JPS6339658B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、合金鋼、特に極低温用途に適する合
金鋼に関する。 米国および他の国々、特に天然ガスの大量消費
国の近くの国々における天然ガス供給の漸減のた
めに、船やその他の輸送機関による液化天然ガス
（LNG）の安全な輪送のための方法に少なからぬ
関心がもたれている。LNG容器は圧力の増加に
よる破損および極低温におけるき裂の発生を避け
るように設計されなければならない。LNGを取
扱う場合、破滅的な爆発と火災の危険が常に存在
する。 極低温（一般に約−80〜−100℃以下）におい
ては、普通の合金鋼はその靭性を失い極めて脆く
なる。LNGおよびより低温においての構造用に
現在通常指定される鋼、すなわち９％ニツケル
鋼、オーステナイトステンレス鋼およびアンバー
合金は共通して比較的高いニツケル含有量をも
つ。ニツケル合金の添加はこれらの合金の良好な
低温特性に著しく寄与するのであるが、それはま
た本質上そのコストを増大させる。この要求に応
じて最近５〜６％のニツケル鋼が導入されたが、
許容できるニツケル含量の一層の減少が望まし
い。 加えて、その他の液化ガス、特に窒素、酸素、
および液体空気のための貯蔵システムにおいて極
低温合金に対するおびただしい市場がある。これ
らの用途のための規格はLNGのための規格より
厳重でなく、従つて、用いられる鋼はその他の合
金と競争するため低い生産コストをもたねばなら
ない。 鋼における通常の合金元素の中で、極低温合金
におけるニツケルの代用物として、マンガンが最
も注目されている。マンガンはたやすく入手で
き、比較的安価であり、また鉄ベースの合金の微
細組織および状態図への効果においてニツケルに
対し治金学的類似性をもつ。それ故に極低温用の
鉄−マンガン合金の潜在力に少なからぬ関心がも
たれている。しかしながら、鉄−マンガン合金に
関しての研究は未だ極低温使用においての工業的
適用に導くに到つていない。鉄−12マンガン合金
は、粒間の割れを抑圧する冷間加工＋焼き戻し処
理によつて、77Kにおいて強靭にされうることが
判明した。さらに最近、鉄−12マンガン鋼の粒間
割れも、マルテンサイト変態を通じての冷却を調
節して、冷却されたままの状態において77Kで相
当な靭性をもつ合金を生成せしめることによつ
て、解消しうることが示された。しかしながら、
その処理はかなり時間がかかり、また、厳密な温
度制御を必要とする。 極低温用の鉄−マンガン合金における現今の研
究の簡単な概観は、J.W.Morrisらの“Fe−Mn
Alloy for Cryogenic Uses：Ａ Brief Survey
of Current Research”と題する報文中に記載さ
れており、この報文はAdvances in Cryogenic
Engineeringに発表される予定で現在印刷中であ
る。 本発明はニツケルを含まない鉄−マンガン合金
鋼を提供するものである。この合金鋼は、オース
テナイト化処理から通常の空冷を行なつた後に極
めて低い延性−脆性転移温度をもち、オーステナ
イト系極低温鋼に比較して半分以下の全合金含有
量をもち、また高い水準の極低温強度と靭性とを
もつ。本発明の鋼は組織的にフエライト系であ
り、約12％のマンガン、約0.002％のホウ素、約
0.1％のチタン、約0.05％のアルミニウムおよび
残部の鉄、および通常それと結合している付随的
不純物からなる組成をもつ。ホウ素の介在が緩慢
な時間のかかる冷却の必要をなくし、従つて本発
明鋼の生産コストを著しく低下させることが判明
した。 それ故に本発明の目的は、極低温用途に適した
合金鋼を提供することである。 更に詳しくは本発明の目的は極低温用のニツケ
ルを含まない合金鋼を提供することである。 本発明の他の目的は、迅速な時間のかからない
冷却の手法によつて焼き戻しできる極低温使用に
適する合金鋼を提供することにある。 その他の目的および利点は、添付図面を参照す
る以下の詳細な説明から明らかになるであろう。 本発明の合金鋼はニツケルを含まないという経
済的な利益をもち、しかも極低温試験において９
ニツケル鋼と競争できる。この結果は、約12％の
マンガン含量をもつ鉄−マンガン合金に、約0.05
％の少量のホウ素の添加によつて成し遂げられ
た。ホウ素の存在は明らかにこれらの合金の粒間
割れを抑制し、それによつて靭性−脆性転移温度
を降下させて、77K（液体窒素の温度）の低温に
おける靭性を向上させる。ホウ素含有量が比較的
多いと脆性を高める傾向がある析出物が結晶粒界
に生成しはじめるため、ホウ素の含有量は約0.01
％以下にすることが重要である。 本発明の鋼はまた約0.1％のチタンおよび約
0.05％のアルミニウムを含有する。これらの元素
の存在は溶解金属中に侵入する不純物の制御のた
めに鉄−マンガン合金において一般に有利であ
る。 次の実施例は本発明の説明のためのものであ
る。 実施例 次の公称重量組成をもつ合金鋼を調製し、極低
温用途のための試験を行なつた。：12％マンガン、
0.002％ホウ素、0.1％チタン、0.05％アルミニウ
ムおよび残部の鉄、および付随する不純物。この
合金鋼を、冷却したままの状態（1000℃において
40分間オーステナイト化終了後空冷）と、焼き戻
された状態（オーステナイト化／空冷の後、550
℃において１時間焼き戻しの後水により急冷）と
において試験した。その結果は、９ニツケル鋼、
およびホウ素を含まない鉄−マンガン鋼と比較し
て、次の表および第１図に示した。

【表】

【表】 この結果からわかるように、本発明の鋼
（12Mn−Ｂ鋼）は極低温用の９ニツケル鋼に匹
敵し、また、ホウ素の介在が低温における鉄−12
マンガン鋼の衝撃靭性を著しく改良する。 以上の本発明の説明は特定の実施例について述
べたけれども、特許請求の範囲内で種々の変更や
修正が可能であることが当業者によつて明らかで
あろう。

【図面の簡単な説明】

添付図面は、本発明の合金鋼のシヤルピーＶノ
ツチ衝撃特性を、ホウ素を含まない９ニツケル鋼
および12マンガン鋼と比較したグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 12重量％のマンガン、0.002重量％のホウ素、
   0.1重量％のチタン、0.05重量％のアルミニウム、
   残部の鉄および不可避な不純物からなる極低温用
   フエライト系鉄−マンガン合金。