[发明专利]焊接热影响部的耐再热脆化性及低温韧性优良的耐火钢材及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及焊接热影响部的耐再热脆化性及低温韧性优良的耐火钢材及其制造方法。

背景技术

对于建筑物等的钢结构物，为了在暴露于火灾中时能够防止倒塌、使得居住人员能够逃离，要求其在一定时间内发挥必要的强度。可是，一般，如果钢材暴露于高温中，则强度下降。因此，以往作为其对策，为了抑制火灾时的钢材的温度上升，采用通过耐火被覆来覆盖钢材的方法。

另一方面，近年来，从环境问题及美观等问题出发，提出了不使用耐火被覆地构成钢结构物的技术。由于设定了各种火灾的规模及环境温度等，因此，在不通过耐火被覆来覆盖钢材的情况下，对于维持结构物的强度的钢材，要求尽可能地提高高温下的强度。将即使在高温下强度也难降低的特性称为“耐火性能”。

作为具备如此的耐火性能的钢材，以往积极地利用Mo。Mo是通过析出强化使高温强度上升的有用的元素。可是，近年来，因Mo的价格高涨，提出了基于几乎不依赖于添加Mo的合金设计的技术(例如参照专利文献1～4)。

此外，存在当钢结构物暴露于火灾时焊接接头的焊接热影响部(HeatAffected Zone：以下有时称为HAZ)不能追随变形而断裂的例子。HAZ暴露于高温中时的变形能力小(以下有时称为HAZ的再热脆化)，特别是在添加有Mo或B的钢中变得显著。因此，提出了通过Nb的固溶强化来提高高温强度、并抑制了Mo、B的添加的钢(例如参照专利文献5)。

专利文献1：日本特开2002-115022号公报

专利文献2：日本特开2007-211278号公报

专利文献3：日本特开2007-224415号公报

专利文献4：日本特开2008-88547号公报

专利文献5：日本特开2008-121081号公报

近年来，建筑物不断在大规模化、高层化。特别是如果焊接结构物大型化，则因钢材的大型化及焊接的高效率化而使得焊接的线能量增高。在大线能量焊接中，焊接时的HAZ的温度上升变得显著，冷却速度降低。

因此，促进原奥氏体(以下有时称为原γ)的粒径粗大化、及碳化物等向HAZ的原γ晶界的析出。其结果是，HAZ的再热脆化及韧性的下降变得显著。

此外，为了提高钢材的高温强度，优选在热轧后进行加速冷却，抑制贝氏体的生成。另一方面，如果进行加速冷却，则起因于冷却时的温度控制或冷却的不均匀性，有时使钢材发生变形。因此，作为钢材的制造方法，优选在热轧后不进行加速冷却而进行放冷的方法。

可是，在热轧后放冷时，难以得到贝氏体组织，在得到高温强度方面是不利的。而且，如果为了在不进行加速冷却的情况下确保高温强度而增加合金元素的添加量，则存在因晶界析出等而使HAZ部的再热脆化变得显著化的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而完成的，其课题是提供即使在施以大线能量的焊接时HAZ的耐再热脆化性及低温韧性也优良的耐火钢材及其制造方法。

本发明者等对于用于防止大线能量HAZ的再热脆化、确保HAZ的低温韧性所需的化学成分和制造条件，通过实验和解析反复进行了详细的研究。其结果是，可知：为了确保HAZ的耐再热脆化性和低温韧性的双方，控制C、Mn、Cr、Nb、Cu的含量是非常重要的。

基于以上的见解得出的本发明的要旨如下。

(1)一种焊接热影响部的耐再热脆化性及低温韧性优良的耐火钢材，其特征在于，

以质量％计含有：

C：0.012％以上且0.050％以下、

Si：0.01％以上且0.50％以下、

Mn：0.80％以上且2.00％以下、

Cr：0.80％以上且1.90％以下、

Nb：0.01％以上且低于0.05％、

N：0.001％以上且0.006％以下、

Ti：0.010％以上且0.030％以下、

Al：0.005％以上且0.10％以下；

而且，将Cu、Mo、B、P、S、O各元素的含量限制为：

Cu：0.10％以下、

Mo：低于0.01％、

B：低于0.0003％、

P：低于0.02％、

S：低于0.01％、

O：低于0.01％；

余量为铁及不可避免的杂质；