(57)【要約】【課題】  鋼材中の析出物形態の最適化により鋼材ＨＡＺの結晶粒成長に対する析出物のピン止め効果を向上し、少量の析出物でＨＡＺ組織を微細化できるＨＡＺ靭性に優れた溶接用鋼材を提供する。【解決手段】  質量％で、Ｃ：０．０４〜０．２％、Ｓｉ：０．０２〜０．１５％、Ｍｎ：０．０１〜３．０％、Ｔｉ：０．０４〜０．１％、Ｖ：０．０１〜０．１％、Ｍｏ：０．０１〜１％、Ｓ：０．００４〜０．０１％以下、Ｎ：０．００４〜０．００８％を含有し、Ａｌ：０．０１％以下、Ｐ：０．０２％以下を制限し、残部が鉄及び不可避的不純物からなる鋼材であり、かつ該鋼材中に含有する平均扁平度が０．００１以上０．２以下である析出物の総体積分率ｆ（−）と、該析出物の平均球相当半径ｒ（μｍ）との比ｒ／ｆが１〜２００を満足するＨＡＺ靭性に優れた溶接用鋼材。【選択図】      図３
2006002231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．０４〜０．２％、
Ｓｉ：０．０２〜０．１５％、
Ｍｎ：０．０１〜３．０％、
Ｔｉ：０．０４〜０．１％、
Ｖ：０．０１〜０．１％、
Ｍｏ：０．０１〜１％、
Ｓ：０．００４〜０．０１％以下、
Ｎ：０．００４〜０．００８％
を含有し、
Ａｌ：０．０１％以下、
Ｐ：０．０２％以下
を制限し、残部が鉄及び不可避的不純物からなる鋼材であり、かつ該鋼材中に含有する平均扁平度が０．００１以上０．２以下である析出物の総体積分率ｆ（−）と該析出物の下記（１）式から算出される平均球相当半径ｒ（μｍ）との比ｒ／ｆが１〜２００を満足することを特徴とするＨＡＺ靭性に優れた溶接用鋼材。
ｒ＝3√｛３Ｖ／（４π）｝    ・  ・  ・  （１）
なお、上記Ｖは鋼材中に含有する析出物一個当たりの平均体積Ｖ（μｍ3）を示す。
【請求項２】
前記鋼材中に含有する平均扁平度が０．００１以上０．５以下である析出物の総体積分率ｆ（−）と該析出物の前記（１）式から算出される平均球相当半径ｒ（μｍ）との比ｒ／ｆが１〜２００であり、かつ該析出物の短軸方向が、（１，０，０）、（０，１，０）及び（０，０，１）の３結晶方位、（１，１，０）、（１，０，１）、（０，１，１）、（１，−１，０）、（１，０，−１）及び（０，１，−１）の６結晶方位、または（１，１，１）、（−１，１，１）、（１、−１，１）及び（−１、−１，１）の４結晶方位のいずれかの結晶方位に対して１５度以内に配向する析出物が全析出物に対して７０％以上含有することを特徴とする請求項１記載のＨＡＺ靭性に優れた溶接用鋼材。
【請求項３】
該析出物の短軸方向が鋼材結晶粒界面に対して２０度以内に配向する析出物が全析出物に対して７０％以上含有することを特徴とする請求項２記載のＨＡＺ靭性に優れた溶接用鋼材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、橋梁・土木・建築分野や自動車分野などに広く用いられる鉄鋼材料に関し、特に溶接処理を施す際にＨＡＺ靭性に優れた溶接用鋼材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、鉄鋼材料において、多結晶組織の結晶粒サイズが小さいほど、その強度が増大することが知られており、強度を上げるために結晶粒が微細化されている。
【０００３】
しかしながら、鉄鋼材料を溶接する場合には、溶接熱影響部（以下ＨＡＺという）は高温環境にさらされるために、結晶粒が粗大化する再結晶化が進み、局所的に強度の低下（軟化）や脆化による靭性の低下が発生しやすい。従来、これを防ぐ手段の一つとして、鉄鋼材料を溶接する際に、ＨＡＺの再結晶過程において、鋼材中に分散する析出物が結晶粒界をピン止めする効果を利用して、結晶粒界の移動即ち粗大粒化を防いでいる。また、鉄鋼材料中に生成する析出物の平均析出粒子半径ｒ（μｍ）および析出物の総体積分率ｆ（−）と鉄鋼材料の最大結晶粒直径Ｄmaxとの間には、析出物を球形と見なした解析によるＺｅｎｅｒの関係式（２）がほぼ成り立つ事が経験的にも知られている。
Ｄｍａｘ＝４ｒ／３ｆ                      ・  ・  ・（２）
【０００４】
上記関係式（２）に従い、鋼材の析出物の同じ総析出体積分率ｆでも、析出物をより微細に分散させることで鉄鋼材料の結晶粒を小さくすることが行われており、析出物の個数密度とサイズの観点で、鋼材中の析出元素による析出物の種類や鋼材製造時の熱処理条件が選ばれている。この技術を利用した鋼材ＨＡＺの再加熱オーステナイト（γ）結晶粒の微細化方法として、例えば、非特許文献１では、高温で安定なＴｉＮなどの析出部物を鋼中に微細分散させてγ結晶粒の長をピンニングする方法が開示されている。
【０００５】
また、高い溶接入熱での鋼材のＨＡＺ靭性を向上させるためにＴｉ酸化物とＭｇ酸化物の析出物を分散させた鋼板が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【非特許文献１】「鉄と鋼」第６２年（１９７６）第９号ｐ１２０９−ｐ１２１８「低炭素・低合金鋼のオーステナイト粒度に及ぼすＴｉＮの分散状態の影響」
【特許文献１】特開平９−３１０１４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
非特許文献１や特許文献１などに開示される従来の鋼材中に析出物を微細分散させる溶接時の鋼材ＨＡＺの結晶粒粗大化抑制方法では、析出物の熱的な安定性の観点から微細分散させる手段に限界がある。また鋼材中の析出物の体積分率により逆に靭性、延性などの他の特性を劣化させる結果を招くため、従来技術により鋼材の機械的特性を維持しつつＨＡＺの結晶粒を十分に微細させるには限界があった。そのためにより効率的にＨＡＺ組織を微細化できる溶接用鋼材がもとめられていた。
【０００８】
本発明はかかる従来技術の現状を踏まえ、鋼材中の析出物形態の最適化により鋼材ＨＡＺの結晶粒成長に対する析出物のピン止め効果を向上し、少量の析出物でＨＡＺ組織を微細化できるＨＡＺ靭性に優れた溶接用鋼材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的のため、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
【００１０】
（１）    質量％で、
Ｃ：０．０４〜０．２％、
Ｓｉ：０．０２〜０．１５％、
Ｍｎ：０．０１〜３．０％、
Ｔｉ：０．０４〜０．１％、
Ｖ：０．０１〜０．１％、
Ｍｏ：０．０１〜１％、
Ｓ：０．００４〜０．０１％以下、
Ｎ：０．００４〜０．００８％
を含有し、
Ａｌ：０．０１％以下、
Ｐ：０．０２％以下
を制限し、残部が鉄及び不可避的不純物からなる鋼材であり、かつ該鋼材中に含有する平均扁平度が０．００１以上０．２以下である析出物の総体積分率ｆ（−）と該析出物の下記（１）式から算出される平均球相当半径ｒ（μｍ）との比ｒ／ｆが１〜２００を満足することを特徴とするＨＡＺ靭性に優れた溶接用鋼材。
ｒ＝3√｛３Ｖ／（４π）｝    ・  ・  ・  （１）
なお、上記Ｖは鋼材中に含有する析出物一個当たりの平均体積Ｖ（μｍ3）を示す。
【００１１】
（２）  前記鋼材中に含有する平均扁平度が０．００１以上０．５以下である析出物の総体積分率ｆ（−）と該析出物の前記（１）式から算出される平均球相当半径ｒ（μｍ）との比ｒ／ｆが１〜２００であり、かつ該析出物の短軸方向が、（１，０，０）、（０，１，０）及び（０，０，１）の３結晶方位、（１，１，０）、（１，０，１）、（０，１，１）、（１，−１，０）、（１，０，−１）及び（０，１，−１）の６結晶方位、または（１，１，１）、（−１，１，１）、（１、−１，１）及び（−１、−１，１）の４結晶方位のいずれかの結晶方位に対して１５度以内に配向する析出物が全析出物に対して７０％以上含有することを特徴とする上記（１）項記載のＨＡＺ靭性に優れた溶接用鋼材。
【００１２】
（３）該析出物の短軸方向が鋼材結晶粒界面に対して２０度以内に配向する析出物が全析出物に対して７０％以上含有することを特徴とする上記（２）項記載のＨＡＺ靭性に優れた溶接用鋼材。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、従来の溶接用鋼材中に含有する球状析出物に比べて、同じ体積率で、より大きなピニング力が得られる扁平形状の析出物を鋼材中に含有するため、鋼材の機械的特性を維持しつつ、従来材に比べ溶接時の鋼材ＨＡＺにおける結晶粒の成長を抑制し、ＨＡＺ組織における結晶粒の微細化が可能となる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本願発明の詳細について、説明する。
【００１５】
先ず、本発明の技術思想とする鋼材中の析出物形態（扁平度及び異方性）と溶接時の鋼材の熱影響部（以下、ＨＡＺという）における結晶粒細粒化との関係について説明する。
【００１６】
溶接時の鋼材ＨＡＺにおける結晶粒成長を妨げる駆動力であるピンニング力は、粒成長過程で結晶粒界が析出物を横切る際の粒界面積の減少による粒界エネルギーの減少である。従って、鋼材中に同じ体積率で含有する析出物であっても、析出物の形態が異なると、上記結晶粒界が析出物を横切る際の粒界エネルギーの減少量が異なるため、溶接時の鋼材ＨＡＺにおけるピニング力も変わると考えられる。
【００１７】
図１に鋼材中に同一体積率で含有する析出物の平均扁平度と回転楕円体の最大ピニング力との関係を示す。
【００１８】
なお、析出物の扁平度は以下のように定義され、電子顕微鏡で鋼材断面の析出物を観察して得られた測定値求められる扁平度の平均値を平均扁平度とする。下記扁平度が１の場合は円形状となり、この値が１より小さくなるほど扁平形状になる。
扁平度＝（最小直径ｃ）／（最大直径ａ）    ・・・（３）
なお、上記最小直径ｃは、楕円の短軸長さに相当し、上記最大直径ａは、楕円の長軸長さに相当する。
【００１９】
図１から鋼材中の析出物の扁平度が小さくなる（扁平形状になる）ほど鋼材の結晶粒界に対する最大ピニング力が増加し、扁平度が１の球状の析出物に比べて最大ピンニング力は飛躍的に増大することが分かる。これから鋼材中に含有する断面が円形の析出物に変えて扁平形状な析出物を多く含有させることにより、同じ体積率であっても析出物粒子一個当たりのピニング力を飛躍的に高められ、鋼材ＨＡＺにおける結晶粒に成長を抑制し、組織を微細化することができる。
【００２０】
また、図２に鋼材中に同一体積率で含有する扁平形状の析出物の短軸方向が鋼材結晶粒界となす角度θと最大ピニング力との関係を示す。なお、析出物の平均扁平度は一定とする。また、析出物の短軸方向とは上記析出物の最小直径の方向を示す。
【００２１】
図２から扁平形状の析出物の短軸方向と粒界面となす角度θが０°から９０°の方向に増加すると最大ピニング力は増大する。図２は平均扁平度が０．２の場合であるが、その角度θが約５０°以上となると析出物が球状（扁平度が１）の析出物に比べて最大ピンニング力が大きくなる。これから平均扁度が同じであっても扁平形状の析出物の短軸方向と粒界面となす角度θを増大することにより、析出物粒子一個当たりのピニング力が高められ、鋼材ＨＡＺにおける結晶粒に成長を抑制し、組織を微細化することができる。
【００２２】
図３は鋼材中に含有する析出物の短軸方向が全くランダムである場合に、析出物の短軸方向と粒界面となす角度θと、その角度θを有する各析出物の出現頻度を考慮した総ピニング力との関係を示す。なお、総ピニング力とは、図２における各析出物の最大ピニング力と各角度θの析出物の個数密度分布を基にピニング力を積分した値を示す。
【００２３】
図３から鋼材中に含有する扁平形状の析出物の短軸方向が全くランダムである場合に、鋼材中に析出物が球状（扁平度が１）の析出物を含有する場合に比べて、総ピニング力の平均も大きくなることがわかる。
【００２４】
本発明の実施形態１は、上記図１〜３の基礎実験結果を基に、鋼材中に含有する扁平形状の析出物の短軸方向がランダムに分布する鋼材において、従来に比べて溶接時の鋼材ＨＡＺにおける結晶粒に成長を抑制し、組織を微細化する効果を充分に発揮させるため、鋼材中に含有する析出物の平均扁平度を０．００１以上０．２以下とする。
【００２５】
鋼材中に含有する析出物の平均扁平度が０．２超の場合には、鋼材中に球状析出物を多く含有する従来鋼との明確な効果の差がなくなり、鋼材ＨＡＺの組織の微細化効果を充分でなくなる。一方、析出物の平均扁平度が０．００１未満では、析出物が高温で不安定となり、高温で分解してしまう。また、扁平形状の析出物の短軸方向がランダムに鋼材中に分布する場合には、短軸方向が鋼材結晶粒界となす角θが９０°から低くなるとピニング力が著しく減少する。このため、鋼材中に含有する析出物の平均扁平度の下限を０．００１とする。
【００２６】
また、上記図１〜３に基礎実験結果は、鋼材中に含有する扁平形状の析出物の短軸方向がランダムに分布する場合を示すが、本発明者らの実験結果によれば、鋼材中に含有する扁平形状の析出物の短軸方向を、以下に示すような鋼材結晶粒の特定結晶方位に異方性を持たせて偏在させることにより、結晶粒界面に対する総ピニング力をさらに高め、鋼材ＨＡＺにおける結晶粒の微細化が可能となることを確認した。
【００２７】
鋼材中に短軸方向がランダムに分布する扁平形状の析出物を生じさせる場合（発明の実施形態１）には、鋼材中のＢ，Ｐ，Ｓなどの析出物界面への偏析を利用して鋼材中の析出物の成長速度に異方性を生じさせることで実現できる。
【００２８】
一方、鋼材中に短軸方向が鋼材結晶粒の特定方位に異方性をもった扁平形状の析出物を生じさせる場合（発明の実施形態２）には、所定成分組成の鋼を溶解後、連続鋳造過程における１１００℃から７００℃までの高温域で冷却を短時間で行い粗大析出物の生成を抑制し、さらに、７００℃から４００℃までの低温域で冷却をゆっくり行い扁平形状の析出物を生成促進させることにより、鋼材結晶粒の界面エネルギーや歪みエネルギーの異方性を生じさせることで実現できる。この際、鋼材中に含有する扁平形状の析出物の短軸方向は、鋼材の立方対称の結晶性を持つ異方性を反映し、鋼材結晶粒の特定結晶方位の組となる。
【００２９】
ここで、鋼材結晶粒の特定結晶方位の組とは、（１，０，０）、（０，１，０）及び（０，０，１）の３結晶方位、（１，１，０）、（１，０，１）、（０，１，１）、（１，−１，０）、（１，０，−１）及び（０，１，−１）の６結晶方位、または、（１，１，１）、（−１，１，１）、（１、−１，１）及び（−１、−１，１）の４結晶方位のいずれかの特定結晶方位の組をいう。
【００３０】
本発明の実施形態２は、鋼材中に含有する扁平形状の析出物の短軸方向が上記鋼材結晶粒の特定結晶方位に異方性を持って偏在させる、つまり、扁平形状の析出物の短軸方向が上記鋼材結晶粒の特定結晶方位の何れかの結晶方位に対して１５度以内に配向させた析出物を全析出物に対して７０％以上含有させた鋼材において、前記析出物の平均扁平度を０．００１以上０．５以下とすることにより、従来に比べて溶接時の鋼材ＨＡＺにおける結晶粒に成長を抑制し、組織を微細化する効果を充分に発揮させることができる。
【００３１】
本発明の実施形態２は、鋼材中に含有する扁平形状の析出物の短軸方向が上記鋼材結晶粒の特定結晶方位に異方性を持って偏在するため、析出物の平均扁平度は上記本発明の実施形態１に比べて比較的高い条件でも、鋼材ＨＡＺの組織の微細化効果は充分えられる。しかし、析出物の平均扁平度が０．５を超えると、従来の鋼材中に球状析出物を多く含有する鋼材との明確な効果の差がなくなり、鋼材ＨＡＺの組織の微細化効果が充分でなくなるため、析出物の平均扁平度の上限を０．５とする。
【００３２】
一方、析出物の平均扁平度が０．００１未満では、析出物が高温で不安定となり、高温で分解してしまうため、鋼材中に含有する析出物の平均扁平度の下限を０．００１とする。
【００３３】
また、扁平形状の析出物の短軸方向が上記鋼材結晶粒の特定結晶方位の何れかの方位に対して１５度より大きくなると、析出物の短軸方向の異方性による結晶粒界面に対する総ピニング力の向上効果が小さくなるため好ましくないため、扁平形状の析出物の短軸方向を、上記鋼材結晶粒のいずれかの結晶方位に対して１５度以内とする。さらに、安定してより高い総ピニング力を得るためには、好ましくは１０度以内とする。
【００３４】
また、析出物の短軸方向の異方性による総ピニング力の向上効果を利用する場合に、全ての扁平形状の析出物が特定方位を向く必要はないが、十分な効果を得るためには、上記特定方位の何れかの方位に対して１５度以内に配向させた析出物を全析出物に対して７０％以上とする。さらに、望ましくは８０％以上である。
【００３５】
また、上記発明の実施形態１および実施形態２の何れの場合も、安定して本願発明が目的とする鋼材ＨＡＺにおける結晶成長抑制による組織微細化を達成するために、上記析出物形態の条件の規定に加えて、析出物の総体積分率ｆ（−）と該析出物の下記（１）式から算出される平均直径ｒ（μｍ）との比ｒ／ｆが１〜２００を満足するようにする必要がある。
ｒ＝3√｛３Ｖ／（４π）｝    ・  ・  ・  （１）
なお、上記Ｖは鋼材中に含有する析出物一個当たりの平均体積Ｖ（μｍ3）を示す。
【００３６】
上記ｒ／ｆは、上述したＺｅｎｅｒの関係式（２）に相当する、鋼材中に含有する析出物の平均球相当半径ｒ（μｍ）および析出物の総体積分率ｆ（−）と鋼材結晶粒径との関係式であり、r／fが２００より大きいと鋼材ＨＡＺにおける結晶粒を微細化することが困難となるため、r／fの上限を２００とする。一方、r／fが１より小さいと逆ホールペチの領域となり鋼材ＨＡＺにおける結晶粒微細化による靭性強化の効果がえられないので、ｒ／ｆの下限を１とした。
【００３７】
なお、析出物の総体積分率ｆ（−）は抽出残渣法により測定した値と定義する。
【００３８】
また、上記（１）式における上記Ｖは鋼材中に含有する析出物一個当りの平均体積Ｖ（μｍ3）は顕微鏡による鋼材断面における析出物面積率もしくは抽出残渣法により測定した析出物体積率から算出した値と定義する。
【００３９】
また、析出物の平均球相当半径ｒ（μ）は、顕微鏡による鋼材断面における析出物面積率もしくは抽出残渣法により測定した析出物体積率から算出した析出物一個当りの平均体積Ｖ（μｍ3）をもとに析出物を球形と仮定して上記（１）式を用いて算出した値と定義する。
【００４０】
本発明の実施形態３は、上記実施形態２における鋼材結晶粒の特定結晶方位に変えて、鋼材結晶粒界を基準にして扁平形状析出物の短軸方向の異方性を規定するものである。つまり、本発明の実施形態３は、鋼材中に含有する析出物の短軸方向が鋼材結晶粒界面に対して２０度以内に配向する析出物が全析出物に対して７０％以上含有する。
【００４１】
析出物の短軸方向が鋼材結晶粒界面に対して２０度より大きくなると、析出物の短軸方向の異方性による結晶粒界面に対する総ピニング力の向上効果が小さくなるため好ましくないため、扁平形状の析出物の短軸方向を、鋼材結晶粒界面に対して２０度以内とする。
【００４２】
また、析出物の短軸方向の異方性による総ピニング力の向上効果を利用する場合に、全ての扁平形状の析出物が特定方位を向く必要はないが、粒界移動をピニングにより効果的に十分抑えるためには、鋼材結晶粒界面に対して２０度以内に配向させた析出物を全析出物に対して７０％以上とする。
【００４３】
次に、本発明の鋼材成分について説明する。
【００４４】
Ｃは母材強度を向上させ、また、Ｔｉ，Ｖ，Ｍｏ等と炭化物を形成し、溶接する際に鋼材熱影響部（以下、ＨＡＺと称する）でピニング粒子として結晶粒の成長を抑制するために必須の元素である。Ｃ含有量が０．０４％未満ではこれらの効果が十分に確保できないので、その含有量の下限を０．０４％とした。また、一方、Ｃ含有量が０．２％を超えると、鋼中で脆性破壊の起点となるセメンタイトが増加して靭性を低下させるので、その含有量の上限を０．２％とした。
【００４５】
Ｓｉは母材強度を向上させる作用があり、その効果を十分に確保するためにその含有量の下限を０．０２％とした。一方、Ｓｉ含有量が０．１５％を超えると、溶接する際に鋼材ＨＡＺ中に島状マルテンサイトが生成し、靱性が低下するためその含有量の上限を０．１５％とした。
【００４６】
Ｍｎは鋼中で硫化物を生成させ、溶接する際に鋼材ＨＡＺのγ粒成長を抑制する作用があり、その効果を十分に確保するためにその含有量の下限を０．０１％とする。一方、Ｍｎ含有量が３．０％を超えると、鋼材中に粒径が５μｍを超える硫化物が生成し、良好なＨＡＺ靱性が得られないため、その含有量の上限を３．０％とした。
【００４７】
Ｔｉは鋼材中の硫化物を微細化し、高密度化する効果があるため、その効果を十分に得るために０．０４％以上含有させる。一方、その含有量が０．１％を超えると、鋼材中に破壊起点となる粗大なＴｉ酸化物を生成し靱性低下をもたらすため、その含有量の上限を０．１％した。
【００４８】
Ｖは、焼き入れ性元素であり、鋼材中で炭化物などの析出物を形成し、０．０１％以上含有すると強度および靭性向上に効果があるため、その含有量の上限を０．０１％とした。一方、０．１％超含有すると、効果がほとんど変化しなくなるため、上限を０．１％とした。
【００４９】
Ｍｏは、鋼材中で炭化物などの析出物を形成し、鋼材の強度を高める作用、効果を有する元素であり、強度向上の効果を得るために０．０１％以上含有する。一方、鋼材中にＭｏを１％超含有すると強度が高くなり過ぎて靭性が劣化するため、その含有量の上限を１％とした。
【００５０】
Ｓは鋼中で硫化物を生成して溶接する際にＨＡＺのγ粒成長抑制に利用するために必須の元素であり、その効果を十分に得るためにその含有量の下限を０．００４％とする。一方、Ｓ含有量が０．０１％を超えると鋼材の板厚方向の延性低下が顕著となるため、その含有量の上限を０．０１％とした。
【００５１】
Ｎは、鋼材中で窒化物を形成し、ピニング粒子とする場合に必須の元素であり、窒化物の析出により溶接時の鋼材ＨＡＺ靭性の向上に寄与するためにはその含有量を０．００４％以上とする必要がある。一方、鋼材中のＮ含有量が０．００８％を超えると、鋼材中に固溶して靱性低下をもたらすため、その含有量の上限を０．００８％とした。
【００５２】
Ｐは鋼材中の不可避的不純物であり、粒界脆化をもたらすためその含有量は低い方が望ましい。特にＰ含有量が０．０２％を超えると鋼材の靱性低下が顕著になるため、その含有量の下限を０．０２％とした。
【００５３】
Ａｌは鋼材中で粗大な硫化物を形成し、その析出密度も低くなり、脆化の原因になるため、Ａｌ濃度は低い方が望ましい。０．０１％超になると粗大な硫化物を形成し、析出密度が低下し、靭性が劣化するため、その含有量は０．０１％以下、好ましくは０．００１％未満に制限する（０％を含む）。
【００５４】
次に本発明の鉄鋼材料の製造方法について説明する。
【００５５】
前述の本発明で規定する成分組成を持つ鋼を溶解、連続鋳造などの鋳造し、その冷却過程において１１００℃から７００℃までの高温度域を１０分以下の短時間で冷却し、さらに、７００℃から４００℃までの低温度域を２００分以上を掛けてゆっくり冷却させる。或いは、前記冷却過程において１１００℃から７００℃までの低温度域を１０分以下の短時間で冷却し、さらに、２００℃以下に急冷却し、鋼材顕熱で昇温した後、７００℃から４００℃までの高温度域で２００分以上保持することにより、本発明の鉄鋼材料が得られる。
【００５６】
この製造条件は以下の理由によるものである。１１００℃から７００℃までの高温域での冷却過程で析出し成長する析出物の形状は界面エネルギーが支配するため、球状もしくは球状に近い多面体となり、扁平度の高い析出物は得られない。７００℃から４００℃までの低温域で析出、成長する析出物の形状は、方位によって異なる鋼の歪エネルギーと界面エネルギーの両者が支配するため、扁平度の高く、かつ短軸方向の異方性が高い析出物が得られる。ただし、７００℃から４００℃までの低温では析出物の成長が遅いので２００分以上の成長時間が必要となる。また、析出物の成長、粗大化を抑制し個数密度を確保するために１１００℃から７００℃までの高温度域は１０分以下で通過させる必要がある。
【００５７】
また、１１００℃から７００℃までの高温度域を１０分より長時間で通過した鋼材を、１１５０℃から１２００℃の温度で１０分保持した後、同様の冷却過程を経ることで、本発明が目的とする扁平度及び異方性の析出物が得られるが、製造コスト上望ましくない。
【実施例】
【００５８】
以下に本発明を実施例に基づいて、具体的に説明する。板状析出物にはＴｉ、ＶおよびＭｏの炭窒化物を用いたが、この実施例が板状析出物の成分を限定するものではない。表１に示す成分組成を有する鋼を溶解し、板厚２４０ｍｍのスラブを鋳造し、冷却の途中で析出物サイズと密度を制御するために４００〜９００℃で０〜６０分保持した後、冷却した。
【００５９】
得られた鋼材の厚み中央部での結晶粒径、試験片内の析出物の平均扁平度、平均球相当半径、析出物個数、および析出物の短軸方向分布を測定した。さらに鋼材厚み中央部から大きさ５×５×５（ｃｍ3）の試験片を切り出し、溶接近傍を模擬して、１０００℃３０秒で熱処理したのち、試験片中央部の結晶粒径を測定した。その測定結果を表２にまとめた。
【００６０】
鋼種Ａ，ＢとＥ，Ｆ，Ｇとの差から、板状析出物が粗粒化を阻害する効果が平均扁平度０．０１以上０．２以下で認められた。鋼種ＤとＧの比較により、特定方位への偏りが７０％以上あれば、粗粒化を阻害により効果があることが認められた。
【００６１】
【表１】
2006002231.tif 000003
【００６２】
【表２】
2006002231.tif 000004
【００６３】
【表３】
2006002231.tif 000005
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】体積一定の回転楕円体型析出物の扁平度（ｃ／ａ）と最大ピニング力との関係を示す図である。
【図２】回転楕円体型析出物の主方位の粒界面に対する傾きΘとピニング力との関係を示す図である。
【図３】ランダムな方位分布を持つ回転楕円体の主方位の粒界面に対する傾きΘと個数密度を考慮したピニング力との関係を示す図である。
【図１】
2006002231.tif 000006
【図２】
2006002231.tif 000007
【図３】
2006002231.tif 000008