耐应变时效特性优良的低屈服比高强度钢板及其制造方法以及使用该钢板的高强度焊接钢管技术

本发明专利技术提供API 5L X70级以下的低屈服比高强度钢板及其制造方法以及使用该钢板的高强度焊接钢管。本发明专利技术的低屈服比高强度钢板的特征在于，使其成分组成为规定的成分组成，使其金属组织为贝氏体与岛状马氏体的双相组织，所述岛状马氏体的面积百分率为3～15％且圆当量直径为3.0μm以下，余量为所述贝氏体，板厚方向的硬度的偏差为ΔHV30以下，板宽方向的硬度的偏差为ΔHV30以下，钢板表层部的最高硬度为HV230以下，所述钢板在使用GOST标准中规定的形状的试验片的全厚度拉伸试验中的屈服比为85％以下、伸长率为22％以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】耐应变时效特性优良的低屈服比高强度钢板及其制造方法以及使用该钢板的高强度焊接钢管
本专利技术涉及主要适合在管线管领域中使用的具有低屈服比、高强度和高韧性的钢板及其制造方法以及高强度钢管。特别是涉及耐应变时效特性优良的具有低屈服比、高强度和高韧性的钢板及其制造方法、以及以该钢板作为原材的耐压曲性能和伸长率特性优良的高强度焊接钢管。
技术介绍
近年来，对于焊接结构用钢材而言，除了要求高强度、高韧性之外，从抗震性的观点出发，还要求低屈服比化、高均匀伸长率。通常已知通过使钢材的金属组织形成在作为软质相的铁素体(以下，有时称为α)中适度分散有贝氏体(以下，有时称为β)、马氏体(以下，有时称为M)等硬质相的组织，能够实现钢材的低屈服比化及高均匀伸长率化。作为得到如上所述的在软质相中适度分散有硬质相的组织的制造方法，有专利文献1中记载的方法。即，在专利文献1中公开了在淬火(以下，有时称为Q)与回火(以下，有时称为T)的中间实施从铁素体与奥氏体(以下，有时称为γ)的双相区开始的淬火(以下，有时称为Q’)的热处理方法。在专利文献2中，作为不增加制造工序的方法，公开了在Ar3相变点以上结束轧制后延缓加速冷却的开始直到钢材的温度达到生成铁素体的Ar3相变点以下的方法。作为如专利文献1、专利文献2中所公开的没有进行复杂的热处理而实现低屈服比化的技术，在专利文献3中公开了如下方法：在Ar3相变点以上结束钢材的轧制，通过控制之后的加速冷却速度和冷却停止温度，形成针状铁素体(acicularferrite)与马氏体的双相组织，实现低屈服比化。另外，在专利文献4中，作为不使钢材的合金元素的添加量大幅增加而实现低屈服比以及优良的焊接热影响部韧性的技术，公开了在控制Ti/N、Ca-O-S平衡的同时形成铁素体、贝氏体和岛状马氏体(以下，有时称为MA)的三相组织的方法。另外，在专利文献5中公开了通过添加Cu、Ni、Mo等合金元素而实现低屈服比及高均匀伸长率性能的技术。另一方面，对于用于管线管的UOE钢管和缝焊钢管这样的焊接钢管而言，将钢板冷成形为管状并焊接对接部后，通常从防腐蚀等的观点出发，对钢管外表面实施聚乙烯涂布、粉体环氧涂布这样的涂布处理。因此，由于制管时的加工应变和涂布处理时的加热而产生应变时效，屈服应力升高，存在钢管的屈服比大于钢板的屈服比的问题。针对这样的问题，例如，在专利文献6和7中公开了有效利用含有Ti和Mo的复合碳化物的微细析出物或者含有Ti、Nb、V中的任意两种以上的复合碳化物的微细析出物的、耐应变时效特性优良的具有低屈服比、高强度和高韧性的钢管及其制造方法。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开昭55-97425号公报专利文献2：日本特开昭55-41927号公报专利文献3：日本特开平1-176027号公报专利文献4：日本专利4066905号公报专利文献5：日本特开2008-248328号公报专利文献6：日本特开2005-60839号公报专利文献7：日本特开2005-60840号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题专利文献1中记载的热处理方法中，通过适当选择双相区淬火温度，能够实现低屈服比化，但由于热处理工序数增加，因此存在导致生产率降低、制造成本增加的问题。另外，专利文献2中记载的技术中，需要在从轧制结束到加速冷却开始的温度范围内以自然冷却程度的冷却速度进行冷却，因此存在生产率极端降低的问题。另外，专利文献3中记载的技术中，如其实施例所示，为了形成拉伸强度为490N/mm2(50kg/mm2)以上的钢材，设定为提高了钢材的碳含量或者增加了其他合金元素的添加量的成分组成，因此，不仅导致原材成本升高，而且焊接热影响部(HAZ)的韧性的劣化成为问题。另外，专利文献4中记载的技术中，对于在用于管线管等的情况下所要求的均匀伸长率性能，显微组织的影响等未必明确。另外，仅在-10℃下实施了母材的低温韧性的评价，是否能够适用于要求更低温度下的韧性的新用途还不明确。专利文献5中记载的技术中，由于需要设定为增加了合金元素的添加量的成分组成，因此，不仅导致原材成本升高，而且焊接热影响部的韧性的劣化成为问题。另外，仅在-10℃下实施了母材及焊接热影响部的低温韧性的评价。专利文献6或7中记载的技术中，虽然耐应变时效特性得到改善，但仅在-10℃下实施了母材及焊接热影响部的低温韧性的评价。另外，专利文献1～7中铁素体相是必须的，但铁素体相会导致拉伸强度的降低。因此，在高强度化至以API标准计为X60以上的情况下，需要添加合金元素，有可能导致合金成本的升高、低温韧性的降低。因此，本专利技术的目的在于解决上述现有技术的问题，提供能够以高制造效率制造的、API5LX70级以下的耐应变时效特性优良的具有低屈服比、高强度和高韧性的钢板及其制造方法以及使用该钢板的高强度焊接钢管。用于解决问题的方法本专利技术人为了解决上述问题，对钢板的制造方法、特别是控制轧制以及控制轧制后的加速冷却和之后的再加热的制造工艺进行了深入的研究。结果，本专利技术人发现，通过控制轧制条件使钢板表层部的贝氏体软质化，具有能够在不会大幅降低强度的情况下得到高变形性能和高伸长率特性的可能性，从而得到了以下的见解。(a)在加速冷却过程中钢板发生贝氏体相变的过程中，即在存在未相变奥氏体(non-transformedaustenite)的温度范围内停止加速冷却，然后，从高于贝氏体相变的结束温度(以下称为Bf点)的温度开始进行再加热，使钢板的金属组织成为在贝氏体相中均匀地生成有硬质的岛状马氏体(以下称为MA)的组织，由此能够实现低屈服比化。(b)通过在钢成分中适量添加作为奥氏体稳定化元素的Mn，未相变奥氏体变得稳定，因此，即使不大量添加Cu、Ni、Mo等淬透性提高元素，也能够生成硬质的MA。(c)通过在奥氏体未再结晶温度范围的900℃以下施加累积轧制率为50％以上的轧制，能够使MA均匀且微细地分散，从而能够在保持低屈服比的同时提高均匀伸长率。(d)进而，通过适当地控制上述(c)的奥氏体未再结晶温度范围内的轧制条件、和上述(a)的再加热条件这两者，能够控制MA的形状，即，能够将MA的大小以圆当量直径(equivalentcirclediameter)的平均值计微细化至3.0μm以下。其结果，即使经受对于现有钢而言由于时效而产生屈服比的劣化等的热历程，MA的分解也少，在时效后也能够保持期望的组织形态及特性。(e)进而，通过以150℃/秒以下的冷却速度进行第一段冷却直至600℃以下，能够使表层部和背层部的贝氏体组织软质化。其结果，能够降低钢板表层和背层下的硬度，从而能够确保高伸长率特性。本专利技术是在上述见解的基础上进一步进行研究而完成的，本专利技术的主旨如下。[1]一种低屈服比高强度钢板，其特征在于，成分组成为：以质量％计含有C：0.03～0.08％、Si：0.01～1.0％、Mn：1.2～3.0％、P：0.015％以下、S：0.005％以下、Al：0.08％以下、Nb：0.005～0.07％、Ti：0.005～0.025％、N：0.010％以下、O：0.005％以下，且余量由Fe和不可避免的杂质构成，金属组织为贝氏体与岛状马氏体的双相组织，所述岛状马氏体的面积百分率为3～15％且圆当量直径为3.0μm以下，余本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低屈服比高强度钢板，其特征在于，成分组成为：以质量％计含有C：0.03～0.08％、Si：0.01～1.0％、Mn：1.2～3.0％、P：0.015％以下、S：0.005％以下、Al：0.08％以下、Nb：0.005～0.07％、Ti：0.005～0.025％、N：0.010％以下、O：0.005％以下，且余量由Fe和不可避免的杂质构成，金属组织为贝氏体与岛状马氏体的双相组织，所述岛状马氏体的面积百分率为3～15％且圆当量直径为3.0μm以下，余量为所述贝氏体，板厚方向的硬度的偏差以维氏硬度计为ΔHV30以下，板宽方向的硬度的偏差以维氏硬度计为ΔHV30以下，钢板表层部的最高硬度以维氏硬度计为HV230以下，所述钢板在使用GOST标准中规定的形状的试验片的全厚度拉伸试验中的屈服比为85％以下、伸长率为22％以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.29 JP 2012-0756671.一种低屈服比高强度钢板，其特征在于，成分组成为：以质量％计含有C：0.03～0.08％、Si：0.01～1.0％、Mn：1.2～3.0％、P：0.015％以下、S：0.005％以下、Al：0.08％以下、Nb：0.005～0.07％、Ti：0.005～0.025％、N：0.010％以下、O：0.005％以下，且余量由Fe和不可避免的杂质构成，金属组织为贝氏体与岛状马氏体的双相组织，所述岛状马氏体的面积百分率为3～15％且圆当量直径为3.0μm以下，余量为所述贝氏体，板厚方向的硬度的偏差以维氏硬度计为ΔHV30以下，板宽方向的硬度的偏差以维氏硬度计为ΔHV30以下，钢板表层部的最高硬度以维氏硬度计为HV230以下，所述钢板在使用GOST标准中规定的形状的试验片的全厚度拉伸试验中的屈服比为85％以下、伸长率为22％以上。2.如权利要求1所述的低屈服比高强度钢板，其特征在于，成分组成为：以质量％计还含有选自Cu：0.5％以下、Ni：1％以下、Cr：...

【专利技术属性】
技术研发人员：岛村纯二，西村公宏，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP