JPS6086208A - 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
に降伏強さニア０に、ｆ／−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使用される構造部材、
例えば油井管やラインｔ４イデ、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々油
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（Ｈ，Ｓ）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
る引張シ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。

鋼の耐５ｓｃｃ　性を向上させる手段については１９５
０年来種々の検討が加えられてきているが、Ｔｉ３　ｆ
ｒ−−ｍ　＋−）　ｊ％ｌｌ　シ　シ津＼Ｔムハｌｊ　
Ｑ４−−Ｊ−−Ｊ　％ＩｒＴ）　−＾　１−　り　【（
１９７７Ｒｅｖｉｓｉｏｎ）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８０００．０　ｐｓｉ　（５６，２ｋｙｆ
／、Ａ　））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、上述のようか酸性深井戸においては、油井管
として強度を抑えた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、前記り、−８０よシも更に強度が高
く、かつ耐Ｓ　ＳＣＣ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
００００ｐｓｉ　（６３，３ＸＣｆｆ／ｍＪ）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’Ａｌ５Ｉ４１
３０系鋼を使用したシ、或いは鋼の水素吸収を防止する
だめのＣｏ添加を実施したシすることが試みられてきた
が、それでも、○　Ａｌ５Ｉ　４１３０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、 ○　Ｃｏ添加鋼では、ｃｏの水素吸収防止効果を効かせ
るためにはＭｏとの複合添加を避ける必要があり、従っ
てＣ，Ｃｒ又はＶ等の強化元素を多量に添加して鋼の強
化を図らねばｋらず、靭性劣化を招くことと々るほか、
十分な水素吸収防止効果を発揮せしめるためには高価な
Ｃｏ元素を１チ（以下、成分割合は重量％で示す）をは
るかに越える量で添加する必要がちるので、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性の確認方法としては、Ｈ，Ｓを
飽和させた０、５％ＣＨａＣＯＯＨ水溶液から成る腐食
液中で行うジェルタイプ試験法が、多数の現場実績との
対比による研晩の積み重ねの結果開発されておシ、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　）　Ｘ　ｌ　Ｏ−”を満
足すれば割れの発生が無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
に長さ方向の中央部にキリ孔を設けた試験片１に、第２
図に示すよう々３点支持曲げにてその中央部に応力を付
加しながら腐食液中に浸漬し、割れ率が５０チとなる見
掛けの応力を測定して、これをＳｃ値とするものである
。第２図にて符号２で示されるものは直径：４ｍ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４？ルトであろう 壕だ、こうした材料自身の改良のほか、鋼材をコーティ
ングしたシ、腐食環境中にインヒビターを注入する等の
方法も試みられているが、いずれも十分々効果を期待で
きるものではなかった。

本発明者等は、上述のよう愈観点から、Ｓｃ値が、式、 ８ｃ　＞　（ＳＭＹＳ／　０．７５　）　Ｘ　１０−’
を満たすとともに、降伏強さが７０　ｋ、ｆ／−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
も十分に満足できる性能を持つ低コスト鋼材を実現すべ
く研究を行った結果、以下（ａ）〜（ｈ）に示されるよ
うな知見を得るに至ったのである。

即ち、 （ａ）　前述したような所定のＳｃ　値を満たし、かつ
降伏強さ：　７０　ｌ＠シー以上の高強穫を実現するに
は、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
テンサイト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、それも該マルテン
サイトや低温ベイナイトのラス（１ａｔｈ）の崩れが小
さい細粒組織でないと実現されガいこと、（ｃ）銅材組
織の結晶粒微細化のためには、誹導加熱法等の急速加熱
手段を用いて１回以上の焼入れを施すのが有効であると
の報告はあるが、鋼を特定の成分組成に構成すれば、熱
間加工の後で直接焼入れを行い、次いでＡｃ３変態点以
上オーステナイト結晶粒粗大化開始温度以下の温度域に
加熱してから焼入れる処理を１回以上繰シ返すことで、
焼入れ処理の際の加熱速度が例え電気炉加熱における如
き１℃／秒以下程度のゆつくシとしたものであったとし
ても、十分に細粒の低温変態組織を得ることができるこ
と、 （ｄ）　上述のように、直接焼入れと、ゆつくシとした
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、鋼の組成を、特に０．１５チ以上のＣ
成分とｏ、ｏ　ｔ　１以上のめ成分とを同時に含有する
ものとし、かつ該鋼の直接焼入れに先立って実施する熱
間加工を２段階に分け、第１次の熱間加工終了の後変態
を開始させることなくオーステナイト状態を保ったまま
直ちに細粒オーステナイト域（オーステナイト粒が粗大
化しない温度領域：即ち、Ａｃ３変態点〜〔へ〇、変態
点＋２００℃〕の温度域）に保定するか又は再加熱して
第２次の熱間加工を行い、この第２次熱間加工後にオー
ステナイト状態から直接焼入れするのが効果的であるこ
と、 （ｅ）　オーステナイト結晶粒を細粒とするためには、
ＴｌやＺｒで固定されないＮを残す必要があシ、それ故
、Ｔｉ及びＺｒの添加量が、式、Ｔｉ　（％）　＋３Ａ
　Ｚｒ　（％）＜　３．５　Ｘ　Ｎ（’＄）を満足する
ように調整する必要のあること、（ｆ）　更に、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（Ｓｔ　＋Ｍｎ　）量、特に重含有量をも特定
値以下に制限すると、その耐５ＳＣＣ性が一層向上する
こと、（ロ）鋼中に、Ｃｕ及びＶの１種以上を更に含有
せしめると、鋼の耐５ＳＣＣ性及び強度が一段と向上し
、またＣａ及び希土類元素の１種以上を添加含有せしめ
ても、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５ｓｃｃ性の改善がなされること。また、
微量のＢを添加含有せしめても、脩の強度、耐５ｓｃｃ
性及び靭性がよシ改善されること、 （ｈｌ　直接焼入れ処理後及び繰シ返し焼入れ処理後の
いずれか、或いはいずれもの処理の後、次の焼入れに際
しての加熱の前に、置き割れ等を防止する目的で焼戻し
処理（以降、本処理を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
条件として、Ａｓ　＝　Ｔ　（＆＋　ｌｏｇ　ｔ　）な
る式で計算される焼戻しノ４ラメータＡ、の値がＡ、　
＜　１９．ＯＸ　１０” を満足するような条件を選ぶ必要があること。

この発明は、上記知見に基づいてなされたものであυ、 Ｃ：０．１５〜０．４５チ、Ｓｔ　：０．８０９６以下
、Ｍｎ　：　０．０１４以上０．３０　％未満、Ｃｒ：
０．２０〜１．５０％、 ＭＯ及びＷの１種又は２種：　Ｍｏ　＋３ＡＷで０．０
５〜０．８０　チ、 Ｎｂ：０．０１〜０．１０係、 Ｔｉ及びＺｒの１種又は２種二Ｔｌ＋％Ｚｒで０．００
５〜０．０５　０　ｑ６、 Ａｔ：０．０１〜０．１０　チ を含有するとともに、式、 Ｔｌ）十％Ｚｒ　ｅ）＜　３．５　Ｘ　Ｎ＠を満足し、
必要によシ更に、 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：
　０．００１〜０．０５０チ、第３区分・・・ Ｂ：０．０００５〜０．００５０’チ、のうちの１種以
上をも含み、 Ｆｅ及び不可避不純物：残シ、 から成る成分組成で、かつ不純物中のＰ及びＳの含有量
がそれぞれ、 ｐ　：　ｏ、ｏ　ｉ　ｏチ以下、Ｓ　：　０．０１０チ
以下、である鋼を、オーステナイト化されている状態で
第１次熱間加工した後、変態を開始させること力くオー
ステナイト状態のまま直ちにＡ　ｃ　３変態点〜［Ａｃ
３変態点＋２００℃］の温度域に保定又は再加熱して第
２次熱間加工を行い、続いてオーステナイト状態からそ
のまま直接焼入れし、次いで、これをＡｃ３変態点〜［
Ａｃｓ変態点＋２００℃〕の温度域に加熱してから焼入
れる処理を更に１回以上操り返すか、或いは、Ａｃｌ変
態点以下の温度で、かつ、Ａｓ　＝　Ｔ　（Ａｔ＋ｌｏ
ｇ　ｔ　）カる式で計算される焼戻しパラメータＡ、の
値がＡ１　≦１　９．ＯＸ　１　０” を満足するように設定したラフテンパーと、Ａ　ｅ　Ｂ
変態点〜［Ａｃａ変態点＋２００℃〕の温度域に加熱し
てから焼入れする処理と、をこの順序で１回以上繰シ返
す処理を行い、その後頁にＡｃ１変態点以下の温度で焼
戻し処理することによって、耐５ＳＣＣ性に優れ、かつ
７０　ｋｆｆ／ｌＪ！以上の降伏強さを有する鋼を得る
点に特徴を有するものである。

万お、この発明の方法において、第２次熱間加至を施す
ために鋼材温度を細粒オーステナイト域に保持する際、
第１次熱間加工直後に鋼材が保有している熱を有効に利
用して加熱エネルギーを節減できることは大きな特徴の
１つである。即ち、第１次熱間加工後、変態を開始させ
ることなくオーステナイト状態のまま直ちに細粒オース
テナイト域に保定又は再加熱するため、鋼材の保有する
大きな熱エネルギーが有効に利用できて、加熱エネルギ
ーの節約がなされるのである。

従来、このような２段階の熱間加工工程をとる場合には
、第１次熱間加工後に一旦Ａｒｌ変態点以下に冷却して
変態を終了させてからＡｃ、変態点以上に再加熱して第
２次の熱間加工を行うという、変態をくぐらせることに
よる細粒化工程を必須としており、更にこの第２次熱間
加工の後、大気放冷して室温まで冷却してから焼入れ・
焼戻し処理するのが常であったが、このような処理では
、第２次熱間加工の除に低温からＡｃ３変態点以上に再
加熱しなければガらないので大きな熱エネルギーを必要
とする土、焼入れ加熱の際の前組織はフェライトやパー
ライト、或いは高温ベイナイトといった病理変態組織で
あり、こうした前組織では、次に焼入れ処理を施しても
細粒化が表されたいのである。

しかるに本発明の方法では、第１次熱間加工終了後に変
態を開始させることなく直接細粒オーステナイト域に保
定するか又は再加熱するのみであっても、次の第２次熱
間加工で、加工による十分な細粒効果が生じ、この後に
直接焼入れした低温変態組織は十分に細粒組織と々シ、
続く焼入れ処理によって容易に極細粒組織を実現できる
ので、必ずしも第１次熱間加工後に変態を終了させる必
要はなく、そのため、鋼材の持つ熱エネルギーの有効利
用も可能となるのである。

更に、この発明の方法において、ゆつくシとした加熱速
度での焼入れ処理を２回以上繰シ返す場合には、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！σ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性が改善されることとなる。

つまシ、この発明は、 「特定量のＣ成分と歯成分とを同時に含有し、かつＴＩ
やＺｒで固定されないＮが残留する鋼においては、熱間
加工工程を２段階に分けて実施し、先ず第１次熱間加工
を行った後、変態を開始させることなくそのまま細粒オ
ーステナイト域に保定又は再加熱して筒２次熱間加工を
行い、続いて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、へ〇ｓ変態点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という処
理によって非常に細粒化した鋼材組織が得られる。

しかもこのような細粒化は、電気炉加熱のようにゆっく
りとした加熱速度での焼入れ加熱によっても十分に達成
できる。従って、これをＡｃ１変態点以下の温度で焼戻
しすれば、該細粒組織は非常に微細力焼戻し低温変態組
織となって、十分な強度と優れた耐５ｓｃｃ性とを兼備
する鋼材が得られる。」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、よシ一層の細粒組織を得ることができるが、
このような急速加熱を施さ々くても所望の細粒化は十分
に達成することができるのである。

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力化を来たし、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上
、特に、直−接焼入れ処理後の焼入れのための加熱速度
がゆつくシとしたものである場合には繰シ返し焼入れ処
理を行っても細粒化が達成できず、５ｓｃｃ感受性が大
と外る。

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大し、また靭性劣化をも招くことか
ら、Ｃ含有量を０．１５〜０．４５　％と定めた。

５ｉ 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Ｏ，Ｓ　Ｏ％を越えると靭性劣化を招くように
カシ、また５ｓｃｃ感受性を増大させることともガるの
で、Ｓｔ含有量は０．８０　％以下と定めた。

カお、耐５ＳＣＣ性を一層向一ヒさせるためには、Ｐ−
？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。

〇　八ｈ λ１ｎ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シ、この作用はＭ
ｎ含有貴＋０．３０’４以上で顕著に現われる庫内にあ
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（５ｉ−Ｈ而）の値を０．１６　％未満
と可能左限シ低減することが５ｓｃｃを防止する上で有
効であるが、■含有量を０．０１係未満とすることは鋼
の製造上極めて困短であシ、コスト上昇を招くことから
、Ｍｎ含有量を０．０１　％以上０．３０チ未満と定め
た。

■　Ｃｒ Ｃｒ成分には、鋼の焼入れ性、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係と定めた。

Ｑ　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、また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５ｓｃｃ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倍であシ、効果の
点ではＭｏ含有量がＷの半分でほぼ均等と力るものであ
る。そして、Ｍｏ　＋３ＡＷの値が０．０５　％未満で
は前記作用に所望の効果が得られず、また、Ｍｏ十％Ｗ
で０．８０　％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は非常
に高価な元素でもあることから、Ｍｏ及びＷの１種又は
２種の含有量を［Ｍｏ　＋３ＡＷ　］量で０．０５〜０
．８０％と定めた。

■　Ｎｂ 線成分は、鋼の強度増加、焼戻し軟化抵抗の増大、耐５
ＳＣＣ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０．０１１．未満では、直接焼入
れした後、特にゆつくシとした加熱速度であると１回以
上の繰シ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チ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、歯合有量を０．０１〜０．１０　％と定めた。

＠　Ｔｉ、及びＺｒ Ｔｉ及びＺｒは、いずれも結晶粒の成長を抑えて強度を
高めるのに有効が成分であり、またそれらには耐５ＳＣ
Ｃ性を向上させるという均等な作用があるが、ＺｒはＴ
ｉに対して原子量が約２倍であシ、効果の点ではＴｉ含
有量がＺｒの半分でほぼ均等とたるものである。そして
、Ｔｉ＋３ＡＺｒの値が０．００５チ未満では前記作用
に所望の効果が得られず、他方Ｔ　ｉ　＋　％　Ｚｒの
値で０．０５０％を越えてＴｉ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力ることから、Ｔ
１及びＺｒの１種又は２種の含有骨を［：　Ｔｉ　−１
−３ＡＺｒ’）　量で（’１．００５〜０．０５０　％
と定めた。

また、ＣＴｉ（’Ａ＋％Ｚｒ（＠　ｌ）の値が［３，５
Ｘ　Ｎｅｌの値以上であること、化学量論的にＴｉとＺ
ｒとて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、 Ｔｉ（＠十％Ｚｒ　（＠＜　３．５　ｘ　Ｎ（％）々る
制限を設けた。

［有］　Ａｔ Ａｔ成分は、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、その含有骨が０．０１
％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ま
い、また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、Ａｔ含有量を０．０１〜０．１０％と定め
た。

■　Ｃｕｓ及びＶ これらの成分には、それぞれ鋼の強度及び耐５ｓｃｃ性
を向上させる作用があるので、必要に応じて１種以上添
加含有させるのが有効であるが、Ｃｕ含有量が０．０５
４未満、そしてＶ含有量が０．０１優未満では前記作用
に所望の効果を得ることができず、他方、Ｃｕが０．５
０　％を越えて含有されると熱間加工性が劣化し、また
■が０．１０　％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優とそれぞれ定めた。

■　Ｃａｓ及び希土類元素 Ｃ，ａ及び希土類元素（ＲＥＭ）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５ｓｃｃ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０．００
１％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０．０５０　％
をそれぞれ越えて含有されると、その添加効果が飽和す
るのみ々らず、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
めることとなるので、Ｃａ含有骨を０．００１〜０．０
３０％、希土類元素含有量を０．００１〜０．０５０　
％とそれぞれ定めだ。

［有］　Ｂ Ｂ成分は微量の添加で焼入れ性を向上させ、強るので、
これらの特性をより向上させる必要がおる場合に添加・
含有せしめられるものであるが、その含有量が０．００
０５％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　％を鳴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含有量は帆０００５〜０．００５０
チと定めた。

■　Ｐｌ及びＳ 降伏強さが７０　ｋｙｆ／πＡを越える高強度鋼におい
ては、鋼の靭性向上を図り、また耐５ＳＣＣ性向上のた
めには、不純物であるＰ及びｓｔを可及的に少々くする
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チと定
め★。

Ｂ　圧延、及び熱処理東件 この発明は、以上のように構成された鋼を溶製した後、
厚板、形鋼、鋼管等に熱間で加工するが、この１ワ、オ
ーステナイト粒を細粒化するために熱間加工工程を、第
１次熱間加工と、引き続いて変能か閂飴六オスとシ外と
古本に幻詩ナーステナイト域に保定又は再加熱してから
行う第２次熱間加工とに分けて行う。

そして、第２次熱間加工後、直ちにオーステナイト状態
から適当た冷却媒体で直接焼入れすると微細な低温変態
組織が得られるのである。このことに、ＴＩＴ接焼入れ
に際しての焼割れ感受性の低減に有９１１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つくシとした加熱速度であったと
しても、続いて細粒オーステナイト域に加熱後焼入れる
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〆■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
入れで微細外低温変態組織が得られるように細粒オース
テナイト域に保定又は再加熱して第２次熱間加工を施す
ことは、本発明方法の大きな特徴の１つである。

■　第２次熱間加工に先立つ保定又は再加熱温度 第２次熱間加工を施す際の温度がＡｃ３変態点未満であ
るとオーステナイト域での圧延ができず、一方、〔Ａｃ
３変態点＋２００℃〕を越えた温度であるとオーステナ
イト結晶粒が粗大化してしまい、いずれにしてもその後
の処理によって極微細な焼戻し低温変態組織を得ること
ができなくなることから、第２次熱間加工に先立つ保定
温度域又は再加熱温度域をＡｃ、変態点〜（Ａｃ３変態
点＋２００℃〕と定めた。

■　直接焼入れの後に行う焼入れの際の加熱温度 直接焼入れ処理に続く繰シ返しの焼入れは、直接焼入れ
材又は直接焼入れ後のラフテンｉ４−材をＡｃ３変態点
〜［Ａｃ３変態点＋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
て急冷することで実施するが、その際の加熱温度がへ〇
、変態点未満であるとｆｉ然のこと力からオーステナイ
ト化が達成できず、一方、ＣＡｃ５変態点＋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
しまってその後の処理によっても所望の極微細な焼戻し
低温変態組織が得られなく々る。従って、直接焼入ガ処
理に続く再度の焼入れ処理の加熱温度をＡｃｓ変態点〜
［：　Ａｃ３変態点＋２００℃〕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シも低くすることが好ましく、こ
れによって一層の細粒かっ整粒組織が裏層、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 直接焼入れをも含めてＣｍ−１）回目の焼入れの後（但
し、ｍは２以上の整数）、次のｍ回目の焼入れ処理に先
立ってラフテンＩ？−を実施することは、置き割れ等を
防止する上で好ましいことであるが、前述したよう々式
で計算される焼戻しパラメータＡ、の値が［：１９．０
Ｘ１０”）を越えるようなラフテンパーでは、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
の崩れが大叛／Ｇ）＋、ネ介真枯１凧イに＋、イ１→へ
とシシ外つイ次の焼入れ処理で微細粒を得られ永くなる
。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、前記焼戻しパラメータＡ１が Ａ、≦ｉ　９．ＯＸ　ｉ　ｏ” を満足する値となるようにラフテンノｅ−の４ｓ　件を
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、変態点以下の温度で焼戻し処理すると
、銅に所望の強度と耐５ＳＣＣ性が付与されることとな
る。即ち、Ａｃ１変態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　ｋ、ｆ／
−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。

々お、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、望マしくは６５０℃以上の温度で焼戻すのが良
い。

この揚台、焼戻し温度がＡｃｌ変態点を越えると鏑材強
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変態点以下と定めた。

次に、この発明を実施例によって比較例と対比し力から
具体的に説明する、 実施例　１ まず、第１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、これらの鋼片を１２３０℃に均熱した後、第２表
に示される条件にて熱間圧延及び熱処理を行った。

このようにして得られた鋼板について、強度及び耐５ｓ
ｃｃ性を測定し、その結果も第２表に併せて示した。

力お、耐５ＳＣＣ性については、前述したように、各鋼
板から第１図に示したような試験片１を切シ出し、第２
図に示したよう々治具にて応力を付加しながら、液温：
２０℃のＨ２Ｓを飽和させた０、５チＣＨ３ＣＯ０Ｈ溶
液中に２０日間浸漬してＳｄＭを測定し、その値で示し
た。

また、第２表における比較法Ａとは、１２３０℃に鋼片
を均熱した後、第１次の熱間圧延で最終製品の寸法に仕
上げを行い、それを室温まで空冷した後、焼入れ・焼戻
し処理するものであり、本発明法とは、１２３０℃に均
熱してオーステナイト域で第１次の熱間圧延を行った後
、変態を開始させること方＜、従ってオーステナイト状
態から直ちに細粒オーステナイト域に保定又は再加熱し
２て第２次の熱間圧延を行い、最終製品寸法に仕上げ、
その後オーステナイト状態から直接焼入れし、更に焼入
れ・焼戻し処理を行うものである。

第２表に示される結果からは、本発明の方法によれば、
高強度にもかかわらず耐５ｓｃｃ性に優れた鋼材を安定
して得られることが明白でちる。

実施例　２ 前記第１表中の本発明対象鋼Ｐを１２３０℃に均熱後、
オーステナイト域で第１次の熱間圧延を施し、その後第
３表に示す条件で第２次熱間圧延直接焼入れ、焼入れ、
及び焼戻しを行い、得られた鋼材の強度及び耐５ＳＣＣ
性を測定して、その結果を第３表に併せて示した。なお
、耐５ｓｃｃ性は実施例１と同様の試験条件にてＳｃ値
をめて測定した。

Ｍ３表に示される結果からも本発明の方法によれば強度
及び耐５ｓｃｃ性の優れた鋼材を得られることが明らか
であシ、熱処理条件が本発明の範囲からり１れると耐５
ＳＣＣ性の劣った鋼材しか得られないことも明白である
。

実施例　３ 前記第１表中の本発明対象鋼Ｋを１２３０℃に均熱後、
オーステナイト域で第１次の熱１１′１圧延を施し、続
いてオーステナイト状態を呈する８７０℃から１０２０
℃にまで再加熱して第２次熱間圧延を行うことによシ最
終庚品寸法に仕上げ、次いで第４表に示す温度から直接
焼入れし、その後頁に第４表に示す条件にて焼入れ・焼
戻し処理して強度及び耐５ＳＣＣ性を測定した。六お、
耐５ＳＣＣ性は実施例１と同様の試験条件にてＳｃ値を
めて乙用定した。

このようにして得られた結果を第４表に併せて示した。

第４表に示される結果からも、本発明の方法によれば強
度及び耐５ｓｃｃ性の優れた鋼材を得られることが明白
である。

実施例　４ 前記第１表中の本発明対象鋼Ｅを１２００℃に均熱した
後、第５表に示した処理条件にて板材を製造し、得られ
た板材についてオーステナイト粒Ｑｉ番号（ＡＳＴＭ＋
４０）を測定した。

（注）＊印は、本発明の条件から外れていることを示す
。

第５表 な訃、第５表における処理条件はそれぞれ、■　オース
テナイト域で第１次の熱間圧延を行った後、３２０℃ま
で冷却して変態を終了させ、その後９３０℃に再加熱し
て第２次熱間圧延を行って最終製品寸法に仕上げ、それ
を室温まで空冷した後、９３０℃に０．７５℃／秒の加
熱速度で加熱して焼入れ処理を行う、 ■　オーステナイト域で第１次の熱間圧延を行ってから
、変態を開始させることなく８７０℃から９５０℃へ再
加熱して第２次熱間圧延を行い、最終製品寸法に仕上げ
た後、８５０℃から直接焼入れし、更に９３０℃に０．
７５℃／秒の加熱速度で加熱して焼入れ処理を行う、 というものであった。

第５表に示される結果からも、本発明の条件を満たす処
理によって細粒組織の得られ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Ａを１２２０℃に均熱した
後、オーステナイト域で第１次の熱間圧延を行い、続い
て未だオーステナイト状態を呈する８６０℃から、再加
熱によって９４０℃に昇温し、第２次熱間圧延を行って
最終製品寸法に仕上げた。ぞして、引続いて８５０℃か
ら直接焼入れし、その後第６表に示す条件にてラフテン
パー処理を行ってから、焼入れ・焼戻し処理を施した。

このようにして得られた製品の強度及び耐５ＳＣＣ性を
測定し、その結果を第６表に併記した。なお、耐５ＳＣ
Ｃ性は実施例１と同様の試験条件にてＳｃ値をめて測定
した。

第６表に示される結果からは、直接焼入れの後に行う焼
入れ処理に際して、焼戻しノ４ラメータＡ。

が、 Ａ、≦１９．ＯＸ　１０８ で満足する条件のラフテンパー処理を施して置を割れ防
止等の対策を行っても、強度及び耐５ｓｃｃ性に何ら悪
影響が及ぼされず、優れた特性を有する鋼材が得られる
ことが明らかである。

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
耐５ｓｃｃ性を有する鋼を実現するものであって、この
発明によれば、サワー環境下に存在する深井戸用油井管
等として優れた性能を発揮する高強度鋼を、容易に安定
して、かつ低コストで製造することが可能となるなど、
産業上方用外効果がもたらされるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図はジェルタイプ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
あシ、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である。 図面において、 １・・・試験片、　２・・・ガラス丸棒、３・・・応力
付加ｙ＋？ルト。 出願人　住友金属工業株式会社 代理人　富　１）和　夫　ほか１名 華１　図 （ａ） （ｂン 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｆｌ）　重量割合で、 Ｃ：０．１５〜０．４５チ、 Ｓｔ　：０．８０５６以下、 Ｍｎ　：　０．０１　’１以上０．３０１未満、Ｃｒ　
   ：０．２０〜１．５０　％、 Ｍｏ及びＷの１種又は２種： Ｍｏ＋％Ｗで０．０５〜０．８０　％、Ｎｂ　：　０．
   ０１〜０．１０チ、 Ｔｉ及びＺｒの１種又は２種： Ｔｉ　＋３ＡＺｒで０．００５〜０．０５０　’％、Ａ
   ｔ：０．０１〜０．１０俤 を含有するとともに、式１ を満足し、必要によシ更に、 第１区分・・・ Ｃｕ　：０．０５〜０．５０　％、 ｖ：ｏ、ｏｉ〜０．１０矢、 第２区分・・・ Ｃａ：Ｏ，ＯＯ１〜０．０３０　％、 希土類元素：　０．００１〜０．０５０係、第３区分・
   ・・ Ｂ　：　０．０００５〜０．００５０９１Ｓ。 のうちの１種以上をも含み、 Ｆｅ及び不可避不純物：残り、 から成る成分組成で、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　：　０．０１０チ以下、 である鋼を、オーステナイト化されている状態で第１次
   熱間加工した後、変態を開始させることなくオーステナ
   イト状態のまま直ちにＡｃ３変態点〜［Ａｃｓ変態点＋
   ２００℃］の温度域に保定又は再力ｎ執１．て筺２次凱
   間力ｎ丁を行−１坊層でナーステナイト状態からそのま
   ま直接焼入れし、次いで、これをＡ　ｃ　３変態点〜〔
   ＡＣ８変態点＋２００℃〕の温度域に加熱してから焼入
   れる処理を更に１回以上井、ジシ返して行１八、その後
   Ａ　ｃ　１変態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）重−量割合で、 Ｃ：０．１５〜０．４５％、 Ｓｔ　：０．８０チ以下、 Ｍｎ　：　０．０１４以上０．３０　％未満、Ｃｒ　：
   ０．２０〜１．５０　％、 Ｍｎ及びＷの１種又は２種： Ｍｏ＋％Ｗで０．０５〜０．８０　％、Ｎｂ：０．０１
   〜０．１０チ、 Ｔｉ及びＺｒ（７）１種又は２ｆｉＩｒ：Ｔｉ＋％Ｚｒ
   で０．００５〜０．０５０　％、Ａｔ：ｏ、０１〜０．
   １０％ を含有するとともに、式・ Ｔｉ（％）＋％Ｚｒ　Ｓｔ＜　３　、５　ｘ　Ｎ（％）
   を満足し、必要によシ更に、 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：　
   ０．００１〜０．０５０係、第３区分・・・ Ｂ：Ｏ，（１００５〜０．００５０係、のうちの１種以
   上をも含み、 Ｆｅ及び不可避不純物：残シ、 から成る成分組成で、かつ不純物中のＰ及びＳの含有量
   がそれぞれ、 ｐ：ｏ、０１０％以下、 Ｓ：０．０１０チ以下、 である銅を、オーステナイト化されている状態で第１次
   熱闘加工した後、変態を開始させることなくオーステナ
   イト状態のまま直ちにＡｃ１変態点〜［Ａｃｓ変態点＋
   ２００℃〕の温度域に保定又は再加熱して第２次熱間加
   工を行い、続いてオーステナイト状態からそのまま直接
   焼入れし、次いで、ＡＣ，変態点以下の温度で、がっ、 Ａｔ　””　Ｔ　（Ａ２＋１ｏｇ　ｔ　）なる式で計算
   される焼戻しパラメータＡＩの値がＡＩ＜１９．０Ｘ１
   ０” を満足するように設定した焼戻しと、Ａｃ３変態点〜（
   Ａｃ３変態点＋２００℃：ｌの温度域に加熱してから焼
   入れする処理とをこの順序で１回以上繰シ返して行い、
   その後頁にＡｃ１変態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。