JP6859835B2 - Seamless steel pipe for steel materials and oil wells - Google Patents

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本発明は、鋼材及び油井用継目無鋼管に関し、さらに詳しくは、サワー環境での使用に適した鋼材及び油井用継目無鋼管に関する。 The present invention relates to seamless steel pipes for steel materials and oil wells, and more particularly to steel materials and seamless steel pipes for oil wells suitable for use in a sour environment.

油井やガス井(以下、油井及びガス井を総称して、単に「油井」という)の深井戸化により、油井用継目無鋼管の高強度化が要求されている。具体的には、降伏強度YSが700MPa以上の油井用継目無鋼管が求められている。 By deepening oil wells and gas wells (hereinafter, oil wells and gas wells are collectively referred to as “oil wells”), it is required to increase the strength of seamless steel pipes for oil wells. Specifically, a seamless steel pipe for oil wells having a yield strength YS of 700 MPa or more is required.

深井戸の多くは、腐食性を有する硫化水素を含有するサワー環境である。このようなサワー環境で使用される油井用継目無鋼管は、高強度だけでなく、耐サワー特性も要求される。耐サワー特性のひとつに、耐硫化物応力割れ性(耐Sulfide Stress Cracking性:以下、耐SSC性という)がある。 Many deep wells are sour environments containing corrosive hydrogen sulfide. Seamless steel pipes for oil wells used in such a sour environment are required to have not only high strength but also sour resistance. One of the sour resistance properties is sulfide stress cracking resistance (Sulfide Stress Cracking resistance: hereinafter referred to as SSC resistance).

強度及び耐SSC性を高めた鋼が、特開2013−076125号公報(特許文献1)及び国際公開第2015/011917号(特許文献2)に提案されている。これらの文献に開示された鋼は、焼戻しマルテンサイトの結晶粒を微細化することにより、耐SSC性を高める。 Steels with enhanced strength and SSC resistance have been proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-076125 (Patent Document 1) and International Publication No. 2015/01/917 (Patent Document 2). The steels disclosed in these documents enhance SSC resistance by refining the crystal grains of tempered martensite.

具体的には、特許文献1に開示された機械構造用鋼材は、質量%で、C:0.18〜0.30%、Si:0.10〜0.30%、Mn:0.10〜0.40%、P:0.015%以下、S:0.003%以下、N:0.0040%以下、Ti:0.005〜0.015%、Mo:0.13〜0.40%、B:0.0005〜0.0020%、Cu:0.8〜1.2%、Cr:0.15〜0.40%を含み、かつCr、MnをCr(質量%)/Mn(質量%)が0.94を超えるように、Mo、Bを(Mo(質量%)/8.7)/B(質量%)が17.5を超えるように含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる化学組成を有する。さらに、焼戻マルテンサイト相を主体とする組織を有する。さらに、降伏強度YSが490MPa以上である。特許文献1に開示された機械構造用鋼材は、上記鋼を、焼入れ時に900〜1000℃まで30℃/s以上の加熱速度で加熱し、その温度で5秒以上保持した後、急冷することにより得られる、と特許文献1は開示する。 Specifically, the steel material for machine structure disclosed in Patent Document 1 has a mass% of C: 0.18 to 0.30%, Si: 0.10 to 0.30%, and Mn: 0.10 to 10. 0.40%, P: 0.015% or less, S: 0.003% or less, N: 0.0040% or less, Ti: 0.005 to 0.015%, Mo: 0.13 to 0.40% , B: 0.0005 to 0.0020%, Cu: 0.8 to 1.2%, Cr: 0.15 to 0.40%, and Cr and Mn are Cr (mass%) / Mn (mass). %) Exceeds 0.94, Mo and B are contained so that (Mo (mass%) /8.7)/B (mass%) exceeds 17.5, and the balance is Fe and unavoidable impurities. It has a chemical composition consisting of. Furthermore, it has a structure mainly composed of the tempered martensite phase. Further, the yield strength YS is 490 MPa or more. The steel material for machine structure disclosed in Patent Document 1 is obtained by heating the above steel from 900 to 1000 ° C. at a heating rate of 30 ° C./s or more at the time of quenching, holding the steel at that temperature for 5 seconds or more, and then quenching. Patent Document 1 discloses that it can be obtained.

特許文献2に開示された低合金油井用継目無鋼管は、質量%で、C:0.40〜0.65%、Si:0.05〜0.50%、Mn:0.10〜1.00%、P:0.020%以下、S:0.0020%以下、Cu:0.15%以下、Cr:0.40〜1.50%、Mo:0.50〜2.50%、V:0.05〜0.25%、Ti:0〜0.01%未満、Nb:0.01〜0.2%、sol.Al:0.010〜0.100%、N:0.006%以下、B:0〜0.0015%、及び、Ca:0〜0.003%を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる化学組成を有する。さらに、焼戻しマルテンサイトと、体積分率で0〜2%未満の残留オーステナイトとからなる組織とを備える。さらに、965MPa以上の降伏強度を有する。上記組織における旧オーステナイト粒の結晶粒度番号は9.0以上である。上記焼戻しマルテンサイトにおいて、パケット、ブロック及びラスの境界のうち、結晶方位差が15°以上の境界で囲まれたサブ組織の円相当径は3μm以下である。特許文献2に開示された低合金油井用継目無鋼管は、熱間加工後の素管に対して、1回以上の再加熱を行う熱処理を施し、その熱処理の冷却工程における500〜100℃の間の冷却速度を1〜15℃/秒未満とする焼入れ処理により得られる、と特許文献2は開示する。 The seamless steel pipe for low alloy oil wells disclosed in Patent Document 2 has a mass% of C: 0.40 to 0.65%, Si: 0.05 to 0.50%, and Mn: 0.10 to 1. 00%, P: 0.020% or less, S: 0.0020% or less, Cu: 0.15% or less, Cr: 0.40 to 1.50%, Mo: 0.50 to 2.50%, V : 0.05 to 0.25%, Ti: 0 to less than 0.01%, Nb: 0.01 to 0.2%, sol. Al: 0.010 to 0.100%, N: 0.006% or less, B: 0 to 0.0015%, and Ca: 0 to 0.003%, and the balance is from Fe and unavoidable impurities. Has a chemical composition of Further, it comprises a structure composed of tempered martensite and retained austenite having a volume fraction of less than 0 to 2%. Furthermore, it has a yield strength of 965 MPa or more. The crystal grain size number of the former austenite grains in the above structure is 9.0 or more. In the tempered martensite, among the boundaries of packets, blocks and laths, the equivalent circle diameter of the substructure surrounded by the boundary with a crystal orientation difference of 15 ° or more is 3 μm or less. The seamless steel pipe for low alloy oil wells disclosed in Patent Document 2 is subjected to a heat treatment for reheating the raw pipe after hot working at least once, and the temperature is 500 to 100 ° C. in the cooling step of the heat treatment. Patent Document 2 discloses that it is obtained by a quenching treatment in which the cooling rate between them is 1 to 15 ° C./sec or less.

特開2013−076125号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-076125 国際公開第2015/011917号International Publication No. 2015/011917

T.Ungar、外3名、Journal of Applied Crystallography、Wiley、1999年、第32巻、第992頁〜第1002頁T. Ungar, 3 outsiders, Journal of Applied Crystallography, Wiley, 1999, Vol. 32, pp. 992-1002

ところで、従来の鋼材の耐SSC性の評価は、たとえば、NACE(National Association of Corrosion Engineers) TM0177に規定されるMethod A試験又はMethod B試験等の引張試験又は曲げ試験に基づくものであった。これらの試験は平滑試験片を用いて、SSCの発生を確認する試験である。つまり、亀裂の伸展抑制については考慮されていない。そのため、これらの試験で耐SSC特性が優れていると評価された鋼材であっても、鋼中の潜在亀裂が伸展することによりSSCが生じる場合がある。つまり、耐サワー特性が低い場合がある。 By the way, the evaluation of the SSC resistance of the conventional steel material is based on, for example, a tensile test or a bending test such as a Method A test or a Method B test specified in NACE (National Association of Corrosion Engineers) TM0177. These tests are tests for confirming the occurrence of SSC using a smoothing test piece. That is, the suppression of crack extension is not considered. Therefore, even if the steel material is evaluated to have excellent SSC resistance in these tests, SSC may occur due to the extension of latent cracks in the steel. That is, the sour resistance may be low.

特許文献1では、熱処理の加熱速度とその後の保持時間が規定されているものの、熱処理に用いる素材の金属組織は規定されていない。そのため、微細化効果が十分でない場合がある。したがって、SSCの発生は抑制できても、亀裂の伸展の抑制が十分ではなく、耐サワー特性が低い場合がある。 Although Patent Document 1 defines the heating rate of the heat treatment and the subsequent holding time, the metal structure of the material used for the heat treatment is not specified. Therefore, the miniaturization effect may not be sufficient. Therefore, even if the generation of SSC can be suppressed, the suppression of crack extension may not be sufficient and the sour resistance may be low.

特許文献2は、焼戻しマルテンサイト結晶粒を微細化するため、微細化効果が十分でない場合がある。したがって、SSCの発生は抑制できても、亀裂の伸展の抑制が十分ではなく、耐サワー特性が低い場合がある。 Since Patent Document 2 refines tempered martensite crystal grains, the miniaturization effect may not be sufficient. Therefore, even if the generation of SSC can be suppressed, the suppression of crack extension may not be sufficient and the sour resistance may be low.

近年の油井等の深井化により、油井管鋼材は従来よりも優れた耐サワー特性を要求される。そのため、耐サワー特性をさらに向上させるため、SSCの発生を防止するだけでなく、亀裂の伸展を抑制するのが好ましい。この観点から、NACE TM0177に規定されるMethod DのDCB(Double Cantilever Beam)試験が課されるようになった。高腐食環境下で用いられる油井管鋼材には、DCB試験において、高い応力拡大係数(以下、KISSCという)が求められる。 Due to the deepening of oil wells in recent years, oil country tubular goods are required to have better sour resistance than before. Therefore, in order to further improve the sour resistance, it is preferable not only to prevent the generation of SSC but also to suppress the extension of cracks. From this point of view, the Method D DCB (Double Cantilever Beam) test specified in NACE TM0177 has come to be imposed. Oil well pipe steel materials used in a highly corrosive environment are required to have a high stress expansion coefficient (hereinafter referred to as K ISSC) in the DCB test.

本発明の目的は、高強度及び優れた耐サワー特性を有する鋼材及び油井用継目無鋼管を提供することである。 An object of the present invention is to provide a steel material having high strength and excellent sour resistance and a seamless steel pipe for an oil well.

本発明による鋼材は、質量%で、C:0.10〜0.45%、Si:1.0%以下、Mn:0.1〜3.0%、Cr:0.1〜3.0%、Al:0.001〜1.0%、P:0.05%以下、S:0.01%以下、N:0.01%以下、Ni:0〜3.0%、Cu:0〜3.0%、Ti:0〜0.3%、Nb:0〜0.3%、V:0〜0.5%、Mo:0〜2.0%、W:0〜1.0%、Co:0〜2.0%、B:0〜0.01%、Ca:0〜0.01%、Mg:0〜0.01%、及び、希土類元素:0〜0.01%を含有し、残部がFe及び不純物からなる。金属組織は面積率で90.0%以上の焼戻しマルテンサイトを含有する。焼戻しマルテンサイトの旧オーステナイト粒径は5.0μm以下である。焼戻しマルテンサイトは、面積率で50%以上の、アスペクト比が3.0未満の結晶粒を含有する。降伏強度YSの引張強度TSに対する比YS/TSは0.95以上である。降伏点伸びは2.5%以上である。 The steel material according to the present invention has C: 0.10 to 0.45%, Si: 1.0% or less, Mn: 0.1 to 3.0%, Cr: 0.1 to 3.0% in mass%. , Al: 0.001 to 1.0%, P: 0.05% or less, S: 0.01% or less, N: 0.01% or less, Ni: 0 to 3.0%, Cu: 0 to 3 .0%, Ti: 0-0.3%, Nb: 0-0.3%, V: 0-0.5%, Mo: 0-2.0%, W: 0-1.0%, Co : 0 to 2.0%, B: 0 to 0.01%, Ca: 0 to 0.01%, Mg: 0 to 0.01%, and rare earth elements: 0 to 0.01%. The balance consists of Fe and impurities. The metallographic structure contains tempered martensite of 90.0% or more in area ratio. The old austenite particle size of tempered martensite is 5.0 μm or less. Tempering martensite contains crystal grains having an area ratio of 50% or more and an aspect ratio of less than 3.0. The ratio YS / TS of the yield strength YS to the tensile strength TS is 0.95 or more. Yield point elongation is 2.5% or more.

本発明による鋼材及び油井用継目無鋼管は、高強度及び優れた耐サワー特性を有する。 The steel material and the seamless steel pipe for oil wells according to the present invention have high strength and excellent sour resistance.

図1Aは、焼戻しマルテンサイト中の、低アスペクト比(アスペクト比が3.0未満)の結晶粒のTEM写真である。FIG. 1A is a TEM photograph of crystal grains having a low aspect ratio (aspect ratio of less than 3.0) in tempered martensite. 図1Bは、焼戻しマルテンサイト中の、高アスペクト比(アスペクト比が3.0以上)の結晶粒のTEM写真である。FIG. 1B is a TEM photograph of crystal grains having a high aspect ratio (aspect ratio of 3.0 or more) in tempered martensite. 図2は、焼戻しマルテンサイト組織中の旧オーステナイト粒中の結晶粒のアスペクト比と、各アスペクト比を有する結晶粒の面積率とを示した図である。FIG. 2 is a diagram showing the aspect ratios of the crystal grains in the former austenite grains in the tempered martensite structure and the area ratios of the crystal grains having each aspect ratio. 図3は、実施例のDCB試験で用いるDCB試験片の側面図及び断面図である。なお、図中の数値は寸法(単位:mm)を示す。FIG. 3 is a side view and a cross-sectional view of the DCB test piece used in the DCB test of the example. The numerical values in the figure indicate the dimensions (unit: mm).

一般的に、鋼の強度が高まれば耐サワー特性は低下する。そこで、本発明者らは、鋼材及び油井用継目無鋼管において、降伏強度YSが700MPa以上の高強度と耐サワー特性とを両立させる方法について種々調査検討した。その結果、次の知見を得た。 In general, the higher the strength of steel, the lower the sour resistance. Therefore, the present inventors have investigated various methods for achieving both high strength with a yield strength of 700 MPa or more and sour resistance in steel materials and seamless steel pipes for oil wells. As a result, the following findings were obtained.

[金属組織]
金属組織が焼戻しマルテンサイト主体であれば、高強度が得られる。本実施形態において、焼戻しマルテンサイト主体とは、金属組織が、面積率で90.0%以上の焼戻しマルテンサイトを含有することをいう。
[Metal structure]
If the metal structure is mainly tempered martensite, high strength can be obtained. In the present embodiment, the tempered martensite-based material means that the metal structure contains tempered martensite having an area ratio of 90.0% or more.

[旧オーステナイト粒径]
焼戻しマルテンサイトは、複数の旧オーステナイト粒を含有する。焼戻しマルテンサイト組織中の旧オーステナイト粒の粒径(以下、単に旧オーステナイト粒径という)を微細化すれば、従来にない高い強度と優れた耐サワー特性とを両立できることを、本発明者らは見出した。そこで、本発明において、金属組織の旧オーステナイト粒径を5.0μm以下とする。これにより、本実施形態による鋼材の耐サワー特性が高まる。
[Old austenite particle size]
Tempered martensite contains multiple austenite granules. The present inventors have stated that by refining the particle size of the former austenite grains in the tempered martensite structure (hereinafter, simply referred to as the former austenite particle size), it is possible to achieve both unprecedented high strength and excellent sour resistance. I found it. Therefore, in the present invention, the old austenite particle size of the metal structure is set to 5.0 μm or less. As a result, the sour resistance characteristics of the steel material according to the present embodiment are enhanced.

焼戻しマルテンサイト組織中の旧オーステナイト粒径が微細であれば、鋼の強度が高まる。そのため、焼戻し熱処理工程で鋼の強度が低下しにくい。これにより、高温で長時間の熱処理を施すことができる。高温で長時間の熱処理を施せば、鋼材中の転位密度が低下する。転位密度が低下すれば、鋼材中への水素の侵入量が低下する。鋼材中への水素の侵入量が低下すれば、硫化物腐食環境下における材料の脆化を抑制できる。その結果、SSCの発生及び亀裂伸展の両方を抑制できる。 If the grain size of the old austenite in the tempered martensite structure is fine, the strength of the steel is increased. Therefore, the strength of the steel is unlikely to decrease in the tempering heat treatment process. As a result, heat treatment can be performed at a high temperature for a long time. If heat treatment is performed at a high temperature for a long time, the dislocation density in the steel material decreases. If the dislocation density decreases, the amount of hydrogen entering the steel material decreases. If the amount of hydrogen entering the steel material is reduced, the embrittlement of the material in a sulfide corrosive environment can be suppressed. As a result, both the generation of SSC and the extension of cracks can be suppressed.

[焼戻しマルテンサイト中の結晶粒]
従来の製造方法による鋼材では、焼戻しマルテンサイトは、複数の旧オーステナイト粒を含み、各旧オーステナイト粒は複数のパケットからなる。各パケットは板状の複数のブロックからなり、各ブロックは複数のラスからなる。この場合、鋼材にSSCが発生したときに、亀裂が伸展するため、耐サワー特性が低い場合がある。
[Crystal grains in tempered martensite]
In steel materials according to conventional manufacturing methods, tempered martensite contains a plurality of austenite grains, and each austenite grain consists of a plurality of packets. Each packet consists of a plurality of plate-shaped blocks, and each block consists of a plurality of laths. In this case, when SSC is generated in the steel material, cracks are extended, so that the sour resistance may be low.

そこで、本発明者らは、焼戻しマルテンサイト組織が、球状の結晶粒を含有すれば、優れた耐サワー特性を得られることを見出した。具体的には、焼戻しマルテンサイト組織が、アスペクト比が3.0未満の結晶粒を50面積%以上含有すれば、鋼材の耐サワー特性がより高まる。結晶粒のアスペクト比とは、後述する結晶粒の最大長さと最小長さとの比である。アスペクト比が1に近いほど、結晶粒の球状化の程度が大きい。つまり、アスペクト比が3.0未満の結晶粒とは、結晶粒が球状であることを意味する。以下、アスペクト比が3.0未満の結晶粒のことを、特定結晶粒ともいう。 Therefore, the present inventors have found that if the tempered martensite structure contains spherical crystal grains, excellent sour resistance can be obtained. Specifically, if the tempered martensite structure contains 50 area% or more of crystal grains having an aspect ratio of less than 3.0, the sour resistance of the steel material is further enhanced. The aspect ratio of the crystal grains is the ratio between the maximum length and the minimum length of the crystal grains, which will be described later. The closer the aspect ratio is to 1, the greater the degree of spheroidization of the crystal grains. That is, a crystal grain having an aspect ratio of less than 3.0 means that the crystal grain is spherical. Hereinafter, crystal grains having an aspect ratio of less than 3.0 are also referred to as specific crystal grains.

図1Aは、焼戻しマルテンサイト中の、低アスペクト比(アスペクト比が3.0未満)の結晶粒のTEM写真である。図1Aは、後述の実施例中の試験番号3の鋼材の組織をTEMにより観察して得られた。図1Aでは、旧オーステナイト粒中の結晶粒は球状である。 FIG. 1A is a TEM photograph of crystal grains having a low aspect ratio (aspect ratio of less than 3.0) in tempered martensite. FIG. 1A was obtained by observing the structure of the steel material of Test No. 3 in the examples described later by TEM. In FIG. 1A, the crystal grains in the old austenite grains are spherical.

図1Bは、焼戻しマルテンサイト中の、高アスペクト比(アスペクト比が3.0以上)の結晶粒のTEM写真である。図1Bは、後述の実施例中の試験番号23の鋼材の組織をTEMにより観察して得られた。図1Bでは、旧オーステナイト粒中の結晶粒は柱状である。 FIG. 1B is a TEM photograph of crystal grains having a high aspect ratio (aspect ratio of 3.0 or more) in tempered martensite. FIG. 1B was obtained by observing the structure of the steel material of test number 23 in the examples described later by TEM. In FIG. 1B, the crystal grains in the old austenite grains are columnar.

図2は、焼戻しマルテンサイト組織中の旧オーステナイト粒中の結晶粒のアスペクト比と、各アスペクト比を有する結晶粒の面積率とを示した図である。図2は、後述の実施例中の試験番号3及び試験番号23より得られた。図2を参照して、本実施形態による焼戻しマルテンサイト組織中の旧オーステナイト粒は、特定結晶粒を、面積率で、50%以上含有する。 FIG. 2 is a diagram showing the aspect ratios of the crystal grains in the former austenite grains in the tempered martensite structure and the area ratios of the crystal grains having each aspect ratio. FIG. 2 was obtained from test number 3 and test number 23 in the examples described later. With reference to FIG. 2, the former austenite grains in the tempered martensite structure according to the present embodiment contain 50% or more of specific crystal grains in an area ratio.

後述の実施例中、耐SSC性試験において、試験番号3ではSSCは生じなかった。一方、試験番号23ではSSCが生じた。さらに後述の実施例中、DCB試験において、試験番号3の応力拡大係数KISSCは31.6MPa√mであった。一方、試験番号23の応力拡大係数KISSCは23.5MPa√mと、試験番号3に比べて低かった。つまり、本実施形態の鋼材は、より優れた耐サワー特性を有する。この理由はさだかではないが、次のとおりと考えられる。 In the SSC resistance test described below, no SSC occurred at test number 3. On the other hand, in test number 23, SSC occurred. Further, in the examples described later, in the DCB test, the stress expansion coefficient K ISSC of test number 3 was 31.6 MPa√m. On the other hand, the stress expansion coefficient K ISSC of test number 23 was 23.5 MPa√m, which was lower than that of test number 3. That is, the steel material of the present embodiment has better sour resistance. The reason for this is not obvious, but it is thought to be as follows.

本実施形態の鋼材の焼戻しマルテンサイト組織中の特定結晶粒は、微細な旧オーステナイト粒を含有するマルテンサイトを焼戻すことにより得られる。つまり、特定結晶粒は、焼戻し熱処理工程中に、マルテンサイトのラス組織及び転位が回復することにより、生成する。特定結晶粒内部の転位密度は、球状でない結晶粒における転位密度よりも低い。そのため、本実施形態の鋼材の転位密度が低下する。転位密度が低下すれば、上述のとおり、SSCの発生及び亀裂伸展の両方を抑制できる。 The specific crystal grains in the tempered martensite structure of the steel material of the present embodiment can be obtained by tempering martensite containing fine old austenite grains. That is, the specific crystal grains are produced by recovering the lath structure and dislocations of martensite during the tempering heat treatment step. The dislocation density inside the specific crystal grain is lower than the dislocation density in the non-spherical crystal grain. Therefore, the dislocation density of the steel material of the present embodiment decreases. If the dislocation density is reduced, both SSC generation and crack extension can be suppressed as described above.

一方、粗大な旧オーステナイト粒を含有するマルテンサイトに対して焼戻し熱処理を実施した場合、元のラス組織が多数残存する。この場合、特定結晶粒の面積率は低下する。そのため、鋼材の転位密度が高まり、耐サワー特性が低下する。 On the other hand, when the martensite containing coarse austenite grains is tempered and heat-treated, a large number of original lath structures remain. In this case, the area ratio of the specific crystal grains decreases. Therefore, the dislocation density of the steel material is increased, and the sour resistance is lowered.

[降伏強度YSの引張強度TSに対する比YS/TS(降伏比)]
鋼の組織を微細化すれば、引張試験で測定される降伏強度YSの引張強度TS(最大応力)に対する比YS/TS(以下、降伏比という)が高まる。降伏比が高まれば、製品に必要な降伏強度YSに比べて、引張強度TSを低く抑制することができる。引張強度TSが低ければ、SSCの感受性が低下する。その結果、耐SSC性が高まる。本実施形態による鋼材の金属組織は、従前になく微細化されている。そのため、本実施形態の鋼材において、降伏比を0.95以上とすることができる。
[Ratio of yield strength YS to tensile strength TS YS / TS (yield ratio)]
If the structure of the steel is made finer, the ratio YS / TS (hereinafter referred to as the yield ratio) of the yield strength YS measured in the tensile test to the tensile strength TS (maximum stress) increases. If the yield ratio is high, the tensile strength TS can be suppressed to be lower than the yield strength YS required for the product. If the tensile strength TS is low, the sensitivity of SSC decreases. As a result, SSC resistance is improved. The metal structure of the steel material according to the present embodiment has been miniaturized as before. Therefore, in the steel material of the present embodiment, the yield ratio can be set to 0.95 or more.

[降伏点伸び]
鋼の組織を微細化すればさらに、降伏点伸びが高まる。降伏点伸びが高まれば、亀裂が生じた場合に、降伏点伸びにより塑性変形できる。塑性変形できれば、亀裂先端での応力集中が緩和される。これにより、亀裂の伸展が抑制される。鋼の組織を微細化すればさらに、亀裂の伸展経路が複雑化する。これにより、亀裂の伸展が抑制される。本実施形態による鋼材の金属組織は、従前になく微細化されている。そのため、本実施形態の鋼材において、降伏点伸びを2.5%以上とすることができる。
[Yield point extension]
If the structure of steel is miniaturized, the yield point elongation will be further increased. If the yield point elongation is increased, plastic deformation can be achieved by the yield point elongation when a crack occurs. If plastic deformation is possible, stress concentration at the crack tip is relaxed. As a result, the extension of the crack is suppressed. Miniaturizing the structure of steel further complicates the expansion path of cracks. As a result, the extension of the crack is suppressed. The metal structure of the steel material according to the present embodiment has been miniaturized as before. Therefore, in the steel material of the present embodiment, the yield point elongation can be set to 2.5% or more.

上記の金属組織はたとえば、本実施形態の化学組成を有する原料を用いて、後述の製造方法により鋼材を製造することで得られる。 The above metal structure can be obtained, for example, by producing a steel material by the production method described later using the raw material having the chemical composition of the present embodiment.

以上の知見に基づいて完成した本発明による鋼材は、質量%で、C:0.10〜0.45%、Si:1.0%以下、Mn:0.1〜3.0%、Cr:0.1〜3.0%、Al:0.001〜1.0%、P:0.05%以下、S:0.01%以下、N:0.01%以下、Ni:0〜3.0%、Cu:0〜3.0%、Ti:0〜0.3%、Nb:0〜0.3%、V:0〜0.5%、Mo:0〜2.0%、W:0〜1.0%、Co:0〜2.0%、B:0〜0.01%、Ca:0〜0.01%、Mg:0〜0.01%、及び、希土類元素:0〜0.01%を含有し、残部がFe及び不純物からなる。金属組織は面積率で90.0%以上の焼戻しマルテンサイトを含有する。焼戻しマルテンサイトの旧オーステナイト粒径は5.0μm以下である。焼戻しマルテンサイトは、面積率で50%以上の、アスペクト比が3.0未満の結晶粒を含有する。降伏強度YSの引張強度TSに対する比YS/TSは0.95以上である。降伏点伸びは2.5%以上である。 The steel material according to the present invention completed based on the above findings has a mass% of C: 0.10 to 0.45%, Si: 1.0% or less, Mn: 0.1 to 3.0%, Cr: 0.1 to 3.0%, Al: 0.001 to 1.0%, P: 0.05% or less, S: 0.01% or less, N: 0.01% or less, Ni: 0 to 3. 0%, Cu: 0-3.0%, Ti: 0-0.3%, Nb: 0-0.3%, V: 0-0.5%, Mo: 0-2.0%, W: 0-1.0%, Co: 0-2.0%, B: 0-0.01%, Ca: 0-0.01%, Mg: 0-0.01%, and rare earth elements: 0- It contains 0.01% and the balance consists of Fe and impurities. The metallographic structure contains tempered martensite of 90.0% or more in area ratio. The old austenite particle size of tempered martensite is 5.0 μm or less. Tempering martensite contains crystal grains having an area ratio of 50% or more and an aspect ratio of less than 3.0. The ratio YS / TS of the yield strength YS to the tensile strength TS is 0.95 or more. Yield point elongation is 2.5% or more.

上記化学組成は、Ni:0.1〜3.0%、及び、Cu:0.1〜3.0%からなる群から選択される1種以上を含有してもよい。 The chemical composition may contain one or more selected from the group consisting of Ni: 0.1 to 3.0% and Cu: 0.1 to 3.0%.

上記化学組成は、Ti:0.01〜0.3%、Nb:0.01〜0.3%、V:0.01〜0.5%、Mo:0.05〜2.0%、W:0.05〜1.0%、及び、Co:0.05〜2.0%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有してもよい。 The chemical composition is Ti: 0.01 to 0.3%, Nb: 0.01 to 0.3%, V: 0.01 to 0.5%, Mo: 0.05 to 2.0%, W. It may contain one or more selected from the group consisting of: 0.05 to 1.0% and Co: 0.05 to 2.0%.

上記化学組成は、B:0.0003〜0.01%を含有してもよい。 The chemical composition may contain B: 0.0003 to 0.01%.

上記化学組成は、Ca:0.0001〜0.01%、Mg:0.0001〜0.01%、及び、希土類元素:0.0001〜0.01%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有してもよい。 The chemical composition is one selected from the group consisting of Ca: 0.0001 to 0.01%, Mg: 0.0001 to 0.01%, and rare earth elements: 0.0001 to 0.01%. Two or more kinds may be contained.

本発明による鋼材は、降伏強度YSが700MPa以上であるのが好ましい。本発明による鋼材はさらに、降伏強度YS(MPa)と転位密度ρ(m-2)が式(1)の関係を満足するのが好ましい。
YS/ρ>1.1×10-11 (1)
The steel material according to the present invention preferably has a yield strength YS of 700 MPa or more. Further, it is preferable that the yield strength YS (MPa) and the dislocation density ρ (m- 2 ) satisfy the relationship of the formula (1) in the steel material according to the present invention.
YS / ρ> 1.1 × 10 -11 (1)

この場合、耐サワー特性がさらに高まる。 In this case, the sour resistance is further enhanced.

本発明による油井用継目無鋼管は、上記化学組成を有し、上記金属組織を有せば、優れた強度及び耐サワー特性を示す。 The seamless steel pipe for oil wells according to the present invention has the above chemical composition, and if it has the above metal structure, it exhibits excellent strength and sour resistance.

以下、本発明の鋼材及び油井用継目無鋼管について詳述する。元素に関する「%」は、特に断りがない限り、質量%を意味する。 Hereinafter, the steel material of the present invention and the seamless steel pipe for oil wells will be described in detail. Unless otherwise specified, "%" for an element means mass%.

[化学組成]
本発明による鋼材の化学組成は、次の元素を含有する。
[Chemical composition]
The chemical composition of the steel material according to the present invention contains the following elements.

C:0.10〜0.45%
炭素(C)は、焼入れ性を高め、鋼の強度を高める。C含有量が低すぎれば、この効果が得られない。一方、C含有量が高すぎれば、熱間加工工程後の冷却工程において、急冷を実施した場合、焼割れが発生する。したがって、C含有量は0.10〜0.45%である。C含有量の好ましい下限は0.15%であり、さらに好ましくは0.20%である。C含有量の好ましい上限は0.43%である。
C: 0.10 to 0.45%
Carbon (C) enhances hardenability and enhances the strength of steel. If the C content is too low, this effect cannot be obtained. On the other hand, if the C content is too high, shrinkage will occur when quenching is performed in the cooling step after the hot working step. Therefore, the C content is 0.10 to 0.45%. The lower limit of the C content is preferably 0.15%, more preferably 0.20%. The preferable upper limit of the C content is 0.43%.

Si:1.0%以下
シリコン(Si)は、不可避に含有される。Siは、鋼を脱酸する。一方、Si含有量が高すぎれば、熱間加工性が低下し、圧延時に割れやすくなる。したがって、Si含有量は、1.0%以下である。上記の効果を得るための好ましいSi含有量の下限は、0.05%であり、さらに好ましくは0.1%である。Si含有量の好ましい上限は、0.8%であり、さらに好ましくは0.6%である。
Si: 1.0% or less Silicon (Si) is inevitably contained. Si deoxidizes steel. On the other hand, if the Si content is too high, the hot workability is lowered and the material is easily cracked during rolling. Therefore, the Si content is 1.0% or less. The lower limit of the Si content preferable for obtaining the above effect is 0.05%, more preferably 0.1%. The preferred upper limit of the Si content is 0.8%, more preferably 0.6%.

Mn:0.1〜3.0%
マンガン(Mn)は、焼入れ性を高め、鋼の強度を高める。Mn含有量が低すぎれば、この効果が得られない。一方、Mn含有量が高すぎれば、熱間加工性が低下し、圧延時に割れやすくなる。したがって、Mn含有量は、0.1〜3.0%である。Mn含有量の好ましい下限は、0.2%であり、さらに好ましくは0.3%である。好ましいMn含有量の上限は、2.5%であり、さらに好ましくは2.0%である。
Mn: 0.1 to 3.0%
Manganese (Mn) enhances hardenability and enhances the strength of steel. If the Mn content is too low, this effect cannot be obtained. On the other hand, if the Mn content is too high, the hot workability is lowered and cracks are likely to occur during rolling. Therefore, the Mn content is 0.1 to 3.0%. The preferred lower limit of the Mn content is 0.2%, more preferably 0.3%. The upper limit of the preferred Mn content is 2.5%, more preferably 2.0%.

Cr:0.1〜3.0%
クロム(Cr)は、鋼の焼入れ性を高め、鋼の強度を高める。Cr含有量が低すぎれば、上記効果が得られない。一方、Cr含有量が高すぎれば、鋼材の靭性が低下し、圧延時に割れやすくなる。したがって、Cr含有量は0.1〜3.0%である。Cr含有量の好ましい下限は0.2%であり、さらに好ましくは0.3%である。Cr含有量の好ましい上限は2.5%であり、さらに好ましくは2.0%である。
Cr: 0.1 to 3.0%
Chromium (Cr) enhances the hardenability of steel and enhances the strength of steel. If the Cr content is too low, the above effect cannot be obtained. On the other hand, if the Cr content is too high, the toughness of the steel material is lowered and it becomes easy to crack during rolling. Therefore, the Cr content is 0.1 to 3.0%. The lower limit of the Cr content is preferably 0.2%, more preferably 0.3%. The preferred upper limit of the Cr content is 2.5%, more preferably 2.0%.

Al:0.001〜1.0%
アルミニウム(Al)は、鋼材のオーステナイト化熱処理の冷却工程においてセメンタイトの生成を抑制する。これにより、Alは鋼材の焼入れ性を高める。Alはさらに、鋼を脱酸する。Al含有量が低すぎれば、これらの効果が得られない。一方、Al含有量が高すぎれば、熱間加工性が低下し、圧延時に割れやすくなる。したがって、Al含有量は0.001〜1.0%である。Al含有量の好ましい下限は0.005%であり、さらに好ましくは0.01%である。Al含有量の好ましい上限は0.8%であり、さらに好ましくは0.6%である。本明細書にいう「Al」含有量は「酸可溶Al」、つまり、「sol.Al」の含有量を意味する。
Al: 0.001 to 1.0%
Aluminum (Al) suppresses the formation of cementite in the cooling step of the austenitic heat treatment of steel materials. As a result, Al enhances the hardenability of the steel material. Al further deoxidizes the steel. If the Al content is too low, these effects cannot be obtained. On the other hand, if the Al content is too high, the hot workability is lowered and the material is easily cracked during rolling. Therefore, the Al content is 0.001 to 1.0%. The lower limit of the Al content is preferably 0.005%, more preferably 0.01%. The preferred upper limit of the Al content is 0.8%, more preferably 0.6%. The "Al" content as used herein means "acid-soluble Al", that is, the content of "sol.Al".

P:0.05%以下
燐(P)は不純物である。Pは、粒界に偏析して鋼の耐SSC性を低下する。したがって、P含有量は、0.05%以下である。好ましいP含有量は0.02%以下である。P含有量はなるべく低い方が好ましい。
P: 0.05% or less Phosphorus (P) is an impurity. P segregates at the grain boundaries and lowers the SSC resistance of the steel. Therefore, the P content is 0.05% or less. The preferred P content is 0.02% or less. The P content is preferably as low as possible.

S:0.01%以下
硫黄(S)は不純物である。Sは、粒界に偏析して鋼の耐SSC性を低下する。したがって、S含有量は0.01%以下である。好ましいS含有量は0.005%以下であり、さらに好ましくは0.003%以下である。S含有量はなるべく低い方が好ましい。
S: 0.01% or less Sulfur (S) is an impurity. S segregates at the grain boundaries and lowers the SSC resistance of the steel. Therefore, the S content is 0.01% or less. The S content is preferably 0.005% or less, more preferably 0.003% or less. The S content is preferably as low as possible.

N:0.01%以下
窒素(N)は不可避に含有される。Nは粗大な窒化物を形成して、鋼の耐SSC性を低下する。したがって、N含有量は、0.01%以下である。好ましいN含有量は0.005%以下であり、さらに好ましくは0.004%以下である。N含有量はなるべく低い方が好ましい。ただし、若干量のTiを含有させて、微細窒化物の析出による結晶粒の微細化を狙う場合は、Nを0.002%以上含有させることが好ましい。
N: 0.01% or less Nitrogen (N) is inevitably contained. N forms a coarse nitride and reduces the SSC resistance of the steel. Therefore, the N content is 0.01% or less. The preferred N content is 0.005% or less, more preferably 0.004% or less. The N content is preferably as low as possible. However, when a small amount of Ti is contained and aiming at finer crystal grains by precipitation of fine nitrides, it is preferable to contain N in an amount of 0.002% or more.

本発明による鋼材の化学組成の残部は、Fe及び不純物からなる。ここで、不純物とは、鋼材を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、又は製造環境などから混入されるものであって、本発明の鋼材に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。 The balance of the chemical composition of the steel material according to the present invention consists of Fe and impurities. Here, the impurities are those mixed from ore, scrap, or the manufacturing environment as a raw material when the steel material is industrially manufactured, and are allowed as long as they do not adversely affect the steel material of the present invention. Means something.

[任意元素について]
上述の鋼材の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、Ni及びCuからなる群から選択される1種以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも任意元素であり、鋼の組織を微細化して、鋼の強度及び耐サワー特性を高める。
[About arbitrary elements]
The chemical composition of the above-mentioned steel material may further contain one or more selected from the group consisting of Ni and Cu instead of a part of Fe. All of these elements are optional elements and refine the structure of the steel to enhance the strength and sour resistance of the steel.

Ni:0〜3.0%
ニッケル(Ni)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、NiはA1変態点を低下させて、オーステナイト生成温度域を低くする。これにより、Niは、オーステナイト組織の成長(粗大化)を抑制する。しかしながら、Ni含有量が高すぎれば、この効果が飽和する。したがって、Ni含有量は0〜3.0%である。Ni含有量の好ましい下限は0.1%であり、さらに好ましくは0.2%である。Ni含有量の好ましい上限は2.0%であり、さらに好ましくは1.5%である。
Ni: 0-3.0%
Nickel (Ni) is an optional element and may not be contained. When contained, Ni lowers the A 1 transformation point and lowers the austenite formation temperature range. As a result, Ni suppresses the growth (coarseness) of the austenite structure. However, if the Ni content is too high, this effect will be saturated. Therefore, the Ni content is 0 to 3.0%. The lower limit of the Ni content is preferably 0.1%, more preferably 0.2%. The preferred upper limit of the Ni content is 2.0%, more preferably 1.5%.

Cu:0〜3.0%
銅(Cu)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、CuはA1変態点を低下させて、オーステナイト生成温度域を低くする。これにより、Cuは、オーステナイト組織の成長(粗大化)を抑制する。しかしながら、Cu含有量が高すぎれば、熱間加工性が低下し、圧延時に割れやすくなる。したがって、Cu含有量は0〜3.0%である。Cu含有量の好ましい下限は0.1%であり、さらに好ましくは0.3%である。Cu含有量の好ましい上限は2.5%であり、さらに好ましくは2.0%である。
Cu: 0-3.0%
Copper (Cu) is an optional element and may not be contained. When contained, Cu lowers the A 1 transformation point and lowers the austenite formation temperature range. As a result, Cu suppresses the growth (coarseness) of the austenite structure. However, if the Cu content is too high, the hot workability is lowered and the material is easily cracked during rolling. Therefore, the Cu content is 0 to 3.0%. The lower limit of the Cu content is preferably 0.1%, more preferably 0.3%. The preferred upper limit of the Cu content is 2.5%, more preferably 2.0%.

上述の鋼材の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、Ti、Nb、V、Mo、W及びCoからなる群から選択される1種又は2種以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも任意元素であり、オーステナイト組織の成長(粗大化)を抑制して、鋼の強度を高める。 The chemical composition of the above-mentioned steel material may further contain one or more selected from the group consisting of Ti, Nb, V, Mo, W and Co instead of a part of Fe. All of these elements are optional elements and suppress the growth (coarseness) of the austenite structure to increase the strength of the steel.

Ti:0〜0.3%
チタン(Ti)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Tiは、粒子ピン止め効果、又は、溶質ドラッグ効果(Solute Drag Effect)により、オーステナイト組織の成長(粗大化)を抑制する。しかしながら、Ti含有量が高すぎれば、鋼が脆化する。したがって、Ti含有量は0〜0.3%である。Ti含有量の好ましい下限は0.01%である。Ti含有量の好ましい上限は0.2%であり、さらに好ましくは0.15%である。
Ti: 0-0.3%
Titanium (Ti) is an optional element and may not be contained. When contained, Ti suppresses the growth (coarseness) of the austenite structure by the particle pinning effect or the solute drag effect. However, if the Ti content is too high, the steel will be embrittled. Therefore, the Ti content is 0 to 0.3%. The preferable lower limit of the Ti content is 0.01%. The preferred upper limit of the Ti content is 0.2%, more preferably 0.15%.

Nb:0〜0.3%
ニオブ(Nb)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Nbは、粒子ピン止め効果、又は、溶質ドラッグ効果により、オーステナイト組織の成長(粗大化)を抑制する。しかしながら、Nb含有量が高すぎれば、鋼が脆化する。したがって、Nb含有量は0〜0.3%である。Nb含有量の好ましい下限は0.01%である。Nb含有量の好ましい上限は0.2%であり、さらに好ましくは0.15%である。
Nb: 0 to 0.3%
Niobium (Nb) is an optional element and may not be contained. When contained, Nb suppresses the growth (coarseness) of the austenite structure by the particle pinning effect or the solute drug effect. However, if the Nb content is too high, the steel will be embrittled. Therefore, the Nb content is 0 to 0.3%. The preferable lower limit of the Nb content is 0.01%. The preferred upper limit of the Nb content is 0.2%, more preferably 0.15%.

V:0〜0.5%
バナジウム(V)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Vは、粒子ピン止め効果、又は、溶質ドラッグ効果により、オーステナイト組織の成長(粗大化)を抑制する。しかしながら、V含有量が高すぎれば、鋼が脆化する。したがって、V含有量は0〜0.5%である。V含有量の好ましい下限は0.01%であり、さらに好ましくは0.03%である。V含有量の好ましい上限は0.3%であり、さらに好ましくは0.25%である。
V: 0-0.5%
Vanadium (V) is an optional element and may not be contained. When contained, V suppresses the growth (coarseness) of the austenite structure by the particle pinning effect or the solute drug effect. However, if the V content is too high, the steel will be embrittled. Therefore, the V content is 0 to 0.5%. The lower limit of the V content is preferably 0.01%, more preferably 0.03%. The preferred upper limit of the V content is 0.3%, more preferably 0.25%.

Mo:0〜2.0%
モリブデン(Mo)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Moは、粒子ピン止め効果、又は、溶質ドラッグ効果により、オーステナイト組織の成長(粗大化)を抑制する。しかしながら、Mo含有量が高すぎれば、この効果が飽和する。したがって、Mo含有量は0〜2.0%である。Mo含有量の好ましい下限は0.05%であり、さらに好ましくは0.1%である。Mo含有量の好ましい上限は1.5%であり、さらに好ましくは1.0%である。
Mo: 0-2.0%
Molybdenum (Mo) is an optional element and may not be contained. When contained, Mo suppresses the growth (coarseness) of the austenite structure by the particle pinning effect or the solute drug effect. However, if the Mo content is too high, this effect will be saturated. Therefore, the Mo content is 0 to 2.0%. The lower limit of the Mo content is preferably 0.05%, more preferably 0.1%. The preferred upper limit of the Mo content is 1.5%, more preferably 1.0%.

W:0〜1.0%、
タングステン(W)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Wは、粒子ピン止め効果、又は、溶質ドラッグ効果により、オーステナイト組織の成長(粗大化)を抑制する。しかしながら、W含有量が高すぎれば、この効果が飽和する。したがって、W含有量は0〜1.0%である。W含有量の好ましい下限は0.05%であり、さらに好ましくは0.1%である。W含有量の好ましい上限は0.8%であり、さらに好ましくは0.6%である。
W: 0-1.0%,
Tungsten (W) is an optional element and may not be contained. When contained, W suppresses the growth (coarseness) of the austenite structure by the particle pinning effect or the solute drug effect. However, if the W content is too high, this effect will be saturated. Therefore, the W content is 0 to 1.0%. The lower limit of the W content is preferably 0.05%, more preferably 0.1%. The preferred upper limit of the W content is 0.8%, more preferably 0.6%.

Co:0〜2.0%
コバルト(Co)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Coは、オーステナイト組織の成長(粗大化)を抑制する。Coはさらに、鋼材への水素の侵入を抑制する。これにより、鋼の脆化を抑制し、鋼の耐SSC性が高まる。しかしながら、Co含有量が高すぎれば、鋼材の合金コストが高くなる。したがって、Co含有量は0〜2.0%である。Co含有量の好ましい下限は0.05%であり、さらに好ましくは0.1%である。Co含有量の好ましい上限は1.5%であり、さらに好ましくは1.0%である。
Co: 0-2.0%
Cobalt (Co) is an optional element and may not be contained. When contained, Co suppresses the growth (coarseness) of austenite tissue. Co also suppresses the invasion of hydrogen into the steel material. This suppresses the embrittlement of the steel and enhances the SSC resistance of the steel. However, if the Co content is too high, the alloying cost of the steel material will be high. Therefore, the Co content is 0 to 2.0%. The lower limit of the Co content is preferably 0.05%, more preferably 0.1%. The preferred upper limit of the Co content is 1.5%, more preferably 1.0%.

上述の鋼材の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、Bを含有してもよい。 The chemical composition of the above-mentioned steel material may further contain B instead of a part of Fe.

B:0〜0.01%
ボロン(B)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Bは鋼に固溶して鋼の焼入れ性を高め、強度を高める。しかしながら、B含有量が高すぎれば、鋼の靭性が低下する。したがって、B含有量は0〜0.01%である。B含有量の好ましい下限は0.0003%であり、さらに好ましくは0.0005%である。B含有量の好ましい上限は0.005%であり、さらに好ましくは0.004%である。
B: 0-0.01%
Boron (B) is an optional element and may not be contained. When contained, B dissolves in the steel to increase the hardenability of the steel and increase its strength. However, if the B content is too high, the toughness of the steel will decrease. Therefore, the B content is 0 to 0.01%. The preferred lower limit of the B content is 0.0003%, more preferably 0.0005%. The preferred upper limit of the B content is 0.005%, more preferably 0.004%.

上述の鋼材の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、Ca、Mg、及び希土類元素からなる群から選択される1種又は2種以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも任意元素であり、鋼の熱間加工性を高める。 The chemical composition of the above-mentioned steel material may further contain one or more selected from the group consisting of Ca, Mg, and rare earth elements instead of a part of Fe. All of these elements are optional elements and enhance the hot workability of steel.

Ca:0〜0.01%、
カルシウム(Ca)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Caは、鋼中のP及びSと結合する。これにより、鋼中のP及びSを無害化し、鋼の熱間加工性を高める。しかしながら、Ca含有量が高すぎれば、鋼が脆化して、加工性がかえって低下する。したがって、Ca含有量は0〜0.01%である。Ca含有量の好ましい下限は0.0001%であり、さらに好ましくは0.0003%である。Ca含有量の好ましい上限は0.008であり、さらに好ましくは0.006%である。
Ca: 0-0.01%,
Calcium (Ca) is an optional element and may not be contained. When contained, Ca binds to P and S in the steel. This detoxifies P and S in the steel and enhances the hot workability of the steel. However, if the Ca content is too high, the steel becomes brittle and the workability is rather lowered. Therefore, the Ca content is 0 to 0.01%. The lower limit of the Ca content is preferably 0.0001%, more preferably 0.0003%. The preferred upper limit of the Ca content is 0.008, more preferably 0.006%.

Mg:0〜0.01%、
マグネシウム(Mg)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Mgは、鋼中のP及びSと結合する。これにより、鋼中のP及びSを無害化し、鋼の熱間加工性を高める。しかしながら、Mg含有量が高すぎれば、鋼が脆化して、加工性がかえって低下する。したがって、Mg含有量は0〜0.01%である。Mg含有量の好ましい下限は0.0001%であり、さらに好ましくは0.0003%である。Mg含有量の好ましい上限は0.008%であり、さらに好ましくは0.006%である。
Mg: 0-0.01%,
Magnesium (Mg) is an optional element and may not be contained. When contained, Mg combines with P and S in the steel. This detoxifies P and S in the steel and enhances the hot workability of the steel. However, if the Mg content is too high, the steel becomes brittle and the workability is rather lowered. Therefore, the Mg content is 0 to 0.01%. The preferred lower limit of the Mg content is 0.0001%, more preferably 0.0003%. The preferred upper limit of the Mg content is 0.008%, more preferably 0.006%.

希土類元素:0〜0.01%、
希土類元素(REM)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、REMは、鋼中のP及びSと結合する。これにより、鋼中のP及びSを無害化し、鋼の熱間加工性を高める。しかしながら、REM含有量が高すぎれば、鋼が脆化して、加工性がかえって低下する。したがって、REM含有量は0〜0.01%である。REM含有量の好ましい下限は0.0001%であり、さらに好ましくは0.0003%である。REM含有量の好ましい上限は0.008%であり、さらに好ましくは0.006%である。
Rare earth elements: 0-0.01%,
Rare earth elements (REM) are optional elements and may not be contained. When contained, REM combines with P and S in steel. This detoxifies P and S in the steel and enhances the hot workability of the steel. However, if the REM content is too high, the steel becomes brittle and the workability is rather lowered. Therefore, the REM content is 0-0.01%. The preferred lower limit of the REM content is 0.0001%, more preferably 0.0003%. The preferred upper limit of the REM content is 0.008%, more preferably 0.006%.

本明細書におけるREMとは、原子番号39番のイットリウム(Y)、ランタノイドである原子番号57番のランタン(La)〜原子番号71番のルテチウム(Lu)及び、アクチノイドである原子番号89番のアクチニウム(Ac)〜原子番号103番のローレンシウム(Lr)からなる群から選択される1種以上の元素である。また、本明細書におけるREM含有量とは、これらの元素の合計含有量である。 The REM in the present specification refers to ittium (Y) having an atomic number of 39, lancium (La) having an atomic number of 57 which is a lanthanoid, lutetium (Lu) having an atomic number of 71, and atomic number 89 which is an actinoid. It is one or more elements selected from the group consisting of actinium (Ac) to lawrencium (Lr) having an atomic number of 103. Further, the REM content in the present specification is the total content of these elements.

本実施形態の鋼材は、以下に詳述する金属組織を有するため、組織を微細化させる効果を有する合金元素(Mo、Co、Cu、Ni、Ti、Nb、V及びW)を多量に添加せずとも、組織を微細化できる。より具体的には、、組織を微細化させる効果を有する合金元素が式(2)を満たすのが好ましい。
Mo+Co+Cu+Ni+Ti+Nb+V+W<1.5 (2)
ここで、式(2)中の各元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
F2=Mo+Co+Cu+Ni+Ti+Nb+V+Wと定義する。F2が1.5未満であれば、合金成分のコストを低減しつつ、高強度と優れた耐サワー特性を得ることができる。
Since the steel material of the present embodiment has a metal structure described in detail below, a large amount of alloying elements (Mo, Co, Cu, Ni, Ti, Nb, V and W) having an effect of miniaturizing the structure can be added. Even if it is not, the structure can be miniaturized. More specifically, it is preferable that the alloying element having the effect of refining the structure satisfies the formula (2).
Mo + Co + Cu + Ni + Ti + Nb + V + W <1.5 (2)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for each element symbol in the formula (2).
It is defined as F2 = Mo + Co + Cu + Ni + Ti + Nb + V + W. When F2 is less than 1.5, high strength and excellent sour resistance can be obtained while reducing the cost of the alloy component.

[金属組織]
[焼戻しマルテンサイト:90.0面積%以上]
本発明の鋼材の金属組織は、主として焼戻しマルテンサイトからなる。より具体的には、金属組織は面積率で90.0%以上の焼戻しマルテンサイトからなる。これにより、鋼材の強度が高まる。
[Metal structure]
[Tempering martensite: 90.0 area% or more]
The metallographic structure of the steel material of the present invention mainly consists of tempered martensite. More specifically, the metallographic structure consists of tempered martensite having an area ratio of 90.0% or more. This increases the strength of the steel material.

本実施形態の金属組織は、その他の組織を10.0面積%未満含有してもよい。その他の組織とはたとえば、ベイナイト、フェライト、パーライト及び残留オーステナイトである。好ましくは、金属組織は焼戻しマルテンサイト単相からなる。 The metal structure of the present embodiment may contain other structures in an area of less than 10.0 area%. Other structures are, for example, bainite, ferrite, pearlite and retained austenite. Preferably, the metallographic structure consists of a tempered martensite single phase.

焼戻しマルテンサイトとは、マルテンサイトに焼戻し熱処理を実施して得られる金属組織である。焼戻しマルテンサイトでは、マルテンサイトに過飽和に固溶していた炭素がセメンタイトなどの炭化物として析出する。焼戻しマルテンサイトではさらに、回復によって転位密度が低下する。 Tempering martensite is a metallographic structure obtained by performing tempering heat treatment on martensite. In tempered martensite, carbon that has been supersaturated in martensite precipitates as carbides such as cementite. In tempered martensite, the recovery further reduces the dislocation density.

[焼戻しマルテンサイトの面積率の測定方法]
金属組織中の焼戻しマルテンサイトの面積率(%)は、次の方法で測定される。
[Measurement method of area ratio of tempered martensite]
The area ratio (%) of tempered martensite in the metallographic structure is measured by the following method.

鋼材を圧延方向に対して垂直に切断する。この切断面を含む金属組織観察用サンプルを採取する。切断面が観察面となるように、サンプルを樹脂に埋めて鏡面研磨する。研磨後、観察面をナイタール液でエッチングする。エッチングされた観察面の任意の3視野(視野面積=70μm×40μm)を走査電子顕微鏡(SEM、Scanning Electron Microscope(観察倍率2000倍、走査電子線の加速電圧20kV))で二次電子像を観察する。焼戻しマルテンサイトは、元のマルテンサイトの旧γ粒界、パケット境界やブロック境界、ラス境界にセメンタイト粒子が析出した組織として観察される。マルテンサイトはセメンタイトが平衡量まで析出していないことから区別される。フェライト−パーライト組織は、セメンタイトの形態がラメラー状であることによって区別される。これにより、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しマルテンサイト以外の組織の有無を確認できる。 Cut the steel material perpendicular to the rolling direction. A sample for observing the metallographic structure including this cut surface is collected. The sample is embedded in resin and mirror-polished so that the cut surface becomes the observation surface. After polishing, the observation surface is etched with a nital solution. Observe the secondary electron image with a scanning electron microscope (SEM, Scanning Electron Microscope (observation magnification 2000 times, acceleration voltage of scanning electron beam 20 kV)) in any three fields (viewing area = 70 μm × 40 μm) of the etched observation surface. To do. Tempered martensite is observed as a structure in which cementite particles are deposited at the old γ grain boundaries, packet boundaries, block boundaries, and lath boundaries of the original martensite. Martensite is distinguished by the fact that cementite is not precipitated to an equilibrium amount. The ferrite-pearlite structure is distinguished by the lamellar morphology of cementite. This makes it possible to confirm the presence or absence of tempered martensite and tissues other than tempered martensite.

各視野の焼戻しマルテンサイト及び焼戻しマルテンサイト以外の組織の面積率(%)を、JIS G0555に準拠した点算法で測定する。各視野の焼戻しマルテンサイトの面積率の平均を、焼戻しマルテンサイトの面積率(%)と定義する。各視野の焼戻しマルテンサイト以外の組織の面積率の平均を、焼戻しマルテンサイト以外の組織の面積率(%)と定義する。 The area ratio (%) of the tempered martensite and the tissue other than the tempered martensite in each visual field is measured by a point calculation method based on JIS G0555. The average area ratio of tempered martensite in each field of view is defined as the area ratio (%) of tempered martensite. The average area ratio of tissues other than tempered martensite in each visual field is defined as the area ratio (%) of tissues other than tempered martensite.

[旧オーステナイト粒径:5.0μm以下]
本実施形態の鋼材において、金属組織の焼戻しマルテンサイト組織中の旧オーステナイト粒径は5.0μm以下である。これにより、本実施形態の鋼材は、降伏強度YSが700MPa以上の高強度を得ることができる。
[Old austenite particle size: 5.0 μm or less]
In the steel material of the present embodiment, the grain size of the old austenite in the tempered martensite structure of the metal structure is 5.0 μm or less. As a result, the steel material of the present embodiment can obtain a high strength with a yield strength YS of 700 MPa or more.

旧オーステナイト粒径が5.0μm以下であればさらに、上述の理由により、優れた耐サワー特性を得ることができる。旧オーステナイト粒径の好ましい上限は、4.0μmである。 Further, when the old austenite particle size is 5.0 μm or less, excellent sour resistance can be obtained for the above-mentioned reason. The preferred upper limit of the old austenite particle size is 4.0 μm.

[旧オーステナイト粒径の測定方法]
旧オーステナイト粒径は、次の方法で求められる。オーステナイト化熱処理ままの鋼材から試験片を採取する。鋼管の場合、横断面は軸に対して垂直な面とし、肉厚中央部から試験片を採取する。試験片を鏡面研磨した後、ピクリン酸飽和水溶液を用いて旧オーステナイト粒界を現出させる。試験片において、任意の10視野で旧オーステナイト粒径(旧オーステナイト粒の平均結晶粒径)を測定する。測定は、1000倍の光学顕微鏡により観察し、JIS G0551(2005)に示される切片法により行う。各視野における旧オーステナイト粒度番号を算出する。算出した10個の旧オーステナイト粒度番号の平均(平均旧オーステナイト粒度番号)を求める。平均旧オーステナイト粒度番号に基づいて各結晶粒の平均面積を算出する。平均面積から円相当径を算出し、得られた円相当径を旧オーステナイト粒径とする。
[Measuring method of old austenite particle size]
The old austenite particle size is determined by the following method. Austenitized Specimens are collected from the heat-treated steel material. In the case of a steel pipe, the cross section shall be a plane perpendicular to the axis, and the test piece shall be collected from the center of the wall thickness. After the test piece is mirror-polished, the former austenite grain boundaries are revealed using a saturated aqueous solution of picric acid. In the test piece, the old austenite grain size (average crystal grain size of the old austenite grains) is measured in any 10 fields of view. The measurement is carried out by the section method shown in JIS G0551 (2005) by observing with a 1000x optical microscope. Calculate the old austenite particle size number in each field of view. The average of the calculated 10 old austenite particle size numbers (average old austenite particle size number) is obtained. Average The average area of each crystal grain is calculated based on the old austenite particle size number. The equivalent circle diameter is calculated from the average area, and the obtained equivalent circle diameter is used as the old austenite particle size.

以上のとおり、本実施形態による鋼材は、微細な金属組織を有する。鋼材の金属組織が微細であれば、亀裂の伸展経路が複雑化する。そのため、硫化物腐食環境下において、鋼材内部で微細な亀裂が発生した場合においても、亀裂の伸展が抑制される。そのため、鋼材の耐サワー特性が高まる。 As described above, the steel material according to the present embodiment has a fine metal structure. If the metal structure of the steel material is fine, the crack extension path is complicated. Therefore, in a sulfide corrosive environment, even when fine cracks occur inside the steel material, the expansion of the cracks is suppressed. Therefore, the sour resistance of the steel material is enhanced.

なお、亀裂の伸展の抑制作用の大きさは、亀裂先端の応力拡大係数で評価できる。亀裂先端の応力拡大係数はたとえば、NACE TM0177−96 Method Dに準拠したDCB試験により評価することができる。 The magnitude of the effect of suppressing the extension of the crack can be evaluated by the stress expansion coefficient at the tip of the crack. The stress expansion factor at the crack tip can be evaluated, for example, by a DCB test according to NACE TM0177-96 Method D.

[アスペクト比が3.0未満の結晶粒:50面積%以上]
本実施形態の鋼材において、焼戻しマルテンサイト組織は、アスペクト比が3.0未満の結晶粒(特定結晶粒)を、50面積%以上含有する。これにより、鋼材の耐サワー特性がより高まる。アスペクト比が3.0未満の結晶粒とは、結晶粒が球状であることを意味する。特定結晶粒は60面積%以上含有されるのが好ましい。
[Crystal grains with aspect ratio less than 3.0: 50 area% or more]
In the steel material of the present embodiment, the tempered martensite structure contains 50 area% or more of crystal grains (specific crystal grains) having an aspect ratio of less than 3.0. This further enhances the sour resistance of the steel material. A crystal grain having an aspect ratio of less than 3.0 means that the crystal grain is spherical. The specific crystal grains are preferably contained in an area% of 60 area% or more.

[結晶粒のアスペクト比の測定方法、及び、特定結晶粒の面積率の測定方法]
アスペクト比は、次の方法で求められる。焼戻しマルテンサイトの面積率を測定したSEM画像から、結晶方位差が15°以上の境界(大角粒界)で囲まれる結晶粒を特定する。特定した結晶粒のアスペクト比を求める。具体的には、上記のSEM画像の視野において、電子後方散乱回折(EBSD、Electron Backscattering Diffraction)法により結晶方位マップを測定する。得られたデータを用いてプログラム処理を実施する。プログラム処理により、結晶粒の平均座標(重心)、重心を通る直線、結晶粒を横切る切片の長さを求める。プログラム処理において、結晶粒の平均X座標、結晶粒の平均Y座標、重心を通る任意の傾きaの直線は、次の式により求められる。
[Measuring method of aspect ratio of crystal grains and measuring method of area ratio of specific crystal grains]
The aspect ratio is obtained by the following method. From the SEM image obtained by measuring the area ratio of tempered martensite, crystal grains surrounded by a boundary (large angle grain boundary) having a crystal orientation difference of 15 ° or more are identified. Obtain the aspect ratio of the specified crystal grains. Specifically, in the field of view of the above SEM image, the crystal orientation map is measured by an electron backscatter diffraction (EBSD, Electron Backscattering Diffraction) method. Program processing is performed using the obtained data. By program processing, the average coordinates (center of gravity) of the crystal grains, the straight line passing through the center of gravity, and the length of the intercept crossing the crystal grains are obtained. In the program processing, the average X coordinate of the crystal grains, the average Y coordinate of the crystal grains, and a straight line having an arbitrary slope a passing through the center of gravity are obtained by the following equations.

Figure 0006859835
Figure 0006859835

求めた切片の長さのうち、最大長さと最小長さとの比(=最大長さ/最小長さ)を、結晶粒のアスペクト比とする。 Of the obtained section lengths, the ratio of the maximum length to the minimum length (= maximum length / minimum length) is defined as the aspect ratio of the crystal grains.

上記の方法で得られたアスペクト比が3.0未満の結晶粒(特定結晶粒)の合計面積の、焼戻しマルテンサイトの合計面積に対する比率を、特定結晶粒の面積率とする。焼戻しマルテンサイトの面積率を求める際に観察した3視野に対して、それぞれ、特定結晶粒の面積率を求める。各視野から得られた特定結晶粒の面積率の平均を、特定結晶粒の面積率と定義する。 The ratio of the total area of crystal grains (specific crystal grains) having an aspect ratio of less than 3.0 obtained by the above method to the total area of tempered martensite is defined as the area ratio of the specific crystal grains. For each of the three visual fields observed when determining the area ratio of tempered martensite, the area ratio of specific crystal grains is calculated. The average of the area ratios of the specific crystal grains obtained from each field of view is defined as the area ratio of the specific crystal grains.

[転位密度]
上述のとおり、焼戻しマルテンサイト組織が、面積率で50%以上の特定結晶粒を含有すれば、鋼材の耐サワー特性がより高まる。特定結晶粒の転位密度は低い。そのため、鋼材の転位密度が低下する。
[Dislocation density]
As described above, if the tempered martensite structure contains specific crystal grains having an area ratio of 50% or more, the sour resistance of the steel material is further enhanced. The dislocation density of specific crystal grains is low. Therefore, the dislocation density of the steel material decreases.

転位密度が低い場合、硫化物腐食による材料の脆化が抑制できる。そのため、SSCの発生及び亀裂の伸展の両方を抑制できる。その結果、優れた耐サワー特性を得ることができる。 When the dislocation density is low, embrittlement of the material due to sulfide corrosion can be suppressed. Therefore, both the generation of SSC and the extension of cracks can be suppressed. As a result, excellent sour resistance can be obtained.

本発明の鋼材の転位密度ρは、次の式(1)を満たすことが好ましい。この場合、さらにSSCの発生及び亀裂伸展の両方を抑制できる。
YS/ρ>1.1×10-11 (1)
転位密度の単位はm-2であり、YSの単位はMPaである。YS/ρの値が大きいほど、低い転位密度で高い強度を得ていることを意味する。YS/ρのさらに好ましい下限は1.2×10-11であり、より好ましくは1.3×10-11である。
The dislocation density ρ of the steel material of the present invention preferably satisfies the following formula (1). In this case, both the generation of SSC and the extension of cracks can be further suppressed.
YS / ρ> 1.1 × 10 -11 (1)
The unit of dislocation density is m- 2 , and the unit of YS is MPa. The larger the value of YS / ρ, the higher the strength is obtained with the lower dislocation density. A more preferable lower limit of YS / ρ is 1.2 × 10 -11 , and more preferably 1.3 × 10 -11 .

上述の化学組成及び金属組織を有する素材に、後述の製造方法での焼戻し熱処理を実施することにより、式(1)を満たす転位密度ρを得ることができる。 A dislocation density ρ satisfying the formula (1) can be obtained by performing a tempering heat treatment on a material having the above-mentioned chemical composition and metal structure by the production method described later.

[転位密度ρの測定]
転位密度ρは、修正Williamson−Hall法により測定できる。具体的には、鋼材に対してX線回折を実施する。X線回折により得られた回折プロファイル上のBCC−鉄の複数の回折ピークを特定する。これらの回折ピークの半値幅から、転位密度ρを解析する。修正Williamson−Hall法の詳細は、T.Ungar、外3名、Journal of Applied Crystallography、Wiley、1999年、第32巻、第992頁〜第1002頁(非特許文献1)に記載されている。
[Measurement of dislocation density ρ]
The dislocation density ρ can be measured by the modified Williamson-Hall method. Specifically, X-ray diffraction is performed on the steel material. Multiple diffraction peaks of BCC-iron on the diffraction profile obtained by X-ray diffraction are identified. The dislocation density ρ is analyzed from the half width of these diffraction peaks. For details on the modified Williamson-Hall method, refer to T.I. Ungar, 3 outsiders, Journal of Applied Crystallography, Wiley, 1999, Vol. 32, pp. 992-1002 (Non-Patent Document 1).

[降伏強度YSの引張強度TSに対する比YS/TS(降伏比):0.95以上]
本実施形態の鋼材において、降伏比は0.95以上である。この場合、製品に必要な降伏強度YSに比べて、引張強度TSを低く抑制することができる。引張強度TSが低ければ、SSCの感受性が低下する。その結果、耐SSC性が高まる。本実施形態による鋼材の金属組織は、従前になく微細化されている。そのため、本実施形態の鋼材において、降伏比を0.95以上とすることができる。
[Ratio of yield strength YS to tensile strength TS YS / TS (yield ratio): 0.95 or more]
In the steel material of the present embodiment, the yield ratio is 0.95 or more. In this case, the tensile strength TS can be suppressed to be lower than the yield strength YS required for the product. If the tensile strength TS is low, the sensitivity of SSC decreases. As a result, SSC resistance is improved. The metal structure of the steel material according to the present embodiment has been miniaturized as before. Therefore, in the steel material of the present embodiment, the yield ratio can be set to 0.95 or more.

[降伏点伸び:2.5%以上]
本実施形態の鋼材において、降伏点伸びは2.5%以上である。この場合、鋼材中に亀裂が生じた場合に、降伏点伸びにより塑性変形できる。塑性変形できれば、亀裂先端での応力集中が緩和される。これにより、亀裂の伸展が抑制される。その結果、優れた耐サワー特性が得られる。鋼材の金属組織が微細であれば、降伏点伸びが高まる。上述の金属組織を有することにより、本実施形態の鋼材は、2.5%以上の降伏点伸びを得ることができる。降伏点伸びの好ましい下限は3.0%であり、さらに好ましくは3.5%である。
[Yield point elongation: 2.5% or more]
In the steel material of the present embodiment, the yield point elongation is 2.5% or more. In this case, when a crack occurs in the steel material, it can be plastically deformed by the yield point elongation. If plastic deformation is possible, stress concentration at the crack tip is relaxed. As a result, the extension of the crack is suppressed. As a result, excellent sour resistance can be obtained. If the metal structure of the steel material is fine, the yield point elongation increases. By having the above-mentioned metal structure, the steel material of the present embodiment can obtain a yield point elongation of 2.5% or more. The preferred lower limit of yield point elongation is 3.0%, more preferably 3.5%.

[鋼材の形状]
鋼材の形状は特に限定されない。鋼材はたとえば鋼管、鋼板である。鋼材が油井用継目無鋼管の場合、好ましい肉厚は9〜60mmである。本発明は特に、厚肉の油井用継目無鋼管としての使用に適する。より具体的には、本発明による鋼材が15mm以上、さらに、20mm以上の厚肉の油井用継目無鋼管であっても、優れた強度及び耐サワー特性を示す。
[Shape of steel]
The shape of the steel material is not particularly limited. The steel material is, for example, a steel pipe or a steel plate. When the steel material is a seamless steel pipe for oil wells, the preferable wall thickness is 9 to 60 mm. The present invention is particularly suitable for use as a seamless steel pipe for thick oil wells. More specifically, even if the steel material according to the present invention is a seamless steel pipe for oil wells having a thickness of 15 mm or more and a thickness of 20 mm or more, it exhibits excellent strength and sour resistance.

[鋼材の強度]
本実施形態の鋼材の降伏強度YSは700MPa以上である。本明細書でいう降伏強度YSは、下降伏点(MPa)を意味する。
[Strength of steel]
The yield strength YS of the steel material of the present embodiment is 700 MPa or more. The yield strength YS as used herein means a yield point (MPa).

YS×KISSC>20000 (3)
式(3)は、降伏強度YS(MPa)と破壊靭性値KISSC値(MPa√m)との関係を示す。YS×KISSCが20000(MPa2√m)を超えれば、本実施形態において必要な降伏強度YSを有しつつ、優れた耐サワー特性を有する。
YS x K ISSC > 20000 (3)
Equation (3) shows the relationship between the yield strength YS (MPa) and the fracture toughness value K ISSC value (MPa√m). When YS × K ISSC exceeds 20000 (MPa 2 √m), it has excellent sour resistance while having the yield strength YS required in this embodiment.

本実施形態の鋼材は、降伏強度YSは700MPa以上の高強度であっても、上述の化学組成及び金属組織とすることで式(3)を満たすことができる。つまり、本実施形態の鋼材は高強度と優れた耐サワー特性とを有する。 The steel material of the present embodiment can satisfy the formula (3) by having the above-mentioned chemical composition and metal structure even if the yield strength YS is as high as 700 MPa or more. That is, the steel material of the present embodiment has high strength and excellent sour resistance.

[製造方法]
上述の鋼材の製造方法の一例として、油井用継目無鋼管の製造方法を説明する。油井用継目無鋼管の製造方法は、素材を準備する工程(準備工程)と、素材を熱間加工して素管を製造する工程(熱間加工工程)と、素管に対してオーステナイト化熱処理及び焼戻し熱処理を実施して、油井用継目無鋼管とする工程(オーステナイト化熱処理工程及び焼戻し熱処理工程)とを備える。以下、各工程について詳述する。
[Production method]
As an example of the above-mentioned method for manufacturing a steel material, a method for manufacturing a seamless steel pipe for an oil well will be described. The manufacturing method of the seamless steel pipe for oil wells is the process of preparing the material (preparation process), the process of hot-working the material to manufacture the raw pipe (hot working process), and the austenite heat treatment for the raw pipe. And a step of performing a tempering heat treatment to form a seamless steel pipe for an oil well (austenizing heat treatment step and a tempering heat treatment step) is provided. Hereinafter, each step will be described in detail.

[準備工程]
上述の化学組成を有する溶鋼を製造する。溶鋼を用いて素材を製造する。具体的には、溶鋼を用いて連続鋳造法により鋳片(スラブ、ブルーム、又は、ビレット)を製造する。溶鋼を用いて造塊法によりインゴットを製造してもよい。必要に応じて、スラブ、ブルーム又はインゴットを分塊圧延して、ビレットを製造してもよい。以上の工程により素材(スラブ、ブルーム、又は、ビレット)を製造する。
[Preparation process]
A molten steel having the above-mentioned chemical composition is produced. The material is manufactured using molten steel. Specifically, slabs (slabs, blooms, or billets) are manufactured by a continuous casting method using molten steel. Ingots may be produced by the ingot method using molten steel. If desired, slabs, blooms or ingots may be block-rolled to produce billets. The material (slab, bloom, or billet) is manufactured by the above steps.

[熱間加工工程]
準備された素材を熱間加工して素管を製造する。始めに、ビレットを加熱炉で加熱する。加熱炉から抽出されたビレットに対して熱間加工を実施して、素管(継目無鋼管)を製造する。たとえば、熱間加工としてマンネスマン法を実施し、素管を製造する。この場合、穿孔機により丸ビレットを穿孔圧延する。穿孔圧延された丸ビレットをさらに、マンドレルミル、レデューサ、サイジングミル等により熱間圧延して素管にする。
[Hot working process]
The prepared material is hot-processed to manufacture a bare tube. First, the billet is heated in a heating furnace. Hot working is performed on the billets extracted from the heating furnace to manufacture raw pipes (seamless steel pipes). For example, the Mannesmann method is carried out as hot working to manufacture a bare tube. In this case, the round billet is drilled and rolled by a drilling machine. The perforated round billet is further hot-rolled with a mandrel mill, reducer, sizing mill or the like to form a raw pipe.

他の熱間加工方法により、ビレットから素管を製造してもよい。たとえば、カップリングのように短尺の厚肉油井用継目無鋼管である場合、鍛造により素管を製造してもよい。以上の工程により肉厚が9〜60mmの素管が製造される。 A raw tube may be manufactured from a billet by another hot working method. For example, in the case of a short seamless steel pipe for a thick-walled oil well such as a coupling, the raw pipe may be manufactured by forging. Through the above steps, a bare tube having a wall thickness of 9 to 60 mm is manufactured.

熱間加工時の温度は、Ar3点以上であればよい。 The temperature during hot working may be Ar 3 points or more.

熱間加工により製造された素管は、1℃/秒超の冷却速度で、400℃以下の温度域まで冷却する。冷却方法はたとえば、ミスト冷却である。これにより、次工程であるオーステナイト化熱処理を実施する前の鋼素材に、マルテンサイト、ベイナイト、加工されたマルテンサイト及び加工されたベイナイトからなる群から選択される1種又は2種以上の組織とすることができる。これらの初期組織は、旧オーステナイト粒界、パケット、ブロック、ラスといったオーステナイトの核生成サイトを多く含む。そのため、次工程のオーステナイト化熱処理において、後述のオーステナイト化熱処理条件とすることで、極めて微細な旧オーステナイト粒が得られる。 The raw tube produced by hot working is cooled to a temperature range of 400 ° C. or lower at a cooling rate of more than 1 ° C./sec. The cooling method is, for example, mist cooling. As a result, the steel material before the austenitic heat treatment, which is the next step, has one or more structures selected from the group consisting of martensite, bainite, processed martensite and processed bainite. can do. These early tissues are rich in austenite nucleation sites such as former austenite grains, packets, blocks, and laths. Therefore, in the austenitic heat treatment of the next step, extremely fine old austenite grains can be obtained by setting the austenitic heat treatment conditions described later.

さらに、上記の熱間加工後の冷却開始までの時間を短時間とするのが好ましい。短時間とはたとえば、肉厚15mmの鋼材の場合、15秒以内であり、より好ましくは10秒以内である。熱間加工後の冷却開始までの時間が短時間であれば、組織が未再結晶オーステナイトから変態したマルテンサイト又はベイナイト(それぞれ、オースフォームドマルテンサイト、オースフォームドベイナイトと称する)となる。オースフォームドマルテンサイト又はオースフォームドベイナイト組織とすれば、結晶粒がより微細になる。これにより、核生成サイトが増加し、金属組織中に細かく分散した状態となる。このような組織を鋼素材として用いれば、より微細な金属組織が得られる。 Further, it is preferable that the time until the start of cooling after the hot working is short. The short time is, for example, 15 seconds or less, more preferably 10 seconds or less in the case of a steel material having a wall thickness of 15 mm. If the time until the start of cooling after hot working is short, the structure becomes martensite or bainite transformed from unrecrystallized austenite (referred to as austenated martensite and austenite bainite, respectively). If the structure is ausformed martensite or ausformed bainite, the crystal grains become finer. As a result, the number of nucleation sites increases, and the nucleation site becomes finely dispersed in the metal structure. If such a structure is used as a steel material, a finer metal structure can be obtained.

[オーステナイト化熱処理工程]
熱間加工後の素管に対して、オーステナイト化熱処理を実施する。オーステナイト化熱処理条件により、旧オーステナイト粒径を5.0μm以下に調整する。オーステナイト化熱処理はたとえば、高周波誘導加熱炉、ガス焚き炉により行う。
[Austenitic heat treatment process]
Austenitizing heat treatment is performed on the raw tube after hot working. The austenite particle size is adjusted to 5.0 μm or less according to the austenitic heat treatment conditions. The austenitizing heat treatment is performed, for example, in a high frequency induction heating furnace or a gas burning furnace.

好ましい加熱速度は50℃/s以上である。好ましい到達温度域は、Ac3点〜Ac3点+150℃である。加熱速度が50℃/s以上であれば、初期組織中の結晶粒とセメンタイトとの粗大化が抑制される。これにより、オーステナイトの核生成サイトが確保される。その結果、組織を微細化する効果が高まり、非常に微細なオーステナイトが生成できる。 The preferred heating rate is 50 ° C./s or higher. The preferred temperature range is Ac 3 points to Ac 3 points + 150 ° C. When the heating rate is 50 ° C./s or more, coarsening of crystal grains and cementite in the initial structure is suppressed. This secures an austenite nucleation site. As a result, the effect of micronizing the structure is enhanced, and very fine austenite can be produced.

一方、加熱速度が50℃/s未満であれば、加熱の途中で結晶粒とセメンタイトとが粒成長し、粗大化する。加熱速度が50℃/s未満であればさらに、転位の回復及び再結晶が起こる。この場合、オーステナイトの核生成サイトが減少する。 On the other hand, if the heating rate is less than 50 ° C./s, crystal grains and cementite grow and coarsen during heating. If the heating rate is less than 50 ° C./s, further dislocation recovery and recrystallization occur. In this case, austenite nucleation sites are reduced.

到達温度域がAc3点未満であれば、オーステナイト単相組織が得られない。その結果、鋼材の組織において、焼戻しマルテンサイトの面積率が90.0%未満となる。到達温度域がAc3点+150℃を超えれば、オーステナイト粒が短時間で粒成長し、粗大化する。 If the ultimate temperature range is less than Ac 3 , an austenite single-phase structure cannot be obtained. As a result, the area ratio of tempered martensite is less than 90.0% in the structure of the steel material. When the reached temperature range exceeds Ac 3 points + 150 ° C., austenite grains grow and coarsen in a short time.

したがって、好ましい加熱速度は50℃/s以上であり、好ましい到達温度域は、Ac3点〜Ac3点+150℃である。加熱速度のさらに好ましい下限は80℃/sであり、さらに好ましくは100℃/sである。 Therefore, the preferable heating rate is 50 ° C./s or more, and the preferable ultimate temperature range is Ac 3 points to Ac 3 points + 150 ° C. A more preferable lower limit of the heating rate is 80 ° C./s, and even more preferably 100 ° C./s.

なお、本実施形態において、Ac3点は、50℃/sの加熱速度で加熱したときの、熱膨張測定から求められる。 In this embodiment, the Ac 3 points are obtained from the thermal expansion measurement when heated at a heating rate of 50 ° C./s.

上記の条件で加熱及び保持した後、冷却を開始する。所定の温度での保持時間は、好ましくは60秒以内である。上記の温度域での保持時間が60秒以内であれば、オーステナイト粒の粗大化を防止し、粒径が5.0μm以下の、微細なオーステナイト粒を得ることができる。上記の温度域での保持時間のさらに好ましい上限は30秒であり、さらに好ましくは、20秒である。 After heating and holding under the above conditions, cooling is started. The holding time at a predetermined temperature is preferably within 60 seconds. If the holding time in the above temperature range is 60 seconds or less, coarsening of austenite particles can be prevented, and fine austenite particles having a particle size of 5.0 μm or less can be obtained. A more preferable upper limit of the holding time in the above temperature range is 30 seconds, and even more preferably 20 seconds.

冷却工程では、750℃から400℃以下の温度までの平均冷却速度は、10℃/s以上であるのが好ましい。750℃から400℃以下の温度までの平均冷却速度が10℃/s以上であれば、鋼材の組織において、焼戻しマルテンサイトの面積率を90.0%以上とすることができる。冷却はたとえば、水スプレー、ミスト又は浸漬により実施する。 In the cooling step, the average cooling rate from 750 ° C. to 400 ° C. or lower is preferably 10 ° C./s or higher. When the average cooling rate from 750 ° C. to 400 ° C. or lower is 10 ° C./s or more, the area ratio of tempered martensite can be 90.0% or more in the structure of the steel material. Cooling is carried out, for example, by water spray, mist or immersion.

上述のオーステナイト化熱処理を実施することにより、本実施形態の鋼材は、合金元素を多量に添加しなくとも、面積率で90.0%以上の焼戻しマルテンサイトを含有し、上記焼戻しマルテンサイトの旧オーステナイト粒径が5.0μm以下である、微細な金属組織を得ることができる。 By carrying out the above-mentioned austenitic heat treatment, the steel material of the present embodiment contains tempered martensite having an area ratio of 90.0% or more without adding a large amount of alloying elements. A fine metallographic structure having an austenite particle size of 5.0 μm or less can be obtained.

さらに、上述のオーステナイト化熱処理で得られた微細なマルテンサイトに対して、次工程で後述する条件で焼戻し熱処理を実施することにより、特定結晶粒を、面積率で50%以上含有する焼戻しマルテンサイトを得ることができる。 Further, by performing tempering heat treatment on the fine martensite obtained by the above-mentioned austenitizing heat treatment under the conditions described later in the next step, tempered martensite containing 50% or more of specific crystal grains in an area ratio. Can be obtained.

[焼戻し熱処理工程]
上述のオーステナイト化熱処理を実施した後、焼戻し熱処理を実施する。焼戻し熱処理により、鋼材の降伏強度YSを700MPa以上に調整する。
[Tempering heat treatment process]
After performing the above-mentioned austenitizing heat treatment, a tempering heat treatment is performed. The yield strength YS of the steel material is adjusted to 700 MPa or more by tempering heat treatment.

焼戻し熱処理工程では、焼戻し熱処理温度は、600℃〜Ac1点であるのが好ましい。焼戻し熱処理工程中、金属組織中において、固溶していた炭素がセメンタイトとして析出する。焼戻し熱処理工程中さらに、転位の回復が起こり、特定結晶粒の面積率が増加するとともに、鋼材中の転位密度が低下する。その結果、鋼材の靭性と耐サワー特性がさらに高まる。焼戻し熱処理温度は、必要な強度が確保される限り高温で実施することが好ましい。焼戻し熱処理温度が600℃未満の場合、セメンタイトの析出や転位の回復が進みにくく、耐サワー特性が低下する場合がある。焼戻し熱処理温度がAc1点を超える場合、鋼材の組織において、焼戻しマルテンサイトの面積率が90.0%未満となる。その結果、耐サワー特性が低下する場合がある。焼戻し熱処理温度のさらに好ましい下限は650℃である。 In the tempering heat treatment step, the tempering heat treatment temperature is preferably 600 ° C. to Ac 1 point. During the tempering heat treatment process, the solid-dissolved carbon precipitates as cementite in the metal structure. During the tempering heat treatment step, dislocation recovery occurs, the area ratio of specific crystal grains increases, and the dislocation density in the steel material decreases. As a result, the toughness and sour resistance of the steel material are further enhanced. The tempering heat treatment temperature is preferably carried out at a high temperature as long as the required strength is secured. When the tempering heat treatment temperature is less than 600 ° C., the precipitation of cementite and the recovery of dislocations are difficult to proceed, and the sour resistance may be deteriorated. When the tempering heat treatment temperature exceeds Ac 1 , the area ratio of tempered martensite is less than 90.0% in the structure of the steel material. As a result, the sour resistance may deteriorate. A more preferable lower limit of the tempering heat treatment temperature is 650 ° C.

焼戻し熱処理工程では、保持時間の好ましい下限は10分以上であるのが好ましい。保持時間が10分未満の場合、旧オーステナイト粒中の結晶粒が十分に球状化しない。そのため転位密度が高まる。その結果、耐サワー特性が低下する。保持時間の好ましい上限は500分である。 In the tempering heat treatment step, the preferable lower limit of the holding time is preferably 10 minutes or more. If the holding time is less than 10 minutes, the crystal grains in the old austenite grains are not sufficiently spheroidized. Therefore, the dislocation density increases. As a result, the sour resistance is reduced. The preferred upper limit of the holding time is 500 minutes.

旧オーステナイト粒径が粗大である場合、必要な強度を得るために、転位による強化を利用せざるを得ない。高温で長時間の焼戻し熱処理を実施すれば転位密度が低下する。この場合、必要な強度が得られない。したがって、焼戻し熱処理を、比較的低温かつ短時間で行う必要がある。 If the old austenite grain size is coarse, dislocation reinforcement must be used to obtain the required strength. If tempering heat treatment is performed at a high temperature for a long time, the dislocation density decreases. In this case, the required strength cannot be obtained. Therefore, it is necessary to perform the tempering heat treatment at a relatively low temperature and in a short time.

本実施形態による鋼材は、組織を微細化して強化することにより、強度を高める。そのため、焼戻し熱処理を高温かつ長時間実施しても、強度が低下しにくい。このことから、本実施形態による鋼材は、上記の条件のような、高温かつ長時間の焼戻し熱処理を実施できる。高温かつ長時間の焼戻し熱処理により、鋼材中の転位密度を低下できる。転位密度を低下すれば、SSCによる鋼材の脆化が抑制できる。その結果、SSCの発生、及び、亀裂伸展の両方を抑制でき、優れた耐サワー特性を得られる。 The steel material according to the present embodiment has a finer structure and is strengthened to increase its strength. Therefore, even if the tempering heat treatment is performed at a high temperature for a long time, the strength is unlikely to decrease. From this, the steel material according to the present embodiment can be tempered at a high temperature for a long time as described above. Dislocation density in steel can be reduced by tempering heat treatment at high temperature for a long time. If the dislocation density is reduced, embrittlement of the steel material due to SSC can be suppressed. As a result, both the generation of SSC and the extension of cracks can be suppressed, and excellent sour resistance can be obtained.

以上の工程により、本実施形態の鋼材は、金属組織が面積率で90.0%以上の焼戻しマルテンサイトを含有し、焼戻しマルテンサイトの旧オーステナイト粒径が5.0μm以下であり、焼戻しマルテンサイトが、面積率で50%以上の、アスペクト比が3.0未満の結晶粒を含有することができる。さらに、以上の工程により、降伏比を0.95以上及び降伏点伸びを2.5%以上とすることができる。 Through the above steps, the steel material of the present embodiment contains tempered martensite having a metal structure of 90.0% or more in area ratio, the former austenite grain size of the tempered martensite is 5.0 μm or less, and the tempered martensite. However, it can contain crystal grains having an area ratio of 50% or more and an aspect ratio of less than 3.0. Further, by the above steps, the yield ratio can be set to 0.95 or more and the yield point elongation can be set to 2.5% or more.

上述の製造方法では、一例として鋼管の製造方法を説明した。しかしながら、本発明の鋼材は、鋼板や他の形状であっても、鋼板の製造方法も同様に、準備工程、熱間加工工程、オーステナイト化熱処理工程及び焼戻し熱処理工程を備える。 In the above-mentioned manufacturing method, a method for manufacturing a steel pipe has been described as an example. However, the steel material of the present invention also includes a preparation step, a hot working step, an austenitizing heat treatment step, and a tempering heat treatment step, even if the steel material has a steel plate or another shape.

表1に示す化学組成を有する、180kgの溶鋼を、高周波真空溶解炉にて製造した。表1には、各素材のAc1点及びAc3点も合わせて示す。Ac1点及びAc3点は、各鋼材を通電加熱により50℃/秒で昇温した時の熱膨張率を、差動トランス式変位計を用いて測定することにより求めた。Ac1点は、熱膨張率が温度に対する比例関係から外れる温度とした。Ac3点は熱膨張率が再び温度に対する比例関係に収束する温度とした。なお、各鋼材のF2はすべて1.5未満であった。 180 kg of molten steel having the chemical composition shown in Table 1 was produced in a high-frequency vacuum melting furnace. Table 1 also shows 1 point of Ac and 3 points of Ac of each material. Acc 1 point and Ac 3 point were obtained by measuring the coefficient of thermal expansion when each steel material was heated at 50 ° C./sec by energization heating using a differential transformer type displacement meter. Acc 1 point was the temperature at which the coefficient of thermal expansion deviates from the proportional relationship with temperature. Acc 3 points are the temperatures at which the coefficient of thermal expansion again converges in proportion to the temperature. The F2 of each steel material was less than 1.5.

Figure 0006859835
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上記溶鋼を用いて、熱間鍛造により、厚さ30mmの鋼片を製造した。製造した鋼片に対して、熱間圧延試験機を用いて熱間圧延して、板厚15mmの熱延鋼板を製造した。 Using the molten steel, a steel piece having a thickness of 30 mm was produced by hot forging. The produced steel pieces were hot-rolled using a hot-rolling tester to produce a hot-rolled steel sheet having a plate thickness of 15 mm.

熱間圧延後の各鋼の熱延鋼板に対して、次の3種の条件で冷却を実施した。得られた各熱延鋼板の金属組織は次のとおりであった。この条件を、表2にも合わせて示す。
I.熱間圧延後、20秒以上経過後に、30℃/秒又は50℃/秒の冷却速度で400℃以下へ冷却した。熱延鋼板の金属組織はマルテンサイト及び/又はベイナイト(表2中のM+B)であった。
II.熱間圧延後、10秒以内に、50℃/秒又は100℃/秒の冷却速度で400℃以下へ冷却した。熱延鋼板の金属組織はオースフォームドマルテンサイト及び/又はベイナイト(表2中のAF(M+B))であった。
III.熱間圧延後、20秒以上経過後に、1℃/秒の冷却速度で400℃以下へ冷却した。熱延鋼板の金属組織はフェライト及びパーライトの混合組織(表2中のF+P)であった。
The hot-rolled steel sheets of each steel after hot rolling were cooled under the following three conditions. The metallographic structure of each of the obtained hot-rolled steel sheets was as follows. This condition is also shown in Table 2.
I. After 20 seconds or more passed after hot rolling, the mixture was cooled to 400 ° C. or lower at a cooling rate of 30 ° C./sec or 50 ° C./sec. The metallographic structure of the hot-rolled steel sheet was martensite and / or bainite (M + B in Table 2).
II. Within 10 seconds after hot rolling, the mixture was cooled to 400 ° C. or lower at a cooling rate of 50 ° C./sec or 100 ° C./sec. The metallographic structure of the hot-rolled steel sheet was ausformed martensite and / or bainite (AF (M + B) in Table 2).
III. After 20 seconds or more passed after hot rolling, the mixture was cooled to 400 ° C. or lower at a cooling rate of 1 ° C./sec. The metal structure of the hot-rolled steel sheet was a mixed structure of ferrite and pearlite (F + P in Table 2).

Figure 0006859835
Figure 0006859835

各熱延鋼板に対して、表2に示す各条件で、オーステナイト化熱処理を実施した。具体的には、各熱延鋼板を、高周波誘導加熱炉又は電気炉を用いて、均熱温度まで再加熱した。加熱後、均熱保持した。その後、50℃/sの冷却速度で100℃以下まで、水槽に浸漬して冷却した。試験番号31の熱延鋼板では、冷却は空気中での放冷としたため、冷却速度は2℃/sであった。 Each hot-rolled steel sheet was subjected to austenitizing heat treatment under the conditions shown in Table 2. Specifically, each hot-rolled steel sheet was reheated to a soaking temperature using a high-frequency induction heating furnace or an electric furnace. After heating, the heat was kept uniform. Then, it was immersed in a water tank and cooled to 100 ° C. or lower at a cooling rate of 50 ° C./s. In the hot-rolled steel sheet of Test No. 31, the cooling rate was 2 ° C./s because the cooling was allowed to cool in the air.

オーステナイト化熱処理後、各熱延鋼板に対して、表2に示す焼戻し熱処理条件で、焼戻し熱処理を実施した。焼戻し熱処理は電気炉を用いて実施した。具体的には、電気炉で所定の温度で保持した後、炉外で放冷し、室温まで冷却した。 After the austenitizing heat treatment, each hot-rolled steel sheet was subjected to a tempering heat treatment under the tempering heat treatment conditions shown in Table 2. The tempering heat treatment was carried out using an electric furnace. Specifically, it was held at a predetermined temperature in an electric furnace, then allowed to cool outside the furnace, and cooled to room temperature.

以上の製造工程により、各熱延鋼板を製造した。 Each hot-rolled steel sheet was manufactured by the above manufacturing process.

[評価試験]
[金属組織試験]
[焼戻しマルテンサイト面積率測定]
焼戻し熱処理後、各鋼材から、厚さは板厚のまま、幅20mm、長さ20mmの試験片を採取した。各試験片の板厚1/2部において、上述の方法により、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しマルテンサイト以外の組織を特定した。さらに、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しマルテンサイト以外の組織の面積率(%)を求めた。
[Evaluation test]
[Metallic structure test]
[Measurement of tempered martensite area ratio]
After the tempering heat treatment, test pieces having a width of 20 mm and a length of 20 mm were collected from each steel material while maintaining the plate thickness. Structures other than tempered martensite and tempered martensite were identified in 1/2 part of the plate thickness of each test piece by the above method. Furthermore, the area ratio (%) of the tempered martensite and the tissues other than the tempered martensite was determined.

[旧オーステナイト粒径測定]
オーステナイト化熱処理ままの鋼材の肉厚中央部から試験片を採取し、上述の方法で旧オーステナイト粒の平均粒径を測定した。
[Old austenite particle size measurement]
A test piece was collected from the central part of the wall thickness of the steel material as it was austenitized and heat-treated, and the average particle size of the austenite grains was measured by the above method.

[結晶粒のアスペクト比の測定及び特定結晶粒面積率測定]
焼戻しマルテンサイトの面積率を測定したSEM画像から、上述の方法により、結晶粒のアスペクト比を求めた。
[Measurement of aspect ratio of crystal grains and measurement of specific grain area ratio]
From the SEM image in which the area ratio of tempered martensite was measured, the aspect ratio of the crystal grains was determined by the above method.

[転位密度の測定]
上述の方法により、転位密度を測定した。
[Measurement of dislocation density]
The dislocation density was measured by the method described above.

[降伏強度(YS)、降伏点伸び、引張強度(TS)及び降伏比試験]
上記のオーステナイト化熱処理及び焼戻し熱処理後の各鋼板の板厚中央から、JIS14A号(直径6.35mm、平行部長さ35mm)の丸棒引張試験片を2本ずつ作製した。引張試験片の軸方向は、鋼板の圧延方向と平行であった。各丸棒試験片を用いて、常温(25℃)、大気中にて引張試験を実施して、応力ひずみ曲線を測定した。これにより、降伏強度(YS)、降伏点伸び、及び、引張強度(TS)を得た。各値は、2本の引張試験結果の平均値とした。なお、本実施例では、引張試験により得られた下降伏点を、各試験番号の降伏強度(YS)と定義した。得られたYS/TSの値を、降伏比とした。
[Yield strength (YS), yield point elongation, tensile strength (TS) and yield ratio test]
Two JIS14A (diameter 6.35 mm, parallel portion length 35 mm) round bar tensile test pieces were prepared from the center of the thickness of each steel sheet after the austenitizing heat treatment and the tempering heat treatment. The axial direction of the tensile test piece was parallel to the rolling direction of the steel sheet. Using each round bar test piece, a tensile test was carried out at room temperature (25 ° C.) in the air, and a stress-strain curve was measured. As a result, yield strength (YS), yield point elongation, and tensile strength (TS) were obtained. Each value was taken as the average value of the results of the two tensile tests. In this example, the yield point obtained by the tensile test was defined as the yield strength (YS) of each test number. The obtained YS / TS value was used as the yield ratio.

得られた結果を、表3に示す。 The results obtained are shown in Table 3.

Figure 0006859835
Figure 0006859835

[耐サワー特性試験]
耐サワー特性試験として、耐SSC性試験及びDCB試験を行った。
[Sour resistance test]
As a sour resistance test, an SSC resistance test and a DCB test were performed.

[耐SSC性試験]
各鋼材から、厚さ2mm、幅10mm及び長さ75mmの平滑4点曲げ試験片を採取した。採取された4点曲げ試験片を用いて、硫化水素を含む試験液中で4点曲げ試験を実施した。具体的には、試験液として、5質量%のNaClと0.5質量%の氷酢酸(CH3COOH)とを含む水溶液(NACE−TM0177で規定されるSolution A)を準備した。分圧1atmのH2Sガスを試験液に溶解させた。試験中の4点曲げ試験片への付加応力は、歪みゲージ法で実YSの90.0%とした。試験温度は、室温(25±1℃)、試験時間は336時間とした。
[SSC resistance test]
From each steel material, smooth 4-point bending test pieces having a thickness of 2 mm, a width of 10 mm, and a length of 75 mm were collected. A 4-point bending test was performed in a test solution containing hydrogen sulfide using the collected 4-point bending test piece. Specifically, an aqueous solution (Solution A defined by NACE-TM0177) containing 5% by mass of NaCl and 0.5% by mass of glacial acetic acid (CH 3 COOH) was prepared as a test solution. The H 2 S gas partial pressure 1atm was dissolved in the test solution. The applied stress to the 4-point bending test piece during the test was 90.0% of the actual YS by the strain gauge method. The test temperature was room temperature (25 ± 1 ° C.), and the test time was 336 hours.

試験後、試験片のSSCの有無を目視で観察した。得られた結果を表4に示す。表4中の「SSC有無」欄の「SSC」は、SSCが発生したことを示し、「No SSC」はSSCが発生しなかったことを示す。 After the test, the presence or absence of SSC in the test piece was visually observed. The results obtained are shown in Table 4. “SSC” in the “Presence / absence of SSC” column in Table 4 indicates that SSC has occurred, and “No SSC” indicates that SSC has not occurred.

Figure 0006859835
Figure 0006859835

[DCB試験]
各鋼板を用いて、DCB試験を実施した。具体的には、各鋼板の厚さ中央部から、図3に示すDCB試験片を採取した。DCB試験片の長手方向が圧延方向と平行となるよう採取した。
[DCB test]
A DCB test was carried out using each steel sheet. Specifically, the DCB test piece shown in FIG. 3 was collected from the central portion of the thickness of each steel plate. The DCB test piece was sampled so that the longitudinal direction was parallel to the rolling direction.

DCB試験片の切り欠き部に2mmの疲労亀裂を施した。その後、切欠き部に弾性応力を負荷した状態で、DCB試験片を、NACE−TM0177で規定されるSolution A試験液(5質量%のNaClと0.5質量%の氷酢酸(CH3COOH)とを含む水溶液)に浸漬した。試験液には、1atmの硫化水素ガスを溶解させておいた。25℃で336時間保持した。その後、DCB試験片を取り出した。 A 2 mm fatigue crack was formed in the notch of the DCB test piece. Then, with elastic stress applied to the notch, the DCB test piece was subjected to Solution A test solution (5% by mass NaCl and 0.5% by mass glacial acetic acid (CH 3 COOH)) specified by NACE-TM0177. Soaked in an aqueous solution containing and. 1 atm of hydrogen sulfide gas was dissolved in the test solution. It was kept at 25 ° C. for 336 hours. Then, the DCB test piece was taken out.

取出した各DCB試験片において、遠方弾性応力σ(MPa)を測定した。さらに、DCB試験片において、初期疲労亀裂の先端を基点とする亀裂の伸展距離である、亀裂伸展長さa(m)を測定した。亀裂進展長さaはノギスを用いて目視で測定した。得られた遠方弾性応力σと、亀裂進展長さaとに基づいて、式(4)を用いて破壊靭性値KISSC(MPa√m)を求めた。
ISSC=σ×(πa)1/2 (4)
The distant elastic stress σ (MPa) was measured in each DCB test piece taken out. Further, in the DCB test piece, the crack extension length a (m), which is the crack extension distance starting from the tip of the initial fatigue crack, was measured. The crack growth length a was visually measured using a caliper. Based on the obtained distant elastic stress σ and the crack growth length a, the fracture toughness value K ISSC (MPa√m) was determined using the equation (4).
K ISSC = σ × (πa) 1/2 (4)

得られた破壊靭性値KISSCを表4に示す。上記定義された破壊靭性値KISSC値が、上述の式(3)を満たす場合、耐サワー特性が良好であると判断した。
YS×KISSC>20000 (3)
The obtained fracture toughness value K ISSC is shown in Table 4. When the fracture toughness value K ISSC value defined above satisfies the above formula (3), it is judged that the sour resistance characteristics are good.
YS x K ISSC > 20000 (3)

[試験結果]
試験番号1〜試験番号22の熱延鋼板の化学組成は適切であった。さらに、金属組織は面積率で90.0%以上が焼戻しマルテンサイトであった。さらに、焼戻しマルテンサイトの旧オーステナイト粒径が5.0μm以下であり、特定結晶粒の面積率が50%以上であった。さらに降伏比は0.95以上であり、降伏伸びは2.5%以上であった。その結果、試験番号1〜試験番号22の降伏強度は700MPa以上であり高い降伏強度YSを有した。さらに、YS/ρも1.1×10-11MPa・m2を超えたため、適正な転位密度を有した。さらにSSCが発生せず、YS×KISSCが20000を超え、優れた耐サワー特性を示した。
[Test results]
The chemical composition of the hot-rolled steel sheets of Test Nos. 1 to 22 was appropriate. Further, the metallographic structure was tempered martensite in an area ratio of 90.0% or more. Further, the old austenite particle size of the tempered martensite was 5.0 μm or less, and the area ratio of the specific crystal grains was 50% or more. Further, the yield ratio was 0.95 or more, and the yield elongation was 2.5% or more. As a result, the yield strengths of Test Nos. 1 to 22 were 700 MPa or more and had a high yield strength YS. Furthermore, since YS / ρ also exceeded 1.1 × 10 -11 MPa · m 2 , it had an appropriate dislocation density. Furthermore, no SSC was generated, and YS × K ISSC exceeded 20000, showing excellent sour resistance.

一方、試験番号23の熱延鋼板では、オーステナイト化熱処理工程での加熱速度が50℃/s未満であった。そのため、旧オーステナイト粒径が5.0μmを超え、特定結晶粒の面積率も50%未満であった。これにより、降伏点伸びが2.5%未満となり、降伏比が0.95未満となり、YS/ρも1.1×10-11MPa・m2以下であった。その結果、SSCが発生し、YS×KISSCが20000MPa2・m1/2未満となり、耐サワー特性が低かった。 On the other hand, in the hot-rolled steel sheet of Test No. 23, the heating rate in the austenitic heat treatment step was less than 50 ° C./s. Therefore, the particle size of the old austenite exceeded 5.0 μm, and the area ratio of the specific crystal grains was less than 50%. As a result, the yield point elongation was less than 2.5%, the yield ratio was less than 0.95, and the YS / ρ was 1.1 × 10 -11 MPa · m 2 or less. As a result, SSC was generated, YS × K ISSC was less than 20000 MPa 2 · m 1/2 , and the sour resistance was low.

試験番号24の熱延鋼板では、オーステナイト化熱処理工程での均熱温度が高すぎた。そのため、旧オーステナイト粒径が5.0μmを超え、特定結晶粒の面積率も50%未満であった。これにより、降伏点伸びが2.5%未満となり、降伏比が0.95未満となり、YS/ρも1.1×10-11MPa・m2以下であった。その結果、SSCが発生し、YS×KISSCが20000MPa2・m1/2未満となり、耐サワー特性が低かった。 In the hot-rolled steel sheet of test number 24, the soaking temperature in the austenitizing heat treatment step was too high. Therefore, the particle size of the old austenite exceeded 5.0 μm, and the area ratio of the specific crystal grains was less than 50%. As a result, the yield point elongation was less than 2.5%, the yield ratio was less than 0.95, and the YS / ρ was 1.1 × 10 -11 MPa · m 2 or less. As a result, SSC was generated, YS × K ISSC was less than 20000 MPa 2 · m 1/2 , and the sour resistance was low.

試験番号25の熱延鋼板では、オーステナイト化熱処理工程での均熱温度が低すぎた。そのため、焼戻しマルテンサイト面積率が90.0%未満となり、特定結晶粒の面積率も50%未満であった。これにより、降伏点伸びが2.5%未満となり、降伏比が0.95未満となり、YS/ρも1.1×10-11MPa・m2以下であった。その結果、SSCが発生し、YS×KISSCが20000MPa2・m1/2未満となり、耐サワー特性が低かった。 In the hot-rolled steel sheet of test number 25, the soaking temperature in the austenitizing heat treatment step was too low. Therefore, the tempered martensite area ratio was less than 90.0%, and the area ratio of the specific crystal grains was also less than 50%. As a result, the yield point elongation was less than 2.5%, the yield ratio was less than 0.95, and the YS / ρ was 1.1 × 10 -11 MPa · m 2 or less. As a result, SSC was generated, YS × K ISSC was less than 20000 MPa 2 · m 1/2 , and the sour resistance was low.

試験番号26の熱延鋼板では、オーステナイト化熱処理工程での均熱時間が60秒を超えた。そのため、旧オーステナイト粒径が5.0μmを超え、特定結晶粒の面積率も50%未満であった。これにより、降伏点伸びが2.5%未満となり、降伏比が0.95未満となり、YS/ρも1.1×10-11MPa・m2以下であった。その結果、SSCが発生し、YS×KISSCが20000MPa2・m1/2未満となり、耐サワー特性が低かった。 In the hot-rolled steel sheet of test number 26, the soaking time in the austenitizing heat treatment step exceeded 60 seconds. Therefore, the particle size of the old austenite exceeded 5.0 μm, and the area ratio of the specific crystal grains was less than 50%. As a result, the yield point elongation was less than 2.5%, the yield ratio was less than 0.95, and the YS / ρ was 1.1 × 10 -11 MPa · m 2 or less. As a result, SSC was generated, YS × K ISSC was less than 20000 MPa 2 · m 1/2 , and the sour resistance was low.

試験番号27の熱延鋼板では、熱間加工工程での冷却速度が低すぎた。そのため、旧オーステナイト粒径が5.0μmを超え、特定結晶粒の面積率も50%未満であった。これにより、降伏点伸びが2.5%未満となり、降伏比が0.95未満となり、YS/ρも1.1×10-11MPa・m2以下であった。その結果、YS×KISSCが20000MPa2・m1/2未満となり、耐サワー特性が低かった。 In the hot-rolled steel sheet of test number 27, the cooling rate in the hot working process was too low. Therefore, the particle size of the old austenite exceeded 5.0 μm, and the area ratio of the specific crystal grains was less than 50%. As a result, the yield point elongation was less than 2.5%, the yield ratio was less than 0.95, and the YS / ρ was 1.1 × 10 -11 MPa · m 2 or less. As a result, YS × K ISSC was less than 20000 MPa 2 · m 1/2 , and the sour resistance was low.

試験番号28の熱延鋼板では、焼戻し熱処理での温度が高すぎた。そのため、焼戻しマルテンサイト面積率が90.0%未満となり、特定結晶粒の面積率も50%未満であった。そのため、降伏点伸びが2.5%未満となり、降伏比が0.95未満となり、YS/ρも1.1×10-11MPa・m2以下であった。その結果、SSCが発生し、YS×KISSCが20000MPa2・m1/2未満となり、耐サワー特性が低かった。 In the hot-rolled steel sheet of test number 28, the temperature in the tempering heat treatment was too high. Therefore, the tempered martensite area ratio was less than 90.0%, and the area ratio of the specific crystal grains was also less than 50%. Therefore, the yield point elongation was less than 2.5%, the yield ratio was less than 0.95, and YS / ρ was 1.1 × 10 -11 MPa · m 2 or less. As a result, SSC was generated, YS × K ISSC was less than 20000 MPa 2 · m 1/2 , and the sour resistance was low.

試験番号29の熱延鋼板では、焼戻し熱処理での時間が短すぎた。そのため、特定結晶粒の面積率も50%未満であった。これにより、降伏点伸びが2.5%未満となり、降伏比が0.95未満となり、YS/ρも1.1×10-11MPa・m2以下であった。その結果、SSCが発生し、YS×KISSCが20000MPa2・m1/2未満となり、耐サワー特性が低かった。 In the hot-rolled steel sheet of test number 29, the time for tempering heat treatment was too short. Therefore, the area ratio of the specific crystal grains was also less than 50%. As a result, the yield point elongation was less than 2.5%, the yield ratio was less than 0.95, and the YS / ρ was 1.1 × 10 -11 MPa · m 2 or less. As a result, SSC was generated, YS × K ISSC was less than 20000 MPa 2 · m 1/2 , and the sour resistance was low.

試験番号30の熱延鋼板では、熱間加工工程での冷却速度が低すぎた。そのため、旧オーステナイト粒径が5.0μmを超え、特定結晶粒の面積率も50%未満であった。これにより、降伏点伸びが2.5%未満となり、降伏比が0.95未満となり、YS/ρも1.1×10-11MPa・m2以下であった。その結果、YS×KISSCが20000MPa2・m1/2未満となり、耐サワー特性が低かった。 In the hot-rolled steel sheet of test number 30, the cooling rate in the hot working process was too low. Therefore, the particle size of the old austenite exceeded 5.0 μm, and the area ratio of the specific crystal grains was less than 50%. As a result, the yield point elongation was less than 2.5%, the yield ratio was less than 0.95, and the YS / ρ was 1.1 × 10 -11 MPa · m 2 or less. As a result, YS × K ISSC was less than 20000 MPa 2 · m 1/2 , and the sour resistance was low.

試験番号31の熱延鋼板では、オーステナイト化熱処理工程での冷却速度が低すぎた。そのため、焼戻しマルテンサイト面積率が90.0%未満となり、旧オーステナイト粒径が5.0μmを超え、特定結晶粒の面積率も50%未満であった。そのため、降伏強度YSが700MPa未満となり、降伏点伸びが2.5%未満となり、降伏比が0.95未満となり、YS/ρも1.1×10-11MPa・m2以下であった。その結果、SSCが発生し、YS×KISSCが20000MPa2・m1/2未満となり、耐サワー特性が低かった。 In the hot-rolled steel sheet of Test No. 31, the cooling rate in the austenitic heat treatment step was too low. Therefore, the tempered martensite area ratio was less than 90.0%, the old austenite particle size exceeded 5.0 μm, and the area ratio of the specific crystal grains was also less than 50%. Therefore, the yield strength YS was less than 700 MPa, the yield point elongation was less than 2.5%, the yield ratio was less than 0.95, and the YS / ρ was 1.1 × 10 -11 MPa · m 2 or less. As a result, SSC was generated, YS × K ISSC was less than 20000 MPa 2 · m 1/2 , and the sour resistance was low.

試験番号32及び試験番号33の熱延鋼板では、熱間加工工程での冷却速度が低すぎた。そのため、旧オーステナイト粒径が5.0μmを超え、特定結晶粒の面積率も50%未満であった。そのため、降伏点伸びが2.5%未満となり、降伏比が0.95未満となり、YS/ρも1.1×10-11MPa・m2以下であった。その結果、SSCが発生し、YS×KISSCが20000MPa2・m1/2未満となり、耐サワー特性が低かった。 In the hot-rolled steel sheets of test numbers 32 and 33, the cooling rate in the hot working process was too low. Therefore, the particle size of the old austenite exceeded 5.0 μm, and the area ratio of the specific crystal grains was less than 50%. Therefore, the yield point elongation was less than 2.5%, the yield ratio was less than 0.95, and YS / ρ was 1.1 × 10 -11 MPa · m 2 or less. As a result, SSC was generated, YS × K ISSC was less than 20000 MPa 2 · m 1/2 , and the sour resistance was low.

試験番号34〜試験番号36の熱延鋼板では、オーステナイト化熱処理工程での加熱速度が低すぎた。そのため、旧オーステナイト粒径が5.0μmを超え、特定結晶粒の面積率も50%未満であった。そのため、降伏点伸びが2.5%未満となり、降伏比が0.95未満となり、YS/ρも1.1×10-11MPa・m2以下であった。その結果、SSCが発生し、YS×KISSCが20000MPa2・m1/2未満となり、耐サワー特性が低かった。 In the hot-rolled steel sheets of test numbers 34 to 36, the heating rate in the austenitizing heat treatment step was too low. Therefore, the particle size of the old austenite exceeded 5.0 μm, and the area ratio of the specific crystal grains was less than 50%. Therefore, the yield point elongation was less than 2.5%, the yield ratio was less than 0.95, and YS / ρ was 1.1 × 10 -11 MPa · m 2 or less. As a result, SSC was generated, YS × K ISSC was less than 20000 MPa 2 · m 1/2 , and the sour resistance was low.

試験番号37の熱延鋼板では、C含有量が低すぎ、さらに熱間加工工程での冷却速度が低すぎた。そのため、焼戻しマルテンサイト面積率が90.0%未満となり、旧オーステナイト粒径が5.0μmを超え、特定結晶粒の面積率も50%未満であった。そのため、降伏強度YSが700MPa未満となり、降伏点伸びが2.5%未満となり、降伏比が0.95未満となり、YS/ρも1.1×10-11MPa・m2以下であった。その結果、YS×KISSCが20000MPa2・m1/2未満となり、耐サワー特性が低かった。 In the hot-rolled steel sheet of test number 37, the C content was too low, and the cooling rate in the hot working step was too low. Therefore, the tempered martensite area ratio was less than 90.0%, the old austenite particle size exceeded 5.0 μm, and the area ratio of the specific crystal grains was also less than 50%. Therefore, the yield strength YS was less than 700 MPa, the yield point elongation was less than 2.5%, the yield ratio was less than 0.95, and the YS / ρ was 1.1 × 10 -11 MPa · m 2 or less. As a result, YS × K ISSC was less than 20000 MPa 2 · m 1/2 , and the sour resistance was low.

試験番号38の熱延鋼板では、C含有量が低すぎ、熱間加工工程での冷却速度が低すぎ、さらにオーステナイト化熱処理工程での加熱速度が低すぎた。そのため、焼戻しマルテンサイト面積率が90.0%未満となり、旧オーステナイト粒径が5.0μmを超え、特定結晶粒の面積率も50%未満であった。そのため、降伏強度YSが700MPa未満となり、降伏点伸びが2.5%未満となり、降伏比が0.95未満となり、YS/ρも1.1×10-11MPa・m2以下であった。その結果、YS×KISSCが20000MPa2・m1/2未満となり、耐サワー特性が低かった。 In the hot-rolled steel sheet of Test No. 38, the C content was too low, the cooling rate in the hot working step was too low, and the heating rate in the austenitic heat treatment step was too low. Therefore, the tempered martensite area ratio was less than 90.0%, the old austenite particle size exceeded 5.0 μm, and the area ratio of the specific crystal grains was also less than 50%. Therefore, the yield strength YS was less than 700 MPa, the yield point elongation was less than 2.5%, the yield ratio was less than 0.95, and the YS / ρ was 1.1 × 10 -11 MPa · m 2 or less. As a result, YS × K ISSC was less than 20000 MPa 2 · m 1/2 , and the sour resistance was low.

試験番号39の熱延鋼板では、Mn含有量が高すぎた。そのため、焼戻しマルテンサイト面積率が90.0%未満となり、旧オーステナイト粒径が5.0μmを超え、特定結晶粒の面積率も50%未満であった。そのため、降伏点伸びが2.5%未満となり、降伏比が0.95未満となり、YS/ρも1.1×10-11MPa・m2以下であった。その結果、SSCが発生し、YS×KISSCが20000MPa2・m1/2未満となり、耐サワー特性が低かった。 The Mn content of the hot-rolled steel sheet of Test No. 39 was too high. Therefore, the tempered martensite area ratio was less than 90.0%, the old austenite particle size exceeded 5.0 μm, and the area ratio of the specific crystal grains was also less than 50%. Therefore, the yield point elongation was less than 2.5%, the yield ratio was less than 0.95, and YS / ρ was 1.1 × 10 -11 MPa · m 2 or less. As a result, SSC was generated, YS × K ISSC was less than 20000 MPa 2 · m 1/2 , and the sour resistance was low.

試験番号40の熱延鋼板では、Mn含有量が高すぎ、さらにオーステナイト化熱処理工程での加熱速度が低すぎた。そのため、焼戻しマルテンサイト面積率が90.0%未満となり、旧オーステナイト粒径が5.0μmを超え、特定結晶粒の面積率も50%未満であった。そのため、降伏点伸びが2.5%未満となり、降伏比が0.95未満となり、YS/ρも1.1×10-11MPa・m2以下であった。その結果、SSCが発生し、YS×KISSCが20000MPa2・m1/2未満となり、耐サワー特性が低かった。 In the hot-rolled steel sheet of Test No. 40, the Mn content was too high, and the heating rate in the austenitizing heat treatment step was too low. Therefore, the tempered martensite area ratio was less than 90.0%, the old austenite particle size exceeded 5.0 μm, and the area ratio of the specific crystal grains was also less than 50%. Therefore, the yield point elongation was less than 2.5%, the yield ratio was less than 0.95, and YS / ρ was 1.1 × 10 -11 MPa · m 2 or less. As a result, SSC was generated, YS × K ISSC was less than 20000 MPa 2 · m 1/2 , and the sour resistance was low.

試験番号41の熱延鋼板では、オーステナイト化熱処理工程での加熱速度が50℃/s未満であった。そのため、旧オーステナイト粒径が5.0μmを超え、特定結晶粒の面積率も50%未満であった。これにより、降伏点伸びが2.5%未満となり、降伏比が0.95未満となり、YS/ρも1.1×10-11MPa・m2以下であった。その結果、SSCが発生し、YS×KISSCが20000MPa2・m1/2未満となり、耐サワー特性が低かった。 In the hot-rolled steel sheet of Test No. 41, the heating rate in the austenitic heat treatment step was less than 50 ° C./s. Therefore, the particle size of the old austenite exceeded 5.0 μm, and the area ratio of the specific crystal grains was less than 50%. As a result, the yield point elongation was less than 2.5%, the yield ratio was less than 0.95, and the YS / ρ was 1.1 × 10 -11 MPa · m 2 or less. As a result, SSC was generated, YS × K ISSC was less than 20000 MPa 2 · m 1/2 , and the sour resistance was low.

以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。 The embodiments of the present invention have been described above. However, the embodiments described above are merely examples for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the above-described embodiment can be appropriately modified and implemented within a range that does not deviate from the gist thereof.

本発明による鋼材は、サワー環境に利用される鋼材に広く適用可能であり、好ましくは、油井環境に利用される油井用継目無鋼材として利用可能であり、さらに好ましくは、ケーシング、チュービング、ラインパイプ等の油井用継目無鋼管として利用可能である。 The steel material according to the present invention can be widely applied to a steel material used in a sour environment, preferably can be used as a seamless steel material for an oil well used in an oil well environment, and more preferably a casing, a tubing, and a line pipe. It can be used as a seamless steel pipe for oil wells.

Claims (7)

質量%で、
C:0.10〜0.45%、
Si:1.0%以下、
Mn:0.1〜3.0%、
Cr:0.1〜3.0%、
Al:0.001〜1.0%、
P:0.05%以下、
S:0.01%以下、
N:0.01%以下、
Ni:0〜3.0%、
Cu:0〜3.0%、
Ti:0〜0.3%、
Nb:0〜0.3%、
V:0〜0.5%、
Mo:0〜2.0%、
W:0〜1.0%、
Co:0〜2.0%、
B:0〜0.01%
Ca:0〜0.01%、
Mg:0〜0.01%、及び、
希土類元素:0〜0.01%を含有し、
残部がFe及び不純物からなる化学組成を有し、
金属組織が面積率で90.0%以上の焼戻しマルテンサイトを含有し、
前記焼戻しマルテンサイトの旧オーステナイト粒径が5.0μm以下であり、
前記焼戻しマルテンサイトが、面積率で50%以上の、アスペクト比が3.0未満の結晶粒を含有し、
降伏強度YSの引張強度TSに対する比YS/TSが0.95以上であり、降伏点伸びが2.5%以上であり、
降伏強度YSが700MPa以上である、鋼材。
By mass%
C: 0.10 to 0.45%,
Si: 1.0% or less,
Mn: 0.1 to 3.0%,
Cr: 0.1 to 3.0%,
Al: 0.001 to 1.0%,
P: 0.05% or less,
S: 0.01% or less,
N: 0.01% or less,
Ni: 0-3.0%,
Cu: 0-3.0%,
Ti: 0-0.3%,
Nb: 0-0.3%,
V: 0-0.5%,
Mo: 0-2.0%,
W: 0-1.0%,
Co: 0-2.0%,
B: 0-0.01%
Ca: 0-0.01%,
Mg: 0 to 0.01% and
Rare earth element: Contains 0-0.01%,
The balance has a chemical composition consisting of Fe and impurities,
The metallographic structure contains tempered martensite with an area ratio of 90.0% or more.
The old austenite particle size of the tempered martensite is 5.0 μm or less.
The tempered martensite contains crystal grains having an area ratio of 50% or more and an aspect ratio of less than 3.0.
The ratio YS / TS relative to the tensile strength TS of the yield strength YS is not less than 0.95 state, and are yield point elongation of 2.5% or more,
The yield strength YS is Ru der more than 700MPa, steel.
請求項1に記載の鋼材であって、
前記化学組成は、
Ni:0.1〜3.0%、及び、
Cu:0.1〜3.0%からなる群から選択される1種以上を含有する、鋼材。
The steel material according to claim 1.
The chemical composition is
Ni: 0.1 to 3.0% and
Cu: A steel material containing at least one selected from the group consisting of 0.1 to 3.0%.
請求項1又は請求項2に記載の鋼材であって、
前記化学組成は、
Ti:0.01〜0.3%、
Nb:0.01〜0.3%、
V:0.01〜0.5%、
Mo:0.05〜2.0%、
W:0.05〜1.0%、及び、
Co:0.05〜2.0%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有する、鋼材。
The steel material according to claim 1 or 2.
The chemical composition is
Ti: 0.01-0.3%,
Nb: 0.01-0.3%,
V: 0.01-0.5%,
Mo: 0.05-2.0%,
W: 0.05 to 1.0% and
Co: A steel material containing one or more selected from the group consisting of 0.05 to 2.0%.
請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の鋼材であって、
前記化学組成は、
B:0.0003〜0.01%を含有する、鋼材。
The steel material according to any one of claims 1 to 3.
The chemical composition is
B: A steel material containing 0.0003 to 0.01%.
請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の鋼材であって、
前記化学組成は、
Ca:0.0001〜0.01%、
Mg:0.0001〜0.01%、及び、
希土類元素:0.0001〜0.01%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有する、鋼材。
The steel material according to any one of claims 1 to 4.
The chemical composition is
Ca: 0.0001-0.01%,
Mg: 0.0001 to 0.01% and
Rare earth element: A steel material containing one or more selected from the group consisting of 0.0001 to 0.01%.
請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の鋼材であって、
前記降伏強度YSと転位密度ρが式(1)の関係を満足する、鋼材。
YS/ρ>1.1×10−11 (1)
The steel material according to any one of claims 1 to 5.
A steel material in which the yield strength YS and the dislocation density ρ satisfy the relationship of the formula (1).
YS / ρ> 1.1 × 10-11 (1)
請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の鋼材からなる、油井用継目無鋼管。 A seamless steel pipe for oil wells made of the steel material according to any one of claims 1 to 6.
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