JPS6119764A - 靭性のすぐれた2相ステンレス鋼 - Google Patents

靭性のすぐれた2相ステンレス鋼

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JPS6119764A
JPS6119764A JP59139074A JP13907484A JPS6119764A JP S6119764 A JPS6119764 A JP S6119764A JP 59139074 A JP59139074 A JP 59139074A JP 13907484 A JP13907484 A JP 13907484A JP S6119764 A JPS6119764 A JP S6119764A
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stainless steel
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steel
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Hiroshi Otsubo
宏 大坪
Kiyohiko Nohara
清彦 野原
Yorikata Ueda
上田 依孝
Yasushi Katayama
康 片山
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 靭性のすぐれた2相ステンレス鋼に関してこの明細書で
述べる技術内容は、以下の使途における適合を目指した
新合金設計についての研究成果である。
すなわち近年、石油の需給のひっ迫から、掘削環境が従
来以上に、厳しい油井、ガス井についても開発が進めら
れている。
このような油井、ガス井は高温、高圧でHzS。
CO□、CIl等が含有され、このような井戸において
は、油井管はもちろんのこと、ラインパイプにおいても
、腐食減量は著しく大きい。
(従来の技術) 上記の如き使途では、従来脱水処理、インヒビター処理
、そし等電気防食などがなされてきた。
1掲のような防食処理はそそれを施こすためのコストが
嵩み、このようなコスト上昇は、高価なステンレス鋼を
使用することによるコストと比べて同程度となり、その
ためステンレス鋼をラインパイプ用鋼として使用する気
運が高まり、とりわけα/γ2相ステンレス鋼が注目を
集め、使用され始めるに至った。
ところが、最近になり掘削環境はさらに厳しく海底油田
、および極地油田が開発され、このような環境における
各種防食処理にがかるコストはぼう大となるばかりでな
く、材料には高度な低温靭性が要求されることも問題で
ある。
すなわち2相ステンレス鋼は、耐食性、耐応力腐食割れ
性にすぐれていると言われ、特公昭45−28098号
、特公昭50−8970号公報などの2相ステンレス鋼
が提案されている。
しかしながらそれらの鋼種は、すぐれた耐食性を有す゛
るが、低温靭性に問題がある。
(発明が解決しようとする問題点) 1掲のα/γ2相ステンレス鋼につき各種元素の靭性に
およぼす影響を検討した結果に基いて低温靭性の改善を
図ることがこの発明の目的である。
ここに発明者らはAIlを適正量添加すふとともに、S
i、P、S、Cr、NiさらにはCaそしてTi+Nb
、Vを適正範囲に限定することにより低温靭性が向上す
ることを知見した。
(問題点の解決手段) 上記の知見に基づきα/γ2相ステンレス鋼の低温靭性
は、次の各事項により有利に改善される。
C<0.03WT%    Si<1.0 WT%Mn
<2.OWT%     P <0.040 WT%S
−≦−0,004WT% そして、 旧:l〜9WT%  Cr : 20〜28WT%Mo
 : 0.5〜.4.OWT% N : 0.05〜0
.30WT%および Ai : 0.005〜0.05
何T%を含み残部Feおよび不可避的な不純物からなる
靭性のすぐれた2相ステンレス鋼(第1発明)C<0.
03WT%     Si<1.OWT%Mn<2.O
WT%     P<0.040WT%S <0.00
4 WT% そして、 Ni : 1〜9 WT9ACr : 20〜2814
T%Mo : 0.5〜4.0 WT% N : 0.
05〜0.30WT%および ^1 : 0.005〜
0.0514T%舒含みかつ、 Ti<0.2WT%、Nb<0.2 WT% およびV
<0.2WT% のうちから選んだ1種又は2種以上 を含有し、残部Feおよび不可避的な不純物からなる靭
性のすぐれた2相ステンレス鋼(第2発明)。
C<0.03WT%    Si<1.0WT%Mn<
2.0 WT%     P <0.040 WT%S
 <0.004 WT% そして、 Ni:1〜9WT%   Cr : 20〜28WT%
Mo : 0.5〜4.OWT% N : 0.05〜
0.30WT%および Al : 0.005〜0.0
5縁T%を含みかつS含を量の5倍以下に当るCaを含
有し、残部Feおよび不可避的な不純物からなる靭性の
すぐれた2相ステンレス!1iiI(第3発明)。
c<o、o3イT%    Si<1.0 WT%Mn
<2.OWT%    P < 0.040 WT%S
 <0.004 WT% そして、 Ni : 1〜9WT%   Cr : 20〜28W
T%Mo : 0.5〜4.0 WT% N : 0.
05〜0.’30WT%および Al : 0.005
〜0.05 WT%を含みかつS含有量の5倍以下に当
るCaを含有し、さらに、 Ti−≦−0,2WT%、Nb−≦−0.2−丁% お
よびv<0.2WT% のうちから選んだ1種又は2種以上 を含有し、残部Feおよび不可避的な不純物からなる靭
性のすぐれた2相ステンレス鋼(第4発明)。
すなわち上記各発明は、耐食性はもちろんのこと、とく
にすぐれた低温靭性をそなえる2相ステンレス鋼を開発
したものである。
ここにCr+ Ni+ Mo+およびNを多量に含有し
かつ、p、sを低く抑え、/lを適量添加すること、ま
たさらにCa並びにTi、NbおよびVのうちすくなく
とも1種を添加することにより、低温靭性の向上に寄与
させる。何れの場合も熱間任延綱材を1000〜115
0℃で溶体化し、急冷することにより低温靭性のすぐれ
た2相ステンレス鋼が得られる。
(作 用) 化学成分を上記のように限定した理由から説明を進める
C:不可避的に鋼中に含まれる元素であるが、0.03
wt%(以下単に%で示す)を越えると耐食性、耐粒界
腐食性を劣化させるので0.03%以下に限定した。
Si:溶解時に脱酸剤として使用される元素であるが1
.Oχを越えるとΣ相が急冷しても発生し、靭性を劣化
させるので1.0%以下とした。
Mn:αとγの相比率の調整に用いられるが、2.oχ
を越えると耐食性が劣化するので2.0%以下とした。
P;不可避的不純物元素として含有されるが、0.04
0χを越えると靭性が劣化するので、0.040%以下
とした。
S:不可避的不純物元素として含有され、0.040χ
を越えると靭性が劣化するので、0.004%以下と限
定した。
Ni:全面腐食に対する抵抗性の増加と2相組織形成の
面から不可欠な元素であるが、1.9χ未満では、十分
な耐食性が得られず、また9%を越すとその改善効果が
飽和し高価でもあるので、1.0〜9.0χの範囲に限
定した。
Cr:耐食性を増加させ、またオーステナイトおよびフ
ェライトの2相組織を形成するため不可欠の元素であり
、孔食や隙間腐食に対する抵抗性を考慮すると20.0
%未満ではその効果が少なく、一方Crが増加するにし
たがい、耐孔食性は向上するが、28%を越えるとχ相
又はσ相が析出しやすくなり靭性が劣化するのでCrの
範囲を、20.0〜28.0%に限定した。
Mo:塩素イオンを含む腐食環境で生ずる局部腐食に対
する抵抗性を向上させる元素であるが、0.5χ未満で
は十分な耐食性が得られず、一方4χを越えて添加して
も改善効果は小さく、かつ非常に高価でもあるのでo、
5−L4.oχの範囲に限定した。
N:2相組織を形成するために重要な元素であり、また
耐食性を向上させるが、0.05%未満では耐孔食性を
改善せず、一方0.30%を越えると靭性を劣化させる
ので0.05%〜0.30%の範囲に限定した。
Al : Alが0.005yj−より低いと、鋼中の
酸素が高いため靭性が悪くなる。AIが0.05%を越
えると第1図の10000倍電子顕微鏡写真、第2図の
電子線回折および第3図の抽出プリ力のメツシュCuX
線写真に示すように(AI−Cr) Nが凝集粗大化す
るため靭性が悪くなる。一方、AIが0.02%の場合
の例を第4図の2500倍電子顕微鏡に示すように球状
の硫化物のみで、するどい切欠を有する六角形状の(A
I Cr)Nは存在せずAI 0.005%〜0.05
χの範囲にわたって、同様に挙動することからこの範囲
に限定した。
上記のC,S+Mn+N+P+S+ そしてCr + 
Mo l NおよびAIの各限定量をもってこの発明の
2相ステンレス鋼の基本成分とするが、さらにCa並び
にはTi。
NbおよびVのうち少くとも1種を添加することにより
、より以上の低温靭性を付与させることが′できる。
これらの限定理由は次の如(である。
Ca:強力な硫化物形成元素であり、さらに第4図につ
き、さきに触れた球状の硫化物を形成し、靭性向上に役
立ち、とくにIXS%以上で有効であるが、5XS%を
越えると溶接性が劣化するので5XS%以内の範囲に限
定した。
Ti、NbおよびVは何れも炭窒化物の析出により、圧
延時および溶体化処理時の加熱による結晶粒の粗大化を
防ぎ、靭性を向上させる寄与に関して同効であり、とく
に0.05%以上は有効であるが、0.2′1を越える
と結晶粒微細化効果よりも析出物の析出による悪影響が
大きくなり、却って靭性は劣化、するので、それぞれ0
.2%以下と限定した。
この発明による2相ステンレス鋼は電気炉にて溶製した
のち、転炉−VODで脱炭加窒し、AIなどの成分を調
整する。これらの工程は、ApD法でも十分可能である
Caを添加する場合には、この工程で添加してもよい。
つぎに連続鋳造工程、又は造塊工程でスラブ。
ブムーム又はインゴットが製造される。その後、厚板圧
延、ホット圧延、ビレット圧延工程で厚板。
ホットコイル、丸ビレットが製造される。
丸ビレットに圧延されるものはその後、傾斜圧延方式又
は、熱間押し出し方式により継目無鋼管にすることがで
き、厚板、ホットコイルは、焼鈍。
酸洗後、このまま製品として出荷される場合もあるが、
もちろん製管工程を経て、管として出荷される場合もあ
る。なお継目無鋼管においても焼鈍。
酸洗後出筒されるのはいうまでもない。
(実施例) 表1に示す鋼を溶製し、熱間圧延して得られた1.2.
5mm厚の熱延鋼板を1050°c、30分の溶体化処
理を施こした後水冷し2mmVノノヂシャルピー衝撃試
験片(フルサイズ)(ノツチ:板厚方向1割れの進展:
圧延方向)を採取した。さらに−60℃にてシャルピー
衝撃試験を行った。
比較鋼No、 1はSiが上限を越えているため、衝撃
特性が悪い。No、 2はPが上限を越えているため、
衝撃特性が悪い。No、 3はSが上限を越えているた
め、衝撃特性が悪い。No、 4はCrが」二限を越え
ているため、衝撃特性が悪い。1llo、 5は八1が
下限値を下回り陶6,7は上限値を上回っているため衝
撃特性か悪い。隔8はNか上限値を上回っているため衝
撃特性が悪い。No、9.10.1.1はTi、Nb、
Vがそれぞれ上限を上回っているため衝撃特性が悪い。
以上より発明鋼の例のみがずくれた靭性を有しているこ
とがわかる。
(発明の効果) 2相ステンレス鋼の低温靭性を大幅に改善することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は電子顕微鏡(10000倍)によるAIが0.
055χ含有されている2相ステンレス鋼に見られる析
出物を示す金属顕微鏡写真 第2図FB) (b)は上記析出物の電子線による回折
像金属組織写真と、結晶面の指数の説明図第3図はエネ
ルギー分散型分析法(EDX)による上記析出物に含ま
れている元素を示すX線写真第4図は八1が0.02%
、 Caが0.0032%添加された2相ステンレス鋼
の金属組織を示す電子顕微鏡写真である。 第1図 (xtoσ0θ) 第2図 <a)(b) 第3図 第4図 6\\\\鳩へ 5、゛・ 1、゛゛ 1、・、ド へ9.1 iwtxn

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、C≦0.03WT% Si≦1.0WT%Mn≦2
    .0WT% P≦0.040WT%S<0.004WT
    %そして、 Ni:1〜9WT% Cr:20〜28WT%Mo:0
    .5〜4.0WT% N:0.05〜0.30WT%お
    よびAl:0.005〜0.05WT% を含み残部Feおよび不可避的な不純物からなる靭性の
    すぐれた2相ステンレス綱。 2、C≦0.03WT% Si≦1.0WT%Mn≦2
    .0WT% P≦0.040WT%S<0.004WT
    % そして、 Ni:1〜9WT% Cr:20〜28WT%Mo:0
    .5〜4.0WT% N:0.05〜0.30WT%お
    よびAl:0.005〜0.05WT% を含みかつ、 Ti≦0.2WT%、Nb≦0.2WT%およびV≦0
    .2WT% のうちから選んだ1種又は2種以上 を含有し、残部Feおよび不可避的な不純物からなる靭
    性のすぐれた2相ステンレス鋼。 3、C≦0.03WT% Si≦1.0WT%Mn<2
    .0WT% P<0.040WT%S<0.004WT
    %そして、 Ni:1〜9WT% Cr:20〜28WT%Mo:0
    .5〜4.0WT% N:0.05〜0.30WT%お
    よびAl:0.005〜0.05WT% を含みかつS含有量の5倍以下に当るCaを含有し、残
    部Feおよび不可避的な不純物からなる靭性のすぐれた
    2相ステンレス鋼。 4、C≦0.03WT% Si≦1.0WT%Mn≦2
    .0WT% P≦0.040WT%S<0.004WT
    % そして、 Ni:1〜9WT% Cr:20〜28WT%Mo:0
    .5〜4.0WT% N:0.05〜0.30WT%お
    よびAl:0.005〜0.05WT% を含みかつS含有量の5倍以下に当るCaを含有し、さ
    らに、 Ti≦0.2WT%、Nb<0.2WT%およびV≦0
    .2WT% のうちから選んだ1種又は2種以上 を含有し、残部Feおよび不可避的な不純物からなる靭
    性のすぐれた2相ステンレス鋼。
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