KR101659245B1

KR101659245B1 - 용접 열 영향부의 인성이 우수한 후강판

Info

Publication number: KR101659245B1
Application number: KR1020157006626A
Authority: KR
Inventors: 히데노리 나코; 히토시 하타노; 요시토미 오카자키; 아키라 이바노; 데츠시 데우라; 마사키 시마모토; 다카시 스기타니; 세이 기무라; 신스케 사토
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2012-09-19
Filing date: 2013-08-29
Publication date: 2016-09-22
Anticipated expiration: 2033-08-29
Also published as: WO2014045829A1; EP2899289A1; EP2899289B1; EP2899289A4; JP5883369B2; KR20150038664A; JP2014058734A; CN104603314A

Abstract

본 발명의 후강판은 소정의 화학 성분 조성을 만족하고, 산소를 제외한 구성 원소가, 질량％로, 2％ < Ti < 40％, 5％ < Al < 30％, 5％ < Ca < 40％, 5％ < REM < 50％, 2％ < Zr < 30％, 1.0 ≤ REM/Zr을 만족하는 산화물을 함유하고, 산화물 중 원 상당 직경이 2㎛ 미만의 것 300개/㎟ 이상, 원 상당 직경이 2㎛ 이상의 것이 100개/㎟ 이하, Ti 질화물 중 원 상당 직경이 1㎛ 이상의 것이 7개/㎟ 이하, 원 상당 직경이 20㎚ 이상의 것이 1.0×10⁶개/㎟ 이상 존재하고, 관계식 |da-df|/da≤0.35를 만족한다.

Description

용접 열 영향부의 인성이 우수한 후강판{THICK STEEL SHEET HAVING EXCELLENT WELDING HEAT-AFFECTED PART TOUGHNESS}

본 발명은, 교량이나 고층 건조물, 선박, 라인 파이프 등의 용접 구조물에 적용되는 후강판에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 대입열 후의 열 영향부(이하, HAZ라고도 설명함)의 인성이 우수한 후강판에 관한 것이다.

최근, 교량이나 고층 건조물, 선박, 라인 파이프 등의 용접 구조물의 대형화에 수반하여, 이와 같은 용접 구조물에는 50㎜ 이상의 판 두께의 후강판이 적용되는 경우가 많아지고 있어, 50㎜ 이상의 판 두께의 후강판의 용접이 불가피하게 되고 있다. 이상과 같은 실정도 있어, 용접 시공 효율 향상을 목적으로 한 대입열 용접이 요구되고 있다.

그러나, 대입열 용접 시의 HAZ는, 가열에 의해 고온의 오스테나이트(γ) 영역에 장시간 유지된 후, 서냉되므로, 가열 시에서의 γ 입자의 성장, 냉각 과정에서의 조대 페라이트(α) 입자의 생성으로 대표되는 조직의 조대화가 초래되기 쉬워, 그것이 대입열 용접 시의 HAZ의 인성 저하의 원인으로 되고 있다. 그로 인해, 대입열 용접 시에서의 HAZ의 인성(이하, HAZ 인성이라고도 설명함)을 안정적으로 높은 수준으로 유지하는 기술을 개발하는 것이, 필요 과제로 되어 있다.

HAZ 인성을 확보하기 위한 수단으로서는, 산화물, 질화물, 황화물 등의 개재물 입자에 의한 γ 입성장 핀 고정하고, 개재물 입자를 기점으로 하는 입자 내 α 생성에 의한 조직의 미세화에 관한 기술 등이 제안되어 있다. 이러한 기술의 제안예로서, 특허문헌 1이나 특허문헌 2에 기재된 기술이 있고, 강재 중에 미세한 Ti 질화물을 γ 입성장 핀 고정 입자로서 분산 석출시킴으로써, 대입열 용접 시의 HAZ에서 생기는 오스테나이트 입자의 조대화를 억제하고, HAZ 인성의 열화를 억제하는 것이 개시되어 있다. 그러나, Ti 질화물은 용접 입열을 증대시키면 소실하기 쉬워, 안정된 HAZ 인성을 얻기 위해서는, 특별한 고안이 필요해진다.

발명자들도, 특허문헌 3에 있어서, 미세 Ti 질화물의 사이즈 및 개수를 정밀하게 제어함으로써, 대입열 HAZ 인성을 개선하는 기술을 제안하고 있다. 그러나, 상정하는 입열은 55kJ/㎜에 그치고 있어, 가일층의 용접 입열의 증대에 대응하기 위해서는, 한층 개선이 필요하다.

또한, 특허문헌 4 내지 7에서는, 고온에서 안정된 산화물계 개재물을 γ 입성장 핀 고정 입자로서 이용하는 기술이 제안되어 있다. 그러나, 산화물계 개재물은 Ti 함유 질화물에 비해 수가 적어, 충분한 핀 고정 효과를 얻을 수 없으므로, 대입열 용접에 대해 대응하는 것을 충분하게는 할 수 없어, 한층 더 개선이 필요하다.

즉, 특허문헌 4에는, REM이나 Zr을 포함하는 산화물을 존재시킴으로써 양호한 HAZ 특성이 얻어진다고 기재되어 있지만, 상정한 입열은 낮은 수준에 그치고 있어, 반드시 대입열 용접에 의해 양호한 HAZ 특성이 얻어진다고는 말할 수 없다. 또한, 특허문헌 5에는, 특허문헌 4와 마찬가지로 REM이나 Zr을 포함하는 산화물을 이용하는 기술이 기재되어 있고, HAZ 인성으로서 샤르피 흡수 에너지를 평가하고 있지만, 재료의 신뢰성이라고 하는 관점에서는, 평균값뿐만 아니라 그 최소값도 높은 수준으로 보장할 필요가 있다고 생각된다.

나아가서는, 특허문헌 6에는, 산화물계 개재물과 Ti 함유 개재물의 양쪽을 γ 입성장 핀 고정 입자로서 이용함으로써, 높은 HAZ 인성을 얻는 기술이 기재되어 있다. 그러나, 특허문헌 6에서는, 대입열 용접을 모의한 열 사이클 시험에 의해 HAZ 인성의 평가를 행하고 있지만, 최고 가열 온도가 1400℃와 일부의 Ti 함유 질화물이 잔존하는 온도에서 행하고 있다. 그런데, HAZ의 최고 가열 온도가 부분적으로 1450℃를 상회하는 고열로 되어, Ti 함유 질화물의 소실이 한층 더 촉진된다. 따라서, 대입열 HAZ 인성을 정확하게 평가하기 위해서는, 실제로 대입열 용접 시험을 행하는 것이 바람직하다. 또한, 발명자들은 특허문헌 7에서, 미세 산화물계 개재물의 γ 입성장 핀 고정 효과를 활용한 기술을 제안하고 있지만, 이 기술은 미세 Mn 황화물의 재석출 억제를 병용한 기술이며, 용존 산소량, 용존 유황량에 기초해서 합금 첨가량을 결정한다고 하는 번잡한 제어를 필요로 하고 있다.

또한, 개재물 입자를 기점으로 하는 입자 내 α 생성에 의한 조직의 미세화에 관한 기술로서는, 특허문헌 8에 기재된 Ti나 REM을 포함하는 복합 산화물과 MnS를 이용한 기술이 제안되어 있는 것 외에, 발명자들은, 특허문헌 9에서 개재물 형상을 제어함으로써, 입자 내 α 생성을 촉진하는 기술을 제안하고 있다. 이들 기술은, 입자 내 α 생성에 대해, (입자 내 α/개재물)계면 에너지가 낮은 개재물이 유효하다고 하는 전제에서 구축되어 있는 것이다. 그러나, 입자 내 α의 생성 시에는, (입자 내 α/γ)계면 에너지의 기여도 커서, 단순히 (입자 내 α/ 개재물)계면 에너지를 낮추는 것만으로는, 충분한 입자 내 α의 생성을 얻을 수 없으므로, 대입열 HAZ 인성을 충분히 보장하기까지에는 이르고 있지 않다.

또한, 발명자들은, 산황화물 기점의 입자 내 α 생성을 활용한 높은 HAZ 인성 기술을 구축하고, 특허문헌 10으로서 제안하고 있다. 그러나, 대상으로서 2㎛ 이상의 비교적 사이즈가 큰 산황화물 입자를 일정수 분산시킬 필요가 있으므로, 이 기술에서도, 대입열 HAZ 인성을 충분히 보장하기까지에 이르고 있지 않다. 즉, 특허문헌 8 기재의 기술에서는, 상정하는 입열량 자체가 작고, 또한, 특허문헌 9나 특허문헌 10에 기재된 기술에 있어서도, 샤르피 흡수 에너지의 평균값은 높지만, 최소값에는 개선의 여지가 있는 것이 현상황이다.

덧붙여, 발명자들은 조직을 제어한 산화물을 분산시킴으로써, 높은 HAZ 인성을 얻을 수 있는 기술을, 특허문헌 11 및 특허문헌 12로서 제안하고 있다. 이 기술에 의해 용접 열 영향부의 인성이 우수한 후강판을 실현할 수 있었지만, 제조 상에 있어서, 아직 개선해야 할 과제가 남아 있었다.

특허문헌 11 기재의 기술에서는, 소정의 산화물 형태를 실현하기 위해, Ca 첨가 전의 용존 산소량에 기초해서 Ca 첨가량을 제어하고 있지만, 동시에 Ti 첨가로부터 Ca 첨가까지의 시간을 3 내지 20분내에 들어가게 할 필요가 있으므로, 작업자의 부담이 증가하는 것이 염려된다. 한편, 특허문헌 12 기재의 기술에서는, Ca 첨가로부터 주입 개시까지 40분 내지 90분 유지할 필요가 있으므로, 생산성에 개선점이 남아 있다.

일본 특허 공개 제2001-98340호 공보 일본 특허 공개 제2004-218010호 공보 일본 특허 공개 제2010-95781호 공보 일본 특허 공개 제2001-20031호 공보 일본 특허 공개 제2007-247005호 공보 일본 특허 공개 제2008-223062호 공보 일본 특허 공개 제2009-179844호 공보 일본 특허 공개 평7-252586호 공보 일본 특허 공개 제2008-223081호 공보 일본 특허 공개 제2009-138255호 공보 일본 특허 공개 제2010-168644호 공보 일본 특허 공개 제2011-219797호 공보

본 발명은, 상기 종래의 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 대입열 용접을 행한 경우라도, HAZ 인성의 평균값은 물론, 그 최소값도 향상시킬 수 있어, 용접 열 영향부의 인성이 우수하고, 나아가서는 생산성에도 우수한 후강판을 제공하는 것을 과제로 하는 것이다.

청구항 1에 기재된 발명은, 질량％로, C:0.03 내지 0.12％, Si:0.10 내지 0.25％, Mn:1.0 내지 2.0％, P:0.03％ 이하(0％를 포함하지 않음), S:0.015％ 이하(0％를 포함하지 않음), Al:0.004 내지 0.05％, Ti:0.010 내지 0.050％, REM:0.0003 내지 0.02％, Zr:0.0003 내지 0.02％, Ca:0.0005 내지 0.010％, N:0.002 내지 0.010％를 함유하고, 잔량부가 철 및 불가피적 불순물인 후강판이며, 산소를 제외한 구성 원소가, 질량％로, 2％ < Ti < 40％, 5％ < Al < 30％, 5％ < Ca < 40％, 5％ < REM < 50％, 2％ < Zr < 30％, 1.0 ≤ REM/Zr을 만족하는 산화물을 함유하고, 또한, 상기 산화물 중, 원 상당 직경이 2㎛ 미만의 산화물이 300개/㎟ 이상, 원 상당 직경이 2㎛ 이상의 산화물이 100개/㎟ 이하 존재함과 함께, 함유되는 Ti 질화물 중, 원 상당 직경이 1㎛ 이상의 Ti 질화물이 7개/㎟ 이하, 원 상당 직경이 20㎚ 이상의 Ti 질화물이 1.0×10⁶개/㎟ 이상 존재하고, 또한, 상기 원 상당 직경이 20㎚ 이상의 Ti 질화물의 크기를, 원 상당 직경이 20㎚의 것으로부터 작은 순서대로 5㎚ 간격의 영역으로 구획하여 각 영역마다의 원 상당 직경의 범위를 (di-5) 이상 di 미만으로 하고(여기서, di=25, 30, 35, … 500) 상기 각 영역 내에 존재하는 Ti 질화물의 개수 밀도가 최다이었던 영역의 상기 di를 df로 했을 때의 상기 df와, 원 상당 직경이 20㎚ 이상 500㎚ 미만의 Ti 질화물의 평균 원 상당 직경 da가, |da-df|/da≤0.35라고 하는 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 용접 열 영향부의 인성이 우수한 후강판이다.

또한, 상기 기재를 포함하고, 본 발명에서 설명하는 원 상당 직경이란, 산화물 및 Ti 질화물의 크기에 착안하여, 그 면적이 동등해지도록 상정한 원의 직경을 구한 것으로, 투과형 전자 현미경(TEM)이나 주사형 전자 현미경(SEM)에 의해 관찰함으로써 구할 수 있다.

청구항 2에 기재된 발명은, 산소를 제외한 구성 원소가, 질량％로, 2％ < Ti < 40％, 5％ < Al < 30％, 5％ < Ca < 40％, 5％ < REM < 50％, 2％ < Zr < 30％, 1.5 ≤ REM/Zr을 더 만족하는 산화물이 300개/㎟ 이상 존재하는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 용접 열 영향부의 인성이 우수한 후강판이다.

청구항 3에 기재된 발명은, 질량％로, Ni:0.05 내지 1.50％, Cu:0.05 내지 1.50％, Cr:0.05 내지 1.50％, Mo:0.05 내지 1.50％, Nb:0.002 내지 0.10％, V:0.002 내지 0.10％, B:0.0005 내지 0.0050％로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 청구항 1 또는 2에 기재의 용접 열 영향부의 인성이 우수한 후강판이다.

본 발명에 의하면, 소 내지 중입열 용접은 물론, 대입열 용접을 행한 경우라도, HAZ 인성의 평균값 및 최소값을 향상시킬 수 있어, 용접 열 영향부의 인성이 우수하고, 나아가서는 생산성에도 우수한 후강판을 얻을 수 있다.

본 발명자들은, 비교적 생산성이 높은 제조 조건 하에서 후강판의 대입열 HAZ 인성을 개선하는 수단을 탐색했다. 그 결과, 산화물 기점의 입자 내 α의 생성을 확보함과 함께, HAZ 인성 저해 인자인 조대 Ti 질화물의 생성을 억제하고, Ti 질화물 분산 형태를 적절하게 제어함으로써, 후강판의 생산성과 대입열 HAZ 인성을 양립할 수 있는 것을 발견했다. 즉, 산화물 조성을 적절하게 제어함으로써, 입자 내 α의 생성을 확보할 수 있음과 함께, Ti 질화물의 사이즈, 개수를 적절하게 제어하고, 구γ 입자의 조대화를 억제함으로써, 구γ 입계에 생성하는 입계 페라이트를 미세화할 수 있으므로, 우수한 대입열 HAZ 인성을 갖는 후강판을 얻을 수 있는 것을 지견했다.

보다 상세하게는, 이를 산화물 중, 원 상당 직경이 2㎛ 미만의 산화물을 300개/㎟ 이상 분산시킴과 함께, 원 상당 직경이 2㎛ 이상의 산화물은 100개/㎟ 이하로 억제하는 것 등으로, 우수한 HAZ 인성이 얻어지는 것을 확인했다.

이상 설명한 바와 같은 지견을 기초로, 본 발명을 완성한 것이지만, 각 구성 요건을 규정한 이유는 하기에 나타내는 바와 같다.

(산소를 제외한 구성 원소가, 질량％로, 2％ < Ti < 40％, 5％ < Al < 30％, 5％ < Ca < 40％, 5％ < REM < 50％, 2％ < Zr < 30％, 1.0 ≤ REM/Zr을 만족하고, 원 상당 직경이 2㎛ 미만의 산화물이 300개/㎟ 이상)

산화물의 원 상당 직경을 2㎛ 미만으로 함으로써, 입자 내 α 촉진에 의해 HAZ 인성을 촉진할 수 있다. 산화물의 원 상당 직경이 2㎛ 이상으로 되면, 조대 Ti 질화물이 정출될 때의 장벽 에너지가 저하되고, 조대 Ti 질화물의 생성량이 증가해 버린다. 또한, 산화물의 조성이, 질량％로, 2％ < Ti < 40％, 5％ < Al < 30％, 5％ < Ca < 40％, 5％ < REM < 50％, 2％ < Zr < 30％, 1.0 ≤ REM/Zr이라고 하는 범위로부터 벗어나면 충분한 입자 내 α 생성이 얻어지지 않게 된다. 또한, 산화물 중의 REM/Zr비(질량％)를 1.5 이상으로 함으로써, 용강 중에서 산화물의 표면에 생성하는 조대 정출 Ti 질화물량이 더 감소하고, 한층 더 우수한 HAZ 인성이 실현된다.

(원 상당 직경이 2㎛ 이상의 산화물이 100개/㎟ 이하)

상기한 조성을 만족하는 산화물 중, 원 상당 직경이 2㎛ 이상의 산화물은 취성 파괴를 조장하고, HAZ 인성을 열화시키므로, 가능한 한 적은 것이 바람직하다. 이러한 관점으로부터 본 발명에서는, 원 상당 직경이 2㎛ 이상의 산화물은 100개/㎟ 이하로 규정했다.

본 발명에서는, Ti 질화물의 형태에 대해서도 상세하게 규정했다. Ti 질화물은 HAZ 고온 가열 시의 γ 입자 조대화를 억제하고, 냉각 시에 생성하는 입계 페라이트의 사이즈를 저감함으로써 HAZ 인성 개선에 기여한다. γ 입자 조대화를 충분히 억제하기 위해서는, 당연히 Ti 질화물의 입자를 많이 분산시킬 필요가 있지만, 본 발명자들은, Ti 질화물 입자의 사이즈가 균일하게 더 가까울수록, HAZ 고온 가열 시의 Ti 질화물의 용해 속도가 저하되는 것을 발견하고, Ti 질화물의 사이즈 및 개수를 적절하게 제어함으로써, 대입열 용접이어도 γ 입자 조대화 억제 효과가 얻어지는 것을 명백하게 했다. 구체적으로는, 다음의 2개의 조건을 만족함으로써, 높은 대입열 HAZ 인성이 실현된다.

(원 상당 직경이 1㎛ 이상의 Ti 질화물이 7개/㎟ 이하)

원 상당 직경이 1㎛ 이상의 Ti 질화물의 개수가 7개/㎟를 초과하면, 취성 파괴를 조장하고, HAZ 인성을 열화시켜 버린다. 이와 같은 Ti 질화물은 직육면체 형상을 갖는 것 외에, 강에 비해 현저하게 경도가 높으므로, 응력 집중에 의해 HAZ 인성을 현저하게 열화시킨다고 하는 특성을 갖는다. 따라서, 조대 Ti 질화물은 조대 산화물보다 엄밀하게 제어할 필요가 있다.

(원 상당 직경이 20㎚ 이상의 Ti 질화물이 1.0×10⁶개/㎟ 이상)

원 상당 직경이 20㎚ 이상의 Ti 질화물이 1.0×10⁶개/㎟를 하회하면, γ 입자 조대화 억제에 필요한 Ti 질화물 입자가 확보되지 않는다. 또한, 원 상당 직경 20㎚ 미만의 극미세 Ti 질화물 입자는 대입열 용접 시의 고온 가열에 있어서, 단시간에 소실하고, γ 입자 조대화 억제에 거의 기여하지 않으므로, 특별히 제어는 필요로 하지 않는다.

(|da-df|/da≤0.35)

Ti 질화물 입자는, 사이즈가 작은 것일수록 에너지적으로 불안정하고, 구체적으로는, 전체 입자의 평균 사이즈에 비해 작은 입자일수록, HAZ 고온 가열 시에 소실되기 쉬워진다. 따라서, 평균 사이즈보다 크고, 혹은, 평균 사이즈보다 작아도, 평균 사이즈에 비교적 가까운 사이즈의 Ti 질화물 입자수가 많을수록, γ 입자 조대화 억제에 기여하는 실질적인 입자수는 증가한다.

본 발명에서는, Ti 질화물의 사이즈-개수 히스토그램에 있어서, 최다의 Ti 질화물 개수가 기록된 사이즈와 평균 사이즈와의 차가 작아지도록 제어함으로써, 이 실질적인 Ti 질화물 입자수가 증가하여, 높은 γ 입자 조대화 억제 효과가 실현되는 것을 발견했다.

상세하게 설명하면, 원 상당 직경이 20㎚ 이상의 Ti 질화물의 크기를, 원 상당 직경이 20㎚의 것으로부터 작은 순서대로 5㎚ 간격의 영역으로 구획하여 각 영역마다의 원 상당 직경의 범위를 (di-5) 이상 di 미만으로 하고(여기서, di=25, 30, 35, … 500), 그들 각 영역 내에 존재하는 Ti 질화물의 개수 밀도가 최다이었던 영역의 상기 di를 df로 했을 때의 상기 df와, 원 상당 직경이 20㎚ 이상 500㎚ 미만의 Ti 질화물의 평균 원 상당 직경 da와의 차가 작아지도록 제어한다. 이 제어에 의해, 실질적인 Ti 질화물 입자수가 증가하여, 높은 γ 입자 조대화 억제 효과가 실현된다.

또한, Ti 질화물의 평균 원 상당 직경의 산출 시에는, 후술하는 실시예의 란에서 설명하는 조건에 의해, 투과형 전자 현미경(TEM) 관찰을 행하고, 화상 해석에 의해, 이 관찰 시야 중의 각 Ti 질화물의 면적을 측정하고, 그 면적으로부터 각 Ti 질화물의 원 상당 직경을 산출한 후, 원 상당 직경이 20㎚ 이상 500㎚ 미만의 Ti 질화물에 대해, 원 상당 직경의 산술 평균을 구했다.

구체적으로는, |da-df|/da로부터 구한 값이 0.35를 초과해 버리면, 가령 Ti 질화물 입자수가 많아도, γ 입자 조대화가 충분히 억제되지 않아, 높은 대입열 HAZ 인성이 얻어지지 않게 된다.

(제조 방법)

상기한 요건을 만족하는 본 발명의 후강판, 즉, 산소를 제외한 구성 원소가, 질량％로, 2％ < Ti < 40％, 5％ < Al < 30％, 5％ < Ca < 40％, 5％ < REM < 50％, 2％ < Zr < 30％, 1.0 ≤ REM/Zr을 만족하는 산화물을 함유하고, 또한, 상기 산화물 중, 원 상당 직경이 2㎛ 미만의 산화물이 300개/㎟ 이상, 원 상당 직경이 2㎛ 이상의 산화물이 100개/㎟ 이하 존재함과 함께, 함유되는 Ti 질화물 중, 원 상당 직경이 1㎛ 이상의 Ti 질화물이 7개/㎟ 이하, 원 상당 직경이 20㎚ 이상의 Ti 질화물이 1.0×10⁶개/㎟ 이상 존재하고, 또한, |da-df|/da≤0.35라고 하는 관계식을 만족하는 후강판을 제조하기 위해서는, 이하의 제조 요건을 만족하도록 하여, 후강판을 제조할 필요가 있다.

그 제조 요건은, 용제 시에 있어서, Mn, Si 등을 사용한 탈산에 의해 용강 중의 용존 산소량을, 질량％로, 0.002 내지 0.01％로 한 후, Al→Ti→(REM, Zr)→Ca의 순서대로, REM 또는 Zr의 첨가로부터 Ca 첨가까지의 시간 t1이 5분 이상이 되도록 하여 제어하면서, 각 원소를 첨가하고, 또한, 주조 시에 있어서의 1500 내지 1450℃의 온도 범위에서의 냉각 시간 t2를 300초 이내로 함과 함께, 주조 시에 있어서의 1300 내지 1200℃의 온도 범위에서의 냉각 시간 t3을 680초 이내로 하면 된다. 또한, REM 첨가량[REM]과 Zr 첨가량[Zr]의 질량비인 [REM]/[Zr]을 1.8 이상, 또한 t1을 10분 이상으로 함으로써, 보다 적정한 산화물 형태가 실현되고, 용강 중에서 산화물의 표면에 생성하는 조대 정출 Ti 질화물이 감소함으로써, 한층 더 우수한 HAZ 인성이 얻어진다. 다음에, 이들 제조 요건의 규정 이유에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 여기서 (REM, Zr)로 하고 있는 것은, REM과 Zr은 동시이거나, 또한, 어느 쪽인가가 먼저 첨가되어도 좋은 것을 의미한다.

ㆍMn, Si 등을 사용한 탈산에 의해 용강 중의 용존 산소량을, 0.002 내지 0.01％

용존 산소량이 0.002％를 하회하면, 입자 내 α 생성의 기점이 되는 적절한 조성을 갖는 산화물을 필요량 확보할 수 없게 된다. 또한, 용존 산소량이 0.01％를 초과하면, 원 상당 직경이 2㎛ 이상의 조대 산화물이 증가하여, HAZ 인성을 열화시켜 버린다.

ㆍREM 또는 Zr의 첨가로부터 Ca 첨가까지의 시간 t1을 5분 이상

본 발명에 의해 규정한 산화물은, 입자 내 α의 생성 촉진 작용을 가짐과 함께, 조대 Ti 질화물의 정출 기점으로서 기능하기 어렵다고 하는 특징을 갖는다. 특히, 산화물 중의 REM/Zr비(질량％)를 1.0 이상으로 하기 위해서는, 강탈산 원소인 Ca의 첨가에 앞서, REM 또는 Zr의 산화물 형성 반응을 충분히 진행시킬 필요가 있다. 구체적으로는, REM 또는 Zr의 첨가로부터 Ca 첨가까지의 시간 t1을 5분 이상으로 제어함으로써, 소정의 개수 밀도의 REM/Zr≥1.0을 만족하는 산화물을 얻을 수 있다. REM 또는 Zr의 첨가로부터 Ca 첨가까지의 시간 t1이 5분 미만이면 REM/Zr≥1.0을 만족하는 산화물이 부족하게 된다. 또한, 이에 추가하여, REM 첨가량[REM]과 Zr 첨가량[Zr]의 질량비인 [REM]/[Zr]을 1.8 이상 또한 t1을 10분 이상으로 함으로써 REM/Zr≥1.5를 만족하는 산화물을, 소정의 개수 밀도로 얻을 수 있다.

또한, 용제 시에 있어서, Al→Ti→(REM, Zr)→Ca의 순서대로 첨가하는 이유는, 이 첨가 순서 이외의 순서로 각 원소를 첨가하면, 입자 내 α 생성의 기점으로 되는 적절한 조성을 갖는 산화물을 필요수 확보할 수 없게 되기 때문이다. 특히, Ca는 탈산력이 매우 강한 강탈산 원소이므로, Ti나 Al에 앞서 첨가하면, Ti나 Al과 결부되는 산소가 현저하게 적어진다.

ㆍ주조 시의 1500 내지 1450℃에서의 냉각 시간 t2를 300초 이내

주조 시의 1500 내지 1450℃에서의 냉각 시간 t2가 300초를 초과하면, 조대한 산화물이 증가한다. 혹은, 응고 시의 성분 편석에 의해 조대 Ti 질화물이 정출되어, HAZ 인성이 열화되게 된다.

ㆍ주조 시에 있어서의 1300 내지 1200℃의 온도 범위에서의 냉각 시간 t3을 680초 이내

주조 시에 있어서의 1300 내지 1200℃의 온도 범위에서의 냉각 시간 t3이 680초를 초과하면, |da-df|/da≤0.35라고 하는 관계식을 만족할 수 없다. 그 원인은, 다음과 같다고 생각할 수 있다.

주조 시에 생성하는 Ti 질화물에는, A. 용강 중에 정출하는 Ti 질화물, B. 응고한 강의 응고 편석부에서 생성하는 Ti 질화물, C. 응고한 강의 비응고 편석부에서 생성하는 Ti 질화물이 있고, A→B→C의 순서대로 생성하고, 그 크기(입자 직경)는 A > B > C의 순서이다. 한편, 입자수는 A < B < C의 순서이고, 상기 df 상당의 크기 Ti 질화물의 대부분은, C의 Ti 질화물이다. 또한, A의 Ti 질화물은, B, C의 Ti 질화물에 비해 입자수가 적으므로, Ti 질화물의 평균 원 상당 직경 da에 거의 영향을 미치는 일은 없다. 따라서, |da-df|/da를 소정의 범위에 들어가기 위해서는, B, C의 Ti 질화물의 생성을 제어할 필요가 있다고 할 수 있다. 주조 시에 있어서의 1300 내지 1200℃의 온도 범위에서의 냉각 시간 t3이 680초를 초과하면, C의 Ti 질화물의 생성에 앞서, B의 Ti 질화물이 성장하므로, Ti 질화물의 평균 원 상당 직경 da가 커져 버려, |da-df|/da가 0.35를 초과해 버린다고 생각된다.

(화학 성분 조성)

다음에, 본 발명의 후강판에 있어서의 화학 성분 조성에 대해 설명한다. 본 발명의 후강판은, 앞서 설명한 산화물의 분산 상태 등이 적절해도, 각각의 화학 성분(원소)의 함유량이 적정 범위 내가 아니면, 모재(후강판)의 특성과 HAZ를 양호하게 할 수 없다. 따라서, 본 발명의 후강판에서는, 각각의 화학 성분의 함유량이, 이하에 설명하는 범위 내에 있는 것도 아울러 요건으로 한다. 이들 화학 성분 중, 산화물을 구성하는 Al, Ca, Ti 등의 함유량은, 그 작용 효과로부터 명백해진 바와 같이, 산화물을 구성하는 양을 포함한 것이다. 또한, 하기의 화학 성분의 함유량(％)은 모두 질량％를 나타낸다.

C:0.03 내지 0.12％

C는, 강판의 강도를 확보하기 위한 필수 원소이다. C의 함유량이 0.03％보다 낮은 경우는, 필요한 강도를 확보할 수 없게 된다. 한편으로, C의 함유량이 과잉으로 되면, 경질인 섬 형상 마르텐사이트(MA)가 많이 생성되어 모재의 인성 열화를 초래하게 된다. 따라서, C의 함유량은 0.12％ 이하로 할 필요가 있다. C의 함유량의 바람직한 하한은 0.04％, 바람직한 상한은 0.10％이다.

Si:0.10 내지 0.25％

Si는, Ti의 활동도를 향상시키는 원소이며, 소정의 Ti 질화물 형태를 실현하기 위해, 적절하게 첨가할 필요가 있다. 첨가량이 0.10％를 하회하면, 원 상당 직경이 20㎚ 이상의 Ti 질화물의 개수 밀도가 1.0×10⁶개/㎟를 확보할 수 없게 된다. 또한, 0.25％를 상회하면, 조대한 Ti 질화물이 생성되기 쉬워지는 데다가, 경질의 MA 조직이 형성되게 되어, 소정의 HAZ 인성이 얻어지지 않는다. 바람직한 하한은 0.12％, 더 바람직한 하한은 0.14％, 바람직한 상한은 0.22％, 더 바람직한 상한은 0.20％이다.

Mn:1.0 내지 2.0％

Mn은, 강판의 강도를 확보하는 데 유용한 원소이다. 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는 1.0％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 그러나, 2.0％를 초과해서 과잉으로 함유시키면 HAZ의 강도가 지나치게 상승해서 인성이 열화되므로, Mn의 함유량은 2.0％ 이하로 한다. Mn의 함유량의 바람직한 하한은 1.4％, 바람직한 상한은 1.8％이다.

P:0.03％ 이하(0％를 포함하지 않음)

P는, 입계 파괴를 일으키기 쉬워 인성에 악영향을 미치는 불순물 원소이므로, 그 함유량은 가능한 한 적은 것이 바람직하다. HAZ 인성을 확보한다고 하는 관점에서 보아, P의 함유량은 0.03％ 이하로 억제할 필요가 있고, 바람직하게는 0.02％ 이하로 한다. 그러나, 공업적으로 강 중의 P를 0％로 하는 것은 곤란하다.

S:0.015％ 이하(0％를 포함하지 않음)

S는, HAZ에 있어서, 구 오스테나이트 입계에 Mn 황화물을 형성하여, HAZ 인성을 열화시키는 원소이므로, 그 함유량은 가능한 한 적은 것이 바람직하다. HAZ 인성을 확보한다고 하는 관점에서 보아, S의 함유량은 0.015％ 이하로 억제할 필요가 있고, 바람직하게는 0.010％ 이하로 한다. 그러나, 공업적으로 강 중의 S를 0％로 하는 것은 곤란하다.

Al:0.004 내지 0.05％

Al은, 입자 내 α의 기점으로 되는 산화물을 형성하는 원소이다. 그 함유량이 0.004％ 미만이면, 소정의 산화물 형태가 얻어지지 않게 되어, 입자 내 변태가 충분히 촉진되지 않게 되므로, HAZ 인성이 열화된다. 한편, 함유량이 과잉이면, 조대 산화물이 생성되어 HAZ 인성이 열화되므로, 0.05％ 이하로 억제할 필요가 있다. Al의 함유량의 바람직한 하한은 0.007％, 바람직한 상한은 0.04％이다.

Ti:0.010 내지 0.050％

Ti는, Ti 질화물을 형성하는 원소임과 함께, REM, Zr, Ca에 앞서 첨가함으로써, 입자 내 α의 생성 촉진 작용을 갖는 산화물의 미세 분산이 가능하게 된다. 소정의 Ti 질화물, 산화물 형태를 실현하기 위해서는, Ti를 0.010％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 그러나, 그 함유량이 과잉이면 조대 Ti 질화물이 많이 정출되어 HAZ 인성을 열화시키므로, 0.050％ 이하로 억제할 필요가 있다. Ti의 함유량의 바람직한 하한은 0.012％, 바람직한 상한은 0.035％, 더 바람직한 상한은 0.025％이다.

REM:0.0003 내지 0.02％, Zr:0.0003 내지 0.02％

REM(희토류 원소) 및 Zr은, Ti의 첨가 후, Ca의 첨가에 앞서 첨가함으로써, 입자 내 α의 생성에 유효한 산화물을 형성한다. 이들 산화물은, Ti 질화물이 복합 석출됨으로써 보다 적합한 입자 내 α 생성 사이트가 된다. 이러한 효과는, 그들 함유량이 증가함에 따라서 증대하지만, 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, 모두 0.0003％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 그러나, 이들을 과잉으로 함유시키면, 산화물이 조대해져 HAZ 인성을 열화시키므로, 모두 0.02％ 이하로 억제해야만 한다. 이들 함유량의 보다 바람직한 하한은 0.0005％, 더 바람직한 상한은 0.015％이다.

Ca:0.0005 내지 0.010％

Ca는, REM, Zr의 첨가로부터 5분 이상 후에 첨가함으로써, 입자 내 α의 생성에 유효하고, 또한 조대 Ti 질화물의 정출을 억제하는 산화물을 형성한다. 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, 0.0005％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 그러나, 그 함유량이 과잉이면 조대 산화물이 생성되어 HAZ 인성이 열화되므로 0.010％ 이하로 억제할 필요가 있다. Ca의 함유량의 바람직한 하한은 0.0008％, 바람직한 상한은 0.008％이다.

N:0.002 내지 0.010％

N은, 미세한 Ti 질화물을 형성함으로써, HAZ의 인성을 확보하는데 유용한 원소이다. 그 함유량을 0.002％ 이상으로 함으로써, 원하는 Ti 질화물을 확보할 수 있다. 그러나, 그 함유량이 과잉으로 되면, 조대 Ti 질화물의 정출이 조장되므로 0.010％ 이하로 억제할 필요가 있다. N의 함유량의 바람직한 하한은 0.003％, 바람직한 상한은 0.008％이다.

이상이 본 발명에 의해 규정하는 필수적인 함유 원소이며, 잔량부는 철 및 불가피적 불순물이다. 불가피적 불순물로서는, 원료, 자재, 제조 설비 등의 상황에 의해 반입되는 Sn, As, Pb 등의 원소의 혼입이 허용된다. 또한, 이하에 나타내는 원소를 적극적으로 함유시키는 것도 더 유효하고, 함유되는 화학 성분(원소)의 종류에 의해 후강판의 특성이 더 개선된다.

Ni:0.05 내지 1.50％, Cu:0.05 내지 1.50％, Cr:0.05 내지 1.50％, Mo:0.05 내지 1.50％로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상

Ni, Cu, Cr 및 Mo는, 모두가 강판의 고강도화에 유효한 원소이며, 그 효과는 그들 함유량이 증가함에 따라서 증대한다. 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, 모두 0.05％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 그러나, 그들을 과잉으로 함유시키면, 강도의 과대한 상승을 초래하여, HAZ 인성을 열화시키므로, 모두 1.50％ 이하로 억제하는 것이 바람직하다. 그들 함유량의 보다 바람직한 하한은 0.10％, 보다 바람직한 상한은 1.20％이다.

Nb:0.002 내지 0.10％ 및/또는 V:0.002 내지 0.10％

Nb 및 V는, 탄질화물로서 석출되고, γ 입자의 조대화를 억제함으로써, 모재 인성을 양호하게 하는 데 유효한 원소이다. 그 효과는 그들 함유량이 증가함에 따라서 증대하지만, 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, 모두 0.002％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 그러나, 그들을 과잉으로 함유시키면, HAZ 조직의 조대화를 초래하여, HAZ 인성을 열화시키므로, 모두 0.10％ 이하로 억제하는 것이 바람직하다. 그들 함유량의 보다 바람직한 하한은 0.005％, 보다 바람직한 상한은 0.08％이다.

B:0.0005 내지 0.0050％

B는, 조대한 입계α의 생성을 억제함으로써, HAZ 인성을 향상시키는 효과를 갖는다. 이러한 효과는 함유량이 증가함에 따라서 증대하지만, 효과적으로 발휘시키기 위해서는, 0.0005％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.0010％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.0015％ 이상이다. 그러나, B 함유량이 과잉으로 되면, 구 오스테나이트 입계로부터의 조대 베이나이트 버킷이 촉진되고, HAZ 인성은 오히려 저하된다. 바람직한 상한은 0.0045％, 더 바람직한 상한은 0.0040％, 더욱 바람직한 상한은 0.0035％이다.

또한, 화학 성분 조성의 설명에서, Ni, Cu, Cr, Mo로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 것이 유효한 것을 설명했지만, 그 경우, 그들 함유량(질량％)이, [Ni]＋[Cu]＋[Cr]＋[Mo] < 2.5％를 만족하는 것이 바람직하다[단, 상기 식에서 [ ]은 각 원소의 함유량(질량％)을 나타냄].

조대 Ti 질화물은 용강의 응고 단계에서, 응고 편석에 의해 Ti, N이 농화된 액상으로 정출된다. [Ni]＋[Cu]＋[Cr]＋[Mo]가 2.5％를 초과하면, 응고 온도가 저온화되어, 조대 Ti 질화물 정출의 구동력이 커지는 저온까지 액상이 잔존하게 되므로, 조대 Ti 질화물의 생성량이 증가해 버린다.

(|da-df|/da≤0.35)

|da-df|/da는, HAZ 고온 가열 시의 γ 입자 조대화 억제에 기여하는 Ti 질화물수와 관련하는 파라미터이다. 0.35를 초과하면, γ 입자의 조대화가 충분히 억제되지 않아, 소정의 HAZ 인성을 확보할 수 없다. 바람직한 상한은 0.30, 더욱 바람직한 상한은 0.25이다.

본 발명은 후강판에 관한 발명이지만, 일반적으로 후강판이란, JIS에서 정의되는 바와 같이, 판 두께가 3.0㎜ 이상의 강판을 나타낸다. 한편, 본 발명의 후강판은, 50㎜ 이상의 판 두께의 후강판 용접을 대상으로 하여 발명된 것이며, 대상으로 하는 강판은 판 두께가 50㎜ 이상의 강판이라고 할 수 있다고 생각되지만, 이들은 단순히 바람직한 형태에 지나지 않고, 본 발명을 50㎜ 미만의 판 두께의 후강판에 적용하는 것을 배제하는 것은 아니다.

<실시예>

이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 물론 하기 실시예에 의해 제한을 받는 것이 아니라, 본 발명의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 적절히 변경을 추가하여 실시하는 것도 가능하고, 그들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

본 발명의 실시예에서는, 먼저, 표 1 및 표 2에 나타내는 각 성분 조성의 강을, 진공 용해로(VIF:150kg)에 의해 용제한 후, 그 용강을 사용해서 주조편(단면 형상:150㎜×250㎜)을 주조하고, 또한 그 주조편을 사용해서 열간 압연을 행함으로써, 판 두께 80㎜의 열간 압연판을 얻었다. 또한, 열간 압연 조건은 압연 전 가열:1100℃×3시간, 마무리 압연 온도:780℃ 이상, 450℃까지의 평균 냉각 속도:6℃/s, 냉각 정지 온도:450℃로 했다.

이 열간 압연판(후강판)을 제조하는 데 있어서, 제어한 각 조건을 표 3 및 표 4에 나타낸다. 그 조건은, Al(Ti) 첨가 전의 용강 중의 용존 산소량 [Of](질량％), Al, Ti, REM, Zr, Ca의 첨가 순서, REM 또는 Zr 첨가로부터 Ca 첨가까지의 시간 t1, REM 첨가량[REM]과 Zr 첨가량[Zr]의 질량비:[REM]/[Zr](표에는 REM/Zr이라고 기재), 주조 시의 1500 내지 1450℃에서의 냉각 시간 t2, 주조 시의 1300 내지 1200℃에서의 냉각 시간 t3이다.

또한, 표 1 및 표 2에 있어서, REM은 질량％로, Ce를 50％ 정도와 La를 25％정도 함유하는 미슈 메탈의 형태로 첨가했다. 또한, 표 1 및 표 2에서, 「－」는 해당 원소를 첨가하고 있지 않은 것을 나타낸다.

또한, 표 3 및 표 4에 있어서, Al, Ti, REM, Zr, Ca의 첨가 순서는, Al→Ti→(REM, Zr)→Ca의 순서일 때를 「○」, 그 이외의 순서일 때를 「×」로 나타낸다.

이상의 요건에서 제조한 각 열간 압연판(후강판)을 사용해서, 원 상당 직경이 2㎛ 미만 또한 Ti, Al, Ca, REM, Zr을 소정의 농도 범위로 함유하고, [REM]/[Zr]≥1.0인 산화물의 개수 밀도 N1, 원 상당 직경이 2㎛ 미만 또한 Ti, Al, Ca, REM, Zr을 소정의 농도 범위에서 함유하고, [REM]/[Zr]≥1.5인 산화물의 개수 밀도 NA, 원 상당 직경이 2㎛ 이상의 산화물의 개수 밀도 N2, 원 상당 직경이 1㎛ 이상의 Ti 질화물의 개수 밀도 N3, 원 상당 직경이 20㎚ 이상의 Ti 질화물의 개수 밀도 N4, |da-df|/da 및 HAZ 인성을 하기하는 측정에 의해 구했다. 이 측정 결과를 표 5 및 표 6에 나타낸다.

(원 상당 직경이 2㎛ 미만의 산화물의 개수 밀도의 측정)

각 후강판의 표면으로부터 깊이 t/4(t:판 두께)의 위치로부터 시험편을 잘라내고(시험편의 축심이 t/4의 위치를 지나도록 채취), 압연 방향 및 판 두께 방향에 평행한 단면을, Carl Zeiss사제의 전계 방사식 주사형 전자 현미경 「SUPRA35(상품명)」(이하, FE-SEM이라고 칭함)을 사용해서 관찰했다. 그 관찰 조건은 배율:5000배, 관찰 면적:0.048㎟로 했다. 화상 해석에 의해, 이 관찰 시야 중의 각 산화물의 면적을 측정하고, 그 면적으로부터 각 산화물의 원 상당 직경을 산출했다. 또한, 각 산화물이 상기한 성분 조성을 만족하는 것인 것은, EDX(에너지 분산형 X선 검출기)에 의해 확인했다. EDX에 의한 성분 조성 측정 시의 가속 전압은 15㎸, 측정 시간은 100초이다. 그리고, 원 상당 직경이 2㎛ 미만으로 되는 산화물의 개수(N1, NA)를 1㎟ 상당한 개수 밀도로 환산해서 구했다. 단, 원 상당 직경이 0.2㎛ 이하로 되는 산화물에 대해서는, EDX의 신뢰성이 충분하지 않으므로, 해석으로부터 제외했다.

(원 상당 직경이 2㎛ 이상의 산화물의 개수 밀도의 측정)

각 후강판의 표면으로부터 깊이 t/4(t:판 두께)의 위치로부터 시험편을 잘라내고(시험편의 축심이 t/4의 위치를 지나도록 채취), 압연 방향 및 판 두께 방향에 평행한 단면을, FESEM을 사용해서 관찰했다. 그 관찰 조건은 배율:1000배, 관찰 시야:0.06㎟, 관찰 개소:20개소로 했다. 화상 해석에 의해, 이 관찰 시야 중의 각 산화물의 면적을 측정하고, 그 면적으로부터 각 산화물의 원 상당 직경을 산출했다. 또한, 각 산화물이 상기한 성분 조성을 만족하는 것인 것은, EDX(에너지 분산형 X선 검출기)에 의해 확인했다. EDX에 의한 성분 조성 측정 시의 가속 전압은 15㎸, 측정 시간은 100초이다. 그리고, 원 상당 직경이 2㎛ 이상으로 되는 산화물의 개수(N2)를 1㎟ 상당한 개수 밀도로 환산해서 구했다.

(원 상당 직경이 1㎛ 이상의 Ti 질화물의 개수 밀도의 측정)

각 후강판의 표면으로부터 깊이 t/4(t:판 두께)의 위치로부터 시험편을 잘라내고(시험편의 축심이 t/4의 위치를 지나도록 채취), 압연 방향 및 판 두께 방향에 평행한 단면을, 광학 현미경을 사용해서 배율:200배로 20시야 촬영하고, 조대 Ti 질화물의 개수를 카운트하고, 1㎟ 상당한 개수 밀도(N3)로 환산해서 구했다. 측정 화상의 면적은 1시야당 0.148㎟, 1시료당 2.96㎟이다. Ti 질화물의 동정은 형상 및 색에 기초해서 행하고, 네모난 형상 또한 선명한 오렌지색의 개재물을 Ti 질화물이라고 간주했다. 또한, Ti 질화물의 원 상당 직경은 해석 소프트에 의해 산출했다. 또한, 조대 Ti 질화물은 산화물을 기점으로 하여 정출하는 경우가 많지만, 그 경우, 내부의 산화물은 원 상당 직경의 계측 대상으로부터 제외했다.

(원 상당 직경이 20㎚ 이상의 Ti 질화물의 개수 밀도의 측정 및 |da-df|/da의 산출)

각 후강판의 t/4 위치로부터 시험편을 잘라내고, 압연 방향 및 판 두께 방향에 평행한 단면으로부터 레플리카 TEM 시험편을 제작하고, 투과형 전자 현미경(TEM)에 의해, 관찰 배율 15000배, 관찰 시야 6.84㎛×8.05㎛의 조건에서 4시야 관찰한 후에, EDX(에너지 분산형 형광 X선 분석 장치)에 의해 Ti 및 N을 포함하는 입자를 판별해서 Ti 함유 질화물로 했다. 또한 화상 해석에 의해, 그 시야 중의 Ti 함유 질화물의 면적을 측정하고, 원 상당 직경으로 환산해서 20nm 이상의 Ti 함유 질화물의 개수를 계측하고, 1㎟당으로 환산해서 개수 밀도(N4)를 구했다. 덧붙여, 얻어진 데이터로부터, 원 상당 직경이 20㎚ 이상의 Ti 질화물의 크기를, 원 상당 직경이 20㎚의 것으로부터 작은 순서대로 5㎚ 간격의 영역으로 구획하여 각 영역마다의 원 상당 직경의 범위를 (di-5) 이상 di 미만으로 하고, 상기 각 영역 내에 존재하는 Ti 질화물의 개수 밀도가 최다이었던 영역의 상기 di를 df로 했을 때의 상기 df와, 원 상당 직경이 20㎚ 이상 500㎚ 미만의 Ti 질화물의 평균 원 상당 직경 da를 구하고, |da-df|/da를 산출했다.

(HAZ 인성의 평가)

각 후강판으로부터, 용접 조인트용 시험편을 채취하고, V선 가공을 실시한 후, 입열량:50kJ/㎜로 일렉트로 가스 아크 용접을 실시했다. 이들 시험편으로부터, 각 후강판의 표면으로부터 깊이 t/4(t:판 두께)의 위치의 용접선(본드) 근방의 HAZ에 절결을 가공한 샤르피 충격 시험편(JIS Z 2242의 V 노치 시험편)을 3개씩 채취하고, -40℃에서 샤르피 충격 시험을 행하고, 흡수 에너지(vE_- ₄₀)를 측정하고, 그들 평균값과 최소값을 구했다. 이 측정 결과로부터, vE_-40의 평균값이 180J를 초과하고, 최소값이 120J를 초과하는 것을, HAZ 인성이 우수한 것으로 평가했다.

또한, 입열량:60kJ/㎜로 일렉트로 가스 아크 용접을 실시하는 것 이외는 모두 상기한 조건과 동일 조건에서도 샤르피 충격 시험을 행하고, 3개의 시험편의 흡수 에너지(vE_- ₄₀)를 측정하여, 그 평균값을 구했다. 이 측정 결과로부터, vE_-40의 평균값이 120J를 초과하는 것을, HAZ 인성이 우수한 것으로 평가했다. 또한, vE_-40의 평균값이 150J를 초과하는 것을, 특히 HAZ 인성이 우수한 것으로 평가했다.

No.1 내지 35는, 본 발명의 요건을 만족하는 발명예이며, 화학 성분 조성, 산화물, Ti 질화물의 분산 등이 적절하게 이루어져 있고, 입열량을 50kJ/㎜로 한 경우의 HAZ 인성(평균값 및 최소값) 및 입열량을 60kJ/㎜로 한 경우의 HAZ 인성(평균값)이 우수한 것을 알 수 있다. 즉, No.1 내지 35는, 용접 열 영향부의 인성이 우수한 후강판이라고 할 수 있다.

나아가서는, 청구항 2에 기재된 요건을 만족하는 후강판은, vE_-40의 평균값이 150J를 초과하여, 특히 용접 열 영향부의 인성이 우수한 후강판이라고 평가할 수 있다.

이에 대해, No.36 내지 55는, 본 발명의 요건 중 어느 하나의 요건을 만족하지 않는 비교예이며, 입열량을 50kJ/㎜로 한 경우의 HAZ 인성(평균값 및 최소값) 및 입열량을 60kJ/㎜로 한 경우의 HAZ 인성(평균값) 중 어느 하나가, 평가 기준을 만족하고 있지 않은 것을 알 수 있다.

본 발명을 상세하게 또한 특정한 실시 형태를 참조하여 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고 다양한 변형이나 수정을 추가할 수 있는 것은 당업자에게 있어서 명백하다.

본 출원은, 2012년 9월 19일 출원의 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2012-205840)에 기초하는 것이고, 그 내용은 여기에 참조로서 도입된다.

본 발명의 후강판은 대입열 후의 열 영향부의 인성이 우수하고, 교량이나 고층 건조물, 선박, 라인 파이프 등의 용접 구조물에 유용하다.

Claims

질량％로, C:0.03 내지 0.12％, Si:0.10 내지 0.25％, Mn:1.0 내지 2.0％, P:0.03％ 이하(0％를 포함하지 않음), S:0.015％ 이하(0％를 포함하지 않음), Al:0.004 내지 0.05％, Ti:0.010 내지 0.050％, REM:0.0003 내지 0.02％, Zr:0.0003 내지 0.02％, Ca:0.0005 내지 0.010％, N:0.002 내지 0.010％를 함유하고, 잔량부가 철 및 불가피적 불순물인 후강판이며,
산소를 제외한 구성 원소가, 질량％로, 2％ < Ti < 40％, 5％ < Al < 30％, 5％ < Ca < 40％, 5％ < REM < 50％, 2％ < Zr < 30％, 1.0 ≤ REM/Zr을 만족하는 산화물을 함유하고, 또한, 상기 산화물 중, 원 상당 직경이 0.2㎛ 초과 2㎛ 미만의 산화물이 300개/㎟ 이상, 원 상당 직경이 2㎛ 이상의 산화물이 100개/㎟ 이하 존재함과 함께,
함유되는 Ti 질화물 중, 원 상당 직경이 1㎛ 이상의 Ti 질화물이 7개/㎟ 이하, 원 상당 직경이 20㎚ 이상의 Ti 질화물이 1.0×10⁶개/㎟ 이상 존재하고,
또한, 상기 원 상당 직경이 20㎚ 이상의 Ti 질화물의 크기를, 원 상당 직경이 20㎚의 것으로부터 작은 순서대로 5㎚ 간격의 영역으로 구획하여 각 영역마다의 원 상당 직경의 범위를 (di-5) 이상 di 미만으로 하고(여기서, di=25, 30, 35, … 500), 상기 각 영역 내에 존재하는 Ti 질화물의 개수 밀도가 최다이었던 영역의 상기 di를 df로 했을 때의 상기 df와,
원 상당 직경이 20㎚ 이상 500㎚ 미만의 Ti 질화물의 평균 원 상당 직경 da가,
|da-df|/da≤0.35라고 하는 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는, 용접 열 영향부의 인성이 우수한 후강판.
제1항에 있어서,
산소를 제외한 구성 원소가, 질량％로, 2％ < Ti < 40％, 5％ < Al < 30％, 5％ < Ca < 40％, 5％ < REM < 50％, 2％ < Zr < 30％, 1.5 ≤ REM/Zr을 더 만족하고, 또한, 원 상당 직경이 0.2㎛ 초과 2㎛ 미만의 산화물이 300개/㎟ 이상 존재하는 것을 특징으로 하는, 용접 열 영향부의 인성이 우수한 후강판.
제1항 또는 제2항에 있어서,
질량％로, Ni:0.05 내지 1.50％, Cu:0.05 내지 1.50％, Cr:0.05 내지 1.50％, Mo:0.05 내지 1.50％, Nb:0.002 내지 0.10％, V:0.002 내지 0.10％, B:0.0005 내지 0.0050％로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는, 용접 열 영향부의 인성이 우수한 후강판.