本發明專利技術提供一種適用于船舶的板厚50mm以上的脆性裂紋傳播停止特性優良的結構用高強度厚鋼板及其制造方法。一種脆性裂紋傳播停止特性優良的厚鋼板，其特征在于，具有特定成分組成，金屬組織以鐵素體為主體，具有板厚表層部的RD//(110)面的集聚度I為1.3以上、板厚中央部的RD//(110)面的集聚度I為1.8以上的織構，表層部的夏比斷口轉變溫度vTrs為-60℃以下，并且板厚中央部的夏比斷口轉變溫度vTrs為-50℃以下。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】脆性裂紋傳播停止特性優良的結構用高強度厚鋼板及其制造方法
本專利技術涉及脆性裂紋傳播停止特性(brittlecrackarrestability)優良的結構用(forstructuraluse)高強度厚鋼板(high-strengththicksteelplate)及其制造方法，特別涉及適合用于船舶的板厚50mm以上的高強度厚鋼板。
技術介紹
對于船舶等大型結構物而言，脆性斷裂(brittlefracture)所帶來的事故對經濟和環境產生的影響很大，因此，通常要求提高安全性，對于所使用的鋼材，要求使用溫度下的靭性(toughness)、和脆性裂紋傳播停止特性。集裝箱船、散裝貨輪等船舶在其結構上將高強度的厚壁材料用于船體外板(outerplateofship'shull)。最近，隨著船體的大型化，正在進一步發展高強度厚壁化。通常，鋼板的脆性裂紋傳播停止特性具有越是高強度或越是厚壁材料越變差的傾向，因此，對脆性裂紋傳播停止特性的要求也進一步提高。作為使鋼材的脆性裂紋傳播停止特性提高的方法，一直以來已知增加Ni含量的方法，在液化天然氣(LiquefiedNaturalGas)的儲罐中，以商業規模使用9％Ni鋼。但是，Ni量的增加不得不使成本大幅上升，因此，難以應用于LNG儲罐以外的用途。另一方面，對于沒有達到LNG這樣的極低溫(ultralowtemperature)的、用于船舶或管線的、板厚小于50mm的比較薄的鋼材，可以通過所謂的TMCP(Thermo-MechanicalControlProcess，熱機械控制工藝)法實現細粒化而使低溫靭性提高，從而賦予優良的脆性裂紋傳播停止特性。另外，在專利文獻1中提出了為了在不使合金成本上升的前提下使脆性裂紋傳播停止特性提高而將表層部的組織超微細化(ultrafinecrystallization)而成的鋼材。專利文獻1記載的脆性裂紋傳播停止特性優良的鋼材的特征在于，著眼于脆性裂紋傳播時在鋼材表層部產生的剪切唇(塑性變形區域shear-lips)對脆性裂紋傳播停止特性的提高有效，使剪切唇部分的晶粒微細化，從而吸收傳播的脆性裂紋所具有的傳播能量。作為制造方法，記載了如下方法：通過熱軋后的控制冷卻將表層部分冷卻至Ar3相變點(transformationpoint)以下，然后，停止控制冷卻(controlledcooling)，將表層部分再加熱(recuperate)至相變點以上，反復進行1次以上上述工序，在此期間對鋼材實施軋制，由此使其反復發生相變或加工再結晶，在表層部分生成超微細的鐵素體組織(ferritestructure)或貝氏體組織(bainitestructure)。另外，專利文獻2中記載了如下內容：在以鐵素體-珠光體(pearlite)作為主體顯微組織的鋼材中，為了使脆性裂紋傳播停止特性提高，鋼材的兩表面部由具有50％以上鐵素體組織的層構成，所述鐵素體組織具有圓等效粒徑(circle-equivalentaveragegrainsize)為5μm以下、長徑比(aspectratioofthegrains)為2以上的鐵素體晶粒，并且重要的是抑制鐵素體粒徑的偏差，作為抑制偏差的方法，將精軋中的每1個道次的最大軋制率(rollingreduction)設定為12％以下，從而抑制局部的再結晶現象。但是，專利文獻1、2中記載的脆性裂紋傳播停止特性優良的鋼材是通過僅將鋼材表層部先冷卻后再進行再加熱、并且在再加熱中實施加工而得到特定的組織，在實際生產規模下不易控制，特別是對于板厚超過50mm的厚壁材料而言，是對軋制、冷卻設備的負荷大的工藝。另一方面，專利文獻3中記載了不僅著眼于鐵素體晶粒的微細化、而且著眼于形成在鐵素體晶粒內的亞晶粒(subgrain)而使脆性裂紋傳播停止特性提高的TMCP延伸技術。具體而言，在板厚為30～40mm時，無需進行鋼板表層的冷卻以及再加熱等復雜的溫度控制，通過下述條件使脆性裂紋傳播停止特性提高：(a)確保微細的鐵素體晶粒的軋制條件、(b)在鋼材板厚的5％以上的部分中生成微細鐵素體組織的軋制條件、(c)在微細鐵素體中使織構(texture)發達并且利用熱能將通過加工(軋制)引入的位錯(dislocation)再配置而形成亞晶粒的軋制條件、(d)抑制形成的微細鐵素體晶粒和微細亞晶粒粒的粗大化的冷卻條件。另外，還已知在控制軋制中對相變后的鐵素體施加軋制而使織構發達、由此使脆性裂紋傳播停止特性提高的方法。通過在鋼材的斷裂面上沿著與板面平行的方向產生裂口(separation)而緩和脆性裂紋前端的應力來提高對脆性斷裂的阻力。例如，專利文獻4中記載了如下內容：通過控制軋制使(110)面X射線強度比(X-rayplaneintensityratiointhe(110)planeshowingatexturedevelopingdegree)為2以上、并且使圓等效直徑(diameterequivalenttoacircleinthecrystalgrains)20μm以上的粗大晶粒為10％以下，由此使耐脆性斷裂特性提高。在專利文獻5中公開了一種作為接縫部的脆性裂紋傳播停止特性優良的焊接結構用鋼的鋼板，其特征在于，在板厚內部的軋制面上的(100)面的X射線面強度比為1.5以上。并且記載了通過由該織構發達所產生的應力負荷方向與裂紋傳播方向的角度偏差而使脆性裂紋傳播停止特性優良。現有技術文獻專利文獻專利文獻1：日本特公平7-100814號公報專利文獻2：日本特開2002-256375號公報專利文獻3：日本專利第3467767號公報專利文獻4：日本專利第3548349號公報專利文獻5：日本專利第2659661號公報
技術實現思路
專利技術要解決的問題近來，在超過6000TEU(Twenty-footEquivalentUnit，二十英尺當量單位)的大型集裝箱船中，使用板厚超過50mm的厚鋼板。井上等：厚手造船用鋼における長大脆性き裂伝播挙動(厚壁造船用鋼的長大脆性裂紋傳播特性)、日本船舶海洋工學會講演論文集第3號、2006、pp359-362中，對板厚65mm的鋼板的脆性裂紋傳播停止特性進行了評價，并且報道了在母材的大型脆性裂紋傳播停止試驗中脆性裂紋沒有停止的結果。另外，在供試材料的標準ESSO試驗(ESSOtestcompliantwithWES3003)中，顯示出在-10℃的使用溫度下的Kca的值(以下，也記載為Kca(-10℃))小于3000N/mm3/2的結果，在應用板厚超過50mm的鋼板的船體結構的情況下，暗示出確保安全性成為課題。從制造條件、公開的實驗數據來看，上述專利文獻1～5中記載的脆性裂紋傳播停止特性優良的鋼板以約50mm的板厚為主要對象，在應用于超過50mm的厚壁材料的情況下，不清楚能否得到規定的特性，關于船體結構所需的板厚方向的裂紋傳播的特性完全沒有得到驗證。因此，本專利技術的目的在于，提供能夠通過優化軋制條件而控制板厚方向上的織構的工業上極其簡易的工藝來穩定地制造的脆性裂紋傳播停止特性優良的高強度厚鋼板及其制造方法。用于解決問題的方法本專利技術人為了實現上述課題反復進行了深入的研究，關于即使是厚鋼板也具有優良的裂紋傳播停止特性的高強度厚鋼板得到以本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種脆性裂紋傳播停止特性優良的結構用高強度厚鋼板，其特征在于，金屬組織以鐵素體為主體，具有板厚表層部的RD//(110)面的集聚度I為1.3以上、板厚中央部的RD//(110)面的集聚度I為1.8以上的織構，表層部的夏比斷口轉變溫度vTrs為?60℃以下，并且板厚中央部的夏比斷口轉變溫度vTrs為?50℃以下。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2011.12.27 JP 2011-285569;2012.05.15 JP 2012-111151.一種脆性裂紋傳播停止特性優良的結構用高強度厚鋼板，其特征在于，金屬組織以鐵素體為主體，具有板厚表層部的RD//(110)面的集聚度I為1.3以上、板厚中央部的RD//(110)面的集聚度I為1.8以上的織構，表層部的夏比斷口轉變溫度vTrs為-60℃以下，并且板厚中央部的夏比斷口轉變溫度vTrs為-50℃以下，并且，鋼組成以質量％計含有C：0.03～0.20％、Si：0.03～0.5％、Mn：0.5～2.2％、Al：0.005～0.08％、P：0.03％以下、S：0.01％以下、N：0.0050％以下、Ti：0.005～0.03％，余量由Fe和不可避免的雜質構成，在此，所述板厚表層部或板厚中央部的RD//(110)面的集聚度I是指如下：首先，從板厚表層部或板厚中央部采集板厚1mm的樣品，對與板面平行的面進行機械研磨或電解研磨，由此，準備X射線衍射用的試驗片，需要說明的是，板厚表層部的情況下，對與最表面近的面進行研磨，使用該試驗片，使用Mo射線源，實施X射線衍射測定，求出(200)、(110)以及(211)極圖，通過Bunge法由所得到的極圖計算求得三維結晶取向密度函數，接著，由所得到的三維結晶取向密度函數，通過Bunge記載，在ψ2＝0°～90°以5°間隔合計19張的截面圖中，累積(110)面相對于軋制方向達到平行的取向的三維結晶取向密度函數的值，求出累積值，將該累積值除以上述累積的取向的個數而得到的值稱為RD//(110)面的集聚度I。2.如權利要求1所述的脆性裂紋傳播停止特性優良的結構用高強度厚鋼板，其特征在于，表層部和板厚中央部的夏比斷口轉變溫度以及RD//(110)面的集聚度I滿足下述(1)式，vTrs(表層)+1.9×vTrs(1/2t)-6×IRD//(110)[表層]-84×IRD//(110)[1/2t]≤-350…(1)vTrs(表層)：表層部的斷口轉變溫度(℃)，vTrs(1/2t)：板厚中央部的斷口轉變溫度(℃)，I...
【專利技術屬性】
技術研發人員：竹內佳子，長谷和邦，三田尾真司，村上善明，
申請(專利權)人：杰富意鋼鐵株式會社，
類型：發明
國別省市：日本;JP
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