JP2005505696A - 二相ステンレス鋼 - Google Patents
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Abstract
重量パーセントで、０．０６パーセント以下の炭素、１５パーセント以上２５パーセント未満のクロム、３パーセントより多く６パーセント以下のニッケル、３．７５パーセント以下のマンガン、０．１４ないし０．３５パーセントの窒素、２パーセント以下のケイ素、１．４パーセントより多く２．５パーセント未満のモリブデン、０．５パーセント未満の銅、０．２パーセント未満のコバルト、０．０５パーセント以下のリン、０．００５パーセント以下の硫黄、０．００１ないし０．００３５パーセントのホウ素を含み、残部が鉄と不可避不純物である二相ステンレス鋼が開示される。この二相ステンレス鋼は、ストリップ、棒、板、シート、鋳物、チューブまたはパイプのような製造品中に用いられるであろう。このような二相ステンレス鋼の製造方法も開示される。
Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、二相ステンレス鋼に関する。特に本発明は、特定の公知の二相ステンレス鋼に対する経済的な代替品になり、そしてＡＩＳＩ ３０４、３１６及び３１７の各タイプのオーステナイト系ステンレス鋼のような特定のオーステナイト系ステンレス鋼に対して改良された耐食性を与える二相ステンレス鋼に関する。また本発明は、本発明の二相ステンレス鋼を製造する方法に関する。本発明の二相ステンレス鋼は、例えば、腐食性環境において用途があり、そして例えば、ストリップ、棒、板、シート、鋳物、パイプまたはチューブのような製造品に加工できる。
【背景技術】
【０００２】
二相ステンレス鋼は、オーステナイト相とフェライト相の混合物からなる微細組織を有する合金である。一般に二相ステンレス鋼は、比較的高い強度と延性を有すると共に、両方の相の特定の特徴を示す。種々の二相ステンレス鋼が提案されており、これらの一部は米国特許３，６５０，７０９号、４，３４０，４３２号、４，７９８，６３５号、４，８２８，６３０号、５，２９８，５０８号、５，２９８，０９３号、５，６２４，５０４号、および６，０９６，４４１号に記述されている。
【０００３】
初期の二相合金は一般的な腐食および塩素応力腐食割れに対して中程度の抵抗性を有するが、溶接されたままの状態で使用された場合、特性のかなりの劣化を示した。現在、最も広く使用される第二世代の二相ステンレス鋼の一つは、Allegheny Ludlum社（ペンシルベニア州、ピッツバーグ）から商標ＡＬ２２０５（ＵＮＳ Ｓ３１８０３および／またはＳ３２２０５）として市販されている。この二相ステンレス鋼は、公称で２２％クロム、５．５％ニッケル、３％モリブデン、および０．１６％窒素を含む合金であって、多くの環境下で耐食性を示し、その特性はＡＩＳＩ ３０４、３１６及び３１７タイプのオーステナイト系ステンレス鋼よりも優れている（特に断わりのない限り、全ての％（パーセント）は総合金重量に対する重量％である）。ＡＬ２２０５は窒素が増強された二相ステンレス鋼であって、窒素の冶金的利益として腐食性能が改善され、また溶接されたままの特性として、従来のオーステナイト系ステンレス鋼の２倍以上の降伏強さを示す。この二相ステンレス鋼は、溶接パイプまたは管状部品の形状でしばしば使用され、また、一般的な腐食および塩素応力腐食割れ（ＳＣＣ）に対する抵抗性が重要である環境において、成形されて溶接されたシート製品の形状で使用される。強度の増大は、管壁の厚さを減少させ、そして取扱いの際の損傷を抑える。
【０００４】
上述したように、ＡＬ２２０５は、特にＳＣＣ（応力腐食割れ）が問題となる場合の３１６タイプのステンレス鋼に対する低コストの代替品として、パイプとチューブのエンドユーザーに広く受け入れられている。これは、主として、ＡＬ２２０５が３１６および３１７タイプのオーステナイト系ステンレス鋼よりも耐すき間腐食性が極めて大きい事実に起因する。この塩化物イオンのすき間腐食に対する優れた耐性は下記の表に示され、これは１０％塩化第二鉄溶液を用いたＡＳＴＭ手順Ｇ４８Ｂの結果を示す。この１０％塩化第二鉄溶液は六水和物塩の重量で示したものであり、無水塩化第二鉄塩の約６重量％溶液に相当する。
【０００５】
【表１】
【０００６】
しかしながら、ＡＬ２２０５の並外れた耐食性（および他の特性）は、一部の用途で求められるものより大きいかもしれない。特定のＳＣＣの用途において、ＡＬ２２０５は満足な技術的解決法を与えるが、３０４、３１６及び３１７タイプのステンレス鋼に対する経済的な代替品にはならないであろう。ＡＬ２２０５の高コストは、主に合金化元素のニッケル（公称５．５％）およびモリブデン（公称３％）の量に起因する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、３０４、３１６及び３１７タイプのオーステナイト系ステンレス鋼よりも優れた耐食性を有し、そして通常使用されているＡＬ２２０５二相ステンレス鋼よりも低い製造コストを有する溶接可能で成形可能な二相ステンレス鋼を提供することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、重量パーセントで、０．０６パーセント以下の炭素、１５パーセント以上で２５パーセント未満のクロム、３パーセントより多く６パーセント以下のニッケル、３．７５パーセント以下のマンガン、０．１４ないし０．３５パーセントの窒素、２パーセント以下のケイ素、１．４パーセントより多く２．５パーセント未満のモリブデン、０．５パーセント未満の銅、０．２パーセント未満のコバルト、０．０５パーセント以下のリン、０．００５パーセント以下の硫黄、０．００１ないし０．００３５パーセントのホウ素、および鉄と不可避不純物を含む二相ステンレス鋼に関する。この二相ステンレス鋼は溶接可能で成形可能な鋼であって、３０４、３１６及び３１７タイプのオーステナイト系ステンレス鋼よりも大きな耐食性を示す。
【０００９】
本発明の一つの特定の態様に従えば、二相ステンレス鋼は、重量パーセントで、０．０３パーセント以下の炭素、１９．５ないし２２．５パーセントのクロム、３パーセントより多く４パーセント以下のニッケル、２パーセント以下のマンガン、０．１４ないし０．２０パーセントの窒素、１パーセント以下のケイ素、１．５ないし２．０パーセントのモリブデン、０．４パーセント以下の銅、０．３パーセント以下のリン、０．００１パーセントの硫黄、０．００１５ないし０．００３０パーセントのホウ素、および鉄と不可避不純物を含んでもよい。
【００１０】
また、本発明の二相ステンレス鋼は、重量パーセントで、０．０３パーセント以下の炭素、１９．５ないし２２．５パーセントのクロム、３パーセントより多く４パーセント以下のニッケル、２パーセント以下のマンガン、０．１４ないし０．２０パーセントの窒素、１パーセント以下のケイ素、１．５ないし２．０パーセントのモリブデン、０．４パーセント以下の銅、０．３パーセント以下のリン、０．００１パーセントの硫黄、０．００１５ないし０．００３０パーセントのホウ素、および鉄と不可避不純物から実質的に構成されてもよい。
【００１１】
また、本発明は、本発明の前記二相ステンレス鋼から製造されるかまたはこのステンレス鋼を含む製造品、例えばストリップ、棒、板、シート、鋳物、チューブまたはパイプのような製造品に関する。本発明の二相ステンレス鋼から形成された製造品は、塩化物を含む環境下で使用する場合に特に有利であろう。
【００１２】
更に、本発明は二相ステンレス鋼を製造する方法に関する。本発明の方法に従えば、重量パーセントで、０．０６パーセント以下の炭素、１５パーセント以上２５パーセント未満のクロム、３パーセントより多く６パーセント以下のニッケル、３．７５パーセント以下のマンガン、０．１４ないし０．３５パーセントの窒素、２パーセント以下のケイ素、１．４パーセントより多く２．５パーセント未満のモリブデン、０．５パーセント未満の銅、０．２パーセント未満のコバルト、０．０５パーセント以下のリン、０．００５パーセント以下の硫黄、０．００１ないし０．００３５パーセントのホウ素、および鉄と不可避不純物を含む二相ステンレス鋼が用意される。この鋼は溶体化焼鈍（solution annealing）され、そして冷却される。この鋼は更に製造品またはその他の所望の形状に加工されてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、重量パーセントで、０．０６パーセント以下の炭素、１５パーセント以上で２５パーセント未満のクロム、３パーセントより多く６パーセント以下のニッケル、３．７５パーセント以下のマンガン、０．１４ないし０．３５パーセントの窒素、２パーセント以下のケイ素、１．４パーセントより多く２．５パーセント未満のモリブデン、０．５パーセント未満の銅、０．２パーセント未満のコバルト、０．０５パーセント以下のリン、０．００５パーセント以下の硫黄、０．００１ないし０．００３５パーセントのホウ素、および鉄と不可避不純物を含む二相ステンレス鋼に関する。本発明の上述の二相ステンレス鋼は、好ましくは、オーステナイト相およびフェライト相のそれぞれを焼鈍状態において２０容量％ないし８０容量％の範囲で含有する。本発明の二相ステンレス鋼は、３０４、３１６及び３１７タイプのオーステナイト系ステンレス鋼よりも大きな耐食性を示す溶接可能で成形可能な物質である。
【００１４】
本発明の特定の態様に従えば、二相ステンレス鋼は、重量パーセントで、０．０３パーセント以下の炭素、１９．５ないし２２．５パーセントのクロム、３パーセントないし４パーセントのニッケル、２パーセント以下のマンガン、０．１４ないし０．２０パーセントの窒素、１パーセント以下のケイ素、１．５ないし２．０パーセントのモリブデン、０．４パーセント以下の銅、０．３パーセント以下のリン、０．００１パーセントの硫黄、および／または０．００１５ないし０．００３０パーセントのホウ素、および鉄と不可避不純物を含んでもよい。これらの範囲は、所望のレベルの耐食性を保持しつつ成形性と強度の両方を必要とするチューブの用途に特に適している。本発明の二相ステンレス鋼は当分野で公知の種々の他の合金化添加物および添加剤を含有できる。本発明の二相ステンレス鋼の態様は、合金化添加物、特にニッケルとモリブデンの含有量が低いため、一般に使用されているＡＬ２２０５二相ステンレス鋼よりも製造コストが低いであろう。それにもかかわらず、本発明の二相ステンレス鋼は安定したオーステナイト相（変形によって誘発されるマルテンサイトに対して）と好ましいレベルの耐食性を与える。下の表において、本発明の特定の実施態様のニッケルとモリブデンの含量がＡＬ２２０５と比較される。
【００１５】
【表２】
【００１６】
ＡＬ２２０５に比べてニッケルとモリブデンのレベルが低いにもかかわらず、本発明の二相ステンレス鋼の評価された実施態様は、３０４、３１６及び３１７タイプのオーステナイト系ステンレス鋼よりも著しく大きい耐孔食性および耐すき間腐食性を示す。当分野で知られているように、３１６および３１７タイプのステンレス鋼は３０４タイプのステンレス鋼よりも耐孔食性と耐すき間腐食性が大きい。
【００１７】
本発明の一つの実施例として、本発明者は、重量パーセントで、０．０１８％の炭素、０．４６％のマンガン、０．０２２％のリン、０．００３４％の硫黄、０．４５％のケイ素、２０．１８％のクロム、３．２４％のニッケル、１．８４％のモリブデン、０．２１％の銅、０．１６６％の窒素、および０．００１６％のホウ素を含有する二相ステンレス鋼（以下「実施例１」）の製造を実施した。下の表に示すように、本発明の二相ステンレス鋼のこの実施態様は、３１６及び３１７タイプのオーステナイト系ステンレス鋼よりも極めて大きい耐孔食性を示し、またニッケルとモリブデンの含量が少ないため、ＡＬ２２０５に比べて低い製造コストを維持する。
【００１８】
【表３】
【００１９】
３１６及び３１７タイプのオーステナイト系ステンレス鋼のＣＰＴ（臨界孔食温度）はＡＳＴＭ Ｇ‐４８Ａの手順に基づく。この手順によれば、この材料のサンプルは塩化第二鉄の６％溶液を収容するビーカーに所望の温度で７２時間浸漬され、次いで孔食の兆候が評価される。温度を上げてこの試験を繰り返すことにより、孔食が始まる温度を測定できる。実施例１のＣＰＴはＡＳＴＭ Ｇ１５０によって測定された。この方法によれば、ＡＳＴＭ Ｇ‐４８Ａによって測定される同じ値のＣＰＴは、この材料のサンプルを、１モル（約５．８重量％）の塩化ナトリウム溶液を収容していてそしてＳＣＥに対して＋７００ｍＶの電位まで分極させた電気化学的電池内に設置することによって測定される。この溶液の温度は毎分１℃の割合で上昇され、そして腐食電流が監視される。ある温度において、電流が急速に増大し、そして平方センチメートル当り１００マイクロアンペアの閾値を超える。この温度がＣＰＴとして記録される。次に試験片上の孔食が視覚的に確認される。
【００２０】
また、本発明者は、重量パーセントで、０．０２１％の炭素、０．５０％のマンガン、０．０２２％のリン、０．００１４％の硫黄、０．４４％のケイ素、２０．２５％のクロム、３．２７％のニッケル、１．８０％のモリブデン、０．２１％の銅、０．１６７％の窒素、および０．００１６％のホウ素を含有する本発明の範囲内の別の二相ステンレス鋼（以下「実施例２」）を製造し、そしてこのステンレス鋼の種々の機械的性質を評価した。結果を下の表に示す。予想した通り、実施例２の機械的性質は、ＡＬ２２０５についてのＡＳＴＭ仕様Ａ２４０の最低要件を上回った。その上、実施例２の降伏強さと引張強さはＡＬ２２０５よりも低いが、これらはＡＬ２２０５と遜色がない。しかしながら重要なことは、これらの数値は３０４、３１６及び３１７タイプのオーステナイト系ステンレス鋼についてのＡＳＴＭ仕様Ａ２４０の最低強度要件よりも実質的に大きかったということである。
【００２１】
【表４】
【００２２】
従って、本発明の二相ステンレス鋼はＡＬ２２０５に対する低コストの代替品を提供できる。本発明の実施例１および２で示すように、本発明の二相ステンレス鋼の実施態様は、３１６及び３１７タイプのステンレス鋼よりも著しく大きい耐孔食性と耐すき間腐食性を有すると共に、ＡＬ２２０５に匹敵する機械的性質を示す。
【００２３】
また本発明は、本発明の二相ステンレス鋼から製造されるかまたはこのステンレス鋼を含む製造品、例えばストリップ、棒、板、シート、鋳物、チューブまたはパイプのような製造品に関する。本発明のこれらの実施態様によれば、重量パーセントで、０．０６パーセント以下の炭素、１５パーセント以上で２５パーセント未満のクロム、３パーセントより多く６パーセント以下のニッケル、３．７５パーセント以下のマンガン、０．１４ないし０．３５パーセントの窒素、２パーセント以下のケイ素、１．４パーセントより多く２．５パーセント未満のモリブデン、０．５パーセント未満の銅、０．２パーセント未満のコバルト、０．０５パーセント以下のリン、０．００５パーセント以下の硫黄、０．００１ないし０．００３５パーセントのホウ素、および鉄と不可避不純物を含有する二相ステンレス鋼を含む製造品が製造される。本発明の二相ステンレス鋼から形成された製造品は、塩化物を含む環境下で使用する場合に特に有利であろう。
【００２４】
更に、本発明は二相ステンレス鋼を製造する方法に関する。本発明の方法に従えば、重量パーセントで、０．０６パーセント以下の炭素、１５パーセント以上２５パーセント未満のクロム、３パーセントより多く６パーセント以下のニッケル、３．７５パーセント以下のマンガン、０．１４ないし０．３５パーセントの窒素、２パーセント以下のケイ素、１．４パーセントより多く２．５パーセント未満のモリブデン、０．５パーセント未満の銅、０．２パーセント未満のコバルト、０．０５パーセント以下のリン、０．００５パーセント以下の硫黄、０．００１ないし０．００３５パーセントのホウ素、および鉄と不可避不純物を含む二相ステンレス鋼が提供される。この方法によれば、この鋼は溶体化焼鈍され、次いで冷却される。この鋼は、更に当業者に知られた技術を使用して、上述のような製造品またはその他の所望の形状に加工されてもよい。
【００２５】
上述の説明は本発明を明確に理解するための本発明の態様を示すことを理解すべきである。当業者に明らかであり、従って、本発明の良好な理解を促進しないであろう本発明の特定の態様は、本発明の説明を簡潔にするために、記述されていない。本発明は特定の実施態様に関連して説明されたが、当業者は、上述の説明に基づいて、本発明の多くの実施態様、修正、および変形例が実施できることを理解するであろう。このような発明の変形例および修正は、上述の説明および特許請求の範囲によって保護される。
【０００１】
本発明は一般に、二相ステンレス鋼に関する。特に本発明は、特定の公知の二相ステンレス鋼に対する経済的な代替品になり、そしてＡＩＳＩ ３０４、３１６及び３１７の各タイプのオーステナイト系ステンレス鋼のような特定のオーステナイト系ステンレス鋼に対して改良された耐食性を与える二相ステンレス鋼に関する。また本発明は、本発明の二相ステンレス鋼を製造する方法に関する。本発明の二相ステンレス鋼は、例えば、腐食性環境において用途があり、そして例えば、ストリップ、棒、板、シート、鋳物、パイプまたはチューブのような製造品に加工できる。
【背景技術】
【０００２】
二相ステンレス鋼は、オーステナイト相とフェライト相の混合物からなる微細組織を有する合金である。一般に二相ステンレス鋼は、比較的高い強度と延性を有すると共に、両方の相の特定の特徴を示す。種々の二相ステンレス鋼が提案されており、これらの一部は米国特許３，６５０，７０９号、４，３４０，４３２号、４，７９８，６３５号、４，８２８，６３０号、５，２９８，５０８号、５，２９８，０９３号、５，６２４，５０４号、および６，０９６，４４１号に記述されている。
【０００３】
初期の二相合金は一般的な腐食および塩素応力腐食割れに対して中程度の抵抗性を有するが、溶接されたままの状態で使用された場合、特性のかなりの劣化を示した。現在、最も広く使用される第二世代の二相ステンレス鋼の一つは、Allegheny Ludlum社（ペンシルベニア州、ピッツバーグ）から商標ＡＬ２２０５（ＵＮＳ Ｓ３１８０３および／またはＳ３２２０５）として市販されている。この二相ステンレス鋼は、公称で２２％クロム、５．５％ニッケル、３％モリブデン、および０．１６％窒素を含む合金であって、多くの環境下で耐食性を示し、その特性はＡＩＳＩ ３０４、３１６及び３１７タイプのオーステナイト系ステンレス鋼よりも優れている（特に断わりのない限り、全ての％（パーセント）は総合金重量に対する重量％である）。ＡＬ２２０５は窒素が増強された二相ステンレス鋼であって、窒素の冶金的利益として腐食性能が改善され、また溶接されたままの特性として、従来のオーステナイト系ステンレス鋼の２倍以上の降伏強さを示す。この二相ステンレス鋼は、溶接パイプまたは管状部品の形状でしばしば使用され、また、一般的な腐食および塩素応力腐食割れ（ＳＣＣ）に対する抵抗性が重要である環境において、成形されて溶接されたシート製品の形状で使用される。強度の増大は、管壁の厚さを減少させ、そして取扱いの際の損傷を抑える。
【０００４】
上述したように、ＡＬ２２０５は、特にＳＣＣ（応力腐食割れ）が問題となる場合の３１６タイプのステンレス鋼に対する低コストの代替品として、パイプとチューブのエンドユーザーに広く受け入れられている。これは、主として、ＡＬ２２０５が３１６および３１７タイプのオーステナイト系ステンレス鋼よりも耐すき間腐食性が極めて大きい事実に起因する。この塩化物イオンのすき間腐食に対する優れた耐性は下記の表に示され、これは１０％塩化第二鉄溶液を用いたＡＳＴＭ手順Ｇ４８Ｂの結果を示す。この１０％塩化第二鉄溶液は六水和物塩の重量で示したものであり、無水塩化第二鉄塩の約６重量％溶液に相当する。
【０００５】
【表１】
しかしながら、ＡＬ２２０５の並外れた耐食性（および他の特性）は、一部の用途で求められるものより大きいかもしれない。特定のＳＣＣの用途において、ＡＬ２２０５は満足な技術的解決法を与えるが、３０４、３１６及び３１７タイプのステンレス鋼に対する経済的な代替品にはならないであろう。ＡＬ２２０５の高コストは、主に合金化元素のニッケル（公称５．５％）およびモリブデン（公称３％）の量に起因する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、３０４、３１６及び３１７タイプのオーステナイト系ステンレス鋼よりも優れた耐食性を有し、そして通常使用されているＡＬ２２０５二相ステンレス鋼よりも低い製造コストを有する溶接可能で成形可能な二相ステンレス鋼を提供することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、重量パーセントで、０．０６パーセント以下の炭素、１５パーセント以上で２５パーセント未満のクロム、３パーセントより多く６パーセント以下のニッケル、３．７５パーセント以下のマンガン、０．１４ないし０．３５パーセントの窒素、２パーセント以下のケイ素、１．４パーセントより多く２．５パーセント未満のモリブデン、０．５パーセント未満の銅、０．２パーセント未満のコバルト、０．０５パーセント以下のリン、０．００５パーセント以下の硫黄、０．００１ないし０．００３５パーセントのホウ素、および鉄と不可避不純物を含む二相ステンレス鋼に関する。この二相ステンレス鋼は溶接可能で成形可能な鋼であって、３０４、３１６及び３１７タイプのオーステナイト系ステンレス鋼よりも大きな耐食性を示す。
【０００９】
本発明の一つの特定の態様に従えば、二相ステンレス鋼は、重量パーセントで、０．０３パーセント以下の炭素、１９．５ないし２２．５パーセントのクロム、３パーセントより多く４パーセント以下のニッケル、２パーセント以下のマンガン、０．１４ないし０．２０パーセントの窒素、１パーセント以下のケイ素、１．５ないし２．０パーセントのモリブデン、０．４パーセント以下の銅、０．３パーセント以下のリン、０．００１パーセントの硫黄、０．００１５ないし０．００３０パーセントのホウ素、および鉄と不可避不純物を含んでもよい。
【００１０】
また、本発明の二相ステンレス鋼は、重量パーセントで、０．０３パーセント以下の炭素、１９．５ないし２２．５パーセントのクロム、３パーセントより多く４パーセント以下のニッケル、２パーセント以下のマンガン、０．１４ないし０．２０パーセントの窒素、１パーセント以下のケイ素、１．５ないし２．０パーセントのモリブデン、０．４パーセント以下の銅、０．３パーセント以下のリン、０．００１パーセントの硫黄、０．００１５ないし０．００３０パーセントのホウ素、および鉄と不可避不純物から実質的に構成されてもよい。
【００１１】
また、本発明は、本発明の前記二相ステンレス鋼から製造されるかまたはこのステンレス鋼を含む製造品、例えばストリップ、棒、板、シート、鋳物、チューブまたはパイプのような製造品に関する。本発明の二相ステンレス鋼から形成された製造品は、塩化物を含む環境下で使用する場合に特に有利であろう。
【００１２】
更に、本発明は二相ステンレス鋼を製造する方法に関する。本発明の方法に従えば、重量パーセントで、０．０６パーセント以下の炭素、１５パーセント以上２５パーセント未満のクロム、３パーセントより多く６パーセント以下のニッケル、３．７５パーセント以下のマンガン、０．１４ないし０．３５パーセントの窒素、２パーセント以下のケイ素、１．４パーセントより多く２．５パーセント未満のモリブデン、０．５パーセント未満の銅、０．２パーセント未満のコバルト、０．０５パーセント以下のリン、０．００５パーセント以下の硫黄、０．００１ないし０．００３５パーセントのホウ素、および鉄と不可避不純物を含む二相ステンレス鋼が用意される。この鋼は溶体化焼鈍（solution annealing）され、そして冷却される。この鋼は更に製造品またはその他の所望の形状に加工されてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、重量パーセントで、０．０６パーセント以下の炭素、１５パーセント以上で２５パーセント未満のクロム、３パーセントより多く６パーセント以下のニッケル、３．７５パーセント以下のマンガン、０．１４ないし０．３５パーセントの窒素、２パーセント以下のケイ素、１．４パーセントより多く２．５パーセント未満のモリブデン、０．５パーセント未満の銅、０．２パーセント未満のコバルト、０．０５パーセント以下のリン、０．００５パーセント以下の硫黄、０．００１ないし０．００３５パーセントのホウ素、および鉄と不可避不純物を含む二相ステンレス鋼に関する。本発明の上述の二相ステンレス鋼は、好ましくは、オーステナイト相およびフェライト相のそれぞれを焼鈍状態において２０容量％ないし８０容量％の範囲で含有する。本発明の二相ステンレス鋼は、３０４、３１６及び３１７タイプのオーステナイト系ステンレス鋼よりも大きな耐食性を示す溶接可能で成形可能な物質である。
【００１４】
本発明の特定の態様に従えば、二相ステンレス鋼は、重量パーセントで、０．０３パーセント以下の炭素、１９．５ないし２２．５パーセントのクロム、３パーセントないし４パーセントのニッケル、２パーセント以下のマンガン、０．１４ないし０．２０パーセントの窒素、１パーセント以下のケイ素、１．５ないし２．０パーセントのモリブデン、０．４パーセント以下の銅、０．３パーセント以下のリン、０．００１パーセントの硫黄、および／または０．００１５ないし０．００３０パーセントのホウ素、および鉄と不可避不純物を含んでもよい。これらの範囲は、所望のレベルの耐食性を保持しつつ成形性と強度の両方を必要とするチューブの用途に特に適している。本発明の二相ステンレス鋼は当分野で公知の種々の他の合金化添加物および添加剤を含有できる。本発明の二相ステンレス鋼の態様は、合金化添加物、特にニッケルとモリブデンの含有量が低いため、一般に使用されているＡＬ２２０５二相ステンレス鋼よりも製造コストが低いであろう。それにもかかわらず、本発明の二相ステンレス鋼は安定したオーステナイト相（変形によって誘発されるマルテンサイトに対して）と好ましいレベルの耐食性を与える。下の表において、本発明の特定の実施態様のニッケルとモリブデンの含量がＡＬ２２０５と比較される。
【００１５】
【表２】
ＡＬ２２０５に比べてニッケルとモリブデンのレベルが低いにもかかわらず、本発明の二相ステンレス鋼の評価された実施態様は、３０４、３１６及び３１７タイプのオーステナイト系ステンレス鋼よりも著しく大きい耐孔食性および耐すき間腐食性を示す。当分野で知られているように、３１６および３１７タイプのステンレス鋼は３０４タイプのステンレス鋼よりも耐孔食性と耐すき間腐食性が大きい。
【００１７】
本発明の一つの実施例として、本発明者は、重量パーセントで、０．０１８％の炭素、０．４６％のマンガン、０．０２２％のリン、０．００３４％の硫黄、０．４５％のケイ素、２０．１８％のクロム、３．２４％のニッケル、１．８４％のモリブデン、０．２１％の銅、０．１６６％の窒素、および０．００１６％のホウ素を含有する二相ステンレス鋼（以下「実施例１」）の製造を実施した。下の表に示すように、本発明の二相ステンレス鋼のこの実施態様は、３１６及び３１７タイプのオーステナイト系ステンレス鋼よりも極めて大きい耐孔食性を示し、またニッケルとモリブデンの含量が少ないため、ＡＬ２２０５に比べて低い製造コストを維持する。
【００１８】
【表３】
３１６及び３１７タイプのオーステナイト系ステンレス鋼のＣＰＴ（臨界孔食温度）はＡＳＴＭ Ｇ‐４８Ａの手順に基づく。この手順によれば、この材料のサンプルは塩化第二鉄の６％溶液を収容するビーカーに所望の温度で７２時間浸漬され、次いで孔食の兆候が評価される。温度を上げてこの試験を繰り返すことにより、孔食が始まる温度を測定できる。実施例１のＣＰＴはＡＳＴＭ Ｇ１５０によって測定された。この方法によれば、ＡＳＴＭ Ｇ‐４８Ａによって測定される同じ値のＣＰＴは、この材料のサンプルを、１モル（約５．８重量％）の塩化ナトリウム溶液を収容していてそしてＳＣＥに対して＋７００ｍＶの電位まで分極させた電気化学的電池内に設置することによって測定される。この溶液の温度は毎分１℃の割合で上昇され、そして腐食電流が監視される。ある温度において、電流が急速に増大し、そして平方センチメートル当り１００マイクロアンペアの閾値を超える。この温度がＣＰＴとして記録される。次に試験片上の孔食が視覚的に確認される。
【００２０】
また、本発明者は、重量パーセントで、０．０２１％の炭素、０．５０％のマンガン、０．０２２％のリン、０．００１４％の硫黄、０．４４％のケイ素、２０．２５％のクロム、３．２７％のニッケル、１．８０％のモリブデン、０．２１％の銅、０．１６７％の窒素、および０．００１６％のホウ素を含有する本発明の範囲内の別の二相ステンレス鋼（以下「実施例２」）を製造し、そしてこのステンレス鋼の種々の機械的性質を評価した。結果を下の表に示す。予想した通り、実施例２の機械的性質は、ＡＬ２２０５についてのＡＳＴＭ仕様Ａ２４０の最低要件を上回った。その上、実施例２の降伏強さと引張強さはＡＬ２２０５よりも低いが、これらはＡＬ２２０５と遜色がない。しかしながら重要なことは、これらの数値は３０４、３１６及び３１７タイプのオーステナイト系ステンレス鋼についてのＡＳＴＭ仕様Ａ２４０の最低強度要件よりも実質的に大きかったということである。
【００２１】
【表４】
従って、本発明の二相ステンレス鋼はＡＬ２２０５に対する低コストの代替品を提供できる。本発明の実施例１および２で示すように、本発明の二相ステンレス鋼の実施態様は、３１６及び３１７タイプのステンレス鋼よりも著しく大きい耐孔食性と耐すき間腐食性を有すると共に、ＡＬ２２０５に匹敵する機械的性質を示す。
【００２３】
また本発明は、本発明の二相ステンレス鋼から製造されるかまたはこのステンレス鋼を含む製造品、例えばストリップ、棒、板、シート、鋳物、チューブまたはパイプのような製造品に関する。本発明のこれらの実施態様によれば、重量パーセントで、０．０６パーセント以下の炭素、１５パーセント以上で２５パーセント未満のクロム、３パーセントより多く６パーセント以下のニッケル、３．７５パーセント以下のマンガン、０．１４ないし０．３５パーセントの窒素、２パーセント以下のケイ素、１．４パーセントより多く２．５パーセント未満のモリブデン、０．５パーセント未満の銅、０．２パーセント未満のコバルト、０．０５パーセント以下のリン、０．００５パーセント以下の硫黄、０．００１ないし０．００３５パーセントのホウ素、および鉄と不可避不純物を含有する二相ステンレス鋼を含む製造品が製造される。本発明の二相ステンレス鋼から形成された製造品は、塩化物を含む環境下で使用する場合に特に有利であろう。
【００２４】
更に、本発明は二相ステンレス鋼を製造する方法に関する。本発明の方法に従えば、重量パーセントで、０．０６パーセント以下の炭素、１５パーセント以上２５パーセント未満のクロム、３パーセントより多く６パーセント以下のニッケル、３．７５パーセント以下のマンガン、０．１４ないし０．３５パーセントの窒素、２パーセント以下のケイ素、１．４パーセントより多く２．５パーセント未満のモリブデン、０．５パーセント未満の銅、０．２パーセント未満のコバルト、０．０５パーセント以下のリン、０．００５パーセント以下の硫黄、０．００１ないし０．００３５パーセントのホウ素、および鉄と不可避不純物を含む二相ステンレス鋼が提供される。この方法によれば、この鋼は溶体化焼鈍され、次いで冷却される。この鋼は、更に当業者に知られた技術を使用して、上述のような製造品またはその他の所望の形状に加工されてもよい。
【００２５】
上述の説明は本発明を明確に理解するための本発明の態様を示すことを理解すべきである。当業者に明らかであり、従って、本発明の良好な理解を促進しないであろう本発明の特定の態様は、本発明の説明を簡潔にするために、記述されていない。本発明は特定の実施態様に関連して説明されたが、当業者は、上述の説明に基づいて、本発明の多くの実施態様、修正、および変形例が実施できることを理解するであろう。このような発明の変形例および修正は、上述の説明および特許請求の範囲によって保護される。
Claims (18)
- 重量パーセントで、０．０６パーセント以下の炭素、１５パーセント以上で２５パーセント未満のクロム、３パーセントより多く６パーセント以下のニッケル、３．７５パーセント以下のマンガン、０．１４ないし０．３５パーセントの窒素、２パーセント以下のケイ素、１．４パーセントより多く２．５パーセント未満のモリブデン、０．５パーセント未満の銅、０．２パーセント未満のコバルト、０．０５パーセント以下のリン、０．００５パーセント以下の硫黄、０．００１ないし０．００３５パーセントのホウ素、および鉄と不可避不純物を含む二相ステンレス鋼。
- ０．０３パーセント以下の炭素を含む、請求項１記載の二相ステンレス鋼。
- １９．５ないし２２．５パーセントのクロムを含む、請求項１記載の二相ステンレス鋼。
- ３パーセントより多く４パーセント以下のニッケルを含む、請求項１記載の二相ステンレス鋼。
- ２パーセント以下のマンガンを含む、請求項１記載の二相ステンレス鋼。
- ０．１４ないし０．２０パーセントの窒素を含む、請求項１記載の二相ステンレス鋼。
- １パーセント以下のケイ素を含む、請求項１記載の二相ステンレス鋼。
- １．５ないし２．０パーセントのモリブデンを含む、請求項１記載の二相ステンレス鋼。
- ０．４パーセント以下の銅を含む、請求項１記載の二相ステンレス鋼。
- ０．０３パーセント以下のリンを含む、請求項１記載の二相ステンレス鋼。
- ０．００１パーセント以下の硫黄を含む、請求項１記載の二相ステンレス鋼。
- ０．００１５ないし０．００３パーセントのホウ素を含む、請求項１記載の二相ステンレス鋼。
- 前記鋼は溶接可能であり、そして成形可能である、請求項１記載の二相ステンレス鋼。
- 重量パーセントで、０．０６パーセント以下の炭素、１５パーセント以上で２５パーセント未満のクロム、３パーセントより多く６パーセント以下のニッケル、３．７５パーセント以下のマンガン、０．１４ないし０．３５パーセントの窒素、２パーセント以下のケイ素、１．４パーセントより多く２．５パーセント未満のモリブデン、０．５パーセント未満の銅、０．２パーセント未満のコバルト、０．０５パーセント以下のリン、０．００５パーセント以下の硫黄、０．００１ないし０．００３５パーセントのホウ素、および鉄と不可避不純物から実質的に成る二相ステンレス鋼。
- 重量パーセントで、０．０３パーセント以下の炭素、１９．５ないし２２．５パーセントのクロム、３パーセントより多く４パーセント以下のニッケル、２パーセント以下のマンガン、０．１４ないし０．２０パーセントの窒素、１パーセント以下のケイ素、１．５ないし２パーセントのモリブデン、０．４パーセント未満の銅、０．２パーセント未満のコバルト、０．０３パーセント以下のリン、０．００１ないし０．００３５パーセントのホウ素、および鉄と不可避不純物を含む二相ステンレス鋼。
- 重量パーセントで、０．０６パーセント以下の炭素、１５パーセント以上で２５パーセント未満のクロム、３パーセントより多く６パーセント以下のニッケル、３．７５パーセント以下のマンガン、０．１４ないし０．３５パーセントの窒素、２パーセント以下のケイ素、１．４パーセントより多く２．５パーセント未満のモリブデン、０．５パーセント未満の銅、０．２パーセント未満のコバルト、０．０５パーセント以下のリン、０．００５パーセント以下の硫黄、０．００１ないし０．００３５パーセントのホウ素、および鉄と不可避不純物を含有する二相ステンレス鋼を含む製造品。
- 前記鋼は、ストリップ、棒、板、シート、鋳物、チューブ、およびパイプから成る群から選択される物品の形状を有する、請求項１６記載の製造品。
- 二相ステンレス鋼を製造する方法であって、
重量パーセントで、０．０６パーセント以下の炭素、１５パーセント以上で２５パーセント未満のクロム、３パーセントより多く６パーセント以下のニッケル、３．７５パーセント以下のマンガン、０．１４ないし０．３５パーセントの窒素、２パーセント以下のケイ素、１．４パーセントより多く２．５パーセント未満のモリブデン、０．５パーセント未満の銅、０．２パーセント未満のコバルト、０．０５パーセント以下のリン、０．００５パーセント以下の硫黄、０．００１ないし０．００３５パーセントのホウ素、および鉄と不可避不純物を含む二相ステンレス鋼を用意し、
前記鋼を溶体化焼鈍し、そして
前記焼鈍した鋼を冷却する、
以上の工程を含む製造方法。
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