JP2000328201A - 熱間加工性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼材 - Google Patents
熱間加工性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼材Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱間加工時に割れや疵などの表面欠陥を生じ
ないマルテンサイト系ステンレス鋼材を得る。 【解決手段】 重量％で,Cr:10-14%,N:0.005-0.05%,Al:
0.02-0.15%,Ti:0.003-0.05%,更に必要に応じCu,Ca,Mg,B
を所定量含有するマルテンサイト系ステンレス鋼材であ
り、圧延方向又は鍛錬軸に平行に、その中心線を通って
切断し、表面から中心線を含む断面において表面から５
mmまでの範囲を被検面として鏡面研磨し、被検面を 400
倍の倍率で合計の被検面積が５mm2 以上になるよう複数
視野にわたって無作為に検鏡し、析出物の個数を計数す
る方法で求められる単位被検面積当りの析出物の個数が
100個／mm2 以下であることを特徴とする熱間加工性に
優れたマルテンサイト系ステンレス鋼材。
ないマルテンサイト系ステンレス鋼材を得る。 【解決手段】 重量％で,Cr:10-14%,N:0.005-0.05%,Al:
0.02-0.15%,Ti:0.003-0.05%,更に必要に応じCu,Ca,Mg,B
を所定量含有するマルテンサイト系ステンレス鋼材であ
り、圧延方向又は鍛錬軸に平行に、その中心線を通って
切断し、表面から中心線を含む断面において表面から５
mmまでの範囲を被検面として鏡面研磨し、被検面を 400
倍の倍率で合計の被検面積が５mm2 以上になるよう複数
視野にわたって無作為に検鏡し、析出物の個数を計数す
る方法で求められる単位被検面積当りの析出物の個数が
100個／mm2 以下であることを特徴とする熱間加工性に
優れたマルテンサイト系ステンレス鋼材。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主に腐食性の高い
油ガス環境において、油井管やラインパイプ等として使
用されるマルテンサイト系ステンレス鋼材に関し、圧延
や鍛造などの熱間加工時に割れや疵などの表面欠陥を発
生させることのないマルテンサイト系ステンレス鋼材に
関する。
油ガス環境において、油井管やラインパイプ等として使
用されるマルテンサイト系ステンレス鋼材に関し、圧延
や鍛造などの熱間加工時に割れや疵などの表面欠陥を発
生させることのないマルテンサイト系ステンレス鋼材に
関する。
【０００２】
【従来の技術】マルテンサイト系ステンレス鋼材は、油
井管やラインパイプ分野などに適用されるが、耐食性、
強度、靭性など材質特性への市場要求の高度化に伴い、
特公平３−２２７７号公報や特開平２−２４７３６０号
公報に見られるような、Ｎｉ，Ｍｏ，Ｃｕなどの合金元
素を多量に含有する鋼種が開発されてきている。これら
マルテンサイト系ステンレス鋼は一般に、油井管用途と
しての Modified １３Ｃｒや、ラインパイプ用途として
の Weldable １３Ｃｒなどの呼称で称され、継目無鋼管
を始め、電縫管や丸鋼などの製品として実用化されてい
る。
井管やラインパイプ分野などに適用されるが、耐食性、
強度、靭性など材質特性への市場要求の高度化に伴い、
特公平３−２２７７号公報や特開平２−２４７３６０号
公報に見られるような、Ｎｉ，Ｍｏ，Ｃｕなどの合金元
素を多量に含有する鋼種が開発されてきている。これら
マルテンサイト系ステンレス鋼は一般に、油井管用途と
しての Modified １３Ｃｒや、ラインパイプ用途として
の Weldable １３Ｃｒなどの呼称で称され、継目無鋼管
を始め、電縫管や丸鋼などの製品として実用化されてい
る。
【０００３】これら各種マルテンサイト系鋼材は、各種
の熱間圧延・鍛造方法によって成形されるが、上記の如
き合金元素を含有させると熱間加工性が低下するため、
割れや疵といった表面欠陥が発生し易くなる。このよう
な表面欠陥は除去する必要があり、欠陥部分を研削する
ことになる。このため表面欠陥が発生すると、単に外観
が悪いというだけでなく研削コストが発生する他、欠陥
深さが大きい場合には寸法不足となって製品になり得な
いという問題も発生する。特に、油井管、ラインパイプ
分野で需要の多い継目無鋼管については、圧延条件が過
酷であることから表面欠陥の問題が深刻である。
の熱間圧延・鍛造方法によって成形されるが、上記の如
き合金元素を含有させると熱間加工性が低下するため、
割れや疵といった表面欠陥が発生し易くなる。このよう
な表面欠陥は除去する必要があり、欠陥部分を研削する
ことになる。このため表面欠陥が発生すると、単に外観
が悪いというだけでなく研削コストが発生する他、欠陥
深さが大きい場合には寸法不足となって製品になり得な
いという問題も発生する。特に、油井管、ラインパイプ
分野で需要の多い継目無鋼管については、圧延条件が過
酷であることから表面欠陥の問題が深刻である。
【０００４】この問題に対して従来採られてきた主な技
術として、特公平３−６０９０４号公報に見られるよう
に、ＰやＳといった熱間加工性に有害な不純物元素を極
力低減し、熱間加工時の金属組織をδフェライト分率と
して４０％以下に制限する技術や、特開平８−１２０３
４５号公報に見られるように、熱間加工時の金属組織を
γ単相に維持するための合金設計技術などが挙げられ
る。しかしながら、これら技術の組み合わせによって
も、工業的に安定して前記の表面欠陥問題を根絶するま
でには至っておらず、依然として歩留低下によるコスト
増の問題が残っている。
術として、特公平３−６０９０４号公報に見られるよう
に、ＰやＳといった熱間加工性に有害な不純物元素を極
力低減し、熱間加工時の金属組織をδフェライト分率と
して４０％以下に制限する技術や、特開平８−１２０３
４５号公報に見られるように、熱間加工時の金属組織を
γ単相に維持するための合金設計技術などが挙げられ
る。しかしながら、これら技術の組み合わせによって
も、工業的に安定して前記の表面欠陥問題を根絶するま
でには至っておらず、依然として歩留低下によるコスト
増の問題が残っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の問題
を克服する目的でなされたものである。すなわち、Ｎ
ｉ，Ｍｏ，Ｃｕなどの製品性能上有用な合金元素を多量
に含有する継目無鋼管を始めとした各種マルテンサイト
系ステンレス鋼材の、熱間加工時の表面欠陥を防止する
ために、従来とは異なる視点から材料側要因を制御する
技術を提供するものである。
を克服する目的でなされたものである。すなわち、Ｎ
ｉ，Ｍｏ，Ｃｕなどの製品性能上有用な合金元素を多量
に含有する継目無鋼管を始めとした各種マルテンサイト
系ステンレス鋼材の、熱間加工時の表面欠陥を防止する
ために、従来とは異なる視点から材料側要因を制御する
技術を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記マル
テンサイト系ステンレス鋼の継目無鋼管の製造過程で発
生する割れや疵の実態を詳細に調査し、その結果、割れ
・疵の発生頻度と、製品管における析出物の存在密度と
の間に良好な相関関係があることを知見した。特に、Ｔ
ｉやＡｌの窒化物や酸化物、およびこれに硫化物が複合
析出したものなどを主体とした析出物の存在密度と、製
品管において研削が不可欠となる０．１mm以上の欠陥が
発生したパイプの本数の間に、図１に示す関係があるこ
とを知見した。
テンサイト系ステンレス鋼の継目無鋼管の製造過程で発
生する割れや疵の実態を詳細に調査し、その結果、割れ
・疵の発生頻度と、製品管における析出物の存在密度と
の間に良好な相関関係があることを知見した。特に、Ｔ
ｉやＡｌの窒化物や酸化物、およびこれに硫化物が複合
析出したものなどを主体とした析出物の存在密度と、製
品管において研削が不可欠となる０．１mm以上の欠陥が
発生したパイプの本数の間に、図１に示す関係があるこ
とを知見した。
【０００７】さらに、これら析出物の悪影響について調
査した結果、図２に例示する析出物を起点としたボイド
と、このボイド間を連結する亀裂が発見され、この現象
は該析出物の存在密度が高いほど顕著に表れることを知
見した。さらに、前記の析出物の存在密度がＴｉ，Ａ
ｌ，Ｎの含有量と密接に関連し、図３に示す如く、存在
密度を制御するには、これら元素含有量を特定範囲に制
御する必要があることを知見した。また、これら析出物
の有害性はサイズにも依存し、粗大化したものの有害性
が高い。この粗大析出物を減少させるには、熱間加工前
の素材加熱温度を制御するのが有効であり、１０００〜
１３５０℃とするのが望ましいことを知見した。
査した結果、図２に例示する析出物を起点としたボイド
と、このボイド間を連結する亀裂が発見され、この現象
は該析出物の存在密度が高いほど顕著に表れることを知
見した。さらに、前記の析出物の存在密度がＴｉ，Ａ
ｌ，Ｎの含有量と密接に関連し、図３に示す如く、存在
密度を制御するには、これら元素含有量を特定範囲に制
御する必要があることを知見した。また、これら析出物
の有害性はサイズにも依存し、粗大化したものの有害性
が高い。この粗大析出物を減少させるには、熱間加工前
の素材加熱温度を制御するのが有効であり、１０００〜
１３５０℃とするのが望ましいことを知見した。
【０００８】本発明は、上記知見に基づいてなされたも
のであり、その要旨は以下の通りである。 （１） 重量％で、 Ｃ ：０．００５〜０．０５％、 Ｓｉ：０．１〜０．５％、 Ｍｎ：０．１〜１．０％、 Ｐ ：０．０３％以下、 Ｓ ：０．００５％以下、 Ｃｒ：１０．０〜１４．０％、 Ｎｉ：２．０〜８．０％、 Ｍｏ：０．５〜３．０％、 Ｎ ：０．００５〜０．０５％、 Ａｌ：０．０２〜０．１５％、 Ｔｉ：０．００３〜０．０５０％ を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるマ
ルテンサイト系ステンレス鋼材において、圧延方向また
は鍛錬軸に平行に、その中心線を通って切断し、表面か
ら中心線を含む断面において表面から５mmまでの範囲を
被検面として鏡面研磨し、被検面を４００倍の倍率で合
計の被検面積が５mm2 以上になるように複数視野にわた
って無作為に検鏡し、析出物の個数を計数する方法によ
って求められる単位被検面積当たりの析出物の個数が１
００個／mm2 以下であることを特徴とする熱間加工性に
優れたマルテンサイト系ステンレス鋼材。
のであり、その要旨は以下の通りである。 （１） 重量％で、 Ｃ ：０．００５〜０．０５％、 Ｓｉ：０．１〜０．５％、 Ｍｎ：０．１〜１．０％、 Ｐ ：０．０３％以下、 Ｓ ：０．００５％以下、 Ｃｒ：１０．０〜１４．０％、 Ｎｉ：２．０〜８．０％、 Ｍｏ：０．５〜３．０％、 Ｎ ：０．００５〜０．０５％、 Ａｌ：０．０２〜０．１５％、 Ｔｉ：０．００３〜０．０５０％ を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるマ
ルテンサイト系ステンレス鋼材において、圧延方向また
は鍛錬軸に平行に、その中心線を通って切断し、表面か
ら中心線を含む断面において表面から５mmまでの範囲を
被検面として鏡面研磨し、被検面を４００倍の倍率で合
計の被検面積が５mm2 以上になるように複数視野にわた
って無作為に検鏡し、析出物の個数を計数する方法によ
って求められる単位被検面積当たりの析出物の個数が１
００個／mm2 以下であることを特徴とする熱間加工性に
優れたマルテンサイト系ステンレス鋼材。
【０００９】（２） 前記（１）記載の成分の鋼に、さ
らに重量％で、Ｃｕ：０．３〜２．０％を含有すること
を特徴とする熱間加工性に優れたマルテンサイト系ステ
ンレス鋼材。（３） 前記（１）記載の成分の鋼に、さ
らに重量％で、 Ｃａ：０．０００５〜０．００５％、 Ｍｇ：０．０００５〜０．００５％、 Ｂ ：０．０００３〜０．０１８０％ の１種または２種以上を含有することを特徴とする熱間
加工性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼材。 （４） 前記（２）記載の成分の鋼に、さらに重量％
で、 Ｃａ：０．０００５〜０．００５％、 Ｍｇ：０．０００５〜０．００５％、 Ｂ ：０．０００３〜０．０１８０％ の１種または２種以上を含有することを特徴とする熱間
加工性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼材。
らに重量％で、Ｃｕ：０．３〜２．０％を含有すること
を特徴とする熱間加工性に優れたマルテンサイト系ステ
ンレス鋼材。（３） 前記（１）記載の成分の鋼に、さ
らに重量％で、 Ｃａ：０．０００５〜０．００５％、 Ｍｇ：０．０００５〜０．００５％、 Ｂ ：０．０００３〜０．０１８０％ の１種または２種以上を含有することを特徴とする熱間
加工性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼材。 （４） 前記（２）記載の成分の鋼に、さらに重量％
で、 Ｃａ：０．０００５〜０．００５％、 Ｍｇ：０．０００５〜０．００５％、 Ｂ ：０．０００３〜０．０１８０％ の１種または２種以上を含有することを特徴とする熱間
加工性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼材。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。先ず、本発明における成分の限定理由について述
べる。成分の含有量は重量％である。 Ｃ：Ｃは油井管、ラインパイプに要求される耐食性を劣
化させる元素である。また、ラインパイプに要求される
溶接部の靭性を低下させる元素である。このため可及的
低レベルが望ましく、現在の精錬技術で工業的かつ経済
的に到達可能な範囲として、０．００５〜０．０５％と
した。
する。先ず、本発明における成分の限定理由について述
べる。成分の含有量は重量％である。 Ｃ：Ｃは油井管、ラインパイプに要求される耐食性を劣
化させる元素である。また、ラインパイプに要求される
溶接部の靭性を低下させる元素である。このため可及的
低レベルが望ましく、現在の精錬技術で工業的かつ経済
的に到達可能な範囲として、０．００５〜０．０５％と
した。
【００１１】Ｓｉ：Ｓｉは、精錬工程での脱酸のために
添加されるもので、熱間加工性に有害な鋼中酸素を低減
する作用を有する一方、熱間加工性に有害なδフェライ
ト形成傾向を有する元素であるため、脱酸に必要とされ
る最小限の含有量とすべきであり、０．１〜０．５％を
適正範囲とした。
添加されるもので、熱間加工性に有害な鋼中酸素を低減
する作用を有する一方、熱間加工性に有害なδフェライ
ト形成傾向を有する元素であるため、脱酸に必要とされ
る最小限の含有量とすべきであり、０．１〜０．５％を
適正範囲とした。
【００１２】Ｍｎ：Ｍｎは熱間加工性に有害なＳを硫化
物として固定して無害化する元素であると共に、δフェ
ライト形成を抑制する元素であるが、含有し過ぎてもそ
の効果は飽和するため、０．１〜１．０％を適正範囲と
した。
物として固定して無害化する元素であると共に、δフェ
ライト形成を抑制する元素であるが、含有し過ぎてもそ
の効果は飽和するため、０．１〜１．０％を適正範囲と
した。
【００１３】Ｐ：Ｐは熱間加工性を劣化させる傾向を有
する元素ではあるが、その有害性はあまり顕著でなく、
０．０３％以下の範囲では殆ど影響しないため、０．０
３％を上限とした。
する元素ではあるが、その有害性はあまり顕著でなく、
０．０３％以下の範囲では殆ど影響しないため、０．０
３％を上限とした。
【００１４】Ｓ：Ｓは熱間加工性を劣化させて表面欠陥
を発生させる代表的元素であるため、可及的低レベルが
望ましい。精錬コストも考慮して上限を０．００５％と
するが、より望ましい上限としては０．００２％であ
る。
を発生させる代表的元素であるため、可及的低レベルが
望ましい。精錬コストも考慮して上限を０．００５％と
するが、より望ましい上限としては０．００２％であ
る。
【００１５】Ｃｒ：Ｃｒは耐食性確保に必須の元素であ
り、１０．０％以上の含有が必要であるが、多量に含有
させるとδフェライトが生成して熱間加工性を低下させ
るため、１４．０％を上限とした。
り、１０．０％以上の含有が必要であるが、多量に含有
させるとδフェライトが生成して熱間加工性を低下させ
るため、１４．０％を上限とした。
【００１６】Ｎｉ：Ｎｉは耐食性改善に有効な元素であ
り、かつδフェライト生成を防止する観点から２．０％
を下限として含有させるが、高価な元素であると共に、
多量に含有させると熱間変形抵抗を高めて加工性を低下
させるので、上限を８．０％とした。
り、かつδフェライト生成を防止する観点から２．０％
を下限として含有させるが、高価な元素であると共に、
多量に含有させると熱間変形抵抗を高めて加工性を低下
させるので、上限を８．０％とした。
【００１７】Ｍｏ：ＭｏはＣｒと同様、耐食性向上に有
効な元素であり、０．５％を下限として含有させるが、
Ｎｉと同様に高価な元素であることに加えδフェライト
形成能の強い元素であり、多量の含有はδフェライトを
生成して熱間加工性を劣化させるため、３．０％を上限
とした。
効な元素であり、０．５％を下限として含有させるが、
Ｎｉと同様に高価な元素であることに加えδフェライト
形成能の強い元素であり、多量の含有はδフェライトを
生成して熱間加工性を劣化させるため、３．０％を上限
とした。
【００１８】Ｎ，Ａ１，Ｔｉ：Ｎ，Ａｌ，Ｔｉは、本発
明において規定する析出物の構成元素であり、その含有
量は析出物密度に関する本発明の必要十分条件を満たす
ために、以下のように制御する必要がある。Ｎは、Ｃと
同様に強力なδフェライト生成防止効果を有する元素で
あり、Ｃに比べると殆ど耐食性を劣化させない点で、積
極的に含有させるべき元素である。しかしながら、後述
のＴｉやＡｌの含有量との兼ね合いで、過剰な含有は熱
間加工性を劣化させるので、その適正範囲を０．００５
〜０．０５％とした。
明において規定する析出物の構成元素であり、その含有
量は析出物密度に関する本発明の必要十分条件を満たす
ために、以下のように制御する必要がある。Ｎは、Ｃと
同様に強力なδフェライト生成防止効果を有する元素で
あり、Ｃに比べると殆ど耐食性を劣化させない点で、積
極的に含有させるべき元素である。しかしながら、後述
のＴｉやＡｌの含有量との兼ね合いで、過剰な含有は熱
間加工性を劣化させるので、その適正範囲を０．００５
〜０．０５％とした。
【００１９】Ａｌは、Ｓｉと同様に脱酸に必要な元素で
あると共に、脱硫を促進して前記のＳ含有量を安定的に
確保するため、０．０２％を下限として含有させるが、
過度に含有させると酸化物系介在物が多くなることに加
えて窒化物も生成されるようになり、これらの存在密度
が高くなると熱間加工性が劣化するため、上限を０．１
５％とした。
あると共に、脱硫を促進して前記のＳ含有量を安定的に
確保するため、０．０２％を下限として含有させるが、
過度に含有させると酸化物系介在物が多くなることに加
えて窒化物も生成されるようになり、これらの存在密度
が高くなると熱間加工性が劣化するため、上限を０．１
５％とした。
【００２０】Ｔｉは、Ｍｎと同様に熱間加工性に有害な
Ｓを硫化物として固定して無害化する元素であり、０．
００３％を下限として含有させる。一方、ＴｉはＮと親
和性の強い元素であり窒化物を生成するが、過度に含有
させて窒化物の存在密度が高くなると、かえって熱間加
工性が劣化するため、上限を０．０５０％とした。
Ｓを硫化物として固定して無害化する元素であり、０．
００３％を下限として含有させる。一方、ＴｉはＮと親
和性の強い元素であり窒化物を生成するが、過度に含有
させて窒化物の存在密度が高くなると、かえって熱間加
工性が劣化するため、上限を０．０５０％とした。
【００２１】Ｃｕ：Ｃｕは、Ｎｉと同様に耐食性改善に
有効な元素であると共に、δフェライト生成防止効果を
有する元素であるため、必要に応じて０．３％を下限と
して含有させるが、過剰に含有させると熱間加工性が劣
化するため、上限を２．０％とした。
有効な元素であると共に、δフェライト生成防止効果を
有する元素であるため、必要に応じて０．３％を下限と
して含有させるが、過剰に含有させると熱間加工性が劣
化するため、上限を２．０％とした。
【００２２】Ｃａ：Ｃａは、熱間加工性改善に有効な元
素であり、必要に応じて０．０００５〜０．００５％の
範囲で含有させる。 Ｍｇ：ＭｇもＣａと同様の効果を有するため、必要に応
じて０．０００５〜０．００５％の範囲で含有させる。 Ｂ：Ｂも熱間加工性改善に有効な元素であり、必要に応
じて０．０００３％を下限として含有させるが、０．０
１８０％を超えて含有させるとかえって熱間加工性を劣
化させるため、適正範囲を０．０００３〜０．０１８０
％とした。
素であり、必要に応じて０．０００５〜０．００５％の
範囲で含有させる。 Ｍｇ：ＭｇもＣａと同様の効果を有するため、必要に応
じて０．０００５〜０．００５％の範囲で含有させる。 Ｂ：Ｂも熱間加工性改善に有効な元素であり、必要に応
じて０．０００３％を下限として含有させるが、０．０
１８０％を超えて含有させるとかえって熱間加工性を劣
化させるため、適正範囲を０．０００３〜０．０１８０
％とした。
【００２３】次に、本発明における析出物の存在密度に
関する限定理由について述べる。本発明における析出物
としては、Ｔｉの窒化物あるいはＴｉの窒化物を主体と
し、これを核としてＡｌの窒化物やＴｉ，Ａｌなどの酸
化物、あるいはＭｎなどの硫化物の１種または２種以上
が複合析出したものを意味しており、一般に介在物と称
されるアルミナなどの粒状酸化物やこれらのクラスタ
ー、あるいは熱間加工によって粘性変形するＭｎＳなど
の硫化物や珪酸塩などは含まない。
関する限定理由について述べる。本発明における析出物
としては、Ｔｉの窒化物あるいはＴｉの窒化物を主体と
し、これを核としてＡｌの窒化物やＴｉ，Ａｌなどの酸
化物、あるいはＭｎなどの硫化物の１種または２種以上
が複合析出したものを意味しており、一般に介在物と称
されるアルミナなどの粒状酸化物やこれらのクラスタ
ー、あるいは熱間加工によって粘性変形するＭｎＳなど
の硫化物や珪酸塩などは含まない。
【００２４】かかるＴｉ窒化物主体の析出物は、鋳造時
に既に形成されており、その後の熱間加工に先立つ素材
加熱工程において成長する。この析出物は、熱間加工時
に、マトリックスとの変形能の相違から、加工歪みが加
わると、図２に例示したように境界においてボイドを形
成する。この析出物の存在密度が増大すると、熱間加工
中にマトリックスの随所においてボイドができ、近隣の
ボイドは割れによって連結されるため、結果として深い
疵が生じることになる。このため、析出物の存在密度は
可及的に低レベルであることが望ましいが、本発明で
は、図１のデータから析出物存在密度を顕微鏡試験にお
ける被検面１mm2当たり１００個までを許容範囲とし
た。
に既に形成されており、その後の熱間加工に先立つ素材
加熱工程において成長する。この析出物は、熱間加工時
に、マトリックスとの変形能の相違から、加工歪みが加
わると、図２に例示したように境界においてボイドを形
成する。この析出物の存在密度が増大すると、熱間加工
中にマトリックスの随所においてボイドができ、近隣の
ボイドは割れによって連結されるため、結果として深い
疵が生じることになる。このため、析出物の存在密度は
可及的に低レベルであることが望ましいが、本発明で
は、図１のデータから析出物存在密度を顕微鏡試験にお
ける被検面１mm2当たり１００個までを許容範囲とし
た。
【００２５】また前記析出物は、粗大になるほど析出物
／マトリックス境界のボイドを形成し易く、熱間加工性
に有害である。したがって、析出物の存在密度もさるこ
とながら、粗大化を可及的に抑制することが望ましい。
このためには、素材加熱条件を制限するのが最も有効で
あり、本発明の効果を奏するための望ましい条件として
は、例えば加熱温度を１０００〜１３５０℃とすること
である。
／マトリックス境界のボイドを形成し易く、熱間加工性
に有害である。したがって、析出物の存在密度もさるこ
とながら、粗大化を可及的に抑制することが望ましい。
このためには、素材加熱条件を制限するのが最も有効で
あり、本発明の効果を奏するための望ましい条件として
は、例えば加熱温度を１０００〜１３５０℃とすること
である。
【００２６】望ましい範囲の上限が１３５０℃である理
由は、１３５０℃超に加熱・保持されるとＭｎＳが分解
され、その後の熱間加工の進行に伴う冷却過程で、加熱
時に既に存在した窒化物、酸化物の上に複合析出してサ
イズを大きくしてしまうためである。熱間加工における
加工発熱による昇温も考慮すると、より望ましい素材加
熱温度の上限は１３００℃である。また、望ましい範囲
の下限が１０００Ｃであるのは、これ未満の温度でのＡ
ｌ窒化物形成を回避するためである。
由は、１３５０℃超に加熱・保持されるとＭｎＳが分解
され、その後の熱間加工の進行に伴う冷却過程で、加熱
時に既に存在した窒化物、酸化物の上に複合析出してサ
イズを大きくしてしまうためである。熱間加工における
加工発熱による昇温も考慮すると、より望ましい素材加
熱温度の上限は１３００℃である。また、望ましい範囲
の下限が１０００Ｃであるのは、これ未満の温度でのＡ
ｌ窒化物形成を回避するためである。
【００２７】なお、本発明で問題とした析出物のサイズ
としては、上述の如き有害性を発揮する限界寸法とし
て、長径方向の長さで０．５μｍ以上のものとして規定
した。なお、このサイズは４００〜１０００倍の倍率で
光学顕微鏡によって十分に視認できるサイズである。
としては、上述の如き有害性を発揮する限界寸法とし
て、長径方向の長さで０．５μｍ以上のものとして規定
した。なお、このサイズは４００〜１０００倍の倍率で
光学顕微鏡によって十分に視認できるサイズである。
【００２８】析出物存在密度の定量方法としては、前記
の析出物が視認できる４００倍以上の倍率で、合計の被
検面積が５mm2 以上になるように複数視野にわたって無
作為に検鏡して該析出物を計数し、計数値を合計被検面
積で除して算出する。析出物存在密度の算出値に信頼性
を与えるために必要な合計被検面積は広いほど望ましい
が、５mm2 以上になると精度が殆ど変わらないため下限
を５mm2 とし、上限は特に規定しないことにした。
の析出物が視認できる４００倍以上の倍率で、合計の被
検面積が５mm2 以上になるように複数視野にわたって無
作為に検鏡して該析出物を計数し、計数値を合計被検面
積で除して算出する。析出物存在密度の算出値に信頼性
を与えるために必要な合計被検面積は広いほど望ましい
が、５mm2 以上になると精度が殆ど変わらないため下限
を５mm2 とし、上限は特に規定しないことにした。
【００２９】また被検面については、図４に例示するよ
うに、圧延もしくは鍛錬された管、板、丸棒等の鋼材に
おいて、圧延方向または鍛錬軸に平行に、その中心線を
通って切断し、鋼材表面から中心線を含む断面において
表面から５mmまでの範囲を被検面として定義した。なお
管の場合は、マンネスマン方式の圧延法で製管されるの
が通例であり、内面と外面では加工条件が異なるため、
内面側、外面側の２箇所を被検面とすることにした。
うに、圧延もしくは鍛錬された管、板、丸棒等の鋼材に
おいて、圧延方向または鍛錬軸に平行に、その中心線を
通って切断し、鋼材表面から中心線を含む断面において
表面から５mmまでの範囲を被検面として定義した。なお
管の場合は、マンネスマン方式の圧延法で製管されるの
が通例であり、内面と外面では加工条件が異なるため、
内面側、外面側の２箇所を被検面とすることにした。
【００３０】
【実施例】以下本発明を、実施例に基づいてより詳細に
説明する。表１に示す組成のブルームを素材として、該
素材を種々の温度に２時間にわたって加熱した後、プレ
スロール穿孔−プラグミル方式のマンネスマン圧延法に
よって外径１７８mm、肉厚１１．５mmの継目無鋼管に圧
延し、冷却後、超音波探傷および磁気探傷を行い、深さ
０．１mmを超える表面欠陥の有無と、圧延パイプ本数に
対する表面欠陥発生パイプ本数を百分率とした欠陥発生
頻度を評価すると共に、図４に示した被検面について析
出物密度を求めるための顕微鏡試験を実施した。また、
δフェライトの有無についても調査した。なお、本実施
例におけるプレスロール穿孔−プラグミル方式では管内
面欠陥は見られなかったため、試験結果については管外
面欠陥のみを対象に説明するが、このことが本発明の作
用範囲を限定するものではない。
説明する。表１に示す組成のブルームを素材として、該
素材を種々の温度に２時間にわたって加熱した後、プレ
スロール穿孔−プラグミル方式のマンネスマン圧延法に
よって外径１７８mm、肉厚１１．５mmの継目無鋼管に圧
延し、冷却後、超音波探傷および磁気探傷を行い、深さ
０．１mmを超える表面欠陥の有無と、圧延パイプ本数に
対する表面欠陥発生パイプ本数を百分率とした欠陥発生
頻度を評価すると共に、図４に示した被検面について析
出物密度を求めるための顕微鏡試験を実施した。また、
δフェライトの有無についても調査した。なお、本実施
例におけるプレスロール穿孔−プラグミル方式では管内
面欠陥は見られなかったため、試験結果については管外
面欠陥のみを対象に説明するが、このことが本発明の作
用範囲を限定するものではない。
【００３１】結果を表２に示す。これより明らかなよう
に、比較例Ｎｏ．９，１０，１８は、それぞれＮｉ，Ｃ
ｕ，Ｎといったγ安定化元素の含有量が本発明の範囲よ
り少ないために、δフェライトが生成され欠陥が発生し
ている。比較例Ｎｏ．１３，１９は、析出物存在密度は
本発明の範囲内であるが、それぞれＭｏ，Ｃｒといった
フェライト安定化元素の含有量が本発明の範囲より多い
ためにδフェライトが生成され、これによって欠陥が生
じている。比較例Ｎｏ．１１，１４，１７，２０は、析
出物密度が本発明の範囲内でありδフェライトも見られ
なかったにもかかわらず、それぞれＣｕ，Ｂ，Ｔｉ，Ｓ
といった熱間加工性に直接的に作用する元素の含有量が
本発明の範囲を外れているため、満足すべき結果が得ら
れていない。
に、比較例Ｎｏ．９，１０，１８は、それぞれＮｉ，Ｃ
ｕ，Ｎといったγ安定化元素の含有量が本発明の範囲よ
り少ないために、δフェライトが生成され欠陥が発生し
ている。比較例Ｎｏ．１３，１９は、析出物存在密度は
本発明の範囲内であるが、それぞれＭｏ，Ｃｒといった
フェライト安定化元素の含有量が本発明の範囲より多い
ためにδフェライトが生成され、これによって欠陥が生
じている。比較例Ｎｏ．１１，１４，１７，２０は、析
出物密度が本発明の範囲内でありδフェライトも見られ
なかったにもかかわらず、それぞれＣｕ，Ｂ，Ｔｉ，Ｓ
といった熱間加工性に直接的に作用する元素の含有量が
本発明の範囲を外れているため、満足すべき結果が得ら
れていない。
【００３２】比較例Ｎｏ．１２，１５，１６は、δフェ
ライトがなく、Ｓなどの直接的な元素の含有量も妥当な
値であるにもかかわらず、それぞれＮ，Ａｌ，Ｔｉの含
有量が多すぎて析出物密度が本発明範囲を超えてしまう
ために、欠陥問題の程度はδフェライト起因欠陥に匹敵
するほど深刻なものとなっている。これら比較例に対
し、本発明Ｎｏ．１〜８では、研削が不可欠となる深さ
０．１mmを超える欠陥の発生は見られず、満足すべき表
面性状が得られている。
ライトがなく、Ｓなどの直接的な元素の含有量も妥当な
値であるにもかかわらず、それぞれＮ，Ａｌ，Ｔｉの含
有量が多すぎて析出物密度が本発明範囲を超えてしまう
ために、欠陥問題の程度はδフェライト起因欠陥に匹敵
するほど深刻なものとなっている。これら比較例に対
し、本発明Ｎｏ．１〜８では、研削が不可欠となる深さ
０．１mmを超える欠陥の発生は見られず、満足すべき表
面性状が得られている。
【００３３】
【表１】
【００３４】
【表２】
【００３５】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によって、圧
延欠陥を発生させ易いＮｉ，Ｍｏ，Ｃｕなどの製品性能
上有用な合金元素を多量に含有するマルテンサイト系ス
テンレス鋼材を、割れ・疵を高度に防止して熱間成形す
ることが可能となる。
延欠陥を発生させ易いＮｉ，Ｍｏ，Ｃｕなどの製品性能
上有用な合金元素を多量に含有するマルテンサイト系ス
テンレス鋼材を、割れ・疵を高度に防止して熱間成形す
ることが可能となる。
【図１】本発明による、析出物の存在密度と欠陥発生パ
イプ本数との関係を示す図表。
イプ本数との関係を示す図表。
【図２】本発明による、析出物の存在密度とボイドとの
関係の典型例を示す図。
関係の典型例を示す図。
【図３】本発明による、析出物の存在密度とＴｉ，Ａ
ｌ，Ｎ含有量との関係を示す図表。
ｌ，Ｎ含有量との関係を示す図表。
【図４】本発明において、析出物の存在密度調査に用い
た鋼材被検面の例を示す図で、（ａ）は鋼管、（ｂ）は
鋼板、（ｃ）は丸鋼の例である。
た鋼材被検面の例を示す図で、（ａ）は鋼管、（ｂ）は
鋼板、（ｃ）は丸鋼の例である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡 正春 北九州市戸畑区飛幡町１−１ 新日本製鐵 株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者 佐藤 直治 北九州市戸畑区飛幡町１−１ 新日本製鐵 株式会社八幡製鐵所内
Claims (4)
- 【請求項１】 重量％で、 Ｃ ：０．００５〜０．０５％、 Ｓｉ：０．１〜０．５％、 Ｍｎ：０．１〜１．０％、 Ｐ ：０．０３％以下、 Ｓ ：０．００５％以下、 Ｃｒ：１０．０〜１４．０％、 Ｎｉ：２．０〜８．０％、 Ｍｏ：０．５〜３．０％、 Ｎ ：０．００５〜０．０５％、 Ａｌ：０．０２〜０．１５％、 Ｔｉ：０．００３〜０．０５０％ を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるマ
ルテンサイト系ステンレス鋼材において、圧延方向また
は鍛錬軸に平行に、その中心線を通って切断し、表面か
ら中心線を含む断面において表面から５mmまでの範囲を
被検面として鏡面研磨し、被検面を４００倍の倍率で合
計の被検面積が５mm2 以上になるように複数視野にわた
って無作為に検鏡し、析出物の個数を計数する方法によ
って求められる単位被検面積当たりの析出物の個数が１
００個／mm2 以下であることを特徴とする熱間加工性に
優れたマルテンサイト系ステンレス鋼材。 - 【請求項２】 重量％で、 Ｃ ：０．００５〜０．０５％、 Ｓｉ：０．１〜０．５％、 Ｍｎ：０．１〜１．０％、 Ｐ ：０．０３％以下、 Ｓ ：０．００５％以下、 Ｃｒ：１０．０〜１４．０％、 Ｎｉ：２．０〜８．０％、 Ｍｏ：０．５〜３．０％、 Ｎ ：０．００５〜０．０５％、 Ａｌ：０．０２〜０．１５％、 Ｔｉ：０．００３〜０．０５０％、および Ｃｕ：０．３〜２．０％ を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるマ
ルテンサイト系ステンレス鋼材において、圧延方向また
は鍛錬軸に平行に、その中心線を通って切断し、表面か
ら中心線を含む断面において表面から５mmまでの範囲を
被検面として鏡面研磨し、被検面を４００倍の倍率で合
計の被検面積が５mm2 以上になるように複数視野にわた
って無作為に検鏡し、析出物の個数を計数する方法によ
って求められる単位被検面積当たりの析出物の個数が１
００個／mm2 以下であることを特徴とする熱間加工性に
優れたマルテンサイト系ステンレス鋼材。 - 【請求項３】 重量％で、 Ｃ ：０．００５〜０．０５％、 Ｓｉ：０．１〜０．５％、 Ｍｎ：０．１〜１．０％、 Ｐ ：０．０３％以下、 Ｓ ：０．００５％以下、 Ｃｒ：１０．０〜１４．０％、 Ｎｉ：２．０〜８．０％、 Ｍｏ：０．５〜３．０％、 Ｎ ：０．００５〜０．０５％、 Ａｌ：０．０２〜０．１５％、 Ｔｉ：０．００３〜０．０５０％、および Ｃａ：０．０００５〜０．００５％、 Ｍｇ：０．０００５〜０．００５％、 Ｂ ：０．０００３〜０．０１８０％ を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるマ
ルテンサイト系ステンレス鋼材において、圧延方向また
は鍛錬軸に平行に、その中心線を通って切断し、表面か
ら中心線を含む断面において表面から５mmまでの範囲を
被検面として鏡面研磨し、被検面を４００倍の倍率で合
計の被検面積が５mm2 以上になるように複数視野にわた
って無作為に検鏡し、析出物の個数を計数する方法によ
って求められる単位被検面積当たりの析出物の個数が１
００個／mm2 以下であることを特徴とする熱間加工性に
優れたマルテンサイト系ステンレス鋼材。 - 【請求項４】 重量％で、 Ｃ ：０．００５〜０．０５％、 Ｓｉ：０．１〜０．５％、 Ｍｎ：０．１〜１．０％、 Ｐ ：０．０３％以下、 Ｓ ：０．００５％以下、 Ｃｒ：１０．０〜１４．０％、 Ｎｉ：２．０〜８．０％、 Ｍｏ：０．５〜３．０％、 Ｎ ：０．００５〜０．０５％、 Ａｌ：０．０２〜０．１５％、 Ｔｉ：０．００３〜０．０５０％、および Ｃｕ：０．３〜２．０％、 Ｃａ：０．０００５〜０．００５％、 Ｍｇ：０．０００５〜０．００５％、 Ｂ ：０．０００３〜０．０１８０％ を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるマ
ルテンサイト系ステンレス鋼材において、圧延方向また
は鍛錬軸に平行に、その中心線を通って切断し、表面か
ら中心線を含む断面において表面から５mmまでの範囲を
被検面として鏡面研磨し、被検面を４００倍の倍率で合
計の被検面積が５mm2 以上になるように複数視野にわた
って無作為に検鏡し、析出物の個数を計数する方法によ
って求められる単位被検面積当たりの析出物の個数が１
００個／mm2 以下であることを特徴とする熱間加工性に
優れたマルテンサイト系ステンレス鋼材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13524999A JP3485022B2 (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | 熱間加工性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13524999A JP3485022B2 (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | 熱間加工性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000328201A true JP2000328201A (ja) | 2000-11-28 |
| JP3485022B2 JP3485022B2 (ja) | 2004-01-13 |
Family
ID=15147307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13524999A Expired - Fee Related JP3485022B2 (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | 熱間加工性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼材 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3485022B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002180210A (ja) * | 2000-12-19 | 2002-06-26 | Sumitomo Metal Ind Ltd | マルテンサイト系ステンレス鋼 |
| EP1584699A1 (en) * | 2002-12-20 | 2005-10-12 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | High-strength martensitic stainless steel with excellent resistances to carbon dioxide gas corrosion and sulfide stress corrosion cracking |
| WO2018181404A1 (ja) * | 2017-03-28 | 2018-10-04 | 新日鐵住金株式会社 | マルテンサイトステンレス鋼材 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5010819B2 (ja) * | 2005-09-01 | 2012-08-29 | 大同特殊鋼株式会社 | ステンレス帯鋼 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08199236A (ja) * | 1995-01-30 | 1996-08-06 | Nippon Steel Corp | ラインパイプ用マルテンサイト系ステンレス鋼板の製造方法 |
| JPH1025549A (ja) * | 1996-07-12 | 1998-01-27 | Nippon Steel Corp | 熱間加工性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼 |
| JPH10110248A (ja) * | 1996-10-03 | 1998-04-28 | Hitachi Metals Ltd | 耐孔食性の優れた高硬度マルテンサイト系ステンレス鋼 |
| JPH10237604A (ja) * | 1996-12-19 | 1998-09-08 | Nippon Steel Corp | 熱間加工性及び耐硫化物応力割れ性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼及びその分塊圧延方法並びにこれらを用いた継目無鋼管及びその製造方法 |
-
1999
- 1999-05-17 JP JP13524999A patent/JP3485022B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08199236A (ja) * | 1995-01-30 | 1996-08-06 | Nippon Steel Corp | ラインパイプ用マルテンサイト系ステンレス鋼板の製造方法 |
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| JPH10110248A (ja) * | 1996-10-03 | 1998-04-28 | Hitachi Metals Ltd | 耐孔食性の優れた高硬度マルテンサイト系ステンレス鋼 |
| JPH10237604A (ja) * | 1996-12-19 | 1998-09-08 | Nippon Steel Corp | 熱間加工性及び耐硫化物応力割れ性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼及びその分塊圧延方法並びにこれらを用いた継目無鋼管及びその製造方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002180210A (ja) * | 2000-12-19 | 2002-06-26 | Sumitomo Metal Ind Ltd | マルテンサイト系ステンレス鋼 |
| EP1584699A1 (en) * | 2002-12-20 | 2005-10-12 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | High-strength martensitic stainless steel with excellent resistances to carbon dioxide gas corrosion and sulfide stress corrosion cracking |
| EP1584699A4 (en) * | 2002-12-20 | 2009-06-03 | Sumitomo Metal Ind | HIGH-STRENGTH MARTENSITIC STAINLESS STEEL WITH EXCELLENT RESISTANCE TO CARBONIC CORROSION AND SULPHID TREATMENT CRACK CORROSION |
| WO2018181404A1 (ja) * | 2017-03-28 | 2018-10-04 | 新日鐵住金株式会社 | マルテンサイトステンレス鋼材 |
| RU2718019C1 (ru) * | 2017-03-28 | 2020-03-30 | Ниппон Стил Корпорейшн | Продукт из мартенситной нержавеющей стали |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3485022B2 (ja) | 2004-01-13 |
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