JP2019173160A - Low alloy steel excellent in hydrogen embrittlement resistance - Google Patents
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Abstract
【課題】耐水素脆化特性に優れた低合金鋼を提供する。【解決手段】 質量%で、C:0.010%以下、Si:0.05〜1.00%およびAl:0.005〜0.100%の両方またはいずれか一方、B:0.010〜1.000%、P:0.010〜1.000%、S:0.0100%以下、O:0.005%以下、N:0.010%以下、必要に応じて、所定量のMn等の元素を含み、残部がFeおよび不純物であり、P、Ge、As、Se、SbおよびTeの合計含有量が0.050〜1.000%であり、前記低合金鋼中に固溶状態で存在するP、Ge、As、Se、SbおよびTeの合計含有量が、質量%で、0.050〜1.000であり、かつ、前記低合金鋼の粒界に偏析したP、Ge、As、Se、SbおよびTeの合計量が、原子%で、2.0%以下である、耐水素脆化特性に優れる低合金鋼。【選択図】 なしA low alloy steel excellent in hydrogen embrittlement resistance is provided. SOLUTION: In mass%, C: 0.010% or less, Si: 0.05 to 1.00% and / or Al: 0.005 to 0.100%, B: 0.010% 1.000%, P: 0.010 to 1.000%, S: 0.0100% or less, O: 0.005% or less, N: 0.010% or less, if necessary, a predetermined amount of Mn, etc. And the balance is Fe and impurities, the total content of P, Ge, As, Se, Sb and Te is 0.050 to 1.000%, and the solid solution in the low alloy steel The total content of P, Ge, As, Se, Sb, and Te present is 0.050 to 1.000 in mass%, and P, Ge, As segregated at the grain boundary of the low alloy steel. Embrittlement resistance in which the total amount of, Se, Sb and Te is 2.0% or less in atomic% Excellent low alloy steel. [Selection diagram] None
Description
本発明は、低合金鋼に関する。 The present invention relates to a low alloy steel.
薄鋼板、厚鋼板、鋼管、棒線などの種々の分野で、高強度化ならびに使用環境の過酷化に伴い、水素脆化が問題となっている。水素脆化が問題となる用途としては、例えば、自動車用の高強度薄鋼板、建材用の厚鋼板、油井管やラインパイプ等の過酷環境で使われる鋼管、高強度の棒線・棒鋼・ボルトなどが挙げられる。 In various fields such as thin steel plates, thick steel plates, steel pipes and rods, hydrogen embrittlement has become a problem as the strength increases and the usage environment becomes severe. Applications in which hydrogen embrittlement is a problem include, for example, high-strength steel sheets for automobiles, thick steel sheets for building materials, steel pipes used in harsh environments such as oil well pipes and line pipes, and high-strength bars, bars and bolts. Etc.
bcc構造を有する炭素鋼や低合金鋼の耐水素脆化特性を改善する組織上の対策としては、例えばマルテンサイト系の材料では、焼戻し温度を高めることによる粒界炭化物の球状化や、水素トラップ効果を有する微細な合金炭化物の活用が知られている(非特許文献1および非特許文献2)。 As structural measures to improve the hydrogen embrittlement resistance of carbon steel and low alloy steel having a bcc structure, for example, in martensitic materials, spheroidization of grain boundary carbides by increasing the tempering temperature, hydrogen trap Utilization of fine alloy carbide having an effect is known (Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2).
上記の対策は、焼戻し時に生じる炭化物の作用に着目し、これを制御するものである。一方、Fe以外の合金元素を添加した場合には、その一部がbcc構造の母相中に固溶し、この固溶元素を活用すれば、熱処理に依存しなくても普遍的な耐水素脆化特性が得られることが期待される。 The above measures pay attention to the action of carbides generated during tempering and control this. On the other hand, when an alloy element other than Fe is added, a part of it is dissolved in the matrix phase of the bcc structure, and if this solid solution element is used, universal hydrogen resistance can be achieved without depending on heat treatment. It is expected that embrittlement characteristics can be obtained.
ただし、Fe以外の固溶合金元素は一般には水素拡散係数を低下させ、使用環境中における吸蔵水素濃度を増加させ、水素脆化に対して悪影響を及ぼすと考えられている(非特許文献3および非特許文献4)。 However, solid solution alloy elements other than Fe are generally considered to have a negative effect on hydrogen embrittlement by lowering the hydrogen diffusion coefficient and increasing the concentration of occluded hydrogen in the use environment (Non-patent Documents 3 and 3). Non-patent document 4).
特許文献1には、固溶窒素量が0.004〜0.03質量%に制限した冷間加工用鋼材に関する発明が開示されている。この冷間加工用鋼材によれば、冷間加工のみで高強度が得られるため、熱処理を省略することができる、としている。 Patent Document 1 discloses an invention related to a steel material for cold working in which the amount of dissolved nitrogen is limited to 0.004 to 0.03% by mass. According to this steel material for cold work, since high strength can be obtained only by cold work, heat treatment can be omitted.
特許文献2には、所定の化学組成を有する鋼スラブを、熱間圧延および冷間圧延をした後に、金属間化合物をインヒビターとして用い、二次再結晶の進行を制御する、仕上焼鈍を行う電磁鋼板の製造方法が開示されている。 Patent Document 2 discloses an electromagnetic field in which a steel slab having a predetermined chemical composition is hot-rolled and cold-rolled, and thereafter an intermetallic compound is used as an inhibitor to control the progress of secondary recrystallization and perform finish annealing. A method for manufacturing a steel sheet is disclosed.
特許文献3には、所定の化学組成を有し、固溶Moを0.40%以上含有し、焼戻りマルテンサイト相を主相とする油井用継目無鋼管に関する発明が開示されている。 Patent Document 3 discloses an invention related to a seamless steel pipe for an oil well having a predetermined chemical composition, containing 0.40% or more of solid solution Mo, and having a tempered martensite phase as a main phase.
本発明者らは、純鉄系の材料を用いて、各種の合金元素を完全に固溶させた合金を用いて鋭意検討を行った結果、主として、P、Ge、As、Se、SbおよびTe(以下、「P等の改善元素」ともいう。)は、固溶状態でも水素拡散係数を低下させず、かつ耐水素脆化特性の改善効果を有することを見出した。上記改善効果の作用機構については、詳細は不明であるが、鉄中にP等の改善元素が固溶している場合、鉄中を拡散して近づいて来た水素原子を反発し、拡散を促進することで水素原子が脆化起点(応力集中部や介在物などの界面)に集積するのを防止し、水素脆化を抑制すると推定される。 As a result of intensive studies using the pure iron-based material and an alloy in which various alloy elements are completely dissolved, the present inventors have mainly studied P, Ge, As, Se, Sb, and Te. (Hereinafter also referred to as “improvement element such as P”) has been found to have an effect of improving hydrogen embrittlement resistance without lowering the hydrogen diffusion coefficient even in a solid solution state. The details of the action mechanism of the above improvement effect are unknown, but when an improvement element such as P is dissolved in iron, it repels the hydrogen atom that has diffused in the iron and approached it. By promoting, it is estimated that hydrogen atoms are prevented from accumulating at the embrittlement starting points (interfaces such as stress concentration portions and inclusions), and hydrogen embrittlement is suppressed.
特許文献1の発明は、固溶状態で存在するP等の改善元素の含有量(以下、「固溶量」ともいう。)を確保することによる耐水素脆化特性について全く考慮されていない。また、調質のための熱処理、いわゆる焼入れ/焼戻し熱処理を省略することを前提としているが、熱処理を省略したこのような非調質鋼の場合、製造工程中の徐冷過程でP等の改善元素が析出するため、この技術では、P等の改善元素の固溶量を確保することはできない。 In the invention of Patent Document 1, no consideration is given to the hydrogen embrittlement resistance by ensuring the content of an improving element such as P (hereinafter also referred to as “solid solution amount”) present in a solid solution state. In addition, it is assumed that heat treatment for tempering, so-called quenching / tempering heat treatment, is omitted, but in the case of such non-tempered steel in which heat treatment is omitted, P and the like are improved in the slow cooling process during the manufacturing process. Since the element is precipitated, this technique cannot secure the solid solution amount of the improving element such as P.
特許文献2の発明は、二次結晶を起こすために800℃以上の温度域で20秒以上保持することとされている。しかし、このような温度域で保持する熱処理を行うと、粒界に偏析するP等の改善元素の含有量(以下、「粒界偏析量」ともいう。)が増えて、耐水素脆化特性を劣化するおそれがある。 The invention of Patent Document 2 is said to hold for 20 seconds or more in a temperature range of 800 ° C. or higher in order to cause secondary crystals. However, when heat treatment is carried out in such a temperature range, the content of an improving element such as P that segregates at grain boundaries (hereinafter also referred to as “grain boundary segregation amount”) increases, resulting in resistance to hydrogen embrittlement. May deteriorate.
特許文献3の発明は、Cを0.15〜0.50%含むため、焼鈍時に未固溶の粗大炭化物(主として鉄炭化物)が残存し、耐水素脆化特性が劣化する。 Since the invention of Patent Document 3 contains 0.15 to 0.50% of C, undissolved coarse carbide (mainly iron carbide) remains during annealing, and the hydrogen embrittlement resistance deteriorates.
本発明は、Cを0.010%以下に制限した鋼において、P等の改善元素を固溶状態で存在させることにより耐水素脆化特性の改善させた低合金鋼を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a low alloy steel having improved hydrogen embrittlement resistance by allowing an improvement element such as P to be present in a solid solution state in a steel in which C is limited to 0.010% or less. To do.
本発明者らは、上記の目的を達成するべく、水素脆化を抑制するのに有効なP等の改善元素の固溶量を増やす方法について鋭意研究を行った結果、下記の知見を得た。 In order to achieve the above-mentioned object, the present inventors conducted intensive research on a method for increasing the solid solution amount of an improving element such as P effective for suppressing hydrogen embrittlement, and as a result, obtained the following knowledge. .
(a)P等の改善元素の固溶量を増やすためには、P等の改善元素の粒界偏析量を減らす必要がある。また、析出物、介在物および金属間化合物(以下、「析出物等」ともいう。)の中に存在するP等の改善元素の含有量(以下、「析出量」ともいう。)が多いと、P等の改善元素の固溶量が低下する。よって、P等の改善元素の固溶量を増やすためには、P等の改善元素の析出量を減らす必要がある。 (A) In order to increase the solid solution amount of an improving element such as P, it is necessary to reduce the amount of grain boundary segregation of the improving element such as P. Further, when the content of the improving element such as P (hereinafter also referred to as “precipitation amount”) present in the precipitate, inclusions and intermetallic compound (hereinafter also referred to as “precipitation”) is large. , The amount of solid solution of the improving element such as P decreases. Therefore, in order to increase the solid solution amount of the improving element such as P, it is necessary to reduce the precipitation amount of the improving element such as P.
(b)鋼に所定量のBを含有させると、BがP等の改善元素より先に粒界に存在し、P等の改善元素の粒界偏析量を減らすことが可能となる。 (B) When a predetermined amount of B is contained in the steel, B is present at the grain boundary before the improving element such as P, and the grain boundary segregation amount of the improving element such as P can be reduced.
(c)熱間鍛造後にソーキングを行うことは、P等の改善元素の粒界偏析量を減らすのに有効であり、しかも、P等の改善元素の析出量を減らすのにも有効である。 (C) Performing soaking after hot forging is effective in reducing the amount of grain boundary segregation of improving elements such as P, and is also effective in reducing the amount of precipitation of improving elements such as P.
(d)最終熱処理温度が高すぎると、P等の改善元素の粒界偏析量が過剰となる。よって、最終熱処理温度は、フェライトの単相組織が得られる温度の範囲内で、極力低減することが重要である。 (D) If the final heat treatment temperature is too high, the grain boundary segregation amount of an improving element such as P becomes excessive. Therefore, it is important to reduce the final heat treatment temperature as much as possible within the temperature range where a single phase structure of ferrite can be obtained.
(e)最終熱処理後の冷却工程は、析出物等の生成を防止し、ひいてはP等の改善元素の析出量を減らすためには、できる限り速い冷却速度で行うことが重要である。 (E) It is important that the cooling process after the final heat treatment is performed at a cooling rate as fast as possible in order to prevent the formation of precipitates and to reduce the amount of improving elements such as P deposited.
本発明者らは、以上により、P等の改善元素の固溶量を増やして、水素脆化を抑制することに成功して、本発明を完成させた。 As described above, the present inventors have succeeded in suppressing hydrogen embrittlement by increasing the solid solution amount of an improving element such as P, thereby completing the present invention.
本発明は、下記の低合金鋼を要旨とする。
〔1〕質量%で、
C:0.010%以下、
Si:0.05〜1.00%およびAl:0.005〜0.100%の両方またはいずれか一方、
B:0.010〜1.000%、
P:0.0510〜1.000%以下、
S:0.0100%以下、
O:0.005%以下、
N:0.010%以下、
Mn:0〜1.00%、
Cr:0〜5.00%、
Mo:0〜5.00%、
V:0〜5.00%、
W:0〜5.00%、
Nb:0〜0.100%、
Ti:0〜0.10%、
Zr:0〜0.20%、
Hf:0〜0.20%、
Ta:0〜0.200%、
Cu:0〜3.00%、
Ni:0〜5.00%、
Co:0〜3.00%、
Ca:0〜0.0100%、
Mg:0〜0.0100%、
REM:0〜0.50%、
Ge:0〜1.000%、
As:0〜1.000%、
Se:0〜0.100%、
Sb:0〜1.000%、
Te:0〜0.100%、
残部:Feおよび不純物であり、
P、Ge、As、Se、SbおよびTeの合計含有量が0.050〜1.000%である化学組成を有し、
前記低合金鋼中に固溶状態で存在するP、Ge、As、Se、SbおよびTeの合計含有量が、質量%で、0.050〜1.000であり、かつ、前記低合金鋼の粒界に偏析したP、Ge、As、Se、SbおよびTeの合計量粒界に偏析したP量が、原子%で、2.0%以下である、
耐水素脆化特性に優れる低合金鋼。
The gist of the present invention is the following low alloy steel.
[1] By mass%
C: 0.010% or less,
Si: 0.05 to 1.00% and Al: 0.005 to 0.100% and / or either
B: 0.010 to 1.000%,
P: 0.0510 to 1.000% or less,
S: 0.0100% or less,
O: 0.005% or less,
N: 0.010% or less,
Mn: 0 to 1.00%,
Cr: 0 to 5.00%,
Mo: 0 to 5.00%,
V: 0 to 5.00%
W: 0 to 5.00%,
Nb: 0 to 0.100%,
Ti: 0 to 0.10%,
Zr: 0 to 0.20%,
Hf: 0 to 0.20%,
Ta: 0 to 0.200%,
Cu: 0 to 3.00%,
Ni: 0 to 5.00%,
Co: 0 to 3.00%
Ca: 0 to 0.0100%,
Mg: 0 to 0.0100%,
REM: 0 to 0.50%,
Ge: 0 to 1.000%,
As: 0 to 1.000%,
Se: 0 to 0.100%,
Sb: 0 to 1.000%,
Te: 0 to 0.100%,
Balance: Fe and impurities,
Having a chemical composition in which the total content of P, Ge, As, Se, Sb and Te is 0.050 to 1.000%;
The total content of P, Ge, As, Se, Sb and Te present in a solid solution state in the low alloy steel is 0.050 to 1.000 in mass%, and the low alloy steel The total amount of P, Ge, As, Se, Sb, and Te segregated at the grain boundary The amount of P segregated at the grain boundary is 2.0% or less in atomic%.
Low alloy steel with excellent hydrogen embrittlement resistance.
〔2〕質量%で、
Mn:0.10〜1.00%、
Cr:0.01〜5.00%、
Mo:0.01〜5.00%、
V:0.01〜5.00%、
W:0.01〜5.00%、
Nb:0.001〜0.100%、
Ti:0.001〜0.10%、
Zr:0.001〜0.20%、
Hf:0.001〜0.20%、
Ta:0.001〜0.200%、
Cu:0.10〜3.00%、
Ni:0.10〜5.00%、
Co:0.10〜3.00%、
Ca:0.0001〜0.0100%、
Mg:0.0001〜0.0100%および
REM:0.0001〜0.50%から選択される一種以上を含有する、
上記〔1〕の低合金鋼。
[2] In mass%,
Mn: 0.10 to 1.00%,
Cr: 0.01 to 5.00%,
Mo: 0.01 to 5.00%,
V: 0.01 to 5.00%
W: 0.01 to 5.00%
Nb: 0.001 to 0.100%,
Ti: 0.001 to 0.10%,
Zr: 0.001 to 0.20%,
Hf: 0.001 to 0.20%,
Ta: 0.001 to 0.200%,
Cu: 0.10 to 3.00%,
Ni: 0.10 to 5.00%,
Co: 0.10 to 3.00%
Ca: 0.0001 to 0.0100%,
Containing one or more selected from Mg: 0.0001 to 0.0100% and REM: 0.0001 to 0.50%,
The low alloy steel of [1] above.
〔3〕析出物、介在物および金属間化合物の合計量が0.500質量%以下である、
上記〔1〕または〔2〕の低合金鋼。
[3] The total amount of precipitates, inclusions and intermetallic compounds is 0.500% by mass or less.
The low alloy steel according to the above [1] or [2].
本発明によれば、耐水素脆化特性に優れた低合金鋼が得られる。 According to the present invention, a low alloy steel excellent in hydrogen embrittlement resistance can be obtained.
1.化学組成
本発明に係る低合金鋼は、下記の化学組成を有する。各元素の含有量の範囲および限定理由を説明する。各元素の含有量の%は、「質量%」を意味する。
1. Chemical Composition The low alloy steel according to the present invention has the following chemical composition. The range of the content of each element and the reason for limitation will be described. % Of the content of each element means “mass%”.
C:0.010%以下
C(炭素)は、固溶強化により鋼の強度を高めるのに有効であるが、0.010%を超えて含有させると、母相のフェライト地に固溶しきれなくなり、焼鈍時に粗大な炭化物を形成し、耐水素脆化特性を低下させる。この観点から、C含有量は0.010%以下とする。C含有量は、低ければ低いほど望ましい。ただし、C含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、C含有量の好ましい下限は0.0003%であり、より好ましくは0.0005%である。
C: 0.010% or less C (carbon) is effective in increasing the strength of the steel by solid solution strengthening, but if it exceeds 0.010%, it is completely dissolved in the ferrite phase of the parent phase. Disappears and forms coarse carbides during annealing, reducing the hydrogen embrittlement resistance. From this viewpoint, the C content is set to 0.010% or less. The lower the C content, the better. However, the extreme reduction of the C content greatly increases the manufacturing cost. Therefore, when industrial production is considered, the minimum with preferable C content is 0.0003%, More preferably, it is 0.0005%.
Si:0.05〜1.00%および
Al:0.005〜0.100%の両方またはいずれか一方
Si(珪素)およびAl(アルミニウム)は、鋼の脱酸に有効な元素であり、両方またはいずれか一方を含有させる。脱酸効果を得るためには、Siは0.05%以上、Alは0.005%以上含有させる。一方、いずれの元素も過剰に含有させてもその効果が飽和するので、Si含有量の上限は1.00%、Al含有量の上限は0.100%とする。上記の効果を得るためには、Si含有量の下限は0.10%とするのが好ましく、Al含有量の下限は0.010%とするのが好ましく、0.015%とするのがより好ましい。
Si: 0.05 to 1.00% and Al: 0.005 to 0.100% or both Si (silicon) and Al (aluminum) are effective elements for deoxidation of steel, both Or any one is contained. In order to obtain a deoxidizing effect, Si is contained in an amount of 0.05% or more and Al is contained in an amount of 0.005% or more. On the other hand, since the effect is saturated even if any element is contained excessively, the upper limit of the Si content is 1.00% and the upper limit of the Al content is 0.100%. In order to obtain the above effect, the lower limit of the Si content is preferably 0.10%, the lower limit of the Al content is preferably 0.010%, more preferably 0.015%. preferable.
B:0.010〜1.000%
B(硼素)は、Cと同様に鋼の強度を高めるのに有効である。更に、P等の改善元素の粒界偏析を抑制し、粒界偏析したP等の改善元素による脆化を抑制する効果がある。これらの効果を得るためには、Bは0.010%以上含有させる。ただし、1.000%を超えて含有させてもこれらの効果は飽和するだけでなく、再結晶温度を高め、高温焼鈍が必要となるため、製造コストの上昇を招き、更には加工性を劣化させる。このため、B含有量の上限を1.000%とする。Bの望ましい上限は0.600%であり、より望ましい上限は0.300%である。
B: 0.010 to 1.000%
B (boron), like C, is effective in increasing the strength of steel. Furthermore, there is an effect of suppressing grain boundary segregation of an improving element such as P and suppressing embrittlement by the improving element such as P segregated at the grain boundary. In order to obtain these effects, B is contained by 0.010% or more. However, even if the content exceeds 1.000%, these effects are not only saturated, but also increase the recrystallization temperature and require high-temperature annealing, leading to an increase in manufacturing cost and further deterioration in workability. Let For this reason, the upper limit of the B content is set to 1.000%. A desirable upper limit of B is 0.600%, and a more desirable upper limit is 0.300%.
P:0.050〜1.000%以下
P(燐)は、通常、鋼中に不純物として存在する元素である。また、Pは、粒界に偏析し、耐水素脆化特性を低下させる元素であるため、P含有量はできるだけ少ない方が望ましいとされているが、本発明においては重要な元素である。Pの粒界偏析量および析出量を低減して、母相のフェライト地に固溶状態で存在するPの含有量を増加させることで、耐水素脆化特性を向上させる。そのためには、P含有量を0.050%以上とする。一方、P含有量が過剰な場合には、粒界脆化を引き起こすため、P含有量を1.000%以下とする。
P: 0.050 to 1.000% or less P (phosphorus) is an element usually present as an impurity in steel. Further, P is an element that segregates at the grain boundary and reduces the resistance to hydrogen embrittlement. Therefore, it is desirable that the P content is as low as possible, but it is an important element in the present invention. The amount of P grain boundary segregation and precipitation is reduced, and the content of P existing in a solid solution state in the matrix phase ferrite is increased, thereby improving the hydrogen embrittlement resistance. For that purpose, the P content is set to 0.050% or more. On the other hand, when the P content is excessive, grain boundary embrittlement is caused, so the P content is made 1.000% or less.
Ge:0〜1.000%
As:0〜1.000%
Se:0〜0.100%
Sb:0〜1.000%
Te:0〜0.100%
Ge、As、Se、SbおよびTeは、Pと同様に、粒界に偏析し、耐水素脆化特性を低下させる元素である。よって、これらの元素の含有量はできるだけ少ない方が望ましいとされている。しかし、これらの元素の粒界偏析量および析出量を低減して、母相のフェライト地に固溶状態で存在するこれらの元素の含有量を増加させることにより、耐水素脆化特性を向上させることが可能となる。よって、これらの元素の一種以上を含有させてもよい。しかし、これらの元素を過剰に含有させると、粒界偏析量を増加させ、粒界脆化を引き起こすおそれがある。よって、これらの元素を含有させる場合、Geは1.000%以下、Asは1.000%以下、Seは0.100%以下、Sbは1.000%以下、Teは0.100%以下とする。上記の効果を得るためには、いずれの元素も、その含有量を0.05%以上とするのが好ましい。なお、P、Ge、As、Se、SbおよびTeから選択される2種以上を含有する場合には、合計含有量を0.050〜1.000%とする。
Ge: 0 to 1.000%
As: 0 to 1.000%
Se: 0 to 0.100%
Sb: 0 to 1.000%
Te: 0 to 0.100%
Like P, Ge, As, Se, Sb, and Te are elements that segregate at grain boundaries and reduce the resistance to hydrogen embrittlement. Therefore, it is desirable that the content of these elements is as low as possible. However, hydrogen embrittlement resistance is improved by reducing the amount of grain boundary segregation and precipitation of these elements and increasing the content of these elements in solid solution in the ferrite phase of the parent phase. It becomes possible. Therefore, you may contain 1 or more types of these elements. However, when these elements are contained excessively, the amount of segregation at the grain boundaries is increased, and there is a risk of causing grain boundary embrittlement. Therefore, when these elements are contained, Ge is 1.000% or less, As is 1.000% or less, Se is 0.100% or less, Sb is 1.000% or less, and Te is 0.100% or less. To do. In order to obtain the above effect, the content of any element is preferably 0.05% or more. In addition, when 2 or more types selected from P, Ge, As, Se, Sb, and Te are contained, the total content is set to 0.050 to 1.000%.
P等の改善元素については、鋼に含有される総量だけではなく、P等の改善元素の固溶量も管理する必要がある。すなわち、P等の改善元素の固溶量が0.050%未満では、耐水素脆化特性が殆ど改善しない。一方、P等の改善元素の固溶量は、多いほど耐水素脆化特性は向上するが、過剰な場合には粒界脆化を引き起こすため、1.000%以下とする。P等の改善元素の固溶量の上限は、0.500%とするのが好ましく、0.200%とするのがより好ましい。 Regarding the improving element such as P, it is necessary to manage not only the total amount contained in the steel but also the solid solution amount of the improving element such as P. That is, when the solid solution amount of an improving element such as P is less than 0.050%, the hydrogen embrittlement resistance is hardly improved. On the other hand, as the solid solution amount of the improving element such as P increases, the hydrogen embrittlement resistance improves, but if it is excessive, it causes grain boundary embrittlement, so it is made 1.000% or less. The upper limit of the solid solution amount of the improving element such as P is preferably 0.500%, and more preferably 0.200%.
P等の改善元素については、P等の改善元素の粒界偏析量が増加すると、相対的にP等の改善元素の固溶量が低減するという問題があるとともに、P等の改善元素の粒界偏析量が過剰な場合には粒界脆化を引き起こすという問題もある。よって、P等の改善元素の粒界偏析量は、原子%で、2.0%以下とする。好ましい上限は、1.0%であり、より好ましい上限は0.5%である。P等の改善元素の粒界偏析量は少なければ少ないほど好ましく、0%であってもよいが、実用上、0.001原子%が実質的な下限である。 As for the improvement element such as P, there is a problem that when the grain boundary segregation amount of the improvement element such as P increases, the solid solution amount of the improvement element such as P is relatively reduced. When the amount of segregation at the boundary is excessive, there is a problem that grain boundary embrittlement is caused. Therefore, the grain boundary segregation amount of the improving element such as P is set to 2.0% or less in atomic%. A preferable upper limit is 1.0%, and a more preferable upper limit is 0.5%. The grain boundary segregation amount of an improving element such as P is preferably as small as possible, and may be 0%, but in practice, 0.001 atomic% is a practical lower limit.
P等の改善元素の粒界偏析量は、3次元アトムプローブ(3DAP)によって測定することができる。3DAPは、電界イオン顕微鏡(FIM)に、位置敏感型の質量分析器を取り付けたものである。このような構成により、原子を同定すると共にその存在位置を特定できる。 The grain boundary segregation amount of an improving element such as P can be measured by a three-dimensional atom probe (3DAP). 3DAP is a field ion microscope (FIM) equipped with a position sensitive mass analyzer. With such a configuration, an atom can be identified and its position can be specified.
3DAPによる測定では、まず、鋼板の粒界を含む部位を試料として採取し、集束イオンビーム法(FIB)によって、針試料(10μm×10μm×100μm)に加工する。3DAPにより、針試料に電圧を印加し、その際に放出されるP等のイオンを座標検出機で分析し、粒界幅1nmとして粒界でのP等の改善元素の濃度(原子%)を算出する。このP等の改善元素の濃度を5つ以上の粒界において算出し、これらの平均値をP等の改善元素の粒界偏析量とする。3DAPによる測定の条件は、電圧をDCのパルス(パルス比20%以上)とし、試料温度を70K以下とする。 In the measurement by 3DAP, first, a portion including a grain boundary of a steel plate is taken as a sample and processed into a needle sample (10 μm × 10 μm × 100 μm) by a focused ion beam method (FIB). Using 3DAP, a voltage is applied to the needle sample, and ions such as P released at that time are analyzed with a coordinate detector, and the concentration (atomic%) of the improving element such as P at the grain boundary is set at a grain boundary width of 1 nm. calculate. The concentration of the improving element such as P is calculated at five or more grain boundaries, and the average value thereof is defined as the grain boundary segregation amount of the improving element such as P. The measurement conditions by 3DAP are as follows: voltage is DC pulse (pulse ratio is 20% or more), and sample temperature is 70K or less.
S:0.0100%以下
S(硫黄)は、鋼中に不純物として存在する元素である。Sは粒界に偏析し,耐水素脆化特性を低下させる元素であるため、その含有量は0.0100%以下とする必要がある。S含有量はできるだけ少ない方が望ましい。ただし、S含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、S含有量の好ましい下限は0.0001%であり、より好ましくは0.0003%である。
S: 0.0100% or less S (sulfur) is an element present as an impurity in steel. Since S is an element that segregates at the grain boundary and reduces the resistance to hydrogen embrittlement, its content needs to be 0.0100% or less. It is desirable that the S content is as low as possible. However, the extreme reduction of the S content greatly increases the manufacturing cost. Therefore, when industrial production is considered, the minimum with preferable S content is 0.0001%, More preferably, it is 0.0003%.
O:0.005%以下
O(酸素)は,鋼中に不純物として存在する元素である。その含有量が0.005%を超えると、粗大な酸化物を形成し、靭性等の機械的特性を低下させる。従って、Oは0.005%以下とする。O含有量はできるだけ低い方が望ましい。その上限は望ましくは0.004%、さらに望ましくは0.003%である。ただし、O含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、O含有量の好ましい下限は0.0001%であり、より好ましくは0.0003%である。
O: 0.005% or less O (oxygen) is an element present as an impurity in steel. When the content exceeds 0.005%, a coarse oxide is formed, and mechanical properties such as toughness are lowered. Therefore, O is 0.005% or less. It is desirable that the O content be as low as possible. The upper limit is desirably 0.004%, and more desirably 0.003%. However, the extreme reduction of the O content greatly increases the manufacturing cost. Therefore, when industrial production is considered, the minimum with preferable O content is 0.0001%, More preferably, it is 0.0003%.
N:0.010%以下
N(窒素)は、鋼中に不純物として存在する元素である。その含有量が0.010%を超えると、粗大な窒化物を形成し、靭性等の機械的特性を低下させる。従って、Nは0.010%以下とする。N含有量はできるだけ低い方が望ましい。その上限は望ましくは0.008%、さらに望ましくは0.006%である。ただし、N含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、N含有量の好ましい下限は0.0001%であり、より好ましくは0.0003%である。
N: 0.010% or less N (nitrogen) is an element present as an impurity in steel. When the content exceeds 0.010%, coarse nitrides are formed, and mechanical properties such as toughness are lowered. Therefore, N is set to 0.010% or less. The N content is desirably as low as possible. The upper limit is desirably 0.008%, and more desirably 0.006%. However, the extreme reduction of the N content greatly increases the manufacturing cost. Therefore, when industrial production is considered, the minimum with preferable N content is 0.0001%, More preferably, it is 0.0003%.
Mn:0〜1.00%
Mn(マンガン)は、固溶強化の効果を有するので、含有させてもよい。ただし、過剰に含有させても効果が飽和するので、含有させる場合の上限を1.00%とする。上記の効果を得るためには、0.10%以上含有させるのが好ましい。
Mn: 0 to 1.00%
Since Mn (manganese) has the effect of solid solution strengthening, it may be contained. However, since an effect is saturated even if it contains excessively, the upper limit in the case of making it contain shall be 1.00%. In order to acquire said effect, it is preferable to make it contain 0.10% or more.
Cr:0〜5.00%
Mo:0〜5.00%
V:0〜5.00%
W:0〜5.00%
Nb:0〜0.10%
Ti:0〜0.10%
Zr:0〜0.20%
Hf:0〜0.20%
Ta:0〜0.20%
Cr(クロム)、Mo(モリブデン)、V(バナジウム)、W(タングステン)、Nb(ニオブ)、Ti(チタン)、Zr(ジルコニウム)、Hf(ハフニウム)およびTa(タンタル)(以下、これらの9つの元素をまとめて「第1群元素」ともいう。)は、フェライト生成元素であり、かつ固溶強化能を有する。また、Nb、Ti、Zr、HfおよびTaは、炭窒化物の生成能が強く、焼鈍時に微細な炭窒化物を形成し、固溶Cや固溶Nを低減する効果を有する。このため、これらの元素の一種以上を含有させてもよい。ただし、それぞれの元素の含有量が過剰な場合には効果が飽和するので、これらの元素を含有させる場合には、Crは5.00%以下、Moは5.00%以下、Vは5.00%以下、Wは5.00%以下、Nbは0.10%以下、Tiは0.10%以下、Zrは0.20%以下、Hfは0.20%以下、Taは0.20%以下とする。また、上記の効果を得るためには、Crは0.01%以上、Moは0.01%以上、Vは0.01%以上、Wは0.01%以上、Nbは0.001%以上、Tiは0.001%以上、Zrは0.001%以上、Hfは0.001%以上、Taは0.001%以上含有させるのが好ましい。
Cr: 0 to 5.00%
Mo: 0 to 5.00%
V: 0 to 5.00%
W: 0 to 5.00%
Nb: 0 to 0.10%
Ti: 0 to 0.10%
Zr: 0 to 0.20%
Hf: 0 to 0.20%
Ta: 0 to 0.20%
Cr (chromium), Mo (molybdenum), V (vanadium), W (tungsten), Nb (niobium), Ti (titanium), Zr (zirconium), Hf (hafnium) and Ta (tantalum) (hereinafter these 9) The two elements are collectively referred to as “first group elements”.) Is a ferrite-forming element and has a solid solution strengthening ability. Further, Nb, Ti, Zr, Hf and Ta have a strong ability to form carbonitrides and have the effect of forming fine carbonitrides during annealing and reducing solid solution C and solid solution N. For this reason, you may contain 1 or more types of these elements. However, since the effect is saturated when the content of each element is excessive, when these elements are contained, Cr is 5.00% or less, Mo is 5.00% or less, and V is 5. 00% or less, W is 5.00% or less, Nb is 0.10% or less, Ti is 0.10% or less, Zr is 0.20% or less, Hf is 0.20% or less, Ta is 0.20% The following. In order to obtain the above effect, Cr is 0.01% or more, Mo is 0.01% or more, V is 0.01% or more, W is 0.01% or more, and Nb is 0.001% or more. , Ti is preferably 0.001% or more, Zr is 0.001% or more, Hf is 0.001% or more, and Ta is preferably 0.001% or more.
Cu:0〜3.00%
Ni:0〜5.00%
Co:0〜3.00%
Cu(銅)、Ni(ニッケル)およびCo(コバルト)は、いずれも鋼の固溶強化に有効である。このため、これらの元素から選択される一種以上を含有させてもよい。ただし、過剰に含有させてもその効果は飽和するので、CuおよびCoはその上限を3.00%とし、Niはその上限を5.00%とする。また、上記の効果を得るためには、いずれの元素も0.10%以上含有させるのが好ましい。
Cu: 0 to 3.00%
Ni: 0 to 5.00%
Co: 0 to 3.00%
Cu (copper), Ni (nickel) and Co (cobalt) are all effective for solid solution strengthening of steel. For this reason, you may contain 1 or more types selected from these elements. However, since the effect is saturated even if contained excessively, the upper limit of Cu and Co is set to 3.00%, and the upper limit of Ni is set to 5.00%. Moreover, in order to acquire said effect, it is preferable to contain any element 0.10% or more.
Ca:0〜0.0100%
Mg:0〜0.0100%
REM:0〜0.50%
Ca(カルシウム)、Mg(マグネシウム)およびREM(希土類元素)は、鋼中のSと結合して硫化物を形成し、介在物の形状を改善して靭性等の機械的特性を改善するので、含有させてもよい。過剰に含有させてもこの効果は飽和するため、CaおよびMgの上限は、0.0100%、REMの上限は0.50%とする。上記の効果を得るためには、いずれの元素も0.0001%以上含有させるのが好ましい。
Ca: 0 to 0.0100%
Mg: 0 to 0.0100%
REM: 0 to 0.50%
Ca (calcium), Mg (magnesium) and REM (rare earth elements) combine with S in steel to form sulfides, improve the shape of inclusions and improve mechanical properties such as toughness, You may make it contain. Since this effect is saturated even if contained excessively, the upper limit of Ca and Mg is 0.0100%, and the upper limit of REM is 0.50%. In order to acquire said effect, it is preferable to contain 0.0001% or more of any element.
なお、REMとは、Sc、Y、およびランタノイドの合計17元素を指し、REM含有量とは、REMが1種の場合はその含有量、2種以上の場合はそれらの合計含有量を指す。また、REMは一般的には複数種のREMの合金であるミッシュメタルとしても供給されている。このため、個別の元素を1種または2種以上添加してREM含有量が上記の範囲となるように含有させてもよいし、例えば、ミッシュメタルの形で添加して、REM含有量が上記の範囲となるように含有させてもよい。 Note that REM refers to a total of 17 elements of Sc, Y, and lanthanoid, and the REM content refers to the content when REM is 1 type, and the total content thereof when 2 or more types. REM is also supplied as misch metal, which is generally an alloy of a plurality of types of REM. For this reason, one or more individual elements may be added so that the REM content falls within the above range. For example, the REM content may be added in the form of misch metal. You may make it contain so that it may become this range.
本発明の化学組成は、上記の各元素をそれぞれ規定される範囲で含有し、残部は、Feおよび不純物である。不純物とは、鋼材を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料その他の要因により混入する成分を意味する。 The chemical composition of the present invention contains each of the above elements in a prescribed range, with the balance being Fe and impurities. An impurity means the component mixed by raw materials and other factors, such as an ore and a scrap, when manufacturing steel materials industrially.
2.金属組織
本発明鋼は、体積率で99%以上がフェライトである、フェライト単相組織を対象とする。フェライト以外の組織については、特に制約がないが、水素脆化の起点および進展経路として働くので、その量はできるだけ少ないことが好ましい。このため、析出物、介在物および金属間化合物の合計量は0.500質量%以下とするのが好ましい。
2. Metal structure The steel of the present invention is intended for a ferrite single-phase structure in which 99% or more of the volume is ferrite. There is no particular restriction on the structure other than ferrite, but it works as a starting point and a development path for hydrogen embrittlement, so the amount is preferably as small as possible. Therefore, the total amount of precipitates, inclusions and intermetallic compounds is preferably 0.500% by mass or less.
3.製造方法
本発明鋼は、通常の方法で溶製(溶解および鋳造)し、熱間鍛造し、必要に応じてさらに熱間圧延することにより製造することができる。ただし、P等の改善元素の固溶量を増やし、粒界偏析量および析出量を減らすためには、熱間鍛造後の熱履歴が重要である。すなわち、本発明鋼は、熱間鍛造後に、下記の条件を満足するソーキング熱処理および最終熱処理を行う必要がある。
3. Production Method The steel of the present invention can be produced by melting (melting and casting) by a normal method, hot forging, and further hot rolling as necessary. However, the heat history after hot forging is important in order to increase the solid solution amount of an improving element such as P and reduce the amount of segregation and precipitation at the grain boundaries. That is, the steel of the present invention needs to be subjected to a soaking heat treatment and a final heat treatment that satisfy the following conditions after hot forging.
ソーキング処理:1200〜1300℃×1〜168時間
P等の改善元素の粒界偏析量を低減し、金属間化合物の生成を抑えるためには、熱間鍛造後に1200℃以上で1時間以上保持のソーキング熱処理を行う。ソーキング処理温度が高すぎると、処理コストを増加させるので、ソーキング処理温度の上限は1300℃とする。また、ソーキングの時間が長すぎると、処理コストを増加させるので、ソーキング処理時間の上限は、168時間とする。ここで、ソーキング温度とは、熱間鍛造後の鋼材を加熱して、保持する際に用いる炉の温度に相当する。
Soaking treatment: 1200 to 1300 ° C. x 1 to 168 hours In order to reduce the amount of grain boundary segregation of improving elements such as P and to suppress the formation of intermetallic compounds, after hot forging, hold at 1200 ° C. or more for 1 hour or more. Soak heat treatment. If the soaking temperature is too high, the processing cost increases, so the upper limit of the soaking temperature is 1300 ° C. In addition, if the soaking time is too long, the processing cost is increased, so the upper limit of the soaking time is 168 hours. Here, the soaking temperature corresponds to the temperature of the furnace used when heating and holding the steel material after hot forging.
最終熱処理:650〜750℃×5分以上の均熱保持+均熱温度〜400℃を10℃/s以上の冷却速度で冷却
最終熱処理の均熱温度は、フェライトの単相組織を得るために、650℃以上とする。しかし、均熱温度が高すぎると、P等の改善元素の粒界偏析量が過剰となるので、上限は750℃以下とする。保持時間が短すぎると、上記の効果が得られないので、5分以上とする。保持時間が長すぎると、処理コストを増加させるので、180分以下とするのがよい。
Final heat treatment: 650-750 ° C x 5 minutes or more soaking + soaking temperature-400 ° C cooled at a cooling rate of 10 ° C / s or more The soaking temperature of the final heat treatment is to obtain a single phase structure of ferrite. 650 ° C. or higher. However, if the soaking temperature is too high, the grain boundary segregation amount of an improving element such as P becomes excessive, so the upper limit is made 750 ° C. or less. If the holding time is too short, the above effect cannot be obtained. If the holding time is too long, the processing cost is increased.
均熱保持後の冷却速度が遅すぎると、析出物等の生成を抑えることができないため、均熱温度〜400℃における冷却速度は10℃/s以上とする。好ましくは、15℃以上、より好ましくは20℃以上である。 If the cooling rate after soaking is too slow, the formation of precipitates and the like cannot be suppressed, so the cooling rate at the soaking temperature to 400 ° C. is 10 ° C./s or more. Preferably, it is 15 ° C. or higher, more preferably 20 ° C. or higher.
冷却方法として、例えば、均熱温度から鋼材を連続的に強制冷却し、鋼材の表面温度を連続的に低下させる。このような連続冷却処理としては、例えば、水槽に鋼材を浸漬して冷却する方法、シャワー水冷、ミスト冷却、強制風冷により鋼材を加速冷却する方法などがある。また、均熱保持後の冷却速度は、鋼材の断面内で最も遅く冷却される部位において測定する。例えば、鋼材が鋼板であり、両表面から強制冷却する場合は、鋼板の板厚中央部にシース型の熱電対を装入し、測温することで、均熱保持後の冷却速度を測定できる。 As a cooling method, for example, the steel material is continuously forcedly cooled from the soaking temperature, and the surface temperature of the steel material is continuously reduced. As such a continuous cooling treatment, for example, there are a method of immersing a steel material in a water tank and cooling, a method of accelerated cooling of the steel material by shower water cooling, mist cooling, forced air cooling, and the like. In addition, the cooling rate after the soaking is measured at a portion that is cooled most slowly in the cross section of the steel material. For example, when the steel material is a steel plate and forced cooling is performed from both surfaces, a cooling rate after holding the soaking can be measured by inserting a sheath-type thermocouple in the center of the plate thickness and measuring the temperature. .
本発明の効果を検証した実施例を以下に説明する。 Examples in which the effects of the present invention are verified will be described below.
表1に示す化学組成を有する低合金鋼をそれぞれ50kg真空溶製した。得られた鋳片から、熱間鍛造、ソーキング、熱間圧延を経て、厚さ30mmの板材を得た後、最終熱処理を行い、試験材(焼鈍材)を得た。 Each of the low alloy steels having the chemical compositions shown in Table 1 was vacuum-melted by 50 kg. From the obtained slab, a plate material having a thickness of 30 mm was obtained through hot forging, soaking, and hot rolling, and then a final heat treatment was performed to obtain a test material (annealed material).
<析出物等の合計含有量の測定等>
P等の改善元素の固溶量、析出物等の合計含有量は、下記の手順により求めた。
試験材(焼鈍材)の中心部から、直径が1〜10mmで長さが50mmの寸法の抽出分析用丸棒試験片を採取した。この試験片を陽極電解してマトリックスを溶解させ、析出物等を抽出し、抽出された残渣を用いてICP(高周波誘導結合プラズマ)発光分析を行い、残渣中のP等の含有量を測定する。陽極電解は、1質量%の酒石酸を含む電解液を用いて定電流電解により行った。この含有量を、陽極電解によるマトリックス溶解前後での試験片の質量差(つまり、試験片の溶解量)で除して、マトリックス中に析出したP等の含有量(析出P等の量)(質量%)を算出した。鋼材のP等の含有量から、析出P等の量を差し引いて、P等の改善元素の固溶量を計算した。また、マトリックスを溶解させ得られた残渣の合計量を、陽極電解によるマトリックス溶解前後での試験片の質量差(試験片の溶解量)で除して、析出物等の含有量(質量%)を求めた。
<Measurement of total content of precipitates, etc.>
The solid solution amount of an improving element such as P and the total content of precipitates were determined by the following procedure.
A round bar specimen for extraction analysis having a diameter of 1 to 10 mm and a length of 50 mm was collected from the center of the test material (annealed material). This test piece is subjected to anodic electrolysis to dissolve the matrix, precipitates and the like are extracted, ICP (High Frequency Inductively Coupled Plasma) emission analysis is performed using the extracted residue, and the content of P and the like in the residue is measured. . The anodic electrolysis was performed by constant current electrolysis using an electrolytic solution containing 1% by mass of tartaric acid. By dividing this content by the difference in mass of the test piece before and after dissolution of the matrix by anodic electrolysis (that is, the dissolution amount of the test piece), the content of P and the like deposited in the matrix (amount of precipitated P etc.) ( Mass%) was calculated. The amount of precipitation P and the like was subtracted from the content of P and the like in the steel material, and the solid solution amount of the improving element such as P was calculated. Moreover, the total amount of the residue obtained by dissolving the matrix is divided by the difference in mass of the test piece before and after dissolution of the matrix by anodic electrolysis (dissolution amount of the test piece), and the content (mass%) of precipitates, etc. Asked.
<P等の改善元素の粒界偏析量の測定>
試験材(焼鈍材)の板厚中心部から、粒界を含む部位を試料として採取し、針試料(10μm×10μm×100μm)に加工し、上述の3DAPによって、5つの粒界においてP等の改善元素の濃度を求め、これらの平均値をP等の改善元素の粒界偏析量とした。このとき、電圧をDCパルス(パルス比20%)とし、試料温度を70Kとした。
<Measurement of grain boundary segregation amount of improving elements such as P>
A part including a grain boundary is sampled from the center of the thickness of the test material (annealed material) and processed into a needle sample (10 μm × 10 μm × 100 μm). The concentration of the improving element was determined, and the average value of these was taken as the grain boundary segregation amount of the improving element such as P. At this time, the voltage was DC pulse (pulse ratio 20%), and the sample temperature was 70K.
<耐水素脆化特性の測定>
試験材(焼鈍材)の板厚中心部から、平行部の幅2mm×厚さ2mm、もしくは幅2mm×厚さ1mmの板状引張試験片を採取し、水溶液中での陰極チャージ下での低ひずみ速度引張試験により、耐水素脆化特性を評価した。溶液には常温の3%NaCl+3g/Lチオシアン酸アンモニウム水溶液を用いて、飽和カロメル電極に対して−1.2(V)で陰極水素チャージを行いつつ引張試験を行った。ひずみ速度は3×10−4(s−1)とした。陰極チャージ下の破断伸びを測定し、これを大気中で測定した破断伸びで除して、相対破断伸び(%)を算出した。相対破断伸びが大きい材料ほど、耐水素脆化特性に優れる。本実施形態においては、相対破断伸びが55%以上の試験材を耐水素脆化特性に優れると判断した。
<Measurement of hydrogen embrittlement resistance>
A plate-shaped tensile test piece having a width of 2 mm × thickness of 2 mm, or a width of 2 mm × thickness of 1 mm is taken from the central portion of the thickness of the test material (annealed material), and low under a cathode charge in an aqueous solution. The hydrogen embrittlement resistance was evaluated by a strain rate tensile test. A 3% NaCl + 3 g / L ammonium thiocyanate aqueous solution at room temperature was used as the solution, and a tensile test was performed while performing cathode hydrogen charging at −1.2 (V) against a saturated calomel electrode. The strain rate was 3 × 10 −4 (s −1 ). Relative elongation at break (%) was calculated by measuring the elongation at break under cathodic charge and dividing this by the elongation measured in air. The higher the relative elongation at break, the better the hydrogen embrittlement resistance. In the present embodiment, it was determined that a test material having a relative elongation at break of 55% or more was excellent in hydrogen embrittlement resistance.
<機械的特性の測定>
試験材(焼鈍材)から試験部の厚さが1〜2mm、試験部の幅が6mmの板状引張試験片を採取し、JIS Z 2241:2011に従って引張試験を行い、TS(引張強さ)を求めた。
<Measuring mechanical properties>
A plate-shaped tensile test piece having a thickness of 1 to 2 mm and a width of 6 mm is taken from a test material (annealed material), and a tensile test is performed according to JIS Z 2241: 2011 to obtain TS (tensile strength). Asked.
表2に、ソーキングおよび最終熱処理の条件と、上記の試験結果を示す。 Table 2 shows the conditions for soaking and final heat treatment, and the test results described above.
表2に示すように、本発明例1〜25は相対破断伸びが55%以上であり、優れた耐水素脆化特性を有していた。一方、比較例26は、鋼材中のPの総量および固溶量が低く、耐水素脆化特性に劣っていた。比較例27〜29は、鋼材中のPの総量は本発明で規定される範囲を満たしていたが、析出物等が多く生成したために、Pの固溶量が低くなり、耐水素脆化特性に劣っていた。比較例30は、C含有量が0.01%を超えており、焼鈍時に未固溶の粗大炭化物(主として鉄炭化物)が残存しており、耐水素脆化特性に劣っていた。比較例31は、鋼材中のPの総量および固溶量が1.000%を超えており、且つ、Pの粒界偏析量が2.0原子%以上であるため、耐水素脆化特性に劣っていた。比較例32は、B量が本発明で規定される範囲を下回っており、Pの粒界偏析量が2.0原子%超であり、耐水素脆化特性に劣っていた。比較例33、34は最終熱処理の均熱温度が高いため、Pの粒界偏析量が2.0原子%超であり、耐水素脆化特性に劣っていた。 As shown in Table 2, Examples 1 to 25 of the present invention had a relative elongation at break of 55% or more, and had excellent hydrogen embrittlement resistance. On the other hand, Comparative Example 26 was inferior in hydrogen embrittlement resistance because the total amount and solid solution amount of P in the steel material were low. In Comparative Examples 27 to 29, the total amount of P in the steel material satisfied the range specified in the present invention, but because a large amount of precipitates and the like were produced, the solid solution amount of P became low, and hydrogen embrittlement resistance It was inferior to. In Comparative Example 30, the C content exceeded 0.01%, undissolved coarse carbide (mainly iron carbide) remained during annealing, and the hydrogen embrittlement resistance was poor. In Comparative Example 31, the total amount and solid solution amount of P in the steel material exceeds 1.000%, and the grain boundary segregation amount of P is 2.0 atomic% or more. It was inferior. In Comparative Example 32, the B content was lower than the range specified in the present invention, the P grain boundary segregation amount was more than 2.0 atomic%, and the hydrogen embrittlement resistance was inferior. In Comparative Examples 33 and 34, since the soaking temperature of the final heat treatment was high, the grain boundary segregation amount of P was more than 2.0 atomic%, and the hydrogen embrittlement resistance was inferior.
表3〜表5に示す化学組成を有する低合金鋼をそれぞれ50kg真空溶製した。得られた鋳片から、熱間鍛造、ソーキング、熱間圧延を経て、厚さ30mmの板材を得た後、最終処理を行い、試験材(焼鈍材)を得た。表3〜表5において、下線部が本発明で規定される範囲または本件明細書で推奨される範囲を外れることを意味する。 Each of the low alloy steels having chemical compositions shown in Tables 3 to 5 was vacuum-melted by 50 kg. The obtained slab was subjected to hot forging, soaking, and hot rolling to obtain a plate material having a thickness of 30 mm, and then subjected to final treatment to obtain a test material (annealed material). In Tables 3 to 5, this means that the underlined portion is outside the range defined by the present invention or the range recommended in the present specification.
表6および表7には、ソーキングおよび最終熱処理の条件を示す。また、表6および表7には、実施例1と同様の試験を行った結果を併記する。表6および表7において、下線部が本発明で規定される範囲または本件明細書で推奨される範囲を外れることを意味する。 Tables 6 and 7 show conditions for soaking and final heat treatment. Tables 6 and 7 also show the results of the same tests as in Example 1. In Tables 6 and 7, it is meant that the underlined portion is outside the range defined by the present invention or the range recommended in this specification.
表6および表7に示すように、本発明例はいずれも相対破断伸びが55%以上であり、優れた耐水素脆化特性を有していた。一方、比較例51、53、56、61、71、84、88、89および93は、P等の改善元素の合計含有量及び固溶量が高かったため、耐水素脆化特性に劣っていた。比較例78は、P等の改善元素の固溶量が低かったため、耐水素脆化特性に劣っていた。比較例54、67、68、72、91、94、95および96は、P等の改善元素の合計含有量及び固溶量は本発明で規定される範囲を満たしていたが、P等の改善元素の粒界偏析量が2.0原子%を超えたため、耐水素脆化特性に劣っていた。比較例97および98は、鋼材中のP等の改善元素の合計含有量は本発明で規定される範囲を満たしていたが、析出物等が多く生成したために、P等の改善元素の固溶量が低くなり、耐水素脆化特性に劣っていた。 As shown in Tables 6 and 7, all of the inventive examples had a relative elongation at break of 55% or more and had excellent hydrogen embrittlement resistance. On the other hand, Comparative Examples 51, 53, 56, 61, 71, 84, 88, 89, and 93 were inferior in hydrogen embrittlement resistance because the total content and solid solution content of improving elements such as P were high. Comparative Example 78 was inferior in hydrogen embrittlement resistance because the amount of solid solution of an improving element such as P was low. In Comparative Examples 54, 67, 68, 72, 91, 94, 95 and 96, the total content and solid solution amount of the improving element such as P satisfied the range defined in the present invention, but the improvement of P and the like Since the grain boundary segregation amount of the element exceeded 2.0 atomic%, the hydrogen embrittlement resistance was inferior. In Comparative Examples 97 and 98, the total content of the improving elements such as P in the steel material satisfied the range defined by the present invention, but a large amount of precipitates and the like were formed, so The amount was low and the hydrogen embrittlement resistance was poor.
本発明によれば、耐水素脆化特性に優れた低合金鋼が得られる。 According to the present invention, a low alloy steel excellent in hydrogen embrittlement resistance can be obtained.
Claims (3)
C:0.010%以下、
Si:0.05〜1.00%およびAl:0.005〜0.100%の両方またはいずれか一方、
B:0.010〜1.000%、
P:0.010〜1.000%、
S:0.0100%以下、
O:0.005%以下、
N:0.010%以下、
Mn:0〜1.00%、
Cr:0〜5.00%、
Mo:0〜5.00%、
V:0〜5.00%、
W:0〜5.00%、
Nb:0〜0.100%、
Ti:0〜0.10%、
Zr:0〜0.20%、
Hf:0〜0.20%、
Ta:0〜0.200%、
Cu:0〜3.00%、
Ni:0〜5.00%、
Co:0〜3.00%、
Ca:0〜0.0100%、
Mg:0〜0.0100%、
REM:0〜0.50%、
Ge:0〜1.000%、
As:0〜1.000%、
Se:0〜0.100%、
Sb:0〜1.000%、
Te:0〜0.100%、
残部:Feおよび不純物であり、
P、Ge、As、Se、SbおよびTeの合計含有量が0.050〜1.000%である
化学組成を有し、
前記低合金鋼中に固溶状態で存在するP、Ge、As、Se、SbおよびTeの合計含有量が、質量%で、0.050〜1.000であり、かつ、前記低合金鋼の粒界に偏析したP、Ge、As、Se、SbおよびTeの合計量が、原子%で、2.0%以下である、
耐水素脆化特性に優れる低合金鋼。 % By mass
C: 0.010% or less,
Si: 0.05 to 1.00% and Al: 0.005 to 0.100% and / or either
B: 0.010 to 1.000%,
P: 0.010 to 1.000%
S: 0.0100% or less,
O: 0.005% or less,
N: 0.010% or less,
Mn: 0 to 1.00%,
Cr: 0 to 5.00%,
Mo: 0 to 5.00%,
V: 0 to 5.00%
W: 0 to 5.00%,
Nb: 0 to 0.100%,
Ti: 0 to 0.10%,
Zr: 0 to 0.20%,
Hf: 0 to 0.20%,
Ta: 0 to 0.200%,
Cu: 0 to 3.00%,
Ni: 0 to 5.00%,
Co: 0 to 3.00%
Ca: 0 to 0.0100%,
Mg: 0 to 0.0100%,
REM: 0 to 0.50%,
Ge: 0 to 1.000%,
As: 0 to 1.000%,
Se: 0 to 0.100%,
Sb: 0 to 1.000%,
Te: 0 to 0.100%,
Balance: Fe and impurities,
Having a chemical composition in which the total content of P, Ge, As, Se, Sb and Te is 0.050 to 1.000%;
The total content of P, Ge, As, Se, Sb and Te present in a solid solution state in the low alloy steel is 0.050 to 1.000 in mass%, and the low alloy steel The total amount of P, Ge, As, Se, Sb and Te segregated at the grain boundaries is 2.0% or less in atomic%.
Low alloy steel with excellent hydrogen embrittlement resistance.
Mn:0.10〜1.00%、
Cr:0.01〜5.00%、
Mo:0.01〜5.00%、
V:0.01〜5.00%、
W:0.01〜5.00%、
Nb:0.001〜0.100%、
Ti:0.001〜0.10%、
Zr:0.001〜0.20%、
Hf:0.001〜0.20%、
Ta:0.001〜0.200%、
Cu:0.10〜3.00%、
Ni:0.10〜5.00%、
Co:0.10〜3.00%、
Ca:0.0001〜0.0100%、
Mg:0.0001〜0.0100%および
REM:0.0001〜0.50%から選択される一種以上を含有する、
請求項1に記載の低合金鋼。 % By mass
Mn: 0.10 to 1.00%,
Cr: 0.01 to 5.00%,
Mo: 0.01 to 5.00%,
V: 0.01 to 5.00%
W: 0.01 to 5.00%
Nb: 0.001 to 0.100%,
Ti: 0.001 to 0.10%,
Zr: 0.001 to 0.20%,
Hf: 0.001 to 0.20%,
Ta: 0.001 to 0.200%,
Cu: 0.10 to 3.00%,
Ni: 0.10 to 5.00%,
Co: 0.10 to 3.00%
Ca: 0.0001 to 0.0100%,
Containing one or more selected from Mg: 0.0001 to 0.0100% and REM: 0.0001 to 0.50%,
The low alloy steel according to claim 1.
請求項1または請求項2に記載の低合金鋼。 The total amount of precipitates, inclusions and intermetallic compounds is 0.500% by mass or less,
The low alloy steel according to claim 1 or 2.
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Cited By (4)
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---|---|---|---|---|
CN111570819A (en) * | 2020-04-27 | 2020-08-25 | 江苏萌达新材料科技有限公司 | Preparation method of iron-copper-phosphorus alloy diffusion powder |
WO2022145069A1 (en) * | 2020-12-28 | 2022-07-07 | 日本製鉄株式会社 | Steel material |
JP2023024077A (en) * | 2021-08-06 | 2023-02-16 | 日本製鉄株式会社 | Steel material for torsion bar and torsion bar component |
JP7656191B2 (en) | 2021-08-06 | 2025-04-03 | 日本製鉄株式会社 | Torsion bar steel and torsion bar parts |
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