高强度厚钢板及其制造方法技术

本发明专利技术提供即使在板厚超过50mm的情况下也具有优良的脆性裂纹传播停止特性、并且能够利用工业上极其简单的工艺制造的高强度厚钢板。一种高强度厚钢板，其具有以质量％计含有C：0.03～0.20％、Si：0.03～0.5％、Mn：0.5～2.2％、P：0.02％以下、S：0.01％以下、Ti：0.005～0.03％、Al：0.005～0.080％以及N：0.0050％以下、余量由Fe和不可避免的杂质构成、并且下述(1)式所定义的Ceq满足下述(2)式的条件的成分组成，而且具有板厚1/2位置的{113}

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高强度厚钢板及其制造方法
本专利技术涉及高强度厚钢板，特别是涉及可在船舶、海洋结构物、低温贮藏罐、建筑/土木结构物等大型结构物中使用的脆性裂纹传播停止特性优良的高强度厚钢板。另外，本专利技术涉及上述高强度厚钢板的制造方法。
技术介绍
对于船舶、海洋结构物、低温贮藏罐、建筑/土木结构物等大型结构物而言，伴随脆性断裂的事故发生时，对社会经济、环境等的影响大。因此，通常要求提高安全性，对于所使用的钢材，以高水准要求使用温度下的韧性、脆性裂纹传播停止特性。集装箱船、散装货船等船舶在其结构上将高强度的厚壁材料用于船体外板，最近，随着船体的大型化，正在进一步发展高强度化以及厚壁化。通常，钢板的脆性裂纹传播停止特性具有越是高强度或越是厚壁材料则越变差的倾向，因此，对脆性裂纹传播停止特性的要求也进一步提高。作为提高钢材的脆性裂纹传播停止特性的方法，已知有使钢中的Ni含量增加的方法。例如，在液化天然气(LNG)的贮藏罐中，以商业规模使用9％Ni钢。但是，钢中Ni量的增加导致制造成本的大幅升高，因此，难以将上述9％Ni钢用于LNG储罐以外的用途。另一方面，在没有达到LNG这样的极低温的、例如船舶或管线管等用途中，使用板厚小于50mm的较薄的钢材。对于这样的薄的钢材而言，通过TMCP(Thermo-MechanicalControlProcess，热机械控制工艺)法实现细粒化而使低温韧性提高，能够实现优良的脆性裂纹传播停止特性。另外，为了在不使合金成本升高的情况下使脆性裂纹传播停止特性提高，从各种观点出发提出了对钢的组织、织构进行控制的方法。例如，在专利文献1中提出了，为了使脆性裂纹传播停止特性提高而将表层部的组织超微细化的钢材。通过将脆性裂纹传播时在钢材表层部产生的剪切唇(塑性变形区域)中的晶粒微细化，传播的脆性裂纹所具有的传播能量被吸收，其结果是脆性裂纹传播停止特性提高。在专利文献2中提出了，为了使具有铁素体-珠光体主体的显微组织的钢材的脆性裂纹传播停止特性提高，对钢板表层中的铁素体粒径、铁素体晶粒的长径比以及铁素体粒径的标准偏差进行控制。在专利文献3中提出了一种钢板，其中，通过将铁素体晶粒微细化、并且对铁素体晶粒内形成的亚晶粒进行控制，使脆性裂纹传播停止特性提高。另外，还已知有如下方法：在控制轧制中，对相变后的铁素体施加轧制而使织构发达，由此使脆性裂纹传播停止特性提高。在该方法中，在钢材的断裂面上沿着与板面平行的方向产生分离，脆性裂纹前端的应力被缓和，由此提高对脆性断裂的阻力。例如，在专利文献4中记载了：通过控制轧制使(110)面X射线强度比为2以上、并且使等效圆直径20um以上的粗大晶粒的面积率为10％以下，使耐脆性断裂特性提高。在专利文献5中提出了一种接头部的脆性裂纹传播停止特性优良的焊接结构用钢，其中，板厚内部的轧制面中的(100)面的X射线面强度比为1.5以上。对于上述焊接结构用钢而言，如上所述使织构发达，由此，在应力负荷方向与裂纹传播方向之间产生偏移，其结果是脆性裂纹传播停止特性提高。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特公平7-100814号公报专利文献2：日本特开2002-256375号公报专利文献3：日本专利第3467767号公报专利文献4：日本专利第3548349号公报专利文献5：日本专利第2659661号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题但是，为了得到专利文献1、2中所记载的钢材，需要通过在将钢材表层部暂时冷却后进行回热、并且在上述回热中实施加工来控制组织。因此，实际生产规模下，控制并不容易，对轧制、冷却设备的负荷大。另外，如上所述的现有技术均是以板厚约50mm的钢板作为对象，应用于板厚约70mm的厚壁材料的情况下，能否得到所需特性并不清楚。特别是对于船体结构而言所需的板厚方向的裂纹传播特性，也不清楚。本专利技术的目的在于提供一种高强度厚钢板，其有效地解决了上述问题，在板厚超过50mm的情况下也具有优良的脆性裂纹传播停止特性、并且能够利用工业上极其简单的工艺进行制造。另外，本专利技术的目的在于提供一种高强度厚钢板的制造方法，其能够利用工业上简单的工艺稳定地制造上述高强度厚钢板。用于解决问题的方法为了解决上述问题，本专利技术人对具有优良的脆性裂纹传播停止特性的高强度厚钢板以及稳定地得到该钢板的制造方法反复进行了深入研究，结果得出如下见解。(1)在奥氏体区完成轧制的情况下，轧制时的温度越是低温，则可以得到越高的韧性值和织构。但是，对于板厚超过50mm的厚钢板而言，将轧制温度降低至相变点附近时，如图1所示钢板的表面与板厚中央部的温度差增大，因此，表层部相变为铁素体组织，该铁素体被轧制而表层部的韧性变差。(2)为了抑制表层部的铁素体生成而需要提高轧制温度，但是，如果提高轧制温度，则不能使板厚中心的轧制温度足够低。(3)板厚中心部的轧制温度不足够低时，存在如下情况：板厚中心部的结晶粒径变得粗大而韧性变得不充分、有利于裂纹传播停止特性的织构的集中度变得不充分。为了解决上述问题进一步反复进行研究，结果发现，通过在轧制的中途对钢板的表面和背面进行加热，如图2所示能够减小板厚方向的温度差，能够在比目前更低的温度下稳定地进行轧制。由此，在与目前相同程度的条件下进行热轧的情况下，可以得到更高的脆性裂纹传播停止特性。另外，与目前相比能够缓和为了得到相同程度的脆性裂纹传播停止特性而所需的轧制条件。并且发现，通过使用上述工艺对板厚1/2位置以及钢板表面的{113}＜110＞取向强度进行控制，可以具有优良的母材韧性、并且得到极其优良的脆性裂纹传播停止特性。基于上述见解进行研究，从而完成了本专利技术。即，本专利技术的主旨构成如下所述。1.一种高强度厚钢板，其具有以质量％计含有C：0.03～0.20％、Si：0.03～0.5％、Mn：0.5～2.2％、P：0.02％以下、S：0.01％以下、Ti：0.005～0.03％、Al：0.005～0.080％以及N：0.0050％以下、余量由Fe和不可避免的杂质构成、并且下述(1)式所定义的Ceq满足下述(2)式的条件的成分组成，而且具有板厚1/2位置的{113}＜110＞取向强度为4.0以上、钢板表面的{113}＜110＞取向强度为1.7以上的织构，Ceq＝[C]+[Mn]/6+[Cu]/15+[Ni]/15+[Cr]/5+[Mo]/5+[V]/5…(1)Ceq≥0.40…(2)其中，上述(1)式中的括号表示上述高强度厚钢板中的该括号内的元素的含量(质量％)，不含有该元素的情况下设为0。2.如上述1所述的高强度厚钢板，其中，板厚为50～100mm，Kca(-10℃)为7000N/mm3/2以上，板厚1/4位置的vE(-40℃)为250J以上，并且板厚1/4位置的拉伸强度TS为570MPa以上。3.如上述1或2所述的高强度厚钢板，其中，板厚1/2位置的组织中贝氏体所占的面积百分率为85％以上。4.如上述1～3中任一项所述的高强度厚钢板，其中，上述成分组成以质量％计还含有选自由Nb：0.005～0.05％、Cu：0.01～0.5％、Ni：0.01～1.5％以及Cr：0.01～0.5％组成的组中的一种或两种以上。5.如上述1～4中任一项所述的高强度厚钢板，其中，上述成分组成以质量％计还含有选自由Mo：0.0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度厚钢板，其具有以质量％计含有C：0.03～0.20％、Si：0.03～0.5％、Mn：0.5～2.2％、P：0.02％以下、S：0.01％以下、Ti：0.005～0.03％、Al：0.005～0.080％以及N：0.0050％以下、余量由Fe和不可避免的杂质构成、并且下述(1)式所定义的Ceq满足下述(2)式的条件的成分组成，而且具有板厚1/2位置的{113}

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.09 JP 2016-1567221.一种高强度厚钢板，其具有以质量％计含有C：0.03～0.20％、Si：0.03～0.5％、Mn：0.5～2.2％、P：0.02％以下、S：0.01％以下、Ti：0.005～0.03％、Al：0.005～0.080％以及N：0.0050％以下、余量由Fe和不可避免的杂质构成、并且下述(1)式所定义的Ceq满足下述(2)式的条件的成分组成，而且具有板厚1/2位置的{113}<110>取向强度为4.0以上、钢板表面的{113}<110>取向强度为1.7以上的织构，Ceq＝[C]+[Mn]/6+[Cu]/15+[Ni]/15+[Cr]/5+[Mo]/5+[V]/5…(1)Ceq≥0.40…(2)其中，上述(1)式中的括号表示所述高强度厚钢板中的该括号内的元素的含量(质量％)，不含有该元素的情况下设为0。2.如权利要求1所述的高强度厚钢板，其中，板厚为50～100mm，Kca(-10℃)为7000N/mm3/2以上，板厚1/4位置的vE(-40℃)为250J以上，并且板厚1/4位置的拉伸强度TS为570MPa以上。3.如权利要求1或2所述的高强度厚钢板，其中，板厚1/2位置的组织中贝氏体所占的面积百分率为85％以上。4.如权利要求1～3中任一项所述的高强度厚钢板，其中，所述成分组成以质量％计还含有选自由Nb：0.005～0.05％、Cu：0.01～0.5％、Ni：0.01～1.5％以及Cr：0.01～0.5％组成的组中的一种或两种以上。5.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹内佳子，田路勇树，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