JPH09227934A - 低温靭性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼の製造方法 - Google Patents
低温靭性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼の製造方法Info
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- JPH09227934A JPH09227934A JP3249196A JP3249196A JPH09227934A JP H09227934 A JPH09227934 A JP H09227934A JP 3249196 A JP3249196 A JP 3249196A JP 3249196 A JP3249196 A JP 3249196A JP H09227934 A JPH09227934 A JP H09227934A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 鋼組成、焼き戻し温度を制御することによっ
て、従来の鋼で必須とされる複数回の焼き戻し処理工程
を１回の処理に簡略化しても従来通り母材及び溶接部の
靭性並びに強度を維持できる、マルテンサイト系ステン
レス鋼の製造方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 重量％で、Ｃ:0.001〜0.05、Ｓｉ:1.0以
下、Ｍｎ:2.0以下、Ｓ:0.010以下、Ｐ:0.025以下、Ｃ
ｒ:7.0〜15.0、Ｎｉ:1.0〜5.0 、Ｔｉ:0.005〜0.03、Ａ
ｌ: 0.08以下、Ｎ:0.015以下を含有し、かつＩps＝40Ｃ
＋34Ｎ＋Ｎｉ＋ 0.3Ｃｕ− 1.1Ｃｒ− 1.8Ｍｏ≧−11を
満足し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる、マル
テンサイト組織を有する鋼を、（Ａｃ1 ＋５℃）以上
（Ａｃ1 ＋６０℃）以下の温度範囲で焼き戻し処理す
る。ただし、Ａｃ1 ＝ 739.4＋97.5Ｃ−11.6Ｍｎ−51.0
Ｎｉ＋ 4.4Ｃｒ＋10.7Ｍｏ。
て、従来の鋼で必須とされる複数回の焼き戻し処理工程
を１回の処理に簡略化しても従来通り母材及び溶接部の
靭性並びに強度を維持できる、マルテンサイト系ステン
レス鋼の製造方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 重量％で、Ｃ:0.001〜0.05、Ｓｉ:1.0以
下、Ｍｎ:2.0以下、Ｓ:0.010以下、Ｐ:0.025以下、Ｃ
ｒ:7.0〜15.0、Ｎｉ:1.0〜5.0 、Ｔｉ:0.005〜0.03、Ａ
ｌ: 0.08以下、Ｎ:0.015以下を含有し、かつＩps＝40Ｃ
＋34Ｎ＋Ｎｉ＋ 0.3Ｃｕ− 1.1Ｃｒ− 1.8Ｍｏ≧−11を
満足し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる、マル
テンサイト組織を有する鋼を、（Ａｃ1 ＋５℃）以上
（Ａｃ1 ＋６０℃）以下の温度範囲で焼き戻し処理す
る。ただし、Ａｃ1 ＝ 739.4＋97.5Ｃ−11.6Ｍｎ−51.0
Ｎｉ＋ 4.4Ｃｒ＋10.7Ｍｏ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭酸ガス、微量の
硫化水素を含む原油や天然ガスの環境下で使用するため
のマルテンサイト系ステンレス鋼の製造方法に関するも
のである。本発明にしたがって製造した鋼は、高強度
（引張強さ（ＴＳ）５５０ＭＰａ以上）と優れた低温靭
性・現地溶接性（良好なＨＡＺ靭性及び耐溶接割れ・硬
化性）を有し、ラインパイプ・油井管などに使用でき
る。
硫化水素を含む原油や天然ガスの環境下で使用するため
のマルテンサイト系ステンレス鋼の製造方法に関するも
のである。本発明にしたがって製造した鋼は、高強度
（引張強さ（ＴＳ）５５０ＭＰａ以上）と優れた低温靭
性・現地溶接性（良好なＨＡＺ靭性及び耐溶接割れ・硬
化性）を有し、ラインパイプ・油井管などに使用でき
る。
【０００２】
【従来の技術】湿潤な炭酸ガス（ＣＯ2 ）環境下で使用
するラインパイプには、適当な強度と優れた低温靭性、
現地溶接性および耐食性が要求される。しかしながら、
従来のマルテンサイト系ステンレス鋼（たとえば特開平
４−９９１２７号公報参照）は、（１）強度がＡＰＩ
（米国石油協会）規格でＸ８０以上（ＴＳ６４０ＭＰａ
以上）と高くて低温靭性も十分でない、（２）現地溶接
性（溶接熱影響部（ＨＡＺ）の耐溶接割れ性、耐硬化
性、および低温靭性）が悪い、などの欠点を有してい
た。このような特性の中で、強度は複数回の焼戻処理を
行なうことによって低下させることが可能であるが、そ
れでもまだ十分でなく、かつ生産性の著しい低下を招
く。というのは、強度が高過ぎると、パイプラインの破
壊防止に必要とされる靭性値が著しく高くなるだけでな
く、硫化物応力腐食割れ（ＳＳＣ）に対する感受性の増
大や適切な溶接材料の開発が困難となることなどの問題
を生じる。また現地溶接性が悪いと、現地で溶接する際
に予熱・後熱作業が必要となり、作業性の大幅な低下を
もたらす。このため、このため、現在のところ、高価
で、少量しか生産できない２相ステンレス鋼を使用せざ
るを得ない状況にあり、新しい高耐食性のラインパイプ
開発が強く望まれている。
するラインパイプには、適当な強度と優れた低温靭性、
現地溶接性および耐食性が要求される。しかしながら、
従来のマルテンサイト系ステンレス鋼（たとえば特開平
４−９９１２７号公報参照）は、（１）強度がＡＰＩ
（米国石油協会）規格でＸ８０以上（ＴＳ６４０ＭＰａ
以上）と高くて低温靭性も十分でない、（２）現地溶接
性（溶接熱影響部（ＨＡＺ）の耐溶接割れ性、耐硬化
性、および低温靭性）が悪い、などの欠点を有してい
た。このような特性の中で、強度は複数回の焼戻処理を
行なうことによって低下させることが可能であるが、そ
れでもまだ十分でなく、かつ生産性の著しい低下を招
く。というのは、強度が高過ぎると、パイプラインの破
壊防止に必要とされる靭性値が著しく高くなるだけでな
く、硫化物応力腐食割れ（ＳＳＣ）に対する感受性の増
大や適切な溶接材料の開発が困難となることなどの問題
を生じる。また現地溶接性が悪いと、現地で溶接する際
に予熱・後熱作業が必要となり、作業性の大幅な低下を
もたらす。このため、このため、現在のところ、高価
で、少量しか生産できない２相ステンレス鋼を使用せざ
るを得ない状況にあり、新しい高耐食性のラインパイプ
開発が強く望まれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
現状を踏まえ、鋼組成、焼き戻し温度を制御することに
よって、従来の鋼で必須とされる複数回の焼き戻し処理
行程を１回の処理に簡略化しても従来通り母材及び溶接
部の靭性並びに強度を維持できる、マルテンサイト系ス
テンレス鋼の製造方法を提供することを目的とする。
現状を踏まえ、鋼組成、焼き戻し温度を制御することに
よって、従来の鋼で必須とされる複数回の焼き戻し処理
行程を１回の処理に簡略化しても従来通り母材及び溶接
部の靭性並びに強度を維持できる、マルテンサイト系ス
テンレス鋼の製造方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために、多くの実験的検討を行った結果、鋼
組成及び焼き戻し温度を制御することによって、必要と
されるラインパイプ用マルテンサイト系ステンレス鋼を
製造できることを見いだすに至った。本発明は、この知
見に基づいて構成したものである。
を達成するために、多くの実験的検討を行った結果、鋼
組成及び焼き戻し温度を制御することによって、必要と
されるラインパイプ用マルテンサイト系ステンレス鋼を
製造できることを見いだすに至った。本発明は、この知
見に基づいて構成したものである。
【０００５】すなわち、本発明の要旨は、重量％で、 Ｃ ：０．００１〜０．０５、 Ｓｉ：１．０以下、 Ｍｎ：２．０以下、 Ｓ ：０．０１０以下、 Ｐ ：０．０２５以下、 Ｃｒ：７．０〜１５．０、 Ｎｉ：１．０〜５．０、 Ｔｉ：０．００５〜０．０３、 Ａｌ：０．０８以下、 Ｎ ：０．０１５以下 を含有するとともに、必要に応じて、 Ｃｕ：０．０５〜０．７、 Ｍｏ：０．１〜２．０ のうちの１種または２種を含有し、あるいは／さらに、
必要に応じて、 Ｃａ：０．００１〜０．００５、 ＲＥＭ：０．０１〜０．０５、 Ｍｇ：０．００１〜０．００６ のうちの１種または２種以上を含有して、かつ、 Ｉps＝40Ｃ＋34Ｎ＋Ｎｉ＋ 0.3Ｃｕ− 1.1Ｃｒ− 1.8Ｍ
ｏ≧−11 を満足し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる、マ
ルテンサイト組織を有する鋼を（Ａｃ1 ＋５℃）以上
（Ａｃ1 ＋６０℃）以下の温度範囲で焼き戻し処理する
ことを特徴とする、低温靭性の優れたマルテンサイト系
ステンレス鋼の製造方法である。ただし、 Ａｃ1 ＝ 739.4＋97.5Ｃ−11.6Ｍｎ−51.0Ｎｉ＋ 4.4Ｃ
ｒ＋10.7Ｍｏ とする。
必要に応じて、 Ｃａ：０．００１〜０．００５、 ＲＥＭ：０．０１〜０．０５、 Ｍｇ：０．００１〜０．００６ のうちの１種または２種以上を含有して、かつ、 Ｉps＝40Ｃ＋34Ｎ＋Ｎｉ＋ 0.3Ｃｕ− 1.1Ｃｒ− 1.8Ｍ
ｏ≧−11 を満足し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる、マ
ルテンサイト組織を有する鋼を（Ａｃ1 ＋５℃）以上
（Ａｃ1 ＋６０℃）以下の温度範囲で焼き戻し処理する
ことを特徴とする、低温靭性の優れたマルテンサイト系
ステンレス鋼の製造方法である。ただし、 Ａｃ1 ＝ 739.4＋97.5Ｃ−11.6Ｍｎ−51.0Ｎｉ＋ 4.4Ｃ
ｒ＋10.7Ｍｏ とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下に本発明について詳細に説明
する。先ず本発明において上記のような鋼成分に限定し
た理由を説明する。 Ｃ：Ｃは、Ｃｒ炭化物などを形成して耐食性を劣化させ
る元素であるが、強力なオーステナイト形成元素であ
り、フェライト相の形成を抑制する効果がある。さらに
本鋼が目指すマルテンサイト組織を得るための必須元素
でもあるので添加する。ただし、含有量が０．０５wt％
を越えるまでに添加すると、Ｃｒ炭化物などの炭化物が
多量に析出して靭性を劣化させ、さらに溶接熱影響部の
硬度を高めることにより溶接熱影響部の靭性も劣化させ
る。従って、Ｃ含有量は０．０５wt％以下とした。一
方、Ｃ含有量が０．００１wt％未満では必要とされる強
度を得ることができなくなるので、結局、０．００１〜
０．０５wt％の範囲とした。
する。先ず本発明において上記のような鋼成分に限定し
た理由を説明する。 Ｃ：Ｃは、Ｃｒ炭化物などを形成して耐食性を劣化させ
る元素であるが、強力なオーステナイト形成元素であ
り、フェライト相の形成を抑制する効果がある。さらに
本鋼が目指すマルテンサイト組織を得るための必須元素
でもあるので添加する。ただし、含有量が０．０５wt％
を越えるまでに添加すると、Ｃｒ炭化物などの炭化物が
多量に析出して靭性を劣化させ、さらに溶接熱影響部の
硬度を高めることにより溶接熱影響部の靭性も劣化させ
る。従って、Ｃ含有量は０．０５wt％以下とした。一
方、Ｃ含有量が０．００１wt％未満では必要とされる強
度を得ることができなくなるので、結局、０．００１〜
０．０５wt％の範囲とした。
【０００７】Ｓｉ：Ｓｉは脱酸元素として使用され、そ
の一部がそのまま残留したものであるが、その含有量が
多いと靭性および耐硫化物応用割れ性を低下させるた
め、上限を１．０wt％とした。 Ｍｎ：Ｍｎは、脱酸および強度確保のために有効な元素
であり、ＭｎＳを形成してＳの無害化にも寄与する。し
かし含有量が２．０wt％を越えると、粒界強度が低下し
て腐食環境下での割れ抵抗性を損なうので、上限を２．
０wt％とした。
の一部がそのまま残留したものであるが、その含有量が
多いと靭性および耐硫化物応用割れ性を低下させるた
め、上限を１．０wt％とした。 Ｍｎ：Ｍｎは、脱酸および強度確保のために有効な元素
であり、ＭｎＳを形成してＳの無害化にも寄与する。し
かし含有量が２．０wt％を越えると、粒界強度が低下し
て腐食環境下での割れ抵抗性を損なうので、上限を２．
０wt％とした。
【０００８】Ｓ：Ｓは、硫化物系の介在物を形成し、熱
間加工性を低下させ、また靭性を低下させる元素であ
る。そのため、コストも考慮して含有量は０．０１０wt
％以下とした。 Ｐ：Ｐは、粒界に偏析して粒界強度を弱め、靭性および
耐硫化物応力割れ性を低下させる。そのため含有量を
０．０２５wt％以下とした。
間加工性を低下させ、また靭性を低下させる元素であ
る。そのため、コストも考慮して含有量は０．０１０wt
％以下とした。 Ｐ：Ｐは、粒界に偏析して粒界強度を弱め、靭性および
耐硫化物応力割れ性を低下させる。そのため含有量を
０．０２５wt％以下とした。
【０００９】Ｃｒ：Ｃｒは、マルテンサイト系ステンレ
ス鋼を構成するもっとも基本的かつ必須の元素であっ
て、耐食性を付与するために必要な元素である。しか
し、その含有量が７wt％未満では耐食性が十分ではな
く、一方１５．０wt％を越えるまでに添加すると、他の
合金元素をいかに調整しても圧延終了時にマルテンサイ
ト単相にするのが難しくなる。また、同時にコストを上
昇させるのみで、特性の向上効果は経済性を考慮すると
期待できない。そのため、Ｃｒの含有量は７．０〜１
５．０wt％とした。
ス鋼を構成するもっとも基本的かつ必須の元素であっ
て、耐食性を付与するために必要な元素である。しか
し、その含有量が７wt％未満では耐食性が十分ではな
く、一方１５．０wt％を越えるまでに添加すると、他の
合金元素をいかに調整しても圧延終了時にマルテンサイ
ト単相にするのが難しくなる。また、同時にコストを上
昇させるのみで、特性の向上効果は経済性を考慮すると
期待できない。そのため、Ｃｒの含有量は７．０〜１
５．０wt％とした。
【００１０】Ｔｉ：Ｔｉは、ＴｉＮやＴｉ酸化物として
分散し、溶接熱影響部の粒成長を抑制して、靭性の劣化
を抑制する。少なすぎると効果がなく、過剰に添加する
とＴｉＣが析出して靭性の劣化を招く。従って、Ｔｉの
含有量は０．００５〜０．０３wt％とした。 Ｎ：Ｎは、鋼に不可避的に含まれる元素であるが、溶接
熱影響部の硬度を上昇させるとともに、母材および溶接
熱影響部の靭性を低下させるので、上限含有量は０．０
１５wt％とした。 Ａｌ：Ａｌは脱酸のために添加する。しかし、含有量が
０．０８wt％を越えるとかえって酸化物が形成されて、
鋼の清浄度が低下し、応力腐食割れに悪影響を与える。
そのため、Ａｌの含有量は０．０８wt％以下とした。
分散し、溶接熱影響部の粒成長を抑制して、靭性の劣化
を抑制する。少なすぎると効果がなく、過剰に添加する
とＴｉＣが析出して靭性の劣化を招く。従って、Ｔｉの
含有量は０．００５〜０．０３wt％とした。 Ｎ：Ｎは、鋼に不可避的に含まれる元素であるが、溶接
熱影響部の硬度を上昇させるとともに、母材および溶接
熱影響部の靭性を低下させるので、上限含有量は０．０
１５wt％とした。 Ａｌ：Ａｌは脱酸のために添加する。しかし、含有量が
０．０８wt％を越えるとかえって酸化物が形成されて、
鋼の清浄度が低下し、応力腐食割れに悪影響を与える。
そのため、Ａｌの含有量は０．０８wt％以下とした。
【００１１】Ｃｕ：Ｃｕは、ＣおよびＮの含有量を低く
押さえた鋼の母材はもちろん、溶接熱影響部のミクロン
組織をもマルテンサイト組織にして靭性を改善するとと
もに、必須の添加元素であるＮｉと共存して湿潤炭酸ガ
ス環境における耐食性を改善するのに極めて有用な元素
である。含有量が０．０５wt％未満では耐食性に対して
効果がなく、一方０．７wt％よりも多くなるまでに添加
すると熱間加工性の低下および母材の強度上昇を招くの
で、Ｃｕの含有量は、０．０５〜０．７wt％の範囲とし
た。
押さえた鋼の母材はもちろん、溶接熱影響部のミクロン
組織をもマルテンサイト組織にして靭性を改善するとと
もに、必須の添加元素であるＮｉと共存して湿潤炭酸ガ
ス環境における耐食性を改善するのに極めて有用な元素
である。含有量が０．０５wt％未満では耐食性に対して
効果がなく、一方０．７wt％よりも多くなるまでに添加
すると熱間加工性の低下および母材の強度上昇を招くの
で、Ｃｕの含有量は、０．０５〜０．７wt％の範囲とし
た。
【００１２】Ｎｉ：Ｎｉは、オーステナイト形成元素で
マルテンサイトを安定させ、耐Ｃｏ2 腐食性と低温靭性
を向上させる。しかし、含有量が１．０％未満ではその
効果が十分でなく、５％を越えてまで添加してもその効
果は飽和し、コストを上昇させるとともに、Ｍf 点が低
くなり過ぎる。従って、Ｎｉの含有量は、１．０〜５．
０wt％の範囲とした。
マルテンサイトを安定させ、耐Ｃｏ2 腐食性と低温靭性
を向上させる。しかし、含有量が１．０％未満ではその
効果が十分でなく、５％を越えてまで添加してもその効
果は飽和し、コストを上昇させるとともに、Ｍf 点が低
くなり過ぎる。従って、Ｎｉの含有量は、１．０〜５．
０wt％の範囲とした。
【００１３】Ｍｏ：ＭｏはＣｒと同様、耐ＣＯ2 腐食性
を向上させ、さらにＳＳＣ性を改善する効果を有するの
で、必要に応じて添加することができる。また、焼き戻
し脆化感受性を低下させる効果も有するので、溶接後熱
処理を行う場合には特に有効である。その含有量が０．
１wt％未満では、十分な効果が得られないので、０．１
wt％以上とした。一方、多量に添加してもその効果が飽
和し、母材の強度が上昇して熱間変形抵抗が増す結果、
熱間加工性が低下する。従って、上限の含有量は２．０
wt％とした。
を向上させ、さらにＳＳＣ性を改善する効果を有するの
で、必要に応じて添加することができる。また、焼き戻
し脆化感受性を低下させる効果も有するので、溶接後熱
処理を行う場合には特に有効である。その含有量が０．
１wt％未満では、十分な効果が得られないので、０．１
wt％以上とした。一方、多量に添加してもその効果が飽
和し、母材の強度が上昇して熱間変形抵抗が増す結果、
熱間加工性が低下する。従って、上限の含有量は２．０
wt％とした。
【００１４】Ｃａ，Ｍｇ，ＲＥＭ：硫化物などの介在物
の形状を球状化させて無害化するのに有効な元素であ
り、熱間加工性の向上、耐食性の向上に十分な効果を示
す元素である。少な過ぎるとその効果は得られず、多過
ぎると介在物が増加して耐硫化物応力割れ抵抗性を低下
させるとともに、熱間加工性および耐食性も低下させ
る。そこで、各々の含有量は、Ｃａが０．００１〜０．
００５wt％、ＲＥＭが０．０１〜０．０５wt％、Ｍｇが
０．００１〜０．００６wt％とした。
の形状を球状化させて無害化するのに有効な元素であ
り、熱間加工性の向上、耐食性の向上に十分な効果を示
す元素である。少な過ぎるとその効果は得られず、多過
ぎると介在物が増加して耐硫化物応力割れ抵抗性を低下
させるとともに、熱間加工性および耐食性も低下させ
る。そこで、各々の含有量は、Ｃａが０．００１〜０．
００５wt％、ＲＥＭが０．０１〜０．０５wt％、Ｍｇが
０．００１〜０．００６wt％とした。
【００１５】以上述べたような成分範囲を有する鋼は、
良好な耐ＣＯ2 特性を示す。しかし、Ｃｒ，Ｍｏ等のフ
ェライト生成元素が多い場合には、溶接熱影響部にフェ
ライト相が生成して靭性が低下する。従って、フェライ
ト生成元素の含有量を制限する必要がある。従来の知見
から、Ｃ，Ｎ，Ｎｉ，Ｃｕはフェライト相の生成を抑制
し、Ｃｒ，Ｍｏは促進する。そこで、各元素の濃度を種
々変化させた鋼を溶製し、実験的に各々の元素の寄与率
を決定した。その結果、４０Ｃ＋３４Ｎ＋Ｎｉ＋０．３
Ｃｕ−１．１Ｃｒ−１．８Ｍｏ≧−１１の式を満足すれ
ば、本発明で規定した焼き戻し条件を実施することによ
り、熱延後の冷却を特別に制御しなくてもフェライト相
は生成せず、マルテンサイト単相となることがわかっ
た。すなわち、焼き入れ処理を省略するにはＣ，Ｎ，Ｎ
ｉ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｍｏの各含有量がこの関係を満足する
必要がある。
良好な耐ＣＯ2 特性を示す。しかし、Ｃｒ，Ｍｏ等のフ
ェライト生成元素が多い場合には、溶接熱影響部にフェ
ライト相が生成して靭性が低下する。従って、フェライ
ト生成元素の含有量を制限する必要がある。従来の知見
から、Ｃ，Ｎ，Ｎｉ，Ｃｕはフェライト相の生成を抑制
し、Ｃｒ，Ｍｏは促進する。そこで、各元素の濃度を種
々変化させた鋼を溶製し、実験的に各々の元素の寄与率
を決定した。その結果、４０Ｃ＋３４Ｎ＋Ｎｉ＋０．３
Ｃｕ−１．１Ｃｒ−１．８Ｍｏ≧−１１の式を満足すれ
ば、本発明で規定した焼き戻し条件を実施することによ
り、熱延後の冷却を特別に制御しなくてもフェライト相
は生成せず、マルテンサイト単相となることがわかっ
た。すなわち、焼き入れ処理を省略するにはＣ，Ｎ，Ｎ
ｉ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｍｏの各含有量がこの関係を満足する
必要がある。
【００１６】次に熱処理条件について説明する。まず、
上記のような成分条件を満足する鋼を溶製し、鋼片を得
る。その後得られた鋼片を１０００〜１２５０℃に再加
熱する。これは１０００℃以上とすることによって鋼中
の炭化物を固溶させることができ、１２５０℃以下とす
ることによって、オーステナイト粒径の粗大化を防止す
ることができるからである。また、この再加熱によって
鋼中の組織をオーステナイト単相にすることができる。
次に、このような再加熱を行なった後に、熱間加工で成
形し、これを冷却すると、組織はマルテンサイト組織と
なる。これを（Ａｃ1 ＋５℃）以上（Ａｃ1 ＋６０℃）
以下の温度範囲（ただしＡｃ1 ＝７３９．４＋９７．５
Ｃ−１１．６Ｍｎ−５１．０Ｎｉ＋４．４Ｃｒ＋１０．
７Ｍｏ）で焼き戻し処理する。このような温度条件で焼
き戻すことにより、焼き戻し脆化を防止し、低温靭性の
優れたマルテンサイト系ステンレス鋼が得られる。これ
は、焼き戻し後、残存する微細オーステナイトが微量で
あることによって実現される。特に、Ａｃ1 以下の温度
で焼き戻して粒界が脆化するような場合でも、粒界から
γ変態が起こるため、脆化した粒界は分断されて脆化が
軽減される。本発明で規定した焼き戻し温度、Ｎｉ等の
含有量は理想的な残留オーステナイトの存在形態に関係
している。
上記のような成分条件を満足する鋼を溶製し、鋼片を得
る。その後得られた鋼片を１０００〜１２５０℃に再加
熱する。これは１０００℃以上とすることによって鋼中
の炭化物を固溶させることができ、１２５０℃以下とす
ることによって、オーステナイト粒径の粗大化を防止す
ることができるからである。また、この再加熱によって
鋼中の組織をオーステナイト単相にすることができる。
次に、このような再加熱を行なった後に、熱間加工で成
形し、これを冷却すると、組織はマルテンサイト組織と
なる。これを（Ａｃ1 ＋５℃）以上（Ａｃ1 ＋６０℃）
以下の温度範囲（ただしＡｃ1 ＝７３９．４＋９７．５
Ｃ−１１．６Ｍｎ−５１．０Ｎｉ＋４．４Ｃｒ＋１０．
７Ｍｏ）で焼き戻し処理する。このような温度条件で焼
き戻すことにより、焼き戻し脆化を防止し、低温靭性の
優れたマルテンサイト系ステンレス鋼が得られる。これ
は、焼き戻し後、残存する微細オーステナイトが微量で
あることによって実現される。特に、Ａｃ1 以下の温度
で焼き戻して粒界が脆化するような場合でも、粒界から
γ変態が起こるため、脆化した粒界は分断されて脆化が
軽減される。本発明で規定した焼き戻し温度、Ｎｉ等の
含有量は理想的な残留オーステナイトの存在形態に関係
している。
【００１７】まず焼き戻しの下限温度を（Ａｃ1 ＋５
℃）以上とした理由について述べる。本発明により製造
した鋼は多量のＮｉを含有しているので、見かけ上Ａｃ
1 点以下の温度でも粒界や、ラス境界からγ相が析出し
始めており、従って、Ａｃ1 ＋５℃の温度であれば、低
温靭性向上に必要な数％のγ相が存在し、しかもこのよ
うなγ相は常温でも安定である。しかし、Ａｃ1 ＋５℃
よりも低い温度では析出するγ相の量が十分ではないの
で、下限温度はＡｃ1 ＋５℃とした。一方、焼き戻し温
度が高くなるとγ相への変態量は増えるが、γ相中の固
溶成分量が少なくなってくるので、冷却時にすべてマル
テンサイトに変態してしまう。マルテンサイトに変態し
てなお且つ必要なγ相が残存するための上限温度がＡｃ
1 ＋６０℃である。一方、このような温度条件で焼き戻
し処理することによって、同時に強度を必要とされる強
度に調整することができる。以上のような本発明の方法
により、低温靭性の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。
℃）以上とした理由について述べる。本発明により製造
した鋼は多量のＮｉを含有しているので、見かけ上Ａｃ
1 点以下の温度でも粒界や、ラス境界からγ相が析出し
始めており、従って、Ａｃ1 ＋５℃の温度であれば、低
温靭性向上に必要な数％のγ相が存在し、しかもこのよ
うなγ相は常温でも安定である。しかし、Ａｃ1 ＋５℃
よりも低い温度では析出するγ相の量が十分ではないの
で、下限温度はＡｃ1 ＋５℃とした。一方、焼き戻し温
度が高くなるとγ相への変態量は増えるが、γ相中の固
溶成分量が少なくなってくるので、冷却時にすべてマル
テンサイトに変態してしまう。マルテンサイトに変態し
てなお且つ必要なγ相が残存するための上限温度がＡｃ
1 ＋６０℃である。一方、このような温度条件で焼き戻
し処理することによって、同時に強度を必要とされる強
度に調整することができる。以上のような本発明の方法
により、低温靭性の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。
【００１８】
【実施例】本発明を実施例に基づいてさらに説明する。
まず表１に示すような化学成分の鋼を溶製し、表２に示
すような熱処理条件で焼き戻し処理を１回行なって、試
験材を作成した。母材及びＨＡＺの靭性は、ＪＩＳ４号
シャルピー試験片により遷移温度(vＴrs）を測定するこ
とで評価した。なお、この時の溶接条件は、入熱１．２
kJ／mm、冷速４０℃／ｓをシミュレートしたものであ
る。表２と表３に、本発明と比較例それぞれの焼き戻し
条件および靭性の試験結果を示した。
まず表１に示すような化学成分の鋼を溶製し、表２に示
すような熱処理条件で焼き戻し処理を１回行なって、試
験材を作成した。母材及びＨＡＺの靭性は、ＪＩＳ４号
シャルピー試験片により遷移温度(vＴrs）を測定するこ
とで評価した。なお、この時の溶接条件は、入熱１．２
kJ／mm、冷速４０℃／ｓをシミュレートしたものであ
る。表２と表３に、本発明と比較例それぞれの焼き戻し
条件および靭性の試験結果を示した。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【表２】
【００２１】
【表３】
【００２２】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明は、鋼組
成及び焼き戻し温度を制御することによって、従来の鋼
では必須とされた複数回の焼き戻し処理工程を１回に省
略しても従来通りの母材及び溶接部の靭性、強度を有す
るマルテンサイト系ステンレス鋼を提供することが可能
となり、産業の発展に貢献するところ極めて大である。
成及び焼き戻し温度を制御することによって、従来の鋼
では必須とされた複数回の焼き戻し処理工程を１回に省
略しても従来通りの母材及び溶接部の靭性、強度を有す
るマルテンサイト系ステンレス鋼を提供することが可能
となり、産業の発展に貢献するところ極めて大である。
フロントページの続き (72)発明者 重里 元一 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内
Claims (4)
- 【請求項１】 重量％で、 Ｃ ：０．００１〜０．０５、 Ｓｉ：１．０以下、 Ｍｎ：２．０以下、 Ｓ ：０．０１０以下、 Ｐ ：０．０２５以下、 Ｃｒ：７．０〜１５．０、 Ｎｉ：１．０〜５．０、 Ｔｉ：０．００５〜０．０３、 Ａｌ：０．０８以下、 Ｎ ：０．０１５以下 を含有し、かつ、 Ｉps＝40Ｃ＋34Ｎ＋Ｎｉ− 1.1Ｃｒ≧−11 を満足して、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる、
マルテンサイト組織を有する鋼を（Ａｃ1 ＋５℃）以上
（Ａｃ1 ＋６０℃）以下の温度範囲で焼き戻し処理する
ことを特徴とする低温靭性の優れたマルテンサイト系ス
テンレス鋼の製造方法。ただし、 Ａｃ1 ＝ 739.4＋97.5Ｃ−11.6Ｍｎ−51.0Ｎｉ＋ 4.4Ｃ
ｒ とする。 - 【請求項２】 重量％で、 Ｃ ：０．００１〜０．０５、 Ｓｉ：１．０以下、 Ｍｎ：２．０以下、 Ｓ ：０．０１０以下、 Ｐ ：０．０２５以下、 Ｃｒ：７．０〜１５．０、 Ｎｉ：１．０〜５．０、 Ｔｉ：０．００５〜０．０３、 Ａｌ：０．０８以下、 Ｎ ：０．０１５以下 を含有するとともに、 Ｃｕ：０．０５〜０．７、 Ｍｏ：０．１〜２．０ のうちの１種または２種を含有し、かつ、 Ｉps＝40Ｃ＋34Ｎ＋Ｎｉ＋ 0.3Ｃｕ− 1.1Ｃｒ− 1.8Ｍ
ｏ≧−11 を満足して、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる、
マルテンサイト組織を有する鋼を（Ａｃ1 ＋５℃）以上
（Ａｃ1 ＋６０℃）以下の温度範囲で焼き戻し処理する
ことを特徴とする低温靭性の優れたマルテンサイト系ス
テンレス鋼の製造方法。ただし、 Ａｃ1 ＝ 739.4＋97.5Ｃ−11.6Ｍｎ−51.0Ｎｉ＋ 4.4Ｃ
ｒ＋10.7Ｍｏ とする。 - 【請求項３】 重量％で、 Ｃ ：０．００１〜０．０５、 Ｓｉ：１．０以下、 Ｍｎ：２．０以下、 Ｓ ：０．０１０以下、 Ｐ ：０．０２５以下、 Ｃｒ：７．０〜１５．０、 Ｎｉ：１．０〜５．０、 Ｔｉ：０．００５〜０．０３、 Ａｌ：０．０８以下、 Ｎ ：０．０１５以下 を含有するとともに、 Ｃａ：０．００１〜０．００５、 ＲＥＭ：０．０１〜０．０５、 Ｍｇ：０．００１〜０．００６ のうちの１種または２種を含有し、かつ、 Ｉps＝40Ｃ＋34Ｎ＋Ｎｉ−1.1 Ｃｒ≧−11 を満足して、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる、
マルテンサイト組織を有する鋼を（Ａｃ1 ＋５℃）以上
（Ａｃ1 ＋６０℃）以下の温度範囲で焼き戻し処理する
ことを特徴とする低温靭性の優れたマルテンサイト系ス
テンレス鋼の製造方法。ただし、 Ａｃ1 ＝ 739.4＋97.5Ｃ−11.6Ｍｎ−51.0Ｎｉ＋ 4.4Ｃ
ｒ とする。 - 【請求項４】 重量％で、 Ｃ ：０．００１〜０．０５、 Ｓｉ：１．０以下、 Ｍｎ：２．０以下、 Ｓ ：０．０１０以下、 Ｐ ：０．０２５以下、 Ｃｒ：７．０〜１５．０、 Ｎｉ：１．０〜５．０、 Ｔｉ：０．００５〜０．０３、 Ａｌ：０．０８以下、 Ｎ ：０．０１５以下 を含有するとともに、 Ｃｕ：０．０５〜０．７、 Ｍｏ：０．１〜２．０ のうちの１種または２種を含有し、さらに、 Ｃａ：０．００１〜０．００５、 ＲＥＭ：０．０１〜０．０５、 Ｍｇ：０．００１〜０．００６ のうちの１種または２種以上を含有し、かつ、 Ｉps＝40Ｃ＋34Ｎ＋Ｎｉ＋ 0.3Ｃｕ− 1.1Ｃｒ− 1.8Ｍ
ｏ≧−11 を満足して、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる、
マルテンサイト組織を有する鋼を（Ａｃ1 ＋５℃）以上
（Ａｃ1 ＋６０℃）以下の温度範囲で焼き戻し処理する
ことを特徴とする低温靭性の優れたマルテンサイト系ス
テンレス鋼の製造方法。ただし、 Ａｃ1 ＝ 739.4＋97.5Ｃ−11.6Ｍｎ−51.0Ｎｉ＋ 4.4Ｃ
ｒ＋10.7Ｍｏ とする。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3249196A JPH09227934A (ja) | 1996-02-20 | 1996-02-20 | 低温靭性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3249196A JPH09227934A (ja) | 1996-02-20 | 1996-02-20 | 低温靭性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09227934A true JPH09227934A (ja) | 1997-09-02 |
Family
ID=12360470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3249196A Withdrawn JPH09227934A (ja) | 1996-02-20 | 1996-02-20 | 低温靭性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09227934A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002180210A (ja) * | 2000-12-19 | 2002-06-26 | Sumitomo Metal Ind Ltd | マルテンサイト系ステンレス鋼 |
| WO2008026594A1 (fr) * | 2006-08-31 | 2008-03-06 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Acier inoxydable martensitique pour structure soudee |
| JP2019532816A (ja) * | 2016-08-03 | 2019-11-14 | アペラム | 支持部品上への溶融金属を追加することを含む鋼製部品の製造方法、及び、これにより得られた部品 |
-
1996
- 1996-02-20 JP JP3249196A patent/JPH09227934A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002180210A (ja) * | 2000-12-19 | 2002-06-26 | Sumitomo Metal Ind Ltd | マルテンサイト系ステンレス鋼 |
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| AU2007289709B2 (en) * | 2006-08-31 | 2010-09-16 | Nippon Steel Corporation | Martensitic stainless steel for welded structure |
| US8163233B2 (en) | 2006-08-31 | 2012-04-24 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Martensitic stainless steel for welded structures |
| JP2012177205A (ja) * | 2006-08-31 | 2012-09-13 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 溶接構造物用マルテンサイト系ステンレス鋼 |
| JP5088323B2 (ja) * | 2006-08-31 | 2012-12-05 | 住友金属工業株式会社 | 溶接構造物用マルテンサイト系ステンレス鋼 |
| EP2058412A4 (en) * | 2006-08-31 | 2016-02-17 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | MARTENSITIC STAINLESS STEEL FOR WELDED STRUCTURE |
| JP2019532816A (ja) * | 2016-08-03 | 2019-11-14 | アペラム | 支持部品上への溶融金属を追加することを含む鋼製部品の製造方法、及び、これにより得られた部品 |
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