[发明专利]焊接热影响部的韧性优异的钢材

说明书

技术领域

本发明涉及在焊接桥梁、高层建筑物和船舶等所使用的钢材时，将受到热影响的部位(以下称为“焊接热影响部”或“HAZ”)的韧性进行了改善的钢材。

背景技术

被使用于桥梁、高层建筑物和船舶等的钢材所要求的特性，近年来日益严格，要求有特别良好的韧性。这些钢材一般多以焊接接合，但特别存在的问题是HAZ在焊接时受到热影响而韧性容易劣化。该韧性劣化在焊接时的线能量越大时体现得越显著，其原因被认为在于，若焊接时的线能量越大，HAZ的冷却速度越慢，淬火性降低而生成粗大的岛状马氏体。因此为了改善HAZ韧性，极力抑制焊接时的线能量即可。而另一方面，在提高焊接作业效率上，期望采用例如气电焊和焊剂-铜衬垫焊接法等的大线能量焊接法。

因此，已经提出有即使在采用大线能量焊接法时也可抑制HAZ韧性的劣化的钢材。例如在专利文献1中，提出有一种通过低C化、低Si化和低N化而降低岛状马氏体的面积率，使HAZ的韧性良好的钢材。另外在该技术中还公开，通过形成Ti和Zr的氮化物来抑制奥氏体晶粒(γ晶粒)的粗大化，并且氮化物粒子作为来自γ晶内的铁素体相变核发挥作用，还发挥着使HAZ组织微细化的效果。此外在该技术中还公开，含有Ca、REM(稀土类元素)、Mg的微细氧化物和硫脂物分散在钢中，由此γ晶粒的微细化得以实现，并且可以确保强度，能够使HAZ的韧性提高。

然而，本发明者们研究时发现，若焊接金属达到1400℃以上的高温，则HAZ之中、特别是接近焊接金属的部位(以下称为“熔合部”)由于焊接时受到的热导致上述TiN固溶消失，从而不能抑制韧性劣化。

另一方面，在专利文献2中公开有一种技术，其是通过形成含有Ca和Mg的氧化物和含有Ca、Cu、Mg等的硫化物(或复合硫化物)，从而实现HAZ的韧性提高。另外，从通过在钢中形成复合氧化物会使HAZ的韧性良好这一观点出发，还提出有关于通过使含有REM的氧化物和/或CaO和ZrO的复合氧化物形成，从而改善HAZ的韧性的技术(例如专利文献3～5)。

若研究至今为止所提出的技术，则能够判定的是，使复合氧化物分散在钢中对改善HAZ的韧性极其有用。特别是认为使复合氧化物分散在钢中，即使在焊接时受到热影响也不会固溶消失，因此能够使HAZ的韧性提高。然而，进行大线能量焊接时，期望能够进一步提高HAZ的韧性的钢材的实现也是事实。

【专利文献1】特开2002-194490号公报

【专利文献2】特开2004-169048号公报

【专利文献3】特开2007-100213号公报

【专利文献4】特开2007-247004号公报

发明内容

本发明正是在这种状况下而做，其目的在于，提供一种HAZ(焊接热影响部)的韧性极其优异的钢材，其通过适当调整化学成分组成，使钢材组织中分散适当的复合氧化物，并且，通过使不会因焊接时受到的热量而消失的TiN分散，从而使HAZ(焊接热影响部)的韧性极其优异。

所谓能够解决上述课题的本发明的钢材，具有如下几点要旨：分别含有C：0.02～0.10％(“质量％”的意思。下同)、Si：0.5％以下(不含0％)、Mn：1.0～2.0％、P：0.03％以下(不含0％)、S：0.02％以下(不含0％)、Al：0.05％以下(不含0％)、Ti：0.005～0.10％、REM：0.001～0.007％、Zr：0.001～0.050％、N：0.002～0.010％、Ca：0.001～0.010％和O：0.0010～0.015％，并且由下式(1)规定的A值处于500～6000的范围。

A值＝[Ca]×[N]×10⁸    …(1)

其中，[Ca]和[N]分别表示Ca和N的含量(质量％)。

本发明的钢材中，作为其他元素优选还含有如下元素之中的1种以上：Ni：1.50％以下(不含0％)、Cu：1.50％以下(不含0％)、Cr：1.5％以下(不含0％)、Mo：1.5％以下(不含0％)、Nb：0.25％以下(不含0％)、V：0.10％以下(不含0％)和B：0.005％以下(不含0％)，含有如上元素能够提高母材的强度。还有，所述钢材的余量也可以是铁和不可避免的杂质。