專利名稱：油井用不銹鋼、油井用不銹鋼管及油井用不銹鋼的制造方法
技術領域：
本發明涉及油井用不銹鋼及油井用不銹鋼管。更詳細地講，涉及在高溫的油井環境、氣井環境(以下稱作高溫環境)下使用的油井用不銹鋼及油井用不銹鋼管。
背景技術：
最近，對深層的油井、氣井的開發不斷推進(以下，在本說明書中，將油井和氣井統一簡稱作“油井”。另外，在本說明書中，“油井用不銹鋼”包含油井用的不銹鋼和氣井用的不銹鋼。“油井用不銹鋼管”包含油井用的不銹鋼管和氣井用的不銹鋼管。)。深層油井具有高溫環境。“高溫環境”均含有作為腐蝕性氣體的二氧化碳或者二氧化碳及硫化氫氣體。 在本說明書中，“高溫”是指150°C以上的溫度。在深層油井的高溫環境下使用的油井管要求滿足以下3個條件。(1)高強度。具體地講，0. 2%殘余塑性變形時的應力為758MPa以上(IlOksi級以上)。由于深層油井的井深度較深，因此，利用的鋼管的長度和重量增加。因此，要求高強度。(2)具有優良的耐腐蝕性。具體地講，高溫環境下的腐蝕速度小于0. lg/(m2.hr)0 并且，在被施加應力的狀態下也難以破裂。即，具有優良的耐應力腐蝕裂紋性。之后，將應力腐蝕裂紋(Stress Corrosion Cracking)也稱作SCC。在本說明書中，在高溫環境下耐腐蝕性優良的意思是指腐蝕速度較小，且耐SCC性優良。在常溫下具有優良的耐硫化物應力腐蝕裂紋性。在將油井用不銹鋼管用于生產井的情況下，自高溫環境的油井生產出的流體(石油或者氣體)在不銹鋼管內流動。在自油井生產流體因某種原因停止時，地表附近的不銹鋼管內的流體溫度會降低至常溫。此時，在與常溫流體接觸的不銹鋼管中有可能發生硫化物應力腐蝕裂紋(Sulfide Stress Corrosion cracking 以下也稱作SSC)。因而，油井用不銹鋼管不僅要求高溫下的耐SCC性，也要求常溫下的耐SSC性。在日本特開2005-336595號公報(以下稱作專利文獻1)、日本特開2006-16637號公報(以下稱作專利文獻2)及日本特開2007-332442號公報(以下稱作專利文獻3)中，提出了一種以在高溫環境下使用為目的的不銹鋼。對于改善高溫環境下的耐腐蝕性，鉻(Cr) 是很有效的。因此，在專利文獻1 3中公開的不銹鋼含有大量的Cr。專利文獻1所公開的不銹鋼管含有比以往的馬氏體系不銹鋼(Cr含有量為13% ) 多的15. 5% 18%的Cr。并且，不銹鋼管的化學組成滿足下式Cr+Mo+0. 3Si_43. 5C_0. 4 Mn-Ni-0. 3Cu-9N彡11. 5。通過滿足該式，組織成為鐵素體相和馬氏體相的二相組織。結果， 熱加工性提高。并且，不銹鋼管的化學組成作為必需元素含有M和Mo，作為選擇元素含有 Cu。因此，不銹鋼管的耐腐蝕性提高。專利文獻2所公開的不銹鋼管的Cr含有量為15. 5% 18. 5%。并且，專利文獻2 的不銹鋼作為必需元素含有用于提高耐腐蝕性的附。另外，在專利文獻2的不銹鋼中，Mo、Cu是選擇元素。專利文獻3所公開的不銹鋼管含有14% 18%的Cr。專利文獻3的不銹鋼管還含有Ni、Mo、Cu。因此，不銹鋼管具有耐腐蝕性。并且，專利文獻3的不銹鋼管的組織含有馬氏體相和體積分數為3% 15%的奧氏體相。因此，不銹鋼管具有韌性。如上所述，專利文獻1 3所公開的不銹鋼含有多于13%的Cr。并且，作為必需元素或者選擇元素含有Ni、Mo、Cu等的合金元素。因此，高溫環境下的腐蝕速度降低。例如在專利文獻1的實施例中，能夠證實高溫環境下的腐蝕速度降低(參照專利文獻1中的表 2)。
發明內容
但是，專利文獻1 3所公開的不銹鋼管在高溫環境下被施加應力的情況下，存在產生裂紋的情況。即，存在高溫環境下產生應力腐蝕裂紋的情況。因此，上述專利文獻1 3所公開的不銹鋼存在不滿足上述(1) (3)的條件的情況。本發明的目的在于提供具有以下特性的油井用不銹鋼·以0. 2%殘余塑性變形時的應力計，具有758MPa以上的高強度；·在高溫環境下具有優良的耐腐蝕性；并且·在常溫下具有優良的耐SSC性。本發明人基于研究的結果，發現滿足以下項目㈧ (C)的不銹鋼滿足上述 ⑴ ⑶的條件。(A)使Cr含有量按質量％計多于16.0%。并且，以滿足下式(1)的方式含有Cr、 Ni、Cu、Mo。Cr+Cu+Ni+Mo 彡 25. 5 (1)式中的元素符號代入對應元素的含有量(質量％ )。若增多Cr含有量且滿足式(1)，則即使在高溫環境下也能在鋼表面形成牢固的鈍化被膜。因此，耐腐蝕性提高。更具體地講，高溫環境下的腐蝕速度降低，且耐SCC性提高。(B)做成含有馬氏體相和體積分數為10% 40%的鐵素體相的組織。并且，使鐵素體相分布率多于85%。以下說明鐵素體相分布率。圖1表示本發明的不銹鋼表面附近的截面照片。參照圖1，多個鐵素體相5沿著不銹鋼的表面1延伸。另外，截面中除鐵素體相5之外的部分基本上是馬氏體相6。鐵素體相分布率是表示表面附近部分的鐵素體相分布狀態的指標。鐵素體相分布率如下定義。如圖2所示，準備長度200μπι的刻度尺10。在刻度尺10上，沿著刻度尺10 的長度方向以10 μ m間距在200 μ m的范圍內排列有一列長度50 μ m的多個假想線段20。 使刻度尺10的上邊與圖1中的不銹鋼的表面1對齊地配置刻度尺10。圖3表示配置之后的狀態。各假想線段20自表面1起在不銹鋼的厚度方向上具有50 μ m的長度。多個假想線段20沿著不銹鋼的表面以10 μ m間距在200 μ m的范圍內排列成一列。如圖3所示，在將刻度尺10配置在不銹鋼的截面中時，鐵素體相分布率(％ )以下式(a)定義。鐵素體相分布率=與鐵素體相交叉的假想線段數/假想線段的總數XlOO (a)總之，將與鐵素體相交叉的假想線段數相對于假想線段的總數的比例定義為鐵素體相分布率(％)。如上所述，鐵素體相分布率要大于85%。若鐵素體相分布率大于85%， 則高溫環境中的耐SCC性就會提高。圖4表示鐵素體相分布率為71. 4%的不銹鋼的截面照片。如圖4所示，在表面1中產生的裂紋7沿不銹鋼的厚度方向發展。裂紋7的頂端到達鐵素體相5時，裂紋7停止發展。即，鐵素體相5阻止裂紋的發展。在圖4中，由于鐵素體相分布率為85%以下，因此，鐵素體相5并未廣泛地分布在表面附近(即，距表面50 μ m的深度范圍)。因此，裂紋7發展至一定程度的深度。相對于此，圖1所示的不銹鋼的鐵素體相分布率大于85%。即，鐵素體相5廣泛地分布在表面附近。因此，在表面1上產生了裂紋的情況下，裂紋在距表面1較淺的位置就到達鐵素體相，停止發展。因而，高溫環境下的耐SCC性提高。(C)將銅(Cu)作為必需元素，而且，增多Cu含有量。具體地講，使Cu含有量按質量％計為1.5% 3.0%。在高溫環境下，Cu抑制裂紋發展。因此，高溫環境下的耐SCC性提高。其機理推斷如下。若使Cu含有量為1.5% 3.0%，則易于在因鐵素體相而停止發展的裂紋的表面形成鈍化被膜。因此，能夠抑制自裂紋表面產生新的應力腐蝕裂紋。根據以上見解，本發明人完成了以下發明。本發明的油井用不銹鋼具有以下的化學組成及組織，具有758MPa以上的0. 2% 殘余塑性變形時的應力。化學組成按質量％計含有C :0. 05%以下、Si :0. 5%以下、Mn: 0. 01% 0. 5%,P 0. 04% 以下、S 0. 01% 以下、Cr 大于 16. 0%且小于等于 18. 0%,Ni 大于 4. 0%且小于等于 5. 6%,Mo 1. 6%~ 4. 0%,Cu :1. 5%~ 3. 0%,A1 :0. 001% 0. 10%, N :0. 050%以下，其余部分由!^e和雜質構成，滿足式(1)及式O)。組織包含馬氏體相和體積分數為10% 40%的鐵素體相。而且，在將分別自不銹鋼的表面起沿著厚度方向具有 50 μ m的長度、以10 μ m間距在200 μ m的范圍內排列成一列的多個假想線段配置在不銹鋼的截面中時，與鐵素體相交叉的假想線段的數量相對于假想線段的總數的比例大于85%。Cr+Cu+Ni+Mo 彡 25. 5 (1)-8 彡 30 (C+N) +0. 5Mn+Ni+Cu/2+8. 2-1. 1 (Cr+Mo)彡-4 (2)在此，向式⑴及式⑵中的各元素符號中代入各元素的含有量(質量％ )。0.2%殘余塑性變形時的應力如下定義。在縱軸表示應力、橫軸表示應變的應力-應變曲線坐標圖中，將相當于應力-應變曲線和與該曲線中的直線部分(彈性區域) 平行的假想直線的交點的應力稱作殘余塑性變形時的應力。而且，將應力-應變曲線的起點和假想直線與橫軸交叉的點之間的距離稱作殘余變形量。將殘余變形量為0. 2%的殘余塑性變形時的應力稱作0. 2%殘余塑性變形時的應力。優選為，上述化學組成替代!^e的一部分而含有從由V :0. 25%以下、Nb :0. 25%以下、Ti 0. 25%以下、Zr 0. 25%以下構成的組中選擇的一種或者兩種以上。優選為，上述化學組成替代!^e的一部分而含有從由Ca :0. 005%以下、Mg :0. 005% 以下、La 0. 005%以下、Ce :0. 005%以下構成的組中選擇的一種或者兩種以上。優選為，上述組織包含體積分數為10%以下的殘留奧氏體相。本發明的油井用不銹鋼管使用上述不銹鋼制造。本發明的油井用不銹鋼的制造方法包括以下的Sl S4的工序。(Si)將具有以下化學組成的鋼坯料加熱按質量％計含有C :0. 05%以下、Si 0. 5% 以下、Mn 0. 01% 0. 5%, P :0. 04% 以下、S :0. 01% 以下、Cr 大于 16. 0%且小于等
6小于等于 5. 6%, Mo :1. 6% 4. 0%、Cu :1. 5% 3. 0%, Al 0.001% 0. 10%、N :0. 050%以下，其余部分由！^和雜質構成，滿足上述式(1)及式O)；(S2)對鋼坯料進行熱加工，使得鋼坯料溫度為850°C 1250°C的條件下的鋼坯料的斷面收縮率為50%以上；(S3)在熱加工之后，加熱到Ac3相變點以上的溫度進行淬火；(S4)在淬火之后，以Acl相變點以下的溫度進行回火。斷面收縮率(％ )以下式(3)定義。斷面收縮率=(1-熱加工之后與鋼坯料長度方向垂直的鋼坯料截面積/熱加工之前與鋼坯料長度方向垂直的鋼坯料截面積)X 100 (3)通過以上工序，能夠制造具有上述化學組成、組織及強度的油井用不銹鋼。
圖1是本發明的油井用不銹鋼的截面照片。圖2是表示用于測定鐵素體相分布率的刻度尺的圖。圖3是用于說明利用圖2的刻度尺進行的鐵素體相分布率的測定方法的圖。圖4是鐵素體相分布率為85%以下的不銹鋼的截面照片。
具體實施例方式下面，詳細說明本發明的實施方式。1.化學組成本發明的油井用不銹鋼具有以下的化學組成。之后，與元素相關的％是指質量％ 的思思。C 0. 05% 以下碳(C)用于提高鋼的強度。但是，若C含有量過多，則回火后的硬度過高，耐SSC性降低。并且，在本發明的化學組成中，隨著C含有量增加，Ms點降低。因此，若C含有量增加， 則殘留奧氏體易于增加，0.2%殘余塑性變形時的應力容易降低。因而，C含有量為0.05% 以下。優選的C含有量為0.03%以下。C含有量的下限并沒有特別的限定。但是，考慮到制鋼工序中的脫碳處理所花費的成本，優選的C含有量為0. 003%以上，更優選為0. 007% 以上。Si 0. 5% 以下硅(Si)用于將鋼脫氧。若Si含有量過多，則鋼的韌性和熱加工性降低。因而，Si 含有量為0.5%以下。Mn 0. 01% 0. 5%錳(Mn)用于將鋼脫氧及脫硫，提高熱加工性。若Mn含有量過少，則無法有效地得到上述效果。若Mn含有量過多，則高溫環境下的耐腐蝕性降低。因而，Mn含有量為0.01% 0.5%。優選的Mn含有量大于等于0. 05 %且小于0.2%。P 0. 04% 以下磷(P)是雜質。P會降低耐SSC性。因而，P含有量為0. 04%以下。優選的P含有量為0. 025%以下。
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S 0. 01% 以下硫⑶是雜質。S會降低熱加工性。因而，S含有量為0.01%以下。優選的S含有量為0. 005%以下，更優選的S含有量為0. 002%以下。Cr 大于16. 0%目.小于等于18. 0%鉻(Cr)用于提高高溫環境下的耐腐蝕性。具體地講，Cr用于降低高溫環境下的腐蝕速度，提高耐SCC性。若Cr含有量過少，則無法有效地得到上述效果。若Cr含有量過多， 則鋼中的鐵素體相增加，鋼的強度降低。因而，Cr含有量大于16.0%且小于等于18.0%。 優選的Cr含有量為16. 3% 18.0%。Ni 大于4. 0%目.小于等于5. 6%鎳(Ni)用于提高鋼的強度。Ni還用于提高高溫環境下的耐腐蝕性。若Ni含有量過少，則無法有效地得到上述效果。但是，若Ni含有量過多，則容易大量生成殘留奧氏體。 因此，難以得到758MPa以上的0. 2%殘余塑性變形時的應力。因而，Ni含有量大于4. 0% 且小于等于5. 6%。優選的Ni含有量為4. 2% 5. 4%。Mo !. 6% 4. 0%鉬(Mo)用于提高耐SSC性。若Mo含有量過少，則無法有效地得到上述效果。另一方面，即使過量含有Mo，上述效果也會飽和。因而，Mo含有量為1.6% 4.0%。優選的 Mo含有量為1. 8% 3. 3%。Cu !. 5% 3. 0%銅(Cu)通過析出硬化來提高鋼的強度。并且，如上所述，Cu用于提高高溫環境下的耐SCC性。Cu還用于降低腐蝕速度。若Cu含有量過少，則無法有效地得到上述效果。若 Cu含有量過多，則熱加工性降低。因而，Cu含有量為1.5% 3.0%。優選的Cu含有量為 2. 0% 3. 0%，更優選為2. 3% 2. 8%。Al 0. 001% 0. 10%鋁(Al)用于將鋼脫氧。若Al含有量過少，則無法有效地得到上述效果。若Al含有量過多，則鋼中的夾雜物增加，耐腐蝕性降低。因而，Al含有量為0.001 % 0. 10%。N 0. 050% 以下氮(N)用于提高鋼的強度。但是，若N含有量過多，則鋼中的夾雜物增加，耐腐蝕性降低。因而，N含有量為0.050%以下。優選的N含有量為0.0 %以下。優選的N含有量的下限值為0. 002%。本發明的不銹鋼的化學組成還滿足下式(1)。Cr+Cu+Ni+Mo 彡 25. 5 (1)在此，向式(1)中的各元素符號中代入對應的元素的含有量。若鋼中的Cr、Cu、Ni和Mo的含有量滿足式(1)，則在高溫環境中會在不銹鋼的表面形成牢固的鈍化被膜。因此，高溫環境下的腐蝕速度降低。并且，高溫環境下的耐SCC性提尚。2.組織本發明的不銹鋼是含有體積分數為10% 40%的鐵素體相的組織。組織的除鐵素體相之外的其余部分主要是馬氏體相，另外還含有殘留奧氏體相。若殘留奧氏體層的量過度增加，則難以高強度化。因此，鋼中的優選殘留奧氏體相的體積分數為10%以下。
鐵素體相的體積分數利用以下方法來確定。自不銹鋼的任意位置提取樣本。研磨與不銹鋼的截面相當的樣本表面。在研磨之后，使用王水和甘油的混合溶液來蝕刻研磨后的樣本表面。使用光學顯微鏡(觀察倍率100倍)，利用依據JISG0555的點算法來測定蝕刻后的表面中的鐵素體相的面積率。而且，將測定出的面積率定義為鐵素體相的體積分數。另外，殘留奧氏體相的體積分數利用X射線衍射法求出。自不銹鋼的任意位置提取樣本。樣本的尺寸為15mmX15mmX2mm。使用樣本來測定α (鐵素體)相的(200)面、α 相的011)面、Y (殘留奧氏體)相的(200)面、Q20)面和(311)面各自的X射線強度。 然后，計算出各面的積分強度。在計算之后，使用式(4)對每種α相的各面和Y相的各面的組合(合計6組)計算體積分數V γ (%)。然后，將6組體積分數V γ的平均值定義為殘留奧氏體的體積分數(％)。Vy= 100/(1+(1 α 'Ry)/(Iy 'Ra)) (4)在此，I α是α相的積分強度。Ra是α相的結晶學的理論計算值。IY是Y相的積分強度。Ry是Y相的結晶學的理論計算值。若鐵素體相的體積分數為10% 40%，則能得到758MPa以上的0. 2%殘余塑性變形時的應力。并且，鐵素體相阻止裂紋發展。因此，在高溫環境下耐SCC性提高。上述化學組成滿足式O)，利用后述的制造方法制造的不銹鋼的組織能夠具有含有10% 40%的鐵素體相的構造。-8 彡 30 (C+N) +0. 5Mn+Ni+Cu/2+8. 2-1. 1 (Cr+Mo)彡-4 (2)在此，向式O)中的各元素符號中代入對應的元素的含有量。設:Χ= 30 (C+N) +0. 5Mn+Ni+Cu/2+8. 2-1. 1 (Cr+Mo)。若 X 小于 _8，則鐵素體相的體積分數大于40%。在鐵素體相的體積分數大于40%時，在高溫環境下容易產生裂紋。其理由并不確定，但推斷為以下理由。在鐵素體相和馬氏體相中產生Cr的濃度分配。具體地講，鐵素體相的Cr含有量高于馬氏體相的Cr含有量。一般認為Cr有助于在高溫環境下防止裂紋發展。但是，在鐵素體相的體積分數過度增加而大于40%的情況下，鐵素體相的Cr 含有量會降低，小于有效地在高溫環境下防止裂紋發展的含有量。因此，一般認為易于產生裂紋。另一方面，若X大于-4，則鐵素體相的體積分數小于10%。若鐵素體相過少，則無法抑制裂紋發展。優選的X范圍為-7. 7 -4. 3。并且，如上所述，鐵素體相分布率大于85%。圖1表示本發明的不銹鋼截面的一例子。表面1附近的鐵素體相5的厚度主要為0.5μπι Ιμπι左右。鐵素體相5的長度主要為50 μ m 200 μ m左右。在圖1中，由于鐵素體相分布率大于85%，因此，鐵素體相5分布在整個表面1下。因此，在表面1中產生的裂紋在距表面1較淺的位置到達鐵素體相5，被阻止發展。因而，耐SCC性提高。即使上述化學組成、式(1)和式( 在本發明的范圍內，若鐵素體相分布率在85% 以下，則高溫耐腐蝕性得不到改善。在鐵素體相分布率為85%以下的圖4中，與表面1平行方向的鐵素體相5的長度短于圖1的鐵素體相5的長度。圖4中的鐵素體相5并未像圖1 那樣廣闊地分布。因此，裂紋7到達鐵素體相5的距離長于圖1。結果，易于產生應力腐蝕裂紋。3.選擇元素
本發明的油井用不銹鋼的化學組成也可以替代!^e的一部分還含有從由以下多個元素構成的組中選擇的一種或者兩種以上。V :0.25% 以下Nb :0.25% 以下Ti :0.25% 以下Zr :0.25% 以下釩(V)、鈮(Nb)、鈦(Ti)、鋯(Zr)均是選擇元素。這些元素用于形成碳化物來提高鋼的強度和韌性。但是，若這些元素的含有量過多，則碳化物粗大化，因此韌性降低。另外，耐腐蝕性也降低。因而，V含有量為0. 25%以下，Nb含有量為0. 25%以下，Ti含有量為 0. 25%以下，Zr含有量為0. 25%以下。優選V、Nb、Zr的含有量分別為0. 005% 0. 25%。 另外，Ti含有量為0. 05% 0. 25%。在這種情況下，能夠特別有效地得到上述效果。本發明的油井用不銹鋼的化學組成也可以替代!^e的一部分還含有從由以下多個元素構成的組中選擇的一種或者兩種以上。Ca :0. 005% 以下Mg :0. 005% 以下La :0. 005% 以下Ce :0. 005% 以下鈣(Ca)、鎂(Mg)、鑭(La)、鈰(Ce)均是選擇元素。這些元素用于提高鋼的熱加工性。但是，若這些元素的含有量過多，則會形成粗大的氧化物，因此耐腐蝕性降低。因而，各元素的含有量為0. 005%以下。優選Ca含有量、Mg含有量、La含有量及Ce含有量分別為 0. 0002% 0. 005%。在這種情況下，能夠特別有效地得到上述效果。即使含有這些選擇元素，也能夠得到在2.中說明的組織。4.制造方法說明本發明的油井用不銹鋼的制造方法。只要以規定的斷面收縮率對上述化學組成及滿足式(1)、式⑵的鋼坯料(鑄片以及鋼坯(Ε > 7卜)、鋼塊(— A )、板坯等鋼片等)進行熱加工，就能夠得到在2.中說明的組織。下面，作為本發明的油井用不銹鋼的一例子，說明油井用不銹鋼管的制造方法。Sl 鋼坯料的準備及加熱工序準備具有上述化學組成、滿足式(1)及式O)的鋼坯料。鋼坯料也可以是利用圓坯連鑄制造成的鋼坯。另外，鋼坯料也可以是通過對利用造塊法制造成的鋼錠進行熱加工而制造成的鋼片。鋼坯料也可以是由連續鑄造后的鋼塊得到的鋼坯。將準備好的鋼坯料裝入到加熱爐或者均熱爐中，進行加熱。S2 熱加工工序接著，對加熱后的鋼坯料進行熱加工來制造管坯。例如，作為熱加工實施曼內斯曼法。具體地講，利用穿孔機將鋼坯料穿孔而做成管坯。然后，利用芯棒式無縫管軋機、定徑軋機對管坯進行軋制。作為熱加工，既可以實施熱擠出，也可以實施鍛造。此時，實施熱加工，使得鋼坯料溫度為850°C 1250°C的條件下的鋼坯料的斷面收縮率為50%以上。斷面收縮率(％ )以上述式C3)定義。只要鋼坯料溫度為850°C 1250°C的條件下的鋼坯料的斷面收縮率為50%以上，就能夠得到含有體積分數為10% 40%的鐵素體相、且鐵素體相分布率大于85%的組織。 另一方面，即使是本發明的化學組成及滿足式(1)、式O)的鋼坯料，若斷面收縮率小于 50%，則也存在鐵素體相分布率為85%以下的情況。另外，熱加工后的管坯被冷卻至常溫。冷卻方法既可以是空冷，也可以是水冷。S3及S4 淬火工序及回火工序在熱加工之后，將管坯淬火并回火，調整到0.2%殘余塑性變形時的應力為 758MPa以上。優選的淬火溫度為Ac3相變點以上。另外，優選的回火溫度為Acl相變點以下。通過以上工序，能夠制造本發明的不銹鋼管。其他的不銹鋼材制造方法在上述說明中，作為不銹鋼制造方法的一例子，說明了無縫不銹鋼管的制造方法。 由不銹鋼制造的其他不銹鋼材(例鋼板、電縫鋼管、激光焊接鋼管)也與上述無縫不銹鋼管的制造方法相同。例如，通過在熱加工過程中用軋機軋制鋼坯料，能夠制造不銹鋼板。實施例熔煉表1所示的化學組成的鋼，制造鑄片或者鋼片。表權利要求
1.一種油井用不銹鋼，其特征在于，具有下述的化學組成、下述的組織和758MPa以上的0. 2%殘余塑性變形時的應力； 上述的化學組成按質量％計含有C 0. 05%以下、Si 0. 5%以下、Mn :0. 01% 0. 5%, P 0. 04%以下、S :0. 01%以下、Cr 大于16. 0%且小于等于18. 0%、Ni 大于4.0%且小于等于 5· 6%、Mo :1· 6% 4. 0%、Cu :1· 5% 3· 0%、A1 :0. 001% 0. 10%,N 0. 050% 以下， 其余部分由狗和雜質構成，滿足式(1)及式O)；上述的組織包含馬氏體相和體積分數為10% 40%的鐵素體相，而且，在將分別自上述不銹鋼的表面起沿著厚度方向具有50 μ m的長度、以10 μ m間距在200 μ m的范圍內排列成一列的多個假想線段配置在上述不銹鋼的截面中時，與上述鐵素體相交叉的假想線段的數量相對于上述假想線段的總數的比例大于85%， Cr+Cu+Ni+Mo 彡 25. 5 (1)-8 彡 30(C+N)+0. 5Mn+Ni+Cu/2+8. 2-1. 1(Cr+Mo)彡-4 (2)在此，向式(1)及式O)中的各元素符號中代入各元素的以質量％計的含有量。
2.根據權利要求1所述的油井用不銹鋼，其特征在于，上述化學組成替代上述狗的一部分而含有從由V 0. 25%以下、Nb 0. 25%以下、Ti 0. 25%以下、Zr 0. 25%以下構成的組中選擇的一種或者兩種以上。
3.根據權利要求1或2所述的油井用不銹鋼，其特征在于，上述化學組成替代狗的一部分而含有從由Ca 0. 005%以下、Mg 0. 005%以下、La 0. 005%以下、Ce 0. 005%以下構成的組中選擇的一種或者兩種以上。
4.根據權利要求1 3中任一項所述的油井用不銹鋼，其特征在于， 上述組織包含體積分數為10%以下的殘留奧氏體相。
5.一種油井用不銹鋼管，其特征在于，使用權利要求1 4中任一項所述的不銹鋼制造。
6.一種油井用不銹鋼的制造方法，其特征在于， 該制造方法包括以下工序將具有以下化學組成的鋼坯料加熱按質量％計含有C :0. 05%以下、Si :0. 5%以下、 Mn 0. 01% 0. 5%, P :0. 04% 以下、S :0. 01% 以下、Cr 大于 16. 0%且小于等于 18. 0%, Ni 大于 4. 0%且小于等于 5. 6%、Mo :1. 6% 4. 0%、Cu :1. 5% 3. 0%、Al :0. 001% 0. 10%、N :0. 050%以下，其余部分由！^和雜質構成，滿足式(1)及式O)；對上述鋼坯料進行熱加工，使得鋼坯料溫度為850°C 1250°C的條件下的上述鋼坯料的斷面收縮率為50%以上；在上述熱加工之后，將上述鋼坯料加熱到Ac3相變點以上的溫度進行淬火； 在上述淬火之后，將上述鋼坯料在Acl相變點以下的溫度進行回火； 該制造方法制造具有下述的組織和758MPa以上的0. 2%殘余塑性變形時的應力的不銹鋼；上述的組織包含馬氏體相和體積分數為10% 40%的鐵素體相，而且，在將分別自上述油井用鋼材的表面起沿著厚度方向具有50 μ m的長度、以10 μ m間距在200 μ m的范圍內排列成一列的多個假想線段配置在上述不銹鋼的截面中時，與上述鐵素體相交叉的假想線段的數量相對于上述假想線段的總數的比例大于85%，Cr+Cu+Ni+Mo 彡 25. 5 (1)-8 ( 30(C+N)+0. 5Mn+Ni+Cu/2+8. 2-1. 1(Cr+Mo) ( -4 (2)在此，向式(1)及式O)中的各元素符號中代入各元素的以質量％計的含有量。
全文摘要
本發明的不銹鋼的化學組成含有C0.05％以下、Si0.5％以下、Mn0.01％～0.5％、P0.04％以下、S0.01％以下、Cr大于16.0％且小于等于18.0％、Ni大于4.0％且小于等于5.6％、Mo1.6％～4.0％、Cu1.5％～3.0％、Al0.001％～0.10％、N0.050％以下，其余部分由Fe和雜質構成，滿足式(1)及式(2)。另外，組織包含馬氏體相和體積分數為10％～40％的鐵素體相，且鐵素體相分布率大于85％。Cr+Cu+Ni+Mo≥25.5(1)；-8≤30(C+N)+0.5Mn+Ni+Cu/2+8.2-1.1(Cr+Mo)≤-4(2)。
文檔編號C22C38/50GK102428201SQ20108002201
公開日2012年4月25日 申請日期2010年5月17日 優先權日2009年5月18日
發明者乙咩陽平, 大江太郎, 天谷尚, 近藤邦夫, 高部秀樹 申請人:住友金屬工業株式會社