特許ウォッチ

公開番号2024137052
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-04
出願番号2023048406
出願日2023-03-24
発明の名称鋼材
出願人日本製鉄株式会社
代理人アセンド弁理士法人
主分類C22C 38/00 20060101AFI20240927BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】高強度を有し、かつ、耐水素脆性に優れた鋼材を提供する。
【解決手段】本開示による鋼材は、質量%で、C:0.15～0.50%、Si:0.05～0.50%、Mn:0.01～1.00%、P:0.0300%以下、S:0.0100%以下、Cr:0.20～1.20%、Mo:0.40～1.50%、Ti:0.0010～0.0300%、V:0.01～0.50%、Nb:0.0050～0.1000%、Al:0.0050～0.1000%、B:0.0001～0.0050%、N:0.0100%以下、及び、O:0.0050%以下、を含有し、残部はFe及び不純物からなり、マルテンサイト及びベイナイトの総面積率が90%以上であり、旧オーステナイト粒の結晶粒径が15.0μm以下であり、粒界でのMo偏析量[Mo]_SEG及びMn偏析量[Mn]_SEGが次式を満たす。
[Mo]_SEG-[Mn]_SEG>8.00
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
鋼材であって、
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１５～０．５０％、
Ｓｉ：０．０５～０．５０％、
Ｍｎ：０．０１～１．００％、
Ｐ：０．０３００％以下、
Ｓ：０．０１００％以下、
Ｃｒ：０．２０～１．２０％、
Ｍｏ：０．４０～１．５０％、
Ｔｉ：０．００１０～０．０３００％、
Ｖ：０．０１～０．５０％、
Ｎｂ：０．００５０～０．１０００％、
Ａｌ：０．００５０～０．１０００％、
Ｂ：０．０００１～０．００５０％、
Ｎ：０．０１００％以下、
Ｏ：０．００５０％以下、
Ｗ：０～２．００％、
Ｃｏ：０～０．２０％、
Ｃｕ：０～０．５０％、
Ｎｉ：０～０．５０％、
Ｓｎ：０～０．５０％、
Ｍｇ：０～０．０１００％、
Ｃａ：０～０．０１００％、
希土類元素：０～０．０１００％、及び、
残部がＦｅ及び不純物からなり、
マルテンサイト及びベイナイトの総面積率が９０％以上であり、
降伏強度が７５８～９６５ＭＰａ未満であり、
旧オーステナイト粒の結晶粒径が１５．０μｍ以下であり、
旧オーステナイト粒の結晶粒界を中心とし前記結晶粒界と直交する１０ｎｍの線分ＳＬの一方の端点をＥ１、他方の端点をＥ２と定義し、
前記線分ＳＬの前記端点Ｅ１から前記端点Ｅ２まで０．２ｎｍピッチで配置される各測定点で、エネルギー分散型Ｘ線分光法による元素分析により、前記線分ＳＬ上の前記各測定点でのＭｏ含有量（質量％）及びＭｎ含有量（質量％）を求め、
前記線分ＳＬにおいて、
前記線分ＳＬでのＭｏ含有量が最大の測定点をＭｏピーク測定点と定義し、
前記Ｍｏピーク測定点を中心とした２．０ｎｍ幅の領域を、Ｍｏ偏析領域と定義し、
前記端点Ｅ１と前記Ｍｏ偏析領域との間の領域を、第１Ｍｏ粒内領域と定義し、
前記端点Ｅ２と前記Ｍｏ偏析領域との間の領域を、第２Ｍｏ粒内領域と定義し、
前記第１Ｍｏ粒内領域内の全ての前記測定点でのＭｏ含有量の算術平均値を、［Ｍｏ］
ＢＭ１
（質量％）と定義し、
前記第２Ｍｏ粒内領域内の全ての前記測定点でのＭｏ含有量の算術平均値を、［Ｍｏ］
ＢＭ２
（質量％）と定義し、
前記線分ＳＬにおいて、
前記線分ＳＬでのＭｎ含有量が最大の測定点をＭｎピーク測定点と定義し、
前記Ｍｎピーク測定点を中心とした２．０ｎｍ幅の領域を、Ｍｎ偏析領域と定義し、
前記端点Ｅ１と前記Ｍｎ偏析領域との間の領域を、第１Ｍｎ粒内領域と定義し、
前記端点Ｅ２と前記Ｍｎ偏析領域との間の領域を、第２Ｍｎ粒内領域と定義し、
前記第１Ｍｎ粒内領域内の全ての前記測定点でのＭｎ含有量の算術平均値を、［Ｍｎ］
ＢＭ１
（質量％）と定義し、
前記第２Ｍｎ粒内領域内の全ての前記測定点でのＭｎ含有量の算術平均値を、［Ｍｎ］
ＢＭ２
（質量％）と定義したとき、
式（１）で定義されるＭｏ偏析量［Ｍｏ］
ＳＥＧ
と、式（２）で定義されるＭｎ偏析量［Ｍｎ］
ＳＥＧ
続きを表示（約 440 文字）【請求項２】
請求項１に記載の鋼材であって、
前記化学組成は、
Ｗ：０．０１～２．００％、
Ｃｏ：０．０１～０．２０％、
Ｃｕ：０．０１～０．５０％、
Ｎｉ：０．０１～０．５０％、
Ｓｎ：０．０１～０．５０％、
Ｍｇ：０．０００１～０．０１００％、
Ｃａ：０．０００１～０．０１００％、及び、
希土類元素：０．０００１～０．０１００％、
からなる群から選択される１元素以上を含有する、
鋼材。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の鋼材であって、
前記鋼材は、油井用鋼管、ラインパイプ用鋼管、及び、高圧水素蓄圧器用鋼管のいずれかである、
鋼材。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の鋼材であって、
前記鋼材は、油井用継目無鋼管、ラインパイプ用継目無鋼管、及び、高圧水素蓄圧器用継目無鋼管のいずれかである、
鋼材。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は鋼材に関し、さらに詳しくは、サワー環境で使用される鋼材に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
油井やガス井（以下、油井及びガス井を総称して「油井」という）の中には、腐食性物質を多く含有する環境がある。腐食性物質は例えば、硫化水素等の腐食性ガス等である。本明細書において、硫化水素を含有する環境を「サワー環境」という。サワー環境の温度は、井戸の深さにもよるが、常温～２００℃程度である。
【０００３】
このようなサワー環境で使用される鋼材として、例えば、油井管として適用される、油井用鋼管や、ラインパイプとして適用される、ラインパイプ用鋼管等がある。このようなサワー環境で使用される鋼材では、高い強度が求められる。
【０００４】
サワー環境で使用される鋼材ではさらに、腐食性物質との接触により、電気化学反応が起こり、鋼材表面に水素が発生する。この水素に起因して、鋼材に、硫化物応力腐食割れ（ＳＳＣ）に代表される水素脆化割れが発生しやすい。したがって、サワー環境で使用される鋼材では、高い強度とともに、優れた耐水素脆性が求められる。
【０００５】
サワー環境で使用される鋼材において耐水素脆性を高める技術が、特開２０１１－２４６７９８号公報（特許文献１）、及び、特開２０１５－３８２４７号公報（特許文献２）に開示されている。
【０００６】
特許文献１では、低合金鋼からなる油井用鋼管において、所定量の固溶Ｍｏを確保し、旧オーステナイト粒を微細化し、Ｍ
２
Ｃ型析出物を分散させる。これにより、耐ＳＳＣ性を高めている。特許文献１ではさらに、旧オーステナイト粒界にＭｏ偏析領域を形成することにより、耐水素脆性をさらに高めている。
【０００７】
特許文献２では、低合金鋼からなる油井用鋼管において、Ｍｏ偏析領域をなるべく抑制することにより、耐水素脆性を高めている。
【０００８】
さらに最近では、水素を燃料として走行する燃料電池自動車の開発、及び、燃料電池自動車に水素を供給する水素ステーションの実用化が進められている。水素ステーションに設置される高圧水素蓄圧器には、高圧の水素ガスが貯蔵される。また、燃料電池自動車として、高圧水素蓄圧器を搭載した自動車の開発も進められている。このような高圧水素蓄圧器に利用される鋼材も、高い強度とともに、優れた耐水素脆性が求められる。
【０００９】
高圧水素蓄圧器用途の鋼材において耐水素脆性を高める技術は、特開２００９－７４１２２号公報（特許文献３）に提案されている。特許文献３では、低合金鋼からなる鋼材において、Ｖ含有量及びＭｏ含有量を従来よりも高めることにより、旧オーステナイト粒界の炭化物の形態を改善し、耐水素脆性を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
特開２０１１－２４６７９８号公報
特開２０１５－３８２４７号公報
特開２００９－７４１２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許