JPS5819432A - 脆性亀裂伝播停止特性の優れたラインパイプ用鋼の製造方法 - Google Patents

脆性亀裂伝播停止特性の優れたラインパイプ用鋼の製造方法

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JPS5819432A
JPS5819432A JP11597681A JP11597681A JPS5819432A JP S5819432 A JPS5819432 A JP S5819432A JP 11597681 A JP11597681 A JP 11597681A JP 11597681 A JP11597681 A JP 11597681A JP S5819432 A JPS5819432 A JP S5819432A
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JP
Japan
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steel
temperature
brittle crack
cooled
crack propagation
Prior art date
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Pending
Application number
JP11597681A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Yagi
明 八木
Toru Watanabe
亨 渡辺
Hiromi Fujii
藤井 博巳
Manabu Torigoe
鳥越 学
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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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
    • C21D8/00Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/10Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • 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】 本発明は、脆性亀裂伝播停止特性の優れ九ライン・ンイ
ゾ哨鋼の製造方法に関するものである。
tI接鋼・θおよび継目無鋼管材については近年天?ベ
ガスパイプフィンの増加とともに脆性破壊さらには不安
定延性破壊の伝播停止特性が特に注目されている。この
伝播停止特性を評価する方法として米国ノ々ツテル研究
所により提案された14−DWT T (Drop W
eigbt Tear Te5t )が実際の/I?イ
ブの破壊特性との対応が良好であると認められAPI規
格に取や入れられている、この魔性亀裂伝播停止特性の
改善方法として、従来よりNbあるいは■添加鋼等でい
わゆるコントロールトローリングに代表されるようにス
ラブを低温加熱し未再結晶温1域での圧延を行なうこと
によって結4粒を微細化させ、さらに圧姑後の冷却時に
Nl)、V!+の炭室化物を析出させるという圧延方法
が広く行なわれている。しかしこの方法では圧延条件を
躍しく制御する丸め生産性の低下が大きく、また加工温
度が低いため継目無鋼管等に適用することは困難である
本発明はコントロールトローリングのような敵しい加工
方法を用いず圧延後の焼入れ焼もどし熱処理により脆性
亀裂伝播停止特性の優れ九ライ・ノミイブ用銅を製造す
る方法を提供するものであムすなわち本発明を主熱処理
後のm祇が細粒フェライトを主体とした組織となること
を目的として、まr再υG熱時のオーステナイト結晶粒
の微細化と急速冷却時フェライトの析出核として有効に
南ら(Nb、 At  Hの利用とα変態時に細粒効果
として励ら(Ni 、さらにアレスト性能を向上させる
Sとの組合tによって高強度でかつ脆性亀裂伝播停止t
rFI性の優れた鋼材を製造する方法であり、A板の与
でなく1目無鋼管のような腹碓な圧延加工を行う、1,
1 r;にも容易に適用可能である。
1材の靭性値の計価方法として従来よりその簡便さから
シャルピー衝撃試験が用いられているハとの試践法は試
販片の採取規定より熱処理後の焼入れ表層i1μは必ら
ずしも評11さ7’Lないため焼入れ六層部を除いた部
分の粗織を平均的に微細化すれば本試嗜法での靭性値は
改善されることになる。
したがって組織の微細化に有効に慟らく元素(Nb等)
単、I虫でもシャルピー衝撃試験による靭性改善効果は
発揮されるが焼入れ表層部の組織改善は必らrしも釆し
得ない。すなわち一般的に焼入れ後の組織がフェライト
主体となる成分元素範囲においても焼入れ表層部は冷却
速度が速いため中間段階組織(以下Bt41織と記す)
あるいは島状マルテンサイト組織となシやすい、このB
u(上部ベイナイト)および島状マルテンサイト組織は
強度を高めるが靭性に関しては有害な組織である。本発
明はフエツ″+毒粒の微細化と靭性に対して有害となる
埴入れ表層部ΩHuあるいは島状マルテンサイト組織の
出現を極力抑えることを目的としてNbに加えてAt−
N、Niの複合添加と8の添加効果により高強度でかつ
脆性亀裂伝播停止特性の優れ九うインノにイゾ用銅の製
造方法に関するものである。
以下に本発明の対象となる鋼の成分および製造上の限定
理由を述べる。
0は鋼の強化および焼入れ後の組織の細粒化に必要であ
る丸め下限を0.04%としたが多すぎるとBuおよび
島状マルテンサイト組織の出現により靭性の劣化をきえ
し、ま九溶接性にも悪影響をおよぼすため上限を0.1
8 Xとした 8iは製鋼トおよび強度上昇に必要である丸め下限を0
.01 Nとしたが多すぎると靭性が劣化するため上限
を0.90 Xとした。
M1社強度上昇および靭性の向上に必要なため下限を0
.30 Nとしたが多すぎると焼入れ性を高め靭性劣化
の原因となるBuあるいは島状マルテンサイト組織が出
現しやすくなるため上限をZOOXとした。
Nb1j熱開成形加工時および再加熱時に析出する炭窒
化物が再オーステナイト化の際の壽−ステナイト結晶粒
の粗大化を防止し、また急速冷却時のα変態核として慟
らき細粒7工ライト組織とならしめるに必要なため下限
を0.008 Nとしたが多すぎてもその効果が飽和す
るため上限を0.060〜とした。
^1.Nは主に焼入れ熱処理での再加熱の際にAtNと
して析出しオーステナイト結1粒の粗大化を防正し、ま
た焼入れ蒔のα変態核として働らき7工ライト粒の細粒
化および焼入れ表層部のBuあるいは島状マルテンサイ
ト組織出現を抑えることKより脆性亀裂伝播停止特性を
向上させる。 At 、 Nが少ないと上記効果をもた
らすml析出量が得られないので下限をそれぞれ0.0
30 N、α0080%としたが多すぎるとAtは非金
属介在物の増加をもたらし、Nは717− Nの増加に
よりいずれも靭性の劣化原因となるため上限をそれぞれ
0.1ON。
0、0200%とした。
Nムは焼入れ時のα変態温度を低下させることにより、
焼入れ後のフェライト粒の微細化が可能である。少なす
ぎるとその効果があられれず多すぎてもその効果は飽和
し、ま九高価である丸め、下限を0.20X、上限を2
00Xとした。
8は圧延により仲秋A系介在物となシ脆性亀裂伝播停止
特性を向上させる効果がある。少ないとその効果が現ら
れれない丸め下限をα008Nとしたが多すぎてもその
効果は脆和するため上限を9、020 Nとした。
また以下の元素は1種まえは2棟以上添加するVは焼も
どし熱処理時に主に炭化物として析出させ強度の増大を
目的とするが少ないと効果がなく多すき゛てもその効果
は飽和するためOo1〜()1゜九′とした。
(]「、馬は強度の増大を目的とするが少ないと効果が
なく多すぎると強度が出すぎ靭性は劣化するため、それ
ぞれ0.05〜1.0 %、 0.05〜0.50%と
した。
0へOnは硫化物の形態制御により靭性の方向性の減少
あるいけ溶接部靭性の向上を目的とするが少ないと効果
がなく多すぎると(]系介在物の増大をきたし靭性を劣
化させるためそれぞれ0.007〜0.070 X 、
 O,IJ 010〜0.070 Nとした3、Tiに
l’i炭化物の析出により強要を上昇させるが少ないと
効果がなく多すぎると巨大な窒化物を生成し靭性を低下
させるので0005〜0.05 %とし丸。
Ouは強度を増加させると共に耐候性、耐食性、−1水
素誘起割れ性を与えることを目的とするが少ないと効果
がなく多すぎても効果は飽和するため005〜05ON
とした。
鋼板%継目無鋼管等に成形加工する熱間加工条件のうち
加熱温度は熱間成形加工前に#1とんどのNb、I¥V
を固溶させておくために充分高くしておかねばならない
、この温度はO,NとNb、At、Vの溶解度積に支配
されるが本発明範囲内の0.NとNb、鳩V量であれば
1200℃以上の温度ですべて固溶し、ま良熱間成形加
工能率上なんら支障を生じないので加熱温度は1200
℃以上とした。
また本発明はコントロールPローリングのような低温度
での圧延によるものではなく焼入れ焼もどし熱処理によ
つ゛(鋼板、継目無鋼管等の脆性亀裂伝播停止特性の向
上をはかることを目的とすることから圧延条件は特に限
定しない。この場合の加工方法として圧延、押し出しな
どが用いられるが本発明では加工方法は限定しない。熱
間成形加工終了後熱処理を行なうため−IJjArs点
以下の温度に冷却させる必要があるが冷却速度について
は特に限定しない。またこの場合のAr1点はすべての
オーステナイトが低温変態組織(7エライト、バーライ
ト、ベイナイト、マルテンサイト)K変態を終了する温
度とする。次いでAr1点以下の温度から再加熱してオ
ーステナイト化する場合、熱間成+1<加「中および再
加熱中に析出するNb (ON ) 、AJJ〜をオー
ステナイト結晶粒の粗大化防止に、またその後の急速冷
却の際にα変態核として働らかせ、さらにN1による細
粒効果によって焼入れ表層部から肉厚中心部にわたシ大
部分を細粒フェライト組織とならしめ脆性亀裂伝播停止
特性を向上させることが口J能となる。オーステナイト
化温度における保持時間はオーステナイト結晶粒の粗大
化防止のため必*Jl!小限にとどめることが望ましい
。また急速冷却時の冷却速度は添加元名により異なるが
冷却後の組織の大部分が細粒フェライトとなるような速
度が必快である。したがって本発明では冷1.a速度は
限定しないが空冷より速い速度が望ましい。境入れ後の
焼もどし熱処理1!度は鋼材の靭性を安定させるため4
00m’C以上は必要であるがSc1.+貝を超えると
焼もどし本来の意味が失なわれ111す るため上限をAc1点以下とし友。
−また焼入れ焼もどし熱処理に用いる装置としては炉加
熱、誘導加熱、火焔輻射、塩浴、金楓浴等があるが本発
明では特に限定しない。しかしながら、誘導加熱装置1
等オーステナイト化に豊する加熱時間が短かい方が本発
明鋼に対して有利となム以上の本発明法により製造され
た脆性亀裂伝播停止特性の優れた鋼板および継目精鋼管
は特に厚肉材のライン・ぐイブ用として有効である。
以下、本発明の−J施例について説明する。
表1に実施例供試材の化学成分を示し、熱間成形圧延条
件および熱処理条件を表2に示す。熱処理装膚は炉加熱
、 jl浴、誘導加熱装置を用いた。
脆性亀裂伝播停止特性の1価手段としては、B−1) 
W ’r i”を行ない、加えてjlE来から靭性の評
価方法として一般的に汀なわれている2■Vノツチシヤ
ルピー衝撃も行った。試験片の採取位置はB−■口v 
’r ’r it全肉厚、シャルピー試禮は肉厚中心部
とした。なおり−D ’wV ’r ’rについては脆
性亀裂伝播停止特性をより正しく評価するため試験片の
ノツチ部にあらかじめTlG11i化ビー1処理を行っ
た後プレスノツチを行った。この方法によりプレスノツ
チだけの場合によく現われる逆破面(ノツチ底から一旦
延性亀裂が発生しその後脆性亀裂に転化)はiつ丸く現
われなかった。
弐3にシャルピー試験、B−DWTT、引張試験結果を
示す、同表から明らか表ように焼入れ表B−DWT’l
’では比較鋼に比らべ本発明鋼が大幅に改善されること
がわかる。
すなわち本発」によれば、Nh、AI−NおよびNiに
よる7工ライト粒の細粒効果に併わせ、従来ではなし得
なかった焼入れ表層部の組織改善力五可Sヒとなり、さ
らに加えてSによる改善効果を組み合せることによって
コント田−ルトローリングのような低温度域での厳しい
圧嬌法によらず通常行う焼入れ焼もどし熱処理法で脆性
亀裂伝播停止特性の優れたライン/l(プ用銅の製造が
可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は鋼中N E−有鎗とシャルピー特性、DW ’
l’ T特性の関係を示す図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)O:α04〜0.18%、8i:0.01〜0.
    90%、Me: 0.30−200%、Nb:αOOS
    〜0.060九、At:o、os〜α10%、N:0.
    0080〜α0200%と、■:α01〜0.10X、
    Ou: 0.0 ト0.50X、Or:α05〜1.0
    X%MO:α05〜部O%、Tl:αO05〜0.05
    0 X%O@:0.0G7〜α070%、01:α00
    10〜0.070 %の1槙または2種以上を目的に応
    じて含有し、その他止むを得ざる不純物を含有する鋼を
    1200℃以上の温度に加熱し引き続き熱間加工を行っ
    たのちArt変態点以下の温度に冷却して再びオーステ
    ナイト化し九のち空冷速度より速い速度で常温近くまで
    冷却後400℃〜Acl変態点の温度に加熱焼もどし熱
    処理を行ない大部分を細粒フェライト組織とならしめる
    ことを特徴とした脆性亀裂伝播停止特性の優れたライン
    ノRイッ用鋼の製造方法。
  2. (2)  O: Q、04〜1118N、  8i: 
    α01〜0.9ON、Mn: 0.30−2−008、
    Nb:aO08〜a06G%、M : 0.03〜0.
    10X、 N : 0.008 G−0,0200xと
    、V : (101〜al OX%Ou: 0.05〜
    0.50X、Or:α05〜1.ON、 Mo: α0
    5〜0.50〜、Tl: 0.O05〜a050X、O
    e: 0.007〜0、070 k、Oa: 0.00
    1G−0,070XO111有する鋼を1000℃以上
    の温度に加熱し引き続で常温近くまで冷却壁4000〜
    Ac1変態点の温度に加熱焼もどし熱処理を行ない大部
    分を細粒7工ライト組織とならしめることを特徴とした
    脆性亀裂伝播停止特性の優れ九うインノぞイブ用鋼の製
    造方法。
  3. (3)  0 : 0.04〜0.18 X、Sl:0
    .01〜0.90X 、 Mn: 0.30〜2.0 
    ON 、 Nb: 0.008〜O,060%1M: 
    α03〜αl0XN:0.0080〜00200Xと、
    v:α01〜0.10X%Ou: 0.05−0.50
     X、  Or:  α05〜1.0 X、  Mo:
      0.05 ′−0、50X、 Tl:α0G5〜α
    050%の1種または2種以Eを目的に応じて含有し、
    さらにNi:0.20〜ZOOX%S:αOOS〜0.
    020 Nとその他止むを得ざる不純物を含有する鋼を
    1200℃以上の温度に加熱し引き続き熱間加工を行っ
    たのちArl変趨点以下の温度に冷却して再びオーステ
    ナイト化したのち空冷、剣度より速い速度で常温近くま
    で冷却後400℃〜AC1変態点の温WILK加熱焼も
    どし熱処理を行ない大部分を細粒フェライト1稙となら
    しめることを特徴とした脆性亀裂伝播停止特性の優れた
    ラインパイプ用鋼の製造方法。
JP11597681A 1981-07-24 1981-07-24 脆性亀裂伝播停止特性の優れたラインパイプ用鋼の製造方法 Pending JPS5819432A (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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