JP2017525841A - 拡管性及び圧壊抵抗性に優れた高強度拡管用鋼材と拡管された鋼管並びにこれらの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
Mnは、代表的なオーステナイト安定化元素であって、均一延伸率を向上させて拡管性を改善させることができる。また、Mnは、鋳造時に鋼材の内部に偏析するという現象を起こす。本発明では、この現象を利用し、拡管時に、Mnの偏析が活発に行われる正偏析帯ではオーステナイトが安定して存在するように、一方正偏析帯に比べてMnの含有量が少ない負偏析帯ではオーステナイトがマルテンサイトに変態するようにして、最終的には鋼材の厚さ方向にオーステナイトとマルテンサイトとが反復的な層状構造を有するようにして圧壊抵抗性を向上させた。
但し、Mnが12重量%未満の場合は、オーステナイトの安定化度が低下して、マルテンサイト組織が形成される可能性がある。その結果、オーステナイト単相組織を確保することが困難になるために拡管性が低下する可能性がある。また、18重量%を超えた場合は、負偏析帯におけるオーステナイト安定化度が過度に高くなり、拡管による変形を加えてもマルテンサイトに変態しないことがあるという問題が発生する。
よって、Mnの含有量は、12〜18重量%の範囲を有することが好ましい。また、Mnの下限は、より好ましくは13重量%、更に好ましくは14重量%である。更に、Mnの含有率の上限は、より好ましくは17重量%、更に好ましくは16重量%である。
Cは、オーステナイト安定化元素であって、均一延伸率を向上させる役割を果たすだけでなく、強度を向上させ、加工硬化率を高めるのに有利な元素である。また、Cも、Mnが偏析する領域に偏析しやすいため、拡管後の微細組織がオーステナイトとマルテンサイトとの反復的な層状構造を有するようにすることによって圧壊抵抗性を向上させる役割を果たす。
但し、Cの含有量が0.3重量%未満の場合は、強度及び加工硬化率の向上効果が低下する可能性があるだけでなく、Mnと同様に、オーステナイト安定化度が低下してマルテンサイト組織が形成されることがある。その結果、オーステナイト単相組織を確保することが困難になるため拡管性が低下するおそれがある。また、0.6重量%を超えた場合には、カーバイドが多く析出して均一延伸率を低下させ、優れた拡管性を確保することが困難となり得る。また、負偏析帯におけるオーステナイト安定化度が過度に高くなり、拡管による変形が加わってもマルテンサイトに変態しないという問題が発生する可能性がある。
よって、Cの含有量は、0.3〜0.6重量%の範囲を有することが好ましい。また、Cの下限は、より好ましくは0.35重量%、更に好ましくは0.4重量%である。なお、Cの上限は、より好ましくは0.55重量%、更に好ましくは0.5重量%である。
式35.5C+Mnの値が23未満の場合には、オーステナイト安定化度が減少して、オーステナイト単相組織を得ることが困難になために拡管性が低下する可能性がある。また、式35.5C+Mnの値が38を超える場合には、オーステナイト安定化度が過度に増加して拡管後も負偏析帯においてオーステナイトがマルテンサイトに変態しないという問題が発生して、圧壊抵抗性が低下するおそれがある。
Crは、強度を向上させるのに有利な元素である。但し、Crが5重量%を超えた場合は、カーバイドが多量に析出して延伸率が低下する可能性がある。
Cuは、延伸率を向上させるのに有利であるだけでなく、耐腐食性を向上させる元素である。但し、Cuが2重量%を超えた場合は、オーステナイトが安定化しすぎるために、オーステナイトがマルテンサイトに変態することが困難になり得る。
下記表1のような合金組成を有する鋼スラブを、表2に記載された条件を用いて熱延鋼材を得た。この熱延鋼材を造管して鋼管を得た後、鋼管の形状が円形になるように5%の変形率で加工を行った。このようにして得られた鋼管に対して、微細組織の分率及び拡管率を測定し、その結果を下記表3に示した。また、鋼管に対して30%の拡管率で拡管を行った後、微細組織の分率及び圧縮降伏強度を測定し、その結果を下記表3に示した。
Claims (11)
- 重量%で、Mn:12〜18%、C:0.3〜0.6%、残部Fe及びその他の不可避不純物を含み、
前記C及びMnは、23≦35.5C+Mn≦38の条件を満たしており、
微細組織がオーステナイト単相組織からなることを特徴とする拡管性及び圧壊抵抗性に優れた高強度拡管用鋼材。 - 前記鋼材は、Cr:5%以下及びCu:2%以下のうち1種または2種を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の拡管性及び圧壊抵抗性に優れた高強度拡管用鋼材。
- 重量%で、Mn:12〜18%、C:0.3〜0.6%、残部Fe及びその他の不可避不純物を含み、
前記C及びMnは、23≦35.5C+Mn≦38の条件を満たしており、
微細組織が、5〜50面積%のマルテンサイトと50〜95面積%のオーステナイトからなることを特徴とする拡管性及び圧壊抵抗性に優れた高強度拡管された鋼管。 - 前記鋼管は、Cr:5%以下及びCu:2%以下のうち1種または2種を更に含むことを特徴とする請求項3に記載の拡管性及び圧壊抵抗性に優れた高強度拡管された鋼管。
- 前記マルテンサイト及びオーステナイトは、鋼管の径方向に交互に存在することを特徴とする請求項3に記載の拡管性及び圧壊抵抗性に優れた高強度拡管された鋼管。
- 前記鋼管は、両端が固定された拡管試験時の拡管率が30%以上であることを特徴とする請求項3に記載の拡管性及び圧壊抵抗性に優れた高強度拡管された鋼管。
- 重量%で、Mn:12〜18%、C:0.3〜0.6%、残部Fe及びその他の不可避不純物を含み、前記C及びMnは、23≦35.5C+Mn≦38の条件を満たす鋼スラブを再加熱した後、仕上げ圧延温度が850〜1050℃になるように熱間圧延して熱延鋼材を得る段階と、
前記熱延鋼材を5℃/s以上の速度で600℃以下まで冷却する段階と、を含むことを特徴とする拡管性及び圧壊抵抗性に優れた高強度拡管用鋼材の製造方法。 - 前記鋼スラブは、Cr:5%以下及びCu:2%以下のうち1種または2種を更に含むことを特徴とする請求項7に記載の拡管性及び圧壊抵抗性に優れた高強度拡管用鋼材の製造方法。
- 重量%で、Mn:12〜18%、C:0.3〜0.6%、残部Fe及びその他の不可避不純物を含み、前記C及びMnは、23≦35.5C+Mn≦38の条件を満たしており、微細組織がオーステナイト単相組織からなる熱延鋼材を造管して鋼管を得る段階と、
前記鋼管を拡管する段階と、を含むことを特徴とする拡管性及び圧壊抵抗性に優れた高強度拡管された鋼管の製造方法。 - 前記鋼管は、Cr:5%以下及びCu:2%以下のうち1種または2種を更に含むことを特徴とする請求項9に記載の拡管性及び圧壊抵抗性に優れた高強度拡管された鋼管の製造方法。
- 前記鋼管を得る段階後に、前記鋼管の横断面の形状が円形を有するように前記鋼管の形状を調整する加工を行う段階を更に含むことを特徴とする請求項9に記載の拡管性及び圧壊抵抗性に優れた高強度拡管された鋼管の製造方法。
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