CN1110577C - 含铌的奥氏体不锈钢 - Google Patents

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Abstract

一种201系奥氏体不锈钢含有(%重量)大于0.003%(重量)的Nb。还公开了一种制备高强度201系不锈钢的方法，其中该法包括制备201系不锈钢的钢水及在该钢水中保持大于0.003%(重量)的Nb。

Description

含铌的奥氏体不锈钢
技术领域
本发明总的来说涉及不锈钢合金，尤其是T201LN不锈钢合金，而特别是涉及通过加铌(Nb)而强化的T201LN合金。
现有技术
在零下低温下使用的材料应具有良好的延展性、韧性和强度，所有这些性能是大部分奥氏体不锈钢可达到的性能。T201LN合金是专为这类用途设计的，而其独特之处在于它被设计成适用于规定了高的屈服强度和极限抗拉强度的应用场合的材料。T201LN合金已公开于授予Ziemianski的美国专利US.4,568,987中，该文献的全部内容引入本发明中作为参考，这种合金是具有低温奥氏体稳定性、延伸率和强度性能良好的奥氏体不锈钢。如US.4,568,387中所述，该成份平衡的T201LN合金基本上由最多为0.03％(重量，下同)的C、6.4-7.5％的Mn、最多为1.0％的Si、16-17.5％的Cr、4.0-5.0％的Ni、最多为1.0％的Cu、0.13-0.20％的N及余量的Fe构成。T201LN合金的特征是奥氏体稳定性好、室温强度高、对焊接的敏感性最小、低温强度和延展性高。
虽然T201LN合金已成功地应用于低温领域，但并非所有规格的T201LN合金都能达到满足某些低温应用领域的强度要求。因而希望开发一些能可靠地提高T201LN合金强度的方法。从而使之更可靠地超过为低温应用领域所规定的机械性能要求。近年来，注意的焦点集中于提高T201LN合金的强度以扩展它在结构应用领域中的用途，其中该用途可能是用T201LN合金替代碳钢生产卡车车架及用于其它用途。
工业界生产高强度的201系的不锈钢的努力迄今为止是涉及简单地评价该合金，以确定，有多少合金(如果是任何合金)才能满足强度要求。也曾试图在熔炼时改变氮的量。在任何一种情况下，合金均经轧制，然后测试其强度特征。不满足强度要求的合金被废弃。由于现有的生产方法可以预见，屈服强度小于2.622×108Pa(38000Psi)的废品的废品率是极高的。因此需要一种可靠的方法来生产高强度201系不锈钢。
发明简述
本发明涉及一种可靠地生产高强度201系不锈钢的方法。该法的重点是Nb(Cb)对T201LN合金机械性能的影响。在实验室中用各种量的Nb(尽可能地低，最高为约0.20％)制备用氮(～0.15％)进行合金化以使奥氏体稳定的T201LN的钢水，以确定Nb对该合金的机械性能的影响。已发现，当Nb含量增到0.075％上时，使屈服强度和抗拉强度得到至少3.450×107Pa(5k.s.i)的提高，而Nb含量大于0.15％时，上述强度提高了约为6.901×107Pa(10k.s.i)。当Nb含量由0.003％提高到约0.210％时，延伸率(％)从约55％降到48％，测到的硬度从89Rb上升到约98Rb，晶粒度由ASTM6.5级下降到ASTM10级。
实验表明大于Nb残留量(0.003％)时，三种试验温度下的冲击功(impactenergy)随Nb含量的上升到约0.10％时而提高。高于0.10％Cb时，冲击功下降。在-45.6℃(-50°F)至21.1℃(70°F)时，延展性保持得相当高。在-195.6℃(-320°F)的很低的实验温度下，出现了延展性的下降，但未完全消失。
因此，本发明的目的在于可靠地提高T201LN合金的强度，从而使之能超过为低温用途所规定的机械性能要求。就此而言，已表明加0.06％-0.10％的Nb稍许改变了所研究中的T201LN合金的形态。从而改善了该合金在低至-195.6℃(-320°F)的温度下使用时的机械特性。
本发明的另一目的在于可靠地提高T201LN合金的-45.6℃(-50°F)以上温度下的强度。就此而言，加0.10-0.20％的Nb证明使该合金在-45.6℃(-50°F)以上温度下使用时的机械特性有所改善。
由上述情况可知，本发明旨在提出一种含0.003％(重量)以上的Nb的201系奥氏体不锈钢。本发明还旨在提出一种生产高强度201系不锈钢的方法，其中该方法包括制造201系不锈钢钢水并将该钢水中的Nb含量保持在0.003％以上。
下列对本发明较佳实施方案的陈述，将使本发明的其它目的和优点变得清楚。
附图说明
图1展示了在取自实验室生产的钢锭底部的，0.0127米(1/2＂)厚的切片上所作的铁素体图，该切片在测量(FN)前经过抛光和浸蚀的，图1是用Magne-Gage获得的。
图2示意性地说明拉伸和小尺寸(Subsize)Chargy试样，它们用于取得该项研究的机械性能的实验数据(所有尺寸单位为英寸，1英寸为0.0254米)。
图3是作为Nb的函数的，得自T201LN合金的实验室熔炼材料拉伸试样的屈服强度(0.2％残余变形)曲线图。
图4是作为Nb的函数的，得自T201LN合金的实验室熔炼材料拉伸试样的极限强度的曲线图。
图5是实验室测试材料的铁素体含量的曲线图，该含量是在拉伸坯料上用Magne-Gage测得的。
图6是机械性能测试后，在拉伸试样上用Magne-Gage测得的磁响应曲线图。
图7是作为Nb的函数的，得自T201LN合金实验室熔炼材料拉伸试样的延伸率(％)曲线图。
图8是作为Nb的函数的，得自T201LN合金实验室熔炼材料拉伸试样的硬度曲线图。
图9是作为Nb的函数的，得自T201LN合金实验室熔炼材料微观全相检验的晶粒度曲线图。
图10是作为Nb含量的函数的，-195.6℃(-320°F)、-45.6℃(-50°F)和21.1℃(70°F)时的冲击功曲线图，该冲击功是测试小尺寸Chanpy试样(～0.004572米(0.180＂)，但划圈的数据除外)时取得的。
图11是作为Nb含量函数的，于-195.6℃(-320°F)、-45.6℃(-50°F)和21.1℃(70°F)测试小尺寸Chanpy试样(～0.004572米(0.180＂厚)取得的剪切百分比的曲线图。
图12是作为Nb含量函数的，于-195.6℃(-320°F)、-45.6℃(-50°F)和21.1℃(70°F)测试小尺寸Chanpy试样(～0.004572米(0.180＂)厚)取得的横向膨胀值的曲线。
对较佳实施方案的描述
进行初始试验，这包括将Nb加到T201LN材料中从而提供4炉含有下列的碳、氮和铌加入量的钢水。
 炉次#   C   N  C+N  Nb 平均屈服强度 平均抗拉强度   晶粒度      晶粒度6级的板
    屈服强度-抗拉强度
 2C152 .018  .176  .194  .011     48,000     96,100     6   48,000   96,200
 2C152 .014  .175  .199  .013     48,950     95,600     5-6   50,450   96,850
 2C077 .022  .170  .192  .030     48,333     96,533     5-7   49,700   97,300
 2C078 .025  .180  .205  .050     52,550     101,867     6-8   53.450   103,800
该初始试验包括用这4炉钢水提供如下的11组钢板(1Ft/Lbs＝1.48816kg/m)：
炉次     锭号No 等级 室温屈服强度 室温抗拉强度  延伸率 晶粒度 -320°F时之Ft/Lbs 尺寸   -320°F之横面膨胀
2C077     21301 .370  46,700  95,400   59.7     5 55.5/52/59.5  3/4   30/30/30
    91114 .437  49,700  97,300   59.1     6 44.5/47/55.5  3/4   37/44/38.5
    24006 .437  48,600  96,900   61.8     7 68/53/64  3/4   44/36/43
 2C078     21303 .370  52,000 101,000   57.5     8 42/43/42  3/4   33/36.5/32
    21302 .437  53,450 103,800   58.3     6 60/60/60  Full   28/26/31
    24005 .437  52,200 100,800   61     7 66/50/63  3/4   40/31/41
 2C152     24007 .370  48,000  96,200   60.3     6 60/66/51  3/4   41/45/33
 2C153     24008 .370  49,100  96,800   59.2     6 63/59/63  3/4   43/39.5/43
    24009 .370  48,300  95,000   61.2     5 67/67/79  3/4   42/44/50
    91242 .370  51,800  96,900   58.9     6 75/76/72  3/4   35/37/33/5
    24010原始 .370  46,600  93,700   61     5 54/55/50  3/4   35.5/37/34.5
    24010Retest .370  47,500  93,800   63     5
    24010拉长2％ .370  57,300  96,700   56.9     5 55/40.5/49.5  3/4   37/26/35/5
来自这4炉钢水的所有的板-195.6℃(-320°F)时都是现出优良的、冲击值和横向膨胀值。该标准成份有时并不需要，与低温罐制造者有关。压力容器规定要求焊接后的最小横向膨胀值是3.81×10-4米(15密耳)。在此实验之前201LN的平均横向膨胀值是7.874×10-4米(31密耳)。高Nb钢水的该平均值是35，而其它炉次钢水的该平均值为39。由于这种实验产生了更多的奥氏体组份，所以这是所需要的改进。
三炉含氮0.17％-0.18％，而不含Nb的钢水在用锭进行加工后不具有足够高的屈服强度或抗拉强度。某些组勉强合格，而有一块板因抗拉强度6.466××108Pa(93700psi)小于最小抗拉强度6.555×108Pa(95000psi)而不合格(见#24010，炉号2C153，其屈服强度为3.216×108Pa(46600psi))。
第4炉钢水(炉号2C078)有可接受的强度，这是因为下文将述的加0.05％Nb而产生的结果。较细的晶粒尺寸也是高Nb含量的产生的结果。通过加热展示了具有6级晶粒强度的所有的板从而使可变的晶粒与对比物区分开。
在轧制过程中，所有的板在871.1℃(1600°F)以下的温度下加工。除21302号的一块板外，前两炉的板经过在815.6℃(1500°F)的重加热炉中保温，其低于815.6℃(1500°F)时的压缩比最终规格时为150％。21302号板经直接轧制而不象后二炉板(2C152和2C153)经过重加热。此板仍在815.6℃(1500°F)以下加工，而且可与重加热板相比。
2C078炉的板表明比其它炉次的含Nb不多的钢水制的板高得多的屈服强度和抗拉强度。-195.6℃(-320°F)时的冲击值和横向膨胀值也很好。在可应用的规格中对加Nb或加其它元素没有任何限制。含Nb较低的2C077炉钢水(含Nb 0.03％)显示出含Nb量不足。
早期对含氮超过0.17％钢板的实验发现气孔和孔隙是个问题。而没有一块用上述炉次钢水制成的板有气孔或孔隙。产品检验发现了最多达0.198％的氮。若为了强度仅使用氮，似乎需用0.20％以上的氮，但近年对此未作尝试。超过0.16％的氮对连铸是一种限制。
在看到由于严重的氧化铁皮引起的粗糙表面后，将1204.4℃(2200°F)氧化气氛下的初轧改成1176.7℃(2150°F)还原气氛下的初轧。在酸浸后未见晶界腐蚀的痕迹。据信热轧粗糙度对测试性能有不利影响。抛光室温拉伸试样并未提高性能。但，对于-195.6℃(-320°F)的拉伸试验而言，与具有一些起源于热轧表面粗糙度的裂纹的平试样相比，当用小尺寸圆试样时，到延伸率有提高。
现在于-195.6℃(-320°F)时的拉伸性能并非最低的拉伸性能，但较早的数据表明，-195.6℃(-320°F)时某些201L板延伸率低。
下面所示的是-195.6℃(-320°F)及相当于室温时的结果(华氏温度°F换算成摄氏温度℃：减去32再乘以5/9)1″＝0.0254米，摄氏温度℃＝(华氏温度°F-32)×5/9，1PSI＝6900.52557346Pa
炉次#  板号#    试样尺寸 试样类型 试验温度(°F)   屈服强度，PSI  抗拉强度，PSI  延伸率％
2C078  21302   .464＂×2＂     平     -320  100,400  134,400     4.5
″  21302   ″     平     -320  115,900  134,500     5.0
″  21302   .250×1.0     圆     -320  106,100  218,400     25.0
″  21303   .350×1.4     圆     -320  103,055  186,542     20.0
″  21303   .350×1.4     圆     -320  102,649  192,701     193
2C077  91114   .350×1.4     圆     -320  90,34  196,397     21.4
 91114   .350×1.4     圆     -320  104,772  176,382     20.0
2C078  21302   .437×2.0     平     R.T.  53,450  103,800     58.3
″  21303   .370×2.0     平     R.T.  52,000  101,000     57.7
2C077  91114   .437×2.0     平     R.T.  49,700  97,300     59.1
先前的201LN产品于1107.2℃(2025°F)退火，而后来的板以1065.6℃(1950°F)退火。对取自炉次2C078的热轧试样所作的退火研究表明：1065.6℃(1950°F)是最佳选择。在此研究中的全部板都于1065.6℃(1950°F)退火。
由于担心使冲击性能下降，没有一块板开始拉伸矫直。
由于24010板的抗拉强度不合格，将其拉长2％以评价此效果。这些结果表明在前2炉钢板经轧制后产生了大的屈服强度，而抗拉强度也令人瞩目地提高。在拉伸之后，冲击性能仍是可接受的。很清楚，该性能未被大量削弱(如果不是一点也未被削弱的话)。冲击试验表明由于试验变量的缘故试验可能较低。具有54.911N.M(40.5ft.lbs)和6.604×10-4米(26密耳)横向膨胀的试样仍超过了可接受的值。
这些由于拉伸而产生的强度上的提高损失于罐的焊口处是可以想见的，因而无助于象改变成份那样使产品强化。最大的201LN潜在用户近年来使用的专门的焊接规程正在增加总的制造成本，因为需要维持标准201LN板的极限拉伸性能。这种用于获取更高的抗拉强度的成份上的改进是有价值的。
如下文将详述的那样，进行辅助试验。按0.063-0.210％的范围加不同量的Nb，在实验室熔炼了T201LN钢料。此料被热轧至～3/16＂(4.76mm)，然后于1065.6℃(1950°F)退火。从每块板获取拉伸及小尺寸Charpy试样以测试机械性能。在试验之前和之后进行测量、以确定该板的铁素体含量及奥氏体稳定性。从该拉伸试样端部取显微试样，然后将其抛光和酸浸蚀，以便能测量晶粒度。
当Nb含量升至0.075％以上时，屈服强度和极限抗拉强度至少提高了3.450×107Pa(5k.s.i)，而当Nb含量升至0.150％以上时，上述强度大约增加6.901×107Pa(10k.s.i)。延伸率(％)从约55％降至48％，测得的硬度从约89Rb升至98Rb，而当Nb含量由0.003％升至0.210％时，晶粒度从约ASTM6.5级降到ASTM10级。在Nb的残留量(0.003％)以上，当在三种温度下进行测试时，Nb含量最高为0.10％时，冲击功稍有提高。在-45.6℃(-50°F)和21.1℃(70°F)时延展性保持得相当高。在0.10％Nb以上，在-195.6℃(-320°F)的很低的测试温度下出现延展性下降，但未完全损失。加Nb提高了T201LN合金的机械性能。
基于实验室熔炼和加工材料时所获得的数据，加约0.075％的Nb就足以提高这种合金的机械强度性能而不会明显有损于任何的其它机械性能。
专门规程和添加实验的结果如下。熔炼三炉50磅的VIM实验室钢水。使其达到产业界所生产的T201LN的总的化学指标。表1包括这三种实验室熔炼钢水的化学特性，以及先期熔炼的3炉商用T201LN钢水的最小、平均和最大的化学特性。熔炼第一炉，RV#1184，以检验按0.01-0.10％(重量)加Nb对T201LN机械性能的影响。但，第一炉钢水的化学特性稍微偏离了商用T201LN的化学特性。因此熔炼第2炉钢水RV#1185。在较后的研究中，决定检验稍高的Nb含量(最高0.20％)对这种合金机械性能的影响，同样地熔炼最后第三炉钢水，RV#1212。每炉钢水一旦炼成，将其浇铸成3个17磅的锭，其中的Nb含量在浇注这三个单根锭/钢水时被调到不同的程度。这目的在于获取3种基本上相同的合金，从这些合金可研究改变Nb含量对该合金机械性能的影响。
从每支锭的底部切取0.0127米(半英寸)的切片，然后将其抛光和酸浸，从而可在该铸态材料上获得铁素体图。在每片0.00635-0.009525米(2-3/8＂)英寸的方锭切片上沿0.0127米(半英寸)×0.0127米(半英寸)的栅格获取铁素体数(FN)，用Magne-Gage查明该合金的奥氏体稳定性。图1展示了三炉钢RV#184，RV#1185和RV#1212的铁素体图。该锭经打磨角加热至1176.7℃(2150°F)(～1小时TAT)，以便进行热加工。它们经斜轧而达到0.1778米(7英寸)的宽度，再热轧至～0.0047625米(～0.1875″)的目标规范。然后每块板于1065.6℃(1950°F)退火6分钟(TAT)，然后喷砂和酸洗。切取拉伸试样，然后沿纵向和横向对每块板的试样进行机加工。还切取Charpy V形缺口冲击试样，也沿横方向对其进行机加工。用于进行此项研究的拉伸试样和小尺寸Charpy试样(0.01米(0.394＂)×板材厚度)示于图2。
完成机械性能测试之后，从拉伸试样的端部切取试样以进行显微组织评价。这些试样经打磨、抛光和在10％的草酸中以6V电解浸蚀20-30秒以揭示一般的晶粒结构。用具有下列两处例外的对比程序按ASTM E112评估每个试样的晶粒度。第一例外是用106×而不是100×的放大倍数摄取显微照片。第二例外是将该照片与来自板1而不是板II的标准进行比较，其是针对奥氏体不锈钢的推荐标准。因此，此报告中的被测出的晶粒度应仅用于表明本报告中所述材料的特征和对其进行比较。但应注意的是，晶粒度测量技术方面的微小变化不应明显改变晶粒度和/或其变化趋势(晶粒度是Nb含量的函数)。
表2包括得于或得自拉伸试样试验的结果。表3包括得自Charpy试样的实验结果。得自这两种试样的结果取平均值，以简化数据的图解表达。在检测纵向和横向试样时，全部试样取平均值。这种例子是绘画在图3和4中的屈服极限(0.2％残余变形)和极限抗拉强度的数据，它们都是Nb含量的函数。如所见到的那样，两曲线表明：当Nb含量从～0.003％增到0.210％时，T201LN的强度增加。当Nb含量提高到0.075％以上时，屈服强度和极限抗拉强度至少明显提高了3.450×107Pa(5k.s.i)。而Nb含量为0.15％以上时，这种强度的提高约为6.901×107Pa(10k.s.i)。在图3中有一个低Nb含量材料(RV#1184-A锭)的，高得不正常的屈服强度，这与其余数据所示的趋势不一致。但应注意，在测试之前，在拉伸坯料上，测到此材料有较高的铁素体含量(～2.5％)。
图5是试验之前在拉伸坯料上测得的铁素体含量。在此项研究中仅有3种材料含大量的铁素体。前2种材料得自实验室熔炼的钢水RV#1184(锭A和B)，它们与工业生产产品的化学特性不一致。由于此炉钢中有较高的Cr和Mo，较低的Ni和Mn含量，因此观察到较高的铁素体含量。在来自实验室熔炼的钢水RV#1185的C锭的材料中铁素体含量高得出乎意料的原因尚不清楚，但可能是因热处理工艺中的波动所致，该热处理工艺是旨在将铸态材料中的铁素体含量(见图1)降到最终成品中的该含量的。
试验之后，沿拉伸试样的轴向测磁响应，以确定马氏体的存在，这是奥氏体稳定性的度量。为进一步参照，将这些数据展示于图6中。这种测量值是该材料中马氏体量的标志。但，这种测量和实际马氏体量之间的关系尚不知道，因此仅用于这些试样间的比较。
得自拉伸试验的延伸率和硬度测量值及得自于从拉伸试样(从测试中未变形的端部)上切下来的显微试样的全相检验的晶粒度分别示于图7、8和9中。当该材料的Nb含量升高时，延伸率下降(图7)而测得的硬度上升(图8)。
得自小尺寸Charpy试样(即＜0.01米(0.394＂)厚)的冲击试验的数据包括三种温度(-195.6℃(-320°F)，-45.6℃(-50°F)和21.1℃(70°F))的冲击功(图10)、剪切率(图11)及试样的横向膨胀，它们都是Nb含量的函数。应注意的是，图10中划圈的点得自RV#1212炉次，A锭的材料，它是偶然被轧至较小的厚度(0.0039878米(0.157＂))，这比其余被轧至～0.004572-0.004699米(0.180-0.185＂)的厚度要小。由于事实上冲击功取决于被测试样的横截面，如果(得自RV#1212炉次)试样有正确的厚度(～0.004572-0.004699米(0.180-0.185＂))则它们将具有至少高出18％的冲击功。因此，当检测作为Nb含量函数的冲击功、剪切率和横向膨胀趋势时，不考虑这些数据。
随着Nb含量的上升，冲击功开始时上升然后下降。在21.1℃(70°F)和-45.6℃(-50°F)间测试时看到很少的，如果不是一点没有，的韧性损失。但在-195.6℃(-320°F)时完成的试验表明，Nb在0.10％以上时该材料的韧性下降。但应注意，此温度下的冲击性能仍呈现出值得重现的韧性水平。
在提高该合金的强度而不明显降低任何一种被测的机械性能方面，添加最多为0.10％的Nb是成功的。数据检验表明，加约0.075％的Nb可达到所需的机械性能。
由于事实上Nb是一种强稳定化剂(即阻碍在晶界上形成铬的碳化物)，因此向该合金加Nb可使对最大碳含量的限制变得不再严格，而从腐蚀的立场上看该最大含碳量仍是可接受的。伴随着碳含量的稍许提高，加Nb可保证新市场所需要的提高了的机械性能(因提高了奥氏体稳定性而产生的附加强度和韧性)。因此T201级钢(Nb 0.100％，C 0.060％(最大))的改变可产生在焊接条件下可以接受的产品。
基于实验室生产材料上取得的成果，加入Nb起着晶粒细化剂的作用，并提高了T201LN合金的机械性能。结论是，当Nb含量升至约0.075％以上时，屈服强度及极限抗拉强度至少提高了3.450×107Pa(5k.s.i)而当Nb含量大于0.150％时，该强度提高了约6.901×107Pa(10k.s.i)。此外，当Nb含量从0.003％升到0.210％时延伸率从约55％下降到48％、测得的硬度从约89Rb升到98Rb，而晶粒度由ASTM6.5级降到ASTM10级。此外，高于Nb的残留量(～0.003％)时，在三种测试温度下冲击功因Nb含量升到约0.10％而提高。-45.6℃(-50°F)和21.1℃(70°F)时的延展性相当高。含Nb大于约0.10％时，延展性下降，但在-195.6℃(-320°F)的低测试温度下出现的延展性仍是可接受的。
虽然展示和陈述了一些较佳实施方案，但可以理解的是：本发明不限于此，而是下列权利要求的范围内具体方案。
                             表1
炉号 锭号#   Cr   Mo   Si   Ni   Mn   C   N   Cu   Al   Ti   Co   Sn   W   V   P   S   Cb
** 最小 16.78   0.20   0.35   4.23   6.41   0.021  0.151   0.42   0.003   0.001   0.057  0.008  0.011   0.066   0.027  0.010  0.006
平均 16.95  0.25  0.40  4.24  6.48  0.023 0.157  0.43  0.003  0.001 0.061  0.008 0.012 0.075  0.029  0.010 0.012
最大 17.19  0.35  0.49  4.26  6.63  0.027 0.160  0.43  0.003  0.002 0.063  0.009 0.013 0.093  0.030  0.011 0.021
RV#1184   A 17.78  0.46  0.36  4.11  6.21  0.020 0.160  0.39  0.002  0.003 0.010  0.003 0.010 0.008  0.002  0.008 0.003
  B 17.76  0.46  0.35  4.11  6.20  0.019 0.170  0.39  0.002  0.004 0.010  0.003 0.009 0.007  0.002  0.008 0.029
  C 17.74  0.46  0.35  4.12  6.19  0 027 0.160  0.39  0.002  0.004 0.010  0.003 0.009 0.007  0.002  0.008 0.100
RV#1185   A 16.91  0.20  0.35  4.22  6.76  0.021 0.168  0.42  0.002  0.003 0.010  0.003 0.008 0.007  0.003  0.0083 0.003
  B 16.92  0.20  0.35  4.23  6.78  0.020 0.170  0.42  0.002  0.004 0.010  0.003 0.011 0.007  0.003  0.0081 0.046
  C 16.91  0.20  0.35  4.24  6.75  0.021 0.168  0.42  0.002  0.002 0.010  0.003 0.011 0.007  0.002  0.0091 0.120
RV#1212   A 16.94  0.26  0.41  4.25  6.69  0.021 0.170  0.43  0.002  0.002 0.010  0.003 0.010 0.007  0.003  0.008 0.078
  B 16.91  0.26  0.40  4.25  6.64  0.020 0.170  0.43  0.003  0.003 0.010  0.003 0.009 0.008  0.003  0.008 0.160
  C 16.93  0.26  0.40  4.24  6.60  0.022 0.170  0.43  0.002  0.004 0.010  0.003 0.010 0.007  0.003  0.009 0.210
**得自于1994熔炼的三炉T201LN钢水的化学特性范围。
                                                              表2
 试样号I.D.# Nb(重量％)         初始尺寸规格/宽度  试样取向   硬度(Rb)     起始铁素体读数FN(1)      FN(2)      最终铁素体读数FN(1)        FN(2)
 1184A  0.003     0.180   0.501     L    86.5     2.3     2.3     18.2     18.5
    0.179   0.501     ″     2.3     2.3     20.5     19.5
    0.176   0.501     T    90.4     1.5     3.9     19.8     16.4
    0.172   0.502     ″     1.8     3.9     19.5     17.5
 1184B  0.029     0.186   0.501     L    90.3     1.5     1.3     13.6     15.7
    0.186   0.500     ″     1.0     1.8     11.3     12.3
    0.188   0.501     T    92.5     1.8     2.6     17.5     16.7
    0.189   0.501     ″     2.8     1.5     18.2     15.1
 1184C  0.100     0.183   0.499     L    90.5     0.0     0.0     9.8     7.4
    0.183   0.498     ″     0.0     0.0     8.7     7.4
    0.188   0.500     T    95.3     0.0     0.0     8.7     8.5
    0.178   0.500     ″     0.0     0.0     8.5     8.5
 1185A  0.003     0.186   0.498     L    95.3     0.0     0.0     11.0     10.5
    0.185   0.499     ″     0.0     0.0     15.1     13.4
    0.183   0.499     T    90.0     0.5     0.0     11.6     12.6
    0.181   0.499     ″     0.0     0.3     14.1     13.1
 1185B   0.046     0.186   0.501     L    88.0     0.0     0.0     10.8     9.5
  0.187     0.501     ″     0.0     0.0     10.0     8.5
  0.181     0.501     T     94.0     0.0     0.0     11.3     11.3
  0.182     0.501     ″     0.0     0.0     11.0     10.5
  1185C   0.120   0.185     0.498     L     94.2     1.3     1.3     14.1     11.3
  0.186     0.498     ″     1.3     1.3     15.4     11.6
  0.186     0.498     T     96.3     0.8     0.8     15.1     15.4
  0.187     0.497     ″     1.0     1.0     13.4     15.4
  1212A   0.078   0.156     0.499     L     94.3     0.0     0.0     12.8     10.5
  0.157     0.500     ″     0.0     0.2     13.9     12.3
  0.158     0.499     T     0.0     0.0     10.8     11.3
  0.158     0.500     ″     0.0     0.0     12.6     11.5
  1212B   0.160   0.180     0.499     L     97.6     0.0     0.0     10.8     10.3
  0.181     0.499     ″     0.0     0.0     13.6     11.5
  0.186     0.499     T     0.0     0.0     12.1     13.3
  0.186     0.499     ″     0.0     0.0     12.3     13.1
  1212C   0.210   0.181     0.500     L     97.8     0.0     0.2     16.9     17.2
  0.178     0.499     ″     0.0     0.0     12.3     14.6
  0.180     0.500     T     0.0     0.0     12.8     10.3
  0.181     0.499     ″     0.0     0.0     12.6     13.9
表2(续)(1psi＝6900.52557346Pa)
试样号#     均匀变形区宽度      规格  延伸率(％) 第一次退火的晶粒度 第二次退火的晶粒度     应变硬化指数n(1)        n(2)    强度(p.s.i)屈服强烈(0.2％)极限强度
1184A  0.421  0.148     55     7.5   0.23   0.43   57100     105200
 0.420  0.148     53   0.23   0.43   57500     103900
 0.417  0.146     53     7.5     7.0   0.24   0.44   51100     104500
 0.423  0.143     54     7.5   0.24   0.44   48500     103800
1184B  0.423  0.155     54     6.5   0.24   0.44   49400     103200
 0.423  0.153     54   0.24   0.42   49900     102000
 0.420  0.154     54     7.0     6.5   0.24   0.40   48800     103800
 0.417  0.155     54     7.0   0.24   0.38   48200     102700
1184C  0.422  0.154     50     10.0   0.23   0.39   58500     108200
 0.428  0.153     51   0.24   0.39   56400     108200
 0.422  0.158     50     9.5     9.5   0.23   0.39   53600     109400
 0.424  0.158     50     9.5   0.23   0.39   55000     109300
1185A  0.415  0.153     57     6.5   0.26   0.45   49100     101300
 0.415  0.154     57   0.26   0.46   47900     103000
 0.417  0.153     55     6.5     6.0   0.26   0.46   46100     103300
 0.415  0.152     55     6.0   0.25   0.46   47500     102800
 1185B  0.422  0.151     54     6.5   0.26  0.46   45700   98600
 0.418  0.150     54   0.26  0.44   44900   96500
 0.418  0.152     55     6.0     6.5   0.26  0.45   47800   103900
 0.420  0.152     55     6.5   0.26  0.44   48600   103300
 1185C  0.423  0.151     51     9.0   0.23  0.38   54700   104500
 0.424  0.153     52   0.24  0.39   55100   105700
 0.423  0.156     50     8.5     10.0   0.24  0.40   50800   108600
 0.420  0.154     52     9.5   0.23  0.40   56100   109200
 1212A  0.425  0.133     52     8.5   0.24  0.41   55200   108400
 0.420  0.133     52   0.24  0.43   54700   108400
 0.417  0.130     52     8.0     8.5   0.25  0.42   54200   109600
 0.418  0.130     51     8.0   0.24  0.41   54400   109200
 1212B  0.420  0.153     51     10.0   0.23  0.38   57900   110300
 0.417  0.148     51   0.23  0.39   58600   112100
 0.415  0.153     50     10.0     9.5   0.23  0.39   58600   112100
 0.422  0.157     49     10.0   0.23  0.39   58700   113100
 1212C  0.420  0.152     50     10.0   0.23  0.41   58500   113400
 0.420  0.148     50   0.24  0.38   57300   112600
 0.425  0.150     46     10.0     10.0   0.24  0.39   56400   112000
 0.421  0.151     47     10.0   0.24  0.39   57100   112400
                      表3(1英寸(in)为0.0254米；1ft.lbs＝1.35582N.M)
 试样号#  Nb(重量％)   实验温度(°F)     1950°退火6分钟(TAT)冲击功(ft＝lbs)剪切％横向膨胀(in)   1950°F再退火6分钟(TAT)冲击功(ft-lbs)剪切％横向膨胀(in)
 1184A  0.003     -320     21.0     10     0.023     28.5     10     0.026
 1184A  0.003     -320     18.5     10     0.018     23.0     10     0.034
 1184A  0.003     -320     24.0     15     0.021     16.0     5     0.021
 1184B  0.029     -320     42.0     20     0.025     27.5     10     0.038
 1184B  0.029     -320     22.5     15     0.024     26.0     10     0.037
 1184B  0.029     -320     40.0     15     0.033     27.0     10     0.041
 1184C  0.100     -320     24.0     10     0.018     13.5     5     0.020
 1184C  0.100     -320     20.0     5     0.020     13.0     5     0.013
 1184C  0.100     -320     19.0     5     0.021     13.0     5     0.016
 1185A  0.003     -320     24.0     10     0.014     26.0     5     0.035
 1185A  0.003     -320     30.0     10     0.021     25.0     5     0.041
 1185A  0.003     -320     24.0     15     0.016     25.0     5     0.028
 1185B  0.046     -320     30.0     10     0.034     32.0     10     0.035
 1185B  0.046     -320     28.5     10     0.032     27.0     10     0.024
 1185B  0.046     -320     26.0     10     0.023     24.0     5     0.029
 1185C  0.120     -320     17.0     5     0.013     17.5     5     0.019
 1185C  0.120     -320     15.0     5     0.018     14.0     5     0.019
 1185C  0.120     -320     16.0     5     0.016     14.0     5     0.018
 1212A  0.078     -320     14.0     5     0.013     19.0     5     0.020
 1212A  0.078     -320     19.0     5     0.011     14.0     5     0.020
 1212A  0.078     -320     25.0     5     0.022
 1212B  0.160     -320     11.5     5     0.016     13.0     5     0.020
 1212B  0.160     -320     15.0     5     0.017     12.0     5     0.019
 1212B  0.160     -320     13.0     5     0.015
 1212C  0.120     -320     11.5     5     0.011     11.0     5     0.012
 1212C  0.210     -320     14.0     5     0.010     11.5     5     0.015
 1212C  0.210     -320     11.0     5     0.013
 1184A  0.003     -50     38.0     80     0.044     46.0     60     0.051
 1184A  0.003     -50     42.5     75     0.059     44.0     55     0.044
 1184A  0.003     -50
 1184B  0.029     -50     47.5     85     0.057     45.0     60     0.055
 1184B  0.029     -50     51.5     90     0.058     53.0     50     0.054
 1184B  0.029     -50
 1184C  0.100     -50     38.0     60     0.043     42.0     45     0.048
 1184C  0.100     -50     38.5     65     0.032     42.0     55     0.059
 1184C  0.100     -50
 1185A  0.003     -50     41.0     60     0.040     46.0     35     0.041
 1185A  0.003     -50     38.5     65     0.055     46.0     35     0.054
 1185A  0.003     -50
 1185B  0.046     -50     43.0     65     0.051     50.0     50     0.054
 1185B  0.046     -50     44.0     75     0.038     52.0     50     0.049
                                                    表3(续)
 试样号#   Nb(wt％)   实验温度(°F)     1950°F退火6分钟(TAT)冲击功(ft-lbs)剪切％横向膨胀(in)   1950°F再退火6分钟(TAT)冲击功(ft-lbs)剪切％横向膨胀(in)
 1185B  0.046     -50
 1185C  0.120     -50     36.5     70     0.039     39.5     55     0.051
 1185C  0.120     -50     39.0     80     0.044     40.0     45     0.043
 1212A  0.078     -50     33.5     75     0.025     32.0     60     0.047
 1212A  0.078     -50     31.5     70     0.026     33.5     65     0.049
 1212A  0.078     -50
 1212B  0.160     -50     36.5     70     0.037     36.0     50     0.040
 1212B  0.160     -50     34.0     80     0.040     37.0     50     0.047
 1212B  0.160     -50
 1212C  0.210     -50     34.0     50     0.025     34.0     40     0.044
 1212C  0.210     -50     30.5     50     0.025     32.0     40     0.046
 1212C  0.210     -50
 1184A  0.003     70     42.5     90     0.053     41.0     70     0.052
 1184A  0.003     70     42.0     95     0.056     42.0     75
 1184A  0.003     70     40.0     60     0.055
 1184B  0.029     70     48.0     95     0.064     51.0     85     0.059
 1184B  0.029     70     48.5     90     0.058     46.0     75
 1184B  0.029     70     50.0     75     0.059
 1184C  0.100     70     39.5     80     0.055     42.5     55     0.047
 1184C  0.100     70     40.0     85     0.053     44.0     65
 1184C  0.100     70     41.5     55     0.044
 1185A  0.003     70     41.0     90     0.047     45.0     50     0.058
 1185A  0.003     70     41.5     90     0.061     44.5     55
 1185A  0.003     70     44.0     50     0.049
 1185B  0.046     70     45.5     95     0.051     50.0     60     0.054
 1185B  0.046     70     45.0     90     0.056     51.0     60
 1185B  0.046     70     49.5     50     0.053
 1185C  0.120     70     45.0     95     0.056     42.5     55     0.060
 1185C  0.120     70     41.5     85     0.059     45.0     60
 1185C  0.120     70     42.0     50     0.051
 1212A  0.078     70     29.5     95     0.052     34.0     65     0.047
 1212A  0.078     70     28.0     90     0.050     34.0     65
 1212A  0.078     70     31.5     65     0.051
 1212B  0.160     70     32.0     90     0.044     39.0     50     0.047
 1212B  0.160     70     32.0     90     0.046     37.0     50
 1212B  0.160     70     36.0     60     0.042
 1212C  0.210     70     30.0     80     0.043     34.0     50     0.046
 1212C  0.210     70     30.0     85     0.047     34.0     45
 1212C  0.210     70     32.0     55     0.036

Claims (15)

1.一种奥氏体不锈钢，它含(重量％)最多为0.06％的C、6.4-7.5％的Mn、最多1.0％的Si、16-17.5％的Cr、4.0-小于5.0％的Ni、小于1.0％的Cu、0.13-0.20％的N和大于0.003-1.0％的Nb，余量为Fe。
2.权利要求1的奥氏体不锈钢，其中C的含量最多为0.03％。
3.权利要求1的奥氏体不锈钢，其中所述Nb的含量为至少0.06％。
4.权利要求1的奥氏体不锈钢，其中所述Nb的含量为至少0.10％。
5.权利要求1的奥氏体不锈钢，其中所述Nb的含量不大于0.21％。
6.权利要求1的奥氏体不锈钢，其中所述Cu的含量为0.35-0.60％。
7.权利要求1的奥氏体不锈钢，其特征在于在室温有至少6.901×108Pa(100000psi)的抗拉强度及至少3.450×108Pa(50000psi)的屈服强度。
8.权利要求1的奥氏体不锈钢，其特征为其ASTM晶粒度为6级或更高。
9.权利要求1的奥氏体不锈钢，其基本上由下列组分组成(％重量)：最多为0.03％的C、6.4-7.5％的Mn、最多为1.0％的Si、16-17.5％的Cr、4.0-小于5.0％的Ni、小于1.0％的Cu、0.13-0.20％的N、大于0.003％-1.0％的Nb，不可避免的杂质和余量的铁。
10.一种制品，其含(％重量)最多为0.06％的C、6.4-7.5％的Mn、最多1.0％的Si、16-17.5％的Cr、4.0-小于5.0％的Ni、小于1.0％的Cu、0.13-0.20％的N、大于0.003％-1.0％的Nb。
11.权利要求10的制品，其中所述的奥氏体不锈钢含至少0.06％的Nb。
12.权利要求10的制品，其中该制品选自板、罐和压力容器。
13.权利要求10的制品，其中所述的奥氏体不锈钢的特征在于其室温屈服强度为3.450×108Pa(50000psi)、抗拉强度为6.901×108Pa(100000psi)。
14.提供高强度不锈钢的方法，该法包括制备一种钢水，它含(％重量)最多为0.06％的C、6.4-7.5％的Mn、最多1.0％的Si、16-17.5％的Cr、4.0-小于5.0％的Ni、小于1.0％的Cu、0.13-0.20％的N、大于0.003％-1.0％的Nb。
15.权利要求14的方法，其中该钢水含至少0.06％的Nb。
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