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JPH0941077A - High-strength steel sheet excellent in crack propagation arresting property and method for producing the same - Google Patents

High-strength steel sheet excellent in crack propagation arresting property and method for producing the same

Info

Publication number
JPH0941077A
JPH0941077A JP19932795A JP19932795A JPH0941077A JP H0941077 A JPH0941077 A JP H0941077A JP 19932795 A JP19932795 A JP 19932795A JP 19932795 A JP19932795 A JP 19932795A JP H0941077 A JPH0941077 A JP H0941077A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
less
temperature
steel sheet
rolling
surface layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP19932795A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomoya Fujiwara
知哉 藤原
Hideji Okaguchi
秀治 岡口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority to JP19932795A priority Critical patent/JPH0941077A/en
Publication of JPH0941077A publication Critical patent/JPH0941077A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】不測の原因により脆性破壊が発生しても、亀裂
伝播を阻止することによりその影響を一定範囲に制限す
ることを保証し得る、大型鋼構造物の使用に好適なTS
780MPa以上の高張力鋼板およびその製造方法の提
供。 【解決手段】C、Si、Mn、Cu、Ni、Mo、N
b、B、Tiを特定した鋼板上下面のそれぞれ板厚5%
以上に相当する表層部が平均粒径10μm以下の旧オー
ステナイト粒径をもつマルテンサイト組織またはマルテ
ンサイト・ベイナイト混合組織からなる鋼板の圧延を中
断し、上下面表面温度を350℃以上でAr3 点より2
5℃以上低い温度まで水冷し、途中停止した後、表層部
ではオーステナイト未再結晶領域に、同時に鋼板中心部
ではオーステナイト再結晶領域にある状態で累積圧下率
50%以上の圧延を行い、復熱終了後焼入れ焼戻る。
(57) [Abstract] (Corrected) [Problem] Even if brittle fracture occurs due to an unexpected cause, it is possible to guarantee that the influence is limited to a certain range by preventing crack propagation. Suitable for use with
A high-tensile steel plate having a strength of 780 MPa or more and a method for manufacturing the same. SOLUTION: C, Si, Mn, Cu, Ni, Mo, N
Plate thickness 5% for each of the upper and lower surfaces of the steel plate with b, B, and Ti specified
The surface layer corresponding to the above suspends rolling of a steel sheet having a martensite structure or a martensite / bainite mixed structure having a prior austenite grain size with an average grain size of 10 μm or less, and the upper and lower surface temperatures are 350 ° C. or higher and Ar 3 points. Than 2
After water cooling to a lower temperature of 5 ° C or more and stopping halfway, rolling is performed in the austenite unrecrystallized region in the surface layer part and at the same time in the austenite recrystallized region in the steel plate central part at a rolling reduction of 50% or more, and recuperating After finishing quenching and burning back.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、海洋構造物、タン
ク、ペンストックなどの大型鋼構造物に使用される低温
靱性に優れた、とくに低温での亀裂伝播停止特性に優れ
た高張力鋼板、およびその鋼板を高い生産性のもとに製
造する方法に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a high-strength steel sheet excellent in low temperature toughness used for large-scale steel structures such as marine structures, tanks and pen stocks, and particularly excellent in crack propagation arresting property at low temperature, And a method for producing the steel sheet with high productivity.

【0002】[0002]

【従来の技術】海洋構造物、タンク、ペンストックなど
の大型鋼構造物に使用される高張力鋼板は、高度の安全
性を確保するために優れた低温靱性が要求される。近年
では、小型のシャルピ−試験などによって得られる低温
靱性のほかに、不測の事態を考慮して、たとえ不可抗力
により亀裂が発生してもそれが大きく伝播しないことを
保証する亀裂伝播停止特性も併せて要求されることが多
い。低温靱性および亀裂伝播停止特性を向上させる手段
として、従来よりNi含有量を増加させる方法が知られ
ている。しかし、Ni量の増加は合金コストの上昇を伴
うので、Ni量を増加させずに低温靱性、とりわけ亀裂
伝播停止特性を向上させる方法が要望されてきた。
2. Description of the Related Art High-tensile steel plates used for large-scale steel structures such as offshore structures, tanks, and penstocks are required to have excellent low temperature toughness in order to ensure a high degree of safety. In recent years, in addition to the low temperature toughness obtained by a small Charpy test, etc., in consideration of an unexpected situation, the crack propagation stopping property that guarantees that even if a crack occurs due to force majeure, it does not propagate greatly is also included. Are often required. As a means for improving the low temperature toughness and the crack propagation arresting property, a method of increasing the Ni content is conventionally known. However, since an increase in the amount of Ni is accompanied by an increase in the cost of the alloy, there has been a demand for a method of improving the low temperature toughness, especially the crack propagation arresting property, without increasing the amount of Ni.

【0003】特開平5−271760号公報には、Ni
量を増加させることなく低温靱性を向上させる方法が開
示されている。ここでは、圧延の途中で鋼片を一旦冷却
し、表層部をAr3 点以下に冷却した後、Ac3 点以上
に復熱させ未再結晶域で圧延を再開する方法が提案され
ている。この方法は、圧延中の鋼板を急速に冷却し表面
と中心部の温度差に起因する変形抵抗の差により板厚中
心に多くの加工歪を加え、変態によって生じるフェライ
ト粒径を微細化しようとするものである。ここで開示す
る方法が対象とする鋼は、引張強さ(TS:Tensile St
rength)500MPaを主体とする低強度レベルの鋼で
あり、組織もフェライト・パ−ライトに限定される。
Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 5-271760 discloses Ni.
A method of improving low temperature toughness without increasing the amount is disclosed. Here, a method is proposed in which the steel slab is once cooled during the rolling, the surface layer portion is cooled to the Ar 3 point or lower, and then reheated to the Ac 3 point or higher to restart the rolling in the unrecrystallized region. This method rapidly cools the steel sheet during rolling and adds a large amount of work strain to the center of the plate thickness due to the difference in deformation resistance due to the temperature difference between the surface and the center, in an attempt to reduce the ferrite grain size caused by transformation. To do. The steel targeted by the method disclosed herein has a tensile strength (TS: Tensile St
It is a low strength steel mainly composed of rength) 500 MPa and its structure is also limited to ferrite pearlite.

【0004】亀裂伝播停止特性の向上を目的とする方法
は、特開平5−271757号公報に開示されている。
この方法は、圧延途中で表層部をAr1 点以下に冷却し
フェライトを充分生成した後、圧下を施し、その後復熱
する間にフェライト中の転位を再配列させ表層部の組織
を微細化しようとするものである。表層部のフェライト
粒を微細化して靱性を向上すると、中心部で脆性破壊が
生じても表層部では脆性破壊とならず、延性破壊とな
る。表層部の延性破壊のうちでも、表層部においてせん
断破壊した部分をシアリップという。シアリップは、延
性破面を呈するだけでなく、大きな塑性変形域を持ち、
鋼板表面に対して一定の角度をなす。シアリップが発生
すると、亀裂伝播に要するエネルギ−は高くなり、板厚
全体の亀裂伝播停止特性は向上する。しかし、この方法
もシアリップの大きさ、すなわち深さがある程度以上大
きくないと亀裂伝播停止特性に実質的に影響を及ぼすま
でに至らないし、対象とする鋼も強度レベルの低いフェ
ライト・パ−ライト組織に限られる。本発明が対象とす
る780〜950MPa級高張力鋼では、脆性破面中に
肉眼で容易に観察しうるほどの大きさの明瞭なせん断破
壊、すなわちシアリップを伴うことは稀である。
A method aimed at improving the crack propagation stopping property is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-271757.
In this method, the surface layer part is cooled to less than Ar 1 point during rolling to sufficiently generate ferrite, and then it is subjected to reduction, and then dislocations in ferrite are rearranged during the reheating to refine the structure of the surface layer part. It is what When the ferrite grains in the surface layer portion are made finer to improve the toughness, even if brittle fracture occurs in the central portion, the surface layer portion does not become brittle fracture but ductile fracture. Of the ductile fractures in the surface layer, the shear fractured portion in the surface layer is called shear lip. Shear lip not only exhibits a ductile fracture surface, but also has a large plastic deformation zone,
Make a constant angle with the steel plate surface. When a shear lip occurs, the energy required for crack propagation becomes high, and the crack propagation stopping property of the entire plate thickness improves. However, this method also does not substantially affect the crack propagation arrest property unless the size of the shear lip, that is, the depth is larger than a certain extent, and the steel to be targeted is also a ferrite-pearlite structure having a low strength level. Limited to The 780 to 950 MPa class high-strength steel targeted by the present invention is rarely accompanied by a clear shear fracture, that is, a shear lip, in a brittle fracture surface that is easily observable with the naked eye.

【0005】さらに、本発明が対象とする高強度レベル
の高張力鋼では、表層部は焼入れに際して焼きが入りす
ぎ、靱性が低下する問題がある。表層部は焼入れ冷却速
度が大きいため焼入れによって得られる組織がマルテン
サイト一相となり、混合組織の効果により分断されない
ので、旧オ−ステナイト粒径が微細でなければ、実質的
に粗大な組織となるからである。このため後記するES
SO試験を行うと、表層部で脆性破壊が先行して、鋼板
の亀裂伝播停止特性は表層部により劣化する事態が生じ
る。ただし、表面は3方向の応力の拘束を受けないので
脆性破壊を先行させることはなく、実際はその少し内側
が亀裂伝播停止特性を劣化させることになる。
Further, in the high-strength steel having a high strength level, which is the object of the present invention, there is a problem that the surface layer portion is over-quenched during quenching and the toughness is lowered. Since the surface layer portion has a high quenching cooling rate, the structure obtained by quenching becomes a single phase of martensite and is not divided by the effect of the mixed structure, so if the former austenite grain size is not fine, it becomes a substantially coarse structure. Because. For this reason, the ES
When the SO test is performed, brittle fracture precedes in the surface layer portion, and the crack propagation stop characteristics of the steel sheet may deteriorate due to the surface layer portion. However, since the surface is not constrained by stress in three directions, brittle fracture does not precede, and in reality, the inside slightly deteriorates the crack propagation stopping property.

【0006】以下において、「表面」とは鋼板の文字通
り表面をいい、「表層部」とは鋼板の表面および内部を
含んだ一定範囲を指すものとする。また、「表面温度」
というとき、外部から測定した表面温度を指すものとす
る。
In the following, the "surface" literally means the surface of the steel sheet, and the "surface layer" means a certain range including the surface and the inside of the steel sheet. Also, "surface temperature"
In this case, the surface temperature measured from the outside is meant.

【0007】また、鋼片の熱間圧延において冷却して表
層部と中心部に温度差をつけ、冷却中断後、復熱する過
程で行う圧延を二次圧延といい、当該冷却前の圧延を一
次圧延という。両者を区別せず、それぞれを、単に、圧
延というときもある。
[0007] In the hot rolling of steel slabs, the rolling performed in the process of cooling the steel to give a temperature difference between the surface layer portion and the central portion, resuming the cooling after the cooling is called secondary rolling, and rolling before the cooling is performed. It is called primary rolling. Sometimes there is no distinction between the two and each is simply called rolling.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は現有の設備を
用い、かつ高価な合金元素を使用することなく、優れた
低温靱性および亀裂伝播停止特性をもつ780〜950
MPa級高張力鋼板およびその製造方法を提供すること
を課題としてなされたものである。本発明の具体的な目
的は従来の技術では達成困難であった下記〜の特性
を兼備する高張力鋼板を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention utilizes existing equipment, and without the use of expensive alloying elements, 780-950 with excellent low temperature toughness and crack propagation arrest properties.
It is an object of the present invention to provide a high-strength steel sheet of MPa class and a manufacturing method thereof. A specific object of the present invention is to provide a high-strength steel sheet having the following characteristics (1), which are difficult to achieve by the conventional techniques.

【0009】780MPa以上の引張強さ(TS)、 2mmVノッチシャルピ−試験(JIS Z 224
2)での−80℃における吸収エネルギ−200J以
上、 後記するESSO試験における破壊靱性値Kca=6
56kgf/mm1.5 となる温度が−70℃以下。
Tensile strength (TS) of 780 MPa or more, 2 mmV notch Charpy test (JIS Z 224)
2) Absorbed energy at −80 ° C. of −200 J or more, fracture toughness value Kca = 6 in ESSO test described later
The temperature at which the pressure reaches 56 kgf / mm 1.5 is -70 ° C or lower.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、TSレベ
ル780〜950MPa級の高張力鋼板の板厚方向の組
織を変化させて、低温靱性、とくに低温での亀裂伝播停
止特性を向上させる検討をおこなった。その結果、以下
の組織を有する鋼板およびその組織を与える圧延および
熱処理方法が目的を達成することを確認した。
[Means for Solving the Problems] The inventors of the present invention improve the low temperature toughness, especially the crack propagation arresting property at low temperature, by changing the microstructure in the thickness direction of high strength steel sheets having a TS level of 780 to 950 MPa. Considered. As a result, it was confirmed that the steel sheet having the following structure and the rolling and heat treatment method for giving the structure achieve the object.

【0011】ここに、本発明はつぎに示す鋼板およびそ
の鋼板を製造する製造方法を要旨とする。(図1参照) (1)重量%で、C:0.02〜0.15%、Si:
0.30%以下、Mn:0.4〜1.5%、Cu:1.
4%以下、Ni:0.50〜6.0%、Cr:0.8%
以下、Mo:0.8%以下、Nb:0.05%以下、
V:0.08%以下、B:0.0025%以下、Ti:
0.03%以下、solAl:0.001〜0.08%
およびN:0.006%以下を含み、残部がFeおよび
不可避的不純物からなる組成を有する鋼板であって、該
鋼板上下面のそれぞれ板厚5%以上に相当する表層部
が、平均粒径10μm以下の旧オ−ステナイト粒をもつ
マルテンサイト組織、またはマルテンサイトとベイナイ
トの混合組織から構成されることを特徴とする低温での
亀裂伝播停止特性に優れた高張力鋼板。
Here, the gist of the present invention is a steel plate and a manufacturing method for manufacturing the steel plate shown below. (Refer to FIG. 1) (1) By weight%, C: 0.02 to 0.15%, Si:
0.30% or less, Mn: 0.4 to 1.5%, Cu: 1.
4% or less, Ni: 0.50 to 6.0%, Cr: 0.8%
Below, Mo: 0.8% or less, Nb: 0.05% or less,
V: 0.08% or less, B: 0.0025% or less, Ti:
0.03% or less, solAl: 0.001 to 0.08%
And N: 0.006% or less, with the balance being Fe and unavoidable impurities, and a surface layer portion corresponding to a plate thickness of 5% or more on each of the upper and lower surfaces of the steel sheet has an average grain size of 10 μm. A high-strength steel sheet excellent in crack propagation arrest properties at low temperatures, characterized by comprising a martensite structure having the following old austenite grains or a mixed structure of martensite and bainite.

【0012】(2)前記(1)に記載する範囲の組成を
有する鋼片の熱間圧延において、一次圧延後、表面温度
950℃以上から、平均冷却速度15℃/s以上にて冷
却し、表面温度がAr3 点より25℃以上低い温度でか
つ350℃以上の温度範囲に至った後、冷却を中断し、
外部の熱源によってまたは鋼片内部の熱によって表面温
度がAc1 とAc3 の中間温度以上に復熱させる過程
で、冷却停止から復熱終了までの間に累積圧下率50%
以上の二次圧延を行い、鋼板表層部に対してはオ−ステ
ナイト未再結晶域の温度範囲にて、同時にまた板厚の中
心から上下にそれぞれ20%以上の範囲に相当する鋼板
中心部に対してはオ−ステナイト再結晶領域の温度範囲
にて圧下を付与し所定の板厚の鋼板とした後、焼入れ
し、Ac1 点以下で焼戻すことを特徴とする低温での亀
裂伝播停止特性に優れた高張力鋼板の製造方法。
(2) In the hot rolling of a steel slab having the composition in the range described in (1) above, after the primary rolling, the surface temperature is 950 ° C. or higher and the average cooling rate is 15 ° C./s or higher. After the surface temperature reaches a temperature range lower than the Ar 3 point by 25 ° C or more and 350 ° C or more, the cooling is interrupted,
During the process in which the surface temperature is reheated to the intermediate temperature between Ac 1 and Ac 3 by an external heat source or the heat inside the billet, the cumulative rolling reduction is 50% between the stop of cooling and the end of reheating.
The above secondary rolling is performed, and the steel sheet surface layer portion is subjected to the temperature range of the austenite unrecrystallized region and simultaneously to the steel sheet central portion corresponding to a range of 20% or more above and below the center of the sheet thickness. On the other hand, a crack propagation stopping property at low temperature is characterized by applying a reduction in the temperature range of the austenite recrystallization region to form a steel plate having a predetermined thickness, quenching, and tempering at Ac 1 point or less. Excellent manufacturing method for high strength steel sheet.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下に上記発明に係る鋼板の組
成、組織および圧延熱処理条件等に分けて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The composition, structure and rolling heat treatment conditions of the steel sheet according to the above invention will be described below separately.

【0014】1.鋼板の組成(以下、「%」は重量%を
意味する。) C:0.02〜0.15% Cは強度上昇に有効な元素であり、そのためには0.0
2%以上が必要である。しかし、0.15%を超えて含
有すると靱性および溶接性が劣化するので上限を0.1
5%とする。
1. Composition of steel sheet (hereinafter, "%" means% by weight) C: 0.02 to 0.15% C is an element effective for increasing strength, and for that purpose, 0.0
2% or more is required. However, if the content exceeds 0.15%, the toughness and weldability deteriorate, so the upper limit is 0.1.
5%.

【0015】Si:0.30%以下 Siは脱酸に有効な元素であるが、0.30%を超えて
含有すると溶接熱影響部の靱性が劣化するだけでなく、
加工性も劣化するので上限を0.30%とする。鋼板の
性能上、含有量は0でもよいが、Siを0にすると脱酸
時にAlの損失が大きくなるので、通常はSiを添加し
て脱酸をおこなった後残存する程度のSi含有量、例え
ば0.01%程度が下限として好ましい。
Si: 0.30% or less Si is an element effective for deoxidation, but if it is contained in excess of 0.30%, not only the toughness of the weld heat affected zone deteriorates, but also
The workability also deteriorates, so the upper limit is made 0.30%. In terms of the performance of the steel sheet, the content may be 0, but when Si is set to 0, the loss of Al becomes large at the time of deoxidation. Therefore, normally, the Si content that remains after deoxidation by adding Si, For example, about 0.01% is preferable as the lower limit.

【0016】Mn:0.4〜1.5% Mnは強度上昇に有効な元素であり、そのためには0.
4%以上が必要である。しかし、1.5%を超えると靱
性が劣化し、またAr3 点等の変態点が低下して本発明
で必要とする圧延が低温になり変形抵抗が増加するの
で、上限を1.5%とする。
Mn: 0.4 to 1.5% Mn is an element effective in increasing strength, and for that purpose, it is 0.1
4% or more is required. However, if it exceeds 1.5%, the toughness deteriorates, the transformation point such as Ar 3 point decreases, the rolling temperature required in the present invention becomes low, and the deformation resistance increases, so the upper limit is 1.5%. And

【0017】Cu:1.4%以下 Cuは強度上昇に有効な元素であるが、1.4%を超え
ると靱性が劣化するので、上限を1.4%とする。Cu
は添加しなくてよいが添加する場合は0.2%以上とす
ることが好ましい。0.2%以上含有しないと効果が明
瞭に現れないからである。
Cu: 1.4% or less Cu is an element effective for increasing the strength, but if it exceeds 1.4%, the toughness deteriorates, so the upper limit is made 1.4%. Cu
Does not have to be added, but when it is added, it is preferably 0.2% or more. This is because the effect does not appear clearly unless the content is 0.2% or more.

【0018】Ni:0.50〜6.0% Niは脆性亀裂の伝播停止特性および低温靱性を改善す
るので0.50%以上は含有しなければならない。ま
た、Cu添加に起因する鋼材表面の割れを防止する効果
があるので、Cu含有量の半分以上を含有することが望
ましい。しかし、6.0%を超えてもコストアップに見
合うだけの強度上昇と靱性改善が得られないため上限を
6.0%とする。
Ni: 0.50 to 6.0% Ni improves the propagation stopping property of brittle cracks and the low temperature toughness, so 0.50% or more must be contained. Further, since it has an effect of preventing cracks on the surface of the steel material due to addition of Cu, it is desirable to contain at least half of the Cu content. However, even if it exceeds 6.0%, the increase in strength and the improvement in toughness commensurate with the cost increase cannot be obtained, so the upper limit is made 6.0%.

【0019】Cr:0.8%以下 Crは無添加でもよい。強度確保のために添加する場合
は0.3〜0.7%とすることが望ましい。0.8%を
超えると靱性が劣化するとともに、Ar3 点等の変態点
が低下して低温での圧延が必要となり、変形抵抗上昇に
伴い圧延能率が低下するので上限を0.8%とする。
Cr: 0.8% or less Cr may be added without addition. When it is added to secure the strength, it is desirable to set it to 0.3 to 0.7%. If it exceeds 0.8%, the toughness deteriorates, the transformation point such as Ar 3 point decreases, and rolling at low temperature becomes necessary, and the rolling efficiency decreases as the deformation resistance increases. Therefore, the upper limit is 0.8%. To do.

【0020】Mo:0.8%以下 Moは無添加でもよい。強度確保のために添加する場合
は0.3〜0.8%とすることが望ましい。0.8%を
超えると靱性が劣化するとともに、変態点が低下し低温
での圧延が必要となるので上限を0.8%とする。
Mo: 0.8% or less Mo may be added without addition. When it is added to secure the strength, it is preferably 0.3 to 0.8%. If it exceeds 0.8%, the toughness deteriorates, the transformation point lowers, and rolling at low temperature is required, so the upper limit is made 0.8%.

【0021】Nb:0.05%以下 Nbは無添加でもよい。しかし結晶粒の微細化に有効な
元素であり、そのためには、0.005%以上は必要で
ある。0.05%を超えると靱性が劣化するばかりかオ
−ステナイト再結晶温度域を著しく制限するので、望ま
しい含有量は0.005〜0.05%である。
Nb: 0.05% or less Nb may not be added. However, it is an element effective for refining crystal grains, and for that purpose, 0.005% or more is necessary. If it exceeds 0.05%, not only the toughness deteriorates but also the austenite recrystallization temperature range is significantly limited, so the desirable content is 0.005 to 0.05%.

【0022】V:0.08%以下 Vは無添加でもよい。しかし、強度確保のためには、
0.01〜0.06%程度を含有することが好ましい。
0.01%以上含有しないと強度が明瞭に向上しないか
らであり、0.06%以下が好ましいのは極めて優れた
靱性を確保するためである。0.08%以下とする理由
は0.08%を超えると靱性が劣化するためである。
V: 0.08% or less V may be added without addition. However, in order to secure strength,
It is preferable to contain about 0.01 to 0.06%.
This is because if the content is not 0.01% or more, the strength is not clearly improved, and the content is preferably 0.06% or less in order to secure extremely excellent toughness. The reason for setting it to 0.08% or less is that if it exceeds 0.08%, the toughness deteriorates.

【0023】B:0.0025%以下 Bは無添加でもよい。しかし、強度確保のためには0.
0003〜0.0020%を含有することが望ましい。
0.0003%含有しないと効果が発揮されないからで
あり、0.0020%以下が望ましいのは極めて優れた
靱性を確保するためである。0.0025%以下とする
のは、それを超えると靱性が劣化するからである。
B: 0.0025% or less B may be added without addition. However, in order to secure the strength, 0.
It is desirable to contain 0003 to 0.0020%.
This is because the effect is not exhibited unless the content is 0.0003%, and 0.0020% or less is desirable in order to secure extremely excellent toughness. The reason why the content is 0.0025% or less is that the toughness deteriorates if the content is exceeded.

【0024】Ti:0.03%以下 Tiは無添加でもよい。しかし、Tiはスラブ加熱時の
結晶粒の微細化に有効な元素であり、添加する場合は
0.005%以上含有することが望ましい。また、Nb
を添加した場合にはNbによって助長される連続鋳造ス
ラブ表面のヒビワレを抑制するのに微量Tiが有効であ
り、0.005%以上でこのような効果を発揮する。
0.03%を超えると靱性が大きく劣化するので上限を
0.03%とする。
Ti: 0.03% or less Ti may be added without addition. However, Ti is an element effective for refining the crystal grains during heating of the slab, and if added, it is desirable to contain 0.005% or more. Also, Nb
When Ti is added, a small amount of Ti is effective for suppressing the cracking of the surface of the continuously cast slab promoted by Nb, and such an effect is exhibited at 0.005% or more.
If it exceeds 0.03%, the toughness deteriorates significantly, so the upper limit is made 0.03%.

【0025】solAl:0.001〜0.08% Alは脱酸剤として有効な元素であり、0.001%以
上含有しないと凝固時にピンホ−ルを発生するので、s
olAlとして0.001%以上とする。しかし、so
lAlとして0.08%を超えると靱性が劣化するので
上限を0.08%とする。
SolAl: 0.001 to 0.08% Al is an effective element as a deoxidizer, and if it is not contained in an amount of 0.001% or more, pinholes are generated during solidification, so s
The olAl content is 0.001% or more. But so
If the Al content exceeds 0.08%, the toughness deteriorates, so the upper limit is made 0.08%.

【0026】N:0.006%以下 Nは不純物として鋼に混入する以上は添加しない。しか
し、0.006%を超えると溶接部の靱性が劣化するの
で0.006%以下の含有量とする。
N: 0.006% or less N is not added as long as it is mixed in the steel as an impurity. However, if it exceeds 0.006%, the toughness of the welded portion deteriorates, so the content is made 0.006% or less.

【0027】2.組織 本発明に係る鋼板の特徴は上下面表層部におけるつぎの
組織にある。
2. Structure The features of the steel sheet according to the present invention are the following structures in the upper and lower surface layer portions.

【0028】平均的に微細な旧オ−ステナイト粒(具
体的には10μm以下。測定方法は後記する。) マルテンサイト組織またはマルテンサイトとベイナイ
トの混合組織 焼入れによって生成する表層部の組織はマルテンサイト
組織またはマルテンサイトとベイナイトの混合組織でな
ければならない。これらの組織でないと高強度を確保で
きないからである。マルテンサイトまたはベイナイトは
旧オ−ステナイト粒界を保存したまま変態するので、旧
オ−ステナイト粒径は靱性に直ちに影響する。マルテン
サイト組織またはマルテンサイトとベイナイトの混合組
織の場合、これら組織毎の大きさに加えて、これらの粒
界も実質的に組織を分断するからである。さらに、圧延
加工歪を残した偏平形状のオ−ステナイトから焼入れる
ため焼入性が低下して靱性に好適なマルテンサイトおよ
びベイナイト混合組織が生じる領域が表面近くまで拡大
する。また、たとえ表面近くの表層部がマルテンサイト
一相の組織となっても、組織は実質的に微細になる。偏
平形状の粒は、粒界面積の粒内体積に対する比率が高く
なり、粒界から発生するマルテンサイトの核発生密度が
向上し、その分、粒内は微細に区分けされるからであ
る。ここで偏平形状とはオ−ステナイト粒が板厚方向に
圧下を受け、潰れた形状を指す。表層部の旧オ−ステナ
イト粒径は鋼板幅方向に垂直な断面内において、ランダ
ムな方向15方向について各1mm長さ測定した平均値
である。
Average fine austenite grains (specifically 10 μm or less. The measuring method will be described later) Martensite structure or mixed structure of martensite and bainite Structure of the surface layer formed by quenching is martensite It must be a structure or a mixed structure of martensite and bainite. This is because high strength cannot be secured without these structures. Since martensite or bainite transforms while preserving the former austenite grain boundaries, the former austenite grain size immediately affects the toughness. This is because in the case of a martensite structure or a mixed structure of martensite and bainite, in addition to the size of each structure, these grain boundaries also substantially divide the structure. Further, since quenching is performed from flattened austenite that retains rolling distortion, the hardenability is reduced and the region where a martensite and bainite mixed structure suitable for toughness is generated extends to near the surface. Even if the surface layer near the surface has a martensite single-phase structure, the structure is substantially fine. This is because the flat grains have a higher ratio of the grain boundary area to the intragranular volume and the nucleation density of martensite generated from the grain boundaries is improved, and the grains are finely divided accordingly. Here, the flat shape refers to a shape in which austenite grains are pressed in the plate thickness direction and crushed. The former austenite grain size of the surface layer portion is an average value measured in lengths of 1 mm in 15 random directions in a cross section perpendicular to the steel sheet width direction.

【0029】この旧オ−ステナイト粒径が平均粒径で1
0μm以下となる表層部の板厚比率は片側5%以上、上
下面合わせて10%以上なければならない。上下面それ
ぞれ5%未満では鋼板として充分な亀裂伝播停止特性が
得られないからである。また、この表層部の板厚比率は
片側20%以下、上下面合わせて40%以下であること
が望ましい。片側20%を超え、上下面合わせて40%
を超えると復熱しても板厚全体にわたって充分高温にな
らずオ−ステナイト化する比率が低下して、強度が低め
になるからである。
This old austenite grain size is 1 in average grain size.
The plate thickness ratio of the surface layer portion having a thickness of 0 μm or less must be 5% or more on one side and 10% or more on the upper and lower surfaces. This is because if the upper and lower surfaces are each less than 5%, sufficient crack propagation stopping properties cannot be obtained as a steel sheet. Further, the plate thickness ratio of the surface layer portion is preferably 20% or less on one side and 40% or less on the upper and lower surfaces. More than 20% on one side, 40% on top and bottom
If it exceeds, even if it is reheated, the temperature does not become sufficiently high over the entire plate thickness, and the ratio of austenitization decreases, resulting in a lower strength.

【0030】ここで、鋼板中心部は、等方的な微細オ−
ステナイト粒から変態したマルテンサイトもしくはベイ
ナイトまたはこれらの混合組織からなる。良好な靱性を
有する高いTSレベルの高張力鋼が、通常、持つ組織で
ある。
Here, the central portion of the steel sheet is an isotropic fine ohmic contact.
It consists of martensite or bainite transformed from stenite grains or a mixed structure thereof. A high TS level high strength steel with good toughness is usually the structure.

【0031】鋼板として試験した場合、表層部が上記し
た組織であれば、表層部で脆性破壊が先行することはな
く、むしろ低温で発生する鋼板中心部の脆性亀裂進展を
表層部が防止する役割を果たす。その結果、鋼板として
の亀裂伝播停止特性は向上する。このとき、表層部では
せん断破壊こそ生じないが、この温度条件でも中心部と
異なり、延性破面を呈する。すなわち、高TSレベルの
高張力鋼ではたとえシアリップを生じなくても、表層部
の靱性を向上させれば、鋼板としての亀裂伝播停止特性
を向上させることができる。
When tested as a steel sheet, if the surface layer portion has the above-mentioned structure, brittle fracture does not precede at the surface layer portion, but rather the surface layer portion prevents brittle crack propagation in the central portion of the steel sheet that occurs at low temperature. Fulfill. As a result, the crack propagation stopping property of the steel sheet is improved. At this time, shear fracture does not occur in the surface layer portion, but even under this temperature condition, a ductile fracture surface is exhibited unlike the central portion. That is, even in the case of high-strength steel having a high TS level, even if a shear lip does not occur, if the toughness of the surface layer portion is improved, the crack propagation stopping property of the steel sheet can be improved.

【0032】鋼板の上下面表層部において、平均粒径が
10μm以下の場合、−80℃程度の低温でも充分な靱
性を有し、亀裂伝播停止特性を向上させることができ
る。これらマルテンサイトまたはマルテンサイトとベイ
ナイトの混合組織は通常焼戻された状態で使用される
が、焼戻しを受けない状態の組織も本発明の範囲内に含
まれる。
In the upper and lower surface layers of the steel sheet, if the average grain size is 10 μm or less, sufficient toughness can be obtained even at a low temperature of about −80 ° C., and the crack propagation stopping property can be improved. The martensite or the mixed structure of martensite and bainite is usually used in a tempered state, but a structure in a state not subjected to tempering is also included in the scope of the present invention.

【0033】表層部においてこのような組織を持つ鋼板
は次に説明する圧延および熱処理方法によって製造する
ことができる。
A steel sheet having such a structure in the surface layer portion can be manufactured by the rolling and heat treatment methods described below.

【0034】3.圧延および熱処理条件 鋼片加熱温度:鋼片加熱温度は、完全にオ−ステナイト
化することおよび後記する冷却後復熱中の圧延において
鋼板中心部の温度を再結晶領域とするために950℃以
上、望ましくは圧延能率向上のために1000℃以上と
する。しかし、オ−ステナイト結晶粒の粗大化を防止す
るため1250℃を上限とするのが望ましい。
3. Rolling and heat treatment conditions Steel slab heating temperature: The steel slab heating temperature is 950 ° C. or more in order to completely austenite and to make the temperature of the central portion of the steel sheet a recrystallization region in rolling during post-cooling reheat described later, Desirably, the temperature is 1000 ° C. or higher in order to improve rolling efficiency. However, in order to prevent coarsening of austenite crystal grains, it is desirable to set the upper limit to 1250 ° C.

【0035】圧延および冷却:加熱後、鋼片は一次圧延
に供され、その後鋼片は冷却される。冷却開始前の表面
温度は中心部と大きな差異はない。図1は鋼板製造中の
表面温度、表層部温度A(表面から板厚の5%の厚さ位
置)および中心部の温度B(板厚中心位置)を示す図面
である。同図において、強制冷却開始温度は表面温度で
950℃以上から行わなければならない。このときの冷
却速度は、表層部と板厚中心部との温度差が充分つき板
厚中心部では高温に保たれるように表面での冷却速度で
15℃/s以上となる条件で冷却する必要がある。表面
温度950℃以上から、冷却速度15℃/s以上にて冷
却することにより、後記する復熱途中の二次圧延の際、
表層部では未再結晶域圧延であり同時に中心部では再結
晶域圧延となる状態が現出する。冷却速度が大きくなり
すぎ冷却が適切な温度域で停止しないことを避けるため
に、平均冷却速度は25℃/s以下が望ましい。これら
冷却速度は通常の制御冷却装置により制御できる範囲内
のものである。
Rolling and cooling: After heating, the billets are subjected to primary rolling, after which the billets are cooled. The surface temperature before the start of cooling is not so different from the central part. FIG. 1 is a drawing showing a surface temperature during manufacturing of a steel sheet, a surface layer portion temperature A (a thickness position of 5% of the plate thickness from the surface) and a center portion temperature B (a sheet thickness center position). In the figure, the forced cooling start temperature must be performed from the surface temperature of 950 ° C. or higher. The cooling rate at this time is such that the temperature difference between the surface layer portion and the central portion of the plate thickness is sufficient, and the cooling rate at the surface is 15 ° C./s or more so that the central portion of the plate thickness is kept at a high temperature. There is a need. By cooling from a surface temperature of 950 ° C. or higher at a cooling rate of 15 ° C./s or higher, during secondary rolling during recuperation, which will be described later,
It appears that the surface layer part is in the non-recrystallized region and the central part is in the recrystallized region. The average cooling rate is preferably 25 ° C./s or less in order to avoid the cooling rate becoming too high and the cooling not stopping in an appropriate temperature range. These cooling rates are within a range that can be controlled by a normal control cooling device.

【0036】なお、表面温度は実測することができる
が、内部の温度分布は測定が容易でないので計算によっ
て推定した。
The surface temperature can be measured, but the internal temperature distribution is not easy to measure, so the surface temperature is estimated by calculation.

【0037】冷却における表面温度:前記した冷却にお
ける表面温度は、Ar3 点より25℃以上低くかつ35
0℃以上にする必要がある。この結果、表面のみならず
表面から板厚5%以上内側に入った位置においてもAr
3 点以下に冷却され転位密度の高いマルテンサイトある
いはベイナイトが生成する。これら自体に対しても圧下
を加え、さらに転位密度を高くすると、復熱によりオ−
ステナイトに逆変態するとき極めて微細なオ−ステナイ
ト粒が得られる。
Surface temperature in cooling: The surface temperature in cooling is 25 ° C. or more lower than the Ar 3 point and 35
It is necessary to set the temperature to 0 ° C or higher. As a result, not only at the surface but also at the position where the plate thickness is 5% or more inside the surface, Ar
Martensite or bainite with high dislocation density is formed by cooling below 3 points. If a reduction is also applied to these and the dislocation density is further increased, it is possible to re-operate due to recuperation.
Extremely fine austenite grains are obtained when reversely transformed into austenite.

【0038】この冷却により板厚中心部に効果的に圧下
をかけることが可能となる。本発明の組成範囲内の鋼の
場合、Ar3 点は、フェライト変態開始温度ではなく、
ベイナイトまたはマルテンサイトの変態開始温度を意味
し、450〜500℃付近の温度である。充分な量のベ
イナイトまたはマルテンサイトを生成させるには、Ar
3 点より50℃以上低い温度に冷却されることが望まし
い。Ar3 点より50℃以上低い温度に冷却することに
より、Ar3 点以下に冷却される表層部は表面片側づつ
板厚の5%を超え、したがって合計10%を超える。こ
の結果、微細な組織の範囲が広がり、かつ中心部への圧
下の効果が強化される。しかし、350℃より低温に冷
却すると鋼板中心部にも冷却の効果が及び、復熱が不十
分となるので350℃より低くすることは避けなければ
ならない。
By this cooling, it becomes possible to effectively apply a reduction to the central portion of the plate thickness. In the case of steel within the composition range of the present invention, the Ar 3 point is not the ferrite transformation start temperature,
It means the transformation start temperature of bainite or martensite, and is a temperature around 450 to 500 ° C. Ar to produce sufficient amounts of bainite or martensite
It is desirable to cool the temperature to 50 ° C. or more lower than the three points. By cooling to a temperature lower than the Ar 3 point by 50 ° C. or more, the surface layer portion cooled to the Ar 3 point or less exceeds 5% of the plate thickness on each side of the surface, and thus exceeds 10% in total. As a result, the range of the fine structure is expanded, and the effect of rolling down the central portion is enhanced. However, if the temperature is lower than 350 ° C., the cooling effect is exerted on the central portion of the steel sheet, and the recuperation becomes insufficient. Therefore, it is necessary to avoid lowering the temperature below 350 ° C.

【0039】復熱中の圧延:図1に示すように、表面温
度をAr3 点より25℃以上低い温度に急冷し、途中で
その冷却を停止した後、外部の熱源によって加熱した
後、または鋼片内部の熱によって復熱中に二次圧延を行
う。外部の熱源による加熱は、あくまで補助的な加熱で
あり、中心部と表層部の温度の高低を逆転させるほどの
加熱は行わない。この加熱はガス加熱炉、高周波加熱装
置あるいは直接通電加熱装置等による加熱でよく、加熱
方法にはとくに制約はない。外部からの加熱は圧延ライ
ン上で行ってもよいし、またバイパスを設けてバイパス
を通過中に行ってもよい。急冷停止からAc1 とAc3
の中間温度以上に復熱する間に累積圧下率50%以上の
二次圧延を行う。この二次圧延は、鋼板表層部に対して
はオ−ステナイト未再結晶域の温度範囲にあり、同時に
板厚中心から上下に20%以上合計40%以上に相当す
る鋼板中心部(図1に示す中心部)に対してはオ−ステ
ナイト再結晶領域の温度範囲となる状態で圧下を付与す
ることになる。表層部と中心部とで温度差があり、かつ
表層部は未再結晶温度域での圧延により加工歪が解消せ
ずに加工硬化しているので、圧下は板厚中心部に有効に
かかり、内部の再結晶したオ−ステナイト粒径を微細化
する。鋼板の表層部および中心部の温度分布は前記した
ように計算により推定可能である。
Rolling during recuperation: As shown in FIG. 1, after the surface temperature is rapidly cooled to a temperature lower than the Ar 3 point by 25 ° C. or more, the cooling is stopped midway, and after heating by an external heat source, or steel. Secondary rolling is performed during heat recovery due to the heat inside the piece. The heating by the external heat source is only auxiliary heating, and the heating is not performed to the extent that the temperature of the central portion and the surface layer portion is reversed. This heating may be performed by a gas heating furnace, a high frequency heating device, a direct current heating device, or the like, and the heating method is not particularly limited. The heating from the outside may be performed on the rolling line, or may be performed by providing a bypass and while passing the bypass. From quench stop to Ac 1 and Ac 3
The secondary rolling with a cumulative rolling reduction of 50% or more is performed while the heat is recovered to the intermediate temperature or higher. This secondary rolling is in the temperature range of the austenite unrecrystallized region with respect to the steel sheet surface layer portion, and at the same time, 20% or more and 40% or more in total above and below the center of the sheet thickness (see FIG. 1). The reduction is applied to the central portion (shown) in the temperature range of the austenite recrystallization region. There is a temperature difference between the surface layer portion and the central portion, and the surface layer portion is work-hardened without eliminating the processing strain due to rolling in the unrecrystallized temperature range, so the reduction is effectively applied to the thickness center portion, The recrystallized austenite grain size inside is refined. The temperature distribution of the surface layer portion and the central portion of the steel sheet can be estimated by calculation as described above.

【0040】ここで「未再結晶温度域」とは、圧延加工
後、つぎの圧延加工までの期間、およそ15秒間、その
圧延で導入した転位密度が25%以上残る温度域をい
う。「再結晶領域」とは、それを満たせない温度領域を
いうものとする。
Here, the "non-recrystallization temperature range" refers to a temperature range in which the dislocation density introduced by the rolling remains 25% or more for about 15 seconds after the rolling and before the next rolling. The “recrystallization region” is a temperature region that cannot be satisfied.

【0041】「板厚中心から上下に20%以上合計40
%以上の範囲に相当する鋼板中心部をオ−ステナイト再
結晶領域」としたのは、次の理由による。未再結晶状
態から焼入れると焼入性が低下して、マルテンサイトと
ベイナイトの混合組織等の機械的性質にとって好適な組
織が得られずに、強度および靱性が劣化する。具体的に
は粗大ベイナイト一相組織が生成するのを避けるためで
ある。鋼板としての低温靱性に与える影響が大きいの
は、板厚中心部であり、その部分に対して圧下を有効に
付与して組織微細化を通じて靱性を向上させる。鋼板と
しての性質を支配するのは鋼板中心部であり、板厚中心
から上下に20%以上合計40%以上の範囲をとらなけ
れば、その目的を達成することができない。また、板厚
中心から上下にそれぞれ40%以下合計80%以下であ
ることが望ましい。上下にそれぞれ40%を超え、合計
80%を超えると中心部への圧延圧下による細粒化効果
が明確でなくなり組織が粗大化して、中心部の靱性がや
や劣化するからである。
"20% or more above and below the center of plate thickness for a total of 40
The reason why the austenite recrystallized region is the central portion of the steel sheet corresponding to the range of not less than 10% is as follows. When quenching from an unrecrystallized state, hardenability deteriorates, a structure suitable for mechanical properties such as a mixed structure of martensite and bainite cannot be obtained, and strength and toughness deteriorate. Specifically, this is to avoid the formation of a coarse bainite one-phase structure. The low temperature toughness of the steel sheet has a large effect on the central portion of the sheet thickness, and the reduction is effectively applied to that portion to improve the toughness through the refinement of the structure. It is the center of the steel plate that governs the properties of the steel plate, and the object cannot be achieved unless the range of 20% or more and 40% or more in total above and below the center of the plate thickness is taken. Further, it is desirable that the total is 40% or less from the center of the plate thickness and 80% or less in total. If it exceeds 40% in each of the upper and lower parts and exceeds 80% in total, the grain-refining effect due to rolling reduction to the central part becomes unclear, the structure becomes coarse, and the toughness of the central part deteriorates a little.

【0042】表層部に対して未再結晶領域での圧下とし
たのは、次の理由による。表層部は未再結晶状態のた
め加工硬化状態が維持され板厚中心部に対して有効に圧
下が付与される。そのような配慮をしても圧下は表層
部に対して相対的により多く付与され、未再結晶領域で
圧延した結果、表層部のオ−ステナイト粒は圧下方向に
つぶされ偏平な形状となり、マルテンサイトまたはベイ
ナイトに変態した後もその粒界は保存される。その結
果、偏平形状のオ−ステナイトからマルテンサイトまた
はマルテンサイトとベイナイトの混合組織が生成する。
このような偏平形状のオ−ステナイトから変態する場合
の利点は前記した通りである。
The reason for reducing the surface layer portion in the non-recrystallized region is as follows. Since the surface layer portion is in a non-recrystallized state, the work-hardened state is maintained and effective reduction is applied to the center portion of the plate thickness. Even if such consideration is made, more reduction is given to the surface layer portion, and as a result of rolling in the unrecrystallized region, the austenite grains in the surface layer portion are flattened by being crushed in the rolling direction. The grain boundaries are preserved even after transformation into sites or bainite. As a result, martensite or a mixed structure of martensite and bainite is formed from the flattened austenite.
The advantages when transforming from such flattened austenite are as described above.

【0043】二次圧延の累積圧下率を50%以上とする
のは、累積圧下率で50%以上ないと前記した鋼板中心
部および表層部での効果が充分得られないからである。
この累積圧下率は大きなほどよい。
The reason why the cumulative reduction rate of the secondary rolling is set to 50% or more is that the above-mentioned effects at the central portion and the surface layer portion of the steel sheet cannot be sufficiently obtained unless the cumulative reduction rate is 50% or more.
The larger the cumulative rolling reduction, the better.

【0044】板厚中心部の温度:上記した冷却における
中心部温度は、再結晶温度域にとどめる必要がある。そ
の理由は上記した通りである。中心部温度が再結晶領域
にとどまるように、冷却開始の表面温度、表面での冷却
速度および冷却停止表面温度を上記したように制限し
た。
Temperature of central portion of plate thickness: The central portion temperature in the above cooling needs to be kept in the recrystallization temperature range. The reason is as described above. The surface temperature at the start of cooling, the cooling rate at the surface and the surface temperature at which cooling stopped were limited as described above so that the core temperature remained in the recrystallization region.

【0045】復熱後焼入れ前の表面温度:復熱した表面
温度は、強度確保の観点とオ−ステナイト粒を微細に保
つためにAc1 点とAc3 点のちょうど中間の温度以上
とする必要がある。それより低温では、表面から板厚5
%程度までの表層部では焼戻された組織が大部分となり
充分な量のオ−ステナイトが生じないからである。この
ため、焼入れによって充分な量のマルテンサイトまたは
ベイナイトを得ることができず、必要な強度が得られな
いからである。また、同時に、焼入れ前にフェライトと
オ−ステナイトの入り組んだ2相組織とならず、組織の
分断が有効にできないからである。
Surface temperature after recuperation and before quenching: The reheated surface temperature must be equal to or higher than the temperature just between the Ac 1 point and the Ac 3 point in order to secure the strength and keep the austenite grains fine. There is. At lower temperatures, the plate thickness is 5 from the surface.
%, The tempered structure is mostly present in the surface layer portion, and a sufficient amount of austenite is not generated. Therefore, it is not possible to obtain a sufficient amount of martensite or bainite by quenching, and it is not possible to obtain the required strength. At the same time, the two-phase structure in which ferrite and austenite are intricately formed is not formed before quenching, and the structure cannot be effectively divided.

【0046】復熱後の焼入れ:復熱後の焼入れに関して
は、780〜950MPa級の引張強さを確保するため
に急速冷却、例えば帯状ノズルから高圧水を噴射させる
などの冷却をしなければならない。鋼板中心部まで完全
に焼きを入れるためである。
Quenching after recuperation: For quenching after recuperation, rapid cooling such as jetting high-pressure water from a band-shaped nozzle must be performed in order to secure a tensile strength of 780 to 950 MPa. . This is because the center of the steel sheet is completely quenched.

【0047】焼戻し:上記の処理に引き続いて通常、A
1 点以下における焼戻しを施すが、用途によってはさ
ほど高い靱性を必要としない場合もあり、そのような用
途に対しては焼戻しを行わなくてもよい。
Tempering: Following the above treatment, usually A
Although tempering is performed at a point of c 1 or less, depending on the application, not so high toughness may be required, and tempering may not be performed for such application.

【0048】鋼片加熱温度を950℃以上のできるだけ
950℃に近い温度に加熱して圧延を行い、冷却にいた
るまでの圧延をできるだけ低温側に移行させてオ−ステ
ナイト粒をできるだけ微細化して本発明による効果を一
層高める方法は本発明の範囲に含まれる。
Rolling is performed by heating the billet heating temperature to 950 ° C. or higher to a temperature as close as possible to 950 ° C., and rolling until cooling is shifted to the lowest temperature side to make the austenite grains as fine as possible. A method for further enhancing the effect of the invention is included in the scope of the present invention.

【0049】[0049]

【実施例】つぎに本発明の実施例について説明する。EXAMPLES Next, examples of the present invention will be described.

【0050】表1は本発明で定める組成範囲内の組成を
有する発明鋼5種およびその範囲外の比較鋼7種の組成
を示す一覧表である。表2はこれら鋼のAc1 点および
Ac3 点を示す一覧表である。これらの組成を有する鋼
を実験室的に溶製し、鋳造により得られた鋼片を種々の
圧延および熱処理条件に供し板厚50および78mmの
鋼板とした。表3はこれらの圧延、冷却および熱処理条
件を示す一覧表である。また表4はこのような圧延およ
び冷却に伴う板厚中心部および表層部での熱履歴を示す
一覧表である。
Table 1 is a list showing the compositions of 5 kinds of invention steels having compositions within the composition range defined in the present invention and 7 kinds of comparative steels outside the composition range. Table 2 is a list showing Ac 1 points and Ac 3 points of these steels. Steels having these compositions were melted in a laboratory, and the steel pieces obtained by casting were subjected to various rolling and heat treatment conditions to obtain steel sheets having a plate thickness of 50 and 78 mm. Table 3 is a list showing these rolling, cooling and heat treatment conditions. Further, Table 4 is a list showing heat histories at the center portion of the plate thickness and the surface layer portion due to such rolling and cooling.

【0051】[0051]

【表1】 [Table 1]

【0052】[0052]

【表2】 [Table 2]

【0053】[0053]

【表3】 [Table 3]

【0054】[0054]

【表4】 [Table 4]

【0055】これら鋼板の表層部の組織は表面を含め
て、いずれもマルテンサイトを主体としベイナイトが混
入した組織であった。表層部、板厚1/4tおよび1/
2t部(中心部)より試験片を採取して、引張試験、2
mmVノッチシャルピ−衝撃試験および亀裂伝播停止特
性を評価する温度勾配型ESSO試験をおこなった。板
厚1/4tの結果は、表層部と板厚中心部との中間より
もやや中心寄りの位置での性質を表す。図2は温度勾配
型ESSO試験の試験片および亀裂の概要を表した図面
である。本試験では、温度勾配をつけた大型の試験片に
一様応力を負荷し、試験片端部に強制的に発生させた亀
裂を試験片内部に突入させ、停止した地点の温度および
亀裂長さを求める。これらより破壊靱性値Kcaを求め
ることができるが、温度勾配型ESSO試験ではKca
の一定の温度依存性を利用して少数の試験で広い温度範
囲のKcaを求めることができる。表5は、前記した表
3および表4に記載された製造方法により製造された鋼
板の表層部の旧オ−ステナイト粒径、1/4tおよび1
/2t部の強度と靱性および亀裂伝播停止特性を示す一
覧表である。表5において、破壊靱性値Kca=656
kgf/mm1.5 となる温度を採用した理由は、Kca
が656kgf/mm1.5 あれば亀裂の伝播を阻止でき
るからであり、この値を示す温度が低いほど亀裂伝播停
止特性は良好である。本発明例において、母材の引張り
強度780MPa以上、−80℃でのシャルピ−衝撃試
験において200J以上の吸収エネルギ−が得られるこ
とが分かる。また、ESSO試験において、本発明例は
Kca=656kgf/mm1.5となる温度がいずれも
−80℃以下という優れた亀裂伝播停止性能が得られ、
比較例と歴然とした差異を生じている。この温度を5〜
10℃低くするのにNiのみであれば約1%の添加を要
することを考慮すると、本発明の効果がいかに大きいか
知ることができる。
The microstructures of the surface layers of these steel sheets, including the surface, were all composed mainly of martensite and mixed with bainite. Surface layer, plate thickness 1 / 4t and 1 /
A test piece was taken from the 2t part (center part) and subjected to a tensile test, 2
A mmV notch Charpy impact test and a temperature-gradient ESSO test for evaluating crack propagation termination properties were performed. The result of the plate thickness 1 / 4t represents the property at a position slightly closer to the center than the middle between the surface layer part and the plate thickness center part. FIG. 2 is a drawing showing an outline of a test piece and a crack in a temperature gradient type ESSO test. In this test, uniform stress was applied to a large test piece with a temperature gradient, and the crack that was forcedly generated at the end of the test piece rushed into the test piece, and the temperature and crack length at the stopped point were measured. Ask. The fracture toughness value Kca can be obtained from these, but in the temperature gradient type ESSO test, Kca
It is possible to obtain Kca in a wide temperature range by a small number of tests by utilizing the constant temperature dependence of. Table 5 shows the former austenite grain size of the surface layer portion of the steel sheet manufactured by the manufacturing method described in Tables 3 and 4 above, 1 / 4t and 1
It is a list showing the strength and toughness of a / 2t part, and a crack propagation stop characteristic. In Table 5, fracture toughness value Kca = 656
The reason for adopting a temperature of kgf / mm 1.5 is Kca
Is 656 kgf / mm 1.5, crack propagation can be prevented, and the lower the temperature at which this value is, the better the crack propagation stopping property. In the examples of the present invention, it is understood that the tensile strength of the base material is 780 MPa or more, and the absorbed energy of 200 J or more is obtained in the Charpy impact test at −80 ° C. Further, in the ESSO test, in the present invention example, excellent crack propagation stopping performance was obtained in which the temperature at which Kca = 656 kgf / mm 1.5 was −80 ° C. or less,
There is a clear difference from the comparative example. This temperature is 5 ~
Considering that about 1% addition of Ni is required to lower the temperature by 10 ° C., it can be seen how great the effect of the present invention is.

【0056】[0056]

【表5】 [Table 5]

【0057】[0057]

【発明の効果】本発明に係る鋼板は前述の組成および組
織をもつことにより、引張り強さ780MPa以上で、
靱性も良好である。特に表層部においてきわだって組織
が微細であるために鋼板として亀裂伝播停止性能が高
い。本発明鋼を人口密集地のタンクあるいは寒冷域での
海洋構造物またはペンストックに用いることにより、不
測の原因により脆性破壊が発生してもその亀裂伝播を阻
止するができるので、大災害に至らぬよう一定の安全性
を保証することができる。本発明鋼は前述の方法によっ
て容易にかつ安価に製造することができる。
EFFECTS OF THE INVENTION The steel sheet according to the present invention has a tensile strength of 780 MPa or more because of having the above composition and structure.
The toughness is also good. Especially in the surface layer, the structure is extremely fine, so that the steel sheet has high crack propagation stopping performance. By using the steel of the present invention for a tank in a densely populated area or an offshore structure or penstock in a cold region, it is possible to prevent crack propagation even if brittle fracture occurs due to an unexpected cause, leading to a major disaster. It can guarantee a certain level of safety. The steel of the present invention can be easily and inexpensively manufactured by the above-mentioned method.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は鋼板製造中の表面温度、表層部温度およ
び中心部の温度を示す図面である。
FIG. 1 is a drawing showing a surface temperature, a surface layer temperature and a center temperature during steel sheet production.

【図2】図2は、温度勾配型ESSO試験の試験片およ
び亀裂の概要を表した図面である。
FIG. 2 is a diagram showing an outline of a test piece and a crack in a temperature gradient type ESSO test.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】重量%で、C:0.02〜0.15%、S
i:0.30%以下、Mn:0.4〜1.5%、Cu:
1.4%以下、Ni:0.50〜6.0%、Cr:0.
8%以下、Mo:0.8%以下、Nb:0.05%以
下、V:0.08%以下、B:0.0025%以下、T
i:0.03%以下、solAl:0.001〜0.0
8%およびN:0.006%以下を含み、残部がFeお
よび不可避的不純物からなる組成を有する鋼板であっ
て、該鋼板上下面のそれぞれ板厚5%以上に相当する表
層部が、平均粒径10μm以下の旧オ−ステナイト粒を
もつマルテンサイト組織、またはマルテンサイトとベイ
ナイトの混合組織から構成されることを特徴とする低温
での亀裂伝播停止特性に優れた高張力鋼板。
1. By weight%, C: 0.02 to 0.15%, S
i: 0.30% or less, Mn: 0.4 to 1.5%, Cu:
1.4% or less, Ni: 0.50 to 6.0%, Cr: 0.
8% or less, Mo: 0.8% or less, Nb: 0.05% or less, V: 0.08% or less, B: 0.0025% or less, T
i: 0.03% or less, solAl: 0.001 to 0.0
8% and N: 0.006% or less, and a balance of Fe and unavoidable impurities in the balance, and a surface layer portion corresponding to a plate thickness of 5% or more on each of the upper and lower surfaces of the steel sheet has an average grain size. A high-strength steel sheet excellent in crack propagation arrest properties at low temperatures, characterized by comprising a martensite structure having a prior austenite grain with a diameter of 10 μm or less, or a mixed structure of martensite and bainite.
【請求項2】請求項1に記載する範囲の組成を有する鋼
片の熱間圧延において、一次圧延後、表面温度950℃
以上から、平均冷却速度15℃/s以上にて冷却し、表
面温度がAr3 点より25℃以上低い温度でかつ350
℃以上の温度範囲に至った後、冷却を中断し、外部の熱
源によってまたは鋼片内部の熱によって表面温度がAc
1 とAc3 の中間温度以上に復熱させる過程で、冷却停
止から復熱終了までの間に累積圧下率50%以上の二次
圧延を行い、鋼板表層部に対してはオ−ステナイト未再
結晶域の温度範囲にて、同時にまた板厚の中心から上下
にそれぞれ20%以上の範囲に相当する鋼板中心部に対
してはオ−ステナイト再結晶領域の温度範囲にて圧下を
付与し所定の板厚の鋼板とした後、焼入れし、Ac1
以下で焼戻すことを特徴とする低温での亀裂伝播停止特
性に優れた高張力鋼板の製造方法。
2. In the hot rolling of a steel slab having the composition within the range defined in claim 1, the surface temperature is 950 ° C. after the primary rolling.
From the above, cooling was performed at an average cooling rate of 15 ° C / s or more, and the surface temperature was 25 ° C or more lower than the Ar 3 point and 350
After reaching the temperature range of ℃ or more, the cooling is interrupted and the surface temperature becomes Ac by the external heat source or the heat inside the steel slab.
In the process of reheating above the intermediate temperature between 1 and Ac 3 , secondary rolling with a cumulative rolling reduction of 50% or more is performed from the stop of cooling to the end of reheating, and austenite is not re-applied to the surface layer of the steel sheet. In the temperature range of the crystallization region, at the same time, and to the center portion of the steel plate corresponding to a range of 20% or more above and below the center of the plate thickness, a reduction is applied in the temperature range of the austenite recrystallization region to a predetermined range. A method for producing a high-strength steel sheet having excellent crack propagation arresting properties at low temperatures, which is characterized by quenching after tempering a steel sheet having a thickness and tempering at an Ac 1 point or less.
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