JPS6052520A - 耐硫化物割れ性の優れた鋼の製造方法 - Google Patents

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】 この発明は、耐硫化物割れ性の優れた鋼の製造方法、特
に降伏強さ：　７０　ｋｇｆＡｎ７以上の高強度を有す
るとともに湿潤硫化水素環境において優れた耐硫化物割
れ性を発揮し、油井やガス井で使用される構造部材、例
えば油井管やラインパイプ、更には油井・ガス井の周囲
に使用される装置用部材として用いるのに好適な油井用
鋼をコスト安く製造する方法に関するものである。

近年における新油田或いは新ガス田開発の目立った特徴
として、従来は放置されていたような、深層にして、し
かも油やガスが硫化水素（Ｈ２ｓ　）で汚染された所謂
サワー環境下にあるものにまで開発の目が向けられるよ
うになったことをあげることができる。

従って、石油及び天然ガスの生産分野において　６− は、近年、土圧（地層の圧力）やガス圧、或いは鋼材の
自重による引張り荷重に耐えるとともに、サワー環境で
使用しても十分に所望性能を発揮するところの、高強度
にして硫化物割れ（以下、５ＳＣＣと称す）にも強い抵
抗力を備えた鋼に対する要望が一段と大きくなっている
。

鋼の酬５ＳＣＣ性を向上させる手段については１９５０
年来種々の検討が加えられてきているが、現在では、例
えばＮ　Ａ　ＣＥ　５ｔａｎｄａｒｄ　ＭＲ−０１−７
５（１９７’７　Ｒｅｖｉｓｉｏｎ　）に示された硬度
（強度）の上限以下に鋼の強度を抑えることが５ＳＣＣ
防止に最も有効であるとされており、これに基づ（Ｌ−
８０（降伏強さの下限が８００００ｐ　ｓ　ｉ　（５６
，２ｋｇｆ／ｖｎｌ）〕がＡＰＩ規格に加えられて需要
者の要望に応えてきた。

ところが、上述のような酸性深井戸においては。

油井管として強度を抑えだものを用いると、その必要肉
厚を必然的に厚くせざるを得す、経済性及び作業性の点
で著しい不利を招くようになるという問題があったので
ある。このようなことから、Ｌ−８０よシも更に強度が
高く、かつ耐５ＳＣＣ性に優れた鋼材が切望されるよう
になってきており、特に最近では、降伏強さの下限が９
００００ｐ　ｓ　ｉ（６３，３ｋｇｆ／ｍ＋＋ｆ　）を
越す高強度油井管に対する要望も大きくなっている。

従来、このような高強度・高耐５ＳＣＣ性に対する要求
に対しては、焼入れ・焼戻し処理によって形成された均
一な焼戻しマルテンサイト組織を有するＡｌ５Ｉ　４１
３０系鋼を使用したり、或いは鋼の水素吸収を防止する
ためのｃｏ添加を実施したりすることが試みられてきだ
が、それでも、ＯＡｌ５Ｉ　４１３Ｃ１系鋼では、依然
として十分に満足できる耐食性を実現できない、○　Ｃ
Ｏ添加鋼では、ＣＯの水素吸収防止効果を効かせるだめ
にＭＯとの複合添加を避ける必要があるので、Ｃ，Ｃｒ
又はＶといった強化元素の多量添加によって鋼を強化し
なければならず、靭性劣化を招くこととなるほか、十分
な水素吸収防止効果を発揮せしめるために高価なＣｏ元
素を１％（以下、成分割合を表わす係は重量係とする）
をはるかに越える量で添加する必要があるので鋼材製造
コストが大幅に上昇する、 という問題を避けることができなかった。

ところで、耐５ＳＣＣ性を確認する方法として、Ｈ２Ｓ
を飽和した０５チＣＨ３ＣＯ０Ｈ溶液から成る腐食液中
で行うシェルタイブ試験法が多数の現場実績との対比に
よる研究の積み重ねによって開発されており、この試験
によって測定される５ＳＣＣ限界応力値（Ｓｃ値）が、
式、 Ｓｃ〉（ＳＭＹＳｌｏ、７５）ＸＩＯ−’を満足すれば
割れの発生がないとされているけれども、従来の低コス
ト型低合金高強度鋼においてはこのような厳しい基準を
満足するものがなかったのである。

なお、シェルタイブ試験法とは、第１図に示されるよう
な、長さ方向の中央部にキリ孔を設けた試験片１に、第
２図に示す如く３点支持曲げでその中央部に応力を付加
して腐食液中に浸漬し、割　９− れ率が５０係となる見掛けの応力を測定して、これをＳ
ｃ　値とするものである。第２図において、符号２で示
されるものは直径４ｗ＋＋のガラス丸棒、符号３で示さ
れるものは荷重（応力）を付加するだめのボルトである
。

まだ、こうした材料自身の改良のほかに、鋼材をコーテ
ィングしたり、腐食環境にインヒビターを注入する等の
方法も講じられているが、いずれも十分な効果を期待で
きるものではなかった。

本発明者等は、上述のような観点から、Ｓｃ値が、式、 Ｓｃ〉（ＳＭＹＳｌｏ、’７５）ＸＩＯ−’を満たすと
ともに、降伏強さが７０　ｋｇｆΔｎ４以上の高強度を
有し、サワー環境下で使用される油井管としても十分（
ζ満足できる性能を持つ比較的コストの安い鋼材を得る
べく研究を行った結果、以下（ａ）〜但）に示されるよ
うな知見を得るに至ったのである。即ち、 （ａ）　前記所定値以上のＳｃ値を満た１〜、かつ降伏
強さニア０ｋｇｆ／７ｎｄ以上の高強度を実現するには
、１０− 鋼材組織を極微細な焼戻し低温変態組織、即ち極微細焼
戻しマルテンサイト組織、或いは極微細焼戻しマルテン
サ・ｆｌ・と極微細焼戻し低温ベイナイトとの混合組織
とするのが有効であること、（ｂ）　該極微細焼戻し低
温変態組織を得るには焼戻し前の低温変態組織が極微細
でなければならず、また、極微細な低温変態組織は、焼
入れ前の組織がマルテンサイト組織、或いはマルテンサ
イトと低温ベイナイトとの混合組織、それもマルテンサ
イトや低温ペイナ・イトのラス（ｚａｔｈ）の崩れの小
さい細粒組織でないと実現できないこと、（Ｃ）鋼材の
結晶粒微細化のためには、誘導加熱法等の急速加熱手段
を用いて］９回以上の焼入れを施すのが有効であること
が知られているが、特定成分組成の鋼については、熱間
加工の後に直接焼入れし、次いでＡｃ３点り、」ニオ−
ステナイト結晶粒粗大化開始温度以下の温度域に加熱後
焼入れる処理を１回以上繰り返すことによって、例え焼
入れ処理の際の加熱速度を電気炉加熱のように１℃乃以
下程度のゆっくりしたものにしたとしても、十分に細粒
の低温変態組織が得られること、（ｄ）　上述のように
、直接焼入れとゆっくりとした加熱速度での１回以上の
焼入れとによって鋼の細粒化を実現するには、鋼の成分
組成を、特に０１５チ以上のＣ成分と０．０１％以上の
Ｎｂ成分とを同時に含有するものとし、更に特定量のＴ
１及びＺｒの１種以上をも含有せしめ、かつ該鋼を直接
焼入れする前の熱間加工にて、１１００℃以下での下記
０式で表わされる断面圧縮率が２０チ以上となるように
する必要があること。

（ｅ）　更に、オーステナイト結晶粒をよシ細粒とする
ためには、Ｔ１やＺｒで固定されないＮを残す必要があ
り、Ｔｉ及びＺｒの添加量を、式％式％（） を満足するように調整する必要があること、（ｆ）　ま
だ、鋼中の不可避不純物であるＰ及びＳの含有量を特定
値以下に抑え、かつ（Ｓｉ−１−Ｍｎ）量、特にＭｎ含
有量をも特定値以下に制限すると、その耐５ＳＣＣ性が
一層向上すること、 （ｇ）　鋼中に、Ｃｒ、Ｍｏ及びＷを含有せしめ、更に
Ｃｕ及びＶの１種以上を含有せしめると鋼の強度と耐５
ＳＣＣ性が一層向上し、まだＣａ及び希土類元素の１種
以上を添加含有させると鋼中の介在物が球状化されると
ともに鋼の清浄化がなされて耐ＳＳ　ＣＣ性の改善を見
、そして微量のＢを添加量。

有せしめると鋼の強度、耐５ＳＣＣ性、及び靭性が一層
改善されること、 （ｈ）　直接焼入れ処理後又はこれに続く焼入れ処理後
、或いはこれら各々の焼入れ処理の後、次の焼入れに際
しての加熱の前に、置き割れ等の防止の目的で焼戻し処
理（本処理を、以後ラフテンパーと称す）を行うと熱処
理作業の安定化を図ることができるが、この場合、得ら
れる鋼の結晶粒を細粒とするためには、ラフテンパー条
件を、下記１３− ０式で表わされる焼戻しパラメータＡ１の値がＡ１＜１
９．０　Ｘ　１０ を満足するように設定する必要があること。

Ａ１−Ｔ（Ａ２＋　ｌｏｇ　ｔ　）　、、、　、、、■
この発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、 Ｃ：０．１５〜０４５係、Ｓｉ：０．８０％以下。

Ｍｎ：　０．０１％以上０．３０　％未満。

Ｃｒ：　０．２０〜１．５０　％。

Ｍｏ及びＷの１種又は２種：　Ｍｏ−１−１／　２　Ｗ
で０．０５〜０．８０％。

Ｎｂ：０．０１〜０．１０係。

Ｔ１及びＺｒの１種又は２種：Ｔｉ＋１／２Ｚｒで０．
００５〜０．０５０係。

Ａｔ！：０．０１〜０．１０チ を含有するとともに、式、 １４− ’ｌｊ、　（％）　＋１　／　２　Ｚｒ　（＠　（３，
５Ｘ　Ｎ　（％９を満足し、必要により更に、 第１区分・・・ Ｃｕ：　０．０　！５〜０．５０　％。

Ｖ：Ｏ，Ｏ］〜Ｏ，１，０係。

第２区分・・・ Ｃａ：　０．００１〜０．０３０　％。

希土類元素：Ｏ，（’１０１〜０．０５０係。

第３区分・・・ Ｂ：０．０００５〜Ｏ，ＯＯ５０％。

のうちの１種以上をも含み、 Ｆｅ及び不可避不純物：残り。

から成り、かつ不純物中のＰ及びＳの含有量がそれぞれ
、 Ｐ：０．０１０係以下、Ｓ：０．０１０チ以下。

である鋼をオーステナイト化した後、１１００℃以下で
の式 で表わされる断面圧縮率（ＲＡ）が２０ｑ６以上となる
熱間加工を施し、続いてオーステナイト状態から直接焼
入れし、次いで、Ａｃ３点〜［Ａｃ３点＋２００℃〕の
温度域に加熱後焼入れする処理か、或いはＡ　Ｃ１点以
下の温度で、かつ、Ａｌ　＝　Ｔ　（Ａ２＋Ｉｏｇｔ　
） なる式で計算される焼戻しパラメータＡ１の値がＡ１＜
１９．０　Ｘ　１０ を満足するように設定したラフテンパーと、ＡＣ３点〜
［Ａｃ３点＋２００℃〕の温度域に加熱後行う焼入れと
をこの順序で１回以上繰り返す処理を行い、その後Ａｃ
１点以下の温度で焼戻し処理することによって、耐５Ｓ
ＣＣ性に優れ、かつ７０　ｋｇｆ／ｍ４以上の降伏強さ
を有する鋼を得る点に特徴を有す１６− るものである。

なお、この発明の方法において、ゆっくりとした加熱速
度での焼入れ処理を２回以上繰り返す場合には、２回目
以降のｎ回目の焼入れに際してのオーステナイト化加熱
温度は、（ｎ−１）回目の焼入れの際のオーステナイト
化加熱温度以下であるのが好ましく、このようにするこ
とによって鋼の組織は一層細粒で、かつ整粒となり、耐
５ＳＣＣ性がより改善されることとなる。

つまり、この発明は、「特定量のＣ成分とＮｂ成分を同
時に含有し、しかもＴ１やＺｒで固定されないＮが残留
する程度の量でＴ１及びＺｒの１種以上を含有する鋼に
おいては、熱間加工における加工温度と加工量（断面圧
縮率）を適正に選んで、熱間加工終了後オーステナイト
状態から直ちに直接焼入れすれば、その後電気炉加熱の
ようにゆっくりとした加熱速度で加熱してもＡｃ３点Ｊ
以上オーステナイト結晶粒粗大化開始温度以下の温度に
加熱後焼入れる処理を少なくとも１回以上繰り返すこと
によって鋼が極めて細粒化する。従って、これを１７− Ａｃ１点以下の温度で焼戻しすれば非常に微細な焼戻し
低温変態組織となって、十分な強度と優れた耐５ＳＣＣ
性を共に具備することが可能となる。

また、焼入れ処理と焼入れ処理の間にラフテンパーを施
す場合でも、そのラフテンパー条件を適正に選べば、得
られる鋼の細粒組織にはほとんど悪影響が及ぼされない
。」との技術的事項を骨子としたものである。もちろん
、直接焼入れ後の焼入れに際して急速加熱を採用すれば
より一層の細粒組織を得られるが、この発明の方法では
特にこのような急速加熱を施さなくても所望の細粒化を
十分に達成することができる。

次に、この発明の方法において、鋼の化学成分組成、及
び圧延・熱処理条件を前記の如くに数値限定した理由を
説明する。

Ａ、鋼の化学成分組成 ■　Ｃ Ｃ成分は、鋼の焼入れ性増加、強度増加に加えて細粒化
のために必須の元素であるが、その含有量が０．１５　
％を下回ると強度低下及び焼入れ性劣１８− 化を来たし、従って所望強度に対して低温での焼戻しを
余儀なくされるーヒ、直接焼入れ処理後に、特に、゛ゆ
っくりとした加熱速度では１回置」二の繰り返し焼入れ
処理を行っても細粒化が達成できず。

５ＳＣＣ感受性が大となる。一方０．４５　％を越えて
Ｃを含有させると、焼入れ時の焼割れ感受性が増加し、
また靭性劣化をも招くことから、Ｃ含有量を０１５〜０
．４５係と定めた。

■　Ｓ］ Ｓｉ成分は鋼の脱酸剤として有効な元素であるがその含
有量が０．８０％を越えると靭性を劣化するようになり
、丑た５ＳＣＣ感受性を増大させることともなるので、
Ｓ１含有量は０．８０　％以下と定めた。

なお、耐５ＳＣＣ性を一層向上させるためにはＰやＳ、
或いはＭｎの低減とともに（Ｓｉ＋Ｍｎ　）の値を０．
１６　％未満とすることが好ましい。

■　Ｍｎ Ｍｎ成分には、ＰやＳの粒界偏析を助長して高強度材の
耐５ＳＣＣ性を劣化させる作用があり、この作用はＭｎ
含有量：０．３０係以上で顕著に現われる傾向にある。

なお、高強度材においては、ＰやＳの量をできるだけ低
減し、かつ（Ｓｉ　＋Ｍｎ　）の値を０．１６係未満と
可能な限り低減することが５ＳＣＣを防止する上で有効
であるが、Ｍｎ含有量を０．０１係未満とすることは鋼
の製造上極めて困難でありコスト上昇を招くことから、
１ｖｆｎ含有量を０．０１　％以上０．３０係未満と定
めた。

＠Ｃｒ Ｃｒ成分には、鋼の焼入れ性９強度、及び焼戻し軟化抵
抗性を増大させる作用があり、高強度化のために極めて
有効であるほか、５ＳＣＣ抵抗性改善作用もあるが、そ
の含有量が０．２０　％未満では前記作用に所望の効果
を得ることができず、一方１、５０　％を越えて含有さ
せると靭性の劣化及び焼割れ感受性の増大を来たすこと
から、ｃｒ含有量を０、２０〜１．５０％と定めだ。

■Ｍｏ、及びＷ Ｍｏ及びＷ成分には、いずれも焼入れ性、強度及び焼戻
し軟化抵抗性を増大させ、まだ靭性を改善するという均
等な作用があり、更に焼戻し過程での不純物の粒界偏析
を抑えて耐５ＳＣＩＣ性を向上させる作用をも有してい
るが、ＷはＭｏに対して原子量が約２倍であり、効果の
点ではＭＯＣ含有量Ｗの半分で丁度均等となるものであ
る。そして、Ｍ。

−１−１７２Ｗの値が０．０５％未満では前記作用に所
望の効果が得られず、Ｍｏ＋１／２Ｗで０８０係を越え
てＭｏ及びＷの１種以上を含有させても前記効果が飽和
してしまう上、Ｍｏ及びＷが非常に高価な元素であるこ
とから、ＭＯ及びＷの１種又は２種の含有量をＭｏ−１
−１／２Ｗで０．０５〜０．８０％と定めた。

■　Ｎｂ Ｎｂ成分は、鋼の強度増加、焼戻し軟化抵抗の増大、耐
５ＳＣＣ性の向上に加えて、細粒化のために必須の元素
であるが、その含有量が０．０１　％未満では、直接焼
入れしたあと特にゆっくりとした加熱速度であると１回
以上の繰り返し焼入れ処理を行っても所望の細粒化が達
成できず、一方０．１０係を越えて含有させても前記効
果が飽和してしまい、また靭性の劣化をも招くことにな
るので、Ｎｂ２１− 含有量を０．０］−〜０．１０　％と定めだ。

＠Ｔ１．及びＺｒ Ｔ１及びＺｒ成分は、いずれも結晶粒の成長を抑えて強
度を高めるのに有効な成分であるとともに、それらには
耐５ＳＣＣ性を向上させるという均等な作用があるが、
ＺｒはＴ１に対して原子量が約２倍であり、効果の点で
はＴ１含有量がＺｒの半分で丁度均等となるものである
。そして、Ｔｉ−）１／２ＺｒＯ値が０００５％未満で
は前記作用に所望の効果が得られず、他方Ｔｉ＋　１／
２　Ｚｒの値で０．０５０％を越えてＴ１及びＺｒの１
種以上を含有させると靭性の劣化を来たすようになるこ
とから、Ｔ１及びＺｒの１種又は２種の含有量をＴｉ＋
１／２　ＺｒでＯ，ＯＯ５〜０．０５０係と定めた。

また、Ｔｉ（％９　＋１／２　Ｚｒ　（％）の値が３．
５　Ｘ　Ｎ　（＠の値以上であると、化学量論的にＴ１
とＺｒとでＮがほぼ固定されてしまって所望の細粒組織
を得ることができなくなるので５ Ｔｉ（％）＋１／２　Ｚｒ（％）（３，５Ｘ　Ｎ　（＠
なる制限を設けた。

２２− ■　ＡＱ Ａｅ酸成分、鋼の脱酸の安定化、均質化及び細粒化を図
るために添加するものであるが、その含有量が０．０１
４未満では前記作用に所望の効果が得られず、他方０．
１０％を越えて含有させると脱酸効果は飽和してし丑い
、丑だ介在物増大による疵の発生や靭性の劣化をも招く
ことから、ＡＭ含有量を０．Ｏ１〜０．１０係と定めた
。

■　Ｃｕ、及び■ これらの成分は、それぞれ鋼の強度及び耐５ＳＣＣ性を
向上させる作用を有するので必要に応じて１種以上添加
含有させるものであるが、Ｃｕ含有量が０．０５％未満
、そしてＶ含有量が０．０１％未満では前記作用に所望
の効果を得ることができず、他方、Ｃｕが０．５０％を
越えて含有されると熱間加工性が劣化［７、また■が０
．］０％を越えて含有されると靭性が劣化することとな
るので、Ｃｕ含有量を０．０５〜０．５０％、■含有量
を０，０１〜０．１０係とそれぞれ定めた。

■　Ｃａ、及び希土類元素 Ｃａ及び希土類元素は、いずれも鋼中介在物を球状化す
るとともに鋼を清浄化してＳ　Ｓ　ＣＣ感受性を低減す
る作用があるので必要に応じて１種以上添加含有させる
ものであるが、いずれもその含有量がＯ，ＯＯ１％未満
では前記作用に所望の効果が得られず、他方、Ｃａが０
．０３０％を、希土類元素が００５０％をそれぞれ越え
て含有されると、その添加効果が飽和するのみならず、
それらの酸化物等の非金属介在物が増加して鋼の清浄性
が低下し、５ＳＣＣ感受性をかえって高めることとなる
ノテ、Ｃａ含有量を０．００１−０．０３０％、希土類
元素含有量を０．００１〜０．０５０　％とそれぞれ定
めた。

■　Ｂ Ｂ成分は微量の添加で焼入れ性を向上させ、強度、靭性
、耐５ＳＣＣ性を改善する作用を有しているので、これ
らの特性をより向上させる必要がある場合に添加・含有
せしめられるものであるがその含有量がＯ，ＯＯＯ５％
未満では前記作用に所望の効果を得ることができず、他
方０．００５０　％を越えて含有させてもそれ以上の向
上効果が認められず、逆に靭性劣化を招く場合も生ずる
ことから、Ｓ含有量はＯ，ＯＯＯ５〜０．　ＯＯ５０係
と定めだ。

■　Ｐ、及びＳ 降伏強さが７０　Ｉ＜９ｆ／ｍａを越える高強度鋼にお
いては、鋼の靭性向」二を図り、丑だ耐５ＳＣＣ性向上
のためには、不純物であるＰ及びＳ量を可及的に少なく
するのが望ましいが、鋼の製造コストとのバランスを考
慮して、Ｐ及びＳ含有量の上限をそれぞれ０．０１０％
と定めた。

Ｂ、圧延、及び熱処理・条件 この発明の方法は、以上のように構成された鋼を溶製し
、通常の方法にて厚板、形鋼、鋼管等に圧延加工した後
、熱処理を施すものであるが、その圧延・熱処理条件は
次の通りである。

■　圧延条件 圧延は、１１００℃以下のオーステナイト温度域での前
記０式で示される断面圧縮率が２０％以上になるように
行うものであるが、このようにすることによってオース
テナイト粒が微細となり、２５− 従って、本発明で対象とする成分の鋼を熱間圧延後、直
ちにオーステナイト状態から適当な冷却媒体で直接焼入
れして生ずる低温変態組織をも微細化できるのである。

このことは、直接焼入れに際しての焼割れ感受性の低減
に有効であるという２次的効果をも生ずるが、その第１
義とするところは、電気炉加熱のようなゆっくりとした
加熱速度であったとしても、続いて、Ａｃ３点以上で、
かつオーステナイト結晶粒粗大化開始温度であるところ
の［Ａｃ３点＋２００℃〕の温度以下に加熱後焼入れる
処理を１回以上行うのみで鋼の細粒化を達成できるよう
な下地を作る点にある。

即ち、直接焼入れ処理後に行う焼入れに際しての前組織
が微細な低温変態組織であれば、それもラスの崩れの小
さい細粒組織であれば、次の焼入れによって極めて微細
な組織を得ることができるのである。従って、直接焼入
れで微細な低温変態組織が得られるように熱間加工の温
度及び加工量を制限することは、本発明方法の大きな特
徴の１つである。

２６一 もちろん、直接焼入れによって粗大な低温変態組織を生
じたとしても、次にＡ、Ｃ３点〜［Ａｃ３点＋２００℃
〕の温度にてオーステナイト化し、焼入れる処理を１回
以上繰り返すことによって細粒化は可能であるが、微細
な低温変態組織を前組織とするものに比べてその効果は
小さい。

そして、オーステナイト域での圧延であっても、１　］
、　Ｏ０℃以下の温度での断面圧縮率（ＲＡ）が２０％
未満であると、所望の微細組織を達成することができな
いのである。

なお、断面圧縮率の上限は格別に規制されるものではな
く、それは製品寸法と圧延機のノくワーによって規制さ
れてしオうことになる。

■　直接焼入れ処理に続く再度の焼入れ処理の条件 焼入れは、直接焼入れ材又は直接焼入れ後のラフテンパ
ー材をＡ、Ｃ３点〜［Ａｃ３点＋２００℃〕の温度に加
熱して組織を完全にオーステナイト化した後、適当な冷
却媒体によって焼入れして低温変態組織とする操作を１
装置」二繰り返すものであるが、その際の加熱温度がＡ
ｃ３点未満であると当然のことながらオーステナイト化
が達成できず、一方、［ＡＣ３点＋２００℃〕を越えて
加熱するとオーステナイト結晶粒が粗大化してしまって
、本発明処理によっても所望の微細組織を得ることがで
きなくなる。従って、直接焼入れ処理如続く再度の焼入
れ処理における加熱温度をＡ（，１点〜［ＡＣ３点＋２
００℃〕と定めた。

なお、前述したように、２回目以降の焼入れ時の加熱は
前回のそれの温度よりも低くすることが好ましく、これ
によって一層の細粒かつ整粒組織が実現され、鋼材性能
を向上することができる。

■　ラフテンパーの条件 直接焼入れ処理以降の焼入れの後、次の焼入れ処理に先
立ってラフテンノく−を実施することは、置き割れ等を
防止するために好ましいことであるが、前記０式で計算
される焼戻しパラメータＡ１の値が（１９，ＯＸ　１０
”］を越えるようなラフテン・（−では、低温変態によ
って生じたマルテンサイトや低温ベイナイトのラスの崩
れが大きくなり、また再結晶化して、次の焼入れ処理で
微細粒を得られなくなる。従って、マルテンサイトや低
温ベイナイト等の低温変態組織のラスの崩れを小さく抑
えて次の焼入れ処理で微細粒を得るために、ラフテンパ
ーの条件を、焼戻しパラメータＡ１がＡく１９．ＯＸ］
、０ を満足する値となるように限定した。

■　最終の焼戻し処理温度 上述のような焼入れ処理によって得た微細な低温変態組
織を、次にＡｃ工点点以下温度で焼戻し処理すると、鋼
に所望の強度と耐５ＳＣＣ性が付与されることとなる。

即ち、Ａｃ１点以下の温度で焼戻すことによってはじめ
て、それぞれの用途に適した７　０　ｋｇｆ／ｍｍ以上
の降伏強さと耐５ＳＣＣ性の優れた鋼を得ることができ
るのである。

なお、焼戻し温度に格別な下限を設ける必要はないが、
高温の焼戻し処理が、焼入れによって生成したマルテン
サイトや低温ベイナイトの内部応力を除去し、かつセメ
ンタイトを球状化して鋼材性能の向上をもたらすことか
らみて、出来れば２９− ６５０℃以上の温度で焼戻し処理を行うのが望ましい。

この場合、焼戻し温度がＡｃ４点を越えると鋼材強度が
大幅に変動し、耐５ＳＣＣ性も劣化することから、該温
度をＡｃ１点以下と定めた。

次に、この発明を実施例によって比較例と対比しながら
具体的に説明する。

実施例　１ まず、第１表に示す如き、本発明の範囲内の組成を有す
る鋼Ａ及びＢを溶製した後鋼片となし、これを１２００
℃に均熱した後熱間圧延機にかけて、１１００℃以下で
の断面圧縮率（ＲＡ）が各種の値をとるように熱間圧延
した。

続いて、直ちに９４０℃から水焼入れし、その後０．７
５℃／秒のゆつくシした加熱速度で９１０℃に加熱し、
１５分保持してから再度水焼入れを行った。

次いで、これを更に６９５〜７２５℃程度にて焼戻しし
て、各鋼材の降伏強さをほぼ７５　ｋｇｆ／ｍ、Ｊに揃
え、その耐５ＳＣＣ性を測定した。

３０− 耐５ＳＣＣ性については、各鋼から第１図に示したよう
な試験片１を切り出し、第２図に示したような治具にて
応力を付加しながら、液温二２゜℃のＨ２Ｓを飽和させ
た０、　５チＣＨ３ＣＯ０Ｈ溶液中に２０日間浸漬して
Ｓｃ値を測定し、その値で示した。なお、第２図におい
て、符号２で示されるものはガラス丸棒、符号３で示さ
れるものは応力付加ボルトである。

そして、このようにして得られたＳｃ値と断面圧縮率（
ＲＡ）との関係を第３図に示す。

第３図からも明らかな如く、１１００℃以下での断面圧
縮率（Ｔ（Ａ）が２０ｑ６以上であれば良好なＳＣ値を
確保することができ、本発明法の効果の大きいことがわ
かる。

実施例　２ 前記第３９表に示す如き成分組成の鋼Ａ−Ｙを通常の方
法によって溶製した。

次に、これらを鋼片にしだ後１２００℃に均熱して熱間
圧延機にかけ、１１００℃以下での断面圧縮率（ＲＡ　
）が３５チ程度になるように熱間圧３３− ８９− 延した。そして、その後の大気中放冷１ｃよって第２表
に示す温度に達した時点で該温度から直接焼入れし、次
いで同じく第２表に示す条件にて焼入れ・焼戻し処理し
た後、強度及び耐５ＳＣＣ性を測定し、その結果も第２
表に併せて示した。

なお、削Ｓ　Ｓ　ＣＣ性については、実施例１と同様の
テスト条件にてＳｃ値をめて測定した。

第２表に示される結果からは、鋼の成分組成及び直接焼
入れの条件と熱処理条件とが本発明の範囲内であれば優
れた強度−耐５ＳＣＣ性バランスの得られることが明白
である。

実施例　３ 前記第１表中の本発明対象鋼である鋼Ｐを１２２０℃に
均熱後、熱間圧延機にかけて１１００℃以下での断面圧
縮率（ＲＡ、　）が３０係程度になるように熱間圧延し
た。そして、その後の大気中放冷によって第３表に示す
温度に達した時点で該温度から直接焼入れし、次いで同
じく第３表に示す条件にて焼入れ・焼戻し処理した後、
強度及び耐５ＳＣＣ性を測定し、その結果を第３表に併
せ３６− 特開口ＨＧ　Ｏ−５２５２０（１５） て示した。なお、耐５ＳＣＣ性の測定は、実施例１と同
様のテスト条件にてＳｃ値をめて行った。

第３表に示される結果からも、本発明方法によれば強度
と耐５ＳＣＣ性バランスの優れた鋼を得られることが明
白である。

実施例　４ 前記第１１表中の本発明対象鋼である鋼Ｐを１２５０℃
に均熱後熱間圧延機にかけて、１１００℃以下での断面
圧縮率（ＲＡ）が］、　Ｏ％と３５％になるように熱間
圧延した。続いてこれを大気中放冷し、温度が９５０℃
又は２５０℃に達したならば該温度から直接焼入れを行
い、更に第４表に示す条件にて焼入れ処理してそのオー
ステナイト粒度番号（Ａ、　Ｓ　Ｔ　Ｍ　Ａ）を測定し
た。

得られた結果を第４表に併せて示す。

第４表に示される結果からも、本発明条件を満たす処理
によって鋼材の細粒組織を実現できることが明らかであ
る。

実施例　５ 前記第１表中の本発明対象鋼である鋼Ａを、３８− ９４− 特開昭ＧＯ−５２５２０（１７） ｌ−一一一一入 壜 匡 才 セ １２００℃に均熱後熱間圧延機にかけて、］−１１００
℃下での断面圧縮率（ＲＡ）が４０％程度になるように
熱間圧延した。続いて８４０℃から直接焼入れし、その
後第５表に示す条件にてラフテンパー処理を行い、引き
続いて焼入れ・焼戻し処理し、強度及び耐５ＳＣＣ性を
測定した。

得られた結果を第５表に併せて示す。なお、耐５ＳＣＣ
性は実施例１と同様のテスト条件にてＳｃ値をめること
によって測定した。

第５表に示される結果からは、直接焼入れの後に行う焼
入れ処理の前に、置き割れ防止等の意味でラフテンパー
処理を施しても強度及び耐５ＳＣＣ性の優れた鋼材が得
られることが明白であり、また、この際のラフテンパー
条件を。

Ａ１＜：　１９．ＯＸ　：］、　０ にすると、強度・耐５ＳＣＣ性バランスの面で一層すぐ
れた鋼材になることもわかる。

上述のように、この発明は、直接焼入れ処理と通常の再
加熱焼入れ処理を組合せて細粒組織を得、優れた強度と
面ＩＳ　Ｓ　ＣＣ性を有する鋼を実現するものであって
、との発明によれば、細粒化のために何らの複雑な処理
を必要とするものではなく、深層にして、かつサワー環
境下に存在する油田やガス田開発に使用する油井管その
他の機器類に好適な高強度鋼を、簡単容易に、そして低
コストで製造できるなど、工業上有用な効果がもたらさ
れるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図はシェルタイブ腐食試験片の例を示すもので、第
１図（ａ）はその正面図、第１図（ｂ）はその側面図で
あり、第２図はシェルタイブ腐食試験において試験片を
支持治具で支持した状態を示す概略模式図、第３図は本
発明実施例における１　１　’Ｏ０℃以下での断面圧縮
率（ＲＡ）とＳｃ値との関係を示す線図である。 図面において、 １・・試験片、　２・・・ガラス丸棒。 ３・・・応力付加ボルト。 第１図 （０）　（ｂン 第２図 年３図 ５　ＩＱ　１５　２０　２５　３０

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量割合で。 ｃ：ｏ、１５〜０．４５係。 ｓｉ：ｏ、ｓｏ係係上下 Ｍｎ：　０．０１　％以上０３０チ未満。 Ｃｒ：　０．２０〜１．５０　％。 ＭＯ及びＷの］種又は２種：　Ｍｏ＋　１／２　Ｗで０
   ．０５〜０．８０係。 Ｎｂ：０．０１〜０、ｌＯチ。 Ｔ１及びＺｒの１種又は２種：　Ｔｉ−１−１／　２　
   Ｚｒで０、　ＯＯ５〜００５０係。 Ａ匙：　Ｏ，ＯＸ〜０，１０％ を含有するとともに、式、 Ｔｉ（％ｌ）＋　１／２Ｚｒ　（１＜　３．５　Ｘ　Ｎ
   　（％）を満足し、必要により更に、 第１区分・・・ Ｃｕ：　０．０５〜０．５０　％。 Ｖ　：　０．０１〜０．１０　％。 第２区分・・・ Ｃａ：　０．００１〜０．０３０　％。 希土類元素：Ｏ，ＯＯ１〜００５０係。 第３区分・・・ Ｂ：Ｏ，０Ｏ０５〜０．００５０係。 のうちの１種以上をも含み。 Ｆｅ及び不可避不純物：残り。 から成り、かつ不純物中のＰ及びＳの含有量がそれぞれ
   、 Ｐ：０．０１０係以下。 Ｓ：０．０１０％以下。 である鋼をオーステナイト化した後、１１００℃以下で
   の式 で表わされる断面圧縮率（ＲＡ）が２０チ以」二となる
   熱間加工を施し、続いてオーステナイト状態から直接焼
   入れし、次いで、Ａｃ３点〜［Ａｃ３点＋２００℃〕の
   温度域に加熱後焼入れする処理を１回以上繰り返して行
   い、その後Ａｃ１点以下の温度で焼戻し処理することを
   特徴とする耐硫化物割れ性の優れた鋼の製造方法。
2. （２）重量割合で。 Ｃ：０．１５〜０．４５チ。 Ｓｊ、：０．８０係以下。 Ｍｎ：　０．０１％以−に〇、　３０　％未満。 Ｃｒ：Ｏ８２０〜１．５０　％　。 Ｍｏ及びＷの１種又は２種：　Ｍｏ　＋１　／　２　Ｗ
   で００５〜０８０チ。 Ｎｂ二Ｏ，Ｏ］、〜０．１０％。 Ｔ１及びＺｒの１種又は２種：　Ｔｉ＋１　／　２　Ｚ
   ｒで０．００５〜０．０　５　０　係。 Ａｌ　：　０．０　１〜０．１０　係 を含有するとともに、式、 Ｔｉ（＄；）＋１／２　Ｚｒ　（％；）＜　３．５　Ｘ
   　Ｎ　（＠を満足し、必要により更に、 第１区分・・・ Ｃｕ：　０．０５〜０．５０　％。 Ｖ：０．０１〜０．１０係。 第２区分・・・ Ｃａ：　０．００１〜０．０３０　％。 希土類元素：Ｏ，ＯＯ１〜０．０５０％。 第３区分・・・ Ｂ：Ｏ，０Ｏ０５〜Ｏ，ＯＯ５０係。 のうちの１種以上をも含み、 Ｆｅ及び不可避不純物：残り。 から成り、かつ不純物中のＰ及びＳの含有量がそれぞれ
   、 Ｐ：０．０１０％以下。 Ｓ二０．０１０係以下。 である鋼をオーステナイト化した後、１１００℃以下で
   の式 で表わされる断面圧縮率（ＲＡ、　）が２０％以上とな
   る熱間加工を施し、続いてオーステナイト状態から直接
   焼入れし、更に、ＡＣＩ点以下の温度で、かつ、 Ａｌ＝　Ｔ　（Ａ２＋　ｌｏｇｔ　） なる式で計算される焼戻しパラメータＡ１の値がＡｌ＜
   ：１９．ＯＸ　］、　０ を満足するように設定した焼戻しくラフテンノ仁）と、
   Ａｃ３点〜［Ａ、ｃ３点＋２００℃〕の温度域に加熱後
   焼入れする処理とをこの順序で１回以上繰り５− 返して行い、その後再度Ａｃ１点以下の温度で焼戻し処
   理を行うことを特徴とする耐硫化物割れ性の優れた鋼の
   製造方法。