耐氫脆敏感性優異的焊接金屬的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種使用藥芯焊絲、利用氣體保護弧焊形成的焊接金屬,其具有規定的化學成分組成,存在2500個/mm2以上的殘留奧氏體粒子,并且殘留奧氏體粒子的體積百分率為4.0%以上。
【專利說明】耐氫脆敏感性優異的焊接金屬
【技術領域】
[0001] 本發明涉及在焊接結構物中所使用的焊接金屬中減小了對于氫脆的敏感性的 耐氫脆敏感性優異的焊接金屬。具體來說,涉及如下的焊接金屬,即,在使用SSRT(Slow Strain Rate Technique)法評價耐氫脆敏感性時,不僅是在使用小型試驗片的情況下,即 使是在焊接金屬中使用了含有更多組織上的弱化部的大型試驗片的情況下,耐氫脆敏感性 也優異,優選低溫韌性也良好。
【背景技術】
[0002] 在焊接高強度鋼時,從防止焊接金屬部的冷裂的觀點考慮,需要嚴格地管理預熱/ 層間溫度,從而成為導致施工效率降低的原因。近年來,焊接結構物中所使用的鋼材逐漸高 強度化,在焊接金屬中對于高強度化的要求也在提高(例如HT780 :高強780MPa級)。
[0003] 此種高強度化有使抗冷裂性降低的趨勢,因而需要改善抗冷裂性。特別是,在使用 了藥芯焊絲的氣體保護弧焊中,為了具有優異的焊接操作性,在利用該焊接法形成的焊接 金屬中,要求確保抗冷裂性的技術。
[0004] 對于如上所述的冷裂的原因推測是因為,擴散性氫在晶界中偏析,晶界強度降低 (以下將其稱作"氫脆"),因而對于抗冷裂性的改善來說,重點是如何減少擴散性氫。
[0005] 基于這樣的情況,為了提高焊接金屬的抗冷裂性,需要降低焊接金屬的對于氫脆 的敏感性。所以,提出過各種各樣的技術。
[0006] 例如,在專利文獻1中,公開有通過將氫捕集能力高的Mo碳化物(含有Mo的碳化 物)分散于焊接金屬內來實現冷裂的防止的技術。但是,該技術中,為了將Mo碳化物分散, 需要采用在使鋼材對接后、從內面側進行埋弧焊這樣的特殊的焊接方法,無法適用于鋼材 的普通焊接。
[0007] 另外在專利文獻2中,提出過通過管理焊接施工時的冷卻時間來防止冷裂的技 術。該技術中,需要有與成分對應的嚴格的施工管理,因而存在操作負擔高的問題。
[0008] 專利文獻3中,提出過通過將捕集擴散性氫的殘留奧氏體百分率在焊接金屬中設 為1 %以上來防止冷裂的技術。但是,該技術是以鋼管的雙面單層縫焊為前提,無法適用于 鋼材的普通焊接。
[0009] 專利文獻4中,提出過通過減小擴散性氫量、并且恰當地控制強度和化學成分組 成來改善抗冷裂性的技術。但是,在該技術中,由于應該滿足的強度級別受到成分的影響, 因此在實際的施工時適用部位受到限制。
[0010] 雖然如上所述的此前提出的技術都是以改善抗冷裂性為目的的技術,然而在實際 的焊接施工中,由于各種的要因而有可能增加焊接金屬中的氫量,因此作為更加本質的方 向,需要改善耐氫脆敏感性。
[0011] 另外,近年來,在海洋結構物中所用的焊接金屬中,HT780級的應用也在擴大。就 這些焊接金屬而言,為了耐受寒冷地區的使用,除了當然要求在780MPa級強度下的耐氫脆 敏感性方面優異以外,優選在低溫韌性方面也優異。
[0012] 現有技術文獻
[0013] 專利文獻
[0014] 專利文獻1 :日本特開2005-40816號公報
[0015] 專利文獻2 :日本特開2003-33876號公報
[0016] 專利文獻3 :日本特開2002-115032號公報
[0017] 專利文獻4 :日本特開平11-147196號公報
【發明內容】
[0018] 發明所要解決的問題
[0019] 本發明是鑒于上述事情而完成的,其目的在于,提供一種即使是大于780MPa的高 強度、耐氫脆敏感性也優異、不會產生冷裂的焊接金屬,還優選提供在低溫韌性方面也優異 的焊接金屬。
[0020] 用于解決問題的方法
[0021] 可以解決上述問題的本發明的耐氫脆敏感性優異的焊接金屬是使用藥芯焊絲、利 用氣體保護弧焊形成的焊接金屬,其主旨在于,分別含有C :0. 02?0. 12% ("質量%"的意 思。對于化學成分組成來說,以下相同)、Si :0. 10?2. 00%、Μη:0. 90?2. 5%、Ni :0. 20? 3. 5%、Ti :0· 040 ?0· 15%、N :0· 015% 以下(不包含 0% )、以及 0 :0· 030 ?0· 10%,余量 包含鐵及不可避免的雜質,存在2500個/mm2以上的殘留奧氏體粒子,并且殘留奧氏體粒子 的體積百分率為4.0%以上,而且以下述(1)式表示的β值為75以上。
[0022] β 值=320Χ [C]+50X [Si]+15X [Mn]+10X [Ni]+28X [Μο] · · · (1)
[0023] 其中,[C]、[Si]、[Mn]、[Ni]及[Mo]分別指(:^^以附及此的含量丨質量%)。
[0024] 在上述個數密度的測定時,成為對象的殘留奧氏體粒子的大小為測定極限以上 (以當量圓直徑計大于〇·15μπι的)的尺寸。
[0025] 在本發明的優選的實施方式中,將Mo控制為小于0. 05%。
[0026] 在本發明的優選的實施方式中,分別滿足Si :0. 10?0.5%及Ni :1. 0?2.0%,并 且以下述(2)式規定的α值為3. 2以上。根據上述實施方式,還可以實現低溫韌性也優異 的(具體來說,就是_40°C下的沖擊吸收能vE-4(l大于85J)焊接金屬。
[0027] α 值=[Mn] + [Ni] + (2X [Mo]) + (16X [Ti])-(12X [0]) · · · (2)
[0028] 其中,[Mn]、[Ni]、[Mo]、[Ti]及[0]分別指此、附、厘〇、11及0的含量(質量%)。
[0029] 在本發明的優選的實施方式中,在含有20質量%以上的Ti的氧化物粒子中,存在 5000個/mm 2以上的當量圓直徑:0. 15?1. 0 μ m的粒子。上述的所謂"當量圓直徑",是著 眼于在光學顯微鏡的觀察面上看到的殘留奧氏體粒子、氧化物粒子的大小,假定為與其面 積相等的圓的直徑。
[0030] 在本發明的優選的實施方式中,還含有選自Cr :2. 0%以下(不包含0%)、V: 0.60%以下(不包含0% )、Nb :0· 15%以下(不包含0% )及Cu :1.0%以下(不包含0% ) 中的1種以上。
[0031] 本發明的優選的實施方式中,還含有A1 :0.020%以下(不包含0% )和/或Zr: 0· 10%以下(不包含0% )。
[0032] 在本發明的優選的實施方式中,還含有B :0.0050%以下(不包含0% )。
[0033] 發明的效果
[0034] 根據本發明,由于恰當地控制了化學成分組成,并且恰當地控制了殘留奧氏體粒 子的個數密度及體積百分率,因此即使是大于780MPa的高強度,也可以實現耐氫脆敏感性 優異的焊接金屬。優選通過更加嚴格地規定Si及Ni的含量,并且滿足Mn、Ni、Mo、Ti及0 的含量中所給定的規定的關系式,可以實現低溫韌性也優異的焊接金屬。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0035] 圖1是表示制作焊接金屬時的坡口形狀的概略說明圖。
[0036] 圖2是表示圓棒試驗片的提取位置的概略說明圖。
[0037] 圖3是表示模擬了再熱循環的熱循環(時間與溫度的關系)的曲線圖。
[0038] 圖4是表示進行拉伸試驗時的試驗片的形狀的說明圖。
[0039] 圖5是表示利用SSRT法測定氫吸貯量時的小型試驗片的形狀的說明圖。
[0040] 圖6是表示利用SSRT法測定氫吸貯量時的大型試驗片的形狀及大型試驗片的提 取位置的說明圖。
【具體實施方式】
[0041] 本發明是本 申請人:先前公開的日本特愿2011-184117號中記載的耐氫脆敏感性 優異的焊接金屬(以下稱作先前申請發明。)的改良技術。以下,在對先前申請發明進行說 明的同時,對完成本申請發明的經過及本申請發明的特征部分進行說明。
[0042] 先前申請發明中,著眼于作為擴散性氫的捕集點發揮作用的殘留奧氏體,發現如 果使殘留奧氏體粒子高密度地分散,則可以大幅度地改善耐氫脆敏感性,規定出其個數密 度(2500個/mm2以上)、以及相對于組織整體的體積百分率(4. 0%以上)。在耐氫脆敏感 性的評價時,采用了利用動態應變緩慢地施加應力的應力加速型的SSRT法,使用后述的圖 5中所示的小型試驗片利用微量的擴散性氫使之脆化,測定強制性地使之斷裂時的斷裂伸 長率而進行了評價。
[0043] 此外在先前申請發明中,作為用于確保良好的低溫韌性的指標,設定了以Mn、Ni、 Mo、Ti、以及0表示的α值[先前申請發明中作為(1)式規定]。為了提高低溫韌性,需要 減少來自舊奧氏體晶界中的粗大的晶界鐵素體生成量,而在先前申請發明中提出,(i)構成 上述α值的Mn、Ni、Mo及Ti通過以固溶狀態存在而具有抑制晶界鐵素體生成的作用,(ii) 另一方面,由于一部分的Μη、Ti構成氧化物,因此通過減少0,以固溶狀態存在的量就會增 力口,基于這些見解,根據多個基礎實驗求出各元素的系數,將上述α值設定為3. 2以上。具 體來說公開了 :為了確保所需的低溫韌性,需要控制上述α值,并且需要將作為低溫韌性 提高作用元素的Si及Ni控制在更加恰當的范圍。
[0044] 提出先前申請發明后,本發明人等反復進行了進一步的研究。其結果是,弄清楚了 在耐氫脆敏感性的評價中,合適的方法是使用了與先前申請發明中所用的試驗片相比形狀 更大的大型試驗片的SSRT法。特別是在像先前申請發明那樣含有很多規定密度的殘留奧 氏體粒子的焊接金屬的情況下,由于焊接過程中的復雜的熱歷程,殘留奧氏體不一定均勻 地分散,存在局部地形成殘留奧氏體量少的區域的情況,該區域有時會成為裂紋的起點。其 結果是,在先前申請發明的評價方法中,可以看到很多由小型試驗片的提取位置造成的耐 氫脆敏感性的不均,從而會有無法實現適合于焊接金屬的實體的正確的評價的情況。由此, 為了更加精度優良地評價耐氫脆敏感性,需要使用更大型的試驗片進行評價。
[0045] 此外本發明人等還發現,如果焊接金屬的Mo變多,則大型試驗片中的耐氫脆敏 感性降低。Mo作為焊接金屬的強度提高元素為人所知,在先前申請發明中,為了確保大于 780MPa的高強度,含有0. 05 %以上的Mo量。但是,根據其后的研究弄清楚了,含有0. 05% 以上的Mo的焊接金屬雖然在像先前申請發明那樣使用了小型試驗片的SSRT試驗中的耐氫 脆敏感性評價良好(合格),然而在使用了大型試驗片的SSRT試驗中不良(不合格)[例如 參照后述的實施例的表3B的No. 40、49]。與此相對,弄清楚了在將Mo減少為小于0. 05% (包括0 % )的焊接金屬中,使用任意一種試驗片時,都可以確保良好的耐氫脆敏感性。
[0046] 對于利用焊接金屬中的Mo的減少使得特別是大型試驗片的SSRT試驗中的斷裂伸 長率變大而提高耐氫脆敏感性的理由(反過來說,因 Mo的增加而使耐氫脆敏感性降低的理 由),雖然詳細情況尚不明確,然而推測是因為,如果作為鐵素體穩定化元素的Mo增加,則 殘留奧氏體的穩定性降低,局部地形成殘留奧氏體少的區域,以之為起點而誘發斷裂。
[0047] 但是,Mo是焊接金屬的強度提高元素,以往的方法中如果焊接金屬的Mo量低于 0.05%,則無法確保所需的高強度級別(TS> 780MPa)。由此,本發明中,作為用于即使是焊 接金屬的Mo < 0. 05 %也實現上述的高強度的指標(高強度確保參數),重新設定了以C、 Si、Mn、Ni、以及Mo的強度提高元素規定的β值。發現像這樣利用焊接金屬的Mo量的減少 和上述β值的導入,可以得到即使是大于780MPa的高強度所需的耐氫脆敏感性也優異的 焊接金屬,從而完成了本發明。
[0048] 因而,本申請發明與先前申請發明在如下的方面不同,即,(iii)作為用于精度優 良地評價耐氫脆敏感性的SSRT用試驗片,使用了比先前申請發明更大型的試驗片(參照圖 6),(iv)耐氫脆敏感性的評價基準不同,(v)與先前申請發明相比減少焊接金屬的Mo量而 確保所需的耐氫脆敏感性,(vi)為了彌補伴隨著焊接金屬的Mo量的減少的強度不足,重新 設定β值而確保大于780MPa的高強度。除了上述以外的點與先前申請發明實質上相同。
[0049] 本說明書中所謂高強度,是指拉伸強度TS大于780MPa,優選大致上為800? 980MPa〇
[0050] 本說明書中所謂"耐氫脆敏感性優異",是指在利用后述的實施例中記載的方法評 價耐氫脆敏感性時,滿足下述(vii)及(viii)兩者。
[0051] (Vii)在使用小型試驗片基于后述的(5)式測定氫脆敏感性指數S(% )時,S < 60%
[0052] (viii)使用大型試驗片時的斷裂伸長率大于2%
[0053] 本說明書中,作為優選的特性的所謂"低溫韌性優異",是指在利用后述的實施例 中記載的方法測定_40°C下的沖擊吸收能vE- 4(l時,vE-4(l > 85J。
[0054] 以下,對本發明的構成必要條件進行詳述。
[0055] 如上所述,本發明的焊接金屬是使用藥芯焊絲、利用氣體保護弧焊形成的焊接 金屬,其特征在于,分別含有C :0· 02?0· 12%、Si :0· 10?2. 00%、Μη :0· 90?2. 5%、 Ni :0· 20 ?3. 5%、Ti :0· 040 ?0· 15%、Ν :0· 015% 以下(不包含 0% )、以及 0 :0· 030 ? 0. 10%,余量包含鐵及不可避免的雜質,殘留奧氏體粒子存在2500個/mm2以上,并且殘留 奧氏體粒子的體積百分率為4.0%以上,而且以下述(1)式表示的β值為75以上。
[0056] β 值=320X [C]+50X [Si]+15X [Mn]+10X [Ni]+28X [Mo] · · · (1)
[0057] 其中,[C]、[Si]、[Mn]、[Ni]及[Mo]分別指(:、5^11、附及此的含量(質量%)。
[0058] 首先,對本發明的焊接金屬的特征的殘留奧氏體進行說明。
[0059] 如上所述,本發明中,將存在于焊接金屬中的殘留奧氏體粒子控制為2500個/mm2 以上,且將殘留奧氏體粒子的體積百分率(相對于組織整體的比例)控制為4.0%以上。根 據本發明,由于以恰當的個數密度將規定量的殘留奧氏體分散,因此可以得到耐氫脆敏感 性優異的焊接金屬。
[0060] 本發明中,對于焊接金屬當中特別是存在于原質區的殘留奧氏體,規定了上述的 必要條件。這是因為,焊接金屬中的殘留奧氏體由于焊接時的后一焊道的影響而分解,因此 特別是在再熱部中容易隨著測定部位不同而在殘留奧氏體量中產生不均,而最終焊道的原 質區不受焊接時的后一焊道的熱影響,容易正確地評價殘留奧氏體量。
[0061] 已經報告過,殘留奧氏體成為擴散性氫的捕集點,因此具有擴散性氫減少作用,是 有助于耐氫脆敏感性的提高的組織。但是,此前為止,只是專門規定了殘留奧氏體的量(全 部組織中的比率),對于其分散狀態(個數密度)沒有任何的留意。而根據本發明人等的研 究結果可知,無論怎樣控制殘留奧氏體的量,只要不恰當的控制其分散狀態,就無法得到所 需的耐氫脆敏感性(例如參照后述的實施例的表3B的No. 34、45、54、55)。
[0062]即弄清楚了,為了獲得耐氫脆敏感性優異的焊接金屬,通過確保成為擴散性氫的 捕集點的殘留奧氏體的量,并且利用基體組織的微細化使殘留奧氏體粒子的個數以高密度 (具體來說,是2500個/mm2以上)分散,就可以最大限度地表現出擴散性氫的捕集效果,大 幅度改善耐氫脆敏感性。例如后述的實施例的表3B的No. 34及No. 45都是殘留奧氏體的 體積百分率?7%的例子,雖然存在規定量的殘留奧氏體,然而不具有規定的個數密度(分 散狀態不合適),因此在使用小型試驗片及大型試驗片的任意一種時耐氫脆敏感性都降低。
[0063] 從提高耐氫脆敏感性的觀點考慮,殘留奧氏體粒子的個數密度越大越好,優選為 3000個/mm2以上,更優選為3300個/mm2以上。而且,從提高耐氫脆敏感性的觀點考慮,其 上限沒有特別限定。
[0064] 另外,從提高耐氫脆敏感性的觀點考慮,在全部組織中所占的殘留奧氏體粒子的 體積百分率越多越好,優選為4. 5%以上,更優選為4. 8%以上。而且,從提高耐氫脆敏感性 的觀點考慮,其上限沒有特別限定,然而如果過多地存在,則屈服應力降低,考慮到這些情 況等,優選大致上為10%以下。
[0065] 本發明的特征在于,控制了構成焊接金屬的組織當中的殘留奧氏體的量(體積百 分率)及個數密度,殘留奧氏體以外的組織不受任何限定,只要是焊接金屬中通常所含的 組織即可。具體來說,也可以作為主體組織含有貝氏體(以相對于全部組織的體積百分率 計為約50%以上),此外還可以含有晶界鐵素體、馬氏體等。
[0066] 下面,對本發明的焊接金屬的化學成分組成進行說明。
[0067] [C :0· 02 ?0· 12% ]
[0068] C是為了確保焊接金屬的強度而不可缺少的元素,為了發揮這樣的效果,將C含量 的下限設為0.02%以上。優選為0.04%以上,更優選為0.06%以上。但是,如果C含量大 于0. 12 %,則強度過大地升高而使氫脆敏感性變高(即,耐氫脆敏感性劣化),因此將其上 限設為0. 12%。C含量的優選的上限為0. 10%,更優選為0.08%以下。
[0069] [Si :0· 10 ?2· 00% ]
[0070] Si通過以固溶狀態存在而延遲碳化物形成,具有使殘留奧氏體穩定化的作用。如 果Si含量小于0. 10%,則無法確保規定的殘留奧氏體,無法有效地發揮上述的作用,因此 將Si含量的下限設為0. 10%以上。優選為0. 25%以上,更優選為0. 28%以上。
[0071] 另一方面,Si含量的上限可以根據所需的特性的種類而不同。如果從作為本來的 解決問題的耐氫脆敏感性提高的觀點考慮,則將Si含量的上限設為2. 00%以下。這是因 為,如果Si含量過多,則會因強度的顯著升高而氫脆敏感性變高。優選為1. 5%以下,更優 選為0.5%以下。另一方面,Si量的減少化有助于焊接金屬的低溫韌性提高,因此在除了 上述的耐氫脆敏感性以外還想提高低溫韌性的情況下,優選將Si含量的上限設為0. 5%以 下。這是因為,如果Si含量大于0. 5%,則會形成硬質的島狀馬氏體,其成為破壞的起點而 低溫韌性顯著地降低。更優選為0. 4%以下。
[0072] [Μη :0· 90 ?2. 5% ]
[0073] Μη在確保焊接金屬的強度方面是必需的元素,為了發揮這樣的效果,將Μη含量的 下限設為0.90%以上。優選為1.2%以上,更優選為1.5%以上。但是,如果Μη含量大于 2. 5%,則會因強度的顯著升高而氫脆敏感性變高,因此將其上限設為2. 5%。優選為2. 2% 以下,更優選為2.0%以下。
[0074] [Ni :0· 20 ?3. 5% ]
[0075] Ni在確保焊接金屬的強度方面是必需的元素,為了發揮這樣的效果,將Ni含量的 下限設為0.20%以上。優選為0.5%以上,更優選為1.0%以上。但是,如果Ni含量大于 3. 5%而過多,則會因強度的過大的升高而氫脆敏感性變高,因此將其上限設為3. 5%。優選 為3.0%以下,更優選為2. 8%以下。
[0076] 此外,Ni還具有焊接金屬的低溫韌性提高作用。由此,在想要在發揮優異的耐氫 脆敏感性的同時還提高低溫韌性時,優選將Ni含量在上述范圍(0. 20?3. 5% )當中特別 是控制為1. 0%以上且2. 0%以下。具體來說,由于Ni可以將脆性斷面轉變溫度低溫化,因 此低溫下的夏比(charpy)沖擊吸收能提高,低溫韌性提高。為了有效地發揮此種低溫韌性 提高作用,優選將Ni含量的下限設為1.0%以上。更優選的下限為1.1%以上。但是,如果 Ni含量大于2. 0%,則馬氏體的生成量增加而強度升高,因此夏比沖擊吸收能降低,所以優 選將其上限設為2.0%以下。更優選的上限為1.8%以下。
[0077] [Ti :0· 040 ?0· 15% ]
[0078] Ti形成成為粒內相變的起點的氧化物,是通過將基體組織微細化而有助于殘留奧 氏體粒子的高密度分散的元素。為了發揮這樣的效果,將Ti含量的下限設為0.040%以上。 優選為0.050%以上,更優選為0.055%以上。但是,如果Ti含量大于0. 15%,則會因強度 的過大的升高而使氫脆敏感性變高,因此將其上限設為0. 15%。優選為0. 12%以下,更優 選為0. 08%以下。
[0079] [N :0· 015% 以下(不包含 0% )]
[0080] N是不可避免地混入的元素之一,在工業上很難設為0%。N對于提高焊接金屬的 強度來說有效,然而如果過多地含有,則會因強度的過大的升高而使氫脆敏感性變高。由 此,將N含量的上限設為0. 015%以下。優選為0. 010%以下,更優選為0. 006%以下。
[0081] [0 :0· 030 ?0· 10% ]
[0082] 0形成成為粒內相變的起點的氧化物,是通過將組織微細化而有助于殘留奧氏體 粒子的高密度分散的元素。為了發揮這樣的效果,將〇含量的下限設為0.030%以上。優 選為0. 035%以上,更優選為0. 040%以上。但是,如果0含量大于0. 10%,則會形成Si氧 化物,使得固溶Si減少,從而無法確保殘留奧氏體量,由此將其上限設為0. 10%。優選為 0. 080%以下,更優選為0. 060%以下。
[0083] 本發明的焊接金屬中所含的基本元素如上所述,余量為鐵及不可避免的雜質。作 為不可避免的雜質,可以舉出因原料、物資、制造設備等狀況而被帶入的元素(例如P或S 等)。但是,一般來說雜質因在晶界中偏析而使晶界強度降低,促進冷裂,因此優選例如分別 控制為P :0· 02%以下(不包含0% )、S :0· 025%以下(不包含0% )。
[0084] 也可以作為不可避免的雜質含有(Mo :小于0.01 % )賦予本發明特征的元素的 Mo,或者也可以大于不可避免的雜質水平地主動含有小于0. 05%。確認如果Mo的上限小于 0. 05%,則可以有效地發揮所需的耐氫脆敏感性(參照后述的實施例)。
[0085] 如前所述,Mo是對于提高焊接金屬的強度來說有效的元素,然而根據先前申請發 明的公開后的研究可知,如果Mo含量大于0.05%,則使用了大型試驗片的SSRT試驗中的斷 裂伸長率不滿足規定范圍,無法發揮所需的耐氫脆敏感性。由此,本發明中,將Mo含量的上 限設為小于0. 05%。如果從提高耐氫脆敏感性的觀點考慮,則Mo含量越少越好,優選的上 限為0· 03%。
[0086] 而且,就由Mo減少引起的強度的降低而言,重新導入作為強度提高參數的β值, 從而確保所需的高強度。以下,對于β值將在后面敘述。
[0087] β值是以下述(1)式表示的值,是為了確保所需的大于780MPa的高強度而設定的 值,本發明中設為75以上。
[0088] β 值=320X [C]+50X [Si]+15X [Mn]+10X [Ni]+28X [Μο] · · · (1)
[0089] 在上述(1)式中,[C]、[Si]、[Μη]、[Ni]及[Mo]分別指 C、Si、Mn、Ni 及 Mo 的含量 (質量%)。而且,如上所述,既有以不可避免的雜質水平(Mo:小于0.01%)含有Mo的情 況,也有在大于雜質水平而小于0. 05%的范圍內主動含有Mo的情況。因此,在以雜質水平 包含Mo時,作為[Mo] = 0算出β值,在小于0.05%的范圍內包含Mo時,將其量作為[Mo] 算出β值。
[0090] 如上所述,β值由作為強度提高元素的C、Si、Mn、Ni及Mo構成,而各元素的系數 是考慮到對強度帶來的的貢獻度,為了確保所需的高硬度而根據多個基礎實驗導出的值。 β值越大,則表示強度越高,優選為80以上,更優選為82以上。而且,β值的上限可以基 于各元素的含量決定,然而如果考慮由過度的強度升高造成的氫脆敏感性劣化等,優選大 致上為160以下。
[0091] 本發明的焊接金屬中的基本成分如上所述,然而也可以還作為其他的元素,含有 (a)選自Cr :2.0%以下(不包含0% )、V:0.60%以下(不包含0% )、Nb :0· 15%以下(不 包含〇% )及Cu :1.0%以下(不包含0% )中的1種以上、(b)Al :0.020%以下(不包含 0% )和/或Zr :0· 10%以下(不包含0% )、(c)B :0.0050%以下(不包含0% ),根據所含 有的元素的種類進一步改善焊接金屬的特性。
[0092] [選自Cr :2.0%以下(不包含0% )、V :0.60%以下(不包含0% )、Nb :0· 15%以 下(不包含0% )及Cu :1.0%以下(不包含0% )中的1種以上]
[0093] Cr、V、Nb及Cu作為焊接金屬的強度提高元素來說有用,既可以單獨地含有,也可 以并用2種以上。用于發揮上述效果的優選的下限為,Cr為0. 05%以上,V為0. 02%以上, Nb為0.01 %以上,Cu為0.05%以上。但是,如果上述元素的含量過多,則會因強度的過大 的升高而氫脆敏感性變高。由此,對于各元素量的上限,優選分別控制為,Cr為2.0%以下 (更優選為1.5 %以下,進一步優選為1.0 %以下),V為0.60 %以下(更優選為0.50 %以 下,進一步優選為0.40%以下),Nb為0. 15%以下(更優選為0. 10%以下,進一步優選為 0.08%以下),Cu為1.0%以下(更優選為0.5%以下,進一步優選為0.2%以下)。
[0094] [A1 :0.020%以下(不包含0% )和/或Zr :0· 10%以下(不包含0% )]
[0095] A1和Zr都是強脫氧元素,具有促進由固溶Si增加造成的殘留奧氏體增加的作用。 這些元素既可以單獨地含有,也可以并用。用于發揮上述效果的優選的下限為,Al、Zr都是 0.010%以上。但是,如果上述元素的含量過多,則氧化物起點的粒內相變減少,因組織粗 大化而氫脆敏感性變高。由此,對于各元素量的上限,優選分別控制為,A1為0. 020%以下 (更優選為〇· 018%以下),Zr為0· 10%以下(更優選為0· 06%以下)。
[0096] [B :0· 0050 % 以下(不包含 0 % )]
[0097] B是通過抑制來自舊奧氏體晶界的鐵素體生成而有助于強度的提高的元素。為了 有效地發揮此種作用,優選將B含量的下限設為0. 0010%以上。但是,如果B含量過多, 則強度明顯地升高,氫脆敏感性變高,因此優選將其上限抑制為〇. 0050%以下(更優選為 0. 0030% 以下)。
[0098] 此外,除了耐氫脆敏感性提高這樣的本來的課題以外,還優選想要提高低溫韌性 (具體來說,就是_40°C下的沖擊吸收能vE- 4(l > 85J)的情況下,如上所述,有效的做法是, 控制為Si :0. 10?0.5%及Ni :1. 0?2.0%,并且將以下述⑵式規定的α值設為3. 2以 上。
[0099] α 值=[Mn] + [Ni] + (2X [Mo]) + (16X [Ti])-(12X [0]) · · · (2)
[0100] 其中,[Mn]、[Ni]、[Mo]、[Ti]及[0]分別指此、附、厘〇、11及0的含量(質量%)。 而且,在上述(2)式中也是,在Mo為雜質水平的情況下,以[Mo] = 0算出。
[0101] α值是先前申請發明中設定的值,其詳情如上述所示。α值越大,低溫韌性也就 越高,優選為34以上,更優選為3. 6以上。而且,其上限可以基于各元素的含量決定,然而 如果考慮由淬透性提高造成的強度的過大的升高所伴隨產生的氫脆敏感性的劣化等,優選 大致上為6. 2以下。
[0102] 以上,對本發明的焊接金屬的成分、以及與成分相關的β值及α值進行了說明。
[0103] 此外,為了耐氫脆敏感性的進一步的提高,優選在含有20質量%以上的Ti的氧化 物粒子中,存在5000個/mm 2以上的當量圓直徑:0. 15?Ι.Ομπι的粒子。如上所述,Ti是 使基體組織微細化而有助于殘留奧氏體粒子的高密度分散的元素,然而通過不僅控制焊接 金屬中的Ti量,還控制規定尺寸的含有Ti的氧化物粒子的個數密度,就會進一步提高耐氫 脆敏感性。如果氧化物粒子中的Ti量小于20質量%,則無法有效地發揮上述的Ti的作用。
[0104] 這里所說的"當量圓直徑",是著眼于在光學顯微鏡(倍率1000倍左右)的觀察視 野中觀察到的含有Ti的氧化物粒子的大小,假定為與其面積相等的圓的直徑。具體來說, 利用后述的實施例一欄中記載的方法測定含有Ti的氧化物粒子的當量圓直徑。
[0105] 上述含有Ti的氧化物粒子的個數密度越大,則耐氫脆敏感性越提高,然而更優選 為8000個/mm2以上,進一步優選為10000個/mm2以上。而且,其上限并非由與耐氫脆敏感 性的關系特別地限定,如果考慮(m)低溫韌性等,則優選大致上為25000個/mm2以下。
[0106] 而且,為了將含有Ti的氧化物粒子的個數密度控制為上述范圍,推薦如后述(4) 式中規定所示,將(Mn+Ti)/Si的比(有時以B值代表)設為大于10. 0(詳情后述)。
[0107] 下面,對制作本發明的焊接金屬的方法進行說明。
[0108] 本發明的焊接金屬的前提是,使用藥芯焊絲,利用氣體保護弧焊形成。此外用于獲 得滿足上述必要條件的焊接金屬的優選的條件[特別是焊絲成分(焊接材料)、焊接條件] 如下所示。
[0109] 首先,焊絲成分(焊接材料)優選相對于將包含鋼材的外皮和焊藥合在一起的全 部焊絲(100質量·% ),以質量比計,滿足下述(a)?(i)的全部必要條件。
[0110] (a)焊接材料中的Si (不論金屬、氧化物等存在形態,是指焊接材料中所含的全部 的 Si。)為 0· 35 ?2. 5%
[0111] (b)焊接材料中作為金屬存在的Si為0.25%以上(對于上限,優選為2. 2%以下)
[0112] (c)焊接材料中,Si02S 0.25%以下(對于下限,優選為0.10%以上)
[0113] (d)焊接材料中的Ti (不論金屬、氧化物等存在形態,是指焊接材料中所含的全部 的 Ti。)為 2. 5 ?4. 5%
[0114] (e)焊接材料中的A1 (不論金屬、氧化物等存在形態,是指焊接材料中所含的全部 的A1。)為0· 10%以上(上限優選為0.70%以下)
[0115] (f)焊接材料中的Zr (不論金屬、氧化物等存在形態,是指焊接材料中所含的全部 的Zr。)為0· 035%以上(上限優選為0· 10%以下)
[0116] (g)焊接材料中的Mg(不論金屬、氧化物等存在形態,是指焊接材料中所含的全部 的Mg。)為0.4%以上(上限優選為0.70%以下)
[0117] (h)根據焊接材料中的Si [上述(a) ]、Ti [上述(d) ]、A1 [上述(e) ]、Zr [上述(f)] 及Mg[上述(g)]的各量,基于下式求出的A值為0.30以上(上限優選為1.80以下)
[0118] A 值=Si-[SV(Ti+2XAl+2XZr+3. 5XMg)]
[0119] (i)對于焊接材料中的Si[上述(a)]、Ti[上述(d)]、以及焊接材料中所含的 Μη (不論Μη的存在形態,是指焊接材料中所含的全部Μη量),以(Mn+Ti)/Si表示的比(B 值)滿足下述(3)式的關系。
[0120] (Mn+Ti)/Si( = B值)> 4.0 · · · (3)
[0121] 以下,對上述(a)?(i)的限定理由進行說明。
[0122] 首先,上述(a)?(h)都是為了確保對于將殘留奧氏體的量及個數密度確保為規 定量來說有效的固溶Si量而設定的。
[0123] 首先,對針對Si規定的上述必要條件(a)?(c)進行說明。在如上述(b)所示作 為金屬存在的Si低于0. 25%的情況、或者如上述(c)所示Si02超出0. 25%的情況、以及如 上述(a)所示焊接材料中的全部Si量低于0. 35 %的情況的任意的情況下[S卩,不滿足上述 必要條件(a)?(c)的情況],就無法確保對于確保殘留奧氏體的量來說所必需的固溶Si 量。其結果是,無法得到所需的殘留奧氏體的量(體積百分率),耐氫脆敏感性降低。
[0124] 而且,如果從確保固溶Si量的觀點考慮,則上述(a)中規定的Si量(全部Si量) 越多越好,然而如果大于上限值(2. 5% ),則焊接金屬中的Si量就會大于本發明中規定的 上限值(2. 00% ),因強度的顯著升高而氫脆敏感性變高,因此將焊接材料中的Si量的優選 的上限設為2. 5%以下。
[0125] 下面,對上述必要條件(d)?(g)進行說明。這里,對與Si相比作為強脫氧的元 素的Ti [上述必要條件(d)]、Al [上述必要條件(e)]、Zr [上述必要條件(f)]、Mg[上述必 要條件(g)]進行規定,而如果這些元素不滿足上述必要條件的范圍,則在焊接金屬中,作 為氧化物存在的Si (例如除了 Si02以外,還有Si-Mn系復合氧化物等)就會增加而固溶Si 減少,殘留奧氏體的個數密度、體積百分率降低,耐氫脆敏感性還是降低。
[0126] 而且,如果從確保固溶Si量的觀點考慮,則上述(d)中規定的Ti量(全部Ti量) 越多越好,然而如果大于上限值(4. 5% ),則焊接金屬中的Ti量就會大于本發明中規定的 上限值(0. 15% ),因此將焊接材料中的Ti量的優選的上限設為4. 5%以下。
[0127] 如果從相同的觀點考慮,則焊接材料中的A1量的優選的上限為0.70%以下。另 夕卜,焊接材料中的Zr量的優選的上限為0. 10%以下,焊接材料中的Mg量的優選的上限為 0. 70%以下。
[0128] 另外,上述必要條件(h)中規定的A值是基于與固溶Si量的增減很大程度上相關 的上述Si、Ti、Al、Zr、Mg的各含量算出的值,而如果A值低于上述范圍(0. 30以上),則在 焊接金屬中,作為氧化物存在的Si增加而固溶Si減少,耐氫脆敏感性降低。
[0129] 下面,對上述必要條件(i)進行說明。以(Mn+Ti)/Si的比(B值)表示的上述必 要條件(i)是為了確保焊接金屬中的殘留奧氏體粒子的個數密度而設定的。如上所述,本 發明的焊接金屬是以貝氏體作為主體、含有規定量的殘留奧氏體的材料,而由于殘留奧氏 體生成于貝氏體板條間,因此為了增減殘留奧氏體粒子的個數密度,需要將成為基體的貝 氏體組織微細化。根據本發明人等的研究結果弄清楚了,上述B值滿足上述(3)式的關系 [(Mn+Ti) /Si的比> 4. 0]的材料形成含有Ti的氧化物(具體來說,是至少含有Ti和Μη的 氧化物),利用以該氧化物作為起點的粒內相變,貝氏體組織微細化。
[0130] 此外根據本發明人等的研究結果還弄清楚了,通過使上述的(Mn+Ti)/Si的比(Β 值)滿足下述(4)式的關系,上述含有Ti的氧化物就會在焊接金屬中高密度地分散,將貝 氏體組織進一步微細化。具體來說,前述的含有Ti的氧化物(在含有20質量%以上的Ti 的氧化物粒子中,是當量圓直徑:〇. 15?Ι.Ομπι的粒子)的個數密度為5000個/mm2以上, 發揮出更加良好的耐氫脆敏感性。
[0131] (Mn+Ti)/Si( = B值)> 10.0 · · · (4)
[0132] 像這樣以B值表示的(Mn+Ti)/Si的比的升高會帶來貝氏體組織的微細化一Ti-Mn 系氧化物的個數密度的增加一殘留奧氏體的個數密度的增加,其結果是,有助于耐氫脆敏 感性的提1?。
[0133] 而且,就焊接材料中的上述以外的成分(例如作為焊接金屬的基本成分的C、Μη、 Ni ;作為選擇成分的此、0,、他、(:11、8)而言,只要是將焊接金屬中的上述成分的范圍恰當 地控制為規定范圍,就沒有特別限定,然而推薦大致上如下所示地控制。
[0134] 焊接材料中的C(優選為0.05?0· 13%)、Mn(優選為1.6?3.4% )、Ni(優選為 0· 35 ?3. 2% )、Mo(優選為 0 ?0· 05% )、Cr (優選為 0 ?1. 7% )、V(優選為 0 ?0· 6% )、 恥(優選為0?0.12%)、(:11(優選為0?0.75%)、8(優選為0?0.005%)
[0135] 另外,形成焊接金屬時的氣體保護弧焊條件優選如下所示地控制。
[0136] 首先,優選將線能量設為2. 5kJ/mm以下。如果線能量超出2. 5kJ/mm,則焊接時的 冷卻速度降低,促進殘留奧氏體的分解。其結果是,無法得到規定的殘留奧氏體(個數密度 及體積百分率)。線能量越小越好,例如優選為2. OkJ/mm以下。而且,對于線能量的下限, 如果考慮焊接時的施工效率等,則優選大致上為0. 7kJ/mm以上。
[0137] 另外,對于保護氣體的組成,與由Ar等惰性氣體構成的氣體(單一氣體)相比,優 選使用例如C0 2與Ar等惰性氣體的混合氣體。這是因為,利用保護氣體的組成使含有Ti 的氧化物的個數密度增加,促進對于提高殘留奧氏體的個數密度有用的貝氏體組織的微細 化。作為本發明中所用的代表性的混合氣體,例如可以舉出后述的實施例中記載的混合氣 體(含有20體積%的C0 2,余量為Ar)。
[0138] 另外,在本發明中使用藥芯焊絲進行焊接,而焊絲中的焊藥的填充率只要是用于 氣體保護弧焊的值,就沒有特別限定,通常為10?20%左右。
[0139] 實施例
[0140] 以下,利用實施例對本發明進行更詳細的說明,然而下述實施例并不限定本發明, 也可以在能夠適合前?后述的宗旨的范圍內適當地改變后實施,它們都包含于本發明的技 術范圍內。
[0141] [實施例1]
[0142] 使用下述表1A及表1B中所示的化學成分組成(質量% )的藥芯焊絲(焊接材料、 焊絲直徑:1. 2_、焊藥填充率:13. 5% ),利用下述的步驟制成焊接金屬而評價了各種性能 (拉伸強度、氫脆敏感性、低溫韌性)。表1A及表1B -欄中的所謂是指未添加(不含 有)。另外所謂"其他",是除了各表中記載的元素以外的余量成分(鐵及不可避免雜質)。
[0143] [表 1A]
[0144] IpsI | | I | | | I | [ ' [ |~1 J | im Q Si Μη Μ Τι Η Ο Wf? Gr V Nb Ou ΛΙ 2r Mg S 其鎮為集 Si 金翼? SiOg FI?:1 "^jg1 ^?μ ri ? ""IS* -IT "'"Si" ?": -= 84S n,0 0.4i hi ψ%………~1ΙΓ ~~*?4Γ """'Ιμ' ~~zm : -'--Γ - : : ~jjj 15? ~ at? pi "sjs*""sSj'~Tm ""--":----- ---- ""aiy -- -Γ~": Γ~Γ" ill i'T''cii'' Tmn^TZ ii ~ 1?.....................TT--Imj f[- an "~5Ss ^^1^,1,1^ "liT "^S11 "IS' r1"^ m: -- p'g1 ^ tJ o.4i tm W"^ R4t" 2.3 1.7T 3JS 0.0-- 2>40 -_-__-_ C.13 0.040 8,<7 -__88 ^-- lt.6 0-31 tL%7 Pa " g ~tm a.gs s.i3 ~--Γ " hj " Ε-- ^ ^ 3,g6 mmz Τμ - 0.§5~- r~ r 0^" ams -:- 一一祕-^^7 …i-S-[3T oj? FI6 atD -.'5Γ 2.? 1J3 " il§ BMi ?μ e.93 05^ 2_" - at4 0,S4Q 0-47 -__gg 0,3? t2M 5.31 W g^g t^ ' 3gg "zm i.e§"- ~ - r - o.is ~--5~ sat - ass ?.η ai? F12 ' ' ' 'ft.V0' 03t 3Lg SJ1 3.2" S避 2、4C -_- -_ 0.4S (M3 f 0.040 0,47 -__BB 9.42 ICK1 0.41 0.17 . fU g-7 316 ~0Sg~ 2.4? - - Γ~ Γ~~"~ 0.0^? 0_4Τ - _ 10-8 0.4? θ·1? F14 ?.?€ ~-- 2-1 1.f7 S.2S "^46 - l:Q0~ - 二 ~13 j g,&40 ¢,47 - M 033 13.1 0.3? &1? rts Q.m "'H Y.m 4.21 ai?g U 二一…"aii 二_:一…ο,η ?7? 0.4?二__85^ 1 爲 4,1 _jjt_ w Ftg~ I 8~10* 0.S7 ?Τ ZM 3.85 OwF Ζ4? ^ - 0.45 ~_- 0-13 S 0,g5Q Γ W - 8S 0J1 14.2 6,? ~Q.i7 fi 7 Q.m zkH sm 2.從-1:?ο - e.io - &,is ?-om~__m _ is.s Q-25 α.π t.t 3js nm% £411 ~?Γ mi - : 1.1T ~~ 04? j ~ m 0j3 ns oji ^0^41 3? I26 "--~ 二 ' ? ?: : - ?0:?3 一?-iif - if HH ~~?Γ an fw qm 0Λ? i$ i.m Z --- :- sm:"'… ii" qm liZ 0^1 0.1? F21 0.1Γ " Ο-4Γ g:0 gJf ""£'40' '? …S ' J.13 Q^34C 0>4? 9.004 &J3 ?Ζ? 0Λ? 0,17 rig"" 0°?- 1.? "1.?「一~sis Q-0eg "_二_--__-__sia* 0ja? &.4? -__辟 1-- 0-- ?.η F23 W 一 3jS τrn" " " ' - ~ - 0^Qr 0.4? -__SS 0卸 ?5.3 臟 F24 H "~ΖΛ ?.53 %Μ 8.1?^ ~2Μ ~? m n1JS~ -_? : 請 S,雑 - - S? QA5 35-3 &-4? 0.1 J ¥m ' H' Z£ "HF ΛΜ gJO - 卜 ~ ¢,84 : .^"1- S.H 細P Q4? ... 89 QM \Z,l QM 5.1? Ss" ~~0!?Γ Q,m 1.Z ,觀 織 &VB2 2.4a ~ 1Jj0~ M "_ O.I3 S-040 S.4? -__m 0-S2 14,3 &2S ?-17 PiT一lim -iit 1m tm So :-卞 :一 飛^ -? -? : … -i:f? -%J ~1m "15" j r~ r~ "~^jr ' '羅 ijj -雨 qaj F2S [ Qm ~ ZM S雜 5? 讀 _ _ qj% &,i4 Q.S4S ?Α? - 8? 0.4S m? M1 0-17 :…":~~ n s.8^ ^ολτ 18? mt 1Q5 QM an -- 2.S ijoj 3.2β m0Z 2.4? I- ~-· -_:jn WS fU7 - m QM I3,s[ 031 0-1?
[0145] [表 IB]
[0146] 觸 j J- (X^.|jfc)/ 料 G 51 Μ? W Ti fi 0 Cr V tfi> Λ Zt 1% β 義值 Si 會屬 Si Si〇z N?. J mm> '""""ti-ia' uli:""jis ~~ao^ : ,一 :--?1'........?_ |-一.&?5Γ -?;】'''...........^- mc.ii fc§a i^g Μ6 aggg zm -_: :-: ?¥? H 二―f '.~°v;~T ^'…; F34 B.ro &a 2-S 11? Z48 &SSg 2.<0 -_ 0? : :1:一 羅..一.^^ .:...:.^· :...........................J..................~^............畫... ^ ":"Qm' ^iiT~~im λ'?μ - :........................:~ .....--.-....smF _一ii¥...........mf': t....一一m................'qm S..."::,:,?7 --...--.....-·: : ?§ ?^Α? mi ~ ' "["'"M""m ---^- F37~" i.m ~"S5" 一?£ - ajs§ ~~iigg ~£m ' iii"- - ~^ijT .....-----…? fm a.? &n qm 3激 mm _ " :…'z~~^ : I eJa~ ^ISb si7 - - ~ [ ~m &s?'........................u ~^gT …"qA1 F39 i>-11 2JS ,和 44g 一? £jj' ''? "~--~ 二-r士士 - ............|-..........................-^^- qm o.3s zj 3J2 im am ~ - : "^ti~ ~~isjs" μ : j.............m...........ST~......."rs..........£?Γ"oS' Ni; eue 0.38 1J tfg 33? 0.0(? 2,m -_ - - - ' 0.-- 0,47 :~ | W TgT 陶 0.18 | OJg ZM U8 3.gS P.微 2.·Μ - 二…- - - 0.13 0'姆 mi fl.12 gft.l 0.11 0.05 fu α?~ "jJs "^£Γ~~οΓ 乂.1」S" ^&μ? ~?μ^ ~ομ 譜 : iiF :mm mr 丄.......[ m zm tm a*S, g-4 ~Τ5" ,二亡工 ?Γ~* :咖麗 Τ-:''1 tm^T :'.-1 一.·. m ilo" "^jss ~~Tm ~~iig ~~~3M "'Sg ~zm - "-- -- -- ^ ............ss4e ^~j if w -^mi -q^T ~^?F F4? an qm 2,? M3 gjgs 0-0oa :Γ~"~:.........."--? ~~"ws "~?7I aa ~~a^" ~~~siT PiT ~""ST Z2 ~~1W iiF Sfig 7-" -- : 0Λ? I 1......畫 ^..-- F? 00§ 0Λ% 0 1-W 3Jg§ g.ess ZM - a.16 - - -"~ Q.t3 ~^04f !Zj~jf 533 ijjT "~jiT *^9j7 pm ' 0M 9.41 %% t-SO 3.28 Q.W2 ~2M - 二~-|·^·^ F§t " &?§ a§g 2Λ ^1μ ~~ομζ ~ζμ ~ ?Γ :fe4? r~~--Τ ^iTf mz 0.1? mz im %.m ajs 0.?02 之賴 ag? :"1-哪 Γ'"1削"IT TiF ο ι? ^~f^ 0 ------ Fia a.io 0jg u ijc mm zm Γ~~~M Γ~"~~ΙΓ~~"~~~0m "~~^m ~0Λ7 ^m ~ fS4 an 議 tt tn sm s.002 U-m,m~ :一一 r--:-^ "~ojT "~Tsm ~mf j aJ ~~aisT"m ~~om ' 羅 ^i-T 石T ^T~^T f; I" ~ j- ^qm ~~Sa m g.<i0§ j ^ 1
[0147] [焊接金屬的制作]
[0148] 作為母材鋼板,準備了將SM490A鋼板(板厚20mm)加工為圖1中所示的坡口形狀 的鋼板,使用上述表1A及表1B中所示的焊接材料在下述條件下進行了氣體保護弧焊。
[0149] (焊接條件)
[0150] 保護氣體:20體積% C02-80體積% Ar混合氣體
[0151] 電流-電壓-焊接速度:270?280A-29V-3. 0?8. Omm/秒
[0152] 線能量條件:
[0153] (I) 1. OkJ/mm (280A-29V-8. Omm/ 秒)
[0154] (II) 1. 74kJ/mm(270A-29V-4. 5mm/ 秒)
[0155] (III) 2. 37kJ/mm(270A-29V-3. 3mm/ 秒)
[0156] (IV) 2. 61kJ/mm(270A-29V-3. Omm/ 秒)
[0157] 預熱-層間溫度:105?150°C
[0158] 層疊法:3層13焊道
[0159] 從制作出的焊接金屬的最終焊道提取直徑:5_的圓棒試驗片(提取位置顯示在 圖2中:相當于原質區),賦予模擬了再熱循環的熱循環。將此時的模擬了再熱循環的熱循 環(時間與溫度的關系)表示于圖3中。另外,將制作出的各焊接金屬的化學成分組成(質 量%、余量為鐵及表中記載的元素以外的不可避免的雜質)表示于表2A及表2B中。各元 素一欄中所謂"<",是指不可避免的雜質量(小于雜質水平)。這些表中,還一并記載有各 焊接金屬的制作中所用的焊接材料(參照表1A及表1B)的種類、以及上述線能量條件的種 類。
[0160] [表 2A]
[0161] 鑾錄後ββ燁禳 ?Γ m ^ e Ν? Ti n 0 Qr ¥ m ^ m Ir b 彥懷 a值 1 π η ο-os oji tsS| us "sS 0-- 51Γ" Sr S『5SI' SST* "?§Γ U _£ 5_找 議 祕 tJB 細 sjm _4? ο搬 <mt <αοι <ο?ο?""η SS'i'''?' 53i? SM _ ST…<Q.mm ~S5~ a.s _s『' 5"~ 〇m 0.33 t.s8 ~TiF ^ aiii"-6--^ mm ' ~?η ?~5iF55「?μ^ mSTmmm~ ^1? m _f ? F4 _ 繼 mi 〇M qm% mtm ~?^ 飛5Γ "~1ST ?5Γ~ ?μΓ^ SST" ^?οΓ~ 55?~ <omm tos - 3,s § ia 朽 _ i n tn ιζ? o.m o.綱8 o側 _ <_ <ο.6Γ <細 51Γ" ^?Γ ^?^~~ "~~15Γ ~~~?~ 〒_|Ε_ m _ ?Μ 1 篇 &觸&賴g g細 <ο.μ 羅廠17-iJ 71_ft 爾 PJ8 tm 1.73 d.m 〇纖 ojosi <5i 5ST 5iT" 52Γ'' 5ST" <o.m ^S?~ ~m -'5' a「.":: ' w o.3t im "J'iJa ~ο--oi〇48 --Γ~qm <Sjdi~" <ι?αι oii" φμ -iT~~1λ ~_請~y; w im 1-" TSTliii - 0? wiT^Si""~~?η ^5Γ"<5ρΓ~mm £5--<5Τ"<iS£'''''~S _ysi_piq _ _ 1.4B tm w·!^?wSTItsm ~~?μ mm <〇j〇i <Sm <ttjpi"~ii U __111 F11 8Λ3 qm %m 1 名1 〇Μβ SS^? ~5Γ --5Γ5]£Γ" 25?Γ~ SST" 55Γ" ~S?~ s.a in fig §.68 Q.m i.m tn mm Urn mm^ <Sm~ TaS SSi ~ -- η i Fia mt _ 纖"°1?Γ im m'''''"'SSt ?μζ am 伽 1 <w mii~ <o¥i mn <--^ <wem …IF ~i4F~it4 "in" Q28 ^Ijs tja " ojs^ ^ iimi ~〇jm Sii aw mm mm 'mSf::: aii~mm"^g^jTnT rr^rrff ^- -. -^g-,-裹-mm"'<mf mm S5T"5SST~g' jj' '''''"7s 5^" πΓ sis sis ""iir e.i 12 min |<o.oi mST~ ''i.S …,JI a,,,'"Sj mmm -jj" t? 1 fi? 議 e.2€ tm 1.涵 mm H 0-- gj〇i 1 御 <o^i」SSP ?' <〇^sa --jT --3:4 mn na s_o§ ojb im sjg 〇.綱 o.odss 0.041 ? SSr 55Γ" 5SF S5T" 5S" ^ST liF ~~ tg i Fis _ 0.31 i-ST aat 0綱 〇廁s qmz <qm 0.35 s.ig <mi ^SF 5ii 冗e「~ST sa _擲 h fm 0.04 η,η tm tm ow o.〇4g <o5i otF o5 <ο.α? S5T~~55r"ST*^^5"^ n'iJ _Jt m_ f2t e.to ?Μ i,4§ 2.45 e^ga IxosTIS 5--? 5j?" < a>01 (? sisgi S- ~~U 削 F22 as?娜 i_?e ,Si5" 5? SiP ST" 5?「' <s,ei Qm ...............W -.…" rs u fw 〇._ Qjti isi i-τα qm$ 0-1--? a綱 S5T" aai <oS"" SSt- 5.ο? " <j5T~ ~7fao" 24 ? F24 tOS 0,44 1.76 IM ?Μ? O.W? 5.043 <0.01 %M <0.01 <6-01 <Qilt <0,01 <S.Q1 <9,?Η?08 1? 4,0 2a i -,Fas w &as us us" 〇細 ~ 5? ?5Γ <o:m <j5T" <&,〇Γ ""aqg __^ ^ ra 細 麵 t健 w mn s.oe§2 〇4W _ &.m cui <sit <0.01 |<s.qi ?- <〇j^~~ 幻 s m mm m2 %m tm 禱4 Itim S:ST mi% ::iii <5?",,Γ mMt f^oi ^ot -?5" -3~a _n em qzj us 1.72 s纖 a働g ossa m% .....H SSP ?λι Si. mm ;^.οι~~~jj 2? M jm _ 0.46 1.S2 1.SS 0掘3 5.q@4§ o 娜 <D.Q1 <001 <o.oi 獅? 一~5S ^--Ρ 獅,-<4〇im 一 8磉 4.0 _30 g F30 OJg 6-40 f,5S 1.#S QM7 0.6048 S.6S2 <&&% <001 <0.〇t <0.Ι?1 <&〇Τ|Η?Γ~ <C,Qt S.QQ31 88 ~Ja _31 B F31 〇.〇y 0J1 1,§1 1J2 &掘 I mm QM2 <Q.&1 <賴 UST' SS <細 j Q.311 <0·^ [
[0162] [表 2B]
[0163] 線?β _接 H〇 m- m ? si m mi π n q 〇r v m m Ai zr b mm ^ ]? iv- W- ?ΙΓ ^TM "^IW ;W5 -'、'Sy:、:'ST Sir --Γ" ^iT15 <s.swg 餺 ι ζλ 〇〇g "MS7 im ~Tm s,〇4g SoT" SiF' Si " <am ^ mSm w im S g H-ST ?37 ~TiF =o5?j Si^" mm Soi~ 55i' ' msn. ^ST" - 1g? 減 一"'.? m F34 ooe qm g〇i ?-St 0.03S o_s 0-Qst mm o.§j <8.oi <mt <mt mm <o.ot <a_^ n 3.擎 _ -- m 5jFΠ 5?~?£"iiF o.t§? oiSF 0.05? <m% <ομ^?μΓ~<qm <8i>i <aoi mm <o.do^ ss s.t 3? b Is Β? "TiF "0^' mm ' wa <0^1 <〇m~ <aj〇i φμ~~ <oii ~ <〇-〇g〇8 """βΓ 3.1 -"5 S~~"~ 57"-Β? ^~liT &0&8 ~"sjSj11 ?〇5"" qm iS ^01 si - H n i 戀 o.ss is? 〇-ia mm ~~"oSS 0.雜 <m% <m\ <_ <o.oi mm 儀t <q,?i 微獅8 _12 ~U J_F38 O.pg 0-5? 1J1 U2 0.12? 0iK35O O.0Sg OQg 0.72 <9jP1 <S 01 <0jS1 <8.01 <0.01 <a〇S6S 87 5.交 4?iif ?Γ ~ --? mi <?Γ'ST" 5o?~___^ S j~~ m "om qm ~ i.m ^ m " wi o.iSii~ Qm mm <αο? ^ "ail ^Γ" <o^i <woF ~n 3T 43 i" - f4i ""sir oS " aia-Tm ''' oi?I ooims ~£5S~ <oloi ST" ST" <Si <〇Si <oi7' <5Γ ? η 〇j3 im -- i.~m 0:? o^a 8-tee ?Γ~ <〇?〇Γ?<£〇?^ <eoi ]<aii" SST 55Γ" ?mm _3.3 4g j 1? ~55F ija tm -? -? ~jjiF ^ar~iSi~<e^m ~ <mi ~<?Τ~"SiT~<am~<^κκ38 ?5Γ~iJ 4-- im "oiT 0jf zm i.si mn g.sogo oom <〇-〇i <〇.〇< <〇-si <o,oi met <mt <m% <o.g〇ea _m 4J 4? ?...............¥4i - <i〇r ~ ^oiT"" SiT" 5iT" <a.oi <asi <asi <〇?〇〇8 m sm -IS S?" q 的 ?§" ^ ug nM QMn "~-- QjQm "Sf --Γ < <ssit ? mmm u s.i 一^ -? £5?7 "ioS" mTmg;g~ -_- ~ 33 rI^" mi mi 1 .m m?i~^ Qj〇mz ~oi^" <0.01 ^zm <mC<ο_&ι <ο.αι ^ej <o.gi mmo% 83 4.2 ~1?5~~ 55 -- ''? "jgg" 3:?''''''' SjT" S:5 -- 557" S5T" 55?Γ~ ~i?~ 3,4 51 i=ii '' aS~ -?S. H _9 〇?〇4Β mm <0.01 <SST~ 0.1? <0,01 <m\ <o,si <s細g _訪 ………―?Ρ~~~ '"''? ~""iS1 inl:?Sn ."'? ~1SS~~ ~"SSF -"55" iST" Sii ""Til ?λΓ .....'.? jy m i~- -- ""iS uF miQ "omm "5S~ S oi mST SST <<?,oi <Q-si ~ Qm Sii <Qjm$ - ' ^ si}iS~ ¥M ,m£S oil %M " 0S9 o^iT TSm ? ST" <ο?Γ"' ^--? ?^?^ m 43 mi "fss t<5ir1<eirmm \mm "T "0.-- m[ 3.?
[0164] 然后,從賦予上述熱循環后的試驗片提取拉伸試驗用試驗片、以及用于測定氫吸 貯量的小型試驗片(氫吸貯量測定用小型試驗片)。分別將拉伸試驗片的形狀表示于圖4 中,將氫吸貯量測定用小型試驗片的形狀表示于圖5中。使用這些試驗片,利用下述的方法 評價各特性,并且如下所示地測定出含有Ti的氧化物的個數密度、殘留奧氏體粒子的個數 密度、殘留奧氏體粒子的體積百分率。
[0165] 而且,在耐氫脆敏感性的評價時,除了使用上述圖5的小型試驗片以外,還使用后 述的圖6的大型試驗片進行了評價(對于后者,將在后面說明)。在使用任意一個試驗片的 情況下,都利用SSRT法評價了耐氫脆敏感性。這是因為根據SSRT法,無論試驗環境如何都 可以短時間地測定延遲斷裂敏感性,可以實現更低的吸貯氫量下的高靈敏度的評價。
[0166] [使用了小型試驗片的氫脆敏感性的評價]
[0167] 使用上述圖5的氫吸貯量測定用小型試驗片,選擇了擴散性氫量=1. 5?3. Oppm 的充氫條件。此時的充氣條件如下所示。
[0168] 水溶液:(0· 5mol/L 或 2. 5mol/L 的 H2S04) + (lg/L-KSCN)、(30g/L-NaCl) + (lg/ L-KSCN)
[0169] 電流密度:0· ΙΑ/dm2、1. 0A/dm2、5. OA/dm2
[0170] 充氣時間:24小時
[0171] 另外,擴散性氫量是使用內置有四極質譜儀的升溫脫離分析裝置(日電Anelva 制),以12°C /分鐘的升溫速度升溫至300°C以前所放出的氫量。
[0172] 在上述條件下,對上述的小型試驗片進行充氫后,依照下述的要領實施了用于防 止氫逃散的鍍鋅。
[0173] 水溶液:(350g/L-ZnS04 · 7H20) + (20. 6g/L-H2S04 (97 % )) + (60g/L-Na2S04)
[0174] 浴溫:60°C
[0175] 電流密度:50A/dm2
[0176] 鍍敷時間:3分鐘
[0177] 然后,以十字頭速度:5.0X10_3mm/分鐘(應變速度:6·94Χ10_7秒)實施SSRT試 驗,在將非充氫材的斷裂伸長率設為^、將充氫材的斷裂伸長率設為E h時,將利用下述(5) 式算出的氫脆敏感性指數S(% )小于60%的試驗片評價為小型試驗片中的耐氫脆敏感性 優異。
[0178] S = (l-Eh/E〇) X100(% ). . . (5)
[0179] [拉伸強度TS的評價]
[0180] 對板厚:20mm的SM490A鋼板實施20° V字形坡口加工,使用上述表1A及表1B中 所示的焊接材料在下述條件下進行了氣體保護弧焊。
[0181] (焊接條件)
[0182] 保護氣體:20體積% C02_80體積% Ar混合氣體
[0183] 電流-電壓-焊接速度:270A-29V-4. 5mm/秒
[0184] 線能量:1. 74kJ/mm[上述(II)的條件]
[0185] 預熱-層間溫度:105?150°C
[0186] 層疊法:8層17焊道
[0187] 對如此制作的焊接金屬,提取依照JIS-Z2202的圖4中所示的拉伸試驗片而進行 了拉伸試驗。本實施例中,將拉伸強度TS > 780MPa的試驗片設為合格。
[0188] [低溫韌性的測定]
[0189] 從為了拉伸強度測定用途制作的焊接金屬的板厚中央部,與焊接線方向垂直地提 取夏比沖擊試驗片(JIS Z 31114號試驗V形缺口試驗片),依照JIS Z 2242的要領,測定 出-40°C下的沖擊吸收能vE-4(l。將3次的測定的平均值大于85J的試驗片評價為低溫韌性 優異。
[0190] [含有Ti的氧化物粒子的個數密度的測定]
[0191] 利用下述的方法測定出含有Ti的氧化物(具體來說,是含有20質量%以上的Ti 的氧化物粒子,當量圓直徑:〇. 15?1. 0 μ m的氧化物)的個數密度。
[0192] 從為了上述的SSRT試驗用途制作的焊接金屬(參照所述"焊接金屬的制作"一 欄)的最終焊道中,提取直徑:5mm的圓棒試驗片,對切成圓片的斷面進行鏡面研磨后, 利用光學顯微鏡拍攝了 2個視野的1000倍的圖像。利用圖像分析軟件("Image-Pro Plus"Media Cybernetics公司制),選定當量圓直徑:0. 15?1. 0 μ m的氧化物粒子,并且 利用SEMEDS(Energy_dispersive X-ray spectroscopy)分析了所拍攝的氧化物中央部的 組成。在檢測出的元素當中,通過將Ti的分析值(質量% )用Si、S、Ti、Mn、Al、Zr、Mg的 分析值(質量% )的合計加以標準化,而算出氧化物粒子中所含的Ti濃度(質量% ),算出 作為含有20質量%以上的Ti的氧化物粒子且當量圓直徑為0. 15?1. 0 μ m的含有Ti的 氧化物的個數密度。而且,由于Μη包含于大部分的氧化物中,因此利用上述方法鑒定的含 有Ti的氧化物還含有Μη。
[0193] [殘留奧氏體粒子的個數密度的測定]
[0194] 用L印era試劑腐蝕上述的測定了含有Ti的氧化物粒子的個數密度的樣品,利用 光學顯微鏡拍攝了 2個視野的1000倍的圖像。利用圖像分析軟件(與上述相同)分析殘 留奧氏體的白色的腐蝕對比度,算出就當量圓直徑而言大于〇. 15 μ m的殘留奧氏體粒子的 個數密度。
[0195] [殘留奧氏體粒子的體積百分率的測定]
[0196] 對上述的測定了含有Ti的氧化物粒子的個數密度的樣品,電解研磨其表面,利用 Rigaku公司制的二維微區X射線衍射裝置("RINT-RAPIDII")實施了 X射線衍射測定。 對鐵素體相的(110)、(200)、(211)、(220)的各晶格面的峰、以及殘留奧氏體相的(111)、
[200] 、(220)、(311)的各晶格面的峰,基于各峰的積分強度比,分別算出殘留奧氏體相的 (111)、(200)、(220)、(311)的體積百分率,求出它們的平均值,將其設為"殘留奧氏體的體 積百分率"。
[0197] 此外在本實施例中,還如下所示地評價了圖6的大型試驗片中的耐氫脆敏感性。
[0198] [使用了大型試驗片的氫脆敏感性的評價]
[0199] 作為母材鋼板,準備了對SM490A鋼板(板厚25mm)實施了圖6 (a)中所示的坡口 形狀加工的鋼板,使用上述表1A及表1B中所示的焊接材料在下述的條件下進行了氣體保 護弧焊。
[0200](焊接條件)
[0201] 保護氣體:20體積% C0280體積% Ar混合氣體
[0202] 電流-電壓-焊接速度:280A-29V-8. 0mm/秒
[0203] 線能量條件:
[0204] (I) 1. OkJ/mm (280A-29V-8. 0mm/ 秒)
[0205] 預熱-層間溫度:50°C
[0206] 層疊法:8層16焊道
[0207] 對如此制作的焊接金屬,從圖6(a)的圓框部分中與焊接方向平行地提取圖6(b) 中所示的大型試驗片,在下述條件下進行了充氫。
[0208] (充氫條件)
[0209] 水溶液:(30g/L_NaCl) + (lg/L-KSCN)
[0210] 電流密度:0. ΙΑ/dm2
[0211] 充氣時間:100小時
[0212] 在上述條件下對拉伸試驗片進行充氫后,實施了用于防止氫逃散的鍍鋅。此時的 鍍敷條件與前述的使用了小型試驗片時的鍍敷條件相同。
[0213] 然后,以十字頭速度:3.0X10_2mm/分鐘(應變速度:6·94Χ10_ 6/秒)實施了 SSRT 試驗,將充氫材料的斷裂伸長率大于2. 0%的試驗片評價為大型試驗片中的耐氫脆敏感性 優異。
[0214] 將這些結果集中表示于表3Α及表3Β中。
[0215] [表 3Α]
[0216] 輝接 ?ΒΛΚ? 含有Ti_ 爾氬騰敏感性 拉伸 ** 實驗線能量= mmm) Uitm 強廬議 m 條件 N汰~K5¥ Wmm^l SMmmt, IS vE, i個/_2】率[I] 瘡數sw m [MPa] [J] 『-m ................ -= =i:;^ "^6^ i ?...................................5................................................................mm---μ "一'mm ^lllin.-.'.. m TF mi ~ ?¥ ~~5 F~^ Fa ^-----^^.- --- -~23jF,,wn--...^ ~n- ~4 '「一 f4 --一gjS ---~ W. -- g.2 iii~""""m' ~1 jg .. '--一 2§I7…-..-一 3·一-~.?...§0 -.…2A ~Β?Γ - -'70 ^ ~ . -―^ --~一 ''一"""?Γ ~Yq i a.........................................Fi §m - 12747 ~ . m ; 81 F8 8838 4F Ι3β76 20 il '5Γ ^107^ ~i i.............................Fi~ - ~~~i5F 47 … -一io if-' Wq" --.-----jj" ~ i3s〇7 「…-一"'n......................4.5 mI ioi" ~T? n........................fi 1..................〕 11111111111imi......................§3" mm 15 is …一tii.................102 -ia Γ ^ξ- -... 37g u -n ~? ? Ft 3 ^ 4J ........1 50" -....:-2j ~jjF ~"IF ~l4¥u --" mm ~"ii"…一 tmi 一 -4§…n^^IF ~? T ^" ¥m ~mn w is-- - - - ^·-^ ~ -ii F --?- 27g6 .."~ii 1^·"------- --- ~T?F F17 §753 43 13338 1§" €J 851 m ~li g " FIS~---- ...^_- 一 _?^-- ~?i I '.'·' ism iF-mm --m "~ii" 888 l,M~n ~m I ?α 2070^ 4j ' ^^ ^ ~ 4j ^1l〇s" __nm_F2i ~-4 J ~nin 4A~?Γ_$i_ --.....................................................gjij"......................................49" nm .................................................................40.....................................3〇 ~iiTmW "~~23Η m ^7m 43 wm" 28 ~^Tb" -m n i F24 3?f4 m %7m §0 2.4 ~iii" f 1 ~?i Fim^ 疆5141 ".- 4M- mm,l ' 23^^43 ~i5F m I " ~ 4iiT 4? is?〇2 ^ m 2:1 ~~m m ~i?BI F27 3?§g 4J iim ii" 23 m B9 ~ii i.......................................- iii~?-',:lm IF"--? "f-u ~~ii hi -W ―?βλ -1M §5 1 fl^T ?ο 30 ? F30__4305 4.8 78S1__§0 2.4 一 3l|il [F31 ' I ?~_3-- ........................................41 […_?8104 ' ''______二…40 [ 3J "^ill iiT
[0217] [表 3B]
[0218] 殘繫奧氏傳 紐截胳輸醣祕 1銳伸憾s 實驗線能s ^ 《原*醫> 強虔鑲性 Μλ 客餘 材料' "'''' -1~~......…氣化物 ' _ _ I .................... tte 個數體積百分氫臃敏感性斷裂制?串TS 通喊 ? 個/--Λ 率 Μ ?φ 1 撥數SW1 w WP?] PI --'ι------'ι--υ--?·Ι8--88 MlflMBBtfWiiJM ^?ιΙ'^?'"?Ι!--?Μ'ι'?ΤΤι? ·?Β4ΜΚΖ1--'^--ι?Μ--Μ?·?3ιτ*η--ιτ3--££· Wny*H*7ffffnTniffiiS4b ,sS&SSSSSSSSSSSSS^S&SSSSSSi ^SBgSKKSSKSSSSSS '^fSBiBSBfilSS-SK! L < 32 W FI 202B 3.9 4474 80 1,4 800 _ 3『一w- -jii m if '.'- Ρ?--一 一IIIMτι -^? --.~..一W 1 j?--5「 ―"ii i pm -""iw…"~ii" 4m.......................- so -γ-~- - _- ^ 。^.............................π~^ ~~jj …蘭a ' E: ....ii: ~iii" "~"'n __ ^-- - - ~mz '-if 一-ι:Γ" ioa ao" 3i g-~~........................................li"" T,i mi ~^T -$ - - -- 一一-- …~u. ..................4TO Ti""n ""g.F m?g7 W ~~mm ~~m tJ" ~7〇T "'41 5 '?mm -.........................,.[.......... ?4g ~ ::碡2 1--1 -2S33 -一 M ............................................Ymt 7·.· ^ ~'^iT I7g _ 5T^ ~~--Γ....................iF 44『"一p43 2TS8 L· 1 --Γ 11 ~ii" 4si'n ' "f44 "" ig04- TF Tiio m ''T oJ ~'iii n" _iso_fm mm 4,7 nw 雜 1,專 §83_ ~? i ¥m nali sw" ~ -j- -^ ~ ^. 4?1Γ~ F47 -"ll]謂ll]謂.1.1...11.7?^ __.11.1...11 ^ --7i F4S " 329? mn "^45~ 1J - 849…-1? ….so 5Γm"丨一 wm.… §4〇3 m~IF .. --4βΓ~?"""咖―ij" ^ -i?i.......................'................1. -iM^'""' .....m i~_~ m-一mm.......................4M.....................nm ........................m..................... ~ii if~ iii --…~'·"一.......................~? IF ' m ^ΤΓ "1111111111111『一胃M.1"""""^1?7 ' jj"-n,mi...........................................................................m - Te....................β?β^ $$ _^―__ ~?gj" ^-- - u m................m '-I.?ρ fm ~' saga ? _ ' '_ii' Ts ^iii ii"
[0219] 從這些結果中可以如下所示地考察。
[0220] 首先,表3A的No. 1?31是滿足本發明中規定的必要條件的例子,即使是大于 780MPa的高強度,也可以得到小型試驗片及大型試驗片中的耐氫脆敏感性優異的焊接金 屬。具體來說,由于使用表1A中所示的合適的焊接材料,利用合適的線能量條件[(I)? (III)]進行焊接,因此將焊接金屬的化學成分組成及β值(以上參照表2A)、殘留奧氏體 粒子的個數密度及體積百分率(以上參照表3Α)全都恰當地控制,其結果是,可以得到兼具 所需的特性的焊接金屬。
[0221] 在上述當中,特別是含有Ti的氧化物粒子的個數密度為5000個/mm2以上的例子 (No. 2、3、7?14、16、17、19?31)由于使用了恰當地控制了 B值(參照表1A)的焊接材料, 因此可以看到小型試驗片及大型試驗片中的耐氫脆敏感性進一步提高的趨勢。
[0222] 此外在上述例當中,No. 7?11、13、14、17、20、22、24?31由于將焊接金屬中的 Si量、Ni量、以及α值(參照表2A)全都恰當地控制,因此具有良好的低溫韌性(vE-4C)> 85J)。
[0223] 與此相對,表3B的No. 32?56是脫離本發明中規定的某個必要條件的例子,無法 獲得所需的特性。
[0224] 首先,No. 32是雖然使用了合適的焊接材料F1然而在線能量大的線能量條件(IV) 下焊接的例子。其結果是,焊接金屬中的殘留奧氏體粒子的個數密度及體積百分率變少,小 型試驗片及大型試驗片的任意一個的耐氫脆敏感性都降低。另外,由于作為低溫韌性的指 標的Si量不合適,因此無法得到所需的低溫韌性。
[0225] No. 33是作為焊接材料使用了 Si量(全部Si量)少、作為金屬存在的Si量少、A 值脫離范圍的焊接材料F32的例子。其結果是,焊接金屬中的殘留奧氏體粒子的體積百分 率變少,小型試驗片及大型試驗片的任意一個的耐氫脆敏感性都降低。此外,由于作為高強 度的指標的β值小,因此強度降低。另外,由于作為低溫韌性的指標的α值小,因此無法 獲得所需的低溫韌性。
[0226] Νο.34是作為焊接材料使用了 Si量(全部Si量)多、Β值脫離范圍的焊接材料 F33的例子。其結果是,焊接金屬的Si量變多,焊接金屬中的殘留奧氏體粒子的個數密度變 少,小型試驗片及大型試驗片的任意一個的耐氫脆敏感性都降低。另外,由于作為低溫韌性 的指標的Si量不合適,因此無法獲得所需的低溫韌性。
[0227] No. 35是作為焊接材料使用了 Ti量(全部Ti量)少的焊接材料F34的例子。其結 果是,焊接金屬的Ti量少,焊接金屬中的殘留奧氏體粒子的個數密度及體積百分率變少, 小型試驗片及大型試驗片的任意一個的耐氫脆敏感性都降低。
[0228] No. 36是作為焊接材料使用了 Ti量(全部Ti量)多的焊接材料F35的例子。其 結果是,焊接金屬的Ti量變多,小型試驗片及大型試驗片的任意一個的耐氫脆敏感性都降 低。另外,由于作為低溫韌性的指標的Ni量不合適,因此無法獲得所需的低溫韌性。
[0229] No. 37是作為焊接材料使用了 A1量(全部A1量)少的焊接材料F36的例子。其 結果是,焊接金屬中的殘留奧氏體粒子的個數密度及體積百分率變少,小型試驗片及大型 試驗片的任意一個的耐氫脆敏感性都降低。另外,由于作為低溫韌性的指標的α值不合 適,因此無法獲得所需的低溫韌性。
[0230] No. 38是作為焊接材料使用了 Zr量(全部Zr量)少的焊接材料F37的例子。其 結果是,焊接金屬中的殘留奧氏體粒子的體積百分率變少,小型試驗片及大型試驗片的任 意一個的耐氫脆敏感性都降低。
[0231] No. 39是作為焊接材料使用了 Mg量(全部Mg量)少的焊接材料F38的例子。其結 果是,焊接金屬的Ni量少,焊接金屬中的殘留奧氏體粒子的個數密度及體積百分率變少, 小型試驗片及大型試驗片的任意一個的耐氫脆敏感性都降低。此外,由于焊接金屬的Ni量 少,因此強度降低。另外,由于作為低溫韌性的指標的Ni量不合適,因此無法獲得所需的低 溫韌性。
[0232] No. 40是作為焊接材料使用了 Mo量(全部Mo量)多的焊接材料F39的例子。其 結果是,大型試驗片的耐氫脆敏感性降低。
[0233] No. 41是作為焊接材料使用了作為金屬存在的Si量少的焊接材料F40的例子。其 結果是,焊接金屬的C量少,焊接金屬中的殘留奧氏體粒子的體積百分率變少,小型試驗片 及大型試驗片的任意一個的耐氫脆敏感性都降低。此外由于作為高強度的指標的β值小, 因此強度降低。
[0234] No. 42是使用了 5102量多的焊接材料F41的例子。其結果是,焊接金屬中的殘留 奧氏體粒子的體積百分率變少,小型試驗片及大型試驗片的任意一個的耐氫脆敏感性都降 低。此外由于作為高強度的指標的β值小,因此強度降低。另外,由于作為低溫韌性的指 標的α值不合適,因此無法獲得所需的低溫韌性。
[0235] No. 43是作為焊接材料使用了 Α值不合適的焊接材料F42的例子。其結果是,焊接 金屬的Μη量少,焊接金屬中的殘留奧氏體粒子的體積百分率變少,小型試驗片及大型試驗 片的任意一個的耐氫脆敏感性都降低。此外由于作為高強度的指標的β值小,因此強度降 低。
[0236] No. 44是作為焊接材料使用了 Α值不合適、作為金屬存在的Si量少的焊接材料 F43的例子。其結果是,焊接金屬的C量多,Si量少,0量多,焊接金屬中的殘留奧氏體粒子 的體積百分率變少,小型試驗片及大型試驗片的任意一個的耐氫脆敏感性都降低。
[0237] No. 45是作為焊接材料使用了 B值不合適的焊接材料F44的例子。其結果是,焊接 金屬中的殘留奧氏體粒子的個數密度變少,小型試驗片及大型試驗片的任意一個的耐氫脆 敏感性都降低。
[0238] No. 46是使用了焊接材料F45的例子,然而由于焊接金屬的Μη量變多,強度過大, 因此小型試驗片及大型試驗片的任意一個的耐氫脆敏感性都降低。
[0239] No. 47是使用了焊接材料F46的例子,然而由于焊接金屬的Ni量變多,強度過大, 因此小型試驗片及大型試驗片的任意一個的耐氫脆敏感性都降低。另外,由于作為低溫韌 性的指標的Ni量不合適,因此無法獲得所需的低溫韌性。
[0240] No. 48是使用了焊接材料F47的例子,然而由于焊接金屬的N量變多,強度過大,因 此小型試驗片及大型試驗片的任意一個的耐氫脆敏感性都降低。另外,由于作為低溫韌性 的指標的α值不合適,因此無法獲得所需的低溫韌性。
[0241] No. 49是作為焊接材料使用了 Mo量多的焊接材料F48的例子。其結果是,焊接金 屬的Mo量變多,大型試驗片的耐氫脆敏感性降低。
[0242] No. 50是使用了焊接材料F49的例子,然而由于焊接金屬的Cr量變多,強度過大, 因此小型試驗片及大型試驗片的任意一個的耐氫脆敏感性都降低。
[0243] No. 51是使用了焊接材料F50的例子,然而由于焊接金屬的V量變多,強度過大,因 此小型試驗片及大型試驗片的任意一個的耐氫脆敏感性都降低。
[0244] No. 52是使用了焊接材料F51的例子,然而由于焊接金屬的Nb量變多,強度過大, 因此小型試驗片及大型試驗片的任意一個的耐氫脆敏感性都降低。
[0245] No. 53是使用了焊接材料F52的例子,然而由于焊接金屬的Mo量及Cu量變多,強 度過大,因此小型試驗片及大型試驗片的任意一個的耐氫脆敏感性都降低。
[0246] No. 54是使用了焊接材料F53的例子,然而焊接金屬的A1量變多。另外,在焊接金 屬中,如果作為強脫氧元素的A1變多,則焊接金屬的氧濃度就會降低,焊接金屬的0量也變 少。由此,焊接金屬中的殘留奧氏體粒子的個數密度變少,小型試驗片及大型試驗片的任意 一個的耐氫脆敏感性都降低。
[0247] No. 55是使用了 Zr量大于優選的上限的焊接材料F54的例子。其結果是,焊接金 屬的Zr量多,焊接金屬中的殘留奧氏體粒子的個數密度變少,小型試驗片及大型試驗片的 任意一個的耐氫脆敏感性都降低。另外,由于作為低溫韌性的指標的Si量及Ni量不合適, 因此無法獲得所需的低溫韌性。
[0248] No. 56是使用了 B量大于優選的上限的焊接材料F55的例子。其結果是,焊接金屬 的B量變多,小型試驗片及大型試驗片的任意一個的耐氫脆敏感性都降低。
[0249] 雖然詳細地并且參照特定的實施方式地對本發明進行了說明,然而對于本領域技 術人員來說顯而易見的是,可以不脫離本發明的精神和范圍地施加各種變更或修正。
[0250] 本申請是基于日本2012年2月27日申請的日本專利申請(日本特愿 2012-040603)的申請,將其內容作為參照引入到這里。
[0251] 產業上的可利用性
[0252] 本發明的焊接金屬的耐氫脆敏感性、低溫韌性優異,適合于海洋結構物等。
【權利要求】
1. 一種耐氫脆敏感性優異的焊接金屬,是使用藥芯焊絲、利用氣體保護弧焊形成的焊 接金屬,其特征在于, 分別含有: C :0. 02?0. 12%,其中,%是"質量%"的意思,對于化學成分組成來說,以下相同、 Si :0· 10 ?2. 00%、 Μη :0. 90 ?2. 5%、 Ni :0. 20 ?3. 5%、 Ti :0. 040 ?0. 15%、 N :0. 015%以下,但不包含0%、以及 0 :0. 030 ?0. 10%, 余量包含鐵及不可避免的雜質, 存在2500個/mm2以上的殘留奧氏體粒子,并且殘留奧氏體粒子的體積百分率為4.0% 以上,而且以下述(1)式表示的β值為75以上, 3值=320父[(:]+50\[51]+15\[]\111]+10\[附]+28\[]\1〇]...(1) 其中,[C]、[Si]、[Mn]、[Ni]及[Mo]分別指C、Si、Mn、Ni及Mo的含量,以質量%為單 位。
2. 根據權利要求1所述的焊接金屬,其中, 將Mo控制為小于0.05%。
3. 根據權利要求1或2所述的焊接金屬,其中, 分別滿足Si :0. 10?0.5%及Ni :1. 0?2.0%,并且以下述⑵式規定的α值為3. 2 以上, α 值=[Mn] + [Ni] + (2X[Mo]) + (16X[Ti])-(12X[0]) · · · (2) 其中,[Μη]、[Ni]、[Mo]、[Ti]及[0]分別指此、附^〇、11及0的含量,以質量(%為單 位。
4. 根據權利要求1?3中任一項所述的焊接金屬,其中, 在含有20質量%以上的Ti的氧化物粒子中,存在5000個/mm2以上的當量圓直徑: 0· 15?L Ομπι的粒子。
5. 根據權利要求1?4中任一項所述的焊接金屬,其中, 還含有選自Cr :2. 0%以下且不包含0%、V :0. 60%以下且不包含0%、Nb :0. 15%以下 且不包含〇%、Cu :1.0%以下且不包含0%、A1 :0.020%以下且不包含0%、Zr :0. 10%以下 且不包含0%及B :0.0050%以下且不包含0%中的1種以上。
【文檔編號】B23K35/368GK104125874SQ201380010252
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2013年2月25日 優先權日:2012年2月27日
【發明者】名古秀德, 高知琢哉, 漆原亙, 佐藤統宣, 北川良彥 申請人:株式會社神戶制鋼所