JP2005513262A5

JP2005513262A5 -

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Publication number: JP2005513262A5
Application number: JP2003553020A
Authority: JP
Filing date: 2002-12-12
Publication date: 2010-12-16
Anticipated expiration: 2022-12-12

Description

（特定の実施形態の説明）
本発明の三相結晶組織は、従って、連続的な塊（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｍａｓｓ）中において互いに融合される２つの型の粒子（ｇｒａｉｎ）−フェライト粒子およびマルテンサイト粒子−を含み、ここで、マルテンサイト−オーステナイト粒子が、転位したラス組織を有するマルテンサイトラスを含む。個々の粒子サイズ（ｇｒａｉｎｓｉｚｅ）は重要ではなく、広範に変化し得る。最も良好な結果のためには、粒子サイズは、概して、約２ミクロンから約１００ミクロンの範囲内、または好ましくは、約５ミクロンから約３０ミクロンの範囲内に入る直径（または他の適切な特徴的直線寸法）を有する。マルテンサイト−オーステナイト粒子内で、そのマルテンサイトラスは、概して、幅が約０．０１ミクロンから約０．３ミクロン（薄いオーステナイト皮膜により分離される隣接するラス）、および好ましくは、約０．０５ミクロンから約０．２ミクロンである。マルテンサイト−オーステナイト相に対するフェライト相の量もまた、広範に変化し得、本発明にとって重要ではない。しかし、ほとんどの場合、最良の結果は、マルテンサイト−オーステナイト粒子が、三相結晶組織の約５重量％〜約９５重量％、好ましくは、約１５重量％〜約６０重量％、および最も好ましくは、約２０重量％〜約４０重量％を構成する場合に得られる。

本発明の三相合金は、まず、所望の組成の合金を形成するために必要な適切な成分を組み合わせ、次いで、その組成物を、固溶体中に全ての元素および成分を有する均質なオーステナイト組織を達成するために十分な時間および十分な温度で均質化する（すなわち、均熱する）ことにより調製され得る。このような均質化のための条件は、容易に当業者に明らかになるであろう；代表的な温度範囲は、１０５０℃〜１２００℃である。当該分野で周知の慣行によれば、均熱の後に、しばしば、１０％以上の変形まで、多くの場合、約３０％〜約６０％の変形までの圧延を行う。このことは、合金元素を拡散して、均質なオーステナイト結晶相を形成することを補助する。

【００１６】
一旦二相フェライトおよびオーステナイト組織が形成されると（すなわち、一旦、内部臨界相において選択された温度での平衡状態が達成されると）、マルテンサイト変態範囲を通じた冷却により、合金を迅速に急冷して、オーステナイト結晶を、転位したラスミクロ組織に変換する。冷却速度は、フェライト相への何れの変化も実質的に避けるために十分に大きい。しかし、さらに、本発明の好ましい実施形態において、この冷却速度は、合金組成に依存した、ベイナイトおよびパーライト、ならびにニトリドおよびカーボニトリド析出物の形成、および相境界に沿った任意の析出物の形成もまた避けるほどに十分大きい。用語「相間析出」および「相間析出物」は、相境界に沿った析出を示すために本明細書中で使用され、そしてマルテンサイト相とオーステナイト相との間（すなわち、ラスを分離する薄い皮膜とラスとの間）の位置の化合物の小さい堆積の形成をいう。「相間析出物」は、オーステナイト皮膜自体を言うのではない。これらの種々の型の析出物の全て（ベイナイト、パーライト、ニトリド、およびカーボニトリドの析出物、ならびに相間析出物を含む）の形成は、まとめて「自己焼戻し」と本明細書中で言われる。自己焼戻しを避けるために必要な最小冷却速度は、合金についての変態−温度−時間図から明らかである。この図の垂直軸は温度を示し、水平軸は時間を示し、図の曲線は、各相が、単独で、または別の相と組み合わせて存在するかのいずれかの領域を示す。代表的なこのような図は、Ｔｈｏｍａｓ、米国特許第６，２７３，９６８号（Ｂ１）（上記）に示されており、別の図は、以下に議論されるように、図３として本出願中に含められる。このような図において、最小冷却速度は、経時的に温度を下げる斜めの線（これは、Ｃ字形状曲線の左側に隣接する）である。曲線の右側の領域は、炭化物の存在を示す。従って、許容可能な冷却速度は、曲線の左側にある線により示される速度であり、その最低は、最小の傾きを有し、曲線に隣接する。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
上記で参照される米国特許に示される処理手順および条件（特に、熱処理、結晶粒微細化、オンライン鍛造、ならびに丸形状、平面形状、および他の形状のための圧延機の使用）が、オーステナイト相への合金組成物の加熱、オーステナイト相から内部臨界相への合金の冷却、次いでマルテンサイト変態領域を通じた冷却について本発明を実施するのに使用され得る。圧延は、例えば、均一なオーステナイト結晶相を形成し、次いで結晶粒子を変形させ粒子中にひずみエネルギーを蓄えさせるための合金元素の拡散を補助するために、オーステナイト化および第１段階の冷却手順の間に１つ以上の段階で制御された様式で実施されるが、第２段階の冷却において、圧延は、新たに形成されるマルテンサイト相を、残留オーステナイトの薄い皮膜により分離されたマルテンサイトのラスの転位したラス配置（ｄｉｓｌｏｃａｔｅｄｌａｔｈａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）に導くのに役立ち得る。圧延変形の程度は変化し得るが、それは当業者に容易に明らかである。マルテンサイト−オーステナイトの転位したラス結晶において、残留オーステナイト皮膜は、ミクロ組織の約０．５体積％〜約１５体積％、好ましくは約３％〜約１０％、そして最も好ましくは最大約５％を構成する。三相ミクロ組織全体に対するオーステナイトの比率は、最大約５％である。単一の残留オーステナイト皮膜の実際の幅は、好ましくは、約５０Å〜約２５０Åの範囲内であり、好ましくは約１００Åである。三相ミクロ組織全体に対するオーステナイトの比率は、一般に、最大約５％である。

Claims

鉄および最大０．３５重量％の炭素を含有する、合金炭素鋼であって、該合金炭素鋼は、マルテンサイト−オーステナイト結晶と融合したフェライト結晶を含む、三相ミクロ組織を有し、該マルテンサイト−オーステナイト結晶は、オーステナイトの皮膜と交互になった、マルテンサイトのラスを含む、合金炭素鋼。
前記マルテンサイト−オーステナイト結晶には、相の間の界面において、炭化物の析出物がない、請求項１に記載の合金炭素鋼。
前記マルテンサイト−オーステナイト結晶は、前記三相ミクロ組織の約２０重量％〜約４０重量％を構成する、請求項１に記載の合金炭素鋼。
前記炭素が、前記三相ミクロ組織の約０．０５重量％〜約０．２重量％を構成する、請求項１に記載の合金炭素鋼。
前記合金の組成の約１重量％〜約２．５重量％の濃度で、ケイ素をさらに含有する、請求項１に記載の合金炭素鋼。
前記炭素が、前記三相ミクロ組織の約０．０５重量％〜約０．２重量％を構成し、前記合金炭素鋼が、該合金の組成の約１重量％〜約２．５重量％の濃度でケイ素をさらに含有し、そして実質的に炭化物を含有しない、請求項１に記載の合金炭素鋼。
高強度の耐腐食性の靭性の合金炭素鋼を製造するためのプロセスであって、該プロセスは、以下：
（ａ）合金組成物を形成する工程であって、該合金組成物は、鉄および少なくとも１種の合金元素を含み、該合金元素は、該合金組成物が、少なくとも約３００℃のマルテンサイト開始温度を有するように選択される割合で、最大約０．３５重量％の炭素を含む、工程；
（ｂ）該合金組成物を、全ての合金元素が溶体の均質なオーステナイト相を該合金組成物が呈する条件下で、該合金組成物のオーステナイト化を引き起こすために十分に高い温度に加熱する工程；
（ｃ）該均質なオーステナイト相を、該オーステナイト相の一部をフェライト結晶に変態するために十分に冷却する工程であって、これによって、オーステナイト結晶に融合したフェライト結晶を含む二相ミクロ組織を形成する、工程；ならびに
（ｄ）該二相ミクロ組織を、該オーステナイト結晶を、残留オーステナイトの皮膜と交互になったマルテンサイトのラスを含むミクロ組織に転化させる条件下で冷却する工程、
を包含する、プロセス。
工程（ｄ）が、前記二相ミクロ組織を、自己焼戻しの発生を回避するために十分に速い速度で冷却する工程を包含する、請求項７に記載のプロセス。
工程（ｃ）が、前記均質なオーステナイト相を、約７７５℃〜約９００℃の温度に冷却する工程を包含する、請求項７に記載のプロセス。
前記炭素が、前記合金組成物の約０．０５重量％〜約０．２重量％を構成し、そして該合金組成物が、約１重量％〜約２．５重量％の濃度のケイ素をさらに含有する、請求項７に記載のプロセス。