(57)【要約】  【課題】土木構造物、建築物等の溶接構造用材料として好適な780N/mm２級の高張力及び良好な延靭性と溶接性を備えた低合金遠心力鋳鋼管及び製造方法を提供する。  【解決手段】質量％で、C：0.15〜0.25％、Si：0.3〜0.6％、Mn：1.6〜2.2％、P：0.03％以下、S：0.03％以下、Ni：0.2〜0.6％、Cr：0.4〜0.8％、Mo：0.4〜0.8％、V：0.15％以下、残部実質的にFe、炭素当量（Ceq）0.6〜0.85である鋼組成を有しその組織はベイナイト組織（焼戻し組織）である。遠心力鋳造管を850〜950℃の温度域に加熱保持した後、水冷するベイナイト焼入れ、および580〜680℃の温度域に加熱保持した後、徐冷する焼戻し処理を経て製造される。必要に応じ上記ベイナイト焼入れ処理に先だって拡散熱処理(1000〜1100℃加熱保持→徐冷)が施される。  【選択図】図１
2006274285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０.１５〜０.２５％、Ｓｉ：０.３〜０.６％、Ｍｎ：１.６〜２.２％、Ｐ：０.０３％以下、Ｓ：０.０３％以下、Ｎｉ：０.２〜０.６％、Ｃｒ：０.４〜０.８％、Ｍｏ：０.４〜０.８％、Ｖ：０.１５％以下、残部実質的にＦｅからなり、炭素当量（Ｃeq）は０.６〜０.８５である、焼戻しベイナイト組織を有することを特徴とする溶接構造用高張力低合金遠心力鋳鋼管。
【請求項２】
Ｍｎ含有量が１.８〜２.１％である請求項１に記載の溶接構造用高張力低合金遠心力鋳鋼管。
【請求項３】
Ｖ含有量が０.０４〜０.０８％である請求項１又は請求項２に記載の溶接構造用高張力低合金遠心力鋳鋼管。
【請求項４】
引張強さ７８０Ｎ/ｍｍ２以上、シャルピー吸収エネルギー２７Ｊ（0℃）以上である請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の溶接構造用高張力低合金遠心力鋳鋼管。
【請求項５】
地すべり抑止用杭材である請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の溶接構造用高張力低合金遠心力鋳鋼管。
【請求項６】
質量％で、Ｃ：０.１５〜０.２５％、Ｓｉ：０.３０〜０.６０％、Ｍｎ：１.６０〜２.２０％、Ｐ：０.０３％以下、Ｓ：０.０３％以下、Ｎｉ：０.２〜０.６％、Ｃｒ：０.４〜０.８％、Ｍｏ：０.４〜０.８％、Ｖ：０.１５％以下、残部実質的にＦｅからなり、炭素当量（Ｃeq）は０.６０〜０.８５である化学組成を有する鋳鋼溶湯を遠心力鋳造に付し、得られた鋳鋼管を、８５０〜９５０℃の温度域に加熱保持した後、水冷するベイナイト焼入れ処理によりベイナイト単一相組織を形成し、該焼入れ処理につづいて、５８０〜６８０℃の温度域に加熱保持した後、徐冷する焼戻し処理を施すことを特徴とする溶接構造用高張力低合金遠心力鋳鋼管の製造方法。
【請求項７】
ベイナイト焼入れ処理に先だって、１０００〜１１００℃の温度域に加熱保持し、ついで徐冷することからなる拡散熱処理を施すことを特徴とする請求項６に記載の溶接構造用高張力低合金遠心力鋳鋼管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土木構造物、建築物等の溶接構造用材料として有用な７８０Ｎ/mm２級の高張力及び高靭性を備えた遠心力鋳造低合金鋳鋼管及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心力鋳造によれば、厚肉・大径サイズ（例えば管外径φ500,肉厚t60,mm）を含む各種サイズの管体を効率よく製造することができ、その鋳造管材は土木構造物や建築物の溶接構造用材料、例えば柱材、地すべり抑止用杭材等として広く使用されている。溶接構造用遠心鋳造鋳鋼管に関するＪＩＳ  Ｇ５２０１には、５種類の規格（SCW410-CF,SCW480-CF,SCW490-CF,SCW520-CF,SCW570-CF）がおかれている。このうち最も強度レベルの高い「SCW570-CF」（C≦0.20,Si≦1.00,Mn≦1.5,P≦0.040,S≦0.040,Ni≦2.5,Cr≦0.5,Mo≦0.5,V≦0.20、mass%、炭素当量Ceq：0.48以下）は、引張強さ（TS）570N/mm２以上、シャルピー吸収エネルギー（Ｊ）27以上（0℃）と規定されている。
【０００３】
近年上記鋳鋼管に対し強度レベルを更に高めることが要請されている。高張力化に当っては、構造材料としての靭性・延性（延靭性）,溶接性等を同時に満たすことが要求され、その材料特性の改良に関してこれまで種々の提案がなされている。
(1)C:0.15-0.20%,Si:0.20-0.60%,Mn:0.50-1.50%,Ni:2.0-3.0%,Cr:0.25-0.45%,Mo:0.25-0.50%,V:0.010.10%,Cu:0.1-0.5%,残部Fe、炭素当量(Ceq)0.65以下に調整された組成を有し、遠心力鋳造の後、焼入れ（930℃）・焼戻し（620℃,670℃）を施す。引張強さ約80kg/mm２（780N/mm２）以上、シャルピー吸収エネルギー(0℃)約5kg・m（50J）（特許文献１）。
(2)C:0.07-0.15%,Si:0.2-0.5%,Mn:0.8-1.5%,Ni:2.5-8.0%,Cr:0.25-0.75%,Mo:0.35-0.55%,V:0.05-0.1%,Cu≦0.5%,solAl:0.01-0.1%,Ti:0.005-0.015%,残部Feに調整された組成を有し、遠心力鋳造後、拡散熱処理（1000-1100℃→空冷）及び焼入れ（約910℃）焼戻し（約520℃）を施す。引張強さ約80kg/mm２（780N/mm２）以上、シャルピー吸収エネルギー(-40℃)約9kg・m（90J）以上（特許文献２）。
【０００４】
(3)C:0.05-0.15%,Si≦1%,Mn≦1.5%,Ni:0.4-2.0%,Cr≦0.4%,Mo:0.05-0.4%,V:005-0.15%,残部Fe,炭素当量(Ceq)≦0.44の組成を有し、遠心鋳造後一次焼入れ（γ相域から水冷）と二次焼入れ（γ＋α二相域から水冷）の二段焼入れ、および焼戻し（500-700℃）からなる熱処理を施して、フェライトを主相とするベイナイトとの２相（又はこれに少量のマルテンサイトが混在した３相）の混相組織を形成する。引張強さ570N/mm２以上,伸び20%以上,シャルピー吸収エネルギー（-5℃）47J以上（特許文献３）。
【特許文献１】特開昭57-70266号公報
【特許文献２】特開昭59-43854号公報
【特許文献３】特開平05-78780号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
鋳鋼材の高強度化には、上記公報に記載のように鋼組成の調整と焼入れ焼戻しの熱処理とが組合わされた手法が採られる。鋼組成の調整により焼入れ性の良好化、組織の微細化を図ると共に、焼入れ処理によってマトリックスを硬質・高強度化し、それにつづく焼戻し処理において強度水準を保持しながら、靭性、延性を回復させ、併せて微細炭化物の分散析出による二次的な強化作用のもとに、高強度と延性、靭性とを具備させるのである。従ってその鋼組成の成分設計では、焼入れ性をよくするためのＮｉ，Ｃｒ等の含有量を高めると共に、微細炭化物を豊富に生成析出させるためのＴｉ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ等の特殊元素が増量されることになり、それだけ材料コストの増加を余儀なくされる。
本発明は、Ｎｉ，Ｃｒ、及びその他の特殊元素の含有量をできるだけ抑えながら、化学組成と焼入れ焼戻し処理の工夫により、780N/mm２級の高張力と高度の延靭性による溶接性を具備せしめた遠心力鋳造低合金鋳鋼管及びその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の溶接構造用高張力低合金遠心力鋳鋼管は、  質量％で、Ｃ：０.１５〜０.２５％、Ｓｉ：０.３〜０.６％、Ｍｎ：１.６〜２.２％、Ｐ：０.０３％以下、Ｓ：０.０３％以下、Ｎｉ：０.２〜０.６％、Ｃｒ：０.４〜０.８％、Ｍｏ：０.４〜０.８％、Ｖ：０.１５％以下、残部実質的にＦｅからなり、炭素当量（Ｃeq）は０.６〜０.８５であって、焼戻しベイナイト組織を有することを特徴とするものである。
【０００７】
上記本発明の遠心力鋳造鋳造管の製造方法は、  質量％で、Ｃ：０.１５〜０.２５％、Ｓｉ：０.３０〜０.６０％、Ｍｎ：１.６０〜２.２０％、Ｐ：０.０３％以下、Ｓ：０.０３％以下、Ｎｉ：０.２〜０.６％、Ｃｒ：０.４〜０.８％、Ｍｏ：０.４〜０.８％、Ｖ：０.１５％以下、残部実質的にＦｅからなり、炭素当量（Ｃeq）は０.６０〜０.８５である化学組成を有する鋳鋼溶湯を遠心力鋳造に付し、得られた鋳鋼管を、８５０〜９５０℃の温度域に加熱保持した後、水冷するベイナイト焼入れ処理によりベイナイト単一相組織を形成し、該焼入れ処理につづいて、５８０〜６８０℃の温度域に加熱保持した後、徐冷する焼戻し処理を施すことを特徴としている。
上記ベイナイト焼入れに際しては、それに先立つ処理として１０００〜１１００℃の温度域に加熱保持し、ついで徐冷することからなる拡散熱処理が必要に応じて実施される。
【発明の効果】
【０００８】
ベイナイト組織は周知のとおり羽毛状ないし針状に伸びたフェライト地に微細に分散した炭化物（主としてFe３C）で構成された組織であり、フェライト-パーライト組織を大きく上廻わる強度レベルを有し、かつ代表的な焼入れ組織であるマルテンサイト組織に比べ靭性も良好である。本発明は、高Ｍｎ含有量とこれに配合された少量のＮｉ,Ｃｒ,Ｍｏ,Ｖ等からなる組成バランスの効果として焼入れ性を大きく高め、連続冷却条件下にベイナイト単相からなる焼入れ組織を形成することを可能にしている。そのベイナイト焼入れは、鋳造サイズの大小を問わず、厚肉大径の鋳造管材でも容易に達成することができる。
【０００９】
焼入れ処理の後に焼戻し処理を施すことにより、ベイナイト組織の特徴を保持しながら靭性,延性が改善される。焼入れままのベイナイト組織（一次ベイナイト組織）のフェライト地には、Ｃ,Ｍｏ等が過飽和に固溶しており、焼戻し処理を施すと、ＭｏとＣとの反応（Mo＋C→Mo２C）によりモリブデン炭化物（Ｍｏ２Ｃ）が生成析出する。このＭｏ２Ｃ生成に伴なう固溶Ｃ量の希薄化により、ベイナイト組織のフェライト地の靭性、延性が高められる。また、ＭｏはＣとの親和力がＦｅよりも大きいため、フェライト地に分散しているＦｅ３Ｃとの反応（Fe３C＋Mo→Mo２C＋Fe）によるＭｏ２Ｃの生成析出（及びFe３Cの消失）も生起する。焼戻し処理で生成するＭｏ２Ｃ粒子は極微細の粒子であり、フェライト地に分散し強度向上に効果的に寄与する。
【００１０】
フェライト地にはＭｏのほかにＣｒが固溶しているが、Ｃとの親和力はＣｒよりＭｏの方が大きいため、ＭｏとＣの反応（Ｍｏ２Ｃの生成）が優先する。Ｍｏが存在しない場合、Ｆｅ３ＣとＣｒの反応（Fe３C＋Cr→Cr２３C６＋Fe）によるクロム炭化物（Cr２３C６）を生成するが、Ｍｏ共存のもとではＭｏとの反応が優先進行し、Cr２３C６の生成は抑制される。
焼戻し処理でフェライト地中に生成する析出粒子の組成及び分散形態は鋳鋼材の特性に大きく影響する。上記炭化物（Mo２C,Cr２３C６,Fe３C）を相互比較すると、Ｃｒ２３Ｃ６、Ｆｅ３Ｃは粒子の凝集粗大化（強度・靭性の低下を伴う）を生じ易いのに対し、Ｍｏ２Ｃは凝集粗大化率が低く、微細粒としての分散形態を保持し、靭性を損なわずに析出強化粒子として有効に機能し得る安定性を有している。
【００１１】
このように焼戻し処理で、固溶Ｃ量が希薄化されたフェライト地に微細なＭｏ２Ｃ粒子が分散した組織（焼戻しベイナイト組織）を形成することにより、強度と靭性、延性のバランスが改善され、溶接性も向上する。その具体的な材料特性として７８０N/mm２級の高張力、及びシャルピー吸収エネルギー（0℃）約２７Ｊ以上の衝撃特性が確保される。
本発明は、望ましくは上記の焼入れ・焼戻し処理に先行して拡散熱処理が施される。これは鋳造組織のマクロ的・ミクロ的な不均一性（表層と内側の冷却速度差による凝固組織の違いとそれに付随する成分偏析等）を拡散緩和するものであり、その熱処理効果として製品鋳鋼管の材料特性が更に高位安定化され、特に衝撃特性の改善効果は顕著である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明鋳鋼管の化学組成は、通常採用される高強度化のための成分設計と異なってＮｉ、Ｃｒの含有量を可及的に抑えると共に、強化元素として常用されるＴｉ,Ｎｂ,Ｖ,Ｍｏ等の使用を削減もしくは省略し、安価なＭｎの含有量を高めるというコスト的に有利な条件のもとに、従来の高合金化組成と同等ないしそれ以上の強度と延靭性とが確保されるように設計されている。  各構成元素の含有量の限定理由は次のとおりである。含有量を示す％はすべて質量％である。
【００１３】
Ｃ：０.１５〜０.２５％
Ｃは、鋳鋼の基本元素であり、一部はフェライト地に固溶し、残部は炭化物を形成して強度を付与する。また靭性,延性に影響を及ぼす。Ｃの増量は強度の増加をもたらすが、過度の増加は靭性、延性の低下を招く。強度と靭性,延性のバランスを得るために、０.１５〜０.２５％とする。好ましくは、０.１６〜０.２４％である。
【００１４】
Ｓｉ：０.３〜０.６％
Ｓｉは鋳鋼溶湯の脱酸元素および良好な流動性を得るために不可欠の元素である。このために０．３％以上を必要とするが、過度の増量は靭性、延性を損なうので、０.６％を上限とする。
【００１５】
Ｍｎ：１.６〜２.２％
Ｍｎは、脱酸・脱硫剤、特に不純物Ｓ（強度、延靭性に悪影響をなす）の無害化（ＭｎＳとして固定）に必要な元素であり、またＮｉと同じように冷却変態域を低温・長時間側にシフトさせ、焼入れ性の増加に有効な元素である。脱酸・脱硫剤としては約１％程度までで十分であるが、本発明は、所要の焼入れ性（連続冷却変態処理によるベイナイト組織の形成）を確保するために１.６％を下限量としている。増量により効果を増すが、焼き割れが生じ易くなるので、２.２％を上限とする。好ましくは、１.８〜２.２％である。
なお、Ｍｎの多量添加は、靭性の急激な低下を伴なうことから、通常その含有量は約１．５％程度までとされている（前記特許文献1-3もそうでる）。本発明は、これを超える高含有量の組成でありながら、靭性の急激な劣化を回避している。これは、各元素含有量の相互バランスおよび連続冷却変態処理の一般的な焼入れ（マルテンサイト変態等）に代えベイナイト変態を行わせていることによると考えられる。、
【００１６】
Ｐ：０.０３％以下、  Ｓ：０.０３％以下
Ｐ及びＳはともに粒界に偏析して鋳造品質を低下させる有害不純分であるが、それぞれ０.０３％以下であれば、実害は回避されるので、これを上限として混在を許容する。
【００１７】
Ｎｉ：０.２〜０.６％
Ｎｉは、組織の微細化、靭性の向上に寄与するほか、フェライト地によく固溶して地を強化する。またオーステナイト域を拡大し焼入れ性を高める効果を有する。これらの効果を得るために０.２％以上とする。増量により効果を増すが、高Ｍｎ組成の本発明では、０.６％までの含有で十分であり、それを超える増量は経済性を損なうのでこれを上限とする。
【００１８】
Ｃｒ：０.４〜０.８％
Ｃｒは、焼入れ性の向上、強度改善の効果を有する。この効果を得るために０．４％以上とする。増量により効果を増す反面、靭性,延性の低下を付随し、溶接性にも影響するので、０.８％を上限とする。
【００１９】
Ｍｏ：０.４〜０.８％
Ｍｏは、焼入れ性を高め、また焼戻し処理において微細なＭｏ２Ｃを形成し、フェライト地の靭性の改善、強度の向上に奏効する。この効果を得るために０.４％以上とする。増量と共に効果を増すが、０.８％を超える必要はない。
【００２０】
Ｖ：０.１５％以下
Ｖは、炭化物形成能が高く、微細な炭化物（ＶＣ）を形成して組織を微細化する。この組織微細化効果は、拡散熱処理における結晶粒の成長粗大化を抑制して焼入れ性を良好に保持し、また焼入れ・焼戻しを経て得られる製品鋳鋼品の組織の微細化と衝撃特性の向上に奏効する。しかし、過度の添加は溶接性を損なうので、０.１５％を上限とする。好ましくは、０.０４〜０.０８％である。
【００２１】
炭素当量(Ｃeq)：０.６０〜０.８５（％）
炭素当量は、JIS  G5201「溶接構造用遠心力鋳鋼管」の規定（Ceq=C＋Mn/6＋Si/24＋Ni/40＋Cr/5＋Mo/4＋V/14）による値である。
炭素当量(Ceq)は、溶接特性、特に溶接ボンド部の靭性と密接な関係を有し、溶接性の点から低い値であるのが望ましい。一方、母材部の強靭性の点からは、ある程度以上の値を必要とする。この両面の要請をバランスさせるために０.６０〜０.８５（％）であることを要する。
【００２２】
次に遠心鋳造及び鋳造管材の熱処理について説明する。
遠心力鋳造は常法に従って行われ、特別の制限や条件は付加されない。鋳型の軸心を回転中心として高速回転駆動される金型鋳型に鋳鋼溶湯を鋳込み、遠心力の作用下に冷却凝固させることに鋳鋼管を得る。鋳造サイズは用途・要求仕様に応じて適宜設定され、例えば、地すべり抑止用杭材のそれは通常、最小サイズ(mm)：φ220(管外径)×10ｔ(肉厚)、最大サイズ(mm)：φ1000×120ｔである。
【００２３】
上記鋳造管（鋳鋼管）の熱処理は、拡散熱処理、ベイナイト焼入れ処理、及び焼戻し処理からなる。
[拡散熱処理]
拡散熱処理は、鋳造凝固組織のミクロ的・マクロ的不均一性、主として不純分Ｐ及びＳの偏析を緩和解消し均質化することを目的としている。この不均一性は、鋳造凝固過程における表層と内側の冷却速度の差異に起因するものであり、従って鋳造サイズが比較的薄肉（例えばｔ50mm以下）で偏析等の上記不均一性が軽微であれば、拡散熱処理を省略することもできる。
【００２４】
この拡散熱処理は、鋳造管を１０００〜１１００℃（ＡＣ３点＋180〜280℃の温度域に略相当）に適当時間保持した後、徐冷することにより行われる。処理温度を１０００℃以上とするのは、これより低温域では拡散が不活発で所期の目的を達し得ないからであり、上限を１１００℃とするのは、これを超える高温加熱保持では、組織の粗大化を招き、最終製品の材料特性の低下を招くことになるからである。加熱保持時間は、被処理材の肉厚（ｔ）に依存し、１〜２hrs/inchを目安として設定すればよい。処理後の冷却は、炉冷又は空冷の徐冷（冷却速度：約３〜１５℃/min）とする。
【００２５】
[焼入れ処理]
ベイナイト変態の熱処理は、通常恒温変態熱処理法が適用されるが、前記成分構成を有する本発明の鋳鋼管は、水を冷却媒体とする連続冷却変態熱処理法により行うことができる。すなわち特殊な冷却媒体（鉛浴,溶融塩浴等）及び煩瑣なメンテナンスを要する冷却装置を使用することなく、所要の冷却水量と給排水手段を備えた冷却水タンクを使用して効率的かつコスト的に有利に実施することができる。
本発明のベイナイト変態の焼入れ温度は、８５０〜９５０℃の範囲に規定される。この温度範囲は、ＡＣ３点＋３０℃〜ＡＣ３点＋１３０℃の温度域にほぼ相当する。焼入れ温度の下限を８５０℃とするのは、均質なオーステナイト相を効率よく形成するためであり、上限温度を９５０℃としているのは、オーステナイト結晶粒の粗大化（製品鋳鋼管の材料特性を損なう要因となる）を回避するためである。加熱保持時間は、管材の肉厚中心部まで均一な加熱効果が得られるように、被処理管材の肉厚を考慮して、１〜２hrs/1inchを目安として設定される。
【００２６】
上記焼入れ温度からの冷却は、冷却水を擁する水槽に被処理管体を浸漬し十分な給排水条件下に冷却水との接触状態を一定時間保持し、過冷却のオーステナイト状態から、連続冷却変態曲線図（CCT曲線図）に示されるベイナイト変態域を通過させることにより達成される。冷却開始から変態完了に到るまでの冷却速度は、約３〜１０℃/secの範囲内に制御される。冷却速度を３℃/sec以上とすることによりパーライト変態域との交叉を避け、また１０℃/secを上限とすることによりマルテンサイト変態域との交叉を回避して、ベイナイト単一相の組織を得る。冷却速度のより好ましい制御形態として、冷却降温過程を複数の温度域、例えば約８５０〜４５０℃の高温域と約４５０〜１５０℃の低温域とに分け、高温域を通過する過程の冷却速度を約３〜１５℃/secとし、それにつづく低温域の通過過程を約１〜５℃/secの冷却速度に調節する例を挙げることができる。
【００２７】
ベイナイト変態を完了するための冷却媒体との接触時間は、冷却媒体との接触形態および被処理材のサイズ等により異なり、上記のように水中浸漬法による場合の浸漬時間は、約０.２５〜１hrs/inchを目安として設定すればよい。
【００２８】
[焼戻し処理]
焼戻し処理は、焼入れままのベイナイト組織（一次ベイナイト組織）の高強度を保持しながら靭性を回復し、強度-靭性バランスを改良するための調質熱処理である。
この熱処理は、約５８０〜６８０℃（Ａc１変態点−150〜50℃に略相当）の温度域に適当時間加熱保持することにより行われる。処理温度を５８０℃以上とするのは、これに満たないとフェライト地中の固溶元素（Mo）の拡散が不活発で有効な調質効果が得られないからであり、６８０℃を上限とするのは、これを超える高温域では組織の粗大化とそれに伴なう強度および靭性の低下をきたし、調質処理の目的を達成できなくなるからである。加熱保持時間は、２〜４hrs/inchを目安として設定すればよい。また、処理後の冷却は徐冷（炉冷又は炉外空冷）とする。
この焼戻し処理において、Ｍｏ２Ｃの生成析出反応が優先進行し、固溶Ｃ量が希薄化されたフェライト地に微細なＭｏ２Ｃが均一に分散した焼戻しベイナイト組織が形成される。この調質熱処理効果として、改良された強度-靭性バランスが達成され、７８０Ｎ/mm２級の高張力及びシャルピー吸収エネルギー約２７Ｊ以上（0℃）の高靭性が確保される。
【実施例】
【００２９】
転炉溶製した鋳鋼溶湯を横型遠心力鋳造）に付し、鋳造された管材に熱処理を施して供試管材を得る。
（Ａ）鋳造サイズ  
Ｓ1:肉厚(t)45×管外径(φ)200×管長(l)245（mm）。
Ｓ2:肉厚(t)60×管外径(φ)500×管長(l)5000（mm）。
（Ｂ）熱処理パターン
Ｈ1：ベイナイト焼き入れ→焼戻し（拡散熱処理省略）
Ｈ2：拡散熱処理→ベイナイト焼入れ→焼戻し
Ｈ3：焼入れ→焼戻し
【００３０】
（Ｃ）熱処理条件
[熱処理パターンＨ1,Ｈ2(発明例)]
拡散熱処理…1050℃×１hr/inch→徐冷(炉外空冷)  
焼入れ処理（ベイナイト変態）
…920℃×1.5hr/inch→水中浸漬（冷却速度:5〜8℃/sec）
焼戻し処理…温度630℃×3hrs/inch→徐冷(炉外空冷)  
[熱処理パターンＨ3(比較例)]
焼入れ処理…920℃×１hr/inch→水冷
焼戻し処理…630℃×3hrs/inch→徐冷(炉外空冷)  
【００３１】
表１に供試鋳鋼管の化学組成及び製造条件を示す。
試番No.1〜6は発明例、No.11〜14は比較例である。比較例（No.11〜14）のうち、No.11〜13は、本発明の規定から外れた従来の鋼組成に各種の熱処理を施した例、No.14は、SCW570-CF（JIS  G5201「溶接構造用遠心力鋳鋼管」）相当材の例である。
発明例（No.1〜6）はいずれも顕微鏡観察により均質なベイナイト単一相組織（焼戻し組織）を有することが認められた。図１は発明例No.１、図２は発明材No.２のそれぞれの顕微鏡組織（倍率×400）を示している。比較例No.11,12（低C,高Ni組成）及びNo.13（低C,高Cr組成）はベイナイト組織、No.14(JIS  G5201「SCW570-CF」)は「フェライト＋パーライト」混相組織を呈している。
【００３２】
【表１】
2006274285.tif 000003
【００３３】
[I]材料特性
各供試材の材料諸特性の測定結果を表１の右欄に示す。表中、衝撃特性欄は、JIS  Z2242「金属材料衝撃試験方法」によるシャルピー吸収エネルギー（Vノッチ試験片使用,試験温度：０℃）である。
上記試験結果に示されるとおり、発明例（No.1〜6）は、比較例No.14(JIS  G5201「SCW570-CF」)を大きく上廻る高張力レベルを有すると共に高度の延靭性を備えている。その強度及び延靭性は、高合金組成の比較例No.11〜13のそれと同等ないしそれ以上のレベルである。
【００３４】
[II]溶接性の評価
発明例No.1〜6の供試管材のそれぞれについて、略Ｕ字型開先を形成し、ターニングローラによる回転駆動下、下向自動炭酸ガスアーク溶接を適用して次の２通りの突合せ溶接試験(ａ)(ｂ)を実施した。
溶接試験ａ：発明例の供試管同士の突合せ溶接
溶接試験ｂ：発明材の供試管とSCW570-CF管（JIS  G5201）の突合せ溶接
溶接条件…溶接電流/電圧：300-450Ａ/36-40Ｖ、溶接ワイヤ：JIS  Z3312（YGW21相当）、溶接母材予熱温度：150℃
【００３５】
上記溶接試験材ａ,ｂのそれぞれの溶接継手部から試験片を採取し、引張試験（JIS  Z3121、4試験片使用）及び衝撃試験（JIS  Z2242,Vノッチ試験片使用,試験温度0℃）を実施した。その引張強さとして溶接試験ａ（発明例管材同士の突合せ溶接）では約830N/mm２以上、溶接試験ｂ（発明例管材とSCW570-CF管の突合せ溶接）では約650N/mm２以上の高張力（破断位置はいずれも母材部である）、および耐衝撃特性として溶接試験ａ及びｂのいずれも60Ｊ以上（JIS  G5201「SCW570-CF」の規定値27Jを大きく上廻る）という高靭性が測定され、良好な溶接性を具備していることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の低合金遠心力鋳鋼管は、780N/mm２級の高張力と約27J（シャルピー吸収エネルギー,0℃）以上の高靭性及び良好な溶接性を具備するものであり、これらの材料特性を要求される土木構造物や建築物等の溶接構造材料として好適である。
本発明の鋳鋼管は、Ｎｉ,Ｃｒ及び強化元素の含有量が削減又は省略された鋼組成を有すると共に、ベイナイト組織を形成するための熱処理の実施に特殊な設備を必要とせず、かつ比較的薄肉小径から厚肉大径サイズに亘る各種サイズの溶接構造用管材をコスト的に有利に製造することができる。本発明の低合金遠心力鋳鋼管は、上記分野の溶接構造用管材（例えば地すべり抑止用杭材等）として使用されるほか、同様の材料特性を要求される各種分野の管材料として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施例欄の供試材(No.1)の金属組織（焼戻し処理されたベイナイト組織）を示す図面代用顕微鏡写真（倍率×400）である。
【図２】実施例欄の供試材(No.2)の金属組織（焼戻し処理されたベイナイト組織）を示す図面代用顕微鏡写真（倍率×400）である。
【図１】
2006274285.tif 000004
【図２】
2006274285.tif 000005