CN107636187A - 耐腐蚀金属和金属组合物 - Google Patents

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Abstract

提供包含至少部分热处理的金属组合物的金属制品和处理所述金属制品的方法。处理所述金属制品的方法可包括将所述金属制品加热至大约690℃的第一保温温度和将所述金属制品在第一保温温度下保持至少大约10小时。所述方法还可包括将所述金属制品从第一保温温度冷却至大约65℃或更低的第一冷却温度。所述方法可进一步包括将所述金属制品加热至大约615℃的第二保温温度和将所述金属制品在第二保温温度下保持至少大约10小时。所述方法还可包括将所述金属制品从第二保温温度冷却至大约65℃或更低的第二冷却温度。

Description

耐腐蚀金属和金属组合物
本申请要求2014年11月4日提交的美国临时专利申请序列62/074,700的优先权。上述专利申请在与本申请相符的程度上全文通过引用并入本申请。
背景
产自井口（例如海底开采井口）的烃类通常含有腐蚀性气体，如二氧化碳（CO2）、硫化氢（H2S）和氯化物气体，它们可引起在烃类开采和运输的各种阶段中采用的金属的腐蚀。例如，与烃类相关的腐蚀性气体可常引起金属中的均匀腐蚀、硫化物应力开裂和/或应力腐蚀开裂。因此，在烃类开采和运输的各种阶段中常采用具有提高的耐腐蚀性的金属，如马氏体不锈钢。
随着对烃类的需求量提高，已将精力集中于提高其产量的方法。这些努力通常包括提高井口的钻井深度。随着井口的钻井深度提高，温度和压力也可相应地提高。但是，提高的温度和压力也提高腐蚀性气体的分压，由此提高接触金属的气体的腐蚀性。
因此需要改进的金属和金属组合物和处理该金属和金属组合物的方法。
概述
本公开的实施方案可提供包含碳、镁、硫、磷、硅、镍、铬、钼、铜、钴、钨、钒、氮、铁和杂质的金属组合物。该金属组合物可包含大约0.03重量%或更少的碳、大约1.00重量%或更少的锰、大约0.015重量%或更少的硫、大约0.03重量%或更少的磷、大约1.00重量%或更少的硅、大约3.50重量%至大约4.50重量%的镍、大约11.50重量%至大约14.00重量%的铬、大约0.40重量%至大约1.00重量%的钼、大约0.50重量%或更少的铜、大约0.06重量%或更少的钴、大约0.10重量%或更少的钨、大约0.05重量%或更少的钒、大约0.02重量%或更少的氮，和余量的铁和杂质。
本公开的实施方案还可提供包含至少部分热处理的金属组合物的金属制品。在至少部分热处理之前，该金属组合物可包含大约0.03重量%或更少的碳、大约1.00重量%或更少的锰、大约0.015重量%或更少的硫、大约0.03重量%或更少的磷、大约1.00重量%或更少的硅、大约3.50重量%至大约4.50重量%的镍、大约11.50重量%至大约14.00重量%的铬、大约0.40重量%至大约1.00重量%的钼、大约0.50重量%或更少的铜、大约0.06重量%或更少的钴、大约0.10重量%或更少的钨、大约0.05重量%或更少的钒、大约0.02重量%或更少的氮和余量的铁和杂质。
本公开的实施方案可进一步提供处理金属制品的方法。该方法可包括将所述金属制品加热至大约690℃的第一保温温度。该金属制品可包含碳、锰、硫、磷、硅、镍、铬、钼、铜、钴、钨、钒和铁。该方法还可包括将所述金属制品在第一保温温度下保持至少大约10小时。该方法可进一步包括将所述金属制品从第一保温温度冷却至大约65℃或更低的第一冷却温度。该方法还可包括将所述金属制品加热至大约615℃的第二保温温度和将所述金属制品在第二保温温度下保持至少大约10小时。该方法可进一步包括将所述金属制品从第二保温温度冷却至大约65℃或更低的第二冷却温度。
附图简述
在参照附图阅读时，由下列详述最佳地理解本公开。要强调，根据行业中的标准实践，各种特征不按比例绘制。实际上，为了论述的清楚性，可以任意提高或降低各种特征的尺寸。
附图图示说明根据所公开的一个或多个实施方案处理金属制品的方法的流程图。
详述
要理解的是，下列公开描述了用于实施本发明的不同特征、结构或功能的若干示例性实施方案。下面描述组分、布置和配置的示例性实施方案以简化本公开；但是，这些示例性实施方案仅作为实例提供并且无意限制本发明的范围。另外，本公开可以在本文中提供的各种示例性实施方案和附图中重复附图标记和/或字母。这种重复是为了简单清晰并且本身不规定各种示例性实施方案和/或各种附图中论述的配置之间的关系。此外，在下列描述中在第二特征上方或之上形成第一特征可包括第一和第二特征直接接触形成的实施方案，还可包括在第一和第二特征之间形成附加特征以使第一和第二特征可不直接接触的实施方案。最后，下列示例性实施方案可以以任何方式组合，即来自一个示例性实施方案的任何要素可用于任何其它示例性实施方案而不背离本公开的范围。
另外，在下列说明书和权利要求书通篇使用某些术语以指代特定组分。本领域技术人员会认识到，各种实体可用不同名称指代相同组分，因此，除非本文中明确地另行规定，本文所述的要素的命名规则无意限制本发明的范围。此外，本文所用的命名规则无意区分名称不同而非功能不同的组分。此外，在下列论述和权利要求书中，术语“包括”和“包含”以开放形式使用，因此应被解释为是指“包括但不限于”。除非明确地另行说明，本公开中的所有数值可以是精确值或近似值。因此，本公开的各种实施方案可偏离本文中公开的数字、值和范围，而不背离预定范围。此外，如权利要求书或说明书中所用，术语“或”意在包括排他和可兼情况，即除非本文中明确地另行指明，“A或B”意在与“A和B的至少一种”同义。
已经惊人和意外地发现，组合碳、锰、硫、磷、硅、镍、铬、钼、铜、钴、钨、钒、氮和铁产生符合或满足一个或多个NACE标准的要求的金属组合物和/或金属。例如，该金属组合物和/或该金属惊人和意外地满足用于海上/离岸环境和酸性环境的NACE标准的要求。还已经惊人和意外地发现，根据本文中公开的一种或多种程序处理（例如热处理）具有该金属组合物的金属和/或金属制品提供符合或满足由一种或多种NACE环境建立的容许极限的金属和/或金属制品。例如，根据本文中公开的一种或多种热处理来处理具有该金属组合物的金属和/或金属制品惊人和意外地提供满足NACE MR0175、NACE MR0103和/或NACE TM0177建立的容许极限的金属和/或金属制品。
碳可与该金属组合物和/或该金属的一种或多种组分或元素形成碳化物。例如，碳可与该金属组合物和/或该金属中的铬形成碳化物。碳化物的形成可提高该金属的强度和/或硬度。碳化物的形成还可降低该金属组合物和/或该金属的一种或多种组分或元素的量或浓度。例如，碳和铬之间的碳化物的形成可降低该金属组合物和/或该金属中的铬的量。碳可以以大约0.040重量%或更少、大约0.035重量%或更少、大约0.030重量%或更少、大约0.025重量%或更少、大约0.020重量%或更少、大约0.015重量%或更少、或大约0.010重量%或更少的量存在于该金属组合物和/或该金属中。应该认识到，本文中公开的所有数值和范围是近似值和范围，无论是否与其一起使用“大约”。还应该认识到，本文中与数值联合使用的术语“大约”是指可以偏离该数值+/- 5%（包括端点）、偏离该数值+/- 10%（包括端点）或偏离该数值+/- 15%（包括端点）的值。还应该认识到，当在本文中公开数值范围时，也具体公开落在该范围内的任何数值。
锰可以是该金属组合物和/或该金属中的脱硫剂。例如，锰在以大于大约0.050重量%或大于大约0.10重量%的量存在于该金属组合物和/或该金属中时可以是脱硫剂。锰在该金属组合物和/或该金属中的存在也可降低该金属在含有腐蚀性气体如CO2和/或H2S的环境中的耐腐蚀性。锰可以以大约1.50重量%或更少、大约1.40重量%或更少、大约1.30重量%或更少、大约1.20重量%或更少、大约1.10重量%或更少、大约1.00重量%或更少、大约0.90重量%或更少、大约0.80重量%或更少、或大约0.70重量%或更少的量存在于该金属组合物和/或该金属中。
硫可提高应力腐蚀开裂（SCC）并可降低耐腐蚀性。例如，过量或过大浓度的硫可降低对该金属中的腐蚀开始和/或扩展的耐受性。相应地，在一个示例性实施方案中，可以控制或改变硫在该金属组合物和/或该金属中的存在。例如，该金属组合物和/或该金属可具有大约0.015重量%的最大硫浓度。在另一实例中，硫可以以大约0.025重量%或更少、大约0.020重量%或更少、大约0.015重量%或更少、大约0.010重量%或更少、或大约0.005重量%或更少的量存在于该金属组合物和/或该金属中。
磷可提高该金属的强度。但是，过量的磷也可降低该金属的韧性。相应地，可以改变磷在该金属组合物和/或该金属中的存在。在至少一个实例中，磷可以以大约0.040重量%或更少、大约0.035重量%或更少、大约0.030重量%或更少、大约0.025重量%或更少、大约0.020重量%或更少、或大约0.015重量%或更少的量存在于该金属组合物和/或该金属中。
硅可以是该金属组合物和/或该金属中的脱氧剂，并可以提高该金属的强度。但是，过量或过大浓度的硅可降低该金属的抗裂性和/或韧性。相应地，可以改变该金属组合物和/或该金属中存在的硅量。例如，硅可以以大约1.30重量%或更少、大约1.20重量%或更少、大约1.10重量%或更少、大约1.00重量%或更少、大约0.90重量%或更少、大约0.80重量%或更少、或大约0.70重量%或更少的量存在于该金属组合物和/或该金属中。
镍可提高该金属的韧性和/或强度。例如，镍在该金属组合物和/或该金属中的存在可提高该金属的焊接区的韧性。镍也可促进该金属中的一个或多个相的形成。例如，镍的存在可促进马氏体相、δ铁素体相等的形成。该金属中的相的形成可至少部分取决于镍的浓度。在至少一个实例中，镍可以以大约3.0重量%、大约3.1重量%、大约3.2重量%、大约3.3重量%、大约3.4重量%、大约3.5重量%、大约3.6重量%、大约3.7重量%、大约3.8重量%、大约3.9重量%、或大约4.0重量%至大约4.1重量%、大约4.2重量%、大约4.3重量%、大约4.4重量%、大约4.5重量%、大约4.6重量%、大约4.7重量%、大约4.8重量%、大约4.9重量%或大约5.0重量%的量存在。在另一实例中，镍可以以大约3.0重量%至大约5.0重量%、大约3.1重量%至大约4.9重量%、大约3.2重量%至大约4.8重量%、大约3.3重量%至大约4.7重量%、大约3.4重量%至大约4.6重量%、大约3.5重量%至大约4.5重量%、大约3.6重量%至大约4.4重量%、大约3.7重量%至大约4.3重量%、大约3.8重量%至大约4.2重量%、或大约3.9重量%至大约4.1重量%的量存在。
铬可提高该金属的耐腐蚀性。例如，铬以大约10重量%或更大的量存在于该金属组合物和/或该金属中可提高该金属在含有腐蚀性气体（例如CO2和/或H2S）的环境中的耐腐蚀性。在至少一个实例中，铬可以以大约10.0重量%、大约10.5重量%、大约11.0重量%、大约11.5重量%、大约11.75重量%、大约12.0重量%、大约12.25重量%或大约12.50重量%至大约12.75重量%、大约13.0重量%、大约13.25重量%、大约13.50重量%、大约13.75重量%、大约14.0重量%、大约14.50重量%、大约15.0重量%或大约16.0重量%的量存在。在另一实例中，铬可以以大约11.0重量%至大约14.50重量%、大约11.50重量%至大约14.0重量%、大约11.75重量%至大约13.75重量%、大约12.0重量%至大约13.50重量%、大约12.25重量%至大约13.25重量%、或大约12.50重量%至大约13.0重量%的量存在。
钼可提高该金属的耐腐蚀性。钼也可促进一个或多个相，如铁素体相的形成。在至少一个实例中，钼可以以大约0.20重量%、大约0.25重量%、大约0.30重量%、大约0.35重量%、大约0.40重量%、大约0.45重量%、大约0.50重量%、大约0.55重量%、大约0.60重量%、大约0.65重量%、或大约0.70重量%至大约0.75重量%、大约0.80重量%、大约0.85重量%、大约0.90重量%、大约0.95重量%、大约1.0重量%、大约1.05重量%、大约1.10重量%、大约1.15重量%或大约1.20重量%的量存在。在至少一个实例中，钼可以以大约0.20重量%或更大、大约0.25重量%或更大、大约0.30重量%或更大、大约0.35重量%或更大、大约0.40重量%或更大、大约0.45重量%或更大、大约0.50重量%或更大、大约0.60重量%或更大、大约0.65重量%或更大、或大约0.70重量%或更大的量存在。在至少一个实例中，钼可以以大约0.75重量%或更少、大约0.80重量%或更少、大约0.85重量%或更少、大约0.90重量%或更少、大约0.95重量%或更少、大约1.0重量%或更少、大约1.05重量%或更少、大约1.10重量%或更少、大约1.15重量%或更少、或大约1.20重量%或更少的量存在。在另一实例中，钼可以以大约0.30重量%至大约1.10重量%、大约0.35重量%至大约1.05重量%、大约0.40重量%至大约1.00重量%、大约0.45重量%至大约0.95重量%、大约0.50重量%至大约0.90重量%、大约0.55重量%至大约0.85重量%、大约0.60重量%至大约0.80重量%、或大约0.65重量%至大约0.75重量%的量存在。
铜可提高该金属的强度和耐腐蚀性。铜也可降低该金属的可加工性（例如可热加工性）。例如，该金属组合物和/或该金属中的过量铜可降低该金属的可热加工性。相应地，可以改变该金属组合物和/或该金属中存在的铜量以控制该金属的性质。在至少一个实例中，铜可以以大约0.60重量%或更少、大约0.55重量%或更少、大约0.50重量%或更少、大约0.45重量%或更少、大约0.40重量%或更少、大约0.35重量%或更少、或大约0.30重量%或更少的量存在于该金属组合物和/或该金属中。
钴可改进回火和硬度，并也可降低该金属的韧性。在至少一个实例中，钴可以以大约0.075重量%或更少、大约0.070重量%或更少、大约0.065重量%或更少、大约0.060重量%或更少、大约0.055重量%或更少、大约0.050重量%或更少、大约0.045重量%或更少、大约0.040重量%或更少、大约0.035重量%或更少、或大约0.030重量%或更少的量存在于该金属组合物和/或该金属中。
钨，类似于铜，可提高该金属的强度和耐腐蚀性。钨也可降低该金属的可加工性。例如，过量的钨可降低该金属的可热加工性。相应地，可以改变该金属组合物和/或该金属中存在的钨量以控制该金属的性质。在至少一个实例中，钨可以以大约0.20重量%或更少、大约0.15重量%或更少、大约0.14重量%或更少、大约0.13重量%或更少、大约0.12重量%或更少、大约0.11重量%或更少、大约0.09重量%或更少、大约0.08重量%或更少、大约0.07重量%或更少、大约0.06重量%或更少、或大约0.05重量%或更少的量存在于该金属组合物和/或该金属中。
钒可提高该金属的抗SCC性和/或强度。钒可通过促进该金属组合物和/或该金属的一种或多种元素或组分沉淀在晶粒内而提高该金属的抗裂性和/或强度。钒也可通过防止该金属组合物和/或该金属的一种或多种元素沉淀在晶界处而提高该金属的抗裂性和/或强度。例如，钒可促进碳化物和氮化物均匀沉淀在该金属的晶粒内。钒也可提高抗应变时效硬化（strain age hardening）性。在至少一个实例中，钒可以以大约0.10重量%或更少、大约0.09重量%或更少、大约0.08重量%或更少、大约0.07重量%或更少、大约0.06重量%或更少、大约0.05重量%或更少、大约0.04重量%或更少、大约0.03重量%或更少、大约0.02重量%或更少、或大约0.01重量%或更少的量存在于该金属组合物和/或该金属中。
氮可与该金属组合物和/或该金属的一种或多种元素或化合物形成化合物。例如，氮可与铬形成化合物，由此降低该金属组合物和/或该金属中的游离铬的量。氮也可促进该金属中的一个或多个相（例如δ铁素体相）的形成。氮也可提高该金属的硬度。例如，氮在以大约0.02重量%或更大的量存在时可提高该金属的硬度。氮可降低该金属的耐腐蚀性、抗SCC性和韧性并可进一步提高该金属的应变时效硬化。例如，将具有大约0.02重量%或更大的氮量的金属回火可导致形成氮化物，这可降低耐腐蚀性、抗SCC性和韧性。相应地，可以改变该金属组合物和/或该金属中存在的氮的浓度或量以控制该金属的性质。在至少一个实例中，氮可以以大约0.020重量%或更少、大约0.019重量%或更少、大约0.018重量%或更少、大约0.017重量%或更少、大约0.016重量%或更少、大约0.015重量%或更少、大约0.014重量%或更少、大约0.013重量%或更少、大约0.012重量%或更少、大约0.011重量%或更少、或大约0.010重量%或更少的量存在于该金属组合物和/或该金属中。
该金属组合物和/或该金属的余量或剩余部分可包含或基本由铁和/或一种或多种杂质（例如不可避免的杂质或副产物）构成。杂质可来自制造或生产该金属组合物和/或该金属的一个或多个过程。可以改变杂质的量或浓度以不会不利地影响该金属的一个或多个性质。例如，杂质可以以大约0.60重量%或更少、大约0.55重量%或更少、大约0.50重量%或更少、大约0.45重量%或更少、大约0.40重量%或更少、大约0.35重量%或更少、或大约0.30重量%或更少的量存在于该金属组合物和/或该金属中。
可以改变该金属组合物和/或该金属中存在的各元素或组分的各自浓度或量以控制该金属的一个或多个性质。例如，可以改变碳、锰、硫、磷、硅、镍、铬、钼、铜、钴、钨、钒、氮、铁和/或杂质的各自浓度以控制耐腐蚀性、一个或多个相（例如δ铁素体相、γ相等）的形成、硬度、韧性、强度等，或它们的任何组合。在一个示例性实施方案中，该金属组合物和/或该金属可包含大约0.03重量%或更少的碳、大约1.00重量%或更少的锰、大约0.015重量%或更少的硫、大约0.03重量%或更少的磷、大约1.00重量%或更少的硅、大约3.50重量%至大约4.50重量%的镍、大约11.50重量%至大约14.00重量%的铬、大约0.40重量%至大约1.00重量%的钼、大约0.50重量%或更少的铜、大约0.06重量%或更少的钴、大约0.10重量%或更少的钨、大约0.05重量%或更少的钒、大约0.02重量%或更少的氮、大约0.50重量%或更少的杂质或副产物，和余量铁。
可以通过将碳、锰、硫、磷、硅、镍、铬、钼、铜、钴、钨、钒、氮和/或铁互相合金化、混合或以其它方式组合而制造该金属组合物和/或该金属。碳、锰、硫、磷、硅、镍、铬、钼、铜、钴、钨、钒、氮和/或铁可以以任何顺序或次序互相组合或合金化。碳、锰、硫、磷、硅、镍、铬、钼、铜、钴、钨、钒、氮和/或铁可通过本领域中已知的任何一种或多种方法合金化。例如，可以通过一种或多种熔融或铸造法将碳、锰、硫、磷、硅、镍、铬、钼、铜、钴、钨、钒、氮和/或铁加热或熔融成熔融溶液，并可以通过一种或多种浇铸法、模制法、锻造法等将该熔融溶液固化成该金属或含有该金属的金属制品（例如板或方坯）。示例性熔融法可包括，但不限于，转炉法、炉法（例如电弧炉法）、共混法（blending process）等。
该金属制品可以是任何金属组件、部件、零件等。例如，该金属制品可以是金属板或方坯。在另一实例中，该金属制品可以是涡轮机或涡轮机组件。示例性的涡轮机可包括，但不限于，单级或多级离心压缩机、单级或多级汽轮机、单级或多级燃气轮机、单级或多级膨胀机、单级或多级往复式压缩机、旋转分离器、超音速压缩机、泵、燃气发动机、柴油发动机等。示例性涡轮机组件可包括，但不限于，叶轮、桨叶、叶片、套管（casing）、隔膜、定子、机械紧固件、轴承、顶部（heads）、活塞、气缸、杆、轴、旋转轴、套筒、平衡活塞、十字头、活塞杆、连杆、曲轴箱、发动机机体、涡轮盘、护环、鼻锥体、进气箱、排气箱、中间套管、阀体、喷嘴体、入口喷嘴、排出或出口喷嘴、入口壁、分隔墙、排出壁、迷宫式密封等。
可以处理该金属制品和/或其金属以控制和/或调节该金属制品和/或其金属的一个或多个性质。例如，可以对该金属制品和/或该金属施以一个或多个热处理以控制和/或调节其一个或多个性质（例如韧性、强度、硬度等）。该热处理可控制该金属制品和/或其金属的最大硬度。该热处理可包括将该金属制品和/或其金属回火。例如，该热处理可包括第一回火和第二回火。
第一回火可包括在炉中将该金属制品加热至保温温度。该保温温度可以为大约682℃、大约684℃、大约686℃或大约688℃至大约692℃、大约694℃、大约696℃或大约698℃。例如，该保温温度可以为大约682℃至大约698℃、大约684℃至大约696℃、大约686℃至大约694℃、大约688℃至大约692℃、或大约697℃至大约691℃。在一个示例性实施方案中，该保温温度可以为大约690℃。
在第一回火中，金属制品可以在该保温温度下保持任何时间量或持续时间。金属制品可保持在该保温温度下的持续时间可至少部分取决于该金属制品的厚度（例如最大厚度）。例如，具有大约12.7厘米或更小的最大厚度的金属制品可在该保温温度下保持大约9小时或更久、大约9.5小时或更久、大约10小时或更久、或大约10.5小时或更久的持续时间。在另一实例中，具有大约12.7厘米或更小的最大厚度的金属制品可在该保温温度下保持大约9小时、大约9.5小时、大约10小时或大约10.5小时的最小持续时间。在另一实例中，具有大约12.7厘米或更大的最大厚度的金属制品可在该保温温度下保持大约10小时或更久的持续时间。在至少一个实施方案中，具有大于大约12.7厘米的最大厚度的金属制品可保持在该保温温度下的持续时间可以对于大于或超过大约12.7厘米的每另外2.54厘米厚度或其分数提高1小时或1小时增量。
在至少一个实施方案中，第一回火可包括在炉中将该金属制品从大约环境温度（例如室温）加热至保温温度。在另一实施方案中，第一回火可包括将该金属制品放置在具有大约205℃至大约315℃的温度的炉中，将该金属制品在温度为大约205℃至大约315℃的炉中保持预定时间，随后将该金属制品加热至保温温度。该金属制品可在温度为大约205℃至大约315℃的炉中保持的时间量或持续时间可至少部分取决于该金属制品的厚度。例如，该金属制品可在温度为大约205℃至大约315℃的炉中保持的持续时间可以为每2.54厘米厚度大约1小时，最小持续时间为大约3小时。
在第一回火中，可以将该金属制品以任何加热速率从大约环境温度或从大约205℃至大约315℃的温度加热至保温温度。该加热速率可至少部分取决于该金属制品的厚度（例如最大厚度）。例如，可以将具有大约10.16厘米或更小的最大厚度的金属制品以大约225℃/小时或更低的加热速率加热至保温温度（例如大约690℃）。在另一实例中，可以将具有大约10.16厘米或更大的最大厚度的金属制品以大约55℃/小时或更低的加热速率加热至保温温度（例如大约690℃）。
第一回火还可包括将该金属制品从保温温度冷却至静置（resting）温度或冷却温度或更低。该冷却温度可以为大约55℃、大约60℃或大约65℃至大约70℃、大约75℃、大约80℃或更高。在另一实例中，该冷却温度可以大于大约55℃、大于大约60℃、大于大约65℃、大于大约70℃、大于大约75℃或大于大约80℃。可以将该金属制品在炉中从保温温度冷却至冷却温度或更低。可以控制炉的气氛以防止或基本防止该金属制品和/或其金属在一个或多个加热和/或冷却过程中的氧化。例如，该炉可以用惰性气体填充或吹扫以减少或防止该金属制品在所述一个或多个加热和/或冷却过程中的氧化。
在第一回火中，可以将该金属制品以任何冷却速率从保温温度冷却至冷却温度或更低。该冷却速率可至少部分取决于该金属制品的厚度（例如最大厚度）。例如，可以将具有大约2.54厘米或更小的最大厚度的金属制品以大约275℃/小时或更低的冷却速率从保温温度冷却至冷却温度（例如大约65℃或更高）。在另一实例中，可以将具有大约12.7厘米或更大的最大厚度的金属制品以大约55℃/小时的冷却速率从保温温度冷却至冷却温度或更低。在另一实例中，可以将具有大约2.54厘米至大约12.7厘米的最大厚度的金属制品以大约275℃/小时除以该金属制品的最大厚度的冷却速率从保温温度冷却至冷却温度或更低。
第一回火还可包括将该金属制品从冷却温度冷却至环境温度（例如室温）。如上文论述的，可以将该金属制品在炉中（可以控制其中的环境）从保温温度冷却至冷却温度或更低。在第一回火中，可以将该金属制品在炉外在开放环境中从冷却温度冷却至环境温度（例如室温）。
该金属制品可以在环境温度下保持任何时间量或持续时间。该金属制品可保持在环境温度下的持续时间可至少部分取决于该金属制品的厚度（例如最大厚度）。例如，具有大约12.7厘米或更小的最大厚度的金属制品可在环境温度下保持最少大约24小时或更短时间。在另一实例中，具有大约12.7厘米或更小的最大厚度的金属制品可在环境温度下保持大约36小时或更短时间、大约32小时或更短时间、大约28小时或更短时间、或大约26小时或更短时间。在另一实例中，具有大约12.7厘米或更大的最大厚度的金属制品可在该保温温度下保持大约24小时或更久的持续时间。在至少一个实施方案中，具有大于大约12.7厘米的最大厚度的金属制品可保持在该保温温度下的持续时间可以对于超过大约12.7厘米的每另外2.54厘米厚度或其分数提高5小时或5小时增量。
第二回火可包括在炉中将该金属制品加热至保温温度。该保温温度可以为大约607℃、大约608℃、大约610℃、大约612℃或大约614℃至大约616℃、大约618℃、大约620℃、大约622℃或大约623℃。例如，该保温温度可以为大约607℃至大约623℃、大约608℃至大约622℃、大约610℃至大约620℃、大约612℃至大约618℃、或大约614℃至大约616℃。在一个示例性实施方案中，该保温温度可以为大约615℃。
在第二回火中，金属制品可以在该保温温度下保持任何时间量或持续时间。金属制品可保持在该保温温度下的持续时间可至少部分取决于该金属制品的厚度（例如最大厚度）。例如，具有大约12.7厘米或更小的最大厚度的金属制品可在该保温温度下保持大约9小时或更久、大约9.5小时或更久、大约10小时或更久、或大约10.5小时或更久的持续时间。在另一实例中，具有大约12.7厘米或更小的最大厚度的金属制品可在该保温温度下保持大约9小时、大约9.5小时、大约10小时或大约10.5小时的最小持续时间。在另一实例中，具有大约12.7厘米或更大的最大厚度的金属制品可在该保温温度下保持大约10小时或更久的持续时间。在至少一个实施方案中，具有大于大约12.7厘米的最大厚度的金属制品可保持在该保温温度下的持续时间可以对于超过大约12.7厘米的每另外2.54厘米厚度或其分数提高1小时或1小时增量。
在至少一个实施方案中，第二回火可包括在炉中将该金属制品从大约环境温度（例如室温）加热至保温温度。在另一实施方案中，第二回火可包括将该金属制品放置在具有大约205℃至大约315℃的温度的炉中，将该金属制品在温度为大约205℃至大约315℃的炉中保持预定时间，随后将该金属制品加热至保温温度。该金属制品可在温度为大约205℃至大约315℃的炉中保持的时间量或持续时间可至少部分取决于该金属制品的厚度。例如，该金属制品可在温度为大约205℃至大约315℃的炉中保持的持续时间可以为每2.54厘米厚度大约1小时，最小持续时间为大约3小时。
在第二回火中，可以将该金属制品以任何加热速率从大约环境温度或从大约205℃至大约315℃的温度加热至保温温度。该加热速率可至少部分取决于该金属制品的厚度（例如最大厚度）。例如，可以将具有大约10.16厘米或更小的最大厚度的金属制品以大约225℃/小时或更低的加热速率加热至保温温度（例如大约615℃）。在另一实例中，可以将具有大约10.16厘米或更大的最大厚度的金属制品以大约55℃/小时或更低的加热速率加热至保温温度（例如大约615℃）。
第二回火还可包括将该金属制品从保温温度冷却至静置温度或冷却温度或更低。该冷却温度可以为大约55℃、大约60℃或大约65℃至大约70℃、大约75℃、大约80℃或更高。在另一实例中，该冷却温度可以大于大约55℃、大于大约60℃、大于大约65℃、大于大约70℃、大于大约75℃或大于大约80℃。可以将该金属制品在炉中从保温温度冷却至冷却温度或更低。如上文论述的，可以控制炉的气氛以防止或基本防止该金属制品在一个或多个加热和/或冷却过程中的氧化。
在第二回火中，可以将该金属制品以任何冷却速率从保温温度冷却至冷却温度或更低。该冷却速率可至少部分取决于该金属制品的厚度。例如，可以将具有大约2.54厘米或更小的最大厚度的金属制品以大约275℃/小时或更低的冷却速率从保温温度冷却至冷却温度（例如大约65℃或更高）。在另一实例中，可以将具有大约12.7厘米或更大的最大厚度的金属制品以大约55℃/小时或更低的冷却速率从保温温度冷却至冷却温度或更低。在另一实例中，可以将具有大约2.54厘米至大约12.7厘米的最大厚度的金属制品以大约275℃/小时除以该金属制品的最大厚度的冷却速率从保温温度冷却至冷却温度或更低。
第二回火还可包括将该金属制品从冷却温度冷却至环境温度（例如室温）。如上文论述的，可以将该金属制品在炉中（可以控制其中的环境）从保温温度冷却至冷却温度或更低。在第二回火中，可以将该金属制品在炉外在开放环境中从冷却温度冷却至环境温度（例如室温）。
根据本文所述的热处理来处理该金属制品和/或其金属可提供满足或符合由一种或多种NACE特定环境，如NACE MR0175、NACE MR0103和/或NACE TM0177建立的容许极限的金属制品或金属。在至少一个实施方案中，该金属制品和/或其金属可具有大于、小于或基本等于NACE建立的容许极限的硬度。例如，根据本文所述的第一回火和第二回火处理该金属制品和/或其金属可提供具有大约23 HRC或更大的洛氏硬度C（HRC）的金属制品和/或其金属。在另一实例中，根据本文所述的第一回火和第二回火处理该金属制品和/或其金属可提供具有大约23 HRC或更小的洛氏硬度C（HRC）的金属制品和/或其金属。该金属制品和/或其金属可具有小于大约23 HRC、小于大约22 HRC、小于大约21 HRC或小于大约20 HRC的HRC。在另一实例中，根据本文所述的第一回火和第二回火处理该金属制品和/或其金属可提供具有大约255 HBW或更小的布氏硬度（HBW）的金属制品和/或其金属。在又一实例中，该金属制品和/或其金属可具有小于大约255 HBW、小于大约250 HBW、小于大约245 HBW或小于大约240 HBW的HBW。在至少一个实例中，根据本文所述的第一回火和第二回火处理该金属制品和/或其金属可提供具有大约255 HBW或更大的布氏硬度（HBW）的金属制品和/或其金属。
附图图示说明根据一个或多个实施方案处理金属制品的方法100的流程图。该金属制品可包含碳、锰、硫、磷、硅、镍、铬、钼、铜、钴、钨、钒和铁。方法100可包括如102所示的将金属制品加热至大约690℃的第一保温温度。方法100还可包括如104所示的将金属制品在第一保温温度下保持至少大约10小时。方法100可进一步包括如106所示的将金属制品从第一保温温度冷却至大约65℃或更低的第一冷却温度。方法100还可包括如108所示的将金属制品加热至大约615℃的第二保温温度。方法100还可包括如110所示的将金属制品在第二保温温度下保持至少大约10小时。方法100可进一步包括如112所示的将金属制品从第二保温温度冷却至大约65℃或更低的第二冷却温度。
上文已经概述了几个实施方案的特征以使本领域技术人员可以更好地理解本公开。本领域技术人员应该认识到，他们容易利用本公开作为设计或改进其它方法和结构的基础以实施本文中介绍的实施方案的相同用途和/或实现相同优点。本领域技术人员还应认识到，这样的等效构造不背离本公开的精神和范围，并且他们可以在此作出各种改变、替代和变更而不背离本公开的精神和范围。

Claims (20)

1.一种金属组合物，其包含：
大约0.03重量%或更少的碳；
大约1.00重量%或更少的锰；
大约0.015重量%或更少的硫；
大约0.03重量%或更少的磷；
大约1.00重量%或更少的硅；
大约3.50重量%至大约4.50重量%的镍；
大约11.50重量%至大约14.00重量%的铬；
大约0.40重量%至大约1.00重量%的钼；
大约0.50重量%或更少的铜；
大约0.06重量%或更少的钴；
大约0.10重量%或更少的钨；
大约0.05重量%或更少的钒；
大约0.02重量%或更少的氮；和
余量的铁和杂质。
2.权利要求1的金属组合物，其中所述金属组合物包含大约0.50重量%的杂质。
3.权利要求1的金属组合物，其中所述金属组合物包含大约0.30重量%的杂质。
4.权利要求1的金属组合物，其中所述金属组合物包含：
大约0.02重量%或更少的碳；
大约0.01重量%或更少的硫；
大约0.02重量%或更少的磷；
大约0.05重量%或更少的钴；和
大约0.015重量%的氮。
5.权利要求1的金属组合物，其中所述金属组合物包含：
大约0.015重量%或更少的碳；
大约0.005重量%或更少的硫；
大约0.015重量%或更少的磷；
大约0.04重量%或更少的钴；和
大约0.01重量%的氮。
6.一种金属制品，其包含：
至少部分热处理的金属组合物，其中，在至少部分热处理之前，所述金属组合物包含：
大约0.03重量%或更少的碳；
大约1.00重量%或更少的锰；
大约0.015重量%或更少的硫；
大约0.03重量%或更少的磷；
大约1.00重量%或更少的硅；
大约3.50重量%至大约4.50重量%的镍；
大约11.50重量%至大约14.00重量%的铬；
大约0.40重量%至大约1.00重量%的钼；
大约0.50重量%或更少的铜；
大约0.06重量%或更少的钴；
大约0.10重量%或更少的钨；
大约0.05重量%或更少的钒；
大约0.02重量%或更少的氮；和
余量的铁和杂质。
7.权利要求6的金属制品，其进一步具有大约23 HRC或更大的洛氏硬度C。
8.权利要求6的金属制品，其进一步具有大约20 HRC或更大的洛氏硬度C。
9.权利要求6的金属制品，其进一步具有大约255 HBW或更大的布氏硬度。
10.权利要求6的金属制品，其进一步具有大约240 HBW或更大的布氏硬度。
11.一种处理金属制品的方法，所述方法包括：
将所述金属制品加热至大约690℃的第一保温温度，其中所述金属制品包含碳、锰、硫、磷、硅、镍、铬、钼、铜、钴、钨、钒和铁；
将所述金属制品在第一保温温度下保持至少大约10小时；
将所述金属制品从第一保温温度冷却至大约65℃或更低的第一冷却温度；
将所述金属制品加热至大约615℃的第二保温温度；
将所述金属制品在第二保温温度下保持至少大约10小时；和
将所述金属制品从第二保温温度冷却至大约65℃或更低的第二冷却温度。
12.权利要求11的方法，其进一步包括：
将所述金属制品从第一保温温度冷却至环境温度；和
将所述金属制品在环境温度下保持至少大约24小时。
13.权利要求12的方法，其中：
所述金属制品具有大约12.7厘米或更大的厚度；和
将所述金属制品在环境温度下保持至少大约24小时进一步包括对于大于大约12.7厘米的每2.54厘米厚度，将所述金属制品在环境温度下保持另外5小时。
14.权利要求11的方法，其中：
所述金属制品具有大约12.7厘米或更大的厚度；和
将所述金属制品在第一保温温度下保持至少大约10小时进一步包括对于大于大约12.7厘米的每2.54厘米厚度，将所述金属制品在第一保温温度下保持另外1小时。
15.权利要求11的方法，其中：
所述金属制品具有大约12.7厘米或更大的厚度；和
将所述金属制品从第一保温温度冷却至第一冷却温度进一步包括以大约55℃/小时或更低的速率冷却所述金属制品。
16.权利要求11的方法，其中：
所述金属制品具有大约2.54厘米或更小的厚度；和
将所述金属制品从第一保温温度冷却至第一冷却温度进一步包括以大约275℃/小时或更低的速率冷却所述金属制品。
17.权利要求11的方法，其中：
所述金属制品具有大约2.54厘米至大约12.7厘米的厚度；和
将所述金属制品从第一保温温度冷却至第一冷却温度进一步包括以大约275℃/小时除以所述金属制品的厚度的速率或更低速率冷却所述金属制品。
18.权利要求11的方法，其中：
所述金属制品具有大约10.16厘米或更大的厚度；和
将所述金属制品加热至第一保温温度进一步包括以大约55℃/小时或更低的速率加热所述金属制品。
19.权利要求11的方法，其中：
所述金属制品具有大约10.16厘米或更小的厚度；和
将所述金属制品加热至第一保温温度进一步包括以大约225℃/小时或更低的速率加热所述金属制品。
20.权利要求11的方法，其中所述金属制品包含：
大约0.03重量%或更少的碳；
大约1.00重量%或更少的锰；
大约0.015重量%或更少的硫；
大约0.03重量%或更少的磷；
大约1.00重量%或更少的硅；
大约3.50重量%至大约4.50重量%的镍；
大约11.50重量%至大约14.00重量%的铬；
大约0.40重量%至大约1.00重量%的钼；
大约0.50重量%或更少的铜；
大约0.06重量%或更少的钴；
大约0.10重量%或更少的钨；
大约0.05重量%或更少的钒；
大约0.02重量%或更少的氮；和
余量的铁和杂质。
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