[发明专利]疲劳特性优异的厚钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及主要作为船舶、建筑物、桥梁、建筑机械等结构用材料使用的厚钢板及其制造方法。更详细地说，是涉及抗拉强度为490MPa以上且低于650MPa、疲劳特性优异的厚钢板及其制造方法。

背景技术

在船舶、建筑物、桥梁和建筑机械等大型结构物中，结构物的大型化日益推进，另一方面，从破损发生时的损害的大小出发，对其结构构件要求更进一步的可靠性。历来已知大型结构物的破损原因的大部分是疲劳破坏，各种各样的耐疲劳破坏技术被开发，但截止目前，因疲劳破坏导致破损的事例仍不少。

一般来说，在大型结构物的疲劳损伤容易发生的部位，通过从结构上想办法能够缓和应力集中，但在这样的结构中，多由于构件的追加和高强度钢材的使用导致制造成本上升。因此，要求使钢材自身的疲劳特性本身提高的技术。

例如在非专利文献1中，公开了作用于疲劳特性的各种影响因素的效果，通过固溶强化、析出强化、晶粒微细化和第二相强化，疲劳特性提高，但在位错强化中，因为伴有可动位错的增加，所以认为难以取得疲劳特性的提高。疲劳破坏的过程，能够分为如下过程：(1)循环负荷施加而至龟裂发生的过程；(2)发生的龟裂进展而至断裂的过程。先前所示的疲劳特性的提高因素之中，在上述(1)的过程中，有效的是抑制位错的蓄积，认为固溶强化、析出强化和晶粒微细化等有效。另一方面，在上述(2)的过程中，因为有效的是妨碍龟裂的进展，所以认为晶粒微细化和第二相强化是有效的。

另一方面，在专利文献1中提出，作为微细的铁素体和硬质马氏体的两相组织，通过规定其硬度差，抑制龟裂进展速度，使龟裂发生后的疲劳寿命提高。但是，在此技术中，除了由于淬火处理导入大量的位错以外，第二相从奥氏体相变为马氏体时也有位错进一步被导入，因此能够容易地想像到至龟裂发生的寿命降低，使总体寿命稳定地提高困难。另外，通过Nb和V的添加期待碳氮化物的析出，但像淬火处理这样急速进行冷却时，则难以稳定确保这样的析出物，由析出强化获得疲劳特性提高有困难。

在专利文献2中提出有一种技术，其是使钢组织成为微细的铁素体和贝氏体的混合组织，从而使龟裂进展速度降低的技术。通过使用该技术，在疲劳破坏中，虽然也能够期待使龟裂发生后的疲劳寿命提高，但对于截止到龟裂发生的疲劳特性则一点也没有考虑，不能期待大幅的疲劳特性的提高。

在专利文献3中提出，通过使铁素体组织中析出碳化物使疲劳强度提高。但是，对于龟裂发生后的疲劳特性没有记述，而且是以薄钢板为对象，难以满足韧性等大型结构物所需要的其他的特性。

本发明人等对于至达到疲劳破坏的总体寿命，对截止龟裂发生的前段寿命与龟裂发生后至断裂的后段寿命的比率进行调查。其结果判明，至达到疲劳破坏的总体寿命之中，截止龟裂发生的前段寿命约占5成，随着应力水平下降而总体寿命变长，截止龟裂发生的前段寿命所占的比例增加。由此出发，为了增长截至达到疲劳破坏的总体寿命，提高龟裂发生后的疲劳特性自不必说，而且还需要使截止龟裂发生的疲劳特性提高。特别是在疲劳限度附近，截止龟裂发生的前段寿命的比例有变多的倾向。

如前所述，在大型结构物中要求使疲劳特性提高的技术，但是同时要求使龟裂进展速度降低的技术(使龟裂进展特性提高的技术)。这是由于，即便疲劳龟裂万一发生时，如果龟裂进展速度低，则截止达到破坏仍可发现并修补损伤部位。因此，要求使钢材自身的疲劳特性(疲劳强度)提高，并且使疲劳龟裂进展特性提高的(使疲劳龟裂的进展速度降低)钢板。

还有，前述的疲劳特性的龟裂进展，是龟裂刚发生之后龟裂的长度特别短的区域，因此需要用从表层提取的试验片进行评价。另一方面，龟裂进展特性中的龟裂进展，是龟裂生长并稳定进展的区域(所谓长龟裂)，不是受表层影响，而是受到钢材内部的组织的影响。因此，为了制造除了疲劳特性以外龟裂进展特性也优异的钢板，不仅需要控制表层的组织形态，而且需要控制钢材内部的组织形态。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：阿部等，“铁与钢”第70年(1984)第10号1459-1466

专利文献

专利文献1：日本国特开平10-60575号公报

专利文献2：日本国特开2011-195944号公报

专利文献3：日本国特开2009-84643号公报

发明内容

发明要解决的课题