[发明专利]疲劳特性优异的高强度钢材及其制造方法

说明书

本发明涉及板厚30mm以上的厚钢板，并提供疲劳特性优异的高强度钢材及其制造方法。一种疲劳特性优异的高强度钢材，成分组成以质量％计含有C：0.10～0.20％、Si：0.50％以下、Mn：1.0～2.0％、P：0.030％以下、S：0.0005～0.0040％、Sol.Al：0.002～0.07％、Ca：0.0005～0.0050％，其余部分由Fe和不可避免的杂质构成，金属组织是主相的铁素体以及第2相的贝氏体和伪珠光体。

技术领域

本发明涉及板厚30mm～50mm的厚钢板，涉及适于船舶、海洋结构物、桥梁、建筑物、坦克等强烈要求结构安全性的焊接结构物的、疲劳龟裂产生和疲劳龟裂发展的抵抗性优异的高强度钢材及其制造方法。

背景技术

船舶、海洋结构物、桥梁、坦克等结构物中使用的钢材，除强度、韧性等机械性质、焊接性优异以外，对于平时工作中的重复负荷、由风、地震等引起的重复震动，必须具有结构物的结构安全性。

对于重复负荷、重复震动，要求疲劳特性优异。尤其是，为了防止部件断裂这样的最终的破坏，认为有效的是抑制钢材具有的疲劳龟裂的产生和发展。

通常的焊接结构物的情况下，焊接缝边部容易成为应力集中部，由焊接所致的拉伸残余应力也发挥作用，因此大多成为疲劳龟裂的产生源。作为其防止策略，已知对焊接缝边部进行无焊条焊接(welding without welding rod)，或通过喷丸硬化而导入压缩残余应力。

然而，焊接结构物具有大量的焊接缝边部，此外，在成本上也负担大。因此，这些方法不适合以工业规模实施，焊接结构物的耐疲劳特性的提高大多通过所使用的钢材自身的疲劳特性的提高来实现。

非专利文献1讨论了用限制了成分的钢反复进行实验室规模的特殊热处理而制造的2种钢材的疲劳龟裂传播行为。本文献中，详细地考察并描述了如下事项：对使硬质相(维氏硬度：565，相的分率：36.4％，相的平均尺寸：149μm)在软质相(维氏硬度：148)中均匀分散而成的钢材A以及以硬质相(维氏硬度：546，相的分率：39.2％)将软质相(维氏硬度：149)围成网眼状而成的钢材B的疲劳龟裂传播性进行了研究，其结果，钢材B的疲劳龟裂传播速度大幅降低。

专利文献1中记载了一种具有疲劳龟裂发展抑制效果的钢板，其特征在于，硬质部的基体和分散于该基体的软质部构成金属组织，该2部分的硬度差以维氏硬度计为150以上。

专利文献2中记载了一种疲劳强度优异的厚钢板，其特征在于，金属组织由包含铁素体和硬质第二相的组织构成，且与钢板表面平行的截面组织中的上述硬质第二相的面积分率为20～80％、维氏硬度为250～800、平均等效圆直径为10～200μm，且硬质第二相间的最大间隔为500μm以下。

专利文献3中记载了一种耐疲劳龟裂发展性优异的钢板，其特征在于，金属组织以面积率计为60～85％的贝氏体组织、合计为0～5％的马氏体组织和珠光体组织，其余部分为铁素体组织。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第2962134号公报

专利文献2：日本专利第3860763号公报

专利文献3：日本专利第4466196号公报

非专利文献

非专利文献1：H.SUZUKI AND A.J.MCEVILY:Metallurgical Transactions A,Volume 10A,P475～481,1979

发明内容

然而，非专利文献1中记载的钢需要5阶段的热处理，为了以工业产品规模进行工程生产而从成本、生产率的观点出发是不现实的。此外，与疲劳龟裂传播特性相反而延展性下降，无法将这种钢应用于结构物。