JPS6393822A - 耐硫化物応力腐食割れ性の優れた鋼材の製造方法 - Google Patents
耐硫化物応力腐食割れ性の優れた鋼材の製造方法Info
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- JPS6393822A JPS6393822A JP23798886A JP23798886A JPS6393822A JP S6393822 A JPS6393822 A JP S6393822A JP 23798886 A JP23798886 A JP 23798886A JP 23798886 A JP23798886 A JP 23798886A JP S6393822 A JPS6393822 A JP S6393822A
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Landscapes
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は60〜85Kg/wm”の降伏強度を有し、か
つ、硫化物応力腐食割れに対する優れた抵抗を有する鋼
材の製造方法に関するものである。
つ、硫化物応力腐食割れに対する優れた抵抗を有する鋼
材の製造方法に関するものである。
近年、硫化水素を含む油田の開発がさかんに行われるよ
うになったことに伴い、硫化物応力腐食割れ抵抗の高い
、高強度鋼と低合金成分系で製造することへの要求が高
まってきている。
うになったことに伴い、硫化物応力腐食割れ抵抗の高い
、高強度鋼と低合金成分系で製造することへの要求が高
まってきている。
硫化物応力腐食割れは、硫化水素を含む環境中で、鋼表
面の腐食反応により生じた水素が、鋼中に侵入し、鋼組
織を脆化させることにより生じる一種の水素脆性である
と考えられている。
面の腐食反応により生じた水素が、鋼中に侵入し、鋼組
織を脆化させることにより生じる一種の水素脆性である
と考えられている。
従来、硫化物応力腐食割れを防止するために、を害と考
えられる鋼中の不純物を、工業的規模で可能な程度に低
減した上、(1)焼入れ、焼もどしにより、均一なマル
テンサイト組織を得る方法。
えられる鋼中の不純物を、工業的規模で可能な程度に低
減した上、(1)焼入れ、焼もどしにより、均一なマル
テンサイト組織を得る方法。
(2)いわゆる恒温変態を生ぜしめ、下部ベイナイトu
mを得る方法(例えば特開昭59−110721号公報
)が、有効であると考えられ、一応の成果を上げてきた
。
mを得る方法(例えば特開昭59−110721号公報
)が、有効であると考えられ、一応の成果を上げてきた
。
しかし、以上の方法には、次の様な欠点をそれぞれ有し
ている。
ている。
<1)本発明が対象とする成分系に焼入れを施し、マル
テンサイト変態を起こさせた場合、焼入れままの強度は
概ね100Kg/am”程度となり、所望の強度である
60〜80にg/龍”に対して、高強度に過ぎ、金属組
織には過大な転位が導入された状態となる。
テンサイト変態を起こさせた場合、焼入れままの強度は
概ね100Kg/am”程度となり、所望の強度である
60〜80にg/龍”に対して、高強度に過ぎ、金属組
織には過大な転位が導入された状態となる。
そこで一般に焼もどしを行い過大な歪を緩和して、適正
強度に調整を行うが、この際、セメンタイト等の炭化物
が、焼入れ前状態の旧オーステナイト粒界に沿って優先
的に析出、凝集して、焼もどし後の炭化物分布が不均一
になってしまう。
強度に調整を行うが、この際、セメンタイト等の炭化物
が、焼入れ前状態の旧オーステナイト粒界に沿って優先
的に析出、凝集して、焼もどし後の炭化物分布が不均一
になってしまう。
一方、耐硫化物応力腐食割れ抵抗を高めるためには、割
れの発生起点であるミクロな応力集中サイトとしての炭
化物分布を、できる限り均一かつ微細に分布させること
が必要である。
れの発生起点であるミクロな応力集中サイトとしての炭
化物分布を、できる限り均一かつ微細に分布させること
が必要である。
従って、焼もどしマルテンサイト組織では、炭化物の均
一分布化に限界があるため、自ずと耐硫化物応力腐食割
れ抵抗と高強度とを併せ持つ鋼材を製造するに当って限
界が生じていた。
一分布化に限界があるため、自ずと耐硫化物応力腐食割
れ抵抗と高強度とを併せ持つ鋼材を製造するに当って限
界が生じていた。
(2)焼入れ過程の後半の温度範囲(500℃〜300
℃)を通過する時間を制御して、恒温変態ベイナイトを
生ぜしめ、過度の歪導入を避け、焼もどし過程における
炭化物分布を均一にする工夫が行われてきた。
℃)を通過する時間を制御して、恒温変態ベイナイトを
生ぜしめ、過度の歪導入を避け、焼もどし過程における
炭化物分布を均一にする工夫が行われてきた。
しかし、このような方法は、恒温または除冷処理を必要
とするため、いわゆる耐サワー油井管のような単重の小
さな鋼材を工業的に生産する場合には、生産性の低い方
法であると言わざるを得ない。
とするため、いわゆる耐サワー油井管のような単重の小
さな鋼材を工業的に生産する場合には、生産性の低い方
法であると言わざるを得ない。
本発明は上記従来技術の欠点を有利に解消するもので、
連続冷却によりベイナイト変態を生ぜしめ、しかも耐硫
化物応力腐食割れ性を高めるために、冷却速度を成分と
オーステナイト化条件により規定される範囲内に制御す
るというものである。
連続冷却によりベイナイト変態を生ぜしめ、しかも耐硫
化物応力腐食割れ性を高めるために、冷却速度を成分と
オーステナイト化条件により規定される範囲内に制御す
るというものである。
すなわち、本発明は、重量%で、C:O,t〜0.4%
、S i : 0.1〜1.0%、Mn : 0.3〜
3.0%、AIt: 0.005〜0.10%、Nb:
0.01〜0.10%を含み、残部鉄及び不可避的不純
物より成る鋼、または上記5成分に加え、さらに、Cr
: 0.10〜3.00%、Mo:0.10〜1.0
0%、N i : 0.10〜3.5%、Cu:0.1
0〜1.5%、Ti:0.01〜0.10%、V:0.
01〜0.10%、B : 0.0002〜0.002
%、Ca:0.005〜0.010%、REM : 0
.001〜0.020%の1種または2種以上を含み、
残部鉄及び不可避的不純物より成る鋼を、Acs点以上
のオーステナイト温度域に加熱後、冷却に際して、80
0℃〜500℃の温度範囲を次式 %式% ここで、■:冷却速度 ℃/S C、、M n s N i SCr SM oはWt%
で表した組成Pはオーステナイト化温度’C21h。
、S i : 0.1〜1.0%、Mn : 0.3〜
3.0%、AIt: 0.005〜0.10%、Nb:
0.01〜0.10%を含み、残部鉄及び不可避的不純
物より成る鋼、または上記5成分に加え、さらに、Cr
: 0.10〜3.00%、Mo:0.10〜1.0
0%、N i : 0.10〜3.5%、Cu:0.1
0〜1.5%、Ti:0.01〜0.10%、V:0.
01〜0.10%、B : 0.0002〜0.002
%、Ca:0.005〜0.010%、REM : 0
.001〜0.020%の1種または2種以上を含み、
残部鉄及び不可避的不純物より成る鋼を、Acs点以上
のオーステナイト温度域に加熱後、冷却に際して、80
0℃〜500℃の温度範囲を次式 %式% ここで、■:冷却速度 ℃/S C、、M n s N i SCr SM oはWt%
で表した組成Pはオーステナイト化温度’C21h。
α:B添加で1、B無添加で0、
で表されるV℃/S以上かつ■+15℃/S以下の冷却
速度で、室温〜200℃まで連続的に冷却し、ベイナイ
ト組織を生ぜしめ、400〜Ac。
速度で、室温〜200℃まで連続的に冷却し、ベイナイ
ト組織を生ぜしめ、400〜Ac。
の温度にて焼もどしを行うことを特徴とする耐硫化物応
力腐食割れ性の優れた鋼材の製造方法である。
力腐食割れ性の優れた鋼材の製造方法である。
(作用〕
高強度でかつ耐硫化物応力腐食割れ性を得るには組織を
ベイナイトとし、しかも、焼もどし後の炭化物を均一微
細に分布させることが有効である。
ベイナイトとし、しかも、焼もどし後の炭化物を均一微
細に分布させることが有効である。
本発明者らは、種々の成分、加熱条件、冷却条件を組合
せ、耐硫化物応力腐食割れ性に優れた組織の研究を行っ
た結果、CCT図においてフェライトノーズを通過する
冷却速度(本発明では■と表記)〜(V+ 15)℃/
Sの間の冷却速度で冷却することにより生じたベイナイ
ト組織が、従来のマルテンサイト組織や(V+15)℃
/Sより大きな冷却速度で冷却したベイナイト組織より
も、均一微細な炭化物分布を、焼もどし後に示し、耐硫
化物応力腐食割れ性に優れることを見出した。
せ、耐硫化物応力腐食割れ性に優れた組織の研究を行っ
た結果、CCT図においてフェライトノーズを通過する
冷却速度(本発明では■と表記)〜(V+ 15)℃/
Sの間の冷却速度で冷却することにより生じたベイナイ
ト組織が、従来のマルテンサイト組織や(V+15)℃
/Sより大きな冷却速度で冷却したベイナイト組織より
も、均一微細な炭化物分布を、焼もどし後に示し、耐硫
化物応力腐食割れ性に優れることを見出した。
すなわち、本発明は、耐硫化物応力腐食割れ性に有効な
均一微細炭化物分布を有するベイナイト組織を得るに必
要な合金元素と、オーステナイト化後の冷却条件を組み
合せたことを骨子とする高強度耐応力腐食割れ鋼の製造
方法である。
均一微細炭化物分布を有するベイナイト組織を得るに必
要な合金元素と、オーステナイト化後の冷却条件を組み
合せたことを骨子とする高強度耐応力腐食割れ鋼の製造
方法である。
次に本発明における成分の限定理由について述べる。
Cは、0.4%以上では、マルテンサイトおよび炭化物
量が増し、耐硫化物応力腐食割れ性が劣化する。0.1
0%以下では、フェライトが出現しやすくなり、均一ペ
イナイトとなり難い。
量が増し、耐硫化物応力腐食割れ性が劣化する。0.1
0%以下では、フェライトが出現しやすくなり、均一ペ
イナイトとなり難い。
Siは脱酸あるいは強度調整用として添加する。
0.1%以下では脱酸が不足し、1%以上では脆化現象
が生じる。
が生じる。
Mnは、焼入性を増し、ベイナイト組織を得るために0
.3%以上必要である。また3、0%以上では、マルテ
ンサイト組織となる。
.3%以上必要である。また3、0%以上では、マルテ
ンサイト組織となる。
AEは脱酸のための必要10.005〜0.10%を添
加する。Nbは細粒化およびベイナイト組織となすため
0.01〜0.10%添加する。
加する。Nbは細粒化およびベイナイト組織となすため
0.01〜0.10%添加する。
Cr 、 M o、N i % Cu s Bはベイナ
イト生成作用に有効な範囲で添加し、またTi、■は、
細粒化に有効な範囲で添加するもので、さらにCa、R
EVは、硫化物の形態制御に有効な範囲で添加するもの
であり、それぞれ Cr : 0.10〜3.00% Mo:0.10〜1.00% Ni:0.10〜3.5% Cu : 0.10〜1.5% B :0.0002〜0.002% ”l’i:0.01〜0.10% V :0.01〜0.10% Ca : 0.005〜0.010% REM : 0.001〜0.020%の1種または2
種以上を添加する。
イト生成作用に有効な範囲で添加し、またTi、■は、
細粒化に有効な範囲で添加するもので、さらにCa、R
EVは、硫化物の形態制御に有効な範囲で添加するもの
であり、それぞれ Cr : 0.10〜3.00% Mo:0.10〜1.00% Ni:0.10〜3.5% Cu : 0.10〜1.5% B :0.0002〜0.002% ”l’i:0.01〜0.10% V :0.01〜0.10% Ca : 0.005〜0.010% REM : 0.001〜0.020%の1種または2
種以上を添加する。
次に本発明におけるオーステナイト化後の冷却条件につ
いて述べる。
いて述べる。
所望の強度である60〜85にg/w”の降伏応力を得
るためには、組織をベイナイト組織とする必嬰がある。
るためには、組織をベイナイト組織とする必嬰がある。
一方耐硫化物応力腐食割れ抵抗を高めるためには、ベイ
ナイト均一&1lvaが望ましい、■は、ベイナイト均
一組織を得るための尺度で、CCT図上でフェライトノ
ーズを通過する臨界の冷却速度であり、成分と、オース
テナイト化条件により次式%式% ここで、■:冷却速度 ℃/SC s M n % N i s Cr s M oはWt
%で表したた組成Pはオーステナイト化温度℃、lh、
α:B添加で1、B無添加で0、 従ってv℃/S以上の冷却速度で冷却することにより、
高強度均一ペイナイト&!I織が得られる。
ナイト均一&1lvaが望ましい、■は、ベイナイト均
一組織を得るための尺度で、CCT図上でフェライトノ
ーズを通過する臨界の冷却速度であり、成分と、オース
テナイト化条件により次式%式% ここで、■:冷却速度 ℃/SC s M n % N i s Cr s M oはWt
%で表したた組成Pはオーステナイト化温度℃、lh、
α:B添加で1、B無添加で0、 従ってv℃/S以上の冷却速度で冷却することにより、
高強度均一ペイナイト&!I織が得られる。
また冷却速度を(v+ 15) ℃/S以内に制御する
理由は以下によるものである。
理由は以下によるものである。
従来技術に関する説明の部分でも触れたが、冷却速度を
(v+ 15)”c/S以上として、ベイナイト均一織
あるいはマルテンサイト組織を得た場合には、所望の強
度以上の過度の強度が得られ、適正な強度まで焼もどし
を行う過程において、炭化物の析出、粗大化が起こり、
耐硫化物応力腐食割れ性にとって不利な組織となる。
(v+ 15)”c/S以上として、ベイナイト均一織
あるいはマルテンサイト組織を得た場合には、所望の強
度以上の過度の強度が得られ、適正な強度まで焼もどし
を行う過程において、炭化物の析出、粗大化が起こり、
耐硫化物応力腐食割れ性にとって不利な組織となる。
しかし、(V+ 15)”C/S以下の冷却速度で冷却
した場合には、冷却過程における過程の歪導入を最低限
に抑えることができ、焼きもどしにおいて、緩和すべき
歪量が低減されるため、焼もどし後も、冷却直後の微細
な炭化物分布を維持することが可能となる。
した場合には、冷却過程における過程の歪導入を最低限
に抑えることができ、焼きもどしにおいて、緩和すべき
歪量が低減されるため、焼もどし後も、冷却直後の微細
な炭化物分布を維持することが可能となる。
焼もどし温度の限定理由は次の通りである。焼もどしは
、耐硫化物応力腐食割れ性に有害な内部応力除去のため
必須であり、その存効焼もどし範囲として400℃〜A
c+までとする。
、耐硫化物応力腐食割れ性に有害な内部応力除去のため
必須であり、その存効焼もどし範囲として400℃〜A
c+までとする。
第1表に本発明鋼の化学成分と、ベイナイト生成臨界冷
却速度■を示す、第2表に、第1表で示した鋼に本発明
の冷却を適用した3条件(■〜■)と、比較例2条件(
■〜■)を合せて示す。
却速度■を示す、第2表に、第1表で示した鋼に本発明
の冷却を適用した3条件(■〜■)と、比較例2条件(
■〜■)を合せて示す。
第1図に■〜■の冷却ままおよび、図中()内で示した
各温度に、それぞれ30分間加熱、空冷後の降伏応力を
示す、いま、焼もどし後の旧り降伏応力を77にg7m
”とすると、冷却速度がV以下の■では、冷却ままでも
目標降伏応力を達成できず、高強度化すら難しい。
各温度に、それぞれ30分間加熱、空冷後の降伏応力を
示す、いま、焼もどし後の旧り降伏応力を77にg7m
”とすると、冷却速度がV以下の■では、冷却ままでも
目標降伏応力を達成できず、高強度化すら難しい。
そこで■を除いた■、■、■、■について、それぞれ焼
もどし温度を変化させ、降伏応力を77Kg/m@”に
そろえて、定荷重式、SSC試験を行い、耐硫化物応力
腐食割れ性の評価を行った。
もどし温度を変化させ、降伏応力を77Kg/m@”に
そろえて、定荷重式、SSC試験を行い、耐硫化物応力
腐食割れ性の評価を行った。
試験条件は、
負荷応カニ0.80X(降伏応力)
腐食液 :0.5%CH3CO0H+5%NaCIHz
S飽和、25℃ 比e量: 30a+f /cd ここで、破断寿命500時間以上のものを耐硫化物応力
腐食割れ性に優れると見なす。
S飽和、25℃ 比e量: 30a+f /cd ここで、破断寿命500時間以上のものを耐硫化物応力
腐食割れ性に優れると見なす。
第2図に、破断寿命と冷却速度の関係を示す。
本発明条件では、いずれも破断寿命が500時間以上で
あるのに対して、本発明条件を逸脱した場合には、破断
寿命が急激に低下する。
あるのに対して、本発明条件を逸脱した場合には、破断
寿命が急激に低下する。
第1表
第2表
〔発明の効果〕
本発明により、高強度でかつ耐応力腐食割れ性に優れた
鋼材を製造することができるので工業的効果は甚大であ
る。
鋼材を製造することができるので工業的効果は甚大であ
る。
第1図は、オーステナイト化後の冷却過程における冷却
速度により、冷却ままの降伏応力が変化し、各焼もどじ
により、それぞれ降伏応力を約77Kg/m”に調整で
きることを示す図表、第2図は、第1図で焼もどし行っ
た場合について、定荷重式SSC試験において、破断寿
命が冷却速度により変化することを示す図表である。 代理人 弁理士 茶 野 木 立 夫 第1図 沖云口達度0C/s 第2図 沖n達濱 ℃心 手続補正書(自発) 昭和61年11月10日 1
速度により、冷却ままの降伏応力が変化し、各焼もどじ
により、それぞれ降伏応力を約77Kg/m”に調整で
きることを示す図表、第2図は、第1図で焼もどし行っ
た場合について、定荷重式SSC試験において、破断寿
命が冷却速度により変化することを示す図表である。 代理人 弁理士 茶 野 木 立 夫 第1図 沖云口達度0C/s 第2図 沖n達濱 ℃心 手続補正書(自発) 昭和61年11月10日 1
Claims (2)
- (1)重量%で、 C :0.1〜0.4% Si:0.1〜1.0% Mn:0.3〜3.0% Al:0.005〜0.10% Nb:0.01〜0.10% を含み、残部鉄及び不可避的不純物より成る、鋼を、A
c_3点以上のオーステナイト温度域に加熱後、冷却に
際して、800〜500℃の温度範囲を次式で表される
V℃/S以上かつV+15℃/S以下の冷却速度で、室
温〜200℃まで連続的に冷却し、ベイナイト組織を生
ぜしめ、400〜Ac_1の温度にて焼もどしを行うこ
とを特徴とする耐硫化物応力腐食割れ性の優れた鋼材の
製造方法。 logV=6.61−(3.80C+1.07Mn+0
.70Ni+0.57Cr+1.58Mo+0.003
2P+1.07α) ここで、V:冷却速度℃/S C、Mn、Ni、Cr、MoはWt%で表した組成Pは
オーステナイト化温度℃、1h、 α:B添加で1、B無添加で0、 - (2)重量%で、 C :0.1〜0.4% Si:0.1〜1.0% Mn:0.3〜3.0% Al:0.005〜0.10% Nb:0.01〜0.10% を含み、さらに、 Cr:0.10〜3.00% Mo:0.10〜1.00% Ni:0.10〜3.5% Cu:0.10〜1.5% Ti:0.01〜0.10% V :0.01〜0.10% B :0.0002〜0.002% Ca:0.005〜0.010% REM:0.001〜0.020% の1種または2種以上を含み、残部鉄及び不可避的不純
物より成る鋼を、Ac_3点以上のオーステナイト温度
域に加熱後、冷却に際して、800℃〜500℃の温度
範囲を次式、で表されるV℃/S以上かつV+15℃/
S以下の冷却速度で、室温〜200℃まで連続的に冷却
し、ベイナイト組織を生ぜしめ、400〜Ac_1の温
度にて焼もどしを行うことを特徴とする耐硫化物応力腐
食割れ性の優れた鋼材の製造方法。 logV=6.61−(3.80C+1.07Mn+0
.70Ni+0.57Cr+1.58Mo+0.003
2P+1.07α) ここで、V:冷却速度℃/S C、Mn、Ni、Cr、MoはWt%で表したた組織P
はオーステナイト化温度℃、1h、 α:B添加で1、B無添加で0、
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH02153018A (ja) * | 1988-12-03 | 1990-06-12 | Mazda Motor Corp | 鋼部材の製造方法 |
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WO2015012357A1 (ja) | 2013-07-26 | 2015-01-29 | 新日鐵住金株式会社 | 高強度油井用鋼材および油井管 |
US10513761B2 (en) | 2014-10-01 | 2019-12-24 | Nippon Steel Corporation | High-strength steel material for oil well and oil country tubular goods |
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1986
- 1986-10-08 JP JP61237988A patent/JP2554636B2/ja not_active Expired - Lifetime
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