JPH02185948A - 高強度高靭性耐水素誘起割れ鋼 - Google Patents
高強度高靭性耐水素誘起割れ鋼Info
- Publication number
- JPH02185948A JPH02185948A JP424889A JP424889A JPH02185948A JP H02185948 A JPH02185948 A JP H02185948A JP 424889 A JP424889 A JP 424889A JP 424889 A JP424889 A JP 424889A JP H02185948 A JPH02185948 A JP H02185948A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen
- induced cracking
- steel
- cracking resistance
- inclusions
- Prior art date
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- Pending
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- 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。
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、耐水素誘起割れ性にすぐれ、高強度、高靭性
を兼ね備えた高強度、高靭性耐水索誘起割れ鋼に関する
。
を兼ね備えた高強度、高靭性耐水索誘起割れ鋼に関する
。
湿った硫化水素を含む環境では、硫化水素°による腐食
によって発生した水素が多量に鋼材料中に吸収され、水
素脆化を生じると共に非金属介在物等が存在する部分で
ガス化し、生成した水素ガスの圧力によって割れやふく
れが生じるいわゆる水素誘起割れが発生する。引張応力
が作用している場合には前記の割れは更に促進される。
によって発生した水素が多量に鋼材料中に吸収され、水
素脆化を生じると共に非金属介在物等が存在する部分で
ガス化し、生成した水素ガスの圧力によって割れやふく
れが生じるいわゆる水素誘起割れが発生する。引張応力
が作用している場合には前記の割れは更に促進される。
このような水素誘起割れは低炭素鋼に多くみられ、例え
ば原油中の硫黄分を水素と反応させ硫化水素として分離
する水素化脱硫装置、その他水素が発生しその水素の材
料中への吸収が生じる腐食環境等で問題になる。
ば原油中の硫黄分を水素と反応させ硫化水素として分離
する水素化脱硫装置、その他水素が発生しその水素の材
料中への吸収が生じる腐食環境等で問題になる。
従来、上記のような水素誘起割れの発生に対し、（１）
鋼中Ｓ含仔量の減少によるＭｎＳ系介在物の低減（こ
れにより腐食に伴う硫化水素の発生が抑制される）、 （２） フェライト、パーライトの共存等組織の不均
一性に基づく硬さの不均一の教書、 （３）残留応力の除去、 （４） 吸収された水素のトラップサイトとなる偏析
の抑制や介在物の低減、 等の防止対策がとられてきた。
鋼中Ｓ含仔量の減少によるＭｎＳ系介在物の低減（こ
れにより腐食に伴う硫化水素の発生が抑制される）、 （２） フェライト、パーライトの共存等組織の不均
一性に基づく硬さの不均一の教書、 （３）残留応力の除去、 （４） 吸収された水素のトラップサイトとなる偏析
の抑制や介在物の低減、 等の防止対策がとられてきた。
しかしながら、上記従来の水素誘起割れ防止技術におい
ては、実際の製造工程で上記の対策を完全に実施するこ
とは極めて困ｉｔで、硬さの不均一や介在物の存在等不
均一部の存在が避けられず、また、完全に均一な状態に
できたとしても粒界等の弱点が必ず存在する。従って、
そのような材料が水素誘起割れをひき起し得る環境に曝
された場合、不均一部あるいは弱点部が優先的に破壊作
用をうけることになる。
ては、実際の製造工程で上記の対策を完全に実施するこ
とは極めて困ｉｔで、硬さの不均一や介在物の存在等不
均一部の存在が避けられず、また、完全に均一な状態に
できたとしても粒界等の弱点が必ず存在する。従って、
そのような材料が水素誘起割れをひき起し得る環境に曝
された場合、不均一部あるいは弱点部が優先的に破壊作
用をうけることになる。
本発明は上記従来の課題を解決し、耐水素誘起割れ性に
すぐれ、かつ高強度、高靭性を４代ね備えた材料を提供
することを目的とする。
すぐれ、かつ高強度、高靭性を４代ね備えた材料を提供
することを目的とする。
本発明者は上記の課題を解決するため種々検討を行った
結果、介在物を減少させるのではな（、逆に微細な介在
物を増加させることにより耐水素誘起割れ性を向上させ
、しかも高強度、高靭性を有する鋼とすることができる
ことを知見した。本発明は上記知見に基くもので、圧延
鋼材中に２０μｍ以下のＣ系介在物を その数が介在物
総数の６０％以上となるように分散させたことを要旨と
する高強度、高靭性耐水素誘起割れ鋼である。
結果、介在物を減少させるのではな（、逆に微細な介在
物を増加させることにより耐水素誘起割れ性を向上させ
、しかも高強度、高靭性を有する鋼とすることができる
ことを知見した。本発明は上記知見に基くもので、圧延
鋼材中に２０μｍ以下のＣ系介在物を その数が介在物
総数の６０％以上となるように分散させたことを要旨と
する高強度、高靭性耐水素誘起割れ鋼である。
本発明の耐水素誘起割れ鋼においては、特に成分範囲の
限定はしないが、鋼中に存在する介在物の形伏と個数を
上記のように制御するためには、重量％で Ｃ： ０．
２０％以下、Ｓｉ ： ０．１０〜０．４０％、Ｍｎ
： ０．５０〜１５％、Ｐ ： ０．０１０％以下、Ｓ
： ０．００５％以下、Ｃｒ ： １．５％以下、Ｔ
ｉ：０、００５〜０．０３０％、Ｎｂ ： ０．００５
〜０．１０％、ｉ ： ０．０１〜０．０６％、Ｃａ
： ０．００１〜０．００５％、Ｎ ： ０．０１００
％以下の範囲（以下％は重量％を示す）とすることが望
ましい。
限定はしないが、鋼中に存在する介在物の形伏と個数を
上記のように制御するためには、重量％で Ｃ： ０．
２０％以下、Ｓｉ ： ０．１０〜０．４０％、Ｍｎ
： ０．５０〜１５％、Ｐ ： ０．０１０％以下、Ｓ
： ０．００５％以下、Ｃｒ ： １．５％以下、Ｔ
ｉ：０、００５〜０．０３０％、Ｎｂ ： ０．００５
〜０．１０％、ｉ ： ０．０１〜０．０６％、Ｃａ
： ０．００１〜０．００５％、Ｎ ： ０．０１００
％以下の範囲（以下％は重量％を示す）とすることが望
ましい。
また、上記の介在物制御を行うために必要な製鋼から厚
板圧延完了までの製造条件の代表的な例をあげると、以
下の通りである。すなわち、製鋼工程：ＬＤ転炉にて溶
製→ＲＨ脱ガス処理→Ｃａ−３ｉ処理啼連続鋳造→〔ス ラブ〕 厚板圧延工程：〔スラブ〕→１１００℃で加熱処理→Ａ
３Ａ３上で最終圧延→冷却 速度１．２℃／Ｓで５００℃まで加速冷却→放冷 〔作 用〕 上記のように本発明の耐水素誘起割れ鋼は微細なＣ系介
在物を圧延鋼材中に多数分散させたものであって、これ
らの微細な介在物が、侵入してくる訂子状ある０は分子
状水素のトラップサイトとなり、局部的な水素ガスの生
成とそれに基づく割れやふくれの発生を防止する役割を
果たす。更に、上記微細に分散した介在物は熱間圧延中
に生じる変態の核として働き、その結果、結晶粒が微細
化し、高強度、高靭性を兼ね備えた鋼とすることが可能
となる。
板圧延完了までの製造条件の代表的な例をあげると、以
下の通りである。すなわち、製鋼工程：ＬＤ転炉にて溶
製→ＲＨ脱ガス処理→Ｃａ−３ｉ処理啼連続鋳造→〔ス ラブ〕 厚板圧延工程：〔スラブ〕→１１００℃で加熱処理→Ａ
３Ａ３上で最終圧延→冷却 速度１．２℃／Ｓで５００℃まで加速冷却→放冷 〔作 用〕 上記のように本発明の耐水素誘起割れ鋼は微細なＣ系介
在物を圧延鋼材中に多数分散させたものであって、これ
らの微細な介在物が、侵入してくる訂子状ある０は分子
状水素のトラップサイトとなり、局部的な水素ガスの生
成とそれに基づく割れやふくれの発生を防止する役割を
果たす。更に、上記微細に分散した介在物は熱間圧延中
に生じる変態の核として働き、その結果、結晶粒が微細
化し、高強度、高靭性を兼ね備えた鋼とすることが可能
となる。
本発明の耐水素誘起割れ鋼において、望ましい成分範囲
として上記のように定めた理由について以下に述べる。
として上記のように定めた理由について以下に述べる。
Ｃは鋼の強度を上昇させる効果を有するが、多量に添加
すると、炭窒化物の析出開始強度を高めて巨大な炭窒化
物を生成させ鋼の耐水素誘起割れ性を劣化させることに
なるため、 その含有量は０２％以下とするのが望まし
い。
すると、炭窒化物の析出開始強度を高めて巨大な炭窒化
物を生成させ鋼の耐水素誘起割れ性を劣化させることに
なるため、 その含有量は０２％以下とするのが望まし
い。
Ｓｉ は鋼の脱酸剤として少なくと６０，１０％含有
させることが必要であるが、多量に添加すると靭性の低
下を招（ため、その含「量は ０．１０〜０．４０％の
範囲とするのが望ましい。
させることが必要であるが、多量に添加すると靭性の低
下を招（ため、その含「量は ０．１０〜０．４０％の
範囲とするのが望ましい。
Ｍｎ は鋼の脱酸及び強度上昇に有効な成分であるが、
多量に添加すると、Ｍｎ偏析を生じて鋼の耐水素誘起割
れ性を劣化させるため、その含有量は０．５０〜１．５
％の範囲とするのが望ましい。
多量に添加すると、Ｍｎ偏析を生じて鋼の耐水素誘起割
れ性を劣化させるため、その含有量は０．５０〜１．５
％の範囲とするのが望ましい。
Ｐは鋼中に不可避的に含まれる不純物の一つで、層伏の
偏析部を生成しやすく、鋼の耐水素誘起割れ性を劣化さ
せるため、その含有量は０．０１０％以下とするのが望
ましい。
偏析部を生成しやすく、鋼の耐水素誘起割れ性を劣化さ
せるため、その含有量は０．０１０％以下とするのが望
ましい。
Ｓも鋼中に不可避的に含まれる不純物の一つで、鋼の耐
水素誘起割れ性を劣化させるので少ないほどよく、その
含イｆ’ｆｆｌはＯ，ＯＯ５％以下とするのが望ましい
。
水素誘起割れ性を劣化させるので少ないほどよく、その
含イｆ’ｆｆｌはＯ，ＯＯ５％以下とするのが望ましい
。
Ｃｒ は鋼の強度及び耐水素誘起割れ性を向上させる効
果を有するが、多量に添加すると、例えば湿硫化水素が
存在するような環境下では一般に耐食性が劣化するため
、その含有■は１．５％以下とするのが望ましい。
果を有するが、多量に添加すると、例えば湿硫化水素が
存在するような環境下では一般に耐食性が劣化するため
、その含有■は１．５％以下とするのが望ましい。
Ｔｆは後述するＮｂ との共存によって鋼中に微細な炭
窒化物を形成して鋼の耐水素誘起割れ性を向」ニさせる
成分で、α００５％以上含有させることが必要であるが
、多量に添加すると炭窒化物の析出開始温度を高めて巨
大な炭窒化物を析出させ、鋼の耐水素誘起割ｉ性を劣化
させることになるため、その含有量はα００５〜０．０
３０％の範囲とするのが望ましい。
窒化物を形成して鋼の耐水素誘起割れ性を向」ニさせる
成分で、α００５％以上含有させることが必要であるが
、多量に添加すると炭窒化物の析出開始温度を高めて巨
大な炭窒化物を析出させ、鋼の耐水素誘起割ｉ性を劣化
させることになるため、その含有量はα００５〜０．０
３０％の範囲とするのが望ましい。
Ｎｂは鋼の強度及び靭性を向上させる効果を有し、更に
、前記のＴｉ との共存下で鋼中に微細な炭窒化物を
形成して鋼の耐水素誘起割れ性を向上させる成分で、０
．００５％以上含有させることが必要であるが、多量に
添加すると、Ｔｉ の場合と同様に炭窒化物の析出開始
温度を高めて巨大な炭窒化物を析出させ鋼の耐水素誘起
割れ性を劣化することになるため、その含有量は０００
５〜０．１０％の範囲とするのが望ましい。
、前記のＴｉ との共存下で鋼中に微細な炭窒化物を
形成して鋼の耐水素誘起割れ性を向上させる成分で、０
．００５％以上含有させることが必要であるが、多量に
添加すると、Ｔｉ の場合と同様に炭窒化物の析出開始
温度を高めて巨大な炭窒化物を析出させ鋼の耐水素誘起
割れ性を劣化することになるため、その含有量は０００
５〜０．１０％の範囲とするのが望ましい。
Ａ４ は鋼の脱酸剤として添加され、また結晶粒の微細
化にもを効で、少なくともα０１％の添加が必要である
が、多量に添加するとＡＩｌ、Ｎを生成し、前記のＮｂ
及びＴｉ の微細な炭窒化物の形成を防雪するため、そ
の含有量は０．０１〜０．０６％の範囲とするのが望ま
しい。
化にもを効で、少なくともα０１％の添加が必要である
が、多量に添加するとＡＩｌ、Ｎを生成し、前記のＮｂ
及びＴｉ の微細な炭窒化物の形成を防雪するため、そ
の含有量は０．０１〜０．０６％の範囲とするのが望ま
しい。
Ｃａは硫化物系介在物すなわちＡ系介在物の生成を抑１
＋ｌ Ｌ 、耐水素誘起割れ性を向上させるが、多量に
添加すると鋼品質の低下を招くため、その含有量は０．
００１〜０．００５％の範囲とするのが望ましい。
＋ｌ Ｌ 、耐水素誘起割れ性を向上させるが、多量に
添加すると鋼品質の低下を招くため、その含有量は０．
００１〜０．００５％の範囲とするのが望ましい。
Ｎは前記のＣと共にＮｂ及びＴｉ （Ｄ微細な炭窒化物
を形成して鋼の耐水素誘起割れ性を向上させるが、多量
に添加すると炭窒化物の析出開始４度を上昇させ、巨大
な炭窒化物を生成させることとなるため、その含有量は
０．０１００％以下とするのが望ましい。
を形成して鋼の耐水素誘起割れ性を向上させるが、多量
に添加すると炭窒化物の析出開始４度を上昇させ、巨大
な炭窒化物を生成させることとなるため、その含有量は
０．０１００％以下とするのが望ましい。
以下、実施例に基づいて説明する。
第１表に示す化学組成を存する鋼を転炉にて溶製し、そ
れぞれ同表に示した板厚まで圧延した後、該圧延鋼材中
に存在する非金届介在物数を介在物の種類別及び粒径別
に測定すると共に、水素誘起割れ試験を行い、割れ率を
求めた。尚、比較鋼Ｅ〜Ｊは、第１表中本印を付した点
で本発明の鋼を溶製するにあたり望ましい成分範囲から
外れた鋼である。また、引張試験及び衝撃試験を行い、
引張強さ、及び靭性破面と脆性破面との比率がそれぞれ
５０％になる破面遷移温度を求めた。
れぞれ同表に示した板厚まで圧延した後、該圧延鋼材中
に存在する非金届介在物数を介在物の種類別及び粒径別
に測定すると共に、水素誘起割れ試験を行い、割れ率を
求めた。尚、比較鋼Ｅ〜Ｊは、第１表中本印を付した点
で本発明の鋼を溶製するにあたり望ましい成分範囲から
外れた鋼である。また、引張試験及び衝撃試験を行い、
引張強さ、及び靭性破面と脆性破面との比率がそれぞれ
５０％になる破面遷移温度を求めた。
（以下余白）
測定結果を第２表に示す。同表の非金属介在物数の欄に
おけるＡ系、Ｂ系及びＣ系はそれぞれＪＩｓ Ｇ
０５５５ｒ鋼の非金属介在物の顕微鏡試験方法」に規定
されたＡ系介在物、Ｂ系介在物及びＣ系介在物を示す。
おけるＡ系、Ｂ系及びＣ系はそれぞれＪＩｓ Ｇ
０５５５ｒ鋼の非金属介在物の顕微鏡試験方法」に規定
されたＡ系介在物、Ｂ系介在物及びＣ系介在物を示す。
また、第２表の各ｆＪ４種について、非金属介在物総数
に対する粒径２０μｍ以下のＣ系介在物数の比率を第１
図に示す。同図において、○印は本発明鋼、・印は比較
鋼であり、○印及び・印に付した記号Ａ−Ｊは第２表の
各鋼種の記号に対応している。
に対する粒径２０μｍ以下のＣ系介在物数の比率を第１
図に示す。同図において、○印は本発明鋼、・印は比較
鋼であり、○印及び・印に付した記号Ａ−Ｊは第２表の
各鋼種の記号に対応している。
（以下余白）
第２表及び第１図から、本発明ｍＡ−Ｄは粒径２０μｍ
以下のＣ系介在物数の非金属介在物総数に対する比率が
６０％以上であり、比較ａ４Ｅ−Ｊに比べ、水素誘起割
れ率が著しく小さいこと、また、引張強さが大きく、破
面遷移温度が低く、高強度と高靭性を筆ね備えた鋼であ
ることがわかる。
以下のＣ系介在物数の非金属介在物総数に対する比率が
６０％以上であり、比較ａ４Ｅ−Ｊに比べ、水素誘起割
れ率が著しく小さいこと、また、引張強さが大きく、破
面遷移温度が低く、高強度と高靭性を筆ね備えた鋼であ
ることがわかる。
以上説明したように、粒径２０μｍ以下のＣ系介在物を
鋼中に多数分散させた本発明の鋼は耐水素誘起割れ性に
優れ、かつ高強度、高靭性を兼ね＆ｉｌえた鋼であって
、浸硫化水素を含む腐食環境等で、しかも寒冷地であっ
ても高い信頼性をもって、使用することができる。
鋼中に多数分散させた本発明の鋼は耐水素誘起割れ性に
優れ、かつ高強度、高靭性を兼ね＆ｉｌえた鋼であって
、浸硫化水素を含む腐食環境等で、しかも寒冷地であっ
ても高い信頼性をもって、使用することができる。
第１図は非金属介在物総数に対する粒径２０μｍ以下の
Ｃ系介在物数の比率を示す線図である。
Ｃ系介在物数の比率を示す線図である。
Claims (1)
- 圧延鋼材中に２０μｍ以下のＣ系介在物をその数が介在
物総数の６０％以上となるように分散させたことを特徴
とする高強度高靭性耐水素誘起割れ鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP424889A JPH02185948A (ja) | 1989-01-10 | 1989-01-10 | 高強度高靭性耐水素誘起割れ鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP424889A JPH02185948A (ja) | 1989-01-10 | 1989-01-10 | 高強度高靭性耐水素誘起割れ鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02185948A true JPH02185948A (ja) | 1990-07-20 |
Family
ID=11579237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP424889A Pending JPH02185948A (ja) | 1989-01-10 | 1989-01-10 | 高強度高靭性耐水素誘起割れ鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02185948A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0616042A1 (en) * | 1993-03-16 | 1994-09-21 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Steel product excellent in sulfide cracking resistance |
-
1989
- 1989-01-10 JP JP424889A patent/JPH02185948A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0616042A1 (en) * | 1993-03-16 | 1994-09-21 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Steel product excellent in sulfide cracking resistance |
| US5555916A (en) * | 1993-03-16 | 1996-09-17 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Steel product excellent in sulfide cracking resistance |
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