JPH11181517A - 鋼の脱水素処理方法 - Google Patents
鋼の脱水素処理方法Info
- Publication number
- JPH11181517A JPH11181517A JP36328497A JP36328497A JPH11181517A JP H11181517 A JPH11181517 A JP H11181517A JP 36328497 A JP36328497 A JP 36328497A JP 36328497 A JP36328497 A JP 36328497A JP H11181517 A JPH11181517 A JP H11181517A
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- Japan
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- steel
- temperature
- hydrogen
- dehydrogenation
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 鋼製品の遅れ破壊を防止し、かつ所定の強
度、硬さが維持可能な脱水素処理の提供。 【解決手段】 鋼製品を常温より加熱し、２００〜３０
０℃又は４００〜５００℃の間で少なくとも（Ｄ・ｔ）
1/2＝（製品最小厚みの１／２）の関係を満足する時間
ｔ以上（ただし、Ｄはα鉄中の水素の拡散係数）の間、
保定して脱水素する。
度、硬さが維持可能な脱水素処理の提供。 【解決手段】 鋼製品を常温より加熱し、２００〜３０
０℃又は４００〜５００℃の間で少なくとも（Ｄ・ｔ）
1/2＝（製品最小厚みの１／２）の関係を満足する時間
ｔ以上（ただし、Ｄはα鉄中の水素の拡散係数）の間、
保定して脱水素する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は鋼製品の遅れ破壊を
防止し、かつ所定の強度・硬さを維持可能にするための
鋼の脱水素処理方法に関するものである。
防止し、かつ所定の強度・硬さを維持可能にするための
鋼の脱水素処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】鋼中の拡散性水素による製造直後の欠陥
や遅れ破壊を防止するために、従来から溶鋼脱ガス、鋳
造鋼片の徐冷及び鋼製品の徐冷や再加熱・保定による脱
水素が行われてきた。
や遅れ破壊を防止するために、従来から溶鋼脱ガス、鋳
造鋼片の徐冷及び鋼製品の徐冷や再加熱・保定による脱
水素が行われてきた。
【０００３】例えば、特開昭５６−１６３２１７号公報
には鋳造鋼片を密閉式ピットで５００℃まで徐冷する方
法が記載されている。また、特開昭５２−１１７２３１
号公報には鋳造鋼片を放冷により十分に変態させた後、
Ａｃ1変態点直下まで再加熱し、保定する方法が示され
ている。
には鋳造鋼片を密閉式ピットで５００℃まで徐冷する方
法が記載されている。また、特開昭５２−１１７２３１
号公報には鋳造鋼片を放冷により十分に変態させた後、
Ａｃ1変態点直下まで再加熱し、保定する方法が示され
ている。
【０００４】一方、鋼製品の脱水素方法に関しては、例
えば、特開昭５２−１５６７０９号公報に記載されるよ
うに徐冷効果を高めるために鋼板を重ねる方法がある。
えば、特開昭５２−１５６７０９号公報に記載されるよ
うに徐冷効果を高めるために鋼板を重ねる方法がある。
【０００５】以上のように従来の脱水素方法は、鋼材を
徐冷するか、Ａｃ1直下（約６００〜７００℃程度）の
比較的高温に再加熱・保定することにあった。
徐冷するか、Ａｃ1直下（約６００〜７００℃程度）の
比較的高温に再加熱・保定することにあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】鋼材の脱水素方法とし
て徐冷、Ａｃ1直下の高温再加熱・保定は効果的であ
る。この際、鋳造鋼片での脱水素は鋼材の厚みが厚いこ
と、微小なボイドが存在し、ボイド中にガス化した水素
は鋼から抜け難いことなどから、圧延後の鋼製品の脱水
素の方が効果が大きい。しかしながら、鋼製品の脱水素
に関しては強度や硬さなど機械的性質を同時に満足する
ことが必要であり、言い換えれば、機械的性質を維持す
るための熱処理などの熱履歴を経て来ており、先に述べ
た脱水素処理のみを考慮した熱履歴では、機械的性質を
維持出来ない場合が多い。したがって、機械的性質を維
持しつつ、脱水素を効果的に行うことが課題である。
て徐冷、Ａｃ1直下の高温再加熱・保定は効果的であ
る。この際、鋳造鋼片での脱水素は鋼材の厚みが厚いこ
と、微小なボイドが存在し、ボイド中にガス化した水素
は鋼から抜け難いことなどから、圧延後の鋼製品の脱水
素の方が効果が大きい。しかしながら、鋼製品の脱水素
に関しては強度や硬さなど機械的性質を同時に満足する
ことが必要であり、言い換えれば、機械的性質を維持す
るための熱処理などの熱履歴を経て来ており、先に述べ
た脱水素処理のみを考慮した熱履歴では、機械的性質を
維持出来ない場合が多い。したがって、機械的性質を維
持しつつ、脱水素を効果的に行うことが課題である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、鋼中の脱水素について研究し、鋼中の水素は
転位にトラップされた比較的、移動可能な状態と析出物
や結晶粒界に強くトラップされた状態のものが存在し、
これらの水素は常温より温度を上げていくと転位にトラ
ップされた水素は２００℃以上で放出され、さらに温度
を上げると４００℃以上で析出物や結晶粒界にトラップ
された水素も放出されることを知見した。すなわち、従
来の脱水素で用いられているＡｃ1直下の６００℃以上
の高温でなくても、鋼中にトラップされた水素は上記温
度で移動可能な状態になることを知見した。
するため、鋼中の脱水素について研究し、鋼中の水素は
転位にトラップされた比較的、移動可能な状態と析出物
や結晶粒界に強くトラップされた状態のものが存在し、
これらの水素は常温より温度を上げていくと転位にトラ
ップされた水素は２００℃以上で放出され、さらに温度
を上げると４００℃以上で析出物や結晶粒界にトラップ
された水素も放出されることを知見した。すなわち、従
来の脱水素で用いられているＡｃ1直下の６００℃以上
の高温でなくても、鋼中にトラップされた水素は上記温
度で移動可能な状態になることを知見した。
【０００８】本発明は上記知見に基づいて完成したもの
で、その要旨は鋼製品を常温より加熱し、２００〜５０
０℃、２００〜３００℃または４００〜５００℃の間
で、少なくとも（Ｄ・ｔ）1/2＝（製品最小厚みの１／
２）の関係を満足する時間ｔ（ただし、Ｄはα鉄中の水
素の拡散係数）以上の間、保定することを特徴とする鋼
の脱水素処理にある。２００〜５００℃の温度範囲で脱
水素処理するため、鋼製品の機械的性質を維持するため
の熱処理などの熱履歴に殆ど影響を与えなくて脱水素が
可能となる。
で、その要旨は鋼製品を常温より加熱し、２００〜５０
０℃、２００〜３００℃または４００〜５００℃の間
で、少なくとも（Ｄ・ｔ）1/2＝（製品最小厚みの１／
２）の関係を満足する時間ｔ（ただし、Ｄはα鉄中の水
素の拡散係数）以上の間、保定することを特徴とする鋼
の脱水素処理にある。２００〜５００℃の温度範囲で脱
水素処理するため、鋼製品の機械的性質を維持するため
の熱処理などの熱履歴に殆ど影響を与えなくて脱水素が
可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。
する。
【００１０】鋼中の拡散が自由となった水素を鋼の外へ
放出するためにはそれぞれの温度における拡散係数と時
間の積の平方根に相当する距離だけ、移動する必要があ
ることは周知であり、鋼の外へ水素が放出されるために
は、鋼製品中心に存在する水素が両サイドへ移動する、
少なくとも製品厚みの半分の距離移動する必要がある。
したがって、少なくとも（Ｄ・ｔ）1/2＝（製品最小厚
みの１／２）を満足する時間ｔ、それぞれの時間保持す
る必要がある。このとき、保持時間は、脱水素の効果と
しては長いほど良く上限はないが、生産性を考慮すると
上式のｔ＋２時間以下が好ましい。ここで、Ｄはα鋼中
のそれぞれの温度における水素の拡散係数である。従来
の脱水素法も基本的には、この拡散に要する時間の効果
を用いた方法である。
放出するためにはそれぞれの温度における拡散係数と時
間の積の平方根に相当する距離だけ、移動する必要があ
ることは周知であり、鋼の外へ水素が放出されるために
は、鋼製品中心に存在する水素が両サイドへ移動する、
少なくとも製品厚みの半分の距離移動する必要がある。
したがって、少なくとも（Ｄ・ｔ）1/2＝（製品最小厚
みの１／２）を満足する時間ｔ、それぞれの時間保持す
る必要がある。このとき、保持時間は、脱水素の効果と
しては長いほど良く上限はないが、生産性を考慮すると
上式のｔ＋２時間以下が好ましい。ここで、Ｄはα鋼中
のそれぞれの温度における水素の拡散係数である。従来
の脱水素法も基本的には、この拡散に要する時間の効果
を用いた方法である。
【００１１】ここで、２００〜５００℃の中でとりわけ
効果的として２００〜３００℃と４００〜５００℃に分
けた理由を説明する。すなわち、転位に弱くトラップさ
れた比較的移動可能な水素は２００℃以上で固着が外れ
て拡散を始めるが、３００℃を超えても効果は同様であ
る。従って前記転位等にトラップされた水素のみを拡散
させる場合は、３００℃以下とすることが無駄な加熱を
せずにすみ、経済的に望ましく、また、材料強度低下防
止の点からも好ましい。
効果的として２００〜３００℃と４００〜５００℃に分
けた理由を説明する。すなわち、転位に弱くトラップさ
れた比較的移動可能な水素は２００℃以上で固着が外れ
て拡散を始めるが、３００℃を超えても効果は同様であ
る。従って前記転位等にトラップされた水素のみを拡散
させる場合は、３００℃以下とすることが無駄な加熱を
せずにすみ、経済的に望ましく、また、材料強度低下防
止の点からも好ましい。
【００１２】また、４００℃以上では析出物や結晶粒界
に強固にトラップされた水素も固着が外れて拡散をはじ
め、先に述べた効果に重畳する。
に強固にトラップされた水素も固着が外れて拡散をはじ
め、先に述べた効果に重畳する。
【００１３】一方、鋼材の強度は焼き戻しにより、低下
することは周知であり、そのために目的とする強度にす
るために、焼き戻しを省いたり、低温で焼き戻すことが
用いられている。このような場合、従来の脱水素法に依
っては、Ａｃ1直下の温度で長時間維持すると目標とす
る強度や硬さが維持できなくなる。このため、本願発明
では上限温度を５００℃とした。
することは周知であり、そのために目的とする強度にす
るために、焼き戻しを省いたり、低温で焼き戻すことが
用いられている。このような場合、従来の脱水素法に依
っては、Ａｃ1直下の温度で長時間維持すると目標とす
る強度や硬さが維持できなくなる。このため、本願発明
では上限温度を５００℃とした。
【００１４】したがって、本発明の主旨である、強度あ
るいは硬さの低下に殆ど影響を及ぼさない２００〜４０
０℃未満、望ましくは２００〜３００℃、の水素拡散処
理、あるいは低温焼き戻し温度に相当する４００〜５０
０℃の水素拡散処理は目的とする鋼製品の強度を維持し
つつ、脱水素が可能となる。
るいは硬さの低下に殆ど影響を及ぼさない２００〜４０
０℃未満、望ましくは２００〜３００℃、の水素拡散処
理、あるいは低温焼き戻し温度に相当する４００〜５０
０℃の水素拡散処理は目的とする鋼製品の強度を維持し
つつ、脱水素が可能となる。
【００１５】なお、ここで、保定とは所定の温度で一定
時間熱処理を行うことである。
時間熱処理を行うことである。
【００１６】本発明では、２００〜５００℃、２００〜
３００℃または４００〜５００℃の温度範囲内では、保
定中に温度変化があっても構わない。
３００℃または４００〜５００℃の温度範囲内では、保
定中に温度変化があっても構わない。
【００１７】
【実施例】本発明の実施例をレール鋼を一例として、従
来法との比較を交えて、以下に示す。
来法との比較を交えて、以下に示す。
【００１８】上記レール鋼は、表１に示すＡ、Ｂ２種類
の成分の鋼を用い、常法でＡＲＥＡ１３２ポンドレール
に圧延変形したものを用いた。
の成分の鋼を用い、常法でＡＲＥＡ１３２ポンドレール
に圧延変形したものを用いた。
【００１９】このレール（鋼材）の頭部最小厚みは４５
ｍｍであった。
ｍｍであった。
【００２０】
【表１】 表２に上記レールの脱水素法の条件及び脱水素前後の鋼
中水素量と、硬さを示す。
中水素量と、硬さを示す。
【００２１】鋼中水素量は、昇温ガスクロマトグラフ法
を用い、また硬さはＪＩＳ Ｚ ２２４４のビッカース
硬さ試験方法により測定した。なお、鋼中の水素の拡散
係数は、例えば日本金属学会編「金属データブック」
（丸善、昭和５９年１月３０日発行）に掲載の値、すな
わち、自己拡散係数；Ｄ0＝４．２×１０-8（ｍ2／ｓ）
および活性化エネルギ−；Ｑ＝３．８５（ｋＪ／ｍｏ
ｌ）を用い、Ｄ＝Ｄ0ｅｘｐ（−Ｑ／ＲＴ）の式より求
めた。このときＲは気体常数（＝８．３Ｊ／ｄｅｇ・ｍ
ｏｌ）、そしてＴは保定時の絶対温度である。
を用い、また硬さはＪＩＳ Ｚ ２２４４のビッカース
硬さ試験方法により測定した。なお、鋼中の水素の拡散
係数は、例えば日本金属学会編「金属データブック」
（丸善、昭和５９年１月３０日発行）に掲載の値、すな
わち、自己拡散係数；Ｄ0＝４．２×１０-8（ｍ2／ｓ）
および活性化エネルギ−；Ｑ＝３．８５（ｋＪ／ｍｏ
ｌ）を用い、Ｄ＝Ｄ0ｅｘｐ（−Ｑ／ＲＴ）の式より求
めた。このときＲは気体常数（＝８．３Ｊ／ｄｅｇ・ｍ
ｏｌ）、そしてＴは保定時の絶対温度である。
【００２２】表２に示すように、本発明法では、２００
〜５００℃の範囲内の温度に保定して脱水素処理を行っ
たが、いずれの場合においても脱水素前の水素量と脱水
素後の水素量の数値から明らかなように効果的に水素が
除去された。また、鋼の機械的性質としての脱水素前の
硬さ（Ｈｖ１０）と脱水素後の硬さ（Ｈｖ１０）に殆ど
差がなかった。
〜５００℃の範囲内の温度に保定して脱水素処理を行っ
たが、いずれの場合においても脱水素前の水素量と脱水
素後の水素量の数値から明らかなように効果的に水素が
除去された。また、鋼の機械的性質としての脱水素前の
硬さ（Ｈｖ１０）と脱水素後の硬さ（Ｈｖ１０）に殆ど
差がなかった。
【００２３】これに対して、比較法として６５０℃の温
度に保定して脱水素を行ったところ、脱水素量は本発明
法と同様に良好であったが、脱水素後の硬さが脱水素前
の硬さと比較して大幅に低下していた。
度に保定して脱水素を行ったところ、脱水素量は本発明
法と同様に良好であったが、脱水素後の硬さが脱水素前
の硬さと比較して大幅に低下していた。
【００２４】これらの結果から、本発明法によれば、鋼
の機械的性質を低下させることなく、鋼中の水素を効果
的に除去できることが確認できた。
の機械的性質を低下させることなく、鋼中の水素を効果
的に除去できることが確認できた。
【００２５】
【表２】
【００２６】
【発明の効果】本願発明では、鋼製品の機械的性質を維
持しつつ、鋼の遅れ破壊などを起因する水素を効果的に
除去できる。
持しつつ、鋼の遅れ破壊などを起因する水素を効果的に
除去できる。
Claims (3)
- 【請求項１】 鋼材を常温より加熱し、２００〜５００
℃の間で、下記（式１）を満足する時間ｔ以上、保定す
ることを特徴とする鋼の脱水素処理方法。 （Ｄ・ｔ）1/2＝ｈ／２ （式１） ただし、Ｄ：保定温度におけるα鉄中の水素の拡散係数 ｈ：鋼材の最小厚み - 【請求項２】 鋼材を常温より加熱し、４００〜５００
℃の間で、下記（式１）を満足する時間ｔ以上、保定す
ることを特徴とする鋼の脱水素処理方法。 （Ｄ・ｔ）1/2＝ｈ／２ （式１） ただし、Ｄ：保定温度におけるα鉄中の水素の拡散係数 ｈ：鋼材の最小厚み - 【請求項３】 鋼材を常温より加熱し、２００〜３００
℃の間で、下記（式１）を満足する時間ｔ以上、保定す
ることを特徴とする鋼の脱水素処理方法。 （Ｄ・ｔ）1/2＝ｈ／２ （式１） ただし、Ｄ：保定温度におけるα鉄中の水素の拡散係数 ｈ：鋼材の最小厚み
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36328497A JPH11181517A (ja) | 1997-12-16 | 1997-12-16 | 鋼の脱水素処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36328497A JPH11181517A (ja) | 1997-12-16 | 1997-12-16 | 鋼の脱水素処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11181517A true JPH11181517A (ja) | 1999-07-06 |
Family
ID=18478952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36328497A Withdrawn JPH11181517A (ja) | 1997-12-16 | 1997-12-16 | 鋼の脱水素処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11181517A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008093453A1 (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-07 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | オーステナイト系ステンレス鋼、及びその水素除去方法 |
| WO2009107475A1 (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-03 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | オーステナイト系ステンレス鋼、及びその水素除去方法 |
-
1997
- 1997-12-16 JP JP36328497A patent/JPH11181517A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008093453A1 (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-07 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | オーステナイト系ステンレス鋼、及びその水素除去方法 |
| JP2008208451A (ja) * | 2007-01-31 | 2008-09-11 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | オーステナイト系ステンレス鋼、及びその水素除去方法 |
| WO2009107475A1 (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-03 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | オーステナイト系ステンレス鋼、及びその水素除去方法 |
| JPWO2009107475A1 (ja) * | 2008-02-29 | 2011-06-30 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | オーステナイト系ステンレス鋼、及びその水素除去方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050301 |