JPS6240313A - 極厚調質鋼材の製造方法 - Google Patents

極厚調質鋼材の製造方法

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JPS6240313A
JPS6240313A JP17998785A JP17998785A JPS6240313A JP S6240313 A JPS6240313 A JP S6240313A JP 17998785 A JP17998785 A JP 17998785A JP 17998785 A JP17998785 A JP 17998785A JP S6240313 A JPS6240313 A JP S6240313A
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steel
tempering
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Kiyoshi Uchida
清 内田
Yoshihiro Kataoka
片岡 義弘
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/001Heat treatment of ferrous alloys containing Ni

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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

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、極厚調質鋼材の製造方法に係り、特に高強度
、高靭性が要求される肉厚100mm以上の極厚鋼材の
製造方法に関し、極厚圧力容器製造分野で有効に利用さ
れる。
〔従来の技術〕
圧力容器などに使用される極厚調質鋼では、肉厚中心ま
で十分均一なる機械的性質が要求される。
しかしながらかかろ極厚鋼では厚内化に伴い調質焼入時
の焼入冷却速度が低下するため均一な機械的性質を得る
ことが困難であり、特に降伏強度の確保が困難となる。
従来より極厚調質鋼で肉厚中心まで十分な降伏強度を得
る方法として次の2方法が採用されていた。
(、イ)鋼成分として多量の合金元素を添加する。
(ロ)特殊熱処理方法を採用する。
(イ)の方法は焼入能を向上させる元素を添加するか、
もしくは焼もどし時に析出硬化させろ合金元素を多量添
加する方法であり、(ロ)の方法は熱処理に工夫を加丸
ることによって降伏強度を高めようとするものであり、
例えば「鉄と鋼」第69年F 1983年)第3号p、
462〜469に記載されている「5.5 N i系鋼
における焼もどし温度からの徐冷による脆化」なる技術
報告にある如く、焼もどし温度からの冷却速度を徐冷す
ることによって降伏強度を高める方法が知られている。
しかしながら、上記従来の極厚調質鋼における降伏強度
を高める方法は、いずれも次の如き欠点がある。
(イ)合金元素の増量はコストの上昇をもtこらずのみ
ならず、炭素当量および溶接割れ感受性を高めることと
なり溶接性を劣化させる。
(ロ)焼もどし温度からの徐冷却方法は、降伏強度の向
上には有効であるが、靭性の著しい低下を招 く 。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、極厚調質鋼における降伏強度を確保す
る上記従来技術の欠点を解消し、合金元素の増量などに
よらず、しかも靭性の低下を来たすことなく高い降伏強
度を確保することができる極厚調質鋼材の製造方法を提
供しようとするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の要旨とするところは次の如くである。
すなわち、重量比にて C:0.06〜0.18% Si:0.10%以下 Mn: 1.00%以下 Ni:3.00〜1200% Cr: 0.40〜3. 00% Mo: 0.20〜2. 00% P:0.010%以下 V:0..0’3〜020% Al:0.005〜0040% N:0.0010〜0.0150% を含有する錆をAc、変態点以上の温度範囲で焼入れす
る工程と、前記焼入れ鋼を550〜680℃の温度範囲
で1次焼もどし処理した後、300〜450℃の温度範
囲で2次焼もどし処理を施す工程と、を有して成ること
を特徴とする極厚調質鋼材の製造方法である。
本発明者らは合金元素の増加に依存することなく降伏強
度を高め得る熱処理方法について研究を重ねた結果、次
の新事実を見出した。
(Al特定の組成を有する調質鋼において、所定の焼入
れ、焼もどし処理を行った後、更に低温で再度焼もどし
処理を加えることにより降伏強度を上昇させることがで
きる。
(B)低温焼もどし中に懸念される焼もどし脆化は、鋼
材の組成、特にP、S iの抑制と、焼もどし処理温度
の限定によってほとんど影響のない程度に回避すること
ができる。
本発明者らは上記新事実を基本として研究を重ねた結果
、本発明を完成することができたものである。
本発明において素材の化学組成の限定理由について説明
する。
C: Cは強度の向上に有効な元素であり、本発明の所要強度
を確保するためには少くとも0.06%を必要とするが
、018%を越えると溶接性、靭性を低下させるので0
06〜018%の範囲に限定した。
Sl: SiはPと共に焼もどし脆化感受性を著しく高める元素
であり、低温焼もどし中における脆化を防止するために
は、その含有量は少ない方が望ましいが、本発明によっ
て規制するP:0.010%以下、Mo: 0.20%
以上の場合はSiは0.10%以下であれば脆化を生じ
ないので0,10%以下に限定した。
Mn、Ni、Cr: Mn、Ni、Crの3元素はいずれも低温焼もどしによ
り降伏強度を向上させる本発明の目的に有効な元素であ
るが、この効果を期待するためには少なくともNi:3
.00%以上、Cr:0.40%以上が必要である。し
かしMnが1.00%、Niは1200%、Crが3.
00%を越して過度に添加されると靭性、溶接性を低下
させるt!けではなく、焼もどし脆化感受性を高めるの
でこれを上限とし、Mn:  1. O0%以下、Ni
: 3. 00〜12.00%、Cr:0.40〜30
0%の範囲に限定した。
M 〇二 Moは焼もどし脆化の抑制に有効な元素であるが、本発
明の低温焼もどし中における焼もどし脆化を抑制するた
めには少くとも020%以上必要である。しかし2. 
O0%を越す過度の添加は、却って焼もとし脆化感受性
を高めるので020〜200%の範囲に限定した。
P : Pは焼もと(7脆化感受性を著しく高める元素であるの
で少ない方が望ましいが、0010%以下であれば脆化
を生じないので0010%以下に限定した。
■ : ■は強度を向上させる元素であり、そのために少くとも
003%以上を必要とするが、020%を越丸−c a
多となると靭性を低下するので、003〜020%の範
囲に限定した。
AI、N: AlおよびNt、tlNを形成し結晶粒の微細化を介し
て靭性向上、焼もどし脆化抑制に有効に作用する。この
作用を有効ならしめろためにはAl:0005%以上、
N:0.0O10%以上を必要とする。しかし、A、 
lが0040%を越左るか、もしくはNが0. Ol 
50%を越えろと靭性を低下するのでAl:0.005
〜0.040%、N:0.0030〜0.0150%の
範囲に限定した。
次に上記限定組成の鋼の調質条件の限定理由について説
明する。
本発明では上記限定組成の鋼をAc、変態点以上の温度
範囲で焼入れな後、550〜680℃の、2度範囲で1
次焼もどし処理をする。
これは焼入温度がAc、変態点未満の温度では十分の降
伏強度が得られず、また550℃未満の焼もどしては焼
もどし脆化の危険があり、かつ680℃を越す過度に高
温の焼もどし温度て;よ十分の強度が得られないからで
ある。
かくの如く1次焼もどし処理を終了した鋼を、本発明で
は更に300〜450℃の低温で2次焼もどし処理する
のが大きな特徴どあるが、2次焼もどし処理に関し、本
発明者らが行った実験結果について記載する。
第1表に示す組成を有する肉厚200間の鋼材をAc3
変態点以上の900℃で焼入れし、600℃で1次焼も
どし処理を施した後、種々の温度でいずれも60時間2
次填めどし処理を行い、2次焼もどし温度の降伏強度お
よび靭性に及ぼす影響について比較試験した。
第1表 結果は第1図に示すとおりである。第1図の靭性値vT
rsおよび降伏強度(Y、S、)測定の試験片はいずれ
も供試材肉厚中心から採取した。
第1図から明らかな如く、1次焼もどし処理直後の該供
試材の降伏強度はP点で表わされ84kgfZ閤2であ
るが、2次焼もどし処理により降伏強度が増加し、40
0℃の2次焼もどしによって約88kgf/mm2に達
し、P点に比し実に4 kg f/n+m2強度を増加
することができた。しかし450℃を越す高温の2次焼
もどしによって急激に降伏強度が劣化することが判明し
た。
一方、遷移温度vTrsは1次焼もどしのままのQ点で
一95℃であり、その後2次焼もどし処理によっても4
50℃の2次焼もどし処理まではほとんど靭性値が変化
しないが、450℃を越す500〜550℃の2次焼も
どしにより焼もとし脆化現象の存在が認められた。従っ
て本発明では第1図の試験結果から2次焼もどしの温度
範囲を300〜450℃の範囲に限定した。この処理に
より靭性の劣化を来たすことなく、焼入後550〜68
0℃の温度範囲における1次焼もどし処理直後の降伏強
度に比し3 kg r/mn+2以上の向上が可能であ
ることが判明した。
なお、上記本発明におけろ1次焼もどし、2次焼もどし
における供試材全体が均一な焼もどし温度に到達後の保
持時間および冷却速度については影響が小さいので特に
限定の要はない。
〔実施例〕
第2表にて示す如き本発明による限定組成を有する供試
鋼A、B、C,Dおよび本発明による限定外組成を有す
る供試鋼E、F、G、Hの各鋼塊を圧延もしくは鍛造に
よって肉厚100市以上の鋼材とし、第3表にて示す本
発明による限定要件および本発明の限定各条件にてそれ
ぞれ調質処理し各供試材の肉厚中心部の降伏強度および
靭性値を測定し、その変化量ΔY、SおよびΔvTrs
を第3表に同時に示した。
上記各供試鋼の調質時の焼入れ加熱時間は5〜8時間で
あり、1次焼もどし時の加熱時間は5〜10時間、2次
焼もどし時の加熱時間は80時間であった。第2、第3
表において本発明による限定要件外の数値にはアンダー
ラインを付した。
3表に示した結果から明らかなとおり、供試材o、 1
、No、2はいずれも鋼成分組成は本発明にる要件を満
足するものの、2次焼もどし温度が、れぞれ200℃、
550℃と本発明の要件を満しないために十分な降伏強
度の増加効果がみらない。供試材No、3は調質処理条
件は本発明の件を満足するものの、供試鋼記号はEにて
Si1が過多であるため△Y 、S、が大で降伏強度の
増加忍められるものの靭性の低下が大である。供試〜o
4は供試鋼はFにてNi含有量が過少のため、2供試材
No、5は供試鋼はGにてCr含有量が過つため、いず
れも降伏強度の向上はほとんど認られない。また供試材
No、6ば調質条件は適正)るものの、供試鋼はHにて
C,Crが過多のた)伏強度の向上は顕著であるが靭性
の低下値が7く大である。
二記比較例に反し、本発明のすべての要件を満−る供試
材No、7.8,9,10,11.12の本発1は靭性
値はほとんど変化はないが、降伏強度]上が顕著であっ
て本発明の効果を裏付けしている。
本発明者らは更に供試材No、8について、本発明によ
る2次焼もどしの効果を確認するため、従来法によって
900℃にて焼入、600℃で1次焼もどしのみの場合
と、更に本発明により400℃X 60hrの2次焼も
どし処理を加えた供試材について、肉厚断面の板厚表面
からの距離ごとに、それぞれ靭性値vT rs (℃)
および降伏強度を測定し、その結果を第2図に示した。
第2図においてへ曲線は従来法によるものであり、8曲
線は本発明法によるものの結果である。
第2図に示す結果から明らかな如く、本発明による低温
による2次焼もどしによって次の効果が得られたことを
示している。
(イ)降伏強度は3〜4 kg f /w+va2向上
したが、特に肉厚中心部において顕著な向上が認められ
、その結果、肉厚断面において均質向上化した降伏強度
を示す。
(ロ)靭性値については向上効果は少いが、しかもなお
肉厚断面における靭性値の均等化効果が認められる。
(ハ)(イ)、(ロ)の結果、本発明による2次焼もど
し処理1.f肉厚中心部の強化に特に有効である。
〔発明の効果〕
上記実施例より明らかなとおり、本発明による極厚調質
鋼材の製造方法は、先ず鋼成分組成を限定し特にP、S
iを抑制し、かつ焼入れ温度範囲をAe、変態点り上と
し、その焼もどしに際しては550〜680℃の温度範
囲で1次焼もどしを行い、次いで300〜450℃の低
温で更に2次焼もどし処理を施す方法をとったので次の
効果を挙げろことができた。
(イ)本発明によれば靭性を低下させることなく降伏強
度を3〜4 kg 17mm2高めろことが可能となり
、特に肉厚断面において均一な向上降伏強度が可能とな
ったので、従来の極厚調質鋼の最大問題点が解決できた
(ロ)靭性値の特に著しい向上はないものの、低温焼も
どし脆化は全(ないほか、肉厚断面におけろ靭性値の均
質化が可能となった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を得る実験におけろ鋼材の焼入ねおよび
1次焼もどし後の2次焼もどし処理温度の鋼材の靭性値
vTrS(℃)および降伏強度Y、S、(kg 17m
m2)に及ぼす影響を示す線図、第2図は本発明の実施
例における肉厚断面における板厚表面からの距離による
鋼材の靭性値vTrs(℃lおよび降伏強度Y、S、(
kg f/+n+++2)の従来法による焼入れ焼もど
しのまま(A曲線)と、本発明による2次焼もどし処理
を加えた場合(8曲線)との変化を示す線図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量比にてC:0.06〜018% Si:0.10%以下 Mn:1.00%以下 Ni:3.00〜12.00% Cr:0.40〜3.00% Mo:0.20〜2.00% P:0.010%以下 V:0.03〜0.20% Al:0.005〜0.040% N:0.0010〜0.0150% を含有する鋼をAc_3変態点以上の温度範囲で焼入れ
    する工程と、前記焼入れ鋼を550〜680℃の温度範
    囲で1次焼もどし処理した後、300〜450℃の温度
    範囲で2次焼もどし処理を施す工程と、を有して成るこ
    とを特徴とする極厚調質鋼材の製造方法。
JP17998785A 1985-08-15 1985-08-15 極厚調質鋼材の製造方法 Granted JPS6240313A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2673197A1 (fr) * 1991-01-31 1992-08-28 Creusot Loire Procede de fabrication de blocs ou pieces massives en acier et pieces obtenues.
JP2016138320A (ja) * 2015-01-28 2016-08-04 株式会社日本製鋼所 NiCrMo鋼およびNiCrMo鋼材の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2673197A1 (fr) * 1991-01-31 1992-08-28 Creusot Loire Procede de fabrication de blocs ou pieces massives en acier et pieces obtenues.
JP2016138320A (ja) * 2015-01-28 2016-08-04 株式会社日本製鋼所 NiCrMo鋼およびNiCrMo鋼材の製造方法

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