本申请的目的在于提供用于低温贮藏罐等的实施线能量超过80kJ/cm的大线能量焊接时的、焊接热影响区在‑55℃下的低温韧性优良的大线能量焊接用钢材。本申请的大线能量焊接用钢材的特征在于，以质量％计，含有C：0.04～0.09％、Si：0.15～0.25％、Mn：1.40～2.00％、P：0.015％以下、S：0.0005～0.0040％、A1：0.030～0.080％、Ti：0.005～0.023％、B：0.0003～0.0020％、Ca：0.0005～0.0030％、N：0.0030～0.0060％、O：0.0040％以下，还含有Nb：0.005％以下以及Mo：0.005％以下，余量由Fe和不可避免的杂质构成。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】大线能量焊接用钢材
本专利技术涉及适合于在低温贮藏罐、造船、建筑等各种焊接结构物中使用的钢材的、实施线能量超过80kJ/cm的大线能量焊接时的焊接热影响区的低温韧性优良的大线能量焊接用钢材。
技术介绍
在低温贮藏罐、造船、建筑等领域中使用的钢材通常通过焊接接合而精加工成期望形状的结构物。对于这些结构物而言，从安全性的观点出发，要求所使用的钢材的母材韧性自不必说，还要求焊接部的韧性优良。例如，对于贮藏液化铵、液化丙烷气(LPG)的罐而言，在气体的液化温度以下的、约-55℃的低温下使用，因此，要求在这样的低温下具有良好的韧性。焊接时，通常以小线能量、多道次焊接进行施工，但从提高施工效率的观点出发，具有应用气电焊等大线能量、一道次焊接的强烈期望。但是已知，通常，如果焊接线能量增大，则焊接热影响区(HAZ)的组织粗大化，因此，焊接热影响区的韧性降低。作为改善低温贮藏罐用钢的低温韧性的方法，例如，专利文献1中公开了一种焊接性和低温韧性优良的低屈服比高张力钢，其使用含有Nb的成分的钢，并规定了岛状马氏体(MA)的百分率、尺寸等存在状态。另外，专利文献2中公开了一种焊缝部的低温韧性优良的钢板，其是具有由铁素体和铁素体以外的其它组织构成的显微组织的钢板，其中，上述其它组织中的平均碳浓度相对于钢板整体中的碳浓度设定为4倍以下。但是，这些现有技术并非设想了焊接时的线能量超过80kJ/cm的大线能量焊接，大线能量焊接时的焊接热影响区的低温韧性不充分。作为改善大线能量焊接时的焊接热影响区的韧性的方法，例如，利用由TiN的微细分散带来的抑制奥氏体晶粒的粗大化、作为铁素体相变核的作用的技术已实用化。另外，专利文献3中公开了使Ti的氧化物分散的技术。但是，在积极地利用TiN的现有技术中，存在如下问题：在加热至TiN熔化的温度范围的焊接热影响区，Ti所具有的上述作用消失，而且母材组织因固溶Ti以及固溶N而发生脆化从而使韧性显著降低。另外，在如专利文献3那样利用Ti氧化物的技术中，存在难以使氧化物均匀微细地分散的问题。与此相对，例如在专利文献4中公开了，为了提高大线能量焊接时的焊接热影响区的韧性，适当含有对于硫化物的形态控制而言所需的Ca，活用CaS。公开了如下技术：通过利用与氧化物相比在低温下发生晶析的CaS，能够使CaS微细地分散，在冷却中使以CaS为核析出的MnS、TiN、BN等铁素体相变生成核微细地分散，由此使焊接热影响区的组织为微细的铁素体珠光体的组织而实现高韧性化。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利4261765号专利文献2：日本专利4637516号专利文献3：日本特开昭57-51243号公报专利文献4：日本专利3546308号
技术实现思路
专利技术所要解决的问题但是，即使是专利文献4的技术，对于合金添加量添加较多的钢成分而言，在实施焊接线能量超过80kJ/cm的大线能量的焊接时，也有时在熔合线部组织中生成粗大的贝氏体、或者形成被称为岛状马氏体(MA)的硬质的脆化组织，在-55℃这样的低温下不能得到充分的韧性。本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供用于低温贮藏罐等的实施线能量超过80kJ/cm的大线能量焊接时的、焊接热影响区在-55℃下的低温韧性优良的大线能量焊接用钢材。用于解决问题的方法本专利技术人为了解决上述问题进行了深入研究，得出如下见解。1.实施大线能量焊接时，为了使焊接热影响区在-55℃这样的低温下得到优良的韧性，重要的是，抑制高温范围内的奥氏体晶粒的粗大化、并且抑制之后的冷却过程中粗大的贝氏体的生成而使晶粒内铁素体生成、以及减少岛状马氏体(MA)量。2.作为具体的成分设计方针，有效的是，为了抑制奥氏体晶粒的粗大化而确保期望的Ti、N量，为了抑制粗大贝氏体生成并且减少MA生成而将Nb、Mo限制为不添加或以不可避免的杂质的形式的混入，为了使晶粒内铁素体生成而适当控制Al、N、B、Ca、S、O量。本专利技术是基于上述见解进一步加以研究而完成的。即，本专利技术的主旨如下所述。[1]一种大线能量焊接用钢材，其特征在于，以质量％计含有C：0.04～0.09％、Si：0.15～0.25％、Mn：1.40～2.00％、P：0.015％以下、S：0.0005～0.0040％、Al：0.030～0.080％、Ti：0.005～0.023％、B：0.0003～0.0020％、Ca：0.0005～0.0030％、N：0.0030～0.0060％、O：0.0040％以下，还含有Nb：0.005％以下以及Mo：0.005％以下，余量由Fe和不可避免的杂质构成。[2]如[1]所述的大线能量焊接用钢材，其特征在于，以质量％计还含有选自Cu：0.5％以下、Ni：1.0％以下、Cr：0.5％以下中的一种以上。[3]如[1]或[2]所述的大线能量焊接用钢材，其特征在于，进一步满足下述(1)式。0＜{(Ca-(0.18+130×Ca)×O)/1.25}/S≤0.8…(1)其中，上述式中的Ca、O、S表示各成分的含量(质量％)。[4]如[1]～[3]中任一项所述的大线能量焊接用钢材，其特征在于，进一步满足下述(2)式。1.45≤Mn+0.4×(Cu+Ni)+Cr≤1.92…(2)其中，上述式中的Mn、Cu、Ni、Cr表示各成分的含量(质量％)，不含有时设为0。[5]如[1]～[4]中任一项所述的大线能量焊接用钢材，其特征在于，以质量％计还含有选自V：0.1％以下、W：0.1％以下中的一种以上。[6]如[1]～[5]中任一项所述的大线能量焊接用钢材，其特征在于，以质量％计还含有选自Mg：0.0005～0.0050％、Zr：0.001～0.020％、REM：0.001～0.020％中的一种以上。[7]如[1]～[6]中任一项所述的大线能量焊接用钢材，其特征在于，在实施焊接线能量为80～300kJ/cm的大线能量焊接时的熔合线附近的热影响区组织中，原始γ晶粒内的平均结晶粒径为10μm以下。专利技术效果根据本专利技术，可以廉价地得到即使实施80～300kJ/cm的大线能量焊接焊接热影响区的强度和低温韧性也优良的钢材。因此，本专利技术的钢材适合用于通过气电焊、埋弧焊、电渣焊等大线能量焊接施工的低温贮藏罐、船舶、大型钢结构物。具体实施方式以下，对本专利技术的具体实施方式进行说明。首先，对本专利技术中限定化学成分的意义进行说明。需要说明的是，在本专利技术中，与化学成分有关的％标示均是指质量％。C：0.04～0.09％为了得到所需的强度，必须含有0.04％以上的C。但是，含有超过0.09％时，焊接热影响区的韧性降低，因此，将上限设定为0.09％。下限优选为0.045％以上。上限优选为小于0.08％。Si：0.15～0.25％Si是钢中必须含有的元素，为了钢的高强度化，设定为添加0.15％以上。另一方面，含有超过0.25％时，在大线能量焊接热影响区中大量生成岛状马氏体，使韧性劣化。因此，将其上限设定为0.25％。钢中的Si量优选为0.22％以下、进一步优选为0.20％以下。Mn：1.40～2.00％为了确保母材的强度，Mn需要为1.40％以上，超过2.00％时，使焊接部的韧性劣化。因此，Mn的范围设定为1.40～2.00％。下限优选为1.40％以上。上限优选为1.60％。P：0.015％以本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大线能量焊接用钢材，其特征在于，以质量％计，含有C：0.04～0.09％、Si：0.15～0.25％、Mn：1.40～2.00％、P：0.015％以下、S：0.0005～0.0040％、Al：0.030～0.080％、Ti：0.005～0.023％、B：0.0003～0.0020％、Ca：0.0005～0.0030％、N：0.0030～0.0060％、O：0.0040％以下，还含有Nb：0.005％以下以及Mo：0.005％以下，余量由Fe和不可避免的杂质构成。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.03 JP 2016-0185721.一种大线能量焊接用钢材，其特征在于，以质量％计，含有C：0.04～0.09％、Si：0.15～0.25％、Mn：1.40～2.00％、P：0.015％以下、S：0.0005～0.0040％、Al：0.030～0.080％、Ti：0.005～0.023％、B：0.0003～0.0020％、Ca：0.0005～0.0030％、N：0.0030～0.0060％、O：0.0040％以下，还含有Nb：0.005％以下以及Mo：0.005％以下，余量由Fe和不可避免的杂质构成。2.如权利要求1所述的大线能量焊接用钢材，其特征在于，以质量％计还含有选自Cu：0.5％以下、Ni：1.0％以下、Cr：0.5％以下中的一种以上。3.如权利要求1或2所述的大线能量焊接用钢材，其特征在于，进一步满足下述(1)式，0＜{(Ca-(0.18+130×Ca)×...
【专利技术属性】
技术研发人员：田路勇树，大森章夫，中岛孝一，荒尾亮，一宫克行，长谷和邦，
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
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