(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：０．０３０〜０．０８０％（質量％の意味、以下同じ）、Ｓｉ：１．０％以下（０％を含まない）、Ｍｎ：０．８〜２．０％、Ｐ：０．０３％以下（０％を含まない）、Ｓ：０．０１％以下（０％を含まない）、Ａｌ：０．０１〜０．１０％、Ｎｂ：０．０１５〜０．０３５％、Ｔｉ：０．０１５〜０．０３％、Ｂ：０．００１５〜０．００３５％、およびＮ：０．００５５〜０．０１％を含有し、さらにＣｕ：２．０％以下（０％を含む）、Ｎｉ：２．０％以下（０％を含む）、Ｃｒ：１％以下（０％を含む）、Ｍｏ：０．５％以下（０％を含む）およびＶ：０．１％以下（０％を含む）を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、且つ下記式（１）および（２）を満足することを特徴とする、ＨＡＺ靱性および低温母材靱性に優れた厚鋼板。
２≦［Ｔｉ］／［Ｎ］≦４  ・・・  （１）
４０≦Ｘ値  ・・・  （２）
Ｘ値＝５００［Ｃ］＋３２［Ｓｉ］＋８［Ｍｎ］−９［Ｎｂ］
＋１４［Ｃｕ］＋１７［Ｎｉ］−５［Ｃｒ］−２５［Ｍｏ］−３４［Ｖ］
（式中、［  ］は各元素の含有量（質量％）を表す。）
【請求項２】
δ域の温度範囲が４０℃以下である、請求項１に記載の厚鋼板。
【請求項３】
深さｔ／４の位置（ｔ＝板厚）において、Ｔｉ系炭窒化物の平均粒子径が４０ｎｍ以下であり、Ｎｂ系炭窒化物の平均粒子径が６０ｎｍ以下である請求項１または２に記載の厚鋼板。
【請求項４】
さらにＣａ：０．００５％以下（０％を含まない）および／またはＭｇ：０．００５％以下（０％を含まない）を含有する請求項１〜３のいずれかに記載の厚鋼板。
【請求項５】
さらにＺｒ：０．１％以下（０％を含まない）および／またはＨｆ：０．０５％以下（０％を含まない）を含有する請求項１〜４のいずれかに記載の厚鋼板。
【請求項６】
さらにＣｏ：２．５％以下（０％を含まない）および／またはＷ：２．５％以下（０％を含まない）を含有する請求項１〜５のいずれかに記載の厚鋼板。
【請求項７】
さらにＲＥＭ：０．００５％を含有する請求項１〜６のいずれかに記載の厚鋼板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば船舶および海洋構造物などの溶接構造物に適用される厚鋼板に関し、殊に５０ｋＪ／ｍｍ以上の超大入熱溶接後の熱影響部（Ｈｅａｔ  Ａｆｆｅｃｔｅｄ  Ｚｏｎｅ、ＨＡＺ）の靭性に優れると共に、低温母材靱性に優れた厚鋼板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えばコンテナ船等の大型化が進められ、板厚が６０ｍｍ以上の厚鋼板が用いられることがある。このような厚鋼板を効率良く溶接するために、入熱量が５０ｋＪ／ｍｍ以上である超大入熱溶接を行うことが求められている。
【０００３】
しかし超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ため、その組織が粗大化し、ＨＡＺ靱性が著しく劣化するという問題があった。そのため従来では、溶接入熱量の制限を余儀なくされていた。
【０００４】
このような超大入熱溶接で良好なＨＡＺ靱性を達成するために、例えば特許文献１は、厚鋼板中のＣ含有量を低減させると共に、不可避的に混入してくるＰの含有量を制限し、加えてＮｂおよびＢの含有量を適切な範囲に制御することを提案している（殊に特許請求の範囲および段落００１０参照）。また特許文献２は、鋼材にＮを比較的多量に添加し、且つＴｉとＢの添加バランスを適切に制御することを提案している（殊に特許請求の範囲および段落００１３参照）。さらに特許文献３は、溶接用鋼中に存在するＴｉＮ系介在物の中に積極的にＮｂを含有させることを提案している（殊に特許請求の範囲および段落０００９参照）。
【特許文献１】特開２００３−１６６０３３号公報、特許請求の範囲および段落００１０
【特許文献２】特開２００５−２００７１６号公報、特許請求の範囲および段落００１３
【特許文献３】特開２００４−２１８０１０号公報、特許請求の範囲および段落０００９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし溶接の分野では、ＨＡＺ靱性のさらなる改良が求められている。さらに上記特許文献のいずれも、低温母材靱性（以下、「低温靱性」と省略することがある）について考慮していない。従って本発明が解決しようとする課題は、５０ｋＪ／ｍｍ以上の超大入熱溶接でも良好なＨＡＺ靱性を示すと共に、低温靱性に優れた厚鋼板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決し得た本発明の厚鋼板とは、Ｃ：０．０３０〜０．１０％（質量％の意味、以下同じ）、Ｓｉ：１．０％以下（０％を含まない）、Ｍｎ：０．８〜２．０％、Ｐ：０．０３％以下（０％を含まない）、Ｓ：０．０１％以下（０％を含まない）、Ａｌ：０．０１〜０．１０％、Ｎｂ：０．０１５〜０．０３５％、Ｔｉ：０．０１５〜０．０３％、Ｂ：０．００１５〜０．００３５％、およびＮ：０．００５５〜０．０１％を含有し、さらにＣｕ：２．０％以下（０％を含む）、Ｎｉ：２．０％以下（０％を含む）、Ｃｒ：１％以下（０％を含む）、Ｍｏ：０．５％以下（０％を含む）およびＶ：０．１％（０％を含む）以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、且つ下記式（１）および（２）を満足することを特徴とするものである。
２≦［Ｔｉ］／［Ｎ］≦４  ・・・  （１）
４０≦Ｘ値                ・・・  （２）
Ｘ値＝５００［Ｃ］＋３２［Ｓｉ］＋８［Ｍｎ］−９［Ｎｂ］
＋１４［Ｃｕ］＋１７［Ｎｉ］−５［Ｃｒ］−２５［Ｍｏ］−３４［Ｖ］
（式中、［  ］は各元素の含有量（質量％）を表す。）
【０００７】
本発明の厚鋼板の中で、良好な低温靱性およびＨＡＺ靱性の観点から、（Ｉ）δ域の温度範囲が４０℃以下であるもの、および／または（ＩＩ）深さｔ／４の位置（ｔ＝板厚）において、Ｔｉ系炭窒化物の平均粒子径が４０ｎｍ以下であり、Ｎｂ系炭窒化物の平均粒子径が６０ｎｍ以下であるものが好ましい。
【０００８】
本発明の厚鋼板は、さらに、（イ）Ｃａ：０．００５％以下（０％を含まない）および／またはＭｇ：０．００５％以下（０％を含まない）、（ロ）Ｚｒ：０．１％以下（０％を含まない）および／またはＨｆ：０．０５％以下（０％を含まない）、および／または（ハ）Ｃｏ：２．５％以下（０％を含まない）および／またはＷ：２．５％以下（０％を含まない）を含有していても良い。本発明の厚鋼板は、大型のコンテナ船等の製造に適した４９０ＭＰａ以上の引張強度を有する高張力鋼板であることが望ましい。
なお本明細書において「炭窒化物」は、窒化物も含む意味で使用する。
【発明の効果】
【０００９】
驚くべきことに、各化学成分の量を適切な範囲内に収めると共に、上記式（１）および（２）を満たすように化学成分組成を調整することにより、超大入熱溶接でも優れたＨＡＺ靱性を示すと共に、低温靱性に優れた厚鋼板を得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明者らは、Ｔｉ系炭窒化物を微細化することによって、超大入熱溶接でも良好なＨＡＺ靱性を達成することを試みた。従来のＴｉ系炭窒化物の分散状態は、溶鋼凝固時の冷却速度が一定であれば、Ｔｉ、Ｎの添加バランスのみにより定まるものと考えられてきた。しかし本発明者らが鋭意検討した結果、鋼の状態図において表されるδ域の温度範囲を縮小させることにより、同じＴｉ、Ｎ添加量でも、Ｔｉ系炭窒化物を微細分散させ得ることを見出した。
【００１１】
ここで「δ域」とは、鋼の状態図においてδ鉄が含まれる領域を意味する。この「δ鉄が含まれる領域」は、δ鉄のみの領域の他にも、δ＋γの２相領域など、δ鉄と他の状態が含まれる領域も包含する。そして「δ域の温度範囲」とは、δ鉄が含まれる温度範囲（δ域の上限温度と下限温度との差）をいう。ここで特定組成の鋼において、例えばδ鉄のみの温度範囲とδ＋γ鉄の温度範囲がある場合、これらの温度範囲の合計が、δ域の温度範囲である。このδ域の温度範囲は、総合熱力学計算ソフトウェア（Ｔｈｅｒｍｏ−ｃａｌｃ、ＣＲＣ総合研究所から購入可能）に、鋼板の化学成分組成を入力することにより計算することができる。
【００１２】
このδ鉄中ではＴｉの拡散速度が速いため、δ域の温度範囲が広いと、δ鉄が存在する時間が長くなり、粗大なＴｉ系炭窒化物が形成され易くなると考えられる。そこで化学成分組成を調整してδ域の温度範囲を縮小することにより、Ｔｉ系炭窒化物を微細化することを検討した。そのためにＴｈｅｒｍｏ−ｃａｌｃの計算にて、特定成分を基準に化学成分量の１つだけを変更することにより、各化学成分のδ域の温度範囲への影響を調べた。そのような検討により、δ域の温度範囲と相関関係にあり、化学成分組成の関数で表されるＸ値を定めた：
Ｘ値＝５００［Ｃ］＋３２［Ｓｉ］＋８［Ｍｎ］−９［Ｎｂ］
＋１４［Ｃｕ］＋１７［Ｎｉ］−５［Ｃｒ］−２５［Ｍｏ］−３４［Ｖ］
（式中、［  ］は各元素の含有量（質量％）を表す。）
【００１３】
Ｘ値の上記式中の係数は、特定成分の鋼から、各化学成分を変化させた場合のδ域の温度範囲の変化量に対応する。具体的には、例えば［Ｃ］の係数の「５００」は、Ｃ量を０．０１％だけ増大させたときに、Ｔｈｅｒｍｏ−ｃａｌｃの計算にてδ域の温度範囲が約５℃減少することを意味する。そしてＸ値とδ域の温度範囲とは、ほぼ反比例の関係（Ｘ値が増大すれば、δ域の温度範囲は減少するという関係）にある。
【００１４】
このような考えに基づいて、様々なＸ値を有する鋼板を製造して調べたところ、Ｘ値を増大させることで、Ｔｉ系炭窒化物の平均粒子径を微細化でき、ＨＡＺ靱性を向上させ得ることを見出した。
【００１５】
そしてＸ値を増大させることで、さらに、鋼板の低温靱性も向上することを見出した。この現象は、Ｘ値を増大させることで、Ｔｉ系炭窒化物の平均粒子径の減少と共に、Ｎｂ系炭窒化物の平均粒子径が減少したことによるものと推定される。またＮｂ系炭窒化物の平均粒子径が減少したのは、Ｔｉ系炭窒化物が微分散されたためであると考えられる。なぜならＮｂ系炭窒化物のほとんどは、Ｔｉ系炭窒化物を核に析出するからである。
【００１６】
上記のように本発明の鋼板は、その化学成分組成が下記式（２）：
４０≦Ｘ値                ・・・  （２）
Ｘ値＝５００［Ｃ］＋３２［Ｓｉ］＋８［Ｍｎ］−９［Ｎｂ］
＋１４［Ｃｕ］＋１７［Ｎｉ］−５［Ｃｒ］−２５［Ｍｏ］−３４［Ｖ］
（式中、［  ］は各元素の含有量（質量％）を表す。）
を満たしている点に、大きな特徴がある。但し本発明は、上記のような推定理由（δ域の温度範囲の減少による炭窒化物の平均粒子径の減少、平均粒子径の減少によるＨＡＺ靱性および低温靱性の向上など）には制限されず、本発明の範囲は、特許請求の範囲により定められる。即ち特許請求の範囲に規定する構成要件を満たす厚鋼板は、本発明の範囲内に包含される。
【００１７】
各化学成分量が適正範囲内であれば、Ｘ値が大きくなるほど、Ｔｉ系炭窒化物およびＮｂ系炭窒化物の平均粒子径、並びにＨＡＺ靱性および低温靱性が向上する。このＸ値の下限は、４０、好ましくは４５、より好ましくは５０である。Ｘ値の上限は、各化学成分の適正量から定められ、１６０程度である。硬質相ＭＡ組織（マルテンサイト−オーステナイトの混合組織）の生成抑制の観点から、Ｘ値の好ましい上限は、７５以下である。
【００１８】
本発明の厚鋼板では、Ｘ値が４０以上となるように化学成分組成を調整することにより、Ｔｉ系およびＮｂ系炭窒化物を微細にしている。しかしＴｉ量とＮ量とのバランスが崩れると、鋼板の靱性、特にＨＡＺ靱性が劣化する。具体的には［Ｔｉ］／［Ｎ］が４を超える場合は、Ｔｉ系炭窒化物が粗大になり、ＨＡＺ靱性が低下する。逆に２未満であれば、過剰Ｎの影響で、低温靱性およびＨＡＺ靱性が低下する。よって本発明の鋼板は、Ｘ値を規定する上記式（２）に加えて、下記式（１）：
２≦［Ｔｉ］／［Ｎ］≦４  ・・・  （１）
（式中、［  ］は各元素の含有量（質量％）を表す。）
を満たすように、Ｔｉ量とＮ量とのバランスが図られていることも特徴の１つとする。この［Ｔｉ］／［Ｎ］の好ましい下限は２．５であり、好ましい上限は３．５である。
【００１９】
靱性の観点から、本発明の厚鋼板中のＴｉ系およびＮｂ系炭窒化物は微細であることが好ましい。よって本発明の厚鋼板中のＴｉ系炭窒化物は、好ましくは４０ｎｍ以下、より好ましくは３５ｎｍ以下、さらに好ましくは３０ｎｍ以下であり、Ｎｂ系炭窒化物は、好ましくは６０ｎｍ以下、より好ましくは５５ｎｍ以下、さらに好ましくは５０ｎｍ以下である。
【００２０】
本発明におけるＴｉ系炭窒化物およびＮｂ系炭窒化物の平均粒子径の値は、以下のようにして測定した値である：まず、鋼板の熱履歴を代表する部分として深さｔ／４の位置（ｔ＝板厚）を、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で、観察倍率６万倍以上、観察視野２．０×２．０μｍ以上、観察箇所５箇所以上の条件で観察する。そしてその視野中の各炭窒化物の面積を測定し、この面積から各炭窒化物の円相当径を算出する。この各炭窒化物の円相当径を算術平均（相加平均）して得られる値を、本発明におけるＴｉ系またはＮｂ系炭窒化物の平均粒子径とする。
【００２１】
なおＴｉ系炭窒化物またはＮｂ系炭窒化物のいずれであるかの判別は、各炭窒化物粒子の主体となる成分（炭素および窒素以外で最大の含有量（質量％）である成分）によって定まり、これはエネルギー分散型Ｘ線検出器（ＥＤＸ）によって決定することができる。なお、あまりに微細な炭窒化物は測定できないため、本発明における炭窒化物とは、５ｎｍ以上のものに限定する。
【００２２】
上記のように本発明の厚鋼板は、その化学成分組成が上記式（１）および（２）の関係を満たすことを特徴とする。しかし上記式（１）および（２）の関係を満たしても、それぞれの化学成分（各元素）の含有量が適正範囲内になければ、優れたＨＡＺ靱性および低温靱性を達成することができない。よって本発明の厚鋼板は、上記式（１）および（２）を満たすことに加えて、それぞれの化学成分の量が、以下に記載するような適正範囲内にあることも特徴とする。以下、化学成分について個々に説明する。
【００２３】
［Ｃ：０．０３０〜０．１０％］
Ｃは、鋼板の強度を確保するために必要な元素であり、また鋼の状態図におけるδ域の温度範囲を縮小させるために有効な元素である。Ｃ量が０．０３０％未満では強度を確保することができなくなる。一方、Ｃ量が０．１０％を超えると、硬質の第２相ＭＡ組織が多くなりすぎて、母材靱性およびＨＡＺ靭性が低下する。そこでＣ量を０．０３０〜０．０１０％と定めた。Ｃ量の好ましい下限は０．０４０％であり、好ましい上限は０．０８０％である。
【００２４】
［Ｓｉ：１．０％以下（０％を含まない）］
Ｓｉは、鋼板の強度を確保するために有効な元素であり、そのためには、０．１０％以上添加することが好ましい。しかしＳｉを過剰に添加すると、ＭＡ組織が多く生成し、母材靱性およびＨＡＺ靭性が低下するため、その上限を１．０％とする必要がある。Ｓｉ量の好ましい上限は０．８％であり、より好ましくは０．６％以下である。
【００２５】
［Ｍｎ：０．８〜２．０％］
Ｍｎは、焼入れ性を向上させ、鋼板の強度を確保するのに有効な元素である。Ｍｎ量が０．８％未満では、強度確保の作用が充分に発揮されない。一方、Ｍｎ量が２．０％を超えると、母材靱性およびＨＡＺ靭性が低下する。そこでＭｎ量を、０．８〜２．０％と定めた。Ｍｎ量の好ましい下限は１．００％であり、より好ましくは１．５０％以上である。一方、Ｍｎ量の好ましい上限は１．８０％である。
【００２６】
［Ｐ：０．０３％以下（０％を含まない）］
不純物元素であるＰは、母材靱性およびＨＡＺ靭性に悪影響を及ぼすため、その量は、できるだけ少ないことが好ましい。よってＰ量は、０．０３％以下、好ましくは０．０１０％以下である。しかし工業的に、鋼中のＰ量を０％にすることは困難である。
【００２７】
［Ｓ：０．０１％以下（０％を含まない）］
Ｓは、ＭｎＳを形成して延性を低下させる元素であり、特に高張力鋼において悪影響が大きくなるため、その量は、できるだけ少ないことが好ましい。よってＳ量は、０．０１％以下、好ましくは０．００５％以下である。しかし工業的に、鋼中のＳ量を０％にすることは困難である。
【００２８】
［Ａｌ：０．０１〜０．１０％］
Ａｌは、脱酸、およびミクロ組織の微細化により母材靱性を向上させる効果を有する元素である。このような効果を充分に発揮させるため、Ａｌを０．０１％以上添加する。もっともＡｌを過剰に添加すると、かえって母材靱性およびＨＡＺ靱性が低下するため、上限を０．１０％とする。Ａｌ量の好ましい下限は０．０２０％である。一方、その好ましい上限は０．０６０％であり、より好ましくは０．０４０％以下である。
【００２９】
［Ｎｂ：０．０１５〜０．０３５％］
Ｎｂは、素地の焼入れ性を向上させて鋼板の強度を高めるために有効な元素である。このような効果を充分に発揮させるために、Ｎｂ量は０．０１５％以上であることが必要である。しかしＮｂを過剰に添加すると、母材靱性およびＨＡＺ靭性が低下するため、その上限量を０．０３５％と定めた。Ｎｂ量は、好ましくは０．０２０％以上であり、好ましくは０．０３０％以下、より好ましくは０．０２５％以下である。
【００３０】
［Ｔｉ：０．０１５〜０．０３％］
Ｔｉは、Ｎと微細な窒化物を形成し、溶接時におけるＨＡＺのオーステナイト粒の粗大化を抑制することにより（いわゆるピンニング効果）、ＨＡＺ靭性を向上させるために有効な元素である。このような効果を充分に発揮させるため、Ｔｉを０．０１５％以上添加する。しかしＴｉ量が過剰であると、かえってＨＡＺ靭性が劣化するため、Ｔｉ量の上限を０．０３％と定めた。Ｔｉ量は、好ましくは０．０１８％以上、０．０２５％以下である。
【００３１】
［Ｂ：０．００１５〜０．００３５％］
Ｂは、超大入熱溶接の際に、ＨＡＺ、殊にボンド部の付近で、ＢＮを核にした粒内フェライトを生成させると共に、固溶Ｎの固定作用も有し、ＨＡＺ靭性改善に重要な元素である。本発明では、その効果を充分に発揮させるためにＢを、通常の厚鋼板中の含有量よりも多く、０．００１５％以上含有させている。しかしＢ量が過剰であると、超大入熱溶接の際に粗大なベイナイト組織が形成されるため、かえってＨＡＺ靱性が劣化する。そのためＢ量の上限を０．００３５％と定めた。Ｂ量は、好ましくは０．００２０％以上、０．００３０％以下である。
【００３２】
［Ｎ：０．００５５〜０．０１％］
Ｎは、Ｔｉと結合して微細な炭窒化物を形成し、超大入熱溶接の際にオーステナイト粒の粗大化を抑制し、ＨＡＺ靭性を向上させる効果を有する元素である。Ｎ量が少なすぎると、上記効果が充分に発揮されないため、その下限を０．００５５％と定めた。一方、Ｎ量が過剰であると、母材靱性およびＨＡＺ靭性に悪影響を及ぼすため、その上限を０．０１％と定めた。Ｎ量の好ましい下限は０．００６０％であり、より好ましくは０．００７０％以上である。またＮ量の好ましい上限は０．００９０％であり、より好ましくは０．００８０％以下である。
【００３３】
［Ｃｕ：２．０％以下（０％を含む）］
Ｃｕは、焼入れ性を高めて強度向上に寄与する元素であり、必要に応じて添加することができる。またＣと同様にδ域の温度範囲を縮小させて、Ｔｉ系炭窒化物を微細化する効果を有すると考えられる。このような効果を充分に発揮させるために、Ｃｕ量は、好ましくは０．２０％以上、より好ましくは０．４０％以上であることが推奨される。しかしＣｕ量が過剰であると、母材靱性およびＨＡＺ靱性が低下する傾向があるため、その上限を２．０％と定めた。Ｃｕ量は好ましくは１．０％以下である。
【００３４】
［Ｎｉ：２．０％以下（０％を含む）］
Ｎｉも、Ｃｕと同様に、焼入れ性を高めて強度向上に寄与し、δ域の温度範囲を縮小させるために有効な元素であり、必要に応じて添加することができる。このような効果を充分に発揮させるために、Ｎｉ量は、好ましくは０．２０％以上、より好ましくは０．４０％以上であることが推奨される。しかしＮｉ量が過剰であると、母材靱性およびＨＡＺ靱性が低下する傾向があるため、その上限を２．０％と定めた。Ｎｉ量は好ましくは１．０％以下である。
【００３５】
［Ｃｒ：１％以下（０％を含む）］
Ｃｒも、Ｃｕと同様に、焼入れ性を高めて強度向上に寄与する元素であり、必要に応じて添加することができる。このような効果を充分に発揮させるために、Ｃｒ量は、好ましくは０．２０％以上、より好ましくは０．４０％以上であることが推奨される。しかしＣｒ量が過剰であると、母材靱性およびＨＡＺ靱性が低下するので、その上限を１％と定めた。Ｃｒ量の好ましい上限は０．８０％である。
【００３６】
［Ｍｏ：０．５％以下（０％を含む）］
Ｍｏは、焼入れ性を高めて強度を向上させることに加えて、焼戻し脆性を防止するために有効な元素であり、必要に応じて添加することができる。このような効果を充分に発揮させるために、Ｍｏ量は、好ましくは０．０５％以上、より好ましくは０．１０％以上であることが推奨される。しかしＭｏ量が過剰であると、母材靱性およびＨＡＺ靭性が劣化するため、その上限を０．５％と定めた。Ｍｏ量は、好ましくは０．３０％以下である。
【００３７】
［Ｖ：０．１％以下（０％を含む）］
Ｖは、少量の添加により、焼入れ性および焼戻し軟化抵抗を高める効果を有する元素であり、必要に応じて添加することができる。このような効果を充分に発揮させるために、Ｖ量は、好ましくは０．０１％以上、より好ましくは０．０２％以上であることが推奨される。しかしＶ量が過剰であると、母材靱性およびＨＡＺ靭性が劣化するため、その上限を０．１％と定めた。Ｖ量は、好ましくは０．０５％以下である。
【００３８】
本発明の厚鋼板は、上記成分の他は基本的に、Ｆｅおよび不可避不純物からなる。しかし本発明は、他の元素が含有される厚鋼板を排除するものではなく、本発明の範囲には、本発明の効果が損なわれない範囲で、他の成分元素を含有している厚鋼板も含まれる。
【００３９】
例えば本発明の厚鋼板には、上記成分の他、必要に応じて、（イ）Ｃａ：０．００５％以下（０％を含まない）および／またはＭｇ：０．００５％以下（０％を含まない）、（ロ）Ｚｒ：０．１％以下（０％を含まない）および／またはＨｆ：０．０５％以下（０％を含まない）、および／または（ハ）Ｃｏ：２．５％以下（０％を含まない）および／またはＷ：２．５％以下（０％を含まない）、等を含有させることも有効であり、含有させる成分の種類に応じて、鋼板の特性がさらに改善される。
【００４０】
［Ｃａ：０．００５％以下および／またはＭｇ：０．００５％以下］
ＣａおよびＭｇは、ＨＡＺ靭性を向上させる効果を有する元素である。詳しくは、Ｃａは、ＭｎＳを球状化するという介在物の形態制御による異方性を低減させることによって、ＨＡＺ靭性を向上させる。一方、Ｍｇは、ＭｇＯを形成し、ＨＡＺのオーステナイト粒の粗大化を抑制することによってＨＡＺ靭性を向上させる。このような効果を充分に発揮させるために鋼板中に、Ｃａを好ましくは０．０００５％以上、および／またはＭｇを０．０００１％以上含有させることが好ましい。しかしこれらの量が過剰であると、かえって母材靱性およびＨＡＺ靱性を劣化させるので、Ｃａおよび／またはＭｇを含有させる場合の上限を、それぞれ０．００５％と定めた。Ｃａ量の好ましい上限は０．００３０％であり、Ｍｇ量の好ましい上限は０．００３５％である。
【００４１】
［Ｚｒ：０．１％以下および／またはＨｆ：０．０５％以下］
ＺｒおよびＨｆは、Ｔｉと同様に窒化物を形成し、溶接時におけるＨＡＺのオーステナイト粒の粗大化を抑制するので、ＨＡＺ靭性の改善に有効な元素である。このような効果を充分に発揮させるため、Ｚｒ量は、好ましくは０．００１％以上、Ｈｆ量は、好ましくは０．０００５％以上であることが推奨される。しかしこれらの量が過剰であると、かえって母材靱性およびＨＡＺ靭性が低下させるので、これらを含有させる場合、Ｚｒ量の上限を０．１％、Ｈｆ量の上限を０．０５％と定めた。
【００４２】
［Ｃｏ：２．５％以下および／またはＷ：２．５％以下］
ＣｏおよびＷは、焼入れ性を向上させ、鋼板の強度を高める効果を有する元素である。このような効果を充分に発揮させるため、これらの１つまたは両方を、それぞれ０．２％以上で含有させることが好ましい。しかしこれらの量が過剰であると、母材靱性およびＨＡＺ靭性が劣化するため、これらの量の上限を、それぞれ２．５％と定めた。
【００４３】
本発明の厚鋼板は、上記化学成分量、［Ｔｉ］／［Ｎ］およびＸ値の要件を満たす鋼を、通常の溶製法によって溶製し、この溶鋼を冷却してスラブとした後、通常の条件で加熱および熱間圧延を行い、次いで焼入れ（場合により焼入れ・焼戻し）を行うことにより製造することができる。
【００４４】
本発明の厚鋼板は、Ｘ値を制御してδ域の温度範囲を狭くさせているので、溶鋼を通常の条件で冷却（例えば１５００℃から１１００℃までを０．１〜２．０℃／秒の冷却速度で冷却）してスラブを形成することにより、充分に小さいＴｉ系およびＮｂ系炭窒化物の平均粒子径を形成することができる。但し、より微細な炭窒化物を形成させるために、鋳造機の冷却水量や冷却方法を変更させて、凝固時の冷却速度を向上させることが好ましい。
【００４５】
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、好ましくは２０ｍｍ以上、好ましくは４０ｍｍ以上、さらに好ましくは６０ｍｍ以上である。なぜなら本発明の厚鋼板は、入熱量が５０ｋＪ／ｍｍである超大入熱溶接であっても良好なＨＡＺ靱性を示すので、板厚が厚くても、入熱量を増大させることで効率よく溶接できるからである。
【実施例】
【００４６】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより以下の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。
【００４７】
表１に示す組成の鋼を、通常の溶製法によって溶製し、この溶鋼を０．１〜２．０℃／分の冷却速度で１５００℃から１１００℃まで冷却してスラブとした後、１１００℃に加熱して熱間圧延を行い、および場合により焼戻しを行い、板厚６０ｍｍの高張力鋼板を製造した。
【００４８】
鋼板の化学成分組成から計算した［Ｔｉ］／［Ｎ］およびＸ値、並びにＴｈｅｒｍｏ−ｃａｌｃから計算したδ域の温度範囲の値（表中で「δ域」と記載）を、表２に示す。
また上記のようにして製造した鋼板について、下記要領でＴｉ系炭窒化物の平均粒子径、Ｎｂ系炭窒化物の平均粒子径、鋼板の引張強度、低温靱性およびＨＡＺ靱性を測定した。これらの結果を表２に示す。
【００４９】
［Ｔｉ系炭窒化物およびＮｂ系炭窒化物の平均粒子径］
深さｔ／４の位置（ｔ＝板厚）を、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で、観察倍率６万倍、観察視野２．０×２．０μｍ、観察箇所５箇所の条件で観察した。そしてその視野中の各炭窒化物の面積を測定し、この面積から各炭窒化物の円相当径を算出した。この各炭窒化物の円相当径を算術平均（相加平均）して、各鋼板におけるＴｉ系またはＮｂ系炭窒化物の平均粒子径を算出した。
【００５０】
［引張強度］
深さｔ／４の位置（ｔ＝板厚）でＪＩＳ４号試験片を採取し、引張試験を行うことにより、引張強度を測定した。この実施例では、引張強度が４９０ＭＰａ以上のものを合格とした。
【００５１】
［低温靱性］
深さｔ／４の位置（ｔ＝板厚）でＪＩＳ４号試験片を採取し、−６０℃でシャルピー衝撃試験を行い、吸収エネルギー（ｖＥ-60）を測定した。この実施例では、引張強度が１５０Ｊ以上のものを合格とした。
【００５２】
［ＨＡＺ靭性］
入熱５０ｋＪ／ｍｍで溶接（エレクトロガスアーク溶接）を行い、図１に示す部位からＪＩＳ４号試験片を採取し（ノッチ位置は、ボンドから０．５ｍｍＨＡＺ側）、−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。この実施例では、引張強度が２００Ｊ以上のものを合格とした。
【００５３】
【表１−１】
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【００５４】
【表１−２】
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【００５５】
【表１−３】
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【００５６】
【表２−１】
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【００５７】
【表２−２】
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【００５８】
【表２−３】
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【００５９】
鋼板Ｎｏ．１〜２４は、本発明の各化学成分量の要件を満たすものである。また鋼板Ｎｏ．２５および２６は、Ｃ量は本発明で規定する下限未満であるが、その他の成分量の要件は満たすものである。これら鋼板Ｎｏ．１〜２６のＸ値とδ域の温度範囲との関係、Ｘ値とＴｉ系炭窒化物の平均粒子径との関係、およびＸ値とＮｂ系炭窒化物の平均粒子径との関係を図２〜４に示す。図２から分かるように、Ｘ値とδ域の温度範囲とは、良好な相関関係（具体的にはほぼ反比例の関係）にある。また図３および４から分かるように、Ｘ値が増大するにつれ、炭窒化物の平均粒子径が減少している。
【００６０】
鋼板Ｎｏ．１〜２６のＸ値とＨＡＺ靱性（ｖＥ-40）との関係、Ｘ値と低温靱性（ｖＥ-60）との関係、δ域の温度範囲とＨＡＺ靱性（ｖＥ-40）との関係、およびδ域の温度範囲と低温靱性（ｖＥ-60）との関係を、図５〜８に示す。これらの図から分かるように、Ｘ値が増大するにつれ、即ちδ域の温度範囲が減少するにつれ、鋼板のＨＡＺ靱性および低温靱性が向上している。そしてＸ値が４０以上である鋼板（δ域の温度範囲が４０℃以下である鋼板）は、そのｖＥ-40が２００Ｊ以上であり、ｖＥ-60が１５０Ｊ以上であり、良好なＨＡＺ靱性および低温靱性を有している。これは、Ｘ値が４０以上となるように化学成分組成を調整することにより、δ域の温度範囲が狭くなる結果、Ｔｉの拡散が抑制されて、Ｔｉ系炭窒化物およびＮｂ系炭窒化物の平均粒子径が抑制されたためであると考えられる。
【００６１】
さらに鋼板Ｎｏ．１〜２６のＴｉ系炭窒化物の平均粒子径とＨＡＺ靱性（ｖＥ-40）との関係、およびＮｂ系炭窒化物の平均粒子径と低温靱性（ｖＥ-60）との関係を、図９および１０に示す。これらの図から炭窒化物の平均粒子径が小さくなるにつれ、ＨＡＺ靱性および低温靱性は向上することが分かる。殊に図９から、Ｔｉ系炭窒化物の平均粒子径が４０ｎｍ以下であれば、２００Ｊ以上のｖＥ-40が達成されることが示され、図１０からＮｂ系炭窒化物の平均粒子径が６０ｎｍ以下であれば、１５０Ｊ以上のｖＥ-60が達成されることが示される。
【００６２】
表にまとめた結果から、本発明の各化学成分量、［Ｔｉ］／［Ｎ］およびＸ値の要件を満たす鋼板Ｎｏ．１〜２３は、引張強度、低温靱性およびＨＡＺ靱性に優れていることが分かる。これに対して、基本的に本発明の各化学成分量の要件を満たすが、４０≦Ｘ値の要件を満たさない鋼板Ｎｏ．２４〜２６は、低温靱性、または低温およびＨＡＺ靱性の両方が不充分である。さらに鋼板Ｎｏ．２５および２６は、Ｃ量が０．０３０％未満であり、引張強度も不充分である。
【００６３】
本発明で規定する化学成分量の上限値の要件のいずれかを満たさない鋼板Ｎｏ．２７〜３３、３５、３７および４０は、化学成分のいずれかを過剰に含有するため、低温靱性およびＨＡＺ靱性の両方とも不充分である。逆に本発明で規定する各化学成分量の下限値の要件のいずれかを満たさない鋼板も、靱性が不充分である。具体的にはＴｉまたはＮを下限値未満でしか含有しない鋼板Ｎｏ．３４または３８は、Ｔｉ系炭窒化物が充分に形成されないため、ＨＡＺ靱性が不充分である。同様にＢを下限値未満でしか含有しない鋼板Ｎｏ．３６は、ＢＮが充分に形成されないため、ＨＡＺ靱性が不充分である。さらに鋼板Ｎｏ．３９は、［Ｔｉ］／［Ｎ］が２未満であり、過剰Ｎの影響で靱性が不充分である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】ＨＡＺ靭性（ｖＥ-40）測定用の試験片を採取した位置を示す概略図である。
【図２】実施例で製造した鋼板Ｎｏ．１〜２６の、Ｘ値とδ域の温度範囲との関係を示すグラフである。
【図３】実施例で製造した鋼板Ｎｏ．１〜２６の、Ｘ値とＴｉ系炭窒化物の平均粒子径との関係を示すグラフである。
【図４】実施例で製造した鋼板Ｎｏ．１〜２６の、Ｘ値とＮｂ系炭窒化物の平均粒子径との関係を示すグラフである。
【図５】実施例で製造した鋼板Ｎｏ．１〜２６の、Ｘ値とＨＡＺ靱性（ｖＥ-40）との関係を示すグラフである。
【図６】実施例で製造した鋼板Ｎｏ．１〜２６の、Ｘ値と低温靱性（ｖＥ-60）との関係を示すグラフである。
【図７】実施例で製造した鋼板Ｎｏ．１〜２６の、δ域の温度範囲とＨＡＺ靱性（ｖＥ-40）との関係を示すグラフである。
【図８】実施例で製造した鋼板Ｎｏ．１〜２６の、δ域の温度範囲と低温靱性（ｖＥ-60）との関係を示すグラフである。
【図９】実施例で製造した鋼板Ｎｏ．１〜２６の、Ｔｉ系炭窒化物の平均粒子径とＨＡＺ靱性（ｖＥ-40）との関係を示すグラフである。
【図１０】実施例で製造した鋼板Ｎｏ．１〜２６の、Ｎｂ系炭窒化物の平均粒子径と低温靱性（ｖＥ-60）との関係を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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