JP7173404B2 - マルテンサイト系ステンレス鋼材 - Google Patents
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Description
化学組成が、質量%で、
C:0.030%以下、
Si:1.00%以下、
Mn:1.00%以下、
P:0.030%以下、
S:0.0050%以下、
Ni:5.05~7.50%、
Cr:10.00~14.00%、
Mo:1.50~3.50%、
Al:0.005~0.050%、
V:0.01~0.30%、
N:0.0030~0.0100%、
Ti:0.020~0.150%、
Cu:0.01~1.00%、
Co:0.50%以下、
B:0~0.0050%、
Ca:0~0.0050%、
Mg:0~0.0050%、
希土類元素(REM):0~0.0050%、
Nb:0~0.15%、
W:0~0.20%、及び、
残部がFe及び不純物からなり、
降伏強度が758MPa以上であり、
前記マルテンサイト系ステンレス鋼材が前記継目無鋼管である場合、
前記継目無鋼管の圧延方向及び肉厚方向を含む断面において、内面から2mm深さ位置の任意の2点を2つの中心点P1と定義し、各中心点P1を中心として肉厚方向に延びる1000μmの2本の線分を2本の線分LSと定義したとき、各線分LS上において、1μmピッチの測定位置でエネルギー分散型X線分析を実施して、各測定位置のCr濃度及びMo濃度を求め、
前記マルテンサイト系ステンレス鋼材が前記丸鋼である場合、
前記丸鋼の圧延方向及び径方向を含む断面において、前記丸鋼の中心軸上の任意の2点を2つの中心点P1と定義し、各中心点P1を中心として径方向に延びる1000μmの2本の線分を2本の線分LSと定義したとき、各線分LS上において、1μmピッチの測定位置でエネルギー分散型X線分析を実施して、各測定位置のCr濃度及びMo濃度を求め、
2本の前記線分LSの全ての前記測定位置で求めた全ての前記Cr濃度の平均値を[Cr]aveと定義し、
2本の前記線分LSの全ての前記測定位置で求めた全ての前記Cr濃度の標本標準偏差をσCrと定義し、
2本の前記線分LSの全ての前記測定位置で求めた全ての前記Cr濃度のうち、[Cr]ave±3σCrの範囲内に含まれる前記Cr濃度の平均値を[Cr*]aveと定義し、
2本の前記線分LSの全ての前記測定位置で求めた全ての前記Cr濃度のうち、[Cr]ave±3σCrの範囲内に含まれる前記Cr濃度の最大値を[Cr*]maxと定義し、
2本の前記線分LSの全ての前記測定位置で求めた全ての前記Cr濃度のうち、[Cr]ave±3σCrの範囲内に含まれる前記Cr濃度の最小値を[Cr*]minと定義し、
2本の前記線分LSの全ての前記測定位置で求めた全ての前記Mo濃度の平均値を[Mo]aveと定義し、
2本の前記線分LSの全ての前記測定位置で求めた全ての前記Mo濃度の標本標準偏差をσMoと定義し、
2本の前記線分LSの全ての前記測定位置で求めた全ての前記Mo濃度のうち、[Mo]ave±3σMoの範囲内に含まれる前記Mo濃度の平均値を[Mo*]aveと定義し、
2本の前記線分LSの全ての前記測定位置で求めた全ての前記Mo濃度のうち、[Mo]ave±3σMoの範囲内に含まれる前記Mo濃度の最大値を[Mo*]maxと定義し、
2本の前記線分LSの全ての前記測定位置で求めた全ての前記Mo濃度のうち、[Mo]ave±3σMoの範囲内に含まれる前記Mo濃度の最小値を[Mo*]minと定義したとき、
式(1)で定義されるCr偏析度ΔCrと、式(2)で定義されるMo偏析度ΔMoとは、式(3)を満たす、
マルテンサイト系ステンレス鋼材。
ΔCr=([Cr*]max-[Cr*]min)/[Cr*]ave (1)
ΔMo=([Mo*]max-[Mo*]min)/[Mo*]ave (2)
ΔCr+ΔMo≦0.59 (3)
(A)2つの線分LSの全ての測定位置で求めた全てのCr濃度の平均値を[Cr]aveと定義した。
(B)2つの線分LSの全ての測定位置で求めた全てのCr濃度の標本標準偏差をσCrと定義した。
(C)いわゆる3σルールに基づいて、2つの線分LSの全ての測定位置で求めた全てのCr濃度のうち、[Cr]ave±3σCrの範囲内に含まれるCr濃度の平均値を[Cr*]aveと定義した。
(D)2つの線分LSの全ての測定位置で求めた全てのCr濃度のうち、[Cr]ave±3σCrの範囲内に含まれるCr濃度の最大値を[Cr*]maxと定義した。
(E)2つの線分LSの全ての測定位置で求めた全てのCr濃度のうち、[Cr]ave±3σCrの範囲内に含まれるCr濃度の最小値を[Cr*]minと定義した。
(F)2つの線分LSの全ての測定位置で求めた全てのMo濃度の平均値を[Mo]aveと定義した。
(G)2つの線分LSの全ての測定位置で求めた全てのMo濃度の標本標準偏差をσMoと定義した。
(H)3σルールに基づいて、2つの線分LSの全ての測定位置で求めた全てのMo濃度のうち、[Mo]ave±3σMoの範囲内に含まれるMo濃度の平均値を[Mo*]aveと定義した。
(I)2つの線分LSの全ての測定位置で求めた全てのMo濃度のうち、[Mo]ave±3σMoの範囲内に含まれるMo濃度の最大値を[Mo*]maxと定義した。
(J)2つの線分LSの全ての測定位置で求めた全てのMo濃度のうち、[Mo]ave±3σMoの範囲内に含まれるMo濃度の最小値を[Mo*]minと定義した。
ΔCr=([Cr*]max-[Cr*]min)/[Cr*]ave (1)
ΔMo=([Mo*]max-[Mo*]min)/[Mo*]ave (2)
ΔCr+ΔMo≦0.59 (3)
継目無鋼管又は丸鋼であるマルテンサイト系ステンレス鋼材であって、
化学組成が、質量%で、
C:0.030%以下、
Si:1.00%以下、
Mn:1.00%以下、
P:0.030%以下、
S:0.0050%以下、
Ni:5.05~7.50%、
Cr:10.00~14.00%、
Mo:1.50~3.50%、
Al:0.005~0.050%、
V:0.01~0.30%、
N:0.0030~0.0100%、
Ti:0.020~0.150%、
Cu:0.01~1.00%、
Co:0.50%以下、
B:0~0.0050%、
Ca:0~0.0050%、
Mg:0~0.0050%、
希土類元素(REM):0~0.0050%、
Nb:0~0.15%、
W:0~0.20%、及び、
残部がFe及び不純物からなり、
降伏強度が758MPa以上であり、
前記マルテンサイト系ステンレス鋼材が前記継目無鋼管である場合、
前記継目無鋼管の圧延方向及び肉厚方向を含む断面において、内面から2mm深さ位置の任意の2点を2つの中心点P1と定義し、各中心点P1を中心として肉厚方向に延びる1000μmの2本の線分を2本の線分LSと定義したとき、各線分LS上において、1μmピッチの測定位置でエネルギー分散型X線分析を実施して、各測定位置のCr濃度及びMo濃度を求め、
前記マルテンサイト系ステンレス鋼材が前記丸鋼である場合、
前記丸鋼の圧延方向及び径方向を含む断面において、前記丸鋼の中心軸上の任意の2点を2つの中心点P1と定義し、各中心点P1を中心として径方向に延びる1000μmの2本の線分を2本の線分LSと定義したとき、各線分LS上において、1μmピッチの測定位置でエネルギー分散型X線分析を実施して、各測定位置のCr濃度及びMo濃度を求め、
2本の前記線分LSの全ての前記測定位置で求めた全ての前記Cr濃度の平均値を[Cr]aveと定義し、
2本の前記線分LSの全ての前記測定位置で求めた全ての前記Cr濃度の標本標準偏差をσCrと定義し、
2本の前記線分LSの全ての前記測定位置で求めた全ての前記Cr濃度のうち、[Cr]ave±3σCrの範囲内に含まれる前記Cr濃度の平均値を[Cr*]aveと定義し、
2本の前記線分LSの全ての前記測定位置で求めた全ての前記Cr濃度のうち、[Cr]ave±3σCrの範囲内に含まれる前記Cr濃度の最大値を[Cr*]maxと定義し、
2本の前記線分LSの全ての前記測定位置で求めた全ての前記Cr濃度のうち、[Cr]ave±3σCrの範囲内に含まれる前記Cr濃度の最小値を[Cr*]minと定義し、
2本の前記線分LSの全ての前記測定位置で求めた全ての前記Mo濃度の平均値を[Mo]aveと定義し、
2本の前記線分LSの全ての前記測定位置で求めた全ての前記Mo濃度の標本標準偏差をσMoと定義し、
2本の前記線分LSの全ての前記測定位置で求めた全ての前記Mo濃度のうち、[Mo]ave±3σMoの範囲内に含まれる前記Mo濃度の平均値を[Mo*]aveと定義し、
2本の前記線分LSの全ての前記測定位置で求めた全ての前記Mo濃度のうち、[Mo]ave±3σMoの範囲内に含まれる前記Mo濃度の最大値を[Mo*]maxと定義し、
2本の前記線分LSの全ての前記測定位置で求めた全ての前記Mo濃度のうち、[Mo]ave±3σMoの範囲内に含まれる前記Mo濃度の最小値を[Mo*]minと定義したとき、
式(1)で定義されるCr偏析度ΔCrと、式(2)で定義されるMo偏析度ΔMoとは、式(3)を満たす、
マルテンサイト系ステンレス鋼材。
ΔCr=([Cr*]max-[Cr*]min)/[Cr*]ave (1)
ΔMo=([Mo*]max-[Mo*]min)/[Mo*]ave (2)
ΔCr+ΔMo≦0.59 (3)
[1]に記載のマルテンサイト系ステンレス鋼材であって、
前記化学組成は、
B:0.0001~0.0050%、
Ca:0.0001~0.0050%、
Mg:0.0001~0.0050%、
希土類元素(REM):0.0001~0.0050%、
Nb:0.01~0.15%、及び、
W:0.01~0.20%、からなる群から選択される1元素以上を含有する、
マルテンサイト系ステンレス鋼材。
本実施形態のマルテンサイト系ステンレス鋼材の化学組成は、次の元素を含有する。
炭素(C)は不可避に含有される。つまり、C含有量は0%超である。Cは鋼材の焼入れ性を高めて、鋼材の強度を高める。しかしながら、C含有量が0.030%を超えれば、CはCrと結合してCr炭化物を生成しやすくなる。この場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の耐SSC性が低下しやすくなる。
したがって、C含有量は0.030%以下である。C含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.003%であり、さらに好ましくは0.005%である。C含有量の好ましい上限は0.025%であり、さらに好ましくは0.020%であり、さらに好ましくは0.015%である。
シリコン(Si)は不可避に含有される。つまり、Si含有量は0%超である。Siは鋼を脱酸する。しかしながら、Si含有量が1.00%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性が低下する。
したがって、Si含有量は1.00%以下である。Si含有量の好ましい下限は0.05%であり、さらに好ましくは0.10%であり、さらに好ましくは0.15%である。Si含有量の好ましい上限は0.70%であり、さらに好ましくは0.50%であり、さらに好ましくは0.45%であり、さらに好ましくは0.40%である。
マンガン(Mn)は不可避に含有される。つまり、Mn含有量は0%超である。Mnは鋼材の焼入れ性を高めて、鋼材の強度を高める。しかしながら、Mn含有量が1.00%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、Mnは粗大な介在物を形成して、鋼材の靭性を低下させる。
したがって、Mn含有量は1.00%以下である。Mn含有量の好ましい下限は0.10%であり、さらに好ましくは0.20%であり、さらに好ましくは0.30%である。Mn含有量の好ましい上限は0.80%であり、さらに好ましくは0.60%であり、さらに好ましくは0.50%である。
燐(P)は不可避に含有される不純物である。つまり、P含有量は0%超である。P含有量が0.030%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、Pが結晶粒界に偏析して、鋼材の靭性を顕著に低下させる。
したがって、P含有量は0.030%以下である。P含有量の好ましい上限は0.025%であり、さらに好ましくは0.020%である。P含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、P含有量の過剰な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、P含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.002%であり、さらに好ましくは0.005%である。
硫黄(S)は不可避に含有される不純物である。つまり、S含有量は0%超である。S含有量が0.0050%を超えれば、Sが結晶粒界に過剰に偏析したり、介在物であるMnSが過剰に多く生成したりする。この場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の靭性及び熱間加工性が顕著に低下する。
したがって、S含有量は0.0050%以下である。S含有量の好ましい上限は0.0030%であり、さらに好ましくは0.0020%である。S含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、S含有量の過剰な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、S含有量の好ましい下限は0.0001%であり、さらに好ましくは0.0002%であり、さらに好ましくは0.0004%である。
ニッケル(Ni)はサワー環境において、不働態皮膜上に硫化物を生成する。Ni硫化物は、塩化物イオン(Cl-)や硫化水素イオン(HS-)が不働態皮膜に接触するのを抑制する。そのため、不働態皮膜が塩化物イオンや硫化水素イオンにより破壊されにくくなる。その結果、Niはサワー環境での鋼材の耐SSC性を高める。Niはさらに、オーステナイト形成元素である。そのため、Niは、焼入れ後の鋼材のミクロ組織をマルテンサイト化する。Ni含有量が5.05%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、Ni含有量が7.50%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材中の水素拡散係数が過剰に低減する。この場合、特に、降伏強度が125ksi級以上(862MPa以上)の鋼材において、耐SSC性がかえって低下する。
したがって、Ni含有量は5.05~7.50%である。
降伏強度が110ksi級(758MPa~862MPa未満)である場合、Ni含有量の好ましい範囲は5.05~6.50%未満である。降伏強度が110ksi級である場合のNi含有量のさらに好ましい下限は5.10%であり、さらに好ましくは5.20%であり、さらに好ましくは5.30%である。降伏強度が110ksi級である場合のNi含有量のさらに好ましい上限は6.40%であり、さらに好ましくは6.30%であり、さらに好ましくは6.20%であり、さらに好ましくは6.10%である。
降伏強度が125ksi以上(862MPa以上)である場合、Ni含有量の好ましい範囲は6.50~7.50%である。降伏強度が125ksi以上である場合のNi含有量のさらに好ましい下限は6.60%であり、さらに好ましくは6.70%であり、さらに好ましくは6.75%である。降伏強度が125ksi以上である場合のNi含有量のさらに好ましい上限は7.45%であり、さらに好ましくは7.40%であり、さらに好ましくは7.35%であり、さらに好ましくは7.30%である。
クロム(Cr)はサワー環境において、鋼材の表面に不働態皮膜を生成して鋼材の耐SSC性を高める。Cr含有量が10.00%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Cr含有量が14.00%を超えれば、Cr炭化物、Crを含有する金属間化合物、及び、Cr酸化物が過剰に生成する。この場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の耐SSC性が低下する。
したがって、Cr含有量は10.00~14.00%である。Cr含有量の好ましい下限は10.50%であり、さらに好ましくは11.00%であり、さらに好ましくは11.40%であり、さらに好ましくは11.70%である。Cr含有量の好ましい上限は13.70%であり、さらに好ましくは13.50%であり、さらに好ましくは13.40%であり、さらに好ましくは13.10%であり、さらに好ましくは12.90%である。
モリブデン(Mo)はサワー環境において、不働態皮膜上に硫化物を生成する。Mo硫化物は、塩化物イオン(Cl-)や硫化水素イオン(HS-)が不働態皮膜に接触するのを抑制する。そのため、不働態皮膜が塩化物イオンや硫化水素イオンにより破壊されにくくなる。その結果、Moはサワー環境での鋼材の耐SSC性を高める。Mo含有量が1.50%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、この効果が十分に得られない。一方、Mo含有量が3.50%を超えれば、オーステナイトが安定化しにくくなる。その結果、マルテンサイトを主体とするミクロ組織が安定的に得られにくくなる。
したがって、Mo含有量は1.50~3.50%である。
降伏強度が110ksi級(758MPa~862MPa未満)である場合、Mo含有量の好ましい範囲は1.50~2.50%未満である。降伏強度が110ksi級である場合のMo含有量のさらに好ましい下限は1.53%であり、さらに好ましくは1.60%であり、さらに好ましくは1.70%であり、さらに好ましくは1.80%である。降伏強度が110ksi級である場合のMo含有量のさらに好ましい上限は2.45%であり、さらに好ましくは2.40%であり、さらに好ましくは2.30%であり、さらに好ましくは2.20%である。
降伏強度が125ksi以上(862MPa以上)である場合、Mo含有量の好ましい範囲は2.50~3.50%である。降伏強度が125ksi以上である場合のMo含有量のさらに好ましい下限は2.55%であり、さらに好ましくは2.60%であり、さらに好ましくは2.65%であり、さらに好ましくは2.70%である。降伏強度が125ksi以上である場合のMo含有量のさらに好ましい上限は3.40%であり、さらに好ましくは3.35%であり、さらに好ましくは3.30%である。
アルミニウム(Al)は鋼を脱酸する。Al含有量が0.005%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Al含有量が0.050%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大なAl酸化物が生成する。この場合、鋼材の靭性が低下する。
したがって、Al含有量は0.005~0.050%である。Al含有量の好ましい下限は0.007%であり、さらに好ましくは0.010%であり、さらに好ましくは0.015%である。Al含有量の好ましい上限は0.047%であり、さらに好ましくは0.043%であり、さらに好ましくは0.040%である。本明細書におけるAl含有量は、sol.Al(酸可溶Al)の含有量を意味する。
バナジウム(V)は鋼材中で炭化物、窒化物、及び炭窒化物等のV析出物を形成する。V析出物は、鋼材の強度を高める。V含有量が0.01%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、V含有量が0.30%を超えれば、V析出物が過剰に生成して鋼材の強度が過剰に高くなる。この場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の耐SSC性が低下する。
したがって、V含有量は0.01~0.30%である。V含有量の好ましい下限は0.02%であり、さらに好ましくは0.03%であり、さらに好ましくは0.04%である。V含有量の好ましい上限は0.25%であり、さらに好ましくは0.20%であり、さらに好ましくは0.15%であり、さらに好ましくは0.10%であり、さらに好ましくは0.08%であり、さらに好ましくは0.06%である。
窒素(N)は鋼材の耐孔食性を高め、鋼材の耐SSC性を高める。N含有量が0.0030%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、N含有量が0.0100%を超えれば、粗大なTiNが生成する。この場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の耐SSC性が低下する。
したがって、N含有量は0.0030~0.0100%である。N含有量の好ましい下限は0.0033%であり、さらに好ましくは0.0035%であり、さらに好ましくは0.0038%である。N含有量の好ましい上限は0.0090%であり、さらに好ましくは0.0080%であり、さらに好ましくは0.0075%であり、さらに好ましくは0.0070%である。
チタン(Ti)は、C又はNと結合して、炭化物又は窒化物であるTi析出物を形成する。Ti析出物は、ピンニング効果により結晶粒の粗大化を抑制する。その結果、鋼材の強度が高まる。さらに、Ti析出物の生成により、V析出物の過剰な生成による強度の過剰な上昇を抑制する。その結果、鋼材の耐SSC性が高まる。ここで、V析出物とは、炭化物、窒化物、及び炭窒化物等である。Ti含有量が0.020%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Ti含有量が0.150%を超えれば、上記効果が飽和する。Ti含有量が0.150%を超えればさらに、Ti炭化物又はTi窒化物が過剰に生成して、鋼材の靭性が低下する。
したがって、Ti含有量は0.020~0.150%である。Ti含有量の好ましい下限は0.030%であり、さらに好ましくは0.040%であり、さらに好ましくは0.050%である。Ti含有量の好ましい上限は0.140%であり、さらに好ましくは0.130%である。
銅(Cu)はNiと同様にオーステナイト形成元素であり、焼入れ後の組織をマルテンサイト化する。Cu含有量が0.01%未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、Cu含有量が1.00%を超えれば、上記効果が飽和し、製造コストが高くなる。
したがって、Cu含有量は0.01~1.00%である。Cu含有量の好ましい下限は0.10%であり、さらに好ましくは0.15%であり、さらに好ましくは0.20%である。Cu含有量の好ましい上限は0.90%であり、さらに好ましくは0.85%であり、さらに好ましくは0.80%である。
コバルト(Co)は不可避に含有される。つまり、Co含有量は0%超である。Coは、サワー環境において、不働態皮膜上に硫化物を生成する。Co硫化物は、塩化物イオン(Cl-)や硫化水素イオン(HS-)が不働態皮膜に接触するのを抑制する。そのため、不働態皮膜が塩化物イオンや硫化水素イオンにより破壊されにくくなる。その結果、Coは、鋼材の耐SSC性を高める。Coはさらに、残留オーステナイトの生成を抑制し、鋼材の強度のばらつきを抑制する。しかしながら、Co含有量が0.50%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の靱性が低下する。
したがって、Co含有量は0.50%以下である。Co含有量の好ましい下限は0.01%であり、さらに好ましくは0.05%であり、さらに好ましくは0.10%であり、さらに好ましくは0.15%である。Co含有量の好ましい上限は0.45%であり、さらに好ましくは0.40%であり、さらに好ましくは0.35%であり、さらに好ましくは0.30%である。
本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、次の群から選択される1元素以上の任意元素を含有してもよい。
B:0~0.0050%
Ca:0~0.0050%
Mg:0~0.0050%
希土類元素(REM):0~0.0050%
Nb:0~0.15%
W:0~0.20%
以下、これらの任意元素について説明する。
本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、B、Ca、Mg及び希土類元素(REM)からなる群から選択される1元素以上を含有してもよい。これらの元素は任意元素であり、いずれも、鋼材の熱間加工性を高める。
ボロン(B)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、B含有量は0%であってもよい。含有される場合、Bはオーステナイト粒界に偏析して粒界を強化する。その結果、鋼材の熱間加工性が高まる。Bが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、B含有量が0.0050%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、Cr炭硼化物が生成する。この場合、鋼材の靭性が低下する。
したがって、B含有量は0~0.0050%である。B含有量の好ましい下限は0.0001%であり、さらに好ましくは0.0002%である。B含有量の好ましい上限は0.0040%であり、さらに好ましくは0.0030%であり、さらに好ましくは0.0020%であり、さらに好ましくは0.0010%であり、さらに好ましくは0.0008%であり、さらに好ましくは0.0007%である。
カルシウム(Ca)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ca含有量は0%であってもよい。含有される場合、Caは介在物を球状化及び/又は微細化して、鋼材の熱間加工性を高める。Caが少しでも含有されれば、この効果がある程度得られる。しかしながら、Ca含有量が0.0050%を超えれば、粗大な酸化物が生成する。この場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の靱性が低下する。
したがって、Ca含有量は0~0.0050%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0.0005%であり、さらに好ましくは0.0010%であり、さらに好ましくは0.0015%である。Ca含有量の好ましい上限は0.0045%であり、さらに好ましくは0.0040%であり、さらに好ましくは0.0035%である。
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。つまり、Mg含有量は0%であってもよい。含有される場合、MgはCaと同様に、介在物を球状化及び/又は微細化して、鋼材の熱間加工性を高める。Mgが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Mg含有量が0.0050%を超えれば、粗大な酸化物が生成する。この場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の靱性が低下する。
したがって、Mg含有量は0~0.0050%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0.0002%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0.0040%であり、さらに好ましくは0.0030%であり、さらに好ましくは0.0020%であり、さらに好ましくは0.0010%である。
希土類元素(REM)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、REM含有量は0%であってもよい。含有される場合、REMはCaと同様に、介在物を球状化及び/又は微細化して、鋼材の熱間加工性を高める。REMが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、REM含有量が0.0050%を超えれば、粗大な酸化物が生成する。この場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の靱性が低下する。
したがって、REM含有量は0~0.0050%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%であり、さらに好ましくは0.0005%である。REM含有量の好ましい上限は0.0040%であり、さらに好ましくは0.0030%であり、さらに好ましくは0.0020%であり、さらに好ましくは0.0015%である。
本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、Nb、及び、Wからなる群から選択される1元素以上を含有してもよい。これらの元素は任意元素であり、いずれも、鋼材の耐SSC性を高める。
ニオブ(Nb)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Nb含有量は0%であってもよい。含有される場合、Nbは、微細な炭化物、窒化物、又は炭窒化物であるNb析出物を形成する。Nb析出物はピンニング効果により、鋼材のサブ組織を微細化する。その結果、鋼材の耐SSC性が高まる。Nbが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Nb含有量が0.15%を超えれば、Nb析出物が過剰に生成する。この場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の耐SSC性が低下する。
したがって、Nb含有量は0~0.15%である。Nb含有量の好ましい下限は0.01%であり、さらに好ましくは0.02%であり、さらに好ましくは0.05%である。Nb含有量の好ましい上限は0.14%であり、さらに好ましくは0.13%であり、さらに好ましくは0.10%である。
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。つまり、W含有量は0%であってもよい。含有される場合、Wはサワー環境において不働態皮膜を安定化する。そのため、不働態皮膜が塩化物イオンや硫化水素イオンにより破壊されにくくなる。その結果、鋼材の耐SSC性が高まる。Wが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、W含有量が0.20%を超えれば、WはCと結合して、粗大なW炭化物が生成する。この場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の靱性が低下する。
したがって、W含有量は0~0.20%である。W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%であり、さらに好ましくは0.05%である。W含有量の好ましい上限は0.14%であり、さらに好ましくは0.13%である。
本実施形態のマルテンサイト系ステンレス鋼材ではさらに、式(1)で定義されるCr偏析度ΔCrと、式(2)で定義されるMo偏析度ΔMoとが、式(3)を満たす。
ΔCr=([Cr*]max-[Cr*]min)/[Cr*]ave (1)
ΔMo=([Mo*]max-[Mo*]min)/[Mo*]ave (2)
ΔCr+ΔMo≦0.59 (3)
ここで、式(1)に定義されたCr偏析度ΔCrと、式(2)に定義されたMo偏析度ΔMoとは、次の方法により求める。
図3を参照して、マルテンサイト系ステンレス鋼材が継目無鋼管である場合、継目無鋼管の圧延方向L及び肉厚方向Tを含む断面において、内面ISから2mm深さ位置での任意の2点を2つの中心点P1と定義する。図4を参照して、各中心点P1を中心として、肉厚方向Tに延びる1000μmの2本の線分を2本の線分LSと定義する。各線分LS上において、1μmピッチの測定位置で、エネルギー分散型X線分析(EDS)を用いた点分析を実施して、各測定位置でのCr濃度(質量%)及びMo濃度(質量%)を求める。点分析において、加速電圧は20kVとする。
(A)2つの線分LSの全ての測定位置で求めた全てのCr濃度の平均値を[Cr]aveと定義する。
(B)2つの線分LSの全ての測定位置で求めた全てのCr濃度の標本標準偏差をσCrと定義する。
(C)いわゆる3σルールに基づいて、2つの線分LSの全ての測定位置で求めた全てのCr濃度のうち、[Cr]ave±3σCrの範囲内に含まれるCr濃度の平均値を[Cr*]aveと定義する。
(D)2つの線分LSの全ての測定位置で求めた全てのCr濃度のうち、[Cr]ave±3σCrの範囲内に含まれるCr濃度の最大値を[Cr*]maxと定義する。
(E)2つの線分LSの全ての測定位置で求めた全てのCr濃度のうち、[Cr]ave±3σCrの範囲内に含まれるCr濃度の最小値を[Cr*]minと定義する。
(F)2つの線分LSの全ての測定位置で求めた全てのMo濃度の平均値を[Mo]aveと定義する。
(G)2つの線分LSの全ての測定位置で求めた全てのMo濃度の標本標準偏差をσMoと定義する。
(H)3σルールに基づいて、2つの線分LSの全ての測定位置で求めた全てのMo濃度のうち、[Mo]ave±3σMoの範囲内に含まれるMo濃度の平均値を[Mo*]aveと定義する。
(I)2つの線分LSの全ての測定位置で求めた全てのMo濃度のうち、[Mo]ave±3σMoの範囲内に含まれるMo濃度の最大値を[Mo*]maxと定義する。
(J)2つの線分LSの全ての測定位置で求めた全てのMo濃度のうち、[Mo]ave±3σMoの範囲内に含まれるMo濃度の最小値を[Mo*]minと定義する。
ΔCr=([Cr*]max-[Cr*]min)/[Cr*]ave (1)
ΔMo=([Mo*]max-[Mo*]min)/[Mo*]ave (2)
ΔCr+ΔMo≦0.59 (3)
本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材のミクロ組織は、マルテンサイトを主体とする。本明細書において、マルテンサイトとは、フレッシュマルテンサイトだけでなく、焼戻しマルテンサイトも含む。また、本明細書において、マルテンサイトが主体とは、ミクロ組織において、マルテンサイトの体積率が80.0%以上であることを意味する。
本実施形態のマルテンサイト系ステンレス鋼材のミクロ組織におけるマルテンサイトの体積率(%)は、以下に示す方法で求めた残留オーステナイトの体積率(%)を、100.0%から差し引いて求める。
Vγ=100/{1+(Iα×Rγ)/(Iγ×Rα)} (I)
ここで、Iαはα相の積分強度である。Rαはα相の結晶学的理論計算値である。Iγはγ相の積分強度である。Rγはγ相の結晶学的理論計算値である。なお、本明細書において、α相の(200)面でのRαを15.9、α相の(211)面でのRαを29.2、γ相の(200)面でのRγを35.5、γ相の(220)面でのRγを20.8、γ相の(311)面でのRγを21.8とする。なお、残留オーステナイトの体積率は、得られた数値の小数第二位を四捨五入する。
マルテンサイトの体積率=100.0-残留オーステナイトの体積率(%)
本実施形態のマルテンサイト系ステンレス鋼材の降伏強度は、110ksi以上、つまり、758MPa以上である。
本実施形態による鋼材の耐SSC性は、NACE TM0177-2005 Method Aに準拠した耐SSC性評価試験により評価できる。
本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材は、継目無鋼管、又は、丸鋼(中実材)である。マルテンサイト系ステンレス鋼材が継目無鋼管である場合、マルテンサイト系ステンレス鋼材は、油井管用鋼管である。油井管用鋼管は、油井管用途の鋼管を意味する。油井管はたとえば、油井又はガス井の掘削、原油又は天然ガスの採取等に用いられるケーシング、チュービング、ドリルパイプ等である。
本実施形態のマルテンサイト系ステンレス鋼材の製造方法の一例を説明する。なお、以下に説明する製造方法は一例であって、本実施形態のマルテンサイト系ステンレス鋼材の製造方法はこれに限定されない。つまり、上述の構成を有する本実施形態のマルテンサイト系ステンレス鋼材が製造できれば、以下に説明する製造方法に限定されない。ただし、以下に説明する製造方法は、本実施形態のマルテンサイト系ステンレス鋼材を製造する好適な製造方法である。
(1)素材準備工程
(2)分塊圧延工程
(3)鋼材製造工程
(4)熱処理工程
以下、各工程について詳述する。
素材準備工程では、化学組成中の各元素含有量が本実施形態の範囲内である溶鋼を周知の製鋼方法により製造する。製造された溶鋼を用いて、連続鋳造法により鋳片を製造する。ここで、鋳片とは、ブルーム、又はビレットである。鋳片に代えて、上記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。以上の製造工程により、素材(ブルーム又はインゴット)を製造する。
分塊圧延工程では、分塊圧延機を用いて素材(ブルーム又はインゴット)を熱間圧延して、ビレットを製造する。分塊圧延工程は、次の工程を含む。
(21)素材加熱工程
(22)熱間加工工程
以下、各工程について説明する。
素材加熱工程では、素材を分塊加熱炉で加熱する。分塊加熱炉の炉内温度、及び、分塊加熱炉での素材の均熱時間は次のとおりである。
分塊加熱炉の炉内温度:1100~1300℃
分塊加熱炉での均熱時間:200~400分
ここで、均熱時間とは、加熱炉の炉内温度が所定の温度に達してからの炉内滞在時間である。
熱間加工工程では、素材加熱工程で加熱された素材を、熱間圧延して、ビレットを製造する。具体的には、加熱された素材を、分塊圧延機を用いて熱間圧延してビレットを製造する。分解圧延機による熱間圧延後、必要に応じて、分塊圧延機の下流に配置された連続圧延機を用いて、素材をさらに熱間圧延して、ビレットを製造してもよい。分塊圧延工程での総減面率は特に限定されないが、例えば、20~70%である。熱間加工工程で製造されたビレットは、鋼材製造工程の前に常温まで冷却する。
鋼材製造工程では、分塊圧延工程で製造されたビレットを熱間加工して、鋼材を製造する。鋼材製造工程は、次の工程を含む。
(31)鋼材加熱工程
(32)熱間加工工程
以下、各工程について説明する。
鋼材加熱工程では、分塊圧延工程で製造されたビレットを連続式の加熱炉に装入して加熱する。加熱炉は、ロータリーハース型の加熱炉であってもよいし、ウォーキングビーム型の加熱炉であってもよい。以降の説明では、連続式加熱炉の一例として、ロータリーハース型の加熱炉を用いて説明する。
予熱帯Z1での炉内温度、滞在時間は次のとおりである。
炉内温度:1000~1250℃であって、加熱帯Z2及び均熱帯Z3での炉内温度Tよりも低い温度
滞在時間:60分以上
予熱帯Z1では、炉内温度を、1000~1250℃未満であって、加熱帯Z2及び均熱帯Z3での炉内温度T(℃)よりも低い温度とする。さらに、予熱帯Z1でのビレットの滞在時間を60分以上とする。予熱帯Z1は主として、常温のビレットの温度を高める役割を担う。好ましくは、予熱帯Z1での滞在時間を80分以上とし、さらに好ましくは100分以上とする。
加熱帯Z2及び均熱帯Z3の条件は次のとおりである。
炉内温度T:1200~1250℃であって、予熱帯Z1の炉内温度よりも高い温度
総滞在時間t:式(A)を満たす。
以下、これらの条件について説明する。
加熱帯Z2及び均熱帯Z3では、加熱帯Z2及び均熱帯Z3での炉内温度Tを、1200~1250℃であって、予熱帯Z1での炉内温度よりも高い温度とする。加熱帯Z2及び均熱帯Z3での炉内温度Tが1200℃未満であれば、偏析領域内でCr濃度分布及びMo濃度分布が均一にならず、ばらつきが生じる。その結果、製造されたマルテンサイト系ステンレス鋼材において、Cr偏析度ΔCr及びMo偏析度ΔMoが式(3)を満たさない。一方、加熱帯Z2及び均熱帯Z3での炉内温度Tが1250℃を超えれば、上述の化学組成の鋼材内において、δフェライトが生成する。δフェライトは鋼材の熱間加工性を低下する。したがって、加熱帯Z2及び均熱帯Z3での炉内温度Tを1200~1250℃とする。
加熱帯Z2及び均熱帯Z3での総滞在時間をt(分)と定義する。総滞在時間tは、分塊圧延工程で製造されたビレットが加熱帯Z2に進入してから、抽出口12から外部に排出されるまでの時間(分)を意味する。加熱帯Z2及び均熱帯Z3での炉内温度T及び総滞在時間tは、次の式(A)を満たすようにする。
3050≦(t/60)0.5×(T+273) (A)
ここで、式(A)中の「t」には、加熱帯Z2及び均熱帯Z3でのビレットの総滞在時間t(分)が代入される。「T」には、加熱帯Z2及び均熱帯Z3区間での炉内温度T(℃)が代入される。なお、加熱帯Z2及び均熱帯Z3での炉内温度T(℃)は、測温計で得られた加熱帯Z2の炉内温度(℃)と、測温計で得られた均熱帯Z3の炉内温度(℃)との算術平均値とする。
熱間加工工程では、加熱工程により上記条件で加熱されたビレットを熱間加工する。最終製品が継目無鋼管である場合、加熱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-マンドレル方式による熱間圧延を実施し、素管を製造する。この場合、穿孔機によりビレットを穿孔圧延する。穿孔圧延する場合、穿孔比は特に限定されないが、たとえば、1.0~4.0である。穿孔圧延後のビレットに対して、マンドレルミルを用いた延伸圧延を実施する。さらに、必要に応じて、延伸圧延後のビレットに対して、レデューサ又はサイジングミルを用いた定径圧延を実施する。以上の工程により、素管を製造する。熱間加工工程での累積の減面率は特に限定されないが、たとえば、20~70%である。
熱処理工程は、次の工程を含む。
(41)焼入れ工程
(42)焼戻し工程
以下、各工程について説明する。
熱処理工程では、まず、熱間加工工程で製造された鋼材(素管、丸鋼)に対して、焼入れを実施する(焼入れ工程)。焼入れは周知の方法で実施する。具体的には、熱間加工工程後の鋼材を熱処理炉に装入し、焼入れ温度で保持する。焼入れ温度はAC3変態点以上であり、たとえば、900~1000℃である。鋼材を焼入れ温度で保持した後、急冷(焼入れ)する。焼入れ温度での保持時間は特に限定されないが、たとえば、10~60分である。焼入れ方法はたとえば、水冷又は油冷である。焼入れ方法は特に制限されない。たとえば、水槽又は油槽に浸漬して素管を急冷してもよいし、シャワー冷却又はミスト冷却により、鋼管の外面及び/又は内面に対して冷却水を注いだり、噴射したりして、素管を急冷してもよい。
焼入れ後の鋼材に対してさらに、焼戻し工程を実施する。焼戻し工程では、鋼材の降伏強度を調整する。本実施形態のマルテンサイト系ステンレス鋼材では、焼戻し温度を500℃~AC1変態点とする。
[素材準備工程]
表1に示す化学組成を有する溶鋼を製造した。
続いて、分塊圧延工程において、ブルームを熱間圧延して、直径が310mmの円柱状のビレット(丸ビレット)を製造した。具体的には、始めに、ブルームを分塊加熱炉で加熱した。各試験番号の分塊加熱炉の炉内温度(℃)及び分塊加熱炉での均熱時間(分)は表2に示すとおりであった。
各試験番号の丸ビレットに対して、鋼材加熱工程を実施した。具体的には、各試験番号の丸ビレットを、ロータリーハース型の加熱炉に装入した。加熱炉での予熱帯の炉内温度(℃)、予熱帯の滞在時間(分)、加熱帯及び均熱帯の炉内温度T(℃)、加熱帯及び均熱帯での総滞在時間t(分)は、表2に示すとおりであった。また、FA=(t/60)0.5×(T+273)は表2に示すとおりであった。なお、加熱帯及び均熱帯での炉内温度T(℃)は、測温計で得られた加熱帯Z2の炉内温度(℃)と、測温計で得られた均熱帯Z3の炉内温度(℃)との算術平均値とした。
製造された素管に対して、熱処理工程(焼入れ工程及び焼戻し工程)を実施した。焼入れ工程では、焼入れ温度を910℃とし、焼入れ温度での保持時間を15分とした。焼戻し工程では、焼戻し温度(℃)を表2に示すとおりとし、焼戻し温度での保持時間(分)を表2に示すとおりとした。熱処理工程により、降伏強度を110ksi級(758~862MPa未満)に調整した。以上の製造工程により、マルテンサイト系ステンレス鋼材(継目無鋼管)を製造した。
各試験番号の継目無鋼管に対して、次の評価試験を実施した。
(1)ミクロ組織観察試験
(2)Cr濃度及びMo濃度測定試験
(3)引張試験
(4)耐SSC性評価試験
各試験番号の継目無鋼管のマルテンサイトの体積率を、次の方法により測定した。具体的には、残留オーステナイトの体積率(%)を求め、100.0%から差し引いて、マルテンサイト体積率を求めた。
Vγ=100/{1+(Iα×Rγ)/(Iγ×Rα)} (I)
ここで、Iαはα相の積分強度である。Rαはα相の結晶学的理論計算値である。Iγはγ相の積分強度である。Rγはγ相の結晶学的理論計算値である。なお、α相の(200)面でのRαを15.9、α相の(211)面でのRαを29.2、γ相の(200)面でのRγを35.5、γ相の(220)面でのRγを20.8、γ相の(311)面でのRγを21.8とした。残留オーステナイトの体積率は、得られた数値の小数第二位を四捨五入した。
マルテンサイトの体積率=100.0-残留オーステナイトの体積率(%)
各試験番号のCr偏析度ΔCrとMo偏析度ΔMoとを次の方法で求めた。
(A)2つの線分LSの全ての測定位置で求めた全てのCr濃度の平均値を[Cr]aveと定義した。
(B)2つの線分LSの全ての測定位置で求めた全てのCr濃度の標本標準偏差をσCrと定義した。
(C)3σルールに基づいて、2つの線分LSの全ての測定位置で求めた全てのCr濃度のうち、[Cr]ave±3σCrの範囲内に含まれるCr濃度の平均値を[Cr*]aveと定義した。
(D)2つの線分LSの全ての測定位置で求めた全てのCr濃度のうち、[Cr]ave±3σCrの範囲内に含まれるCr濃度の最大値を[Cr*]maxと定義した。
(E)2つの線分LSの全ての測定位置で求めた全てのCr濃度のうち、[Cr]ave±3σCrの範囲内に含まれるCr濃度の最小値を[Cr*]minと定義した。
(F)2つの線分LSの全ての測定位置で求めた全てのMo濃度の平均値を[Mo]aveと定義した。
(G)2つの線分LSの全ての測定位置で求めた全てのMo濃度の標本標準偏差をσMoと定義した。
(H)3σルールに基づいて、2つの線分LSの全ての測定位置で求めた全てのMo濃度のうち、[Mo]ave±3σMoの範囲内に含まれるMo濃度の平均値を[Mo*]aveと定義した。
(I)2つの線分LSの全ての測定位置で求めた全てのMo濃度のうち、[Mo]ave±3σMoの範囲内に含まれるMo濃度の最大値を[Mo*]maxと定義した。
(J)2つの線分LSの全ての測定位置で求めた全てのMo濃度のうち、[Mo]ave±3σMoの範囲内に含まれるMo濃度の最小値を[Mo*]minと定義した。
ΔCr=([Cr*]max-[Cr*]min)/[Cr*]ave (1)
ΔMo=([Mo*]max-[Mo*]min)/[Mo*]ave (2)
ΔF=ΔCr+ΔMo
Cr偏析度ΔCr、Mo偏析度ΔMo及びΔFを表2に示す。
各試験番号の継目無鋼管の降伏強度を次の方法で求めた。継目無鋼管の肉厚中央部から、引張試験片を採取した。引張試験片は平行部径が6.0mm、平行部長さが40.0mmの丸棒引張試験片であった。丸棒引張試験片の平行部の長手方向は継目無鋼管の圧延方向(長手方向)と平行であった。丸棒引張試験片を用いて、ASTM E8/E8M(2013)に準拠して、24℃で引張試験を行い、0.2%オフセット耐力(MPa)を求めた。求めた0.2%オフセット耐力を降伏強度(MPa)と定義した。得られた降伏強度を表2に示す。
各試験番号の継目無鋼管に対して、NACE TM0177-2005 Method Aに準拠した耐SSC性評価試験を実施した。継目無鋼管の肉厚中央部から丸棒試験片を採取した。丸棒試験片の大きさは、平行部の直径が6.35mmであり、平行部の長さが25.4mmであった。丸棒試験片の平行部の長手方向は、継目無鋼管の圧延方向(長手方向)と平行であった。
表2を参照して、試験番号1~23では、化学組成中の各元素含有量が本実施形態の範囲内であった。さらに、加熱工程において、予熱帯での炉内温度及び滞在時間が適切であり、加熱帯及び均熱帯での炉内温度Tが1200~1250℃であり、かつ、FAが3050以上であった。そのため、総偏析度ΔFが0.59以下であり、鋼材中のミクロな偏析領域におけるCr濃度分布及びMo濃度分布が十分に均一であった。その結果、降伏強度は110ksi級(758~862MPa未満)となり、かつ、優れた耐SSC性が得られた。
[素材準備工程]
表3に示す化学組成を有する溶鋼を製造した。
各試験番号の継目無鋼管に対して、実施例1と同じ方法で、次の評価試験を実施した。
(1)ミクロ組織観察試験
(2)Cr濃度及びMo濃度測定試験
(3)引張試験
(4)耐SSC性評価試験
表4を参照して、試験番号1~23では、化学組成中の各元素含有量が本実施形態の範囲内であった。さらに、加熱工程において、予熱帯での炉内温度及び滞在時間が適切であり、加熱帯及び均熱帯での炉内温度Tが1200~1250℃であり、かつ、FAが3050以上であった。そのため、総偏析度ΔFが0.59以下であり、鋼材中のミクロな偏析領域におけるCr濃度分布及びMo濃度分布が十分に均一であった。その結果、降伏強度は125ksi級以上(862MPa以上)となり、かつ、優れた耐SSC性が得られた。
100 ビレット
SE 偏析領域
Z1 予熱帯
Z2 加熱帯
Z3 均熱帯
Claims (2)
- 継目無鋼管又は丸鋼であるマルテンサイト系ステンレス鋼材であって、
化学組成が、質量%で、
C:0.030%以下、
Si:1.00%以下、
Mn:1.00%以下、
P:0.030%以下、
S:0.0050%以下、
Ni:5.05~7.50%、
Cr:10.50~14.00%、
Mo:1.50~3.50%、
Al:0.005~0.050%、
V:0.01~0.10%、
N:0.0030~0.0100%、
Ti:0.040~0.150%、
Cu:0.01~1.00%、
Co:0.10~0.50%、
B:0~0.0010%、
Ca:0~0.0050%、
Mg:0~0.0050%、
希土類元素(REM):0~0.0050%、
Nb:0~0.15%、
W:0~0.20%、及び、
残部がFe及び不純物からなり、
降伏強度が758MPa以上であり、
前記マルテンサイト系ステンレス鋼材が前記継目無鋼管である場合、
前記継目無鋼管の圧延方向及び肉厚方向を含む断面において、内面から2mm深さ位置の任意の2点を2つの中心点P1と定義し、各中心点P1を中心として肉厚方向に延びる1000μmの2本の線分を2本の線分LSと定義したとき、各線分LS上において、1μmピッチの測定位置でエネルギー分散型X線分析を実施して、各測定位置のCr濃度及びMo濃度を求め、
前記マルテンサイト系ステンレス鋼材が前記丸鋼である場合、
前記丸鋼の圧延方向及び径方向を含む断面において、前記丸鋼の中心軸上の任意の2点を2つの中心点P1と定義し、各中心点P1を中心として径方向に延びる1000μmの2本の線分を2本の線分LSと定義したとき、各線分LS上において、1μmピッチの測定位置でエネルギー分散型X線分析を実施して、各測定位置のCr濃度及びMo濃度を求め、
2本の前記線分LSの全ての前記測定位置で求めた全ての前記Cr濃度の平均値を[Cr]aveと定義し、
2本の前記線分LSの全ての前記測定位置で求めた全ての前記Cr濃度の標本標準偏差をσCrと定義し、
2本の前記線分LSの全ての前記測定位置で求めた全ての前記Cr濃度のうち、[Cr]ave±3σCrの範囲内に含まれる前記Cr濃度の平均値を[Cr*]aveと定義し、
2本の前記線分LSの全ての前記測定位置で求めた全ての前記Cr濃度のうち、[Cr]ave±3σCrの範囲内に含まれる前記Cr濃度の最大値を[Cr*]maxと定義し、
2本の前記線分LSの全ての前記測定位置で求めた全ての前記Cr濃度のうち、[Cr]ave±3σCrの範囲内に含まれる前記Cr濃度の最小値を[Cr*]minと定義し、
2本の前記線分LSの全ての前記測定位置で求めた全ての前記Mo濃度の平均値を[Mo]aveと定義し、
2本の前記線分LSの全ての前記測定位置で求めた全ての前記Mo濃度の標本標準偏差をσMoと定義し、
2本の前記線分LSの全ての前記測定位置で求めた全ての前記Mo濃度のうち、[Mo]ave±3σMoの範囲内に含まれる前記Mo濃度の平均値を[Mo*]aveと定義し、
2本の前記線分LSの全ての前記測定位置で求めた全ての前記Mo濃度のうち、[Mo]ave±3σMoの範囲内に含まれる前記Mo濃度の最大値を[Mo*]maxと定義し、
2本の前記線分LSの全ての前記測定位置で求めた全ての前記Mo濃度のうち、[Mo]ave±3σMoの範囲内に含まれる前記Mo濃度の最小値を[Mo*]minと定義したとき、
式(1)で定義されるCr偏析度ΔCrと、式(2)で定義されるMo偏析度ΔMoとは、式(3)を満たす、
マルテンサイト系ステンレス鋼材。
ΔCr=([Cr*]max-[Cr*]min)/[Cr*]ave (1)
ΔMo=([Mo*]max-[Mo*]min)/[Mo*]ave (2)
ΔCr+ΔMo≦0.58 (3) - 請求項1に記載のマルテンサイト系ステンレス鋼材であって、
前記化学組成は、
B:0.0001~0.0010%、
Ca:0.0001~0.0050%、
Mg:0.0001~0.0050%、
希土類元素(REM):0.0001~0.0050%、
Nb:0.01~0.15%、及び、
W:0.01~0.20%、からなる群から選択される1元素以上を含有する、
マルテンサイト系ステンレス鋼材。
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