(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．２５〜０．７５％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ：２０％を超え３５％以下、Ｎｉ：０．１％以上７．０％未満、Ｃｒ：０．１％以上８．０％未満、Ａｌ：０．００５〜０．１０％、Ｎ：０．００５％以上０．０５０％以下を含有し、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０２％以下に制限し、残部Ｆｅおよび不純物からなり、
下記の(1)式で定義されるパラメータＸ（％）が６．０〜１５．０％であり、
結晶粒界における炭化物被覆率が１％以上３０％以下であり、
室温における降伏応力が４００ＭＰａ以上であり、
−１９６℃におけるシャルピー吸収エネルギーが５０Ｊ以上である、高Ｍｎ鋼材。
Ｘ(％)＝Ｃ＋１０×Ｓｉ＋２×Ｎｉ・・・・・・・・・・・・・・・（1）式
ここで、Ｃ、Ｓｉ及びＮｉは鋼材中の各元素の含有量（単位：質量％）を示す。
【請求項２】
Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｃｕ：３．０％以下、Ｍｏ：３．０％以下、Ｎｂ：０．５％以下、Ｖ：０．５％以下、Ｔｉ：０．５％以下、Ｂ：０．００１％以下、Ｃａ：０．０１％以下、Ｍｇ：０．０１％以下及びＲＥＭ：０．０５％以下から選択される１種又は２種以上を含有する、請求項１に記載の高Ｍｎ鋼材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の化学組成を有する鋼片又は鋼塊を、９５０〜１２００℃に加熱後、８００〜１１００℃の温度範囲における累積圧下率が３０％以上であってかつ圧延仕上温度を７５０〜９５０℃とする熱間圧延を施した後、７５０℃から６００℃までの温度範囲を冷却速度５℃／ｓ以上で冷却し、そのまま放冷して、高Ｍｎ鋼材の結晶粒界における炭化物被覆率を１％以上３０％以下とし、
前記高Ｍｎ鋼材は、室温における降伏応力が４００ＭＰａ以上であり、
−１９６℃におけるシャルピー吸収エネルギーが５０Ｊ以上である、高Ｍｎ鋼材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液化ガスを保存するための材料に好適な、高Ｍｎ鋼材とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液化天然ガス（沸点：−１６４℃）など極低温環境下で使用可能な材料としては、従来から５０００番系（Ａｌ−Ｍｇ系）等のアルミニウム合金、ＳＵＳ３０４等のＮｉ−Ｃｒ系オーステナイト合金や９％Ｎｉ鋼板、が使用されてきた。しかしながら、降伏応力が低合金高張力鋼ほど高くないため板厚を厚くせざるを得ないことに加えて、溶接施工性も高くないことや、Ｎｉを多量に含有し、材料コストが高いことが問題となっており、安価でかつ強度、溶接性および溶接部靭性に優れた材料が要望されている。タンクの大型化も進み圧力容器材料へ求められる強度は上昇している。
【０００３】
そのため、高価なＮｉやＡｌを多用しない低温用材料として、Ｎｉ系オーステナイト合金に含まれるＮｉをＭｎに置き換えた高Ｍｎ系オーステナイト合金が提案され、核融合炉、超伝導発電機やリニアモーターカーで使用される非磁性材料として検討されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、Ｃを０．５％未満、Ｍｎを１６〜４０％含有することによって、優れた低温靭性と磁性特性を備えた高Ｍｎ鋼が得られることが示されている。特許文献２では、Ｃ含有量が０．１０％以上、Ｎ含有量が０．０５％以上でかつＣ＋２Ｎが１．０％以下となる範囲でＭｎを２６〜３０％含有した高Ｍｎ鋼が開示されている。
【０００５】
さらに、特許文献３では、１０〜３０％のＭｎと１０〜２５％のＣｒを含み、Ｘ＝Ｎｉ−３０Ｃ＋０．５Ｍｏで表されるパラメータが５．５０以上を満足し、かつ０．０００５〜０．００５０％のＣａと０．１５〜０．２４％のＮを含有することによって、４Ｋという極低温においても高強度と高靭性を有する高Ｍｎ鋼が開示されている。特許文献４では、０．０１〜０．２５％のＣ、１５％超〜４０％のＭｎを含有し、Ｘ＝３０×Ｐ＋５０×（Ｓ＋Ｎ）＋３００×Ｏで表わされるパラメータが３．０％以下を満足することによって極低温においても高強度と高靭性を有する高Ｍｎ鋼が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公昭５９−１１６６１号公報
【特許文献２】特公平５−１８８８７号公報
【特許文献３】特開平９−４１０８７号公報
【特許文献４】特許第４５２９８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２及び３に係る高Ｍｎ鋼材は、低温で鋼の強度を高めるＮを多量に含有させているが、室温での強度は考慮されていない。特許文献１に係る高Ｍｎ鋼材は、熱間圧延後に溶体化処理などの再加熱処理を施して製造されるものである。特許文献４に係る高Ｍｎ鋼材は、靱性を確保するために、不純物の含有量の制限を必要としている。これらは、低コストで厚肉材に高強度化と優れた母材靭性を具備させることができるものではなく、大型の低温タンク用鋼材として必要な要件を満たすものではなかった。また、タンクの大型化に伴う使用材料の高強度化にも対応できていない。加えて高Ｍｎ鋼の靭性に影響を与える炭化物の生成形態に関しても言及されていない。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点を解決するものであって、熱間圧延後に溶体化処理などの再加熱処理を施すことなく、加速冷却するだけで、室温（２５℃）において４００ＭＰａ以上の降伏応力と、液化天然ガス（沸点：−１６４℃）や液体窒素（沸点：−１９６℃）などの使用温度域でも十分な母材靭性を厚肉材においても確保できること、具体的には、−１９６℃でのＪＩＳ４号シャルピー吸収エネルギー値が、母材で５０Ｊ以上を最大板厚５０ｍｍにおいて確保できる高Ｍｎ鋼材及びその製造方法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】
本発明者らは、液化ガス貯蔵タンクなどに使用できる高Ｍｎ鋼材について検討した。
【００１０】
その結果、鋼材の化学組成に関しては、高Ｍｎ鋼をベースに、Ｃ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｎ、などの各合金元素量を適正範囲に規定するだけでなく、Ｘ(％)＝Ｃ＋１０×Ｓｉ＋２×Ｎで定義されるパラメータＸ（ここで、Ｃ、Ｓｉ及びＮは鋼材中の各元素の含有量（単位：質量％）を示す。）を６％以上１５％以下に規定し、鋼材中のオーステナイト結晶粒界における炭化物被覆率を適正な範囲に制御することによって、上記目的を達成することができることを見出した。
【００１１】
すなわち、高Ｍｎ鋼材の化学組成とオーステナイト結晶粒界における炭化物被覆率を適正な範囲に制御することによって、低温用鋼としての母材の強度と低温靭性値を熱間圧延ままで確保できることを見出した。
【００１２】
本発明は、このような知見に基づいて完成したものである。本発明の要旨とするところは、以下のとおりである。
【００１３】
（１）質量％で、Ｃ：０．２５〜０．７５％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ：２０％を超え３５％以下、Ｎｉ：０．１〜７．０％未満、Ｃｒ：０．１％以上８．０％未満、Ａｌ：０．００５〜０．１０％、Ｎ：０．００５％以上０．０５％未満を含有し、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０２％以下に制限し、残部Ｆｅおよび不純物からなり、下記の(1)
式で定義されるパラメータＸ（％）が６．０〜１５．０％であり、結晶粒界における炭化物被覆率が３０％以下であることを特徴とする高Ｍｎ鋼材。
Ｘ(％)＝Ｃ＋１０×Ｓｉ＋２×Ｎｉ・・・・・・・・・・・・・・・（1）式
ここで、Ｃ、Ｓｉ及びＮiは鋼材中の各元素の含有量（単位：質量％）を示す。
【００１４】
（２）Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｃｕ：３．０％以下、Ｍｏ：３．０％以下、Ｎｂ：０．５％以下、Ｖ：０．５％以下、Ｔｉ：０．５％以下、Ｂ：０．００１％以下、Ｃａ：０．０１％以下、Ｍｇ：０．０１％以下及びＲＥＭ：０．０５％以下から選択される１種又は２種以上を含有することを特徴とする、上記（１）に記載の高Ｍｎ鋼材。
【００１５】
（３）上記（１）又は（２）に記載の化学組成を有する鋼片又は鋼塊を、９５０〜１２００℃に加熱後、８００〜１１００℃の温度範囲における累積圧下率が３０％以上であってかつ圧延仕上温度を７５０〜９５０℃とする熱間圧延を施した後、７５０℃から６００℃までの温度範囲を冷却速度５℃／ｓ以上で冷却し、そのまま放冷することを特徴とする高Ｍｎ鋼材の製造方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、低温靭性と溶接性だけでなく熱膨張率、透磁率や熱伝導度などの特性にも優れた高Ｍｎ鋼材を熱間圧延ままで提供することができる。また、この高Ｍｎ鋼材は、ＬＮＧタンク内槽材等に用いられるアルミニウム合金、Ｎｉ系オーステナイトステンレス鋼、９％Ｎｉ鋼材の代替として使用することができるものであって、Ｎｉ資源の節約に貢献し、タンク建造コスト低減を可能にするものである。熱間圧延後に溶体化処理などの熱処理を必要とすることなく、室温における降伏応力が４００ＭＰａ以上、引張強度が８００ＭＰａ以上であるとともに液体窒素温度（−１９６℃）における母材シャルピー吸収エネルギーが５０Ｊ以上である、高Ｍｎ鋼材およびその製造方法を提供することができるなど、本発明は産業上の貢献が極めて顕著である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明に係る高Ｍｎ鋼材及びその製造方法について説明する。以下、各化学成分の含有量の「％」表示は、「質量％」を意味する。
【００１８】
（Ａ）化学組成について
［Ｃ：０．２５〜０．７５％］
Ｃは、オーステナイトの安定化を通じて、液化ガスタンクなど低温用鋼材に要求される強度を確保するのに有効な元素である。特に、室温における強度を確保するために、Ｃ含有量を０．２５％以上とする。好ましくはＣ含有量を０．３５％以上とする。一方、Ｃの含有量が０．７５％を超えるとＣｒ炭化物がオーステナイト粒界へ大量に析出して、母材の靱性や耐食性、さらには溶接熱影響部の低温靭性が劣化するおそれがある。したがって、Ｃ含有量は０．７５％以下とする。好ましくは０．６５％以下、より好ましくは０．５０％以下とする。
【００１９】
［Ｓｉ：０．０５〜１．０％］
Ｓｉは、脱酸のために有効な元素であり、また強度上昇に有効な元素である。ただし、０．０５％未満では脱酸不足になる可能性があり、Ｓｉ含有量を０．０５％以上とする。好ましくはＳｉ含有量を０．４％以上とする。また、Ｓｉ含有量が１．０％を超えると延性および靱性の劣化をもたらすおそれがあるため、１．０％以下とする。好ましくは、Ｓｉ含有量を０．８％以下とする。
【００２０】
［Ｍｎ：２０％を超え３５％以下］
Ｍｎは、オーステナイトの安定化を通じて、降伏応力の増加と低温靱性の向上に有効な元素である。ただし、２０％以下の含有量では降伏応力や低温靭性の低下が生ずるだけでなく、オーステナイトが不安定化し、α’マルテンサイトなどが析出して靭性が劣化するため、Ｍｎ含有量を２０％超とする。好ましくはＭｎ含有量を２３％以上とする。一方、Ｍｎ含有量が３５％を超えると加工性や溶接性が劣化するため、３５％以下とする。好ましくはＭｎ含有量を３０％以下、より好ましくは２７％以下とする。
【００２１】
［Ｎｉ：０．１％以上７．０％未満］
Ｎｉはオーステナイトの安定化と靱性の向上に極めて有効な元素であり、Ｎｉ含有量を０．１％以上とする。ただし、７．０％以上のＮｉを含有させてもその効果は飽和するとともに、α’マルテンサイトが生成しやすくなって、溶接部靭性や透磁率が劣化する恐れがあるため、Ｎｉ含有量を７．０％未満とする。好ましくはＮｉ含有量を３．０％未満、より好ましくは２．０％以下とする。
【００２２】
［Ｃｒ：０．１％以上８．０％未満］
Ｃｒは、オーステナイトを安定化し、耐力を向上させる元素である。本発明では、他の合金元素との関係で、Ｃｒ含有量が０．１％以上でこの効果が得られる。好ましくはＣｒ含有量を１．０％以上、より好ましくは３．０％以上、更に好ましくは４．０％以上とする。ただし、Ｃｒ含有量が８．０％以上になるとＣｒ炭化物が粒界上に析出しやすくなり、靱性を低下させるとともに、溶体化処理等の熱処理が必要になる。したがって、Ｃｒ含有量は８．０％未満とする。好ましくは、Ｃｒ含有量を６．０％以下とする。
【００２３】
［Ａｌ：０．００５〜０．１０％］
Ａｌは、鋼の脱酸と結晶粒の微細化による鋼の特性向上の作用を持つ元素である。ただし、０．００５％未満では十分な効果が得られないため、Ａｌ含有量を０．００５％以上とする。好ましくはＡｌ含有量を０．０１％以上とする。一方、Ａｌ含有量が０．１０％を超えると靱性が劣化するため、上限を０．１０％以下とする。好ましくは、Ａｌ含有量を０．０５％以下とする。
【００２４】
［Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０２％以下］
Ｐ及びＳは、ともに熱間加工性を損なう不純物元素である。オーステナイト鋼においては、Ｐ及びＳの両元素の含有量を同時に低減することにより、単独に低減する場合よりも大きな母材および溶接熱影響部の靭性値の向上効果が得られる。そこで、Ｐの含有量は０．０４％以下、そして、Ｓの含有量は０．０２％以下に制限する。好ましくは、Ｐの含有量は０．０２％以下、Ｓの含有量は０．００３％以下とする。Ｐ及びＳの含有量は少ないほど好ましいが、製造コストの観点から、Ｐの含有量は０．００３％以上、Ｓの含有量は０．００１％以上であってもよい。
【００２５】
［Ｎ：０．００５％以上０．０５０％以下］
Ｎは、オーステナイトの安定化と耐力向上に有効な元素である。オーステナイトの安定化元素としてＮはＣと同等の効果を有し、粒界析出による靱性劣化などの悪影響を及ぼさず、極低温での強度を上昇させる効果がＣよりも大きい。また、Ｎは窒化物形成元素と共存することによって、鋼中に微細な窒化物を分散させるという効果を有する。これらの効果を発現させるために、Ｎの含有量を０．００５％以上とする。一方、Ｎ含有量が０．０５０％超になると靱性の劣化が著しくなるため、０．０５０％以下とする。好ましくは、Ｎ含有量を０．０３％以下とする。
【００２６】
［パラメータＸ：６．０〜１５．０％］
前述の(1)式、すなわち、Ｘ(％)＝Ｃ＋１０×Ｓｉ＋２×Ｎｉで定義されるパラメータＸは、母材強度、炭化物生成抑制、母材靭性を改善する観点から、特に−１９６℃におけるシャルピー特性を改善する観点から、その制御が必要なパラメータである。ここで、パラメータＸのＣ、Ｓｉ及びＮｉは鋼材中の各元素の含有量（単位：質量％）を示す。本発明における高Ｍｎ鋼材は、主にオーステナイト相からなるため、いわゆる劈開破壊を生じにくい材質ではあるが、オーステナイトの結晶粒界に析出した炭化物が破壊の起点となりシャルピー特性を低下させる場合がある。
【００２７】
本発明者等は、この点について詳細に検討を行い、上記パラメータＸの下限は強度との相関があり、上限は靱性、特に粒界の炭化物を起点とする破壊との相関があることを見出した。そして、上記パラメータＸを適正な範囲内に制御することにより、母材強度確保と炭化物生成による靭性低下の抑制との両立に成功した。パラメータＸは、強度を確保するために６．０％以上とし、好ましくは７．０％以上とする。一方、パラメータＸが１５．０％を超えると粒界炭化物によりシャルピー特性が得られないため、１５．０％以下とし、好ましくは１１．０％以下でとする。
【００２８】
本願発明に係る高Ｍｎ鋼材は、耐力向上のため、必要に応じて、さらにＣｕ、Ｍｏ、
Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉ、Ｂ、Ｃａ、Ｍｇ及びＲＥＭから選択される１種又は２種以上を含有させることができる。以下、これらの任意含有元素について説明する。
【００２９】
［Ｃｕ：３．０％以下］
Ｃｕは、オーステナイトを強化し、耐力の上昇に有効であるので、必要に応じて含有させてもよい。ただし、含有量が３．０％を超えると加工性を劣化させるので、Ｃｕを含有させる場合は、その含有量は３．０％以下とし、より好ましくは１．０％以下、更に好ましくは０．７％以下とする。強度を高めるには、Ｃｕ含有量を０．０１％以上とすることが好ましい。
【００３０】
［Ｍｏ：３．０％以下］
Ｍｏは、強度の上昇に効果があるだけでなく、Ｃｒ炭化物の粒界析出に起因する靱性劣化を防止したり、鋼の強度を高めたりするのに有効であるので、必要に応じて含有させてもよい。ただし、含有量が３．０％を超えるとその効果は飽和する。よって、Ｍｏを含有させる場合は、その含有量は３．０％以下とし、より好ましくは２．０％以下、更に好ましくは１．０％以下、より一層好ましくは０．８％以下とする。強度を高めるには、Ｍｏ含有量を０．０１％以上とすることが好ましい。
【００３１】
［Ｎｂ：０．５％以下］
Ｎｂは、Ｃ及びＮと結合して炭窒化物を析出させ、その析出強化によって鋼の耐力を向上させるのに有効な元素であるので、必要に応じて含有させてもよい。ただし、含有量が０．５％を超えると靱性が悪化する。よって、Ｎｂを含有させる場合は、その含有量は０．５％以下とし、より好ましくは０．２％以下とする。強度を高めるには、Ｎｂ含有量を０．００５％とすることが好ましく、より好ましくは０．０１％とする。
【００３２】
［Ｖ：０．５％以下］
Ｖは、Ｃ及びＮと結合して炭窒化物を析出させ、その析出強化によって鋼の耐力を向上させるのに有効な元素であるので、必要に応じて含有させてもよい。ただし、含有量が０．５％を超えると靱性が悪化する。よって、Ｖを含有させる場合は、その含有量は０．５％以下とし、より好ましくは０．２％以下とする。強度を高めるために、Ｖ含有量を０．０１％以上とすることができる。
【００３３】
［Ｔｉ：０．５％以下］
Ｔｉは、Ｃ及びＮと結合して炭窒化物を析出させ、その析出強化によって鋼の耐力を向上させるのに有効な元素であるので、必要に応じて含有させてもよい。ただし、含有量が０．５％を超えると靱性が悪化する。よって、Ｔｉを含有させる場合は、その含有量は０．５％以下とし、より好ましくは０．３％以下とする。強度を高めるために、Ｔｉ含有量を０．００５％以上とすることができる。
【００３４】
［Ｂ: ０．００１％以下］
Ｂは、オーステナイト粒界に偏析することにより粒界破壊を防止し、耐力を向上させる効果を有するので、必要に応じて含有させてもよい。ただし、含有量が０．００１％を超えると靱性が悪化する。よって、Ｂを含有させる場合は、その含有量は０．００１％以下とする。粒界破壊を抑制するには、Ｂ含有量を０．０００５％以上とすることが好ましい。
【００３５】
［Ｃａ: ０．０１％以下］
Ｃａは、介在物の球状化作用をもたらし、靱性を向上させる効果を有するので、必要に応じて含有させてもよい。ただし、含有量が０．０１％を超えると清浄度を悪化させ靱性が失われる場合があり、Ｃａの含有量は０．０１％以下が好ましい。より好ましくはＣａの含有量を０．００３％以下とする。靱性を向上させるには、Ｃａ含有量を０．０００３％以上とすることが好ましい。
【００３６】
［Ｍｇ: ０．０１％以下］
Ｍｇは、Ｃａと同様に、介在物の球状化作用をもたらし、靱性を向上させる効果を有するので、必要に応じて含有させてもよい。ただし、含有量が０．０１％を超えると清浄度を悪化させ、靱性が失われる場合があり、Ｍｇの含有量は０．０１％以下が好ましい。より好ましくはＭｇの含有量を０．００３％以下とする。靱性を向上させるには、Ｍｇ含有量を０．０００２％以上とすることが好ましい。
【００３７】
［希土類元素（ＲＥＭ）: ０．０５％以下］
希土類元素（ＲＥＭ）は、Ｃａと同様に、介在物の球状化作用をもたらし、靱性を向上させる効果を有するので、必要に応じて含有させてもよい。ただし、含有量が０．０５％を超えると清浄度を悪化させ、靱性が失われる場合があり、ＲＥＭの含有量は０．０５％以下が好ましい。より好ましくはＲＥＭの含有量を０．００３％以下とする。靱性を向上させるには、希土類元素（ＲＥＭ）の含有量を０．０００２％以上とすることが好ましく、より好ましくは０．０００３％とする。ＲＥＭを含有させる場合は、ＬａやＣｅを主成分とするミッシュメタルを用いてもよい。なお、本発明でいう希土類元素とは、Ｓｃ、Ｙ及びランタノイドの合計１７元素の総称であり、希土類元素の含有量はこれらの元素の合計含有量を指す。
【００３８】
［高Ｍｎ鋼材中に含まれるオーステナイト結晶粒界の炭化物被覆率：３０％以下］
本発明の高Ｍｎ鋼材の金属組織はオーステナイトである。本発明では、熱間圧延後に溶体化処理などの熱処理を施さないため、オーステナイトの結晶粒界（オーステナイト粒界）に炭化物が析出している。高Ｍｎ系の鋼材で低温用材料としての十分低温靭性を付与させるためには、上記の被覆率を３０％以下に制御することが重要である。高Ｍｎ鋼では主にオーステナイト粒界に微細な炭化物が生成するが、これらは硬質相であり破壊の起点となり得ることから、炭化物被覆率を制御する必要がある。炭化物被覆率の下限は低いほど好ましいが、１％以上であってもよく、５％以上であってもよい。鋼材中のオーステナイト粒界炭化物被覆率は組織観察により求めることができる。
【００３９】
このように、本発明に係る高Ｍｎ鋼材は、オーステナイト結晶粒界の炭化物を制御することによって、圧延後の熱処理を施すことなく低温域で使用可能な鋼材が得られる。
【００４０】
（Ｂ）製造条件について
一般に、高Ｍｎ鋼は炭素鋼や低合金鋼に比べて熱間加工性が劣るため、適正な条件で圧延を行う必要がある。適正な条件から外れると、鋼片若しくは鋼塊又は鋼板の表面に割れが生じるので、歩留の低下を招く。したがって、鋼片又は鋼塊の加熱条件及び圧延条件の厳密な管理が重要である。
【００４１】
［加熱温度：９５０〜１２００℃］
まず、鋼片又は鋼塊の加熱温度は、９５０℃未満では、圧延時の変形抵抗が大きく、圧延機に過大な負荷がかかるため、９５０℃以上とし、好ましくは１０００℃以上とする。一方、１２００℃を超えて高温に加熱すると、表面の酸化による歩留まりの低下が懸念されるとともに、オーステナイト粒が粗大化してしまい、その後に熱間圧延しても容易に細粒化できなくなるため、１２００℃以下とする。
【００４２】
［累積圧下率：８００〜１１００℃の温度範囲で３０％以上］
鋼片又は鋼塊を加熱した後、８００〜１１００℃の温度範囲における累積圧下率が３０％以上の熱間圧延を施す必要がある。これは、鋼片又は鋼塊の鋳造組織を破壊するとともに、鋼材中のオーステナイト粒を細粒化かつ扁平化するためである。８００〜１１００℃の温度範囲における累積圧下率が３０％以上の熱間圧延の効果を更に高め、微細なオーステナイト結晶粒を得るためには、熱間圧延の圧延仕上温度が重要である。累積圧下率は、１１００℃での板厚と８００℃での板厚との差を、１１００℃での板厚で除して求め、百分率で表す。８００℃超で熱間圧延を終了する場合は、８００℃での板厚を圧延後の板厚として計算する。
【００４３】
［圧延仕上温度：７５０〜９５０℃］
熱間圧延の圧延仕上温度は７５０〜９５０℃とする必要がある。圧延仕上げ温度が９５０℃を超えると、圧延後のオーステナイト結晶粒成長が大きくなりすぎるため、所望の微細組織が得られない。一方、圧延仕上温度が７５０℃未満では、圧延時の変形抵抗が大きく、圧延機に過大な負荷がかかる。さらに、圧延集合組織が発達し、鋼板の異方性が大きくなるので好ましくない。
【００４４】
［冷却速度：７５０〜６００℃を５℃／ｓ以上、以後放冷］
この後、析出物の生成を抑制し、低温靭性を高めるために、７５０℃から６００℃までの温度範囲の冷却速度を５℃／ｓ以上とする加速冷却を行う。５℃／ｓ未満の冷却速度では、加速冷却の効果が十分ではなく、特に、オーステナイト結晶粒界の炭化物被覆率が大きくなる。この加速冷却は、圧延組織が変化してしまうと加速冷却の効果が得られないので、７５０℃以上で加速冷却を開始する必要がある。また、この加速冷却の範囲の下限を６００℃とするのは、少なくとも６００℃まで冷却すれば所定の加速冷却の効果は得られるからである。加速冷却の停止後はそのまま放冷し、溶体化処理などの再加熱処理を施さないが、６００℃以下の温度まで加速冷却を継続しても差し支えない。これにより強度と破壊抵抗力がともに優れた鋼板が得られる。この鋼板は、ＬＮＧタンク内槽材に適した性質を有している。
【実施例】
【００４５】
以下、実施例により、本発明を更に詳しく説明する。
【００４６】
表１に示す化学組成とパラメータＸを有する鋼種１〜３８の鋼片を用い、表２に示す製造条件（加熱温度、８００〜１１００℃の温度範囲における累積圧下率、圧延仕上温度、７５０℃から６００℃までの冷却速度を種々に制御した。）にて板厚１０〜５０ｍｍの高Ｍｎ鋼材を製造した。そして、光学顕微鏡で金属組織を観察して鋼材中に含まれるオーステナイト粒界の炭化物被覆率を測定する（測定値を表２に示す）とともに、母材特性として、引張特性（降伏強度、引張強度）、シャルピー衝撃特性を測定した。得られた測定値を表２に示す。引張特性は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準拠して、室温で引張試験を行い、評価した。シャルピー衝撃特性は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４２に準拠して、−１９６℃でシャルピー衝撃試験を行い、評価した。
【００４７】
【表１】
0006645103.tif 000002
【００４８】
【表２】
0006645103.tif 000003
【００４９】
表２から、本発明例に係る高Ｍｎ鋼材は、熱間圧延ままで、母材強度、靭性のいずれにおいても優れており、低温材料として優れていることが分かる。
【００５０】
これに対して、本発明で規定する条件を満足しない比較例では、強度、シャルピー特性の一方又は両方において、目的とする特性が得られないことが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明に係る高Ｍｎ鋼材は、熱間圧延後に熱処理を施すことなく、熱間圧延ままで提供することができ、ＬＮＧタンク内槽材等に用いられるアルミニウム合金、Ｎｉ系オーステナイトステンレス鋼、９％Ｎｉ鋼材の代替として使用することができるものであって、Ｎｉ資源の節約に貢献し、タンク建造コストの低減を可能にするものである。