[发明专利]高温强度和低温韧性优异的焊接结构用钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明是以火灾等高温时的屈服强度维持为目的的建筑结构用耐火钢为主要目标的发明，但不限于建筑用途，可适用于海洋结构物、船舶、桥梁、各种贮槽罐用等广泛用途的焊接结构用钢。另外，主作为对象的钢板的强度水平是屈服强度235～475MPa、抗拉强度400～640MPa的所谓的一般被称为40公斤级、50公斤级钢的级别。

背景技术

以确保高温屈服强度为目的的建筑用途的所谓的耐火钢，以特开平2-77523号公报等为首公开了很多的技术方案。可是，其大部分是含有Mo的。确实Mo在确保钢的高温屈服强度上是极有效的元素，但同时也是高价格的元素。

可是，在日本工业标准(JIS)等中已标准化的一般的结构用钢，从约350℃强度降低，因此其容许温度为约350℃。即，在将上述的钢材用于大厦、办公室、居住、立体停车场等的建筑物的场合，为了确保火灾时的安全性，有义务实施充分的耐火被覆，在日本的建筑相关的各法令中，规定了在火灾时避免钢材温度达到350℃以上。这是因为，上述钢材，在350℃左右屈服强度变为常温的2/3左右，小于必要的强度的缘故。因此，将一般钢材用于建造物的场合，必须实施耐火被覆，以避免在火灾时，钢材的温度达到350℃。

为了省略或减轻该耐火被覆，提高了在600℃等下的高温拉伸试验时的高温屈服强度(以下在没有特别表明时，所谓高温是指600℃，所谓高温强度是指高温屈服强度。)的耐火钢开始被使用。

一般地，在耐火钢中，以维持高温强度为目的添加Mo。可是，Mo的市况变化大，虽也取决于添加量，但与耐火被覆成本相比为高价格的情况较多。因此，期待着不添加Mo的廉价的耐火钢的开发和实用化。

本发明的目的是，得到一种不添加高价格的Mo，高温强度优异、并且作为钢材的基本性能之一的低温韧性也优异的焊接结构用钢。为此，通过将钢成分限定在特定范围，而且限定制造方法从而提供一种在工业上稳定、而且能以低成本供给高温强度优异、抑制焊接裂纹敏感性、确保了低温韧性的耐火钢的方法。

根据本发明，能够大量且廉价地供给即使是火灾时等遭受高温的环境也具有充分的屈服强度的焊接结构用钢，因此可有助于各种的用途广泛的焊接钢结构物的安全性提高。

本发明的发明点是，为了稳定地确保在600℃下的高温强度，通过复合添加比较微量的C量和Cr以及Nb来代替高价格的Mo，来利用相变组织强化、和由Cr、Nb的析出物(碳氮化物)带来的析出强化。

即发现，通过在无Mo的情况下添加、含有适当量的Cr来提高钢的淬透性，相变温度降低，含有渗碳体的硬质组织成为贝氏体(bainitic)。

由此发现，在常温强度和高温强度提高的同时，基体为在比较的低的温度下相变了的微细的贝氏体组织，因此在高温时，由Cr和Nb的复合添加引起的Cr和Nb的单独或复合了的碳氮化物在其基体中极微细地析出，能够以高的水平确保、维持高温强度，从而完成了本申请发明。

如上所述，不含有Mo的耐火钢，其本身极是划时代的，同时由于不含有淬透性高的Mo，因此作为焊接结构用钢的基本性能(强度、韧性)不用说，连焊接性、气割性也反倒提高。

本申请发明通过不仅规定Cr、Nb，还规定以C、Si、Mn为首的各个元素的含量以及焊接裂纹敏感性组成P_CM，而且限定制造条件，从而不仅在不使用高价格的Mo的情况下兼备优异的高温强度和低温韧性，而且确保了作为焊接结构用钢的各种使用性能。其要旨如下。

(1)一种高温强度和低温韧性优异的焊接结构用钢的制造方法，其特征在于，将下述钢材加热至1000～1300℃的温度，在800℃以上的温度结束热轧制，然后进行冷却，所述钢材其成分以质量％计为

C：0.003～0.05％、

Si：0.60％以下、

Mn：0.6～2.0％、

P：0.020％以下、

S：0.010％以下、

Cr：0.20～1.5％、

Nb：0.005～0.05％、

Al：0.060％以下、

N：0.001～0.006％，

而且将作为杂质的Mo限制在0.03％以下，其余部分由铁以及不可避免的杂质构成，由P_CM＝C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B定义的焊接裂纹敏感性组成P_CM值为0.22％以下。