JPS6230849A - 直接焼入れ焼戻しによる耐sscc特性の優れた鋼の製造方法 - Google Patents

直接焼入れ焼戻しによる耐sscc特性の優れた鋼の製造方法

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JPS6230849A
JPS6230849A JP16861985A JP16861985A JPS6230849A JP S6230849 A JPS6230849 A JP S6230849A JP 16861985 A JP16861985 A JP 16861985A JP 16861985 A JP16861985 A JP 16861985A JP S6230849 A JPS6230849 A JP S6230849A
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Chiaki Ouchi
大内 千秋
Masakazu Niikura
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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】 (腫東上の利用分野) 本発明は直接焼入れ焼戻しによる耐硫化物応力腐食割れ
特性(以下耐5scc特性と称す)の優れた鋼に関する
ものである。
(従来の技術とその問題点) 近年、サワーガス、サワーオイルのガス田、油田が多く
開発されるようになり、これに伴って耐88CC%性の
優れた油井管用鋼材が求められている。
降伏強度50〜8012級のこの種鋼材として、従来で
は、C−8i−Fdn鋼もしくはC−8i−鳩−Or−
Mo鋼を焼入れ焼戻し処理することにより製造されてい
るが、これらの鋼材は、現在においても次のような問題
があった。
■C−8i−胤鋼では、降伏強度60〜80KIF/−
級の高強度鋼において充分な耐SSCC特性が得られて
いない。
■C−S i −Mn −Cr −Mo鋼はC−8i 
−1’vln鋼より高い耐5scc特性が得られている
が、添加Cr、Mo量が多いため、製造コスト高となる
のを避けられない。
■サワーガス、サワーオイルにおける腐食環境条件はま
すます厳しくなりつつあり、C−8i −Mn −Cr
 −Mo鋼においてもより高い耐SSCC特性が求めら
れているが、これに十分に答えることができない。
(問題点を解決するための手段) 本発明は上記のような実情から研究を重ねて創案された
もので、その目的とするところは、低合金鋼の範囲にお
いて、直接焼入れプロセスによる組織制御を利用して従
来と同強度水準を確保しつつしかもより優れた耐5sc
c特性を持つ鋼を提供することにある。
この目的を達成するため、本発明は所定成分組成の鋼を
熱間加工後、直接焼入れ焼戻しした焼戻しマルテンサイ
ト組織の旧オーステナイト粒展伸度に右目しこれを規定
したもので、すなわち、C: 0.15〜0.35 w
t%、S皿=0.01〜0.50 wt %、Mn :
 0.4〜2.0 wt % 、 5otAL: 0.
001〜0.10wt%、残部Feおよび不可避的不純
物の基本組成を有するとともに、必要に応じ1 wt 
%以下のCu%1wt%以下のNi、2wt%以下のC
r、2wt%以下のMo、0.1wtチ以下(D Nb
 、 0.2wt %以下CD V 、 0.1wt 
%以下のTi、 0.1wtチ以下のREM、 0.1
 wt %以下のCaの一攬又は二種以上を添加した鋼
をAc。
変態点以上で熱間加工後直接焼入れし、その後Act 
5i態点以下で焼戻しすることによって得られる焼戻し
マルテンサイト組織において、凡=(圧延方向の旧オー
ステナイト粒径dt、)/(肉厚方向の旧オーステナイ
ト粒径aZ)によって示される旧オーステナイト粒展伸
度を2以上とすることを特徴とするものである。
以下本発明を詳述する。
まず本発明者らは、耐5scc特性を向上させる冶金的
因子の一つとして、結晶粒(焼入れ焼戻し処理を受けた
低合金鋼の場合旧オーステナイト粒)の形状に注目した
。そして、旧オーステナイト粒の形状の耐5scc特性
に及ぼす影響を見るため、熱間加工条件を変化させるこ
とにより旧オーステナイト粒形状を制御できる直接焼入
れ一焼戻し処理を施した鋼材の耐SSCC特性について
検討した。
第11は0.2IC−0,228i−1,32Mn鋼(
YS=74〜76 K17wm” )について、圧延仕
上り後15秒後直接焼入几を行った場合の耐5scc特
性に及ぼす非再結晶温度領域の圧下率を示すものである
この第1因から明らかなように、直接焼入れ焼戻し条件
において、未再結晶温度領域の圧下率を30チ以上とす
ると、旧オーステナイト粒径の展伸[R(圧延方向の旧
オーステナイト粒径dL/  肉厚方向の旧オーステナ
イト粒径dz )が2以上となり、この領域で 耐SS
CC特性(この場合、0.5%酢酸のH,S飽和溶液中
の三点曲げ試験における割れ発生限界応力Sc値)が向
上している。
一方、未再結晶域圧下率を30−以下にすると、旧オー
ステナイト粒径の展伸度が2以下となり、SC値の向上
は余り大きくない。
本発明はこの知見に基づくもので、旧オーステナイト粒
の展伸化により耐5sccI¥f性の改善されるのは、
鋼材表面で発生した割れの肉厚方向への伝播が圧延方向
に展伸した旧オーステナイト粒界に沿ってそらされやす
いことに帰因しており、旧オーステナイト展伸度Rが2
以下では耐SSCC特性の向上に有効でない。
しかして、耐5scc特性向上に有効な旧オーステナイ
ト粒の展伸は、微量のNbやTiの添加によって促進さ
れる。第2図は0.2C−0,2Si −1,3Mn−
Nb鋼(YS=74〜76Si5において、Nb添加の
影響を検討した結果を示すもので、耐SSCC特性は、
同一の熱間圧延−直接焼入れ焼戻し条件においても、微
量Nb添加により顕著に改善されている。
すなわち、Nb無添加鋼では、圧延条件■(900℃以
下の圧下率70%、圧延仕上り温度870℃)のときだ
け展伸度R)2となり、圧延条件■(1000℃以下の
圧下率70%、圧延仕上り温度920℃)では几〈2と
なる。
これに対し、Nb@加鋼では、両圧延条f’FともR>
2となり、そのような条件において耐5scc特性はい
ずれも顕著に改善されることがわかる。
このような旧オーストナイト粒の展伸化による耐5sc
c特性の改善効果は、後述する実施例に示すように、C
−Si −Mn −Cr−kio鋼(例えば、0.3 
C−0,2S i −0,5Mn−I Cr −0,5
Mo鋼)においても得られることはもとよりである。
以上のような点から、本発明は先に述べたような構成を
採用したもので、その限定理由を以下に述べる。
Cは直接焼入れによって完全硬化組織を得るには、0.
15Wt 4以上必要であり、また、直接焼入れによっ
て焼割れを防止するには0.35wt%以下である必要
があるためである。
8iは溶鋼の脱酸を完全にするためには、0.01wt
 4以上必要であるが、0.5wt 4以上の含有は鋼
材の延靭性を害するためである。
Mnは鋼材の焼入性確保の観点より0.4wt係以上が
必要であるが、2wt%以上の含有は鋼材の延靭性およ
び耐5scc特性を損うため規定した。
5otAtは溶鋼の脱酸を完全にするためには0.00
1wt%以上必要であるが、0.1wt tip以上の
含有は鋼材の延靭性を損うためである。
Nb、 Tiは既述のように旧オーステナイト粒の展伸
化を促進するのに有効な元素であるが、0.1wt%を
越える添加は効果が飽和となるため上限を規定した。
Cu、 Ni、 Cr、 Moはそれぞれ限定値以下の
添加により耐88CC特性を損わずに焼入性を向上する
と共に、固溶強化、析出強化により材料強度を高めるこ
とができるが、限定値を越える添加は製造コストの観点
から望ましくない。
■は0.2wtチ以下の添加により、耐5scc特性を
損うことなく析出強化を通して材料強度を高めるが、0
.2wt%以上の添加は製造コストの観点から望ましく
ない。
REM、 Caは限定値以下の添加によりMn8介在物
の形態を球状化し、鋼材の延靭性を改善するが、限定値
以上の添加はかえって延靭性を害し、また、耐5scc
特性に対しては影響を与えないからである。
本発明は上記の限定された組成の鋼を直接焼入れプ1フ
セスにより組織制御し、焼戻しマルテンサイト組織にお
いて、旧オーステナイト粒展伸g R= dL/dz 
) 2とする。この理由は既述のとおりであるが、付言
するならば、未再結晶領域の熱間力Ω工によって得られ
る展伸した旧オーステナイト粒は、直接焼入れ処理によ
って始めて保存されるものであり、再加熱焼入れ処理に
よっては展伸した旧オーステナイト粒は得られない。
(実施例) 次に本発明の具体的な実施例を比較例と共に示す。
まず、本発明鋼と比較鋼の化学取分を第1第    1
    表 第2表は第1表に示す各鋼の熱間圧延、熱処理条件と旧
オーステナイト粒の展伸度、降伏強さ及び耐5scc特
性の検討結果を示すものである。
上記第1表及び第2表から、不発明鋼においては、Nb
添加の有無にかかわらず、旧オーステナイト粒展伸度が
2以上となっているが、比較鋼はいずれも旧オーステナ
イト粒展伸度が2以下となっている。そして、本発明鋼
はいずれもそれぞれ対応する比較鋼に比べ、略強度的に
同等であって、しかも優れた耐5scc特性が得られて
いる。
(発明の効果) 以上説明した本発明によるときには、必要な強度水準を
保ちつつ、しかも優れた耐5scc特性を備えた鋼とす
ることができ、ことに低合金鋼の範囲において優れた耐
5SCC特性の鋼材とすることができるため、サワーガ
ス、サワーオイルのガス田、油田等における油井管用鋼
材として好適なものを提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は耐5scc特性に及ぼす未再結晶温度領域の圧
下率の影響を示すグラフ、第2図は耐5scc特性に及
ばすNb添加の影響を示すグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 C:0.15〜0.35wt%、Si:0.01〜0.
    50wt%、Mn:0.4〜2.0wt%、SolAl
    :0.001〜0.10wt%、残部Feおよび不可避
    的不純物の基本組成を有するとともに、必要に応じ 1wt%以下のCu、1wt%以下のNi、2wt%以
    下のCr、2wt%以下のMo、0.1wt%以下のN
    b、0.2wt%以下のV、0.1wt%以下のTi、
    0.1wt%以下のREM、0.1wt%以下のCaの
    一種又は二種以上を添加した鋼を、Ac_3変態点以上
    で熱間加工後直接焼入れし、その後Ac_1変態点以下
    で焼戻しすることによつて得られる焼戻しマルテンサイ
    ト組成 において、R=(圧延方向の旧オーステナ イト粒径d_L)/(肉厚方向の旧オーステナイト粒径
    d_Z)によつて示される旧オーステナイト粒展伸度を
    2以上とすることを特徴と する直接焼入れ焼戻しによる耐SSCC特性の優れた鋼
JP16861985A 1985-08-01 1985-08-01 直接焼入れ焼戻しによる耐sscc特性の優れた鋼の製造方法 Granted JPS6230849A (ja)

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