CN114514333A

CN114514333A - 具有优异的冲击韧性和热加工性的高耐腐蚀性奥氏体不锈钢

Info

Publication number: CN114514333A
Application number: CN202080068573.1A
Authority: CN
Inventors: 金志洙; 曹圭珍; 李满财
Original assignee: Posco Co Ltd
Current assignee: Posco Holdings Inc
Priority date: 2019-09-04
Filing date: 2020-07-07
Publication date: 2022-05-17
Also published as: JP7271789B2; JP2022546776A; EP4023785A1; KR20210028382A; WO2021045371A1; EP4023785A4

Abstract

本说明书公开了具有优异的冲击韧性和热加工性的高耐腐蚀性奥氏体不锈钢。根据所公开的高耐腐蚀性奥氏体不锈钢的一个实施方案，所述高耐腐蚀性奥氏体不锈钢按重量％计包含：0.03％或更少(不包括0)的C、1.0％或更少的Si、1.0％或更少的Mn、18％至24％的Cr、16％至24％的Ni、5.0％至7.0％的Mo、0.1％至2.0％的Cu、1.0％或更少的W、0.18％至0.3％的N、0.02％至0.1％的Al、0.01％或更少的O、0.002％至0.01％的Ca、少于0.001％的S、以及剩余部分的Fe和不可避免的杂质，并且满足0.01至0.12的O/Al和0.01至0.4的S/Ca。

Description

具有优异的冲击韧性和热加工性的高耐腐蚀性奥氏体不锈钢

技术领域

本公开涉及具有优异的冲击韧性和热加工性的高耐腐蚀性奥氏体不锈钢。根据本公开的奥氏体不锈钢可以用作用于工业设施例如脱硫设施、热交换器、脱盐设施、以及食品和饮料设施的材料。

背景技术

奥氏体不锈钢由于优异的耐腐蚀性、可加工性和可焊性已经用于大范围的工业应用。具有改善的耐腐蚀性并通过向以18Cr-8Ni组分为特征的STS 304不锈钢中添加2％的钼(Mo)制造的STS 316不锈钢已经应用于各种工业领域，例如厨房、家用电器和工业设施。

奥氏体不锈钢的耐腐蚀性可以通过添加诸如Cr、Mo和N的元素来获得。然而，添加到其中的这些元素例如Cr、Mo和N的含量的增加导致金属间化合物例如σ相在基体组织中析出，而使耐腐蚀性和冲击韧性劣化，并因此从而使热加工性显著劣化。

为了解决这样的问题，专利文献1和2公开了通过添加钨(W)代替钼(Mo)来抑制西格玛(σ)相形成的技术。然而，添加W代替Mo是不优选的，因为高合金化奥氏体不锈钢通常应包含标准范围内的组分。此外，当包含大量的W时，存在可能析出其他金属间化合物例如chi(χ)相的风险。

在专利文献3中，通过将由以下式表示的西格玛(σ)当量(SGR)调节为18或更小来控制西格玛相(σ)。然而，在专利文献3中，仅将Cr、Mo、N、Mn和Cu限制性地视为影响西格玛(σ)相的控制的合金元素，并且仍存在金属间化合物例如西格玛(σ)相仍在基体组织中析出的问题。

SGR＝Cr+2Mo-40N+0.5Mn-2Cu

(专利文献0001)韩国专利特许公开第10-2001-0038199号(2001年4月0日)

(专利文献0002)韩国专利特许公开第10-1999-0005962号(2000年9月15日)

(专利文献0003)美国专利公开第2015-0050180号(2015年2月19日)

发明内容

技术问题

为了解决上述问题，本公开提供了具有热加工性以及优异的耐腐蚀性和冲击韧性的高耐腐蚀性奥氏体不锈钢。

技术方案

根据本公开的一个方面，具有优异的冲击韧性和热加工性的高耐腐蚀性奥氏体不锈钢按重量百分比(重量％)计包含：0.03％或更少(不包括0)的碳(C)、1.0％或更少的硅(Si)、1.0％或更少的锰(Mn)、18％至24％的铬(Cr)、16％至24％的镍(Ni)、5.0％至7.0％的钼(Mo)、0.1％至2.0％的铜(Cu)、1.0％或更少的钨(W)、0.18％至0.3％的氮(N)、0.02％至0.1％的铝(Al)、0.01％或更少的氧(O)、0.002％至0.01％的钙(Ca)、少于0.001％的硫(S)、以及剩余部分的铁(Fe)和不可避免的杂质，并且满足0.01至0.12的O/Al比和0.01至0.4的S/Ca比。

在根据本公开的具有优异的冲击韧性和热加工性的各高耐腐蚀性奥氏体不锈钢中，由以下式(1)表示的冲击韧性值(CNV_TH)可以为80或更大。

(1)CNV_TH＝336-1432*C-22.1*Si+64.1*Mn+8.5*Cr+0.11*Ni-10.1*Mo-3.3*Cu+22.1*W-392*N-293*(T_σ/T)

在式(1)中，C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Cu、W和N表示合金元素的含量(重量％)，T_σ是指西格玛(σ)相在热力学上完全分解的温度，以及T是指实际固溶热处理温度。

在根据本公开的具有优异的冲击韧性和热加工性的各高耐腐蚀性奥氏体不锈钢中，由以下式(2)表示的PREW-Mn值可以为40至50。

(2)PREW-Mn＝Cr+3.3*(Mo+0.5*W)+16*N-0.5*Mn

在式(2)中，Cr、Mo、W、N和Mn表示各合金元素的含量(重量％)。

在根据本公开的具有优异的冲击韧性和热加工性的各高耐腐蚀性奥氏体不锈钢中，以50x的放大倍率在距表面1/4至3/4厚度的深度处在26mm²的面积中测量的σ相面积比可以为1.0％或更小。

在根据本公开的具有优异的冲击韧性和热加工性的各高耐腐蚀性奥氏体不锈钢中，临界点蚀温度可以为80℃或更高。

有益效果

根据本公开，可以提供具有优异的热加工性以及优异的耐腐蚀性和冲击韧性的高耐腐蚀性奥氏体不锈钢，并且该奥氏体不锈钢可以用作用于工业设施例如脱硫设施、热交换器、脱盐设施、以及食品和饮料设施的材料。

通过在本公开中建议的合金元素内将PREW-Mn值调节在40至50的范围内并抑制金属间化合物的形成可以获得优异的耐腐蚀性，通过调节合金元素和热处理条件以具有80或更大的冲击韧性值(CNV_TH)可以获得优异的冲击韧性，以及通过调节以痕量使用的元素的含量以满足0.01至0.12的O/Al比和0.01至0.4的S/Ca比可以获得优异的热加工性。

附图说明

图1是示出了实施例的样品的相对于PREW-Mn的临界点蚀温度(CPT)的图。

图2是示出了实施例的样品的S/Ca和O/Al值的图。

具体实施方式

根据本公开的一个实施方案的具有优异的冲击韧性和热加工性的高耐腐蚀性奥氏体不锈钢按重量百分比(重量％)计包含：0.03％或更少(不包括0)的碳(C)、1.0％或更少的硅(Si)、1.0％或更少的锰(Mn)、18％至24％的铬(Cr)、16％至24％的镍(Ni)、5.0％至7.0％的钼(Mo)、0.1％至2.0％的铜(Cu)、1.0％或更少的钨(W)、0.18％至0.3％的氮(N)、0.02％至0.1％的铝(Al)、0.01％或更少的氧(O)、0.002％至0.01％的钙(Ca)、少于0.001％的硫(S)、以及剩余部分的铁(Fe)和不可避免的杂质，并且满足0.01至0.12的O/Al比和0.01至0.4的S/Ca比。

发明实施方式

在下文中，现在将描述本公开的优选实施方案。然而，本公开可以以许多不同的形式实施并且不应被解释为限于本文所阐述的实施方案。相反，提供这些实施方案使得本公开将是全面且完整的，并且将向本领域技术人员充分地传达本公开的范围。

本文使用的术语仅用于描述特定的实施方案。因此，以单数使用的表达涵盖复数的表达，除非其在上下文中具有明显不同的含义。此外，应理解的是，术语例如“包括”或“具有”旨在表明存在说明书中所公开的特征、步骤、功能、组成要素或其组合，并不旨在排除可能存在或可能添加一个或更多个其他特征、步骤、功能、组成要素或其组合的可能性。

同时，除非另有定义，否则本文使用的所有术语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。因此，除非本文中明确如此定义，否则不应以理想化或过度形式的含义来解释这些术语。如本文中所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式旨在也包括复数形式。

此外，在整个说明书中使用的术语“约”、“基本上”等意指当提出自然制造和物质可允许误差时，这样的可允许误差对应于特定值或类似于该值，并且这样的值旨在为了清楚地理解本发明或防止无意识的侵权者非法地使用本发明的公开内容。

根据本公开的一个实施方案的具有优异的冲击韧性和热加工性的高耐腐蚀性奥氏体不锈钢按重量百分比(重量％)计可以包含：0.03％或更少的碳(C)、1.0％或更少的硅(Si)、1.0％或更少的锰(Mn)、18％至24％的铬(Cr)、16％至24％的镍(Ni)、5％至7％的钼(Mo)、0.1％至2.0％的铜(Cu)、1.0％或更少的钨(W)、0.18％至0.3％的氮(N)、0.02％至0.1％的铝(Al)、0.01％或更少的氧(O)、0.002％至0.01％的钙(Ca)、少于0.001％的硫(S)、以及剩余部分的铁(Fe)和不可避免的杂质。

在下文中，将描述本公开的实施方案中的合金组分的含量的数值限制的原因。在下文中，除非另有说明，否则组分的组成表示重量％。

碳(C)：0.03重量％或更少(不包括0)

C是强的奥氏体相稳定元素，并且通过固溶强化作用提高强度。然而，当C含量过多时，C容易在奥氏体相的边界处与对耐腐蚀性有效的碳化物形成元素(例如Cr)结合而形成碳化物，并且形成的碳化物降低晶界周围的Cr含量，从而使耐腐蚀性劣化。因此，C含量的上限可以设定为0.03重量％。

硅(Si)：1.0重量％或更小

Si是铁素体相稳定元素，提高耐腐蚀性，并用作脱氧剂。然而，过量的Si促进金属间化合物(例如西格玛(σ)相)的析出，从而使与冲击韧性和耐腐蚀性有关的机械特性劣化，并在热轧期间导致开裂。因此，Si含量的上限可以设定为1.0重量％。

锰(Mn)：1.0重量％或更少

Mn是奥氏体相稳定元素，并提高N的固溶度。然而，过量的Mn可能导致形成诸如MnS的夹杂物从而使耐腐蚀性劣化。因此，Mn含量的上限可以设定为1.0重量％。

铬(Cr)：18重量％至24重量％

Cr是对提高不锈钢的耐腐蚀性有效的代表性元素。在本公开中，Cr可以以18重量％或更大的量添加以获得PREW-Mn为40或更大的优异的耐腐蚀性。然而，由于Cr是铁素体相稳定元素，因此过量的Cr可能导致铁素体分数增加从而使热加工性劣化，并且促进σ相的形成从而使机械特性和耐腐蚀性劣化。因此，Cr含量的上限可以设定为24重量％。

镍(Ni)：16重量％至24重量％

Ni是最强的奥氏体相稳定元素，并且可以以16重量％或更大的量添加以保持奥氏体相。然而，随着Ni含量增加，原材料的成本增加，并因此Ni含量的上限可以设定为24重量％。

钼(Mo)：5.0重量％至7.0重量％

Mo是铁素体相稳定元素并提高耐腐蚀性。在本公开中，为了获得PREW-Mn值为40或更大的优异的耐腐蚀性，Mo可以以5.0重量％或更大的量添加。尽管Mo在退火过程期间对机械特性和耐腐蚀性有效，但已知Mo在时效化热处理、热轧或焊接期间形成σ相。因此，过量的Mo含量可能促进σ相的形成，从而使机械特性和耐腐蚀性劣化。因此，Mo含量的上限可以设定为7.0重量％。

铜(Cu)：0.1重量％至2.0重量％

作为奥氏体相稳定元素的Cu在冷变形期间抑制相转变成马氏体相，并提高在硫气氛中的耐腐蚀性。为此，Cu可以以0.1重量％或更大的量添加。然而，过量的Cu可能使在氯气氛中的耐点蚀性劣化并使热加工性劣化。因此，Cu含量的上限可以设定为2.0重量％。

钨(W)：1.0重量％或更少

W是铁素体相稳定元素并提高耐腐蚀性。此外，由于大的原子半径，已知W作为通过防止Cr和Mo在高温下扩散而对抑制σ相的形成有效的元素。然而，高合金化奥氏体不锈钢可以包含标准范围内的组分，并且过量的W可能促进金属间化合物(例如chi(χ)相)的析出而使耐腐蚀性和冲击韧性劣化以及使热加工性劣化。因此，W含量的上限可以设定为1.0重量％。

氮(N)：0.18重量％至0.3重量％

N为奥氏体相稳定元素并且提高在氯气氛中的耐腐蚀性。因此，N可以以0.18重量％或更大的量添加以提高耐腐蚀性。然而，过量的N使热加工性劣化，并因此N含量的上限可以设定为0.3重量％。

铝(Al)：0.02重量％至0.1重量％

用作强脱氧剂的Al与氧结合以形成熔渣，并从钢水中除去氧，从而改善钢的热加工性。鉴于该特性，Al可以以0.02重量％或更大的量添加。然而，过量的Al可能导致非金属夹杂物的形成，从而使钢的清洁度劣化，并且还导致AlN的形成，从而使冲击韧性劣化。因此，Al含量的上限可以设定为0.1重量％。

氧(O)：0.01重量％或更少

O通过向晶界偏析而使钢的热加工性劣化。因此，优选地尽可能低地降低O含量，并且O含量的上限可以调节至0.01重量％。为了进一步改善热加工性，O含量可以优选地调节至0.0035重量％或更少。

钙(Ca)：0.002重量％至0.01重量％

Ca是用作脱氧剂的元素，并与钢水中包含的S结合以形成稳定的CaS化合物，从而抑制硫向晶界偏析的倾向，实现钢的热加工性的提高。鉴于该特性，Ca可以以0.002重量％或更大的量添加。然而，过量的Ca可能导致非金属夹杂物的形成，增加钢的清洁度降低的风险。因此，优选的是，Ca含量的上限调节为0.01重量％。为了提高钢的清洁度，Ca含量的上限可以设定为0.0045重量％。

硫(S)：少于0.001重量％

S是通过向晶界偏析而使热加工性劣化的元素。因此，S含量的上限可以控制为少于0.001重量％。

本公开的剩余组分为铁(Fe)。然而，由于在常见钢制造工艺中，可能从原材料或周围环境不可避免地引入无意的杂质，因此其可能无法排除。由于这些杂质是常见钢制造工艺中技术人员已知的，因此在本说明书中没有特别提及其全部内容。

根据本公开的奥氏体不锈钢可以用作工业设施例如脱硫设施、热交换器、脱盐设施、以及食品和饮料设施的材料。在下文中，将详细描述用于获得根据本公开的钢的耐腐蚀性的技术方法。

通常，奥氏体不锈钢的耐腐蚀性由耐点蚀当量数(PREN)间接表示。耐点蚀当量数(PREN)由使用为影响耐腐蚀性的元素的Cr、Mo和N的含量的以下式表示。在以下式中，各合金元素表示其重量％。

PREN＝Cr+3.3*Mo+16*N

然而，W也是提高奥氏体不锈钢的耐腐蚀性的元素，以及Mn是通过形成水溶性夹杂物而对耐腐蚀性产生不利影响的元素。因此，使用以上定义的PREN式表示耐腐蚀性受到限制。因此，在本公开中，通过进一步考虑到W和Mn二者的影响，将PREN式修改为由以下式表示的PREW-Mn。在以下式中，各合金元素表示其重量％。

PREW-Mn＝Cr+3.3*(Mo+0.5*W)+16*N-0.5*Mn

为了获得在极强的腐蚀性环境例如在包含大量盐(例如海水)的环境或包含酸性物质的环境中钢的足够的耐腐蚀性，PREW-Mn值可以为40至50。当PREW-Mn值小于40时，可能无法获得足够的耐腐蚀性，并因此钢可能无法经受长时间。相反地，当PREW-Mn值大于50时，由于大量的Cr、Mo和W而在基体组织中析出的金属间化合物(例如σ相)可能使耐腐蚀性劣化。由于将PREW-Mn值控制在40至50的范围内，因此根据本公开的一个实施方案的奥氏体不锈钢的临界点蚀温度可以为80℃或更高。

此外，根据一个实施方案的奥氏体不锈钢具有优异的冲击韧性。在下文中，将详细描述用于获得根据本公开的钢的冲击韧性的技术方法。

钢的冲击韧性可以由金属间化合物确定。金属间化合物主要是包含Cr和Mo的σ相，并且σ相在基体组织中析出，而使耐腐蚀性、冲击韧性和热加工性劣化。由于合金元素例如Cr和Mo的含量的增加促进σ相的形成，因此需要适当地调节合金元素以抑制σ相的形成。

此外，当钢在高温下经受固溶热处理时，σ相的元素例如Cr和Mo向基体组织中扩散，从而导致σ相的分解。通常，包含Mo并且具有优异的耐腐蚀性的316奥氏体不锈钢的固溶热处理温度为1100℃或更高，并因此根据本公开的用于使σ相分解的固溶热处理可以等于或高于1,100℃。然而，过度的高温和延长的固溶热处理影响用于热处理的装置，并因此将固溶热处理温度控制在1200℃或更低。

由于σ相的形成和分解受合金元素和固溶热处理温度的影响，因此需要适当地控制固溶热处理的条件和合金元素以抑制使冲击韧性劣化的σ相。在本公开中，可以将作为合金元素和固溶热处理温度的函数的由以下式表示的冲击韧性值(CNV_TH)控制为80或更高以获得冲击韧性。CNV_TH值对应于根据本公开的冲击韧性的理论值。在以下定义的CNV_TH中，T_σ为σ相在热力学上完全分解的温度，以及T为实际固溶热处理温度。在以下CNV_TH式中，各合金元素表示其重量％，以及T的值为1,100℃至1,200℃。

CNV_TH＝336-1432*C-22.1*Si+64.1*Mn+8.5*Cr+0.11*Ni-10.1*Mo-3.3*Cu+22.1*W-392*N-293*(T_o/T)

作为根据本公开的控制CNV_TH值为80或更大的结果，可以抑制σ相的形成。例如，在本公开的奥氏体不锈钢中，以50x的放大倍率在距表面1/4至3/4厚度的深度处在26mm²的面积中测量的σ相面积比可以为1.0％或更小。

此外，根据本公开的奥氏体不锈钢具有优异的热加工性。在下文中，将详细描述用于获得根据本公开的钢的热加工性的技术方法。

为了获得奥氏体不锈钢的耐腐蚀性，必须向钢中添加大量的合金元素例如Cr、Mo和N。当这些元素例如Cr、Mo和N的含量增加时，在热加工期间由于杂质向晶界偏析而导致晶界脆化，从而使热加工性劣化。因此，为了获得热加工性和耐腐蚀性，重要的是在添加合金元素例如Cr、Mo和N的同时，通过使杂质向晶界的偏析最小化来防止晶界的脆化。

氧(O)和硫(S)是向奥氏体不锈钢的晶界偏析的代表性杂质。在本公开中，可以通过控制以痕量使用的元素通过使向晶界偏析的杂质例如氧和硫最小化来获得优异的热加工性。

为了降低钢中的O含量，脱氧过程是重要的，并且可以使用Al作为主要的脱氧剂。Al与O结合以形成熔渣，并从钢水中除去氧，实现钢的热加工性的改善。然而，过量的Al导致非金属夹杂物的形成从而使钢的清洁度劣化，并且钢的冲击韧性可能通过AlN的形成而劣化。考虑到这些特性，在本公开中，将由于添加Al的O含量的变化指示为O/Al比，并且可以将O/Al比调节在0.01至0.12的范围内。

此外，在本公开中，将与包含在钢水中的S结合以形成稳定的CaS化合物的Ca添加到钢中以降低钢中的S含量。Ca通过形成CaS化合物来抑制硫向晶界偏析的趋势，从而提高钢的热加工性。然而，过量的Ca可能导致非金属夹杂物的形成，从而增加使钢的清洁度劣化的风险。考虑到这些特性，在本公开中，将由于添加Ca的S含量的变化指定为S/Ca比，并且可以将S/Ca比调节在0.01至0.4的范围内。

在本公开中，通过将O/Al比控制在0.01至0.12的范围内以及将S/Ca比控制在0.01至0.4的范围内，在热加工期间防止在钢的表面或边缘处出现开裂。

根据本公开，可以通过将PREW-Mn值调节在40至50的范围内来获得优异的耐腐蚀性，可以通过调节合金元素并控制热处理条件以具有80或更大的冲击韧性值(CNV_TH)来获得优异的冲击韧性，以及可以通过调节以痕量使用的元素以满足0.01至0.12的O/Al比和0.01至0.4的S/Ca比来获得优异的热加工性。

在下文中，将通过实施例更详细地描述本公开。然而，需要注意的是，以下实施例仅旨在更详细地说明本公开并且不旨在限制本公开的范围。这是因为本公开的范围由权利要求中所描述的事项以及能够由此合理推断的事项来确定。

实施例

将各自具有下表1中所示的化学组成的钢在真空感应熔炼炉中熔化，热轧，并在1,100℃至1,200℃的温度下经受固溶热处理以制备厚度为5mm的热轧钢板。

表1

(*超出本公开限定的范围。)

表2示出了根据实施例和比较例的根据组分的PREW-Mn值、临界点蚀温度(CPT)、T_σ值、T值、O/Al比、S/Ca比、表面开裂、σ相面积比和冲击韧性值(CNV_TH和CNV_EX)。

表2的PREW-Mn值是通过将表1的各合金元素的含量(重量％)代入以下式而获得的。

PREW-Mn＝Cr+3.3*(Mo+0.5*W)+16*N-0.5*Mn

表2中的临界点蚀温度(CPT)根据ASTM G150标准通过测量距表面的CRT获得，并且CPT越高表明耐腐蚀性越好。在奥氏体不锈钢中，具有根据上述方法测量的最高的耐腐蚀性的超级奥氏体不锈钢的CPT为80℃或更高。基于此，在本公开中，80℃或更高的临界点蚀温度被判断为足够的耐腐蚀性。

在表2中，T_σ为西格玛(σ)相在热力学上完全分解的温度，以及T是指实际固溶热处理温度。

在表2中，O/Al比和S/Ca比通过代入表1的各合金元素的含量(重量％)而获得。

关于表2的表面开裂，将在150mm×250mm的面积内观察到少于5个长度为5mm的开裂的情况标记为“良好”，以及将大于5个开裂标记为“差”。

表2的σ相面积比通过以下来计算：在最终退火之后用尺寸为1μm的金刚石磨膏将钢的截面抛光，用NaOH溶液蚀刻钢以制备其中σ相与基体组织区分开的样品，并以50x的放大倍率顺序测量在距如上所述制备的样品表面1/4至3/4厚度的深度处在26mm²的面积中的10个视野。

表2的CNV_TH值是根据本公开的冲击韧性的理论值。CNV_TH值通过将各合金元素的含量(重量％)、T_σ值、和T值代入以下式中来计算。计算出的CNV_TH值表示到两位小数点。

CNV_TH＝336-1432*C-22.1*Si+64.1*Mn+8.5*Cr+0.11*Ni-10.1*Mo-3.3*Cu+22.1*W-392*N-293*(T_σ/T)

表2的CNV_EX值是通过夏氏V型缺口冲击测试测量的冲击韧性的测试结果。在该测试中，将样品加工成4mm的厚度，并在室温(25℃)下进行测试。

当进行表2的CNV_TH值和CNV_EX值之间的比较时，冲击韧性的理论值与测试结果相近而没有偏差，并因此可以看出，实际的冲击韧性可以使用由本公开提出的CNV_TH式准确地推导出而没有大的误差。

表2

(*超出本公开限定的范围。)

在下文中，将参照表1和表2比较地评估实施例和比较例。

实施例1至8满足由本公开限定的合金元素的组成范围。此外，根据实施例1至8通过将PREW-Mn值调节在40至50的范围内以及将临界点蚀温度调节至高于80℃而获得了优异的耐腐蚀性。根据实施例1至8通过控制合金元素和热处理条件使得σ面积比为1.0％或更小以及CNV_TH值为80或更大而获得了CNV_EX值为80J或更大的优异的冲击韧性。根据实施例1至8通过控制以痕量使用的元素以满足0.01至0.12的O/Al比和0.01至0.4的S/Ca比而获得了在热加工期间不引起表面开裂的情况下的优异的热加工性。

另一方面，在比较例1和2中，Si含量超过了本公开中限定的1.0重量％的上限。因此，促进了金属间化合物例如σ相的析出，使得σ面积比超过1.0％，并且冲击韧性值为约32J，表明与实施例1至8相比差的冲击韧性。

在比较例3中，Cr含量和Mo含量低于其在本公开中限定的下限，使得PREW-Mn小于40，并且临界点蚀温度低于80℃从而未获得足够的耐腐蚀性。

在比较例4中，Cr含量和Mo含量超过了其在本公开中限定的上限，使得PREW-Mn值大于50，并且由于过量的Cr和Mo导致金属间化合物例如σ相在基体组织中的析出而使耐腐蚀性劣化。参照表2，σ面积比超过1.0％，并因此使得与实施例1至8相比耐腐蚀性劣化以及使冲击韧性(35J)劣化。

在比较例5和6中，Al含量和Ca含量低于其在本公开中限定的下限，并因此由于相对较高的O和S的含量而导致O/Al比和S/Ca比超过了本公开中限定的上限。因此，与实施例1至8相比，在热加工期间出现表面开裂，表明热加工性的劣化。

在比较例7中，Al含量和Ca含量在本公开中限定的范围内。然而，在比较例7中，O/Al比和S/Ca比超过了其在本公开中限定的上限，并因此与实施例1至8相比，在热加工期间出现表面开裂，表明热加工性的劣化。

此外，上述结果可以从本公开的图1和图2中视觉上得到确定。图1是示出了实施例的样品的相对于PREW-Mn的临界点蚀温度(CPT)的图。图2是示出了实施例的样品的S/Ca和O/Al值的图。附图中的阴影面积对应于通过本公开限定的范围。

参照图1，在其中PREW-Mn值超出本公开中限定的40至50的范围并且临界点蚀温度(CPT)低于80℃或临界点蚀温度(CPT)超过100℃(比较例4)的情况下，由于过量的Cr、Mo而导致金属间化合物例如σ相在基体组织中析出，导致耐腐蚀性的劣化。

参照图2，在其中S/Ca比和O/Al比超出本公开中限定的范围的情况下(比较例5、6和7)，可以确定在热加工期间出现了表面开裂。特别地，在其中Al和Ca的含量在本公开中限定的范围内但S/Ca比和O/Al比超出本公开中限定的范围的比较例7的情况下，在热加工期间出现了表面开裂。

基于上述结果，确定了通过在本公开中限定的合金元素中将PREW-Mn值调节在40至50的范围内获得了优异的耐腐蚀性，通过控制合金元素和热处理条件以具有80或更大的冲击韧性值(CNV_TH)获得了优异的冲击韧性，以及通过调节以痕量使用的元素以满足0.01至0.12的O/Al比和0.01至0.4的S/Ca比获得了优异的热加工性。

尽管已经参照示例性实施方案特别地描述了本公开，但是本领域技术人员应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以进行形式和细节上的多种改变。

工业实用性

根据本公开的奥氏体不锈钢可以用作用于工业设施例如脱硫设施、热交换器、脱盐设施、以及食品和饮料设施的材料。

Claims

1.一种具有优异的冲击韧性和热加工性的高耐腐蚀性奥氏体不锈钢，按重量百分比(重量％)计包含：0.03％或更少而不包括0的碳(C)、1.0％或更少的硅(Si)、1.0％或更少的锰(Mn)、18％至24％的铬(Cr)、16％至24％的镍(Ni)、5.0％至7.0％的钼(Mo)、0.1％至2.0％的铜(Cu)、1.0％或更少的钨(W)、0.18％至0.3％的氮(N)、0.02％至0.1％的铝(Al)、0.01％或更少的氧(O)、0.002％至0.01％的钙(Ca)、少于0.001％的硫(S)、以及剩余部分的铁(Fe)和不可避免的杂质，并且满足0.01至0.12的O/Al比和0.01至0.4的S/Ca比。

2.根据权利要求1所述的高耐腐蚀性奥氏体不锈钢，其中由以下式(1)表示的冲击韧性值(CNV_TH)为80或更大：

其中在以上式(1)中，C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Cu、W和N表示各合金元素以重量％计的含量，T_σ为西格马(σ)相在热力学上完全分解的温度，以及T为实际固溶热处理温度。

3.根据权利要求1所述的高耐腐蚀性奥氏体不锈钢，其中由以下式(2)表示的PREW-Mn值为40至50：

(2)PREW-Mn＝Cr+3.3*(Mo+0.5*W)+16*N-0.5*Mn

其中在以上式(2)中，Cr、Mo、W、N和Mn表示各合金元素以重量％计的含量。

4.根据权利要求1所述的高耐腐蚀性奥氏体不锈钢，其中以50x的放大倍率在距表面1/4至3/4厚度的深度处在26mm²的面积中测量的σ相面积比为1.0％或更小。

5.根据权利要求1所述的高耐腐蚀性奥氏体不锈钢，其中临界点蚀温度为80℃或更高。