(57)【要約】      （修正有）【課題】化学成分組成を適切に調整すると共に、酸化物、硫化物或いは窒化物等の介在物の形態および個数を適切に制御することによって、大入熱溶接においても良好なＨＡＺ靭性を確保することのできる高張力厚鋼板を提供する。【解決手段】所定の化学成分組成を有すると共に、表面に多数の凹凸を有する介在物のうち、凹部の最小曲率半径が０．１〜２．０μｍであって、酸化物、硫化物および窒化物の１種または２種以上からなり、円相当直径で０．２〜５μｍの介在物が、観察視野１ｍｍ2当りで１００個以上存在するものである。【選択図】図１
2008223081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：０．０３〜０．１２％（「質量％」の意味。以下同じ）、Ｓｉ：０．４０％以下（０％を含まない）、Ｍｎ：１．０〜２．０％、Ｐ：０．０３％以下（０％を含まない）、Ｓ：０．００１〜０．０２５％、Ａｌ：０．０５％以下（０％を含まない）、Ｔｉ：０．００５〜０．１０％、Ｎ：０．００４０〜０．０３０％およびＯ：０．０００５〜０．０１０％を夫々含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる厚鋼板であって、表面に多数の凹凸を有する介在物のうち、凹部の最小曲率半径が０．１〜２．０μｍであって、酸化物、硫化物および窒化物の１種または２種以上からなり、円相当直径で０．２〜５μｍの介在物が、観察視野１ｍｍ2当りで１００個以上存在することを特徴とする溶接熱影響部の靭性に優れた高張力厚鋼板。
【請求項２】
下記（１）式の関係を満足するものである請求項１に記載の高張力厚鋼板。
０．０５≦９×［Ｏ］／（［Ｓ］＋１０×［Ｎ］）≦１．２０…（１）
但し、［Ｏ］，［Ｓ］および［Ｎ］は、夫々Ｏ，ＳおよびＮの含有量（質量％）を示す。
【請求項３】
更に、ＲＥＭ：０．０００１〜０．０５％を含有するものである請求項１または２に記載の高張力厚鋼板。
【請求項４】
更に、Ｚｒ：０．０００１〜０．０５％を含有するものである請求項１〜３のいずれかに記載の高張力厚鋼板。
【請求項５】
更に、Ｍｇ０．０００１〜０．００５％および／またはＣａ：０．０００１〜０．００５％を含有するものである請求項１〜４のいずれかに記載の高張力厚鋼板。
【請求項６】
更に、Ｃｕ：０．１〜１．５％、Ｎｉ：０．１〜１．５％、Ｃｒ：０．１〜１．５％およびＭｏ：０．１〜１．５％よりなる群から選ばれる１種以上を含有するものである請求項１〜５のいずれかに記載の高張力厚鋼板。
【請求項７】
更に、Ｎｂ：０．０１〜０．０６および／またはＶ：０．０１〜０．１％を含有するものである請求項１〜６のいずれかに記載の高張力厚鋼板。
【請求項８】
更に、Ｂ：０．００１〜０．００５％を含有するものである請求項１〜７のいずれかに記載の高張力厚鋼板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、橋梁や高層建造物、船舶などの溶接構造物に適用される鋼板に関し、殊に大入熱溶接後の溶接熱影響部（以下、単に「ＨＡＺ」と呼ぶことがある）の靭性に優れた厚鋼板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、上記各種溶接構造物の大型化に伴い、板厚が５０ｍｍ以上である厚鋼板の溶接が不可避となっている。このため、あらゆる分野において、溶接施工効率の向上や施工コストの低減を目的として、大入熱溶接が指向される状況である。
【０００３】
しかしながら、大入熱溶接を行うと、ＨＡＺが高温のオーステナイト領域まで加熱されてから徐冷されるので、加熱時にオーステナイト粒成長、徐冷時におけるオーステナイト粒界からの粒界フェライト生成に起因してＨＡＺの組織が粗大化し、その部分の靭性が劣化しやすいという問題がある。こうしたことから、大入熱溶接を実施しても、ＨＡＺにおける靭性（以下、「ＨＡＺ靭性」と呼ぶことがある）を高い水準に保つ技術の確立が望まれている。
【０００４】
大入熱溶接時におけるＨＡＺ靭性を確保するために適用される代表的な技術として、酸化物、硫化物或いは窒化物といった介在物を起点とした粒内変態促進による組織微細化技術が挙げられる。この技術は、溶接終了後の冷却時において、粒内に存在する介在物によって微細な変態組織を発達させ、粗大な粒界フェライト生成を抑制し、これによってＨＡＺ靭性を確保するものである。
【０００５】
こうした技術のうち、例えば酸化物を活用した技術として、特許文献１には、Ｏ濃度とＣａ濃度を制御することによって、ＭｎＳを複合析出させたＴｉ含有酸化物を微細に分散させ、それを核とする粒内フェライト変態を促進する（即ち、粗大な粒界フェライト生成を抑制する）技術が提案されている。また、特許文献２では、ＴｉとＭｇとを複合添加した系で、粒内フェライト核となるＴｉ含有酸化物とＭｎＳの複合体を生成させることによって、ＨＡＺ靭性に優れた溶接用高張力鋼を得る技術が開示されている。
【０００６】
また硫化物を活用した技術として、例えば特許文献３には、Ｃａを１〜４９原子％含むＭｎ硫化物を分散させ、粒内フェライト変態を促進することによって、ＨＡＺ靭性に優れた溶接用高張力鋼を得る技術が提案されている。
【０００７】
更に、窒化物を活用した技術として、例えば特許文献４には、ＴｉＮ等を複合析出させたＢＮをフェライト変態の核として利用し、ＨＡＺ靭性を改善させる技術が提案されている。
【０００８】
酸化物、硫化物、窒化物等の介在物が粒内変態の核として機能するためには、直径が大きい方が有利であり、比較的直径が小さい介在物では粒内変態に寄与しないことになる。しかしながら、これまで提案されている技術では、粒内変態の核として機能する介在物が十分に存在しているとは言えず、必要なＨＡＺ靭性が必ずしも得られていないというのが実情である。
【特許文献１】特許第３１５５１０４号公報
【特許文献２】特許第３２５６１１８号公報
【特許文献３】特開２００３−３２１７２８号公報
【特許文献４】特開昭６１−２５３３４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、化学成分組成を適切に調整すると共に、酸化物、硫化物或いは窒化物等の介在物の形態および個数を適切に制御することによって、大入熱溶接においても良好なＨＡＺ靭性を確保することのできる高張力厚鋼板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成し得た本発明の高張力厚鋼板とは、Ｃ：０．０３〜０．１２％（「質量％」の意味。以下同じ）、Ｓｉ：０．４０％以下（０％を含まない）、Ｍｎ：１．０〜２．０％、Ｐ：０．０３％以下（０％を含まない）、Ｓ：０．００１〜０．０２５％、Ａｌ：０．０５％以下（０％を含まない）、Ｔｉ：０．００５〜０．１０％、Ｎ：０．００４０〜０．０３０％およびＯ：０．０００５〜０．０１０％を夫々含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる厚鋼板であって、表面に多数の凹凸を有する介在物のうち、凹部の最小曲率半径が０．１〜２．０μｍであって、円相当直径で０．２〜５μｍの酸化物、硫化物および窒化物の１種または２種以上からなる介在物が、観察視野１ｍｍ2当りで１００個以上存在する点に要旨を有するものである。
【００１１】
尚、上記「円相当直径」とは、酸化物、硫化物或いは窒化物等の介在物の大きさに着目して、その面積が等しくなる様に想定した円の直径を求めたものである。また本発明で対象とする介在物は、酸化物、硫化物、或いは窒化物のいずれかの単体からなる介在物は勿論のこと、これらの２種以上が複合析出したものをも含むものである。
【００１２】
本発明の高張力厚鋼板においては、下記（１）式の関係を満足するものであることが好ましく、こうした要件を満足させることによって、上記のような形態の介在物を容易に分散させることができる。
０．０５≦９×［Ｏ］／（［Ｓ］＋１０×［Ｎ］）≦１．２０…（１）
但し、［Ｏ］，［Ｓ］および［Ｎ］は、夫々Ｏ，ＳおよびＮの含有量（質量％）を示す。
【００１３】
本発明の高張力厚鋼板には、必要によって、更に（ａ）ＲＥＭ：０．０００１〜０．０５％、（ｂ）Ｚｒ：０．０００１〜０．０５％、（ｃ）Ｍｇ０．０００１〜０．００５％および／またはＣａ：０．０００１〜０．００５％、（ｄ）Ｃｕ：０．１〜１．５％、Ｎｉ：０．１〜１．５％、Ｃｒ：０．１〜１．５％およびＭｏ：０．１〜１．５％よりなる群から選ばれる１種以上、（ｅ）Ｎｂ：０．０１〜０．０６および／またはＶ：０．０１〜０．１％、（ｆ）Ｂ：０．００１〜０．００５％、等を含有させることも有用であり、こうした元素を含有させることによってその種類に応じて厚鋼板の特性が更に改善されることになる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、鋼板の化学成分組成を適切な範囲内に収めると共に、酸化物、硫化物或いは窒化物を少なくとも含む介在物の形態、およびその個数を適切に制御することによって、粒内変態に寄与する介在物個数を増大でき、ＨＡＺの靭性改善を図った高張力厚鋼板が実現できた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
一般的には、介在物を起点とした粒内変態には、直径の大きい介在物の存在が有利であるため、直径が比較的小さい介在物は粒内変態に寄与せず、十分なＨＡＺ靭性が得られないことになる。本発明者らは、こうした着想の下で、大入熱溶接において、優れたＨＡＺ靭性を実現するために、酸化物、硫化物或いは窒化物等の介在物の形態と粒内変態との関係について、様々な角度から検討した。
【００１６】
その結果、鋳造時に生成する酸化物、硫化物、窒化物といった二次介在物の複合析出によって、表面に多数の凹凸が形成される介在物のうち、凹部の最小曲率半径が０．１〜２．０μｍであって、円相当直径で０．２〜５μｍの介在物は、粒内変態の起点として効果的に機能することが判明した。そして、こうした介在物が所定量存在するように制御したものでは、優れたＨＡＺ靭性を発揮する溶接用高張力厚鋼板が実現できることを見出し、本発明を完成した。
【００１７】
介在物の表面に上記のような凹凸を形成させるには、鋳造時の凝固過程で酸化物、硫化物、窒化物等の介在物の表面に複合析出する硫化物、窒化物といった二次介在物を利用することが効果的であり、こうした観点から、鋳造時に凝固が進行する１４５０〜１５００℃の温度範囲における冷却時間を６０〜３００秒に制御すればよい。即ち、上記温度範囲を所定の時間内で冷却することによって、二次介在物の複合析出形態が制御され、凹凸が効果的に形成される。冷却時間が６０秒よりも短いと、十分な複合析出量を確保できず、３００秒より長いと、二次析出物が酸化物、硫化物、窒化物といった介在物を均一に覆うように複合析出し、凹凸が得られなくなる。
【００１８】
ＨＡＺ靭性に優れた高張力厚鋼板を得るためには、上記のような形態の介在物を、鋼中に観察視野１ｍｍ2当り１００個（以下、「１００／ｍｍ2」と記すことがある）以上存在させる必要がある。本発明で対象とする介在物の大きさは、円相当直径で０．２〜５．０μｍのものであるが、この大きさが０．２μｍより小さいと、必要な凹部が十分に形成されない。一方、５．０μｍを超えると、脆性破壊の起点となってＨＡＺ靭性を却って低下させることになる。また凹凸を有する介在物が、鋼中に１００個／ｍｍ2未満しか存在しない場合には、十分な粒内変態組織が得られず、ＨＡＺ靭性が低下することになる。
【００１９】
上記のような凹部を有する介在物が粒内変態の促進に有効に機能する理由については、その全てを解明し得た訳ではないが、おそらく凹部でのフェライト変態核生成エネルギーの低下と考えることができた。またこうした観点から、凹部の最小曲率半径は０．１μｍ以上と規定したのである。しかしながら、凹部の最小曲率半径は２．０μｍを超えると、平滑な表面に近いものとなって凹部の効果が減少する。尚、凹部の最小曲率半径とは、後述の方法で測定される形状パラメータを意味し、この値が大きいと凹凸の形態が平坦になるものである。またこうした凹部は、曲率半径が小さいほどフェライト変態を促進するという理由から、「最小」の曲率半径が問題となるので、本発明では対象とする介在物の凹部の最小曲率半径を規定したのである。
【００２０】
本発明で対象とする介在物は上記した形態を有するものであるが、上記した要件を満足しないものでは、ＨＡＺ靭性には直接関係しないものとなる。即ち、介在物の表面に多数の凹凸があっても、上記要件を満足しないものではＨＡＺ靭性向上に大きな効果をもたらさないので、本発明で対象とする介在物とはならないのである。
【００２１】
次に、本発明の鋼板における成分組成について説明する。上記のように、本発明の鋼板は、介在物の形態や個数が上記の要件を満足していても、化学成分組成が適正範囲内になければ、ＨＡＺにおける優れた靭性を達成することができない。従って、本発明の厚鋼板では、介在物の分布状況が良好であることに加えて、夫々の化学成分の量が、以下に記載するような適正範囲内にあることも必要である。これらの成分の範囲限定理由は、下記の通りである。
【００２２】
［Ｃ：０．０３〜０．１２％］
Ｃは、鋼板の強度を確保するために欠くことのできない元素であり、こうした効果を発揮させるためには０．０３％以上含有させる必要がある。好ましくは０．０４％以上である。しかしながら、Ｃ含有量が０．１２％を超えると、溶接時にＨＡＺに島状マルテンサイト相（ＭＡ相）が多く生成してＨＡＺの靭性劣化を招くことになる。従って、Ｃは０．１２％以下（好ましくは０．１０％以下）に抑える必要がある。
【００２３】
［Ｓｉ：０．４０％以下（０％を含まない）］
Ｓｉは、固溶強化によって鋼板の強度を確保するのに有用な元素であるが、過剰に含有させると、溶接時にＨＡＺに島状マルテンサイト相（ＭＡ相）が多く生成してＨＡＺの靭性劣化を招くことになる。こうした観点から、Ｓｉ含有量は０．４０％以下にする必要があり、好ましくは０．３５％以下に抑える。
【００２４】
［Ｍｎ：１．０〜２．０％］
Ｍｎは、鋼板の強度を確保する上で有用な元素であり、こうした効果を有効に発揮させるには、１．０％以上含有させる必要がある。好ましくは１．４％以上である。しかし、２．０％を超えて過剰に含有させるとＨＡＺの強度が上昇し過ぎて靭性が劣化するので、Ｍｎ含有量は２．０％以下とする。好ましくは１．８％以下である。
【００２５】
［Ｐ：０．０３％以下（０％を含まない）］
不純物元素であるＰは、粒界破壊を起こし易く靭性に悪影響を及ぼすので、その量はできるだけ少ないことが好ましい。靭性を確保するという観点からして、Ｐ含有量は０．０３％以下に抑制する必要があり、好ましくは０．０２％以下とする。しかし、工業的に、鋼中のＰを０％にすることは困難である。
【００２６】
［Ｓ：０．００１〜０．０２５％］
Ｓは、硫化物の生成に必須の元素であり、特に鋳造時の凝固過程で酸化物、硫化物、窒化物等の介在物の表面に硫化物として複合析出することにより、介在物表面の凹凸を形成する上で有効である。Ｓ含有量が０．００１％よりも少なくなると、必要な凹凸を形成するのに十分な複合析出量が得られないため、下限を０．００１％とした。また、Ｓ含有量が０．０２５％を超えると、介在物表面を均一に覆うよう硫化物が複合析出し、凹部の曲率半径が増大するため、粒内変態の促進効果が得られなくなる。こうしたことがら、Ｓ含有量の上限を０．０２５％とした。尚、Ｓ含有量の好ましい下限は０．００２％であり、好ましい上限は０．０２０％である。
【００２７】
［Ａｌ：０．０５０％以下（０％を含まない）］
Ａｌは、脱酸元素として有効であるが、その含有量が過剰になると、粗大な酸化物系介在物を形成してＨＡＺ靭性を却って低下させるため、上限を０．０５０％とした。尚、Ａｌ含有量の好ましい上限は０．０４０％である。
【００２８】
［Ｔｉ：０．００５〜０．１０％］
Ｔｉは、窒化物または酸化物を形成してＨＡＺの靭性向上に寄与する元素である。こうした効果を有効に発揮させるには、Ｔｉは０．００５％以上含有させることが必要であり、好ましくは０．０１０％以上とする。しかしながら、Ｔｉ含有量が過剰になると、窒化物または酸化物が粗大になってＨＡＺの靭性を劣化させるため、０．１０％以下に抑えるべきである。好ましくは０．０８０％以下とする。
【００２９】
［Ｎ：０．００４０〜０．０３０％］
Ｎは、窒化物の生成に必要な元素であり、特に鋳造時の凝固過程で酸化物、硫化物、窒化物等の介在物の表面に窒化物として複合析出することにより、介在物表面の凹凸を形成する上で有効である。Ｎ含有量が０．００４０％よりも少ないと、必要な凹凸を形成するのに十分な複合析出量が得られないため、下限を０．００４０％とした。また、Ｎ含有量が０．０３０％を超えて過剰になると、介在物表面を均一に覆うように窒化物が複合析出し、凹部の曲率半径が増大するため、粒内変態の促進効果が得られなくなる。こうしたことから、Ｎ含有量の上限は０．０３０％とする必要がある。尚、Ｎ含有量の好ましい下限は０．００５０％であり、好ましい上限は０．０２５％である。
【００３０】
［Ｏ：０．０００５〜０．０１０％］
Ｏは、酸化物の生成に必要な元素であり、Ｏ含有量が０．０００５％よりも小さいと、十分な量の酸化物が得られないため、下限を０．０００５％とした。また、Ｏ含有量が０．０１０％を超えて過剰になると、酸化物の粗大化によりＨＡＺ靭性の低下を招くので、その上限を０．０１０％とした。尚、Ｏ含有量に好ましい下限は０．００１％であり、好ましい上限は０．００８％である。
【００３１】
本発明で規定する含有元素は上記の通りであって、残部は鉄および不可避的不純物であり、該不可避的不純物として、原料、資材、製造設備等の状況によって持ち込まれる元素（例えば、Ｓｎ，Ａｓ，Ｐｂ等）の混入が許容され得る。また上記のように化学成分組成の範囲内で下記（１）式を満足させることも有効である。更に、必要によって、下記各種元素を積極的に含有させることも有効であり、こうした元素を含有させることによってその種類に応じて厚鋼板の特性が更に改善されることになる。
０．０５≦９×［Ｏ］／（［Ｓ］＋１０×［Ｎ］）≦１．２０…（１）
但し、［Ｏ］，［Ｓ］および［Ｎ］は、夫々Ｏ，ＳおよびＮの含有量（質量％）を示す。
【００３２】
上記（１）式の関係は、酸化物、硫化物および窒化物等の生成に影響を与える元素として、Ｏ，ＳおよびＮを選び、実験に基づいて求めたものである。［９×［Ｏ］／（［Ｓ］＋１０×［Ｎ］）の値（以下、「Ｚ値」と呼ぶことがある）が０．０５より小さくなると、硫化物、窒化物が介在物表面を均一に覆うように複合析出し、凹部の曲率半径が増大するため、粒内変態の促進効果が得られにくくなる。また、Ｚ値が１．２０を超えると、酸化物、硫化物、窒化物等の介在物の表面に、必要な凹凸を形成するのに十分な硫化物、窒化物の複合析出が得られにくくなる。尚、Ｚ値のより好ましい下限は０．２０であり、より好ましい上限は１．０である。
【００３３】
［ＲＥＭ：０．０００１〜０．０５％］
ＲＥＭ（希土類元素）は、酸化物または硫化物として析出することによって、粒内変態を促進する元素であり、その含有量が０．０００１％よりも少ないと、粒内変態の促進効果が十分に得られないため、好ましい下限を０．０００１％とした。また、ＲＥＭの好ましい含有量が０．０５％を超えて過剰になると、酸化物または硫化物の粗大化によってＨＡＺ靭性の低下を招くため、好ましい上限を０．０５％とした。ＲＥＭ含有量のより好ましい下限は０．０００５％であり、より好ましい上限は０．０４％である。尚、本発明において、ＲＥＭ（希土類元素）とは、ランタノイド元素（ＬａからＬｎまでの１５元素）およびＳｃ（スカンジウム）とＹ（イットリウム）を含む意味である。
【００３４】
［Ｚｒ：０．０００１〜０．０５％］
Ｚｒは、酸化物として析出することによって、粒内変態を促進するのに有効な元素であり、こうした効果を発揮させるためには０．０００１％以上含有させることが好ましい。しかしながら、Ｚｒの含有量が０．０５％を超えると、酸化物の粗大化によりＨＡＺ靭性の低下を招くため、０．０５％以下とすることが好ましい。尚、Ｚｒのより好ましい下限は０．０００５％であり、より好ましい上限は０．０４％である。
【００３５】
［Ｍｇ：０．０００１〜０．００５％および／またはＣａ：０．０００１〜０．００５％］
ＭｇおよびＣａは、いずれも酸化物の微細分散に有効な元素であり、いずれも含有量が０．０００１％よりも少なくなると、微細分散の効果が十分に得られないため、好ましい下限を０．０００１％とした。また、いずれも含有量が０．００５０％を超えると、酸化物の粗大化により微細分散の効果が低下するため、いずれもその上限を０．００５０％とした。尚、これらの元素含有量のより好ましい下限は０．０００５％であり、より好ましい上限は０．００３０％である。
【００３６】
［Ｃｕ：０．１〜１．５％、Ｎｉ：０．１〜１．５％、Ｃｒ：０．１〜１．５％およびＭｏ：０．１〜１．５％よりなる群から選ばれる１種以上］
Ｃｕ、Ｎｉ、ＣｒおよびＭｏは、いずれも鋼板(母材)の高強度化に有効な元素であり、こうした効果を発揮させるためには、いずれも０．１％以上含有させることが好ましい。しかしながら、これらの元素の含有量が過剰になると、ＨＡＺ靭性の低下を招くため、いずれも１．５％以下とすることが好ましい。尚、これらの元素のより好ましい下限は０．２％であり、より好ましい上限は１．２％である。
【００３７】
［Ｎｂ：０．０１〜０．０６および／またはＶ：０．０１〜０．１％］
ＮｂおよびＶは、炭窒化物として析出し、オーステナイト粒粗大化を抑制することでＨＡＺ靭性を改善する元素である。こうした効果を発揮させるには、いずれも０．０１％以上含有させることが好ましい。しかしながら、これらの含有量が過剰になると、粗大な炭窒化物が生成してＨＡＺ靭性の低下を招くため、Ｎｂで０．０６％以下、Ｖで０．１％以下とすることが好ましい。尚、より好ましい下限はＮｂ、Ｖいずれも０．０２％であり、より好ましい上限はＮｂで０．０５％、Ｖで０．０８％である。
【００３８】
［Ｂ：０．００１〜０．００５％］
Ｂは、粒界フェライト生成を抑制することで、ＨＡＺ靭性を向上させる元素であり、その効果を発揮させるためには０．００１％以上含有させることが好ましい。しかしながら、Ｂ含有量が過剰になって０．００５％を超えると、ＢＮとしてオーステナイト粒界に析出し、ＨＡＺ靭性の低下を招くため、０．００５％以下とすることが好ましい。尚、Ｂ含有量のより好ましい下限は０．００１５％であり、より好ましい上限は０．００４％である。
【００３９】
本発明は厚鋼板に関するものであり、該分野において厚鋼板とは、ＪＩＳで定義されるように、一般に板厚が３．０ｍｍ以上であるものを指す。しかし、本発明の厚鋼板の板厚は、８０ｍｍ以上であることが好ましい。即ち、本発明の厚鋼板は、板厚が８０ｍｍ以上となるような鋼板で、大入熱溶接を行っても良好なＨＡＺ靭性を示すものである。但し、本発明の鋼板の厚みは８０ｍｍ以上のものに限定されず、５０ｍｍ以上或いは、それ未満となるような鋼板への適用を排除するものではない。
【００４０】
こうして得られる本発明の厚鋼板は、例えば橋梁や高層建造物、船舶などの構造物の材料として使用でき、小〜中入熱溶接はもとより大入熱溶接においても、溶接熱影響部の靭性劣化を防ぐことができる。
【実施例】
【００４１】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００４２】
［実施例１］
下記表１、２に示す組成の鋼を、真空溶解炉(１５０ｋｇ)を用い、鋳造時の凝固過程が進行する１４５０〜１５００℃の冷却時間Ｔ(秒)を変化させながら溶製してスラブ（断面形状：２００ｍｍ×２５０ｍｍ）とした後、１１００℃に加熱して最終圧延温度が８８０℃となるように熱間圧延を施し、板厚：８０ｍｍの厚鋼板を製造した。各厚鋼板の化学成分組成、冷却時間Ｔ(秒)、およびＺ値を下記表１に示す。尚、表１、２において、ＲＥＭはＬａを５０％程度とＣｅを２５％程度含有するミッシュメタルの形態で添加した。また表１、２中「−」は元素を添加していないことを示している。
【００４３】
【表１】
2008223081.tif 000003
【００４４】
【表２】
2008223081.tif 000004
【００４５】
得られた各厚鋼板から、溶接継手作製用試験片を採取し、各試験片のＨＡＺにおけるシャルピー衝撃試験を下記の要領で実施した。まず各溶接継手作製用試験片に、Ｖ開先を加工し、入熱量５０ｋＪ／ｍｍ2にてエレクトロガスアーク溶接を施し、溶接継手を得た。これら溶接継手から、溶接金属部近傍のＨＡＺに切欠を加工した、シャルピー衝撃試験片を採取し（ＪＩＳ  Ｚ  ２２０１の４号試験片）を採取し、ＨＡＺ靭性を評価した。そしてＪＩＳ  Ｚ  ２２４２に準拠して、−４０℃でシャルピー衝撃試験を行い、吸収エネルギー（ｖＥ-40）を測定した。このとき３本の試験片について吸収エネルギー（ｖＥ-40）を測定し、その平均値を求めた。そして、ｖＥ-40の値が１８０Ｊを超えるものをＨＡＺ靭性に優れると評価した。
【００４６】
シャルピー衝撃試験終了後、各厚鋼板の試験片について、破断面から２〜６ｍｍ離れた、試験片中央部のＨＡＺを、電界放射式走査型電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）［「ＳＵＰＲＡ３５」（商品名）：Ｃａｒｌ  Ｚｅｉｓｓ社製］を用いて観察（断面観察）し、表面に多数の凹凸が存在する介在物のうち、凹部の最小曲率半径が０．１〜２．０μｍであって、円相当直径が０．２〜５．０μｍの酸化物、硫化物および窒化物の１種または２種以上からなる介在物の個数密度（以下、「ＮＡ（個／ｍｍ2）」と表記する）を下記の方法で測定した。
【００４７】
〈介在物の個数密度ＮＡ（個／ｍｍ2）の測定方法〉
（ｉ）まず上記ＦＥ−ＳＥＭの観察倍率を５０００倍に設定し、０．００２４ｍｍ2の面積に相当する観察視野を無作為に２０視野を選択し、各観察視野の画像を撮影した。同時に、各視野に含まれる、個々の介在物粒子についてＥＤＸ（エネルギー分散形Ｘ線分析）を実施し、構成元素に酸素、窒素および硫黄のうち一種あるいは二種以上が含まれる介在物粒子の画像を、倍率：１００００倍で撮影した。得られた１００００倍の画像に存在する、酸化物、窒化物、硫化物等の介在物のうち、表面形状が凹凸のものを選び、表面の凹部曲率半径を下記（ｉｉ）の手順によって測定した。
【００４８】
（ｉｉ）画像中の介在物の輪郭で、介在物凹部両側の凸部に共通接線Ｌ１を引き（図１）、接点を２点（図中Ａ、Ｂ）得た。次に、前記共通接線と平行な凹部の接線Ｌ2を引き、接点Ｃを得、「Image-Pro Plus」（ソフト名：Media Cybernetic社製）を用いた画像解析により、これら３接点（Ａ，Ｂ，Ｃ）を通る円を描き、その円の半径を介在物表面の凹部の曲率半径Ｒと定義した。
【００４９】
（ｉｉｉ）個々の介在物表面に存在する凹部のうち、上記の方法で測定した最小曲率半径が、０．１〜２．０μｍとなるような介在物粒子を選び、画像解析により、円相当直径を求めた。そのうちで、円相当径が０．２〜５．０μｍである介在物の個数を、５０００倍で２０視野の画像にてカウントし、観察視野１ｍｍ2に換算した個数密度ＮＡ（個／ｍｍ2）を求めた。
【００５０】
上記のようにして得られた個数密度ＮＡを、各厚鋼板のＨＡＺ試験結果（ｖＥ-40の値）とともに下記表３、４に示す。
【００５１】
【表３】
2008223081.tif 000005
【００５２】
【表４】
2008223081.tif 000006
【００５３】
これらの結果から、次のように考察できる。まず本発明で規定する要件を満足する厚鋼板（表１，３の試験Ｎｏ．１〜２１）のものでは、所定の形態の介在物の個数密度ＮＡが高くなっており、優れたＨＡＺ靭性が達成されていることが分かる。
【００５４】
これに対して、本発明で規定する要件のいずれかを欠く厚鋼板（表２，４の試験Ｎｏ．２２〜３６）では、いずれも良好なＨＡＺ靭性が得られていないことが分かる。
【００５５】
具体的には、試験Ｎｏ．２２〜２５のものでは、好ましい要件であるＺ値［９×[Ｏ]／(［Ｓ］+１０×[Ｎ])］、或いは鋳造時の凝固過程が進行する１４５０〜１５００℃の温度範囲での冷却時間Ｔが、適正な範囲内にないため、所定の形態を有する介在物の個数密度ＮＡが１００個／ｍｍ2に満たず、良好なＨＡＺ靭性が得られていない。
【００５６】
試験Ｎｏ．２６のものでは、Ｓｉ含有量が過剰になっており、硬質のＭＡ組織が増加していることが予想され、これによってＨＡＺ靭性が低下している。試験Ｎｏ．２７、２８のものでは、Ａｌ含有量、Ｏ含有量が夫々過剰になっており、粗大介在物が増加していることが予想され、ＨＡＺ靭性が低下している。
【００５７】
試験Ｎｏ．２９〜３６のものでは、いずれかの元素の含有量が、適正な範囲から外れているため、所定の形態を有する介在物の個数密度ＮＡが１００個／ｍｍ2未満となっており、ＨＡＺ靭性が低下している。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】介在物の個数密度ＮＡを測定する方法を説明するための図面代用顕微鏡写真である。
【図１】
2008223081.tif 000007