[发明专利]焊接热影响部的韧性优异的高强度低屈服比钢材

说明书

技术区域

本发明涉及适用于船舶、建筑物、桥梁等的焊接结构物的钢材，特别涉及从耐震性的观点出发在要求低屈服比特性的钢材中，进行高热能输入焊接的高强度低屈服比的钢材。

背景技术

适用于船舶、建筑物、桥梁等的钢材一般实施焊接而成为焊接构造物。近年来，随着上述各种焊接构造物的大型化，所使用钢材壁厚、高强度化的需求提高，另外，从建筑构造物的耐震性的观点出发，也要求屈服比(屈服点/引张强度×100％)小(即塑性变形能大)，例如(建筑用途的情况为80％以下)。

另一方面，在成本方面，从以便宜的钢材并且改善焊接施工效率的观点出发，是指向高热能输入焊接的状况。但是，进行改热能输入焊接时，钢材被加热到高温的奥氏体区域后徐冷，因此存在特别是热影响部(以下简称为「HAZ」)的组织粗大化，该部分的韧性容易劣化的问题。良好地确保如此的HAZ中的韧性(以下称为「HAZ」)成为永远的课题。

用于防止高热能输入焊接焊接中的HAZ韧性的劣化的技术也至今有各种提案。作为这样的技术，例如在专利第3546308号公报、专利第3733898号公报中，通过在钢材中使Ca适量含有，防止高温区域中的奥氏体晶粒(r粒)的粗大化，促进铁素体转化，由此实现高HAZ韧性化。但是，在进行焊接输入热量超过40KJ/mm的超高热能焊接时，难以确保良好的HAZ韧性。另外，在这些技术中，从耐震性的观点出发，也存在不能确保低屈服比特性的问题。

另一方面，在特开2005-139506号公报中显示通过限定Ti、B、N等的含量和固溶B量，从而能够确保焊接输入热能在100KJ/mm左右的超高热能输入的HAZ韧性。但是，在该技术中，没有限定S的含量，不能确认焊接施工产生的扩散性氢引起的低温裂缝的有无。另外，没有记载Ca含量的适当范围，不能控制用于HAZ韧性提高的夹杂物，不能得到超高热能焊接中安定性的HAZ韧性。此外，也没有任何低屈服比特性的考虑。

发明内容

鉴于上述状况，本发明的目的在于，提供一种高强度低屈服比钢材，其在进行输入热量在40KJ/mm以上的高热能输入焊接时，也有优异的HAZ韧性，并且，能够实现从耐震性的观点出发所要求的低屈服比。

能够解决上述课题的本发明的钢材含有：C：0.04～0.10％(质量％的意思，在化学成分的组成中下同)、Si：0.05～0.40％、Mn：1.20～1.70％、P：0.015％以下、S：0.0010％以下、Al：0.020～0.045％、Cu：0.20～0.80％、Ni：0.20～0.80％、Ti：0.005～0.015％、B：0.0010～0.0022％、N：0.0040～0.0080％、Ca：0.0015～0.0040％和O：0.0025％以下，余量由铁和不可避免的杂质构成，并且由下述(1)式规定的PK值在-0.55～4.3的范围。

PK值＝{[N]-([Ti]/6.8)-([Al]/10)-([B]/2)}×1000…(1)

其中，[N]、[Ti]、[Al]、和[B]分别表示N、Ti、Al和B的含量(质量％)。

还有，根据需要，本发明的钢材优选满足下述必要条件等：(a)组织是由软质相和硬质相构成的组织，其中硬质相的平均维氏硬度HV为180～450。(b)硬质相的平均维氏硬度Hv₁和软质相的平均维氏硬度Hv₂的比(Hv₁/Hv₂)为1.1以上。(c)软质相的分率为10～80体积％。通过满足这些必要条件，能够实现钢材的低屈服比。并且，在这种复合组织中软质相可例举从铁素体、回火贝氏体和回火马氏体中选出的一种以上，硬质相可例举从贝氏体、珠光体和马氏体(包含岛状马氏体)中选出的一种以上。

根据本发明，满足上述(1)式的关系，同时将钢材的化学成分的组成限定在适当的范围内，从而在维持低屈服比的同时能够实现焊接热影响部(HAZ)的韧性改善。

附图说明

图1是表示PK值和HAZ韧性(vE₀)的关系的曲线图。

图2是表示硬质相硬度Hv和屈服比YR的关系的曲线图。

具体实施方式

在实施热能输入为40KJ/mm以上的高热能输入焊接施工的焊接构造物用钢材中，需要以低C的成分为基本的成分设计，但为了得到希望的高强度化，需要利用合金元素带来的各种强化机构。但是，如以对高强度化最有效的C为代表，一般公知有提高C含量，HAZ韧性很大地劣化，高强度化和高HAZ韧性共存是困难的。