JPS604246B2 - 表面を脱炭した鋼材の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は表面を脱炭した鋼材の製造法に係り、詳しくは
、硫化物応力腐食割れおよびアンモニア割れ等を防止す
るために、鋼材の表面を脱炭して鋼材を製造する方法に
係る。

一般に、ＬＰＧタンク、アンモニアタンク等に用いられ
る調質鋼の問題点として、耐硫化物の応力腐食割れ特性
等の改善があげられる。

その対策として、鋼材表面の軟化が有効なことから、現
在、鰍鋼クラッド鋼板等が開発されている。しかし、こ
れらの鋼板の製造は著しいコスト上昇を伴い、更に材質
的にも問題が残る。以上の観点から、本発明者らは、脱
炭による表面軟化鋼材の開発を行ったところ、脱蕨をも
っとも効率よく行わしむるには、鋼中の炭素の拡散速度
に脱炭を律遠させるとともに、鉄の酸化を抑制する雰囲
気を作る必要があることがわかった。

本発明方法は上記知見事実にもとづいて成立したもので
あって、具体的には、Ｎ２等の不活性ガス中の０２およ
び日２０分圧を制御した雰囲気で、鋼材のＡｃ，点以上
の温度で１８０分以上の熱処理を行って、鋼中の炭素の
拡散速度に律遠させて脱蕨を効率よく行い、表面が脱炭
された鋼材を安価に製造し、しかも、安全面ならびに材
質面においても問題がない製造法を提案する。すなわち
、本発明方法は、０２濃度１％以下、日２０分圧の上限
が７肌Ｈｇ以下で、下限がｌｏｇ〔日２０分圧（側Ｈｇ
）〕＝−量×ｌｏｇ〔。

或農度く％）〕−２で限定される日２０分圧を有する不
活性ガス雰囲気において、鋼材をその鋼材のＡｃ，点以
上でしかもオーステナィト粒粗大化阻止温度以下の温度
範囲内で１８０分以上の加熱処理を行うことを特徴とす
る。

以下、本発明方法について詳しく説明する。

まず鋼板を脱炭する際に、もっとも効率よく脱炭を行う
には、鋼材中の炭素の拡散速度により脱炭が律速される
条件下で行う必要がある。このためには、鋼材の表面に
おいて常に炭素量が零また夕はそれの近くになる化学反
応が進行していなければならない。この化学反応の反応
源として「本発明者らは日２０および０２に注目した。
一方、脱炭は炭素の酸化現象であり、従って炭素の脱炭
雰囲気では鉄の酸化も進行し、見掛け上の脱炭が減少・
する可能もある。

よって脱炭を有効に行い鋼材表面の酸化を防ぐためには
、炭素の酸化速度と鉄の酸化速度の兼ね合いから雰囲気
を規定しなければならない。従来、鋼中炭素の脱炭雰囲
気として湿水素ガスがあり、これによれば鋼板の酸化も
問題とならないが、この雰囲気には水素ガスを用いるの
で安全性の問題もありコストもかなり上昇する。以上の
観点から、本発明者らは安価に鋼を脱炭する方法を研究
したところ、１％以下の０２を含有するＮ２等の不活性
ガス中において、そのＨ２０分圧の上限が７肋Ｈｇ（露
点に換算すると６℃）としてその下限が、酸素濃度によ
りｌｏｇ〔日２０分圧（側Ｈｇ）〕 ＝−きＸＩ。

ｇ〔。２濃度（％）〕−２ で求められる日２０分圧であるよう、比○分圧を調整し
、この雰囲気中で、鋼材のＡｃ，点以上の温度、好まし
くはＡｃ３点以上で、鋼板のオーステナィト粒粗大化温
度以下で１８０００以上の加熱を行うと、鉄の酸化によ
るロスがほとんどなく、炭素が鋼中の拡散により律遠さ
れて脱炭が生じ、硫化物応力腐食割れ、アンモニア割れ
の防止に有効な鋼表面での脱炭量が得られることを見し
、出した。

更に詳しく説明すると、第１に本発明方法では不活性雰
囲気中でその０２濃度ならびに日２０分圧を上言己の範
囲に調整する。すなわち、不活性ガス中の０２濃度は、
１％以下が適正範囲であり、０２濃度が１％以上になる
と、鉄の酸化により脱炭量は減少する。また、不活性ガ
ス中の日２０分圧は上限は７柳Ｈｇであり、下限は０２
濃度により、ｌｏｇ〔日２０分圧（肌Ｈｇ）〕Ｆ−きＸ
Ｉ唯〔。

２濃度（％）〕−２ で決まる日２０分圧である範囲が脱炭の適正条件である
。

つまり、ＱＯ分圧が７側Ｈｇ以上になると、鉄の酸化に
より脱炭量は減少する。また、下限をｌｏｇ〔日２０分
圧（柳Ｈｇ）〕 ＝−量×ｌｏｇ〔。

２濃度（％）〕−２ で求まる日２０分圧であるとするのは、これ以下である
と、炭素の酸化反応自体が生せず、脱炭はおこらないか
らである。

第２に、上記不活性雰囲気中で鋼材をその鋼材のＡｃ，
点以上でしかもオーステナィト粒粗大化阻止温度以下で
１８０分以上加熱処理する。

この場合、鋼材の加熱温度は、鋼材のＡｃ，点以上とす
るのは、この温度以下では鋼材中炭素の固容量が少なく
なり、炭素の拡散速度が遅くなるからである。

また、加熱温度が１８０分以上でないと、鋼材中の炭素
の拡散速度に律遠させて脱炭を行っても、硫化物応力腐
食割れおよびアンモニア割れを防止できるに足る脱炭量
を得ることはできない。本発明を実施例によって説明す
る。

表１に加熱雰囲気を示すが、１〜２５は本発明範囲で、
２６〜４２は比較のための熱処理条件である。

表１ 熱処理雰囲気この熱処理条件で、通常の６０ｋ９
／桝級鋼を用い１８０分の加熱後、焼入れ競もどし処理
を行い、カントバック分析により表面から研削しながら
脱炭量を測定した実験に用いた６０ｋ９／伽級鋼の化学
成分を表２に示す。

表２化学成分この結果を、０２濃度と日２０分圧で整理
したところ、第１図の通りである。

第１図において、０印は鋼中炭素の拡散速度に律遠され
て脱炭された雰囲気で、×印は鋼中炭素の拡散速度に律
遠されて脱炭されなかった雰囲気であり、線分ａ，ｂ，
ｃで囲まれるところが本発明の範囲である。第１図から
、本発明範囲においてのみ、鋼中炭素の拡散速度に律速
されてもっとも有効に脱炭されることがわかる。次に、
表２に化学成分を示す通常の６０ｋ９／松級鋼を、本発
明範囲の熱処理条件（０２／Ｎ２＝５肌、日２０分圧＝
１肌Ｈｇ）で、加熱温度９３０００、加熱時間を６０，
１２０，１８０，２４０分の４レベルとして脱炭させ、
更に６８０ｏｏ×７０分の条件で燐もどした鋼板（ｔ＝
３２肋）について、入熱量１２０００Ｊ／肌で溶接した
試料表面から、４点支持定歪曲げによる応力腐食割れ試
験片を採取し、４点曲げにより応力を５０〜３０ｋ９／
秘と変え、０．５％ＣＨ３ＣＯＯ日十３０００脚日２Ｓ
の腐食環境で５００時間浸した後の割れの有無を調査し
た。

その結果を表３に示すが、鋼中の炭素の拡散速度に律速
させてＡｃ，点以上の温度で１８粉ご以上の脱炭処理を
行うことにより、耐応力腐食割れ特性が著しく改善され
ることがわかる。表３ 応力腐食割れ試験結果 ｛９鞍勢 試験は繰返し数２ 熱処理雰囲気：０２／Ｎ２＝５ｐｐｌｎ（Ｎ２中の０２
量）日２０分圧＝１物Ｈｇ以上詳しく説明した通り、本
発明法は、０２濃度ならびに日２０分圧を調整した不活
性雰囲気中で鋼材をそのＡｃ，点以上で熱処理して表面
を脱炭する方法である。

従って、従来のＬＰＧタンク材の耐応力腐食割れ特性、
また、アンモニアタンク材の耐アンモニア割れ特性を改
善するために開発されたクラッド鋼等に比較して、本発
明方法によって得られる表面脱炭鋼は、安価に表面を軟
化することができる。とくに本発明方法は、脱炭が鋼材
中のＣの拡散速度に律速させることを特徴とするので、
加熱温度および時間を変えることにより容易に必要軟化
層の深さを得られることも有利な点である。さらに、Ｌ
ＰＧ、アンモニアタンク材の他に、表面を軟化して使用
する鋼材一般に応用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、鋼材中炭素の脱炭におよぼすＮ２等の不活性
ガス中の０２量と日２０分圧の影響を示すグラフである
。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｏ＿２濃度１％以下、Ｈ＿２Ｏ分圧の上限が７ｍｍ
   Ｈｇ以下で、下限がｌｏｇ〔Ｈ＿２Ｏ分圧（ｍｍＨｇ）
   〕 ＝−１／４×ｌｏｇ〔Ｏ＿２濃度（％）〕−２で限定さ
   れるＨ＿２Ｏ分圧を有する不活性ガス雰囲気において、
   鋼材をその鋼材のＡｃ＿１点以上でしかもオーステナイ
   ト粒粗大化阻止温度以下の温度範囲内で１８０分以上の
   加熱処理を行うことを特徴とする表面を脱炭した鋼材の
   製造法。