAZ内，通过这些粒子作为铁素体相变核发挥作用而使HAZ组织微细化，从而提高HAZ韧性。 专利文献3中公开了下述技术:在适量含有Ti和S的钢中，在大线能量焊接HAZ组织中以TiN及MnS的复合析出物作为核而生成晶粒内铁素体，使HAZ组织微细化，由此提高HAZ韧性。专利文献4中公开了下述技术:在含有0.005~0.08%的Α1、0.0003~0.0050%的B，进一步含有0.03%以下的T1、Ca、REM中的至少I种以上的钢中，通过在大线能量焊接HAZ中以未熔化的REM及Ca的氧/硫化物或者TiN为起点，在冷却过程中形成BN，由此生成铁素体，从而提高大线能量HAZ韧性。专利文献5中公开了下述技术:在每I平方毫米含有40000~100000个含Mg的氧化物、且每I平方毫米含有20~400个粒径为0.20~5.0 μ m的由含Ti的氧化物和MnS形成的复合体的钢中，通过抑制奥氏体晶粒生长和促进晶粒内铁素体相变而提高超大线能量焊接HAZ韧性。专利文献6中公开了下述技术:在含有粒径为0.005~0.5μπι的Mg0、MgS、Mg(0、S)中的2种以上的钢中，通过利用这些微细粒子抑制奥氏体晶粒生长而提高超大线能量焊接HAZ韧性。专利文献7中公开了下述技术:在大量含有粒径为0.005~0.5 μ m的(Mg、Mn)S粒子的钢中，通过利用这些微细粒子抑制奥氏体晶粒生长而提高超大线能量焊接HAZ韧性。但是，上述的技术存在以下的问题。非专利文献I中公开的技术是通过利用以TiN为代表的氮化物来谋求抑制奥氏体晶粒生长的技术。因此，在大线能量焊接中可发挥效果，但在本专利技术作为对象的超大线能量焊接中，由于1350°C以上的滞留时间非常长，所以大部分的TiN固溶，失去抑制晶粒生长的效果。此外，一部分熔剩下 的粗大的微米尺寸的TiN在一 20°C下的超大线能量HAZ中作为发生脆性断裂的起点发挥作用，有时使韧性降低。所以，该技术不能适用于本专利技术作为目的的超大线能量焊接HAZ的韧性。专利文献I中公开的技术是利用REM的氧/硫化物而在大线能量焊接时防止HAZ的粗粒化。氧/硫化物与氮化物相比，由于1350°C以上的高温下的稳定性高，所以可维持抑制晶粒生长的效果。但是，难以使氧/硫化物微细地分散。也就是说，由于氧/硫化物的个数密度低，所以即使维持各个粒子的钉扎效应，超大线能量焊接HAZ的奥氏体粒径的减小也具有限度，仅由此不能谋求韧性提高。此外，对于粗大的微米尺寸的REM的氧/硫化物，有时在一 20°C下的超大线能量HAZ中作为发生脆性断裂的起点而发挥作用，使韧性降低。专利文献2中所述的技术是通过使Ti氧化物或Ti氧化物和Ti氮化物的复合体中的任一种的粒子作为铁素体相变核发挥作用，使HAZ组织微细化，从而提高HAZ韧性的技术。如果考虑到Ti氧化物的高温稳定性，则即使在超大线能量焊接中也可以维持其效果。但是，从晶粒内相变核生成的铁素体的晶体取向并非完全无规则，受母相奥氏体的晶体取向的影响。所以，在超大线能量焊接中在奥氏体晶粒粗大化的情况下，仅通过晶粒内相变使HAZ组织微细化具有限度。此外，粗大的微米尺寸的Ti氧化物或Ti氧化物和Ti氮化物的复合体有时在一 20°C下的超大线能量HAZ中作为发生脆性断裂的起点而发挥作用，使韧性降低。专利文献3中公开的技术是从TiN-MnS复合析出物使铁素体相变的技术。该方法如大线能量焊接那样，在1350°C以上的滞留时间比较短时发挥效果。但是，在电渣焊或者气电焊这样的超大线能量焊接中，1350°C以上的滞留时间长，在此期间因大量TiN固溶而使铁素体相变核消失，不能充分发挥其效果。此外，粗大的微米尺寸的TiN-MnS复合析出物有时在一 20°C下的超大线能量HAZ中作为发生脆性断裂的起点而发挥作用，使韧性降低。专利文献4中公开的技术通过从REM及Ca的氧/硫化物或形成于TiN上的BN生成铁素体而使HAZ组织微细化的技术，即使在超大线能量焊接中也能够期待微细化的效果。但是，难以使REM及Ca的氧/硫化物的个数增加。另外，由于TiN固溶掉，所以仅通过铁素体相变而提高超大线能量焊接HAZ的韧性具有限度。此外，REM及Ca的氧/硫化物或在TiN上析出BN的粗大的微米尺寸的复合析出物有时在一 20°C下的超大线能量HAZ中作为发生脆性断裂本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种焊接用钢材，其特征在于，以质量%计含有：C：0.05%以上且低于0.12%、Mn：1.40%～1.80%、S：0.0020%～0.0080%、Al：0.020%～0.070%、Ti：0.004%～0.012%、B：0.0005%～0.0020%、Mg：0.0015%～0.0030%、N：0.0020%～0.0050%、O：0.0007%～0.0020%，将以下元素限制为：Si：低于0.10%、Ca：0.0005%以下、REM：0.0005%以下、P：0.01%以下、Cu：1.0%以下、Ni：1.5%以下、Cr：0.6%以下、Mo：0.4%以下、Nb：0.02%以下、V：0.06%以下，剩余部分包含Fe及不可避免的杂质；用下述式1表示的焊接裂纹敏感性指数即Pcm值为0.16%～0.23%；用下述式2表示的淬透性指数即DI值为0.70～2.30；每1平方毫米含有1.0×104～3.0×105个的粒径为0.015μm～0.2μm的含有Mg及Mn的硫化物；在所述含有Mg及Mn的硫化物中，Mg在Mg和Mn的合计量中所占的比例以原子%计为70%～90%。Pcm＝[C]＋[Si]/30＋[Mn]/20＋[Cu]/20＋[Ni]/60＋[Cr]/20＋[Mo]/15＋[V]/10＋5×[B] 式1DI＝0.367×（[C]1/2）×（1＋0.7×[Si]）×（1＋3.33×[Mn]）×（1＋0.35×[Cu]）×（1＋0.36×[Ni]）×（1＋2.16×[Cr]）×（1＋3.0×[Mo]）×（1＋1.75×[V]）×（1＋1.77×[Al]） 式2其中，[C]、[Si]、[Mn]、[Cu]、[Ni]、[Cr]、[Mo]、[V]、[Al]、[B]分别表示C、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、V、Al、B的以质量%表示的含量。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种 焊接用钢材，其特征在于，以质量％计含有: C:0.05%以上且低于0.12%、Mn:1.40% ~1.80%、S:0.0020% ~0.0080%、Al:0.020% ~0.070%、T1:0.004% ~0.012%、B:0.0005% ~0.0020%、Mg:0.0015% ~0.0030%、N:0.0020% ~0.0050%、O:0.0007% ~0.0020%, 将以下元素限制为:S1:低于 0.10%、Ca:0.0005% 以下、REM:0.0005% 以下、P:0.01% 以下、Cu:1.0% 以下、N1:1.5% 以下、Cr:0.6% 以下、Mo:0.4% 以下、Nb:0.02% 以下、V:0.06% 以下， 剩余部分包含Fe及不可避免的杂质； 用下述式I表示的焊接裂纹敏感性指数即Pcm值为0.16%~0.23% ； 用下述式2表示的淬透性指数即DI值为0.70~2.30 ; 每I平方毫米含有1.0 X IO4~3.0 X IO5个的粒径为0.015 μ m~0.2 μ m的含有Mg及Mn的硫化物； 在所述含有Mg及Mn的硫化物中，Mg在Mg和Mn的合计量中所占的比例以原子％计为70% ~90%。Pcm = [C] + [Si]/...
【专利技术属性】
技术研发人员：星野学，中岛清孝，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。