特許 7567739 耐疲労き裂伝播特性に優れた鋼板の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-07

(45)【発行日】2024-10-16

(54)【発明の名称】耐疲労き裂伝播特性に優れた鋼板の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C22C 38/00 20060101AFI20241008BHJP

   C22C 38/60 20060101ALI20241008BHJP

   C21D 8/02 20060101ALI20241008BHJP

【ＦＩ】

C22C38/00 301A

C22C38/60

C21D8/02 B

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021158975

(22)【出願日】2021-09-29

(65)【公開番号】P2023049310

(43)【公開日】2023-04-10

【審査請求日】2023-04-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000001258

【氏名又は名称】ＪＦＥスチール株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105968

【弁理士】

【氏名又は名称】落合 憲一郎

(72)【発明者】

【氏名】貞末 照輝

(72)【発明者】

【氏名】半田 恒久

(72)【発明者】

【氏名】伊木 聡

【審査官】小川 進

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１４／１５６１８７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－２２７６０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１４５４９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－３１９５３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－００１７４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１８３２１８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２２Ｃ ３８／００－ ３８／６０

Ｃ２１Ｄ ８／００

Ｃ２１Ｄ １／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋼板の金属組織が、焼戻しベイナイト組織、焼戻しマルテンサイト組織または焼戻しベイナイト組織と焼戻しマルテンサイト組織の混合組織のうちのいずれかの組織であり、さらに、炭化物、窒化物および炭窒化物の析出物のうち１種以上が存在する鋼板の製造方法であって、
質量％で、Ｃ：０．０２～０．４０％、Ｓｉ：０．０１０～０．５００％、Ｍｎ：０．０５～２．００％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０５０％以下、Ａｌ：０．１００％以下、Ｎ：０．１０００％以下を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる化学組成を有する鋼素材を、Ａｃ₃点以上に加熱し、再加熱焼入れ処理を施した後、加熱温度：１００～４５０℃で、加熱時間：１０秒以上行う焼戻し処理を施すことを特徴とする耐疲労き裂伝播特性に優れた鋼板の製造方法。

【請求項2】

前記鋼素材の化学組成に加えて、さらに、質量％で、Ｃｕ：０．０１～２．００％、Ｎｉ：０．０１～５．００％、Ｃｒ：０．０１～３．００％、Ｍｏ：０．０１～１．００％、Ｎｂ：０．００１～０．１００％、Ｖ：０．００１～０．１００％、Ｔｉ：０．００１～０．１００％、Ｂ：０．０００１～０．０１００％、ＲＥＭ：０．００１～０．１００％のうちから選ばれた１種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載の耐疲労き裂伝播特性に優れた鋼板の製造方法。

【請求項3】

前記再加熱焼入れ処理が、冷却停止温度：２５℃以下で、冷却速度：５～２５０℃／ｓで行うことを特徴とする請求項１または２に記載の耐疲労き裂伝播特性に優れた鋼板の製造方法。

【請求項4】

前記各金属組織と面積率５０％以下のフェライト組織が存在していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の耐疲労き裂伝播特性に優れた鋼板の製造方法。

【請求項5】

前記鋼板の板厚が、５～１００ｍｍであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の耐疲労き裂伝播特性に優れた鋼板の製造方法。

【請求項6】

前記析出物の個数が、前記鋼板の板厚中央部で、１０ｎｍ以上の大きさで、１～１００個／３．８μｍ ² であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の耐疲労き裂伝播特性に優れた鋼板の製造方法。

【請求項7】

前記鋼板の疲労き裂伝播試験における応力拡大係数範囲〔ΔＫ〕が２０ＭＰａ・ｍ ^1/2 である場合に、疲労き裂伝播速度〔ｄａ／ｄＮ〕が、４．２６×１０ ^-8 ｍ／ｃｙｃｌｅ以下であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の耐疲労き裂伝播特性に優れた鋼板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、耐疲労き裂伝播特性に優れた鋼材およびその製造方法に関する。より詳しくは、船舶、海洋構造物、橋梁、建設機械、建築物、タンクなど各種溶接構造物に用いられ、繰返し荷重を受けた場合でも耐疲労き裂伝播特性が向上する鋼材およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、船舶、海洋構造物、橋梁、建設機械、建築物、タンクなどの構造物においては、設計の合理化や鋼材重量の低減、薄肉化や溶接の省力化を目的として高強度鋼材が適用される事例が多くなってきている。加えてそれら鋼材においては、靭性や延性のみならず溶接性や構造安全性を確保するため耐疲労特性に優れていることが要求されている。

【0003】

溶接構造物において、疲労破壊は、溶接止端部から疲労き裂が発生し、鋼材中を伝播して破壊するケースが多い。これは、溶接止端部がその形状的要因から応力集中部となりやすいこと、加えて溶接後に引張の残留応力が生じることなどに起因するとされている。

【0004】

このため、溶接止端部からのき裂発生を抑制させる手段として、付加溶接を施すなどして形状を改善し応力集中を低減させる技術、ピーニングなどで圧縮の残留応力を導入する技術などが広く知られている。

【0005】

しかしながら、多数存在する溶接止端部にこのような処理を工業的規模で施すことは、不可能に近く、コストの面でも現実的とは言いがたい。そこで、仮に疲労き裂が発生したとしてもその後の鋼材中の伝播速度を低減させることで疲労寿命を延命させることが重要であるとの認識のもと、鋼材自身の疲労き裂伝播特性を向上させることが産業界から強く要望されている。

【0006】

ここで、特許文献１には、鋼の化学組成が、質量％でＣ：０．０５～０．３０％、Ｓｉ：０．０３～０．３５％、Ｃｒ：０．０５～２．０％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．００３％以下、Ａｌ：０．１％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋳片または鋼片を、熱間圧延後、再加熱して焼入れ処理後、Ａｃ₁変態点＋１０℃～７９０℃の２相域温度範囲に再加熱し、平均冷却速度５～６０℃／ｓで焼入れ後、４００～６５０℃で１０分以上保持して焼戻しすることを特徴とする、金属組織がビッカース硬さで８５以上１３０以下のフェライト相と、面積分率１５～８５％のビッカース硬さで３４０以上４４０以下の焼戻しマルテンサイト相の混合組織である、表面残留応力の絶対値が１５０Ｎ／ｍｍ²以下の耐疲労き裂伝播特性に優れた鋼材の製造方法が開示されている。

【0007】

また、特許文献２には、Ｃ：０．０４～０．３％、Ｓｉ：０．０１～２％、Ｍｎ：０．１～３％、Ａｌ：０．００１～０．１％、Ｎ：０．００１～０．０１％、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．０１％以下を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、軟質相と該軟質相を網目状に囲む硬質第二相からなる二相組織を有し、該軟質相と硬質第二相とが、（１）軟質相がフェライト、焼戻しベイナイト、焼戻しマルテンサイトの１種または２種以上から構成され、かつ平均ビッカース硬さが１５０以下であること、（２）硬質第二相がベイナイト、マルテンサイト、焼戻しベイナイト、焼戻しマルテンサイトの１種または２種以上から構成され、かつ平均ビッカース硬さが２５０以上であること、（３）特定式で示される硬質第二相の粒界占有率が０．５以下であること、の条件をすべて満足した耐疲労き裂伝播特性に優れた厚鋼材が開示されている。

【0008】

また、特許文献３には、鋼組成が質量％でＣ：０．０５～０．３０％、Ｓｉ：０．０３～０．３５％、Ｃｒ：０．０５～２．０％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．００３％以下、Ａｌ：０．１％以下、残部がＦｅ及び不可避的不純物で、板厚方向および板長さ方向のいずれにおいても金属組織の８０％以上が、ビッカース硬さで１３０以下、アスペクト比で２．５以下のフェライト相と、面積分率が１５～８５％のビッカース硬さで３４０以上、アスペクト比で２．５以下の焼戻しマルテンサイト相の混合組織からなる、材質の異方性が小さく、耐疲労き裂伝播特性に優れた鋼材が開示されている。

【0009】

また、特許文献４には、質量％で、Ｃ：０．０３～０．３０％、Ｓｉ：０．０１～０．５％、Ｍｎ：０．３～２．０％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１～０．１％、を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼板であって、その組織が硬質部と軟質部とからなり、この２つの部分の組織に占める割合およびビッカース硬さでの平均硬さが特定式を満たす鋼板が開示されている。

【0010】

さらに、特許文献５には、質量％で、Ｃ：０．０２～０．１６％、Ｓｉ：０．０５～０．５％、Ａｌ：０．００５～０．０６０％を含有し、さらに、Ｍｎ：０．１～２．５％、Ｃｕ：０．１～２．０％、Ｎｉ：０．１～６．０％の中から選ばれる１種または２種以上を２Ｍｎ＋Ｃｕ＋Ｎｉの値が３．５～６．０％となるように含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼で、平均直径０．１～０．５μｍの残留オーステナイトを体積率で５～２０％含むことを特徴とする疲労き裂伝播特性および靭性に優れた厚鋼板が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【文献】特許第４９２４０４７号公報

【文献】特許第３７８５３９２号公報

【文献】特許第４９９８７０８号公報

【文献】特開２００２－１２１６４０号公報

【文献】特許第４４９７００９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

しかしながら、上記特許文献１～５に係る製造技術には、以下に示す問題点があった。

【0013】

特許文献１の製造方法は、熱間圧延後、再加熱して焼入れ処理後、Ａｃ₁変態点＋１０℃～７９０℃の二相域温度範囲に再加熱して平均冷却速度５～６０℃／ｓで焼入れ後、４００～６５０℃で１０分以上保持して焼戻しして製造されるが、製造方法が煩雑である。

【0014】

特許文献２は、熱間圧延前の鋼片に加熱温度が１２００～１３５０℃、該温度範囲での保持時間が２～１００ｈの拡散熱処理を施した後、加熱温度がＡｃ₃変態点～１２５０℃で、圧延後にＡｒ₃変態点以上から４００℃以下まで５～１００℃／ｓで加速冷却する熱間圧延を施し、さらに加熱温度が（Ａｃ₁変態点＋３０℃）～（Ａｃ₃変態点－１０℃）で、かつ、４００℃以下まで５～１００℃／ｓで加速冷却する二相域熱処理を施すことを特徴とするが、拡散熱処理や二相域熱処理等の製造方法が煩雑である。

【0015】

特許文献３は、鋼を１２００～１３００℃で２５～６０時間保持する溶体化熱処理を施した後空冷し、１０００～１２００℃に再加熱後、圧延終了温度Ａｒ₃変態点以上となる熱間圧延を行い空冷後、Ａｃ₃変態点以上に再加熱保持後、空冷を行い、さらにＡｃ₁変態点＋１０℃～Ａｃ₃変態点－１０℃の二相域温度に再加熱し、その後５℃／ｓ以上の平均冷却速度で焼入れし、４００℃～６５０℃で焼戻すことを特徴とするが、溶体化熱処理や二相域熱処理等の製造方法が煩雑である。

【0016】

特許文献４は、ｆＡ・ＨＡ－ｆＢ・ＨＢ≧－３５００の関係式を提案している。ここで、ｆＡとｆＢは、それぞれ硬質部と軟質部が組織に占める％単位での割合、ＨＡとＨＢは、それぞれ硬質部と軟質部のビッカース硬さの平均値を示している。しかし、ｆＡ・ＨＡ－ｆＢ・ＨＢと疲労き裂伝播速度は、線形関係でなく、指標としては不明確である。

【0017】

さらに、特許文献５は、鋼を熱間圧延後、直接焼入れあるいは再加熱焼入れを施し、さらに引き続いて６５０℃以上、Ａｃ₃点未満の温度に加熱して冷却する２相域熱処理を行うことを特徴とするが、２相域熱処理等の製造方法が煩雑である。

【0018】

そこで、本発明は、上記した従来技術の問題を解決し、煩雑な熱処理がなく、簡単な製造方法で製造できる耐疲労き裂伝播特性に優れた鋼材を提供することを目的とする。ここで、「鋼材」とは、鋼板、棒鋼、条鋼などを含むが、以下、「鋼板」を主体に説明する。

【課題を解決するための手段】

【0019】

本発明者らは、上記課題を解決すべく以下の実験を行い、検討を重ねた。

【0020】

［疲労き裂伝播速度］
実験には３種類の供試鋼（Ａ、Ｂ、Ｃ）を用いた。その化学組成を表１に示す。

【0021】

【表1】

【0022】

供試鋼Ａは、鋼組成が０．１２％Ｃ－０．２８％Ｓｉ－１．３３％Ｍｎ－０．０１３％Ｐ－０．００４％Ｓ－０．０１％Ｎｉ－０．０２％Ｃｒ－０．０１１％Ｔｉ－０．０４７％Ａｌ－０．００３８％Ｎを有する鋼板（板厚２５ｍｍ）であり、これを用い、その鋼板を９００℃に再加熱し、焼入れ処理を行い、その後２００℃で焼戻し処理を施した。その後、１２ｍｍに両面減厚したＣＴ試験片で応力拡大係数範囲〔ΔＫ〕と疲労き裂伝播速度〔ｄａ／ｄＮ〕の関係を調べた。供試鋼Ｂは、軟質相／硬質相分散鋼（０．１５％Ｃ－０．２５％Ｓｉ－１．５１％Ｍｎ－０．００９％Ｐ－０．００５％Ｓ－０．０７％Ｃｒ－０．０３８％Ａｌ－０．００２５％Ｎを有する鋼塊を９５０℃以上１２５０℃以下に加熱後、Ａｒ₃点以上で累積圧下率５０％以上の圧延を行い、Ａｒ₃点－６０℃から７３０℃以上の温度域から１０℃／ｓ以上３０℃／ｓ未満の冷却速度で加速冷却を開始後、６５０℃以下５００℃以上まで冷却して出来た鋼材）を用い、供試鋼Ｃは、従来鋼（０．１３％Ｃ－０．３３％Ｓｉ－１．４５％Ｍｎ－０．００９％Ｐ－０．００８％Ｓ－０．０５％Ｃｒ－０．０１２Ｔｉ－０．０４８％Ａｌ－０．００３９％Ｎを有する鋼塊を９５０℃以上１２５０℃以下に加熱後、９００℃以上で累積圧下率５０％以上の圧延を行いＡｒ₃点からＡｒ₃点－１００℃の温度域から加速冷却を開始後７００℃以下、５００℃以上まで冷却して出来た鋼材）を用いた。

【0023】

その結果を図１に示す。図１中の□（図中では「白枠黒塗りつぶし」で表示）は、供試鋼Ａのデータであり、△は、供試鋼Ｂのデータで、○は、供試鋼Ｃである。また、図中の実線は、供試鋼Ｃのような一般的な従来鋼における応力拡大係数範囲〔ΔＫ〕に対する疲労き裂伝播速度〔ｄａ／ｄＮ〕のレベルであり、ΔＫ＝１５ＭＰａ・ｍ^1/2のとき３．５０×１０^-8ｍ／ｃｙｃｌｅと、ΔＫ＝２５ＭＰａ・ｍ^1/2のとき１．７０×１０^-7ｍ／ｃｙｃｌｅを結んだ直線である。その下にある点線は、供試鋼Ｃの疲労き裂伝播速度レベルの１／２レベルであり、ΔＫ＝１５ＭＰａ・ｍ^1/2のとき１．７５×１０^-8ｍ／ｃｙｃｌｅと、ΔＫ＝２５ＭＰａ・ｍ^1/2のとき８．５０×１０^-8ｍ／ｃｙｃｌｅを結んだ直線である。その下にある１点鎖線は、供試鋼Ｃの疲労き裂伝播速度レベルの１／５レベルであり、ΔＫ＝１５ＭＰａ・ｍ^1/2のとき７．００×１０^-9ｍ／ｃｙｃｌｅと、ΔＫ＝２５ＭＰａ・ｍ^1/2のとき３．４０×１０^-8ｍ／ｃｙｃｌｅを結んだ直線である。この実験結果から、供試鋼Ｂは、供試鋼Ｃの疲労き裂伝播速度レベルの１／２程度であるのに対し、供試鋼Ａの疲労き裂伝播速度レベルは、供試鋼Ｃの１／５程度であり、耐疲労き裂伝播特性に最も優れていることが確認された。

【0024】

次に、上記の供試鋼Ａの鋼板の１／２厚さから薄膜試料を作成し、ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）で金属組織観察を行った。また、付属のエネルギー分散型Ｘ線分光器（ＥＤＸ）分析により炭化物、窒化物、炭窒化物の同定を行った。その結果の一例を図２に示す。図２では、１視野（３．８μｍ²、１００００倍）中に、３個の炭化物からなる析出物が認められた。同様の観察を視野間隔５０μｍで１０視野行った結果、６視野中（１０視野中の６０％相当）で１個以上の炭化物、窒化物または炭窒化物からなる析出物が確認された。

【0025】

なお、金属組織の観察は、鋼材（鋼板）の板厚中央部（板厚１／２の位置）で採取した試験片を研磨し腐食（ナイタールエッチング）して、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（倍率：５００倍）で組織観察を行い、撮像して画像解析装置を用いて、金属組織を判定した。その結果、上記供試鋼Ａにおいて、観察された金属組織は、焼戻しベイナイト組織であった。また、上記供試鋼Ｂは、フェライトマトリクス中に塊状のパーライト、塊状のベイナイトが生成した組織であった。さらに、上記供試鋼Ｃは、フェライトマトリクス中にバンド状のパーライトが生成した組織であった。

【0026】

以上のような実験結果から、特定の組成を有する鋼材であって、その金属組織が、焼戻しベイナイト組織であり、さらに、炭化物、窒化物および炭窒化物の析出物のうち１種以上が存在する鋼材とすることで疲労き裂伝播特性が大幅に向上することを知見した。

【0027】

また、同様に、焼戻しマルテンサイト組織、あるいは焼戻しベイナイト組織と焼戻しマルテンサイト組織との混合組織であれば、さらには、それらの組織内にフェライト組織が存在している場合であっても、そのフェライト組織が面積率で５０％以下である場合の組織であって、さらに、炭化物、窒化物および炭窒化物の析出物のうち１種以上が存在する鋼材において、同様に疲労き裂伝播速度の低下が認められた。

【0028】

本発明は、かかる知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものであり、本発明の要旨は、次のとおりである。
〔１〕質量％で、Ｃ：０．０２～０．４０％、Ｓｉ：０．０１０～０．５００％、Ｍｎ：０．０５～２．００％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０５０％以下、Ａｌ：０．１００％以下、Ｎ：０．１０００％以下を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる化学組成を有する鋼材であって、該鋼材の金属組織が、焼戻しベイナイト組織、焼戻しマルテンサイト組織または焼戻しベイナイト組織と焼戻しマルテンサイト組織の混合組織のうちのいずれかの組織であり、さらに、炭化物、窒化物および炭窒化物の析出物のうち１種以上が存在することを特徴とする耐疲労き裂伝播特性に優れた鋼材。
〔２〕〔１〕において、前記化学組成に加えて、さらに、質量％で、Ｃｕ：０．０１～２．００％、Ｎｉ：０．０１～５．００％、Ｃｒ：０．０１～３．００％、Ｍｏ：０．０１～１．００％、Ｎｂ：０．００１～０．１００％、Ｖ：０．００１～０．１００％、Ｔｉ：０．００１～０．１００％、Ｂ：０．０００１～０．０１００％、ＲＥＭ：０．００１～０．１００％のうちから選ばれた１種以上を含有することを特徴とする耐疲労き裂伝播特性に優れた鋼材。
〔３〕〔１〕または〔２〕において、前記各金属組織と面積率５０％以下のフェライト組織が存在していることを特徴とする耐疲労き裂伝播特性に優れた鋼材。
〔４〕〔１〕ないし〔３〕のいずれか一つにおいて、前記鋼材の板厚が、５～１００ｍｍであることを特徴とする耐疲労き裂伝播特性に優れた鋼材。
〔５〕〔１〕ないし〔４〕のいずれか一つにおいて、前記析出物の個数が、前記鋼材の板厚中央部で、１～１００個／３．８μｍ²であることを特徴とする耐疲労き裂伝播特性に優れた鋼材。
〔６〕〔１〕ないし〔５〕のいずれか一つにおいて、前記鋼材の疲労き裂伝播試験における応力拡大係数範囲〔ΔＫ〕が２０ＭＰａ・ｍ^1/2である場合に、疲労き裂伝播速度〔ｄａ／ｄＮ〕が、４．２６×１０^-8ｍ／ｃｙｃｌｅ以下であることを特徴とする耐疲労き裂伝播特性に優れた鋼材。
〔７〕〔１〕ないし〔６〕のいずれか一つに記載の鋼材の製造方法であって、質量％で、Ｃ：０．０２～０．４０％、Ｓｉ：０．０１０～０．５００％、Ｍｎ：０．０５～２．００％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０５０％以下、Ａｌ：０．１００％以下、Ｎ：０．１０００％以下を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる化学組成を有する鋼素材を、Ａｃ₃点以上に加熱し、再加熱焼入れ処理を施した後、焼戻し処理を施すことを特徴とする耐疲労き裂伝播特性に優れた鋼材の製造方法。
〔８〕〔７〕において、前記鋼素材の化学組成に加えて、さらに、質量％で、Ｃｕ：０．０１～２．００％、Ｎｉ：０．０１～５．００％、Ｃｒ：０．０１～３．００％、Ｍｏ：０．０１～１．００％、Ｎｂ：０．００１～０．１００％、Ｖ：０．００１～０．１００％、Ｔｉ：０．００１～０．１００％、Ｂ：０．０００１～０．０１００％、ＲＥＭ：０．００１～０．１００％のうちから選ばれた１種以上を含有することを特徴とする耐疲労き裂伝播特性に優れた鋼材の製造方法。
〔９〕〔７〕または〔８〕において、前記再加熱焼入れ処理が、冷却停止温度：２５℃以下で、冷却速度：５～２５０℃／ｓで行うことを特徴とする耐疲労き裂伝播特性に優れた鋼材の製造方法。
〔１０〕〔７〕ないし〔９〕のいずれか一つにおいて、前記焼戻し処理が、加熱温度：１００～４５０℃で、加熱時間：１０秒以上行うことを特徴とする耐疲労き裂伝播特性に優れた鋼材の製造方法。

【発明の効果】

【0029】

本発明によれば、簡便な製造方法で耐疲労き裂伝播特性に優れた鋼材が製造可能であり、産業上格段の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】本発明鋼材と従来鋼材の耐疲労き裂伝播特性試験結果を示す相関図である。

【図2】本発明鋼材の金属組織観察における撮像写真である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下、本発明に係る実施形態について具体的に説明する。

【0032】

［鋼材の基本化学組成］
次に、本発明に係る鋼材の基本化学組成について、説明する。なお、以下、化学組成における「％」は、「質量％」であることを意味する。

【0033】

［Ｃ：０．０２～０．４０％］
Ｃは、強度確保のために０．０２％以上の添加が必要である。しかし、０．４０％以上の添加は、溶接性を阻害する。したがって、０．０２～０．４０％の範囲に限定した。好ましくは、０．０２～０．３５％である。より好ましくは、０．０２～０．３３％である。さらに好ましくは、０．０２～０．３０％である。

【0034】

［Ｓｉ：０．０１０～０．５００％］
Ｓｉは、脱酸剤として有効であるとともに高強度化のためには０．０１０％以上必要であるが、０．５００％を越えて添加すると溶接性、靭性を劣化させる。したがって、０．０１０～０．５００％の範囲に限定した。好ましくは、０．０５０～０．４５０％である。より好ましくは、０．０５０～０．４３０％である。さらに好ましくは、０．０５０～０．４００％である。

【0035】

［Ｍｎ：０．０５～２．００％］
Ｍｎは、安価に焼入れ性の増加を通じて強度を高めるだけでなく、靭性向上の観点から０．０５％以上必要であるが、２．００％を越えると溶接性の劣化に繋がる。したがって、０．０５～２．００％の範囲に限定した。好ましくは、０．０５～１．９０％である。より好ましくは、０．０５～１．８５％である。さらに好ましくは、０．０５～１．８０％である。

【0036】

［Ｐ：０．０５０％以下］
Ｐは、不純物で靭性を劣化させるため、その含有量は少ないほど良く、製造コスト上、０．０５０％以下の範囲に限定する。好ましくは、０．０４０％以下である。より好ましくは、０．０３０％以下である。さらに好ましくは、０．０２０％以下である。

【0037】

［Ｓ：０．０５０％以下］
Ｓは、不純物で靭性を劣化させるため、その含有量は少ないほど良く、製造コスト上、０．０５０％以下の範囲に限定する。好ましくは、０．０４０％以下である。より好ましくは、０．０３０％以下である。さらに好ましくは、０．０２０％以下である。

【0038】

［Ａｌ：０．１００％以下］
Ａｌは、脱酸剤として作用し、高張力鋼の溶鋼脱酸プロセスにおいてもっとも汎用的に使われる。また、鋼中のＮをＡｌＮとして固定し母材の靭性向上に寄与する。一方、０．１００％を超える添加は、母材の靭性が低下するとともに、溶接時に溶接金属部に混入して靭性を劣化させる。このためＡｌは、０．１００％以下に限定する。好ましくは、０．０８０％以下である。より好ましくは、０．０７０％以下である。さらに好ましくは、０．０６０％以下である。

【0039】

［Ｎ：０．１０００％以下］
Ｎは、固溶状態では延性、靭性に悪影響を及ぼすために好ましくないが、Ｖ、ＡｌやＴｉと結びついてオーステナイト粒微細化や析出強化に有効に働くため、微量であれば機械的特性向上に有効である。しかし、過剰に含有すると固溶Ｎが増加し延性や靱性に悪影響を及ぼす可能性があるので、Ｎは、０．１０００％以下の範囲に限定する。好ましくは、０．０９００％以下である。より好ましくは、０．０８００％以下である。さらに好ましくは、０．０７００％以下である。

【0040】

［鋼材の任意的選択化学組成］
上述した化学組成が本発明の鋼材の基本化学組成であり、本発明では、この基本化学組成に加えてさらに、任意的選択化学組成として、必要に応じて、強度、靭性や溶接性等の調整、耐候性の付与などを目的として、Ｃｕ：０．０１～２．００％、Ｎｉ：０．０１～５．００％、Ｃｒ：０．０１～３．００％、Ｍｏ：０．０１～１．００％、Ｎｂ：０．００１～０．１００％、Ｖ：０．００１～０．１００％、Ｔｉ：０．００１～０．１００％、Ｂ：０．０００１～０．０１００％、ＲＥＭ：０．００１～０．１００％のうちから選ばれた１種以上を選択して含有することができる。

【0041】

［Ｃｕ：０．０１～２．００％］
Ｃｕは、固溶による強度上昇効果をもたらすとともに耐候性を向上させる。このため下限を０．０１％とするのが好ましい。しかし、その含有量が２．００％を超えると、溶接性を損なうとともに鋼材製造時に疵が生じやすくなる。従って、含有する場合は、０．０１～２．００％とするのが好ましい。より好ましくは、０．０１～１．５０％である。さらに好ましくは、
０．０１～１，００％である。

【0042】

［Ｎｉ：０．０１～５．００％］
Ｎｉは、低温靭性を向上させるとともに耐候性やＣｕを添加した場合に生ずる熱間脆性の改善に有効である。このため下限を０．０１％とするのが好ましい。しかし、その含有量が５．００％を超えると溶接性を阻害する上、コスト上昇に繋がる。従って、含有する場合は、０．０１～５．００％とするのが好ましい。より好ましくは、０．０１～４．００％である。さらに好ましくは、０．０１～３．００％である。

【0043】

［Ｃｒ：０．０１～３．００％］
Ｃｒは、耐候性や強度を向上させる。このため０．０１％を添加の下限とするのが好ましい。しかし、その含有量が３．００％を超えると溶接性および靭性を損なう。従って、含有する場合は、０．０１～３．００％とするのが好ましい。より好ましくは、０．０１～２．５０％である。さらに好ましくは、０．０１～２．００％である。

【0044】

［Ｍｏ：０．０１～１．００％］
Ｍｏは、強度を上昇させるために０．０１％以上含有してもよい。しかし、その含有量が１．００％を超えると、溶接性および靭性の劣化が生じる。従って、含有する場合は、０．０１～１．００％とするのが好ましい。より好ましくは、０．０１～０．９０％である。さらに好ましくは、０．０１～０．８０％である。

【0045】

［Ｎｂ：０．００１～０．１００％］
Ｎｂは、圧延時のオーステナイト再結晶を抑制し細粒化を図ると同時に、析出により高強度化をもたらす働きを有するため０．００１％以上含有してもよい。しかし、０．１００％を超えて含有すると靭性が劣化する。従って、含有する場合は、０．００１～０．１００％とするのが好ましい。より好ましくは０．００１～０．０９０％である。さらに好ましくは、０．００１～０．０８０％である。

【0046】

［Ｖ：０．００１～０．１００％］
ＶもＮｂと同様、析出により高強度化をもたらす働きを有するため０．００１％以上含有してもよい。しかし、０．１００％を超えて含有すると、溶接性および靭性の低下を招く。従って、含有する場合は、０．００１～０．１００％とするのが好ましい。より好ましくは、０．００１～０．０９０％である。さらに好ましくは、０．００１～０．０８０％である。

【0047】

［Ｔｉ：０．００１～０．１００％］
Ｔｉは、強度上昇と溶接部靭性を改善するために０．００１％以上含有してもよい。しかし、その含有量が０．１００％を超えるとコスト上昇を招く傾向にある。従って、含有する場合は、０．００１～０．１００％とするのが好ましい。より好ましくは、０．００１～０．０９０％である。さらに好ましくは、０．００１～０．０８０％である。

【0048】

［Ｂ：０．０００１～０．０１００％］
Ｂは、焼入れ性を高め強度上昇に寄与するために０．０００１％以上含有してもよい。しかし、０．０１００％を超えて含有すると溶接性を害する。従って、含有する場合は、０．０００１～０．０１００％とするのが好ましい。より好ましくは、０．０００１～０．００９０％である。さらに好ましくは、０．０００１～０．００８０％である。

【0049】

［ＲＥＭ：０．００１～０．１００％］
ＲＥＭは、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅなどの希土類元素をいう。微量添加の際は、ＨＡＺ靭性の向上に寄与するため０．００１％以上含有してもよい。しかし、０．１００％を超えて含有すると溶接性を害する。従って、ＲＥＭを含有する場合には、０．００１～０．１００％とするのが好ましい。より好ましくは、０．００１～０．０９０％である。さらに好ましくは、０．００１～０．０８０％である。

【0050】

［残部化学組成］
上記した化学組成以外の残部化学組成は、Ｆｅおよび不可避的不純物からなる。この不可避的不純物元素としては、Ｏ（酸素）、Ｓｎ、Ｓｂ、Ａｓ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｍｇなどが例示でき、合計で０．１０％以下であれば許容できる。また、前述の基本化学組成および任意的選択化学組成を満足する限り、これら以外の不可避的不純物元素が含有することを妨げるものではなく、そのような実施態様も本発明の技術的範囲に含まれる。

【0051】

［鋼材の金属組織］
本発明では、前述の化学組成を有する鋼材を、後述する製造方法により得ることができる。得られた鋼材の板厚中央部の金属組織は、その化学組成が異なることで、また、鋼材の板厚に応じて冷却速度が変化することで、さらには、焼戻し処理などの熱処理条件によって、次のような金属組織を有することが分かった。その組織とは、焼戻しベイナイト組織、焼戻しマルテンサイト組織または焼戻しベイナイト組織と焼戻しマルテンサイト組織の混合組織のうちのいずれかの組織であり、また、それらの金属組織の組織内に、面積率５０％以下のフェライト組織が存在している場合もある。すなわち、以下の金属組織を有するものである。
（ａ）焼戻しベイナイト組織
（ｂ）焼戻しマルテンサイト組織
（ｃ）焼戻しベイナイト組織および焼戻しマルテンサイト組織の混合組織
（ｄ）面積率５０％以下のフェライト組織と焼戻しベイナイト組織
（ｅ）面積率５０％以下のフェライト組織と焼戻しマルテンサイト組織
（ｆ）面積率５０％以下のフェライト組織、焼戻しベイナイト組織および焼戻しマルテンサイト組織の混合組織
なお、これらの金属組織は、前述したように、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（倍率：５００倍）を用いた組織観察によって判定することができる。

【0052】

上述の各組織は、前述したように、化学組成、冷却速度、焼戻し処理などの熱処理条件などを調整して得ることができる。

【0053】

具体的には、冷却速度が大きい（５０℃／ｓ以上）と、マルテンサイト組織になり易く、冷却速度が小さい（１０℃／ｓ以上）と、ベイナイト組織になり易い。冷却速度がさらに小さい（５℃／ｓ以下）と、ベイナイト組織またはマルテンサイト組織、あるいはベイナイト組織とマルテンサイト組織のマトリクス中にフェライト組織が混入するようになる。そしてこれら再加熱焼き入れした鋼材を焼戻すことによって前述の（ａ）～（ｆ）の組織を得ることができる。

【0054】

［金属組織中の析出物］
前述のＴＥＭによる金属組織観察において、金属組織中に炭化物、窒化物および炭窒化物の析出物のうちの１種以上が存在することが重要であることが分かった。具体的には、金属組織観察において、析出物の個数が、鋼材の板厚中央部で、１～１００個／３．８μｍ²であることにより、耐疲労き裂伝播特性に優れた鋼材が得られる。すなわち、鋼材の板厚中央部での金属組織観察において、１つの測定視野が３．８μｍ²であって、その視野を５０μｍ間隔で１０視野観察し、それらの各視野のどこかに（１視野以上に）上記析出物の個数が１～１００個／３．８μｍ²であることが好ましい。

【0055】

上記の析出物とは、鋼材の基本化学組成中のＦｅ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌなどの炭化物、窒化物または炭窒化物、さらに、任意的選択化学組成であるＣｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉなどの炭化物や窒化物または炭窒化物である。これらの金属組織中の析出物は、図２に示した例のように、大小の微粒子状に点在しており、そのサイズは、約１０～５００ｎｍである。

【0056】

なお、これらの析出物は、鋼材（鋼板）の板厚中央部から１ｍｍの薄片を切り出し、切り出した薄片を両面から研磨して５０μｍ厚に減厚後、ディスクパンチで３ｍｍφに打ち抜き、ディスクを電解研磨法により薄片化し、メタノールで洗浄後、ろ紙上で乾燥してＴＥＭ用観察試料とし、ＴＥＭ観察（１００００倍）することにより確認することができる。さらに付属のエネルギー分散型Ｘ線分光器（ＥＤＸ）分析により炭化物、窒化物、炭窒化物の同定を行った。ここで、炭化物、窒化物、炭窒化物を同定する方法としては、上記のＥＤＸ分析法などが挙げられ、この方法によると、炭化物では、ＦｅとＣのピークが現れ、窒化物では、ＦｅとＮのピークが現れ、炭窒化物ではＦｅとＣとＮのピークが現れる。

【0057】

［鋼材の製造方法］
本発明に係る鋼材の製造方法は、前述の組成となるように調整した鋼素材（鋼材）を、Ａｃ₃点以上に加熱し、再加熱焼入れ処理を施した後、焼戻し処理を施すことを特徴とする。ここで、温度は、鋼素材（鋼材）の板厚中央部の温度とした。これにより、鋼材の板厚中央部の組織は、板厚に応じて冷却速度を調整し、前述した金属組織および金属組織内に析出物が得られる。そして、このような金属組織を有する鋼材の場合に、後述するように耐疲労き裂伝播特性が向上することが確認された。このような効果は、鋼材の板厚が、５～１００ｍｍの範囲で確認している。
さらに、本発明の鋼材の製造方法における個々の工程について詳しく説明する。

【0058】

［Ａｃ₃点以上の加熱］
まず、鋼材の金属組織を完全オーステナイト化するために、Ａｃ₃点（オーステナイト変態温度）以上に加熱する。この加熱を再加熱ともいい、この温度を再加熱温度ともいう。Ａｃ₃点に満たない加熱は、加熱前組織が残存し強度低下が生じる。このＡｃ₃点は、鋼材の組成％によって次式（１）にて計算できる。
Ａｃ₃＝９３７．２－４３６．５×Ｃ＋５６×Ｓｉ－１９．７×Ｍｎ－１６．３×Ｃｕ－２６.６×Ｎｉ－４．９×Ｃｒ＋３８．１×Ｍｏ＋１２４．８×Ｖ＋１３６．３×Ｔｉ－１９．１×Ｎｂ＋１９８．４×Ａｌ＋３３１５×Ｂ ・・・・ （１）
なお、含有されていない場合は０とする。

【0059】

［焼入れ処理］
鋼材の板厚中央部における金属組織を、前述したベイナイト組織、マルテンサイト組織またはベイナイト組織とマルテンサイト組織の混合組織とするために、焼入れ処理を施す。これらの組織は、板厚に応じて水冷時の冷却速度が変化することと化学組成の調整により適宜得られる。フェライト組織が析出していなくても、あるいは、その析出が５０％以下であれば、後述する所望の機械的特性は得られるが、フェライト組織が面積率で５０％を上回る場合には、その特性は得られない。

【0060】

具体的な焼入れ処理とは、ラボ圧延では、加熱された鋼材を噴流水冷却し、冷却速度が２９７℃／ｓ以下、好ましくは、５～２５０℃／ｓで冷却し、２５℃以下の冷却停止温度とすることが好ましい。なお、実機では、噴流水冷却やラミナー冷却等による焼入れ装置等がある。ここで、冷却速度を２５０℃／ｓ以下としたのは、本発明成分を有する板厚６ｍｍの鋼材で再加熱焼入れ－焼戻しした焼戻しマルテンサイト組織を有する鋼材が所望の特性を満足したからである。また、冷却速度を５℃／ｓ以上としたのは、板厚１００ｍｍの鋼材を再加熱焼入れした場合であり、また、冷却停止温度を２５℃以下としたのは、十分に焼入れするとマルテンサイト組織になりやすい等の理由からである。

【0061】

上述の各組織は、前述したように、化学組成、冷却速度、焼戻し処理などの熱処理条件などを調整して得ることができる。

【0062】

具体的には、冷却速度が大きい（５０℃／ｓ以上）と、マルテンサイト組織になり易く、冷却速度が小さい（１０℃／ｓ以上）と、ベイナイト組織になり易い。冷却速度がさらに小さい（５℃／ｓ以下）とベイナイト組織またはマルテンサイト組織、あるいはベイナイト組織とマルテンサイト組織のマトリクス中にフェライト組織が混入するようになる。そしてこれら再加熱焼入れした鋼材を焼戻すことによって後述の（ａ）～（ｆ）の組織を得ることができる。
（ａ）焼戻しベイナイト組織
（ｂ）焼戻しマルテンサイト組織
（ｃ）焼戻しベイナイト組織および焼戻しマルテンサイト組織の混合組織
（ｄ）面積率５０％以下のフェライト組織と焼戻しベイナイト組織
（ｅ）面積率５０％以下のフェライト組織と焼戻しマルテンサイト組織
（ｆ）面積率５０％以下のフェライト組織、焼戻しベイナイト組織および焼戻しマルテンサイト組織の混合組織

【0063】

［焼戻し処理］
上記焼入れ処理にて生成した金属組織を、加熱温度：１００～４５０℃で、加熱時間：１０秒以上行う焼戻し処理を施すことにより、ベイナイト組織が焼戻しベイナイト組織に、マルテンサイト組織が焼戻しマルテンサイト組織になり、前述した炭化物、窒化物または炭窒化物である析出物が発現する。

【0064】

具体的な加熱温度としては、１００℃以上でないと炭化物、窒化物および炭窒化物のうちのいずれかが析出せず、４５０℃を超えると強度低下が生ずる。したがって、１００～４５０℃が好ましい。より好ましくは、１５０～４５０℃である。加熱時間は、１０秒以上が好ましいが、１００分を超えると製造コストがかかり過ぎるので、１０秒～１００分が好ましい。より好ましくは、１０秒～６０分である。この処理により、マルテンサイト組織は、焼戻しマルテンサイト組織に、ベイナイト組織は、焼戻しベイナイト組織になり、炭化物等が析出するようになる。１００～４５０℃の焼戻しは、簡便には大気炉や真空炉で行うことができる。また、実機では、大型大気炉が使用できる。

【0065】

［耐疲労き裂伝播特性］
鋼材の耐疲労き裂伝播特性は、ＡＳＴＭ Ｅ６４７の規格に準拠した疲労き裂伝播試験により、応力拡大係数範囲〔ΔＫ〕と疲労き裂伝播速度〔ｄａ／ｄＮ〕を求めて評価している。この応力拡大係数範囲〔ΔＫ〕とは、ΔＫ＝Ｋｍａｘ－Ｋｍｉｎであり、応力拡大係数の最大値と最小値の差を表している。また、疲労き裂伝播速度〔ｄａ／ｄＮ〕は、応力波形で１サイクルのときの疲労き裂進展量［ｍ／ｃｙｃｌｅ］であり、特に、ΔＫの中間領域（およそΔＫ＝約１０ＭＰａ・ｍ^1/2からΔＫ＝約７０ＭＰａ・ｍ^1/2）においては、パリス則と呼ばれるｄａ／ｄＮ＝ＣΔＫ^m（Ｃ、ｍは定数）という線形の関係式が成立する。

【0066】

ここで、本発明において、耐疲労き裂伝播特性に優れた鋼材としては、応力拡大係数範囲〔ΔＫ〕が２０ＭＰａ・ｍ^1/2である場合に、疲労き裂伝播速度が４．２６×１０^-8ｍ／ｃｙｃｌｅ以下となるものをいう。

【0067】

［鋼材の機械的特性］
本発明の鋼材の機械的特性の目標値は、引張試験における降伏応力〔ＹＳ〕≧４００ＭＰａ、引張強さ〔ＴＳ〕≧５００ＭＰａ、シャルピー衝撃試験における試験温度：０℃における吸収エネルギー〔_VＥ₀〕≧２７Ｊ、耐疲労き裂伝播試験における応力拡大係数範囲〔ΔＫ〕が２０ＭＰａ・ｍ^1/2の時の疲労き裂伝播速度〔ｄａ／ｄＮ〕≦４．２６×１０^-8［ｍ／ｃｙｃｌｅ］とした。

【実施例】

【0068】

表２に示すＡ～Ｚの鋼組成を有する２６種類の鋼を用意し、表３に示す試験片（板Ｎｏ．１～３２）を、それぞれ表３に示す製造条件（Ａｃ₃点以上に再加熱し、焼入れ処理した後、１００～４５０℃の低温で焼戻し処理を１０分以上施す）により処理した。

【0069】

【表2】

【0070】

【表3】

【0071】

上記の処理をした鋼材（鋼板）の板厚中央部から１ｍｍの薄片を切り出し、切り出した薄片を両面から研磨して５０μｍ厚に減厚後、ディスクパンチで３ｍｍφに打ち抜き、ディスクを電解研磨法により薄片化し、メタノールで洗浄後、ろ紙上で乾燥してＴＥＭ用観察試料とし、ＴＥＭ観察（１００００倍）を５０μｍピッチで１０視野行った。さらに付属のエネルギー分散型Ｘ線分光器（ＥＤＸ）分析により炭化物、窒化物、炭窒化物の同定を行った。

【0072】

炭化物等の析出物を観察した結果を表４に示す。本発明例となる試験片はいずれも、その金属組織中に少なくとも一つの析出物が存在していたが、比較例の試験片・板Ｎｏ．２４、２７、２９、３０、３２では、析出物が全く確認できなかった。

【0073】

【表4】

【0074】

次に、引張試験は、ＡＳＴＭ－Ｆ（６φ×２４ＧＬ）丸棒試験片を板厚中央、圧延直角方向から採取し試験に供した。シャルピー衝撃試験は、フルサイズの試験片を板厚中央、圧延方向から３本採取し、試験温度０℃で試験に供した。疲労き裂伝播速度は、板厚１２ｍｍに両面減厚（鋼板の板厚が１２ｍｍ未満の場合には減厚せずに元厚）したＣＴ試験片をＲ比０．１、正弦波、１０Ｈｚにて疲労き裂伝播試験を行った。この時のＹＳ［ＭＰａ］、ＴＳ［ＭＰａ］、_VＥ₀［Ｊ］、ΔＫ＝２０ＭＰａ・ｍ^1/2の時の疲労き裂伝播速度〔ｄａ／ｄＮ〕［ｍ／ｃｙｃｌｅ］を表５に示す。ミクロ観察は、板厚１／２位置でナイタールエッチングしてＳＥＭ観察により行った。ＴＥＭ観察は、板厚１／２位置から薄膜を採取し行った。

【0075】

［鋼材の機械的特性］
得られた試験片から、ＪＩＳ Ｚ ２２４１、２２４２の規定に準拠して、引張試験片（平行部径６ｍｍφ）およびシャルピー衝撃試験片（Ｖノッチ）を採取し、引張試験、衝撃試験を実施した。

【0076】

引張試験は、降伏点が出る場合には上降伏点、降伏点が出ない場合は０．２％耐力として得られた値を試験片のＹＳとし、応力ひずみ曲線で最大の値を引張応力として得られた値をＴＳとした。

【0077】

また、シャルピー衝撃試験は、各３本実施し、試験温度：０℃における吸収エネルギー_VＥ₀を求め、その平均値を試験片の値とした。

【0078】

得られた結果を表５に示す。

【0079】

【表5】

【0080】

本発明で規定する鋼材化学組成を有し、本発明で規定する鋼材の製造方法で作成した試験片の板Ｎｏ．１～２２は、ＹＳが４００ＭＰａ以上、ＴＳが５００ＭＰａ以上、_VＥ₀が２７Ｊ以上、ΔＫ＝２０ＭＰａ・ｍ^1/2の時の疲労き裂伝播速度〔ｄａ／ｄＮ〕が４．２６×１０^-8［ｍ／ｃｙｃｌｅ］以下であり、耐疲労き裂伝播速度に優れた鋼板が得られた。また、この時、表４に示すように金属組織観察で少なくとも一つの析出物が存在していた。また、金属組織は、表３に示すように、焼戻しベイナイト組織、焼戻しマルテンサイト組織または焼戻しベイナイト組織と焼戻しマルテンサイト組織の混合組織のうちのいずれかの組織か、あるいは、これらの金属組織内に、面積率で５０％以下のフェライト組織が存在している組織であった。

【0081】

しかしながら、板Ｎｏ．２３の鋼板は、Ｃが本発明の規定値を上回るため、シャルピー衝撃試験値が２７Ｊを下回った。板Ｎｏ．２４の鋼板は、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎが本発明の規定値を下回るため、金属組織観察で１０視野のいずれの視野にも炭化物等の析出物が認められず、ＹＳ、ＴＳが本発明の目標値を下回り、シャルピー衝撃試験値が本発明の目標値を下回り、ΔＫ＝２０ＭＰａ・ｍ^1/2の時の疲労き裂伝播速度が４．２６×１０^-8［ｍ／ｃｙｃｌｅ］を上回り、耐疲労き裂伝播特性が劣っていた。板Ｎｏ．２５の鋼板は、Ｐ、Ｓ、Ａｌ、Ｎが本発明の規定値を上回るため、シャルピー衝撃試験値が本発明の目標値を下回った。板Ｎｏ．２６の鋼板は、Ｓｉ、Ｍｎが本発明の規定値を上回るため、シャルピー衝撃試験値が本発明の目標値を下回った。板Ｎｏ．２７の鋼板は、再加熱温度が本発明のＡｃ₃点を下回るため、金属組織が面積率で８０％フェライト組織＋２０％パーライト組織であり、金属組織観察で１０視野のいずれの視野にも炭化物等の析出物が認められなかった。この結果、ＹＳ、ＴＳが本発明の目標値を下回った。板Ｎｏ．２８の鋼板は、焼戻し処理温度が本発明の規定値を上回るため、ＹＳ、ＴＳが本発明の目標値を下回った。板Ｎｏ．２９の鋼板は、再加熱温度が本発明のＡｃ₃点を下回ったため、金属組織が８５％フェライト組織＋１５％パーライト組織となり、金属組織観察で１０視野のいずれの視野にも炭化物等の析出物が認められなかった。この結果、ＹＳ、ＴＳが本発明の目標値を下回った。板Ｎｏ．３０の鋼板は、再加熱温度がＡｃ₃点を下回り、焼戻し処理温度が本発明の規定値を上回ったため、金属組織が２０％パーライト組織＋８０％フェライト組織となり、金属組織観察で１０視野のいずれの視野にも炭化物等の析出物が認められなかった。この結果、ＹＳ、ＴＳが本発明の目標値を下回った。板Ｎｏ．３１の鋼板は、焼戻し処理温度が本発明の規定値を上回るため、ＹＳ、ＴＳが本発明の目標値を下回った。板Ｎｏ．３２の鋼板は、再加熱温度がＡｃ₃点を下回り、焼戻し処理温度が本発明の規定値を下回ったため、金属組織が１８％パーライト組織＋８２％フェライト組織となり、金属組織観察で１０視野のいずれの視野にも炭化物等の析出物が認められなかった。この結果、ＹＳ、ＴＳが本発明の目標値を下回り、シャルピー衝撃試験値が本発明の目標値を下回り、ΔＫ＝２０ＭＰａ・ｍ^1/2の時の疲労き裂伝播速度が４．２６×１０^-8［ｍ／ｃｙｃｌｅ］を上回り、耐疲労き裂伝播特性に劣っていた。

【図1】

【図2】