[发明专利]具有优异的脆性断裂抗力的结构钢和用于制造其的方法

说明书

根据本发明的一个方面的具有优异的脆性断裂抗力的结构钢按重量％计包含0.02％至0.12％的C、0.01％至0.8％的Si、1.5％至2.5％的Mn、0.005％至0.5％的Al、0.02％或更少的P、0.01％或更少的S、0.0015％至0.015％的N、以及剩余部分的Fe和不可避免的杂质，其中外侧的表面层部分和内侧的中心部分沿厚度方向在显微组织上区分，表面层部分包含回火贝氏体作为基体组织，中心部分包含贝氏体铁素体作为基体组织，以及通过NRL落锤试验的NDT温度可以为‑70℃或更低。

技术领域

本公开涉及结构钢和用于制造其的方法，并且更特别地，涉及通过优化钢组成、显微组织和制造工艺而有效地改善脆性断裂抗力的结构钢和用于制造其的方法。

背景技术

随着近来建筑结构、交通用钢管、桥梁等的尺寸不断增大的趋势，对开发具有高强度特性的结构钢的需求增加。在过去，通过应用热处理法例如淬火-回火以满足这样的高强度特性来生产钢，但是近来，就降低生产成本和确保可焊性而言，通过轧制之后冷却生产的钢已经取代了现有的热处理钢。在通过轧制之后冷却生产的钢的情况下，冲击韧性由于细化的显微组织而得到改善，但是从钢的表面层部分沿厚度方向由于过度的冷却可能形成具有高强度的显微组织例如贝氏体或马氏体，从而因其硬相而可能容易发生脆性断裂。

海军研究实验室(NRL，Naval Research Lab.)落锤试验是用于测量脆性断裂抗力的典型方法。NRL落锤试验是由美国海军研究所NRL于1953年开发的用以检验脆性断裂止裂能力的测试方法，这已经在ASTM E208中标准化。在该测试中，在尺寸为52mm×140mm或90mm×360mm的钢板的表面的中心部分中形成用于出现裂纹的短而脆的焊道，并且在脆性焊道的中心部分处通过加工出缺口来获得测试片，并在其上进行测试。将测试片在数个温度下冷却，其后，将脆性焊道面朝下，支撑测试片的两端，并且将重物从相反侧落下以从缺口的前端产生裂纹。获得作为在裂纹沿测试片的厚度方向扩展和测试片断裂时的最高温度的无延性转变温度(NDT)，并且与在发生脆性断裂时的极限温度相比，以便得到评估。即，可以将具有较低NDT温度的钢评估为具有优异的脆性断裂抗力。

近来，为了确保大型结构的稳定性，该趋势要求作为大型结构的材料而提供的钢具有优异的脆性断裂抗力，并且将具有满足-70℃或更低的水平的NDT温度的钢评估为具有特别适用于大型结构的脆性断裂抗力。

因此，迫切需要开发通过轧制之后冷却而制造的具有优异的NDT温度特性的钢以具有优异的脆性断裂抗力，同时有效地确保经济有效性和可焊性。

专利文献1提出了用于钢的表面层部分的晶粒细化的技术，但是表面层部分主要由等轴铁素体晶粒和细长的铁素体晶粒形成，因此，该技术不能应用于抗拉强度为800MPa或更高的高强度钢。此外，在专利文献1中，为了使表面层部分晶粒细化，轧制工艺基本上必须在表面层部分中在回收热的中间进行，这使得难以控制轧制过程。

(相关技术文献)

(专利文献1)日本特许公开第2002-020835号(于2002年1月23日公开)

发明内容

技术问题

本公开的一个方面可以提供具有优异的脆性断裂抗力的结构钢和用于制造其的方法。

本公开的技术问题不限于以上描述。本领域技术人员将不难从本公开的一般内容中理解本公开的另外的技术问题。

技术方案