钢板及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种即便受到塑性变形后也具有优异的脆性裂纹传播停止特性的钢板。上述钢板具有规定的成分组成和以铁素体为主体的组织，使该钢板的板厚1/2处的铁素体相的晶粒的10％以上为长径比2以上且短轴直径5μm以下，使该板厚1/2处的{100}＜011＞取向强度为5.5以上，使进一步赋予10％的应变后的上述钢板的Kca(－10℃)为6000N/mm

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】钢板及其制造方法
本专利技术涉及例如在船舶、海洋结构物、低温储罐、管路和建筑/土木结构物等大型结构中使用的脆性裂纹传播停止特性优异的钢板及其制造方法。特别是，上述结构物在因碰撞、大地震等而受到意外的大变形时以及之后也能够表现出优异的脆性裂纹传播停止特性的钢板及其制造方法。这里，脆性裂纹传播停止特性是指使脆性裂纹的传播停止的性能。
技术介绍
船舶、海洋结构物、低温储罐、管路和建筑/土木结构物等大型结构物伴随着脆性断裂的事故对经济、环境造成的影响很大。对这样的事故要求高度的安全性。因此，大多对这些结构物中使用的钢材要求低温韧性。最近，特别从即便结构物在因意外事故等产生裂纹的情况下也防止发生断裂的观点考虑，要求低温下的脆性裂纹传播停止特性、所谓的止裂性。在这样的背景下，在造船领域于2009年由日本海事协会发行“抗脆性裂纹设计指南”，还于2013年由国际船级社联合会在关于极厚钢板的应用的统一规则中公开了对高抗裂性钢的想法等，关注度不断提高。通常，结构物常常会受到很大的塑性变形，因此认为假设实际发生意外事故时，即便钢材因塑性变形而受到损伤时及其以后也需要具有规定的低温韧性。特别是近年来，船舶用的钢材受到塑性变形后也具有高的脆性裂纹传播停止特性、例如受到10％的塑性变形后在－10℃的破坏韧性值、即Kca(－10℃)为6000N/mm1.5以上的高破坏韧性值的要求不断增加。另外，根据阪神淡路大地震中的大型建筑结构物的脆性断裂的破损事故的经验，从即便结构物受到很大的力而产生塑性变形时也确保对反复发生的地震的余震应力或其后的结构物的继续使用的安全性的方面考虑，要求建筑结构用钢材受到塑性变形后具有充分的低温韧性。这样的高脆性裂纹传播停止特性即便在不经受塑性变形的轧制的状态下也不是容易实现的。另外，钢材受到塑性变形而加工硬化时通常其韧性会降低，可以说在塑性变形后的状态下，更难以实现优异的脆性裂纹传播停止特性。作为使钢材的低温韧性、特别是脆性裂纹传播停止特性提高的方法，以往，已知有增加Ni含量的方法，在液化天然气(LNG)的储罐中以商业规模使用9％Ni钢。但是，由于Ni含量的增加迫使成本大幅上升，因此难以将其用于除LNG储存罐以外的用途。另一方面，如LNG这样的不会达到极低温度的所谓的寒冷地区模式或日本的冬季模式的情况下，以往一直广泛使用组合了控制轧制和控制冷却的加工热处理方法、所谓的TMCP法(Thermo－MechanicalControlProcess)。该方法的特征在于：(1)通过重复进行奥氏体的再结晶来实现奥氏体的细粒化；(2)通过使奥氏体的低温未再结晶区域的轧制中的累积压下率变大，使奥氏体晶粒的展伸增大，导入许多变形带而在其后的铁素体相变时增加铁素体的成核位点来实现铁素体的细粒化；以及(3)通过轧制后的控制冷却中的γ/α转变比的调整来实现铁素体的细粒化和微细贝氏体组织的导入。TMCP法能够对船舶、管路中使用的钢板的板厚比较薄的钢材赋予极其优异的脆性裂纹传播停止特性。但是，钢材的板厚增加，例如为板厚超过40mm的钢材时，在脆性裂纹传播停止特性中仍留有改善的余地。另外，还已知有通过在控制轧制中对相变的铁素体施加压下使织构发达来实现脆性裂纹传播停止特性的提高的TMCP法。这是一种通过在钢材的断裂面上沿着与板厚方向平行的方向产生分离，缓和脆性裂纹前端的应力来提高对脆性断裂的阻力的方法。但是，钢材的板厚变厚时，难以充分发挥这样的TMCP法的效果。另外，在相变点以下施加过度的加工时，存在钢材的板厚方向的韧性变差的问题。另一方面，近年来，提出了在不使合金成本上升的情况下使钢材的表层部的组织超微细化的技术作为提高脆性裂纹传播停止特性的方法。例如，专利文献1中，着眼于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)对脆性裂纹传播停止特性的提高有效，公开了使剪切唇部分的晶粒微细化来吸收传播的脆性裂纹所具有的传播能量的方法。该方法中，将利用热轧后的控制冷却将表层部分冷却到Ar3相变点以下、然后停止控制冷却使表层部分复热到相变点以上的工序重复进行1次以上，通过在该期间对钢材施加压下力来产生反复相变或加工再结晶，在表层部分生成超微细的铁素体组织或贝氏体组织。另外，专利文献2中公开了如下内容：提高脆性裂纹传播停止特性的钢材的表层部的组织为平均圆当量直径3μm以下的微细铁素体晶粒或贝氏体组织，且该微细晶粒形成织构、晶粒扁平是有效的。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平4－141517号公报专利文献2：日本特开平5－271863号公报专利文献3：日本特开平8－225836号公报专利文献4：日本特开平8－253812号公报专利文献5：日本特开平11－256228号公报非专利文献非专利文献1：焊接学会论文集第15卷第1号148～154页(1997)
技术实现思路
但是，认为上述的专利文献1、2中公开的技术通过仅将钢材表层部暂时冷却后使其复热，且复热中进行加工而得到对脆性裂纹传播停止特性有效的组织，在实际生产规模下其控制并不容易。另外，上述专利技术虽然通过铁素体的加工再结晶而得到微细组织，但容易引起加工再结晶铁素体的生长，缺乏组织稳定性。因此，存在因热历程的微妙变动而容易产生组织、材质不均匀的问题。另一方面，专利文献3中采用改良附属于压延机的除鳞装置来控制冷却和轧制的时机的方法。专利文献3中提出了通过采用上述方法实现上述微细铁素体晶粒等不稳定组织等的稳定化的方案。但是，该方法将配置于有限空间的除鳞装置扩大到与原本目的不同的用途而使用。因此，需要以大幅能力增强为目的的改造等，存在工程学上的制约。此外还认为尚未从根本上解决容易受到热历程的影响的铁素体组织的不稳定性。这里，根据现有技术所记载，即便稳定地得到脆性裂纹传播停止特性优异的超微细组织，也如非专利文献1所公开的那样，上述超微细组织必然地会使表层部的硬度增加。即，相对于板厚中心部的维氏硬度160～170，表层部的维氏硬度约超过200等，与板厚中心部的硬度相比表层部的硬度明显变高。因此，存在上述表层部的超微细组织例如即便得到良好的脆性裂纹传播停止特性，也可能会抵消该特性的担忧。因此，专利文献4中提出了如下方法：为了实现板厚方向的硬度分布的均匀化而使用添加了V的钢。通过对将上述钢加热后的板坯直接进行冷却来赋予温度差而使钢组织中生成铁素体，接着，对上述钢进行轧制，在轧制途中或轧制结束后再次在相变点附近的温度区域使其复热。该方法通过使V的析出固化仅在板厚中心部发挥作用来实现板厚方向的硬度分布的均匀化，实现脆性裂纹传播停止特性的提高。但是，认为V化合物的适当析出需要使工序更复杂，因此不一定会解决上述组织的不稳定性。如上所述，上述的现有技术为用于在钢材的表面形成超微细的组织来提高脆性裂纹传播停止特性的技术，但认为都难以以工业规模稳定地得到该组织。另外，这些现有技术中，虽然表明所公开的钢材本身具有优异的脆性裂纹传播停止特性，但没有提及受到塑性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢板，具有如下成分组成和以铁素体为主体的组织，所述成分组成以质量％计，含有C：0.02～0.20％、Si：0.05～0.50％、Mn：0.5～2.0％、P：0.020％以下、S：0.010％以下和Al：0.01～0.08％，剩余部分为Fe和不可避免的杂质，所述组织的板厚1/2处的{100}＜011＞取向强度为5.5以上，以及该板厚1/2处的铁素体相的晶粒的10％以上为长径比2以上且短轴直径5μm以下，进一步赋予10％的应变后的该钢板的－10℃的Kca为6000N/mm

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181207 JP 2018-2301941.一种钢板，具有如下成分组成和以铁素体为主体的组织，所述成分组成以质量％计，含有C：0.02～0.20％、Si：0.05～0.50％、Mn：0.5～2.0％、P：0.020％以下、S：0.010％以下和Al：0.01～0.08％，剩余部分为Fe和不可避免的杂质，所述组织的板厚1/2处的{100}＜011＞取向强度为5.5以上，以及该板厚1/2处的铁素体相的晶粒的10％以上为长径比2以上且短轴直径5μm以下，进一步赋予10％的应变后的该钢板的－10℃的Kca为6000N/mm1.5以上。


2.根据权利要求1所述的钢板，其中，所述成分组成以质量％计，进一步含有选自Nb：0.005～0.05％、Cu：0.01～0...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹内佳子，须贺秀和，诹访稔，
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