JP2003183781A - マルテンサイト系ステンレス鋼 - Google Patents
マルテンサイト系ステンレス鋼Info
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- JP2003183781A JP2003183781A JP2001377968A JP2001377968A JP2003183781A JP 2003183781 A JP2003183781 A JP 2003183781A JP 2001377968 A JP2001377968 A JP 2001377968A JP 2001377968 A JP2001377968 A JP 2001377968A JP 2003183781 A JP2003183781 A JP 2003183781A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】マルテンサイト系ステンレス鋼の提供
【解決手段】ＣおよびＮを含有し、場合によっては、S
i、Mn、Ｐ、Ｓ、Cr、NiおよびAlを含み、更に、Moおよ
びCuの一種あるいは両方、Ti、ＶおよびNbの一種以上、
Ｂ、Ca、MgおよびREMの一種以上を含み、且つ、下記の
(1)式を満たし、熱間加工後、放冷ままの状態、また
は、焼ならし状態でのＹＳが758〜965MPaであるマルテ
ンサイト系ステンレス鋼。但し、(1)式中の記号は、各
元素の含有量を示す。 0.029≦[Ｃ]＋0.63[Ｎ]≦0.072 …(1)
i、Mn、Ｐ、Ｓ、Cr、NiおよびAlを含み、更に、Moおよ
びCuの一種あるいは両方、Ti、ＶおよびNbの一種以上、
Ｂ、Ca、MgおよびREMの一種以上を含み、且つ、下記の
(1)式を満たし、熱間加工後、放冷ままの状態、また
は、焼ならし状態でのＹＳが758〜965MPaであるマルテ
ンサイト系ステンレス鋼。但し、(1)式中の記号は、各
元素の含有量を示す。 0.029≦[Ｃ]＋0.63[Ｎ]≦0.072 …(1)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭酸ガス、微量H
２S等を含有する石油、天然ガス等の掘削または輸送に
用いられるチュービング、配管やタンク等の鋼材に適用
されるマルテンサイト系ステンレス鋼に関する。
２S等を含有する石油、天然ガス等の掘削または輸送に
用いられるチュービング、配管やタンク等の鋼材に適用
されるマルテンサイト系ステンレス鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】シームレス鋼管、特に油井用鋼管の分野
で用いられるマルテンサイト系ステンレス鋼には、高い
信頼性が要求されることから、耐食性や強度、靱性の安
定化のため、熱間加工後の焼入れ焼戻し処理が必須であ
った。
で用いられるマルテンサイト系ステンレス鋼には、高い
信頼性が要求されることから、耐食性や強度、靱性の安
定化のため、熱間加工後の焼入れ焼戻し処理が必須であ
った。
【０００３】油井用シームレス鋼管に使用されるマルテ
ンサイト系ステンレス鋼は、焼入れ性が良好なことか
ら、熱間加工の直後に焼入れを実施する、いわゆる直接
焼入れの実施により、焼入れプロセスを省略する技術が
開示されている。例えば、特開平6-264192号公報および
特開平7-109522号公報には、直接焼入れを実施した後、
焼戻し処理を施すマルテンサイト系ステンレス鋼の製造
方法が開示されている。
ンサイト系ステンレス鋼は、焼入れ性が良好なことか
ら、熱間加工の直後に焼入れを実施する、いわゆる直接
焼入れの実施により、焼入れプロセスを省略する技術が
開示されている。例えば、特開平6-264192号公報および
特開平7-109522号公報には、直接焼入れを実施した後、
焼戻し処理を施すマルテンサイト系ステンレス鋼の製造
方法が開示されている。
【０００４】しかし、これらの公報に記載される発明
は、いずれも直接焼入れを実施した後に、強度調整を目
的とした焼戻し処理を前提としており、高効率生産、省
エネルギー等の観点から望ましい製造方法とは言えず、
また、焼戻し処理を実施すると、通常、鋼中の結晶粒界
に炭化物が析出し、鋼の靱性を低下させ、高温時の耐局
部腐食性を劣化させるおそれもある。
は、いずれも直接焼入れを実施した後に、強度調整を目
的とした焼戻し処理を前提としており、高効率生産、省
エネルギー等の観点から望ましい製造方法とは言えず、
また、焼戻し処理を実施すると、通常、鋼中の結晶粒界
に炭化物が析出し、鋼の靱性を低下させ、高温時の耐局
部腐食性を劣化させるおそれもある。
【０００５】特開平7-118734号公報には、所定の化学成
分を有する鋼に熱間加工を施した後、直接焼入れを施す
（または更に、焼戻し処理を施す）マルテンサイト系ス
テンレス鋼の製造方法が開示されている。また、同公報
の実施例では、このような方法によって作製されたマル
テンサイト系ステンレス鋼の0.2％耐力（以下、「Ｙ
Ｓ」という）が765〜1219MPaという広い強度レンジが示
されており、強度設計部材としては信頼性が低下する問
題があった。これは、ＹＳが高すぎる場合には鋼の耐食
性が低下するからである。
分を有する鋼に熱間加工を施した後、直接焼入れを施す
（または更に、焼戻し処理を施す）マルテンサイト系ス
テンレス鋼の製造方法が開示されている。また、同公報
の実施例では、このような方法によって作製されたマル
テンサイト系ステンレス鋼の0.2％耐力（以下、「Ｙ
Ｓ」という）が765〜1219MPaという広い強度レンジが示
されており、強度設計部材としては信頼性が低下する問
題があった。これは、ＹＳが高すぎる場合には鋼の耐食
性が低下するからである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、焼戻しを実施
しないプロセスにおいて靱性を確保しつつ、鋼に高い強
度を持たせるとともに、強度のバラツキが少なく耐食性
が低下しない強度範囲で製造することが必要である。そ
のため強度をＹＳで758〜965MPaという狭いレンジに制
御することが重要である。
しないプロセスにおいて靱性を確保しつつ、鋼に高い強
度を持たせるとともに、強度のバラツキが少なく耐食性
が低下しない強度範囲で製造することが必要である。そ
のため強度をＹＳで758〜965MPaという狭いレンジに制
御することが重要である。
【０００７】本発明は、熱間加工後、放冷ままの状態、
または、焼ならし状態で、ＹＳを確実に758〜965MPaと
することができるマルテンサイト系ステンレス鋼を提供
することを目的とする。
または、焼ならし状態で、ＹＳを確実に758〜965MPaと
することができるマルテンサイト系ステンレス鋼を提供
することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、「質量％で、
Ｃ：0.01〜0.1％およびＮ：0.1％以下を含有し、且つ、
下記の(1)式を満たし、熱間加工後、放冷ままの状態、
または、焼ならし状態での耐力が758〜965MPaであるマ
ルテンサイト系ステンレス鋼」を要旨とする。但し、
(1)式中の記号は、各元素の含有量を示す。 0.029≦[Ｃ]＋0.63[Ｎ]≦0.072 …(1)
Ｃ：0.01〜0.1％およびＮ：0.1％以下を含有し、且つ、
下記の(1)式を満たし、熱間加工後、放冷ままの状態、
または、焼ならし状態での耐力が758〜965MPaであるマ
ルテンサイト系ステンレス鋼」を要旨とする。但し、
(1)式中の記号は、各元素の含有量を示す。 0.029≦[Ｃ]＋0.63[Ｎ]≦0.072 …(1)
【０００９】なお、本発明のマルテンサイト系ステンレ
ス鋼は、上記の成分に加え、Si：0.05〜1.0％、Mn：0.0
5〜1.5％、Ｐ：0.03％以下、Ｓ：0.01％以下、Cr：9〜1
5％、Ni：0.1〜4.5％およびAl：0.0005〜0.05％を含有
するのが望ましい。腐食環境下での耐食性を向上させる
ために、Mo：0.05〜3％およびCu：0.05〜5.0％の一種ま
たは両方を含有してもよい。耐硫化物応力腐食割れ性の
向上させる必要がある場合には、Ti：0.005〜0.5％、
Ｖ：0.005〜0.5％およびNb：0.005〜0.5％から選択され
る１種以上を含有させればよい。また、熱間加工性を向
上させる必要がある場合には、Ｂ：0.0002〜0.005％、C
a：0.0003〜0.005％、Mg：0.0003〜0.005％およびREM：
0.0003〜0.005％から選択される１種以上を含有させれ
ばよい。
ス鋼は、上記の成分に加え、Si：0.05〜1.0％、Mn：0.0
5〜1.5％、Ｐ：0.03％以下、Ｓ：0.01％以下、Cr：9〜1
5％、Ni：0.1〜4.5％およびAl：0.0005〜0.05％を含有
するのが望ましい。腐食環境下での耐食性を向上させる
ために、Mo：0.05〜3％およびCu：0.05〜5.0％の一種ま
たは両方を含有してもよい。耐硫化物応力腐食割れ性の
向上させる必要がある場合には、Ti：0.005〜0.5％、
Ｖ：0.005〜0.5％およびNb：0.005〜0.5％から選択され
る１種以上を含有させればよい。また、熱間加工性を向
上させる必要がある場合には、Ｂ：0.0002〜0.005％、C
a：0.0003〜0.005％、Mg：0.0003〜0.005％およびREM：
0.0003〜0.005％から選択される１種以上を含有させれ
ばよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】まず、本発明で規定される各成分
の含有量の範囲およびその限定理由を述べる。なお、以
下の説明において、各成分中の％は質量％を意味する。
の含有量の範囲およびその限定理由を述べる。なお、以
下の説明において、各成分中の％は質量％を意味する。
【００１１】Ｃ：0.01〜0.1％
Ｃは、オーステナイトを生成させるのに有効な元素であ
る。しかし、その含有量が0.01％未満の場合、同じオー
ステナイト生成元素であるNi含有量を増加させる必要が
生じ、製造コストの上昇を招く。一方、その含有量が0.
1％を超えると、炭酸ガス環境での耐食性が劣化する。
従って、Ｃの含有量を0.01〜0.1％とした。なお、Ni含
有量を低減する観点からは、Ｃ含有量を増加させるのが
望ましく、その含有量の範囲を0.02〜0.08％、更に、0.
03〜0.08％とするのが好ましい。
る。しかし、その含有量が0.01％未満の場合、同じオー
ステナイト生成元素であるNi含有量を増加させる必要が
生じ、製造コストの上昇を招く。一方、その含有量が0.
1％を超えると、炭酸ガス環境での耐食性が劣化する。
従って、Ｃの含有量を0.01〜0.1％とした。なお、Ni含
有量を低減する観点からは、Ｃ含有量を増加させるのが
望ましく、その含有量の範囲を0.02〜0.08％、更に、0.
03〜0.08％とするのが好ましい。
【００１２】Ｎ：0.1％以下
Ｎは、侵入型に固溶し、且つ強力なオーステナイト生成
元素であり、鋼の引張強度を向上させるとともに、高価
なNiの含有量を低減できる。この効果は、極微量であっ
ても発揮されるので、含有量の下限は特に定めないが、
その含有量が0.01％以上で顕在化する。一方、その含有
量が0.1％を超えると、強度が上昇しすぎるばかりか、
靱性を低下させる。従って、Ｎの含有量を0.1％以下と
した。
元素であり、鋼の引張強度を向上させるとともに、高価
なNiの含有量を低減できる。この効果は、極微量であっ
ても発揮されるので、含有量の下限は特に定めないが、
その含有量が0.01％以上で顕在化する。一方、その含有
量が0.1％を超えると、強度が上昇しすぎるばかりか、
靱性を低下させる。従って、Ｎの含有量を0.1％以下と
した。
【００１３】本発明のマルテンサイト系ステンレス鋼
は、上記の化学組成を有し、且つ下記の(1)式を満た
す。但し、(1)式中の記号は、各元素の含有量を示す。 0.029≦[Ｃ]＋0.63[Ｎ]≦0.072 …(1)
は、上記の化学組成を有し、且つ下記の(1)式を満た
す。但し、(1)式中の記号は、各元素の含有量を示す。 0.029≦[Ｃ]＋0.63[Ｎ]≦0.072 …(1)
【００１４】これは、焼戻しを実施しないプロセスにお
いて、鋼の強度に及ぼす化学組成の影響を調査した結
果、各組成の中で特にＣおよびＮの影響が大きいことか
ら規定したものである。本発明者らは、まず、後述の表
１に示される化学成分とＹＳとの回帰分析の結果から、
焼戻しを実施しないプロセスにおいて、下記の(2)式で
示す強度予測式が成立することを確認した。但し、(2)
式中のYSは、鋼の0.2％耐力（MPa）を示し、各元素記号
は、それぞれの元素の含有量を示す。 YS＝2049×［Ｃ］＋1290×［Ｎ］＋758 …(2)
いて、鋼の強度に及ぼす化学組成の影響を調査した結
果、各組成の中で特にＣおよびＮの影響が大きいことか
ら規定したものである。本発明者らは、まず、後述の表
１に示される化学成分とＹＳとの回帰分析の結果から、
焼戻しを実施しないプロセスにおいて、下記の(2)式で
示す強度予測式が成立することを確認した。但し、(2)
式中のYSは、鋼の0.2％耐力（MPa）を示し、各元素記号
は、それぞれの元素の含有量を示す。 YS＝2049×［Ｃ］＋1290×［Ｎ］＋758 …(2)
【００１５】図１は、焼戻しを実施しないプロセスにお
いて、(2)式から得られるＹＳと実際に測定したＹＳと
の関係を示す図である。図１に示すように、上記の(2)
式から得られるＹＳと実際に測定したＹＳとの間には一
定の相関関係があり、その偏差が60MPaと見積もれるこ
とから、鋼のＹＳを110〜140ksi（758〜965MPa）に維持
するためには、下記の(3)式を満たす必要がある。 818≦2049×［Ｃ］＋1290×［Ｎ］＋758≦905 …(3) これを整理すると、下記の(1)式が求められる。 0.029≦[Ｃ]＋0.63[Ｎ]≦0.072 …(1)
いて、(2)式から得られるＹＳと実際に測定したＹＳと
の関係を示す図である。図１に示すように、上記の(2)
式から得られるＹＳと実際に測定したＹＳとの間には一
定の相関関係があり、その偏差が60MPaと見積もれるこ
とから、鋼のＹＳを110〜140ksi（758〜965MPa）に維持
するためには、下記の(3)式を満たす必要がある。 818≦2049×［Ｃ］＋1290×［Ｎ］＋758≦905 …(3) これを整理すると、下記の(1)式が求められる。 0.029≦[Ｃ]＋0.63[Ｎ]≦0.072 …(1)
【００１６】本発明のマルテンサイト系ステンレス鋼
は、上記の(1)式を満たすので、熱間加工後、放冷まま
の状態、または、焼ならし状態で、即ち、焼戻しを実施
しない状態で、そのＹＳを758〜965MPaの範囲内とする
ことができる。
は、上記の(1)式を満たすので、熱間加工後、放冷まま
の状態、または、焼ならし状態で、即ち、焼戻しを実施
しない状態で、そのＹＳを758〜965MPaの範囲内とする
ことができる。
【００１７】本発明のマルテンサイト系ステンレス鋼
は、上記の化学成分に加え、Si：0.05〜1.0％、Mn：0.0
5〜1.5％、Ｐ：0.03％以下、Ｓ：0.01％以下、Cr：9〜1
5％、Ni：0.1〜4.5％およびAl：0.0005〜0.05％を含有
するのが望ましい。以下、それぞれの元素の望ましい含
有量およびその限定理由を述べる。
は、上記の化学成分に加え、Si：0.05〜1.0％、Mn：0.0
5〜1.5％、Ｐ：0.03％以下、Ｓ：0.01％以下、Cr：9〜1
5％、Ni：0.1〜4.5％およびAl：0.0005〜0.05％を含有
するのが望ましい。以下、それぞれの元素の望ましい含
有量およびその限定理由を述べる。
【００１８】Si：0.05〜1.0％
Siは、鋼の脱酸に有効な元素である。その含有量が0.05
％未満では、脱酸時のAlの損失が大きくなる。一方、そ
の含有量が1.0％を超えると、鋼の靱性が低下する。従
って、Siの含有量は、0.05〜1.0％とするのが望まし
い。特に望ましいのは、0.1〜0.5％の範囲であり、更に
0.1〜0.35％の範囲が最も望ましい。
％未満では、脱酸時のAlの損失が大きくなる。一方、そ
の含有量が1.0％を超えると、鋼の靱性が低下する。従
って、Siの含有量は、0.05〜1.0％とするのが望まし
い。特に望ましいのは、0.1〜0.5％の範囲であり、更に
0.1〜0.35％の範囲が最も望ましい。
【００１９】Mn：0.05〜1.5％
Mnは、鋼の強度を高めるのに効果的な元素であるととも
に、オーステナイト生成元素であるので、鋼の焼入れ処
理時に鋼の金属組織を安定してマルテンサイトとするこ
とができる。しかし、後者の効果は、0.05％未満では十
分に発揮されない。一方、その含有量が1.5％を超える
と、上記の効果が飽和する。従って、Mnの含有量は、0.
05〜1.5％とするのが望ましい。特に望ましいのは0.1〜
1.0％の範囲であり、更に0.1〜0.8％の範囲が最も望ま
しい。
に、オーステナイト生成元素であるので、鋼の焼入れ処
理時に鋼の金属組織を安定してマルテンサイトとするこ
とができる。しかし、後者の効果は、0.05％未満では十
分に発揮されない。一方、その含有量が1.5％を超える
と、上記の効果が飽和する。従って、Mnの含有量は、0.
05〜1.5％とするのが望ましい。特に望ましいのは0.1〜
1.0％の範囲であり、更に0.1〜0.8％の範囲が最も望ま
しい。
【００２０】Ｐ：0.03％以下
Ｐは、鋼中に含まれる不純物であり、鋼の靱性を著しく
低下させるとともに、CO２等を含む環境における耐食性
を劣化させる。従って、Ｐの含有量は、低ければ低いほ
ど良いが、0.03％以下に制限すれば、特に問題とはなら
ない。望ましくは0.02％以下であり、更に0.015％以下
に制限するのが最も望ましい。
低下させるとともに、CO２等を含む環境における耐食性
を劣化させる。従って、Ｐの含有量は、低ければ低いほ
ど良いが、0.03％以下に制限すれば、特に問題とはなら
ない。望ましくは0.02％以下であり、更に0.015％以下
に制限するのが最も望ましい。
【００２１】Ｓ：0.01％以下
ＳもＰと同様に鋼中に含まれる不純物であり、鋼の熱間
加工性に著しい悪影響を及ぼす。このため、Ｓの含有量
は低ければ低いほど良いが、0.01％以下に制限すれば、
特に問題とはならない。望ましくは0.005％以下であ
り、更に0.003％以下に制限するのが最も望ましい。
加工性に著しい悪影響を及ぼす。このため、Ｓの含有量
は低ければ低いほど良いが、0.01％以下に制限すれば、
特に問題とはならない。望ましくは0.005％以下であ
り、更に0.003％以下に制限するのが最も望ましい。
【００２２】Cr：9〜15％
Crは、本発明が対象とするマルテンサイト系ステンレス
鋼の基本元素である。また、CO２、Cl−、H２S等を含む
厳しい腐食環境における耐食性および耐硫化物応力腐食
割れ性を確保するのに重要な元素である。その含有量が
9％未満の場合、上記の性能を確保できない。一方、Cr
がフェライト形成元素でもあるため、その含有量が15％
を超えると、焼入れ処理時に鋼の金属組織をマルテンサ
イトとするのが困難となる。従って、Crの含有量は、9
〜15％とするのが望ましい。特に望ましいのは10〜14％
の範囲であり、更に10〜12％が最も望ましい。
鋼の基本元素である。また、CO２、Cl−、H２S等を含む
厳しい腐食環境における耐食性および耐硫化物応力腐食
割れ性を確保するのに重要な元素である。その含有量が
9％未満の場合、上記の性能を確保できない。一方、Cr
がフェライト形成元素でもあるため、その含有量が15％
を超えると、焼入れ処理時に鋼の金属組織をマルテンサ
イトとするのが困難となる。従って、Crの含有量は、9
〜15％とするのが望ましい。特に望ましいのは10〜14％
の範囲であり、更に10〜12％が最も望ましい。
【００２３】Ni：0.1〜4.5％
Niは、オーステナイト生成元素であり、鋼の焼入れ処理
時に鋼の金属組織を安定してマルテンサイトとする効果
を有する元素である。また、Niは、CO２、Cl−、H２S等
を含む厳しい腐食環境における耐食性および耐硫化物応
力腐食割れ性を確保するのに重要な元素である。これら
の効果を得るためには、その含有量を0.1％以上とする
のが望ましい。しかし、その含有量が4.5％を超える
と、鋼の製造コストが上昇する。従って、Ni含有量は、
0.1〜4.5％とするのが望ましい。特に望ましいのは、0.
1〜3.0％の範囲であり、更に0.1〜2.0％の範囲とするの
が最も望ましい。
時に鋼の金属組織を安定してマルテンサイトとする効果
を有する元素である。また、Niは、CO２、Cl−、H２S等
を含む厳しい腐食環境における耐食性および耐硫化物応
力腐食割れ性を確保するのに重要な元素である。これら
の効果を得るためには、その含有量を0.1％以上とする
のが望ましい。しかし、その含有量が4.5％を超える
と、鋼の製造コストが上昇する。従って、Ni含有量は、
0.1〜4.5％とするのが望ましい。特に望ましいのは、0.
1〜3.0％の範囲であり、更に0.1〜2.0％の範囲とするの
が最も望ましい。
【００２４】Al：0.0005〜0.05％
Alは、Siと同様に、製鋼過程で脱酸剤としての効果を有
する元素である。この効果を得るためには、その含有量
を0.0005％以上とするのが望ましい。しかし、その含有
量が0.05％を超えると、非金属介在物が多くなり、靱性
および耐食性が劣化する。従って、Alの含有量は、0.00
05〜0.05％とするのが望ましい。特に望ましいのは0.00
05〜0.05％の範囲であり、更に0.01〜0.03％の範囲とす
るのが最も望ましい。
する元素である。この効果を得るためには、その含有量
を0.0005％以上とするのが望ましい。しかし、その含有
量が0.05％を超えると、非金属介在物が多くなり、靱性
および耐食性が劣化する。従って、Alの含有量は、0.00
05〜0.05％とするのが望ましい。特に望ましいのは0.00
05〜0.05％の範囲であり、更に0.01〜0.03％の範囲とす
るのが最も望ましい。
【００２５】本発明のマルテンサイト系ステンレス鋼
は、腐食環境における耐食性を向上させる目的で、上記
の化学成分に加え、更に、Mo：0.05〜3％およびCu：0.0
5〜5.0％の一種または両方を含有させてもよい。
は、腐食環境における耐食性を向上させる目的で、上記
の化学成分に加え、更に、Mo：0.05〜3％およびCu：0.0
5〜5.0％の一種または両方を含有させてもよい。
【００２６】Mo：0.05〜3％
Moは、Crとの共存下でCO２環境での局部腐食を防止する
のに有効な元素である。この効果は、その含有量が0.05
％以上で顕著となる。しかし、その含有量が3％を超え
ると、上記の効果は飽和する。従って、Moを含有させる
場合には、その含有量を0.05〜3％とすればよい。特に
望ましいのは0.05〜2％の範囲であり、更に0.05〜1.0％
の範囲が最も望ましい。
のに有効な元素である。この効果は、その含有量が0.05
％以上で顕著となる。しかし、その含有量が3％を超え
ると、上記の効果は飽和する。従って、Moを含有させる
場合には、その含有量を0.05〜3％とすればよい。特に
望ましいのは0.05〜2％の範囲であり、更に0.05〜1.0％
の範囲が最も望ましい。
【００２７】Cu：0.05〜5.0％
Cuは、微量H２S環境で硫化物を生成する元素であり、Cr
酸化物被膜へのH２Sの侵入を防止する効果を有する。こ
の効果は、0.05％未満では十分に発揮されない。一方、
その含有量が5.0％を超えると、上記の効果は飽和す
る。従って、Cuを含有させる場合には、その含有量を0.
05〜5.0％とすればよい。特に望ましいのは0.05〜4.0％
の範囲であり、更に0.05〜3.0％の範囲が最も望まし
い。
酸化物被膜へのH２Sの侵入を防止する効果を有する。こ
の効果は、0.05％未満では十分に発揮されない。一方、
その含有量が5.0％を超えると、上記の効果は飽和す
る。従って、Cuを含有させる場合には、その含有量を0.
05〜5.0％とすればよい。特に望ましいのは0.05〜4.0％
の範囲であり、更に0.05〜3.0％の範囲が最も望まし
い。
【００２８】本発明のマルテンサイト系ステンレス鋼
は、腐食環境における耐食性、特に耐硫化物応力腐食割
れ性を向上させる目的で、上記の化学成分に加え、更
に、Ti：0.005〜0.5％、Ｖ：0.005〜0.5％およびNb：0.
005〜0.5％から選択される１種以上を含有させてもよ
い。Ti、ＶおよびNbは、いずれもH２Sを含む腐食環境下
における耐硫化物応力腐食割れ性を向上させるととも
に、高温での引張強さを向上させる元素である。これら
の効果は、いずれの元素も0.005％以上で顕在化する。
しかし、いずれの元素もその含有量が0.5％を超える
と、鋼の靱性を劣化させる。従って、これらの元素を含
有させる場合には、それぞれの元素の含有量を0.005〜
0.5％とするのが望ましい。特に好ましいのは0.005〜0.
2％であり、更に0.005〜0.05％とするのが最も望まし
い。
は、腐食環境における耐食性、特に耐硫化物応力腐食割
れ性を向上させる目的で、上記の化学成分に加え、更
に、Ti：0.005〜0.5％、Ｖ：0.005〜0.5％およびNb：0.
005〜0.5％から選択される１種以上を含有させてもよ
い。Ti、ＶおよびNbは、いずれもH２Sを含む腐食環境下
における耐硫化物応力腐食割れ性を向上させるととも
に、高温での引張強さを向上させる元素である。これら
の効果は、いずれの元素も0.005％以上で顕在化する。
しかし、いずれの元素もその含有量が0.5％を超える
と、鋼の靱性を劣化させる。従って、これらの元素を含
有させる場合には、それぞれの元素の含有量を0.005〜
0.5％とするのが望ましい。特に好ましいのは0.005〜0.
2％であり、更に0.005〜0.05％とするのが最も望まし
い。
【００２９】本発明のマルテンサイト系ステンレス鋼
は、熱間加工性を向上させる目的で、上記の化学成分に
加え、更に、Ｂ：0.0002〜0.005％、Ca：0.0003〜0.005
％、Mg：0.0003〜0.005％およびREM：0.0003〜0.005％
から選択される１種以上を含有させてもよい。Ｂ、Caお
よびMgおよびREMは、いずれも熱間加工性を向上させる
元素である。その効果は、Ｂの含有量が0.0002％以上の
場合、Ca、MgまたはREMの含有量が0.0003％以上の場合
に顕著となる。しかし、いずれの元素も、その含有量が
0.005％を超えると、鋼の靱性を劣化させるとともに、C
O２等を含む環境下における耐食性を劣化させる。従っ
て、これらの元素を含有させる場合には、Ｂを0.0002〜
0.005％、Ca、MgまたはREMを0.0003〜0.005％とするの
が望ましい。特に望ましいのは、いずれの元素も0.0005
〜0.0030％の範囲であり、更に0.0005〜0.0020％とする
のが最も望ましい。
は、熱間加工性を向上させる目的で、上記の化学成分に
加え、更に、Ｂ：0.0002〜0.005％、Ca：0.0003〜0.005
％、Mg：0.0003〜0.005％およびREM：0.0003〜0.005％
から選択される１種以上を含有させてもよい。Ｂ、Caお
よびMgおよびREMは、いずれも熱間加工性を向上させる
元素である。その効果は、Ｂの含有量が0.0002％以上の
場合、Ca、MgまたはREMの含有量が0.0003％以上の場合
に顕著となる。しかし、いずれの元素も、その含有量が
0.005％を超えると、鋼の靱性を劣化させるとともに、C
O２等を含む環境下における耐食性を劣化させる。従っ
て、これらの元素を含有させる場合には、Ｂを0.0002〜
0.005％、Ca、MgまたはREMを0.0003〜0.005％とするの
が望ましい。特に望ましいのは、いずれの元素も0.0005
〜0.0030％の範囲であり、更に0.0005〜0.0020％とする
のが最も望ましい。
【００３０】
【実施例】（実施例１）表１に示す化学組成を有する溶
湯を通常の電気炉、さらにAr酸素脱炭炉（ＡＯＤ炉）を
用いて溶製した後、直径が500mmのインゴットを鋳造
し、次いで、このインゴットに1200℃で熱間鍛造を施し
て直径が225mmのビレットを作製した。さらに、このビ
レットから仕上温度800〜1050℃でマンネスマン製管に
より、直径が73〜178mm、肉厚が5〜12mmの鋼管を作製し
た。
湯を通常の電気炉、さらにAr酸素脱炭炉（ＡＯＤ炉）を
用いて溶製した後、直径が500mmのインゴットを鋳造
し、次いで、このインゴットに1200℃で熱間鍛造を施し
て直径が225mmのビレットを作製した。さらに、このビ
レットから仕上温度800〜1050℃でマンネスマン製管に
より、直径が73〜178mm、肉厚が5〜12mmの鋼管を作製し
た。
【００３１】
【表１】
【００３２】これらの鋼管を放冷した後、API-5CTで規
定する弧状試験片を100個以上採取し、全ての試験片に
ついて引張試験を行った。各化学組成の条件毎に測定し
たＹＳの最小値および最大値を表２に示す。
定する弧状試験片を100個以上採取し、全ての試験片に
ついて引張試験を行った。各化学組成の条件毎に測定し
たＹＳの最小値および最大値を表２に示す。
【００３３】
【表２】
【００３４】表１および２に示すとおり、本発明例1〜1
1はいずれも、全ての試験片におけるＹＳが758〜965MPa
の範囲内で安定的に得られるが、比較例12〜15は、採取
した試験片の全部または一部でＹＳが758〜965MPaの範
囲を外れる。
1はいずれも、全ての試験片におけるＹＳが758〜965MPa
の範囲内で安定的に得られるが、比較例12〜15は、採取
した試験片の全部または一部でＹＳが758〜965MPaの範
囲を外れる。
【００３５】（実施例２）続いて、表１のNo.1およびN
o.6の化学組成を有する溶湯から上記と同様の方法によ
って鋼管を作製した後、これらの鋼管を放冷し、各温度
条件下で焼きならし処理または焼戻し処理を施した後
に、上記と同じ方法で引張試験を行った。また、焼きな
らし処理または焼戻し処理を実施した鋼管から10mm×3.
3mmのＶノッチ試験片を採取し、API-5CTに規定される方
法に従って試験温度-10℃でシャルピー衝撃試験を行っ
た。これらの結果を表４に示す。なお、表４中の「評
価」は、「ＹＳ」については、758〜965MPaの範囲内に
あるものを「○」、範囲外のものを「×」とし、「靱
性」については、50Ｊを超えるものを「○」、50Ｊ未満
のものを「×」とした。
o.6の化学組成を有する溶湯から上記と同様の方法によ
って鋼管を作製した後、これらの鋼管を放冷し、各温度
条件下で焼きならし処理または焼戻し処理を施した後
に、上記と同じ方法で引張試験を行った。また、焼きな
らし処理または焼戻し処理を実施した鋼管から10mm×3.
3mmのＶノッチ試験片を採取し、API-5CTに規定される方
法に従って試験温度-10℃でシャルピー衝撃試験を行っ
た。これらの結果を表４に示す。なお、表４中の「評
価」は、「ＹＳ」については、758〜965MPaの範囲内に
あるものを「○」、範囲外のものを「×」とし、「靱
性」については、50Ｊを超えるものを「○」、50Ｊ未満
のものを「×」とした。
【００３６】
【表３】
【００３７】表３に示すとおり、化学組成が本発明で規
定される範囲にあっても、焼戻し処理を施すと靱性が低
下するが、焼きならし処理であれば、靱性は低下しな
い。これは、前述したように、本発明鋼では焼戻し処理
により鋼の結晶粒界に炭化物が析出するからである。
定される範囲にあっても、焼戻し処理を施すと靱性が低
下するが、焼きならし処理であれば、靱性は低下しな
い。これは、前述したように、本発明鋼では焼戻し処理
により鋼の結晶粒界に炭化物が析出するからである。
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、焼戻し処理を実施する
ことなく、ＹＳを確実に758〜965MPaの範囲内とするこ
とができるので、マルテンサイト系ステンレス鋼に高い
信頼性を持たせることができる。
ことなく、ＹＳを確実に758〜965MPaの範囲内とするこ
とができるので、マルテンサイト系ステンレス鋼に高い
信頼性を持たせることができる。
【図１】焼戻しを実施しないプロセスにおいて、(2)式
から得られるＹＳと実際に測定したＹＳとの関係を示す
図である。
から得られるＹＳと実際に測定したＹＳとの関係を示す
図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 高部 秀樹
和歌山県和歌山市湊1850番地 住友金属工
業株式会社和歌山製鉄所内
Claims (5)
- 【請求項１】質量％で、Ｃ：0.01〜0.1％およびＮ：0.1
％以下を含有し、且つ、下記の(1)式を満たし、熱間加
工後、放冷ままの状態、または、焼ならし状態での耐力
が758〜965MPaであるマルテンサイト系ステンレス鋼。 0.029≦[Ｃ]＋0.63[Ｎ]≦0.072 …(1) 但し、上記の(1)式中の記号は、各元素の含有量を示
す。 - 【請求項２】質量％で、Ｃ：0.01〜0.1％、Si：0.05〜
1.0％、Mn：0.05〜1.5％、Ｐ：0.03％以下、Ｓ：0.01％
以下、Cr：9〜15％、Ni：0.1〜4.5％、Al：0.0005〜0.0
5％およびＮ：0.1％以下を含有し、残部がFeおよび不純
物からなり、且つ、下記の(1)式を満たし、熱間加工
後、放冷ままの状態、または、焼ならし状態での耐力が
758〜965MPaであるマルテンサイト系ステンレス鋼。 0.029≦[Ｃ]＋0.63[Ｎ]≦0.072 …(1) 但し、上記の(1)式中の記号は、各元素の含有量を示
す。 - 【請求項３】更に、質量％で、Mo：0.05〜3％およびC
u：0.05〜5.0％の一種または両方を含有する請求項２に
記載のマルテンサイト系ステンレス鋼。 - 【請求項４】更に、質量％で、Ti：0.005〜0.5％、Ｖ：
0.005〜0.5％およびNb：0.005〜0.5％から選択される１
種以上を含有する請求項２または３のいずれかに記載の
マルテンサイト系ステンレス鋼。 - 【請求項５】更に、質量％で、Ｂ：0.0002〜0.005％、C
a：0.0003〜0.005％、Mg：0.0003〜0.005％およびREM：
0.0003〜0.005％から選択される１種以上を含有する請
求項２〜４のいずれかに記載のマルテンサイト系ステン
レス鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001377968A JP3750596B2 (ja) | 2001-12-12 | 2001-12-12 | マルテンサイト系ステンレス鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001377968A JP3750596B2 (ja) | 2001-12-12 | 2001-12-12 | マルテンサイト系ステンレス鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003183781A true JP2003183781A (ja) | 2003-07-03 |
| JP3750596B2 JP3750596B2 (ja) | 2006-03-01 |
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ID=27590831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001377968A Expired - Fee Related JP3750596B2 (ja) | 2001-12-12 | 2001-12-12 | マルテンサイト系ステンレス鋼 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3750596B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8470237B2 (en) | 2006-05-09 | 2013-06-25 | Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corporation | Stainless steel excellent in corrosion resistance, ferritic stainless steel excellent in resistance to crevice corrosion and formability, and ferritic stainless steel excellent in resistance to crevice corrosion |
| JP2013159857A (ja) * | 2012-02-02 | 2013-08-19 | Ota Precision Industry Co Ltd | ゴルフクラブヘッド用Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系合金 |
| CN103484785A (zh) * | 2013-08-16 | 2014-01-01 | 广东华鳌合金新材料有限公司 | 一种含稀土元素的高强度的合金及其制备方法 |
| WO2014112353A1 (ja) | 2013-01-16 | 2014-07-24 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 油井用ステンレス継目無鋼管およびその製造方法 |
| US9090957B2 (en) | 2004-12-07 | 2015-07-28 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Martensitic stainless steel oil country tubular good |
| RU2703767C1 (ru) * | 2018-06-01 | 2019-10-22 | Публичное акционерное общество "Трубная металлургическая компания" (ПАО "ТМК") | Труба нефтяного сортамента из коррозионно-стойкой стали мартенситного класса |
-
2001
- 2001-12-12 JP JP2001377968A patent/JP3750596B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2014112353A1 (ja) | 2013-01-16 | 2014-07-24 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 油井用ステンレス継目無鋼管およびその製造方法 |
| CN103484785A (zh) * | 2013-08-16 | 2014-01-01 | 广东华鳌合金新材料有限公司 | 一种含稀土元素的高强度的合金及其制备方法 |
| RU2703767C1 (ru) * | 2018-06-01 | 2019-10-22 | Публичное акционерное общество "Трубная металлургическая компания" (ПАО "ТМК") | Труба нефтяного сортамента из коррозионно-стойкой стали мартенситного класса |
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