JPS63143222A - 最高硬さと降伏比の低い鋼材の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は最高硬さおよび降伏比の低い高強度高靭性鋼材
の製造方法に関するものである。

（従来の技術及び問題点） 近年エネ／ｌ／イー資源の枯渇が問題視されるようにな
り、石油や天然ガスのエネルギー資源の開発に拍車がか
がシ、従来は顧みられなかった悪条件の油井やガス井の
開発が積極的に進められている。これに伴ないこれらの
構造物に使用される鋼管形鋼、厚板などの鋼材にも苛酷
な環境に耐えることが要求されている。すなわち、高強
度高靭性であるばかりでなく、施工性および安全上の見
地から降伏比（引張強度に対する降伏強度の比〕を低く
することが要求されている。また最近開発される油井、
ガス井では硫化水素を含有する場合が多く、したがって
環境脆化防止の見地から材料の最高硬さを低くする規制
が行なわれている。

一般に鋼材の強度と靭性を同時に向上させる方法として
焼入焼戻処理がよく知られている。

しかし、ラインパイプ用鋼のような低合金成分の鋼に通
常の焼入焼戻処理を行なった場合、焼入時の冷却速度が
速い表面部の硬度が高く内部の硬度が低くなり、表面と
内面の硬度偏差が大きくなる。すなわち、鋼材の強度と
よく対応する平均硬さに対して最高硬さレベルが高くな
る。

硬さの低い鋼材を製造するためには、表面硬化部を軟化
させる必要があり、高温長時間焼戻処埋が必須である。

一方、降伏比と焼戻温度の調査結果から、５５０℃以上
、Ａｃ１変態点以下の高温度の焼戻処理では強度と降伏
比の間にほぼ一定の関係がちシ、高強度材では降伏比が
高くなることが知られている。したがって高強度材で低
い降伏比を得るためには、低い温度で焼戻を行なう必要
がある。最高硬さと降伏比の低い鋼材を製造するには、
この矛盾を解決しなければならない。この解決策に、特
願昭６０−１２９７０３号のような高周波電流による局
部加熱法がある。

これは、高周波電流の表皮効果を活用して、表面硬化部
のみを高温加熱し、内部の温度上昇を抑制する加熱法で
ある。このような加熱法においては鋼材の内部と外部の
温度差を大きくすることが重要であり、熱伝導による均
熱を防止するため、表面部のみを短時間加熱する。しか
しながらＡｃ１変態点温度以下の短時間加熱法では充分
な軟化効果が得られず特に高強度鋼管のように合金元素
を多量に含む場合は焼戻軟化抵抗が大きい、ｔた、焼戻
処理においてＡＣ１変態点を越える高い温度に加熱する
ことは、部分的にオーステナイト組織を生成し、強度お
よび靭性の劣化が著しく大きいことも知られている。

（問題点を解決するための手段） このような現状に鑑み、本発明は強度靭性が通常焼入焼
戻鋼なみに維持し、かつ最高硬さと降伏比の低い鋼管の
熱処理方法を探索することを目的に、焼入後の鋼管に対
して広範な熱履歴と金属組織および材質に関する研究を
実施した結果、７５０℃以上の高温に急速加熱を行ない
、ただちに冷却することにより、通常の焼入焼戻処理と
同等の微細な金属組織が維持でき、通常の焼入焼戻処理
よシ低硬度が得られることを知見した。

本発明はこの知見に基づき構成したものであシ、その要
旨は、熱間圧延後あるいは再加熱によシ鋼管を高温から
急冷し、引き続き鋼管の表面硬化層のみを７５０〜８５
０℃の範囲の温度に５℃／秒以上の昇温速度で局部加熱
し、直ちに冷却する最高硬さと降伏比の低い鋼材の製造
方法である。

以下本発明について詳細に説明する。第１図は、代表的
なラインノーイブ用銅ｆ（Ｃ：０．０８％。

Ｓｔ　：０．１９％、Ｍｎ：１．３０％、Ｐ：０．０２
１％、　Ｓ　：　０．００５％、Ｖ：　０．０４６％、
　ＡＡ　：　０．０３０％）を再加熱により９５０℃に
加熱後急冷し、その後引き続いて種々の温度に高周波加
熱法で急速加熱を行ない直ちに冷却した時の最高硬さの
変化を示す。加熱温度７５０℃以下の低い温度では、最
高硬さが通常のＡＣ１変態温度以下の焼戻処理における
硬度レベルとほぼ同等であるが、７５０℃以上に加熱す
ると顕著な最高硬さの低下を示す。しかし、加熱温度が
８５０℃を越え高い温度では硬度が不安定となり、逆に
硬化する。したがって加熱温度は７５０〜８５０℃とす
る。さらに本発明においてはこのような高い温度に速い
昇温速度で加熱し、直ちに冷却することは、重要な要因
である。鋼管を７５０〜８５０℃の温度範囲に通常の除
熱速度で加熱を行なうとオーステナイト変態の進行に伴
い粗大化し九オーステナイトの金属組織に変化し鋼材の
強度および靭性が劣化する。すなわち本発明は５℃／秒
以上の急速加熱し直ちに冷却を開始することによシ、変
態したオーステナイト粒の粗大化を抑制し、通常の焼入
焼戻鋼なみの微細な金属組織を確保して、靭性の劣化と
硬化を防止する。

上記のような本発明において高温度から急冷された鋼材
の表面硬化層のみを急速加熱する方法は、高周波電流に
よる誘導加熱、通電加熱、火炎加熱、レーデ光線や電子
ビーム等による加熱法のいかなる加熱手段を用いてもよ
く、その後の冷却も放冷、水冷さらには強冷する任意な
方法で行ってもよい。鋼管分野において本発明にかかわ
る最高硬さと降伏比の低い鋼材の要求が強いので、鋼管
の製造方法として説明してきたが、鋼管に限らず、厚鋼
板、形鋼、条鋼、棒鋼等に対しても有効に適用できるも
のである。

（実施例） つぎに、本発明の実施例について説明する。

第１表に使用した供試鋼の化学成分を示す。シームレス
圧延で製管し、再加熱法によシ温度９１０℃に加熱し急
冷する焼入処理を行なった鋼管に対し、誘導加熱法で各
種の焼戻を実施して材質試験を行なった。焼戻条件と材
質特性の比較を第２表に示す。

本発明法では強度が平均的に高めであるＫもかかわらず
、降伏比のレベルは低い。低い降伏比と併せて、最高硬
さも低いレベルに制御されている。また、靭性レベルも
強度・靭性ノ々ランスでみるかぎシ、比較法に比べ遜色
がない。昇温速度が遅い場合、あるいは７５０〜８５０
℃の温度で保定した場合は、靭性の劣化と著しい強度低
下が認められる。また、加熱温度が高過ぎる場合は、加
熱後の急冷により最高硬さが高くなっている。

（発明の効果） 以上説明した如く本発明の製造法は、高強度鋼材の最高
硬さ制御と低降伏比化を可能とする製造法であり、産業
上袢益するところ極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、焼入処理に引き続き急速加熱を行ない直ちに
冷却した時の、加熱温、度と鋼材の最高硬さの関係を示
す図である。 第１図 力口＃［！ＪＬ＆

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱間圧延後あるいは再加熱により鋼管を高温度から急冷
   し、引き続き鋼材の表面硬化層のみを７５０〜８５０℃
   の範囲の温度に５℃／秒以上の昇温速度で局部加熱し、
   直ちに冷却することを特徴とする最高硬さと降伏比の低
   い鋼材の製造方法。