JPS6160822A - 耐遅れ破壊性の優れた高強度鋼の製造法 - Google Patents

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 本発明は、１５０ｋｓｉ　（１０５，５ｋｇｆ／ｍｍ”
　）を越える降伏強さく０．２％耐力）を有しかつ耐遅
れ破壊性に優れ、油井管等の用途に好適な高強度鋼の製
造方法に関するものである。

従来の技術 近年、長期的展望に立ったエネルギー確保の必要性が各
方面から叫ばれるようになってきたことに呼応して、世
界の各地に於いて新たな油田やガス田の開発が盛んに行
なわれるようになって来ており、従来は放置されていた
地表深層部のような苛酷な環境の石油や天然ガスにまで
開発の目が向けられるようになるなど、エネルギー採取
にもこれまで以上に高度な技術が必要となってきている
。

例えば最近では、深さが１５０００フイ一ト以上という
極めて深い場所や、深さ１フイート当たり０．５ｐｓｉ
　（ＯＪ５１５ｇｆ／ｍｍ２）以上の圧力増加が見込ま
れるところの、所謂“標準状態”よりも高い地圧を持つ
地層にも、石油や天然ガス採取用の井戸を掘ることが多
くなってきている。このような環境下で安定した作業を
行なうには、Ｖ−１５０クラス以上（Ｓ　Ｍ　Ｙ　Ｓ　
（Ｓｐｅｃｉｆｉｅｄ　Ｍｉｎｉｍｕｍ　Ｙｉｅｌｄ　
Ｓｔｒｅｎｇｔ規格最小降伏強さ）が１５０ｋｓｉ　（
１０５，５ｋｇｆ／ｍｍ”　）以上〕の極めて高い強度
ををする油井管が必要であるとされ、その安定供給に対
する要望がとみに高まって来ているのが現状である。

しかし、従来から油井管として使用されている低合金鋼
では、Ｖ−１５０クラス以上の高強度を有するようなも
のになると、オーステナイト粒界が脆化することにも起
因して降伏点以下の静荷重でも破壊に至るという“遅れ
破壊”の危険を内在するようになるものであった。また
一般に油田では井戸が古くなって自噴しなくなって来る
と、２次回収と称してく水圧やガス圧をかけたり酸を添
加（Ａｃｉｄｉｚｉｎｇ）　して汲み上げ効率を向上し
ているが、このように酸の添加を行なう場合や、酸性環
境下の油田においては、低合金鋼では従来は水素の影響
によって遅れ破壊の危険性が大きくなるという問題があ
った。

一方、１８Ｎｉ　−５Ｍｏ　−７，５Ｃｏ系等のフルエ
ージング鋼やオーステナイト系の高合金や高合金鋼は、
ｈ１通常の低合金鋼よりも耐遅れ破壊性に優れているこ
とが知られている。しかしながら、マルエージング鋼は
、Ｃｏを含有しているのでコストが高く、低温靭性が良
くない等の問題がある。他方、オーステナイト系の高合
金や高合金鋼には、強度を得るために大きな加工量で冷
間加工を施さねばならず非能率的であり、ＮｉやＣｒ等
の含有量が高いので、コスト高となるといった問題があ
って、いずれも単なる高強度油井管用として用いられる
ことはなく、特に経済性の点から一部の極く限られた環
境下で実用に供されているにすぎないものであった。

一方、特開昭５８−６１２１９号および特開昭５８−８
４９６０号に耐遅れ破壊性の優れた高強度鋼の製造方法
が開示されている。しかしながら、特開昭５８−６１２
１９号に記載の方法では、後述する如くＮ含有量が低く
、またＮ含有量に対して多量のＴｉを含有し、更に焼戻
し前のオーステナイト粒度が大きく、上記した苛酷な環
境で十分な耐遅れ破壊性を発揮することができない。

他方、特開昭５８−８４９６０号に記載の鋼もＮおよび
Ｔｉ含有量を考慮せず、専らＬａの添加の効果を追求す
るのみで、この公開公報に記載の鋼も上記した苛酷な環
境で十分な耐遅れ破壊性を発揮することができない。

本発明の解決しようとする問題点 本発明は、上述の如き従来技術の問題点に鑑み、１５０
ｋｓｉ　（１０５，５ｋｇｆ／ｎｕｎ’）を越える降伏
強すヲ有スルとともに、耐遅れ破壊性が従来の低合金鋼
を用いたものよりも一段と優れ、且つ１８Ｎｉマルエー
ジング鋼やオーステナイト系の高合金や高合金鋼よりも
はるかに廉価な、油井管としての用途に好適な高強度鋼
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 本発明者等は、上述の目的を達成するため、鋼材の化学
成分、熱処理をはじめとする製造条件、それによって得
られる組織と特性との関係について詳細な研究を重ねた
結果、以下（ａ）〜（ｅ）に示すような知見を得るに至
った。即ち、 （ａ）　　遅れ破壊は、静荷重下におかれた鋼が成る時
間を経過後、突然に脆性的な破断を呈する現象であり、
外部環境から鋼中に侵入した水素や、メッキ等によって
侵入した鋼中水素等により発生する一種の水素脆性とさ
れているものであるが、鋼のオーステナイト粒度をＡＳ
ＴＭＮｏ．で８．５以上の細粒に調整して焼入れし、マ
ルテンサイトあるいは低温ベイナイトの組織を得て焼戻
し処理すれば、遅れ破壊の発生が抑制されることが判っ
た。

（ｂ）鋼中の炭化物は水素の集積場所となり、従ってこ
の炭化物が針状、棒状等切欠欠陥形状を呈するときは、
そこが起点となって遅れ破壊が発生しやすいが、焼入れ
した鋼を５８０℃以上八０１へ以下の高温でＰ　ＬＸ≧
１６．８Ｘ１０３（但しＰＬ１１＝Ｔ　（２０＋ｌｏｇ
　ｔ　）で、Ｔ：焼戻し温度（°Ｋ）、Ｌ：保持時間（
ｈｒ）］の条件で焼戻しすれば、炭化物の球状化がなさ
れて、遅れ破壊の発生が抑制されることが判った。

（Ｃ）　　オーステナイト粒の微細化はＮ量と関係を有
し、合金成分としてＭＯまたはＷのいずれか一方または
双方と、Ｉ：ｒ、　Ｎｂ、　Ｖを含む鋼においてはＮ〉
０、００２０％で細粒鋼が得られ、耐遅れ破壊性が向上
することが判った。

（ｄ）　　Ｃ二Ｏ，１５〜０．４５％、Ｓｉ：１．５０
％以下、Ｍｎ：Ｑ、Ｑｌ〜１．５０％を含む鋼に、合金
成分として、Ｃｒ：０．５０〜２．００％、Ｍｏ　＋　
’／＠　Ｗ　＋　０．３０〜１．５０％、Ｖ：０．０１
〜０．２０％、Ｎｂ：　０．００５〜０．２０％および
Ｂ　：　０．００５０％以下で且つ０．７８Ｘ　［Ｎ（
％）−０，００２］を越える量を含有させれば、焼入れ
の後、５８０℃以上Ａｃ＋点以下の温度で且つ上記ＰＬ
、Ｉ値がＰｔｘ≧１６．８　ＸＩＯ３の条件で焼戻し処
理しても、オーステナイト粒度のＡＳＴＭＮｏ．が８，
５以上であれば、降伏強さで１５０ｋｓｉ　（１０５，
５ｋｇｆ　／ｍｍ’）を越す高強度が安定して得られ、
耐遅れ破壊性にも優れていることが判った。

（ｅ）　　オーステナイト粒の微細化は降伏比（降伏強
さ／引張強さ）を上昇させ、従って、同じ降伏強さに対
して引張強さを抑えることができるという点からも耐遅
れ破壊性改善に有効であることが判った。

本発明は上記知見に基づいてなされたものであって、本
発明に従うと、重量％で、 Ｃ：０．１５〜０．４５％、 Ｓｉ：１．５０％以下、 Ｍｎ　＋　０．０１〜１６５０％、 Ｃｒ　：　０．５０〜２．００％、 ＭｏまたはＷのいずれか一方または双方：Ｍｏ＋′ＡＷ
で０．３０〜１．５０％、Ｖ：０．０１〜０．２０％、 Ｎｂ　：　０．００５〜０．２０％、 ＡＩ：０．０１〜０．１０％、 Ｎ　：　０．００２０％を越える量、 Ｂ：０．００５０％以下で且ツＱ、７８Ｘ　ｃＮ（％）
−０，００２：１を越える量、 を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼
をオーステナイト粒度がＡＳＴＭＮｏ、で８．５以上に
なるように調整して焼入れし、次いで５８０℃以上で且
つＡｃ１点以下の温度でＦｉｌ≧１６．８　ＸＩＯ３を
満たす条件で焼戻し処理を施すことを特徴とする耐遅れ
破壊性の優れた高強度鋼の製造法が提供される。ただし
、ＰＬ）Ｉは焼戻し処理における焼戻し温度と保持時間
の関数であって、次式によって示される。

ＰＬＭ＝Ｔ　（２０＋１ｏｇ　ｔ　　）更に本発明に従
うと、本発明の方法の対象鋼はＣ：Ｏ，１５〜０．４５
％、 Ｓｉ：１．５０％以下、 Ｍｎ　：　０．０１〜１．５０％、 Ｃｒ　：　０．５０〜２．００％、 ＭｏまたはＷのいずれか一方または双方：Ｍｏ＋′ＡＷ
で０．３０〜１．５０％、Ｖ：０．０１〜０．２０％、 Ｎｂ　：　０．００５〜０．２０％、 Ａｌ　　二〇、０１〜０．１０％、 Ｎ：０．００２０％を越える量、 Ｂ　：　０．００５０％以下で且つ０．７８ｘ　［Ｎ（
％）−０，００２：］を越える量、 を含有し、更に第１群：１．５％以下のＣｕ、４．０％
以下のＮｉ１第１群：　０．００１〜０．０３０％のＣ
ａからなる群より選ばれた１種または２種以上の元素を
含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなるもので
もよい。

作用 次に本発明の方法において、鋼の成分組成及び製造条件
を上記の通りに限定した理由を説明する。

Ａ　成分組成の限定理由 Ｃ：　Ｃは鋼の焼入性増加、強度増加に加えて細粒化の
ためにも有効な成分であるが、０．１５％未満では強度
低下及び焼入性劣化をきたし、従って所望強度に対して
、炭化物球状化のための高温での焼戻し処理が行なえず
、又所望の細粒鋼を得難くなり、遅れ破壊感受性が大き
くなる。

一方、０．４５％を越えてＣを含有すると、焼入れ時の
焼割れ感受性が増加し、また靭性劣化をも招くことがら
Ｃ含有量を０．１５〜０．４５％と定めた。

Ｓｉ：Ｓｉは鋼の脱酸及び強度を高めるのに必要な元素
であるほか、変態点を上げて高温焼戻しが安定して行な
えるようにするためにも有効である。

しかしながら、Ｓｉの含有量が１．５０％を越えると靭
性の劣化が著しくなり、又低ｐＨ環境では耐遅れ破壊性
を劣化させることともなるので、その上限を１．５０％
とした。

なお、オーステナイト粒を可及的に小さくして、を０．
８０％以下とすることが好ましく、更に低ｐＨ環境下で
の耐遅れ破壊性をより一層向上させるためには、（Ｓｉ
＋Ｍｎ＞の値を０．８０％以下とすることが好ましい。

Ｍｎ：Ｍｎは脱酸、脱硫のばか焼入性の向上に有効な元
素であるが、多量に含有させると鋼の加工性や耐遅れ破
壊性を劣化するようになることから、その上限を１．５
０％とした。低合金鋼の場合、低ｐＨ環境下での遅れ破
壊感受性低減のためには（Ｓｉ　＋Ｍｎ）の値を０．８
０％以下に低減することが有効であるが、Ｍｎ含有量を
０．０１％未満とすることは鋼の製造上極めて困難であ
り、コストアップを招くことから、Ｍｎの含有量を０．
０１〜ｌ、５０％とした。安定した細粒鋼を得るには０
．２０％以上の添加が好ましい。

Ｃｒ：Ｃｒは鋼の焼入性、強度及び焼戻し軟化抵抗性を
増大させる作用があり、高温焼戻し処理して高強度鋼を
得るのに有効な元素であるが、その含有量が０．５％未
満では前記作用に所望の効果を帰ることができず、一方
、２．００％を超えて含有させると靭性の劣化及び焼割
れ感受性の増大を来すことから０．５０〜２．００％と
した。

Ｍｏ５Ｗ：ＭｏとＷはいずれも鋼の焼入性、強度、靭性
、耐食性および焼戻し軟化抵抗性を増大させ、高温焼戻
し処理を可能にして耐遅れ破壊性を向上させる効果を有
するので、ＭＯまたはＷのいずれか一方または双方を含
有することとした。

ＭｏとＷの含有量に関して（Ｍｏ＋％Ｗ）で規定するの
は、ＷがＭｏに対して原子量が約２倍で、上記した効果
の点ではＭＯの約半分となるからである。

（Ｍｏ＋ｙ２Ｗ）の値が０．３０％未満では上記作用に
所望の効果が辱られず、他方この値が１．５０％を越え
るとそれらの添加効果が飽和してしまい、より一層の強
度上昇効果を得ることができず、実質的に不必要な量の
Ｍｏ及びＷの含有となってコスト上昇を招くので、Ｎｏ
および／またはＷの含有量を、（Ｍｏ　＋　’Ａ　Ｗ）
　の値で０．３０〜ｌ、５０％とした。

■：　■は鋼の強度上昇、焼戻し軟化抵抗の付与と細粒
化に有効な元素であり、高温焼戻し処理を可能にして耐
遅れ破壊性を向上させるのに有効であるが、０．０１％
未満では前記効果が得られず、一方、０．２０％を越え
る多量の■の添加をすると靭性の劣化を招くこととなる
ので０．Ｏ１〜０．２０％とした。

Ｎｂ：Ｎｂは鋼の強度、靭性の向上と焼戻し軟化抵抗の
付与、細粒化に対して効果を有し、耐遅れ破壊性の向上
に対しても効果があるが、０．００５％未満ではその効
果が十分でなく、一方、０．２０％を越えて含有させて
も前記効果が飽和してしまい、また靭性の劣化をも招く
こととなるので、０．００５〜０．２０％とした。

Ａ１：Ａ１は綱の脱酸の安定化、均質化および細粒化を
図るのに有効であるが、０．０１％未満では所望の効果
を得ることができず、他方、０．１０％を越えて含有さ
せてもその効果は飽和してしまい、また介在物の増大に
より疵が発生し、靭性も劣化するので０．０１〜０．１
０％とした。

Ｎ：　Ｎは本発明において重要な元素である。

従来技術ではＮは結晶粒界に濃縮偏析しやすく、粒界強
度を低下させ、遅れ破壊抵抗を著しく劣化させるものと
して鋼中のＮ含有量が制限されていたものである。これ
に対し、上述の如く本発明者等は０．００２０％を越え
るＮを含有させることによってオーステナイト粒を微細
化せしめ、むしろ耐遅れ破壊性を向上させるのに有効で
あることを発見したものである。従って、本発明では、
Ｎは結晶粒を微細にして耐遅れ破壊性を向上させる効果
を発揮させるために０．００２０％を上廻る量が必要で
ある。

Ｂ：　Ｂは焼入性を向上させ、これを通じて強度、靭性
、耐遅れ破壊特性を向上させるのに有効である。しかし
ながらＢ量が０．７８×〔Ｎ（％）−０、００２）以下
ではその効果が得難く、また０、　００５０％を越えて
含有させても添加効果が飽和してそれ以上の特性向上効
果が期待できず、逆に靭性劣化を招（場合も生ずるので
、Ｂ含有量は０．７８×〔Ｎ（％）−０，００２）を越
え且つ０．００５０％以下とした。

Ｃｕ：Ｃｕは強度を増し、耐食性を向上させるために添
加する元素である。Ｃｕを１．５％を越えて含有すると
熱間加工性が劣化するので含有範囲の上限を１．５％と
した。更に、Ｃｕを０．５％以上添加するときには同量
以上のＮ１を添加して熱間脆性を防止することが好まし
い。

Ｎｉ：Ｎｉは強度および靭性を向上させるために添加す
る。しかしながら、Ｎｉは高価であることに加えて、そ
の多量添加は変態点を大幅に低下させるため高温焼戻し
による耐遅れ破壊性向上を指向した本発明の効果を阻害
することとなるので含有範囲の上限を４．０％とした。

Ｃａ：Ｃａは鋼中介在物を球状化して、特に高強度鋼に
おいて、圧延方向と直角方向の靭性を向上させるのに有
効であるが、０．００１％未満ではその効果が得られず
、他方、０．０３０％を越えると、その効果が飽和する
のみならず、却ってその酸化物等の非金属介在物が増加
して、鋼の清浄性が低下し、遅れ破壊感受性を高めるこ
ととなる。従って、Ｃａの含有量範囲をｏ、　ｏｏｉ〜
０．０３０％とした。

日　製造条件の限定理由 オーステナイト粒度と焼戻し条件： 従来、降伏強さが１５０ｋｓｉ　（１０５，５ｋｇｆ／
ｍｍ２）を越える低合金鋼製の高強度油井管は、熱延鋼
管をへｃ＋点以上に再加熱した後焼入れするか、或いは
熱間で製管した後人ｒ５点以上の温度から直接に焼入れ
し、その後Ａｃ＋点以下の温度で焼戻すことにより製造
している。しかしながら、直接焼入れした鋼管ではオー
ステナイト粒が粗大であり（ＡＳＴＭＮｏ．７程度以下
）遅れ破壊に対する感受性が極めて大きい。一方、再加
熱焼入れしたものの場合は、遅れ破壊特性はオーステナ
イト粒度と焼戻し温度によって太き（変化することが本
発明者等の研究により明らかとなった。

即ち、本発明者等は、Ｃ５Ｓｉ、Ｍｎ、　Ｃｒ、　Ｍｏ
５Ｗ。

■、Ｎｂ、　ＡＩ、ＮおよびＢが本発明の範囲内にある
種々の鋼を用い、熱処理、加工熱処理、冷間加工と熱処
理の組合せ等種々の手段を用いてオーステナイト粒度を
変化させ、これを４５０〜６５０℃で３０分焼戻し処理
した。夫々の鋼板から平行部８．５□φの丸棒引張試験
片を採取して引張試験を行ない、１７０ｋｓｉ　（１１
９，５ｋｇｆ／ｍｍ２）近傍の降伏強さく０．２％耐力
）を有すると確認されたもののみについて遅れ破壊特性
を調査した。

遅れ破壊特性は、第１図（ａ）に全体の斜視図を、第１
図ら）にＵノツチ部の詳細を示した試験片を１つの焼戻
し処理鋼板から５本ずつ切り出し、このＵノツチ部にく
さびを挿入した後８０℃の温水中に５０００時間浸漬し
て、割れ発生の有無を調べて調査し、その結果を第２図
に示した。第２図において、○は５本の試験片のすべて
に割れの発生が認められないことを示し、Ｘは５本の試
験片のいずれか又は全部に割れ発生が認められたことを
示す。

第２図に示すように、オーステナイト粒度がＡＳＴＭＮ
ｏ．８．５未満の場合には焼戻し温度を高くしても割れ
が発生し、一方、焼戻し温度５８０℃未満の場合はオー
ステナイト粒度をＡＳＴＭＮｏ．で８．５以上の微細粒
としても割れが発生することが判った。従って、本発明
では焼戻し前のオーステナイト粒度をＡＳＴＭＮｏ．で
８．５以上に調整し、且つ焼戻しは５８０℃以上で行な
うように制限する。

次に、本発明者等は、０．３０％Ｃ−０，３０％Ｓｉ　
−０，４３％Ｍｎ−０，６１％Ｃｒ　−０，４６％Ｍｏ
　−０，０５％Ｖ−０．０４１％Ｎｂ−０．０４４％Ａ
Ｉ　−０，００３９％Ｎ　−０，００１７％Ｂの組成を
有する鋼を用いて、オーステナイト粒度をＡＳＴＭＮｏ
．で１０．５に調整して焼入れし、これを６００℃に加
熱し保持時間をそれぞれ５分、１０分、１５分、３０分
として焼戻しを行ない、焼戻し後の鋼片について上記と
同様な遅れ破壊試験を行なった。この実験結果より、５
分及び１０分の焼戻し処理をしたものには夫々２１５．
１１５の割合で、割れが認められた。しかるに１５分、
３０分の焼戻しを行なったものには割れは認められなか
った。

６００℃で１０分の焼戻しについては、ＰＬ）ｌ＝　１
６，７８Ｘ１０３、 又６００℃で１５分の焼戻しについては、ＰＬＪｌ＝　
１６．９３Ｘ１０３、 である。

従って、本発明ではＰ　ＬＸ≧１６．８　ＸＩＯ３なる
条件を設けた。なお、この条件は焼戻し温度が５８０℃
では３０分以上の焼戻しが必要なことを示すものである
。すなわち、５８０℃以上で且つＰＬＭ≧１６．８×１
０３のときに炭化物がよく球状化されて遅れ破壊感受性
が低減されることを上記実験で確認した。

一方、上記鋼を５５０℃で３時間焼戻し処理したもの（
ＰＬＭ＝１６．９Ｘ１０３）について前記の遅れ破壊試
験をしたところ、１１５の割合で割れが発生していた。

このことからも、焼戻しに関しては、５８０を以上且つ
ＰＬＭ≧１６．８　Ｘ　１０３のいずれか一方の条件が
欠けても耐遅れ破壊性向上に好ましくないことが明らか
である。

従って、本発明の方法では、５８０℃以上であり且つＰ
ＬＭ≧１６．８　Ｘ　１０’を焼戻しの条件として規定
したものである。

又、この場合焼戻し温度がＡ自点を越えると鋼材強度が
大幅に変動するのみならず、遅れ破壊感受性が大きくな
るので焼戻し温度はＡｃ１点以下と定めた。

次に、本発明を実施例により比較例と対比しながら説明
する。なお、これらの実施例は本発明の効果を示す単な
る例示であって、本発明の技術的範囲を何等制限するも
のでないことは勿論である。

実施例１ まず、第１表に示す化学成分組成のｗ４１〜１７を溶製
した。次いで、これらの鋼を加熱・圧延し、第２表に示
す条件にて焼入れ、焼戻しを行なった。

焼戻し前のものについてオーステナイト粒度（ΔＳ　Ｔ
　Ｍ　Ｎｏ、　）を測定し、焼戻し後のものについて引
張試験と遅れ破壊試験を行なった。

引張試験は、平行部８．５ｍｍφの丸棒試験片を用いて
行ない、遅れ破壊試験は次の条件にて実施した。即ち、
各鋼種の鋼材から、第１図に示す試験片を５本ずつ切り
出した。第１図（ａ）はＵノツチ付き試験片の全体形状
を示し、第１図（ｂ）は試験片のＵノツチの詳細を示す
。このＵノツチにくさびを静的に挿入した後、８０度の
温水中に５０００時間浸漬して割れ発生の有無を調べた
。

得られた試験結果も併せて第２表に示す。

第２表に示す結果から、本発明の化学成分範囲の鋼は５
８０℃以上、ＰＬ＞１≧１６゜８Ｘ１０：ｌの条件で焼
戻ししても、１５０ｋｓｉ　（１０５，５ｋｇｆ／ｍｍ
’）を越える降伏強さく０．２％耐力）が得られ、しか
も遅れ破壊の発生が零であって、比較鋼に比べて強度と
耐遅れ破壊特性のいずれか又は双方が優れ、強度と耐遅
れ破壊性のバランスが極めて良好であることが明らかで
ある。

実施例２ 第３表に示す化学成分組成の鋼１８〜２０を溶製した。

次いで、これらの鋼を加熱・圧延し、第４表に示す条件
にて焼入れし、次に焼戻しを行なった。

焼戻し前のものについてオーステナイト粒度（ＡＳＴＭ
Ｎｏ．）を測定し、焼戻し後のものについて実施例１と
同じ条件で引張試験と遅れ破壊試験を行なった。

このようにして得られた試験結果も併せて第４表に示す
。

第４表に示した結果からも、本発明の化学成分の範囲内
の鋼は５８０℃以上、ＰＬ１１≧１６．８ｘ１０３の条
件で焼戻ししても１５０ｋｓｉ（１０５，５ｋｇｆ／ｍ
ｍ２）を越す大きな降伏強さく０．２％耐力）が得られ
、しかも遅れ破壊の発生が零であって、比較鋼に比べて
強度と耐遅れ破壊性のいずれかが優れ、強度と耐遅れ破
壊性のバランスが極めて良好であることが明らかである
。

実施例３ 前記第３表のうちの本発明の方法の対象鋼である鋼１９
を加熱・圧延し、第５表に示す条件にて焼入れし、次に
焼戻しを行なった。焼戻し前のものについてオーステナ
イト粒度（ＡＳＴＭＮｏ．）を測定し、焼戻し後のもの
について実施例１と同じ条件で引張試験と遅れ破壊試験
を行なった。その試験結果も併せて第５表に示す。

第５表の結果から、本発明の方法の対象鋼についても、
本発明の範囲内の処理条件を満足してはじめて、耐遅れ
破壊性が良好になることが判る。

実施例４ 前記第３表のうちの本発明の方法の対象鋼である鋼１８
を加熱・圧延後、第６表に示す条件にて焼入れし、次に
焼戻しを行なった。焼戻し前のものについてオーステナ
イト粒度（ＡＳＴＭＮ（Ｌ）をσ１１１定し、焼戻し後
のものについて実施例１と同じ条件で引張試験と遅れ破
壊試験を行なった。その試験結果も併せて第６表に示す
。

第６表から、本発明ではオーステナイト粒の微細化方法
の如何に拘わらず、オーステナイト粒子をＡＳＴＭＮＩ
ＩＬで８．５以上に調整して焼入れ後、それを５８０℃
以上、ＰＬＩＩＩ≧１６．８　Ｘ　１０３の条件で焼戻
ししさえすれば、耐遅れ破壊性の優れた高強度鋼が得ら
れることが判る。

実施例５ 前記第１表に示す鋼のうち本発明の方法の対象鋼である
鋼１．２．３．７及び本発明の範囲外である比較鋼１４
を加熱・圧延し、第７表に示す条件で焼入れし、次に焼
戻しを行なった。焼戻し前のものについてオーステナイ
ト粒度（Ａ　Ｓ　Ｔ　Ｍ　Ｎｏ、　）を測定し、焼戻し
後のものについて、実施例１と同じ条件で引張試験を行
ない、又実施例１に坐じて、ＨＣＩでｐＨを３．５に調
整した５％食塩水（常温）中に２０００時間浸漬する遅
れ破壊試験を行なった。

なお、試験液は４８時間毎に交換した。

このようにして、得られた試験結果も併せて第７表に示
す。

第７表に示す結果から、本発明の方法の対象鋼のうちで
も特に（Ｓｉ＋Ｍｎ）が０．８０％以下の鋼１１２は低
ｐＨの環境下でも耐遅れ破壊性と強度のバランスが極め
て良好であることが判る。

効果 上述した如く、本発明の方法に従うと、１５０ｋｓｉ（
１０５，５ｋｇｆ／ｍｍ２）を越える高強度と優れた耐
遅れ破壊性を具備して、しかも安価な超高強度油井管の
製造が可能となり、工業上もたらされる効果は極めて大
きいものである。

本発明の方法は、超高強度油井管以外にも、上述と同一
強度レベルの高力ボルト等にも広く応用できるものであ
る。

なお、本明細書中で鋼の化学成分を表示するのに使用し
た％は重量％である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、遅れ破壊試験片の形状を示すものであり、第
１図（ａ）は試験片全体の斜視図、第１図（ｂ）はその
Ｕノツチ部の詳細を示すものである。 第２図は、１７０ｋｓｉ（１１９，５ｋｇｆ／ｍｍ２）
近傍の降伏強さを有する本発明の方法の対象鋼の耐遅れ
破壊特性に及ぼす、焼戻し温度（保持３０分の場合）と
オーステナイト粒度の影響を示す図である。 特許出願人　住友金属工業株式会社 代理人　　　弁理士　新居　正彦 第１図 （ａ） （ｂ） ６７８９１０旧１２１３ オーステナイト末飢度　（ＡＳＴＭ　　Ｎｏ、）手続補
正書く自発） 昭和６０年４月１０日 ２、発明の名称 耐遅れ破壊性の優れた高強度鋼の製造法３、補正をする
者 事件との関係　特許出願人 住　　所　　大阪市東区北浜５丁目１５番地名　、称　
　（２１１）住友金属工業株式会社４、代理人 ６、補正により増加する発明の数　（ナシ）７、補正の
対象　「明細書の発明の詳細な説明の欄」８、補正の内
容 （１）明細書の第１５頁第１９行の“・・・・小さくし
て、”の後に「耐遅れ破壊性を一層向上させるためには
Ｓｉ含有量」を加入する。 （２）明細書第３６頁第２行の“オーステナイト粒子”
を「オーステナイト粒度」に訂正する。 （３）明細書第３６頁第３行の“焼入れ後、”を「焼入
れだ後、」に訂正する。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で、 Ｃ：０．１５〜０．４５％、 Ｓｉ：１．５０％以下、 Ｍｎ：０．０１〜１．５０％、 Ｃｒ：０．５０〜２．００％、 ＭｏまたはＷのいずれか一方または双方： Ｍｏ＋１／２Ｗで０．３０〜１．５０％、 Ｖ：０．０１〜０．２０％、 Ｎｂ：０．００５〜０．２０％、 Ａｌ：０．０１〜０．１０％、 Ｎ：０．００２０％を越える量、 Ｂ：０．００５０％以下で且つ０．７８×〔Ｎ（％）−
   ０．００２〕を越える量、 を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼
   をオーステナイト粒度がＡＳＴＭＮｏ．で８．５以上に
   なるように調整して焼入れし、次いで５８０℃以上で且
   つＡｃ＿１点以下の温度でＰ＿Ｌ＿Ｍ≧１６．８×１０
   ＾３を満たす条件で焼戻し処理を施すことを特徴とする
   耐遅れ破壊性の優れた高強度鋼の製造法。 ただし、 Ｐ＿Ｌ＿Ｍ＝Ｔ（２０＋ｌｏｇｔ） Ｔ：焼戻し温度（°Ｋ）、 ｔ：保持時間（ｈｒ）
2. （２）重量％で、 Ｃ：０．１５〜０．４５％、 Ｓｉ：１．５０％以下、 Ｍｎ：０．０１〜１．５０％、 Ｃｒ：０．５０〜２．００％、 ＭｏまたはＷのいずれか一方または双方： Ｍｏ＋１／２Ｗで０．３０〜１．５０％、 Ｖ：０．０１〜０．２０％、 Ｎｂ：０．００５〜０．２０％、 Ａｌ：０．０１〜０．１０％、 Ｎ：０．００２０％を越える量、 Ｂ：０．００５０％以下で且つ０．７８×〔Ｎ（％）−
   ０．００２〕を越える量、 を含有し、更に、１．５％以下のＣｕ、４．０％以下の
   Ｎｉのうち１種または２種以上の元素を含み、残部がＦ
   ｅおよび不可避的不純物からなる鋼をオーステナイト粒
   度がＡＳＴＭＮｏ．で８．５以上になるように調整して
   焼入れし、次いで５８０℃以上で且つＡｃ＿１点以下の
   温度でＰ＿Ｌ＿Ｍ≧１６．８×１０＾３を満たす条件で
   焼戻し処理を施すことを特徴とする耐遅れ破壊性の優れ
   た高強度鋼の製造法。 ただし、 Ｐ＿Ｌ＿Ｍ＝Ｔ（２０＋ｌｏｇｔ） Ｔ：焼戻し温度（°Ｋ）、 ｔ：保持時間（ｈｒ）
3. （３）重量％で、 Ｃ：０．１５〜０．４５％、 Ｓｉ：１．５０％以下、 Ｍｎ：０．０１〜１．５０％、 Ｃｒ：０．５０〜２．００％、 ＭｏまたはＷのいずれか一方または双方： Ｍｏ＋１／２Ｗで０．３０〜１．５０％、 Ｖ：０．０１〜０．２０％、 Ｎｂ：０．００５〜０．２０％、 Ａｌ：０．０１〜０．１０％、 Ｎ：０．００２０％を越える量、 Ｂ：０．００５０％以下で且つ０．７８×〔Ｎ（％）−
   ０．００２〕を越える量、 を含有し、更に、０．００１〜０．０３０％のＣａを含
   み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼をオー
   ステナイト粒度がＡＳＴＭＮｏ．で８．５以上になるよ
   うに調整して焼入れし、次いで５８０℃以上で且つＡｃ
   ＿１点以下の温度でＰ＿Ｌ＿Ｍ≧１６．８×１０＾３を
   満たす条件で焼戻し処理を施すことを特徴とする耐遅れ
   破壊性の優れた高強度鋼の製造法。 ただし、 Ｐ＿Ｌ＿Ｍ＝Ｔ（２０＋ｌｏｇｔ） Ｔ：焼戻し温度（°Ｋ）、 ｔ：保持時間（ｈｒ）
4. （４）重量％で、 Ｃ：０．１５〜０．４５％、 Ｓｉ：１．５０％以下、 Ｍｎ：０．０１〜１．５０％、 Ｃｒ：０．５０〜２．００％、 ＭｏまたはＷのいずれか一方または双方： Ｍｏ＋１／２Ｗで０．３０〜１．５０％、 Ｖ：０．０１〜０．２０％、 Ｎｂ：０．００５〜０．２０％、 Ａｌ：０．０１〜０．１０％、 Ｎ：０．００２０％を越える量、 Ｂ：０．００５０％以下で且つ０．７８×〔Ｎ（％）−
   ０．００２〕を越える量、 を含有し、更に、１．５％以下のＣｕ、４．０％以下の
   Ｎｉのうちの１種または２種以上の元素と、０．００１
   〜０．０３０％のＣａを含み、残部がＦｅおよび不可避
   的不純物からなる鋼をオーステナイト粒度がＡＳＴＭＮ
   ｏ．で８．５以上になるように調整して焼入れし、次い
   で５８０℃以上で且つＡｃ＿１点以下の温度でＰ＿Ｌ＿
   Ｍ≧１６．８×１０＾３を満たす条件で焼戻し処理を施
   すことを特徴とする耐遅れ破壊性の優れた高強度鋼の製
   造法。 ただし、 Ｐ＿Ｌ＿Ｍ＝Ｔ（２０＋ｌｏｇｔ） Ｔ：焼戻し温度（°Ｋ）、 ｔ：保持時間（ｈｒ）