本發(fā)明涉及適合用于建筑、橋梁、造船、海洋結(jié)構(gòu)物、施工機(jī)械、罐和壓力水管等鋼鐵結(jié)構(gòu)物的、強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、韌性優(yōu)良并且板厚方向的材質(zhì)均勻性也優(yōu)良的厚鋼板及其制造方法。

特別是，本發(fā)明涉及板厚為100mm以上的厚壁高韌性高張力鋼板，其板厚中心部的屈服強(qiáng)度為500mpa以上，板厚中心部的板厚方向拉伸所引起的斷面收縮率值為40％以上，板厚中心部的-60℃下的低溫韌性為70j以上。

在本發(fā)明中，材質(zhì)均勻性優(yōu)良是指板厚方向上的硬度差小。

背景技術(shù)：

在建筑、橋梁、造船、海洋結(jié)構(gòu)物、施工機(jī)械、罐和壓力水管等各領(lǐng)域中使用鋼材的情況下，與這些鋼鐵結(jié)構(gòu)物的形狀對(duì)應(yīng)地通過(guò)焊接來(lái)精加工成期望的形狀。近年來(lái)，鋼鐵結(jié)構(gòu)物的大型化顯著發(fā)展，所使用的鋼材的高強(qiáng)度化、厚壁化顯著發(fā)展。

板厚為100mm以上的厚壁的鋼板通常通過(guò)將利用鑄錠法制造的大型鋼錠進(jìn)行開坯軋制并對(duì)得到的開坯板坯進(jìn)行熱軋來(lái)制造。但是，由于該鑄錠-開坯工藝必須切掉冒口部的濃偏析部、鋼錠底部的負(fù)偏析部，因此，存在成品率沒(méi)有提高而制造成本升高、工期變長(zhǎng)的課題。

另一方面，在利用以連鑄板坯作為原材的工藝進(jìn)行板厚為100mm以上的厚壁鋼板的制造的情況下，雖然沒(méi)有如上所述的擔(dān)憂，但由于連鑄板坯的厚度比利用鑄錠法制造的板坯的厚度小，因此，存在到產(chǎn)品厚度為止的壓下量小的問(wèn)題。另外，近年來(lái)，存在通常要求鋼材的高強(qiáng)度化、厚壁化的傾向，為了確保必要的特性而添加的合金元素量增加，其結(jié)果是，產(chǎn)生了起因于中心偏析的中心疏松的發(fā)生、因大型化導(dǎo)致的內(nèi)部質(zhì)量的劣化等作為新問(wèn)題。

為了解決這些問(wèn)題，在由連鑄板坯制造極厚鋼板的過(guò)程中，以將中心疏松壓實(shí)而改善鋼板內(nèi)的中心偏析部的特性作為目的，提出了以下技術(shù)。

例如，在非專利文獻(xiàn)1中記載了通過(guò)增大連鑄板坯的熱軋時(shí)的軋制形狀比而將中心疏松壓實(shí)的技術(shù)。

另外，在專利文獻(xiàn)1和2中記載了如下技術(shù)：在制造連鑄板坯時(shí)，通過(guò)在連鑄機(jī)中使用輥或平砧進(jìn)行加工，從而將連鑄板坯的中心疏松壓實(shí)。

在專利文獻(xiàn)3中記載了如下技術(shù)：在由連鑄板坯制造累積壓下率為70％以下的厚壁鋼板時(shí)，通過(guò)在熱軋前進(jìn)行鍛造加工來(lái)實(shí)現(xiàn)中心疏松的壓實(shí)。

在專利文獻(xiàn)4中記載了如下技術(shù)：在利用總壓下率為35～67％的鍛造和厚板軋制由連鑄板坯制造極厚鋼板時(shí)，在鍛造前將原材的板厚中心部在1200℃以上的溫度保持20小時(shí)以上，將鍛造的壓下率設(shè)定為16％以上，從而使中心疏松消失，而且減少中心偏析帶而實(shí)現(xiàn)耐回火脆化特性的改善。

在專利文獻(xiàn)5中記載了如下技術(shù)：對(duì)連鑄板坯實(shí)施橫鍛后進(jìn)行熱軋，由此改善中心疏松和中心偏析。

在專利文獻(xiàn)6中記載了一種拉伸強(qiáng)度為588mpa以上的厚鋼板的制造方法，其中，將連鑄板坯在1200℃以上的溫度保持20小時(shí)以上，將鍛造的壓下率設(shè)定為17％以上，將厚板軋制在包括鍛造在內(nèi)的總壓下率為23～50％的范圍內(nèi)進(jìn)行，進(jìn)一步在厚板軋制后進(jìn)行兩次淬火處理，由此使中心疏松消失，而且減少了中心偏析帶。

在專利文獻(xiàn)7中記載了一種厚鋼板的制造方法，其中，將具有特定成分的連鑄板坯再加熱至1100～1350℃后，實(shí)施將1000℃以上的應(yīng)變速度設(shè)定為0.05～3/秒、將累積壓下量設(shè)定為15％以上的熱加工，由此使焊接性和板厚方向的延展性優(yōu)良。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開昭55-114404號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開昭61-273201號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本專利第3333619號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)4：日本特開2002-194431號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)5：日本特開2000-263103號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)6：日本特開2006-111918號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)7：日本特開2010-106298號(hào)公報(bào)

非專利文獻(xiàn)

非專利文獻(xiàn)1：鐵與鋼(鉄と鋼)，66(1980)，201-210頁(yè)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的問(wèn)題

然而，在非專利文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)中，為了得到內(nèi)部質(zhì)量良好的鋼板，需要反復(fù)進(jìn)行軋制形狀比高的軋制，但成為超出軋制機(jī)的設(shè)備規(guī)格的上限的范圍，存在制造上的課題。另外，如果利用通常的方法進(jìn)行軋制，則板厚中心部的加工變得不充分，殘留有中心疏松，有可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)內(nèi)部質(zhì)量的改善。

另外，在專利文獻(xiàn)1和2所記載的技術(shù)中，為了制造板厚為100mm以上的厚鋼板，需要使連鑄設(shè)備大型化，存在需要大規(guī)模的設(shè)備投資的課題。

此外，在專利文獻(xiàn)3～7所記載的技術(shù)中，雖然對(duì)中心疏松的減少、中心偏析帶的改善有效，但在將這些技術(shù)應(yīng)用于屈服強(qiáng)度為500mpa以上、合金添加量多、板厚為100mm以上的厚壁鋼板的制造的情況下，存在如下問(wèn)題。即，伴隨材料的高強(qiáng)度化和厚壁化，在權(quán)衡關(guān)系中韌性劣化，因此，利用現(xiàn)有的軋制方法、鍛造方法難以確保-60℃下的板厚中心部的韌性。

本發(fā)明有利地解決上述各問(wèn)題，其目的在于提供即使對(duì)于需要增加合金元素的添加量的厚壁的高強(qiáng)度鋼板而言板厚中心部的強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和韌性也優(yōu)良的厚壁高張力鋼板，并且提供其有利的制造方法。

用于解決問(wèn)題的方法

本發(fā)明人為了解決上述課題，特別以板厚100mm以上的厚壁鋼板為對(duì)象，關(guān)于板厚中心部的強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、韌性，針對(duì)鋼板內(nèi)部的顯微組織控制因素進(jìn)行了深入研究，得出如下見解。

(a)在與鋼板表面相比冷卻速度顯著慢的板厚中心部，為了得到良好的強(qiáng)度和韌性，重要的是適當(dāng)選擇鋼組成從而即使在慢的冷卻速度下也使顯微組織為馬氏體和/或貝氏體組織。

(b)為了在延展性容易因高強(qiáng)度化而降低、而且對(duì)延展性的缺陷的敏感性提高的厚鋼板的板厚中心部確保良好的延展性，重要的是管理熱鍛時(shí)的模具的形狀和總壓下量以及此時(shí)的應(yīng)變速度，將中心疏松壓實(shí)而使其無(wú)害化。

本發(fā)明是基于上述見解進(jìn)一步加以研究而完成的，本發(fā)明的主旨構(gòu)成如下所述。

1.一種板厚為100mm以上的材質(zhì)均勻性優(yōu)良的厚壁高韌性高張力鋼板，以質(zhì)量％計(jì)含有c：0.08～0.20％、si：0.40％以下、mn：0.5～5.0％、p：0.015％以下、s：0.0050％以下、ni：5.0％以下、ti：0.005～0.020％、al：0.080％以下、n：0.0070％以下和b：0.0030％以下，進(jìn)一步含有選自cu：0.50％以下、cr：3.0％以下、mo：1.50％以下、v：0.200％以下和nb：0.100％以下中的一種或兩種以上，下述(1)式所表示的關(guān)系式ceq^iiw滿足0.55～0.80，且余量由fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，所述鋼板中，板厚中心部的屈服強(qiáng)度為500mpa以上，板厚中心部的板厚方向拉伸所引起的斷面收縮率值為40％以上，板厚中心部的-60℃下的低溫韌性為70j以上。

ceq^iiw＝c+mn/6+(cu+ni)/15+(cr+mo+v)/5…(1)

上式中，各元素符號(hào)為鋼中的含量(質(zhì)量％)，不含有時(shí)以0進(jìn)行計(jì)算。

2.如上述1所述的材質(zhì)均勻性優(yōu)良的厚壁高韌性高張力鋼板，其中，進(jìn)一步以質(zhì)量％計(jì)含有選自mg：0.0005～0.0100％、ta：0.01～0.20％、zr：0.005～0.1％、y：0.001～0.01％、ca：0.0005～0.0050％和rem：0.0005～0.0200％中的一種或兩種以上。

3.如上述1或2所述的材質(zhì)均勻性優(yōu)良的厚壁高韌性高張力鋼板，其中，關(guān)于板厚方向的硬度分布，板厚表面的平均硬度(hvs)與板厚中心部的平均硬度(hvc)之差δhv(＝hvs-hvc)為30以下。

4.一種材質(zhì)均勻性優(yōu)良的厚壁高韌性高張力鋼板的制造方法，其是制造上述1～3中任一項(xiàng)所述的厚壁高韌性高張力鋼板的方法，其中，

將形成上述1或2所述的成分組成的連鑄板坯加熱至1200～1350℃后，使用對(duì)置的模具的短邊不同、且將短邊較短者的短邊長(zhǎng)度設(shè)為1時(shí)短邊較長(zhǎng)者的短邊長(zhǎng)度為1.1～3.0的模具，在溫度為1000℃以上、應(yīng)變速度為3/秒以下、累積壓下量為15％以上的條件下進(jìn)行熱鍛后，放冷而制成鋼原材，將該鋼原材再次加熱至ac3點(diǎn)～1250℃后，進(jìn)行對(duì)每一道次的壓下率為4％以上的道次至少進(jìn)行兩次的熱軋后，放冷而制成厚壁鋼板，接著，將該厚壁鋼板再次加熱至ac3點(diǎn)～1050℃后，驟冷至350℃以下，然后在550～700℃下進(jìn)行回火。

5.如上述4所述的材質(zhì)均勻性優(yōu)良的厚壁高韌性高張力鋼板的制造方法，其中，在上述厚壁高韌性高張力鋼板的制造時(shí)，將從加工前的上述連鑄板坯起至熱軋后的上述厚壁鋼板為止的壓下比設(shè)定為3以下。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，可以得到母材的強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和韌性優(yōu)良并且材質(zhì)均勻性優(yōu)良的板厚為100mm以上的厚鋼板，大大地有助于鋼鐵結(jié)構(gòu)物的大型化、鋼鐵結(jié)構(gòu)物的安全性的提高、成品率的提高、制造工期的短縮，因此在產(chǎn)業(yè)上極其有用。特別是即使在以往無(wú)法得到充分的板厚中心部的特性的、從加工前的板坯開始的壓下比為3以下的情況下，也能夠得到良好的特性而不采用連鑄設(shè)備的大型化等對(duì)策。

附圖說(shuō)明

圖1是示出按照本發(fā)明的使用了不對(duì)稱模具的板坯的鍛造要領(lǐng)的圖。

圖2是對(duì)使用上下對(duì)稱的現(xiàn)有模具和上下不對(duì)稱的按照本發(fā)明的模具的情況下的、原材(鋼板)中的等效塑性應(yīng)變進(jìn)行比較來(lái)表示的圖。

具體實(shí)施方式

以下，對(duì)本發(fā)明具體地進(jìn)行說(shuō)明。

首先，對(duì)本發(fā)明中的鋼板成分的適當(dāng)范圍進(jìn)行說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，鋼板成分中的各元素的含量的％表示均為質(zhì)量％。

c：0.08～0.20％

c是用于廉價(jià)地得到結(jié)構(gòu)用鋼所要求的強(qiáng)度的有用元素，為了得到該效果，需要添加至少0.08％。另一方面，含有超過(guò)0.20％時(shí)，使得母材和焊接部的韌性顯著劣化，因此，上限設(shè)定為0.20％。更優(yōu)選的c量為0.08～0.14％的范圍。

si：0.40％以下

si是為了脫氧而添加的，添加超過(guò)0.40％時(shí)，母材和焊接熱影響區(qū)的韌性顯著降低，因此，si量設(shè)定為0.40％以下。更優(yōu)選的si量為0.05～0.30％的范圍，進(jìn)一步優(yōu)選的si量為0.1～0.30％的范圍。

mn：0.5～5.0％

mn是從確保母材強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)而添加的，低于0.5％的添加時(shí)，其效果不充分，另一方面，添加超過(guò)5.0％的mn時(shí)，不僅母材的韌性劣化，而且會(huì)助長(zhǎng)中心偏析，使得板坯的疏松形狀變大，因此，上限設(shè)定為5.0％。更優(yōu)選的mn量為0.6～2.0％的范圍，進(jìn)一步優(yōu)選的mn量為0.6～1.6％的范圍。

p：0.015％以下

p超過(guò)0.015％而含有時(shí)，使得母材和焊接熱影響區(qū)的韌性顯著降低，因此，限制為0.015％以下。需要說(shuō)明的是，p量的下限值沒(méi)有特別限定，可以為0％。

s：0.0050％以下

s超過(guò)0.0050％而含有時(shí)，使得母材和焊接熱影響區(qū)的韌性顯著降低，因此，限制為0.0050％以下。需要說(shuō)明的是，s量的下限值沒(méi)有特別限定，可以為0％。

ni：5.0％以下

ni是使鋼的強(qiáng)度和焊接熱影響區(qū)的韌性提高的有益元素，但添加超過(guò)5.0％時(shí)，經(jīng)濟(jì)性顯著降低，因此，ni量的上限設(shè)定為5.0％。更優(yōu)選的ni量為0.5～4.0％的范圍。

ti：0.005～0.020％

ti在加熱時(shí)生成tin，有效地抑制奧氏體的粗大化，提高母材和焊接熱影響區(qū)的韌性，因此，含有0.005％以上。但是，添加超過(guò)0.020％的ti時(shí)，ti氮化物粗大化，使得母材的韌性降低，因此，ti量設(shè)定為0.005～0.020％的范圍。更優(yōu)選的ti量為0.008～0.015％的范圍。

al：0.080％以下

al是為了使鋼水充分脫氧而添加的，但添加超過(guò)0.080％時(shí)，固溶于母材中的al量增多，使得母材韌性降低，因此，al量設(shè)定為0.080％以下。更優(yōu)選的al量為0.030～0.080％的范圍，進(jìn)一步優(yōu)選的al量為0.030～0.060％的范圍。

n：0.0070％以下

n具有通過(guò)與ti等形成氮化物而使組織微細(xì)化、使得母材和焊接熱影響區(qū)的韌性提高的效果，但添加超過(guò)0.0070％時(shí)，固溶于母材中的n量增大，母材韌性顯著降低，進(jìn)而在焊接熱影響區(qū)中也形成粗大的碳氮化物而使得韌性降低，因此，n量設(shè)定為0.0070％以下。更優(yōu)選的n量為0.0050％以下，進(jìn)一步優(yōu)選的n量為0.0040％以下。需要說(shuō)明的是，n量的下限值沒(méi)有特別限定，可以為0％。

b：0.0030％以下

b具有通過(guò)在奧氏體晶界偏析而抑制從晶界開始的鐵素體相變、提高淬透性的效果，但添加超過(guò)0.0030％時(shí)，以碳氮化物的形式析出，使得淬透性降低，韌性降低，因此，b量設(shè)定為0.0030％以下。更優(yōu)選的b量為0.0003～0.0030％的范圍，進(jìn)一步優(yōu)選的b量為0.0005～0.0020％的范圍。需要說(shuō)明的是，b量的下限值沒(méi)有特別限定，可以為0％。

另外，在本發(fā)明中，在上述元素的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步出于提高強(qiáng)度、韌性的目的而含有選自cu、cr、mo、v和nb中的一種或兩種以上。

cu：0.50％以下

cu在不損害韌性的情況下實(shí)現(xiàn)鋼的強(qiáng)度的提高，但添加超過(guò)0.50％時(shí)，熱加工時(shí)在鋼板表面產(chǎn)生裂紋，因此設(shè)定為0.50％以下。需要說(shuō)明的是，cu量的下限值沒(méi)有特別限定，可以為0％。

cr：3.0％以下

cr是對(duì)于母材的高強(qiáng)度化有效的元素，但大量添加時(shí)，使得焊接性降低，因此設(shè)定為3.0％以下。從制造成本的觀點(diǎn)出發(fā)，更優(yōu)選的cr量為0.1～2.0％的范圍。

mo：1.50％以下

mo是對(duì)于母材的高強(qiáng)度化有效的元素，但添加超過(guò)1.50％時(shí)，引起因硬質(zhì)的合金碳化物的析出帶來(lái)的強(qiáng)度升高而使得韌性降低，因此，將上限設(shè)定為1.50％。更優(yōu)選的mn量為0.02～0.80％的范圍。

v：0.200％以下

v對(duì)于母材的強(qiáng)度、韌性的提高具有效果，并且通過(guò)以vn的形式析出而對(duì)于固溶n的減少有效，但添加超過(guò)0.200％時(shí)，因硬質(zhì)的vc的析出而導(dǎo)致鋼的韌性降低，因此，v量設(shè)定為0.200％以下。更優(yōu)選的v量為0.005～0.100％的范圍。

nb：0.100％以下

nb對(duì)于母材的強(qiáng)度的提高具有效果，因此是有效的，但超過(guò)0.100％的添加使得母材的韌性顯著降低，因此，將上限設(shè)定為0.100％。更優(yōu)選的nb量為0.025％以下。

以上，對(duì)基本成分進(jìn)行了說(shuō)明，但在本發(fā)明中，在上述成分的基礎(chǔ)上，可以進(jìn)一步出于改善材質(zhì)的目的而含有選自mg、ta、zr、y、ca和rem中的一種或兩種以上。

mg：0.0005～0.0100％

mg是在高溫下形成穩(wěn)定的氧化物、有效地抑制焊接熱影響區(qū)的原γ(奧氏體)晶粒的粗大化、對(duì)提高焊接部的韌性有效的元素，因此，優(yōu)選含有0.0005％以上。但是，添加超過(guò)0.0100％的mg時(shí)，夾雜物量增加，韌性降低，因此，在添加mg的情況下，優(yōu)選設(shè)定為0.0100％以下。更優(yōu)選的mg量為0.0005～0.0050％的范圍。

ta：0.01～0.20％

ta在添加適當(dāng)量時(shí)，對(duì)于強(qiáng)度提高有效。但是，在ta的添加量低于0.01％時(shí)，得不到明顯的效果，另一方面，超過(guò)0.20％時(shí)，因生成析出物而導(dǎo)致韌性降低，因此，ta量?jī)?yōu)選設(shè)定為0.01～0.20％。

zr：0.005～0.1％

zr是對(duì)強(qiáng)度升高有效的元素，添加量低于0.005％時(shí)，得不到顯著的效果，另一方面，添加超過(guò)0.1％的zr時(shí)，生成粗大的析出物，導(dǎo)致韌性的降低，因此，zr量?jī)?yōu)選設(shè)定為0.005～0.1％。

y：0.001～0.01％

y是在高溫下形成穩(wěn)定的氧化物、有效地抑制焊接熱影響區(qū)的原γ晶粒的粗大化、對(duì)提高焊接部的韌性有效的元素。但是，添加低于0.001％的y時(shí)，得不到效果，另一方面，添加超過(guò)0.01％的y時(shí)，夾雜物量增加，韌性降低，因此，y量?jī)?yōu)選設(shè)定為0.001～0.01％。

ca：0.0005～0.0050％

ca是對(duì)于控制硫化物系夾雜物的形態(tài)有用的元素，為了發(fā)揮其效果，優(yōu)選添加0.0005％以上。但是，添加超過(guò)0.0050％的ca時(shí)，導(dǎo)致潔凈度的降低，使得韌性劣化，因此，在添加ca的情況下，優(yōu)選設(shè)定為0.0005～0.0050％。更優(yōu)選的ca量為0.0005～0.0025％的范圍。

rem：0.0005～0.0200％

rem與ca同樣也具有在鋼中形成氧化物和硫化物而改善材質(zhì)的效果，為了得到該效果，需要添加0.0005％以上。另一方面，即使添加超過(guò)0.0200％的rem，其效果也飽和，因此，在添加rem的情況下，優(yōu)選設(shè)定為0.0200％以下。更優(yōu)選的rem量為0.0005～0.0100％的范圍。

以上，對(duì)基本成分和選擇成分進(jìn)行了說(shuō)明，但在本發(fā)明中，將ceq^iiw所表示的碳當(dāng)量調(diào)節(jié)至適當(dāng)范圍也是重要的。

ceq^iiw(％)：0.55～0.80

在本發(fā)明中，為了在板厚中心部確保屈服強(qiáng)度500mpa以上的強(qiáng)度和-60℃下的良好的低溫韌性，需要添加適當(dāng)?shù)某煞郑枰凑障率?1)式所定義的ceq^iiw(％)滿足0.55～0.80的關(guān)系的方式來(lái)調(diào)節(jié)成分。

ceq^iiw＝c+mn/6+(cu+ni)/15+(cr+mo+v)/5…(1)

需要說(shuō)明的是，式中的各元素符號(hào)表示各自元素的含量(質(zhì)量％)。

本發(fā)明中，通過(guò)對(duì)形成如上所述的成分組成的板厚為100mm以上的厚壁鋼板應(yīng)用后述的鍛造工藝，能夠?qū)⒑癖阡摪宓陌搴裰行牟康闹行氖杷蓧簩?shí)從而實(shí)質(zhì)上使其無(wú)害化。

另外，然后，通過(guò)應(yīng)用后述的熱加工工藝，能夠提高板厚中心部的強(qiáng)度、延展性和韌性，能夠使板厚中心部的屈服強(qiáng)度為500mpa以上、使板厚中心部的板厚方向拉伸所引起的斷面收縮率值為40％以上、使板厚中心部的-60℃下的低溫韌性為70j以上。

另外，對(duì)于屈服強(qiáng)度500mpa以上且板厚為100mm以上的厚壁鋼板而言，通常，關(guān)于板厚方向的硬度分布，鋼板表面高，越向著板厚中心部越降低，但在鋼板成分不適當(dāng)、淬透性不充分的情況下，形成以鐵素體和上部貝氏體為主體的組織，板厚方向的硬度分布的變化(表面附近與板厚中心部的硬度差)增大，材質(zhì)均勻性劣化。

在本發(fā)明中，如上所述，通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)鋼板成分、確保淬透性，能夠使顯微組織為馬氏體和/或貝氏體組織。

特別是，在板厚方向的硬度分布中，通過(guò)使板厚表面的平均硬度(hvs)與板厚中心部的平均硬度(hvc)之差δhv(＝hvs-hvc)為30以下，能夠?qū)崿F(xiàn)材質(zhì)均勻性的進(jìn)一步提高。

需要說(shuō)明的是，板厚表面的平均硬度(hvs)和板厚中心部的平均硬度(hvc)例如可以通過(guò)如下方法求出：在與鋼板長(zhǎng)度方向平行的截面，在距鋼板表面2mm中心側(cè)的位置和板厚中心位置分別測(cè)定多點(diǎn)硬度，將它們平均。

接著，對(duì)本發(fā)明的制造條件進(jìn)行說(shuō)明。

在以下的說(shuō)明中，溫度“℃”是指板厚中心部的溫度。特別是在本發(fā)明的厚鋼板的制造方法中，為了使鋼原材中的中心疏松等鑄造缺陷無(wú)害化，必須在如下所述的條件下對(duì)鋼原材實(shí)施熱鍛。

i鋼原材的熱鍛條件

加熱溫度：1200～1350℃

將具有上述組成的鑄片或鋼片的鋼原材利用轉(zhuǎn)爐、電爐、真空熔爐等通常公知的方法進(jìn)行熔煉，進(jìn)行連鑄后，加熱至1200～1350℃。加熱溫度低于1200℃時(shí)，不能確保熱鍛中的規(guī)定的累積壓下量和溫度下限，并且熱鍛時(shí)的變形阻力高，不能確保每一道次的充分的壓下量。其結(jié)果是，必要道次數(shù)增加，由此，不僅導(dǎo)致制造效率的降低，而且無(wú)法將鋼原材中的中心疏松等鑄造缺陷壓實(shí)而使其無(wú)害化，因此，板坯加熱溫度設(shè)定為1200℃以上。另一方面，加熱溫度超過(guò)1350℃時(shí)，消耗大量能量，因加熱時(shí)的氧化皮而容易產(chǎn)生表面缺陷，熱鍛后的修理負(fù)荷增大，因此，上限設(shè)定為1350℃。

本發(fā)明中的熱鍛利用在連鑄板坯的寬度方向具有長(zhǎng)邊、在連鑄板坯的行進(jìn)方向具有短邊的對(duì)置的一對(duì)模具來(lái)進(jìn)行，但本發(fā)明的熱鍛的特征在于，如圖1所示，該對(duì)置的模具的短邊彼此具有不同的長(zhǎng)度。

圖1中，符號(hào)1為上模具、2為下模具、3為板坯。

另外，該對(duì)置的上下一對(duì)模具中，將短邊較短者的模具(圖1中為上模具)的短邊長(zhǎng)度設(shè)為1的情況下，將與其對(duì)置的短邊較長(zhǎng)者的模具(圖1中為下模具)的短邊長(zhǎng)度與較短者的短邊長(zhǎng)度相比設(shè)定為1.1～3.0倍，由此，不僅能夠使鋼材內(nèi)部的應(yīng)變分布為不對(duì)稱，而且能夠使得鍛造時(shí)所施加的應(yīng)變最小的位置與連鑄板坯的中心疏松的產(chǎn)生位置不一致，結(jié)果能夠更可靠地使中心疏松無(wú)害化。

短邊較短者與短邊較長(zhǎng)者的短邊長(zhǎng)度比小于1.1時(shí)，得不到充分的無(wú)害化效果，另一方面，超過(guò)3.0時(shí)，導(dǎo)致熱鍛的效率的顯著降低。因此，本發(fā)明中的熱鍛中使用的模具重要的是：關(guān)于對(duì)置的一對(duì)模具的短邊長(zhǎng)度，將較短者的短邊長(zhǎng)度設(shè)為1時(shí)，較長(zhǎng)者的短邊長(zhǎng)度設(shè)定為1.1～3.0。需要說(shuō)明的是，短邊長(zhǎng)度較短者的模具可以為連鑄板坯的上方也可以為下方，只要對(duì)置的模具的短邊長(zhǎng)度滿足上述比值即可。即，在圖1中，下模具可以是短邊長(zhǎng)度較短者的模具。

接著，在圖2中比較地示出了使用上下模具的短邊長(zhǎng)度相等的模具(圖中，由白圓表示的現(xiàn)有模具)和將短邊較短者與短邊較長(zhǎng)者的短邊長(zhǎng)度比設(shè)定為2.5的模具(圖中，由黑圓表示的依照本發(fā)明的模具)進(jìn)行熱鍛的情況下的、在板坯的板厚方向上計(jì)算板坯中的等效塑性應(yīng)變而得到的結(jié)果。需要說(shuō)明的是，使用上述模具的熱鍛的條件除了模具形狀以外相同，設(shè)定為加熱溫度：1250℃、加工開始溫度：1215℃、加工結(jié)束溫度：1050℃、累積壓下量：16％、應(yīng)變速度：0.1/秒、最大1道次壓下量：8％、無(wú)寬度方向加工。

由圖2明顯可知：在使用依照本發(fā)明的模具的熱鍛的情況下，直至板坯中心為止，能夠賦予充分的應(yīng)變。

熱鍛溫度：1000℃以上

熱鍛的鍛造溫度低于1000℃時(shí)，熱鍛時(shí)的變形阻力增高，因此，對(duì)鍛造機(jī)的負(fù)荷增大，不能可靠地使中心疏松無(wú)害化，因此設(shè)定為1000℃以上。需要說(shuō)明的是，鍛造溫度的上限沒(méi)有特別限定，從制造成本的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選約1350℃。

熱鍛的累積壓下量：15％以上

熱鍛的累積壓下量小于15％時(shí)，不能將鋼原材中的中心疏松等鑄造缺陷壓實(shí)而使其無(wú)害化，因此設(shè)定為15％以上。累積壓下量越大則對(duì)于鑄造缺陷的無(wú)害化越有效，但從制造性的觀點(diǎn)出發(fā)，該累積壓下量的上限值設(shè)定為約30％。需要說(shuō)明的是，通過(guò)對(duì)連鑄板坯的寬度方向進(jìn)行熱鍛而使厚度增加的情況下，設(shè)定為自該厚度起的累積壓下量。

另外，特別是在制造板厚為120mm以上的厚壁鋼板的情況下，為了可靠地將中心疏松無(wú)害化，優(yōu)選將熱鍛時(shí)的每一道次的壓下率為5％以上的道次確保為1道次以上。更優(yōu)選每一道次的壓下率為7％以上。

熱鍛的應(yīng)變速度：3/秒以下

熱鍛的應(yīng)變速度超過(guò)3/秒時(shí)，熱鍛時(shí)的變形阻力變高，對(duì)鍛造機(jī)的負(fù)荷增大，不能將中心疏松無(wú)害化，因此設(shè)定為3/秒以下。

需要說(shuō)明的是，應(yīng)變速度小于0.01/秒時(shí)，熱鍛時(shí)間變長(zhǎng)而導(dǎo)致生產(chǎn)率的降低，因此，優(yōu)選設(shè)定為0.01/秒以上。更優(yōu)選的應(yīng)變速度為0.05/秒～1/秒的范圍。

需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明中，在上述熱鍛后實(shí)施熱加工而制成期望的板厚的鋼板，并且實(shí)現(xiàn)板厚中心部的強(qiáng)度和韌性的提高。

ii鍛造后的熱加工條件

熱鍛后的鋼原材的再加熱溫度：ac3點(diǎn)～1250℃

將熱鍛后的鋼原材再加熱至ac3相變點(diǎn)以上是為了使鋼均勻化為奧氏體組織單相，作為加熱溫度，需要設(shè)定為ac3點(diǎn)以上且1250℃以下。

在此，在本發(fā)明中，將ac3相變點(diǎn)設(shè)定為通過(guò)下式(2)計(jì)算出的值。

ac3(℃)＝937.2-476.5c+56si-19.7mn-16.3cu-26.6ni-4.9cr+38.1mo+124.8v+136.3ti+198.4al+3315b…(2)

需要說(shuō)明的是，(2)式中的各元素符號(hào)表示各合金元素的鋼中含量(質(zhì)量％)。

對(duì)每一道次的壓下率為4％以上的道次進(jìn)行至少兩次的熱軋

在本發(fā)明中，再加熱至ac3點(diǎn)以上且1250℃以下后，進(jìn)行對(duì)每一道次的壓下率為4％以上的道次進(jìn)行至少兩次的熱軋。通過(guò)進(jìn)行這樣的軋制，能夠?qū)Π搴裰行牟渴┘映浞值募庸ぃㄟ^(guò)再結(jié)晶的促進(jìn)使得組織微細(xì)化，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械特性的提高。需要說(shuō)明的是，該熱軋中的道次次數(shù)越少則機(jī)械特性越提高，因此，道次次數(shù)優(yōu)選設(shè)定為10道次以下。

熱軋后的熱處理?xiàng)l件

為了提高板厚中心部的強(qiáng)度和韌性，在本發(fā)明中，在熱軋后進(jìn)行放冷，再次加熱至ac3點(diǎn)～1050℃后，至少?gòu)腶r3點(diǎn)的溫度起驟冷至350℃以下。將再次加熱溫度設(shè)定為1050℃以下是因?yàn)椋诔^(guò)1050℃的高溫的再加熱下，因奧氏體粒的粗大化引起的母材韌性的降低顯著。

在此，在本發(fā)明中，將ar3相變點(diǎn)設(shè)定為通過(guò)下式(3)計(jì)算出的值。

ar3(℃)＝910-310c-80mn-20cu-15cr-55ni-80mo…(3)

需要說(shuō)明的是，(3)式中的各元素符號(hào)表示各合金元素的鋼中含量(質(zhì)量％)。

板厚中心部的溫度可以根據(jù)板厚、表面溫度和冷卻條件等通過(guò)模擬計(jì)算等求出。例如，通過(guò)使用差分法計(jì)算板厚方向的溫度分布而求出板厚中心溫度。

驟冷的方法在工業(yè)上通常設(shè)定為水冷，但冷卻速度優(yōu)選盡可能快，因此，冷卻方法可以為水冷以外的方法，例如還有氣體冷卻等方法。

回火溫度：550～700℃

驟冷后，在550～700℃下進(jìn)行回火是因?yàn)椋旱陀?50℃時(shí)，殘余應(yīng)力的除去效果少，另一方面，在超過(guò)700℃的溫度下，各種碳化物析出，并且母材的組織粗大化，強(qiáng)度、韌性大幅降低。特別是，在回火過(guò)程中，為了調(diào)節(jié)屈服強(qiáng)度、使低溫韌性提高，在優(yōu)選為600℃以上、更優(yōu)選為650℃以上的溫度下的回火是適合的。

在工業(yè)上，有時(shí)以鋼的強(qiáng)韌化為目的進(jìn)行反復(fù)淬火，在本發(fā)明中，也可以進(jìn)行反復(fù)淬火，但在最終淬火時(shí)，需要加熱至ac3點(diǎn)～1050℃后，驟冷至350℃以下，然后在550～700℃下進(jìn)行回火。

此外，根據(jù)本發(fā)明，即使在利用現(xiàn)有技術(shù)難以得到上述優(yōu)良的特性的、從加工前的板坯開始的壓下比為3以下的范圍內(nèi)，也能夠得到期望的特性。

如以上所說(shuō)明的那樣，在本發(fā)明的鋼板的制造中，通過(guò)進(jìn)行淬火回火，能夠制造強(qiáng)度和韌性優(yōu)良的鋼板。

實(shí)施例

將表1所示的鋼編號(hào)1～32的鋼熔煉，制成連鑄板坯，然后，在表2所示的條件下實(shí)施熱鍛和熱軋。熱軋的道次次數(shù)設(shè)定為10次以下。此時(shí)，板厚設(shè)定為100～240mm的范圍。然后，在表3所示的條件下進(jìn)行淬火、回火處理，制造表2、3中作為試樣no.1～44表示的鋼板。接著，將這些鋼板供于下述試驗(yàn)。

(1)拉伸試驗(yàn)

從各鋼板的板厚中心部，在與軋制方向?yàn)橹苯堑姆较虿萌A棒拉伸試驗(yàn)片(φ：12.5mm、gl：50mm)，測(cè)定屈服強(qiáng)度(ys)、拉伸強(qiáng)度(ts)。

(2)板厚方向拉伸試驗(yàn)

對(duì)于各鋼板，在板厚方向上裁取3根圓棒拉伸試驗(yàn)片(φ10mm)，測(cè)定斷裂后的斷面收縮率，用其最小值進(jìn)行評(píng)價(jià)。

(3)夏比沖擊試驗(yàn)

從各鋼板的板厚中心部各裁取3根以軋制方向作為長(zhǎng)度方向的2mmv形缺口夏比試驗(yàn)片，對(duì)于各試驗(yàn)片，在-60℃下通過(guò)夏比沖擊試驗(yàn)測(cè)定吸收能量(ve-60)，求出各自3根的平均值。

(4)硬度的測(cè)定

按照能夠測(cè)定各鋼板的與鋼板長(zhǎng)度方向平行的截面的硬度的方式，從表面和板厚中心裁取硬度測(cè)定用試驗(yàn)片。將這些試驗(yàn)片進(jìn)行嵌入研磨后，將表面位置設(shè)定為距表面2mm中心側(cè)的位置、將板厚中心設(shè)定為正好板厚中心位置，利用維氏硬度計(jì)以98n(10kgf)的載荷分別測(cè)定各3點(diǎn)，將其平均值作為各位置的平均硬度。并且，將(板厚表面的平均硬度-板厚中心部的平均硬度)作為硬度差δhv。

將上述試驗(yàn)結(jié)果一并示于表3中。

如表3所示可知，依照本發(fā)明得到的鋼板(試樣no.1～21)均是ys為500mpa以上、ts為610mpa以上、母材的韌性(ve-60)為70j以上，并且板厚方向拉伸試驗(yàn)時(shí)的斷面收縮率為40％以上、而且硬度差δhv為30以下，母材的強(qiáng)度、韌性、板厚方向拉伸特性和材質(zhì)均勻性優(yōu)良。

與此相對(duì)，試樣no.22～44的成分、制造條件在優(yōu)選范圍以外，因此，上述中的某種特性差。

符號(hào)說(shuō)明

1上模具

2下模具

3板坯