耐延迟断裂特性优良的高张力钢材及其制造方法技术

本发明专利技术提供拉伸强度６００ＭＰａ以上、适合作为建设工业机械用等耐延迟断裂特性优良的高张力钢材及其制造方法。具体而言，一种钢，含有Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｎ、Ｐ、Ｓ，根据需要含有Ｍｏ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｂ、Ｃａ、ＲＥＭ、Ｍｇ中一种或两种以上元素，余量由Ｆｅ及不可避免的杂质构成，原奥氏体晶粒的长径比的平均值在整个板厚方向为３以上，或者板条界面的渗碳体覆盖率进一步为５０％以下，或者耐延迟断裂安全度指数进一步为７５％以上。另外，一种制造耐延迟断裂特性优良的高张力钢材的方法，其中，铸造上述钢后，不冷却到Ａｒ３相变点以下，或者，再加热到Ａｃ３相变点以上，然后进行在未再结晶区的轧制率为３０％以上的热轧，接着从Ａｒ３相变点以上以１℃／秒以上的冷却速度冷却到３５０℃以下的温度，然后在Ａｃ１相变点以下进行回火。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及耐延迟断裂特性(delayed fracture resistance)优良的高 张力钢材(high tensile strength steels)及其制造方法，并涉及拉伸强度 (tensile strength)600MPa以上、特别是拉伸强度卯OMPa以上时耐延迟 断裂特性优良的高张力钢材。
技术介绍
近年来，建筑工业机械(例如起重机(crane)的动臂(move)或起重机 的底盘(chassis))、罐(tank)、压力水管(penstock)、管道(pipeline)等使用 钢材的领域中，以构造物(structure)的大型化为背景，在指向所用钢材 的高强度化的同时，钢材的使用环境(use enviroment)的苛酷化不断进展。但是，已知这种钢材的高强度化和钢材的使用环境的苛酷化通常 会提高钢材的延迟断裂敏感性，例如在高强度螺栓(high tensile bolt)领 域中对于JIS(J邻anese Industrial Standards) B 1186规定的F 11T级螺栓 (拉伸强度1100~1300N/mm2)，有尽量不使用的记载等，限定使用高强 度钢材。因此，日本特开平3-243745号公报、日本特开2003-73737号公报、 日本特开2003-239041号公报、日本特开2003-253376号公报及日本特 开2003-321743号公报等中，提出了利用成分适当化、晶界强化、晶粒 微细化、氢陷阱(hydrogen trap site )的使用、组织形态控制、碳化物微 细分散化等各种技术的耐延迟断裂特性优良的钢材的制造方法。但是，即使利用上述日本特开平3-243745号公报、日本特开2003-73737号公报、日本特开2003-23卯41号公报、日本特开 2003-253376号公报及日本特开2003-321743号公报等中记载的方法， 当强度级别高时，也难以得到在苛酷的腐蚀环境下使用时所要求级别 的耐延迟断裂特性，特别是在拉伸强度卯OMPa以上的高级别下，要求 耐延迟断裂特性更优良的高张力钢材及其制造方法。本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供拉伸强度为 600MPa以上、特别是900MPa以上时，耐延迟断裂特性比现有的钢材 优良的高张力钢材及其制造方法。
技术实现思路
室温下不能在钢中扩散的所谓的扩散性氢(diffusible hydrogen)蓄 积在应力集中部(stress concentration zone),当其量达到材料的极限值 (threshold limit value)时，发生延迟断裂，该极限值取决于材料强度和 组织等。高强度钢的延迟断裂通常以MnS等非金属夹杂物(non-metallic inclusion)等为起点，多沿原奥氏体晶界(prior austenite grain boundaries)等发生断裂。因此，作为提高耐延迟断裂特性的一个方针，可以列举减少MnS 等非金属夹杂物量或提高原奥氏体晶界强度的方法。本专利技术人鉴于上述观点，为提高钢材的耐延迟断裂特性反复进行 了深入研究，结果发现，通过降低特别是杂质元素(impurityelements)P 和S的含量及引入由未再结晶区(non-recrystallization region)内的轧制 加工所产生的晶粒的拉长(extension)及变形带(deformation band),可降 低非金属夹杂物MnS的生成量，并且进一步通过降低偏析到原奥氏体 晶界上的杂质元素P对晶界的覆盖密度(covering density),或者降低析 出到板条(lath)界面的渗碳体(cementite)量，可抑制原奥氏体晶界的强度降低，从而能够得到具有比现有材料优良的耐延迟断裂特性的高张力 钢材。本专利技术基于以上见解，进一步进行研究而完成，即，本专利技术为1. 一种耐延迟断裂特性优良的高张力钢材，其特征在于，以质量%计，含有元素C: 0.02~0.25%、 Si: 0.01~0.8%、 Mn: 0.5~2.0%、 Al: 0.005 0.1%、 N: 0.0005-0.008%、 P: 0.02%以下、S: 0.004%以下，余量由Fe及不可避免的杂质构成，并且，原奥氏体晶粒的长径比(aspect ratio)的平均值在整个板厚方向为3以上。2. 如1所述的高张力钢材，其中，S: 0.003%以下，并且，板条 界面的渗碳体覆盖率为50%以下。3. 如1或2所述的耐延迟断裂特性优良的高张力钢材，其特征在 于，以质量％计，钢组成还含有Mo: 1%以下、Nb: 0.1%以下、V: 0.5% 以下、Ti: 0.1%以下、CU: 2%以下、Ni: 4%以下、Cr: 2%以下、W:2%以下中的一种或两种以上。4. 如1~3中任一项所述的耐延迟断裂特性优良的高张力钢材，其 特征在于，以质量％计，钢组成还含有B: 0.003%以下、Ca: 0.01%以 下、REM: 0.02%以下、Mg: 0.01%以下中的一种或两种以上。5. 如1~4中任一项所述的耐延迟断裂特性优良的高张力钢材，其 特征在于，使钢材中含有氢后，通过镀锌(zinc galvanizing)将氢封入钢 中，然后，进行应变速率(strainrate)lxlO—S/秒以下的低应变速率拉伸试 验(slow strain rate teat)，由下式求出的耐延迟断裂安全度指数(safety index of delayed fracture resistance)为75%以上，耐延迟断裂安全度指数(n/。一100x(X^Xo)式中，xQ:实质上不含扩散性氢的试验片的断面收縮率，x1:含有扩散性氢的试验片的断面收縮率。6. 如5所述的高张力钢材，其中，所述耐延迟断裂安全度指数为 80%以上。7. 上述5所述的耐延迟断裂特性优良的高张力钢材的制造方法， 其特征在于，铸造具有1~4中任一项所述组成的钢后，不冷却到Ar3相变点(transformation temperature)以下，或者，再加热到Ac3相变点以 上，然后开始热轧，通过包括在未再结晶区内的轧制率(rolling reduction) 为30。/。以上的轧制的热轧(hotrolling)制成规定的板厚，接着从Ar3相变 点以上以TC/秒以上的冷却速度(cooling rate)冷却到350。C以下的温 度，然后在Aq相变点以下进行回火。8. 上述6所述的耐延迟断裂特性优良的高张力钢材的制造方法， 其特征在于，在上述7所述的Ad相变点以下的回火方法中，使用与辊 轧机及冷却装置设置在同一生产线上的加热装置，设定从37(TC到ACl相变点以下的规定回火温度的板厚中心部的平均升温速度为rc/秒以上，进行回火而使板厚中心部的最高到达温度为40(TC以上。9. 上述6所述的耐延迟断裂特性优良的高张力钢材的制造方法， 其特征在于，在上述8所述的Ad相变点以下的回火方法中，进一步设 定从回火开始温度到37(TC的板厚中心部的平均升温速度为2t:/秒以上。根据本专利技术，能够制造拉伸强度600MPa以上、特别是900MPa 以上时耐延迟断裂特性极优良的高张力钢材，在工业上非常有用。附图说明图1是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高张力钢材，其以质量％计，含有元素Ｃ：０．０２～０．２５％、Ｓｉ：０．０１～０．８％、Ｍｎ：０．５～２．０％、Ａｌ：０．００５～０．１％、Ｎ：０．０００５～０．００８％、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．００４％以下，余量由Ｆｅ及不可避免的杂质构成，并且，原奥氏体晶粒的长径比的平均值在整个板厚方向为３以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：长尾彰英，大井健次，林谦次，鹿内伸夫，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]