超大热量输入HAZ韧性和低温母材韧性优异的厚钢板

摘要

提供一种即使在超大热量输入焊接下也显示出良好的HAZ韧性，并且低温母材韧性优异的厚钢板，其含有：C：0.030～0.10％、Si：1.0％以下、Mn：0.8～2.0％、P：0.03％以下、S：0.01％以下、Al：0.01～0.10％、Nb：0.015～0.035％、Ti：0.015～0.03％、B：0.0015～0.0035％、和N：0.0055～0.01％，还含有：Cu：2.0％以下、Ni：2.0％以下、Cr：1％以下、Mo：0.5％以下、V：0.1％以下，余量由Fe和不可避免的杂质构成，且满足2≤[Ti]/[N]≤4、和40≤(500[C]+32[Si]+8[Mn]－9[Nb]+14[Cu]+17[Ni]－5[Cr]－25[Mo]－34[V])。

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于例如船舶和海洋结构物等的焊接结构物的厚钢板，尤其涉及50kJ/mm以上的超大热量输入焊接后的热影响部(HeatAffected Zone，HAZ)的韧性优异，并且低温母材韧性优异的厚钢板。

背景技术

近年来，例如集装箱船等的大型化推进，使用板厚为60mm以上的厚钢板。为了高效率地焊接这样的厚钢板，要求进行输入热量为50kJ/mm以上的超大热量输入焊接。

但是，若进行超大热量输入焊接，则因为HAZ从加热到高温的奥氏体区域被缓慢冷却，所以存在其组织粗大化，HAZ韧性显著劣化这样的问题。因此一直以来，不得不进行焊接输入热量的限制。

为了在如此的超大热量输入焊接中得到良好的HAZ韧性，例如专利文献1提出，使厚钢板中的C含量降低，并且限制不可避免混入的P的含量，除此之外将Nb和B的含量控制在适当的范围(参照专利请求范围和段落0010)。另外专利文献2提出，在钢材中相当大量地添加N，且适当地控制Ti和B的添加平衡(参照专利请求的范围和段落0013)。此外专利文献3提出，使存在于焊接用钢中的TiN系夹杂物之中积极地含有Nb(参照专利请求的范围和段落0009)。

【专利文献1】特开2003-166033号公报，专利请求范围和段落0010

【专利文献2】特开2005-200716号公报，专利请求的范围和段落0013

【专利文献3】特开2004-218010号公报，专利请求的范围和段落0009

发明内容

但是在焊接的领域，寻求HAZ韧性的进一步的改良。此外所述专利文献均没有考虑到低温母材韧性(在本说明书中指母材的低温韧性，以下，略写为“低温韧性”)。因此本发明要解决的课题是，提供一种即使是50kJ/mm以上的超大热量输入焊接，也显示出良好的HAZ韧性，并且低温韧性优异的厚钢板。

能够解决所述课题的本发明的厚钢板，其特征在于，含有：C：0.030～0.10％(质量％的意思，以下相同)、Si：1.0％以下(不含0％)、Mn：0.8～2.0％、P：0.03％以下(不含0％)、S：0.01％以下(不含0％)、Al：0.01～0.10％、Nb：0.015～0.035％、Ti：0.015～0.03％、B：0.0015～0.0035％、和N：0.0055～0.01％，此外还含有：Cu：2.0％以下(含0％)、Ni：2.0％以下(含0％)、Cr：1％以下(含0％)、Mo：0.5％以下(含0％)和V：0.1％以下(含0％)，以及Fe和不可避免的杂质，且满足下述式(1)和(2)，

2≤[Ti]/[N]≤4  …(1)

40≤X值         …(2)

X值＝500[C]+32[Si]+8[Mn]-9[Nb]+14[Cu]+17[Ni]-5[Cr]-25[Mo]-34[V]

(式中，[]表示各元素的含量(质量％))。

在本发明的厚钢板之中，从良好的低温韧性和HAZ韧性的观点出发，优选为：(I)δ域的温度范围是40℃以下，和/或(II)在深度t/4的位置(t＝板厚)中，Ti系碳氮化物的平均粒径为40nm以下，Nb系碳氮化物的平均粒径为60nm以下。

本发明的厚钢板，还可以含有：(a)Ca：0.005％以下(不含0％)和/或Mg：0.005％以下(不含0％)、(b)Zr：0.1％以下(不含0％)和/或Hf：0.05以下(不含0％)、和/或(c)Co：2.5％以下(不含0％)和/或W：2.5％以下(不含0％)。本发明的厚钢板，优选作为适于大型的集装箱船等制造的具有490MPa以上的抗拉强度的高张力钢板。

还有本说明书中“碳氮化物”也含氮化物的意思使用。

令人惊异的是，使各化学成分的量处于适当的范围内，并且满足所述式(1)和(2)，通过以此方式调整化学成分组成，即使超大热量输入焊接，也能够显示出优异的HAZ韧性，并且能够得到低温韧性优异的厚钢板。

附图说明

图1是表示采取HAZ韧性(vE_-40)测定用的试验片的位置的概略图。

图2是表示实施例中制造的钢板No.1～26的X值和δ域的温度范围的关系的曲线图。

图3是表示实施例中制造的钢板No.1～26的X值和Ti系碳氮化物的平均粒径的关系的曲线图。

图4是表示实施例中制造的钢板No.1～26的X值和Nb系碳氮化物的平均粒径的关系的曲线图。

图5是表示实施例中制造的钢板No.1～26的X值和HAZ韧性(vE_-40)的关系的曲线图。

图6是表示实施例中制造的钢板No.1～26的X值和低温韧性(vE_-60)的关系的曲线图。

图7是表示实施例中制造的钢板No.1～26的δ域的温度范围和HAZ韧性(vE_-40)的关系的曲线图。

图8是表示实施例中制造的钢板No.1～26的δ域的温度范围和低温韧性(vE_-60)的关系的曲线图。

图9是表示实施例中制造的钢板No.1～26的Ti系碳氮化物的平均粒径和HAZ韧性(vE_-40)的关系的曲线图。

图10是表示实施例中制造的钢板No.1～26的Nb系碳氮化物的平均粒径和低温韧性(vE_-60)的关系的曲线图。

具体实施方式

本发明者们试着通过使Ti系碳氮化物细微化，来达成在超大热量输入焊接中仍然良好的HAZ韧性。现有的Ti系碳氮化物的分散状态被认为是如果钢水凝固时的冷却速度一定，则只要通过Ti、N的添加平衡便可确定。但是本发明者们锐意研究的结果指出，通过使钢的状态图中所表示的δ域的温度范围缩小，即使是相同的Ti、N添加量，也能够使Ti系碳氮化物细微分散。

这里所谓“δ域”，意思是在钢在状态图中包含有δ铁的区域。该“包含δ铁的区域”，除了只有δ铁的区域之外，也包括δ+γ的二相区域等、与δ铁不同的状态的区域。然后所谓“δ域温度范围”，是指包含δ铁的温度范围(δ域的上限温度和下限温度的差)。这里在特定组成的钢中，例如只有δ铁的温度范围和有δ+γ的温度范围时，这些温度范围的合计是δ域的温度范围。该δ域的温度范围，通过将钢板的化学成分组成输入综合热力学计算软件(Thermo-calc，可以从CRC综合研究所购买)中，从而能够计算。

在该δ铁中，被认为因为Ti的扩散速度快，所以δ域的温度范围广，δ铁存在的时间变长，粗大的Ti系碳氮化物易于形成。因此研究通过调整化学成分组成而缩小δ域的温度范围，来使Ti系碳氮化物细微化。为此经Thermo-calc的计算，通过以特定成分为基准地只变更化学成分量的一个，调查各化学成分对δ域的温度范围的影响。通过这样的研究，在δ域的温度范围和相关关系中，确定由化学成分组成的函数表示的X值。

X值＝500[C]+32[Si]+8[Mn]-9[Nb]+14[Cu]+17[Ni]-5[Cr]-25[Mo]-34[V]

(式中，[]表示各元素的含量(质量％)。)

X值的所述式中的系数，对应于从特定成分的钢使各化学成分变化时的δ域的温度范围的变化量。具体来说，例如[C]的系数之“500”，意思是仅使C量增大0.01％时，经Thermo-calc的计算δ域的温度范围减少约5℃。于是X值和δ域的温度范围处于大致反比例的关系(就是说其关系是如果X值增大，则δ域的温度范围减少)。

基于这样的考虑而发现，在制造具有各种各样X值的钢板并调查时，通过使X值增大，能够使Ti系碳氮化物的平均粒径细微化，使HAZ韧性提高。

然后通过使X值增大，还发现钢板的低温韧性也提高。该现象被推定是由于通过使X值增大，Ti系碳氮化物的平均粒径减少，并且Nb系碳氮化物的平均粒径减少。另外Nb系碳氮化物的平均粒径之所以减少，被认为是由于Ti系碳氮化物细微分散。说到原因是由于Nb系碳氮化物的大部分在核上析出Ti系碳氮化物。

如所述本发明的钢板，其重大特征在于，其化学成分组成满足下述式(2)这一点：

40≤X值          …(2)

X值＝500[C]+32[Si]+8[Mn]-9[Nb]+14[Cu]+17[Ni]-5[Cr]-25[Mo]-34[V]

(式中，[]表示各元素的含量(质量％))。

但是本发明并不限制于这样的推定理由(δ域的温度范围的减少带来的碳氮化物的平均粒径的减少，平均粒径的减少带来的HAZ韧性和低温韧性的提高等)，本发明的范围，根据权利要求的范围确定。即满足权利要求范围所规定的构成要件的厚钢板，包含于本发明的范围内。

如果各化学成分在适当范围内，则X值变得越大，Ti系碳氮化物和Nb系碳氮化物的平均粒径、和HAZ韧性和低温韧性越提高。该X值的下限为40，优选为45，更优选为50。X值的上限根据各化学成分的适当量确定，为160左右。从硬质相MA组织(马氏体-奥氏体的混合组织)的生成抑制的观点出发，X值的优选上限为75以下。

在本发明的厚钢板中，以X值成为40以上的方式调整化学成分组成，由此使Ti系和Nb系碳氮化物细微。但是，若Ti量和N量的平衡被打破，则钢板的韧性，特别是HAZ韧性劣化。具体来说[Ti]/[N]超过4时，Ti系碳氮化物变得粗大，HAZ韧性降低。反之如果其低于2，则因过量N的影响，低温韧性和HAZ韧性降低。因此本发明的钢板还有一个特征，除了规定X值的所述式(2)之外，还以满足下述式(1)，从而实现Ti量和N量的平衡。该[Ti]/[N]的优选下限为2.5，优选上限为3.5。

2≤[Ti]/[N]≤4     …(1)

(式中，[]表示各元素的含量(质量％)。)

从韧性的观点出发，本发明的厚钢板中的Ti系和Nb系碳氮化物优选为细微。因此本发明的厚钢板中的Ti系碳氮化物，优选为40nm以下，更优选为35nm以下，进一步优选为30nm以下，Nb系碳氮化物，优选为60nm以下，更优选为55nm以下，进一步优选为50nm以下。

本发明的Ti系碳氮化物和Nb碳氮化物的平均粒径的值，是按如下方式测定的值：首先，用透射型电子显微镜(TEM)，以观察倍率6万倍以上、观察视野2.0×2.0μm以上、观察处所5处以上的条件，观察作为代表钢板的热过程的部分深度t/4的位置(t＝板厚)。然后测定此视野中的各碳氮化物的面积，由该面积计算出各碳氮化物的当量圆直径。将算术平均(相加平均)各碳氮化物的当量圆直径而得到的值，作为本发明的Ti系或Nb系碳氮化物的平均粒径。

还有，如何判别哪个是Ti系碳氮化物或哪个是Nb系碳氮化物，是根据成为各碳氮化物粒子的主体的成分(在碳和氮以外作为最大的含量(质量％)的成分)而确定，其能够利用能量分散型X射线分析仪(EDX)决定。还有，因为不能测定过度细微的碳氮化物，所以所谓本发明的碳氮化物限定在5nm以上。

如所述本发明的厚钢板，其特征在于，其化学成分组成满足所述式(1)和(2)的关系。但是，即使满足所述式(1)和(2)的关系，如果各个的化学成分(各元素)的含量未处在适当范围内，则也不能达到优异的HAZ韧性和低温韧性。因此本发明的厚钢板，其特征还在于，除了满足所述式(1)和(2)之外，各个的化学成分的量要处在如以下记载的适当范围内。以下，分别对化学成分进行说明。

[C：0.030～0.10％]

是用于确保钢板的强度所必需的元素，另外是有效地用于使钢的状态图中的δ域的温度范围缩小的元素。C量低于0.030％时将不能确保强度。另一方面，若C量超过0.10％，则硬质的第二相MA组织变得过多，母材韧性和HAZ韧性降低。因此将C量确定为0.030～0.10％。C量的优选下限为0.040％，优选上限为0.080％。

[Si：1.0％以下(不含0％)]

Si是用于确保钢板的强度有效的元素，为此优选添加0.10％以上。但是，若过量地添加Si，则MA组织大量生成，母材韧性和HAZ韧性降低，因此需要将其上限作为1.0％。Si量优选上限为0.8％，更优选为0.6％以下。

[Mn：0.8～2.0％]

Mn使淬火性提高，是确保钢板的强度的有效的元素。Mn量低于0.8％时，无法充分发挥强度确保的作用。另一方面，若Mn量超过2.0％，则母材韧性和HAZ韧性降低。因此将Mn量确定为0.8～2.0％。Mn量的优选下限为1.00％，更优选为1.50％以上。另一方面，Mn量的优选上限为1.80％。

[P：0.03％以下(不含0％)]

作为杂质元素的P，因为会给母材韧性和HAZ韧性带来不利影响，所以其含量优选尽可能的少。因此P量为0.03％以下，优选为0.010％以下。但是在工业生产中，难以使钢中的P量成为0％。

[S：0.01％以下(不含0％)]

因为S是形成MnS而使延性降低的元素，特别是在高张力钢中，不利影响变大，所以其含量优选尽可能少。因此S量为0.01％以下，优选为0.005％以下。但是在工业生产中，难以使钢中的S量成为0％。

[Al：0.01～0.10％]

Al是具有如下效果的元素：脱氧；和通过显微组织的细微化而使母材韧性提高。为了充分地发挥这样的效果而添加0.01％以上的Al。不过若过量地添加Al，则母材韧性和HAZ韧性反而降低，因此其上限为0.10％。Al量的优选下限为0.020％。另一方面，其优选上限为0.060％，更优选为0.040％以下。

[Nb：0.0 15～0.035％]

Nb是用于使基材的淬火性提高而提高钢板的强度的有效的元素。为了充分发挥这一效果，需要Nb量为0.015％以上。但是，若过量地添加Nb，则母材韧性和HAZ韧性降低，因此将其上限量确定为0.035％。Nb量优选为0.020％以上，优选为0.030％以下，更优选为0.025％以下。

[Ti：0.015～0.03％]

Ti与N形成细微的氮化物，以抑制焊接时的HAZ的奥氏体粒的粗大化(所谓阻塞(pinning)效果)，从而对HAZ韧性的提高有效的元素。为了充分地发挥这样的效果而添加0.015％以上的Ti。但是若Ti过量，则HAZ韧性反而劣化，因此将Ti量的上限定为0.03％。Ti量优选为0.018％以上，0.025％以下。

[B：0.0015～0.0035％]

B在超大热量输入焊接时，在HAZ、特别是在结合(bond)部的附近，生成以BN为核的晶内铁素体，并且也具有固溶N的固定作用，是改善HAZ韧性重要的元素。在本发明中，为了充分发挥该效果，而使B含有得比通常的厚钢板中的含量多，达0.0015％以上。但是若B量过量，因为超大热量输入焊接时形成粗大的贝氏体组织，所以HAZ韧性反而劣化。因此将B量的上限定为0.0035％。B量优选为0.0020％以上，0.0030％以下。

[N：0.0055～0.01％]

N是具有如下效果的元素，其与Ti结合形成细微的碳氮化物，抑制超大热量输入焊接时奥氏体粒的粗大化，使HAZ韧性提高。若N量过少，则无法充分发挥所述效果，因此将其下限定为0.0055％。另一方面，若N量过量，则给母材韧性和HAZ韧性带来不利影响，因此将其上限定为0.01％。N量的优选下限为0.0060％，更优选为0.0070％以上。另外N量的优选上限为0.0090％，更优选为0.0080％以下。

[Cu：2.0％以下(含0％)]

Cu是提高淬火性而有助于韧性提高的元素，可以根据需要添加。另外被认为是与C同样具有使δ域的温度范围缩小，使Ti系碳氮化物细微化的效果。为了充分地的发挥这样的效果，Cu量推荐优选为0.20％以上，更优选为0.40％以上。但是若Cu量过量，则母材韧性和HAZ韧性有降低的倾向，因此将其上限定为2.0％。Cu量优选为1.0％以下。

[Ni：2.0％以下(含0％)]

Ni也与Cu一样提高淬火性而有助于强度提高，是对使δ域的温度范围缩小有效的元素，可以根据需要添加。为了充分地的发挥这样的效果，Ni量推荐优选为0.20％以上，更优选为0.40％以上。但是若Ni量过量，则母材韧性和HAZ韧性有降低的倾向，因此将其上限定为2.0％。Ni量优选为1.0％以下。

[Cr：1％以下(含0％)]

Cr也与Cu一样是提高淬火性而有助于强度提高的元素，可以根据需要添加。为了充分地的发挥这样的效果，Cr量推荐优选为0.20％以上，更优选为0.40％以上。但是若Cr量过量，则因为母材韧性和HAZ韧性降低，所以将其上限定为1％。Cr量的优选上限为0.80％。

[Mo：0.5％以下(含0％)]

Mo除了提高淬火性而使强度提高以外，还是用于防止回火脆性有效的元素，可以根据需要添加。为了充分地的发挥这样的效果，Mo量推荐优选为0.05％以上，更优选为0.10％以上。但是若Mo量过量，则母材韧性和HAZ韧性劣化，因此将其上限定为0.5％。Mo量优选为0.30％以下。

[V：0.1％以下(含0％)]

V通过少量的添加，是具有提高淬火性和回火软化抵抗效果的元素，可以根据需要添加。为了充分地的发挥这样的效果，V量推荐优选为0.01％以上，更优选为0.02％以上。但是若V量过量，则母材韧性和HAZ韧性劣化，因此将其上限定为0.1％。V量优选为0.05％以下。

本发明的厚钢板，除所述成分以外基本上由Fe和不可避免的杂质构成。但是本发明不排除含有其他元素的厚钢板，在本发明的范围中，在不破坏本发明的效果的范围内，也包括含有其他的成分元素的厚钢板。

例如在本发明的厚钢板中，除所述成分之外，根据需要含有如下等也有效，根据含有成分的种类，能够进一步改善钢板特性，即：(a)Ca：0.005％以下(不含0％)和/或Mg：0.005％以下(不含0％)、(b)Zr：0.1％以下(不含0％)和/或Hf：0.05％以下(不含0％)、和/或(c)Co：2.5％以下(不含0％)和/或W：2.5％以下(不含0％)。

[Ca：0.005％以下和/或Mg：0.005％以下]

Ca和Mg是具有使HAZ韧性提高的效果的元素。详细地说，Ca通过降低使MnS球状化的夹杂物的形态控制带来的各向异性降低，而使HAZ韧性提高。另一方面，Mg形成MgO，抑制HAZ的奥氏体粒的粗大化，由此使HAZ韧性提高。为了充分发挥这样的效果，优选在钢板中优选含有0.0005％以上的Ca、和/或0.0001以上的Mg。但是若它们的量过量，则反而使母材韧性和HAZ韧性劣化，因此使Ca和/或Mg含有时的上限分别定为0.005％。Ca量的优选上限为0.0030％，Mg量的优选上限为0.0035％。

[Zr：0.1％以下和/或Hf：0.05％以下]

因为Zr和Hf与Ti一样地形成氮化物，抑制焊接时的HAZ的奥氏体粒的粗大化，所以是对HAZ韧性改善有效的元素。为了充分发挥这样的效果，推荐Zr量优选为0.001％以上，Hf量优选为0.0005％以上。但是若它们的量过量，则反而使母材韧性和HAZ韧性劣化，因此含有它们时，Zr量的上限定为0.1％，Hf量的上限定为0.05％。

[Co：2.5％以下和/或W：2.5％以下]

Co和W是具有使淬火性提高，以提高钢板的强度的效果的元素。为了充分发挥这样的效果，优选使其中的一个或两者各自含有0.2％以上。但是若它们的量过量，则母材韧性和HAZ韧性劣化，因此它们的量的上限分别定为2.5％。

本发明的厚钢板，其能够据此制造：将满足所述化学成分量、[Ti]/[N]和X值的必要条件的钢，依照通常的熔炼法熔炼，冷却此钢水成为板坯后，以通常的条件进行加热和热轧，接着进行淬火(根据情况淬火·回火)。

本发明的厚钢板，因为控制X值而使δ域的温度范围缩小，所以通过以通常的条件冷却钢水(例如以0.1～2.0℃/秒的冷却速度从1500℃到1100℃冷却)而形成板坯，便能够形成充分小的Ti系和Nb系碳氮化物的平均粒径。但是，为了形成更细微的碳氮化物，优选使铸造机的冷却水量和冷却方法变更，使凝固时的冷却速度提高。

本发明涉及厚钢板，在该领域中所谓的厚钢板，如JIS所定义，一般指板厚为3.0mm以上。但是本发明的厚钢板的板厚，优选为20mm以上，更优选为40mm以上，进一步优选为60mm以上。说到原因是由于本发明的厚钢板，因为即使是热量输入为50kJ/mm的超大热量输入焊接，也显示出良好的HAZ韧性，所以板厚即使厚，通过使输入热量增大而能够高效率地进行焊接。

【实施例】

以下，列举实施例更具体地说明本发明，但是本发明当然不受以下的实施例限制，只要在能够符合前·后述的主旨的范围加以适当变更而实施当然都可以，这些均包含于本发明的技术的范围内。

将表1所示的组成的钢，按照通常的熔炼法熔炼，以0.1～2.0℃/分的冷却速度将此钢水从1500℃冷却到1100℃而成为板坯后，加热到1100℃进行热轧，并根据情况进行回火，制造出板厚60mm的高张力钢板。

由钢板的化学成分组成计算的[Ti]/[N]和X值、和由Thermo-calc计算出的δ域的温度范围的值(在表中记为“δ域”)，由表2显示。

另外如所述制造钢板中，依据下述要领测定Ti系碳氮化物的平均粒径、Nb系碳氮化物的平均粒径、钢板的抗张强度、低温韧性和HAZ韧性表2显示这些结果。

[Ti系碳氮化物和Nb系碳氮化物的平均粒径]

用透射型电子显微镜(TEM)，以观察倍率6万倍以上、观察视野2.0×2.0μm以上、观察处所5处以上的条件，观察深度t/4的位置(t＝板厚)。然后测定此视野中的各碳氮化物的面积，由该面积计算出各碳氮化物的当量圆直径。将各碳氮化物的当量圆直径做算术平均(相加平均)，计算出各钢板中的Ti系或Nb系碳氮化物的平均粒径。

[抗张强度]

在深度t/4的位置(t＝板厚)采取JIS4号试验片，进行抗拉试验，据此测定抗拉强度。在该实施例中，抗拉强度为490MPa以上的为合格。

[低温韧性]

在深度t/4的位置(t＝板厚)采取JIS4号试验片，在-60℃进行摆锤冲击试验，测定吸收能(vE_-60)。在该实施例中，抗拉强度为150kJ以上的为合格。

[HAZ韧性]

以输入热量50kJ/mm进行焊接(气电焊electrogas arc welding)，从图1所示的部位采取JIS4号试验片(切口位置从焊接部到0.5mmHAZ侧)，在-40℃进行锤冲击试验，测定吸收能(vE_-40)。在该实施例中，抗拉强度为200J以上的为合格。

【表1-1】

    钢板    No.                                                              化学成分组成(单位：质量％) C Si Mn P S Al Nb Ti B N Cu Ni  其他    1 0.051 0.10 1.55 0.007 0.002 0.04 0.020 0.020 0.0025 0.0075 0.25 0.35  -    2 0.052 0.13 1.57 0.009 0.003 0.03 0.020 0.024 0.0025 0.0060 0.24 0.36  -    3 0.048 0.12 1.52 0.007 0.002 0.04 0.023 0.024 0.0025 0.0065 0.22 0.35  -    4 0.050 0.10 1.55 0.007 0.002 0.03 0.028 0.024 0.0025 0.0090 0.26 0.38  -    5 0.051 0.14 1.53 0.008 0.002 0.03 0.020 0.017 0.0025 0.0060 0.25 0.35  -    6 0.050 0.10 1.55 0.007 0.002 0.03 0.027 0.018 0.0025 0.0088 0.25 0.35  -    7 0.053 0.11 1.58 0.007 0.003 0.03 0.020 0.020 0.0032 0.0075 0.28 0.33  -    8 0.050 0.10 1.55 0.006 0.002 0.04 0.018 0.021 0.0031 0.0060 0.24 0.35  -    9 0.049 0.10 1.54 0.007 0.002 0.03 0.023 0.018 0.0033 0.0088 0.25 0.32  -    10 0.032 0.11 1.85 0.007 0.002 0.04 0.020 0.020 0.0025 0.0075 0.26 0.35  -    11 0.081 0.10 1.52 0.005 0.004 0.03 0.020 0.022 0.0025 0.0076 0.25 0.33  -    12 0.080 0.09 1.49 0.007 0.002 0.04 0.022 0.020 0.0035 0.0072 0.25 0.35  -

【表1-2】

  钢  板  No.                                                             化学成分组成(单位：质量％)  C  Si  Mn  P  S  Al  Nb  Ti  B  N  Cu  Ni  其他  13  0.035  0.10  1.55  0.007  0.002  0.03  0.015  0.020  0.0025  0.0075  1.00  1.10-  14  0.048  0.10  1.55  0.009  0.003  0.03  0.020  0.020  0.0025  0.0075  0.45  0.55Ca：0.0010  15  0.050  0.10  1.57  0.007  0.002  0.03  0.023  0.020  0.0025  0.0070  0.90  1.10Mg：0.0010  16  0.050  0.08  1.55  0.007  0.002  0.03  0.018  0.021  0.0025  0.0075  0.25  0.36Cr：0.45Zr：0.0010  17  0.051  0.10  1.51  0.008  0.002  0.03  0.020  0.020  0.0025  0.0073  0.24  0.35Mo：0.25Hf：0.0010  18  0.050  0.11  1.55  0.007  0.002  0.04  0.020  0.020  0.0025  0.0075  0.27  0.38V：0.04  19  0.053  0.10  1.56  0.007  0.003  0.03  0.030  0.019  0.0025  0.0070  0.26  0.35-  20  0.050  0.15  1.55  0.006  0.002  0.03  0.020  0.020  0.0025  0.0075  0.25  0.35W：0.45  21  0.050  0.10  1.55  0.007  0.002  0.03  0.019  0.020  0.0025  0.0080  0.25  0.33Co：0.45  22  0.050  0.10  1.55  0.007  0.002  0.03  0.020  0.018  0.0025  0.0075  0.25  0.35REM：0.005  23  0.080  0.10  1.75  0.005  0.004  0.03  0.030  0.020  0.0025  0.0078  -  --

【表1-3】

    钢板    No.                                                      化学成分组成(单位：质量％)  C  Si  Mn  P  S  Al  Nb  Ti  B  N  Cu  Ni  其他    24  0.031  0.10  1.55  0.007  0.002  0.03  0.035  0.015  0.0015  0.0055  -  0.30  -    25  0.025  0.10  1.55  0.007  0.002  0.03  0.035  0.015  0.0016  0.0055  -  0.30  -    26  0.025  0.10  1.45  0.007  0.002  0.03  0.035  0.015  0.0015  0.0056  -  -  -    27  0.120  0.12  1.55  0.007  0.002  0.03  0.035  0.016  0.0016  0.0055  0.25  0.35  -    28  0.049  1.10  1.55  0.009  0.003  0.03  0.034  0.015  0.0015  0.0056  0.25  0.35  -    29  0.051  0.10  2.25  0.007  0.002  0.03  0.035  0.016  0.0015  0.0055  -  -  -    30  0.053  0.14  1.55  0.007  0.002  0.13  0.035  0.015  0.0016  0.0057  -  -  -    31  0.051  0.10  1.55  0.008  0.002  0.04  0.034  0.015  0.0015  0.0055  2.20  0.33  -    32  0.049  0.11  1.55  0.007  0.002  0.03  0.035  0.015  0.0015  0.0056  0.25  2.23  -    33  0.051  0.10  1.55  0.007  0.003  0.03  0.042  0.015  0.0016  0.0055  0.10  -  -    34  0.053  0.10  1.55  0.006  0.002  0.03  0.035  0.011  0.0015  0.0055  -  -  -    35  0.051  0.14  1.55  0.007  0.002  0.03  0.035  0.035  0.0015  0.0055  -  -  -    36  0.049  0.10  1.55  0.009  0.003  0.04  0.035  0.015  0.0011  0.0055  0.25  0.35  -    37  0.051  0.11  1.55  0.007  0.002  0.03  0.034  0.016  0.0041  0.0055  0.10  -  -    38  0.053  0.10  1.55  0.007  0.002  0.03  0.035  0.015  0.0015  0.0050  -  -  -    39  0.051  0.10  1.55  0.008  0.002  0.04  0.035  0.015  0.0016  0.0104  0.10  -  -    40  0.100  1.00  2.10  0.006  0.002  0.03  0.035  0.015  0.0015  0.0057  2.00  2.00  -

【表2-1】

  钢  板  No.  [Ti]/[N] X 值    6域    (℃)    Ti系碳氮化物    (n m)  Nb系碳氮化物  (n m)  抗拉强度  (MPa)    低温韧性    vE_-60(J)    HAZ韧性    vE_-40(J)  1  2.7 50.4    32    37  51  580    165    238  2  4.0 52.0    30    41  64  594    163    227  3  3.7 48.8    34    42  65  578    160    236  4  2.7 50.4    32    36  51  574    165    242  5  2.8 51.5    31    33  54  588    164    227  6  2.0 49.8    32    32  49  544    161    233  7  2.7 52.0    30    33  53  582    169    232  8  3.5 49.7    32    40  60  586    162    244  9  2.0 48.8    33    33  49  588    158    240  10  2.7 43.7    37    36  57  580    155    211  11  2.9 64.8    20    29  42  610    203    288  12  2.8 64.1    21    30  44  615    193    275

【表2-2】

钢板No.  [Ti]/[N]  X  值    6域    (℃)    Ti系碳氮化物    (n m)  Nb系碳氮化物  (n m)  抗拉强度  (MPa)    低温韧性    vE_-60(J)    HAZ韧性    vE_-40(J)13  2.7  65.7    19    29  42  620    211    28114  2.7  55.1    28    34  49  605    173    25915  2.9  71.9    14    25  39  640    242    29516  2.8  47.2    34    37  55  600    159    23517  2.7  43.7    37    40  58  605    154    23118  2.7  49.6    32    34  54  600    163    24119  2.7  51.5    31    35  51  600    165    23520  2.7  51.5    31    35  52  580    164    23221  2.5  49.5    32    33  53  577    162    24022  2.4  49.9    32    34  50  580    163    24223  2.6  56.9    26    32  47  635    177    257

【表2-3】

  钢  板  No.  [Ti]/[N] X值    δ域    (℃)  Ti系碳氮化物  (n m)  Nb系碳氮化物  (n m)  抗拉强度  (MPa)    低温韧性    vE_-60(J)    HAZ韧性    vE_-40(J)  24  2.7 35.9    43  44  61  535    124    143  25  2.7 32.9    46  44  67  470    95    108  26  2.7 27.0    50  48  70  460    70    75  27  2.9 85.4    3  21  28  630    67    53  28  2.7 81.2    4  19  26  580    62    73  29  2.9 46.4    35  38  58  610    73    86  30  2.6 43.1    38  36  59  540    53    58  31  2.7 77.2    9  20  33  620    74    68  32  2.7 81.5    4  19  26  630    69    65  33  2.7 42.1    38  39  58  610    63    49  34  2.0 41.8    39  34  55  550    152    92  35  6.4 42.1    38  62  92  555    62    79  36  2.7 49.2    33  36  55  540    158    72  37  2.9 42.5    38  43  60  565    66    81  38  3.0 41.8    39  40  61  550    163    58  39  1.4 42.2    38  31  48  530    69    55  40  2.6 160.5    0.3  17  24  690    72    109

钢板No.1～24满足本发明的各化学成分量的必要条件。另外钢板No.25和26，其C量低于本发明规定的下限，但是其他的分成量的必要条件均满足。图2～4表示这些钢板No.1～26的X值和δ域的温度范围的关系、X值和Ti系碳氮化物的平均粒子的关系、和X值与Nb系碳氮化物的平均粒径的关系。由图2可知，X值和δ域的温度范围处于良好的相关关系(具体来说大体呈反比例的关系)。另外由图3和图4可知，随着X值增大，碳氮化物的平均粒径减小。

图5～8表示钢板No.1～26的x值和HAZ韧性(vE_-40)的关系、X值和低温韧性(vE_-60)的关系、δ域的温度范围和HAZ韧性(vE_-40)的关系、和δ域的温度范围与低温韧性(vE_-60)的关系。由这些图可知，随着X值增大，即随着δ域的温度范围减小，钢板的HAZ韧性和低温韧性提高。然后X值为40以上的钢板(δ域的温度范围在40℃以下的钢板)，其vE_-40为200J以上，vE_-60为150J以上，具有良好的HAZ韧性和低温韧性。这被认为是由于，通过以X值成为40以上的方式调整化学成分组成，δ域的温度范围变窄，其结果是Ti的扩散被抑制，Ti系碳氮化物和Nb系碳氮化物的平均粒径被抑制。

此外图9和图10表示钢板No.1～26的Ti系碳氮化物的平均粒径和HAZ韧性(vE_-40)的关系、和Nb系碳氮化物的平均粒径和低温韧性(vE_-60)的关系。由这些图可知，随着碳氮化物的平均粒径变小，HAZ韧性和低温韧性提高。特别是由图9所示，如果Ti系碳氮化物的平均粒径为40nm以下，则vE_-40能够达到200J以上，由图10所示，如果Nb系碳氮化物的平均粒径为60nm以下，则vE_-60能够达到150J以上。

由汇总于表中的结果可知，满足本发明的各化学成分量、[Ti]/[N]和X值的必要条件的钢板No.1～23，抗张强度、低温韧性和HAZ韧性优异。相对于此，基本上满足本发明的各化学成分量的必要条件，但不满足40≤X值的必要条件的钢板No.24～26，低温韧性、或低温和HAZ韧性双方不充分。此外钢板No.25和26，其C量低于0.030％，抗拉强度也不充分。

不满足本发明规定的化学成分量的上限值的必要条件的任一项的No.27～33、35、37和40，因为过量地含有化学成分的某一项，所以低温韧性和HAZ韧性的双方均不充分。相反不满足本发明规定的各化学成分量的下限值的必要条件的任意一项的钢板，韧性也不充分。具体来说只是以低于下限值含有Ti或N的钢板No.34或38，因为Ti碳氮化物未被充分地形成，所以HAZ韧性不充分。同样只是以低于下限值含有B的钢板No.36，因为BN未被充分形成，所以HAZ韧性不充分。此外钢板No.39，其[Ti]/[N]低于2，因过量的N的影响而韧性不充分。