JPH06322478A - 耐硫化物応力割れ抵抗性に優れた高強度鋼およびその製造方法 - Google Patents
耐硫化物応力割れ抵抗性に優れた高強度鋼およびその製造方法Info
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- JPH06322478A JPH06322478A JP2449194A JP2449194A JPH06322478A JP H06322478 A JPH06322478 A JP H06322478A JP 2449194 A JP2449194 A JP 2449194A JP 2449194 A JP2449194 A JP 2449194A JP H06322478 A JPH06322478 A JP H06322478A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 特定成分を有し、急速加熱焼入れを特徴とす
る耐硫化物応力割れ抵抗性に優れた高強度鋼の製造方法
および鋼。 【構成】 質量％でＣ：０．１〜０．３５％、Ｍｎ：
０．１〜０．６％、Ｍｏ：０．３〜１．０％、その他Ｔ
ｉ，Ｂ，Ｎｂ等を必須とし、選択元素としてＣｒ，Ｖ，
Ｃｏ，Ｚｒ，Ｃａ，ＲＥＭを含有した鋼を３℃／秒以上
の加熱温度で９３０〜１０００℃に５分以下の短時間再
加熱後焼入れて、マルテンサイト組織とし、その後焼戻
すことを特徴とする降伏強度８４〜１００kgf/mm2 の鋼
の製造方法およびその鋼。 【効果】 細粒で耐硫化物応力割れ抵抗性を大幅に向上
させる。
る耐硫化物応力割れ抵抗性に優れた高強度鋼の製造方法
および鋼。 【構成】 質量％でＣ：０．１〜０．３５％、Ｍｎ：
０．１〜０．６％、Ｍｏ：０．３〜１．０％、その他Ｔ
ｉ，Ｂ，Ｎｂ等を必須とし、選択元素としてＣｒ，Ｖ，
Ｃｏ，Ｚｒ，Ｃａ，ＲＥＭを含有した鋼を３℃／秒以上
の加熱温度で９３０〜１０００℃に５分以下の短時間再
加熱後焼入れて、マルテンサイト組織とし、その後焼戻
すことを特徴とする降伏強度８４〜１００kgf/mm2 の鋼
の製造方法およびその鋼。 【効果】 細粒で耐硫化物応力割れ抵抗性を大幅に向上
させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐硫化物応力割れ抵抗
性に優れた降伏強度が８４〜１００kgf/mm2の高強度油
井用鋼管、形鋼、その他各種の部材に使用される鋼、お
よびその製造方法に関するものである。
性に優れた降伏強度が８４〜１００kgf/mm2の高強度油
井用鋼管、形鋼、その他各種の部材に使用される鋼、お
よびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】特公昭５６−３３４５９号公報にて示さ
れるように、特定の化学成分を含有する鋼を通常の方法
で焼入れ・焼戻しして製造する耐硫化物応力割れ抵抗性
に優れた鋼が知られている。このような発明においては
結晶粒度の記載がないが、経験的に６〜９番であると推
測される。また、ISIJ International vol. 32 (1992)
p1021 において、結晶粒を微細にすると耐硫化物応力割
れ抵抗性が向上することも知られている。
れるように、特定の化学成分を含有する鋼を通常の方法
で焼入れ・焼戻しして製造する耐硫化物応力割れ抵抗性
に優れた鋼が知られている。このような発明においては
結晶粒度の記載がないが、経験的に６〜９番であると推
測される。また、ISIJ International vol. 32 (1992)
p1021 において、結晶粒を微細にすると耐硫化物応力割
れ抵抗性が向上することも知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術で得られる耐硫化物応力割れ抵抗性に優れた鋼は降
伏強度が８０kgf/mm2 以下のものであって、強度上昇
（降伏強度が８４〜１００kgf/mm2 ）と共に急激に劣化
する耐硫化物応力割れ抵抗性を維持したまま、更に強度
を向上させることは、従来行われている通常の焼入れ・
焼戻し処理では不可能であった。
技術で得られる耐硫化物応力割れ抵抗性に優れた鋼は降
伏強度が８０kgf/mm2 以下のものであって、強度上昇
（降伏強度が８４〜１００kgf/mm2 ）と共に急激に劣化
する耐硫化物応力割れ抵抗性を維持したまま、更に強度
を向上させることは、従来行われている通常の焼入れ・
焼戻し処理では不可能であった。
【０００４】本発明は上記問題点を解決するものであっ
て、従来の焼入れ・焼戻し処理では使用されていない極
細粒を利用し、これが得られる工程とこれを有効に活用
できる鋼成分に特定することにより、非常に高強度（降
伏強度が８０〜１００kgf/mm2 ）で且つ耐硫化物応力割
れ抵抗性に優れた鋼を提供することを目的とする。
て、従来の焼入れ・焼戻し処理では使用されていない極
細粒を利用し、これが得られる工程とこれを有効に活用
できる鋼成分に特定することにより、非常に高強度（降
伏強度が８０〜１００kgf/mm2 ）で且つ耐硫化物応力割
れ抵抗性に優れた鋼を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために、多くの実験的検討を行った結果、鋼
成分を調整し、結晶粒を通常使用されている細粒鋼の９
番より更に微細にすることで、従来知られている結晶粒
の微細効果の延長上からは予測できない優れた耐硫化物
応力割れ特性の油井用鋼管が得られることを知見した。
しかし、一般的な熱処理方法ではこのような細粒は得ら
れず、更に、細粒化すると鋼の焼入れ性が著しく低下す
るため、細粒が得られ且つ焼入れ性を確保する工夫が必
要であった。すなわち、本発明は、これらの知見に基づ
いて構成したもので、その要旨は（１）質量％でＣ ：
０．１０〜０．３５％、Ｓｉ：０．０１〜０．５０％、
Ｍｎ：０．１０〜０．６％、Ｓ ：０．００５％以下、
Ｐ ：０．０１５％以下、Ｍｏ：０．３０〜１．０％、
Ａｌ：０．００５〜０．１％、Ｎｂ：０．０１〜０．１
％、Ｔｉ：０．００５〜０．０４％で且つ Ｔｉ≧３．
４Ｎ、Ｎ ：０．００６％以下、Ｂ ：０．０００８〜
０．００１６％を含有し、必要によっては、更にＣｒ：
０．１〜１．５％、Ｖ ：０．０１〜０．１％、Ｃｏ：
０．０５〜０．５％、Ｚｒ：０．００１〜０．１％ 希土類元素：０．００１〜０．０５％、Ｃａ：０．００
１〜０．０２％の１種または２種を含有して残部が実質
的にＦｅからなり、粒度が９．５番（ＡＳＴＭ No．）
より細粒の焼戻しマルテンサイト組織を呈することを特
徴とする耐硫化物応力割れ抵抗性に優れた高強度鋼であ
る。なお、ここで結晶粒度はマルテンサイトに変態する
前のオーステナイト状態での粒度、すなわち旧オーステ
ナイト粒度を言う。
を達成するために、多くの実験的検討を行った結果、鋼
成分を調整し、結晶粒を通常使用されている細粒鋼の９
番より更に微細にすることで、従来知られている結晶粒
の微細効果の延長上からは予測できない優れた耐硫化物
応力割れ特性の油井用鋼管が得られることを知見した。
しかし、一般的な熱処理方法ではこのような細粒は得ら
れず、更に、細粒化すると鋼の焼入れ性が著しく低下す
るため、細粒が得られ且つ焼入れ性を確保する工夫が必
要であった。すなわち、本発明は、これらの知見に基づ
いて構成したもので、その要旨は（１）質量％でＣ ：
０．１０〜０．３５％、Ｓｉ：０．０１〜０．５０％、
Ｍｎ：０．１０〜０．６％、Ｓ ：０．００５％以下、
Ｐ ：０．０１５％以下、Ｍｏ：０．３０〜１．０％、
Ａｌ：０．００５〜０．１％、Ｎｂ：０．０１〜０．１
％、Ｔｉ：０．００５〜０．０４％で且つ Ｔｉ≧３．
４Ｎ、Ｎ ：０．００６％以下、Ｂ ：０．０００８〜
０．００１６％を含有し、必要によっては、更にＣｒ：
０．１〜１．５％、Ｖ ：０．０１〜０．１％、Ｃｏ：
０．０５〜０．５％、Ｚｒ：０．００１〜０．１％ 希土類元素：０．００１〜０．０５％、Ｃａ：０．００
１〜０．０２％の１種または２種を含有して残部が実質
的にＦｅからなり、粒度が９．５番（ＡＳＴＭ No．）
より細粒の焼戻しマルテンサイト組織を呈することを特
徴とする耐硫化物応力割れ抵抗性に優れた高強度鋼であ
る。なお、ここで結晶粒度はマルテンサイトに変態する
前のオーステナイト状態での粒度、すなわち旧オーステ
ナイト粒度を言う。
【０００６】（２）質量％でＣ ：０．１０〜０．３５
％、Ｓｉ：０．０１〜０．５０％、Ｍｎ：０．１０〜
０．６％、Ｓ ：０．００５％以下、Ｐ ：０．０１５
％以下、Ｍｏ：０．３０〜１．０％、Ａｌ：０．００５
〜０．１％、Ｎｂ：０．０１〜０．１％、Ｔｉ：０．０
０５〜０．０４％で且つ Ｔｉ≧３．４Ｎ、Ｎ ：０．
００６％以下、Ｂ ：０．０００８〜０．００１６％を
含有し、必要によっては、更にＣｒ：０．１〜１．５
％、Ｖ ：０．０１〜０．１％、Ｃｏ：０．０５〜０．
５％、Ｚｒ：０．００１〜０．１％ 希土類元素：０．００１〜０．０５％、Ｃａ：０．００
１〜０．０２％の１種または２種を含有して残部が実質
的にＦｅからなる化学成分を有する鋼を３℃／秒以上の
加熱速度で９３０〜１０００℃の温度域に５分以下の短
時間再加熱後焼入れてマルテンサイト組織とし、その後
Ａc1変態点以下で焼戻すことを特徴とする、降伏強度が
８４〜１００kgf/mm2 の耐硫化物応力割れ抵抗性に優れ
た高強度鋼の製造方法。
％、Ｓｉ：０．０１〜０．５０％、Ｍｎ：０．１０〜
０．６％、Ｓ ：０．００５％以下、Ｐ ：０．０１５
％以下、Ｍｏ：０．３０〜１．０％、Ａｌ：０．００５
〜０．１％、Ｎｂ：０．０１〜０．１％、Ｔｉ：０．０
０５〜０．０４％で且つ Ｔｉ≧３．４Ｎ、Ｎ ：０．
００６％以下、Ｂ ：０．０００８〜０．００１６％を
含有し、必要によっては、更にＣｒ：０．１〜１．５
％、Ｖ ：０．０１〜０．１％、Ｃｏ：０．０５〜０．
５％、Ｚｒ：０．００１〜０．１％ 希土類元素：０．００１〜０．０５％、Ｃａ：０．００
１〜０．０２％の１種または２種を含有して残部が実質
的にＦｅからなる化学成分を有する鋼を３℃／秒以上の
加熱速度で９３０〜１０００℃の温度域に５分以下の短
時間再加熱後焼入れてマルテンサイト組織とし、その後
Ａc1変態点以下で焼戻すことを特徴とする、降伏強度が
８４〜１００kgf/mm2 の耐硫化物応力割れ抵抗性に優れ
た高強度鋼の製造方法。
【０００７】
【作用】以下本発明の製造方法について詳細に説明す
る。先ず、本発明において上記のような鋼成分に限定し
た理由について説明する。Ｃは鋼の強度を高め、焼入れ
性を増す効果を有する鋼の基本成分であるが、少なすぎ
るとその効果がなく、多すぎると焼き割れを誘発する原
因となるため０．１〜０．３５％とした。Ｓｉは、脱酸
剤が残存したものであるが、少なすぎるとその効果がな
く、多すぎると耐硫化物応力割れ抵抗性が低下するため
０．０１〜０．５０％とした。
る。先ず、本発明において上記のような鋼成分に限定し
た理由について説明する。Ｃは鋼の強度を高め、焼入れ
性を増す効果を有する鋼の基本成分であるが、少なすぎ
るとその効果がなく、多すぎると焼き割れを誘発する原
因となるため０．１〜０．３５％とした。Ｓｉは、脱酸
剤が残存したものであるが、少なすぎるとその効果がな
く、多すぎると耐硫化物応力割れ抵抗性が低下するため
０．０１〜０．５０％とした。
【０００８】Ｍｎは鋼の基本成分としてＳの無害化のた
めに必須であり、焼入れ性を高める点では有効な元素で
あるが、反面Ｍｎ自体は耐硫化物応力割れ抵抗性を大幅
に低下させるため、その添加量を０．１〜０．６％とし
た。Ｓは、鋼に不可避の不純物であるがＭｎＳを形成し
て耐硫化物応力割れ抵抗性に有害であり、０．００５％
以下とした。Ｐは、粒界に偏析して耐硫化物応力割れ抵
抗性を大幅に低下させるため、その含有量を０．０１５
％以下とした。
めに必須であり、焼入れ性を高める点では有効な元素で
あるが、反面Ｍｎ自体は耐硫化物応力割れ抵抗性を大幅
に低下させるため、その添加量を０．１〜０．６％とし
た。Ｓは、鋼に不可避の不純物であるがＭｎＳを形成し
て耐硫化物応力割れ抵抗性に有害であり、０．００５％
以下とした。Ｐは、粒界に偏析して耐硫化物応力割れ抵
抗性を大幅に低下させるため、その含有量を０．０１５
％以下とした。
【０００９】Ｍｏは、耐硫化物応力割れ抵抗性を高める
作用を有し、更に焼入れ性を向上させる効果も有する。
０．３％未満では効果が十分でなく、０．８％を超えて
添加しても効果が飽和するだけでなく、Ｍｏ2 Ｃが析出
して靱性が劣化するため、添加量を０．３〜０．８％と
した。Ａｌは、Ｓｉと同様脱酸剤が残存したものであ
る。少なすぎるとその効果がなく、多すぎると介在物を
増加して耐硫化物応力割れ抵抗性を劣化させるので０．
００５〜０．１％とした。
作用を有し、更に焼入れ性を向上させる効果も有する。
０．３％未満では効果が十分でなく、０．８％を超えて
添加しても効果が飽和するだけでなく、Ｍｏ2 Ｃが析出
して靱性が劣化するため、添加量を０．３〜０．８％と
した。Ａｌは、Ｓｉと同様脱酸剤が残存したものであ
る。少なすぎるとその効果がなく、多すぎると介在物を
増加して耐硫化物応力割れ抵抗性を劣化させるので０．
００５〜０．１％とした。
【００１０】Ｎｂは、結晶粒を９．５番以上に微細にす
るのに最も重要な元素である。少なすぎるとその効果が
なく、多すぎてもその効果が飽和し、しかも非常に高価
であるので０．０１〜０．１％とした。Ｔｉは、鋼から
完全には除去できない成分であるＮをＴｉＮとして固定
しＢの焼入れ性向上効果を発揮させる。特に、本発明の
ように焼入れのための再加熱時の加熱速度が速いとＡｌ
Ｎが効果的に形成されないので必須の元素である。更に
Ｔｉ酸化物を形成してＰを粒内に存在せしめ、粒界への
偏析量を低減する効果も有する。少なすぎるとこの効果
が発揮されず、またＮ固定のためには原子モル比で等し
い３．４Ｎ以上の添加が必要である。しかし多すぎると
焼戻し時にＴｉＣが大量に析出して靱性を著しく阻害す
るため０．００５〜０．０４％で且つＴｉ≧３．４Ｎと
した。
るのに最も重要な元素である。少なすぎるとその効果が
なく、多すぎてもその効果が飽和し、しかも非常に高価
であるので０．０１〜０．１％とした。Ｔｉは、鋼から
完全には除去できない成分であるＮをＴｉＮとして固定
しＢの焼入れ性向上効果を発揮させる。特に、本発明の
ように焼入れのための再加熱時の加熱速度が速いとＡｌ
Ｎが効果的に形成されないので必須の元素である。更に
Ｔｉ酸化物を形成してＰを粒内に存在せしめ、粒界への
偏析量を低減する効果も有する。少なすぎるとこの効果
が発揮されず、またＮ固定のためには原子モル比で等し
い３．４Ｎ以上の添加が必要である。しかし多すぎると
焼戻し時にＴｉＣが大量に析出して靱性を著しく阻害す
るため０．００５〜０．０４％で且つＴｉ≧３．４Ｎと
した。
【００１１】Ｎは、鋼に不可避的に含まれるが、多すぎ
るとＴｉ添加量を増してもＢの焼入れ性を損なうことが
あるため最大０．００６％とした。Ｂは、微量で焼入れ
性を格段に向上させる元素であることは良く知られてい
るが、更に細粒になっても焼入れ性が低下しない。且つ
耐硫化物応力割れ抵抗性は低下させない。Ｍｏを除く焼
入れ性向上元素は一方で耐硫化物応力割れ抵抗性を低下
させる作用を有する。従って、焼入れ後の組織をマルテ
ンサイトにするために極めて有効で且つ耐硫化物応力割
れ抵抗性を低下させないＢは本発明に必須の元素であ
る。特に極微細粒を利用する本発明鋼では無くてはなら
ない元素である。少なすぎると効果が十分でなく、Ｍｏ
添加鋼の場合、多すぎても焼入れ性向上効果が減ずるの
で、その添加量を０．０００８〜０．００１６％とし
た。
るとＴｉ添加量を増してもＢの焼入れ性を損なうことが
あるため最大０．００６％とした。Ｂは、微量で焼入れ
性を格段に向上させる元素であることは良く知られてい
るが、更に細粒になっても焼入れ性が低下しない。且つ
耐硫化物応力割れ抵抗性は低下させない。Ｍｏを除く焼
入れ性向上元素は一方で耐硫化物応力割れ抵抗性を低下
させる作用を有する。従って、焼入れ後の組織をマルテ
ンサイトにするために極めて有効で且つ耐硫化物応力割
れ抵抗性を低下させないＢは本発明に必須の元素であ
る。特に極微細粒を利用する本発明鋼では無くてはなら
ない元素である。少なすぎると効果が十分でなく、Ｍｏ
添加鋼の場合、多すぎても焼入れ性向上効果が減ずるの
で、その添加量を０．０００８〜０．００１６％とし
た。
【００１２】上記の成分組成の鋼で更にＣｒ，Ｖ，Ｃ
ｏ，Ｚｒ，希土類元素，Ｃａを必要に応じて選択的に添
加する。Ｃｒは、焼入れ性を向上させマルテンサイトを
形成させることにおいては効果を発するが、反面多量に
添加すると耐硫化物応力割れ抵抗性を低下させる。０．
１％未満では添加効果がなく、１．５％を超えて添加す
ると耐硫化物応力割れ抵抗性の低下が顕著になるのでＣ
ｒ添加量を０．１〜１．５％とした。Ｖは、強化元素と
して有効であるが微量では効果がなく、多量に添加する
と靱性を劣化するので０．０１〜０．１％の添加量とし
た。Ｃｏは湿潤硫化水素環境で鋼表面に堅牢な皮膜形成
を行わせ水素侵入量を低減することで耐硫化物応力割れ
抵抗性を向上させる効果を有する。微量では効果が顕著
でなく、多量に添加しても効果が飽和し高価な元素であ
ることから０．０５〜０．５％の添加量とした。Ｚｒ
は、Ｚｒ酸化物を形成してＰを粒内に存在せしめ、粒界
への偏析量を低減する効果を有する。少なすぎるとこの
効果が発揮されず、多量に添加するとＺｒ酸化物が多量
に形成され割れの起点となることが懸念されるため０．
００１〜０．１％の添加量とした。
ｏ，Ｚｒ，希土類元素，Ｃａを必要に応じて選択的に添
加する。Ｃｒは、焼入れ性を向上させマルテンサイトを
形成させることにおいては効果を発するが、反面多量に
添加すると耐硫化物応力割れ抵抗性を低下させる。０．
１％未満では添加効果がなく、１．５％を超えて添加す
ると耐硫化物応力割れ抵抗性の低下が顕著になるのでＣ
ｒ添加量を０．１〜１．５％とした。Ｖは、強化元素と
して有効であるが微量では効果がなく、多量に添加する
と靱性を劣化するので０．０１〜０．１％の添加量とし
た。Ｃｏは湿潤硫化水素環境で鋼表面に堅牢な皮膜形成
を行わせ水素侵入量を低減することで耐硫化物応力割れ
抵抗性を向上させる効果を有する。微量では効果が顕著
でなく、多量に添加しても効果が飽和し高価な元素であ
ることから０．０５〜０．５％の添加量とした。Ｚｒ
は、Ｚｒ酸化物を形成してＰを粒内に存在せしめ、粒界
への偏析量を低減する効果を有する。少なすぎるとこの
効果が発揮されず、多量に添加するとＺｒ酸化物が多量
に形成され割れの起点となることが懸念されるため０．
００１〜０．１％の添加量とした。
【００１３】希土類元素およびＣａは、介在物の形態を
球状化させて無害化する有効な元素である。少なすぎる
とその効果がなく、多すぎると介在物を増加して耐硫化
物応力割れ抵抗性を低下させるので各々０．００１〜
０．０５％，０．００１〜０．０２％とした。
球状化させて無害化する有効な元素である。少なすぎる
とその効果がなく、多すぎると介在物を増加して耐硫化
物応力割れ抵抗性を低下させるので各々０．００１〜
０．０５％，０．００１〜０．０２％とした。
【００１４】このような化学成分からなる鋼は、粒度が
９．５より細粒の焼戻しマルテンサイト組織を呈してい
なくてはならない。耐硫化物応力割れ抵抗性に最も大き
な影響をおよぼす要因は組織であり、本発明の最も重要
な要件の一つである。このような高強度鋼は焼入れによ
り製造されるが、焼入れ組織中にマルテンサイト以外の
ベイナイト等が混在すると耐硫化物応力割れ抵抗性が低
下する。マルテンサイト率は高い方が良いが、工業的に
製造できる範囲である９５％以上をここではマルテンサ
イト組織という。マルテンサイトは強度が高すぎ、且つ
非常に脆いので焼戻しにより所望の強度にする。従っ
て、本発明が目的とする組織は焼戻しマルテンサイトで
ある。
９．５より細粒の焼戻しマルテンサイト組織を呈してい
なくてはならない。耐硫化物応力割れ抵抗性に最も大き
な影響をおよぼす要因は組織であり、本発明の最も重要
な要件の一つである。このような高強度鋼は焼入れによ
り製造されるが、焼入れ組織中にマルテンサイト以外の
ベイナイト等が混在すると耐硫化物応力割れ抵抗性が低
下する。マルテンサイト率は高い方が良いが、工業的に
製造できる範囲である９５％以上をここではマルテンサ
イト組織という。マルテンサイトは強度が高すぎ、且つ
非常に脆いので焼戻しにより所望の強度にする。従っ
て、本発明が目的とする組織は焼戻しマルテンサイトで
ある。
【００１５】次に結晶粒度の限定理由について述べる。
図１は同一化学成分の鋼で加熱速度と加熱温度の変化に
より結晶粒度を変え、焼入れ処理でマルテンサイト組織
にしたのち、種々の温度で焼戻しをしてから、耐硫化物
応力割れ抵抗性を測定し、急に抵抗性が低下し始める強
度水準を検討した結果である。図から分かるように、通
常の焼入れで得られる９番以下では、結晶粒が細かくな
ると共に徐々に限界の強度が高くなっている。しかしな
がら、９番より細粒になると延長線より高強度側に限界
の強度が移動している。従来はこのような細粒化の効果
は不明であった上に、一般にはこのような細粒を得るこ
とは困難であるので、極細粒を使用する思想は無かっ
た。しかし、従来の強度限界を打ち破るためには、この
ような細粒組織が必要である。従って、必要な粒度を
９．５番より細粒とした。
図１は同一化学成分の鋼で加熱速度と加熱温度の変化に
より結晶粒度を変え、焼入れ処理でマルテンサイト組織
にしたのち、種々の温度で焼戻しをしてから、耐硫化物
応力割れ抵抗性を測定し、急に抵抗性が低下し始める強
度水準を検討した結果である。図から分かるように、通
常の焼入れで得られる９番以下では、結晶粒が細かくな
ると共に徐々に限界の強度が高くなっている。しかしな
がら、９番より細粒になると延長線より高強度側に限界
の強度が移動している。従来はこのような細粒化の効果
は不明であった上に、一般にはこのような細粒を得るこ
とは困難であるので、極細粒を使用する思想は無かっ
た。しかし、従来の強度限界を打ち破るためには、この
ような細粒組織が必要である。従って、必要な粒度を
９．５番より細粒とした。
【００１６】以下にこのような細粒のマルテンサイトを
上記の鋼について得る焼入れ方法を説明する。焼入れの
条件としては細粒で且つ高い焼入れ性が確保される必要
がある。図２は加熱速度と結晶粒度の関係を示すもの
で、図から分かるように平均加熱速度が３℃／秒より遅
いと所望の細粒が得られないので加熱速度は３℃／秒以
上とした。また、加熱時間が５分を超えると粒成長を始
めるので加熱時間は最大５分とした。加熱温度は低いほ
ど細粒が得られるが、ＭｏとＢを複合添加した鋼におい
ては、余りに加熱温度が低いと焼入れ性が低下する。ま
た、加熱温度が高くなると粒成長が著しくなるだけでは
なく、再び焼入れ性が低下する。図３に焼入れ性および
結晶粒度と焼入れ温度の関係を示す。ＶC-90は９０％マ
ルテンサイト組織率が得られる臨界冷却速度であり、値
が小さい程焼入れ性が高いことを示す。図から細粒で且
つ焼入れ性が高い加熱温度として９３０〜１０００℃と
した。
上記の鋼について得る焼入れ方法を説明する。焼入れの
条件としては細粒で且つ高い焼入れ性が確保される必要
がある。図２は加熱速度と結晶粒度の関係を示すもの
で、図から分かるように平均加熱速度が３℃／秒より遅
いと所望の細粒が得られないので加熱速度は３℃／秒以
上とした。また、加熱時間が５分を超えると粒成長を始
めるので加熱時間は最大５分とした。加熱温度は低いほ
ど細粒が得られるが、ＭｏとＢを複合添加した鋼におい
ては、余りに加熱温度が低いと焼入れ性が低下する。ま
た、加熱温度が高くなると粒成長が著しくなるだけでは
なく、再び焼入れ性が低下する。図３に焼入れ性および
結晶粒度と焼入れ温度の関係を示す。ＶC-90は９０％マ
ルテンサイト組織率が得られる臨界冷却速度であり、値
が小さい程焼入れ性が高いことを示す。図から細粒で且
つ焼入れ性が高い加熱温度として９３０〜１０００℃と
した。
【００１７】
【実施例】まず表１に示される化学成分の鋼を通常の溶
製・鋳造した後、モデル圧延機で継目無鋼管を製造し、
焼入れ・焼戻し処理を施した。焼戻し温度は変化させ
て、所望の強度範囲にある材料に対して耐硫化物応力割
れ試験を行った。試験は１規定の酢酸と１モルの酢酸ナ
トリウムを混合してｐＨ；３．５に調整した液に１０％
硫化水素＋９０％窒素を飽和した液中で平滑丸棒試験片
に降伏強度の８０％に相当する引張応力を付与して破断
時間を測定した。７２０時間まで試験を行い、破断しな
かったものが優れた耐硫化物応力割れ抵抗性を有してい
ると見なせる。表２，３にその結果を示す。
製・鋳造した後、モデル圧延機で継目無鋼管を製造し、
焼入れ・焼戻し処理を施した。焼戻し温度は変化させ
て、所望の強度範囲にある材料に対して耐硫化物応力割
れ試験を行った。試験は１規定の酢酸と１モルの酢酸ナ
トリウムを混合してｐＨ；３．５に調整した液に１０％
硫化水素＋９０％窒素を飽和した液中で平滑丸棒試験片
に降伏強度の８０％に相当する引張応力を付与して破断
時間を測定した。７２０時間まで試験を行い、破断しな
かったものが優れた耐硫化物応力割れ抵抗性を有してい
ると見なせる。表２，３にその結果を示す。
【００１８】なお、マルテンサイト比率は焼戻し後では
測定が難しいので、焼入れ後、組織試験片を採取して調
べた。結晶粒度はオーステナイト粒界を現出した後、Ｊ
ＩＳの切断法に基づいて測定した。
測定が難しいので、焼入れ後、組織試験片を採取して調
べた。結晶粒度はオーステナイト粒界を現出した後、Ｊ
ＩＳの切断法に基づいて測定した。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【表２】
【００２１】
【表３】
【００２２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、鋼成分を
特定し、特定の条件で熱処理を施した油井用鋼管は、高
強度で、しかも、優れた耐硫化物応力割れ抵抗性を有し
ている。
特定し、特定の条件で熱処理を施した油井用鋼管は、高
強度で、しかも、優れた耐硫化物応力割れ抵抗性を有し
ている。
【図面の簡単な説明】
【図１】オーステナイト粒度と耐硫化物応力割れ抵抗性
が優れている限界強度の関係を示す図。
が優れている限界強度の関係を示す図。
【図２】加速速度と結晶粒径の関係を示す図。
【図３】焼入れ性および結晶粒度と焼入れ温度の関係を
示す図。
示す図。
Claims (12)
- 【請求項１】 質量％で Ｃ ：０．１０〜０．３５％、 Ｓｉ：０．０１〜０．５０％、 Ｍｎ：０．１０〜０．６％、 Ｓ ：０．００５％以下、 Ｐ ：０．０１５％以下、 Ｍｏ：０．３０〜１．０％、 Ａｌ：０．００５〜０．１％、 Ｎｂ：０．０１〜０．１％、 Ｔｉ：０．００５〜０．０４％で且つ Ｔｉ≧３．４
Ｎ、 Ｎ ：０．００６％以下、 Ｂ ：０．０００８〜０．００１６％ を含有し、残部が実質的にＦｅからなり、粒度が９．５
番（ＡＳＴＭ No．）より細粒の焼戻しマルテンサイト
組織を呈することを特徴とする耐硫化物応力割れ抵抗性
に優れた高強度鋼。 - 【請求項２】 請求項１記載の鋼に更にＣｒ：０．１〜
１．５％を含有することを特徴とする耐硫化物応力割れ
抵抗性に優れた高強度鋼。 - 【請求項３】 請求項１あるいは２記載の鋼に更にＶ：
０．０１〜０．１％を含有することを特徴とする耐硫化
物応力割れ抵抗性に優れた高強度鋼。 - 【請求項４】 請求項１，２あるいは３のいずれかに記
載の鋼に更にＣｏ：０．０５〜０．５％を含有すること
を特徴とする耐硫化物応力割れ抵抗性に優れた高強度
鋼。 - 【請求項５】 請求項１，２，３あるいは４のいずれか
に記載の鋼に更にＺｒ：０．００１〜０．１％を含有す
ることを特徴とする耐硫化物応力割れ抵抗性に優れた高
強度鋼。 - 【請求項６】 請求項１，２，３，４あるいは５のいず
れかに記載の鋼に更に希土類元素：０．００１〜０．０
５％、Ｃａ：０．００１〜０．０２％の１種または２種
を含有することを特徴とする耐硫化物応力割れ抵抗性に
優れた高強度鋼。 - 【請求項７】 質量％で Ｃ ：０．１０〜０．３５％、 Ｓｉ：０．０１〜０．５０％、 Ｍｎ：０．１０〜０．６％、 Ｓ ：０．００５％以下、 Ｐ ：０．０１５％以下、 Ｍｏ：０．３０〜１．０％、 Ａｌ：０．００５〜０．１％、 Ｎｂ：０．０１〜０．１％、 Ｔｉ：０．００５〜０．０４％で且つ Ｔｉ≧３．４
Ｎ、 Ｎ ：０．００６％以下、 Ｂ ：０．０００８〜０．００１６％ を含有して残部が実質的にＦｅからなる化学成分を有す
る鋼を３℃／秒以上の加熱速度で９３０〜１０００℃の
温度域に５分以下の短時間再加熱後焼入れてマルテンサ
イト組織とし、その後Ａc1変態点以下で焼戻すことを特
徴とする、降伏強度が８４〜１００kgf/mm2 の耐硫化物
応力割れ抵抗性に優れた高強度鋼の製造方法。 - 【請求項８】 請求項７記載の鋼に更にＣｒ：０．１〜
１．５％を含有することを特徴とする降伏強度が８４〜
１００kgf/mm2 の耐硫化物応力割れ抵抗性に優れた高強
度鋼の製造方法。 - 【請求項９】 請求項７あるいは８記載の鋼に更にＶ：
０．０１〜０．１％を含有することを特徴とする降伏強
度が８４〜１００kgf/mm2 の耐硫化物応力割れ抵抗性に
優れた高強度鋼の製造方法。 - 【請求項１０】 請求項７，８あるいは９のいずれかに
記載の鋼に更にＣｏ：０．０５〜０．５％を含有するこ
とを特徴とする降伏強度が８４〜１００kgf/mm2 の耐硫
化物応力割れ抵抗性に優れた高強度鋼の製造方法。 - 【請求項１１】 請求項７，８，９あるいは１０のいず
れかに記載の鋼に更にＺｒ：０．００１〜０．１％を含
有することを特徴とする降伏強度が８４〜１００kgf/mm
2 の耐硫化物応力割れ抵抗性に優れた高強度鋼の製造方
法。 - 【請求項１２】 請求項７，８，９，１０あるいは１１
のいずれかに記載の鋼に更に希土類元素：０．００１〜
０．０５％、Ｃａ：０．００１〜０．０２％の１種また
は２種を含有することを特徴とする降伏強度が８４〜１
００kgf/mm2の耐硫化物応力割れ抵抗性に優れた高強度
鋼の製造方法。
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| JP3795893 | 1993-02-26 | ||
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| JP3358135B2 JP3358135B2 (ja) | 2002-12-16 |
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-
1994
- 1994-02-22 JP JP02449194A patent/JP3358135B2/ja not_active Expired - Fee Related
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