JPH07113126B2 - 耐応力腐食割れ性の優れたステンレス鋼の製造方法 - Google Patents
耐応力腐食割れ性の優れたステンレス鋼の製造方法Info
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- JPH07113126B2 JPH07113126B2 JP33044687A JP33044687A JPH07113126B2 JP H07113126 B2 JPH07113126 B2 JP H07113126B2 JP 33044687 A JP33044687 A JP 33044687A JP 33044687 A JP33044687 A JP 33044687A JP H07113126 B2 JPH07113126 B2 JP H07113126B2
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- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/005—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment of ferrous alloys
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は降伏強度が、135ksi（94.5kg/mm2）程度以下の
エネルギー分野で使用される鋼、とくに応力腐食割れを
起さずしかも耐CO2腐食性に優れた鋼材の製造方法に関
わるものである。
エネルギー分野で使用される鋼、とくに応力腐食割れを
起さずしかも耐CO2腐食性に優れた鋼材の製造方法に関
わるものである。
（従来の技術） 天然ガス開発用のラインパイプとして一般に炭素鋼、低
合金鋼のものが用いられているが、近年開発が進むにつ
れて炭酸ガスを多く含む天然ガスに対しては上記鋼は耐
食性が十分とは言えなくなってきている。このためこの
種の天然ガス用の鋼として耐食性が良好なステンレス鋼
の使用が検討されている。例えばAISI410鋼や420鋼に代
表される13％Crを含むマルテンサイト系ステンレス鋼が
炭酸ガスに対する耐食性が良好である。
合金鋼のものが用いられているが、近年開発が進むにつ
れて炭酸ガスを多く含む天然ガスに対しては上記鋼は耐
食性が十分とは言えなくなってきている。このためこの
種の天然ガス用の鋼として耐食性が良好なステンレス鋼
の使用が検討されている。例えばAISI410鋼や420鋼に代
表される13％Crを含むマルテンサイト系ステンレス鋼が
炭酸ガスに対する耐食性が良好である。
この種のステンレス鋼は通常焼入れ焼戻し処理（QT）に
て製造されているがQT条件によって強度が自由に変えら
れる比較的優れた鋼種と言うことが出来る。
て製造されているがQT条件によって強度が自由に変えら
れる比較的優れた鋼種と言うことが出来る。
しかしながらこのステンレス鋼の最大の弱点は応力腐食
割れを起すことである。この原因は製造方法がQTなので
焼戻しマルテンサイトの構造からくるものでこの焼戻し
マルテンサイトの応力腐食割れ感受性が降伏点に比例し
て強くなるためと考えられる。これらの対策として本発
明者らは、例えば特開昭60−197821号公報に、応力腐食
割れ抵抗の優れたCr系ステンレス鋼油井管の熱処理方法
を開示している。そこでは焼入の冷却速度制御と焼戻し
温度の最適な組合せによる組織制御で耐応力腐食割れ性
の改善が可能であることが述べられている。しかしなが
ら、この方法では熱処理を焼入れと焼戻しの二工程で行
なわねばならず、コストの低減を図る必要があった。
割れを起すことである。この原因は製造方法がQTなので
焼戻しマルテンサイトの構造からくるものでこの焼戻し
マルテンサイトの応力腐食割れ感受性が降伏点に比例し
て強くなるためと考えられる。これらの対策として本発
明者らは、例えば特開昭60−197821号公報に、応力腐食
割れ抵抗の優れたCr系ステンレス鋼油井管の熱処理方法
を開示している。そこでは焼入の冷却速度制御と焼戻し
温度の最適な組合せによる組織制御で耐応力腐食割れ性
の改善が可能であることが述べられている。しかしなが
ら、この方法では熱処理を焼入れと焼戻しの二工程で行
なわねばならず、コストの低減を図る必要があった。
（発明が解決しようとする問題点） 本発明は以上の様な実情から検討を重ねた結果から得ら
れたもので、上記フェライト系ステンレス鋼の成分を基
本成分とし、この成分中Cr,C,N三元素の相互の添加量を
規制し、圧延圧下率を一定範囲内で加工して圧延によ
り、γ粒を細粒化させた鋼を冷却途中のある温度範囲に
保持することにより、低コストで効率良く均一なベーナ
イト組織をうることにより、この鋼の優れた耐食性をそ
のまま受け継いでしかも優れた応力腐食割れ抵抗を付与
しうる鋼を提供することを目的とする。
れたもので、上記フェライト系ステンレス鋼の成分を基
本成分とし、この成分中Cr,C,N三元素の相互の添加量を
規制し、圧延圧下率を一定範囲内で加工して圧延によ
り、γ粒を細粒化させた鋼を冷却途中のある温度範囲に
保持することにより、低コストで効率良く均一なベーナ
イト組織をうることにより、この鋼の優れた耐食性をそ
のまま受け継いでしかも優れた応力腐食割れ抵抗を付与
しうる鋼を提供することを目的とする。
（問題点を解決するための手段） 本発明は上述の問題点を有利に解決したものであり、そ
の要旨とするところは、重量％でC:0.15％以下、Si:0.1
〜0.5％、Mn:0.2〜1.0％、Cr:9〜16.0％、P:0.02％以
下、S:0.02％以下、Al:0.01〜0.05％、N:0.01〜0.25％
を含有し；またこれらと共に更にNi:0.2〜2.5％、Mo0.2
〜1.5％、V:0.02〜1.5％、Ti:0.001〜0.2％、Nb:0.02〜
1.5％を１種または２種以上含み残部鉄及び不可避不純
物から成り、且つCr％≧10×Ｃ（％）＋30×Ｎ（％）＋
８を満足させる組成の鋼を加熱温度950℃〜1250℃に加
熱後、仕上温度750℃以上で加工率60％〜95％の範囲で
熱間加工し、加工後冷却途中で650℃〜400℃の温度に保
持したのち室温まで空冷し、ベーナイト組織を面積率で
80％以上となすことを特徴とする耐応力腐食割れ性の優
れたステンレス鋼の製造方法にある。
の要旨とするところは、重量％でC:0.15％以下、Si:0.1
〜0.5％、Mn:0.2〜1.0％、Cr:9〜16.0％、P:0.02％以
下、S:0.02％以下、Al:0.01〜0.05％、N:0.01〜0.25％
を含有し；またこれらと共に更にNi:0.2〜2.5％、Mo0.2
〜1.5％、V:0.02〜1.5％、Ti:0.001〜0.2％、Nb:0.02〜
1.5％を１種または２種以上含み残部鉄及び不可避不純
物から成り、且つCr％≧10×Ｃ（％）＋30×Ｎ（％）＋
８を満足させる組成の鋼を加熱温度950℃〜1250℃に加
熱後、仕上温度750℃以上で加工率60％〜95％の範囲で
熱間加工し、加工後冷却途中で650℃〜400℃の温度に保
持したのち室温まで空冷し、ベーナイト組織を面積率で
80％以上となすことを特徴とする耐応力腐食割れ性の優
れたステンレス鋼の製造方法にある。
以下本発明を詳細に説明する。
（作 用） 高強度で耐硫化物腐食割れ性を得るには組織を極微細且
つ均一にすることが有効であり、これは適切な化学成分
の添加と熱間加工条件の制御とその後の冷却途中の温度
制御により均一ベーナイト組織となすことで達成され
る。
つ均一にすることが有効であり、これは適切な化学成分
の添加と熱間加工条件の制御とその後の冷却途中の温度
制御により均一ベーナイト組織となすことで達成され
る。
本発明者らは熱間加工ならびに冷却途中の保持処理で得
られる組織と硫化物応力腐食割れ性の関係を研究した結
果、極微細均一ベーナイト組織が従来法による焼戻しマ
ルテンサイト組織より耐硫化物応力腐食割れ性が優れて
いることを見出した。
られる組織と硫化物応力腐食割れ性の関係を研究した結
果、極微細均一ベーナイト組織が従来法による焼戻しマ
ルテンサイト組織より耐硫化物応力腐食割れ性が優れて
いることを見出した。
すなわち本発明は、耐硫化物応力腐食割れ性に有効な微
細かつ均一ベーナイト組織を得るに必要な合金添加と熱
間加工条件および冷却条件を組み込むことを骨子とする
高強度耐応力腐食割れ鋼の製造方法にある。
細かつ均一ベーナイト組織を得るに必要な合金添加と熱
間加工条件および冷却条件を組み込むことを骨子とする
高強度耐応力腐食割れ鋼の製造方法にある。
次に本発明により製造される鋼の鋼成分の限定理由につ
いて述べる。以下％はいずれも重量％である。
いて述べる。以下％はいずれも重量％である。
C:Cは鋼の強度増加に対して有効である。しかし添加量
は0.15％超とすると、焼入性を上昇させ組織がマルテン
サイトにし易くし、ベーナイト組織が出にくくなる。し
たがってＣは0.15％以下とする。
は0.15％超とすると、焼入性を上昇させ組織がマルテン
サイトにし易くし、ベーナイト組織が出にくくなる。し
たがってＣは0.15％以下とする。
Si:Siは脱酸のために添加する。しかし添加量が0.1％未
満では効果がなく、添加量が0.5％超では脱酸の効果は
充分となるが靭性が劣化する。したがってSiは0.1〜0.5
％以下とする。
満では効果がなく、添加量が0.5％超では脱酸の効果は
充分となるが靭性が劣化する。したがってSiは0.1〜0.5
％以下とする。
Mn:Mnは靭性を向上させるために添加する。しかし添加
量が0.2％未満では靭性向上に効果がなく１％を越える
と焼入性を向上させる元素であるため組織をマルテンサ
イトにし易くし、ベーナイトが出にくくなる。したがっ
て、Mnは0.2〜1.0％とする。
量が0.2％未満では靭性向上に効果がなく１％を越える
と焼入性を向上させる元素であるため組織をマルテンサ
イトにし易くし、ベーナイトが出にくくなる。したがっ
て、Mnは0.2〜1.0％とする。
Cr:CrはCO2腐食を低減させるに有効な元素である。しか
しながら本発明の対象にしているエネルギー分野での使
用の場合非常にシビアーな条件では添加量が少いとその
効果がない。下限値は腐食の低減効果の出始める添加量
で決る。添加量上限は効果がある範囲を超えて添加して
も添加した意味を持たない。したがってCrの添加範囲は
９〜16.0％とする。
しながら本発明の対象にしているエネルギー分野での使
用の場合非常にシビアーな条件では添加量が少いとその
効果がない。下限値は腐食の低減効果の出始める添加量
で決る。添加量上限は効果がある範囲を超えて添加して
も添加した意味を持たない。したがってCrの添加範囲は
９〜16.0％とする。
P:Pは鋼を脆化させる。しかし本発明鋼の場合組織が焼
戻しマルテンサイトとなる従来のものと異り、ベーナイ
ト組織とするためＰを鋼を脆化させる程度は低い。した
がって通常レベルの0.02％以下としておけば、脆化の心
配はない。したがってＰは0.02％以下とする。
戻しマルテンサイトとなる従来のものと異り、ベーナイ
ト組織とするためＰを鋼を脆化させる程度は低い。した
がって通常レベルの0.02％以下としておけば、脆化の心
配はない。したがってＰは0.02％以下とする。
S:Sも鋼を脆化させる。靭性を得るためには低い程良い
コストがかかるため実質的に問題とならない含有上限値
は0.02％程度である。したがってＳは0.02％以下とす
る。
コストがかかるため実質的に問題とならない含有上限値
は0.02％程度である。したがってＳは0.02％以下とす
る。
Al:Alは脱酸のために添加する。0.01％未満では脱酸の
効果がなく、0.05％超では脱酸効果は充分となるが、鋼
の清浄度を下げ靭性低下を起す。したがってAl添加量は
0.01〜0.05％とする。
効果がなく、0.05％超では脱酸効果は充分となるが、鋼
の清浄度を下げ靭性低下を起す。したがってAl添加量は
0.01〜0.05％とする。
N:Nは13％Cr前後の鋼においてはγループを広げる効果
があり組織をコントロールするために重要な働きをす
る。しかし添加量が0.01％未満であるとγループを広げ
る効果がなく、0.01％以上を添加する必要がある。一方
上限値は多い方が良いが通常のプロセスで用意に添加し
得る添加量は0.25％程度である。したがってＮの添加量
は0.01〜0.25％とする。
があり組織をコントロールするために重要な働きをす
る。しかし添加量が0.01％未満であるとγループを広げ
る効果がなく、0.01％以上を添加する必要がある。一方
上限値は多い方が良いが通常のプロセスで用意に添加し
得る添加量は0.25％程度である。したがってＮの添加量
は0.01〜0.25％とする。
Ni,Mo,Nb,V,Ti:これらの元素は任意に１種以上添加可能
な元素である。組織をベーナイトにしたときの炭化物形
成により強度上昇を図るために添加する。それぞれの添
加量下限未満では効果に乏しく、上限を超えると巨大炭
化物を形成するのでNi0.2〜2.5％,Mo0.2〜1.5％,V0.02
〜1.5％,Ti0.001〜0.2％,Nb0.02〜1.5％の範囲とする。
なおこれらの元素は複合添加した場合と単純添加した場
合の差はないので必要に応じて１種または２種以上添加
することができる。
な元素である。組織をベーナイトにしたときの炭化物形
成により強度上昇を図るために添加する。それぞれの添
加量下限未満では効果に乏しく、上限を超えると巨大炭
化物を形成するのでNi0.2〜2.5％,Mo0.2〜1.5％,V0.02
〜1.5％,Ti0.001〜0.2％,Nb0.02〜1.5％の範囲とする。
なおこれらの元素は複合添加した場合と単純添加した場
合の差はないので必要に応じて１種または２種以上添加
することができる。
Cr,C,N添加量の関係式：均一なベーナイト組織を得るた
めに加熱時にフェライトを含まないオーステナイト状態
にすることが必要である。実験の結果Cr％≧10×Ｃ
（％）＋30×Ｎ（％）＋８を満足させることが必要とな
る。
めに加熱時にフェライトを含まないオーステナイト状態
にすることが必要である。実験の結果Cr％≧10×Ｃ
（％）＋30×Ｎ（％）＋８を満足させることが必要とな
る。
次に、本発明のための熱間圧延工程について述べる。
本発明の鋼成分よりなるスラブの加熱温度の限定理由は
均一ベーナイト組織を得るには完全オーステナイト域で
熱間加工する必要があり、それ故950℃以上とし、又オ
ーステナイトの粗大化を防止するため1250℃以下とす
る。
均一ベーナイト組織を得るには完全オーステナイト域で
熱間加工する必要があり、それ故950℃以上とし、又オ
ーステナイトの粗大化を防止するため1250℃以下とす
る。
熱間加工率は耐硫化物応力割れ性を劣化させない微細組
織となすため60％以上が必要である。一方上板厚から言
って通常加工率は95％以下となるので上限を95％以下と
した。
織となすため60％以上が必要である。一方上板厚から言
って通常加工率は95％以下となるので上限を95％以下と
した。
加工温度はベーナイト組織とするために完全オーステナ
イト域で加工することが必要で750℃以上とする。
イト域で加工することが必要で750℃以上とする。
ベーナイト組織を得るため加工後、冷却途中で650℃〜4
00℃に保持する必要がある。保持温度はベーナイト変態
が起る温度に入れる事が必要となる。上限650℃とした
のは上限を超えると一部をフェライトの形成が起り、ベ
ーナイトとならない。下限を400℃以上としたのは下限
未満ではマルテンサイト変態にかかるためである。
00℃に保持する必要がある。保持温度はベーナイト変態
が起る温度に入れる事が必要となる。上限650℃とした
のは上限を超えると一部をフェライトの形成が起り、ベ
ーナイトとならない。下限を400℃以上としたのは下限
未満ではマルテンサイト変態にかかるためである。
また保持後の冷却速度は耐応力腐食割れ性に影響しない
ので作業性の点から空冷とした。
ので作業性の点から空冷とした。
以上詳述したように、本発明の成分鋼を本発明の加工条
件で製造し、鋼組織をベーナイト組織80％以上にすれ
ば、耐硫化物応力腐食割れ性を著しく向上することがで
きる。
件で製造し、鋼組織をベーナイト組織80％以上にすれ
ば、耐硫化物応力腐食割れ性を著しく向上することがで
きる。
（実施例） 第１表に示す組成の鋼について、第１表に示す製造条件
で処理して鋼を製造し、各鋼について試験した結果を第
１図に示す。鋼Ａ〜Ｔは本発明法によるものＵ〜Ｚは従
来法による比較例である。
で処理して鋼を製造し、各鋼について試験した結果を第
１図に示す。鋼Ａ〜Ｔは本発明法によるものＵ〜Ｚは従
来法による比較例である。
試験はNACE液中での４点曲げ治具により、種々の応力を
付加して336時間経過しても破断しない最小応力を限界
応力（σth）として求めたものである。第１図の横軸は
供試鋼の耐力（YS）を示し、縦軸は限界応力を示し○は
本発明法で製造した鋼を示し●は比較鋼である。
付加して336時間経過しても破断しない最小応力を限界
応力（σth）として求めたものである。第１図の横軸は
供試鋼の耐力（YS）を示し、縦軸は限界応力を示し○は
本発明法で製造した鋼を示し●は比較鋼である。
第１図の結果から明らかなように、本発明法によれば耐
硫化物応力腐食割れ性が著しく改善される。
硫化物応力腐食割れ性が著しく改善される。
また本発明による鋼の耐炭酸ガス腐食性については従来
の13％Cr鋼と同様の優れた耐食性を持っている事は言う
までもない。
の13％Cr鋼と同様の優れた耐食性を持っている事は言う
までもない。
（発明の効果） 本発明は従来法である再加熱QT鋼では得られない耐硫化
物応力腐食割れ性を達成し、かつ再加熱焼入れ工程を必
要としない低コストの製造法であり、油井用鋼管、厚板
等に有利に使用できるのでその工業的効果は大きい。
物応力腐食割れ性を達成し、かつ再加熱焼入れ工程を必
要としない低コストの製造法であり、油井用鋼管、厚板
等に有利に使用できるのでその工業的効果は大きい。
第１図は本発明法と比較例で製造した銅の限界応力と耐
力との関係を示す図である。
力との関係を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項１】重量％でC:0.15％以下、Si:0.1〜0.5％、M
n:0.2〜1.0％、Cr:9〜16.0％、P:0.02％以下、S:0.02％
以下、Al:0.01〜0.05％、N:0.01〜0.25％を含み残部鉄
及び不可避不純物から成り、且つ、Cr％≧10×Ｃ（％）
＋30×Ｎ（％）＋８を満足させる組成の鋼を加熱温度95
0℃〜1250℃に加熱後、仕上温度750℃以上で加工率60％
〜95％の範囲で熱間加工し、加工後冷却途中で650℃〜4
00℃の温度に保持したのち、室温までに空冷し、ベーナ
イト組織を面積率で80％以上となすことを特徴とする耐
応力腐食割れ性の優れたステンレス鋼の製造方法。 - 【請求項２】重量％でC:0.15％以下、Si:0.1〜0.5％、M
n:0.2〜1.0％、Cr:9〜16.0％、P:0.02％以下、S:0.02％
以下、Al:0.01〜0.05％、N:0.01〜0.25％を含有すると
ともに更にNi:0.2〜2.5％、Mo0.2〜1.5％、V:0.02〜1.5
％、Ti:0.001〜0.2％、Nb:0.02〜1.5％を１種または２
種以上含み、残部鉄及び不可避不純物から成り、且つ、
Cr％≧10×Ｃ（％）＋30×Ｎ（％）＋８を満足させる組
成の鋼を加熱温度950℃〜1250℃に加熱後、仕上温度750
℃以上で加工率60％〜95％の範囲で熱間加工し、加工後
冷却途中で650℃〜400℃の温度に保持したのち、室温ま
で空冷し、ベーナイト組織を面積率で80％以上となすこ
とを特徴とする耐応力腐食割れ性の優れたステンレス鋼
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33044687A JPH07113126B2 (ja) | 1987-12-26 | 1987-12-26 | 耐応力腐食割れ性の優れたステンレス鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33044687A JPH07113126B2 (ja) | 1987-12-26 | 1987-12-26 | 耐応力腐食割れ性の優れたステンレス鋼の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01172517A JPH01172517A (ja) | 1989-07-07 |
| JPH07113126B2 true JPH07113126B2 (ja) | 1995-12-06 |
Family
ID=18232706
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33044687A Expired - Lifetime JPH07113126B2 (ja) | 1987-12-26 | 1987-12-26 | 耐応力腐食割れ性の優れたステンレス鋼の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07113126B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002336990A (ja) * | 2001-05-11 | 2002-11-26 | Daido Steel Co Ltd | 高温引張り強さ、伸び、耐割れ性および靭性の優れたフェライト系ステンレス鋼の溶接部および溶接方法 |
| JP5046398B2 (ja) * | 2008-12-17 | 2012-10-10 | 株式会社日本製鋼所 | 高窒素マルテンサイト系ステンレス鋼 |
| WO2016174500A1 (fr) * | 2015-04-30 | 2016-11-03 | Aperam | Acier inoxydable martensitique, procédé de fabrication d'un demi-produit en cet acier et outil de coupe réalisé à partir de ce demi-produit |
| CN110408854B (zh) * | 2019-08-14 | 2020-10-20 | 王平 | 一种贝氏体不锈钢及其制备方法 |
-
1987
- 1987-12-26 JP JP33044687A patent/JPH07113126B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01172517A (ja) | 1989-07-07 |
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