(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．００８〜０．０３％、Ｓｉ：０．１〜０．３％、Ｍｎ：０．１〜０．３％、Ｃｒ：１１〜１５％、Ｎｉ：１〜７％、Ａｌ：０．０５〜０．０９％、Ｔｉ：０．００５〜０．０２％、Ｎ：０．００８〜０．０３％、を含み、且つＣ＋Ｎ＜０．０４％，実質的に残部がＦｅおよび不可避不純物である鋼を熱間圧延により鋼帯としコイルに巻き取り後、１８０℃以下まで冷却し、その後７００〜８００℃で１０〜５０時間加熱し、１８０℃以下まで冷却し、再び５００〜５４０℃で１０〜５０時間加熱し、室温まで冷却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。
【請求項２】
熱間圧延時の加熱温度を１１００〜１２００℃、仕上温度を９００℃以上とすることを特徴とする請求項1記載のマルテンサイト系ステンレス鋼帯の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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、圧延後、コイルに巻き取った状態で、焼戻し熱処理を行うものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
油井管やラインパイプには、Ｎｉ等オーステナイト元素を添加すると共に、溶接部の靭性を改善するため、低Ｃ，低Ｎとしたマルテンサイト系ステンレス鋼がシームレスパイプや溶接管として利用されている。
【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加工後、空冷によってもマルテンサイト変態するため、焼戻し熱処理が必要で、その熱処理法に関し、特開平５−１１２８１８号公報などが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平５−１１２８１８号公報など従来開示されているマルテンサイト系ステンレス鋼の焼戻し熱処理法はシームレスパイプ等、比較的熱容量が小さい製品を対象とするもので、焼戻し時間も１時間程度であった。
【０００５】
一方、鋼帯をコイル状に巻き取った場合は、その重量は数トンから十数トンに達し熱容量は極めて大きく、内部まで均一な温度とするためには１０数時間〜３０時間程度の時間を必要とするため、シームレスパイプ用の加熱条件では強度低下が生じていた。一方、強度を向上させるため、焼戻し温度を下げた場合は、靭性の低下する現象が見られた。
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑みなされたもので、長時間の加熱であっても、強度の低下が少なく、良好な靭性の得られる焼戻し条件によるマルテンサイト系ステンレス鋼帯の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、マルテンサイト系ステンレス鋼帯を熱間圧延後、コイルに巻き取り、バッチ焼鈍炉で１０〜５０時間程度の長時間焼戻し処理した場合の強度、靭性について詳細に検討をおこなった。
【０００８】
その結果、長時間焼戻しではマルテンサイト中の転位の回復が進行し、強度が低下するが、焼戻し条件の調整により、優れた強度と靭性の確保できることを見出した。
【０００９】
本発明は以上の知見を基に構成されたもので、すなわち、本発明は、
１.質量％で、Ｃ：０．００８〜０．０３％、Ｓｉ：０．１〜０．３％、Ｍｎ：０．１〜０．３％、Ｃｒ：１１〜１５％、Ｎｉ：１〜７％、Ａｌ：０．０５〜０．０９％、Ｔｉ：０．００５〜０．０２％、Ｎ：０．００８〜０．０３％、を含み、且つＣ＋Ｎ＜０．０４％，実質的に残部がＦｅおよび不可避不純物である鋼を熱間圧延により鋼帯としコイルに巻き取り後、１８０℃以下まで冷却し、その後７００〜８００℃で１０〜５０時間加熱し、１８０℃以下まで冷却し、再び５００〜５４０℃で１０〜５０時間加熱し、室温まで冷却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。
【００１０】
２.熱間圧延時の加熱温度を１１００〜１２００℃、仕上温度を９００℃以上とすることを特徴とする1記載のマルテンサイト系ステンレス鋼帯の製造方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明では、マルテンサイト系ステンレス鋼の成分組成、熱間圧延条件、焼戻し熱処理条件を規定する。
【００１２】
１．成分組成
Ｃ
Ｃは、鋼の強度を確保し、マルテンサイト組織とするために必要な元素で、０．００８％以上添加する。一方、０．０３％を超えて、多量に添加されると溶接熱影響部が過度に硬化し、靭性が低下するため、０．００８％以上、０．０３％以下とする。
【００１３】
Ｎ
Ｎは、鋼の強度を確保し、マルテンサイト組織とするために必要な元素で、０．００８％以上添加する。一方、０．０３％を超えて多量に添加されると溶接熱影響部が過度に硬化し、靭性が低下するため、０．００８％以上、０．０３％以下とする。
【００１４】
Ｃ＋Ｎ
本発明では、Ｃ，Ｎを夫々規定すると共に、更にＣ＋Ｎを規定する。本パラメータは、溶接熱影響部の硬さを規定するもので、０．０４％を超えると溶接熱影響部が硬化し、靭性が低下するため、０．０４％以下とする。
【００１５】
Ｓｉ
Ｓｉは、脱酸のため、添加される。０．１％以下ではその効果がなく、一方、０．３％を超えて過剰に添加されるとデルタフェライトが晶出し、相バランスを保つためＮｉ量の増加が必要となるので、０．１％超え、０．３％以下とする。
【００１６】
Ｍｎ
Ｍｎは、製鋼上、脱硫のため添加されるが、０．１％以下では効果がなく、熱間加工性も低下し、一方、０．３％を超えて過剰に添加すると炭酸ガス雰囲気での耐食性が低下するため、０．１％超え、０．３％以下とする。
【００１７】
Ｃｒ
Ｃｒは、ステンレス鋼の耐食性向上に必要な元素で、１１％を超えて添加する。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％超え、１５％以下とする。
【００１８】
Ｎｉ
Ｎｉは、オーステナイト相を安定化させ、マルテンサイト組織とし、また靭性を向上させるために添加する。その添加量は、フェライト形成元素であるＣｒ含有量に応じて添加するが、１％以下では、オーステナイト相の安定に不十分で、溶接部の靭性が低下するため１％超えとする。
【００１９】
一方、７％を超えると、その効果が飽和し、高価な元素でコストが上昇するため、７％以下とする。
【００２０】
Ａｌ
Ａｌは、脱酸のため、及び鋳造時におけるノズル詰まりを防止するため、０．０５％以上添加する。一方、０．０８％を超えて、過剰に添加するとアルミナ系介在物が増加し、また、窒化物を生成して固溶窒素量を減少させるため０．０５％以上、０．０８％以下とする。
【００２１】
Ｔｉ
Ｔｉは鋼中のＮとＴｉＮを形成し、オーステナイト結晶粒の成長を抑制し溶接影響部の靭性を向上させるため０．００５％以上添加する。一方、０．０２％を超えると粗大なＴｉＮを形成し靭性を低下させ、固溶Ｎを減少させるため、０．００５％以上、０．０２％以下とする。
【００２２】
尚、Ｃｕは不可避不純物として０．０２〜０．０７％程度原料スクラップ等より混入するが、オーステナイト生成元素であり、Ｎｉの効果を補う場合は、積極的に添加しても良い。
【００２３】
２．熱間圧延条件
スラブ加熱温度
スラブ加熱温度は、必要な圧延仕上げ温度を確保するため、１１００℃超えとする。一方、１２００℃以上となるとデルタフェライトがオーステナイト中に析出し靭性が著しく劣化するため、１１００℃超え、１２００℃未満とする。
【００２４】
仕上圧延温度
仕上圧延温度が９００℃以下となると、圧延後の再結晶が進まず、結晶粒が圧延方向に伸長したミクロ組織となり機械的特性に異方性が生じるため、９００℃超えとする。
【００２５】
３．焼戻し条件
７００〜８００℃で１０〜５０時間加熱後、１８０℃以下まで冷却し、その後、５００〜５４０℃で１０〜５０時間加熱し、室温まで冷却する２回焼戻し
マルテンサイト系ステンレス鋼は、圧延後、コイルに巻き取られた後の冷却過程でマルテンサイト組織に変態する。
【００２６】
マルテンサイト組織では、強度が高く、靭性が低いため、焼戻しが必要となるが、本発明ではコイルに巻き取り後、２回焼戻しを行ない、所望の強度と靭性とする。
【００２７】
尚、焼戻し処理は、完全にマルテンサイト組織に変態させるため、コイルに巻き取り後、一旦１８０℃以下まで冷却した後に行う。焼戻し時間は、数トンから十数トンあるコイルを、バッチ焼鈍炉でコイル内の温度を均一とするように１０〜５０時間とする。
【００２８】
焼戻しは、最初にα＋γの２相領域である７００〜８００℃で１０〜５０時間加熱し、１８０℃以下まで冷却する。マルテンサイト組織を２相域である７００〜８００℃に加熱するとマルテンサイトのラス間や粒界から新たにオーステナイト相が析出し、フェライトとオーステナイトの２相組織となる。
【００２９】
析出したオーステナイト相は結晶粒（旧オーステナイト結晶）を分断し、実質的に結晶粒径を小さくし、靭性を向上させるため、焼戻し温度は、α＋γの２相領域である７００〜８００℃とする。
【００３０】
再析出したオーステナイト相を、マルテンサイト組織とするため、焼戻し後、１８０℃以下まで冷却する。しかし、その結果、強度が上昇するため、次に５００〜５４０℃で１０〜５０時間加熱し室温まで冷却する。
【００３１】
焼戻し温度は靭性を確保し、且つ強度を確保するため、５００〜５４０℃とし、焼戻し効果を十分得るため、室温まで放冷する。
【００３２】
図１に、２回目の焼戻し温度が強度に及ぼす影響を示す。供試鋼は表１の鋼種Ａで、７８０℃で３０時間の焼戻し後、２回目の焼戻しをおこなった。尚、焼戻し時間は３０時間とした。
【００３３】
その結果、５００〜５４０℃の焼戻し温度範囲で、マルテンサイト系ステンレス鋼として好ましいＡＰＩＸ８０の規格（ＹＳ＞５５０ＭＰａ，ＴＳ＞６５０ＭＰａ）、及び溶接管用に成形が容易な強度水準であるＴＳ＜７３０ＭＰａを満足する強度特性が得られた。
【００３４】
【実施例】
表１に示す組成の鋼を溶解,鋳造し、加熱温度１２００℃、仕上温度９００℃の熱間圧延により、熱延鋼帯としてコイルに巻き取った。その後、コイルを室温まで冷却後、引張試験片を採取し、強度特性に及ぼす焼鈍条件の影響を検討した。
【００３５】
表２に焼戻し後の強度、靭性を示す。本発明の実施例では、ＡＰＩＸ８０規格を満足する強度と、優れた靭性が得られている。一方、焼戻し条件の何れかが本発明範囲外である比較例では、強度と靭性で良好なバランスが得られていない。
【００３６】
【表１】
0003815190.tif 000002
【００３７】
【表２】
0003815190.tif 000003
【００３８】
【発明の効果】
以上のように、本願発明によれば、マルテンサイト系ステンレス鋼を熱間圧延により、熱延鋼帯とし、コイル状に巻き取り後、３０時間程度の長時間焼鈍処理においてもＡＰＩＸ８０を満足する強度特性および優れた靭性がコイル全長に亘って得られ、産業上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】強度に及ぼす２回目の焼戻し温度の影響を示す図。
【図１】
0003815190.tif 000004