厚钢板及其制造方法技术

一种厚钢板，其含有C：0.02～0.10质量％、Mn：1.0～2.0质量％、Nb：高于0质量％并在0.05质量％以下、Ti：高于0质量％并在0.05质量％以下、Al：0.01～0.06质量％、Si：0.1～0.6质量％、和Cu：0.1～0.6质量％，Si和Cu的合计为0.3质量％以上，余量是铁和不可避免的杂质，其中，加工铁素体分率以面积率计为50％以上，晶粒的有效晶粒直径为30μm以下，马氏体－奥氏体混合相以面积率计为5％以下，由X射线衍射测量的位错密度ρ的值为1.0×10

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】厚钢板及其制造方法
本专利技术涉及厚钢板及其制造方法。
技术介绍
船舶、建筑物、桥梁和建筑机械等的大型结构物中，结构物的大型化推进，另一方面，从破损发生时的损害的量级出发，对于其结构构件要求更高的可靠性。大型结构物的破损原因，历来所知其大部分是疲劳断裂，虽然各种各样的抗疲劳断裂技术被开发，但截止目前，因疲劳断裂而至破损的事例并不少。一般来说，在大型结构物易发生疲劳损伤的部位，通过采取以下措施能够防止疲劳断裂，即，将该部位变更为难以发生应力集中的形状，或在该部位使用高强度钢板等。但是，钢板的强度过高时，存在加工性降低而制造成本增加这样的问题。因此，需要一种不仅使钢板高强度化，而且使疲劳特性自身也提高的技术。通常钢板的疲劳强度，特别是疲劳极限，已知与抗拉强度成正比，因此用疲劳极限除以抗拉强度的疲劳极限比高的钢板，可以说是疲劳特性优异的钢板。至今为止，为了提高疲劳特性而进行了大量的研究，例如在非专利文献1中，揭示出对疲劳强度造成各种影响的因素的效果，虽然借助固溶强化、析出强化、晶粒微细化和第二相强化使疲劳特性提高，但是在位错强化中，因为伴有可动位错的增加，所以认为难以取得疲劳特性的提高。疲劳断裂的过程，能够分为(1)施加重复载荷直至龟裂发生的过程；(2)发生的龟裂进展而直至达到破断的过程。先前指出的疲劳特性的提高因素之中，认为在上述(1)的过程中抑制位错的积累是有效的，固溶强化、析出强化和晶粒微细化等是有效的。另一方面，在上述(2)的过程中，因为妨碍龟裂的进展是有效的，所以认为晶粒微细化和第二相强化是有效的。另外，在非专利文献2中，利用位错等使铁素体－珠光体热轧钢板强化，并研究有疲劳强度与强化机制的关系。专利文献1中公开的是，通过提高淬火性的合金添加，和利用加速冷却使金属组织成为微细的铁素体贝氏体的混合组织，从而降低龟裂进展速度。由此，认为能够得到龟裂发生后的疲劳寿命长寿命化，并相比以往而言疲劳特性更优异的钢板。另外，在专利文献2中提出，使碳化物在铁素体组织中析出，从而提高疲劳强度。【现有技术文献】【非专利文献】【非专利文献1】阿部等，“铁与钢”第70年(1984)第10号1459－1466页【非专利文献2】栗田等，“铁与钢”第80卷(1994)第1号66－71页【专利文献】【专利文献1】日本特开2011－195944号公报【专利文献2】日本特开2009－084643号公报【专利文献3】日本特开2016－855号公报但是，在专利文献1中，对于龟裂发生前的疲劳寿命没有丝毫考虑。另外，专利文献2因为以薄钢板为对象，所以对于满足韧性等大型结构物所需要的其他的特性未予以任何考虑，关于龟裂发生后的疲劳特性也没有记述。如专利文献3所示，虽然找到了一种使龟裂发生前的疲劳寿命和龟裂发生后的疲劳寿命一起长寿命化的钢材，但是为了得到微细的组织而在轧制后的冷却中利用加速冷却，通过精确地控制冷却速度来实现，因此在实际的制造工序中，难以对长而大的厚钢板从头至尾严密地进行管理，根据钢板的位置不同，特性有可能发生偏差，使生产率降低。另一方面，若不利用加速冷却，则难以确保微细的金属组织，而成为粗大的铁素体·珠光体组织，难以确保静态强度，与此同时，疲劳强度也有可能降低。作为不利用加速冷却而确保静态强度的方法，已知有被称为二相域轧制的制造方法。这是一种在轧制工序，在铁素体相变发生的Ar3温度以下施加由轧制所进行的加工，从而向铁素体相中导入位错，通过位错强化而使静态强度提高的方法。在本方法中报告，因为轧制后不需要实施加速冷却，所以能够减少因冷却速度不同造成的特性的偏差，能够使生产率提高。但是，如非专利文献1和非专利文献2所述那样，由位错强化对疲劳强度提高的帮助小，使前述的疲劳极限比降低。
技术实现思路
本专利技术的实施方式，鉴于上述这样的情况而做，其主要目的在于，提供一种强度和疲劳特性优异的厚钢板及其制造方法。本专利技术的实施方式的厚钢板，含有C：0.02～0.10质量％、Mn：1.0～2.0质量％、Nb：高于0质量％并在0.05质量％以下、Ti：高于0质量％并在0.05质量％以下、Al：0.01～0.06质量％、Si：0.1～0.6质量％、和Cu：0.1～0.6质量％，并且Si和Cu的合计为0.3质量％以上，余量是铁和不可避免的杂质，其中，加工铁素体分率以面积率计为50％以上，晶粒的有效晶粒直径为30μm以下，马氏体－奥氏体混合相以面积率计不5％以下，以X射线衍射测量的位错密度ρ的值为1.0×1014m－2以上且2.5×1015m－2以下。在本专利技术的实施方式的厚钢板中，轧制方向的表面残余应力可以是50MPa以上的压缩残余应力。本专利技术的实施方式的厚钢板可以含有Ni：高于0质量％并在0.6质量％以下，并满足下述(1)式。[Ni]/[Cu]＜1.2(1)在此，[Ni]是Ni的含量(重量％)，[Cu]是Cu的含量(重量％)。本专利技术的实施方式的厚钢板也可以含有B：高于0质量％并在0.005质量％以下。本专利技术的实施方式的厚钢板可以含有从V：高于0质量％并在0.5质量％以下、Cr：高于0质量％并在1.0质量％以下和Mo：高于0质量％并在0.5质量％以下所构成的群中选择的一种以上。本专利技术的实施方式的厚钢板的制造方法，包括如下工序：制造钢片的工序，所述钢片含有C：0.02～0.10质量％、Mn：1.0～2.0质量％、Nb：高于0质量％并在0.05质量％以下、Ti：高于0质量％并在0.05质量％以下、Al：0.01～0.06质量％、Si：0.1～0.6质量％、和Cu：0.1～0.6质量％，并且Si和Cu的合计为0.3质量％以上，余量是铁和不可避免的杂质；以及对于所述钢片，以如下条件进行热轧的工序，所述条件为：热轧工序中的累积压下率：70％以上且98％以下；未再结晶累积压下率：20％以上且90％以下；二相域压下率：在Ar3～650℃的温度域，压下率高于0％并在50％以下终轧结束温度：650℃以上。所述二相域压下时的每一道次的压下率可以高于0％并低于30％。所述钢片中，可以含有Ni：高于0质量％且0.6质量％以下，并满足下述(1)式。[Ni]/[Cu]＜1.2(1)在此，[Ni]是Ni的含量(重量％)，[Cu]是Cu的含量(重量％)。所述钢片中，可以含有B：高于0质量％并在0.005质量％以下。所述钢片中，可以含有从V：高于0质量％并在0.5质量％以下，Cr：高于0质量％并在1.0质量％以下和Mo：高于0质量％并在0.5质量％以下所构成的群中选择的一种以上。根据本专利技术的实施方式，可提供强度和疲劳特性优异的厚钢板及其制造方法。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式的钢板的概略说明图。图2是表示用于截取疲劳试验片的疲劳特性的测量的试验片的概略说明图。图3是表示用于总厚度疲劳试验片的疲劳特性测量的试验片的概略说明图。具体实施方式本专利技术者们为了解决上述课题而进行了锐意研究，其结果是，通过恰当控制Si和Cu等的抑制位错的晶胞化的元素含量，此外再通过恰当控制二相域轧制条件，从而实现厚钢板的强度和疲劳特性的提高。关于直至达到疲劳断裂的总寿命，对于截至龟裂发生的前段寿命，和从龟裂发生后至达到破断的后段寿命的比率进行调査，其结果判明，直至达到疲劳断裂的总寿命之中，截至龟裂发生的前段寿命约占本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种厚钢板，其含有C：0.02～0.10质量％、Mn：1.0～2.0质量％、Nb：高于0质量％并在0.05质量％以下、Ti：高于0质量％并在0.05质量％以下、Al：0.01～0.06质量％、Si：0.1～0.6质量％、和Cu：0.1～0.6质量％，并且Si和Cu的合计为0.3质量％以上，余量是铁和不可避免的杂质，其中，加工铁素体分率以面积率计为50％以上，晶粒的有效晶粒直径为30μm以下，马氏体－奥氏体混合相以面积率计为5％以下，由X射线衍射测量的位错密度ρ的值为1.0×1014m－2以上且2.5×1015m－2以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.19 JP 2016-161412;2017.05.29 JP 2017-105791.一种厚钢板，其含有C：0.02～0.10质量％、Mn：1.0～2.0质量％、Nb：高于0质量％并在0.05质量％以下、Ti：高于0质量％并在0.05质量％以下、Al：0.01～0.06质量％、Si：0.1～0.6质量％、和Cu：0.1～0.6质量％，并且Si和Cu的合计为0.3质量％以上，余量是铁和不可避免的杂质，其中，加工铁素体分率以面积率计为50％以上，晶粒的有效晶粒直径为30μm以下，马氏体－奥氏体混合相以面积率计为5％以下，由X射线衍射测量的位错密度ρ的值为1.0×1014m－2以上且2.5×1015m－2以下。2.根据权利要求1所述的厚钢板，其中，轧制方向的表面残余应力是50MPa以上的压缩残余应力。3.根据权利要求1所述的厚钢板，其中，含有Ni：高于0质量％并在0.6质量％以下，并满足下述(1)式，[Ni]/[Cu]＜1.2(1)在此，[Ni]是Ni以重量％计的含量，[Cu]是Cu以重量％计的含量。4.根据权利要求2所述的厚钢板，其中，含有Ni：高于0质量％并在0.6质量％以下，并满足下述(1)式，[Ni]/[Cu]＜1.2(1)在此，[Ni]是Ni以重量％计的含量，[Cu]是Cu以重量％计的含量。5.根据权利要求1～4中任一项所述的厚钢板，其中，含有以下的(a)和(b)中的任意一个以上：(a)B：高于0质量％并在0.005质量％以下；(b)从V：高于0质量％并在0.5质量％以下，Cr：高于0质量％并在1.0质量％以下和Mo：高于0质量％并在0.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：杉谷和哉，三大寺悠介，杵渊雅男，山口彻雄，东南智之，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：发明
国别省市：日本,JP