專利名稱：焊接變形小且耐腐蝕性優(yōu)異的鋼板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在造船、海洋構(gòu)造物、建筑構(gòu)造物、橋梁、土木等領(lǐng)域中采用的、焊接變形小且耐腐蝕性優(yōu)異的鋼板。特別是涉及一種在角焊縫焊接作業(yè)時產(chǎn)生的焊接變形小的厚鋼板。
背景技術(shù)：
通常，在制作各種焊接鋼構(gòu)造物時，由焊接金屬的凝固收縮及其之后的冷卻和相變引起的收縮、膨脹導致發(fā)生變形。作為焊接變形的代表，能夠列舉出T型角焊縫焊接部的角變形。在殘留角變形地制作構(gòu)造物時，壓曲強度由于構(gòu)件的變形而大幅度降低、或者破壞特性劣化，因此，不會成為設(shè)計者期待的構(gòu)造物。為了防止該事態(tài)，通過進行各種研究來謀 求防止對策。將目前應用的焊接變形防止對策大致分類，有如下的(i) (iii)這3種。( i )設(shè)計的研究(提高被變形構(gòu)件的剛性的方法)焊接變形殘留的原因是因為焊接金屬、母材的焊接終端部附近受到塑性變形。受到了塑性變形的部位欲使其外側(cè)部分彈性變形，但在剛性較高的情況下、即截面積較大的情況下，受到了塑性變形的部位的變形量變小。因而，增大截面積地設(shè)計變更能夠作為一個防止對策。但是，在使用鋼材的成本上升、重量上升及工期長期化的方面，增大截面積這樣的設(shè)計變更的損失較多。(ii)焊接時的研究在焊接時，能夠通過進行某種方法來防止焊接變形。存在幾種方法，但首先在焊接之前預先向反方向彎曲。在焊接之后雖產(chǎn)生角變形，但有可能通過預先向反方向彎曲而精加工成目標形狀。另外，也存在焊接時約束端部而不容許變形的方法。并且，有時也采用通過設(shè)置后行焊炬并在焊接之后對適當?shù)奈恢迷偌訜醽矸聪蚧刂钡姆椒ā５?，由于均伴隨著作業(yè)量的大幅度增加，因此，成為成本上升的主要原因。(iii)焊接后的矯正加工作為焊接之后進行矯正的方法，存在機械校正和線性升溫矯正。但是，這些方法也需要大幅度增加作業(yè)量，并且，也要求熟練的高超技能。上述(i廣(iii)的對策全部是制作上的研究，但例如在專利文獻I中提出了通過焊接材料的研究來謀求降低焊接變形。但是，在焊接材料的成本上升損害經(jīng)濟性、或者效果不充分時，問題較多，是在現(xiàn)實中無法進行應用的狀況。相對于此，也存在想要通過作為母材的鋼材的研究來抑制焊接變形的例子，如下所述那樣提出了幾種方案。在專利文獻2中公開了一種通過復合添加Nb和Mo來促進焊接熱歷程中的析出而提高屈服應力的方法。但是，特別是Mo的添加會導致大幅度的成本上升，因此缺乏通用性。在專利文獻3及專利文獻4中記載有如下內(nèi)容通過將作為母材的鋼材的貝氏體及/或馬氏體的分率控制在20%以上，并規(guī)定碳氮化物的分散狀態(tài)，來提高屈服應力，由此抑制焊接變形。但是，在實用上并不一定能夠達到獲得充分的焊接變形降低效果。而且，在專利文獻5中記載有如下內(nèi)容通過使作為母材的鋼材的貝氏體率為70%以上，并確保固溶Nb量為0. 0040%以上，來抑制焊接變形。但是，在貝氏體分率為70%以上時，不僅會產(chǎn)生母材的強度脫離通用范圍的情況，由Nb導致的焊接裂紋性的損害也有可能成為問題。另一方面，焊接鋼構(gòu)造物大多在海濱地區(qū)、散布有融雪鹽的地區(qū)等飄來鹽量較多的環(huán)境下使用。另外，在造船領(lǐng)域中，多在海水飛沫環(huán)境下使用。通常，將耐氣候性鋼材暴露在大氣腐蝕環(huán)境中時，在其表面形成有具有保護性的銹層，抑制銹層之后的鋼材腐蝕。因此，耐氣候性鋼材作為不涂裝而能夠裸露地使用的最低維護鋼材用于橋梁等構(gòu)造物。但是，不僅在海濱地區(qū)，即使是在內(nèi)陸部，在像散布有融雪鹽、防凍劑的地區(qū)那樣飄來鹽量較多的地區(qū)中，也難以在耐氣候性鋼材的表面形成有具有保護性的銹層，難以發(fā) 揮抑制腐蝕的效果。因此，在這些地區(qū)中，無法使用裸露著的耐氣候性鋼材，對普通鋼實施涂裝后使用的普通鋼的涂裝使用較普遍。但是，在涂裝使用該普通鋼的情況下，由腐蝕導致涂膜劣化，需要大約每10年再涂裝，因此，維持管理所需的費用非常大。近年來,在飄來鹽量以NaCl計達到0. 05mg/dm2/day (0. 05mdd)以上的地區(qū)、例如海濱地區(qū)中，利用日本工業(yè)標準(JIS)標準化的耐氣候性鋼(JIS G 3114:焊接構(gòu)造用耐氣候性熱軋鋼材)因產(chǎn)生鱗狀銹、層狀銹等而導致的腐蝕失重較大，因此，無法在無涂裝的情況下使用(參照建設(shè)省土木研究所、(公司)鋼材俱樂部、(公司)日本橋梁建設(shè)協(xié)會與耐氣候性鋼應用于橋梁相關(guān)的共同研究報告書(XX)-無涂耐氣候性橋梁的設(shè)計 施工要領(lǐng)(改訂版-1993. 3))。這樣，在海濱地區(qū)等鹽分較多的環(huán)境下，通常對普通鋼材進行涂裝來處理。但是，現(xiàn)狀是建設(shè)在河口附近的海濱地區(qū)、撒有融雪鹽的山間部等的道路中的橋梁腐蝕顯著，不得不再涂裝。為了這些再涂裝要花費極大的作業(yè)量，因此，強烈要求能夠無涂裝地使用的鋼材。最近，開發(fā)了一種添加有1% 3%左右的Ni的Ni系高耐氣候性鋼。但是，可明確在飄來鹽量大于0. 3mdcT0. 4mdd的地區(qū)中，僅僅通過這樣的Ni添加，難以應用于能夠無涂裝地使用的鋼材。由于鋼材的腐蝕隨著飄來鹽量增多而變劇烈，因此，從耐腐蝕性和經(jīng)濟性的方面考慮，需要與石英飄來鹽量相對應的耐氣候性鋼材。另外，即使是橋梁，根據(jù)使用的場所、部位的不同，鋼材的腐蝕環(huán)境也不同。例如，在橫梁外部暴露在降雨、結(jié)露水和日照中。另一方面，在橫梁內(nèi)部雖暴露在結(jié)露水中，但不會被雨淋。通常，在飄來鹽量較多的環(huán)境中，可以說橫梁內(nèi)部的腐蝕比橫梁外部劇烈。另外，在道路上撒有融雪鹽、防凍劑的環(huán)境中，該鹽被行駛中的車卷起，附著在支承道路的橋梁上，因此，成為嚴酷的腐蝕環(huán)境。并且，稍稍遠離海岸的屋檐下等也暴露在嚴酷的鹽害環(huán)境下，在該地區(qū)中，成為飄來鹽量為Imdd以上的嚴酷的腐蝕環(huán)境。為了應對該問題，以往開發(fā)了一種防止飄來鹽量較多的環(huán)境下的腐蝕的鋼材。例如，在專利文獻6中提出了一種增加鉻(Cr)含量而成的耐氣候性鋼材，而且，在專利文獻7中提出了一種增加鎳(Ni)含量而成的耐氣候性鋼材。
但是，上述專利文獻6提出的增加鉻(Cr)含量而成的耐氣候性鋼材雖然在一定程度以下的飄來鹽量的區(qū)域中能夠改善耐氣候性，但在超過該程度的嚴酷的鹽分環(huán)境下反而使耐氣候性劣化。另外，在上述專利文獻7提出的增加鎳(Ni)含量而成的耐氣候性鋼材的情況下，耐氣候性雖一定程度地得到改善，但鋼材本身的成本升高，作為用于橋梁等用途的材料非常昂貴。在為了避免這一點而在減少Ni含量時，耐氣候性沒怎么改善，在飄來鹽量較多的情況下產(chǎn)生在鋼材表面生成層狀的剝離銹、腐蝕顯著、經(jīng)不起長期使用這樣的問題?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻I :日本特開平7-9191號公報
專利文獻2 :日本特開平7-138715號公報專利文獻3 :日本特開2003-268484號公報專利文獻4 :日本特開2006-2211號公報專利文獻5 :日本特開2006-2198號公報專利文獻6 日本特開平9-176790號公報專利文獻7 :日本特開平5-118011號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題這樣，在以往方法中，從經(jīng)濟性及實際的再現(xiàn)性方面考慮分別存在困難，在實用上改良的余地很大。特別是，在使用厚度15mm以上的厚鋼板制造的焊接構(gòu)造物中，即使各個焊接部位的變形量小，焊接構(gòu)造物整體也能夠產(chǎn)生較大的變形，因此，需要極力減小焊接變形量。需要說明的是，厚度的上限并沒有特別的限定，但優(yōu)選處理不超過50mm的厚鋼板。并且，在飄來鹽量較多的環(huán)境下使用的焊接鋼構(gòu)造物中，耐涂裝剝離性成為很大的問題。即，如上述所示，在會有大量的氯化物飄來的海岸環(huán)境、散布有融雪劑或防凍劑的環(huán)境中，即使實施涂裝，也存在涂裝很快剝離且腐蝕進展這樣的問題，需要每隔幾年 十幾年實施涂裝的重新涂刷。另外，在實施涂裝的重新涂刷時，作為其前工序，需要在被腐蝕過的橋梁上組裝腳手架而再次實施噴砂處理，因此要花費極大的成本。而且，在即使再次實施噴砂處理也很難完全除去銹的情況下，即使在無法完全除去銹的鋼材上再次涂裝，涂裝壽命也顯著縮短。耐涂裝剝離性大多情況下取決于包含作為基底的鋼材耐腐蝕性在內(nèi)的特性。因而，強烈期望延長涂裝的壽命，將補修涂裝間隔拉得較長。即，在需要涂裝的船舶領(lǐng)域、橋梁領(lǐng)域中，壽命周期成本最低化的要求也較高，在考慮到橋梁的壽命周期管理的基礎(chǔ)之上,延長涂裝壽命也是非常重要的。本發(fā)明鑒于上述情況，確立以低成本且可靠地抑制焊接變形的技術(shù)，其目的在于提供一種焊接變形小的鋼板，特別是，目的在于提供一種在角焊縫焊接中焊接變形小的鋼板。需要說明的是，焊接變形量的目標值為以往鋼的1/2。本發(fā)明的目的還在于提供一種高氯化物環(huán)境中的耐腐蝕性(包括涂裝未剝離且抑制涂裝缺陷部的腐蝕而維持耐腐蝕性(耐涂裝剝離性)以及無涂裝時的耐氣候性)也很優(yōu)異的鋼材。用于解決問題的方案本發(fā)明人等為了解決該課題，基于各種研究的結(jié)果，規(guī)定鋼板的化學組成，并且，也對其金相組織進行了規(guī)定。圖I表示利用與實驗同時實施的熱力耦合FEM解析得到的各材料物性值的獨立的影響。另外，圖2表示FEM解析的計算條件。在圖I中，橫軸是導熱系數(shù)(標白圈的線)、相變點Ac1 (標黑點的線)、強度TS (標四方形的線)，縱軸表示角變形量。由圖I可知，即使增大鋼板的導熱系數(shù)，角變形量也不會變化，在相變點上升時，角變形量變大，在強度變大時，角變形量變小。因此，焊接變形很大程度地依賴于尤其是強度、相變點，在使焊接變形量(角變形量)的目標值為以往鋼(角變形量約為0. 8mm)的1/2、即0. 4mm時，強度極高，脫離通用強度級別。脫離通用強度級別不僅是通常的商業(yè)交易上的對象之外，也有可能同時產(chǎn)生構(gòu)造設(shè)計上的問題、焊接性的問題，并 不理想。因此，本發(fā)明人等的目標在于開發(fā)一種適合通用強度級別的保持常溫強度且高溫強度增加的鋼種。需要說明的是，以往據(jù)說是對高溫強度有效果的Mo由于合金成本的高漲而成為成本上升的主要原因，因此并不現(xiàn)實。因此，本發(fā)明人等著眼于減少C的含量并組合含有Nb和B，實施了各種試驗。結(jié)果，得到了以下的(a廣(d)所示的見解。(a)為了使強度適合于通用強度范圍，通過使C小于通常級別，并組合添加B，可以得到穩(wěn)定且570MPa級的強度。(b)通過組合含有Nb和B，可以增加高溫強度。如果不含有Nb，則無法充分確保高溫強度。其中，Nb的含量為少量即可，只要為0. 02%以上，就可通過確保高溫強度來抑制焊接變形。(C)鋼板的制造方法也可以是通常的條件，但與通常鋼相比，組合含有Nb和B而成的鋼存在淬透性高的傾向，因此，優(yōu)選為了適合于通用強度級別而進行設(shè)計。(d)為了適合于通用強度級別，必須含有低碳貝氏體組織作為主體。另一方面，低碳貝氏體組織與高碳貝氏體組織相比，存在硬度低、耐變形能力略微變差的傾向。因此，需要極力減少作為使硬度降低的主要成分的鐵氧體組織。另外，作為鋼組織的主體的貝氏體組織的硬度也會影響強度及耐變形能力。因此，還需要調(diào)節(jié)貝氏體組織的硬度。另一方面，本發(fā)明人等基于對飄來鹽量較多的環(huán)境下的腐蝕進行研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在這樣的環(huán)境下，F(xiàn)eCl3溶液的干濕反復是腐蝕的本質(zhì)條件，在Fe3 +的水解使pH降低的狀態(tài)下，且由于Fe3+起到氧化劑的作用而使腐蝕加速。此時的腐蝕反應如下所述。作為陰極反應，主要發(fā)生以下反應。Fe3 + +—Fe2+(Fe3 +的還原反應)而且，除該反應之外，也同時發(fā)生以下的陰極反應。2H20 O2 2e — 40H2H + +2e- —H2另一方面，相對于上述Fe3+的還原反應，發(fā)生以下的陽極反應。
陽極反應Fe — Fe2+ + 2e (Fe的溶解反應)因而，腐蝕的綜合反應如以下(I)式。2Fe3 + +Fe — 3Fe2+...... (I)式由上述(I)式的反應生成的Fe2+由于空氣氧化而被氧化成Fe3+，生成的Fe3+再次起到氧化劑的作用，加速腐蝕。此時，F(xiàn)e2+的空氣氧化的反應速度在低pH環(huán)境下通常較慢，但在濃的氯化物溶液中加速，易于生成Fe3+。由于是這樣的循環(huán)的反應，因此，可明確在飄來鹽量非常多的環(huán)境下，F(xiàn)e3+始終持續(xù)供給，鋼的腐蝕加速，耐腐蝕性顯著劣化。本發(fā)明人等基于以該鹽分環(huán)境中的腐蝕機理，對各種合金元素對耐氣候性的影響 進行研究，結(jié)果得出了下述(e) (g)所示的見解。(e)Sn作為Sn2 +溶解，由于2Fe3+ + Sn2+ — 2Fe2++ Sn4 +的反應使Fe3 +的濃度降低，從而抑制(I)式的反應。Sn還具有抑制陽極溶解這樣的作用。Cf) Cu以往是在飄來鹽量較多的環(huán)境中作為耐腐蝕性改善效果的根本的元素，在濕潤時間比較長的環(huán)境中顯現(xiàn)耐腐蝕性改善效果。但是，可明確在氯化物濃度更大、PH局部下降的環(huán)境、例如由于鹽分附著、濕度變化而干濕反復，生成P -FeOOH這樣的比較干的環(huán)境下，Cu反而促進腐蝕。(g)這樣，積極地含有Sn且抑制了 Cu含量的鋼材能夠期待較高的耐腐蝕性。并且，由于耐腐蝕性較高，因此，即使對鋼材進行涂裝，由鋼材腐蝕引起的涂裝剝離也較少，抑制涂裝缺陷部的腐蝕。另一方面，也能夠期待涂膜的防腐蝕效果，因此，在涂裝的情況下，能夠期待更高的耐腐蝕性的效果。因而，除耐腐蝕性之外，也具有能夠延長涂裝的壽命，將補修涂裝間隔拉得較長的作用。特別是在船舶領(lǐng)域、橋梁領(lǐng)域中的耐涂裝剝離性的改善中發(fā)揮效果。本發(fā)明即是以上述見解為基礎(chǔ)而完成的，其主旨在于下述(I廣(4)所示的焊接變形小且耐腐蝕性優(yōu)異的鋼板。(I) 一種焊接變形小且耐腐蝕性優(yōu)異的鋼板，其特征在于，具有以下的化學組成，即，以質(zhì)量 % 計，含有 C :0. 0005% 以上且小于 0. 02%,Si :0. 01 0. 7%、Mn :0. I 5. 0%、P :0. 05%以下、S :0. 008% 以下、Cu :小于 0. 2%、Nb :0. 02 0. 3%、Al :0. 003 0. 1%、N :0. 01% 以下、B :0. 0005 0. 004%及Sn :0. 03 0. 50%,余量由Fe及雜質(zhì)構(gòu)成，且Cu/Sn比為I以下，金相組織包含80%以上的貝氏體組織，且該貝氏體硬度以維氏硬度計為15(T250。(2)根據(jù)上述(I)的焊接變形小且耐腐蝕性優(yōu)異的鋼板，其特征在于，以質(zhì)量％計，還含有Ti :0. 1%以下。(3)根據(jù)上述(I)或(2)的焊接變形小且耐腐蝕性優(yōu)異的鋼板，其特征在于，以質(zhì)量％計，還含有Ni :3. 5%以下、Cr 2%以下、Mo :0. 5%以下、V :0. 1%以下及Zr :0. 02%以下中的一種或兩種以上。(4)根據(jù)上述(I) (3)中任一項的焊接變形小且耐腐蝕性優(yōu)異的鋼板，其特征在于，以質(zhì)量％計，還含有Ca :0. 004%以下、Mg :0. 002%以下及REM :0. 002%以下中的一種或兩種以上。需要說明的是，從鋼板的焊接變形小的焊接方法的方面考慮來考察本發(fā)明時，認為鋼板的焊接變形實質(zhì)上是焊接熱影響部(HAZ)的焊接變形，因此，在焊接熱影響部中只要在滿足規(guī)定條件的基礎(chǔ)之上進行焊接，就能提高焊接變形抑制能力。
因此，從焊接方法的觀點考慮，本發(fā)明也能夠理解為“一種鋼板的焊接方法，其特征在于，該鋼板具有以下的化學組成，即，以質(zhì)量％計，含有 C :0. 0005% 以上且小于 0. 02%、Si :0. 01 0. 7%、Mn :0. I 5. 0%、P :0. 05% 以下、Cu :小于0. 2%、S 0. 008% 以下、Nb :0. 02 0. 3%、A1 :0. 003 0. 1%、N :0. 01% 以下、B :0. 0005 0. 004% 及Sn :0. 03、. 50%，余量由Fe及雜質(zhì)構(gòu)成，焊接前鋼板的將成為焊接熱影響部的部位的金相組織含有80%的貝氏體組織，且貝氏體硬度以維氏硬度計為150150”。當然，以質(zhì)量％計，鋼板也可以還含有Ti :0. 1%以下、Ni :3. 5%以下、Cr 2%以下、Mo :0. 5% 以下、V :0. 1% 以下、Zr :0. 02% 以下、Ca :0. 004% 以下、Mg :0. 002% 以下及 REM 0. 002%以下中的一種或兩種以上。 此處，如后所述，既可以在作為母材的整個鋼板滿足上述條件地制造的基礎(chǔ)之上進行焊接，也可以在僅加工作為母材的鋼板中的欲焊接的部位(成為焊接熱影響部的部位)使其滿足上述條件的基礎(chǔ)之上對該部位進行焊接。而且，該焊接方法也能夠在焊接變形較大的角焊縫焊接時應用。需要說明的是，角焊縫焊接在搭接接頭、T接頭、十字接頭等中進行，該焊接方法對于因接頭母材的相對的位置關(guān)系而產(chǎn)生特別大的焊接變形的T接頭和十字接頭的角焊縫焊接特別有效。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種能夠以低成本且可靠地抑制焊接變形、并且耐腐蝕性也很優(yōu)異的鋼板。


圖I是表示各材料物性值對焊接角變形量的影響的FEM計算結(jié)果。圖2是表示FEM解析的計算條件的示意圖。圖3是表示評價焊接角變形量所采用的試驗片的圖。圖4是表示焊接角變形量的定義的圖。
具體實施例方式在本發(fā)明中，限定鋼板的化學組成及金相組織的理由如下。(A)鋼板的化學組成鋼板的各成分的作用效果及各成分優(yōu)選的含量如下所述。需要說明的是，與含量相關(guān)的“％”是指“質(zhì)量％”。C :0. 0005% 以上且小于 0. 02%C是對提高強度最有效的元素，而且是廉價的元素。但是，在小于0. 0005%時，需要通過同時使用其它元素來保證強度，結(jié)果，成為成本上升的主要原因。另外，在含有0.02%以上時，強度過度上升而喪失通用性。因此，使C的含量為0. 0005%以上且小于0. 02%。優(yōu)選為0. 0005、. 02%。需要說明的是，從強度通用性的方面考慮，C含量的上限優(yōu)選為0. 002%。Si :0. 01 0. 7%Si是有助于提高強度的元素。但是，在小于0.01%時，無法確保所需的強度。另夕卜，在含有大于0.7%時，會使母材韌性和焊接性韌性明顯劣化。因此，使Si的含量為0. oro. Tl。
Mn 0. I 5. 0%Mn是為了確保強度所需的兀素。但是，在小于0. 1%時,無法確保所需的強度。另夕卜，在含有大于5.0%時，焊接性劣化。因此，使Mn的含量為0.廣5. 0%。過量添加Mn有時會使耐腐蝕性劣化，優(yōu)選為4. 0%以下，更優(yōu)選為2. 0%以下。P :0. 05% 以下P是作為雜質(zhì)而存在于鋼中的元素。在P的含量大于0. 05%時，不僅會偏析到晶界中而使韌性降低，而且在焊接時導致高溫裂紋，因此，使P的含量為0. 05%以下。S :0. 008% 以下 S是作為雜質(zhì)而存在于鋼中的元素。在S的含量大于0.008%時，助長中心偏析、或 者大量生成拉伸形狀的MnS，因此，母材和焊接熱影響部的機械性質(zhì)劣化。因而，使S含量的上限為0. 008%oCu:小于 0.2%Cu通常作為提高耐氣候性的基本元素，添加到所有的海濱耐氣候性鋼、耐腐蝕鋼中，但在高飄來鹽分下的比較干的環(huán)境中，反而降低耐腐蝕性。另外，若與Sn共存，則在軋制時產(chǎn)生裂紋。因而，需要減少Cu的含有。即使作為雜質(zhì)含有，Cu含量也需要小于0. 2%。優(yōu)選小于0. 1%。Nb :0. 02 0.3%Nb在高溫中體現(xiàn)析出舉動，引起高溫強度的上升。但是，其含量小于0. 02%時，無法得到其效果。另外，大于0.3%時，焊接熱影響部的韌性顯著受損。因此，使Nb的含量為0. 02^0. 3%。需要說明的是，含量優(yōu)選為0. 02^0. 18%。Al :0. 003% 0. 1%Al是為了脫氧所必需的元素。為了穩(wěn)定地進行脫氧，需要0.003%以上的含量。但是，在大于0. 1%時，特別是在焊接熱影響部中韌性易于劣化。一般認為其原因在于，易于形成粗大的簇狀(cluster)的氧化鋁系夾雜物顆粒。因而，使Al的含量為0. 0039^0. 1%。N :0. 01% 以下N是作為雜質(zhì)而存在于鋼中的元素。在N的含量大于0. 01%時，會導致母材韌性和焊接熱影響部韌性惡化。因而，使N的含量的上限為0. 01%。B :0. 0005 0. 004%B具有提升淬透性而提高強度的作用。為了穩(wěn)定地得到該效果，需要B的含量為
0.0005%以上。但是，其含量大于0.004%時，提高強度的效果飽和，另外，母材、焊接熱影響部的韌性劣化的傾向均變顯著。因此，使B的含量為0.0005、. 004%。需要說明的是，含量優(yōu)選為 0. 0005 0. 0025%。Sn :0. 03% 0. 50%Sn成為Sn2+而溶解，由于在酸性氯化物溶液中的抑制劑作用而具有抑制腐蝕的作用。另外，由于具有使Fe3+迅速還原、降低作為氧化劑的Fe3+濃度的作用，從而抑制Fe3 +的腐蝕促進作用，因此，提升高飄來鹽分環(huán)境中的耐氣候性。另外，Sn存在抑制鋼的陽極溶解反應而提升耐腐蝕性的作用。這些作用通過含有0. 03%以上的Sn即可獲得，大于0. 50%時會達到飽和。因此,使Sn的含量為0. 03 0. 50%。Sn的優(yōu)選含量為0. 03 0. 20%。Cu/Sn 比1 以下
在含有Sn的鋼的情況下，由于含有Cu而導致耐腐蝕性顯著降低。另外，在制造鋼材時，也會因含有Cu而導致軋制裂紋。因此，需要使Cu/Sn比、即Cu含量與Sn含量之比為
I.0以下。本發(fā)明的鋼板具有上述化學組成，余量由Fe及雜質(zhì)構(gòu)成。在此，雜質(zhì)的意思是指在工業(yè)上制造鋼板時由于制造工序的各種原因主要從礦石、廢料等這樣的原料混入的成分，是在不會對本發(fā)明產(chǎn)生不良影響的范圍內(nèi)所容許的成分。本發(fā)明的鋼板除了上述成分之外，能夠根據(jù)需要含有從下面的第I組 第3組中的至少I組選擇的I種以上成分。下面，對屬于這些組的成分進行說明。第I組的成分TiTi :0. 1% 以下
由于Ti主要起到脫氧元素的作用，因此，能夠根據(jù)需要含有。但是，由于脫氧也能夠利用Al進行，因此，并不一定必須含有。其中，在Ti含量較多的情況下，形成有Ti氧化物或者Ti-Al氧化物，因此，特別是會喪失使小線能量焊接的焊接熱影響部的組織微細化的能力。因此，使含有時的Ti含量為0.1%以下。需要說明的是，為了穩(wěn)定地獲得通過含有Ti產(chǎn)生的脫氧效果，優(yōu)選使其含量為0. 01%以上。第2 組的成分Ni、Cr、Mo、V、ZrNi :3. 5% 以下由于Ni是提高母材韌性，而且利用淬透性提升也有助于提高強度的元素，因此，能夠根據(jù)需要含有。但是，由于Ni是昂貴的元素，因此，在過量含有Ni時，會導致成本大幅度上升。另外，若與Sn共存，則會使存在氯化物的環(huán)境下的耐腐蝕性劣化。因而，使含有時的Ni含量的上限為3. 5%以下。優(yōu)選為1.0%以下。更優(yōu)選為0.5%以下。需要說明的是，為了穩(wěn)定地獲得通過含有Ni產(chǎn)生的上述效果，優(yōu)選使其含量為0. 02%以上。Cr :2.0% 以下Cr是通過提升淬透性而對提高強度有效的元素，因此可以根據(jù)需要含有。但是，大于2. 0%時，韌性劣化。因此，使含有時的Cr的含量為2. 0%以下。Cr是在鹽分環(huán)境下使耐腐蝕性劣化的元素，但若與Sn共存，則會顯著地抑制其不良影響。需要說明的是，為了通過含有Cr而穩(wěn)定地得到提高強度的效果，其含量優(yōu)選為0. 02%以上。Mo :0. 5% 以下M是對提高強度有效的元素，因此可以根據(jù)需要含有。但是，含有大于0. 5%的Mo時，成本顯著增加或強度的提高達到飽和。因此，使含有時的Mo的含量為0.5%以下。需要說明的是，為了通過含有Mo而穩(wěn)定地得到提高強度的效果，其含量優(yōu)選為0. 06%以上。V :0. 1% 以下V是對提高強度有效的元素，因此可以根據(jù)需要含有。但是，V的含量大于0. 1%時，韌性大幅劣化，因此，使含有時的V含量為0. 1%以下。需要說明的是，為了通過含有V而穩(wěn)定地得到提高強度的效果，其含量優(yōu)選為0. 005%以上。Zr :0.02% 以下由于Zr具有在鋼中使氮化物微細分散析出，提高強度的效果，因此，能夠根據(jù)需要含有。但是，在含有大于0. 02%時，形成粗大析出物，使韌性劣化，因此，使含有時的Zr含量為0. 02%以下。需要說明的是，為了穩(wěn)定地獲得通過含有Zr產(chǎn)生的提高強度效果，優(yōu)選Zr含量為0. 0003%以上。第3 組Ca、Mg、REMCa :0.004% 以下Ca與鋼中的S進行反應，在鋼水中形成氧硫化物(硫氧化物)。該氧硫化物與MnS等拉伸形狀的夾雜物不同，不會因軋制加工而在軋制方向上伸長，在軋制之后也是球狀，因此，具有抑制以拉伸形狀的夾雜物的頂端等為裂紋起點的焊接裂紋、氫致裂紋的作用，能夠根據(jù)需要含有。但是，在其含量大于0.004%時，有可能導致韌性劣化。因而，使含有時的Ca含量為0. 004%以下。需要說明的是，為了穩(wěn)定地獲得抑制焊接裂紋、氫致裂紋的效果，優(yōu)選Ca含量為0. 0003%以上。 Mg :0. 002% 以下Mg生成含Mg氧化物，成為TiN的產(chǎn)生核，具有使TiN微細分散的效果，因此，能夠根據(jù)需要含有。但是，在其含量大于0.002%時，氧化物過多而導致延展性降低。因而，使含有時的Mg含量的上限為0.002%。需要說明的是，為了穩(wěn)定地獲得使TiN微細分散的效果，優(yōu)選Mg含量為0. 0003%以上。REM :0. 002% 以下由于REM有助于焊接熱影響部組織的微細化、S的固定，因此，能夠根據(jù)需要含有。但是，在其含量大于0. 002%時，REM成為對母材的韌性產(chǎn)生不良影響的夾雜物，因此，使含有時的REM含量為0. 002%以下。需要說明的是，為了穩(wěn)定地獲得組織的微細化、S的固定效果，優(yōu)選REM含量為0. 0003%以上。需要說明的是，REM是Y和Sc加上鑭系的15個元素共計17個元素的總稱，能夠含有這些元素中的一種或者兩種以上。另外，REM的含量是指這些元素的總量。(B)金相組織金相組織的貝氏體分率為80%以上。貝氏體的耐變形能力優(yōu)異，對于碳含量低的鋼，貝氏體中的碳不足而成為低碳貝氏體組織，其與高碳貝氏體組織相比，耐變形能力差。因此，為了在低碳鋼中確保耐變形能力，需要確保一定量的貝氏體組織，不使鐵氧體過多。如果在必需含有Nb和B的基礎(chǔ)上，貝氏體比率為80%以上，則可以得到充分的耐焊接變形性能力，因此規(guī)定貝氏體組織的比率為80%以上?？烧J為余量以鐵氧體為主體，但并無特別規(guī)定。另外，貝氏體的硬度(維氏硬度)過低時也無法確保耐變形能力，因此其下限為150。另外，過硬時，強度的通用性受損，因此其上限為250。接著，對能夠得到本發(fā)明的鋼板的軋制、熱處理的條件等進行說明。在熱軋之前首先加熱鋼塊，若使此時的加熱溫度為Ac3點以上，則能夠完全形成奧氏體相，在沒有未相變部分的狀態(tài)下均質(zhì)化，因此，優(yōu)選使加熱溫度為Ac3點以上。具體地講，優(yōu)選加熱到900°C 1200°C。而且，若在熱軋時使薄壁端的精軋溫度為900°C以下，則晶粒成為適度的大小，原料的破壞韌性充分，因此，優(yōu)選為900°C以下。精軋溫度的下限并沒有特別的限定，只要能夠使強度適合通用強度范圍，就可以是任何條件。需要說明的是，若使精軋溫度為700°C以上，則由二相區(qū)加工產(chǎn)生的各向異性變得不明顯，因此理想的是使精軋溫度為700 °C以上。軋制之后，也進行加速冷卻等較佳。在進行加速冷卻的情況下，優(yōu)選在軋制后立即或者若干的放置時間之后，將中心部的冷卻速度控制在0. 5°C /s^40°C /S。冷卻停止溫度優(yōu)選以150°C飛00°C為標準進行控制。另外，也可以在軋制后適當?shù)貙嵤崽幚怼Ｔ趯嵤崽幚淼那闆r下，優(yōu)選進行正火處理或回火處理，溫度分別優(yōu)選選擇800°C 1100°C、300°C 700°C的溫度帶。實施例示出本發(fā)明的鋼板的一個例子。利用表2所示的各個加熱溫度、精加工溫 度、加速冷卻、熱處理條件來制造表I所示的組成成分的鋼塊。鋼板的厚度為16mm。[表I]
權(quán)利要求
1.一種焊接變形小且耐腐蝕性優(yōu)異的鋼板，其特征在于，具有以下的化學組成，即，以質(zhì)量 % 計，含有 C :0. 0005% 以上且小于 0. 02%、Si :0. 01 0. 7%、Mn :0. I 5. 0%、P :0. 05%以下、S :0. 008% 以下、Cu :小于 0. 2%、Nb :0. 02 0. 3%、Al :0. 003 0. 1%、N :0. 01% 以下、B :0.0005 0. 004%及Sn :0. 03 0. 50%，余量由Fe及雜質(zhì)構(gòu)成，且Cu/Sn比為I以下，金相組織包含80%以上的貝氏體組織，且貝氏體硬度以維氏硬度計為15(T250。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的焊接變形小且耐腐蝕性優(yōu)異的鋼板，其特征在于，以質(zhì)量％計，還含有Ti :0. 1%以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的焊接變形小且耐腐蝕性優(yōu)異的鋼板，其特征在于，以質(zhì)量％計，還含有Ni :3. 5%以下、Cr :2. 0%以下、Mo :0. 5%以下、V :0. 1%以下及Zr :0. 02%以下中的一種或兩種以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求廣3中任一項所述的焊接變形小且耐腐蝕性優(yōu)異的鋼板，其特征在于，以質(zhì)量％計，還含有Ca :0. 004%以下、Mg :0. 002%以下及REM :0. 002%以下中的一種或兩種以上。
全文摘要
一種焊接變形小且耐腐蝕性優(yōu)異的鋼板，其特征在于，具有以下的化學組成，即，以質(zhì)量%計，含有C0.0005%以上且小于0.02%、Si0.01~0.7%、Mn0.1~5.0%、P0.05%以下、S0.008%以下、Cu小于0.2%、Nb0.02~0.3%、Al0.003~0.1%、N0.01%以下、B0.0005~0.004%及Sn0.03~0.50%，余量由Fe及雜質(zhì)構(gòu)成，且Cu/Sn比為1以下，金相組織包含80%以上的貝氏體組織，且該貝氏體硬度以維氏硬度計為150~250。也可以含有Ti、Ni、Cr、Mo、V、Zr、Ca、Mg及REM中的一種或兩種以上。
文檔編號C22C38/16GK102762756SQ20118000978
公開日2012年10月31日 申請日期2011年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月18日
發(fā)明者上村隆之, 中村浩史, 岡口秀治, 川畑友彌, 幸英昭, 有持和茂, 鹿島和幸 申請人:住友金屬工業(yè)株式會社