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JPS5929649B2 - 延性靭性の著しくすぐれた超高張力鋼素管の製造方法 - Google Patents

延性靭性の著しくすぐれた超高張力鋼素管の製造方法

Info

Publication number
JPS5929649B2
JPS5929649B2 JP51104568A JP10456876A JPS5929649B2 JP S5929649 B2 JPS5929649 B2 JP S5929649B2 JP 51104568 A JP51104568 A JP 51104568A JP 10456876 A JP10456876 A JP 10456876A JP S5929649 B2 JPS5929649 B2 JP S5929649B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
toughness
temperature
steel
hours
tensile strength
Prior art date
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Expired
Application number
JP51104568A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5329220A (en
Inventor
立郎 邦武
巌 斎藤
一雄 津村
正広 西尾
勝 西口
康孝 岡田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
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Priority to GB35328/77A priority patent/GB1556555A/en
Priority to AU28205/77A priority patent/AU508305B2/en
Priority to US05/827,989 priority patent/US4102711A/en
Priority to FR7726319A priority patent/FR2363633A1/fr
Priority to DE2739264A priority patent/DE2739264C2/de
Publication of JPS5329220A publication Critical patent/JPS5329220A/ja
Publication of JPS5929649B2 publication Critical patent/JPS5929649B2/ja
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/10Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing cobalt
    • C22C38/105Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing cobalt containing Co and Ni
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/10Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies
    • C21D8/105Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies of ferrous alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は延性、靭性の著しくすぐれた超高張力鋼管に関
するものである。
現在市販されている超高張力鋼索管としては引張強さが
210〜230 kg 1mr1級のマルエージ鋼管が
ある。
しかしながら最近要求性能が高くなり引張強さが255
kg/−以上で、かつ延性、靭性にすぐれた超高張力鋼
管が求められるようになった。
現在知られている引張強さが255kg/m4以上のマ
ルエー肩には例えば米国特許第3359094号に示さ
れた13%Ni−151CO−10%Mo系があるが、
これは良好な延性、靭性を得るには鉄と鋼vol 60
(1974)′S281 及びMo161 (197
5)S645に示すように熱間で特殊な加工を行うか、
急速加熱(例えば975℃までの昇温か2分)によるく
り返し熱処理を行わねばならず、鋼管にこのような熱間
加工あるいは熱処理を施すことは困難である。
本発明は上述の実情に鑑み、特殊な処理を施すことな(
、製造が容易で、かつ延性、靭性の著しくすぐれたマル
エージ鋼管の開発を目的とし種々実験研究を重ねた結果
得られるもので、Ni150〜18.5%、Co 12
.5〜15.0 %、Mo5.0〜6.9%、Ti10
0〜1.28%、A10.01〜0、20 % 、残部
は実質的にFeよりなる鋼を熱間押出をして鋼索管を得
、次いで該素管を冷間加工して5〜25ヂの肉厚減少率
を与え、しかる後、室温より800〜950℃の温度に
20分〜2時間で昇温し、該温度に30分〜3時間保持
し、冷却後、450〜550℃の温度で1〜10時間の
時効処理を施すことを特徴とする引張強さ255kg
/m4以上の著しく延性、靭性のすぐれた超高張力鋼索
管の製造方法を要旨とする。
即ち、本発明の成分上の特徴は、上記の13 %Ni−
1.5係Co−10%Mo系と比較してMo量を低く抑
え、熱処理時の昇温過程で生成し、機械的性質を著しく
劣化させるMoの金属間化合物をなくシ、急速加熱等の
特殊な熱処理を必要とせず、かつMoの低減によりMs
点の上昇をはかり、これによってNiの増加を可能とし
、従って靭性の向上をはかることに成分上の特徴がある
さらに鋼管の状態で5〜25俸と、比較的軽度の冷間加
工を加え、その後熱処理を行うことにより結晶粒を著し
く微細化し延性、靭性の向上をはかることを特徴とする
さらに鋼管に施される処理は上記成分範囲に限定するこ
とにより有効かつ可能となるものである。
更に所望により、熱間加工後、冷間加工前の素管を室温
より800〜950℃の温度に20分〜2時間で昇温し
、該温度に30分〜3時間保持して溶体化処理し、次の
冷間加工を容易にしてもよい。
次に本発明における鋼の成分を限定した理由について説
明する。
Niを15.0〜18.5%に限定したのは、15係未
満では引張強さ、伸び、絞りが低下し、また18.5%
を越えるとMs点が低下し、室温においてオーステナイ
トが残留し強度が著しく低下する。
かかる理由からNiを15.0〜18.5%とした。
Coを12.5〜15.0%と限定したのは、12.5
%未満では引張強さが低下し、また15.0%をこえる
と引張強さは上昇するが伸び、絞りは低下し、切欠強度
が著しく低下する。
Moを5.0〜6.9%に限定したのは、5.0%未満
では引張強さが低下する。
6.9係を越えると伸び、絞り、切欠強度が著しく低下
する。
またM。が6.9%をこえると熱処理において加熱途中
でMoの金属間化合物が生成し機械的性質を著しく劣化
させるとともに、結晶粒の微細化を妨害し、伸び、絞り
を低下させる。
このため熱処理においては急速加熱あるいは急速加熱の
くり返しを実施しなげればならず、製造上の困難をとも
なう。
またMoの量が多くなると熱間加工性が低下し、熱間押
出による鋼管製造が困難となる。
かかる理由からMoを5.0〜6.9係とした。
Tiを1.00〜1.28係としたのは、1.OO係未
満では引張強さが低下する。
また1、28%をこえると伸び、絞り、切欠強度が著し
く劣化する。
AAを0.01〜0.20%としたのは、AlはTi添
加前の脱酸剤としてTiの歩留向上に寄与するほかTi
と同様に析出強化にも有効である。
しかしながら0.01%未満では脱酸剤としての効果が
顕著でなく靭性を劣化させる。
また02係をこえると伸び、絞り、切欠強度を著しく低
下させる。
このような理由からAlを0.01〜0.20%と限定
した。
次に鋼管の製造条件を限定した理由について説明する。
熱間押出にて鋼管を製造するのは、長さ2m以上の鋼管
が製造でき、生産性が高く、かつ、鋼管の寸法精度が良
好であるからである。
熱間押出にて得られた鋼管はそのままでも冷間加工が可
能であり、熱処理(溶体化処理)を施さずに冷間加工を
行ってもよい。
また所望により熱間押出鋼管に室温より800〜950
℃まで20分〜2時間で昇温させ、30分ないし3時間
保持の熱処理(溶体化処理)を加えるのは、この処理に
より冷間加工前の強度を低下させ冷間加工性を向上させ
るとともに鋼管の品質を均一化するためである。
溶体化処理の条件を限定した理由は後述する。
冷間加工は、鋼管にマンドレルを挿入し、室温にて引抜
か、孔型圧延あるいは鍛造にて与える。
冷間加工中の鋼管の温度上昇は、時効硬化を考慮すると
250℃以下に抑えることが望ましい。
鋼管の冷間加工による肉厚減少率は、5係繕では効果が
顕著でなく、伸び、絞り、切欠強度は低い。
また25係を越えると伸び、絞り、切欠強度はもはや向
上しない。
また冷間加工が困難となり、割れが発生し易くなる。
このような理由から5〜25%に限定した。
冷間加工後の熱処理(溶体化処理)を室温より800〜
950℃まで20分〜2時間で昇温させ、30分ないし
3時間保持後室温まで冷却させる理由は、20分未満の
昇温では製造技術上困難であり、かつ鋼管各位置におい
て温度の変動が大きくなり性質の均一性に問題となる。
また2時間を越えると結晶粒の粗大化が生じるほか、M
Oの金属間化合物あるいはミクロ偏析が発生し易くなり
、伸び、絞り、切欠強度を低下させる。
また均熱温度を800℃〜950℃、均熱時間を30分
〜3時間としたのは、それぞれ800°C未満、30分
未満では溶体化が不十分でありオーステナイトあるいは
残留析出物が発生し、引張強さ、伸び、絞り、切欠強度
を低下させる。
また均熱温度が950°C1保持時間が3時間をこえる
と結晶粒が粗大化し、引張強さは低くなり、かつ伸び、
絞り、切欠強度が低下する。
かかる理由から溶体化処理条件を限定した。
なお前原の冷間加工前の熱処理条件についても同様の理
由で限定した。
時効条件については、加熱温度が450℃未満、保持時
間が1時間未満では引張強さは低く、かつ、延性、靭性
も劣る。
加熱温度が550℃を越えるか、保持時間が10時間を
越えると過時効となり引張強さが低下する。
このような理由で時効条件を限定した。
このようにして製造された素管はそのまま450〜55
0℃で1〜10時間の時効処理を施すことにより、引張
強さが255 kg /m7ft以上で、かつすぐれた
靭性、延性を有するようになるが、素管の状態では延性
、機械加工性が良好であるので最終製品製造のため冷間
加工、あるいは機械加工を施したのち、上記の時効処理
を施してもよい。
実施例 1 第1表に示す化学組成の鋼を、同じく第1表に示す条件
で冷間加工、溶体化処理及び時効処理し、得られた試片
の機械的性質を表に示す。
本発明鋼Aは本発明になる製造方法により、伸び、絞り
、切欠強度が著しく向上し、同一鋼種で従来法で製造し
た場合と比較して伸び、絞り、切欠強度が著しくすぐれ
ていることが解る。
また従来鋼のうちB鋼はCobalt (1973)3
に、C鋼は前記5鉄と鋼“Vo161 (1975)S
645に示された13係Ni−15チCo −10%M
o系マルエージ鋼で、B鋼で示すような従来の熱処理で
は伸び、絞りは著しく低い。
またC鋼で示すような急速加熱のくり返しを行ったもの
は比較的良好な絞りを得るが、このような処理を鋼管に
適用して実施することは困難である。
実施例 2 上記の化学組成のA鋼を熱間押出し加工後、0〜25係
の肉厚減少率で冷間加工し、その後室温よりの昇温時間
40分、均熱温度860℃、均熱時間1時間で溶体化処
理を行い、次いで500℃で4時間の時効処理を行ない
、得られた素管の引張強さく第1図A)、伸び(第1図
B中の白丸印○で示す)、絞り(第1図B中の黒丸印・
で示す)、及び切欠強度(第1図C)を示す。
第1図A、B。Cに示す結果より明らかな如く、本発明
に従う5〜25係の肉厚減少率の冷間加工では、延性及
び靭性共に著しく優れている。
【図面の簡単な説明】
添付の図面は、冷間加工における肉厚減少率と得られた
素管の引張強さく第1図A)、伸び(第1図B中の白丸
印○)、絞り(第1図B中の黒丸印・)、切欠強度(第
1図C)との関係を示すグラフである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. I Ni 15.0〜18.5 % 、Co 12.
    5〜15.0% 、Mo 5.0〜6.9%、Ti 1
    .00〜1.28%、AlO,01〜0.20 %、残
    部は実質的にFeよりなる鋼を熱間押出をして鋼索管を
    得、次いで該素管を冷間加工して5〜25係の肉厚減少
    率を与え、しかる後、室温より800〜950℃の温度
    に20分〜2時間で昇温し、該温度に30分〜3時間保
    持し、冷却後、450〜550℃の温度で1〜10時間
    の時効処理を施すことを特徴とする引張強さ2551y
    7m4以上の著しく延性、靭性のすぐれた超高張力鋼
    索管の製造方法。
JP51104568A 1976-08-31 1976-08-31 延性靭性の著しくすぐれた超高張力鋼素管の製造方法 Expired JPS5929649B2 (ja)

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