[发明专利]疲劳特性优异的厚钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及主要作为船舶、建筑物、桥梁、建筑机械等的结构用材料使用的厚钢板及其制造方法。更详细地说，是涉及抗拉强度为490MPa以上、650MPa以下的疲劳特性优异的厚钢板及其制造方法。

背景技术

在船舶、建筑物、桥梁和建筑机械等的大型结构物中，结构物的大型化推进的另一方面，从破损发生时损害大出发，对于其结构构件要求更高的可靠性。大型结构物的破损原因，历来已知其大多是疲劳破坏，并开发出各种各样的耐疲劳破坏技术，但目前由于疲劳破坏而导致破损的事例仍然不少。

一般来说，在大型结构物容易发生疲劳损伤的部位，在构造上想办法虽可缓和应力集中，但在这样的构造中，构件的追加和高强度钢材的使用多造成制造成本上升。因此，就要求使钢材自身的疲劳特性本身提高的技术。

例如在非专利文献1中，展示了对疲劳特性造成影响的各种因素的效果，认为在固溶强化、析出强化、晶粒微细化和第二相强化的作用下，疲劳特性提高，但在位错强化中，因为伴随移动位错的增加，所以难以取得疲劳特性的提高。疲劳破坏的过程，能够分为(1)反复载荷施加至龟裂发生的过程，和(2)发生的龟裂进展而至断裂的过程。在上述(1)的过程中有效的是抑制位错的积蓄，在先前所示的疲劳特性的提高因素之中，认为固溶强化、析出强化和晶粒微细化等有效。另一方面，在上述(2)的过程，有效的是妨碍龟裂的进展，因此认为晶粒微细化和第二相强化有效。

另一方面，在专利文献1中提出，作为微细的铁素体和硬质马氏体的二相组织，通过规定其硬度差，抑制龟裂进展速度，使龟裂发生后的疲劳寿命提高。但是，在此技术中，由于淬火处理导入大量的位错，除此之外，第二相从奥氏体相变成马氏体时又进一步导入位错，因此能够轻易的想象到，至龟裂发生的寿命降低，难以使总体寿命稳定地提高。另外，通过Nb和V的添加而期待碳氮化物的析出，但像淬火处理那样急速地进行冷却时，难以稳定确保这样的析出物，借助析出强化取得疲劳特性的提高有困难。

在专利文献2中提出有一种技术，其通过使钢组织成为微细的铁素体和贝氏体的混合组织，从而使龟裂进展速度降低。通过使用该技术，即使在疲劳破坏中也能够期待龟裂发生后的疲劳寿命的提高，但关于截止到龟裂发生之前的疲劳特性，则完全未予考虑，不能期待大幅的疲劳特性的提高。

在专利文献3中，提出使碳化物在铁素体组织中析出而使疲劳强度提高。但是，关于龟裂发生后的疲劳特性没有记述，而且是以薄钢板为对象，难以满足韧性等大型结构物所需要的其他的特性。

本发明者们，在截止到疲劳破坏的总体寿命中，对于至龟裂发生之前的寿命与从龟裂发生后至达到断裂的寿命的比率进行调查。其结果判明，至达到疲劳破坏的总体寿命之中，至龟裂发生的寿命约占5成，随着使应力水平下降而总体寿命变长，至龟裂发生的寿命占据的比例增加。据此，为了增长至达到疲劳破坏的总体寿命，当然要提高龟裂发生后的疲劳特性，而也需要提高至龟裂发生的疲劳特性。特别是在疲劳极限附近，至龟裂发生的寿命的比例有变多的倾向。

如前述，大型结构物中要求提高疲劳特性的技术，但一并要求使龟裂进展速度降低的技术(使龟裂进展特性提高的技术)。这是由于，即使万一在疲劳龟裂发生时，如果龟裂进展速度低，仍可在达到破坏之前发现损伤部位，进行修补。因此，要求使钢材自身的疲劳特性(疲劳强度)提高，并且要求使疲劳龟裂进展特性提高(使疲劳龟裂的进展速度降低)的钢板。

还有，前述的疲劳特性的龟裂进展，是在龟裂刚发生之后的龟裂的长度特别短的区域，因此需要使用从表层提取的试验片进行评价。另一方面，龟裂进展特性中的龟裂进展是龟裂生长，稳定进展的区域(所谓的长龟裂)，不是受表层，而是受钢材内部的组织的影响。因此，为了制造除了疲劳特性，而且龟裂进展特性也优异的钢板，需要不仅控制表层的组织形态，而且控制钢材内部的组织形态。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：阿部等，“铁与钢”第70年(1984)第10号1459-1466

专利文献

专利文献1：日本特开平10-60575号公报

专利文献2：日本特开2011-195944号公报

专利文献3：日本特开2009-84643号公报

发明内容

本发明鉴于上述这样的情况而形成，其目的在于，提供一种使截止龟裂发生前的疲劳特性和龟裂发生后的疲劳特性共同提高，疲劳特性前所未有的优异的厚钢板和用于制造这样的厚钢板的有用的方法。