図面 (/)

技術 マルテンサイト系ステンレス鋼帯の製造方法

出願人 JFEスチール株式会社
発明者 仲道治郎佐藤馨福井俊彦
出願日 2002年3月13日 (18年3ヶ月経過) 出願番号 2002-068375
公開日 2003年9月25日 (16年9ヶ月経過) 公開番号 2003-268449
状態 特許登録済
技術分野 鋼の加工熱処理 薄鋼板の熱処理
主要キーワード コイル軸心 Mf点 湿潤炭酸ガス 回熱処理 焼戻し効果 リコイル 調質処理 オーステナイト状態
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2003年9月25日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (2)

課題

本発明は熱間圧延後、コイル状とした鋼帯熱処理し、その後リコイルした際に鋼帯各位置での特性変化が少ないものの製造方法に関する。

解決手段

イ.マルテンサイト系ステンレス鋼(好ましくは質量%で、C:0.006〜0.03%、Cr:11〜15%、Ni:1〜7%、N:0.006〜0.03%、Al:0.06%以下、Cu,Mo,Ca,Tiの一種または二種以上を含有する)を溶製し、熱間加工後Mf点以下まで冷却する工程、ロ.(Ac1Ac3)/2〜Ac3−10℃の二相域加熱後、Mf点以下まで冷却する工程(T1工程)、ハ.Ac1−70〜Ac1+70℃に焼戻し後、室温まで冷却する工程(T2工程)を備え,T2工程後、所望の機械的性質が得られるよう、T1工程において鋼中freeN量を調整する。

概要

背景

近年、湿潤炭酸ガスを含む環境に用いられる石油天然ガス輸送用ラインパイプが増加し、優れた耐食性現地溶接性を備えた鋼材として低C−13Cr系マルテンサイト系ステンレス鋼の使用が増加している。

マルテンサイト系ステンレス鋼は焼入れ性が高く、オーステナイト状態熱間圧延空冷した場合でもマルテンサイト組織となり、そのままでは強度が著しく高く塑性加工が困難なため、熱間圧延後焼戻し処理されるが、更に強度、靭性バランスを向上させるため、種々の熱処理が提案されている。

ラインパイプでは、降伏応力を超えた応力が付加された個所において変形が集中し局部的な変形による破壊が生じないよう降伏比が規定され、且つ安定してその特性が得られることが必要とされている。

特開平5−112818号公報は靭性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼の調質処理方法に関し、焼戻しの前に、Ac1+20℃〜Ac1+100℃の二相域に加熱し、低強度で且つ高靭性とするもので、マルテンサイト組織を二相域に加熱することにより粒界析出したオーステナイトにCをミクロ偏析させ、その後の焼戻しによりC濃度の高い結晶粒において炭化物を粗大化させることにより2次硬化を抑制し、マクロ的強度を低化させる方法が開示されている。

概要

本発明は熱間圧延後、コイル状とした鋼帯に熱処理し、その後リコイルした際に鋼帯各位置での特性変化が少ないものの製造方法に関する。

イ.マルテンサイト系ステンレス鋼(好ましくは質量%で、C:0.006〜0.03%、Cr:11〜15%、Ni:1〜7%、N:0.006〜0.03%、Al:0.06%以下、Cu,Mo,Ca,Tiの一種または二種以上を含有する)を溶製し、熱間加工後Mf点以下まで冷却する工程、ロ.(Ac1+Ac3)/2〜Ac3−10℃の二相域加熱後、Mf点以下まで冷却する工程(T1工程)、ハ.Ac1−70〜Ac1+70℃に焼戻し後、室温まで冷却する工程(T2工程)を備え,T2工程後、所望の機械的性質が得られるよう、T1工程において鋼中freeN量を調整する。

目的

そこで、本発明では、コイル状とした後に熱処理を行なった場合においても、コイル各部における特性の変動が少ない製造安定性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼の製造方法を提供する。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

下記の工程を備えたマルテンサイト系ステンレス鋼帯の製造方法であって、T2工程後、所望の機械的性質が得られるよう、T1工程において鋼中freeN量を調整することを特徴とするマルテンサイト系ステンレス鋼帯の製造方法。1.マルテンサイト系ステンレス鋼を溶製し、熱間加工後コイル状としMf点以下まで冷却する工程2.二相域加熱後、Mf点以下まで冷却する工程(T1工程)3.焼戻し後、室温まで冷却する工程(T2工程)

請求項2

下記の工程を備えたことを特徴とするマルテンサイト系ステンレス鋼帯の製造方法。1.質量%で、C:0.006〜0.03%、Cr:11〜15%、Ni:1〜7%、N:0.006〜0.03%、Al:0.06%以下を含有するマルテンサイト系ステンレス鋼を溶製後、熱間加工後、コイル状としMf点以下まで冷却する工程。2.(Ac1Ac3)/2〜Ac3−10℃に加熱後、Mf点以下まで冷却し、鋼中freeN量を50ppm以上とする工程(T1工程)3.Ac1−70〜Ac1+70℃で焼戻し後、室温まで冷却する工程(T2工程)

請求項3

マルテンサイト系ステンレス鋼の成分組成として更にCu:0.1〜3%、Mo:0.3〜3%の一種または二種を含有する請求項2に記載のマルテンサイト系ステンレス鋼帯の製造方法。

請求項4

マルテンサイト系ステンレス鋼の成分組成として更にCa:0.0005〜0.005%、Ti:0.003〜0.02%の一種または二種を含有する請求項2または3のマルテンサイト系ステンレス鋼帯の製造方法。

請求項5

更に下記の工程を備えたことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかひとつに記載のマルテンサイト系ステンレス鋼帯の製造方法。1.熱間加工し、コイル状とした後、T1工程の前に、Ac3以上に加熱後、Mf点以下まで冷却する工程。

技術分野

0001

本発明はマルテンサイト系ステンレス鋼帯の製造方法に関し、特に熱間圧延し、コイル状に巻取った後、靭性を向上させるため2回熱処理を行った場合でもコイル各部での特性の変動が少ない製造安定性に優れる鋼帯の製造方法に関する。本発明において鋼帯は熱間圧延後、コイル状としたものを指す。

背景技術

0002

近年、湿潤炭酸ガスを含む環境に用いられる石油天然ガス輸送用ラインパイプが増加し、優れた耐食性現地溶接性を備えた鋼材として低C−13Cr系マルテンサイト系ステンレス鋼の使用が増加している。

0003

マルテンサイト系ステンレス鋼は焼入れ性が高く、オーステナイト状態で熱間圧延後空冷した場合でもマルテンサイト組織となり、そのままでは強度が著しく高く塑性加工が困難なため、熱間圧延後焼戻し処理されるが、更に強度、靭性バランスを向上させるため、種々の熱処理が提案されている。

0004

ラインパイプでは、降伏応力を超えた応力が付加された個所において変形が集中し局部的な変形による破壊が生じないよう降伏比が規定され、且つ安定してその特性が得られることが必要とされている。

0005

特開平5−112818号公報は靭性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼の調質処理方法に関し、焼戻しの前に、Ac1+20℃〜Ac1+100℃の二相域に加熱し、低強度で且つ高靭性とするもので、マルテンサイト組織を二相域に加熱することにより粒界析出したオーステナイトにCをミクロ偏析させ、その後の焼戻しによりC濃度の高い結晶粒において炭化物を粗大化させることにより2次硬化を抑制し、マクロ的強度を低化させる方法が開示されている。

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、特開平5−112818号公報記載の技術を熱間圧延後、コイル状とし熱処理を行うラインパイプ用鋼に適用した場合、コイル各部において強度などが安定せず、製造安定性の観点からは問題のあることが判明した。

0007

そこで、本発明では、コイル状とした後に熱処理を行なった場合においても、コイル各部における特性の変動が少ない製造安定性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼の製造方法を提供する。

課題を解決するための手段

0008

本発明者らは、コイル各部での特性変動に及ぼす鋼材成分組成熱処理条件の影響について鋭意検討を行い、二相域加熱後Mf点以下まで冷却(T1熱処理)し、更に焼戻し(T2熱処理)を行う2回熱処理において、T1熱処理後の鋼中freeN量(totalN−[N as Nitride])を適切に制御した場合、特に好ましくは50ppm以上に制御した場合、材料強度の変動が少ないことを見出した。

0009

本発明は得られた知見を基に更に検討を加えてなされたものであり、すなわち本発明は、
1. 下記の工程を備えたマルテンサイト系ステンレス鋼帯の製造方法であって、T2工程後、所望の機械的性質が得られるよう、T1工程において鋼中freeN量を調整することを特徴とするマルテンサイト系ステンレス鋼帯の製造方法。
イ.マルテンサイト系ステンレス鋼を溶製し、熱間加工後、Mf点以下まで冷却する工程
ロ.二相域加熱後、Mf点以下まで冷却する工程(T1工程)
ハ.焼戻し後、室温まで冷却する工程(T2工程)
2. 下記の工程を備えたことを特徴とするマルテンサイト系ステンレス鋼帯の製造方法。
イ.質量%で、C:0.006〜0.03%、Cr:11〜15%、Ni:1〜7%、N:0.006〜0.03%、Al:0.06%以下を含有するマルテンサイト系ステンレス鋼を溶製後、熱間加工後、Mf点以下まで冷却する工程
ロ.(Ac1+Ac3)/2〜Ac3−10℃に加熱後、Mf点以下まで冷却し、鋼中freeN量を50ppm以上とする工程(T1工程)
ハ.Ac1−70〜Ac1+70℃で焼戻し後、室温まで冷却する工程(T2工程)
3.マルテンサイト系ステンレス鋼の成分組成として更にCu:0.1〜3%、Mo:0.3〜3%の一種または二種を含有する2に記載のマルテンサイト系ステンレス鋼帯の製造方法。

0010

4.マルテンサイト系ステンレス鋼の成分組成として更にCa:0.0005〜0.005%、Ti:0.003〜0.02%の一種または二種を含有する2または3のマルテンサイト系ステンレス鋼帯の製造方法。

0011

5.更に下記の工程を備えたことを特徴とする1ないし4のいずれかひとつに記載のマルテンサイト系ステンレス鋼帯の製造方法。
イ.熱間加工し、コイル状とした後、T1工程の前に、Ac3以上に加熱後、Mf点以下まで冷却する工程

発明を実施するための最良の形態

0012

本発明では、熱間圧延後、コイル状としたものに、靭性を向上させるための2回熱処理(二相域温度に加熱しMf点以下に冷却(T1工程)後、焼戻し(T2工程)する)を行う場合において、焼戻し温度を調整した際に、コイル軸心、外周部などの位置によらず安定して均一な強度、靭性を得るため、二相域温度に加熱冷却(T1工程)後の鋼中freeN量を適切に制御することを特徴とする。

0013

二相域加熱は熱間圧延後のマルテンサイト組織においてそのラス間、旧オーステナイト粒界にオーステナイトを析出させ、フェライト結晶粒径微細化し、靭性を向上させるとともに焼戻し効果により強度を調節するために行い、(Ac1+Ac3)/2〜Ac3−10℃が好ましい。(Ac1+Ac3)/2℃未満の温度では、析出オーステナイト量が少なく十分微細組織とできず、一方、Ac3−10℃を超えると析出オーステナイトからなる組織となりやはり微細組織とすることができない。 二相域加熱後は、マルテンサイト組織とするためMf点以下まで冷却する。

0014

焼戻し温度は、所望の強度、靭性が得られるように調整することが可能であるが、降伏比が高くなり加工が困難とならないようにAc1−70〜Ac1+70℃とすることが好ましい。

0015

Ac1−70℃未満では、焼戻しによる転位回復不足し、一方、Ac1+70℃を超えると析出オーステナイト量が多量となりいずれも強度調整が十分行えない。

0016

鋼中freeN量はtotalN−[NasNitride]で定義され、二相域加熱温度昇温速度、保持時間またはこれらの組み合わせにより焼戻し後の強度のバラツキが少なくなるように調整する。

0017

尚、本発明では、その効果を更に安定にするためT1熱処理前の組織を完全マルテンサイト組織とするため、オーステナイト領域に加熱後冷却することができる。

0018

本発明は、上述した製造条件とすることによりマルテンサイト系ステンレス鋼なら、その成分組成によらず十分その効果が得られるが、特に以下の成分組成とすることが好ましく、この場合上述した鋼中freeN量は50ppm以上とする。

0019


Cは、焼入れ性向上によりマルテンサイト組織とするため添加し、その作用効果が得られるように0.006%以上とする。一方、0.03%を超えると溶接熱影響部が硬化し靭性が低下するため0.006〜0.03%(0.006%以上、0.03%以下)とする。

0020

Cr
Crは、耐食性を向上させるため11%以上添加する。一方、15%を超えるとマルテンサイト組織が得られないため、11〜15%とする。

0021

Ni
Niはオーステナイト相を形成しマルテンサイト組織とするため1%以上添加する。一方、7%を超えるとその効果が飽和し、製品コストが上昇するため1〜7%とする。

0022

Al
Alは脱酸および組織微細化のため添加するが、0.06%を超えるとアルミナ系介在物や窒化物により強度特性が不安定となるため、0.06%以下とする。

0023


Nは、マルテンサイト組織とし、強度を向上させるため0.006%以上とする。一方、0.03%を超えると溶接熱影響部が硬化し、靭性が低下し、強度が不安定となるため、0.006〜0.03%とする。

0024

更に、特性を向上させるため、Cu,Ni,Mo,Ca,Tiの一種または二種以上を添加することができ、その場合の限定理由について説明する。

0025

Cu
Cuは、オーステナイト相を安定化し、靭性向上させる。0.1%未満ではその効果が得られず、一方、3%を超えると靭性が低下するため0.1〜3%とする。

0026

Mo
Moは、耐食性を向上させる。0.3%未満ではその効果が少なく、一方、3%を超えて添加してもその効果が飽和し、強度向上により冷間加工性劣化するため0.3〜3%とする。

0027

Ca
Caは、Sを固定し熱間割れを防止し、介在物形態制御により鋼中窒化物の形成を制御する。0.0005%未満ではその効果が得られず、0.005%を超えると介在物が粗大化し靭性が低下するため0.0005〜0.005%とする。

0028

Ti
Tiは、TiNを形成し、オーステナイト粒粗大化を抑制し溶接熱影響部の靭性を向上させる。0.003%未満ではその効果が得られず、0.02%を超えると、粗大なTiN形成により靭性が低下するため0.003〜0.02%とする。

0029

[実施例1]表1に示す成分組成の供試鋼を熱間圧延により板厚6mmの熱延鋼板とし、二相域熱処理条件(T1工程)の制御により、鋼中freeN量を種々変化させた。焼戻し(T2工程)後の強度(引張強度降伏強度)を引張試験試験法:JISZ2241準拠試験片本数5本、試験片形状JISZ2201準拠 )により求めた。表2にT1工程、T2工程における熱処理条件の一覧を、表3に鋼中freeN量と引張試験結果を示す。鋼中freeN量が50ppm量以上と多い場合、どの焼戻し温度においても強度特性の変化(YSの最大値最小値の差)が少なく製造安定性に優れていた。

0030

図1に焼戻し後の強度(TS:引張強度、YS:降伏強度)に及ぼす二相域加熱冷却後の鋼中freeN量の影響を示す。

0031

図より、いずれの焼戻し温度の場合でも鋼中N量を、50ppm以上と制御した場合において強度変動が少なく且つ高強度となっている。50ppm以上の場合、窒化物、固溶Nの強度に及ぼす影響が飽和するためと考えられるが詳細は不明である。

0032

0033

0034

0035

[実施例2]種々の成分組成の鋼について、二相域加熱条件:750℃×15時間保持、昇温速度50℃/hrとした場合の鋼中freeN量を求め、上述の引張試験法により、強度特性を調査した。

0036

表4に供試鋼の成分組成、表5に鋼中freeN量と強度特性を示す。請求項2記載の本発明例では強度特性の変動が少ないのに対し、比較例では強度特性の変動が大きい。

0037

0038

発明の効果

0039

本発明によれば、熱間圧延後のコイル各部における強度のバラツキが少ないマルテンサイト系ステンレス鋼の製造方法が得られ、産業上、極めて有用である。

図面の簡単な説明

0040

図1二相域再加熱し、Mf点以下まで冷却後の鋼中N量と焼戻し処理後の引張強度、降伏強度の関係を示す図。

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

該当するデータがありません

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 日本製鉄株式会社の「 ラインパイプ用電縫鋼管、及び、ラインパイプ用熱延鋼板」が 公開されました。( 2020/04/30)

    【課題】優れた低温靭性及び耐HIC性を有するラインパイプ用電縫鋼管を提供する。【解決手段】上記電縫鋼管は、質量%で、C:0.010〜0.060%、Si:0.05〜0.30%、Mn:0.50〜2.00%... 詳細

  • 日本製鉄株式会社の「 ラインパイプ用鋼材」が 公開されました。( 2020/04/30)

    【課題】優れた低温靭性を備えるラインパイプ用鋼材を提供する。【解決手段】ラインパイプ用鋼材は、質量%で、C:0.010〜0.060%、Si:0.05〜0.30%、Mn:0.50〜2.00%、P:0〜0... 詳細

  • 日本製鉄株式会社の「 ラインパイプ用鋼材」が 公開されました。( 2020/04/30)

    【課題】優れた低温靭性を備えるラインパイプ用鋼材を提供する。【解決手段】本実施形態によるラインパイプ用鋼材は、質量%でC:0.060超〜0.120%、Si:0.05〜0.30%、Mn:0.50〜2.0... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

該当するデータがありません

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ