JP2003268505A - 靭性、溶接性に優れる低降伏比型マルテンサイト系ステンレス鋼帯およびその製造方法 - Google Patents
靭性、溶接性に優れる低降伏比型マルテンサイト系ステンレス鋼帯およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は低降伏比で且つ溶接性、靭性に優れ
るマルテンサイト系ステンレス鋼帯およびその製造方法
を提供する。 【解決手段】 質量％で、Ｃ：０．０２％以下、Ｓｉ：
０．１〜０．３％、Ｍｎ：０．１〜０．３％、Ｃｒ：１
１〜１５％、Ｎｉ：１〜５％、Ａｌ：０．０４０〜０．
０８０％、Ｎ：０．０３０％以下、［Ａｌ］×［Ｎ］：
４．０×１０-4以上、０．５×［Ａｌ］−［Ｎ］：０．
０１０以上、必要に応じてＴｉ：０．０１〜０．１％、
Ｖ：０．０１〜０．１％の一種または二種、残部Ｆｅお
よび不可避的不純物の鋼帯。該組成の鋼片を熱間圧延巻
取り後、７００〜７８０℃に加熱後室温まで冷却し、そ
の後５５０〜６５０℃に焼戻す。但し［Ａｌ］，［Ｎ］
は質量％
るマルテンサイト系ステンレス鋼帯およびその製造方法
を提供する。 【解決手段】 質量％で、Ｃ：０．０２％以下、Ｓｉ：
０．１〜０．３％、Ｍｎ：０．１〜０．３％、Ｃｒ：１
１〜１５％、Ｎｉ：１〜５％、Ａｌ：０．０４０〜０．
０８０％、Ｎ：０．０３０％以下、［Ａｌ］×［Ｎ］：
４．０×１０-4以上、０．５×［Ａｌ］−［Ｎ］：０．
０１０以上、必要に応じてＴｉ：０．０１〜０．１％、
Ｖ：０．０１〜０．１％の一種または二種、残部Ｆｅお
よび不可避的不純物の鋼帯。該組成の鋼片を熱間圧延巻
取り後、７００〜７８０℃に加熱後室温まで冷却し、そ
の後５５０〜６５０℃に焼戻す。但し［Ａｌ］，［Ｎ］
は質量％
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マルテンサイト系
ステンレス鋼帯およびその製造方法に関し、特に降伏比
が低く、靭性および溶接性に優れるものおよびその製造
方法に関する。
ステンレス鋼帯およびその製造方法に関し、特に降伏比
が低く、靭性および溶接性に優れるものおよびその製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、湿潤炭酸ガスを含む環境に用いら
れる石油、天然ガスの輸送用ラインパイプが増加し、優
れた耐食性と現地溶接性を備えた鋼材として低Ｃ−１３
Ｃｒ系のマルテンサイト系ステンレス鋼の使用が増加し
ている。
れる石油、天然ガスの輸送用ラインパイプが増加し、優
れた耐食性と現地溶接性を備えた鋼材として低Ｃ−１３
Ｃｒ系のマルテンサイト系ステンレス鋼の使用が増加し
ている。
【０００３】マルテンサイト系ステンレス鋼は焼入れ性
が高く、オーステナイト状態で熱間圧延後空冷した場合
でもマルテンサイト組織となり、そのままでは強度が著
しく高く塑性加工が困難なため、焼戻し処理されるが、
更に強度、靭性バランスを向上させるため、種々の熱処
理方法が提案されている。
が高く、オーステナイト状態で熱間圧延後空冷した場合
でもマルテンサイト組織となり、そのままでは強度が著
しく高く塑性加工が困難なため、焼戻し処理されるが、
更に強度、靭性バランスを向上させるため、種々の熱処
理方法が提案されている。
【０００４】ラインパイプでは、降伏応力を超えた応力
が付加された個所において変形が集中し局部的な変形に
よる破壊が生じないよう使用される鋼には降伏比が規定
されている。
が付加された個所において変形が集中し局部的な変形に
よる破壊が生じないよう使用される鋼には降伏比が規定
されている。
【０００５】特開平５−１１２８１８号公報は靭性の優
れたマルテンサイト系ステンレス鋼の調質処理方法に関
し、焼戻しの前に、Ａｃ１＋２０〜Ａｃ１＋１００℃の
二相域に加熱し、低強度で且つ高靭性とするもので、マ
ルテンサイト組織を二相域に加熱することにより粒界に
析出したオーステナイトにＣをミクロ偏析させ、その後
の焼戻しによりＣ濃度の高い結晶粒において炭化物を粗
大化させ２次硬化を抑制し、強度を低化させる方法が開
示されている。
れたマルテンサイト系ステンレス鋼の調質処理方法に関
し、焼戻しの前に、Ａｃ１＋２０〜Ａｃ１＋１００℃の
二相域に加熱し、低強度で且つ高靭性とするもので、マ
ルテンサイト組織を二相域に加熱することにより粒界に
析出したオーステナイトにＣをミクロ偏析させ、その後
の焼戻しによりＣ濃度の高い結晶粒において炭化物を粗
大化させ２次硬化を抑制し、強度を低化させる方法が開
示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、同公報
に記載の発明鋼はその実施例によれば降伏比：０．８３
〜０．８９、靭性（ｖＴｒｓ）：−７６℃程度の性能で
あり、最近、耐震性が要求されるラインパイプの特性と
して検討されている降伏比：０．８以下、靭性（ｖＴｒ
ｓ）：−８０℃以下に対し十分な特性を有しているわけ
ではない。
に記載の発明鋼はその実施例によれば降伏比：０．８３
〜０．８９、靭性（ｖＴｒｓ）：−７６℃程度の性能で
あり、最近、耐震性が要求されるラインパイプの特性と
して検討されている降伏比：０．８以下、靭性（ｖＴｒ
ｓ）：−８０℃以下に対し十分な特性を有しているわけ
ではない。
【０００７】そこで本発明では低降伏比（降伏比０．７
５以下）で且つ母材の靭性および溶接性に優れたマルテ
ンサイト系ステンレス鋼帯およびその製造方法を提供す
ることを目的とする。
５以下）で且つ母材の靭性および溶接性に優れたマルテ
ンサイト系ステンレス鋼帯およびその製造方法を提供す
ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、溶接性を
向上させるため低Ｃとした１３Ｃｒ系マルテンサイトス
テンレス鋼の低降伏比化を、成分組成、製造条件の観点
から検討し、Ａｌ，Ｎを適切に制御した鋼を７００〜７
８０℃に再加熱することが有効で、且つ靭性も向上する
ことを見出した。本発明は得られた知見をもとに更に検
討を加えてなされたものであり、すなわち本発明は、 １． 質量％で、Ｃ：０．０２％以下、Ｓｉ：０．１〜
０．３％、Ｍｎ：０．１〜０．３％、Ｃｒ：１１〜１５
％、Ｎｉ：１〜５％、Ａｌ：０．０４０〜０．０８０
％、Ｎ：０．０３０％以下、且つ［Ａｌ］×［Ｎ］：
４．０×１０-4以上、０．５×［Ａｌ］−［Ｎ］：０．
０１０以上、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる靭
性、溶接性に優れる低降伏比型マルテンサイト系ステン
レス鋼帯。但し［Ａｌ］，［Ｎ］は添加量（質量％）と
する。
向上させるため低Ｃとした１３Ｃｒ系マルテンサイトス
テンレス鋼の低降伏比化を、成分組成、製造条件の観点
から検討し、Ａｌ，Ｎを適切に制御した鋼を７００〜７
８０℃に再加熱することが有効で、且つ靭性も向上する
ことを見出した。本発明は得られた知見をもとに更に検
討を加えてなされたものであり、すなわち本発明は、 １． 質量％で、Ｃ：０．０２％以下、Ｓｉ：０．１〜
０．３％、Ｍｎ：０．１〜０．３％、Ｃｒ：１１〜１５
％、Ｎｉ：１〜５％、Ａｌ：０．０４０〜０．０８０
％、Ｎ：０．０３０％以下、且つ［Ａｌ］×［Ｎ］：
４．０×１０-4以上、０．５×［Ａｌ］−［Ｎ］：０．
０１０以上、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる靭
性、溶接性に優れる低降伏比型マルテンサイト系ステン
レス鋼帯。但し［Ａｌ］，［Ｎ］は添加量（質量％）と
する。
【０００９】２．更にＴｉ：０．０１〜０．１％、Ｖ：
０．０１〜０．１％の一種または二種を添加する１記載
の靭性、溶接性に優れる低降伏比型マルテンサイト系ス
テンレス鋼帯。
０．０１〜０．１％の一種または二種を添加する１記載
の靭性、溶接性に優れる低降伏比型マルテンサイト系ス
テンレス鋼帯。
【００１０】３．１または２記載の成分組成の鋼片を熱
間圧延巻取り後、７００〜７８０℃に加熱後室温まで冷
却し、その後５５０〜６５０℃に焼戻すことを特徴とす
る靭性、溶接性に優れる低降伏比型マルテンサイト系ス
テンレス鋼帯の製造方法。
間圧延巻取り後、７００〜７８０℃に加熱後室温まで冷
却し、その後５５０〜６５０℃に焼戻すことを特徴とす
る靭性、溶接性に優れる低降伏比型マルテンサイト系ス
テンレス鋼帯の製造方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の成分組成について以下、
詳細に説明する。 Ｃ Ｃは鋼中のＣｒと炭化物を形成し、強度を高めるが、
０．０２％を超えて添加すると耐食性に有効なＣｒ量が
減少し、また溶接熱影響部が硬化し靭性が低下するため
０．０２％以下とする。
詳細に説明する。 Ｃ Ｃは鋼中のＣｒと炭化物を形成し、強度を高めるが、
０．０２％を超えて添加すると耐食性に有効なＣｒ量が
減少し、また溶接熱影響部が硬化し靭性が低下するため
０．０２％以下とする。
【００１２】Ｓｉ
Ｓｉは脱酸のため０．１％以上添加する。０．３％を超
えて添加されるとデルタフェライトが晶出し、靭性が低
下するため、０．１〜０．３％とする。
えて添加されるとデルタフェライトが晶出し、靭性が低
下するため、０．１〜０．３％とする。
【００１３】Ｍｎ
Ｍｎは、製鋼の脱硫剤として０．１％以上添加する。
０．３％を超えて添加すると熱間加工性が低下し、炭酸
ガス環境での耐食性が低下するため０．１〜０．３％と
する。
０．３％を超えて添加すると熱間加工性が低下し、炭酸
ガス環境での耐食性が低下するため０．１〜０．３％と
する。
【００１４】Ｃｒ
Ｃｒは耐食性を向上させるため１１％以上添加する。含
有量の増加に従い耐食性は向上するが、１５％を超える
とマルテンサイト組織が得られなくなるため１１〜１５
％とする。
有量の増加に従い耐食性は向上するが、１５％を超える
とマルテンサイト組織が得られなくなるため１１〜１５
％とする。
【００１５】Ｎｉ
Ｎｉは安定したオーステナイト相の形成により、マルテ
ンサイト組織とし、また溶接部の靭性を向上させるため
１％以上添加する。５％を超えるとその効果が飽和し、
経済性も低下するため１〜５％とする。
ンサイト組織とし、また溶接部の靭性を向上させるため
１％以上添加する。５％を超えるとその効果が飽和し、
経済性も低下するため１〜５％とする。
【００１６】Ａｌ
Ａｌは脱酸、およびＡｌＮ形成による組織微細化のため
添加する。０．０４０％未満ではその効果が得られず、
０．０８０％を超えるとアルミナ系介在物が粗大化し、
靭性が低下するため０．０４０〜０．０８０％とする。
添加する。０．０４０％未満ではその効果が得られず、
０．０８０％を超えるとアルミナ系介在物が粗大化し、
靭性が低下するため０．０４０〜０．０８０％とする。
【００１７】Ｎ
Ｎは鋼中のＣｒと化合物を形成し、耐食性に有効なＣｒ
量を低減させ、また窒化物の析出により溶接熱影響部の
靭性を低下させるため０．０３０％以下とする。
量を低減させ、また窒化物の析出により溶接熱影響部の
靭性を低下させるため０．０３０％以下とする。
【００１８】
［Ａｌ］×［Ｎ］、０．５×［Ａｌ］−［Ｎ］
これらのパラメータはＡｌ系窒化物の析出量を制御する
もので、降伏強度を低くし、降伏比を低下させるのに必
要な量のＡｌ系窒化物を確保するよう［Ａｌ］×［Ｎ］
は４．０×１０-4以上、０．５×［Ａｌ］−［Ｎ］は
０．０１０以上とする。尚、０．５はＡｌＮの質量比１
４／２７から求めたものである。
もので、降伏強度を低くし、降伏比を低下させるのに必
要な量のＡｌ系窒化物を確保するよう［Ａｌ］×［Ｎ］
は４．０×１０-4以上、０．５×［Ａｌ］−［Ｎ］は
０．０１０以上とする。尚、０．５はＡｌＮの質量比１
４／２７から求めたものである。
【００１９】以上が本発明の基本成分組成であり、十分
な特性が得られるが更に特性を向上させるため、Ｔｉ，
Ｖの一種または二種を添加することできる。
な特性が得られるが更に特性を向上させるため、Ｔｉ，
Ｖの一種または二種を添加することできる。
【００２０】Ｔｉ，Ｖ
Ｔｉ，Ｖは炭化物形成により組織を微細化し、強度、靭
性を向上させるため夫々０．０１〜０．１％添加する。
性を向上させるため夫々０．０１〜０．１％添加する。
【００２１】本発明鋼帯は常法により転炉、電気炉また
はそれらのあわせ湯を溶製後、連続鋳造機、鋳型により
ビレット、スラブとし、熱間圧延後巻取りし製造され
る。
はそれらのあわせ湯を溶製後、連続鋳造機、鋳型により
ビレット、スラブとし、熱間圧延後巻取りし製造され
る。
【００２２】コイル状態で７００〜７８０℃の二相域に
均一に加熱し焼きならしを行い、その後、５５０〜６５
０℃で焼戻しを行うことによりリコイル後の鋼帯各部に
おいて優れた靭性、溶接性が得られる。
均一に加熱し焼きならしを行い、その後、５５０〜６５
０℃で焼戻しを行うことによりリコイル後の鋼帯各部に
おいて優れた靭性、溶接性が得られる。
【００２３】焼きならしは本発明範囲内の成分組成で、
鋼中固溶ＮをＡｌＮとして、逆変態オーステナイトの粒
成長を抑制し、フェライト粒を微細化するとともに焼戻
し効果により強度を調節するため７００〜７８０℃とす
る。
鋼中固溶ＮをＡｌＮとして、逆変態オーステナイトの粒
成長を抑制し、フェライト粒を微細化するとともに焼戻
し効果により強度を調節するため７００〜７８０℃とす
る。
【００２４】焼戻しは降伏応力を低下させ、低降伏比と
するために５５０〜６５０℃とする。５５０℃未満では
焼戻しが十分でなく、６５０℃を超えると逆変態オース
テナイトが析出し降伏応力が上昇するようになるため５
５０〜６５０℃とする。
するために５５０〜６５０℃とする。５５０℃未満では
焼戻しが十分でなく、６５０℃を超えると逆変態オース
テナイトが析出し降伏応力が上昇するようになるため５
５０〜６５０℃とする。
【００２５】本発明鋼の場合、固溶Ｎが焼きならし時に
ＡｌＮとして析出し、焼戻し時に窒化物を形成しないた
め降伏応力を低くすることが可能である。
ＡｌＮとして析出し、焼戻し時に窒化物を形成しないた
め降伏応力を低くすることが可能である。
【００２６】上述した成分組成と熱処理により、本発明
鋼帯は焼戻しマルテンサイトと微細フェライトを有する
ミクロ組織となる。
鋼帯は焼戻しマルテンサイトと微細フェライトを有する
ミクロ組織となる。
【００２７】
【実施例】表１に示す種々の成分組成の鋼を真空溶解炉
で溶製し、熱間圧延で板厚８ｍｍの鋼板としたのち、７
５０℃で焼きならし後、焼戻しを６２０℃、５８０℃で
行い、強度特性、溶接性について調査した。
で溶製し、熱間圧延で板厚８ｍｍの鋼板としたのち、７
５０℃で焼きならし後、焼戻しを６２０℃、５８０℃で
行い、強度特性、溶接性について調査した。
【００２８】強度特性として引張強度、降伏強度を引張
試験（ＪＩＳＺ２２４１）で求め、降伏比が７５％以下
のものを本発明例とした。
試験（ＪＩＳＺ２２４１）で求め、降伏比が７５％以下
のものを本発明例とした。
【００２９】靭性はハーフサイズシャルピー試験片を板
厚中央部から圧延方向に直角に採取し、ｖＴｒｓを求
め、ｖＴｒｓが−８０℃以下を本発明例とした。
厚中央部から圧延方向に直角に採取し、ｖＴｒｓを求
め、ｖＴｒｓが−８０℃以下を本発明例とした。
【００３０】溶接性は、現地溶接の再現ＨＡＺ硬さ試験
（Ｈｖ１０ｋｇ）により予熱、後熱の必要がないとされ
る硬度Ｈｖ３５０以下を本発明例とした。
（Ｈｖ１０ｋｇ）により予熱、後熱の必要がないとされ
る硬度Ｈｖ３５０以下を本発明例とした。
【００３１】尚、確認のため耐食性を５％ＮａＣｌ−３
０ａｔｍＣＯ2溶液（１８０℃）に９６時間浸漬で評価
し、腐食量０．３ｍｍ／ｙ以下を本発明例とした。
０ａｔｍＣＯ2溶液（１８０℃）に９６時間浸漬で評価
し、腐食量０．３ｍｍ／ｙ以下を本発明例とした。
【００３２】表２に試験結果を示す。本発明鋼Ａ〜Ｆは
降伏比が低く、靭性、溶接性も良好であった。表中○印
はそれぞれの特性が上述した本発明範囲内にあることを
示す一方、比較鋼ＧはＣｒ量が本発明範囲外で低く、耐
食性が低い。比較鋼Ｈは脱酸剤のＳｉ量，Ｉは脱硫剤の
Ｍｎが本発明範囲外で耐食性が低い。比較鋼ＪはＮｉ量
が少なくデルタフェライトが析出するため耐食性が低
い。
降伏比が低く、靭性、溶接性も良好であった。表中○印
はそれぞれの特性が上述した本発明範囲内にあることを
示す一方、比較鋼ＧはＣｒ量が本発明範囲外で低く、耐
食性が低い。比較鋼Ｈは脱酸剤のＳｉ量，Ｉは脱硫剤の
Ｍｎが本発明範囲外で耐食性が低い。比較鋼ＪはＮｉ量
が少なくデルタフェライトが析出するため耐食性が低
い。
【００３３】比較鋼ＫはＣ量が本発明範囲外で高くＨＡ
Ｚが硬化し溶接性に劣る。比較鋼ＬはＡｌが低いために
降伏比が高く、比較鋼ＭはＮが高いため靭性および降伏
比に劣る。比較鋼Ｎ，ＯはＡｌ，Ｎバランスが悪く降伏
比が高い。
Ｚが硬化し溶接性に劣る。比較鋼ＬはＡｌが低いために
降伏比が高く、比較鋼ＭはＮが高いため靭性および降伏
比に劣る。比較鋼Ｎ，ＯはＡｌ，Ｎバランスが悪く降伏
比が高い。
【００３４】
【表１】
【００３５】
【表２】
【００３６】
【発明の効果】本発明によれば、耐震性が要求されるラ
インパイプに適した降伏比が低く、靭性、溶接性に優れ
るマルテンサイト系ステンレス鋼帯およびその製造方法
が得られ産業上きわめて有用である。
インパイプに適した降伏比が低く、靭性、溶接性に優れ
るマルテンサイト系ステンレス鋼帯およびその製造方法
が得られ産業上きわめて有用である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 福井 俊彦
東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日
本鋼管株式会社内
Ｆターム(参考） 4K032 AA01 AA04 AA13 AA16 AA21
AA24 AA31 AA35 AA36 BA01
CF01 CF02
4K037 EA01 EA04 EA05 EA12 EA15
EA18 EA20 EA27 EA31 EA32
EB02 EB03 FF02
Claims (3)
- 【請求項１】 質量％で、Ｃ：０．０２％以下、Ｓｉ：
０．１〜０．３％、Ｍｎ：０．１〜０．３％、Ｃｒ：１
１〜１５％、Ｎｉ：１〜５％、Ａｌ：０．０４０〜０．
０８０％、Ｎ：０．０３０％以下、且つ［Ａｌ］×
［Ｎ］：４．０×１０-4以上、０．５×［Ａｌ］−
［Ｎ］：０．０１０以上、残部Ｆｅおよび不可避的不純
物からなる靭性、溶接性に優れる低降伏比型マルテンサ
イト系ステンレス鋼帯。但し［Ａｌ］，［Ｎ］は含有量
（質量％）とする。 - 【請求項２】 更にＴｉ：０．０１〜０．１％、Ｖ：
０．０１〜０．１％の一種または二種を添加する請求項
１記載の靭性、溶接性に優れる低降伏比型マルテンサイ
ト系ステンレス鋼帯。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の成分組成の鋼片
を熱間圧延巻取り後、７００〜７８０℃に加熱後室温ま
で冷却し、その後５５０〜６５０℃に焼戻すことを特徴
とする靭性、溶接性に優れる低降伏比型マルテンサイト
系ステンレス鋼帯の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002068374A JP2003268505A (ja) | 2002-03-13 | 2002-03-13 | 靭性、溶接性に優れる低降伏比型マルテンサイト系ステンレス鋼帯およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002068374A JP2003268505A (ja) | 2002-03-13 | 2002-03-13 | 靭性、溶接性に優れる低降伏比型マルテンサイト系ステンレス鋼帯およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003268505A true JP2003268505A (ja) | 2003-09-25 |
Family
ID=29199488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002068374A Pending JP2003268505A (ja) | 2002-03-13 | 2002-03-13 | 靭性、溶接性に優れる低降伏比型マルテンサイト系ステンレス鋼帯およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003268505A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007238973A (ja) * | 2006-03-06 | 2007-09-20 | Jfe Steel Kk | 焼戻し効率性に優れるマルテンサイト系ステンレス鋼 |
-
2002
- 2002-03-13 JP JP2002068374A patent/JP2003268505A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007238973A (ja) * | 2006-03-06 | 2007-09-20 | Jfe Steel Kk | 焼戻し効率性に優れるマルテンサイト系ステンレス鋼 |
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