钢构件及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及钢构件及其制造方法。详细地说，本发明涉及对于厚钢板实施焊接和 焊接后热处理（PWHT)而得到的钢构件，特别是涉及即使该PWHT为高温长时间，板厚中央部 的强度和韧性仍优异的钢构件及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 出于使操作高效率化的目的，以石油精炼为首的化学工业所使用的中、高温压力 容器有要求进一步的耐高温高压化的倾向。因此，上述压力容器等的钢构件所使用的钢板 被要求厚壁化和高强度化。另外从安全性的观点出发，对于上述钢构件还要求有高水平的 韧性。
[0003] 为了得到这些高强度等，对于上述钢板实施正火、淬火。但是若上述钢板的板厚 厚，则正火或淬火时的钢板内部（特别是板厚中央部）的冷却速度小，存在难以得到高强度 等这样的问题。另外上述压力容器等的钢构件是在焊接上述钢板后，为了除去应变而实施 去应力退火（焊接后热处理，以下称为"PWHT"）而得到的。若上述钢板的板厚厚，则用于除 去应变而需要长时间进行PWHT。但是长时间实施PWHT的钢构件存在韧性等降低这样的问 题。
[0004] 为了消除这些问题，历来，考虑将所进行的正火变更成淬火而提高板厚内部的冷 却速度。但是在钢板的板厚厚的情况下，以该手段仍不能充分加快冷却速度，不能充分应对 高强度化、高韧性化的要求。
[0005] 另外，作为确保高韧性的方法，可列举提高合金元素量。上述压力容器等的钢 构件可使用含有Cr和Mo作为合金元素的Cr-Mo钢。作为上述Cr-Mo钢，例如在使用 2. 25Cr-l.OMo钢时，可知在难以确保韧性的厚钢板的板厚中央部也能够得到良好的韧性。 但是近年来，资源节约化和降低成本的意向高涨。因此，以使用相比上述2. 25Cr-l. 0Mo钢 而抑制了合金元素量的Cr-Mo钢（例如1. 25Cr-0. 5Mo钢）为前提，强烈要求实现板厚中央 部的强度和韧性优异的钢构件。
[0006] 针对上述课题，提出了一种抑制合金元素量且适当调整化学成分，从而达成高强 度、高韧性的技术。例如在专利文献1和2中，公开有一种以难以确保韧性的1. 25Cr-0. 5Mo 级的成分组成的钢为对象，改善低温韧性的技术。
[0007] 在专利文献1中公开有一种技术，其通过添加Nb和Ca，以确保淬火性，并且实现抑 制SR(StressRelief，去应力退火）时的特性降低。但是若将该技术适用于以铸锭法的铸 造为主的极厚材，则所述Ca形成粗大的夹杂物，有可能对韧性造成不良影响。因此，认为难 以稳定确保板厚更大的钢构件的板厚中央部的韧性。
[0008]另外，在专利文献2中公开有一种技术，其是在制造工序中，通过在淬火前实施控 制乳制，或实施控制轧制+加速冷却，从而使奥氏体粒径微细化，以确保低温韧性。但是在 该技术中，如果是制造板厚大于100mm的极厚材，则上述控制轧制使轧制线的生产率显著 降低，因此很难说是实用的。
[0009] 现有技术文献
[0010] 专利文献
[0011] 专利文献1 :日本专利第2743765号公报
[0012] 专利文献2:日本特开2000-345281号公报
【发明内容】
[0013] 发明所要解决的课题
[0014] 本发明着眼于上述这样的情况而形成，其目的在于，确立一种钢构件及其制造方 法，所述钢构件是使用厚钢板得到的钢构件，在该钢构件的制造工序中，即使焊接后的PWHT 为长时间（特别是高温长时间）时，钢材内部（板厚中央部）仍为高强度且高韧性。
[0015] 用于解决课题的手段
[0016] 能够解决上述课题的本发明的钢构件具有的特征在于，含有
[0017] C:0. 12% (表示质量％。关于化学成分以下相同）以上且0. 18%以下、
[0018]Si :0? 50% 以上且 0? 80% 以下、
[0019] Mn :0? 40% 以上且 0? 70% 以下、
[0020] P:0? 015% 以下（不含 0% )、
[0021] S:0? 005% 以下（不含 0% )、
[0022] A1 :0? 040% 以上且 0? 080% 以下、
[0023] Cu :0? 05% 以上且 0? 40% 以下、
[0024]Ni :0? 05% 以上且 0? 40% 以下、
[0025]Cr :1. 25% 以上且 1. 50% 以下、
[0026]Mo:0?45% 以上且0?65% 以下、
[0027] N:0? 0030% 以上且 0? 0060% 以下、和
[0028] B:0? 0003% 以上且 0? 0010% 以下，
[0029] 余量是Fe和不可避免的杂质，
[0030] 板厚中央部的组织满足全部下述（a)~（d)。
[0031] (a)组织是回火贝氏体和回火马氏体的至少一种。
[0032] (b)邻接的2个结晶的取向差为15°以上的大角度晶界所包围的晶粒的平均当量 圆直径为20ym以下。
[0033](c)晶界碳化物的最大直径为0. 8ym以下。
[0034] (d)晶界碳化物的分率为1. 0面积％以上。
[0035] 上述钢构件，也可以还含有V大于0%且0. 030%以下。
[0036] 本发明也包括所述钢构件的制造方法。该制造方法具有的特征在于，包括如下内 容：
[0037] 热轧具有所述钢构件的成分组成的钢片；
[0038] 在所述热轧后，以加热温度：900°C以上且950°C以下，且在该加热温度下的保持 时间：60分钟以上的条件进行淬火；
[0039] 在所述淬火后进行焊接和焊接后热处理。
[0040] 在所述淬火后，也可以再以620°C以上且Aa点以下的温度进行回火。
[0041] 即使以下述式（1)所表示的P值为20以上的加热温度和加热时间进行所述焊接 后热处理时，仍能够得到显示出优异的特性的钢构件。
[0042]P值=TX(20+logt)X1(T3 …（1)
[0043] [式中，T:加热温度（K)，t:加热时间（hr)]
[0044] 发明效果
[0045] 根据本发明，能够得到一种使用厚钢板得到的钢构件，在该钢构件的制造工序中， 即使焊接后的PWHT为长时间（特别是高温长时间）时，钢材内部（板厚中央部）仍为高强 度且高韧性。因此，能够提供如下的中、高温压力容器等，其使用厚钢板，即使实施高温长时 间的PWHT，仍能够显示出高强度且高韧性。
[0046] 此外，本发明的钢构件的合金元素量被抑制，因此有助于资源节约化且成本降低。
【具体实施方式】
[0047] 本发明人为了得到如下钢构件，S卩，由合金元素量相比所述2. 25Cr_l.OMo钢得到 抑制的Cr-Mo钢（例如1. 25Cr-0. 5Mo级的钢）构成，且使用板厚为90mm以上的厚钢板（以 下，仅称为"钢板"）为前提，对于该厚钢板，即使实施特别长时间的PWHT时，板厚中央部的 韧性（低温韧性）和强度仍优异的钢构件，而反复进行潜心研宄。
[0048] 其结果是，为了确保钢构件的板厚中央部的高韧性，发现基于如下几点特别有 效：
[0049] ?成为微细的组织。详细地说就是（a)成为回火贝氏体和回火马氏体的至少一种， 并且（b)邻接的2个结晶的取向差为15°以上的大角度晶界所包围的晶粒的平均当量圆直 径（以下，仅称为"大角度晶界尺寸"）为20ym以下；
[0050] ?实现容易粗大化易成为断裂的起点的晶界碳化物的微细化。详细地说就是（c) 使晶界碳化物的最大直径为〇. 8ym以下；以及
[0051] ?实现回火脆化敏感性的抑制（以下，也称为"回火脆化的抑制""晶界断裂（晶 界裂纹）的抑制"）。详细地说，就是满足后述的成分组成。
[0052] 另外，为了确保钢构件的板厚中央部的高强度，发现如下方式特别有效：
[0053] ?成为微细的组织。详细地说就是（a)成为回火贝氏体和回火马氏体的至少一种； 并且，
[0054] ?控制晶界碳化物的分率。详细地说就是（d)使晶界碳化物的分率为1. 0面积％ 以上。
[0055] 以下，首先对于本发明的钢构件的有关板厚中央部的组织（微观组织）的上述 (a)~⑷进行说明。
[0056] 还有，在以下的说明中，将"板厚中央部的组织"仅称为"组织"。另外，下述所示的 特性即强度、韧性（低温韧性），是指钢构件（即，对于厚钢板实施焊接和PWHT之后）的至 少板厚中央部的各特性。
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