CN110168122A - 用于生产双相烧结不锈钢的不锈钢粉末 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施方案可提供适用于制造双相烧结不锈钢的新型不锈钢粉末。本发明的实施方案还涉及生产不锈钢粉末的方法、双相烧结不锈钢以及生产双相烧结不锈钢的方法。

Description

用于生产双相烧结不锈钢的不锈钢粉末
技术领域
本发明的实施方案可提供适用于制造双相烧结不锈钢(duplex sinteredstainless steel)的新型不锈钢粉末。本发明的实施方案还涉及生产不锈钢粉末的方法、双相烧结不锈钢以及生产双相烧结不锈钢的方法。
背景
双相不锈钢为业界所知已超过60年。它们以热处理过的铸造、锻造和气体雾化粉末形式在许多需要兼具高强度和高耐蚀性的用途中广泛使用。但是，它们现今无法以水雾化粉末形式供压制和烧结用途使用。
双相不锈钢的常见用途包括化工厂管道、石油化学工业、发电厂和汽车。它们也用于食品加工工业、制药工艺组件、造纸和纸浆工业、海水淡化厂和采矿业。双相不锈钢以它们对在氯化物介质中的晶粒间腐蚀(inter granular corrosion，IGC)和应力腐蚀开裂(stress corrosion cracking，SCC)的高耐受性著称。氯化物是对铁基合金而言带来快速腐蚀介质的严峻挑战。
相信由于存在等量的铁素体相和奥氏体相而获得双相不锈钢中的高强度和高耐蚀性质。此类结构通常使用平衡的奥氏体稳定剂，例如镍(Ni)、锰(Mn)、碳(C)、氮(N)、铜(Cu)和钴(Co)，和铁素体稳定剂，例如铬(Cr)、硅(Si)、钼(Mo)、钨(W)、钛(Ti)和铌(Nb)实现。
如上文提到，双相不锈钢的高强度和高耐蚀性相信来自微结构中的铁素体和奥氏体的平衡。微结构不仅取决于化学，还取决于对该材料进行的热处理。所有双相钢组合物如今在化学中利用N，因为N是强的奥氏体稳定剂。N，当与Cr一起存在于合金中时，导致形成对如强度和耐蚀性的性质有害的氮化物的问题。此外，在焊接双相不锈钢的过程中，由于较慢的冷却速率，在热影响区(HAZ)中形成被称为“σ”的金属间相。这种σ相是含有Cr和Mo的硬质、过饱和、金属间相。σ相周围的区域被耗尽Cr和Mo并变得弱和较不耐腐蚀。双相不锈钢通常需要退火和淬火过程以减少或消除这种σ相。
在锻造或铸造双相不锈钢中，钢作为铁素体钢固化并在合金的冷却过程中从铁素体中沉淀出奥氏体相。在铸造后或在任何热处理下的冷却速率是关键的，因为冷却速率决定在该结构内沉淀的奥氏体和任何金属间相的百分比。
尽管锻造双相不锈钢，特别是“热轧”双相不锈钢自20世纪30年代以来在工业应用中已常见，但它们几乎很少用于粉末冶金(PM)工业。在少数用途中，在热等静压(HIP)条件下使用气体雾化的双相不锈钢粉末。通过气体雾化制成的粉末具有球形形态。这样的粉末较不适合传统压制和烧结用途。由于球形，它们的生坯强度不足，生坯强度是操作生坯压制和烧结部件所需的。不规则形状的粉末，如用水雾化制成的那些，具有高得多的生坯强度，因为该粉末的不规则形状倾向于将粉末粒子粘合在一起。目前没有水雾化不锈钢粉末可供用于制造烧结双相不锈钢组件。气体雾化粉末中以及锻钢中使用的现有化学组合物使用N作为主要合金元素以实现奥氏体-铁素体平衡和实现所需机械强度。在粉末中包含N提高粉末的硬度，降低在传统压制和烧结用途中的可压缩性。这可能导致降低的生坯密度和随之降低的烧结密度。
为了开发由水雾化粉末制成的烧结双相不锈钢，已经做出若干尝试。Lawley等人1尝试开发相当等级的AISI 329和AISI 2205，具有578MPa的最大拉伸强度。Dobrzanski等人2混合铁素体和奥氏体粉末以制造具有650MPa的拉伸强度的双相结构。同一团队也使用电化学方法研究了双相不锈钢的腐蚀性质并得出结论，双相不锈钢表现出比它们的奥氏体对应物好的耐蚀性3。由于它们的高合金含量，这些钢对组成以及加工参数敏感。这些合金形成被称为σ、χ和γ′的金属间相，它们富Mo、W、N、Ni和Cr并降低机械性质和腐蚀性质。σ相在700℃至1000℃的温度范围内形成，而χ相在300℃至450℃的范围内形成。γ(奥氏体)相可在600℃附近开始形成。
锻造双相不锈钢的典型组成是Fe及21-23重量％Cr、4.5-6.5重量％Ni、2.5-3.5重量％Mo和0.08-0.2重量％N，如SAF 2205。关于接近这一组成的双相不锈钢组合物有许多专利。几乎所有双相不锈钢都依赖于N含量提高耐蚀性和提高强度。烧结粉末冶金(PM)双相不锈钢的商业用途迄今限于使用气体雾化细粉，其主要用于HIP法。对传统PM用途使用低成本水雾化粉末的主要障碍是提高的N和由于烧结过程中的冷却速率而发生金属间和碳化物沉淀的可能性。传统烧结也需要一些润湿剂或低温熔融成分以提高自由能和加速铁素体基质内的奥氏体相沉淀的动力学。
在专利文献中有一些文献公开了烧结双相不锈钢结构。
SE538577C2(Erasteel)公开了由气体雾化粉末制成并具有含最多0.030重量％C、4.5-6.5重量％Ni、0.21-0.29重量％N、3.0-3.5重量％Mo、21-24重量％Cr和任选地，0-1.0重量％Cu、0-1.0重量％W、0-2.0重量％Mn、0-1.0重量％Si的一种或多种的化学组成的烧结双相不锈钢，其中N等于或大于0.01*重量％Cr且剩余元素是Fe和不可避免的杂质。
EP0167822A1(Sumitomo)公开了包含基质相和分散相的烧结不锈钢及其制造方法。分散相是奥氏体金相组织并且分散遍布在基质相中，基质相由具有与分散相不同的钢组成的奥氏体金相组织或铁素体-奥氏体双相不锈钢构成。
JP5263199A(Sumitomo)公开了包含基质相和分散相的烧结不锈钢的制造。该方法包括混合铁素体不锈钢粉末与选自奥氏体不锈钢粉末、奥氏体-铁素体双相不锈钢粉末、奥氏体-马氏体双相不锈钢粉末和奥氏体-铁素体-马氏体三相不锈钢粉末的粉末。将该粉末混合物压实并烧结。
EP0534864B1(Sumitomo)公开了具有0.10-0.35重量％的N含量并由具有与烧结不锈钢相同的化学组成的气体雾化钢粉末制成的烧结不锈钢。
概述
几乎所有可得的双相等级都具有0.18-0.40重量％的N含量以平衡该结构中的奥氏体-铁素体平衡并提高强度。尽管N含量有助于上述性质，但其会在后处理，如热处理和焊接操作中通过形成氮化铬而造成障碍，这限制了双相不锈钢在许多用途中的应用。在粉末形式下，N提高粉末硬度以致其较不适合压制和烧结用途。
本发明的实施方案通过在化学中避免使用N而克服氮化物问题，例如具有少于0.10重量％N或少于0.07重量％N或少于0.06重量％N或少于0.05重量％N或少于0.04重量％N或少于0.03重量％N并通过替代元素实现相平衡和强度。本发明的实施方案能够生产用于常规压制和烧结用途的可压缩性适中的水雾化粉末。这一组合物的实施方案也可减少有害的′σ′相的沉淀；无论在烧结或退火过程中的冷却速率如何，这主要归因于较低Mo含量。因此，将消除“σ”相和使焊接过程中的σ相沉淀最小化所必需的烧结后热处理减至最低。
该组合物的实施方案可提供与通过气体雾化形成时类似的优点。
除常规PM外，该组合物的实施方案在通过铸造、直接金属沉积和增材制造技术加工时产生类似性质。
详述
本发明的某些实施方案的一个目的是提供用于常规PM的合金粉末，其在烧结周期的过程中产生双相结构。
本发明的某些实施方案的另一目的是提供双相烧结不锈钢。
本发明的某些实施方案的另一目的是获得比铁素体钢如430L高至少35％的拉伸强度和与奥氏体钢如316L相比翻倍的耐蚀性。
本发明的某些实施方案的再一目的是提供不需要烧结后热处理的生产双相烧结不锈钢的方法。
可通过下列方面和实施方案实现上述目的。
在本发明的第一方面中，提供了一种不锈钢粉末，其包含或由下列成分构成，按重量百分比计：
最多0.1％的C，
0.5-3％的Si，
最多0.5％的Mn，
20-27％的Cr，
3-8％的Ni，
1-6％的Mo，
最多3％的W，
最多0.1％N，
最多4％的Cu，
最多0.04％的P，
最多0.04％的S，
最多0.8％的不可避免的杂质，
任选地，最多0.004％B、最多1％Nb、最多0.5％Hf、最多1％Ti、最多1％Co的一种或多种，
余量为Fe。
不可避免的杂质不包括列举的元素C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、W、N、Cu、P、S、B、Nb、Hf、Ti或Co。不可避免的杂质可包括在钢的制造过程中无法控制或难控制的杂质。这些可来自所用原材料以及来自该方法。这些包括Al、O、Mg、Ca、Ta、V、Te或Sn。不可避免的杂质可为最多0.8％、最多0.6％、最多0.3％。不可避免的杂质可以是O。O可以最多0.6％、最多0.4％或最多0.3％存在。另一不可避免的杂质可以是以最多0.2％存在的Sn，高于0.2％的Sn含量在这方面不被视为不可避免的杂质，因此被视为有意加入。
在第一方面的一个优选实施方案中，提供了一种不锈钢粉末，其由下列成分构成，按重量百分比计：
最多0.06％的C，
1-3％的Si，
最多0.3％的Mn，
23-27％的Cr，
4-7％的Ni，
1-3％的Mo，
0.8-1.5％的W，
最多0.07％N，
1-3％的Cu，
最多0.04％的P、
最多0.03％的S，
最多0.8％的不可避免的杂质，
任选地，最多0.004％B、最多1％Nb、最多0.5％Hf、最多1％Ti、最多1％Co的一种或多种，
余量为Fe。
在第一方面的另一优选实施方案中，提供了一种不锈钢粉末，其包含，按重量百分比计：
最多0.03％的C，
1.5-2.5％的Si，
最多0.3％的Mn，
24-26％的Cr，
5-7％的Ni，
1-1.5％的Mo，
1-1.5％的W，
最多0.06％N，
1-3％的Cu，
最多0.02％的P，
最多0.015％的S，
最多0.8％的不可避免的杂质，
任选地，最多0.004％B、最多1％Nb、最多0.5％Hf、最多1％Ti、最多1％Co的一种或多种，
余量为Fe。
在第一方面的实施方案中，该粉末是铁素体。例如，99.5％铁素体。可以容许微量的奥氏体，例如最多0.5％。
在根据第一方面的实施方案中，通过水雾化制造该粉末。
在第一方面的实施方案中，通过气体雾化制造该粉末。
在第一方面的实施方案中，该粉末的粒度在53微米至18微米之间以使至少80重量％的粒子小于53微米且最多20重量％的粒子小于18微米。
在第一方面的实施方案中，该粉末的粒度在26微米至5微米之间以使至少80重量％的粒子小于26微米且最多20重量％的粒子小于5微米。
在第一方面的实施方案中，该粉末的粒度在150微米至26微米之间以使至少80重量％的粒子小于150微米且最多20重量％的粒子小于26微米。
在本发明的第二方面中，提供了一种生产根据第一方面的不锈钢粉末的方法，其包含以下步骤：
-提供具有与根据第一方面的不锈钢粉末的化学组成对应的化学组成的熔融金属；
-对所述熔融金属的料流施以水雾化；和
-回收所得不锈钢粉末。
在本发明的第三方面中，提供了具有根据第一方面及其实施方案的化学组成的烧结双相不锈钢。
在第三方面的实施方案中，Ni当量(Nieq)使得5＜Nieq＜11且Cr当量(Creq)使得27＜Creq＜38。
在第三方面的实施方案中，耐点蚀当量数(PREN)为28＜PREN＜33。
在第三方面的实施方案中，烧结双相不锈钢的微结构以沉淀在铁素体相内的奥氏体相为特征。
在第三方面的实施方案中，烧结双相不锈钢的微结构含有30-70％奥氏体和30-70％铁素体。在第三方面的实施方案中，烧结双相不锈钢的微结构含有至少99.5％奥氏体和铁素体，例如至少99.8％奥氏体和铁素体。可以通过ASTM E 562-11和ASTM E 1245-03测定奥氏体和铁素体的百分比。
在第三方面的实施方案中，烧结双相不锈钢的微结构的特征在于不含σ相和氮化物，例如具有少于1％的σ相和氮化物。
在本发明的第四方面中，提供了一种生产烧结不锈钢的方法，其包含以下步骤：
-提供根据第一方面的不锈钢粉末，
-任选将所述不锈钢粉末与润滑剂和任选其它添加剂混合，
-对所述不锈钢粉末或所述混合物施以固结法以形成生坯组件，
-在惰性或还原气氛中或在真空中在1150℃至1450℃的温度下，优选在1275℃至1400℃的温度下对所述压实生坯组件施以烧结步骤5分钟至120分钟的时期，
-对所述烧结组件施以冷却步骤至环境温度。
惰性气氛的实例包括氮气、氩气和用氩气回填的真空。
还原气氛的实例是氢气气氛、氢气和氮气的混合物的气氛或解离的氨的气氛。在有限的实例中，可以使用二氧化碳或一氧化碳气氛。
在第四方面的实施方案中，所述固结法包含以下步骤：
-在模具中在最多900MPa的压实压力下单轴压实以形成生坯组件，
-从模具中推出所得压实生坯组件。
在第四方面的实施方案中，所述固结法包括下列之一：金属注射成型(MIM)、热等静压制(HIP)或增材制造技术，如粘合剂喷射。
根据第四方面的方法可包括激光粉末床熔结(L-PBF)、直接金属激光烧结(DMLS)或直接金属沉积(DMD)之一。
在第四方面的实施方案中，从冷却步骤中排除强制冷却或淬火。
合金元素的作用
不锈钢中的常见合金元素的作用是众所周知的。Cr是不锈钢中的主要元素，其在表面上形成Cr2O3层，随后防止氧进一步穿过该层，因此提供提高的耐蚀性。Ni是影响不锈钢的性质的另一主要元素。Ni提高钢的强度和韧度并且当与Cr一起存在时，增强耐蚀性。Mo和W都在与Ni一起存在时提供强度和韧度。Mo也与Cr和Ni一起增强耐蚀性。Si充当脱氧剂，其防止O在熔融过程中结合在钢中，Si也是强的铁素体形成剂。Cu是奥氏体稳定剂。Cu也提高不锈钢的耐蚀性。尤其在常规PM中，Cu通过促进液相烧结而辅助烧结。
本发明的实施方案提供适用于生产烧结双相不锈钢的粉末，以及烧结不锈钢。该粉末和烧结不锈钢具有低或可忽略不计的N含量。这消除在烧结不锈钢的制造过程中形成有害氮化物的问题。该烧结不锈钢优选由压实和烧结的水雾化粉末制成，因为低N含量使得有可能产生具有合理可压缩性的水雾化粉末。
Mo通常存在于不锈钢中，因为其有力促进对均匀和局部腐蚀的耐受性。Mo有力地稳定铁素体微结构。同时，Mo倾向于使富Mo的“σ”和“χ”相沉淀在铁素体-奥氏体晶粒边界处。这些是有害的相并且不利地影响强度和耐蚀性。但是，由于在本发明的粉末的实施方案中的较低Mo含量，在任何冷却速率下形成σ相的可能性降低，以消除或减少对加工后的退火热处理的需要。这也意味着在焊接操作(这是双相不锈钢的常见制作工艺)的过程中不太可能形成σ相。
Cr赋予不锈钢基本耐蚀性并提高对高温腐蚀的耐受性。
Ni促进奥氏体微结构并通常提高延性和韧性。Ni也具有正面作用，因为其降低不锈钢的腐蚀速率。
Cu促进奥氏体微结构。Cu在本发明的粉末中的存在通过使液相烧结成为可能而促进烧结过程。
W预计改进耐点蚀性。
Si提高强度并促进铁素体微结构。其也提高在高温下和在较低温度下在强氧化溶液中的抗氧化性。
当存在于根据本发明的某些实施方案的粉末中时，B、Nb、Hf、Ti、Co可增强性质。B当以小％加入时有助于液相烧结。但是，如果存在，过量B可能形成对机械性质和腐蚀性质都有害的硼化物。Nb和Hf当存在时可通过优先与碳结合形成细碳化物释放用于耐蚀性的Cr而稳定微结构。不锈钢中的Ti可提高拉伸强度和韧度。Co提高高温机械性质。
C、Mn、S和P之类的元素在本发明的实施方案的粉末中应保持在尽可能低的水平，因为它们可能在各种程度上对粉末的可压缩性和/或烧结组件的机械性质和防腐蚀性质具有负面影响。
可容许最多为根据本发明的粉末的0.8重量％的含量的其它元素，在此被称为不可避免的杂质。
设计根据本发明的实施方案的粉末的组成以使制成的粉末在粉末形式下具有完全(例如至少99.5％)铁素体结构并在烧结周期的过程中沉淀出奥氏体相。这允许通过调节烧结参数控制铁素体和奥氏体的比率。
基于下列经验式计算Ni和Cr当量：
Creq＝Cr+2Si+1.5Mo+0.75W
Nieq＝Ni+0.5Mn+0.3Cu+25N+30C
其中Cr、Ni等是以重量％计的合金中的各元素的含量。
进一步的耐点蚀当量数如下计算：
PREN＝Cr+3.3Mo+16N
其中Cr、Mo和N是以重量％计的合金中的各元素的含量。
有针对性地设计该组成以使5＜Nieq＜11且27＜Creq＜38。这使合金处于Schaeffler图上的铁素体-双相区的边界。在此该合金几乎完全是铁素体(例如至少99.5％)。Mo、W和Si之类的元素在铁素体基质中过饱和。
本发明的实施方案的粉末可通过常规粉末制造法制成。此类方法可包含熔融原材料，接着水或气体雾化，以形成所谓的预合金粉末，其中所有元素均匀分布在铁基质内。预合金粉末与预混粉末(其中将两种或更多种粉末混合在一起)相比的主要优点在于避免偏析。这样的偏析可能造成机械性质、耐蚀性等的变化。
当用于生产烧结组件时，本发明的实施方案的粉末可在常规单轴压实设备中在最多900MPa的压实压力下压实。
要用于常规单轴压实的不锈钢粉末的合适粒度分布使得该粉末的粒度在53微米至18微米之间以使至少80重量％的粒子小于53微米且最多20重量％的粒子小于18微米。在压实前，可将本发明的实施方案的粉末与最多1重量％含量的常规润滑剂，例如但不限于Acrawax、LithiumStearate、Intralube混合。以最多0.5重量％混入的其它添加剂可以是机械加工性增强剂，如CaF2、白云母、膨润土或MnS。
可以使用固结技术的其它方法，如金属注射成型(MIM)、热等静压制(HIP)、挤出或增材制造技术，如粘合剂喷射、激光粉末床熔结(L-PBF)、直接金属激光烧结(DMLS)或直接金属沉积(DMD)。
在MIM法中，所用不锈钢粉末的合适粒度分布使得该粉末的粒度在26微米至5微米之间以使至少80重量％的粒子小于26微米且最多20重量％的粒子小于5微米。
在HIP或挤出法中，所用不锈钢粉末的合适粒度分布使得该粉末的粒度在150微米至26微米之间以使至少80重量％的粒子小于150微米且最多20重量％的粒子小于26微米。
可以通过根据ISO 4497:1983的常规筛分操作或通过根据ISO 13320:1999的激光衍射(Sympatec)测量粒度分布。
在压实或固结后，对压实或固结体施以在1150℃至1450℃的足够高温下，优选在1275℃至1400℃的足够高温下的烧结过程5分钟至120分钟的时期。根据要烧结的部件的形状和尺寸，可采用其它烧结时间，如10分钟至90分钟或15分钟至60分钟。烧结气氛可以是真空、惰性或还原气氛，如氢气气氛、氢气和氮气的混合物或解离的氨的气氛。在烧结过程中，铁素体基质中的过饱和元素作为奥氏体相沉淀出。奥氏体开始在晶粒边界处沉淀出，随着进一步烧结生长并且会沉淀在晶粒本身内。
不同于其它已知的双相不锈钢材料，本发明的实施方案的组合物在从升高的温度冷却的过程中不应形成σ相或其它硬质和有害相，例如χ相和氮化物，无论冷却速率如何。例如，σ相或其它硬质和有害相的量小于0.5％。因此不必施加强制冷却或淬火。在这方面，强制冷却是指在高于大气压的压力下对烧结部件施以冷却气体。淬火是指将烧结部件浸没到液体冷却介质中。
通常形成含有铁素体和奥氏体的如图1中所示的微结构。这两个相的存在都对升高的机械性质和腐蚀性质负责。在冷却过程中没有形成或形成明显有限量的对目前已知双相不锈钢而言常见的有害相，如σ和χ。作为另一后果，这一性质会减少或消除这些相在焊接过程中的形成，在焊接过程中热影响区(HAZ)经受变化的冷却速率。在另一后果中，这一组成限制在如铸造、挤出、MIM、HIP和增材制造之类工艺的过程中这些相的沉淀。
本发明的合金的实施方案表现出与用已知双相不锈钢合金制成的锻造和PM产品相当或超过其的机械和腐蚀性质。
概括而言，本发明的实施方案的某些优点可包括较低的沉淀影响机械和腐蚀性质的有害σ和χ相的倾向。这在焊接中特别有意义。大多数双相不锈钢组件在它们成型后焊接。焊接在HAZ的不同部分中提供不同冷却速率。由于目前已知合金中存在的氮，这些冷却速率倾向于随氮化物一起沉淀σ和χ相。这些相的不存在可消除后热处理，这通常涉及在高于1200℃的温度下退火，接着快速冷却。这在大多数情况下在将部件焊接成更大结构时变难，以限制双相不锈钢的应用。
图例
图1显示本发明的烧结不锈钢的微结构，在烧结态下奥氏体和铁素体相等比例存在，黑点是孔隙。
图2公开了与300和400合金(SAE等级)比较的本发明的烧结不锈钢的极限抗拉强度(UTS)和腐蚀性质的比较。
图3显示在不同烧结条件下的本发明的烧结不锈钢的机械性质的比较。
实施例
实施例1
将具有低于325目的粒度(即95重量％的粒度经过45μm筛)的不锈钢粉末与作为润滑剂的0.75重量％Acrawax混合。该不锈钢粉末的化学分析是0.01重量％C、1.52重量％Si、0.2重量％Mn、0.013重量％P、0.008重量％S、24.9重量％Cr、2.0重量％Cu、1.3重量％Mo、1.0重量％W、0.05重量％N、余量Fe。
所得粉末混合物在单轴压机中压制并根据ASTM B528-16在750MPa的压实压力下压实成横向断裂强度(TRS)样条。压制的TRS样条随后在100％氢气气氛中在1343℃下以7℃/分钟的升温速率烧结45分钟。此后以5℃/分钟的速率炉内冷却。然后安装样品并抛光以供微结构检查。然后在3V下用33％NaOH电蚀刻抛光样品15秒。用NaOH电蚀刻揭示褐色的铁素体相、白色(未受影响)的奥氏体和在铁素体基质内的晶粒边界处的深橙色的σ相。观察到的微结构如图1中所示。微结构显示铁素体(黑色)和奥氏体(白色)的大约50/50混合物。在微结构中没有任何σ相(深橙色)的迹象。黑点是样品中的孔隙率。
实施例2
通过水雾化制造根据本发明的实施方案和作为对比样品的各种不锈钢粉末。不锈钢粉末的化学组成显示在表1中。具有各种化学组成的不锈钢熔体在感应炉中熔融，对熔融金属施以水流以获得钢粉末。然后将所得粉末干燥和筛分至-325目。筛分的粉末为-45微米，即95重量％的粉末粒子小于45微米。然后将粉末与0.75重量％的润滑剂Acrawax混合。
为了测试机械性质，即极限抗拉强度(UTS)、屈服强度(YS)和伸长，用750MPa的压实压力压制根据ASTM B925-15的TS样品(狗骨(dog bone)形)。然后如实施例1中提到烧结这些样条。然后根据ASTM E8/E8M-16a测试烧结样条的机械性质。也进行金相检查以建立烧结样品中的奥氏体和铁素体之间的比率。试验结果与来自在锻造(DSS 329Wrought)和气体雾化和hipped条件(DSS 329PM GA)下的已知双相不锈钢的样品的公布数据比较地显示在表2中。
表2表明根据本发明的不锈钢粉末可用于生产具有所需机械性质的烧结双相不锈钢。
具有如实施例1中的组成的本发明的粉末的一个实施方案也在下列各种温度和气氛下烧结，以显示对机械性质的影响。此类数据绘制在图3中。
A.在氢气中2500℉45分钟
B.在氢气中2450℉45分钟
C.在氢气中2450℉60分钟
D.在氢气中2300℉60分钟
E.在氢气中2250℉60分钟
F.在解离的氨中2250℉60分钟
实施例3
为了进行腐蚀试验，制造如实施例1中的TRS样条以及作为来自奥氏体和铁素体等级的代表的316L和434L的样条。然后根据ASTM B895-16测试样品在室温下在5％NaCl溶液中的腐蚀。通过样品上的腐蚀开始所花费的小时数比较腐蚀。对比数据与这些样品的UTS和YS一起绘制在图2中。图3中的气泡直径代表样品上的腐蚀开始所花费的小时数。本发明的粉末的腐蚀试验在3700小时后停止，因为没有腐蚀迹象，并且这已超过316L样品的3倍。

Claims (18)

1.一种不锈钢粉末，其包含：
最多0.1％的C，
0.5-3％的Si，
最多0.5％的Mn，
20-27％的Cr，
3-8％的Ni，
1-6％的Mo，
最多3％的W，
最多0.1％N，
最多4％的Cu，
最多0.04％的P，
最多0.04％的S，
最多0.8％的不可避免的杂质，
任选地，最多0.004％B、最多1％Nb、最多0.5％Hf、最多1％Ti、最多1％Co的一种或多种，
余量为Fe。
2.根据权利要求1的不锈钢粉末，其包含：
最多0.06％的C，
1-3％的Si，
最多0.3％的Mn，
23-27％的Cr，
4-7％的Ni，
1-3％的Mo，
0.8-1.5％的W，
最多0.07％N，
1-3％的Cu，
最多0.03％的P，
最多0.03％的S，
最多0.8％的不可避免的杂质，
任选地，最多0.004％B、最多1％Nb、最多0.5％Hf、最多1％Ti、最多1％Co的一种或多种，
余量为Fe。
3.根据权利要求1的不锈钢粉末，其包含：
最多0.03％的C，
1.5-2.5％的Si，
最多0.3％的Mn，
24-26％的Cr，
5-7％的Ni，
1-1.5％的Mo，
1-1.5％的W，
最多0.06％N，
1-3％的Cu，
最多0.02％的P，
最多0.015％的S，
最多0.8％的不可避免的杂质，
任选地，最多0.004％B、最多1％Nb、最多0.5％Hf、最多1％Ti、最多1％Co的一种或多种，
余量为Fe。
4.根据权利要求1至3任一项的不锈钢粉末，其中所述不锈钢粉末是铁素体。
5.根据权利要求1至4任一项的不锈钢粉末，其中通过水雾化制造所述不锈钢粉末。
6.根据权利要求1至4任一项的不锈钢粉末，其中通过气体雾化制造所述不锈钢粉末。
7.根据权利要求1至4任一项的不锈钢粉末，其中所述粉末的粒度在53微米至18微米之间以使至少80重量％的粒子小于53微米且最多20重量％的粒子小于18微米。
8.根据权利要求1至4任一项的不锈钢粉末，其中所述粉末的粒度在26微米至5微米之间以使至少80重量％的粒子小于26微米且最多20重量％的粒子小于5微米。
9.根据权利要求1至4任一项的不锈钢粉末，其中所述粉末的粒度在150微米至26微米之间以使至少80重量％的粒子小于150微米且最多20重量％的粒子小于26微米。
10.根据权利要求1至4任一项的不锈钢粉末，其中所述粉末是预合金粉末。
11.一种通过水雾化生产不锈钢粉末的方法，其包含以下步骤：
-提供具有与根据权利要求1的不锈钢粉末的化学组成对应的化学组成的熔融金属，
-对所述熔融金属的料流施以水雾化，
-回收所得不锈钢粉末。
12.一种烧结双相不锈钢，其具有根据权利要求1-3任一项的化学组成且其中所述烧结双相不锈钢的微结构以沉淀在铁素体相中的奥氏体相为特征。
13.根据权利要求12的烧结双相不锈钢，其中Ni当量(Nieq)使得5<Nieq<11且Cr当量(Creq)使得27<Creq<38，且其中Creq和Nieq根据下列公式计算：
Creq＝Cr+2Si+1.5Mo+0.75W
Nieq＝Ni+0.5Mn+0.3Cu+25N+30C，且
其中Cr、Ni等是以重量％计的合金中的各元素的含量。
14.根据权利要求12至13任一项的烧结双相不锈钢，其中耐点蚀当量数(PREN)为28<PREN<33且其中PREN根据下列公式计算：
PREN＝Cr+3.3Mo+16N，且
其中Cr、Mo和N是以重量％计的合金中的各元素的含量。
15.根据权利要求12的烧结双相不锈钢，其中所述烧结双相不锈钢的微结构含有30-70％奥氏体。
16.根据权利要求12至15任一项的烧结双相不锈钢，其中所述微结构的特征在于不含σ相和氮化物。
17.一种生产双相烧结不锈钢的方法，其包含以下步骤：
-提供根据权利要求1至10任一项的不锈钢粉末，
-任选将所述不锈钢粉末与润滑剂和任选其它添加剂混合，
-对所述不锈钢粉末或所述混合物施以固结法以形成生坯组件，
-在惰性或还原气氛中或在真空中在1150℃至1450℃的温度下，优选在1275℃至1400℃的温度下对所述压实生坯组件施以烧结步骤5分钟至120分钟的时期，
-对所述烧结组件施以冷却步骤至环境温度。
18.根据权利要求17的生产双相烧结不锈钢的方法，其中所述固结法包括：
-在模具中在最多900MPa的压实压力下单轴压实以形成生坯组件，
-从模具中推出所得压实生坯组件。
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