CN100439549C - 马氏体系不锈钢管及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种韧性以及热加工性优异的高强度的马氏体系不锈钢管，含有特定量的C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Al、N、Cu、Ti、V、Mo、Nb、B以及Ca，剩余部分由Fe以及杂质构成，在屈服强度为650MPa以上的高强度下具有良好韧性，热加工性优异。因此，能够作为在不含有硫化氢而含有二氧化碳的油井、气井环境下进行使用的耐二氧化碳腐蚀性用的高强度马氏体系不锈钢管进行使用。此高强度马氏体系不锈钢管，不需大量添加高价的Ni、Mo等元素，而且，不需控制P的含量为低于0.010质量%的低值，是一种廉价的马氏体系不锈钢管。
Description
技术领域
本发明涉及一种马氏体系不锈钢管及其制造方法，详细地说，涉及一种韧性以及热加工性优异的13Cr系的高强度马氏体系不锈钢管及其制造方法。
背景技术
在含有二氧化碳的油井、气井环境下使用13Cr系的马氏体系不锈钢管，在API(美国石油协会)也得到标准化。但是，基于API标准的13Cr系的油井管(以下称为“API-13Cr油井管”)韧性低。特别是，在通常的API-13Cr油井管的情况下，因为如果其强度变高则韧性的下降变得显著，所以目前为止几乎没有把API-13Cr油井管大量作为屈服强度(以下称为“YS”)为95～120ksi(656～827MPa)的95ksi级的油井管或其以上强度级别的高强度油井管进行使用的先例，大多作为85ksi级(YS：85～100ksi(552～689MPa))以下的油井管进行使用。
因此，在现状中，在含有二氧化碳的油井、气井的环境下，要求95ksi级以上的高强度13Cr油井管时，使用添加了Ni、Mo等元素的所谓以“super13Cr”为原材料的高价的油井管，以确保其韧性。
但是，上述的以“super13Cr”为原材料的油井管，在具有良好的韧性之外，在含有二氧化碳以及微量的硫化氢的环境下的耐蚀性也很优异。因此，在只要确保耐二氧化碳腐蚀性和高强度以及良好的韧性即可的情况下，即，在没有必要确保耐硫化物裂纹性的情况下，作为油井管的原材料，非常希望使用与“super13Cr”相比更低价的材料。
还有，在海上的油井和气井中，从生产·运输成本的观点出发，为了尽量减少质量，需要一种在全体的强度相同的条件下通过薄壁化而能够达到轻量化的高强度钢管，此外，从经济性的角度也希望一种能够取代以“super13Cr”为原材料的油井管的、低成本的高强度13Cr油井管。
但是，现状为，通常的API-13Cr油井管，虽然原材料的成本低，但如上所述因为韧性差，所以不能够作为高强度油井管进行实用化。
因此，在专利文献1以及专利文献2中提出了，在API-13Cr油井管中，通过降低P的含量至低于0.010质量％而提高韧性的技术。
【专利文献1】特开平11-310822号公报
【专利文献2】特开2001-323339号公报
发明内容
本发明的目的在于，提供一种由廉价的成分体系构成的耐二氧化碳腐蚀性用的高强度马氏体系不锈钢管，根据该高强度马氏体系不锈钢管，不进行如“super13Cr”那样的大量添加高价的Ni和Mo，也能够确保高强度以及良好的韧性，并且其热加工性优异。
本发明的另一个目的在于，提供一种降低矫直机的矫正处理的影响，稳定并且可靠地制造韧性优异并且热加工性也优异的、廉价成分体系的高强度马氏体系不锈钢管的方法。
上述的专利文献以及专利文献2所提出的技术，有必要分别将P的含量降低为低于0.008质量％和0.008质量％以下，但在现有的精炼技术中，为了将13Cr系的马氏体系不锈钢中的P的含量，在工业的大量生产规模中稳定并且可靠地降低到0.008质量％以下，只有增加脱P的次数的方法，从而成本大幅度提高。而且，即增加脱P的次数，也很难将P的含量可靠地控制在0.008质量％以下。因此，希望开发出一种不需要进行高成本的低P化，而且可以不进行高价的Ni和Mo的大量添加的廉价马氏体系不锈钢管。
本发明者们，为了满足这样的期望，对马氏体系不锈钢管、尤其是13Cr系的马氏体系不锈钢管的化学成分对热加工性、韧性、回火温度、矫直机的矫正处理的影响进行了各种讨论，其结果，得出如下(a)～(c)的认识。
(a)在化学成分中，特别是通过对C、Mn、N以及Al的含量的控制，能够提高马氏体系不锈钢管的热加工性以及韧性。
(b)在上述元素中、如果特别是把Al含量降低至特定的区域，可以使在晶界析出的碳化物、尤其是M23C6型碳化物变得极少，从而大幅提高韧性。
(c)微量添加Nb、Mo以及V时可以提高回火温度，所以即使回火后继而进行矫直机的矫正处理时，也能确保超过510℃的高温，能够抑制矫直机对加工的影响。
本发明，基于上述认识而完成。
本发明的特征在于下述(1)以及(2)所示的马氏体系不锈钢管和(3)以及(4)所示的马氏体系不锈钢管的制造方法。
(1)一种韧性以及热加工性优异的高强度马氏体系不锈钢管，其特征在于，以质量％计，含有C：0.18～0.22％、Si：0.1～0.5％、Mn：0.40～1.00％、P：0.011～0.018％、S：0.003％以下、Cr：11.50～13.50％、Ni：0.5％以下、Al：0.0005～0.003％、N：0.012～0.040％、Cu：0.25％以下、Ti：0.05％以下、V：0.02～0.18％、Mo：0～0.05％、Nb：0～0.009％、B：0.0010％以下以及Ca：0.0050％以下，剩余部由Fe以及杂质构成，且该高强度马氏体系不锈钢管具有650MPa以上的屈服强度、以及使用V型槽口试验片在0℃进行的摆锤冲击试验的冲击值超过70J/cm2的韧性。
(2)一种韧性以及热加工性优异的高强度马氏体系不锈钢管，其特征在于，以质量％计，含有C：0.18～0.21％、Si：0.1～0.5％、Mn：0.40～0.70％、P：0.011～0.018％、S：0.003％以下、Cr：11.50～13.50％、Ni：0.5％以下、Al：0.0005～0.003％、N：0.012～0.032％、Cu：0.25％以下、Ti：0.05％以下、V：0.04～0.18％、Mo：0～0.05％、Nb：0.002～0.009％、B：0.0010％以下以及Ca：0.0050％以下，剩余部由Fe以及杂质构成，并且下述(A)式所表示的fn的值满足0～80，且该高强度马氏体系不锈钢管具有750MPa以上的屈服强度以及使用V型槽口试验片在0℃进行的摆锤冲击试验的冲击值超过50J/cm2的韧性。
fn＝50Mo+500(V-0.04)+5000Nb (A)
这里，(A)式中的元素符号表示其元素的以质量％表示的钢中含量。
(3)根据上述(1)记载的高强度马氏体系不锈钢管的制造方法，其特征在于，以具有上述(1)中所记载的化学成分的马氏体系不锈钢为原材料进行制管，将自然冷却或空气冷却至常温的钢管在930～980℃的温度区域的温度T1下加热5～30分钟后，以1～40℃/秒的冷却速度从温度T1冷却到600～350℃的温度区域的温度T2，接着，分别以低于1℃/秒以及5～40℃/秒的冷却速度从温度T2冷却到300～150℃的温度区域的温度T3以及从低于温度T3的温度区域冷却到常温，进而，在610～750℃下进行回火后，接着进行弯曲矫正处理，并使矫直机的出口温度在510℃以上。
(4)根据上述(2)记载的高强度马氏体系不锈钢管的制造方法，其特征在于，以具有上述(2)中所记载的化学成分的马氏体系不锈钢为原材料进行制管，将自然冷却或空气冷却至常温的钢管在930～980℃的温度区域的温度T1下加热5～30分钟后，以1～40℃/秒的冷却速度从温度T1冷却到600～350℃的温度区域的温度T2，接着，分别以低于1℃/秒以及5～40℃/秒的冷却速度从温度T2冷却到300～150℃的温度区域的温度T3以及从低于温度T3的温度区域冷却到常温，进而，在610～750℃下进行回火后，接着进行弯曲矫正处理，并使矫直机的出口温度在510℃以上。
以下，将上述(1)和(2)中记载的高强度马氏体系不锈钢管所涉及的发明、以及(3)和(4)的高强度马氏体系不锈钢管的制造方法所涉发明，分别称为“(1)的发明”～“(4)的发明”，总称为“本发明”。
本发明的高强度马氏体系不锈钢管，即使在YS为650MPa以上的高强度下，也具有良好的韧性，热加工性优异，所以能够在不含硫化氢的含有二氧化碳的油井、气井的环境下进行使用。此外，不需大量添加Ni、Mo等高价元素，还有，不需将P的含量控制到低于0.010质量％的低值，所以其成本低。根据本发明的方法，能够很容易地进行制造此高强度马氏体系不锈钢管。
具体实施方式
以下，对本发明的各要点进行详细说明。还有，化学成分的含量的“％”为“质量％”的意思。
(A)化学成分
C：
C，是为了确保热处理后的所需强度，即为确保YS为650a以上的强度而所必要的元素，但是由于在制管的状态下带来固溶强化，因此为了防止制管的冲击裂纹，其含量有必要控制在0.22％以下。此外，C是使奥氏体稳定化的元素，如果过少则生成δ-铁素体，制管后生成内部缺陷，特别是如果C的含量低于0.18％，则δ-铁素体所致的内部缺陷显著发生。
因此，在(1)的发明中，C的含量设定为0.18～0.22％。还有，在YS为750MPa以上的高强度的情况下，因为C含量多则韧性下降，特别是如果C的含量超过0.21％，则韧性大幅度下降，所以在(2)的发明中，使C的含量为0.18～0.21％。
Si：
Si，作为钢的脱氧剂被利用。Si的含量如果低于0.1％，则不能得到上述效果，此外，如果超过0.5％，则使韧性恶化。因此，Si的含量设定为0.1～0.5％。
Mn：
Mn，是有效地提高强度的元素。还有，与Si同样，具有脱氧的作用，此外，将钢中的S作为MnS进行固定而具有改善热加工性的作用。但是，如果Mn的含量低于0.40％，则不能得到这些效果。此外，Mn在热处理后形成粗大的碳化物使韧性下降。特别是如果Mn的含量超过1.00％，则韧性大幅度下降。
因此，在(1)的发明中，使Mn的含量为0.40～1.00％。还有，在YS为750MPa以上的高强度的情况下，因为Mn的含量如果超过0.70％则韧性有时显著下降，所以在(2)的发明中，Mn的含量设定为0.40～0.70％。
P：
P是杂质之一，由于如果其含量高，则热处理后的钢管(即，成品)的韧性下降，所以含量的上限有必要定为0.018％。还有，P的含量越低越好，但是过量的低P化处理会导致制造成本的增加。在本发明中，通过使上述的C以及Mn和后述的Al和N等的其他元素的含量最佳化，即使在通常的脱P处理很容易达到的0.011％的情况下，也能够确保高韧性。因此，P的含量设定为0.011～0.018％。
S：
S是使热加工性下降的杂质，而且，如果过量含有会导致韧性下降。特别是，如果其含量超过0.003％，则热加工性和韧性会显著下降。因此，S的含量定为0.003％以下。还有，S的含量越低越好，但是从制造成本的角度出发，其下限定为0.0005％左右为佳。
Cr：
Cr，是提高钢的耐蚀性的基本成分。特别是，其含量在11.50％以上时具有显著提高CO2环境下的耐蚀性的作用。另外，Cr是形成铁素体的元素，如果其含量超过13.50％则高温加工时铁素体易生成，有损热加工性，也增加原料成本。因此，Cr的含量设定为11.50～13.50％。
Ni：
Ni，是使奥氏体稳定化的元素，改善钢的热加工性，但也是高价的元素，由于会提高原料成本，所以其含量设定为0.5％以下。还有，Ni含量的下限可以为0.03％左右。
Al：
根据本发明者们的讨论首次明确表明，如果将Al的含量降低至极微量的0.003％以下的区域，则可以显著地改善韧性。其详细的原因还不明了，但与Al的含量超过0.003％时，在晶界M23C6型粗大的碳化物大范围生成的情况相比，Al的含量在0.003％以下时，在晶界基本没有M23C6型粗大的碳化物，所以认为，通过抑制Al含量为极微量，降低sol.Al(酸的可溶性Al)或以AlN存在的量，由此可以得到抑制碳化物的生成的效果。
还有，Al具有作为钢的脱氧剂的作用，但其含量多时钢的净度下降，还有，连续铸造时浸渍喷嘴发生堵塞。因此，在由Si以及Mn能够确保充分的脱氧作用的本发明中，希望降低Al的含量，为了改善韧性，其含量也有必要设定为0.003％以下。另外，为了完全地除去Al，有必要利用炼钢处理时使氧化物浮上等方法完全除去，成为成品率恶化等的成本上升的原因，特别是，Al的含量控制为低于0.0005％时的成本上升十分显著。因此，Al的含量设定为0.0005～0.003％。
N：
N，是使奥氏体稳定化的元素，具有改善钢的热加工性的作用。但是，如果其含量低于0.012％，则不容易得到上述效果。另外，如果超过0.040％以过量含有，则会引起制管状态的韧性下降和加工硬化，导致热处理后的钢管的韧性下降。
因此，在(1)的发明中，N的含量设定为0.012～0.040％。还有，YS为750MPa以上的高强度的情况下，如果N含量多则韧性大幅下降，特别是如果N的含量超过0.032％则韧性的下降变得极大，所以在(2)的发明中，N的含量设定为0.012～0.032％。
Cu：
Cu是使奥氏体稳定化的元素，改善热加工性。为了可靠地得到此效果，Cu的含量在0.01％以上为佳。但是，因为Cu是低熔点材料，如果过量含有则相反会导致热加工性下降。特别是，如果其含量超过0.25％，则热加工性显著下降。因此，Cu的含量设定为0.25％以下。
Ti：
Ti，与N形成氮化物，使固溶N量减少，具有提高制管状态的韧性的作用。为了可靠地得到此效果，使Ti含量为0.01％以上为佳。但是，如果大量含有Ti，则热处理后会形成碳化物及/或氮化物，硬度上升，由此，导致韧性下降。特别是，其含量超过0.05％时，热处理后的钢管的韧性显著下降。因此，Ti的含量设定为0.05％以下。
V：
V，与N形成氮化物，使固溶N量减少，具有提高制管状态的韧性的作用。还有，由于热处理后形成微细的碳化物，使“YS/硬度”比上升，所以即使是同强度级别的钢管也可以降低其硬度，是对提高韧性有效的元素。此外，通过微量添加可以提高回火温度，可以进行610℃以上的高温的回火，回火后接着进行矫直机的矫正处理时，也可以确保超过510℃的高温，从而能够抑制由矫直机的矫正处理产生的加工的影响。为了得到这样的效果，V的含量有必要在0.02％以上。另外，如果过量添加V，则热处理后会形成碳化物及/或氮化物，使硬度上升，由此，导致韧性下降。特别是，其含量超过0.18％时，热处理后的钢管的韧性下降变得显著，导致原料成本上升。
因此，在(1)的发明中，V的含量设定为0.02～0.18％。还有，为了通过高温的回火而稳定并且可靠地确保YS为750MPa以上的高强度，V的含量在0.04％以上为佳。因此，在(2)的发明中，使V的含量为0.04％～0.18％。还有，在(2)的发明中，V的含量一定要满足使如上述(A)式所表示的fn值为0～80。对此在后面进行说明。
Mo：
Mo的添加为任意。如果添加Mo，则Mo与C形成碳化物，具有提高钢的强度的作用，还有，抑制P的晶界偏析具有改善韧性的作用。此外，由于通过微量添加提高回火温度，可以在610℃以上的高温进行回火，因而即使在回火后接着进行矫直机的矫正处理时，也可以确保超过510℃的高温，从而能够抑制由矫直机的矫正处理产生的加工的影响。为了可靠地得到这样的效果，Mo的含量设定为0.01％以上为佳。但是，如果Mo的含量超过0.05％，则为得到所定的强度的回火温度过高，使燃料成本增加，并且因为Mo自身也是高价的元素，所以导致原料成本增加。因此，Mo的含量设定为0～0.05％。还有，在(2)的发明中，Mo的含量一定要满足使如上述(A)式所表示的fn值为0～80。对此在后面进行说明。
Nb：
Nb的添加为任意。如果添加Nb，则Nb与C形成NbC，提高钢的强度并且细化晶粒，具有提高韧性的作用。此外，由于通过微量添加提高回火温度，可以在610℃以上的高温下进行回火，因而即使在回火后接着进行矫直机的矫正处理时，也可以确保超过510℃的高温，从而能够抑制由矫直机的矫正处理产生的加工的影响。为了可靠地得到这样的效果，Nb的含量在0.001％以上为佳。但是，如果大量添加Nb，特别是，如果其含量超过0.009％，则由于硬度上升，使韧性下降，并且为了得到所定的强度的回火温度过高，因而使燃料成本增加，还有可能形成奥氏体，导致强度下降。
因此，在(1)的发明中，使Nb的含量为0～0.009％。还有，为了通过高温的回火而稳定并且可靠地确保YS为750MPa以上的高强度，使Nb的含量在0.002％以上为佳。因此，在(2)的发明中，使Nb的含量为0.002～0.009％。还有，在(2)的发明中，Nb的含量一定要满足使如上述(A)式所表示的fn值为0～80。对此在后面进行说明。
还有，上述的V以及Mo也能够得到与Nb基本相同的使回火温度高温化的效果，但是V以及Mo是高价元素，由于成本高，所以从经济性的角度出发希望通过Nb得到回火温度的高温化。
B：
B，通过细化晶粒以及抑制P的晶界偏析，具有改善热加工性和改善韧性的作用。为了可靠地得到这种效果，B的含量在0.0001％以上为佳。但是，如果过量添加B，则相反会降低韧性，特别是，如果B的含量超过0.0010％，则韧性下降变大。因此，B的含量设定为0.0010％以下。
Ca：
Ca，与S结合具有防止S的晶界析出所致的热加工性下降的作用。为了可靠地得到这种效果，使Ca的含量在0.0002％以上为佳。但是，如果过量添加Ca，则发纹发生，特别是，如果Ca的含量超过0.0050％，则发纹的发生变得显著。因此，Ca的含量设定为0.0050％以下。此外，Ca的含量设定为0.0010％以下。
(A)式所表示的fn的值：
具有本发明的化学组成的钢管得回火温度，特别是，由于Nb、V以及Mo的添加而大幅度进行变化。钢管的回火如果能够在610℃以上的高温进行，则此回火后接着进行矫直机的矫正处理时，也可以确保超过510℃的高温，从而能够抑制由矫直机的矫正处理产生的加工的影响。另外，为了通过610℃以上的高温回火而稳定并且可靠地确保YS为750MPa以上的高强度，上述(A)式所表示的fn的值有必要控制为0～80的范围。
即，fn的值低于0时，例如即使含有上述量的V、Mo以及Nb，也不能够稳定并且可靠地确保YS为750MPa以上的高强度。另外，fn的值超过80时，为了得到所定的强度的回火温度过高，不仅会增加燃料成本，而且由于形成了奥氏体相反会降低强度。
因此，在(2)的发明中，(A)式所表示的fn的值规定为0～80。
(B)机械性质
如上所述，强度级别高时，通常的API-13Cr油井管的韧性低。因此，(1)的发明规定了：具备YS为650MPa以上的高强度、和使用V型槽口试验片在0℃进行的摆锤冲击试验的冲击值超过70J/cm2的韧性的马氏体系不锈钢管。还有，(2)的发明规定了：具备YS为750MPa以上的高强度、和使用V型槽口试验片在0℃进行的摆锤冲击试验的冲击值超过50J/cm2的韧性的高强度马氏体系不锈钢管。
还有，一般强度越高韧性越低。因此，在(1)的发明中能够确保0℃的摆锤冲击试验的冲击值超过70J/cm2的韧性的YS的上限为758MPa左右。还有，在(2)的发明中能够确保0℃的摆锤冲击试验的冲击值超过50J/cm2的韧性的YS的上限为827MPa左右。
(C)制造条件
(C-1)制管后自然冷却或空气冷却至常温的钢管的加热
对于以具有上述(1)的发明或(2)的发明的化学组成的马氏体系不锈钢管为原材料进行制管后自然冷却或空气冷却至常温的钢管，最好在930～980℃的温度区域的温度T1中加热5～30分钟的后进行淬火，使其组织为马氏体。
温度T1低于930℃时，有时奥氏体化不完全，另外，超过980℃时，表面的氧化皮性状恶化，还有，晶粒粗大化，有时会降低淬火状态的钢管以及回火后进行了矫正处理的钢管(即，成品)的韧性。
还有，温度T1为930～980℃的温度区域时，在温度T1的加热时间低于5分钟时，碳化物的固溶不充分成为强度偏差的原因，另外，如果超过30分钟，则晶粒粗大化，韧性降低。
因此，在(3)的发明以及(4)的发明中分别规定：对于以具有上述(1)的发明和(2)的发明的化学组成的马氏体系不锈钢管为原材料进行制管后自然冷却或空气冷却至常温的钢管，首先在930～980℃的温度区域的温度T1中进行5～30分钟的加热。
(C-2)在温度T1进行加热处理后的冷却
将在上述(C-1)中所述的条件下奥氏体化的钢管进行淬火形成马氏体组织时，为了抑制由粗大的碳化物析出所致的韧性下降，最好进行急冷处理，但是马氏体系不锈钢管易生成烧裂。
因此，在防止粗大的碳化物的析出之外为了防止烧裂，最好以1～40℃/秒的冷却速度从温度T1冷却到600～350℃的温度区域的温度T2，接着以低于1℃/秒的冷却速度从温度T2冷却到300～150℃的温度区域的温度T3，并且以5～40℃/秒的冷却速度从低于温度T3的温度区域冷却到常温。
温度T2超过600℃时，则接着的以低于1℃/秒的冷却速度从温度T2冷却到温度T3的冷却时间变长，降低生产性，温度T2低于350℃时，被称作“烧裂危险区域”的冷却速度1～40℃/秒过快，有可能会发生烧裂。
因为如果温度T3超过300℃，则在Ms点以上，所以接下的以5～40℃/秒的冷却速度从低于温度T3的温度区域冷却到常温时，有时会有烧裂发生，还有，在温度T3小于150℃时，以低于1℃/秒的冷却速度从温度T2冷却到温度T3的冷却时间变长，生产性降低。
因此，在(3)的发明以及(4)的发明中，任一个均规定为，以1～40℃/秒的冷却速度从温度T1冷却到600～350℃的温度区域的温度T2，接着，分别以低于1℃/秒和5～40℃/秒的冷却速度从温度T2冷却到300～150℃的温度区域的温度T3以及从低于温度T3的温度区域冷却到常温。
还有，以1～40℃/秒的冷却速度从温度T1冷却到温度T2时的冷却条件，例如能够通过喷水器水冷等来实现。还有，以低于1℃/秒的冷却速度从温度T2冷却到温度T3时的冷却条件，例如能够通过停止上述喷水器水冷等，进行自然冷却或空气冷却来实现。还有，以5～40℃/秒的冷却速度从低于温度T3的温度冷却到常温时的冷却条件，例如能够通过喷水器水冷或把钢管浸渍在水中来实现。
(C-3)回火
对上述(C-2)中经冷却的钢管，最好在610～750℃进行回火。
这是因为，当回火温度超过750℃时，不能够得到YS为650MPa以上的所希望的强度，另外，回火温度低于610℃时，回火后继而进行矫直机的矫正处理时，如果钢管是小径薄壁的尺寸，则矫直机的出口温度低于510℃，有时不能够抑制矫直机对加工的影响。
因此，在(3)的发明以及(4)的发明中，任一个均定为，冷却后在610～750℃进行回火。
(C-4)矫直机的矫正处理
回火后最好在矫直机的出口温度为510℃以上的条件下对钢管进行弯曲矫正处理。
这是因为，当矫直机的出口温度低于510℃时，有时不能够抑制矫直机对加工的影响。
因此，在(3)的发明以及(4)的发明中均规定在回火后，使矫直机的出口温度在510℃以上的条件下进行弯曲矫正处理。
还有，为了抑制矫直机对加工的影响，对矫直机的出口温度而言，只要低于750℃则越高越好。
还有，如果进行回火后继而用矫直机进行矫正处理，能够省略为了钢管的再加热的热处理，因此回火后继而进行矫直机的矫正处理为极佳。还有，为了进行回火后继而进行矫直机的矫正处理，最好升高回火温度，确保矫直机的出口温度。还有，进行回火后继而用矫直机进行矫正处理时，为了确保矫直机的出口温度，可以在回火炉和矫直机之间设置保温装置。
以下，根据实施例对本发明进行更详细的说明。
【实施例】
从具有表1所示化学组成的各两块钢坯通过通常的方法，制作成外径为114.3mm、壁厚为8.56mm的钢管各两根。还有，制管后自然冷却至常温。
表1的钢1～4，是化学组成在本发明规定的范围之外的钢。另外，钢5～17是化学组成在本发明规定的范围内的钢。
对上述的制造后经自然冷却的各钢管，以表2所示条件进行加热、冷却以及回火处理，此外，进行了回火后继而用矫直机进行了矫正处理。
将这样得到的各钢管的长度方向中央部用带锯机切断后，取出标距为50.8mm、宽度为25.4mm的弧状拉伸试验片、以及试验片的最长边为钢管的长度方向的2mm的V型槽口的小尺寸(subsize)的摆锤冲击试验片(7.5mm×10mm×55mm)，进行了常温下的抗拉试验和0℃的摆锤冲击试验。
表3中表示的是抗拉特性以及摆锤冲击特性。
表2
表3
从表3可知，试验编号5～17以及试验编号22～34的本发明的高强度马氏体系不锈钢管，即使在YS为650MPa以上的高强度下还具有良好的韧性，热加工性优异。
还有，从表2以及表3可知，根据本方法，能够制造出YS为650MPa以上的高强度下具有良好的韧性的高强度马氏体系不锈钢管。
根据本发明，能够低成本地提供一种YS为650MPa以上的高强度下具有良好的韧性的、热加工性优异的高强度马氏体系不锈钢管及其制造方法。
Claims (4)
1.一种韧性以及热加工性优异的高强度的马氏体系不锈钢管，其特征在于，以质量％计，含有C：0.18～0.22％、Si：0.1～0.5％、Mn：0.40～1.00％、P：0.011～0.018％、S：0.003％以下、Cr：11.50～13.50％、Ni：0.5％以下、Al：0.0005～0.003％、N：0.012～0.040％、Cu：0.25％以下、Ti：0.05％以下、V：0.02～0.18％、Mo：0～0.05％、Nb：0.001～0.009％、B：0.0010％以下以及Ca：0.0050％以下，剩余部分由Fe以及杂质构成，并且下述(A)式所表示的fn的值满足15～80，所述马氏体系不锈钢管具有650MPa以上的屈服强度以及使用V型槽口试验片在0℃进行的摆锤冲击试验的冲击值超过70J/cm2的韧性，
fn＝50Mo+500(V-0.04)+5000Nb (A)
这里，(A)式中的元素符号表示其元素的以质量％表示的钢中含量。
2.一种韧性以及热加工性优异的高强度的马氏体系不锈钢管，其特征在于，以质量％计，含有C：0.18～0.21％、Si：0.1～0.5％、Mn：0.40～0.70％、P：0.011～0.018％、S：0.003％以下、Cr：11.50～13.50％、Ni：0.5％以下、Al：0.0005～0.003％、N：0.012～0.032％、Cu：0.25％以下、Ti：0.05％以下、V：0.04～0.18％、Mo：0～0.05％、Nb：0.002～0.009％、B：0.0010％以下以及Ca：0.0050％以下，剩余部分由Fe以及杂质构成，并且下述(A)式所表示的fn的值满足20～80，具有750MPa以上的屈服强度以及使用V型槽口试验片在0℃进行的摆锤冲击试验的冲击值超过50J/cm2的韧性。
fn＝50Mo+500(V-0.04)+5000Nb (A)
这里，(A)式中的元素符号表示其元素的以质量％表示的钢中含量。
3.一种高强度马氏体系不锈钢管的制造方法，其特征在于，以具有权利要求1中所记载的化学成分的马氏体系不锈钢为原材料进行制管，将自然冷却或空气冷却至常温的钢管在930～980℃的温度区域的温度T1下加热5～30分钟后，以1～40℃/秒的冷却速度从温度T1冷却到600～350℃的温度区域的温度T2，接着，以低于1℃/秒的冷却速度从温度T2冷却到300～150℃的温度区域的温度T3，并且以5～40℃/秒的冷却速度从低于温度T3的温度区域冷却到常温，进而在610～750℃下进行回火后，进行弯曲矫正处理，并使矫直机的出口温度在510℃以上。
4.一种高强度马氏体系不锈钢管的制造方法，其特征在于，以具有权利要求2中所记载的化学成分的马氏体系不锈钢为原材料进行制管，将自然冷却或空气冷却至常温的钢管在930～980℃的温度区域的温度T1下加热5～30分钟后，以1～40℃/秒的冷却速度从温度T1冷却到600～350℃的温度区域的温度T2，接着，以低于1℃/秒的冷却速度从温度T2冷却到300～150℃的温度区域的温度T3，并且以5～40℃/秒的冷却速度从低于温度T3的温度区域冷却到常温，进而在610～750℃下进行回火后，进行弯曲矫正处理，并使矫直机的出口温度在510℃以上。
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