本發(fā)明涉及用于船舶、海洋構(gòu)筑物、低溫儲(chǔ)罐、建筑·土木構(gòu)筑物等大型構(gòu)筑物的、板厚為70mm以上的、脆性裂紋擴(kuò)展停止特性優(yōu)異的高強(qiáng)度極厚鋼板及其制造方法。
背景技術(shù)：
對(duì)于船舶、海洋構(gòu)筑物、低溫儲(chǔ)罐、建筑·土木構(gòu)筑物等大型構(gòu)筑物而言，若發(fā)生伴隨脆性破壞的事故的話，則對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等造成的影響大。因此，常要求提高上述大型構(gòu)筑物的安全性，對(duì)于成為大型構(gòu)筑物的原料的鋼板而言，以高水平要求使用溫度下的脆性裂紋擴(kuò)展停止特性。
對(duì)于集裝箱船、散貨船等船舶而言，在其構(gòu)造上，船體外板使用高強(qiáng)度的厚鋼板，最近，隨著船體的大型化，要求進(jìn)一步的高強(qiáng)度化、成為原料的厚鋼板的厚壁化。
一般而言，關(guān)于鋼板的脆性裂紋擴(kuò)展停止特性有如下傾向：其強(qiáng)度變得越高、或壁變得越厚，則該特性越變差。因此，對(duì)大型構(gòu)筑物中使用的厚鋼板所提出的脆性裂紋擴(kuò)展停止特性的要求也更加提高。
這里，作為提高鋼板的脆性裂紋擴(kuò)展停止特性的手段，以往已知增加鋼中的ni含量的方法。例如，在液化天然氣(lng)的儲(chǔ)槽中，9％ni鋼得以以商業(yè)規(guī)模使用。
然而，鋼中ni含量的增加迫使制造成本大幅上升。因此，9％ni鋼難以應(yīng)用于lng儲(chǔ)槽以外的用途。
另一方面，對(duì)于達(dá)不到lng這樣的極低溫的、例如船舶、干線用管中使用的板厚小于50mm的比較薄的鋼板而言，通過利用tmcp法而實(shí)現(xiàn)晶粒細(xì)化、并提高低溫韌性，由此能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)異的脆性裂紋擴(kuò)展停止特性。
另外，為了在不升高合金成本的情況下、提高脆性裂紋擴(kuò)展停止特性，在專利文獻(xiàn)1中，提出了使表層部的組織變得超微細(xì)而得到的鋼板。
上述專利文獻(xiàn)1中記載的脆性裂紋擴(kuò)展停止特性優(yōu)異的鋼板是著眼于當(dāng)脆性裂紋擴(kuò)展時(shí)，在鋼板表層部產(chǎn)生的剪切唇(塑性變形區(qū)域)對(duì)于脆性裂紋擴(kuò)展停止特性的提高有效、從而完成的。其特征在于，通過使剪切唇部分的晶粒變得微細(xì)，從而吸收擴(kuò)展的脆性裂紋所具有的擴(kuò)展能(propagationenergy)。
另外，同時(shí)，作為制造方法，上述專利文獻(xiàn)1中記載了：通過熱軋后的控制冷卻而將表層部冷卻至ar3溫度以下，之后停止控制冷卻從而使表層部復(fù)熱至相變點(diǎn)以上，在將這樣的工序重復(fù)進(jìn)行1次以上的期間，對(duì)鋼板進(jìn)行壓下，重復(fù)使之發(fā)生相變、或使之發(fā)生加工再結(jié)晶，從而在表層部分中生成超微細(xì)的鐵素體組織或貝氏體組織。
專利文獻(xiàn)2中記載了：在設(shè)為以鐵素體-珠光體為主體的微組織的鋼板中，為了提高脆性裂紋擴(kuò)展停止特性，重要的是：鋼板的兩表面部由這樣的層構(gòu)成，所述層以面積百分?jǐn)?shù)計(jì)具有50％以上的、具有當(dāng)量圓粒徑：5μm以下且縱橫比：2以上的鐵素體晶粒的鐵素體組織；且抑制鐵素體粒徑的偏差。另外，作為抑制上述偏差的方法，記載了：通過將精軋中的每1道次的最大壓下率設(shè)為12％以下，從而抑制局部的再結(jié)晶現(xiàn)象。
專利文獻(xiàn)3中記載了通過不僅著眼于鐵素體晶粒的微細(xì)化、還著眼于形成于鐵素體晶粒內(nèi)的亞晶，從而提高脆性裂紋擴(kuò)展停止特性這樣的、涉及tmcp的延長(zhǎng)方面的某種技術(shù)。
具體而言，記載了如下技術(shù)：
對(duì)于板厚：30～40mm的鋼板而言，無需鋼板表層的冷卻及復(fù)熱等復(fù)雜的溫度控制，并通過
(a)確保微細(xì)的鐵素體晶粒的軋制條件，
(b)在鋼板板厚的5％以上的部分生成微細(xì)鐵素體組織的軋制條件，
(c)在微細(xì)鐵素體中使織構(gòu)發(fā)育，并且利用熱能對(duì)通過加工(軋制)而引入的位錯(cuò)進(jìn)行再配置從而形成亞晶的軋制條件，及
(d)抑制所形成的微細(xì)的鐵素體晶粒和微細(xì)的亞晶粒的粗大化的冷卻條件，
從而提高脆性裂紋擴(kuò)展停止特性。
另外，在控制軋制中，通過對(duì)相變了的鐵素體進(jìn)行壓下、并使織構(gòu)發(fā)育，從而提高脆性裂紋擴(kuò)展停止特性的方法也是已知的。通過在鋼板的破壞面上在與板面平行的方向上發(fā)生分離(separation)、并緩和脆性裂紋前端的應(yīng)力，從而提高對(duì)于脆性破壞的抵抗。
例如，專利文獻(xiàn)4中記載了通過控制軋制而將(110)面x射線強(qiáng)度比設(shè)為2以上，且將當(dāng)量圓直徑20μm以上的粗大晶粒設(shè)為10％以下，從而提高耐脆性破壞特性。
在專利文獻(xiàn)5中，作為接頭部的脆性裂紋擴(kuò)展停止特性優(yōu)異的焊接結(jié)構(gòu)用鋼，公開了一種鋼板，其特征在于，規(guī)定的軋制面上的(100)面的x射線面強(qiáng)度比為1.5以上，且記載了利用該織構(gòu)發(fā)育而產(chǎn)生的應(yīng)力負(fù)荷方向、與裂紋擴(kuò)展方向上的角度的偏離，而脆性裂紋擴(kuò)展停止特性優(yōu)異。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1：日本特公平7-100814號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2：日本特開2002-256375號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)3：日本專利第3467767號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)4：日本專利第3548349號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)5：日本專利第2659661號(hào)公報(bào)
非專利文獻(xiàn)
非專利文獻(xiàn)1：厚造船用鋼中的長(zhǎng)大脆性裂紋擴(kuò)展行為,日本船舶海洋工學(xué)會(huì)演講論文集第3號(hào),2006,第359-362頁(yè)(日文：厚手造船用鋼における長(zhǎng)大脆性き裂伝播挙動(dòng)、日本船舶海洋工學(xué)會(huì)講演論文集第3號(hào)、2006、p359－362)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
發(fā)明所要解決的問題
在上述專利文獻(xiàn)1、2中記載的脆性裂紋擴(kuò)展停止特性優(yōu)異的鋼板的發(fā)明中，在僅將鋼板表層部暫時(shí)冷卻后使之復(fù)熱，且在復(fù)熱中進(jìn)行加工，從而得到特定的組織。因此，專利文獻(xiàn)1、2中記載的技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)規(guī)模的控制不易，特別是對(duì)于板厚為70mm以上的厚壁材料制造而言，其是對(duì)軋制、冷卻設(shè)備負(fù)荷大的工藝。
另外，在最近的、超過6,000teu的大型集裝箱船中，使用了板厚：70mm以上的厚鋼板。非專利文獻(xiàn)1報(bào)告了對(duì)板厚：65mm的鋼板的脆性裂紋擴(kuò)展停止特性進(jìn)行評(píng)價(jià)、在母材的大型脆性裂紋擴(kuò)展停止試驗(yàn)中，脆性裂紋沒有停止的結(jié)果。
此外，非專利文獻(xiàn)1中，供測(cè)試材料的esso試驗(yàn)顯示出于使用溫度-10℃、kca的值不足3000n/mm3/2的結(jié)果，非專利文獻(xiàn)1中教導(dǎo)了，在應(yīng)用了超過50mm的板厚的鋼板的船體結(jié)構(gòu)的情況下，安全性確保還不能說是充分的。
另外，由制造條件、公開的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，上述專利文獻(xiàn)1～5中記載的鋼板均以板厚：50mm左右為主要對(duì)象，而對(duì)于70mm以上的厚壁材料的適用，不知是否能得到規(guī)定的特性，且對(duì)于在船體結(jié)構(gòu)中所需的、板厚方向的裂紋擴(kuò)展特性而言，卻完全沒有驗(yàn)證。
本發(fā)明有利地解決了上述問題，特別是，本發(fā)明的目的在于提供板厚為70mm以上、脆性裂紋擴(kuò)展停止特性優(yōu)異的高強(qiáng)度極厚鋼板及其制造方法。
用于解決問題的手段
為了解決上述問題，本申請(qǐng)的發(fā)明人對(duì)即便是板厚：70mm以上、也具有優(yōu)異的脆性裂紋擴(kuò)展停止特性的高強(qiáng)度極厚鋼板及穩(wěn)定地獲得該鋼板的制造方法進(jìn)行了潛心研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)具有如下織構(gòu)、且韌性(vtrs)為-60℃以下時(shí)，能夠獲得極優(yōu)異的脆性裂紋擴(kuò)展停止特性，其中所述織構(gòu)為板厚中央的軋制面的(211)面聚集度為1.7以上、鋼板表面(有時(shí)，簡(jiǎn)稱為“表面”)的軋制面的(200)面聚集度為1.3以上的織構(gòu)。
本發(fā)明是基于上述發(fā)現(xiàn)、并進(jìn)一步進(jìn)行研究而完成的，本發(fā)明的主旨構(gòu)成如下所述。
[1]一種脆性裂紋擴(kuò)展停止特性優(yōu)異的高強(qiáng)度極厚鋼板，其是板厚為70mm以上的高強(qiáng)度極厚鋼板，所述高強(qiáng)度極厚鋼板具有：
下述成分組成：所述成分組成以質(zhì)量％計(jì)含有c：0.03～0.20％、si：0.03～0.5％、mn：0.5～2.2％、p：0.01％以下、s：0.005％以下、ti：0.005～0.03％、al：0.005～0.080％、ni：0.1～1.5％及n：0.0050％以下，且由下述式(1)定義的ceq為0.39以上，余部由fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成；和
板厚中央的軋制面的(211)面聚集度為1.7以上、鋼板表面的(200)面聚集度為1.3以上的織構(gòu)，
其中，使用從板厚1/4位置采集的jis4號(hào)沖擊試驗(yàn)片而測(cè)得的韌性為vtrs：-40℃以下，
使用從表面采集的jis4號(hào)沖擊試驗(yàn)片而測(cè)得的韌性為vtrs≤-60℃，
ceq＝c+mn/6+cu/15+ni/15+cr/5+mo/5+v/5(1)
其中，式(1)中的c、mn、cu、ni、cr、mo及v意為各元素的含量，所述含量以質(zhì)量％計(jì)，在不含的情況下為0。
[2][1]所述的脆性裂紋擴(kuò)展停止特性優(yōu)異的高強(qiáng)度極厚鋼板，其中，以質(zhì)量％計(jì)，所述成分組成進(jìn)一步含有nb：0.005～0.05％、cu：0.1～1.0％及cr：0.01～0.5％的1種或2種以上。
[3][1]或[2]所述的脆性裂紋擴(kuò)展停止特性優(yōu)異的高強(qiáng)度極厚鋼板，其中，以質(zhì)量％計(jì)，所述成分組成進(jìn)一步含有mo：0.01～0.5％、v：0.001～0.10％、b：0.0030％以下、ca：0.0050％以下、rem：0.0100％以下的1種或2種以上
[4]一種脆性裂紋擴(kuò)展停止特性優(yōu)異的高強(qiáng)度極厚鋼板的制造方法，其是板厚為70mm以上的、脆性裂紋擴(kuò)展停止特性優(yōu)異的高強(qiáng)度極厚鋼板的制造方法，
將具有上述[1]～[3]中任一項(xiàng)所述的成分組成的鋼原料加熱至1000～1200℃的溫度，之后，
在如下條件下進(jìn)行熱軋，即，板厚中央為奧氏體再結(jié)晶溫度范圍時(shí)的累積壓下率：10％以上；板厚中央為奧氏體未再結(jié)晶溫度范圍時(shí)的累積壓下率：50％以上；表面為ar3溫度以下且板厚中央溫度為ar3溫度以上的溫度范圍時(shí)的累積壓下率：10％以上，之后，
以0.5℃/秒以上的冷卻速度冷卻至500℃以下的冷卻停止溫度，或者，以0.5℃/秒以上的冷卻速度冷卻至400℃以下的冷卻停止溫度、并在冷卻后于ac1點(diǎn)以下的溫度進(jìn)行回火。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，由于板厚方向的織構(gòu)被適當(dāng)?shù)乜刂?，因此本發(fā)明的高強(qiáng)度極厚鋼板即便是板厚：70mm以上，脆性裂紋擴(kuò)展停止特性也是優(yōu)異的。例如，通過將本發(fā)明的高強(qiáng)度極厚鋼板在造船領(lǐng)域中應(yīng)用于集裝箱船、散貨船的強(qiáng)力甲板部結(jié)構(gòu)中的、接合于艙口邊緣圍板的甲板部件，能夠有助于提高船舶的安全性。如上所述，本發(fā)明在產(chǎn)業(yè)上極為有用。
另外，根據(jù)本發(fā)明的制造方法，能夠通過將軋制條件最優(yōu)化從而制造上述有用的高強(qiáng)度極厚鋼板。本發(fā)明的高強(qiáng)度極厚鋼板能夠通過工業(yè)上極簡(jiǎn)便的工藝來穩(wěn)定地制造。
另外，如如上所述，本發(fā)明的高強(qiáng)度極厚鋼板的脆性裂紋擴(kuò)展停止特性優(yōu)異，并且韌性也優(yōu)異且為高強(qiáng)度。
具體實(shí)施方式
以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。需要說明的是，本發(fā)明不限于以下實(shí)施方式。
<成分組成>
本發(fā)明的高強(qiáng)度極厚鋼板以質(zhì)量％計(jì)含有c：0.03～0.20％、si：0.03～0.5％、mn：0.5～2.2％、p：0.01％以下、s：0.005％以下、ti：0.005～0.03％、al：0.005～0.080％、ni：0.1～1.5％及n：0.0050％以下，且由下述式(1)定義的ceq：0.39以上。
ceq＝c+mn/6+cu/15+ni/15+cr/5+mo/5+v/5(1)
其中，式(1)中的元素符號(hào)意為各元素的含量(質(zhì)量％)，在不含的情況下為0。
另外，作為上述成分以外的選擇元素，以質(zhì)量％計(jì)，還可進(jìn)一步含有nb：0.005～0.05％、cu：0.1～1.0％及cr：0.01～0.5％的1種或2種以上、mo：0.01～0.5％、v：0.001～0.10％、b：0.0030％以下、ca：0.0050％以下、rem：0.0100％以下的1種或2種以上。
上述必須成分以外的余部為fe及不可避免的雜質(zhì)。
以下，對(duì)各成分進(jìn)行說明。本說明書中，表示成分的含量的“％”意思是“質(zhì)量％”。
c：0.03～0.20％
c為提高鋼的強(qiáng)度的元素。在本發(fā)明中，為了確保所期望的強(qiáng)度，將c含量設(shè)為0.03％以上。另外，若c含量大于0.20％的話，不僅焊接性會(huì)變差、對(duì)韌性也存在不良影響。因此，c含量設(shè)為0.03～0.20％的范圍。需要說明的是，對(duì)于下限而言，優(yōu)選的c含量為0.05％以上，對(duì)于上限而言，優(yōu)選的c含量為0.15％以下。
si：0.03～0.5％
si作為脫氧元素、或鋼的強(qiáng)化元素是有效的。當(dāng)si含量小于0.03％時(shí)，不能獲得上述效果。另一方面，若si含量大于0.5％的話，則不僅會(huì)損傷鋼的表面性狀，韌性也會(huì)極端變差。因而，將其含量設(shè)為0.03～0.5％的范圍。
mn：0.5～2.2％
包含mn作為強(qiáng)化元素。若mn含量小于0.5％，則其效果不充分，另一方面，若大于2.2％，則焊接性變差、且鋼板成本也將上升。因此，mn含量設(shè)為0.5～2.2％。
p：0.01％以下、s：0.005％以下
p、s是鋼中不可避免的雜質(zhì)。若它們的含量變多，則韌性變差。對(duì)于板厚：70mm以上的鋼板而言，為了保持良好的韌性，p含量抑制為0.01％以下，s含量抑制為0.005％以下。需要說明的是，分別為0.006％以下、0.003％以下為更優(yōu)選的范圍。
ti：0.005～0.03％
通過含有微量的ti，從而具有形成氮化物、碳化物、或碳氮化物，使晶粒變得微細(xì)從而提高母材韌性的效果。上述效果通過將ti含量設(shè)為0.005％以上而得到。另外，若ti含量大于0.03％，則母材及焊接熱影響區(qū)的韌性降低。因此，ti含量設(shè)為0.005～0.03％。
al：0.005～0.080％
al作為脫氧劑而發(fā)揮作用，為了使al作為脫氧劑而使用，需要將al含量設(shè)為0.005％以上。另外，若al含量大于0.080％，則韌性降低，且經(jīng)焊接的情況下，焊接金屬部的韌性降低。因此，al含量規(guī)定為0.005～0.080％的范圍。需要說明的是，對(duì)于下限而言，優(yōu)選的al含量為0.020％以上，對(duì)于上限而言，優(yōu)選的al含量為0.040％以下。
ni：0.1～1.5％
ni為提高鋼的淬透性的元素。ni直接有助于軋制后的強(qiáng)度提高，并且能夠?yàn)榱隧g性、高溫強(qiáng)度、或耐候性等功能提高而含有。上述效果均通過將ni含量設(shè)為0.1％以上而得以發(fā)揮。另外，過度的ni含有會(huì)使韌性、焊接性變差。作為在板厚：70mm以上的鋼板的情況下能夠保持充分的強(qiáng)度、且不使韌性、焊接性變差的范圍，ni含量設(shè)為0.1～1.5％。
n：0.0050％以下
n與鋼中的al鍵合，調(diào)節(jié)軋制加工時(shí)的晶體粒徑、并使鋼強(qiáng)化。為了得到上述效果，優(yōu)選的是，將n含量設(shè)為0.0010％以上。另外，若n含量大于0.0050％，則韌性變差。因此，n含量設(shè)為0.0050％以下。
以上為本發(fā)明的基本成分組成，余部為fe及不可避免的雜質(zhì)。在本發(fā)明中，為了進(jìn)一步提高特性，可含有nb、cu、cr、mo、v、b、ca、rem的一種或兩種以上。需要說明的是，在以下的任意成分中，包括規(guī)定了下限值的成分，但當(dāng)不足該下限值的情況下，由于不損害本發(fā)明的效果，當(dāng)任意元素以不足下限值而含有的情況下，該任意元素作為不可避免的雜質(zhì)而含有。
nb：0.005～0.05％
關(guān)于nb，當(dāng)鐵素體相變時(shí)或再加熱時(shí)其以nbc的形式析出，從而有助于高強(qiáng)度化。另外，nb具有在奧氏體區(qū)域的軋制中使未再結(jié)晶區(qū)域擴(kuò)大的效果，且有助于鐵素體的晶粒細(xì)化。因此，nb的含有對(duì)于韌性的改善也是有效的。其效果通過將nb含量設(shè)為0.005％以上而得以發(fā)揮。若nb含量大于0.05％，則粗大的nbc析出，從而有時(shí)會(huì)導(dǎo)致韌性的降低。因此，當(dāng)含有nb時(shí)，優(yōu)選將其含量設(shè)為0.05％以下。
cu：0.1～1.0％
cu為提高鋼的淬透性的元素。該元素直接有助于軋制后的強(qiáng)度提高，并且能夠?yàn)榱隧g性、高溫強(qiáng)度、或耐候性等功能提高而含有。通過含有該元素而帶來的上述效果通過含有0.1％以上而得以發(fā)揮，但過度含有會(huì)使韌性、焊接性變差。作為即便在板厚：70mm以上的情況下也能保持充分的強(qiáng)度且不使韌性、焊接性變差的范圍，cu含量?jī)?yōu)選設(shè)為0.1～1.0％。
cr：0.01～0.5％
cr為提高鋼的淬透性的元素。該元素直接有助于軋制后的強(qiáng)度提高，并且能夠?yàn)榱隧g性、高溫強(qiáng)度、或耐候性等功能提高而含有。通過含有該元素而帶來的上述效果通過含有0.01％以上而得以發(fā)揮，但過度含有會(huì)使韌性、焊接性變差。作為即便在板厚：70mm以上的情況下也能保持充分的強(qiáng)度且不使韌性、焊接性變差的范圍，cr含量?jī)?yōu)選設(shè)為0.01～0.5％。
mo：0.01～0.5％
mo均為提高鋼的淬透性的元素。該元素直接有助于軋制后的強(qiáng)度提高，并且能夠?yàn)榱隧g性、高溫強(qiáng)度、或耐候性等功能提高而含有。上述效果通過含有0.01％以上而得以發(fā)揮，但過度含有會(huì)使韌性、焊接性變差。作為即便在板厚：70mm以上的情況下也能保持充分的強(qiáng)度且不使韌性、焊接性變差的范圍，mo含量?jī)?yōu)選設(shè)為0.01～0.5％。
v：0.001～0.10％
v為通過以v(cn)的形式析出而析出強(qiáng)化從而提高鋼的強(qiáng)度的元素。上述效果通過v含量為0.001％以上而得以發(fā)揮。但是，若v含量大于0.10％，則韌性有時(shí)降低。因此，當(dāng)含有v時(shí)，優(yōu)選將v含量設(shè)為0.001～0.10％的范圍。
b：0.0030％以下
b為提高鋼的淬透性的元素，且即便當(dāng)b含量為0.0030％以下這樣的微量，也能獲得上述效果。另外，若b含量大于0.0030％，則焊接部的韌性降低，因此當(dāng)含有b時(shí)，優(yōu)選將b含量設(shè)為0.0030％以下。需要說明的是，從獲得上述效果的觀點(diǎn)考慮，b含量的下限優(yōu)選設(shè)為0.0006％。
ca：0.0050％以下、rem：0.0100％以下
ca、rem使焊接熱影響區(qū)的組織變得微細(xì)從而提高韌性。由于即便含有上述成分也不會(huì)有損本發(fā)明的效果，因此根據(jù)需要，也可含有。但是，若過度地含有，則存在形成粗大的夾雜物、使母材的韌性變差的情況。因此，當(dāng)含有上述成分時(shí)，優(yōu)選將含量的上限分別設(shè)為0.0050％、0.0100％。
ceq：0.39以上
在本發(fā)明涉及的高強(qiáng)度極厚鋼板中，除了上述各成分在上述含量的范圍內(nèi)，還將由下述式(1)表示的ceq調(diào)節(jié)為0.39以上。若ceq<0.39，則板厚中央的軋制面的(211)面聚集度的提高變得困難。另外，ceq的上限沒有特別限制，但為了確保焊接性，優(yōu)選ceq為0.51以下。
ceq＝c+mn/6+cu/15+ni/15+cr/5+mo/5+v/5(1)
這里，式(1)中的c、mn、cu、ni、cr、mo及v意為各元素的含量(質(zhì)量％)，在不含的情況下為0。
<織構(gòu)>
本發(fā)明的高強(qiáng)度極厚鋼板具有如下織構(gòu)，該織構(gòu)滿足板厚中央的軋制面的(211)面聚集度為1.7以上、表面(從頂面起至表面下1mm的范圍)的軋制面的(200)面聚集度為1.3以上。通過采用上述的成分組成、且以后述的制造條件以織構(gòu)滿足上述范圍的方式進(jìn)行控制，能夠得到脆性裂紋擴(kuò)展停止特性優(yōu)異的高強(qiáng)度極厚鋼板。
<韌性>
在本發(fā)明中，使用從板厚1/4位置采集的jis4號(hào)沖擊試驗(yàn)片而測(cè)得的韌性為vtrs：-40℃以下，且使用從表面采集的jis4號(hào)沖擊試驗(yàn)片而測(cè)得的韌性為vtrs≤-60℃。特定位置的韌性為上述范圍，由此改善脆性裂紋擴(kuò)展停止特性。
另外，通過上述的成分組成的調(diào)節(jié)、織構(gòu)、特定的位置的韌性控制，本發(fā)明的高強(qiáng)度極厚鋼板滿足高強(qiáng)度及高韌性(脆性裂紋擴(kuò)展停止特性等)。
另外，即便是70mm以上的厚度，本發(fā)明的高強(qiáng)度極厚鋼板也具有脆性裂紋擴(kuò)展停止特性優(yōu)異等上述效果。
<制造方法>
將上述成分組成的鋼水通過轉(zhuǎn)爐等熔煉、通過連續(xù)鑄造等而制成鋼原料(鋼坯)，在加熱至1000～1200℃后，進(jìn)行熱軋。
當(dāng)加熱溫度小于1000℃時(shí)，不能充分確保奧氏體再結(jié)晶溫度范圍內(nèi)進(jìn)行軋制的時(shí)間。另一方面，當(dāng)加熱溫度大于1200℃的情況下，奧氏體晶粒變得粗大，不僅會(huì)導(dǎo)致韌性的降低，氧化損耗也會(huì)變得顯著，成品率降低。因而，鋼原料的加熱溫度設(shè)為1000～1200℃的范圍。從提高鋼板的韌性的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選的加熱溫度的范圍為1000～1150℃。需要說明的是，鋼原料的溫度意為鋼板的板厚中央溫度。
在熱軋中，首先，進(jìn)行將板厚中央的溫度為奧氏體再結(jié)晶溫度范圍的累積壓下率設(shè)為10％以上的軋制。通過將上述溫度范圍的累積壓下率設(shè)為10％以上，板厚1/4位置的夏比斷面轉(zhuǎn)變溫度(vtrs)能夠達(dá)到-40℃以下。若累積壓下率小于10％，則奧氏體的晶粒細(xì)化不充分、韌性不會(huì)提高，板厚1/4位置的夏比斷面轉(zhuǎn)變溫度不能達(dá)到-40℃以下。對(duì)上述累積壓下率的上限沒有特別限定，但由于晶粒細(xì)化的提高效果減小，因此上述累積壓下率優(yōu)選為45％以下。需要說明的是，在本發(fā)明的成分組成的情況下，關(guān)于上述條件，優(yōu)選將上述熱軋中的包含在1100～950℃的溫度范圍的累積壓下率設(shè)為10％以上。
此外，進(jìn)行將板厚中央的溫度為奧氏體未再結(jié)晶溫度范圍時(shí)的累積壓下率設(shè)為50％以上的軋制。通過將在該溫度范圍的累積壓下率設(shè)為50％以上，能夠獲得板厚中央位置的軋制面的(211)面聚集度為1.7以上的織構(gòu)。相反，若在該溫度范圍的累積壓下率小于50％，則不能得到板厚中央位置的軋制面的(211)面聚集度為1.7以上的織構(gòu)。對(duì)上述累積壓下率的上限沒有特別限制，但為了不妨礙軋制效率，上述累積壓下率優(yōu)選為75％以下。需要說明的是，在本發(fā)明的成分組成的情況下，關(guān)于上述條件，優(yōu)選在熱軋中將包含在小于950℃且700℃以上的溫度范圍的累積壓下率設(shè)為50％以上。
此外，在本發(fā)明中，在熱軋中，當(dāng)表面為ar3溫度以下且板厚中央溫度為ar3溫度以上的溫度范圍時(shí)，進(jìn)行累積壓下率為10％以上的壓下。通過上述條件，能夠得到表面的軋制面的(200)面聚集度為1.3以上、使用從表面采集的試驗(yàn)片而測(cè)得的韌性(vtrs)為-60℃以下的組織。當(dāng)表面為該溫度范圍時(shí)，若累積壓下率小于10％，則不能獲得所期望的織構(gòu)及韌性。這里，ar3由ar3溫度＝910-310c-80mn-20cu-15cr-55ni-80mo(式中的元素符號(hào)意為各元素的含量(質(zhì)量％)，不含的情況為0)表示。需要說明的是，在表面的溫度為ar3溫度以下之中的、適于軋制的溫度范圍為ar3～ar3-80℃。另外，在板厚中央溫度為ar3溫度以上之中的、適于軋制的溫度范圍為ar3+80℃～ar3℃。
需要說明的是，在本發(fā)明中的熱軋中，并不限制上述規(guī)定的溫度范圍外的軋制，至少在上述規(guī)定的溫度范圍中進(jìn)行規(guī)定的累積壓下率的壓下即可。
軋制結(jié)束的鋼板以0.5℃/秒以上的冷卻速度冷卻至500℃以下的冷卻停止溫度。當(dāng)冷卻速度小于0.5℃/秒的情況下，不能確保板厚中央位置的軋制面的(211)面聚集度為1.7以上。
在軋制及冷卻后進(jìn)行回火處理時(shí)，需要將緊鄰回火之前的冷卻的冷卻停止溫度設(shè)為400℃以下，并且在板厚中央溫度為ac1溫度以下進(jìn)行回火處理。這是由于，當(dāng)回火處理大于ac1溫度時(shí)，會(huì)失去軋制時(shí)發(fā)育而成的織構(gòu)。這里，ac1由ac1溫度＝751-26.6c+17.6si-11.6mn-169al-23cu-23ni+24.1cr+22.5mo+233nb-39.7v-5.7ti-895b(式中的元素符號(hào)意為各元素的含量(質(zhì)量％)，當(dāng)不含的情況下為0)。
需要說明的是，在以上說明中，板厚中央溫度為由利用輻射溫度計(jì)測(cè)得的鋼板表面溫度、經(jīng)傳熱計(jì)算而算出。另外，關(guān)于軋制后的冷卻條件中的溫度條件意為板厚中央溫度、冷卻速度也是基于板厚中央溫度而算出的平均冷卻速度。
實(shí)施例
下面，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。
將表1所示的各成分組成的鋼水(鋼記號(hào)：1～19)用轉(zhuǎn)爐熔煉，利用連續(xù)鑄造法制成鋼原料，在熱軋成板厚：70～120mm后，進(jìn)行冷卻從而得到no.1～27的供試驗(yàn)用鋼。表2中示出加熱條件、熱軋條件和冷卻條件。另外，對(duì)于進(jìn)行了回火的實(shí)施例，也示出回火溫度。
[表1]
[表2]
對(duì)于所得的鋼板，從板厚1/4位置采集φ14的jis14a號(hào)試驗(yàn)片，進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，從而測(cè)定屈服強(qiáng)度(ys)、拉伸強(qiáng)度(ts)。將ys為390mpa以上、ts為510mpa以上的試驗(yàn)片評(píng)價(jià)為良好。
以試驗(yàn)片的縱軸方向與軋制方向平行的方式，從板厚的1/4位置及鋼板表面采集jis4號(hào)沖擊試驗(yàn)片，進(jìn)行夏比沖擊試驗(yàn)，從而求出斷面遷移溫度(vtrs)。將1/4位置的vtrs為-40℃以下、表面的vtrs為-60℃以下的試驗(yàn)片評(píng)價(jià)為良好。
另外，為了評(píng)價(jià)鋼板的織構(gòu)，測(cè)定板厚中央的軋制面的(211)面聚集度、及鋼板表面(從頂面至表面下1mm的范圍)的(200)面聚集度。
關(guān)于面聚集度，使用x射線衍射裝置(理學(xué)電機(jī)株式會(huì)社制)，并使用mo射線源進(jìn)行測(cè)定。
接下來，為了評(píng)價(jià)脆性裂紋擴(kuò)展停止特性，進(jìn)行溫度梯度型esso試驗(yàn)，從而求出-10℃的kca值(以下，也記為kca(-10℃)n/mm3/2)。將kca(-10℃)為6000n/mm3/2以上的試驗(yàn)片評(píng)價(jià)為良好。
表3中示出上述試驗(yàn)結(jié)果。
[表3]
由表3所示的結(jié)果可知，對(duì)于按照本發(fā)明的供試驗(yàn)用鋼no.1～10，27的情況，具有板厚中央的軋制面的(211)面聚集度為1.7以上，且鋼板表面的軋制面的(200)面聚集度為1.3以上的織構(gòu)，韌性為(vtrs)-60℃以下，且獲得了板厚1/4位置的夏比斷面轉(zhuǎn)變溫度為-40℃以下，kca(-10℃)為6000n/mm3/2以上這樣的、優(yōu)異的脆性裂紋擴(kuò)展停止特性。
另一方面，對(duì)于本發(fā)明范圍之外的供試驗(yàn)用鋼no.11～26(除no.18外)的情況，不滿足上述任一規(guī)定，且kca的值為5500n/mm3/2以下。no.18的強(qiáng)度不足。