JPH03177541A - 高降伏比のマルテンサイト系ステンレス鋼 - Google Patents
高降伏比のマルテンサイト系ステンレス鋼Info
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- JPH03177541A JPH03177541A JP31466989A JP31466989A JPH03177541A JP H03177541 A JPH03177541 A JP H03177541A JP 31466989 A JP31466989 A JP 31466989A JP 31466989 A JP31466989 A JP 31466989A JP H03177541 A JPH03177541 A JP H03177541A
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- Japan
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- stainless steel
- martensitic stainless
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- high yield
- vact
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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。
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、高降伏比を実現したマルテンサイト系ステン
レス鋼に関する。
レス鋼に関する。
マルテンサイト系ステンレス鋼は、Cr量を11〜18
%とし、C含有量を高くして高温の焼入温度におけるオ
ーステナイト組織から急冷することによって焼入マルテ
ンサイト組織が得られるステンレス鋼で、通常13Cr
ステンレス鋼と呼ばれるものである。この13Crステ
ンレス鋼は、高い強度と硬さが得られ、優れた耐摩耗性
を有し、また比較的腐食性の弱い環境中においては不動
態を形成して良好な耐食性を示すため、構造用材および
刃物等などに多く用いられる。
%とし、C含有量を高くして高温の焼入温度におけるオ
ーステナイト組織から急冷することによって焼入マルテ
ンサイト組織が得られるステンレス鋼で、通常13Cr
ステンレス鋼と呼ばれるものである。この13Crステ
ンレス鋼は、高い強度と硬さが得られ、優れた耐摩耗性
を有し、また比較的腐食性の弱い環境中においては不動
態を形成して良好な耐食性を示すため、構造用材および
刃物等などに多く用いられる。
さらに詳しくは、前記マルテンサイト系ステンレス鋼は
、熱間加工後950℃〜1000℃で焼入れた後、さら
にAc、点以下の温度で焼戻しが行われ、その機械的性
質が調整されて所定の降伏応力強度が付与される。一般
にマルテンサイト系ステンレス鋼の場合には、降伏比(
降伏強度/引張強度)は0.75程度とされている。
、熱間加工後950℃〜1000℃で焼入れた後、さら
にAc、点以下の温度で焼戻しが行われ、その機械的性
質が調整されて所定の降伏応力強度が付与される。一般
にマルテンサイト系ステンレス鋼の場合には、降伏比(
降伏強度/引張強度)は0.75程度とされている。
たとえば、SUS 420鋼種で代表される前記マルテ
ンサイト系ステンレス鋼は、CO2を含む腐食環境下で
優れた耐食性を示すことから、油井管等の材料として好
適とされ、その利用に供されているが、近年、深井戸化
および油井掘削環境の悪化につれ、前記油井管の高強度
化ならびに高靭性化が要求されるとともに、耐応力腐食
割れ性の向上が望まれるようになった。
ンサイト系ステンレス鋼は、CO2を含む腐食環境下で
優れた耐食性を示すことから、油井管等の材料として好
適とされ、その利用に供されているが、近年、深井戸化
および油井掘削環境の悪化につれ、前記油井管の高強度
化ならびに高靭性化が要求されるとともに、耐応力腐食
割れ性の向上が望まれるようになった。
しかしながら、前記問題を解決するために、たとえば鋼
の降伏強度を上げた場合には、同時に引張強度もそれに
比例して高くなり高硬度化するため、靭性および硫化水
素腐食環境下での割れ感受性が悪化してしまうという問
題点があった。
の降伏強度を上げた場合には、同時に引張強度もそれに
比例して高くなり高硬度化するため、靭性および硫化水
素腐食環境下での割れ感受性が悪化してしまうという問
題点があった。
そこで本発明の目的は、引張強度を上げることなしに、
すなわち高硬度化させることなしに降伏強度のみを向上
させるとともに、靭性および耐応力腐食割れ性を向上さ
せたマルテンサイト系ステンレス鋼を提供することにあ
る。
すなわち高硬度化させることなしに降伏強度のみを向上
させるとともに、靭性および耐応力腐食割れ性を向上さ
せたマルテンサイト系ステンレス鋼を提供することにあ
る。
上記課題を解決するために本発明は、C≦0.30%、
S i 〜0.10〜0.80%、M n 〜0.10
〜1.00%、P≦0.025%、S≦0.005%、
Cr = 11.00〜14.0%、N 〜0.01−
0.05%含有するマルテンサイト系ステンレス鋼、あ
るいは前記マルテンサイト系ステンレス鋼にAIlが0
.0050%以下添加されたマルテンサイト系ステンレ
ス鋼において、■を、 1 Vact =V−(N−0,003) ≧0.02
4 を満たすように添加した後、焼入れおよび焼戻しを行う
ことを特徴とするものである。
S i 〜0.10〜0.80%、M n 〜0.10
〜1.00%、P≦0.025%、S≦0.005%、
Cr = 11.00〜14.0%、N 〜0.01−
0.05%含有するマルテンサイト系ステンレス鋼、あ
るいは前記マルテンサイト系ステンレス鋼にAIlが0
.0050%以下添加されたマルテンサイト系ステンレ
ス鋼において、■を、 1 Vact =V−(N−0,003) ≧0.02
4 を満たすように添加した後、焼入れおよび焼戻しを行う
ことを特徴とするものである。
一般に、マルテンサイト系ステンレス鋼の靭性および硬
度の向上を図るためには、■添加が最も有効な方法であ
ることは知られている。しかし、前記したように、降伏
強度を上げた場合には、同時に引張強度も上がり、硬度
化するため逆に靭性等を低下させてしまうおそれがあっ
た。
度の向上を図るためには、■添加が最も有効な方法であ
ることは知られている。しかし、前記したように、降伏
強度を上げた場合には、同時に引張強度も上がり、硬度
化するため逆に靭性等を低下させてしまうおそれがあっ
た。
そこで本発明者は種々の実験を行い、■の添加量をNと
の相関関係から管理し、ある相関関係の場合には降伏強
度の増加よりも降伏強度の増加が上回り、結果的に高降
伏比のマルテンサイト系ステンレス鋼が得られることを
知見した。具体的には以下に示す式においてVact量
が0.2以上の場合には、その効果を奏しうろことが各
種試験の結果明らかとなった。
の相関関係から管理し、ある相関関係の場合には降伏強
度の増加よりも降伏強度の増加が上回り、結果的に高降
伏比のマルテンサイト系ステンレス鋼が得られることを
知見した。具体的には以下に示す式においてVact量
が0.2以上の場合には、その効果を奏しうろことが各
種試験の結果明らかとなった。
1
Vact =V −(N−0,003) ≧0.0
24 上式中、Vact;Nと結合しない有効V量51、Vの
原子量 14:Nの原子量 0.003 、他の元素と結合するため、■と結合で
きないN量 また、上式を満たすことによって、降伏比が上昇するた
め、その分娩房し温度を高温とすることができるように
なり、結果的に同一降伏レベルであっても低硬度材が得
られ、優れた靭性と耐応力腐食割れ性を向上させること
ができる。
24 上式中、Vact;Nと結合しない有効V量51、Vの
原子量 14:Nの原子量 0.003 、他の元素と結合するため、■と結合で
きないN量 また、上式を満たすことによって、降伏比が上昇するた
め、その分娩房し温度を高温とすることができるように
なり、結果的に同一降伏レベルであっても低硬度材が得
られ、優れた靭性と耐応力腐食割れ性を向上させること
ができる。
本発明に係るマルテンサイト系ステンレス鋼の成分限定
について述べる。
について述べる。
(1)炭素〔C) ;0.30%以下Cは、焼入れ性
を高め、マルテンサイト系ステンレス鋼の強度を高める
ために添加されるが、0゜30%を超えると低温靭性が
悪化するとともに、クロム炭化物が増大するため耐食性
に有効なCrftが減少し、耐食性を損なう恐れがある
ため、0.30%以下とした。ただし、好ましくは0.
16〜0.25%とされる。
を高め、マルテンサイト系ステンレス鋼の強度を高める
ために添加されるが、0゜30%を超えると低温靭性が
悪化するとともに、クロム炭化物が増大するため耐食性
に有効なCrftが減少し、耐食性を損なう恐れがある
ため、0.30%以下とした。ただし、好ましくは0.
16〜0.25%とされる。
(2)ケイ素[Si):0.10〜0.80%Siは、
脱酸のため添加されるが、0.10%未満では脱酸不足
となり、熱間加工性を悪化させる。
脱酸のため添加されるが、0.10%未満では脱酸不足
となり、熱間加工性を悪化させる。
また、0.80%を超えると高温加熱時にδフェライト
が生威し熱間加工性が低下する。したがって、0.10
〜0.80%とした。ただし、好ましくは0.20〜0
.60%とされる。
が生威し熱間加工性が低下する。したがって、0.10
〜0.80%とした。ただし、好ましくは0.20〜0
.60%とされる。
(3)マンガン(Mn) ;0.10〜1.00%M
nは、靭性および熱間加工性の向上のため添加されるが
、0.10%未満ではその効果が小さく、また1、00
%を超えると耐応力腐食割れ性が悪化するため、0.1
0〜1.00%とした。
nは、靭性および熱間加工性の向上のため添加されるが
、0.10%未満ではその効果が小さく、また1、00
%を超えると耐応力腐食割れ性が悪化するため、0.1
0〜1.00%とした。
(4)リン〔P] 、 0.025%以下Pは靭性上
の点からは少ない方が望ましいが、極端に低くすると、
脱リンコストが高くなり経済上好ましくないため、上限
を0.025%とした。
の点からは少ない方が望ましいが、極端に低くすると、
脱リンコストが高くなり経済上好ましくないため、上限
を0.025%とした。
(5)硫黄(S) ; 0.005%以下Sは、靭性
上およびMnSを形成し熱間加工性および耐食性を劣化
させるため、低い方が好ましいが、極度に低下させると
脱硫黄コストが高くなり経済上好ましくないため、上限
を0.005%とした。
上およびMnSを形成し熱間加工性および耐食性を劣化
させるため、低い方が好ましいが、極度に低下させると
脱硫黄コストが高くなり経済上好ましくないため、上限
を0.005%とした。
(6)クロム(Cr〕、 11.00〜14.00%
Crは、耐食性を確保するために必須の成分であるが、
11.00%未満では耐食性が極端に低下し、また14
.00%を越えると熱間加工性および経済性上好ましく
ないため、11.00〜14.00%とした。
Crは、耐食性を確保するために必須の成分であるが、
11.00%未満では耐食性が極端に低下し、また14
.00%を越えると熱間加工性および経済性上好ましく
ないため、11.00〜14.00%とした。
ただし、好ましくは12.00〜14.00%とされる
。
。
(7)窒素[N] ;o、oi〜0.05%Nは、耐
食性向上のため添加されるが、0.01%未満ではその
効果も小さく、また0、05%を越えた場合には熱間加
工性が低下させるため好ましくないため、0.01〜0
.05%とした。
食性向上のため添加されるが、0.01%未満ではその
効果も小さく、また0、05%を越えた場合には熱間加
工性が低下させるため好ましくないため、0.01〜0
.05%とした。
(8)バナジウム〔V〕 ;下式による1
Vact =V −(N−0,003) −(1)
4 ここに vact;Nに結合されない有効なV量Vac
t≧0.02 ■は、本発明の効果を奏し得るための元素であり、va
ct量≧0.02は実施例に示される試験結果により見
出される数値である。Vactが0.02未満では、降
伏比が0.76〜0.75となり本発明の要旨となる効
果を奏しえな(、Vactが0.02以上になると初め
て降伏比が0.8レベルまで上昇する。ただし、■添加
はコストアップとなり、また過剰Vは、■の炭窒化物が
析出し靭性上好ましくないため、0゜20%以下が好適
とされる。
4 ここに vact;Nに結合されない有効なV量Vac
t≧0.02 ■は、本発明の効果を奏し得るための元素であり、va
ct量≧0.02は実施例に示される試験結果により見
出される数値である。Vactが0.02未満では、降
伏比が0.76〜0.75となり本発明の要旨となる効
果を奏しえな(、Vactが0.02以上になると初め
て降伏比が0.8レベルまで上昇する。ただし、■添加
はコストアップとなり、また過剰Vは、■の炭窒化物が
析出し靭性上好ましくないため、0゜20%以下が好適
とされる。
本発明に係るマルテンサイト系ステンレス鋼は、以上に
示される元素を含有することによって構成されるが、場
合によっては、脱酸剤としてアルミニウム〔AI〕を少
量添加させてもよい。ただし、AIは0.0050%を
越える場合にはAltos系介在物が増加し鋼の清浄度
を損なうため、0.0050%以下に制限される。
示される元素を含有することによって構成されるが、場
合によっては、脱酸剤としてアルミニウム〔AI〕を少
量添加させてもよい。ただし、AIは0.0050%を
越える場合にはAltos系介在物が増加し鋼の清浄度
を損なうため、0.0050%以下に制限される。
以下実施例により本発明の効果を明らかにする。
(実施例−1)
表−1に示される8種類のマルテンサイト系ステンレス
鋼に対して引張試験を行い、得られた結果を第1図に示
す。
鋼に対して引張試験を行い、得られた結果を第1図に示
す。
前記8種類のマルテンサイト系ステンレス鋼は、表−1
の右方に示されるような組合せで夫々NとViを変化さ
せ溶製し、製造した185φ丸ビレツトをピアサ−・プ
ラグミル・サイザーの装置によって順次、圧延・加工さ
れ得られた73φX 5.51t 、 114.3φX
6.88 tおよび127φX9.19tの鋼管を9
40℃〜1050℃で焼入れし、さらに675℃〜75
0℃で焼戻しを行ったものである。
の右方に示されるような組合せで夫々NとViを変化さ
せ溶製し、製造した185φ丸ビレツトをピアサ−・プ
ラグミル・サイザーの装置によって順次、圧延・加工さ
れ得られた73φX 5.51t 、 114.3φX
6.88 tおよび127φX9.19tの鋼管を9
40℃〜1050℃で焼入れし、さらに675℃〜75
0℃で焼戻しを行ったものである。
第1図は縦軸に降伏比(Y、R)を示し、横軸にVac
t量を示している。第1図よりVact量が0゜2以上
になると降伏比が急激に上がっていることが判明してい
る。
t量を示している。第1図よりVact量が0゜2以上
になると降伏比が急激に上がっていることが判明してい
る。
(実施例−2)
第2実施例も第1実施例と同様の試験を行い、さらに前
記効果を確認した。
記効果を確認した。
本実施例におイテハ、C〜0.18〜0.20%、5i
=0.33〜0.40%、M n = 0.60〜0.
75%、Cr=12.50〜13.00%の範囲の元素
を含有するマルテンサイト系ステンレス鋼−に対して、
Nとvfiを変えて添加させ、溶製し製造した185φ
丸ビレツトからマンネスマン・マンドレル法によって、
73φX5.51および114.3φx、6,88tに
圧延後、1000℃で加熱し焼入れを行い、降伏応力5
6kg/mm”の規格となるように焼戻しを行い、そし
て得られたマルテンサイト系ステンレス鋼の供試体に対
して引張試験を行い、得られた結果を第2図に示す。縦
軸は降伏比(Y、R)を示し、横軸はN量とv量から得
られるVact量である。本実施例の場合も第1実施例
同様、第2図から降伏比(Y、 R)は、Vact量が
0.02以上になると急激に上昇することが判明してい
る。
=0.33〜0.40%、M n = 0.60〜0.
75%、Cr=12.50〜13.00%の範囲の元素
を含有するマルテンサイト系ステンレス鋼−に対して、
Nとvfiを変えて添加させ、溶製し製造した185φ
丸ビレツトからマンネスマン・マンドレル法によって、
73φX5.51および114.3φx、6,88tに
圧延後、1000℃で加熱し焼入れを行い、降伏応力5
6kg/mm”の規格となるように焼戻しを行い、そし
て得られたマルテンサイト系ステンレス鋼の供試体に対
して引張試験を行い、得られた結果を第2図に示す。縦
軸は降伏比(Y、R)を示し、横軸はN量とv量から得
られるVact量である。本実施例の場合も第1実施例
同様、第2図から降伏比(Y、 R)は、Vact量が
0.02以上になると急激に上昇することが判明してい
る。
(実施例−3)
第3実施例の場合は、NおよびVをそれぞれ変えたマル
テンサイト系ステンレス鋼に対して、引張試験の他に硬
さ試験、シャルピー試験および定荷重応力腐食試験を行
った。
テンサイト系ステンレス鋼に対して、引張試験の他に硬
さ試験、シャルピー試験および定荷重応力腐食試験を行
った。
本実施例においては、C=0.20%、5i=0.35
%、Mn=0.70%、P =0.015%、S =0
.001%、Cr =12.75%をそれぞれ含有する
マルテンサイト系ステンレス鋼に対して、表−2に示す
ような組合せでNとV量を変化させ溶製し、製造した1
85φ丸ビレツトからマンネスマン・マンドレル法によ
って114.3φX8.88tに圧延後、950℃〜1
000℃で加熱し焼入れした後、700℃〜730℃で
焼戻しを行い、降伏応力56.2 kg/m11”以上
の規格に製造された8種類のマルテンサイト系ステンレ
ス鋼に対して、引張試験および硬さ試験並びにシャルピ
ー試験を行い、その結果を表−2に示す。
%、Mn=0.70%、P =0.015%、S =0
.001%、Cr =12.75%をそれぞれ含有する
マルテンサイト系ステンレス鋼に対して、表−2に示す
ような組合せでNとV量を変化させ溶製し、製造した1
85φ丸ビレツトからマンネスマン・マンドレル法によ
って114.3φX8.88tに圧延後、950℃〜1
000℃で加熱し焼入れした後、700℃〜730℃で
焼戻しを行い、降伏応力56.2 kg/m11”以上
の規格に製造された8種類のマルテンサイト系ステンレ
ス鋼に対して、引張試験および硬さ試験並びにシャルピ
ー試験を行い、その結果を表−2に示す。
表中、y、s、降伏強度
T、S、引張強度
Y、R,降伏強度と引張強度の比
VEo :1/2サブサイズ試験片によるシャルピー吸
収エネルギー σcb; NACE−TM−01−07で規定されてい
る液中で定荷重応力腐食試験に おける破断限界応力 SMYS、規定された最小降伏応力 実施例−3の場合には、Vact≧0.02の場合には
表−2から判明するように、Y、Rが全て0.8以上と
なっており、比較鋼に比べると、同一降伏レベルである
にもかかわらず、降伏比が高くなっている。また、低硬
度材となり、靭性および耐応力腐食割れ特性の優れたマ
ルテンサイト系ステンレス鋼となっていることが判明す
る。
収エネルギー σcb; NACE−TM−01−07で規定されてい
る液中で定荷重応力腐食試験に おける破断限界応力 SMYS、規定された最小降伏応力 実施例−3の場合には、Vact≧0.02の場合には
表−2から判明するように、Y、Rが全て0.8以上と
なっており、比較鋼に比べると、同一降伏レベルである
にもかかわらず、降伏比が高くなっている。また、低硬
度材となり、靭性および耐応力腐食割れ特性の優れたマ
ルテンサイト系ステンレス鋼となっていることが判明す
る。
以上詳説したように本発明によれば、マルテンサイト系
ステンレス鋼において、Nとの関係式で算出されるV量
を一定の値以上添加することにより、高降伏比が得られ
るとともに、靭性および耐応力腐食割れ性に優れたマル
テンサイト系ステンレス鋼を得ることができる。
ステンレス鋼において、Nとの関係式で算出されるV量
を一定の値以上添加することにより、高降伏比が得られ
るとともに、靭性および耐応力腐食割れ性に優れたマル
テンサイト系ステンレス鋼を得ることができる。
第1図は第1実施例における試験結果を示す図、第2図
は第2実施例における試験結果を示す図である。 第 図 ctct 第 図 QCt
は第2実施例における試験結果を示す図である。 第 図 ctct 第 図 QCt
Claims (2)
- (1)C≦0.30%、Si=0.10〜0.80%、
Mn=0.10〜1.00%、P≦0.025%、S≦
0.005%、Cr=11.00〜14.00%、N=
0.01〜0.05%含有するマルテンサイト系ステン
レス鋼において、Vを、 Vact=V−51/14(N−0.003)≧0.0
2を満たすように添加した後、焼入れおよび焼戻しを行
うことを特徴とする高降伏比のマルテンサイト系ステン
レス鋼。 - (2)C≦0.30%、Si=0.10〜0.80%、
Mn=0.10〜1.00%、P≦0.025%、S≦
0.005%、Cr=11.00〜14.00%、Al
≦0.0050%、N=0.01〜0.05%含有する
マルテンサイト系ステンレス鋼において、 Vを請求項1記載の関係式を満たすように添加した後、
焼入れおよび焼戻しを行うことを特徴とする高降伏比の
マルテンサイト系ステンレス鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1314669A JP2712666B2 (ja) | 1989-12-04 | 1989-12-04 | 高降伏比のマルテンサイト系ステンレス鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1314669A JP2712666B2 (ja) | 1989-12-04 | 1989-12-04 | 高降伏比のマルテンサイト系ステンレス鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03177541A true JPH03177541A (ja) | 1991-08-01 |
| JP2712666B2 JP2712666B2 (ja) | 1998-02-16 |
Family
ID=18056122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1314669A Expired - Lifetime JP2712666B2 (ja) | 1989-12-04 | 1989-12-04 | 高降伏比のマルテンサイト系ステンレス鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2712666B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112088226A (zh) * | 2018-05-11 | 2020-12-15 | 株式会社电装 | 马氏体系不锈钢 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6169947A (ja) * | 1984-09-13 | 1986-04-10 | Kobe Steel Ltd | 耐硫化物応力割れ性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼 |
| JPS62103345A (ja) * | 1985-07-09 | 1987-05-13 | Toshio Fujita | 高温用蒸気タ−ビンロ−タとその製造方法 |
-
1989
- 1989-12-04 JP JP1314669A patent/JP2712666B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6169947A (ja) * | 1984-09-13 | 1986-04-10 | Kobe Steel Ltd | 耐硫化物応力割れ性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼 |
| JPS62103345A (ja) * | 1985-07-09 | 1987-05-13 | Toshio Fujita | 高温用蒸気タ−ビンロ−タとその製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112088226A (zh) * | 2018-05-11 | 2020-12-15 | 株式会社电装 | 马氏体系不锈钢 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2712666B2 (ja) | 1998-02-16 |
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