JP4553073B1 - 高強度Cr−Ni合金継目無管の製造方法 - Google Patents
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Abstract
N×P/REM≦0.10 ・・・・・・ (1)式
ただし、(1)式中のP、N、REMはそれぞれP、N、REMの含有量(質量%)を表す。Cr−Ni合金は、さらに、W、Ti、Nb、Zr、V、Ca、Mgの1種以上を含有してもよい。
【選択図】なし
Description
ただし、(1)式中のP、N、REMはそれぞれP、N、REMの含有量(質量%)を表す。
ただし、(1)式中のP、N、REMはそれぞれP、N、REMの含有量(質量%)を表す。
Cは、合金中に含まれる不純物であり、その含有量が0.05%を超えるとM23C6型炭化物(M:Cr、Mo、Feなどの元素)の析出による粒界破壊を伴う応力腐食割れが生じやすくなることから、Cの含有量を0.05%以下と定めた。好ましくは0.03%以下である。
Siは、本発明においては粒界溶融温度を下げ、穿孔圧延時に二枚割れを引き起こす元素である。Pの含有量を低減しても、Siの含有量が1.0%を超える場合には、穿孔圧延時に二枚割れが発生する。したがって、Siの含有量を1.0%以下とした。なお、穿孔圧延時の高い変形抵抗を減少させるためにはさらに高温で穿孔するのが好ましい。そのときに二枚割れを防止するためには、粒界溶融温度をさらに上げるのが好ましく、Siの含有量は0.3%以下とするのが好ましい。さらに好ましくはSiの含有量は0.2%以下である。Siの含有量は少ないほど好ましく、特に下限を規定するものではない。ただし、脱酸のためにSiを含有させる場合には0.01%以上含有させるのが好ましい。
Mnは、本発明においては粒界溶融温度を下げ、穿孔圧延時に二枚割れを引き起こす元素である。Pの含有量を低減しても、Mnの含有量が3.0%以上となる場合には、穿孔圧延時に二枚割れが発生する。したがって、Mnの含有量を3.0%未満とした。好ましくは1.0%未満である。なお、穿孔圧延時の高い変形抵抗を減少させるためにはさらに高温で穿孔するのが好ましい。そのときに二枚割れを防止するためには、粒界溶融温度をさらに上げるのが好ましく、Mnの含有量は0.7%以下とするのがより好ましい。0.6%以下とするのが一層好ましい。さらに好ましいMnの含有量は0.3%以下である。Mnの含有量は少ないほど好ましく、特に下限を規定するものではない。ただし、脱酸のためにMnを含有させる場合には0.01%以上含有させるのが好ましい。
Pは本発明において重要な元素である。Pは合金中に含まれる不純物であり、穿孔圧延を行う場合、Pの含有量が高いと二枚割れを生じやすい。したがって、Pの含有量を0.005%以下とした。好ましくは0.003%以下である。なお、Pの含有量に関しては、さらに、NおよびREMの含有量との関係で、後述するとおり、(1)式を満たす必要がある。
Sは二枚割れには影響は無いが、Sは合金中に含まれる不純物であり、低温での熱間加工性を著しく低下させる。したがって、熱間加工性の低下を防止する観点からは、許容できるSの含有量を0.005%以下とする必要があり、できる限り低いことが望ましい。好ましくは0.002%以下であり、さらに好ましくは0.001%以下である。
Cuは、合金表面に形成される不動態皮膜の安定化に効果があり、耐孔食性や耐全面腐食性を向上させるのに必要である。ただし、その含有量が0.01%未満では効果が無く、4.0%を超えると熱間加工性が低下する。したがって、Cuの含有量を0.01〜4.0%とした。好ましくは0.1〜2.0%、更に好ましくは0.6〜1.4%である。
Niはオーステナイト安定化元素として含有させる。耐食性の観点から25%以上含有させる必要がある。一方、35%以上の含有はコストの増加を招く。したがって、Niの含有量を25%以上35%未満とした。好ましくは28%以上33%未満である。
Crは耐応力腐食割れ性を著しく改善する成分である。ただし、含有量が20%未満ではその効果が充分ではなく、一方30%を超えて含有させると粒界破壊を伴う応力腐食割れに有害なCrN、Cr2N等の窒化物、M23C6型炭化物を生じやすくなる。したがって、Crの含有量を20〜30%とした。好ましくは23〜28%である。
Moは、Cuと同様に、合金表面に形成される不動態皮膜の安定化に効果があり、耐応力腐食割れ性を改善する効果がある。Mo含有量が0.01%未満では効果が無く、一方で4.0%以上含有させると熱間加工性や経済性を悪化させる。したがって、Moの含有量を0.01%以上4.0%未満とした。好ましくは0.1%〜3.5%である。
Nは合金の強度を高める作用がある。その含有量が0.10%未満では所望の高強度を確保できず、一方0.30%を超えると熱間加工性や耐応力腐食割れ性の悪化を招く。したがって、Nの含有量を0.10〜0.30%とした。N含有量の好ましい範囲は0.16〜0.25%である。なお、Nの含有量に関しては、さらに、PおよびREMの含有量との関係で、後述するとおり、(1)式を満たす必要がある。
Alは合金中のO(酸素)を固定し熱間加工性を改善するだけでなく、REMの酸化を防ぐ効果もある。REMを含有させても、Alを含有させない場合には多量の介在物を生成するので、合金の熱間加工性が大きく低下する。したがって、REMを含有させる場合には、Alを併せて含有させることが必須である。ただし、Alの含有量が0.03%未満ではその効果は充分でなく、一方でAlを0.30%を超えて含有させると却って熱間加工性を低下させる。したがって、Alの含有量を0.03〜0.30%とした。好ましくは0.05〜0.30%であり、さらに好ましくは0.10%を超えて0.20%以下である。
O(酸素)は合金中に含まれる不純物であり、熱間加工性を著しく低下させる。従ってO(酸素)の含有量を0.01%以下とした。好ましくは0.005%以下である。
REM(希土類元素)は熱間加工性や耐応力腐食割れ性を改善する効果があるので含有させる必要がある。ただし、REMは酸化しやすいため、Alを共に含有させることが必須である。そして、REMの合計の含有量が0.01%未満ではその効果は充分ではなく、一方で0.20%を超えて含有しても熱間加工性や耐応力腐食割れ性に改善効果は見られず、むしろ低下現象さえ現れるようになる。したがって、その含有量を0.01〜0.20%とした。好ましくは0.02〜0.10%である。
ここで、P、N、REMはそれぞれP、N、REMの含有量(質量%)を表す。
第2グループ:Ti、 Nb、 V、 Zr : 0.5%以下
第3グループ:Ca、 Mg : 0.01%以下
以下、これらの任意元素について、詳述する。
Wは任意含有元素である。Wは耐応力腐食割れ性を向上させる効果がある。そのため、耐応力腐食割れ性を向上させたい場合には、必要に応じて含有させることができる。しかしながら、8.0%以上含有させると熱間加工性や経済性を悪化させるので、Wを含有させる場合の含有量の上限は8.0%とする。なお、この耐応力腐食割れ性の向上効果を確実に発現させるためには、Wを0.01%以上含有させるのが好ましい。Wの含有量は、さらに好ましくは0.1〜7.0%である。
Ti、Nb、VとZrは任意含有元素である。これらの元素は結晶粒を微細化し延性を向上させる効果がある。そのため、さらなる延性が求められる場合には、必要に応じて、これらの元素のうち1種以上を含有させることができる。しかしながら、0.5%を超えると介在物を多量に生じ延性の低下現象が現れるので、これらの元素を含有させる場合の含有量の上限は、これらの元素の合計でも0.5%とする。なお、この延性の向上効果を確実に発現させるためには、これらの元素を単独又は合計で0.005%以上含有させるのが好ましい。これらの元素の含有量は、より好ましくは0.01〜0.5%、更に好ましくは0.05〜0.3%である。
CaとMgは任意含有元素である。これらの元素は熱間加工性を向上させる効果があるので、必要に応じて、これらの元素のうち1種又は2種を含有させることができる。
Claims (6)
- 質量%で、C:0.05%以下、Si: 1.0%以下、Mn: 3.0%未満、P:0.005%以下、S:0.005%以下、Cu:0.01〜4.0%、Ni:25%以上35%未満、Cr:20〜30%、Mo:0.01%以上4.0%未満、N:0.10〜0.30%、Al:0.03〜0.30%、O(酸素):0.01%以下、REM(希土類元素):0.01〜0.20%を含有し、残部がFeおよび不純物からなり、かつ下記(1)式の条件を満足する合金からなるビレットを用いて傾斜穿孔圧延法により熱間加工した継目無素管を、溶体化処理後冷間加工することを特徴とする高強度Cr−Ni合金継目無管の製造方法。
N×P/REM≦0.10 ・・・・・・ (1)式
ただし、(1)式中のP、N、REMはそれぞれP、N、REMの含有量(質量%)を表す。 - 請求項1に記載の化学組成のうち、質量%で、Siを 0.3%以下および/またはMnを0.7%以下で含有する合金からなるビレットを用いることを特徴とする、高強度Cr−Ni合金継目無管の製造方法。
- 請求項1または2に記載の化学組成のうち、Feの一部に代えて、質量%で、Wを8.0%未満含有する合金からなるビレットを用いることを特徴とする、高強度Cr−Ni合金継目無管の製造方法。
- 請求項1から3のいずれかに記載の化学組成のうち、Feの一部に代えて、質量%で、Ti、Nb、Zr、Vの1種または2種以上を合計で0.5%以下含有する合金からなるビレットを用いることを特徴とする、高強度Cr−Ni合金継目無管の製造方法。
- 請求項1から4のいずれかに記載の化学組成のうち、Feの一部に代えて、質量%で、Ca、Mgの1種または2種を合計で0.01%以下含有する合金からなるビレットを用いることを特徴とする、高強度Cr−Ni合金継目無管の製造方法。
- 冷間加工後の降伏強度が、0.2%耐力で900MPa以上であることを特徴とする、請求項1から5までのいずれかに記載の高強度Cr−Ni合金継目無管の製造方法。
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