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WO2016039136A1 - 高強度鋼板 - Google Patents

高強度鋼板 Download PDF

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WO2016039136A1
WO2016039136A1 PCT/JP2015/073938 JP2015073938W WO2016039136A1 WO 2016039136 A1 WO2016039136 A1 WO 2016039136A1 JP 2015073938 W JP2015073938 W JP 2015073938W WO 2016039136 A1 WO2016039136 A1 WO 2016039136A1
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WO
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less
steel
amount
strength
value
Prior art date
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Application number
PCT/JP2015/073938
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English (en)
French (fr)
Inventor
亮太 宮田
徹雄 山口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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Priority to US15/505,666 priority patent/US11053561B2/en
Priority to KR1020177006181A priority patent/KR101915913B1/ko
Priority to EP15839605.1A priority patent/EP3192888B1/en
Publication of WO2016039136A1 publication Critical patent/WO2016039136A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0226—Hot rolling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22C—ALLOYS
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    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/24—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with vanadium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips

Definitions

  • the present invention relates to a high-strength steel plate.
  • the present invention relates to a high-strength steel plate having a tensile strength of 1100 MPa or more and excellent in low-temperature toughness and ductility.
  • the high-strength steel plate of the present invention is suitably used as a thick steel plate used for applications such as construction machinery and industrial machinery.
  • Thick steel plates used for construction machinery, industrial machinery, etc. are required to have higher strength performance as the need for weight reduction has increased in recent years.
  • thick steel plates used in the above applications are required to have high base metal toughness, especially low temperature toughness of the base material, considering use in cold regions, but generally there is a tendency for strength and toughness to conflict. As the strength increases, the toughness decreases. Examples of techniques for improving strength, base material toughness, and the like include the following Patent Documents 1 to 4.
  • Patent Document 1 discloses a technology of a steel sheet that is excellent in low-temperature toughness while maintaining high strength of a tensile strength of 1100 MPa or higher.
  • high strength and high toughness are achieved by managing the contents of Al and N and reducing inclusions.
  • Patent Document 2 also discloses a technique of a steel sheet that is excellent in low-temperature toughness while maintaining high strength with a tensile strength of 1100 MPa.
  • Patent Document 2 0.20% or more of C is added and the rolling heating temperature is controlled to make the ⁇ grains fine, thereby achieving high strength and high toughness.
  • Patent Document 3 describes a technology of a steel plate that is excellent in weldability while maintaining high strength of a tensile strength of 1100 MPa.
  • the said weldability is ensured by adding rare earth elements.
  • Patent Document 4 discloses a technique of a steel sheet that is excellent in low-temperature toughness while maintaining high strength with a tensile strength of 1100 MPa.
  • the intended purpose is achieved by managing the carbon equivalent Ceq and the hardenability.
  • Thick steel plates are required to have high ductility as well as high strength and high low temperature toughness in consideration of bending during construction machine construction.
  • Patent Documents 1 to 4 describe that the strength, low-temperature toughness, weldability, and the like of the steel sheet can be improved, but ductility is not considered and no means for improving ductility is disclosed.
  • thick steel plates used in construction machinery and industrial machinery are also required to have excellent wear resistance.
  • wear resistance there is a correlation between the wear resistance and hardness of a thick steel plate, and it is necessary to increase the hardness of a thick steel plate in which wear is a concern.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to provide a steel sheet having excellent low-temperature toughness and ductility, and excellent wear resistance even when the tensile strength is as high as 1100 MPa or higher. It is to provide.
  • the “low temperature toughness” may be simply referred to as “toughness”.
  • the component in the steel is mass% C: 0.13-0.17%, Si: 0.1 to 0.5%, Mn: 1.0 to 1.5% P: more than 0% and 0.02% or less, S: more than 0% and 0.0020% or less, Cr: 0.50 to 1.0%, Mo: 0.20 to 0.6%, Al: 0.030 to 0.085%, B: 0.0003 to 0.0030%, Nb: 0% or more and 0.030% or less, and N: more than 0% and 0.0060% or less, The remainder: iron and inevitable impurities, and A value represented by the following formula (1) is 0.0015 or less, E value represented by following formula (3) is 0.95 or more, and A high strength steel plate having a tensile strength of 1100 MPa or more, characterized in that the Brinell hardness HBW (10/3000) at a depth of 2 mm from the steel plate surface is 360 or more and 440 or less.
  • a value 10 D ⁇ [S] (1)
  • [S] represents the S content in steel in mass%
  • D is a value represented by the following formula (2).
  • D 0.1 ⁇ [C] + 0.07 ⁇ [Si] ⁇ 0.03 ⁇ [Mn] + 0.04 ⁇ [P] ⁇ 0.06 ⁇ [S] + 0.04 ⁇ [Al] ⁇ 0.01 ⁇ [Ni] + 0.10 ⁇ [Cr] + 0.003 ⁇ [Mo] ⁇ 0.020 ⁇ [V] ⁇ 0.010 ⁇ [Nb] + 0.15 ⁇ [B]
  • [] shows each element content in steel in the mass%. The content of elements not contained in steel is calculated as 0% by mass.
  • E value 1.16 ⁇ ([C] / 10) 0.5 ⁇ (0.7 ⁇ [Si] +1) ⁇ (3.33 ⁇ [Mn] +1) ⁇ (0.35 ⁇ [Cu] +1) ⁇ ( 0.36 ⁇ [Ni] +1) ⁇ (2.16 ⁇ [Cr] +1) ⁇ (3 ⁇ [Mo] +1) ⁇ (1.75 ⁇ [V] +1) ⁇ (200 ⁇ [B] +1) / (0.1 ⁇ t) (3)
  • [] represents the content of each element in steel in mass%
  • t represents the plate thickness expressed in mm. The content of elements not contained in steel is calculated as 0% by mass.
  • the components in the steel of the high-strength steel plate are, as other elements, in mass%, Cu: more than 0% and 1.5% or less, V: more than 0% and 0.20% or less, and Ni: more than 0%.
  • One or more elements selected from the group consisting of 0% or less may be included.
  • the high-strength steel sheet of the present invention is configured as described above, even a high-strength steel sheet having a tensile strength of 1100 MPa or more is excellent in low-temperature toughness and ductility, and is also excellent in wear resistance.
  • C 0.13-0.17%
  • the upper limit of the C amount is set to 0.17% or less.
  • the upper limit with preferable C amount is 0.165% or less, More preferably, it is 0.160% or less.
  • Si 0.1 to 0.5%
  • Si has a deoxidizing action and is an element effective for improving the strength of the base material.
  • the lower limit of the Si amount is set to 0.1% or more.
  • the minimum with the preferable amount of Si is 0.20% or more, More preferably, it is 0.25% or more.
  • the upper limit of the Si amount is set to 0.5% or less.
  • a preferable upper limit of the amount of Si is 0.40% or less.
  • Mn 1.0 to 1.5% Mn is an element effective for improving the strength of the base material, and the lower limit of the amount of Mn is set to 1.0% or more in order to effectively exhibit such action.
  • a preferable lower limit of the amount of Mn is 1.10% or more.
  • the upper limit of the amount of Mn is made 1.5% or less.
  • the upper limit with the preferable amount of Mn is 1.4% or less, and a more preferable upper limit is 1.3% or less.
  • P more than 0% and 0.02% or less P is an element inevitably contained in the steel material, and when the amount of P becomes excessive, the toughness deteriorates, so the upper limit of the amount of P is made 0.02%.
  • the amount of P is preferably as small as possible, and the preferable upper limit of the amount of P is 0.015% or less, more preferably 0.010% or less. Since it is difficult to set P to zero, the lower limit is more than 0%.
  • S more than 0% and 0.0020% or less S is an element inevitably contained in the steel material, and if the amount of S is too much, a large amount of MnS is generated and the toughness deteriorates, so the upper limit of the amount of S is 0. 0020% or less.
  • the amount of S should be as small as possible, and the preferable upper limit of the amount of S is 0.0015% or less. Since it is difficult to make S zero, the lower limit is over 0%.
  • Cr 0.50 to 1.0% Cr is an element effective for improving the strength of the base material.
  • the lower limit of the Cr amount is 0.50% or more.
  • a preferable lower limit of the Cr content is 0.55% or more, and a more preferable lower limit is 0.60% or more.
  • the upper limit of the Cr content is 1.0% or less.
  • the upper limit with the preferable amount of Cr is 0.90% or less, and a more preferable upper limit is 0.85% or less.
  • Mo 0.20 to 0.6% Mo is an element effective for improving the strength and hardness of the base material.
  • the lower limit of the Mo amount is set to 0.20% or more.
  • a preferable lower limit of the Mo amount is 0.25% or more.
  • the upper limit of the Mo amount is set to 0.6% or less.
  • the upper limit with preferable Mo amount is 0.55% or less, and a more preferable upper limit is 0.50% or less.
  • Al 0.030 to 0.085% Al is an element used for deoxidation, and in order to effectively exhibit such an effect, the lower limit of the Al amount is 0.030% or more. However, if the Al amount is too large, coarse Al inclusions are formed and the toughness is deteriorated, so the upper limit of the Al amount is 0.085% or less. The upper limit with preferable Al amount is 0.080% or less.
  • B 0.0003 to 0.0030%
  • B is an element that enhances the hardenability and is effective in improving the strength of the base material and the welded portion (HAZ portion).
  • the lower limit of the B amount is set to 0.0003% or more.
  • a preferable lower limit of the amount of B is 0.0005% or more.
  • the upper limit of the amount of B is made 0.0030% or less.
  • the upper limit with the preferable amount of B is 0.0020% or less, and a more preferable upper limit is 0.0015% or less.
  • Nb 0% or more and 0.030% or less
  • Nb dissolves during slab heating, and when reheated after rolling and cooling, precipitates as fine niobium carbide to refine austenite grains and increase toughness. It is an effective element. In order to exhibit this effect sufficiently, it is preferable to contain Nb 0.005% or more, more preferably 0.010% or more. However, if the amount of Nb is too large, the precipitates are coarsened, and instead the toughness is deteriorated, so the upper limit of the amount of Nb is made 0.030% or less. The upper limit with preferable Nb amount is 0.025% or less.
  • N more than 0% and 0.0060% or less N is an element inevitably contained in the steel material. If the amount of N is too large, the toughness deteriorates due to the presence of solute N. 0060% or less.
  • the amount of N is preferably as small as possible.
  • the preferable upper limit of the N amount is 0.0055% or less, and the more preferable upper limit is 0.0050% or less. Since it is difficult to set N to zero, the lower limit is more than 0%.
  • the high-strength steel sheet of the present invention satisfies the above-mentioned components in the steel, and the balance is iron and inevitable impurities.
  • the following amount of one or more elements selected from the group consisting of Cu, V, and Ni may be further included. These elements may be used alone or in combination of two or more.
  • Cu more than 0% and 1.5% or less Cu is an element effective for improving the strength and toughness of the base material.
  • the lower limit of the Cu amount is preferably 0.05% or more, and more preferably 0.10% or more.
  • the upper limit of the amount of Cu is preferably 1.5% or less.
  • the upper limit of the amount of Cu is more preferably 1.4% or less, and still more preferably 1.0% or less.
  • V More than 0% and 0.20% or less V is an element effective for improving the strength and toughness of the base material.
  • the lower limit of the V amount is preferably 0.01% or more, and more preferably 0.02% or more.
  • the upper limit of the V amount is preferably set to 0.20% or less. More preferably, it is 0.18% or less, More preferably, it is 0.15% or less.
  • Ni more than 0% and 1.0% or less Ni is an element effective for improving the strength and toughness of the base material.
  • the lower limit of the Ni amount is preferably 0.05% or more, and more preferably 0.10% or more.
  • the upper limit of the Ni amount is preferably 1.0% or less. More preferably, it is 0.8% or less.
  • the high-strength steel sheet of the present invention does not contain Ti. This is because when Ti is added, toughness and ductility in a high strength region of 1100 MPa or more are reduced.
  • [A value represented by the following formula (1) is 0.0015 or less]
  • a value 10 D ⁇ [S] (1)
  • [S] represents the S content in steel in mass%
  • D is a value represented by the following formula (2).
  • D 0.1 ⁇ [C] + 0.07 ⁇ [Si] ⁇ 0.03 ⁇ [Mn] + 0.04 ⁇ [P] ⁇ 0.06 ⁇ [S] + 0.04 ⁇ [Al] ⁇ 0.01 ⁇ [Ni] + 0.10 ⁇ [Cr] + 0.003 ⁇ [Mo] ⁇ 0.020 ⁇ [V] ⁇ 0.010 ⁇ [Nb] + 0.15 ⁇ [B]
  • [] shows each element content in steel in the mass%. The content of elements not contained in steel is calculated as 0% by mass.
  • the process of setting the above equation (1) is as follows. First, earnest research was conducted on means for increasing the toughness and ductility of steel sheets, and it was conceived that it was particularly effective to suppress the formation of MnS. And from the viewpoint of suppressing MnS formation, the present inventors have studied from the viewpoint of ease of MnS generation for elements other than S as well as suppressing the amount of S in the steel. The degree of influence was indicated by a coefficient, and formulated according to the above formula (1).
  • the A value represented by the above formula (1) thus obtained; and toughness and ductility; and the present inventors further evaluated in the examples described later.
  • the range of the A value for achieving the desired low temperature toughness and ductility was examined.
  • the A value should be 0.0015 or less.
  • the A value is preferably 0.00140 or less, more preferably 0.00130 or less, and still more preferably 0.00120 or less.
  • the lower limit value of the A value is not particularly limited, but is about 0.00050 in consideration of the component composition specified in the present invention.
  • 10 D in the above formula (1) may be expressed as “F value”.
  • [E value represented by the following formula (3) is 0.95 or more]
  • E value 1.16 ⁇ ([C] / 10) 0.5 ⁇ (0.7 ⁇ [Si] +1) ⁇ (3.33 ⁇ [Mn] +1) ⁇ (0.35 ⁇ [Cu] +1) ⁇ ( 0.36 ⁇ [Ni] +1) ⁇ (2.16 ⁇ [Cr] +1) ⁇ (3 ⁇ [Mo] +1) ⁇ (1.75 ⁇ [V] +1) ⁇ (200 ⁇ [B] +1) / (0.1 ⁇ t) (3)
  • [] represents the content of each element in steel in mass%
  • t represents the plate thickness expressed in mm. The content of elements not contained in steel is calculated as 0% by mass.
  • Equation (3) is an equation that prescribes DI indicating hardenability in consideration of the plate thickness, and is an equation that regulates DI according to the plate thickness.
  • the present inventors have found that there is a correlation between the E value represented by the above formula (3); and in particular, strength and low temperature toughness; as evaluated in Examples described later, desired strength and low temperature The range of the E value for achieving toughness was examined. As a result, it was found that desired strength and low temperature toughness can be achieved if the E value is 0.95 or more.
  • the E value is preferably 1.00 or more, more preferably 1.05 or more.
  • the upper limit value of the E value is not particularly limited, but is about 4.0 when considering the component composition defined in the present invention.
  • the high-strength steel sheet of the present invention is further excellent in wear resistance.
  • the Brinell hardness HBW (10/3000) at a depth of 2 mm from the steel sheet surface needs to satisfy 360 or more.
  • the “position at a depth of 2 mm from the steel sheet surface” refers to a position at a depth of 2 mm from the steel sheet surface in the thickness direction.
  • the Brinell hardness is preferably 365 or more, more preferably 370 or more.
  • the Brinell hardness is too high, the ductility and the low temperature toughness are lowered, so the upper limit was made 440 or less.
  • the Brinell hardness is preferably 435 or less, more preferably 430 or less.
  • the above (10/3000) indicates that, as a measurement condition of Brinell hardness, a pressure of 3000 kgf was applied with a super high alloy sphere having a diameter of 10 mm.
  • the thick steel plate means a plate having a thickness of 6 mm or more.
  • low temperature toughness and “ductility” indicate the low temperature toughness of the base material and the ductility of the base material, respectively.
  • excellent in low-temperature toughness means that vE ⁇ 40 ⁇ 50 J is satisfied as described in Examples described later.
  • the present inventors have found that, as described above, in order to perform the bending process satisfactorily, the drawing during the tensile test, which is one index of ductility, should be 60% or more. That is, in this specification, “excellent ductility” means that RA ⁇ 60% is satisfied.
  • excellent in wear resistance means that the Brinell hardness HBW (10/3000) at a depth of 2 mm from the steel sheet surface is 360 or more and 440 or less.
  • the production method for obtaining the steel plate of the present invention is not particularly limited, and it can be produced by performing hot rolling and quenching using molten steel satisfying the composition of the present invention. What is necessary is just to perform the said hot rolling according to normal conditions (The heating temperature of 1000 degreeC or more, rolling temperature, reduction rate).
  • the quenching is preferably performed by heating the steel plate to 880 ° C. or higher in order to ensure sufficient hardenability.
  • the hot rolling was carried out under the following conditions by heating to 1000 to 1200 ° C. as follows, and hot rolled sheets having thicknesses shown in Table 2 were obtained. (Hot rolling conditions) Heating temperature: 1000-1200 ° C Finishing temperature: 800-1100 ° C Cooling method: Air cooling

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Abstract

　引張強さが１１００ＭＰａ以上と高強度であっても、母材の低温靭性と延性に優れ、更には耐摩耗性にも優れた鋼板を提供する。該鋼板は、鋼中成分が、規定の成分組成を満たし、規定の式（１）で表されるＡ値が０．００１５以下であると共に、規定の式（３）で表されるＥ値が０．９５以上であり、かつ鋼板表面から深さ２ｍｍの位置のブリネル硬さＨＢＷ（１０／３０００）が３６０以上、４４０以下である１１００ＭＰａ以上の高強度鋼板である。

Description

高強度鋼板
　本発明は高強度鋼板に関する。特には、低温靭性と延性に優れた引張強さ１１００ＭＰａ以上の高強度鋼板に関する。本発明の高強度鋼板は、建設機械、産業機械などの用途に用いられる厚鋼板として好適に用いられる。
　建設機械や産業機械などに用いられる厚鋼板は、近年の軽量化のニーズ増加に伴い、より高強度の性能が要求される。また、上記用途に用いられる厚鋼板には、寒冷地での使用を考慮して高い母材靭性、特には母材の低温靭性も要求されるが、一般に、強度と靭性は相反する傾向にあり、高強度になるにつれ靭性は低下する。強度や母材靭性等を高めた技術としては、例えば下記の特許文献１～４が挙げられる。
　特許文献１には、引張強さ１１００ＭＰａ級以上の高強度を維持しつつ、低温靭性に優れた鋼板の技術が示されている。この特許文献１では、Ａｌ、Ｎの含有量を管理し介在物を低減させることによって、高強度・高靭性化を図っている。
　特許文献２にも、引張強さ１１００ＭＰａ級の高強度を維持しつつ、低温靭性に優れた鋼板の技術が示されている。この特許文献２では、Ｃを０．２０％以上添加し、かつ圧延加熱温度を制御してγ粒を微細にすることにより、高強度・高靭性化を図っている。
　特許文献３には、引張強さ１１００ＭＰａ級の高強度を維持しつつ、溶接性に優れた鋼板の技術が記載されている。この特許文献３では、希土類元素を添加することによって上記溶接性を確保している。
　また特許文献４には、引張強さ１１００ＭＰａ級の高強度を維持しつつ、低温靭性に優れた鋼板の技術が示されている。この特許文献４では、炭素等量Ｃｅｑと焼入れ性を管理することにより、所期の目的を達成している。
特開昭６３－１６９３５９号公報 特開平９－１１８９５０号公報 特開昭５６－１４１２７号公報 特開２００５－１７９７８３号公報
　厚鋼板には、建設機械等の製作時の曲げ加工等を考慮して高い延性も、高強度や高い低温靭性と共に要求される。上記特許文献１～４には、鋼板の強度と低温靭性、溶接性等を高め得たことは記載されているが、延性については考慮されておらず、延性の向上手段も開示されていない。
　更に、建設機械や産業機械などに用いられる厚鋼板には、耐摩耗性に優れることも要求される。一般的に、厚鋼板の耐摩耗性と硬さとは相関があり、摩耗が懸念される厚鋼板では硬さを高める必要がある。
　本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、引張強さが１１００ＭＰａ以上と高強度であっても、低温靭性および延性に優れ、更には耐摩耗性にも優れた鋼板を提供することにある。以下では、上記「低温靭性」を単に「靭性」ということがある。
　上記課題を解決し得た本発明の高強度鋼板は、鋼中成分が、質量％で、
Ｃ：０．１３～０．１７％、
Ｓｉ：０．１～０．５％、
Ｍｎ：１．０～１．５％、
Ｐ：０％超０．０２％以下、
Ｓ：０％超０．００２０％以下、
Ｃｒ：０．５０～１．０％、
Ｍｏ：０．２０～０．６％、
Ａｌ：０．０３０～０．０８５％、
Ｂ：０．０００３～０．００３０％、
Ｎｂ：０％以上０．０３０％以下、および
Ｎ：０％超０．００６０％以下を満たし、
残部：鉄および不可避不純物であり、かつ、
下記式（１）で表されるＡ値が０．００１５以下であると共に、
下記式（３）で表されるＥ値が０．９５以上であり、かつ、
鋼板表面から深さ２ｍｍの位置のブリネル硬さＨＢＷ（１０／３０００）が３６０以上、４４０以下である点に特徴を有する引張強さが１１００ＭＰａ以上の高強度鋼板である。
　Ａ値＝１０D×［Ｓ］…（１）
　式（１）において、［Ｓ］は質量％での鋼中Ｓ含有量を示し、Ｄは下記式（２）で表される値である。
　Ｄ＝０．１×［Ｃ］＋０．０７×［Ｓｉ］－０．０３×［Ｍｎ］＋０．０４×［Ｐ］－０．０６×［Ｓ］＋０．０４×［Ａｌ］－０．０１×［Ｎｉ］＋０．１０×［Ｃｒ］＋０．００３×［Ｍｏ］－０．０２０×［Ｖ］－０．０１０×［Ｎｂ］＋０．１５×［Ｂ］…（２）
　式（２）において、［　］は質量％での鋼中各元素含有量を示す。また、鋼中に含まれない元素の含有量は０質量％として計算する。
　Ｅ値＝１．１６×（［Ｃ］／１０）0.5×（０．７×［Ｓｉ］＋１）×（３．３３×［Ｍｎ］＋１）×（０．３５×［Ｃｕ］＋１）×（０．３６×［Ｎｉ］＋１）×（２．１６×［Ｃｒ］＋１）×（３×［Ｍｏ］＋１）×（１．７５×［Ｖ］＋１）×（２００×［Ｂ］＋１）／（０．１×ｔ）…（３）
　式（３）において、［　］は質量％での鋼中各元素含有量を示し、ｔはｍｍで表される板厚を示す。また、鋼中に含まれない元素の含有量は０質量％として計算する。
　前記高強度鋼板の鋼中成分は、更に他の元素として、質量％で、Ｃｕ：０％超１．５％以下、Ｖ：０％超０．２０％以下、およびＮｉ：０％超１．０％以下よりなる群から選択される１種以上の元素を含んでいてもよい。
　本発明の高強度鋼板は上記のように構成されているため、引張強さが１１００ＭＰａ以上の高強度鋼板であっても、低温靭性および延性に優れ、更には耐摩耗性にも優れている。
　本発明者らは、建設機械等の製作時に必要な良好な曲げ加工性を確保するには、延性の一つの指標となる引張試験時の絞り（Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ａｒｅａ、ＲＡ）を６０％以上とすればよいことをまず見出し、このＲＡ≧６０％を、高強度および優れた低温靭性と共に達成できる鋼板を得るべく鋭意研究を重ねた。その結果、鋼中成分の各含有量を適切に制御すると共に、後述するＡ値とＥ値が共に規定の範囲を満たすようにすれば、鋼中成分の各含有量のみを規定する場合よりも低温靭性と延性を更に高め得ること、言い換えれば、所望の特性を得るには、鋼中各成分と共に、下記のＡ値とＥ値も併せて適切に制御する必要があることを見出し、本発明に想到した。以下、本発明について、本発明の鋼中成分から説明する。
　Ｃ：０．１３～０．１７％
　Ｃは、母材（鋼板）の強度および硬さを確保するために必要不可欠な元素である。このような作用を有効に発揮させるため、Ｃ量の下限を０．１３％以上とする。Ｃ量は好ましくは０．１３５％以上である。但し、Ｃ量が過剰になると母材のブリネル硬さＨＢＷが４４０を超えるため、Ｃ量の上限を０．１７％以下とする。Ｃ量の好ましい上限は０．１６５％以下、より好ましくは０．１６０％以下である。
　Ｓｉ：０．１～０．５％
　Ｓｉは脱酸作用を有すると共に、母材の強度向上に有効な元素である。このような作用を有効に発揮させるため、Ｓｉ量の下限を０．１％以上とする。Ｓｉ量の好ましい下限は０．２０％以上であり、より好ましくは０．２５％以上である。しかし、Ｓｉ量が過剰になると溶接性が劣化するため、Ｓｉ量の上限を０．５％以下とする。Ｓｉ量の好ましい上限は０．４０％以下である。
　Ｍｎ：１．０～１．５％
　Ｍｎは、母材の強度向上に有効な元素であり、このような作用を有効に発揮させるため、Ｍｎ量の下限を１．０％以上とする。Ｍｎ量の好ましい下限は１．１０％以上である。しかし、Ｍｎ量が過剰になると溶接性が劣化するため、Ｍｎ量の上限を１．５％以下とする。Ｍｎ量の好ましい上限は１．４％以下であり、より好ましい上限は１．３％以下である。
　Ｐ：０％超０．０２％以下
　Ｐは、鋼材中に不可避的に含まれる元素であり、Ｐ量が過剰になると靭性が劣化するため、Ｐ量の上限を０．０２％とする。Ｐ量は出来るだけ少ない方が良く、Ｐ量の好ましい上限は０．０１５％以下であり、より好ましくは０．０１０％以下である。尚、Ｐをゼロとすることは困難であるため下限は０％超である。
　Ｓ：０％超０．００２０％以下
　Ｓは、鋼材中に不可避的に含まれる元素であり、Ｓ量が多すぎるとＭｎＳを多量に生成し、靭性が劣化するため、Ｓ量の上限を０．００２０％以下とする。Ｓ量は出来るだけ少ない方が良く、Ｓ量の好ましい上限は０．００１５％以下である。尚、Ｓをゼロとすることは困難であるため下限は０％超である。
　Ｃｒ：０．５０～１．０％
　Ｃｒは、母材の強度向上に有効な元素であり、このような作用を有効に発揮させるため、Ｃｒ量の下限を０．５０％以上とする。Ｃｒ量の好ましい下限は０．５５％以上であり、より好ましい下限は０．６０％以上である。一方、Ｃｒ量が多すぎると溶接性が劣化するため、Ｃｒ量の上限を１．０％以下とする。Ｃｒ量の好ましい上限は０．９０％以下であり、より好ましい上限は０．８５％以下である。
　Ｍｏ：０．２０～０．６％
　Ｍｏは、母材の強度および硬さの向上に有効な元素である。このような作用を有効に発揮させるため、Ｍｏ量の下限を０．２０％以上とする。Ｍｏ量の好ましい下限は０．２５％以上である。しかし、Ｍｏ量が多すぎると溶接性が劣化するため、Ｍｏ量の上限を０．６％以下とする。Ｍｏ量の好ましい上限は０．５５％以下であり、より好ましい上限は０．５０％以下である。
　Ａｌ：０．０３０～０．０８５％
　Ａｌは脱酸に用いられる元素であり、このような作用を有効に発揮させるため、Ａｌ量の下限を０．０３０％以上とする。しかし、Ａｌ量が多すぎると、粗大なＡｌ系介在物を形成し、靭性を劣化させるため、Ａｌ量の上限を０．０８５％以下とする。Ａｌ量の好ましい上限は０．０８０％以下である。
　Ｂ：０．０００３～０．００３０％
　Ｂは焼入れ性を高め、母材および溶接部（ＨＡＺ部）の強度向上に有効な元素である。このような作用を有効に発揮させるため、Ｂ量の下限を０．０００３％以上とする。Ｂ量の好ましい下限は０．０００５％以上である。しかし、Ｂ量が過剰になると炭硼化物が析出し靭性を劣化させるため、Ｂ量の上限を０．００３０％以下とする。Ｂ量の好ましい上限は０．００２０％以下であり、より好ましい上限は０．００１５％以下である。
　Ｎｂ：０％以上０．０３０％以下
　Ｎｂは、スラブ加熱時に固溶し、圧延冷却後再加熱した際に、微細なニオブ炭化物として析出することによりオーステナイト粒を微細化させ、靭性を高めるのに有効な元素である。該効果を十分発揮させるには、Ｎｂを０．００５％以上含有させることが好ましく、より好ましくは０．０１０％以上である。しかし、Ｎｂ量が多すぎると、析出物が粗大化し、かえって靭性を劣化させるため、Ｎｂ量の上限を０．０３０％以下とする。Ｎｂ量の好ましい上限は０．０２５％以下である。
　Ｎ：０％超０．００６０％以下
　Ｎは、鋼材中に不可避的に含まれる元素であり、Ｎ量が多すぎると固溶Ｎの存在により靭性が劣化するため、Ｎ量の上限を０．００６０％以下とする。Ｎ量は出来るだけ少ない方が良く、Ｎ量の好ましい上限は０．００５５％以下、より好ましい上限は０．００５０％以下である。尚、Ｎをゼロとすることは困難であるため下限は０％超である。
　本発明の高強度鋼板は、上記鋼中成分を満足し、残部：鉄および不可避不純物である。母材の強度と靭性をより高めるため、更に下記量の、Ｃｕ、Ｖ、およびＮｉよりなる群から選択される１種以上の元素を含んでいてもよい。これらの元素は、単独で用いてもよいし２種以上を併用してもよい。
　Ｃｕ：０％超１．５％以下
　Ｃｕは、母材の強度と靭性の向上に有効な元素である。このような作用を有効に発揮させるには、Ｃｕ量の下限を０．０５％以上とすることが好ましく、０．１０％以上とすることがより好ましい。しかし、Ｃｕ量が過剰になると溶接性が劣化するため、Ｃｕ量の上限は１．５％以下とすることが好ましい。Ｃｕ量の上限は、より好ましくは１．４％以下であり、更に好ましくは１．０％以下である。
　Ｖ：０％超０．２０％以下
　Ｖは、母材の強度と靭性の向上に有効な元素である。このような作用を有効に発揮させるため、Ｖ量の下限を０．０１％以上とすることが好ましく、０．０２％以上とすることがより好ましい。しかし、Ｖ量が過剰になると溶接性が劣化するため、Ｖ量の上限を０．２０％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．１８％以下、更に好ましくは０．１５％以下である。
　Ｎｉ：０％超１．０％以下
　Ｎｉは、母材の強度と靭性の向上に有効な元素である。このような作用を有効に発揮させるため、Ｎｉ量の下限は０．０５％以上とすることが好ましく、０．１０％以上とすることがより好ましい。しかし、Ｎｉ量が過剰になると溶接性が劣化するため、Ｎｉ量の上限を１．０％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．８％以下である。
　なお、本発明の高強度鋼板はＴｉを含まない。Ｔｉを添加すると、１１００ＭＰａ以上の高強度域における靭性および延性が低下するためである。
　［下記式（１）で表されるＡ値が０．００１５以下］
　Ａ値＝１０D×［Ｓ］…（１）
　式（１）において、［Ｓ］は質量％での鋼中Ｓ含有量を示し、Ｄは下記式（２）で表される値である。
　Ｄ＝０．１×［Ｃ］＋０．０７×［Ｓｉ］－０．０３×［Ｍｎ］＋０．０４×［Ｐ］－０．０６×［Ｓ］＋０．０４×［Ａｌ］－０．０１×［Ｎｉ］＋０．１０×［Ｃｒ］＋０．００３×［Ｍｏ］－０．０２０×［Ｖ］－０．０１０×［Ｎｂ］＋０．１５×［Ｂ］…（２）
　式（２）において、［　］は質量％での鋼中各元素含有量を示す。また、鋼中に含まれない元素の含有量は０質量％として計算する。
　上記式（１）を設定した経緯は次の通りである。まず、鋼板の靭性や延性を高めるための手段について鋭意研究を行ったところ、特にＭｎＳの生成を抑制することが有効であることに想到した。そして、ＭｎＳ生成を抑制する観点から、鋼中Ｓ量の抑制と共に、Ｓ以外の元素についてもＭｎＳ生成し易さの観点から検討を行い、本発明者らは、各元素がＭｎＳ生成に影響を及ぼす程度を係数で示し、上記式（１）の通り定式化した。
　この様にして得られた上記式（１）で表されるＡ値と；靭性および延性と；の間には相関があることも見出し、そして本発明者らは更に、後述する実施例で評価の通り、所望の低温靭性や延性を達成するためのＡ値の範囲について検討した。その結果、該Ａ値を０．００１５以下とすればよいことを見出した。上記Ａ値は、好ましくは０．００１４０以下であり、より好ましくは０．００１３０以下、更に好ましくは０．００１２０以下である。Ａ値の下限値は特に限定されないが、本発明で規定の成分組成を考慮すれば、おおよそ０．０００５０程度となる。尚、以下では、上記式（１）における１０Dを「Ｆ値」と表現することがある。
　［下記式（３）で表されるＥ値が０．９５以上］
　Ｅ値＝１．１６×（［Ｃ］／１０）0.5×（０．７×［Ｓｉ］＋１）×（３．３３×［Ｍｎ］＋１）×（０．３５×［Ｃｕ］＋１）×（０．３６×［Ｎｉ］＋１）×（２．１６×［Ｃｒ］＋１）×（３×［Ｍｏ］＋１）×（１．７５×［Ｖ］＋１）×（２００×［Ｂ］＋１）／（０．１×ｔ）…（３）
　式（３）において、［　］は質量％での鋼中各元素含有量を示し、ｔはｍｍで表される板厚を示す。また、鋼中に含まれない元素の含有量は０質量％として計算する。
　式（３）は、焼入性を示すＤＩを、板厚を考慮して規定した式であり、板厚に応じてＤＩを制御すべく規定した式である。本発明者らは、上記式（３）で表されるＥ値と；特に強度および低温靭性と；の間に相関があることを見出し、後述する実施例で評価の通り、所望の強度や低温靭性を達成するためのＥ値の範囲について検討した。その結果、上記Ｅ値を０．９５以上とすれば所望の強度や低温靭性を達成できることを見出した。上記Ｅ値は、好ましくは１．００以上、より好ましくは１．０５以上である。尚、Ｅ値の上限値は特に限定されないが、本発明で規定の成分組成を考慮すれば、おおよそ４．０程度となる。
　本発明の高強度鋼板は、更に耐摩耗性に優れるものであるが、そのためには、鋼板表面から深さ２ｍｍの位置のブリネル硬さＨＢＷ（１０／３０００）が３６０以上を満たす必要がある。前記「鋼板表面から深さ２ｍｍの位置」とは、鋼板表面から板厚方向に深さ２ｍｍの位置をいう。上記ブリネル硬さは、好ましくは３６５以上、より好ましくは３７０以上である。一方、上記ブリネル硬さが高すぎると、延性及び低温靭性の低下を引き起こすため、上限を４４０以下とした。上記ブリネル硬さは、好ましくは４３５以下、より好ましくは４３０以下である。尚、上記（１０／３０００）とは、ブリネル硬さの測定条件として、直径１０ｍｍの超高合金球で３０００ｋｇｆの圧力を加えたことを示す。
　以上、本発明を特徴付ける鋼中成分、Ａ値、Ｅ値、およびブリネル硬さについて説明した。尚、本明細書において厚鋼板とは、板厚が６ｍｍ以上のものを意味する。
　本明細書において「低温靭性」、「延性」はそれぞれ、母材の低温靭性、母材の延性を示す。本明細書において「低温靭性に優れた」とは、後記する実施例に記載の通りｖＥ-40≧５０Ｊを満足することを意味する。また曲げ加工を良好に行うには、上述の通り、延性の一つの指標となる引張試験時の絞りを６０％以上とすればよいことを本発明者らは見出した。つまり本明細書において「延性に優れた」とはＲＡ≧６０％を満足することを意味する。また「耐摩耗性に優れた」とは、鋼板表面から深さ２ｍｍの位置のブリネル硬さＨＢＷ（１０／３０００）が、３６０以上、４４０以下であることを意味する。
　本発明の鋼板を得るための製造方法は特に限定されず、本発明の成分組成を満足する溶鋼を用い、熱間圧延、焼入れを行うことによって製造することができる。前記熱間圧延は、通常の条件（１０００℃以上の加熱温度、圧延温度、圧下率）に従って行えばよい。前記焼入れは、十分な焼入れ性を確保するために、鋼板を８８０℃以上に加熱して行うことが好ましい。
　本願は、２０１４年９月１１日に出願された日本国特許出願第２０１４－１８５０８４号に基づく優先権の利益を主張するものである。２０１４年９月１１日に出願された日本国特許出願第２０１４－１８５０８４号の明細書の全内容が、本願の参考のため援用される。
　以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例によって制限されず、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
　表１の成分組成の鋼材を用い、熱間圧延、焼入れを行って、表２に示す板厚の厚鋼板を製造した。前記表１の「－」は元素を添加していないことを意味する。表２におけるＦ値は、規定の式（１）における１０Dの値である。
　前記熱間圧延は、下記の通り１０００～１２００℃に加熱して下記条件で行い、表２に示す厚さの熱間圧延板を得た。
　（熱間圧延の条件）
　　加熱温度　：１０００～１２００℃
　　仕上げ温度：８００～１１００℃
　　冷却方法　：空冷
　次に、Ａｃ３点以上に加熱した後、焼入れ（Ｑ）して厚鋼板（Ｑ鋼板）を製造した。
　このようにして得られた各鋼板について、以下の特性を評価した。
　（１）引張強さと延性
　上記のようにして得られた各鋼板から、ＪＩＳ Ｚ ２２０１に規定の４号試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ ２２０１に規定の方法で引張試験を行い、引張強さ及び破断時の絞りを測定した。表２において引張強さを「ＴＳ」、絞りを「ＲＡ」と示す。本実施例では、ＴＳが１１００ＭＰａ以上のものを高強度に優れる（合格）とし、ＲＡが６０％以上のものを母材の延性に優れる（合格）と評価した。
　（２）低温靭性
　上記のようにして得られた各鋼板の板厚ｔ／４位置から、ＪＩＳ Ｚ ２２４２に規定の２ｍｍＶノッチ試験片をＬ方向にて３本採取した。そして、該試験片を用いてＪＩＳ Ｚ ２２４２に規定の方法でシャルピー衝撃試験を行い、－４０℃での吸収エネルギーを測定した。表２において－４０℃での吸収エネルギーを「ｖＥ-40」と示す。そして本実施例では、上記３本のｖＥ-40の平均値が５０Ｊ以上のものを母材の低温靭性に優れる（合格）と評価した。
　（３）ブリネル硬さ
　上記のようにして得られた各鋼板の、表面から板厚方向に深さ２ｍｍの位置のブリネル硬さを測定した。詳細には、鋼板表面を削り、鋼板表面から深さ２ｍｍであって鋼板表面に平行な面を測定面とした。そして、ＪＩＳ Ｚ ２２４３に準拠し、直径１０ｍｍの超高合金球で３０００ｋｇｆの圧力を加えて測定した。測定は３回行い、その平均値を算出した。本実施例では、このようにして得られたブリネル硬さ（平均値）が、３６０以上、４４０以下のものを耐摩耗性に優れる（合格）と評価した。
　これらの結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表１および表２の実験Ｎｏ．１～１０は、本発明で規定の成分組成、Ａ値およびＥ値を満たしているため、ＴＳ≧１１００ＭＰａの高強度であるにもかかわらず、低温靭性および延性の両方に優れていた。更にブリネル硬さも適切に制御されているため、耐摩耗性にも優れていた。
　これに対し、下記例は以下の不具合を抱えている。
　実験Ｎｏ．１１は、Ｃｒ量が不足してＥ値も低いため、強度が不足し、かつ低温靭性が低下した。
　実験Ｎｏ．１２は、Ｃ量が過剰であり、かつＣｒ量が不足してＥ値も低いため、ブリネル硬さが上限を上回り、延性と低温靭性が低下した。尚、この実験Ｎｏ．１２はＥ値が低いが、Ｃ量が過剰であるため、引張強さは１１００ＭＰａ以上になったと思われる。
　実験Ｎｏ．１３～１５は、Ｃｒ量が不足しかつＥ値が低いため、強度不足であると共に低温靭性も低下した。尚、実験Ｎｏ．１５は、Ｂ量が過剰であるため、低温靭性がかなり劣る結果となった。
　実験Ｎｏ．１６および２４は、Ｓ量が過剰でありかつＡ値も上限を超えているため、延性と低温靭性が低下した。
　実験Ｎｏ．１７は、Ｓ量およびＮｂ量が過剰であり、Ａ値も上限を超えているため、延性と低温靭性が低下した。
　実験Ｎｏ．１８～２０は、鋼中各元素含有量とＥ値は規定範囲内にあるが、Ａ値が上限を超えているため、延性と低温靭性が低下した。
　実験Ｎｏ．２１は、Ｎｂ量およびＮ量が過剰であり、Ａ値が上限を超えているため、延性と低温靭性が低下した。
　実験Ｎｏ．２２と２３は、鋼中各元素含有量とＥ値は規定範囲内にあるが、Ａ値が上限を超えているため、延性と低温靭性が低下した。
　実験Ｎｏ．２５は、鋼中各元素含有量とＡ値は規定範囲内にあるが、Ｅ値が下限値を下回っているため、強度と低温靭性に劣る結果となった。
 

Claims (2)

  1. 　鋼中成分が、質量％で、
    Ｃ：０．１３～０．１７％、
    Ｓｉ：０．１～０．５％、
    Ｍｎ：１．０～１．５％、
    Ｐ：０％超０．０２％以下、
    Ｓ：０％超０．００２０％以下、
    Ｃｒ：０．５０～１．０％、
    Ｍｏ：０．２０～０．６％、
    Ａｌ：０．０３０～０．０８５％、
    Ｂ：０．０００３～０．００３０％、
    Ｎｂ：０％以上０．０３０％以下、および
    Ｎ：０％超０．００６０％以下を満たし、
    残部：鉄および不可避不純物であり、かつ、
    下記式（１）で表されるＡ値が０．００１５以下であると共に、
    下記式（３）で表されるＥ値が０．９５以上であり、かつ、
    鋼板表面から深さ２ｍｍの位置のブリネル硬さＨＢＷ（１０／３０００）が３６０以上、４４０以下であることを特徴とする引張強さが１１００ＭＰａ以上の高強度鋼板。
    　Ａ値＝１０D×［Ｓ］…（１）
    　式（１）において、［Ｓ］は質量％での鋼中Ｓ含有量を示し、Ｄは下記式（２）で表される値である。
    　Ｄ＝０．１×［Ｃ］＋０．０７×［Ｓｉ］－０．０３×［Ｍｎ］＋０．０４×［Ｐ］－０．０６×［Ｓ］＋０．０４×［Ａｌ］－０．０１×［Ｎｉ］＋０．１０×［Ｃｒ］＋０．００３×［Ｍｏ］－０．０２０×［Ｖ］－０．０１０×［Ｎｂ］＋０．１５×［Ｂ］…（２）
    　式（２）において、［　］は質量％での鋼中各元素含有量を示す。また、鋼中に含まれない元素の含有量は０質量％として計算する。
    　Ｅ値＝１．１６×（［Ｃ］／１０）0.5×（０．７×［Ｓｉ］＋１）×（３．３３×［Ｍｎ］＋１）×（０．３５×［Ｃｕ］＋１）×（０．３６×［Ｎｉ］＋１）×（２．１６×［Ｃｒ］＋１）×（３×［Ｍｏ］＋１）×（１．７５×［Ｖ］＋１）×（２００×［Ｂ］＋１）／（０．１×ｔ）…（３）
    　式（３）において、［　］は質量％での鋼中各元素含有量を示し、ｔはｍｍで表される板厚を示す。また、鋼中に含まれない元素の含有量は０質量％として計算する。
  2. 　前記鋼中成分は、更に他の元素として、質量％で、
    Ｃｕ：０％超１．５％以下、
    Ｖ：０％超０．２０％以下、および
    Ｎｉ：０％超１．０％以下
    よりなる群から選択される１種以上の元素を含む請求項１に記載の高強度鋼板。
     
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