JP2007321228A

JP2007321228A - Ｈａｚ靱性に優れ、溶接後熱処理による強度低下が小さい鋼板

Info

Publication number: JP2007321228A
Application number: JP2006155789A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Onishi; 宏道大西
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2006-06-05
Filing date: 2006-06-05
Publication date: 2007-12-13
Anticipated expiration: 2026-06-05
Also published as: JP4878219B2; KR20070116561A; CN101086054A

Abstract

【課題】ＨＡＺ靱性に優れ、且つ溶接後熱処理後に強度が低下しにくい、または逆に強度が向上する鋼板を提供すること。
【解決手段】Ｃ：０．０１〜０．０５％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：０．５０〜２．０％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ａｌ：０．０１〜０．０７％、Ｃｒ：０．５〜２．０％、Ｎｂ：０．００５〜０．１００％、Ｖ：０．００５〜０．１０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０３％、およびＮ：０．００２〜０．００８％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、式：Ｘ１＝（９［Ｎｂ］＋４［Ｖ］）×［Ｃ］で表されるＸ１値が、０．００５〜０．０２０の範囲内にあり、且つベイナイト分率が９０面積％以上の組織であることを特徴とする、溶接後熱処理が施される鋼板。
【選択図】なし

Description

本発明は、備蓄用タンクや海洋構造物などの製造に用いられる鋼板に関し、詳しくは溶接および溶接後熱処理（ｐｏｓｔｗｅｌｄｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ、ＰＷＨＴ）が行われた場合に、溶接熱影響部（ｈｅａｔａｆｆｅｃｔｅｄｚｏｎｅ、ＨＡＺ）の靱性に優れ、且つＰＷＨＴ後に強度が低下しにくい、または逆に強度が向上する鋼板に関するものである。

原油、エチレン、ＬＰＧなどの備蓄用タンクや海洋構造物といった溶接構造物を製造する際には、溶接部の残留応力を低減させるために、６００℃程度で数時間保持するＰＷＨＴが行われることがある。ＰＷＨＴでは、対象物を高温で長時間保持するため、ミクロ組織が破壊され、ＰＷＨＴ後に強度低下が生ずることがある。殊に炭素量を低減させた鋼材では、ＰＷＨＴ後の強度低下が問題となる。

ＰＷＨＴ後の鋼板強度を確保するために、例えば特許文献１は、化学成分組成を調整すること（殊に微量のＮｂに加えて、ＣｕおよびＮｉを添加すること）、および圧延条件を制御することを開示している。また特許文献２は、化学成分組成を調整すること（殊にＮｂおよびＢを複合添加して、ベイナイト量を多くすること）、および圧延条件を制御することを開示している。しかし特許文献１および２では、Ｃ量の上限を０．１８％と規定しているように、Ｃ量を極低化することは意図されていない。

溶接構造物の製造では、効率の観点から、大入熱で溶接できる鋼板が求められているが、大入熱溶接では、ＨＡＺ靱性が低下するという問題が生ずる。この問題は、Ｃ量を極低化することによって、改善できることは知られている。例えば特許文献３では、化学成分組成を調整することにより、殊にＭｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、ＶおよびＮｂ量を、２．４≦［Ｍｎ］＋１．５×［Ｃｒ］＋２×［Ｍｏ］≦４．５、［Ｖ］＋［Ｎｂ］≦０．０４０を満たすように調整し、さらにＣ量を極低化し、Ｂを添加することにより、鋼板の耐溶接割れ性および大入熱ＨＡＺ靭性を向上させることが開示されている。しかし特許文献３は、ＰＷＨＴ後の強度低下について考慮されていない。
特開昭６２−９３３１２号公報特開昭６２−２４０７１３号公報特開２００２−４７５３２号公報

従って本発明が達成しようとする目的は、ＨＡＺ靱性に優れ、且つＰＷＨＴ後に強度が低下しにくい、または逆に強度が向上する鋼板を提供することである。

上記目的を達成し得た本発明の鋼板とは、
Ｃ：０．０１〜０．０５％（質量％の意味、以下同じ）、
Ｓｉ：１．０％以下（０％を含まない）、
Ｍｎ：０．５０〜２．０％、
Ｐ：０．０５％以下（０％を含まない）、
Ｓ：０．０１％以下（０％を含まない）、
Ａｌ：０．０１〜０．０７％、
Ｃｒ：０．５〜２．０％、
Ｎｂ：０．００５〜０．１００％、
Ｖ：０．００５〜０．１０％、
Ｔｉ：０．００５〜０．０３％、および
Ｎ：０．００２〜０．００８％を含有し、
残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、
下記式（１）で表されるＸ１値が、０．００５〜０．０２０の範囲内にあり、且つベイナイト分率が９０面積％以上の組織であることを特徴とする、溶接後熱処理が施される鋼板である。
Ｘ１＝（９［Ｎｂ］＋４［Ｖ］）×［Ｃ］・・・（１）
〔式中［Ｎｂ］、［Ｖ］および［Ｃ］は、それぞれＮｂ、ＶおよびＣの含有量（質量％）を表す。〕

なお、本発明において「溶接後熱処理が施される鋼板」とは、本発明の鋼板の用途が、溶接および溶接後熱処理が行われる用途（例えば、原油などの備蓄用タンクまたは海洋構造物などの溶接構造物の製造）に限定されることを意味する。

また本発明の鋼板は、さらにＭｏを含んでいても良い。Ｍｏを含む本発明の好ましい鋼板とは、
Ｃ：０．０１〜０．０５％、
Ｓｉ：１．０％以下（０％を含まない）、
Ｍｎ：０．５０〜２．０％、
Ｐ：０．０５％以下（０％を含まない）、
Ｓ：０．０１％以下（０％を含まない）、
Ａｌ：０．０１〜０．０７％、
Ｃｒ：０．５〜２．０％、
Ｎｂ：０．００５〜０．１００％、
Ｖ：０．００５〜０．１０％、
Ｍｏ：０．５％以下（０％を含まない）
Ｔｉ：０．００５〜０．０３％、および
Ｎ：０．００２〜０．００８％を含有し、
残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、
下記式（２）で表されるＸ２値が、０．００５〜０．０２０の範囲内にあり、且つベイナイト分率が９０面積％以上の組織であることを特徴とする、溶接後熱処理が施される鋼板である。
Ｘ２＝（９［Ｎｂ］＋４［Ｖ］＋［Ｍｏ］）×［Ｃ］・・・（２）
〔式中［Ｎｂ］、［Ｖ］、［Ｍｏ］および［Ｃ］は、それぞれＮｂ、Ｖ、ＭｏおよびＣの含有量（質量％）を表す。〕

本発明の鋼板には、上記成分の他、必要に応じてさらに、（ア）Ｂ：０．００４０％以下（０％を含まない）、（イ）Ｃｕ：３．０％以下（０％を含まない）および／またはＮｉ：３．０％以下（０％を含まない）、（ウ）Ｗ：０．５％以下（０％を含まない）、（エ）Ｃａ：０．００５％以下（０％を含まない）および／または希土類元素：０．００３％以下（０％を含まない）、（カ）Ｚｒ：０．００５％以下（０％を含まない）、および／または（キ）Ｍｇ：０．００５％以下（０％を含まない）、等を含有させることも有効であり、含有させる成分の種類に応じて、鋼板の特性がさらに改善される。

Ｃ量を極低化させて、且つＮｂおよびＶ、さらに必要に応じてＭｏを適正量添加することにより、大入熱ＨＡＺ靱性に優れ、且つＰＷＨＴ後に強度が低下しにくい、または逆に強度が向上する鋼板を製造することができる。

従来、Ｃを比較的多量に含む鋼板では、ＰＷＨＴ後の強度低下を防ぐため、析出強化元素を含有させることが知られていた。しかし大入熱ＨＡＺ靱性を向上させるためにＣ量を極低化した鋼板では、析出物（特に炭化物）が生成しにくいと考えられており、これまでＰＷＨＴ後の強度低下と析出強化元素との関係は明らかではなかった。そのためＨＡＺ靱性に優れ、且つＰＷＨＴ後の強度低下が抑えられた極低Ｃ鋼板は得られていなかった。

これら２つの特性を兼ね合わせた鋼板を製造すべく、様々な析出強化元素の影響を調べたところ、極低Ｃ鋼板では、ＰＷＨＴ後の強度低下を抑制するために、Ｎｂ、ＶおよびＭｏが特に有効であることを見出した。

Ｎｂ、ＶおよびＭｏは、殊にＣと炭化物を形成して、ＰＷＨＴ後の強度低下の抑制に寄与していると考えられる。そこでＣ量と、Ｎｂ、ＶまたはＭｏとの積を合計した下記式（３）で表されるパラメータＸ３を考え出した：
Ｘ３＝（α［Ｎｂ］＋β［Ｖ］＋γ［Ｍｏ］）×［Ｃ］・・・（３）
〔式中［Ｎｂ］、［Ｖ］、［Ｍｏ］および［Ｃ］は、それぞれＮｂ、Ｖ、ＭｏおよびＣの含有量（質量％）を表し、α、βおよびγは、定数を表す。〕

そして上記式（３）中における、Ｎｂ、ＶおよびＭｏの各含有量に対する係数（α、βおよびγ）を定めるため、これらの１種の含有量のみを変化させて、その他の元素は同じにした鋼板を用いて、ＰＷＨＴ前後の引張強度（ＴＳ）の変化代（ΔＴＳ＝ＰＷＨＴ後のＴＳ−ＰＷＨＴ前のＴＳ）を測定した（なおＴＳは、以下の実施例に記載のものと同じ方法により測定した）。そして各元素（Ｎｂ、ＶまたはＭｏ）の含有量を横軸に、ΔＴＳを縦軸にとる直線のグラフを作成し（図１）、この直線の傾きの比から、α＝９、β＝４およびγ＝１と定め、下記式（４）で表されるパラメータＸを定めた：
Ｘ＝（９［Ｎｂ］＋４［Ｖ］＋［Ｍｏ］）×［Ｃ］・・・（４）
〔式中［Ｎｂ］、［Ｖ］、［Ｍｏ］および［Ｃ］は、それぞれＮｂ、Ｖ、ＭｏおよびＣの含有量（質量％）を表す。〕

次にＰＷＨＴ後の強度低下が抑制され、且つ大入熱ＨＡＺ靱性の両方に優れた鋼板を、パラメータＸ（上記式（４））で特定するため、６０キロ級以上の強度になるように成分組成を調整した鋼片を（表１）、１１００℃に加熱し、圧延仕上げ温度８００℃で熱間圧延を終了した後、空冷して、板厚２０ｍｍの鋼板を作製した。

これらの鋼板を用いて、ＰＷＨＴ前後のΔＴＳ、およびＨＡＺ靱性の指標として−５０℃でのシャルピー衝撃試験における吸収エネルギー（ｖＥ_-50）を測定した（なおＴＳおよびｖＥ_-50は、以下の実施例に記載のものと同じ方法により測定した）。結果を表２に示す。Ｘ値とΔＴＳ、およびＸ値とｖＥ_-50は、以下の図２および３に示す関係にある。

即ち上記式（４）で示されるＸ値が大きくなるほど、ＰＷＨＴ後の強度低下が少ない、または逆に強度が上昇する。しかしＸ値が大きくなるほど、ＨＡＺ靱性（ｖＥ_-50）が低下する。そこでＰＷＨＴ後の強度低下の抑制およびＨＡＺ靱性の両方に優れた極低Ｃ鋼板を得るために、本発明においてＸ値を、０．００５以上、好ましくは０．００７以上、より好ましくは０．０１０以上であり、０．０２０以下、好ましくは０．０１８以下、より好ましくは０．０１５以下と定めた。なお本発明の鋼板がＭｏを含まない場合、上記式（４）のＸ値は、上記式（１）のＸ１値と一致し、Ｍｏを含む場合、Ｘ値は、上記式（２）のＸ２値と一致する。以下、Ｘ１値およびＸ２値をまとめて、「Ｘ値」として説明する。

本発明の鋼板は、ベイナイト組織を基本とすることも特徴とする。こうしたベイナイト組織は、極低Ｃにも拘わらず５７０ＭＰａ以上の強度を確保するためにも有用である。一般的に、ラインパイプなどにおいては、フェライト組織を主体とすることによって高強度を実現しているが、フェライト組織では、低温圧延を施すことによって、微細なフェライトとして高強度を実現する必要がある。これに対して、ベイナイト組織では、高温圧延でも高強度が実現でき、生産性向上を図る上でも有用である。但し、これらの効果を発揮させるためには、必ずしも１００面積％がベイナイト組織である必要はなく、ベイナイト分率で９０面積％以上であれば良い。ベイナイトの以外の組織としては、マルテンサイトやフェライト等が挙げられる。

なお本発明でのベイナイト組織は、上部または下部ベイナイトに加え、「鋼のベイナイト写真集−１」［日本鉄鋼協会ベイナイト調査研究会編：（１９９２）．４］に紹介されているベイニティックフェライトまたはグラニュラ−ベイニティックフェライトを含む
ものである。これらＣ量を極低化したベイナイト組織（極低Ｃベイナイト組織）は強度・靭性に優れており、本発明で規定する化学組成の範囲とすると共に、適切な条件で製造することによって得ることができる。

本発明は、上記のようにＸ値を適切に規定すると共に、ベイナイトを主体とする組織とすることによって、優れたＨＡＺ靭性およびＰＷＨＴ後の強度低下が抑制された鋼板を提供しようとするものである。しかし、これらの特性、並びに優れた強度および母材靱性を達成するためには、Ｘ値およびベイナイト分率だけでなく、鋼板の化学成分組成を適正に調整することも重要である。よって以下では、本発明の鋼板の化学成分組成について説明する。

〈Ｃ：０．０１〜０．０５％〉
Ｃは鋼の強度を増大させるのに有効な元素である。また炭化物を析出させてＰＷＨＴ後の強度低下を抑えるために必要な元素である。所望の強度を確保するため、およびＰＷＨＴ後の強度低下を充分に抑えるために、Ｃ量は、０．０１％以上、好ましくは０．０２％以上である。しかしＣを過剰に含有させると、炭化物が粗大になり、また島状マルテンサイト相（Ｍ−Ａ相）やセメンタイトが多量に形成して靱性が低下するおそれがある。よってＣ量は、０．０５％以下、好ましくは０．０４％以下である。

〈Ｓｉ：１．０％以下（０％を含まない）〉
Ｓｉは、冷却条件によらず固溶強化により鋼の強度を増加させるのに有効な元素である。この効果を充分に発揮させるために、Ｓｉを、０．１％以上、好ましくは０．２％以上の量で含有させることが推奨される。しかし過剰に含有させると鋼材（母材）にＭ―Ａ相を多量に析出させて靭性を劣化させる。よってＳｉ量の上限を１．０％と定めた。好ましい上限は０．５％である。

〈Ｍｎ：０．５０〜２．０％〉
Ｍｎは、極低Ｃベイナイト組織を生成させて鋼材を強化するのに有効な元素である。こうした効果を充分に発揮させるために、Ｍｎ量は、０．５０％以上、好ましくは０．７％以上である。しかしＭｎを過剰に含有させると、母材の靭性劣化を引き起こす。よってＭｎ量は、２．０％以下、好ましくは１．８％以下である。

〈Ｐ：０．０５％以下（０％を含まない）〉
Ｐは、結晶粒に偏析し、延性や靭性に有害に作用する不可避的不純物であるので、できるだけ少ない方が好ましいが、不可避的に鋼材に混入する。そこでＰ量を、０．０５％以下、好ましくは０．０１％以下にすることが推奨される。

〈Ｓ：０．０１％以下（０％を含まない）〉
Ｓは、鋼材中の合金元素と反応して種々の介在物を形成し、鋼材の延性や靭性に有害に作用する不純物であるので、できるだけ少ない方が好ましい。しかしＳも、Ｐと同様に不可避的に混入する。そこでＳ量を、０．０２％以下、好ましくは０．００５％以下にすることが推奨される。

〈Ａｌ：０．０１〜０．０７％〉
Ａｌは、脱酸剤として有効な元素である。またＡｌは、鋼中のＮを固定化することによってＢの固溶量を増加させて、Ｂの焼入性向上作用を助ける元素でもある。こうした効果を発揮させるためにＡｌ量は、０．０１％以上、好ましくは０．０２％以上である。しかし過剰に含まれると、Ｓｉと同様に、母材組織中に島状マルテンサイト相（Ｍ―Ａ相）を多量に析出させて、靭性を劣化させる。よってＡｌ量は、０．０７％以下、好ましくは０．０５％以下である。

〈Ｃｒ：０．５〜２．０％〉
Ｃｒは、極低Ｃベイナイト組織を得るために重要であり、またＨＡＺ組織におけるベイナイトブロックサイズを低減するためにも有効な元素である。さらに焼入れ性を向上させて鋼材の強度を確保する上でも有効な元素である。こうした効果を充分に発揮させるために、Ｃｒ量は、０．５％以上、好ましくは０．７％以上である。しかしＣｒ量が過剰になると、母材靭性が劣化する。よってＣｒ量は、２．０％以下、好ましくは１．８％以下である。

〈Ｎｂ：０．００５〜０．１００％〉
Ｎｂは、極低Ｃベイナイト組織を得るために有効であり、またＰＷＨＴ後の強度低下を抑制するために重要な元素である。こうした効果を充分に発揮させるために、Ｎｂ量は、０．００５％以上、好ましくは０．００８％以上である。しかしＮｂ量が過剰になると、その析出物が粗大になり、靱性を劣化させる。よってＮｂ量は、０．１００％以下、より好ましくは０．０７％以下である。

〈Ｖ：０．００５〜０．１０％〉
Ｖは、強度確保に有効であり、またＰＷＨＴ後の強度低下を抑制するために重要な元素である。こうした効果を充分に発揮させるために、Ｖ量は、０．００５％以上、好ましくは０．００８％以上である。しかしＶ量が過剰になると、ＨＡＺで析出物が形成し、ＨＡＺ靱性が劣化する。よってＶ量は、０．１０％以下、より好ましくは０．０８％以下である。

〈Ｍｏ：０．５％以下〉
Ｍｏは、強度向上に有効であり、且つＰＷＨＴ後の強度低下を抑制するためにも有効な元素であるが、本発明の鋼板において必須元素ではなく、必要に応じて含有させることができる。その効果を充分に発揮させるために、Ｍｏを、好ましくは０．０３％以上、より好ましくは０．０６％以上の量で含有させることが推奨される。但しＭｏ量が過剰になると、靭性が劣化する。そこでＭｏを含有させる場合、その量は、０．５％以下、好ましくは０．２％以下である。

〈Ｔｉ：０．００５〜０．０３％〉
Ｔｉは、Ｎと共に窒化物を形成することにより、大入熱溶接時に旧オーステナイト粒の粗大化を抑制し、ＨＡＺ靭性を向上させるのに有効な元素である。こうした効果を発揮させるためにはＴｉ量は、０．００５％以上、好ましくは０．０１０％以上である。しかしＴｉを過剰に含有させると、粗大な介在物を析出させ、かえってＨＡＺ靭性を劣化させる。よってＴｉ量は、０．０３％以下、好ましくは０．０２５％以下である。

〈Ｎ：０．００２〜０．００８％〉
Ｎは、Ｔｉと共に微細なＴｉＮを形成し、大入熱溶接において旧オーステナイト粒の粗大化を防止してＨＡＺ靱性を向上させるのに有効な元素である。こうした効果を発揮させるためにＮ量は、０．００２％以上、好ましくは０．００３％以上である。しかしＮ量が過剰になると、粗大なＴｉＮが析出して、靱性が劣化する。よってＮ量は、０．００８％以下、好ましくは０．００６％以下である。

本発明の鋼板の基本成分組成は上記の通りであり、残部は実質的にＦｅである。但し原料、資材、製造設備等の状況によって持ち込まれる不可避不純物が鋼板中に含まれることは、当然に許容される。さらに本発明の鋼板は、必要に応じて、以下の任意元素を含有していても良い。

〈Ｂ：０．００４０％以下〉
Ｂは、極低Ｃベイナイト組織を得るために、および強度向上のために有効な元素であり、必要に応じて含有させることができる。こうした効果を発揮させるために、Ｂは、好ましくは０．０００５％以上、より好ましくは０．００１０％以上の量で含有させることが推奨される。しかしＢを過剰に含有させると、その効果が飽和するばかりか、かえってＨＡＺ靭性が低下する。よってＢを含有させる場合、その量は、０．００４０％以下、好ましくは０．００２５％以下である。

〈Ｃｕ：３．０％以下および／またはＮｉ：３．０％以下〉
ＣｕおよびＮｉは、ＨＡＺ靱性を損なうことなく、母材強度を向上させる元素であり、必要に応じて、これらの１つまたは両方を含有させることができる。こうした効果を充分に発揮させるために、Ｃｕを、好ましくは０．０５％以上、より好ましくは０．１０％以上、さらに好ましくは０．５％以上の量で、Ｎｉを、好ましくは０．０５％以上、より好ましくは０．１０％以上、さらに好ましくは０．５％以上の量で含有させることが推奨される。しかしこれらの元素を過剰に含有させると、溶接時に島状マルテンサイト相（Ｍ−Ａ相）の生成が促進され、ＨＡＺ靱性が劣化する。そこでＣｕおよび／またはＮｉを含有させる場合、Ｃｕ量は、３．０％以下、好ましくは１％以下であり、Ｎｉ量は、３．０％以下、好ましくは２％以下である。

〈Ｗ：０．５％以下〉
Ｗは、耐食性を向上させるのに有効な元素であり、必要に応じて含有させることができる。殊にＷは、ＴｉやＮｉと共存させることが好ましい。こうした効果を充分に発揮させるために、Ｗを、好ましくは０．０１％以上、より好ましくは０．０５％以上、さらに好ましくは０．１０％以上の量で含有させることが推奨される。しかしＷ量が過剰になっても、その効果は飽和する。よってＷを含有させる場合、その量は０．５％以下、好ましくは０．３％以下である。

〈Ｃａ：０．００５％以下および／または希土類元素：０．００３％以下〉
Ｃａおよび希土類元素（以下、「ＲＥＭ」と省略する。）は、介在物形状の異方性を低減させて、ＨＡＺ靭性を向上させるのに有効な元素であり、必要に応じて含有させることができる。こうした効果を充分に発揮させるために、Ｃａを、好ましくは０．０００５％以上、より好ましくは０．００１０％以上の量で、ＲＥＭを、好ましくは０．０００３％以上、より好ましくは０．０００６％以上の量で含有させることが推奨される。しかしこれらの元素を過剰に含有させると、介在物が粗大化して、ＨＡＺ靭性がかえって劣化する。そこでＣａおよび／またはＲＥＭを含有させる場合、Ｃａ量は、０．００５％％以下、好ましくは０．００４％以下であり、ＲＥＭ量は、０．００３％以下、好ましくは０．００２％以下である。

〈Ｚｒ：０．００５％以下〉
Ｚｒは、窒化物や酸化物を形成し、ＨＡＺの旧オーステナイト粒の粗大化を抑制することにより、ＨＡＺ靱性を向上させるために有効な元素であり、必要に応じて含有させることができる。こうした効果を充分に発揮させるためにＺｒを、好ましくは０．００１％以上、より好ましくは０．００２％以上の量で含有させることが推奨される。しかしＺｒ量が過剰になると、かえってＨＡＺ靱性が劣化する。そこでＺｒを含有させる場合、その量は、０．００５％以下、好ましくは０．００４％以下である。

〈Ｍｇ：０．００５％以下〉
Ｍｇは、ＴｉＮ析出の核となる酸化物を微細分散させて、ＨＡＺ靱性を向上させるために有効な元素であり、必要に応じて含有させることができる。こうした効果を充分に発揮させるためにＭｇを、好ましくは０．００１％以上、より好ましくは０．００２％以上の量で含有させることが推奨される。しかしＭｇ量が過剰であると、粗大な介在物が形成され、かえって靱性が劣化する。よってＭｇを含有させる場合、その量は、０．００５％以下、好ましくは０．００４％以下である。

本発明の鋼板を製造するには、基本的には上記のような化学成分組成を満たす鋳片または鋼片を連鋳法や造塊法により作製し、これを熱間圧延−冷却−熱処理の通常の方法により製造できるが、特に極低Ｃベイナイト組織を得るためには、下記（Ａ）または（Ｂ）の工程を含む方法により製造することが好ましい。
（Ａ）鋳片または鋼片を９５０〜１３００℃に加熱し、圧延仕上げ温度７００℃以上で熱間圧延を終了した後、空冷する。
（Ｂ）鋳片または鋼片を９５０〜１３００℃に加熱し、圧延仕上げ温度７００℃以上で熱間圧延を終了した後、冷却速度１〜５０℃／秒で５００℃以下まで水冷却する。

上記（Ａ）および（Ｂ）の工程において、加熱温度が低すぎると、合金元素が充分に固溶せず、合金元素による所望の効果が得られない場合があるため、９５０℃以上とすることが好ましい。また加熱温度が高すぎると、初期オーステナイト粒が粗大化してしまい、結果として鋼板の靭性が低下する。そこで１３００℃以下とすることが好ましい。圧延仕上げ温度は、生産性の観点から７００℃以上であることが好ましい。

熱間圧延を終了した後は、空冷することによってもフェライト変態を抑制する成分設計となっているためベイナイト組織が得られるが、場合によっては冷却速度１〜５０℃／秒で５００℃以下まで加速冷却しても良い。そうすることにより、組織が過冷状態となって、良好な極低Ｃベイナイト組織が得られるためである。なお加速冷却を実施する場合には、ベイナイト組織の生成が完了するまで冷却する必要があるので、５００℃以下まで冷却することが推奨される。

また上記製造工程に加え、必要によって５００〜７００℃の温度領域で焼戻し処理を行なうことも有用であり、これによって更に高靭性となる。

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって制限を受けるものではなく、上記・下記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。

真空溶解材からの溶製により、下記表３に示す化学成分組成を満たす鋼片を作製し、下記表４に示す熱間圧延−冷却−熱処理条件により、鋼板を製造した。

得られた各鋼板について、ベイナイト分率、鋼板の引張強度（ＴＳ）およびＰＷＨＴによる引張強度の変化代（ΔＴＳ）、母材靱性（破面遷移温度ｖＴｒｓ）、およびＨＡＺ靭性（ｖＥ₋₅₀）を、下記の方法によって測定した。これらの結果を表５に記載する。なお化学成分組成から計算したＸ値も、表５に記載する。

〈ベイナイト分率〉
鋼板のｔ／４（ｔは板厚）部位から鏡面研磨後試験片を採取し、これを２％硝酸−エタノール溶液（ナイタール溶液）でエッチングした後、５視野において光学顕微鏡を用いて４００倍で観察を行ない、画像解析によって鋼組織中のベイナイト分率（面積％）を測定した。この際、フェライト以外のラス状組織は全てベイナイトとみなした。

〈鋼板の引張強度（ＴＳ）およびＰＷＨＴによる引張強度の変化代（ΔＴＳ）〉
ＰＷＨＴを行う前の鋼板のｔ／４（ｔは板厚）部位から、ＪＩＳＺ２２０１４号試験片を採取し、ＪＩＳＺ２２４１に従い引張試験を行うことにより、引張強度（ＴＳ）を測定した。この試験では、ＴＳ≧５７０ＭＰａを合格とした。
次いで鋼板に対して、２回のＰＷＨＴを、それぞれ６００℃および「板厚（ｉｎｃｈ）×１時間」の保持時間の条件で行った後、鋼板のｔ／４（ｔは板厚）部位から、ＪＩＳＺ２２０１４号試験片を採取し、ＪＩＳＺ２２４１に従い引張試験を行うことにより、ＰＷＨＴ後の引張強度（ＴＳ）を測定し、ＰＷＨＴによる引張強度の変化代（ΔＴＳ＝ＰＷＨＴ後のＴＳ−ＰＷＨＴ前のＴＳ）を求めた。この試験では、ΔＴＳ≧−１５ＭＰａを合格とした。

〈母材靭性（ｖＴｒｓ）〉
鋼板のｔ／４（ｔは板厚）部位から、ＪＩＳＺ２２４２に従ってＶノッチ試験片を採取してシャルピー衝撃試験を行ない、シャルピー試験片の脆性破面率が５０％となる温度を、破面遷移温度（ｖＴｒｓ）として、近似により求めた。この試験では、ｖＴｒｓ≦−５０℃を合格とした。

〈ＨＡＺ靭性（ｖＥ₋₅₀）〉
ＨＡＺ再現試験を行なった。鋼板から採取した試験片（１２．５×３２×５５（ｍｍ）の試験片を各５本採取）に、１４００℃×５秒加熱後、８００〜５００℃までを４０秒で冷却する熱サイクル試験（入熱量５ｋＪ／ｍｍに相当）を行なった。その後、各試験片から２本のシャルピー試験片を採取し、各鋼板において各１０本で、−５０℃における吸収エネルギーを測定し、その平均値をｖＥ_-50として求めた。この試験ではｖＥ_-50≧１００Ｊ以上を合格とした。

表３〜５の結果から、本発明の各要件（化学成分組成、Ｘ値およびベイナイト分率）を満たす鋼板Ｎｏ．１〜１１は、溶接前において優れた引張強度および母材靱性を示すことに加えて、溶接およびＰＷＨＴ後でも、引張強度の低下が充分に抑制されるか、または逆に強度が向上し、且つＨＡＺ靱性に優れていることが分かる。

一方、本発明の要件のいずれかを満たさない鋼板Ｎｏ．１２〜３１では、良好な結果が得られていない。
具体的には鋼板Ｎｏ．１２は、Ｃ量が多いため、極低Ｃベイナイト鋼にならず、母材靱性が劣化している。またＨＡＺ靱性も悪い。
鋼板Ｎｏ．１３は、Ｓｉ量が多いため、鋼材中にＭ−Ａ相が多量に析出し、母材およびＨＡＺ靱性が劣化している。

鋼板Ｎｏ．１４は、Ｍｎ量が少ないため、極低Ｃベイナイト鋼にならず、強度が低い。
鋼板Ｎｏ．１５は、Ｍｎ量が多いため、靱性が劣化している。
鋼板Ｎｏ．１６は、Ｃｒ量が少ないため、極低Ｃベイナイト鋼にならず、強度が低い。
鋼板Ｎｏ．１７は、Ｃｒ量が多いため、母材靱性が劣化している。

鋼板Ｎｏ．１８は、Ｔｉ量が多いため、粗大介在物が鋼材中に析出し、靱性が劣化している。
鋼板Ｎｏ．１９は、Ｂ量が多いため、靱性が劣化している。
鋼板Ｎｏ．２０は、Ｍｏ量が多いため、靱性が劣化している。
鋼板Ｎｏ．２１は、Ｖ量が多いため、靱性が劣化している。

鋼板Ｎｏ．２２は、Ｃｕ量が多いため、靱性が劣化している。
鋼板Ｎｏ．２３は、Ｎｉ量が多いため、靱性が劣化している。
鋼板Ｎｏ．２４は、Ｎｂ量が多いため、靱性が劣化している。
鋼板Ｎｏ．２５は、Ｃａ量が多いため、靱性が劣化している。

鋼板Ｎｏ．２６〜２８は、Ｘ値が本発明で規定する下限未満であり、ＰＷＨＴによる強度低下が大きい（ΔＴＳが小さい）。
鋼板Ｎｏ．２９〜３１は、Ｘ値が本発明で規定する上限を超えており、ＨＡＺ靱性が低い。

Ｎｂ、ＶまたはＭｏの各含有量（質量％）と、ＰＷＨＴ前後の引張強度（ＴＳ）の変化代（ΔＴＳ＝ＰＷＨＴ後のＴＳ−ＰＷＨＴ前のＴＳ）との関係を示すグラフである。Ｘ値（上記式（４））とΔＴＳとの関係を表すグラフである。Ｘ値（上記式（４））と−５０℃でのシャルピー衝撃試験における吸収エネルギー（ｖＥ_-50）との関係を表すグラフである。

Claims

Ｃ：０．０１〜０．０５％（質量％の意味、以下同じ）、
Ｓｉ：１．０％以下（０％を含まない）、
Ｍｎ：０．５０〜２．０％、
Ｐ：０．０５％以下（０％を含まない）、
Ｓ：０．０１％以下（０％を含まない）、
Ａｌ：０．０１〜０．０７％、
Ｃｒ：０．５〜２．０％、
Ｎｂ：０．００５〜０．１００％、
Ｖ：０．００５〜０．１０％、
Ｔｉ：０．００５〜０．０３％、および
Ｎ：０．００２〜０．００８％を含有し、
残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、
下記式（１）で表されるＸ１値が、０．００５〜０．０２０の範囲内にあり、且つベイナイト分率が９０面積％以上の組織であることを特徴とする、溶接後熱処理が施される鋼板。
Ｘ１＝（９［Ｎｂ］＋４［Ｖ］）×［Ｃ］・・・（１）
〔式中［Ｎｂ］、［Ｖ］および［Ｃ］は、それぞれＮｂ、ＶおよびＣの含有量（質量％）を表す。〕
Ｃ：０．０１〜０．０５％（質量％の意味、以下同じ）、
Ｓｉ：１．０％以下（０％を含まない）、
Ｍｎ：０．５０〜２．０％、
Ｐ：０．０５％以下（０％を含まない）、
Ｓ：０．０１％以下（０％を含まない）、
Ａｌ：０．０１〜０．０７％、
Ｃｒ：０．５〜２．０％、
Ｎｂ：０．００５〜０．１００％、
Ｖ：０．００５〜０．１０％、
Ｍｏ：０．５％以下（０％を含まない）
Ｔｉ：０．００５〜０．０３％、および
Ｎ：０．００２〜０．００８％を含有し、
残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、
下記式（２）で表されるＸ２値が、０．００５〜０．０２０の範囲内にあり、且つベイナイト分率が９０面積％以上の組織であることを特徴とする、溶接後熱処理が施される鋼板。
Ｘ２＝（９［Ｎｂ］＋４［Ｖ］＋［Ｍｏ］）×［Ｃ］・・・（２）
〔式中［Ｎｂ］、［Ｖ］、［Ｍｏ］および［Ｃ］は、それぞれＮｂ、Ｖ、ＭｏおよびＣの含有量（質量％）を表す。〕
さらにＢ：０．００４０％以下（０％を含まない）を含有する請求項１または２に記載の鋼板。
さらにＣｕ：３．０％以下（０％を含まない）および／またはＮｉ：３．０％以下（０％を含まない）を含有する請求項１〜３のいずれかに記載の鋼板。
さらにＷ：０．５％以下（０％を含まない）を含有する請求項１〜４のいずれかに記載の鋼板。
さらにＣａ：０．００５％以下（０％を含まない）および／または希土類元素：０．００３％以下（０％を含まない）を含有する請求項１〜５のいずれかに記載の鋼板。
さらにＺｒ：０．００５％以下（０％を含まない）を含有する請求項１〜６のいずれかに記載の鋼板。
さらにＭｇ：０．００５％以下（０％を含まない）を含有する請求項１〜７のいずれかに記載の鋼板。