JP2005519203A - Nanocarbide precipitation strengthened ultra high strength corrosion resistant structural steel - Google Patents

Nanocarbide precipitation strengthened ultra high strength corrosion resistant structural steel Download PDF

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Abstract

ナノカーバイド析出強化超高強度耐食性構造用鋼は強度および耐食性の組合せを有し、これは、重量で、約0.1から0.3%の炭素(C)、8から17%のコバルト(Co)、0から10%のニッケル(Ni)、6から12%のクロム(Cr)、1%未満のケイ素(Si)、0.5%未満のマンガン(Mn)、および0.15%未満の銅(Cu)を、おおよそ3%未満のモリブデン(Mo)、0.3%未満のニオブ(Nb)、0.8%未満のバナジウム(V)、0.2%未満のタンタル(Ta)、3%未満のタングステン(W)、およびそれらの組合せを含む群から選択される添加物、おおよそ0.2%未満のチタン(Ti)、0.2%未満のランタン(La)または他の希土類元素、0.15%未満のジルコニウム(Zr)、0.005%未満のホウ素(B)、およびそれらの組合せを含む群から選択される追加添加物、おおよそ0.02%未満のイオウ(S)、0.012%のリン(P)、0.015%の酸素(O)および0.015%の窒素(N)の不純物、実質的に鉄(Fe)である残部、偶発的元素および他の不純物との組合せで含む。この合金は、微細ラスマルテンサイトマトリックス内のナノメートルスケールのMZCカーバイドによって強化され、そのマトリックスから表面へのCrの強化された化学的分配が耐食性に適する酸化物不動態化膜を提供する。280ksiを超えるUTSを有するこの合金は、航空機着陸装置、不良環境において用いられる機械類およびツール、並びに超高強度耐食性構造用鋼合金が望ましい他の用途などの用途に有用である。Nanocarbide precipitation strengthened ultra high strength corrosion resistant structural steel has a combination of strength and corrosion resistance, which is about 0.1 to 0.3% carbon (C) by weight, 8 to 17% cobalt (Co ), 0 to 10% nickel (Ni), 6 to 12% chromium (Cr), less than 1% silicon (Si), less than 0.5% manganese (Mn), and less than 0.15% copper (Cu) approximately less than 3% molybdenum (Mo), less than 0.3% niobium (Nb), less than 0.8% vanadium (V), less than 0.2% tantalum (Ta), 3% An additive selected from the group comprising less than tungsten (W), and combinations thereof, approximately less than 0.2% titanium (Ti), less than 0.2% lanthanum (La) or other rare earth elements, 0 Less than 15% zirconium (Zr), 0.005 Less than boron (B), and additional additives selected from the group comprising combinations thereof, approximately less than 0.02% sulfur (S), 0.012% phosphorus (P), 0.015% oxygen In combination with (O) and 0.015% nitrogen (N) impurities, the balance being substantially iron (Fe), incidental elements and other impurities. This alloy is strengthened by nanometer-scale MZC carbide in a fine lath martensite matrix, and the enhanced chemical distribution of Cr from the matrix to the surface provides an oxide passivation film suitable for corrosion resistance. This alloy with UTS greater than 280 ksi is useful for applications such as aircraft landing gear, machinery and tools used in adverse environments, and other applications where ultra high strength corrosion resistant structural steel alloys are desirable.

Description

(関連出願との相互参照)
本国際出願は2002年2月8日出願の米国特許出願第10/071,688号に基づき、これは以下の仮出願に基づき、これらは参照することによりここに組み込まれ、かつそれらに対する優先権が主張される、「Nano−Precipitation Strengthened Ultra−High Strength Corrosion Resistant Structural Steels」と題する2001年2月9日出願の米国特許出願第60/267,627号、および「Nano−Precipitation Strengthened Ultra−High Strength Corrosion Resistant Structural Steels」と題する2001年9月21日出願の米国特許出願第60/323,996号。
(Cross-reference with related applications)
This international application is based on US patent application Ser. No. 10 / 071,688 filed on Feb. 8, 2002, which is based on the following provisional application, which is hereby incorporated by reference and has priority to them: U.S. Patent Application No. 60/267, it on the 9th February 2001 application, entitled "Nano-Precipitation Strengthened Ultra-High Strength Corrosion Resistant Structural Steels," and n. US Patent Application No. 60, filed Sep. 21, 2001, entitled “Corrosion Resistant Structural Steels”. No. 323,996.

主な様態において、本発明は、ナノスケールサイズのカーバイド析出、特にMC析出を特徴とする、超高強度および耐食性を有するコバルト、ニッケル、クロムステンレスマルテンサイト鋼合金に関する。 In a main aspect, the present invention relates to a cobalt, nickel, chromium stainless martensitic steel alloy having ultra high strength and corrosion resistance, characterized by nanoscale sized carbide precipitation, particularly M 2 C precipitation.

航空宇宙および他の高性能構造物における主要構造要素は、他の材料の使用に伴う重量、サイズおよび、場合によっては、経費のペナルティが重いため、ほとんど排他的に超高強度鋼で作製される。しかしながら、少なくとも240ksiから300ksiの範囲の引張り強さを有する超高強度鋼は一般的な耐食性に劣り、かつ水素および環境脆化し易い。   Major structural elements in aerospace and other high-performance structures are made almost exclusively of ultra-high strength steel due to the heavy weight, size and possibly cost penalties associated with the use of other materials . However, ultra high strength steels having a tensile strength in the range of at least 240 ksi to 300 ksi are inferior in general corrosion resistance and are prone to hydrogen and environmental embrittlement.

したがって、航空宇宙および他の構造用鋼構成要素における一般的な耐食性を提供するため、要素のカドミウムメッキが典型的に用いられ、耐摩耗性が必要なときには、硬クロムメッキが主に用いられる。これらのコーティングは、経費、製造、環境および信頼性の観点から不利である。したがって、超高強度鋼合金の設計または発見における目標は機械的欠損または強度の減少なく、カドミウムおよびクロムコーティングの必要性を排除することである。主題発明の合金が目的とする実績の1つは、約240ksiを上回る引張り強さを有し、カドミウムコーティングを必要とせず、かつクロムメッキまたは他の保護および耐摩耗コーティングなしに耐摩耗性を示すステンレスまたは耐食鋼で非ステンレス構造用鋼を置き換えることである。   Therefore, cadmium plating of elements is typically used to provide general corrosion resistance in aerospace and other structural steel components, and hard chrome plating is mainly used when wear resistance is required. These coatings are disadvantageous in terms of cost, manufacturing, environment and reliability. Thus, the goal in the design or discovery of ultra high strength steel alloys is to eliminate the need for cadmium and chromium coatings without mechanical defects or reduced strength. One of the achievements targeted by the subject invention alloys has a tensile strength greater than about 240 ksi, does not require a cadmium coating, and exhibits wear resistance without chrome plating or other protective and wear resistant coatings. It is to replace non-stainless structural steel with stainless steel or corrosion resistant steel.

最も広範に航空宇宙構造用途で用いられる超高強度鋼の1つは、300M鋼である。この合金は、本質的には、僅かに高い第I段階焼き戻し温度が得られるように修飾され、それにより処理の間に導入される脆化性水素の燃焼を可能とする4340鋼である。ここに組み込まれる、Aerospace Material Specification AMS 6257A[SAE International、 Warrendale, PA, 2001]は、航空宇宙用途における300M鋼の使用のほとんどをカバーする。この仕様では、最小引張り特性が、最高引張り強さ(UTS)280ksi、降伏強さ(YS)230ksi、伸長8%および30%の面積減少である。ここに組み込まれる、平均平面歪みモードI破壊靱性は、

Figure 2005519203
One of the ultra-high strength steels most widely used in aerospace structural applications is 300M steel. This alloy is essentially 4340 steel that has been modified to obtain a slightly higher Stage I tempering temperature, thereby allowing the combustion of brittle hydrogen introduced during processing. The Aerospace Material Specification AMS 6257A [SAE International, Warrendale, PA, 2001], incorporated herein, covers most of the use of 300M steel in aerospace applications. In this specification, the minimum tensile properties are maximum tensile strength (UTS) 280 ksi, yield strength (YS) 230 ksi, elongation 8% and area reduction of 30%. The average plane strain mode I fracture toughness incorporated here is
Figure 2005519203

である[Philip, T. V. and T. J. McCaffrey, Ultrahigh−Strength Steels, Properties and Selection: Irons, Steels, and High−Performance Alloys, Materials Park, OH, ASM International, 1: 430−448, 1990]。3.5重量%塩化ナトリウム水溶液中での応力腐食割れ耐性は、

Figure 2005519203
[Philip, T. et al. V. and T.A. J. et al. McCaffrey, Ultrahigh-Strength Steels, Properties and Selection: Irons, Steels, and High-Performance Alloys, Materials Park, OH, 90, 4: Internal 30. Stress corrosion cracking resistance in 3.5 wt% sodium chloride aqueous solution is
Figure 2005519203

と報告されている。 It is reported.

300M鋼の高い引張り強さは、航空宇宙システム、例えば、着陸装置における軽量構造構成要素の設計を可能にする。しかしながら、一般的な耐食性の欠如はカドミウムコーティングを必要とし、低い応力腐食割れ耐性は環境脆化のため重大な屋外での破損を生じる。   The high tensile strength of 300M steel allows the design of lightweight structural components in aerospace systems such as landing gear. However, the general lack of corrosion resistance requires a cadmium coating and low stress corrosion cracking resistance results in significant outdoor failure due to environmental embrittlement.

ここに組み込まれる、析出強化ステンレス鋼、主として15−5PH、[AMS 5659K, SAE International, Warrendale, PA, 1998]も、構造用航空宇宙要素において用いることができるが、典型的には、その低強度のために重量ペナルティが大きくない低負荷用途においてのみ用いることができる。耐食性はそのような合金に十分なものであり、それ故カドミウムメッキを排除することができるが、最大強度H900条件における15−5PHの最小引張り特性は僅かに190ksi UTSおよび170ksi YSである。これは強度制限されていない構成要素への適用を制限する。   The precipitation-strengthened stainless steel, primarily 15-5PH, [AMS 5659K, SAE International, Warrendale, PA, 1998], incorporated herein, can also be used in structural aerospace elements, but typically its low strength. Therefore, it can be used only in low-load applications where the weight penalty is not large. Corrosion resistance is sufficient for such alloys and therefore can eliminate cadmium plating, but the minimum tensile properties of 15-5PH at maximum strength H900 conditions are only 190 ksi UTS and 170 ksi YS. This limits its application to components that are not strength limited.

ここに組み込まれる、別の析出強化ステンレス鋼、Carpenter Custom 465(商標)鋼[Alloy Digest, SS−716, Materials Park, OH, ASM International, 1998]は、金属間析出を用い、270ksiを僅かに下回る最大UTSに到達する。その強度レベルで、ここに組み込まれる、Custom 465(商標)鋼は、約5ft−lbの低シャルピーVノッチ衝撃エネルギーを有する[Kimmel, W. M., N. S. Kuhnら, Cryogenic Model Materials, 39th AIAA Aerospace Sciences Meeting & Exhibit, Reno, NV, 2001]。ほとんどの構造的用途について、Custom 465(商標)鋼は、適切なシャルピーVノッチ衝撃耐性を維持するため、そのUTSを270ksi未満に制限する条件において用いなければならない。   Another precipitation-strengthened stainless steel, Carpenter Custom 465 ™ steel [Alloy Digest, SS-716, Materials Park, OH, ASM International, 1998], incorporated here, uses intermetallic precipitation and is slightly below 270 ksi. The maximum UTS is reached. At that strength level, the Custom 465 ™ steel incorporated herein has a low Charpy V-notch impact energy of about 5 ft-lb [Kimmel, W. et al. M.M. , N.M. S. Kuhn et al., Cryogenic Model Materials, 39th AIAA Aerospace Sciences Meeting & Exhibit, Reno, NV, 2001]. For most structural applications, Custom 465 ™ steel must be used in conditions that limit its UTS to less than 270 ksi in order to maintain adequate Charpy V-notch impact resistance.

270ksiまでの最高強度レベルに到達する幾つかの二次硬化ステンレス鋼が開発されている。これらは米国特許第Re.26,225号、第3,756,808号、第3,873,378号、および第5,358,577号に開示されている。これらのステンレス鋼は、耐食性を維持するためにより高いクロムレベルを用いており、したがって、強度を妥協している。これらの合金の主な特徴は、二次硬化の間に残留され、かつ形成される、多量のオーステナイトである。このオーステナイトは合金の流動作用を変え、それらは270ksiという強さのUTSを達成し得るものの、それらの降伏強さは200ksi以下である。この降伏と最高との間の大きな格差は、これらの鋼を用いることができる用途を制限する。したがって、少なくとも約230ksiの降伏強さ、および少なくとも約280ksiの最高引張り強さを有する超高強度非腐食性鋼合金に対する必要性が依然として存在する。   Several secondary hardened stainless steels have been developed that reach the highest strength levels up to 270 ksi. These are described in US Pat. 26,225, 3,756,808, 3,873,378, and 5,358,577. These stainless steels use higher chromium levels to maintain corrosion resistance, thus compromising strength. The main feature of these alloys is the large amount of austenite that remains and forms during secondary hardening. This austenite alters the flow behavior of the alloys, and although they can achieve UTS as strong as 270 ksi, their yield strength is less than 200 ksi. This large disparity between yield and maximum limits the applications in which these steels can be used. Accordingly, there remains a need for an ultra high strength non-corrosive steel alloy having a yield strength of at least about 230 ksi and a maximum tensile strength of at least about 280 ksi.

(発明の要約)
簡潔に述べると、本発明は、重量で約0.1から0.3%の炭素(C)、8から17%のコバルト(Co)、10%未満のニッケル(Ni)、6%を上回り、かつ11%未満のクロム(Cr)、および3%未満のモリブデン(Mo)を少量のSi、Cu、Mn、Nb、V、Ta、W、Ti、Zr、希土類およびB含む他の元素添加物、残部鉄(Fe)および付随元素並びに不純物と共に含有し、主として、成分量および処理プロトコルの選択および量の結果として超高強度および非腐食性物理特性を有するマルテンサイト相の状態であるように処理されたステンレス鋼合金を含む。
(Summary of the Invention)
Briefly, the present invention is about 0.1 to 0.3% carbon (C), 8 to 17% cobalt (Co), less than 10% nickel (Ni), greater than 6% by weight, And other elemental additives including less than 11% chromium (Cr), and less than 3% molybdenum (Mo) in small amounts of Si, Cu, Mn, Nb, V, Ta, W, Ti, Zr, rare earths and B, Contained with the balance iron (Fe) and accompanying elements and impurities, mainly processed to be in the state of martensite phase with ultra-high strength and non-corrosive physical properties as a result of the choice and amount of ingredients and treatment protocol Including stainless steel alloys.

主題発明の合金は、約300ksiの最高引張り強さ(UTS)を約230ksiの降伏強さ(YS)と共に達成することができ、重量で約6%および約11%未満、好ましくは、約10%未満のクロムを上回る耐食性も提供する。本発明の合金は、現在はカドミウムコートされ、かつ航空宇宙用途において用いられる構造鋼の観察される機械的特性およびステンレス鋼の腐食特性の組合せを、特別なコーティングまたはメッキなしに提供する。記載される合金の高度に効率的なナノスケールカーバイド(MC)強化は、クロムを酸化して不動態化酸化膜として供給するナノスケールカーバイドの能力によって耐食性を改善しつつ、より少ない炭素および合金含量で超高強度をもたらす。単一の材料におけるこの超高強度および耐食特性の組合せは、現在の構造用鋼に関連する重量ペナルティなしに、カドミウムコーティングの必要性を排除する。加えて、主題発明の合金は、それらがもはや環境からの保護に信頼のおけないコーティングに頼ることがないため、環境脆化を原動力とする原野の破壊を減少させる。 The subject invention alloy can achieve a maximum tensile strength (UTS) of about 300 ksi with a yield strength (YS) of about 230 ksi, and is about 6% and less than about 11% by weight, preferably about 10%. Also provides corrosion resistance over less than chromium. The alloys of the present invention provide a combination of the observed mechanical and corrosion properties of structural steels currently coated with cadmium and used in aerospace applications and without the special coating or plating. The highly efficient nanoscale carbide (M 2 C) strengthening of the described alloys improves the corrosion resistance through the ability of nanoscale carbide to oxidize chromium and supply it as a passivating oxide, while reducing carbon and The alloy content provides ultra high strength. This combination of ultra high strength and corrosion resistance properties in a single material eliminates the need for a cadmium coating without the weight penalty associated with current structural steels. In addition, the alloys of the subject invention reduce wilderness failure driven by environmental embrittlement because they no longer rely on coatings that are unreliable for environmental protection.

したがって、本発明の目的は、新規クラスの超高強度耐食性構造用鋼合金を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a new class of ultra high strength corrosion resistant structural steel alloys.

本発明のさらなる目的は、腐食に耐えるためにメッキまたはコーティングを必要としない超高強度耐食性構造用鋼合金を提供することである。   It is a further object of the present invention to provide an ultra high strength corrosion resistant structural steel alloy that does not require plating or coating to resist corrosion.

本発明の別の目的は、コバルト、ニッケルおよびクロム合金元素を他の元素との組合せで有し、それにより合金が耐食性である超高強度耐食性構造用鋼合金を提供することである。   Another object of the present invention is to provide an ultra high strength corrosion resistant structural steel alloy having cobalt, nickel and chromium alloy elements in combination with other elements, whereby the alloy is corrosion resistant.

本発明のさらなる目的は、約240ksiを上回り、好ましくは、約280ksiを上回る最高引張り強さ(UTS)および約200ksiを上回り、好ましくは、約230ksiを上回る降伏強さ(YS)を有する超高強度耐食性構造用鋼合金を提供することである。   A further object of the invention is an ultra high strength having a maximum tensile strength (UTS) greater than about 240 ksi, preferably greater than about 280 ksi and yield strength (YS) greater than about 200 ksi, preferably greater than about 230 ksi. It is to provide a corrosion resistant structural steel alloy.

本発明の別の目的は、ラスマルテンサイト微細構造と、粒子構造をとるMCナノスケールサイズの析出を特徴とし、他の、x>2であるMC析出が一般に可溶化されている、超高強度耐食性構造用鋼合金を提供することである。 Another object of the present invention is characterized by a lath martensite microstructure and M 2 C nanoscale size precipitation with a particle structure, and other M x C precipitations where x> 2 are generally solubilized. It is to provide an ultra high strength corrosion resistant structural steel alloy.

本発明のさらに別の目的は、超高強度および非腐食性を維持しながら、容易に加工して構成要素パーツおよび物品を形成することができる超高強度耐食性構造用鋼合金を提供することである。   Yet another object of the present invention is to provide an ultra high strength corrosion resistant structural steel alloy that can be easily processed to form component parts and articles while maintaining ultra high strength and non-corrosive properties. is there.

本発明のさらなる目的は、非常に望ましい強度および非腐食性を有する合金微細構造の創出を可能にする、開示されるステンレス鋼合金の処理プロトコルを提供することである。   It is a further object of the present invention to provide a disclosed stainless steel alloy processing protocol that allows the creation of alloy microstructures with highly desirable strength and non-corrosion properties.

これらの、および他の目的、利点および特徴は以下の詳細な説明に記載される。   These and other objects, advantages and features are described in the detailed description below.

(発明の詳細な説明)
以下の詳細な説明において、以下の図を含んでなる図面が参照される。
(Detailed description of the invention)
In the following detailed description, reference is made to the drawings comprising the following figures: FIG.

本発明の鋼合金は、様々な物理的特徴および処理能力を示す。これらの特徴および能力が一般基準として確立され、続いて、そのような鋼合金を創出してこれらの基準を満足するのに適する元素の組合せ、および処理工程が確認された。図1は、本発明の合金の処理/構造/特性/性能の関係を示すシステムフローのブロック図である。用途(例えば、航空宇宙構造物、着陸装置、スポーツ用品、ツール等)に望ましい性能が必要とされる一組の合金特性を決定する。本発明の合金は、望ましい特性の組合せを達成し、かつ図1の左に示される連続処理工程を通して評価することのできる構造特性を示す。以下は合金の物理的特性および処理能力または特徴の基準である。この発明に関連する分析と実験技術の説明、並びに一般に本発明を元素の領域と範囲、物理的特徴並びに処理機能で定義する合金の例がこれに続く。   The steel alloy of the present invention exhibits various physical characteristics and throughput. These characteristics and capabilities were established as general standards, followed by the identification of suitable element combinations and processing steps to create such steel alloys and meet these standards. FIG. 1 is a system flow block diagram showing the processing / structure / property / performance relationship of an alloy of the present invention. Determine a set of alloy properties that require the desired performance for the application (eg, aerospace structure, landing gear, sports equipment, tools, etc.). The alloys of the present invention achieve the desired combination of properties and exhibit structural properties that can be evaluated through the continuous processing steps shown on the left of FIG. The following are criteria for alloy physical properties and throughput or characteristics. This is followed by a description of the analysis and experimental techniques associated with this invention, as well as examples of alloys that generally define the invention in terms of elemental regions and ranges, physical characteristics, and processing functions.

物理的特徴
本発明の最も好ましい態様の物理的特徴または特性は、一般には、以下の通りである。
Physical Features The physical features or characteristics of the most preferred embodiments of the present invention are generally as follows:

直線偏光による測定で15−5PH(H900条件)に相当する耐食性
300M合金に相当するか、またはそれを上回る強度、すなわち

Figure 2005519203
Strength corresponding to or exceeding a corrosion-resistant 300M alloy corresponding to 15-5PH (H900 condition) as measured by linearly polarized light, ie
Figure 2005519203

摩耗および疲労耐性について≧67ロックウェルC(HRC)まで表面硬化可能。   Abrasion and fatigue resistance can be hardened to ≧ 67 Rockwell C (HRC).

最大疲労/腐食疲労耐性に最適の微細構造の特徴。   Microstructure features optimal for maximum fatigue / corrosion fatigue resistance.

処理性の特徴
主題発明の主な目的は、上に列挙される目的の物理特性を有し、かつそれらの合金を有用かつ実用的なものにする処理性を有する合金を提供することである。所定の用途のための製造の規模並びに得られる清浄性および品質に関連する幾つかの可能な処理方針に伴い、主題発明の合金の広範囲のプロセスとの適合性が望ましく、したがって、それが本発明の特徴である。
Processability Features The main objective of the subject invention is to provide alloys with the physical properties listed above that have processability that makes them useful and practical. With some possible processing strategies related to the scale of manufacture for a given application and the resulting cleanliness and quality, compatibility of the subject invention alloys with a wide range of processes is desirable and is therefore the present invention. It is the feature.

この合金の主な目的および特徴は溶融の実施、例えば、真空誘導溶解(VIM)、真空アーク再溶解(VAR)、およびエレクトロスラグ再溶解(ESR)並びに他の変形、例えば、真空エレクトロスラグ再溶解(VSR)との適合性である。主題発明の合金は、他のプロセス、例えば、空気溶融および粉末冶金によって製造することもできる。重要なことは、上記プロセスの凝固条件下で制限された凝固微量偏析を示す合金の挙動である。主題発明の合金中の適切な元素含量を選択することにより、処理の間に二次デンドライトにわたって凝固から生じる組成の変動を最小化することができる。許容し得る変動は、商業的に実現可能な温度、通常は1100℃を超えて合金の初期溶融までの金属温度で、合理的な処理時間、典型的には72時間未満、好ましくは36時間未満で均一化することができる合金を生じる。   The main purpose and characteristics of this alloy are to perform melting, such as vacuum induction melting (VIM), vacuum arc remelting (VAR), and electroslag remelting (ESR) and other variations such as vacuum electroslag remelting. (VSR) compatibility. The alloys of the subject invention can also be made by other processes, such as air melting and powder metallurgy. What is important is the behavior of the alloy that exhibits limited solidification microsegregation under the solidification conditions of the above process. By selecting the appropriate elemental content in the alloys of the subject invention, compositional variations resulting from solidification across the secondary dendrites during processing can be minimized. Acceptable variation is a commercially viable temperature, usually a metal temperature above 1100 ° C. to the initial melting of the alloy, a reasonable processing time, typically less than 72 hours, preferably less than 36 hours. Yields an alloy that can be homogenized.

主題発明の合金は、均一化後の熱間加工を、現行の産業上の実務に典型的な温度および減少の制約内で達成することができるような合理的な熱延性も有する。主題発明の合金に対して典型的な熱間加工は、3対1を上回り、好ましくは、5対1を上回る断面減少比を可能にするものでなければならない。加えて、インゴットの初期熱間加工は、1100℃未満で可能であるべきであり、望ましい製品サイズへの最終熱間加工は、950℃未満の温度で可能でなければならない。   The alloys of the subject invention also have reasonable hot ductility so that hot working after homogenization can be achieved within the temperature and reduction constraints typical of current industrial practice. Typical hot working for the alloys of the subject invention should allow a cross-section reduction ratio of greater than 3: 1 and preferably greater than 5: 1. In addition, initial hot working of the ingot should be possible below 1100 ° C. and final hot working to the desired product size should be possible at temperatures below 950 ° C.

溶体化処理に関する目的には、微細スケール粒子精錬分散物(すなわち、MC)および、一般には、ここに組み込まれるASTM E112[ASTM, ASTM El12−96, West Conshohocken, PA, 1996]によるASTM粒子サイズ5番以下の、小粒子サイズを維持しながら、全ての主要合金カーバイド(すなわち、X>2であるMC)を完全に溶解する目標が含まれる。したがって、本発明の合金を用いて、オーステナイト相領域への溶体化処理の間、前処理の間に形成される粗製スケールの合金カーバイドを溶解し、次いで生じる溶液中の炭素を焼き戻しの間の析出強化に利用可能である。しかしながら、同じプロセスの間、オーステナイト粒子が粗大になり、それにより強度、靱性および延性が低下することがある。本発明の合金を用いると、そのような粒子粗大化は粒子境界を固定するMC析出によって減速され、かつ、溶体化処理温度が増加するに伴い、この粒子粗大化を回避または減少させるのに必要なこの粒子精錬分散物の量が増加する。主題発明の合金は、850℃から1100℃、好ましくは950℃から1050℃の範囲の合理的な溶体化処理温度で、効率的な粒子精錬分散物を維持しながら、全ての粗製スケールのカーバイド、すなわち、x>2であるMCを、一般には、完全に溶解する。 For purposes of solution treatment, fine scale particle refining dispersions (ie MC) and generally ASTM particle size 5 by ASTM E112 [ASTM, ASTM El12-96, West Conshohocken, PA, 1996] incorporated herein. The goal is to completely dissolve all the main alloy carbides (ie, M X C with X> 2) while maintaining a small particle size below. Thus, using the alloys of the present invention, during the solution treatment to the austenite phase region, the coarse scale alloy carbide formed during the pretreatment is dissolved and then the carbon in the resulting solution is tempered. It can be used for precipitation strengthening. However, during the same process, austenite particles can become coarse, thereby reducing strength, toughness and ductility. With the alloys of the present invention, such grain coarsening is slowed by MC precipitation that fixes grain boundaries and is necessary to avoid or reduce this grain coarsening as the solution treatment temperature increases. The amount of this particle refining dispersion increases. The alloys of the subject invention are all coarse scale carbides while maintaining an efficient particle refining dispersion at reasonable solution treatment temperatures in the range of 850 ° C. to 1100 ° C., preferably 950 ° C. to 1050 ° C. That is, M x C where x> 2 is generally completely dissolved.

溶体化処理の後、主題発明の合金から製造される構成要素を、典型的には、マルテンサイトが形成される温度未満に急速に冷却、すなわち、急冷する。このプロセスの好ましい結果は、本質的に全てのマルテンサイトからなり、オーステナイト、他の変態生成物例えばベイナイトもしくはフェライトまたはこのプロセスの間残存もしくは形成される他のカーバイド生成物を事実上保持しない微細構造である。冷却される構成要素の厚みおよび冷却媒体、例えば、油、水、または空気が、このタイプのプロセスの冷却速度を決定する。冷却速度が増加するに従い、他の非マルテンサイト生成物形成の危険性は減少するが、構成要素における歪みが潜在的に増加し、したがって、処理することができる部分の断面厚みが減少する。主題発明の合金は、低温、または好ましくは室温に冷却されるとき、一般には、穏やかな速度での冷却または急冷の後、3インチ未満、好ましくは6インチ未満の断片サイズで完全にマルテンサイト性である。   After solution treatment, the components made from the subject invention alloy are typically rapidly cooled, i.e., quenched, below the temperature at which martensite is formed. The favorable result of this process consists essentially of all martensite and a microstructure that retains virtually no austenite, other transformation products such as bainite or ferrite or other carbide products remaining or formed during this process It is. The thickness of the component to be cooled and the cooling medium, such as oil, water, or air, determine the cooling rate for this type of process. As the cooling rate increases, the risk of other non-martensite product formation decreases, but the strain in the component potentially increases, thus reducing the cross-sectional thickness of the portion that can be processed. Alloys of the subject invention, when cooled to low temperature, or preferably to room temperature, are generally fully martensitic with a fragment size of less than 3 inches, preferably less than 6 inches, after cooling or quenching at a moderate rate. It is.

冷却または急冷の後、主題発明の合金を用いて製造される構成要素は、他のカーバイド生成物、すなわち、x>2であるMCの形成を回避しながら、合金中の炭素が凝集性ナノスケールMCカーバイドを形成する温度範囲および期間で焼き戻すことができる。この時効化または二次硬化プロセスの間、構成要素は加熱炉の出力および構成要素断面のサイズによって決定される速度で処理温度に加熱されて合理的な時間保持された後、室温に冷却または急冷される。 After cooling or quenching, the components produced using the subject invention alloys are cohesive to the carbon in the alloy while avoiding the formation of other carbide products, ie, M 2 C where x> 2. It can be tempered at a temperature range and duration to form nanoscale M 2 C carbide. During this aging or secondary curing process, the component is heated to the process temperature at a rate determined by the furnace power and the size of the component cross-section and held for a reasonable time before cooling or quenching to room temperature. Is done.

前固溶化熱処理がオーステナイトの残留の回避に無効である場合、この焼き戻しプロセスは複数の工程に分割することができ、ここで、各々の焼き戻し工程には室温への冷却または急冷および、好ましくは、引き続く低温への冷却を経て、マルテンサイトを形成する。この焼き戻しプロセスの温度は、典型的には、200℃から600℃、好ましくは、450℃から540℃であり、持続時間は24時間未満、好ましくは、2から10時間である。望ましいプロセスの結果は、このプロセスの早期段階で形成する一過性セメンタイトがなく、かつ処理時間が過度に長期化した場合に析出し得る他の合金カーバイドを含まない、ナノスケールMCカーバイド分散物によって強化されたマルテンサイトマトリックス(一般にはオーステナイト非含有)である。 If pre-solution heat treatment is ineffective in avoiding austenite residues, this tempering process can be divided into multiple steps, where each tempering step is preferably cooled or quenched to room temperature and preferably Forms martensite through subsequent cooling to low temperatures. The temperature of this tempering process is typically 200 ° C. to 600 ° C., preferably 450 ° C. to 540 ° C., and the duration is less than 24 hours, preferably 2 to 10 hours. The desired process result is a nanoscale M 2 C carbide dispersion that is free of transient cementite that forms early in the process and does not contain other alloy carbides that can precipitate if the processing time is excessively prolonged. It is a martensite matrix (generally austenite-free) reinforced by the object.

本発明の合金の重要な特徴は、その二次硬化応答の達成に用いられる高い焼き戻し温度に関連する。明確な目標は、耐食性のためのカドミウムメッキを回避することであるが、本発明の合金から作製される多くの構成要素は、製造またはオーバーホールの間に電気メッキプロセス、例えば、ニッケルまたはクロムを必要とすることがある。電気メッキプロセスは微細構造に水素を導入するが、これは脆化につながる可能性があり、メッキの後にその部分を高温に露出することによってベークしなければならない。本発明の合金は、合金の強度を低下させることなく、ほぼそれら本来の焼き戻し温度と同程度の高さの温度でベークすることができる。通常用いられる4340および300M合金と比較して、本発明の合金においては焼き戻し温度が有意に高いため、このベークアウトプロセスはより迅速かつ確実に達成されうる。   An important feature of the alloys of the present invention relates to the high tempering temperatures used to achieve their secondary hardening response. A clear goal is to avoid cadmium plating for corrosion resistance, but many components made from the alloys of the present invention require an electroplating process, such as nickel or chromium, during manufacturing or overhaul It may be. The electroplating process introduces hydrogen into the microstructure, which can lead to embrittlement and must be baked by exposing the part to high temperatures after plating. The alloys of the present invention can be baked at temperatures as high as their original tempering temperatures without reducing the strength of the alloys. This bakeout process can be accomplished more quickly and reliably because the tempering temperatures are significantly higher in the alloys of the present invention compared to the commonly used 4340 and 300M alloys.

耐摩耗性、耐食性、および装飾のための特定の表面修飾技術、例えば、物理的気相成長法(PVD)、または表面硬化技術、例えば、気体もしくはプラズマ窒化が、500℃のオーダーの温度で数時間のオーダーの期間、任意に行われる。主題発明の合金の別の特徴は、熱処理プロセスが、これらの表面コーティングまたは硬化プロセスに典型的な温度およびスケジュールに適合することである。   Specific surface modification techniques for wear resistance, corrosion resistance, and decoration, such as physical vapor deposition (PVD), or surface hardening techniques, such as gas or plasma nitridation, at a temperature on the order of 500 ° C. This is done arbitrarily during the time order period. Another feature of the subject invention alloys is that the heat treatment process conforms to the temperature and schedule typical of these surface coating or curing processes.

主題発明の合金で作製される構成要素は、典型的には、溶体化処理および時効化の前に製造または加工される。これらの製造および加工操作は、柔らかく、かつ材料が除去されたときに望ましい削り屑形成を示す材料を必要とする。したがって、主題発明の合金は、好ましくは、熱間加工プロセスの後、それらが製造者に供給される前に焼きなまされる。この焼きなましプロセスの目標は、過剰なオーステナイトの促進なしに、主題発明の合金の硬度を低下させることである。典型的には、焼きなましは、合金を600℃から850℃の範囲、好ましくは、700℃から750℃の範囲で24時間未満、好ましくは、2から8時間加熱し、室温まで徐々に冷却することによって達成される。場合によって、複数工程の焼きなましプロセスがより最適な結果をもたらす。そのようなプロセスにおいては、本発明の合金を一連の温度で、中間冷却工程(1つもしくは複数)によって分離されていてもいなくてもよい様々な時間、焼きなますことができる。   Components made of the subject invention alloys are typically manufactured or processed prior to solution treatment and aging. These manufacturing and processing operations require materials that are soft and exhibit the desired chip formation when the material is removed. Thus, the alloys of the subject invention are preferably annealed after the hot working process and before they are supplied to the manufacturer. The goal of this annealing process is to reduce the hardness of the subject invention alloy without promoting excessive austenite. Typically, annealing involves heating the alloy in the range of 600 ° C. to 850 ° C., preferably in the range of 700 ° C. to 750 ° C. for less than 24 hours, preferably 2 to 8 hours, and gradually cooling to room temperature. Achieved by: In some cases, a multi-step annealing process yields more optimal results. In such a process, the alloys of the present invention can be annealed at a series of temperatures for various times that may or may not be separated by an intermediate cooling step (s).

加工、溶体化処理および時効化の後、主題発明の合金で作製される構成要素は、部品の望ましい最終寸法を維持する研磨工程を必要とすることがある。表面の研磨は、高速セラミックホイールに対する摩耗作用によって部品から材料を除去する。部品の表面の加熱による構成要素に対する損傷、および材料の摩耗による研磨ホイールに対する損傷は、回避する必要がある。これらの厄介な問題は、主として、合金中の残留オーステナイト含量を低下させることによって回避することができる。この理由、および上述の他の理由により、主題発明の合金は、溶体化処理の後、オーステナイトをほとんど残留しない。   After processing, solution treatment and aging, components made of the subject invention alloys may require a polishing step that maintains the desired final dimensions of the part. Surface polishing removes material from the part by the wear action on the high speed ceramic wheel. Damage to components due to heating of the surface of the part and damage to the grinding wheel due to material wear must be avoided. These troublesome problems can be avoided mainly by reducing the residual austenite content in the alloy. For this reason, and for other reasons discussed above, the subject invention alloys leave little austenite after solution treatment.

主題発明の合金から製造される多くの構成要素は、様々な溶接プロセス、例えば、ガスアーク溶接、水中アーク溶接、摩擦攪拌溶接、電子ビーム溶接等による接合を必要とすることがある。これらのプロセスは、処理の後に、溶接の溶融部または加熱作用部において凝固して延性になる材料を必要とする。合金が溶接および加熱作用部内で経験する熱履歴を制御するのに、予備加熱および後加熱を用い、溶接延性を促進することができる。延性溶接の主な駆動源は、材料中のより低い炭素含量であるが、これは強度も制限する。主題発明の合金は非常に効率的なナノスケールMCカーバイドを用いて、それらの強度を達成しており、したがって、300M鋼のような鋼よりも低い炭素含量で所定レベルの強度を達成することができ、結果的にこれが溶接性を促進する。 Many components made from the alloys of the subject invention may require joining by various welding processes, such as gas arc welding, underwater arc welding, friction stir welding, electron beam welding, and the like. These processes require a material that, after treatment, solidifies and becomes ductile in the melting or heating zone of the weld. Pre-heating and post-heating can be used to control the thermal history experienced by the alloy in the welding and heating zone and promote weld ductility. The main driving source for ductile welding is the lower carbon content in the material, but this also limits strength. The alloys of the subject invention achieve their strength using highly efficient nanoscale M 2 C carbide and thus achieve a certain level of strength at a lower carbon content than steels such as 300M steel And consequently this promotes weldability.

微細構造および組成の特徴
これらの合金の設計は最小限のCr含量で要求される耐食性を達成するが、これは高Cr含量が他の望ましい特性を幾つかの方法で制限するためである。例えば、高Crの結果の1つはマルテンサイトM温度の低下であり、これは次に、他の望ましい合金元素、例えば、Niの含量を制限する。高Cr濃度は過剰な凝固微量偏析も促進し、これは高温均一化処理では排除が困難である。高Crはカーバイド析出強化に必要なCの高温可溶化も制限し、これは粒子サイズ制御が困難になる高溶体化処理温度の使用を招く。したがって、本発明の合金の特徴は、重量で約6%を上回り、かつ約11%未満(好ましくは、約10%未満)の範囲のCrの、構造的強度と共に耐食性を達成をするものと記載される他の元素との組合せでの利用である。
Microstructural and compositional characteristics These alloy designs achieve the required corrosion resistance with minimal Cr content because the high Cr content limits other desirable properties in several ways. For example, one of the results of the high-Cr is reduced martensite M s temperature, which in turn, other desirable alloying elements, for example, to limit the content and Ni. High Cr concentration also promotes excessive solidification microsegregation, which is difficult to eliminate by high temperature homogenization. High Cr also limits the high temperature solubilization of C required for carbide precipitation strengthening, which leads to the use of high solution treatment temperatures that make particle size control difficult. Thus, the characteristics of the alloys of the present invention are described as achieving corrosion resistance with structural strength of Cr in the range of greater than about 6% by weight and less than about 11% (preferably less than about 10%). In combination with other elements.

合金の別の特徴は、最小限の炭素含量で要求されるカーバイド強化を達成することである。Crと同様に、CはM温度を大幅に低下させ、かつ溶液温度を上昇させる。高C含量は溶接性も制限し、粒子境界でのCrカーバイド析出に関連する腐食の問題を生じ得る。高Cは、機械加工性を強化するために焼きなましによって達成することができる軟化の程度も制限する。 Another feature of the alloy is to achieve the required carbide strengthening with a minimum carbon content. Like the cr, C significantly reduced the M s temperature, and raising the solution temperature. High C content also limits weldability and can cause corrosion problems associated with Cr carbide precipitation at grain boundaries. High C also limits the degree of softening that can be achieved by annealing to enhance machinability.

たった今論じた主な特徴の両者はCoの使用によって強化される。CoおよびCrの熱力学的相互作用は腐食不動態化の間に形成される酸化膜へのCrの分配を強化し、したがって、よりCrの多い鋼に相当する腐食保護を提供する。Coは、析出熱力学的駆動力の増大によって、および転位の回復を遅延させて転位によるカーバイドの異種核形成を促進することによって、焼き戻しの間のカーバイド析出を引き起こす。したがって、記載されたようなCrおよび他の微量成分元素を伴う、重量で約8%から17%の範囲のCoと組み合わされた、重量で約0.1%から0.3%の範囲のCは、耐食性および超高強度を伴う合金を提供する。   Both of the main features just discussed are enhanced by the use of Co. The thermodynamic interaction of Co and Cr enhances the distribution of Cr to the oxide film formed during corrosion passivation and thus provides corrosion protection comparable to higher Cr steels. Co causes carbide precipitation during tempering by increasing the precipitation thermodynamic driving force and by delaying dislocation recovery to promote dissimilar nucleation of carbide by dislocation. Accordingly, C in the range of about 0.1% to 0.3% by weight combined with Co in the range of about 8% to 17% by weight, with Cr and other trace elements as described. Provides an alloy with corrosion resistance and ultra high strength.

耐食性および超高強度の望ましい組合せは、カーバイド強化分散物の微細化をナノ構造レベル、すなわち、直径約10ナノメートル未満、好ましくは、約5ナノメートル未満まで低下させることによっても改良することができる。他の強化析出、例えば、マルエージング鋼において用いられる金属間相と比較して、MC合金カーバイドの比較的高い剪断率が強化に最適な粒子サイズを僅かに約3ナノメートルの直径まで低下させる。このレベルへのカーバイド析出サイズへの微細化は、非常に効率的な強化分散物を提供する。これは合金化によって十分に高い熱動力学的駆動力を得ることにより達成される。この微細化はカーバイドを不動酸化膜と同じ長さスケールとし、カーバイド中のCrが膜形成に関与させることができるというさらなる利点をもたらす。したがって、カーバイド形成が耐食性を大幅に低下させることはない。ナノスケールカーバイド分散物のさらなる利点は、応力腐食割れ耐性の強化に有効なカーバイド界面での水素捕獲である。効率的なナノスケールカーバイド強化は、焼き戻しの間の窒化により、その系を、耐食性の重大な喪失を伴わないさらなる効率的な強化のための同じサイズスケールのM(C,N)炭窒化物を生成し、十分表面硬化に適するものとする。そのような窒化は、70HRCに相当する1100ビッカース硬度(VHN)という高さの表面硬度を達成することができる。 The desired combination of corrosion resistance and ultra-high strength can also be improved by reducing the fineness of the carbide-reinforced dispersion to the nanostructure level, i.e., less than about 10 nanometers in diameter, preferably less than about 5 nanometers. . Compared to other strengthening precipitates, such as intermetallic phases used in maraging steel, the relatively high shear rate of M 2 C alloy carbide reduces the optimal particle size for strengthening to a diameter of only about 3 nanometers Let Refinement to a carbide precipitation size to this level provides a very efficient reinforced dispersion. This is achieved by obtaining a sufficiently high thermodynamic driving force by alloying. This miniaturization brings the further advantage that the carbide has the same length scale as the passive oxide film, and the Cr in the carbide can participate in film formation. Therefore, the formation of carbide does not significantly reduce the corrosion resistance. A further advantage of nanoscale carbide dispersions is the hydrogen capture at the carbide interface that is effective in enhancing stress corrosion cracking resistance. Efficient nanoscale carbide strengthening is achieved by nitriding during tempering to make the system the same size scale M 2 (C, N) carbonitriding for further efficient strengthening without significant loss of corrosion resistance Product should be produced and adequately suitable for surface hardening. Such nitriding can achieve a surface hardness as high as 1100 Vickers hardness (VHN) corresponding to 70 HRC.

焼きならしおよび固溶化熱処理の間の粒子固定を維持し、かつ延性破壊の間の微小空隙核形成に抗する粒子微細化MCカーバイド分散物の最適分散による粒子微細化によって靱性がさらに強化される。溶融脱酸素の実務は、この目的のためのTiに富むMC分散物の形成を助けるように制御されるほか、破壊の間に一次空隙を形成する酸化物および酸硫化物包接粒子の数密度を最小にするように制御される。最適条件下では、利用可能なTi含量から質量バランスによって決定されるMCの量は、合金C含量の10%未満を占める。他の要求の拘束内でのNi含量の増加は、脆性破壊に対する耐性を強化する。析出駆動力の制御によるMC粒子の微細化は、MCに先立って析出し、かつ微小空隙核形成によって破壊靱性を制限するFeCセメンタイトカーバイドを完全に溶解するために、超高強度をMC析出の完了で維持することを可能にする。このセメンタイト溶解は、ここに組み込まれる、Montgomery[Montgomery, J. S. and G. B. Olson, MC Carbide Precipitation in AF1410, Gilbert R. Speich Symposium: Fundamentals of Aging and Tempering in Bainitic and Martensitic Steel Products, ISS−AIME, Warrendale, PA, 177−214, 1992]によって記載される技術を用いて測定されるMC相画分による評価で、MCが合金C含量の85%を占めるときに有効に完了したものと考えられる。靱性を制限し得る他の相、例えば、他のカーバイド(例えば、M23、MCおよびM)および位相幾何最密充填(TCP)金属間相(例えば、σおよびμ相)の析出は、それらの形成の熱力学的駆動力の拘束によって回避される。 Toughness is further enhanced by particle refining by optimal dispersion of particle refined MC carbide dispersion that maintains particle fixation during normalization and solution heat treatment and resists microvoid nucleation during ductile fracture . Melt deoxygenation practices are controlled to aid in the formation of Ti-rich MC dispersions for this purpose, as well as the number density of oxide and oxysulfide inclusion particles that form primary voids during fracture Is controlled to minimize. Under optimum conditions, the amount of MC determined by the mass balance from the available Ti content accounts for less than 10% of the alloy C content. Increasing Ni content within other demand constraints enhances resistance to brittle fracture. The refinement of M 2 C particles by controlling the precipitation driving force is extremely high in order to completely dissolve Fe 3 C cementite carbide that precipitates prior to M 2 C and limits fracture toughness by forming microvoid nuclei. Allows strength to be maintained upon completion of M 2 C precipitation. This cementite dissolution is described in Montgomery [Montgomery, J. et al. S. and G. B. Olson, M 2 C Carbide Precipitation in AF1410, Gilbert R. Speich Symposium: Fundamentals of Aging and Tempering in Bainitic and Martensitic Steel Products, ISS-AIME, Warrendale, PA, 177-214, as evaluated by M 2 C Aie content measured using the techniques described by 1992, It is considered to be effectively completed when M 2 C accounts for 85% of the alloy C content. Other phases that can limit toughness, such as other carbides (eg, M 23 C 6 , M 6 C and M 7 C 3 ) and topological close packed (TCP) intermetallic phases (eg, σ and μ phases) ) Precipitation is avoided by constraining the thermodynamic driving force of their formation.

水素輸送を遅くするナノスケールMCカーバイドによる効率的な水素捕獲に加えて、前オーステナイト粒子境界への不純物および合金元素の偏析を制御して水素補助粒間破壊を防止することにより、水素応力腐食に対する耐性がさらに強化される。これは、望ましくない不純物、例えば、PおよびSの含量を低レベルに制御し、かつ合金中のそれらの残存量を安定な化合物、例えば、LaSまたはCeSにゲッターリングすることによって促進される。境界凝集は、熱処理の間の凝集強化元素、例えば、B、MoおよびWの偏析を考慮することによってさらに強化される。応力腐食割れ耐性を促進するこれらの要素は腐食疲労に対する耐性も強化する。 In addition to efficient hydrogen capture by nanoscale M 2 C carbide that slows hydrogen transport, hydrogen stress is prevented by controlling the segregation of impurities and alloying elements to the pre-austenite grain boundary to prevent hydrogen assisted intergranular fracture. The resistance to corrosion is further enhanced. This controls the content of undesirable impurities, such as P and S, to low levels and getters their residual amount in the alloy to a stable compound, such as La 2 O 2 S or Ce 2 O 2 S To be promoted. Boundary aggregation is further enhanced by taking into account the segregation of aggregation strengthening elements such as B, Mo and W during heat treatment. These factors that promote stress corrosion cracking resistance also enhance resistance to corrosion fatigue.

これらの条件の全ては発見された合金のクラスによって過度に高くはない溶体化処理温度を維持しながら達成される。急冷膨張測定および1%変態画分によって測定されるマルテンサイトM温度も、ラスマルテンサイト微細構造を確立し、かつ降伏強さを他の方法で制限し得る残留オーステナイトの含量を最小化するのに十分な高さで維持される。 All of these conditions are achieved while maintaining solution treatment temperatures that are not too high depending on the class of alloys discovered. Martensite M s temperature measured by quenching expansion measurement and 1% transformation fraction also establish a lath martensite microstructure and minimize the content of residual austenite that can limit yield strength of the other way Maintained at a sufficient height.

好ましい処理技術
これらの合金は様々なプロセス、例えば、鋳造、粉末冶金またはインゴット冶金によって製造することができる。合金成分は空気溶融のようなあらゆる通常の溶融プロセスによって溶融することができるが、より好ましくは、真空誘導溶解(VIM)によって溶融することができる。その後、合金を均一化および高熱加工することができるが、改良された破壊靱性および疲労特性を達成するため、二次溶融プロセス、例えば、エレクトロスラグ再溶解(ESR)または真空アーク再溶解(VAR)が好ましい。より高度な破壊靱性および疲労特性を達成するため、均一化および熱間加工に先立ってさらなる再溶融操作を用いることができる。いかなる場合においても、成分の組合せにより溶融プロセスで合金が最初に形成される。
Preferred processing techniques These alloys can be produced by various processes such as casting, powder metallurgy or ingot metallurgy. The alloy components can be melted by any conventional melting process such as air melting, but more preferably by vacuum induction melting (VIM). The alloy can then be homogenized and hot-processed, but to achieve improved fracture toughness and fatigue properties, secondary melting processes such as electroslag remelting (ESR) or vacuum arc remelting (VAR) Is preferred. Further remelting operations can be used prior to homogenization and hot working to achieve higher fracture toughness and fatigue properties. In any case, the alloy is first formed in the melting process by a combination of components.

合金は、次に、熱間加工に先立って均一化することができ、または加熱して直接熱間加工することができる。均一化が用いられる場合、合金を約1100℃もしくは1110℃もしくは1120℃から1330℃もしくは1340℃もしくは1350℃の範囲または、ことによると、1400℃もの金属温度に少なくとも4時間の期間加熱して可溶性元素およびカーバイドを溶解し、かつその構造を均一化もすることによって行うことができる。合金の設計基準の1つは微小偏析の少なさであり、したがって、合金の均一化に必要な時間は、典型的には、他のステンレス鋼合金よりも短い。適切な時間は均一化金属温度範囲で6時間以上である。一般には、均一化時間での均熱時間は72時間を上回るまでに及ぶべきではない。均一化温度範囲で12から18時間が非常に適することが見出されている。典型的な均一化金属温度は約1240℃である。   The alloy can then be homogenized prior to hot working or can be directly hot worked by heating. If homogenization is used, the alloy is soluble by heating to a metal temperature in the range of about 1100 ° C or 1110 ° C or 1120 ° C to 1330 ° C or 1340 ° C or 1350 ° C or possibly as high as 1400 ° C for a period of at least 4 hours. This can be done by dissolving the elements and carbides and making the structure uniform. One of the alloy design criteria is low microsegregation, and thus the time required to homogenize the alloy is typically shorter than other stainless steel alloys. A suitable time is 6 hours or more in the homogenized metal temperature range. In general, the soaking time at the homogenization time should not exceed 72 hours. It has been found that 12 to 18 hours is very suitable in the homogenization temperature range. A typical homogenizing metal temperature is about 1240 ° C.

均一化の後、典型的には、合金を熱間加工する。合金は、これらに限定されるものではないが、熱間圧延、熱間鍛造もしくは熱間押出しまたはそれらのあらゆる組合せによって熱間加工することができる。合金中に既に存在する熱を利用するため、均一化処理の直後に熱間加工を開始することが一般的である。MCカーバイドの析出による構造の粒子微細化を確かなものとするため、最終熱間加工金属温度が実質的に開始熱間加工金属温度を下回ることが重要である。第1熱間加工工程の後、典型的には、最終的な望ましいサイズおよび形状まで熱間加工を継続するため、合金を再加熱する。再加熱金属温度範囲は約950℃もしくは960℃もしくは970℃から1230℃もしくは1240℃もしくは1250℃または、ことによると、1300℃という高さであり、好ましい範囲は約1000℃もしくは1010℃から1150℃もしくは1160℃である。再加熱金属温度はMCカーバイドのソルバス温度近傍であるか、またはほぼその温度であり、その目的は鋳造から残存するか、または先行する熱間加工の間に析出し得る可溶性成分を溶解または部分的に溶解することである。この再加熱工程は一次および二次相粒子を最小化または回避し、疲労亀裂進展抵抗および破壊靱性を改善する。   After homogenization, the alloy is typically hot worked. The alloy can be hot worked by, but not limited to, hot rolling, hot forging or hot extrusion or any combination thereof. In order to utilize the heat already present in the alloy, it is common to start hot working immediately after the homogenization process. It is important that the final hot-working metal temperature is substantially below the starting hot-working metal temperature in order to ensure grain refinement of the structure due to MC carbide precipitation. After the first hot working step, the alloy is typically reheated to continue hot working to the final desired size and shape. The reheat metal temperature range is about 950 ° C. or 960 ° C. or 970 ° C. to 1230 ° C. or 1240 ° C. or 1250 ° C. or possibly as high as 1300 ° C., with a preferred range of about 1000 ° C. or 1010 ° C. to 1150 ° C. Or it is 1160 degreeC. The reheat metal temperature is near or approximately the MC carbide solvus temperature, the purpose of which is to dissolve or partially dissolve soluble components that may remain from the casting or precipitate during prior hot working. To dissolve. This reheating process minimizes or avoids primary and secondary phase particles and improves fatigue crack growth resistance and fracture toughness.

合金を連続的に熱間加工および再加熱するため、断面サイズが減少し、結果として、金属はより迅速に冷却する。最後には高再加熱温度を用いることがもはやできなくなり、より低い再加熱温度を用いなければならない。より小さい断面については、再加熱金属温度範囲は約840℃もしくは850℃もしくは860℃から1080℃もしくは1090℃もしくは1100℃または、ことによると、1200℃という高さであり、好ましい範囲は約950℃もしくは960℃から1000℃もしくは1010℃である。より小さい断面のためのより低い再加熱金属温度は他の(非MC)カーバイドのソルバス温度を下回るものであり、その目的は、それらが次の焼きならしまたは溶体化処理の間に迅速に溶解し得るように、再加熱の間のそれらの粗大化を最小限に止めるか、または防止することである。   Because the alloy is continuously hot worked and reheated, the cross-sectional size is reduced and, as a result, the metal cools more rapidly. Eventually, high reheat temperatures can no longer be used and lower reheat temperatures must be used. For smaller cross sections, the reheat metal temperature range is about 840 ° C or 850 ° C or 860 ° C to 1080 ° C or 1090 ° C or 1100 ° C or possibly as high as 1200 ° C, with a preferred range of about 950 ° C. Or it is 960 degreeC to 1000 degreeC or 1010 degreeC. The lower reheat metal temperature for smaller cross-sections is below the solvus temperature of other (non-MC) carbides, the purpose of which is to quickly dissolve during the next normalization or solution treatment As is, to minimize or prevent their coarsening during reheating.

最終ミル製品形態、例えば、棒鋼ストックおよび鍛造鋼ストックは、典型的には、消費者に出荷する前に焼きならしおよび/または焼き戻される。焼きならしの間、合金はMCカーバイドを除く全てのカーバイドのソルバス温度を上回る金属温度まで加熱され、その目的はそれに先立つ熱間加工の間に析出し得る可溶性成分を溶解し、粒子サイズを焼きならしすることである、焼きならし金属温度範囲は約880℃もしくは890℃もしくは900℃から1080℃もしくは1090℃もしくは1100℃であり、好ましい範囲は約1020℃から1030℃もしくは1040℃である。適切な時間は1時間以上であり、典型的には、焼きならし温度での均熱時間は3時間を上回るまでに及ぶべきではない。その後、合金を室温に冷却する。   Final mill product forms, such as bar stock and forged steel stock, are typically tempered and / or tempered before shipping to the consumer. During normalization, the alloy is heated to a metal temperature above the solvus temperature of all carbides except MC carbide, the purpose of which is to dissolve the soluble components that can precipitate during the hot working prior to it and to reduce the particle size. The normalizing metal temperature range to be leveled is about 880 ° C or 890 ° C or 900 ° C to 1080 ° C or 1090 ° C or 1100 ° C, with a preferred range being about 1020 ° C to 1030 ° C or 1040 ° C. A suitable time is 1 hour or more and typically the soaking time at the normalizing temperature should not exceed 3 hours. Thereafter, the alloy is cooled to room temperature.

焼きならしの後、典型的には、引き続く消費者の処理、例えば、マシニングに適する硬度または強度レベルまで合金を焼きなます。焼きなましの間、合金を約600℃もしくは610℃から840℃もしくは850℃、好ましくは、700℃から750℃の金属温度範囲に少なくとも1時間の期間加熱し、MCカーバイドを除く全てのカーバイドを粗大化する。適切な時間は2時間以上であり、典型的には、焼きなまし温度での均熱時間は24時間以上にまでに及ぶべきではない。   After normalization, the alloy is typically annealed to a hardness or strength level suitable for subsequent consumer processing, eg, machining. During annealing, the alloy is heated to a metal temperature range of about 600 ° C. or 610 ° C. to 840 ° C. or 850 ° C., preferably 700 ° C. to 750 ° C. for a period of at least 1 hour to coarsen all the carbides except MC carbide To do. A suitable time is 2 hours or more, and typically the soaking time at the annealing temperature should not extend beyond 24 hours.

典型的には、合金が消費者に納品されてその最終形態まで、またはその近くまで処理された後、それに、好ましくは約850℃もしくは860℃から1090℃もしくは1100℃、より好ましくは約950℃から1040℃もしくは1050℃の金属温度範囲で3時間未満の期間の溶体化処理を施す。溶体化処理の典型的な時間は1時間である。この溶体化処理金属温度はMCカーバイドを除く全てのカーバイドのソルバス温度を上回るものであり、その目的は先行する処理の間に析出し得る可溶性成分を溶解することである。これは、強度、破壊靱性および疲労耐性を強化しながら、粒子成長を阻止する。   Typically, after the alloy is delivered to the consumer and processed to or near its final form, it is preferably about 850 ° C. or 860 ° C. to 1090 ° C. or 1100 ° C., more preferably about 950 ° C. To solution treatment for a period of less than 3 hours at a metal temperature range of 1040 ° C or 1050 ° C. A typical time for solution treatment is one hour. This solution treated metal temperature is above the solvus temperature of all carbides except MC carbide, the purpose of which is to dissolve soluble components that may precipitate during the preceding process. This prevents grain growth while enhancing strength, fracture toughness and fatigue resistance.

溶体化処理の後、微細構造を主としてラスマルテンサイト構造に変態し、かつ主要カーバイドの境界析出を防止し、またはそれを最小限に止めるため、合金を十分迅速に室温に冷却することが重要である。適切な冷却速度は、断面の厚みに依存して、水、油、または様々な急冷ガスを用いることで達成することができる。   After solution treatment, it is important to cool the alloy to room temperature quickly enough to transform the microstructure primarily into a lath martensite structure and prevent or minimize the boundary precipitation of the main carbide. is there. A suitable cooling rate can be achieved by using water, oil, or various quenching gases, depending on the cross-sectional thickness.

室温に急冷した後、合金に低温処理を施すことができ、または焼き戻し温度まで直接加熱することができる。低温処理は微細構造のラスマルテンサイト構造へのより完全な変態を促進する。低温処理が用いられる場合、好ましくは、約−70℃未満で行われる。より好ましい低温処理は約−195℃未満である。典型的な低温処理は、約−60℃もしくは−70℃から−85℃もしくは−95℃の金属温度範囲である。別の典型的な低温処理は、約−180℃もしくは−190℃から220℃もしくは−230℃の金属温度範囲である。通常、低温での均熱時間は10時間を上回るまでに及ぶべきではない。低温処理の典型的な時間は1時間である。   After quenching to room temperature, the alloy can be subjected to a low temperature treatment or directly heated to the tempering temperature. Low temperature treatment promotes a more complete transformation to the microstructure lath martensite structure. When low temperature processing is used, it is preferably performed at less than about -70 ° C. A more preferred low temperature treatment is less than about -195 ° C. A typical low temperature treatment is a metal temperature range of about -60 ° C or -70 ° C to -85 ° C or -95 ° C. Another typical low temperature treatment is a metal temperature range of about -180 ° C or -190 ° C to 220 ° C or -230 ° C. Normally, the soaking time at low temperatures should not exceed 10 hours. A typical time for low temperature treatment is 1 hour.

低温処理の後、または低温処理を省略する場合には急冷の直後に、合金を中間金属温度で焼き戻す。この焼き戻し処理は、好ましくは、約200℃もしくは210℃もしくは220℃から580℃もしくは590℃もしくは600℃、より好ましくは、約450℃から530℃もしくは540℃の金属温度範囲である。通常、焼き戻し温度での均熱時間は24時間を上回るまでに及ぶべきではない。この焼き戻し温度範囲で2から10時間が非常に適することが見出されている。この焼き戻し処理の間、ナノスケールMC強化粒子の析出が合金の熱的安定性を高め、温度および時間の異なる組合せを用いることによって強度および破壊靱性の様々な組合せを達成することができる。 The alloy is tempered at the intermediate metal temperature after the low temperature treatment or immediately after quenching if the low temperature treatment is omitted. This tempering treatment is preferably in the metal temperature range of about 200 ° C or 210 ° C or 220 ° C to 580 ° C or 590 ° C or 600 ° C, more preferably about 450 ° C to 530 ° C or 540 ° C. Usually, the soaking time at the tempering temperature should not exceed 24 hours. It has been found that 2 to 10 hours are very suitable in this tempering temperature range. During this tempering process, the precipitation of nanoscale M 2 C strengthened particles increases the thermal stability of the alloy and various combinations of strength and fracture toughness can be achieved by using different combinations of temperature and time. .

MS温度がより低い本発明の合金に対しては、多工程熱処理で残留オーステナイトを最小限に止めることによって強度および破壊靱性をさらに強化することが可能である。多工程処理は、上記本文中に概述される低温処理およびそれに続く熱処理の追加サイクルからなる。1つの追加サイクルで有益であり得るが、典型的には複数のサイクルがより有益である。   For alloys of the present invention with lower MS temperatures, it is possible to further strengthen strength and fracture toughness by minimizing retained austenite with a multi-step heat treatment. Multi-step processing consists of an additional cycle of low-temperature processing and subsequent heat treatment outlined in the text above. While one additional cycle may be beneficial, typically multiple cycles are more beneficial.

本発明の特定の合金における処理方針と相安定性との関係の一例が図2Aおよび2Bに示される。   An example of the relationship between processing strategy and phase stability in a particular alloy of the present invention is shown in FIGS. 2A and 2B.

図2Aは、表1に示されるように炭素含量が重量で0.23%である本発明の合金2Cの平衡相を示す。   FIG. 2A shows the equilibrium phase of Alloy 2C of the present invention having a carbon content of 0.23% by weight as shown in Table 1.

図2Bは、記載される合金2Cに関して用いられる処理系列を開示する。溶融処理工程によって溶融物を形成した後、約1220℃の単相(fcc)平衡温度を超える金属温度で合金を均一化する。この温度で全てのカーバイドが可溶化する。望ましいビレット、ロッドまたは他の形状を定義する鍛造は様々な複合カーバイドが形成され得る範囲への冷却を生じる。この鍛造工程は、少なくとも、MCカーバイドのみが平衡状態にある金属温度範囲((980℃から1220℃)に再加熱することによって反復することができる。   FIG. 2B discloses the processing sequence used for the described alloy 2C. After forming the melt by the melt processing step, the alloy is homogenized at a metal temperature above the single phase (fcc) equilibrium temperature of about 1220 ° C. All carbides are solubilized at this temperature. Forging defining the desired billet, rod or other shape results in cooling to the extent that various composite carbides can be formed. This forging process can be repeated at least by reheating to a metal temperature range (980 ° C. to 1220 ° C.) where only MC carbide is in equilibrium.

引き続く冷却(空冷)は、一般には、主にMCカーバイド、他の主要合金カーバイド、例えば、MおよびM23並びに、一般には、マルテンサイトマトリックスの形成を保持する。同じ金属温度範囲の焼きならしおよびそれに続く冷却は、MCカーバイドを保存しながら、MおよびM23主要カーバイドを溶解する。金属温度範囲600℃もしくは610℃から840℃もしくは850℃での焼きなましおよび冷却は硬度レベルをマシニングに対して合理的な値まで低下させる。焼きなましプロセスは、合金を大幅に強化するには大きすぎるが後の固溶化熱処理の間に容易に溶解させるのには十分小さい合金カーバイド中に炭素を析出させることにより、マルテンサイトを軟化する。構成要素部品の最終製造および適切な熱処理および仕上げのための合金製品の消費者への出荷がこのプロセスに続く。 Subsequent cooling (air cooling) generally retains mainly the formation of MC carbide, other main alloy carbides such as M 7 C 3 and M 23 C 6 and generally the martensite matrix. Normalization and subsequent cooling in the same metal temperature range dissolves the M 7 C 3 and M 23 C 6 primary carbides while preserving the MC carbides. Annealing and cooling in the metal temperature range of 600 ° C. or 610 ° C. to 840 ° C. or 850 ° C. reduces the hardness level to a reasonable value for machining. The annealing process softens martensite by precipitating carbon in alloy carbide that is too large to significantly strengthen the alloy but is small enough to be easily dissolved during a subsequent solution heat treatment. This process is followed by final manufacture of the component parts and shipment of the alloy product to the consumer for appropriate heat treatment and finishing.

典型的には、消費者は合金を望ましい形状に形成する。MCカーバイド温度範囲での溶体化処理および、それに続く、望ましいマルテンサイト構造を維持または形成する急冷がこれに続く。次に前述の焼き戻しおよび冷却を用いて望ましい強度および破壊靱性を得ることができる。   Typically, the consumer forms the alloy into the desired shape. This is followed by a solution treatment in the MC carbide temperature range, followed by quenching to maintain or form the desired martensite structure. The tempering and cooling described above can then be used to obtain the desired strength and fracture toughness.

実験結果および例
一連のプロトタイプ合金を調製した。微細化プロセス用の溶融操作はLaおよびCe不純物ゲッターリング添加を伴う二重真空溶解であるように選択した。置換粒子境界凝集エンハンサー、例えば、WおよびReは第1プロトコルの作製においては考慮しなかったが、20ppmのBの添加をこの目的で含めた。脱酸素プロトコルのため、焼き戻しに先立ち、Tiを脱酸素剤として添加し、TiC粒子を促進して粒子境界を固定し、かつ固溶化熱処理の間の粒子成長を減少させた。
Experimental results and examples A series of prototype alloys were prepared. The melting operation for the miniaturization process was chosen to be double vacuum melting with La and Ce impurity gettering addition. Substitute particle boundary aggregation enhancers such as W and Re were not considered in making the first protocol, but the addition of 20 ppm B was included for this purpose. Because of the deoxygenation protocol, Ti was added as a deoxygenating agent prior to tempering to promote TiC particles to fix the particle boundaries and reduce particle growth during the solution heat treatment.

第1プロトタイプ中の主要合金元素は、C、Mo、およびV(MCカーバイド形成体)、Cr(MCカーバイド形成体および酸化物不動膜形成体)、並びにCoおよびNi(様々な必要マトリックス特性用)。実際の合金組成および材料処理パラメータは、連鎖を考慮する全体的な設計統合および他所に記載される一組のコンピューターモデル、ここに組み込まれる[Olson, G. B、 “Computational Design of Hierarchically Structured Materials.”, Science 277, 1237−1242, 1997]によって決定した。以下は初期プロトタイプ手順の要約である。選択されたパラメータは図3−6において星印

Figure 2005519203
The main alloying elements in the first prototype are C, Mo, and V (M 2 C carbide formers), Cr (M 2 C carbide formers and oxide passive film formers), and Co and Ni (various requirements) For matrix properties). The actual alloy composition and material processing parameters are incorporated into the overall design integration considering chaining and a set of computer models described elsewhere [Olson, G. et al. B, “Computational Design of Hierarchically Structured Materials.”, Science 277, 1237-1242, 1997]. The following is a summary of the initial prototype procedure. The selected parameter is a star in Figure 3-6.
Figure 2005519203

によって示される。 Indicated by.

Crの量は耐食性の要求およびCambellによって開発された不動態化熱力学モデル、ここに組み込まれる[Campbell, C, Systems Design of High Performance Stainless Steels, Materials Science and Engineering, Evanston, IL, Northwestern 243, 1997]によって決定した。Cの量は強度の要求および図3に示される相関によるM2C析出/強化モデルによって決定した。53HRC硬度を達成するという目標に基づき、0.14重量%のC含量を選択した。焼き戻し温度およびM2Cカーバイド形成体MoおよびVの量は、適切なM2C析出速度論で強度要求を満たし、100℃の固溶化熱処理温度を維持し、かつ微小偏析を回避するように決定した。図4および5は、最終VおよびMo含量を決定した方法を示す。1.5重量%Moおよび0.5重量%Vの最終含量を選択した。凝固微小偏析のレベルは、予想されるインゴット処理の凝固冷却速度および関連デンドライトアーム間隔のための凝固シミュレーションによって評価する。CoおよびNiの量は、(1)急冷膨張測定および1%変態画分によって測定されるMs温度に較正されたモデルを用いて少なくとも200℃のマルテンサイト開始温度が維持され、それ故に急冷後にラスマルテンサイトマトリックス構造を達成することができ、(2)効率的な強化のための高いM2Cカーバイド初期駆動力が維持され、(3)Ni含量を最大化することによってbcc劈開耐性が改善され、および(4)重量で約8%のCo含量が維持されてMC核形成の強化に十分な転位回復耐性が達成され、かつマトリックスCr活性の増加による酸化膜へのCr分配が高まるように決定する。図6は、それらの最終レベルに設定された他の合金元素量および焼き戻し温度と共に、上記4つの因子の最適化が、それぞれ、重量で約13%および4.8%のCoおよびNi量の選択を生じることを示す。これらの材料組成および焼き戻し温度は、他の析出硬化Ni−Co鋼の過去の研究を参照し、MCおよび他のカーバイドと金属間相との駆動力比を検査することによって微調整した。 The amount of Cr is the corrosion resistance requirement and a passive thermodynamic model developed by Cambell, incorporated herein [Campbell, C, Systems Design of High Performance Stainless Steels, 19 Materials Eight, 19th, Environs Science and Eng. ]. The amount of C was determined by an M2C precipitation / strengthening model with strength requirements and the correlation shown in FIG. Based on the goal of achieving 53 HRC hardness, a C content of 0.14% by weight was selected. The tempering temperature and the amounts of M2C carbide formers Mo and V were determined to meet strength requirements with appropriate M2C precipitation kinetics, maintain a solution heat treatment temperature of 100 ° C., and avoid microsegregation. Figures 4 and 5 show how the final V and Mo contents were determined. A final content of 1.5 wt% Mo and 0.5 wt% V was selected. The level of solidification microsegregation is assessed by solidification simulation for the expected ingot solidification cooling rate and associated dendrite arm spacing. The amount of Co and Ni is maintained at a martensite onset temperature of at least 200 ° C. using a model calibrated to (1) quench expansion measurements and 1% transformation fraction, and therefore lath after quenching. A martensitic matrix structure can be achieved, (2) high M2C carbide initial driving force for efficient strengthening is maintained, (3) bcc cleavage resistance is improved by maximizing Ni content, and (4) Decided to maintain a Co content of about 8% by weight to achieve dislocation recovery resistance sufficient to enhance M 2 C nucleation, and to increase Cr distribution to the oxide film due to increased matrix Cr activity To do. FIG. 6 shows that optimization of the above four factors, along with other alloy element amounts and tempering temperatures set at their final levels, resulted in Co and Ni amounts of about 13% and 4.8% by weight, respectively. Indicates that a selection will occur. These material composition and tempering temperature refers to past studies of other precipitation hardened Ni-Co steels were fine-tuned by inspecting the driving force ratios between the M 2 C and other carbides and intermetallic phases .

1と命名される第1設計プロトタイプの組成が後の設計の反復と共に表1に示される。初期設計は以下の処理パラメータを含んでいた。   The composition of the first design prototype, designated 1, is shown in Table 1 along with subsequent design iterations. The initial design included the following processing parameters:

・不純物ゲッターリングおよびTi脱酸素を伴う二重真空溶解、
・バナジウムカーバイド(VC)形成により熱力学的平衡に従って制限される、1005℃の最小固溶化熱処理温度、および
・最適強度および靱性を達成する見積もり焼き戻し時間が3時間である、482℃の焼き戻し温度。
-Double vacuum melting with impurity gettering and Ti deoxygenation,
• Minimum solution heat treatment temperature of 1005 ° C., limited according to thermodynamic equilibrium by vanadium carbide (VC) formation, and • Tempering at 482 ° C. with an estimated tempering time of 3 hours to achieve optimum strength and toughness temperature.

第1プロトタイプの評価(表1におけるエントリ1)は評価した全ての特性について有望な結果をもたらした。最も重大な欠点は、望ましいM温度より25℃から50℃低いこと、および目標を15%下回る強度レベルであった。次に、表1において2A、2Bおよび2Cと示される設計の第2系列を評価した。3つの第2反復試作品の全てが満足のいく変態温度をもたらし、第2反復の最良の機械的特性は合金2Cによって示された。後者の基本組成に基づき、表1において3A、3Bおよび3Cと呼ばれる合金の第3反復系列は、TiC、(Ti,V)C、およびNbCを比較して、粒子細粒化MCカーバイドにおける微小変動を探索した。主なパラメータは、均一化温度での完全MC溶解度の束縛に影響を受ける、溶液温度でのMC相画分および粗大化耐性であった。(Ti,V)Cを最適粒子細粒化アプローチとして選択して、表1において4Aから4Gと呼ばれる第4反復設計系列は、(a)残留オーステナイト含量を最小化するマルテンサイト変態速度論の精密化、(b)破壊靱性を強化するためにMC析出強化の間のセメンタイトの完全溶解を促進する、競合MCカーバイドの安定性の増加、および(c)セメンタイトの析出を完全に回避し、かつ劈開耐性を高めるのに用いられる低温鉄(Fe)ベースMC析出強化を試験した。後者の2つの系列におけるカーバイド熱力学および速度論における変更にはWおよびSiの添加が含まれていた。 Evaluation of the first prototype (entry 1 in Table 1) gave promising results for all properties evaluated. The most serious disadvantages were 25-50 ° C. below the desired Ms temperature and an intensity level 15% below the target. Next, a second series of designs designated 2A, 2B and 2C in Table 1 was evaluated. All three second iteration prototypes provided satisfactory transformation temperatures, and the best mechanical properties of the second iteration were demonstrated by Alloy 2C. Based on the latter basic composition, the third iterative series of alloys, referred to in Table 1 as 3A, 3B and 3C, compared the TiC, (Ti, V) C, and NbC, with small variations in grain refined MC carbide Explored. The main parameters were the MC phase fraction at solution temperature and the resistance to coarsening, affected by the constraint of complete MC solubility at the homogenization temperature. With (Ti, V) C selected as the optimal grain refinement approach, the fourth iterative design series, referred to as 4A to 4G in Table 1, is (a) a refinement of martensitic transformation kinetics that minimizes retained austenite content. (B) Promote complete dissolution of cementite during M 2 C precipitation strengthening to enhance fracture toughness, increase competitive M 2 C carbide stability, and (c) completely avoid cementite precipitation And low temperature iron (Fe) based M 2 C precipitation strengthening used to increase cleavage resistance. Changes in carbide thermodynamics and kinetics in the latter two series included the addition of W and Si.

表1において5Bから5Fと呼ばれる合金の第5系列は、延性から脆性への遷移温度を低下することによって破壊靱性を改善するために合金に添加することができるNiの限度を試験した。Ni含量が重量で約10パーセントに到達したとき、これらの組成の合金Msを室温未満に収めながら、各工程間に低温冷却を伴う多工程での合金の焼き戻しが残留オーステナイトの大部分をマルテンサイトに変換できることが見出された。これは、急冷後に完全にオーステナイト性である合金においてさえ、良好な強度特性を高Ni含量との組合せで達成して延性破壊挙動の制御を可能にする。鋼中の残留オーステナイトを最小化するのに複数回の焼き戻しが通常用いられているが、そのような高Ni含量および高オーステナイト含量を伴う合金においてその技術を有効に用いることができることは予期外のことであった。   The fifth series of alloys, referred to as 5B to 5F in Table 1, tested the limit of Ni that can be added to the alloy to improve fracture toughness by reducing the transition temperature from ductility to brittleness. When the Ni content reaches about 10 percent by weight, tempering of the alloy in multiple steps with low temperature cooling between each step keeps most of the retained austenite martensite while keeping the alloys Ms of these compositions below room temperature. It was found that it can be converted to a site. This makes it possible to control ductile fracture behavior by achieving good strength properties in combination with high Ni content even in alloys that are fully austenitic after quenching. Although multiple tempers are commonly used to minimize residual austenite in steel, it is unexpected that the technique can be used effectively in alloys with such high Ni and high austenite contents. It was.

表1において6Aから6Mと呼ばれる第6系列の合金は、最初の5つの系列において表される特徴を組み込むように決定され、本発明の好ましい態様と考えられる。したがって、記載される合金の適切な処理は本質的にマルテンサイト性の相を提供する。   The sixth series of alloys, referred to as 6A to 6M in Table 1, were determined to incorporate the features represented in the first five series and are considered preferred aspects of the present invention. Thus, proper processing of the described alloy provides an essentially martensitic phase.

以下は記載される実験および合金の要約である。

Figure 2005519203
The following is a summary of the experiments and alloys described.
Figure 2005519203

(実施例1)
表1における合金1を6インチ径電極に真空誘導溶解(VIM)し、次にそれを8インチ径インゴットに真空アーク再溶解(VAR)した。その材料を、上述され、かつ図2Aおよび2Bに示される好ましい処理技術に従い、1200℃で72時間均一化し、鍛造および焼きなましをした。膨張計試料を機械加工し、急冷膨張測定および1%変態画分によってM温度が175℃と測定された。
(Example 1)
Alloy 1 in Table 1 was vacuum induction melted (VIM) on a 6 inch diameter electrode and then it was vacuum arc remelted (VAR) on an 8 inch diameter ingot. The material was homogenized at 1200 ° C. for 72 hours, forged and annealed according to the preferred processing technique described above and shown in FIGS. 2A and 2B. Dilatometer samples were machined, M s temperature was measured as 175 ° C. by quenching expansion measurement and 1% transformation fraction.

試験試料を機械加工し、1025℃で1時間溶体化処理し、油冷し、液体窒素に1時間浸漬させ、室温に暖め、482℃で8時間焼き戻しした。測定された特性を下記表2に列挙する。

Figure 2005519203
The test sample was machined, solution treated at 1025 ° C. for 1 hour, oil cooled, immersed in liquid nitrogen for 1 hour, warmed to room temperature, and tempered at 482 ° C. for 8 hours. The measured properties are listed in Table 2 below.
Figure 2005519203

(実施例2)
表1における合金2Aを6インチ径電極に真空誘導溶解(VIM)し、次にそれを8インチ径インゴットに真空アーク再溶解(VAR)した。そのインゴットを、上述され、かつ図2Aおよび2Bに示される好ましい処理技術に従い、1190℃で12時間均一化し、1120℃で開始して1.500インチ角棒鋼に鍛造および圧延し、焼きなましした。膨張計試料を機械加工し、急冷膨張測定および1%変態画分によってM温度が265℃と測定された。
(Example 2)
Alloy 2A in Table 1 was vacuum induction melted (VIM) on a 6 inch diameter electrode and then it was vacuum arc remelted (VAR) on an 8 inch diameter ingot. The ingot was homogenized for 12 hours at 1190 ° C. for 12 hours, forged and rolled into 1.500 inch square bar steel and annealed according to the preferred processing technique described above and shown in FIGS. 2A and 2B. Dilatometer samples were machined, M s temperature was measured as 265 ° C. by quenching expansion measurement and 1% transformation fraction.

角棒鋼から試験試料を機械加工し、1050℃で1時間溶体化処理し、油冷し、液体窒素に1時間浸漬させ、室温に暖め、500℃で5時間焼き戻しし、空冷し、液体窒素に1時間浸漬させ、室温に暖め、500℃で5.5時間焼き戻しした。測定された特性を下記表3に列挙する。15−5PH(H900条件)の腐食速度の参照は同一条件下で試験した試料を用いて行った。この試験に対する15−5PH(H900条件)の平均腐食速度は毎年0.26ミル(mpy)であった。

Figure 2005519203
Test samples are machined from square bar steel, solution treated at 1050 ° C. for 1 hour, oil cooled, immersed in liquid nitrogen for 1 hour, warmed to room temperature, tempered at 500 ° C. for 5 hours, air cooled, liquid nitrogen For 1 hour, warmed to room temperature, and tempered at 500 ° C. for 5.5 hours. The measured properties are listed in Table 3 below. Reference to the corrosion rate of 15-5PH (H900 condition) was made using samples tested under the same conditions. The average corrosion rate of 15-5PH (H900 condition) for this test was 0.26 mil (mpy) annually.
Figure 2005519203

引張り試料を角棒鋼から機械加工し、1025℃で75分間溶体化処理し、油冷し、液体窒素に1時間浸漬させ、室温に暖め、焼き戻し工程の間に1時間の液体窒素(LN)処理を行うとともに496℃で4時間または6時間多工程焼き戻しを行った。測定された引張り特性を下記表4に列挙する。

Figure 2005519203
Tensile samples were machined from square bar steel, solution treated at 1025 ° C. for 75 minutes, oil cooled, immersed in liquid nitrogen for 1 hour, warmed to room temperature, and 1 hour of liquid nitrogen (LN 2) during the tempering process. ) And multi-step tempering at 496 ° C. for 4 or 6 hours. The measured tensile properties are listed in Table 4 below.
Figure 2005519203

(実施例3)
表1における合金2Bを6インチ径電極に真空誘電溶解(VIM)し、次にそれを8インチ径インゴットに真空アーク再溶解(VAR)した。そのインゴットを、上述され、かつ図2Aおよび2Bに示される好ましい処理技術に従い、1190℃で12時間均一化し、1120℃で開始して1.000インチ径丸棒鋼に鍛造および圧延し、焼きなましした。膨張計試料を機械加工し、急冷膨張測定および1%変態画分によってM温度が225℃と測定された。
(Example 3)
Alloy 2B in Table 1 was vacuum dielectric melted (VIM) into a 6 inch diameter electrode and then it was vacuum arc remelted (VAR) into an 8 inch diameter ingot. The ingot was homogenized for 12 hours at 1190 ° C. for 12 hours, forged and rolled into a 1.000 inch round steel bar and annealed according to the preferred processing technique described above and shown in FIGS. 2A and 2B. Dilatometer samples were machined, M s temperature was measured as 225 ° C. by quenching expansion measurement and 1% transformation fraction.

試験試料を丸棒鋼から機械加工し、1100℃で70分間溶体化処理し、油冷し、液体窒素に1時間浸漬させ、室温に暖め、482℃で24時間焼き戻しした。測定された特性を下記表5に列挙する。

Figure 2005519203
Test samples were machined from round bar steel, solution treated at 1100 ° C. for 70 minutes, oil cooled, immersed in liquid nitrogen for 1 hour, warmed to room temperature, and tempered at 482 ° C. for 24 hours. The measured properties are listed in Table 5 below.
Figure 2005519203

(実施例4)
表1における合金2Cを6インチ径電極に真空誘電溶解(VIM)し、次にそれを8インチ径インゴットに真空アーク再溶解(VAR)した。そのインゴットを、上述され、かつ図2Aおよび2Bに示される好ましい処理技術に従い、1190℃で12時間均一化し、1120℃で開始して2.250インチ角棒鋼に鍛造し、焼きなましした。膨張計試料を機械加工し、急冷膨張測定および1%変態画分によってM温度が253℃と測定された。
(Example 4)
Alloy 2C in Table 1 was vacuum dielectric melted (VIM) into a 6 inch diameter electrode and then it was vacuum arc remelted (VAR) into an 8 inch diameter ingot. The ingot was homogenized at 1190 ° C. for 12 hours, forged into a 2.250 inch square bar steel, starting at 1120 ° C. and annealed according to the preferred processing technique described above and shown in FIGS. 2A and 2B. Dilatometer samples were machined, M s temperature was measured as 253 ° C. by quenching expansion measurement and 1% transformation fraction.

試験試料を角棒鋼から機械加工し、1025℃で75分間溶体化処理し、油冷し、液体窒素に1時間浸漬させ、室温に暖め、498℃で8時間焼き戻しした。測定された特性を下記表6に列挙する。

Figure 2005519203
The test sample was machined from square bar steel, solution treated at 1025 ° C. for 75 minutes, oil cooled, immersed in liquid nitrogen for 1 hour, warmed to room temperature, and tempered at 498 ° C. for 8 hours. The measured properties are listed in Table 6 below.
Figure 2005519203

試験試料を角棒鋼から機械加工し、1025℃で75分間溶体化処理し、油冷し、液体窒素に1時間浸漬させ、室温に暖め、498℃で12時間焼き戻しした。測定された特性を下記表7に列挙する。

Figure 2005519203
Test samples were machined from square bar steel, solution treated at 1025 ° C for 75 minutes, oil cooled, immersed in liquid nitrogen for 1 hour, warmed to room temperature, and tempered at 498 ° C for 12 hours. The measured properties are listed in Table 7 below.
Figure 2005519203

腐食試験試料を角棒鋼から機械加工し、1025℃で75分間溶体化処理し、油冷し、液体窒素に1時間浸漬させ、室温に暖め、498℃で8時間焼き戻しし、空冷し、498℃で4時間焼き戻しした。測定された特性を下記表8に列挙する。15−5PH(H900条件)の腐食速度の参照は同一条件下で試験した試料を用いて行った。この試験に対する15−5PH(H900条件)の平均腐食速度は毎年0.26ミル(mpy)であった。

Figure 2005519203
Corrosion test samples were machined from square bar steel, solution treated at 1025 ° C. for 75 minutes, oil cooled, immersed in liquid nitrogen for 1 hour, warmed to room temperature, tempered at 498 ° C. for 8 hours, air cooled, 498 Tempering at 4 ° C. for 4 hours. The measured properties are listed in Table 8 below. Reference to the corrosion rate of 15-5PH (H900 condition) was made using samples tested under the same conditions. The average corrosion rate of 15-5PH (H900 condition) for this test was 0.26 mil (mpy) annually.
Figure 2005519203

引張り試料を角棒鋼から機械加工し、1025℃で75分間溶体化処理し、油冷し、液体窒素に1時間浸漬させ、室温に暖め、焼き戻し工程の間に1時間の液体窒素(LN)処理を行うとともに496℃で4時間または6時間多工程焼き戻しを行った。測定された引張り特性を下記表9に列挙する。

Figure 2005519203
Tensile samples were machined from square bar steel, solution treated at 1025 ° C. for 75 minutes, oil cooled, immersed in liquid nitrogen for 1 hour, warmed to room temperature, and 1 hour of liquid nitrogen (LN 2) during the tempering process. ) And multi-step tempering at 496 ° C. for 4 or 6 hours. The measured tensile properties are listed in Table 9 below.
Figure 2005519203

(実施例5)
表1における合金3Aを6インチ径電極に真空誘電溶解(VIM)し、次にそれを8インチ径インゴットに真空アーク再溶解(VAR)した。そのインゴットを、上述され、かつ図2Aおよび2Bに示される好ましい処理技術に従い、1260℃で12時間均一化し、1090℃で開始して2.250インチ角棒鋼に鍛造し、焼きなましした。膨張計試料を機械加工し、急冷膨張測定および1%変態画分によってM温度が250℃と測定された。
(Example 5)
Alloy 3A in Table 1 was vacuum dielectric melted (VIM) into a 6 inch diameter electrode and then it was vacuum arc remelted (VAR) into an 8 inch diameter ingot. The ingot was homogenized at 1260 ° C. for 12 hours, forged into 2.250 inch square bar steel, starting at 1090 ° C. and annealed according to the preferred processing technique described above and shown in FIGS. 2A and 2B. Dilatometer samples were machined, M s temperature was measured as 250 ° C. by quenching expansion measurement and 1% transformation fraction.

試験試料を角棒鋼から機械加工し、1025℃で75分間溶体化処理し、油冷し、液体窒素に1時間浸漬させ、室温に暖め、510℃で5時間焼き戻しした。測定された特性を下記表10に列挙する。

Figure 2005519203
Test samples were machined from square bar steel, solution treated at 1025 ° C. for 75 minutes, oil cooled, immersed in liquid nitrogen for 1 hour, warmed to room temperature, and tempered at 510 ° C. for 5 hours. The measured properties are listed in Table 10 below.
Figure 2005519203

試験試料を角棒鋼から機械加工し、1025℃で75分間溶体化処理し、油冷し、液体窒素に1時間浸漬させ、室温に暖め、510℃で4時間多工程焼き戻しした後、1時間液体窒素(LN)処理し、最後に510℃でさらに4時間焼き戻しした。測定された特性を下記表11に列挙する。

Figure 2005519203
Test samples were machined from square bar steel, solution treated at 1025 ° C. for 75 minutes, oil cooled, immersed in liquid nitrogen for 1 hour, warmed to room temperature, tempered at 510 ° C. for 4 hours and multi-step tempered for 1 hour. It was treated with liquid nitrogen (LN 2 ) and finally tempered at 510 ° C. for an additional 4 hours. The measured properties are listed in Table 11 below.
Figure 2005519203

腐食試験試料を角棒鋼から機械加工し、1025℃で75分間溶体化処理し、油冷し、液体窒素に1時間浸漬させ、室温に暖め、200℃で1時間焼き戻しした。測定された特性を下記表12に列挙する。15−5PH(H900条件)の腐食速度の参照は同一条件下で試験した試料を用いて行った。この試験に対する15−5PH(H900条件)の平均腐食速度は毎年0.20ミル(mpy)であった。

Figure 2005519203
The corrosion test samples were machined from square bar steel, solution treated at 1025 ° C. for 75 minutes, oil cooled, immersed in liquid nitrogen for 1 hour, warmed to room temperature, and tempered at 200 ° C. for 1 hour. The measured properties are listed in Table 12 below. Reference to the corrosion rate of 15-5PH (H900 condition) was made using samples tested under the same conditions. The average corrosion rate of 15-5PH (H900 condition) for this test was 0.20 mil (mpy) annually.
Figure 2005519203

腐食試験試料を角棒鋼から機械加工し、1025℃で75分間溶体化処理し、油冷し、液体窒素に1時間浸漬させ、室温に暖め、510℃で8時間焼き戻しした。測定された特性を下記表13に列挙する。

Figure 2005519203
The corrosion test samples were machined from square bar steel, solution treated at 1025 ° C. for 75 minutes, oil cooled, immersed in liquid nitrogen for 1 hour, warmed to room temperature, and tempered at 510 ° C. for 8 hours. The measured properties are listed in Table 13 below.
Figure 2005519203

(実施例6)
表1における合金3Bを6インチ径電極に真空誘電溶解(VIM)し、次にそれを8インチ径インゴットに真空アーク再溶解(VAR)した。そのインゴットを、上述され、かつ図2Aおよび2Bに示される好ましい処理技術に従い、1260℃で12時間均一化し、1090℃で開始して2.250インチ角棒鋼に鍛造し、焼きなましした。膨張計試料を機械加工し、急冷膨張測定および1%変態画分によってM温度が240℃と測定された。
(Example 6)
Alloy 3B in Table 1 was vacuum dielectric melted (VIM) into a 6 inch diameter electrode and then it was vacuum arc remelted (VAR) into an 8 inch diameter ingot. The ingot was homogenized at 1260 ° C. for 12 hours, forged into 2.250 inch square bar steel, starting at 1090 ° C. and annealed according to the preferred processing technique described above and shown in FIGS. 2A and 2B. Dilatometer samples were machined, M s temperature was measured as 240 ° C. by quenching expansion measurement and 1% transformation fraction.

試験試料を角棒鋼から機械加工し、1025℃で75分間溶体化処理し、油冷し、液体窒素に1時間浸漬させ、室温に暖め、最後に510℃で5時間焼き戻しした。測定された特性を下記表14に列挙する。

Figure 2005519203
Test samples were machined from square bar steel, solution treated at 1025 ° C. for 75 minutes, oil cooled, immersed in liquid nitrogen for 1 hour, warmed to room temperature, and finally tempered at 510 ° C. for 5 hours. The measured properties are listed in Table 14 below.
Figure 2005519203

試験試料を角棒から機械加工し、1025℃で75分間溶体化処理し、油冷し、液体窒素に1時間浸漬させ、室温に暖め、510℃で4時間多工程焼き戻しした後、1時間液体窒素(LN)処理し、最後に510℃でさらに4時間焼き戻しした。測定された特性を下記表15に列挙する。

Figure 2005519203
The test sample was machined from a square bar, solution treated at 1025 ° C. for 75 minutes, oil cooled, immersed in liquid nitrogen for 1 hour, warmed to room temperature, tempered at 510 ° C. for 4 hours and then tempered for 1 hour. It was treated with liquid nitrogen (LN 2 ) and finally tempered at 510 ° C. for an additional 4 hours. The measured properties are listed in Table 15 below.
Figure 2005519203

(実施例7)
表1における合金4Aを4インチ径電極に真空誘電溶解(VIM)し、次にそれを5インチ径インゴットに真空アーク再溶解(VAR)した。そのインゴットを、上述され、かつ図2Aおよび2Bに示される好ましい処理技術に従い、1250℃で12時間均一化し、1015℃の頻繁な再加熱を用いて2インチ角丸方形に熱間圧延し、0.750インチ厚×2.250インチ幅の長方形棒鋼に熱間圧延し、焼きならしおよび焼きなましした。膨張計試料を機械加工し、急冷膨張測定および1%変態画分によってM温度が275℃と測定された。
(Example 7)
Alloy 4A in Table 1 was vacuum dielectric melted (VIM) on a 4 inch diameter electrode and then it was vacuum arc remelted (VAR) on a 5 inch diameter ingot. The ingot was homogenized for 12 hours at 1250 ° C. for 12 hours according to the preferred processing technique described above and shown in FIGS. 2A and 2B, and hot rolled into a 2 inch square round using frequent reheating at 1015 ° C. Hot rolled into a 750 inch thick by 2.250 inch wide rectangular steel bar, normalized and annealed. Dilatometer samples were machined, M s temperature was measured as 275 ° C. by quenching expansion measurement and 1% transformation fraction.

腐食試験試料を長方形棒鋼から機械加工し、1025℃で75分間溶体化処理し、油冷し、液体窒素に1時間浸漬させ、室温に暖め、510℃で12時間焼き戻しした。測定された特性を下記表16に列挙する。15−5PH(H900条件)の腐食速度の参照は同一条件下で試験した試料を用いて行った。この試験に対する15−5PH(H900条件)の平均腐食速度は毎年0.20ミル(mpy)であった。

Figure 2005519203
Corrosion test samples were machined from rectangular steel bars, solution treated at 1025 ° C. for 75 minutes, oil cooled, immersed in liquid nitrogen for 1 hour, warmed to room temperature, and tempered at 510 ° C. for 12 hours. The measured properties are listed in Table 16 below. Reference to the corrosion rate of 15-5PH (H900 condition) was made using samples tested under the same conditions. The average corrosion rate of 15-5PH (H900 condition) for this test was 0.20 mil (mpy) annually.
Figure 2005519203

腐食試験試料を長方形棒鋼から機械加工し、1025℃で75分間溶体化処理し、油冷し、液体窒素に1時間浸漬させ、室温に暖め、510℃で24時間焼き戻しした。測定された特性を下記表17に列挙する。

Figure 2005519203
Corrosion test samples were machined from rectangular steel bars, solution treated at 1025 ° C. for 75 minutes, oil cooled, immersed in liquid nitrogen for 1 hour, warmed to room temperature, and tempered at 510 ° C. for 24 hours. The measured properties are listed in Table 17 below.
Figure 2005519203

(実施例8)
表1における合金4Bを4インチ径電極に真空誘電溶解(VIM)し、次にそれを5インチ径インゴットに真空アーク再溶解(VAR)した。そのインゴットを、上述され、かつ図2Aおよび2Bに示される好ましい処理技術に従い、1250℃で12時間均一化し、1015℃の頻繁な再加熱を用いて2インチ角丸方形に熱間圧延し、0.750インチ厚×2.250インチ幅の長方形棒鋼に熱間圧延し、焼きならしおよび焼きなましした。膨張計試料を機械加工し、急冷膨張測定および1%変態画分によってM温度が285℃と測定された。
(Example 8)
Alloy 4B in Table 1 was vacuum dielectric melted (VIM) into a 4 inch diameter electrode and then it was vacuum arc remelted (VAR) into a 5 inch diameter ingot. The ingot was homogenized for 12 hours at 1250 ° C. for 12 hours according to the preferred processing technique described above and shown in FIGS. 2A and 2B, and hot rolled into a 2 inch square round using frequent reheating at 1015 ° C. Hot rolled into a 750 inch thick by 2.250 inch wide rectangular steel bar, normalized and annealed. Dilatometer samples were machined, M s temperature was measured as 285 ° C. by quenching expansion measurement and 1% transformation fraction.

腐食試験試料を長方形棒から機械加工し、1025℃で75分間溶体化処理し、油冷し、液体窒素に1時間浸漬させ、室温に暖め、510℃で12時間焼き戻しした。測定された特性を下記表18に列挙する。15−5PH(H900条件)の腐食速度の参照は同一条件下で試験した試料を用いて行った。この試験に対する15−5PH(H900条件)の平均腐食速度は毎年0.20ミル(mpy)であった。

Figure 2005519203
The corrosion test sample was machined from a rectangular bar, solution treated at 1025 ° C. for 75 minutes, oil cooled, immersed in liquid nitrogen for 1 hour, warmed to room temperature, and tempered at 510 ° C. for 12 hours. The measured properties are listed in Table 18 below. Reference to the corrosion rate of 15-5PH (H900 condition) was made using samples tested under the same conditions. The average corrosion rate of 15-5PH (H900 condition) for this test was 0.20 mil (mpy) annually.
Figure 2005519203

(実施例9)
表1における合金4Cを4インチ径電極に真空誘電溶解(VIM)し、次にそれを5インチ径インゴットに真空アーク再溶解(VAR)した。そのインゴットを、上述され、かつ図2Aおよび2Bに示される好ましい処理技術に従い、1250℃で12時間均一化し、1015℃の頻繁な再加熱を用いて2インチ角丸方形に熱間圧延し、0.750インチ厚×2.250インチ幅の長方形棒鋼に熱間圧延し、焼きならしおよび焼きなましした。膨張計試料を機械加工し、急冷膨張測定および1%変態画分によってM温度が310℃と測定された。
Example 9
Alloy 4C in Table 1 was vacuum dielectric melted (VIM) on 4 inch diameter electrodes, then it was vacuum arc remelted (VAR) on 5 inch diameter ingots. The ingot was homogenized for 12 hours at 1250 ° C. for 12 hours according to the preferred processing technique described above and shown in FIGS. 2A and 2B, and hot rolled into a 2 inch square round using frequent reheating at 1015 ° C. Hot rolled into a 750 inch thick by 2.250 inch wide rectangular steel bar, normalized and annealed. Dilatometer samples were machined, M s temperature was measured as 310 ° C. by quenching expansion measurement and 1% transformation fraction.

試験試料を長方形棒鋼から機械加工し、1025℃で75分間溶体化処理し、油冷し、液体窒素に1時間浸漬させ、室温に暖め、200℃で2時間多工程焼き戻しした後、1時間液体窒素(LN)処理し、最後に200℃でさらに2時間焼き戻しした。測定された特性を下記表19に列挙する。

Figure 2005519203
Test specimens were machined from rectangular steel bars, solution treated at 1025 ° C. for 75 minutes, oil cooled, immersed in liquid nitrogen for 1 hour, warmed to room temperature, tempered at 200 ° C. for 2 hours and then tempered for 1 hour. It was treated with liquid nitrogen (LN 2 ) and finally tempered at 200 ° C. for another 2 hours. The measured properties are listed in Table 19 below.
Figure 2005519203

(実施例10)
表1における合金4Dを4インチ径電極に真空誘電溶解(VIM)し、次にそれを5インチ径インゴットに真空アーク再溶解(VAR)した。そのインゴットを、上述され、かつ図2Aおよび2Bに示される好ましい処理技術に従い、1250℃で12時間均一化し、1015℃の頻繁な再加熱を用いて2インチ角丸方形に熱間圧延し、0.750インチ厚×2.250インチ幅の長方形棒鋼に熱間圧延し、焼きならしおよび焼きなましした。膨張計試料を機械加工し、急冷膨張測定および1%変態画分によってM温度が300℃と測定された。
(Example 10)
Alloy 4D in Table 1 was vacuum dielectric melted (VIM) into a 4 inch diameter electrode and then it was vacuum arc remelted (VAR) into a 5 inch diameter ingot. The ingot was homogenized for 12 hours at 1250 ° C. for 12 hours according to the preferred processing technique described above and shown in FIGS. 2A and 2B, and hot rolled into a 2 inch square round using frequent reheating at 1015 ° C. Hot rolled into a 750 inch thick by 2.250 inch wide rectangular steel bar, normalized and annealed. Dilatometer samples were machined, M s temperature was measured as 300 ° C. by quenching expansion measurement and 1% transformation fraction.

試験試料を長方形棒鋼から機械加工し、1025℃で75分間溶体化処理し、油冷し、液体窒素に1時間浸漬させ、室温に暖め、200℃で2時間多工程焼き戻しした後、1時間液体窒素(LN)処理し、最後に200℃でさらに2時間焼き戻しした。測定された特性を下記表20に列挙する。

Figure 2005519203
Test specimens were machined from rectangular steel bars, solution treated at 1025 ° C. for 75 minutes, oil cooled, immersed in liquid nitrogen for 1 hour, warmed to room temperature, tempered at 200 ° C. for 2 hours and tempered for 2 hours. It was treated with liquid nitrogen (LN 2 ) and finally tempered at 200 ° C. for another 2 hours. The measured properties are listed in Table 20 below.
Figure 2005519203

腐食試験試料を長方形棒鋼から機械加工し、1000℃で75分間溶体化処理し、油冷し、液体窒素に1時間浸漬させ、室温に暖め、510℃で12時間焼き戻しした。測定された特性を下記表21に列挙する。15−5PH(H900条件)の腐食速度の参照は同一条件下で試験した試料を用いて行った。この試験に対する15−5PH(H900条件)の平均腐食速度は毎年0.20ミル(mpy)であった。

Figure 2005519203
Corrosion test samples were machined from rectangular steel bars, solution treated at 1000 ° C. for 75 minutes, oil cooled, immersed in liquid nitrogen for 1 hour, warmed to room temperature, and tempered at 510 ° C. for 12 hours. The measured properties are listed in Table 21 below. Reference to the corrosion rate of 15-5PH (H900 condition) was made using samples tested under the same conditions. The average corrosion rate of 15-5PH (H900 condition) for this test was 0.20 mil (mpy) annually.
Figure 2005519203

(実施例11)
表1における合金4Eを4インチ径電極に真空誘電溶解(VIM)し、次にそれを5インチ径インゴットに真空アーク再溶解(VAR)した。そのインゴットを、上述され、かつ図2Aおよび2Bに示される好ましい処理技術に従い、1250℃で12時間均一化し、1015℃の頻繁な再加熱を用いて2インチ角丸方形に熱間圧延し、0.750インチ厚×2.250インチ幅の長方形棒鋼に熱間圧延し、焼きならしおよび焼きなましした。膨張計試料を機械加工し、急冷膨張測定および1%変態画分によってM温度が300℃と測定された。
(Example 11)
Alloy 4E in Table 1 was vacuum dielectric melted (VIM) on a 4 inch diameter electrode and then it was vacuum arc remelted (VAR) on a 5 inch diameter ingot. The ingot was homogenized for 12 hours at 1250 ° C. for 12 hours according to the preferred processing technique described above and shown in FIGS. 2A and 2B, and hot rolled into a 2 inch square round using frequent reheating at 1015 ° C. Hot rolled into a 750 inch thick by 2.250 inch wide rectangular steel bar, normalized and annealed. Dilatometer samples were machined, M s temperature was measured as 300 ° C. by quenching expansion measurement and 1% transformation fraction.

(実施例12)
表1における合金4Fを4インチ径電極に真空誘電溶解(VIM)し、次にそれを5インチ径インゴットに真空アーク再溶解(VAR)した。そのインゴットを、上述され、かつ図2Aおよび2Bに示される好ましい処理技術に従い、1250℃で12時間均一化し、1015℃の頻繁な再加熱を用いて2インチ角丸方形に熱間圧延し、0.750インチ厚×2.250インチ幅の長方形棒鋼に熱間圧延し、焼きならしおよび焼きなましした。膨張計試料を機械加工し、急冷膨張測定および1%変態画分によってM温度が300℃と測定された。
(Example 12)
Alloy 4F in Table 1 was vacuum dielectric melted (VIM) on 4 inch diameter electrodes, then it was vacuum arc remelted (VAR) on 5 inch diameter ingots. The ingot was homogenized for 12 hours at 1250 ° C. for 12 hours according to the preferred processing technique described above and shown in FIGS. 2A and 2B, and hot rolled into a 2 inch square round using frequent reheating at 1015 ° C. Hot rolled into a 750 inch thick by 2.250 inch wide rectangular steel bar, normalized and annealed. Dilatometer samples were machined, M s temperature was measured as 300 ° C. by quenching expansion measurement and 1% transformation fraction.

試験試料を長方形棒鋼から機械加工し、1025℃で75分間溶体化処理し、油冷し、液体窒素に1時間浸漬させ、室温に暖め、200℃で2時間多工程焼き戻しした後、1時間液体窒素(LN)処理し、最後に200℃でさらに2時間焼き戻しした。測定された特性を下記表22に列挙する。

Figure 2005519203
Test specimens were machined from rectangular steel bars, solution treated at 1025 ° C. for 75 minutes, oil cooled, immersed in liquid nitrogen for 1 hour, warmed to room temperature, tempered at 200 ° C. for 2 hours and tempered for 2 hours. It was treated with liquid nitrogen (LN 2 ) and finally tempered at 200 ° C. for another 2 hours. The measured properties are listed in Table 22 below.
Figure 2005519203

腐食試験試料を長方形棒鋼から機械加工し、1000℃で75分間溶体化処理し、油冷し、液体窒素に1時間浸漬させ、室温に暖め、510℃で12時間焼き戻しした。測定された特性を下記表23に列挙する。15−5PH(H900条件)の腐食速度の参照は同一条件下で試験した試料を用いて行った。この試験に対する15−5PH(H900条件)の平均腐食速度は毎年0.20ミル(mpy)であった。

Figure 2005519203
Corrosion test samples were machined from rectangular steel bars, solution treated at 1000 ° C. for 75 minutes, oil cooled, immersed in liquid nitrogen for 1 hour, warmed to room temperature, and tempered at 510 ° C. for 12 hours. The measured properties are listed in Table 23 below. Reference to the corrosion rate of 15-5PH (H900 condition) was made using samples tested under the same conditions. The average corrosion rate of 15-5PH (H900 condition) for this test was 0.20 mil (mpy) annually.
Figure 2005519203

(実施例13)
表1における合金4Gを4インチ径電極に真空誘電溶解(VIM)し、次にそれを5インチ径インゴットに真空アーク再溶解(VAR)した。そのインゴットを、上述され、かつ図2Aおよび2Bに示される好ましい処理技術に従い、1250℃で12時間均一化し、1015℃の頻繁な再加熱を用いて2インチ角丸方形に熱間圧延し、0.750インチ厚×2.250インチ幅の長方形棒鋼に熱間圧延し、焼きならしおよび焼きなましした。膨張計試料を機械加工し、急冷膨張測定および1%変態画分によってM温度が320℃と測定された。
(Example 13)
Alloy 4G in Table 1 was vacuum dielectric melted (VIM) on 4 inch diameter electrodes, then it was vacuum arc remelted (VAR) on 5 inch diameter ingots. The ingot was homogenized for 12 hours at 1250 ° C. for 12 hours according to the preferred processing technique described above and shown in FIGS. 2A and 2B, and hot rolled into a 2 inch square round using frequent reheating at 1015 ° C. Hot rolled into a 750 inch thick by 2.250 inch wide rectangular steel bar, normalized and annealed. Dilatometer samples were machined, M s temperature was measured as 320 ° C. by quenching expansion measurement and 1% transformation fraction.

(実施例14)
表1における合金5Bを4インチ径電極に真空誘電溶解(VIM)し、次にそれを5インチ径インゴットに真空アーク再溶解(VAR)した。そのインゴットを、上述され、かつ図2Aおよび2Bに示される好ましい処理技術に従い、1250℃で12時間均一化し、1015℃の頻繁な再加熱を用いて2インチ角丸方形に熱間圧延し、0.750インチ厚×2.250インチ幅の長方形棒鋼に熱間圧延し、焼きならしおよび焼きなましした。膨張計試料を機械加工し、急冷膨張測定および1%変態画分によってM温度が200℃と測定された。
(Example 14)
Alloy 5B in Table 1 was vacuum dielectric melted (VIM) on a 4 inch diameter electrode and then it was vacuum arc remelted (VAR) on a 5 inch diameter ingot. The ingot was homogenized for 12 hours at 1250 ° C. for 12 hours according to the preferred processing technique described above and shown in FIGS. 2A and 2B, and hot rolled into a 2 inch square round using frequent reheating at 1015 ° C. Hot rolled into a 750 inch thick by 2.250 inch wide rectangular steel bar, normalized and annealed. Dilatometer samples were machined, M s temperature was measured as 200 ° C. by quenching expansion measurement and 1% transformation fraction.

試験試料を長方形棒鋼から機械加工し、1025℃で75分間溶体化処理し、油冷し、液体窒素に1時間浸漬させ、室温に暖め、468℃で24時間多工程焼き戻しした後、1時間液体窒素(LN)処理し、最後に468℃でさらに24時間焼き戻しした。測定された特性を下記表24に列挙する。

Figure 2005519203
Test specimens were machined from rectangular steel bars, solution treated at 1025 ° C. for 75 minutes, oil cooled, immersed in liquid nitrogen for 1 hour, warmed to room temperature, tempered at 468 ° C. for 24 hours and then tempered for 1 hour. It was treated with liquid nitrogen (LN 2 ) and finally tempered at 468 ° C. for an additional 24 hours. The measured properties are listed in Table 24 below.
Figure 2005519203

試験試料を長方形棒から機械加工し、1025℃で75分間溶体化処理し、油冷し、液体窒素に1時間浸漬させ、室温に暖め、468℃で36時間多工程焼き戻しした後、1時間液体窒素(LN)処理し、最後に468℃でさらに36時間焼き戻しした。測定された特性を下記表25に列挙する。

Figure 2005519203
The test sample was machined from a rectangular bar, solution treated at 1025 ° C. for 75 minutes, oil cooled, immersed in liquid nitrogen for 1 hour, warmed to room temperature, tempered at 468 ° C. for 36 hours, and tempered for 1 hour. Liquid nitrogen (LN 2 ) treatment and finally tempering at 468 ° C. for a further 36 hours. The measured properties are listed in Table 25 below.
Figure 2005519203

(実施例15)
表1における合金5Cを4インチ径電極に真空誘電溶解(VIM)し、次にそれを5インチ径インゴットに真空アーク再溶解(VAR)した。そのインゴットを、上述され、かつ図2Aおよび2Bに示される好ましい処理技術に従い、1250℃で12時間均一化し、1015℃の頻繁な再加熱を用いて2インチ角丸方形に熱間圧延し、0.750インチ厚×2.250インチ幅の長方形棒鋼に熱間圧延し、焼きならしおよび焼きなましした。膨張計試料を機械加工し、急冷膨張測定および1%変態画分によってM温度が180℃と測定された。
(Example 15)
Alloy 5C in Table 1 was vacuum dielectric melted (VIM) into a 4 inch diameter electrode and then it was vacuum arc remelted (VAR) into a 5 inch diameter ingot. The ingot was homogenized for 12 hours at 1250 ° C. for 12 hours according to the preferred processing technique described above and shown in FIGS. 2A and 2B, and hot rolled into a 2 inch square round using frequent reheating at 1015 ° C. Hot rolled into a 750 inch thick by 2.250 inch wide rectangular steel bar, normalized and annealed. Dilatometer samples were machined, M s temperature was measured as 180 ° C. by quenching expansion measurement and 1% transformation fraction.

試験試料を長方形棒鋼から機械加工し、1025℃で75分間溶体化処理し、油冷し、液体窒素に1時間浸漬させ、室温に暖め、468℃で16時間多工程焼き戻しした後、1時間液体窒素(LN)処理し、最後に468℃でさらに16時間焼き戻しした。測定された特性を下記表26に列挙する。

Figure 2005519203
Test specimens were machined from rectangular steel bars, solution treated at 1025 ° C. for 75 minutes, oil cooled, immersed in liquid nitrogen for 1 hour, warmed to room temperature, tempered at 468 ° C. for 16 hours and tempered for 1 hour. It was treated with liquid nitrogen (LN 2 ) and finally tempered at 468 ° C. for an additional 16 hours. The measured properties are listed in Table 26 below.
Figure 2005519203

(実施例16)
表1における合金5Dを4インチ径電極に真空誘電溶解(VIM)し、次にそれを5インチ径インゴットに真空アーク再溶解(VAR)した。そのインゴットを、上述され、かつ図2Aおよび2Bに示される好ましい処理技術に従い、1250℃で12時間均一化し、1015℃の頻繁な再加熱を用いて2インチ角丸方形に熱間圧延し、0.750インチ厚×2.250インチ幅の長方形棒鋼に熱間圧延し、焼きならしおよび焼きなましした。膨張計試料を機械加工し、急冷膨張測定および1%変態画分によってM温度が240℃と測定された。
(Example 16)
Alloy 5D in Table 1 was vacuum dielectric melted (VIM) on a 4 inch diameter electrode, then it was vacuum arc remelted (VAR) on a 5 inch diameter ingot. The ingot was homogenized for 12 hours at 1250 ° C. for 12 hours according to the preferred processing technique described above and shown in FIGS. 2A and 2B, and hot rolled into a 2 inch square round using frequent reheating at 1015 ° C. Hot rolled into a 750 inch thick by 2.250 inch wide rectangular steel bar, normalized and annealed. Dilatometer samples were machined, M s temperature was measured as 240 ° C. by quenching expansion measurement and 1% transformation fraction.

試験試料を長方形棒鋼から機械加工し、1025℃で75分間溶体化処理し、油冷し、液体窒素に1時間浸漬させ、室温に暖め、468℃で24時間多工程焼き戻しした後、1時間液体窒素(LN)処理し、最後に468℃でさらに24時間焼き戻しした。測定された特性を下記表27に列挙する。

Figure 2005519203
Test specimens were machined from rectangular steel bars, solution treated at 1025 ° C. for 75 minutes, oil cooled, immersed in liquid nitrogen for 1 hour, warmed to room temperature, tempered at 468 ° C. for 24 hours and then tempered for 1 hour. It was treated with liquid nitrogen (LN 2 ) and finally tempered at 468 ° C. for an additional 24 hours. The measured properties are listed in Table 27 below.
Figure 2005519203

試験試料を長方形棒鋼から機械加工し、1025℃で75分間溶体化処理し、油冷し、液体窒素に1時間浸漬させ、室温に暖め、最後に468℃で28時間焼き戻しした。測定された特性を下記表28に列挙する。

Figure 2005519203
Test samples were machined from rectangular steel bars, solution treated at 1025 ° C. for 75 minutes, oil cooled, immersed in liquid nitrogen for 1 hour, warmed to room temperature, and finally tempered at 468 ° C. for 28 hours. The measured properties are listed in Table 28 below.
Figure 2005519203

試験試料を長方形棒鋼から機械加工し、1025℃で75分間溶体化処理し、油冷し、液体窒素に1時間浸漬させ、室温に暖め、最後に468℃で72時間焼き戻しした。測定された特性を下記表29に列挙する。

Figure 2005519203
Test samples were machined from rectangular steel bars, solution treated at 1025 ° C for 75 minutes, oil cooled, immersed in liquid nitrogen for 1 hour, warmed to room temperature, and finally tempered at 468 ° C for 72 hours. The measured properties are listed in Table 29 below.
Figure 2005519203

(実施例17)
表1における合金5Eを4インチ径電極に真空誘電溶解(VIM)し、次にそれを5インチ径インゴットに真空アーク再溶解(VAR)した。そのインゴットを、上述され、かつ図2Aおよび2Bに示される好ましい処理技術に従い、1250℃で12時間均一化し、1015℃の頻繁な再加熱を用いて2インチ角丸方形に熱間圧延し、0.750インチ厚×2.250インチ幅の長方形棒鋼に熱間圧延し、焼きならしおよび焼きなましした。膨張計試料を機械加工し、急冷膨張測定および1%変態画分によってM温度が165℃と測定された。
(Example 17)
Alloy 5E in Table 1 was vacuum dielectric melted (VIM) on 4 inch diameter electrodes, then it was vacuum arc remelted (VAR) on 5 inch diameter ingots. The ingot was homogenized for 12 hours at 1250 ° C. for 12 hours according to the preferred processing technique described above and shown in FIGS. 2A and 2B, and hot rolled into a 2 inch square round using frequent reheating at 1015 ° C. Hot rolled into a 750 inch thick by 2.250 inch wide rectangular steel bar, normalized and annealed. Dilatometer samples were machined, M s temperature was measured as 165 ° C. by quenching expansion measurement and 1% transformation fraction.

試験試料を長方形棒鋼から機械加工し、1025℃で75分間溶体化処理し、油冷し、液体窒素に1時間浸漬させ、室温に暖め、468℃で16時間多工程焼き戻しした後、1時間液体窒素(LN)処理し、最後に468℃でさらに16時間焼き戻しした。測定された特性を下記表30に列挙する。

Figure 2005519203
Test specimens were machined from rectangular steel bars, solution treated at 1025 ° C. for 75 minutes, oil cooled, immersed in liquid nitrogen for 1 hour, warmed to room temperature, tempered at 468 ° C. for 16 hours and tempered for 1 hour. It was treated with liquid nitrogen (LN 2 ) and finally tempered at 468 ° C. for an additional 16 hours. The measured properties are listed in Table 30 below.
Figure 2005519203

試験試料を長方形棒鋼から機械加工し、1025℃で75分間溶体化処理し、油冷し、液体窒素に1時間浸漬させ、室温に暖め、468℃で24時間多工程焼き戻しした後、1時間液体窒素(LN)処理し、最後に468℃でさらに24時間焼き戻しした。測定された特性を下記表31に列挙する。

Figure 2005519203
Test specimens were machined from rectangular steel bars, solution treated at 1025 ° C. for 75 minutes, oil cooled, immersed in liquid nitrogen for 1 hour, warmed to room temperature, tempered at 468 ° C. for 24 hours and then tempered for 1 hour. It was treated with liquid nitrogen (LN 2 ) and finally tempered at 468 ° C. for an additional 24 hours. The measured properties are listed in Table 31 below.
Figure 2005519203

試験試料を長方形棒鋼から機械加工し、1025℃で75分間溶体化処理し、油冷し、液体窒素に1時間浸漬させ、室温に暖め、468℃で14時間多工程焼き戻しした後、1時間液体窒素(LN)処理し、最後に468℃で14時間焼き戻しした。測定された特性を下記表32に列挙する。

Figure 2005519203
Test specimens were machined from rectangular steel bars, solution treated at 1025 ° C. for 75 minutes, oil cooled, immersed in liquid nitrogen for 1 hour, warmed to room temperature, tempered at 468 ° C. for 14 hours and multi-step tempered for 1 hour. Liquid nitrogen (LN 2 ) treatment and finally tempering at 468 ° C. for 14 hours. The measured properties are listed in Table 32 below.
Figure 2005519203

(実施例18)
表1における合金5Fを4インチ径電極に真空誘電溶解(VIM)し、次にそれを5インチ径インゴットに真空アーク再溶解(VAR)した。そのインゴットを、上述され、かつ図2Aおよび2Bに示される好ましい処理技術に従い、1250℃で12時間均一化し、1015℃の頻繁な再加熱を用いて2インチ角丸方形に熱間圧延し、0.750インチ厚×2.250インチ幅の長方形棒鋼に熱間圧延し、焼きならしおよび焼きなましした。膨張計試料を機械加工し、急冷膨張測定および1%変態画分によってM温度が25℃未満である測定された。
(Example 18)
Alloy 5F in Table 1 was vacuum dielectric melted (VIM) on 4 inch diameter electrodes, then it was vacuum arc remelted (VAR) on 5 inch diameter ingots. The ingot was homogenized for 12 hours at 1250 ° C. for 12 hours according to the preferred processing technique described above and shown in FIGS. 2A and 2B, and hot rolled into a 2 inch square round using frequent reheating at 1015 ° C. Hot rolled into a 750 inch thick by 2.250 inch wide rectangular steel bar, normalized and annealed. Dilatometer samples were machined, M s temperature was measured less than 25 ° C. by quenching expansion measurement and 1% transformation fraction.

試験試料を長方形棒鋼から機械加工し、1025℃で75分間溶体化処理し、油冷し、液体窒素に1時間浸漬させ、室温に暖め、468℃で16時間多工程焼き戻しした後、1時間液体窒素(LN)処理し、最後に468℃でさらに16時間焼き戻しした。測定された特性を下記表33に列挙する。

Figure 2005519203
Test specimens were machined from rectangular steel bars, solution treated at 1025 ° C. for 75 minutes, oil cooled, immersed in liquid nitrogen for 1 hour, warmed to room temperature, tempered at 468 ° C. for 16 hours and tempered for 1 hour. It was treated with liquid nitrogen (LN 2 ) and finally tempered at 468 ° C. for an additional 16 hours. The measured properties are listed in Table 33 below.
Figure 2005519203

試験試料を長方形棒鋼から機械加工し、1025℃で75分間溶体化処理し、油冷し、液体窒素に1時間浸漬させ、室温に暖め、最後に468℃で28時間焼き戻しした。測定された特性を下記表34に列挙する。

Figure 2005519203
Test samples were machined from rectangular steel bars, solution treated at 1025 ° C. for 75 minutes, oil cooled, immersed in liquid nitrogen for 1 hour, warmed to room temperature, and finally tempered at 468 ° C. for 28 hours. The measured properties are listed in Table 34 below.
Figure 2005519203

試験試料を長方形棒鋼から機械加工し、1025℃で75分間溶体化処理し、油冷し、液体窒素に1時間浸漬させ、室温に暖め、最後に468℃で48時間焼き戻しした。測定された特性を下記表35に列挙する。

Figure 2005519203
Test samples were machined from rectangular steel bars, solution treated at 1025 ° C. for 75 minutes, oil cooled, immersed in liquid nitrogen for 1 hour, warmed to room temperature, and finally tempered at 468 ° C. for 48 hours. The measured properties are listed in Table 35 below.
Figure 2005519203

表34および35の例はより高い強度を提供する合金の多工程焼き戻しの利点を示す。   The examples in Tables 34 and 35 show the advantages of multi-step tempering of alloys that provide higher strength.

合金設計にとって重要なことは、耐食性および応力腐食耐性のための有効な水素捕獲を維持しながら、効率的な強化を達成することである。これらの特性の全ては、強化性MCカーバイド粒子サイズを析出完了時に約3ナノメートルの最適サイズに微細化することによって促進される。図7は、三次元原子−プローブ微量分析を用いる、最適に熱処理された合金2C中の3ナノメートルMCカーバイドの原子スケール画像形成を示し、ここに組み込まれる[M. K. Miller, Atom Probe Tomography, Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York, NY, 2000]は、設計されたサイズおよび粒子組成が実際に達成されていることを立証する。この画像は合金のスラブの原子再構築であり、各々の原子はその元素に対応する色およびサイズを有する図上の点として表される。図7に描かれる円は画像においてMCナノスケールカーバイドを定義する合金カーバイド形成体および炭素の集合を表す。 The key to alloy design is to achieve efficient strengthening while maintaining effective hydrogen capture for corrosion resistance and stress corrosion resistance. All of these properties are facilitated by refining the toughening M 2 C carbide particle size to an optimal size of about 3 nanometers upon completion of deposition. FIG. 7 shows atomic scale imaging of 3 nanometer M 2 C carbide in optimally heat-treated alloy 2C using 3D atom-probe microanalysis and is incorporated herein [M. K. Miller, Atom Probe Tomography, Kluwer Academic / Plenum Publishers, New York, NY, 2000] demonstrates that the designed size and particle composition have actually been achieved. This image is an atomic reconstruction of the alloy slab, where each atom is represented as a point on the diagram having a color and size corresponding to that element. The circle depicted in FIG. 7 represents a collection of alloy carbide formers and carbon defining M 2 C nanoscale carbide in the image.

結果として、発見された合金は表36に示される元素の一連の組合せを有する。

Figure 2005519203
As a result, the discovered alloy has a series of combinations of the elements shown in Table 36.
Figure 2005519203

好ましくは、不純物は回避される、しかしながら、幾らかの不純物および偶発的な元素は許容され、かつ本発明の範囲内にある。したがって、重量で、最も好ましくは、Sは0.02%未満、Pは0.012%未満、Oは0.015%未満およびNは0.015%未満である。微細構造は、記載される通りに処理されるとき主としてマルテンサイト性であり、望ましくは、容量で2.5%未満、好ましくは、1%未満の残留または析出オーステナイトを含むラスマルテンサイト性として維持される。微細構造は、主として、MがMo、Nb、V、Ta、WおよびCrを含む群から選択される1以上の元素であるMCナノスケールカーバイドを含む。カーバイドの式、サイズおよび存在が重要である。好ましくは、カーバイドはMCの形態のみで、およびある程度まではMCカーバイドで、他のカーバイドの存在なしに存在し、そのサイズ(平均径)は約10ナノメートル未満、好ましくは、約3ナノメートルから5ナノメートルの範囲にある。特に回避されるものは他のより大規模な非干渉性カーバイド、例えば、セメンタイト、M23、MCおよびMである。他の脆化性相、例えば、位相幾何細密充填(TCP)金属間相も回避される。 Preferably, impurities are avoided, however, some impurities and accidental elements are tolerated and within the scope of the present invention. Thus, by weight, most preferably, S is less than 0.02%, P is less than 0.012%, O is less than 0.015% and N is less than 0.015%. The microstructure is primarily martensitic when processed as described, desirably maintained as lath martensitic with less than 2.5% by volume, preferably less than 1% residual or precipitated austenite. Is done. The microstructure mainly comprises M 2 C nanoscale carbide, where M is one or more elements selected from the group comprising Mo, Nb, V, Ta, W and Cr. Carbide formula, size and presence are important. Preferably, the carbide is in the form of M 2 C only, and to some extent MC carbide, present in the absence of other carbides, and its size (average diameter) is less than about 10 nanometers, preferably about 3 nanometers. It is in the range of 5 to 5 nanometers. Particularly avoided are other larger incoherent carbides such as cementite, M 23 C 6 , M 6 C and M 7 C 3 . Other embrittlement phases are also avoided, for example, topological close packed (TCP) intermetallic phases.

強化ナノカーバイドが埋め込まれるマルテンサイトマトリックスは、不動態化酸化膜へのCr分配を強化し、MC駆動力を強化し、かつナノカーバイドの転位核形成を維持するのに十分な高さのM温度を十分なCoと共に維持するため、最適バランスのCoおよびNiを含む。劈開に対する耐性は、十分なNiを維持し、かつ焼きならしまたは固溶化熱処理温度での粗大化に抗する安定なMCカーバイド分散物による粒子微細化を促進することによって強化される。合金組成および熱処理は、靱性および疲労耐性を制限する他の全ての分散粒子を最少化または排除するように最適化される。水素応力腐食に対する耐性は、凝集強化元素、例えば、B、MoおよびWの粒子境界偏析によって、およびナノスケールMCカーバイド分散物の水素捕獲効果によって強化される。合金組成は、製品スケールのインゴット凝固条件下で微細偏析が制限されるように制約される。 The martensite matrix in which the reinforced nanocarbide is embedded is high enough to enhance Cr distribution to the passivating oxide, enhance M 2 C driving force, and maintain dislocation nucleation of the nanocarbide. In order to maintain the M s temperature with sufficient Co, an optimal balance of Co and Ni is included. Cleavage resistance is enhanced by promoting sufficient grain refinement with a stable MC carbide dispersion that maintains sufficient Ni and resists coarsening at normalizing or solution heat treatment temperatures. The alloy composition and heat treatment are optimized to minimize or eliminate all other dispersed particles that limit toughness and fatigue resistance. Resistance to hydrogen stress corrosion is enhanced by grain boundary segregation of cohesive strengthening elements such as B, Mo and W, and by the hydrogen trapping effect of nanoscale M 2 C carbide dispersions. The alloy composition is constrained to limit fine segregation under product-scale ingot solidification conditions.

表1の具体的な合金組成はこのクラスの合金における現在既知の好ましく最適の配合を表し、記載される物理特性と一致する配合の変形、処理工程の変形および開示される範囲内にある変形の他に等価物は本発明の範囲内にある。これらの好ましい態様は、表37に示される合金組成の7つのサブクラスとして要約することができる。サブクラス1は組成が表1の合金2C、3Aおよび3Bに類似し、約270ksiから300ksiの範囲のUTSをもたらすCr−MoベースのMCカーバイドを析出する約400℃から600℃の二次硬化温度に最適である。サブクラス2は組成が表1の合金4Dおよび4Eに類似し、セメンタイトを脱安定化し、かつCr−Mo−WベースのMCカーバイドを析出する約400℃から600℃の二次硬化温度でより高い熱的安定性をもたらすWおよび/またはSiの添加を含む。より高い破壊靱性を必要とする用途のため、サブクラス3は組成が表1における合金1、2Aおよび2Bに類似し、約240ksiから270ksiの中間UTS範囲をもたらす。サブクラス4は組成が表1の合金4Fおよび4Gに類似し、セメンタイトの析出なしにFeベースのMCカーバイドを析出させる約200℃から300℃での低温焼き戻しに最適である。合金サブクラス5はサブクラス1の最も好ましい態様である。サブクラス6は組成が合金5Bから5Fおよび6Aから6Kに類似する。サブクラス6は高Ni含量のために最適の靱性をもたらすが、最終微細構造中の多量の残留オーステナイトを回避するため、工程間に低温処理を有する複数の焼き戻し処理を必要とすることがある。サブクラス7は破壊靱性のさらなる最適化であり、低Co含量が合金の延性−脆性遷移温度を低下させる合金6Lおよび6Mに類似する。

Figure 2005519203
The specific alloy composition in Table 1 represents the currently known preferred and optimal formulations for this class of alloys, with formulation variations consistent with the physical properties described, process variations and variations within the disclosed scope. Other equivalents are within the scope of the invention. These preferred embodiments can be summarized as seven subclasses of alloy compositions shown in Table 37. Subclass 1 is similar to alloys 2C, 3A and 3B in Table 1 and has a secondary hardening of about 400 ° C. to 600 ° C. which precipitates Cr—Mo based M 2 C carbide resulting in UTS in the range of about 270 ksi to 300 ksi. Ideal for temperature. Subclass 2 is similar in composition to Alloys 4D and 4E in Table 1, with a secondary hardening temperature of about 400 ° C. to 600 ° C. that destabilizes cementite and precipitates Cr—Mo—W based M 2 C carbide. Includes the addition of W and / or Si that provides high thermal stability. For applications that require higher fracture toughness, subclass 3 is similar in composition to alloys 1, 2A and 2B in Table 1, resulting in an intermediate UTS range of about 240 ksi to 270 ksi. Subclass 4 is similar in composition to Alloys 4F and 4G in Table 1 and is optimal for low temperature tempering at about 200 ° C. to 300 ° C. to precipitate Fe-based M 2 C carbide without precipitation of cementite. Alloy subclass 5 is the most preferred embodiment of subclass 1. Subclass 6 is similar in composition to alloys 5B to 5F and 6A to 6K. Subclass 6 provides optimal toughness due to the high Ni content, but may require multiple tempering treatments with low temperature treatments between steps to avoid large amounts of retained austenite in the final microstructure. Subclass 7 is a further optimization of fracture toughness, similar to alloys 6L and 6M, where low Co content reduces the ductile-brittle transition temperature of the alloy.
Figure 2005519203

したがって、超高強度耐食性構造用鋼合金のクラス並びにそのような合金の製造および使用方法を含む本発明は以下の請求の範囲およびそれらの等価物によってのみ限定されるものである。   Accordingly, the present invention, including the class of ultra high strength corrosion resistant structural steel alloys and methods of making and using such alloys, is limited only by the following claims and their equivalents.

本発明の合金の設計概念を特徴付けるフローブロック論理図である。FIG. 3 is a flow block logic diagram characterizing the design concept of the alloy of the present invention. 図2Aは、本発明の合金の一例における、様々な温度でのカーバイドの相および組成を示す平衡相図である。図2Bは、提示される平衡相に関する本発明の合金の典型的な処理方針の図である。FIG. 2A is an equilibrium phase diagram illustrating the carbide phase and composition at various temperatures in an example of an alloy of the present invention. FIG. 2B is a diagram of an exemplary processing strategy for an alloy of the present invention with respect to the proposed equilibrium phase. 様々な炭素(C)含量について、重量パーセントの値で、硬度ピークおよびMC駆動力が相関するグラフである。FIG. 4 is a graph correlating hardness peaks and M 2 C driving force at weight percent values for various carbon (C) contents. C駆動力の勾配(ΔG)並びに様々なモリブデン(Mo)およびバナジウム(V)含量のスケール速度定数を示すグラフであり、ここで、温度は482℃に設定されており、他の合金元素の量は0.14重量%炭素(C)、9重量%クロム(Cr)、13重量%コバルト(Co)、および4.8重量%ニッケル(Ni)に設定されている。FIG. 5 is a graph showing the gradient of M 2 C driving force (ΔG) and the scale rate constants for various molybdenum (Mo) and vanadium (V) contents, where the temperature is set to 482 ° C. and other alloy elements Is set to 0.14 wt% carbon (C), 9 wt% chromium (Cr), 13 wt% cobalt (Co), and 4.8 wt% nickel (Ni). 0.14重量%の炭素(C)含量に対する最終バナジウム(V)含量を決定するのに用いられる1000℃での相図であり、ここで、他の合金元素量は9重量%クロム(Cr)、1.5重量%モリブデン(Mo)、13重量%コバルト(Co)、および4.8重量%ニッケル(Ni)に設定されている。FIG. 2 is a phase diagram at 1000 ° C. used to determine the final vanadium (V) content for a carbon (C) content of 0.14 wt%, where the amount of other alloying elements is 9 wt% chromium (Cr). 1.5 wt% molybdenum (Mo), 13 wt% cobalt (Co), and 4.8 wt% nickel (Ni). 本発明の一態様におけるM温度の勾配並びに様々なコバルト(Co)およびニッケル(Ni)含量についてのMC駆動力(ΔG)を示すグラフであり、ここで、温度は482℃に設定されており、かつ他の合金元素量は0.14重量%炭素(C)、9重量%クロム(Cr)、1.5重量%モリブデン(Mo)、および0.5重量%バナジウム(V)に設定されている。FIG. 6 is a graph showing M s temperature gradient and M 2 C driving force (ΔG) for various cobalt (Co) and nickel (Ni) contents in one embodiment of the present invention, where the temperature is set to 482 ° C. And other alloy element amounts are set to 0.14 wt% carbon (C), 9 wt% chromium (Cr), 1.5 wt% molybdenum (Mo), and 0.5 wt% vanadium (V). Has been. 本発明の最適に熱処理された好ましい態様および例におけるMCカーバイドの三次元原子−プローブ像である。3 is a three-dimensional atom-probe image of M 2 C carbide in an optimally heat-treated preferred embodiment and example of the present invention.

Claims (173)

重量で、約0.1から0.3%の炭素(C)、8から17%のコバルト(Co)、5%未満のニッケル(Ni)、6より大きく、かつ11%未満のクロム(Cr)、および3%未満のモリブデン(Mo)、本質的に鉄(Fe)の残部並びに偶発的元素および不純物を組み合わせて含む合金組成物。   About 0.1 to 0.3% carbon (C), 8 to 17% cobalt (Co), less than 5% nickel (Ni), greater than 6 and less than 11% chromium (Cr) by weight And an alloy composition comprising less than 3% molybdenum (Mo), essentially the remainder of iron (Fe), and a combination of incidental elements and impurities. 約240ksiより大きい最高引張り強さ(UTS)を有する請求項1または請求項127の合金。   128. The alloy of claim 1 or claim 127, having a maximum tensile strength (UTS) greater than about 240 ksi. 約260ksiより大きい最高引張り強さ(UTS)を有する請求項1または請求項127の合金。   128. The alloy of claim 1 or claim 127, having a maximum tensile strength (UTS) greater than about 260 ksi. 約280ksiより大きい最高引張り強さ(UTS)を有する請求項1または請求項127の合金。   128. The alloy of claim 1 or claim 127, having a maximum tensile strength (UTS) greater than about 280 ksi. 約240ksiより大きい最高引張り強さ(UTS)および約200ksiより大きい降伏強さ(YS)を有する請求項1または請求項127の合金。   128. The alloy of claim 1 or claim 127, having a maximum tensile strength (UTS) greater than about 240 ksi and a yield strength (YS) greater than about 200 ksi. 約260ksiより大きい最高引張り強さ(UTS)および約215ksiより大きい降伏強さ(YS)を有する請求項1または請求項127の合金。   128. The alloy of claim 1 or claim 127, having a maximum tensile strength (UTS) greater than about 260 ksi and a yield strength (YS) greater than about 215 ksi. 約280ksiより大きい最高引張り強さ(UTS)および約230ksiより大きい降伏強さ(YS)を有する請求項1または請求項127の合金。   128. The alloy of claim 1 or claim 127, having a maximum tensile strength (UTS) greater than about 280 ksi and a yield strength (YS) greater than about 230 ksi. 約150℃より大きい急冷膨張測定および1%変態画分によって測定されるマルテンサイト開始(M)温度を有する請求項1または請求項127の合金。 128. The alloy of claim 1 or claim 127 having a martensite onset (M s ) temperature measured by a rapid expansion measurement greater than about 150 ° C. and a 1% transformation fraction. 約200℃より大きい急冷膨張測定および1%変態画分によって測定されるマルテンサイト開始(M)温度を有する請求項1または請求項127の合金。 128. The alloy of claim 1 or claim 127 having a martensite onset ( Ms ) temperature measured by a rapid expansion measurement greater than about 200 <0> C and a 1% transformation fraction. 約250℃より大きい急冷膨張測定および1%変態画分によって測定されるマルテンサイト開始(M)温度を有する請求項1または請求項127の合金。 128. The alloy of claim 1 or claim 127 having a martensite onset (M s ) temperature measured by a rapid expansion measurement greater than about 250 ° C. and a 1% transformation fraction. 約10ナノメートル未満のMCカーバイドを含有する合金において重量で約85%を超える炭素(C)含量を有し、ここで、MがCr、Mo、V、W、Nb、Taおよびそれらの組合せを含む群から選択される、請求項1または請求項127の合金。 Alloys containing less than about 10 nanometers of M 2 C carbide have a carbon (C) content greater than about 85% by weight, where M is Cr, Mo, V, W, Nb, Ta and their 128. The alloy of claim 1 or claim 127, selected from the group comprising combinations. 約5ナノメートル未満のMCカーバイドを含有する合金において重量で約85%を超える炭素(C)含量を有し、ここで、MがCr、Mo、V、W、Nb、Taおよびそれらの組合せを含む群から選択される、請求項1または請求項127の合金。 Alloys containing less than about 5 nanometers of M 2 C carbide have a carbon (C) content of greater than about 85% by weight, where M is Cr, Mo, V, W, Nb, Ta and their 128. The alloy of claim 1 or claim 127, selected from the group comprising combinations. Cr不動態化表面層を備えて形成され、かつ、重量で3.5%の塩化ナトリウム水溶液中での直線偏光測定による測定で、15−5PH(H900条件)ステンレス鋼について決定される速度に等しいか、またはそれ未満の年間腐食速度を有する、請求項1または請求項127の合金。   Equal to the rate determined for 15-5PH (H900 condition) stainless steel as measured by linear polarimetry in a 3.5% by weight aqueous sodium chloride solution formed with a Cr passivated surface layer 128. The alloy of claim 1 or claim 127 having an annual corrosion rate of or less. Cr不動態化表面層を備えて形成され、かつ、重量で3.5%の塩化ナトリウム水溶液中での直線偏光測定による測定で、15−5PH(H900条件)ステンレス鋼について決定される速度の約250%未満の年間腐食速度を有する、請求項1または請求項127の合金。   About a rate determined for 15-5PH (H900 condition) stainless steel, as measured by linear polarimetry in a 3.5% by weight aqueous sodium chloride solution formed with a Cr passivated surface layer. 128. The alloy of claim 1 or claim 127 having an annual corrosion rate of less than 250%. 約240ksiより大きい最高引張り強さ(UTS)および約200℃より大きい、急冷膨張測定および1%変態画分によって測定されるマルテンサイト開始(Ms)温度を有する、請求項1または請求項127の合金。   128. The alloy of claim 1 or claim 127 having a maximum tensile strength (UTS) greater than about 240 ksi and a martensite onset (Ms) temperature measured by a rapid expansion measurement and a 1% transformation fraction greater than about 200 ° C. . 約260ksiより大きい最高引張り強さ(UTS)および約200℃より大きい、急冷膨張測定および1%変態画分によって測定されるマルテンサイト開始(Ms)温度を有する、請求項1または請求項127の合金。   128. The alloy of claim 1 or claim 127 having a maximum tensile strength (UTS) greater than about 260 ksi and a martensite onset (Ms) temperature measured by a rapid expansion measurement and a 1% transformation fraction greater than about 200 ° C. . 約280ksiより大きい最高引張り強さ(UTS)および約200℃より大きい、急冷膨張測定および1%変態画分によって測定されるマルテンサイト開始(Ms)温度を有する、請求項1または請求項127の合金。   128. The alloy of claim 1 or claim 127 having a maximum tensile strength (UTS) greater than about 280 ksi and a martensite onset (Ms) temperature measured by a rapid expansion measurement and a 1% transformation fraction greater than about 200 ° C. . 約240ksiより大きい最高引張り強さ(UTS)および、重量で3.5%の塩化ナトリウム水溶液中での直線偏光測定による測定で、15−5PH(H900条件)ステンレス鋼について決定される速度の約250%未満の年間腐食速度を有する、請求項1または請求項127の合金。   A maximum tensile strength (UTS) greater than about 240 ksi and a rate of about 250 determined for 15-5 PH (H900 condition) stainless steel as measured by linear polarimetry in 3.5% by weight aqueous sodium chloride solution. 128. The alloy of claim 1 or claim 127 having an annual corrosion rate of less than%. 約260ksiより大きい最高引張り強さ(UTS)および、重量で3.5%の塩化ナトリウム水溶液中での直線偏光測定による測定で、15−5PH(H900条件)ステンレス鋼について決定される速度の約250%未満の年間腐食速度を有する、請求項1または請求項127の合金。   A maximum tensile strength (UTS) greater than about 260 ksi and a rate of about 250 determined for 15-5PH (H900 condition) stainless steel as measured by linear polarimetry in 3.5% by weight aqueous sodium chloride solution. 128. The alloy of claim 1 or claim 127 having an annual corrosion rate of less than%. 約280ksiより大きい最高引張り強さ(UTS)および、重量で3.5%の塩化ナトリウム水溶液中での直線偏光測定による測定で、15−5PH(H900条件)ステンレス鋼について決定される速度の約250%未満の年間腐食速度を有する、請求項1または請求項127の合金。   A maximum tensile strength (UTS) greater than about 280 ksi and a rate of about 250 determined for 15-5PH (H900 condition) stainless steel as measured by linear polarimetry in 3.5% by weight aqueous sodium chloride solution. 128. The alloy of claim 1 or claim 127 having an annual corrosion rate of less than%. 約240ksiより大きい最高引張り強さ(UTS)および、重量で3.5%の塩化ナトリウム水溶液中での直線偏光測定による測定で、15−5PH(H900条件)ステンレス鋼について決定される速度に等しいか、またはそれ未満の年間腐食速度を有する、請求項1または請求項127の合金。   Is equal to the rate determined for 15-5PH (H900 condition) stainless steel as measured by linear polarimetry in a maximum tensile strength (UTS) greater than about 240 ksi and 3.5% by weight aqueous sodium chloride solution? 128. The alloy of claim 1 or claim 127, having an annual corrosion rate of, or less. 約260ksiより大きい最高引張り強さ(UTS)および、重量で3.5%の塩化ナトリウム水溶液中での直線偏光測定による測定で、15−5PH(H900条件)ステンレス鋼について決定される速度に等しいか、またはそれ未満の年間腐食速度を有する、請求項1または請求項127の合金。   Is the maximum tensile strength (UTS) greater than about 260 ksi and the rate determined for 15-5 PH (H900 condition) stainless steel as measured by linear polarimetry in a 3.5% by weight aqueous sodium chloride solution? 128. The alloy of claim 1 or claim 127, having an annual corrosion rate of, or less. 約280ksiより大きい最高引張り強さ(UTS)および、重量で3.5%の塩化ナトリウム水溶液中での直線偏光測定による測定で、15−5PH(H900条件)ステンレス鋼について決定される速度に等しいか、またはそれ未満の年間腐食速度を有する、請求項1または請求項127の合金。   Is the maximum tensile strength (UTS) greater than about 280 ksi and equal to the rate determined for 15-5 PH (H900 condition) stainless steel as measured by linear polarimetry in 3.5% by weight aqueous sodium chloride solution? 128. The alloy of claim 1 or claim 127, having an annual corrosion rate of, or less. 約240ksiより大きい最高引張り強さ(UTS)を有し、かつ重量で約85%より大きい合金の炭素含量が約10ナノメートルより小さいMCカーバイド中に見出され、ここで、MがCr、Mo、V、W、Nb、Taおよびそれらの組合せからなる群より選択される、請求項1または請求項127の合金。 Alloys having a maximum tensile strength (UTS) greater than about 240 ksi and greater than about 85% by weight are found in M 2 C carbides where the carbon content is less than about 10 nanometers, where M is Cr 128. The alloy of claim 1 or claim 127, selected from the group consisting of: Mo, V, W, Nb, Ta, and combinations thereof. 約240ksiより大きい最高引張り強さ(UTS)を有し、かつ重量で約85%より大きい合金の炭素含量が約5ナノメートルより小さいMCカーバイド中に見出され、ここで、MがCr、Mo、V、W、Nb、Taおよびそれらの組合せからなる群より選択される、請求項1または請求項127の合金。 Alloys having a maximum tensile strength (UTS) greater than about 240 ksi and greater than about 85% by weight are found in M 2 C carbides where the carbon content is less than about 5 nanometers, where M is Cr 128. The alloy of claim 1 or claim 127, selected from the group consisting of: Mo, V, W, Nb, Ta, and combinations thereof. 約260ksiより大きい最高引張り強さ(UTS)を有し、かつ重量で約85%より大きい合金の炭素含量が約10ナノメートルより小さいMCカーバイド中に見出され、ここで、MがCr、Mo、V、W、Nb、Taおよびそれらの組合せからなる群より選択される、請求項1または請求項127の合金。 Alloys having a maximum tensile strength (UTS) greater than about 260 ksi and greater than about 85% by weight are found in M 2 C carbides where the carbon content is less than about 10 nanometers, where M is Cr 128. The alloy of claim 1 or claim 127, selected from the group consisting of: Mo, V, W, Nb, Ta, and combinations thereof. 約260ksiより大きい最高引張り強さ(UTS)を有し、かつ重量で約85%より大きい合金の炭素含量が約5ナノメートルより小さいMCカーバイド中に見出され、ここで、MがCr、Mo、V、W、Nb、Taおよびそれらの組合せからなる群より選択される、請求項1または請求項127の合金。 Alloys having a maximum tensile strength (UTS) greater than about 260 ksi and greater than about 85% by weight are found in M 2 C carbides where the carbon content is less than about 5 nanometers, where M is Cr 128. The alloy of claim 1 or claim 127, selected from the group consisting of: Mo, V, W, Nb, Ta, and combinations thereof. 約280ksiより大きい最高引張り強さ(UTS)を有し、かつ重量で約85%より大きい合金の炭素含量が約10ナノメートルより小さいMCカーバイド中に見出され、ここで、MがCr、Mo、V、W、Nb、Taおよびそれらの組合せからなる群より選択される、請求項1または請求項127の合金。 Alloys having a maximum tensile strength (UTS) greater than about 280 ksi and greater than about 85% by weight are found in M 2 C carbides where the carbon content is less than about 10 nanometers, where M is Cr 128. The alloy of claim 1 or claim 127, selected from the group consisting of: Mo, V, W, Nb, Ta, and combinations thereof. 約280ksiより大きい最高引張り強さ(UTS)を有し、かつ重量で約85%より大きい合金の炭素含量が約5ナノメートルより小さいMCカーバイド中に見出され、ここで、MがCr、Mo、V、W、Nb、Taおよびそれらの組合せからなる群より選択される、請求項1または請求項127の合金。 Alloys having a maximum tensile strength (UTS) greater than about 280 ksi and greater than about 85% by weight of the carbon content are found in M 2 C carbides less than about 5 nanometers, where M is Cr 128. The alloy of claim 1 or claim 127, selected from the group consisting of: Mo, V, W, Nb, Ta, and combinations thereof. 約240ksiより大きい最高引張り強さ(UTS)を有し、かつ重量で約85%より大きい合金の炭素含量が約10ナノメートルより小さいMCカーバイド中に見出され、ここで、MがCr、Mo、V、W、Nb、Taおよびそれらの組合せからなる群より選択され、急冷膨張測定および1%変態画分によって測定される合金のマルテンサイト開始(M)温度が約150℃より大きい、かつ3.5重量%塩化ナトリウム水溶液中で直線偏光測定によって測定される年間腐食速度が15−5PH(H900条件)について決定される速度の約250%未満である、請求項1または請求項127の合金。 Alloys having a maximum tensile strength (UTS) greater than about 240 ksi and greater than about 85% by weight are found in M 2 C carbides where the carbon content is less than about 10 nanometers, where M is Cr , Mo, V, W, Nb, Ta, and combinations thereof, the martensite onset (M s ) temperature of the alloy measured by quench expansion measurement and 1% transformation fraction is greater than about 150 ° C. And the annual corrosion rate measured by linear polarimetry in a 3.5 wt% aqueous sodium chloride solution is less than about 250% of the rate determined for 15-5PH (H900 condition). Alloy. 約240ksiより大きい最高引張り強さ(UTS)を有し、かつ重量で約85%より大きい合金の炭素含量が約5ナノメートルより小さいMCカーバイド中に見出され、ここで、MがCr、Mo、V、W、Nb、Taおよびそれらの組合せからなる群より選択され、急冷膨張測定および1%変態画分によって測定される合金のマルテンサイト開始(M)温度が約150℃より大きく、かつ重量で3.5%の塩化ナトリウム水溶液中で直線偏光測定によって測定される年間腐食速度が15−5PH(H900条件)について決定される速度の約250%未満である、請求項1または請求項127の合金。 Alloys having a maximum tensile strength (UTS) greater than about 240 ksi and greater than about 85% by weight are found in M 2 C carbides where the carbon content is less than about 5 nanometers, where M is Cr , Mo, V, W, Nb, Ta and combinations thereof, the martensite onset (M s ) temperature of the alloy measured by quench expansion measurement and 1% transformation fraction is greater than about 150 ° C. And the annual corrosion rate measured by linear polarimetry in 3.5% by weight aqueous sodium chloride solution is less than about 250% of the rate determined for 15-5 PH (H900 condition). Item 127. An alloy according to item 127. 1%未満のケイ素(Si)、0.3%未満のニオブ(Nb)、0.8%未満のバナジウム(V)、3%未満のタングステン(W)、0.2%未満のチタン(Ti)、0.2%未満のランタン(La)または他の希土類元素、0.15%未満のジルコニウム(Zr)、および0.005%未満のホウ素(B)(パーセンテージは重量で)を含む1以上の元素を含有する、請求項1または請求項127の合金。   Less than 1% silicon (Si), less than 0.3% niobium (Nb), less than 0.8% vanadium (V), less than 3% tungsten (W), less than 0.2% titanium (Ti) , Less than 0.2% lanthanum (La) or other rare earth elements, less than 0.15% zirconium (Zr), and less than 0.005% boron (B) (percentages by weight) 128. The alloy of claim 1 or claim 127 containing elements. 約0.02%未満のイオウ(S)、0.012%未満のリン(P)、0.015%未満の酸素(O)および0.015%未満の窒素(N)(パーセンテージは重量で)を含有する、請求項1または請求項127の合金。   Less than about 0.02% sulfur (S), less than 0.012% phosphorus (P), less than 0.015% oxygen (O) and less than 0.015% nitrogen (N) (percentages by weight) 128. The alloy of claim 1 or claim 127, comprising: 実質的なラスマルテンサイト相を含む請求項1または請求項127の合金。   128. The alloy of claim 1 or claim 127 comprising a substantial lath martensite phase. CrおよびCoをMCカーバイドとの組合せで含有してCrに富む耐食性不動化層を提供する請求項1または請求項127の合金。 Cr and Co contained in combination with M 2 C carbides to provide a corrosion resistant immobilization layer rich in Cr claim 1 or alloy of claim 127. ゲッターリング化合物および粒子境界凝集強化元素をさらに含む請求項1または請求項127の合金。   128. The alloy of claim 1 or claim 127, further comprising a gettering compound and a grain boundary aggregation strengthening element. LaSまたはCeSのゲッターリング化合物をさらに含む請求項1または請求項127の合金。 La 2 O 2 S or Ce 2 O 2 S claim 1 or alloy of claim 127 further comprising a getter ring compound of. B、CおよびMoからなる群より選択される粒子境界凝集強化元素をさらに含む請求項1または請求項127の合金。   128. The alloy of claim 1 or claim 127, further comprising a grain boundary cohesive strengthening element selected from the group consisting of B, C and Mo. 平均径約10ナノメートルより小さいMCカーバイド析出物を水素輸送阻害因子としてさらに含む請求項1または請求項127の合金。 Claim 1 or alloy of claim 127 further comprising an average size of about 10 nanometers less than M 2 C carbides precipitate as hydrogen transport inhibitors. 重量で合金の約10%以下の炭素含量が約10ナノメートルより大きい主要MCカーバイド中に見出され、ここで、MがTi、V、Nb、Mo、Taおよびそれらの組合せからなる群より選択される、請求項1または請求項127の合金。   A carbon content of about 10% or less by weight of the alloy is found in the primary MC carbide greater than about 10 nanometers, where M is selected from the group consisting of Ti, V, Nb, Mo, Ta, and combinations thereof 128. The alloy of claim 1 or claim 127. 重量で合金の約2%以下の炭素含量が約75ナノメートルより大きいカーバイド中に見出され、かつカーバイドがMC、M、M23、MC、およびMCからなる群より選択され、ここで、MがFe、Cr、Mo、V、W、Nb、Ta、およびTi並びにそれらの組合せからなる群より選択される、請求項1または請求項127の合金。 A carbon content of about 2% or less of the alloy by weight is found in carbides greater than about 75 nanometers, and the carbides are M 6 C, M 7 C 3 , M 23 C 6 , M 3 C, and M 2 C. 128. The alloy of claim 1 or claim 127, wherein M is selected from the group consisting of Fe, Cr, Mo, V, W, Nb, Ta, and Ti and combinations thereof. 重量で合金の約5%以下の炭素含量が約10ナノメートルより大きいMCカーバイド中に見出され、かつMがCr、Mo、V、W、Nb、Ta、Tiおよびそれらの組合せからなる群より選択される、請求項1または請求項127の合金。   A carbon content of about 5% or less by weight of the alloy is found in MC carbide greater than about 10 nanometers, and M is from the group consisting of Cr, Mo, V, W, Nb, Ta, Ti and combinations thereof 128. The alloy of claim 1 or claim 127, which is selected. 合金が約850℃および1200℃の範囲内の金属温度で溶体化処理される請求項1または請求項127の合金。   128. The alloy of claim 1 or 127, wherein the alloy is solution treated at a metal temperature in the range of about 850 <0> C and 1200 <0> C. 合金が約950℃および1100℃の範囲内の金属温度で溶体化処理される請求項1または請求項127の合金。   128. The alloy of claim 1 or 127, wherein the alloy is solution treated at a metal temperature in the range of about 950 <0> C and 1100 <0> C. 合金が溶体化処理からほぼ室温まで冷却され、主としてラスマルテンサイト構造が形成される請求項1または請求項127の合金。   128. The alloy of claim 1 or claim 127, wherein the alloy is cooled from solution treatment to approximately room temperature to form primarily a lath martensite structure. 合金を溶体化処理からほぼ室温に冷却した後、ほぼ室温から約−70℃未満の金属温度までさらに冷却し、主としてラスマルテンサイト性の構造を形成する、請求項1または請求項127の合金。   128. The alloy of claim 1 or claim 127, wherein the alloy is cooled from solution treatment to about room temperature and then further cooled from about room temperature to a metal temperature of less than about -70 ° C to form a primarily lath martensitic structure. 合金を溶体化処理からほぼ室温に冷却した後、ほぼ室温から約−195℃未満の金属温度までさらに冷却し、主としてラスマルテンサイト性の構造を形成する、請求項1または請求項127の合金。   128. The alloy of claim 1 or claim 127, wherein the alloy is cooled from solution treatment to about room temperature and then further cooled from about room temperature to a metal temperature of less than about -195 ° C to form a predominantly lath martensitic structure. 合金を1以上の工程において約600℃未満の金属温度で焼き戻し、かつ合金を工程間で冷却して主としてラスマルテンサイト性の構造を形成する、請求項1または請求項127の合金。   128. The alloy of claim 1 or claim 127, wherein the alloy is tempered in one or more steps at a metal temperature of less than about 600 ° C., and the alloy is cooled between steps to form a primarily lath martensitic structure. 合金を1以上の工程において約300℃未満の金属温度で焼き戻し、かつ合金を工程間で冷却して主としてラスマルテンサイト性の構造を形成する、請求項1または請求項127の合金。   128. The alloy of claim 1 or claim 127, wherein the alloy is tempered in one or more steps at a metal temperature of less than about 300 <0> C and the alloy is cooled between steps to form a primarily lath martensitic structure. 合金を1以上の工程において約400℃未満の金属温度で焼き戻し、かつ合金を工程間で冷却して主としてラスマルテンサイト性の構造を形成する、請求項1または請求項127の合金。   128. The alloy of claim 1 or claim 127, wherein the alloy is tempered in one or more steps at a metal temperature of less than about 400 ° C. and the alloy is cooled between steps to form a primarily lath martensitic structure. 合金を1以上の工程において約400℃および600℃の範囲内の金属温度で焼き戻し、かつ合金を工程間で冷却して主としてラスマルテンサイト性の構造を形成する、請求項1または請求項127の合金。   128. The alloy is tempered in one or more steps at a metal temperature in the range of about 400 ° C. and 600 ° C., and the alloy is cooled between steps to form a predominantly lath martensitic structure. Alloy. 合金を1以上の工程において約475℃および525℃の範囲内の金属温度で焼き戻し、かつ合金を工程間で冷却して主としてラスマルテンサイト性の構造を形成する、請求項1または請求項127の合金。   128. The alloy is tempered in one or more steps at a metal temperature in the range of about 475 ° C. and 525 ° C., and the alloy is cooled between steps to form a primarily lath martensitic structure. Alloy. 合金を約53ロックウェルCより大きい硬度まで焼き戻す請求項1または請求項127の合金。   128. The alloy of claim 1 or 127, wherein the alloy is tempered to a hardness greater than about 53 Rockwell C. 合金を約50ロックウェルCより大きい硬度まで焼き戻す請求項1または請求項127の合金。   128. The alloy of claim 1 or claim 127, wherein the alloy is tempered to a hardness greater than about 50 Rockwell C. 合金を約45ロックウェルCより大きい硬度まで焼き戻す請求項1または請求項127の合金。   128. The alloy of claim 1 or 127, wherein the alloy is tempered to a hardness greater than about 45 Rockwell C. 合金を約67ロックウェルCより大きい表面硬度まで肌焼きする請求項1または請求項127の合金。   128. The alloy of claim 1 or claim 127, wherein the alloy is case hardened to a surface hardness greater than about 67 Rockwell C. 合金を約60ロックウェルCを上回る表面硬度まで肌焼きする請求項1または請求項127の合金。   128. The alloy of claim 1 or 127, wherein the alloy is case hardened to a surface hardness of greater than about 60 Rockwell C. 合金が
Figure 2005519203
より大きいか、またはそれに等しい靱性/強度比、KIc/σを有し、ここで、KIcが合金の破壊靱性であり、かつσが降伏強さである、請求項1または請求項127の合金。
Alloy
Figure 2005519203
The toughness / strength ratio, K Ic / σ y , greater than or equal to K Ic / σ y , where K Ic is the fracture toughness of the alloy and σ y is the yield strength. 127 alloy.
超高強度耐食性構造用鋼合金製品を製造する方法であって、
重量で、約0.1から0.3%の炭素(C)、8から17%のコバルト(Co)、5%未満のニッケル(Ni)、6より大きく、かつ11%未満のクロム(Cr)、および3%未満のモリブデン(Mo)、本質的に鉄(Fe)である残部並びに偶発的元素および不純物を含む溶融状態の元素の混合物を合わせる工程、並びに
該溶融混合物を処理して製造物品を形成する工程、
を含む超高強度耐食性構造用鋼合金製品を製造する方法。
A method for producing an ultra-high strength corrosion resistant structural steel alloy product comprising:
About 0.1 to 0.3% carbon (C), 8 to 17% cobalt (Co), less than 5% nickel (Ni), greater than 6 and less than 11% chromium (Cr) by weight And combining less than 3% molybdenum (Mo), the balance essentially iron (Fe) and a mixture of molten elements including incidental elements and impurities, and treating the molten mixture to produce an article of manufacture Forming step,
A method for producing an ultra-high-strength, corrosion-resistant structural steel alloy product.
前記鋼合金製品が、約1%未満のケイ素(Si)、0.3%未満のニッケル(Nb)、0.8%未満のバナジウム(V)、3%未満のタングステン(W)、0.2%未満のチタン(Ti)、0.2%未満のランタン(La)または他の希土類元素、0.15%未満のジルコニウム(Zr)、および0.005%未満のホウ素(B)(パーセンテージは重量で)を含む群から選択される1以上の元素を含有するように配合される、請求項59による方法。   The steel alloy product comprises less than about 1% silicon (Si), less than 0.3% nickel (Nb), less than 0.8% vanadium (V), less than 3% tungsten (W), 0.2% Less than% titanium (Ti), less than 0.2% lanthanum (La) or other rare earth elements, less than 0.15% zirconium (Zr), and less than 0.005% boron (B) (percentages are by weight 60. The method according to claim 59, wherein said method is formulated to contain one or more elements selected from the group comprising: 前記鋼合金製品が、約0.02%未満のイオウ(S)、0.012%未満のリン(P)、0.015%未満の酸素(O)および0.015%未満の窒素(N)(パーセンテージは重量で)を含有するように配合される、請求項59による方法。   The steel alloy product comprises less than about 0.02% sulfur (S), less than 0.012% phosphorus (P), less than 0.015% oxygen (O) and less than 0.015% nitrogen (N). 60. The method according to claim 59, formulated to contain (percentages by weight). 前記鋼合金製品を処理する工程が、
(a)前記鋼合金物品の均一化、
(b)前記鋼合金物品の熱間加工、
(c)前記鋼合金物品の焼きならし、および
(d)前記鋼合金物品の焼きなまし
を含む、請求項59による方法。
Processing the steel alloy product,
(A) homogenization of the steel alloy article;
(B) hot working of the steel alloy article;
60. The method according to claim 59, comprising: (c) normalizing the steel alloy article; and (d) annealing the steel alloy article.
前記均一化が約1100℃から1400℃の範囲内の金属温度で少なくとも4時間である請求項62による方法。   63. The method according to claim 62, wherein the homogenization is at least 4 hours at a metal temperature in the range of about 1100 <0> C to 1400 <0> C. 前記均一化が約1200℃から1300℃の範囲内の金属温度で少なくとも4時間である請求項62による方法。   63. The method according to claim 62, wherein the homogenization is at least 4 hours at a metal temperature in the range of about 1200 <0> C to 1300 <0> C. 前記熱間加工が約840℃から1300℃の範囲内の金属温度であり、かつ少なくとも約5対1の断面積の総減少を生じる、請求項62による方法。   63. The method according to claim 62, wherein the hot working is at a metal temperature in the range of about 840 ° C to 1300 ° C and results in a total reduction in cross-sectional area of at least about 5 to 1. 前記熱間加工が約1030℃から1200℃の範囲内の金属温度であり、かつ少なくとも約5対1の断面積の総減少を生じる、請求項62による方法。   63. The method according to claim 62, wherein the hot working is at a metal temperature in the range of about 1030 ° C to 1200 ° C and results in a total reduction in cross-sectional area of at least about 5 to 1. 前記焼きならしが約880℃から1100℃の範囲内の金属温度である請求項62による方法。   63. The method according to claim 62, wherein the normalizing is at a metal temperature in the range of about 880 ° C to 1100 ° C. 前記焼きならしが約980℃から1080℃の範囲内の金属温度である請求項62による方法。   63. The method according to claim 62, wherein the normalization is at a metal temperature in the range of about 980 ° C to 1080 ° C. 前記焼きなましが約600℃から850℃の範囲内の金属温度で1時間より長い請求項62による方法。   63. The method according to claim 62, wherein the annealing is longer than 1 hour at a metal temperature in the range of about 600 <0> C to 850 <0> C. 前記焼きなましが約650℃から790℃の範囲内の金属温度で1時間より長い請求項62による方法。   63. The method according to claim 62, wherein said annealing is longer than 1 hour at a metal temperature in the range of about 650 <0> C to 790 <0> C. 前記鋼合金製品を処理する工程が、
(a)前記鋼合金物品の均一化、
(b)前記鋼合金物品の熱間加工、および
(c)前記鋼合金物品の焼きなまし
を含む、請求項59による方法。
Processing the steel alloy product,
(A) homogenization of the steel alloy article;
60. The method according to claim 59, comprising: (b) hot working of the steel alloy article; and (c) annealing the steel alloy article.
前記均一化が約1100℃から1400℃の範囲内の金属温度で少なくとも4時間である請求項71による方法。   72. The method according to claim 71, wherein said homogenization is at least 4 hours at a metal temperature in the range of about 1100 <0> C to 1400 <0> C. 前記均一化が約1200℃から1300℃の範囲内の金属温度で少なくとも4時間である請求項71による方法。   72. The method according to claim 71, wherein said homogenization is at least 4 hours at a metal temperature in the range of about 1200 <0> C to 1300 <0> C. 前記熱間加工が約840℃から1300℃の範囲内の金属温度であり、かつ少なくとも約5対1の断面積の総減少を生じる、請求項71による方法。   72. The method according to claim 71, wherein the hot working is at a metal temperature in the range of about 840 <0> C to 1300 <0> C and produces a total reduction in cross-sectional area of at least about 5 to 1. 前記熱間加工が約1030℃から1200℃の範囲内の金属温度であり、かつ少なくとも約5対1の断面積の総減少を生じる、請求項71による方法。   72. The method according to claim 71, wherein said hot working is at a metal temperature in the range of about 1030 <0> C to 1200 <0> C and results in a total reduction in cross-sectional area of at least about 5 to 1. 前記焼きなましが約600℃から850℃の範囲内の金属温度で1時間より長い請求項71による方法。   72. The method according to claim 71, wherein said annealing is longer than 1 hour at a metal temperature in the range of about 600 <0> C to 850 <0> C. 前記焼きなましが約650℃から790℃の範囲内の金属温度で1時間より長い請求項71による方法。   72. The method according to claim 71, wherein said annealing is longer than 1 hour at a metal temperature in the range of about 650 <0> C to 790 <0> C. 前記鋼合金物品を、
(a)前記鋼合金物品の溶体化処理、
(b)前記鋼合金物品の冷却、および
(c)前記鋼合金物品の焼き戻し、
の工程によってさらに処理する、請求項62による方法。
The steel alloy article,
(A) Solution treatment of the steel alloy article,
(B) cooling the steel alloy article; and (c) tempering the steel alloy article;
63. The method according to claim 62, further processed by the steps of:
前記溶体化処理が約850℃から1100℃の範囲内の金属温度である請求項78による方法。   The method according to claim 78, wherein said solution treatment is at a metal temperature in the range of about 850 ° C to 1100 ° C. 前記溶体化処理が約950℃から1050℃の範囲内の金属温度である請求項78による方法。   The method according to claim 78, wherein said solution treatment is at a metal temperature in the range of about 950 ° C to 1050 ° C. 前記冷却がほぼ室温までである請求項78による方法。   79. A method according to claim 78, wherein the cooling is to approximately room temperature. 前記冷却が約−70℃未満の金属温度までである請求項78による方法。   The method according to claim 78, wherein said cooling is to a metal temperature of less than about -70 ° C. 前記冷却が約−195℃未満の金属温度までである請求項78による方法。   The method according to claim 78, wherein said cooling is to a metal temperature of less than about -195 ° C. 前記焼き戻しが1以上の工程における約600℃未満の金属温度であり、かつ工程間で鋼合金製品を冷却する、請求項78による方法。   79. The method according to claim 78, wherein the tempering is at a metal temperature of less than about 600 ° C. in one or more steps and the steel alloy product is cooled between steps. 前記焼き戻しが1以上の工程における約500℃未満の金属温度であり、かつ工程間で鋼合金製品を冷却する、請求項78による方法。   79. The method according to claim 78, wherein the tempering is at a metal temperature of less than about 500 ° C. in one or more steps and the steel alloy product is cooled between steps. 前記焼き戻しが1以上の工程における約400℃未満の金属温度であり、かつ工程間で鋼合金製品を冷却する、請求項78による方法。   79. The method according to claim 78, wherein the tempering is at a metal temperature of less than about 400 ° C. in one or more steps and the steel alloy product is cooled between steps. 前記焼き戻しが1以上の工程における約300℃未満の金属温度であり、かつ工程間で鋼合金製品を冷却する、請求項78による方法。   79. The method according to claim 78, wherein the tempering is at a metal temperature of less than about 300 <0> C in one or more steps and the steel alloy product is cooled between steps. 前記焼き戻しが1以上の工程における約400℃から600℃の範囲内の金属温度であり、かつ工程間で鋼合金製品を冷却する、請求項78による方法。   79. The method according to claim 78, wherein said tempering is at a metal temperature in the range of about 400 <0> C to 600 <0> C in one or more steps and cools the steel alloy product between steps. 前記焼き戻しが1以上の工程における約450℃から540℃の範囲内の金属温度であり、かつ工程間で鋼合金製品を冷却する、請求項78による方法。   79. The method according to claim 78, wherein the tempering is at a metal temperature in the range of about 450 ° C. to 540 ° C. in one or more steps and the steel alloy product is cooled between steps. 前記鋼合金物品を、
(a)前記鋼合金物品の溶体化処理、
(b)前記鋼合金物品の冷却、および
(c)前記鋼合金物品の焼き戻し、
の工程によってさらに処理する、請求項71による方法。
The steel alloy article,
(A) Solution treatment of the steel alloy article,
(B) cooling the steel alloy article; and (c) tempering the steel alloy article;
72. The method according to claim 71, further processed by:
前記溶体化処理が約850℃から1100℃の範囲内の金属温度である請求項90による方法。   The method according to claim 90, wherein said solution treatment is at a metal temperature in the range of about 850 ° C to 1100 ° C. 前記溶体化処理が約950℃から1050℃の範囲内の金属温度である請求項90による方法。   The method according to claim 90, wherein said solution treatment is at a metal temperature in the range of about 950 ° C to 1050 ° C. 前記冷却がほぼ室温の金属温度までである請求項90による方法。   The method according to claim 90, wherein said cooling is to a metal temperature of about room temperature. 前記冷却が約−70℃未満の金属温度までである請求項90による方法。   The method according to claim 90, wherein said cooling is to a metal temperature of less than about -70 ° C. 前記冷却が約−195℃未満の金属温度までである請求項90による方法。   The method according to claim 90, wherein said cooling is to a metal temperature of less than about -195 ° C. 前記焼き戻しが1以上の工程における約600℃未満の金属温度であり、かつ工程間で鋼合金製品を冷却する、請求項90による方法。   95. The method according to claim 90, wherein the tempering is at a metal temperature of less than about 600 ° C. in one or more steps and the steel alloy product is cooled between steps. 前記焼き戻しが1以上の工程における約500℃未満の金属温度であり、かつ工程間で鋼合金製品を冷却する、請求項90による方法。   The method according to claim 90, wherein said tempering is at a metal temperature of less than about 500 ° C in one or more steps and cooling the steel alloy product between steps. 前記焼き戻しが1以上の工程における約400℃未満の金属温度であり、かつ工程間で鋼合金製品を冷却する、請求項90による方法。   The method according to claim 90, wherein said tempering is at a metal temperature of less than about 400 ° C in one or more steps and cooling the steel alloy product between steps. 前記焼き戻しが1以上の工程における約300℃未満の金属温度であり、かつ工程間で鋼合金製品を冷却する、請求項90による方法。   94. The method according to claim 90, wherein the tempering is at a metal temperature of less than about 300 <0> C in one or more steps and the steel alloy product is cooled between steps. 前記焼き戻しが1以上の工程における約400℃から600℃の範囲内の金属温度であり、かつ工程間で鋼合金製品を冷却する、請求項90による方法。   The method according to claim 90, wherein said tempering is at a metal temperature in the range of about 400 ° C to 600 ° C in one or more steps and cooling the steel alloy product between steps. 前記焼き戻しが1以上の工程における約450℃から540℃の範囲内の金属温度であり、かつ工程間で鋼合金製品を冷却する、請求項90による方法。   The method according to claim 90, wherein said tempering is at a metal temperature in the range of about 450 ° C to 540 ° C in one or more steps and cooling the steel alloy product between steps. 処理が合金中に主要MCカーバイドを形成する工程を含み、ここで、MはCr、Mo、V、W、Nb、Taおよびそれらの組合せからなる群より選択される、請求項59による方法。 Process includes the step of forming a major M 2 C carbide in the alloy, wherein, M is Cr, Mo, V, W, Nb, is selected from the group consisting of Ta and combinations thereof, The method according to claim 59 . 前記処理が実質的マルテンサイト性相材料を形成する熱処理を含む請求項59による方法。   60. The method according to claim 59, wherein the treatment comprises a heat treatment to form a substantially martensitic phase material. 前記処理が重量で大部分の炭素をMCカーバイドとして形成する熱処理を含み、ここで、MはCr、Fe、Mo、V、W、Nb、Ta、Ti、およびそれらの組合せからなる群より選択される、請求項59による方法。 The treatment includes a heat treatment that forms a majority of carbon by weight as M 2 C carbide, wherein M is from the group consisting of Cr, Fe, Mo, V, W, Nb, Ta, Ti, and combinations thereof 60. The method according to claim 59, wherein the method is selected. 重量で約0.2から0.26%の炭素(C)、11から15%のコバルト(Co)、2.0から3.0%のニッケル(Ni)、7.5から9.5%のクロム(Cr)、1.0から2.0%のモリブデン(Mo)、および0.8%未満のバナジウム(V)、実質的に鉄(Fe)である残部並びに偶発的元素および不純物を組み合わせて含有する合金組成物。   About 0.2 to 0.26% carbon (C) by weight, 11 to 15% cobalt (Co), 2.0 to 3.0% nickel (Ni), 7.5 to 9.5% by weight Combining chromium (Cr), 1.0 to 2.0% molybdenum (Mo), and less than 0.8% vanadium (V), the balance being substantially iron (Fe) and incidental elements and impurities Alloy composition to contain. 重量で約0.20から0.25%の炭素(C)、12から15%のコバルト(Co)、2.0から3.0%のニッケル(Ni)、7.0から9.0%のクロム(Cr)、1.0から3.0%のモリブデン(Mo)、2.5%未満のタングステン(W)、0.75%未満のケイ素(Si)、および0.8%未満のバナジウム(V)、本質的に鉄(Fe)である残部並びに偶発的元素および不純物を組み合わせて含有する合金組成物。   About 0.20 to 0.25% by weight of carbon (C), 12 to 15% cobalt (Co), 2.0 to 3.0% nickel (Ni), 7.0 to 9.0% Chromium (Cr), 1.0 to 3.0% molybdenum (Mo), less than 2.5% tungsten (W), less than 0.75% silicon (Si), and less than 0.8% vanadium ( V), an alloy composition containing a balance of essentially iron (Fe) and a combination of incidental elements and impurities. 重量で約0.10から0.20%の炭素(C)、12から17%のコバルト(Co)、2.5から5.0%のニッケル(Ni)、8.5から9.5%のクロム(Cr)、1.0から2.0%のモリブデン(Mo)、および0.8%未満のバナジウム(V)、本質的に鉄(Fe)である残部並びに偶発的元素および不純物を組み合わせて含有する合金組成物。   About 0.10 to 0.20% by weight of carbon (C), 12 to 17% cobalt (Co), 2.5 to 5.0% nickel (Ni), 8.5 to 9.5% Combining chromium (Cr), 1.0 to 2.0% molybdenum (Mo), and less than 0.8% vanadium (V), the balance being essentially iron (Fe) and incidental elements and impurities Alloy composition to contain. 重量で約0.25から0.28%の炭素(C)、11から15%のコバルト(Co)、1.0から3.0%のニッケル(Ni)、7.0から9.0%のクロム(Cr)、1.0%未満のモリブデン(Mo)、1.0%未満のケイ素(Si)、および0.8%未満のバナジウム(V)、本質的に鉄(Fe)である残部並びに偶発的元素および不純物を組み合わせて含有する合金組成物。   About 0.25 to 0.28% carbon (C) by weight, 11 to 15% cobalt (Co), 1.0 to 3.0% nickel (Ni), 7.0 to 9.0% by weight Chromium (Cr), less than 1.0% molybdenum (Mo), less than 1.0% silicon (Si), and less than 0.8% vanadium (V), the balance being essentially iron (Fe) and An alloy composition containing a combination of incidental elements and impurities. 重量で約0.22から0.25%の炭素(C)、12から13%のコバルト(Co)、2.5から3.0%のニッケル(Ni)、8.5から9.5%のクロム(Cr)、1.0から1.5%のモリブデン(Mo)、および0.8%未満のバナジウム(V)、本質的に鉄(Fe)である残部並びに偶発的元素および不純物を組み合わせて含有する合金組成物。   About 0.22 to 0.25% by weight carbon (C), 12 to 13% cobalt (Co), 2.5 to 3.0% nickel (Ni), 8.5 to 9.5% Combining chromium (Cr), 1.0 to 1.5% molybdenum (Mo), and less than 0.8% vanadium (V), the balance being essentially iron (Fe) and incidental elements and impurities Alloy composition to contain. 重量で約0.18から0.25%の炭素(C)、10から15%のコバルト(Co)、4.0から8.0%のニッケル(Ni)、8.0から10.0%のクロム(Cr)、1.0から3.0%のモリブデン(Mo)、3.0%未満のタングステン(W)、1.0%未満のケイ素(Si)、および0.8%未満のバナジウム(V)、本質的に鉄(Fe)である残部並びに偶発的元素および不純物を組み合わせて含有する合金組成物。   About 0.18 to 0.25% by weight of carbon (C), 10 to 15% cobalt (Co), 4.0 to 8.0% nickel (Ni), 8.0 to 10.0% Chromium (Cr), 1.0 to 3.0% molybdenum (Mo), less than 3.0% tungsten (W), less than 1.0% silicon (Si), and less than 0.8% vanadium ( V), an alloy composition containing a balance of essentially iron (Fe) and a combination of incidental elements and impurities. 重量で約0.18から0.25%の炭素(C)、6から10%のコバルト(Co)、4.0から8.0%のニッケル(Ni)、8.0から10.0%のクロム(Cr)、1.0から3.0%のモリブデン(Mo)、3.0%未満のタングステン(W)、1.0%未満のケイ素(Si)、および0.8%未満のバナジウム(V)、本質的に鉄(Fe)である残部並びに偶発的元素および不純物を組み合わせて含有する合金組成物。   About 0.18 to 0.25% carbon (C) by weight, 6 to 10% cobalt (Co), 4.0 to 8.0% nickel (Ni), 8.0 to 10.0% by weight Chromium (Cr), 1.0 to 3.0% molybdenum (Mo), less than 3.0% tungsten (W), less than 1.0% silicon (Si), and less than 0.8% vanadium ( V), an alloy composition containing a balance of essentially iron (Fe) and a combination of incidental elements and impurities. 重量で約0.1から0.3%の炭素(C)、8から17%のコバルト(Co)、0から5%のニッケル(Ni)、6から12%のクロム(Cr)、1%未満のケイ素(Si)、0.5%未満のマンガン(Mn)、および0.15%未満の銅(Cu)を、おおよそ3%未満のモリブデン(Mo)、0.3%未満のニオブ(Nb)、0.8%未満のバナジウム(V)、0.2%未満のタンタル(Ta)、3%未満のタングステン(W)、およびそれらの組合せを含む群から選択される添加物、おおよそ0.2%未満のチタン(Ti)、0.2%未満のランタン(La)または他の希土類元素、0.15%未満のジルコニウム(Zr)、0.005%未満のホウ素(B)、およびそれらの組合せを含む群から選択される追加添加物、および本質的に鉄(Fe)である残部並びに偶発的元素および不純物と組み合わせて含有する合金組成物。   About 0.1 to 0.3% carbon (C) by weight, 8 to 17% cobalt (Co), 0 to 5% nickel (Ni), 6 to 12% chromium (Cr), less than 1% Silicon (Si), less than 0.5% manganese (Mn), and less than 0.15% copper (Cu), approximately less than 3% molybdenum (Mo), less than 0.3% niobium (Nb) An additive selected from the group comprising less than 0.8% vanadium (V), less than 0.2% tantalum (Ta), less than 3% tungsten (W), and combinations thereof, approximately 0.2 % Less than titanium (Ti), less than 0.2% lanthanum (La) or other rare earth elements, less than 0.15% zirconium (Zr), less than 0.005% boron (B), and combinations thereof Additional additives selected from the group comprising, and essentially (Fe) is a balance and the alloy composition containing in combination with incidental elements and impurities. 重量で約0.1から0.3%の炭素(C)、8から17%のコバルト(Co)、0から5%のニッケル(Ni)、6から12%のクロム(Cr)、1%未満のケイ素(Si)、0.5%未満のマンガン(Mn)、および0.15%未満の銅(Cu)を、おおよそ3%未満のモリブデン(Mo)、0.3%未満のニオブ(Nb)、0.8%未満のバナジウム(V)、0.2%未満のタンタル(Ta)、3%未満のタングステン(W)、およびそれらの組合せを含む群から選択される添加物、おおよそ0.2%未満のチタン(Ti)、0.2%未満のランタン(La)または他の希土類元素、0.15%未満のジルコニウム(Zr)、0.005%未満のホウ素(B)、およびそれらの組合せを含む群から選択される追加添加物、約0.02%未満のイオウ(S)、0.012%のリン(P)、0.015%の酸素(O)および0.015%の窒素(N)の不純物、本質的に鉄(Fe)である残部並びに偶発的元素および不純物と組み合わせて含有する合金組成物。   About 0.1 to 0.3% carbon (C) by weight, 8 to 17% cobalt (Co), 0 to 5% nickel (Ni), 6 to 12% chromium (Cr), less than 1% Silicon (Si), less than 0.5% manganese (Mn), and less than 0.15% copper (Cu), approximately less than 3% molybdenum (Mo), less than 0.3% niobium (Nb) An additive selected from the group comprising less than 0.8% vanadium (V), less than 0.2% tantalum (Ta), less than 3% tungsten (W), and combinations thereof, approximately 0.2 % Less than titanium (Ti), less than 0.2% lanthanum (La) or other rare earth elements, less than 0.15% zirconium (Zr), less than 0.005% boron (B), and combinations thereof About 0.02% additional additive selected from the group comprising Sulfur (S), 0.012% phosphorus (P), 0.015% oxygen (O) and 0.015% nitrogen (N) impurities, the balance being essentially iron (Fe) and incidental An alloy composition containing a combination of an element and an impurity. 重量で約0.1から0.3%の炭素(C)、8から17%のコバルト(Co)、0から10%のニッケル(Ni)、6から12%のクロム(Cr)、1%未満のケイ素(Si)、0.5%未満のマンガン(Mn)、および0.15%未満の銅(Cu)を、おおよそ3%未満のモリブデン(Mo)、0.3%未満のニオブ(Nb)、0.8%未満のバナジウム(V)、0.2%未満のタンタル(Ta)、3%未満のタングステン(W)、およびそれらの組合せを含む群から選択される添加物、おおよそ0.2%未満のチタン(Ti)、0.2%未満のランタン(La)または他の希土類元素、0.15%未満のジルコニウム(Zr)、0.005%未満のホウ素(B)、およびそれらの組合せを含む群から選択される追加添加物、および本質的に鉄(Fe)である残部並びに偶発的元素および不純物と組み合わせて含有する合金組成物。   About 0.1 to 0.3% carbon (C) by weight, 8 to 17% cobalt (Co), 0 to 10% nickel (Ni), 6 to 12% chromium (Cr), less than 1% Silicon (Si), less than 0.5% manganese (Mn), and less than 0.15% copper (Cu), approximately less than 3% molybdenum (Mo), less than 0.3% niobium (Nb) An additive selected from the group comprising less than 0.8% vanadium (V), less than 0.2% tantalum (Ta), less than 3% tungsten (W), and combinations thereof, approximately 0.2 % Less than titanium (Ti), less than 0.2% lanthanum (La) or other rare earth elements, less than 0.15% zirconium (Zr), less than 0.005% boron (B), and combinations thereof Additional additives selected from the group comprising, and essentially Iron (Fe) is a balance and the alloy composition containing in combination with incidental elements and impurities. 重量で約0.1から0.3%の炭素(C)、8から17%のコバルト(Co)、0から10%のニッケル(Ni)、6から12%のクロム(Cr)、1%未満のケイ素(Si)、0.5%未満のマンガン(Mn)、および0.15%未満の銅(Cu)を、おおよそ3%未満のモリブデン(Mo)、0.3%未満のニオブ(Nb)、0.8%未満のバナジウム(V)、0.2%未満のタンタル(Ta)、3%未満のタングステン(W)、およびそれらの組合せを含む群から選択される添加物、おおよそ0.2%未満のチタン(Ti)、0.2%未満のランタン(La)または他の希土類元素、0.15%未満のジルコニウム(Zr)、0.005%未満のホウ素(B)、およびそれらの組合せを含む群から選択される追加添加物、約0.02%未満のイオウ(S)、0.012%のリン(P)、0.015%の酸素(O)および0.015%の窒素(N)の不純物、本質的に鉄(Fe)である残部並びに偶発的元素および不純物と組み合わせて含有する合金組成物。   About 0.1 to 0.3% carbon (C) by weight, 8 to 17% cobalt (Co), 0 to 10% nickel (Ni), 6 to 12% chromium (Cr), less than 1% Silicon (Si), less than 0.5% manganese (Mn), and less than 0.15% copper (Cu), approximately less than 3% molybdenum (Mo), less than 0.3% niobium (Nb) An additive selected from the group comprising less than 0.8% vanadium (V), less than 0.2% tantalum (Ta), less than 3% tungsten (W), and combinations thereof, approximately 0.2 % Less than titanium (Ti), less than 0.2% lanthanum (La) or other rare earth elements, less than 0.15% zirconium (Zr), less than 0.005% boron (B), and combinations thereof About 0.02% additional additive selected from the group comprising Full sulfur (S), 0.012% phosphorus (P), 0.015% oxygen (O) and 0.015% nitrogen (N) impurities, the balance being essentially iron (Fe) and Alloy composition containing in combination with incidental elements and impurities. 直径が約10ナノメートルより小さいMCカーバイドを含有する合金において重量で約85%より大きい炭素含量を有し、ここで、MはCr、Mo、V、W、Nb、Taおよびそれらの組合せからなる群より選択される、請求項105から115のいずれかに記載される合金。 Alloys containing M 2 C carbide with a diameter less than about 10 nanometers have a carbon content greater than about 85% by weight, where M is Cr, Mo, V, W, Nb, Ta, and combinations thereof 116. The alloy according to any of claims 105 to 115, selected from the group consisting of: 直径が約5ナノメートルより小さいMCカーバイドを含有する合金において重量で約85%より大きい炭素含量を有し、ここで、MはCr、Mo、V、W、Nb、Taおよびそれらの組合せからなる群より選択される、請求項105から115のいずれかに記載される合金。 Alloys containing M 2 C carbide with a diameter less than about 5 nanometers have a carbon content greater than about 85% by weight, where M is Cr, Mo, V, W, Nb, Ta and combinations thereof 116. The alloy according to any of claims 105 to 115, selected from the group consisting of: 約240ksiより大きい最高引張り強さを有する請求項105から115のいずれかに記載される合金。   116. The alloy of any of claims 105 to 115, having a maximum tensile strength greater than about 240 ksi. 約200ksiより大きい降伏強さを有する請求項105から115のいずれかに記載される合金。   116. The alloy of any of claims 105 to 115, having a yield strength greater than about 200 ksi. 分散した金属(M)カーバイド粒子を含む請求項105から115のいずれかに記載される合金であって、前記粒子が式MXCを有し、ここで、前記粒子の重量%のほとんどについてX≦2であり、主としてマルテンサイト相の状態にある合金。   116. An alloy according to any of claims 105 to 115 comprising dispersed metal (M) carbide particles, wherein the particles have the formula MXC, where X ≦ 2 for most of the weight percent of the particles. An alloy that is mainly in the martensitic phase. 前記合金がマルテンサイト相の状態にあり、かつ分散した金属カーバイドを含み、前記金属カーバイドが直径約10ナノメートル未満の公称寸法を有し、かつ主として約2から1以下の範囲の金属イオン対炭素イオン比を有する、請求項105から115のいずれかに記載される合金。   The alloy is in a martensitic phase and includes dispersed metal carbide, the metal carbide having a nominal dimension less than about 10 nanometers in diameter, and mainly in the range of about 2 to 1 or less metal ions to carbon. 116. An alloy according to any of claims 105 to 115, having an ionic ratio. 前記合金がマルテンサイト相の状態にあり、かつ分散した金属カーバイドを含み、該金属カーバイドが直径約5ナノメートル未満の公称寸法を有し、かつ主として約2から1以下の範囲の金属イオン対炭素イオン比を有する、請求項105から115のいずれかに記載される合金。   The alloy is in the martensitic phase and includes dispersed metal carbide, the metal carbide having a nominal dimension less than about 5 nanometers in diameter, and mainly in the range of about 2 to 1 or less metal ions to carbon. 116. An alloy according to any of claims 105 to 115, having an ionic ratio. 前記合金が分散した金属カーバイドを有し、ここで、金属イオンの炭素イオンに対する比が主として約2から1であり、かつ金属がCr、Mo、V、W、Nb、Ta、Ti、およびそれらの組合せからなる群より選択される、請求項105から115のいずれかに記載される合金。   The alloy has dispersed metal carbide, wherein the ratio of metal ions to carbon ions is primarily about 2 to 1, and the metals are Cr, Mo, V, W, Nb, Ta, Ti, and their 116. The alloy according to any of claims 105 to 115, selected from the group consisting of combinations. 前記合金が分散した金属カーバイドを有し、該金属はCr、Mo、V、W、Nb、Ta、Tiからなる群より選択され、金属イオンの炭素イオンに対する比が主として約2から1であり、かつ合金が実質的にマルテンサイト相の状態にある、請求項105から115のいずれかに記載される合金。   The alloy has dispersed metal carbide, the metal is selected from the group consisting of Cr, Mo, V, W, Nb, Ta, Ti, and the ratio of metal ions to carbon ions is primarily about 2 to 1, 116. An alloy according to any of claims 105 to 115, wherein the alloy is substantially in the martensitic phase. 前記合金がおおよそASTM粒子サイズ第5番(ASTM E112)に等しいか、または小さい公称粒子サイズを有する、請求項105から115のいずれかに記載される合金。   116. The alloy of any of claims 105 to 115, wherein the alloy has a nominal particle size that is approximately equal to or smaller than ASTM particle size number 5 (ASTM E112). 前記合金が主としてマルテンサイト相の状態にあり、かつおおよそASTM粒子サイズ第5番(ASTM E112)に等しいか、または小さい公称粒子サイズを有する、請求項105から115のいずれかに記載される合金。   116. The alloy of any of claims 105-115, wherein the alloy is primarily in the martensitic phase and has a nominal particle size that is approximately equal to or smaller than ASTM particle size No. 5 (ASTM E112). 重量で約0.1から0.3%の炭素(C)、8から17%のコバルト(Co)、10%未満のニッケル(Ni)、6より大きく、かつ11%未満のクロム(Cr)、および3%未満のモリブデン(Mo)、本質的に鉄(Fe)である残部並びに偶発的元素および不純物を組み合わせて含有する合金組成物。   About 0.1 to 0.3% carbon (C) by weight, 8 to 17% cobalt (Co), less than 10% nickel (Ni), greater than 6 and less than 11% chromium (Cr); And less than 3% molybdenum (Mo), the balance being essentially iron (Fe), and a combination of incidental elements and impurities. 超高強度耐食性構造用鋼合金製品の製造方法であって、
重量で約0.1から0.3%の炭素(C)、8から17%のコバルト(Co)、10%未満のニッケル(Ni)、6より大きく、かつ11%未満のクロム(Cr)、および3%未満のモリブデン(Mo)、本質的に鉄(Fe)である残部並びに偶発的元素および不純物を含有する溶融状態の元素の混合物を合わせる工程、並びに
該溶融混合物を処理して製造物品を形成する工程
を含む方法。
A method for producing an ultra-high-strength, corrosion-resistant structural steel alloy product,
About 0.1 to 0.3% carbon (C) by weight, 8 to 17% cobalt (Co), less than 10% nickel (Ni), greater than 6 and less than 11% chromium (Cr); And combining less than 3% molybdenum (Mo), the balance being essentially iron (Fe), and a mixture of molten elements containing incidental elements and impurities, and treating the molten mixture to produce an article of manufacture A method comprising the step of forming.
前記鋼合金製品を、おおよそ1%未満のケイ素(Si)、0.3%未満のニオブ(Nb)、0.8%未満のバナジウム(V)、3%未満のタングステン(W)、0.2%未満のチタン(Ti)、0.2%未満のランタン(La)または他の希土類元素、0.15%未満のジルコニウム(Zr)、および0.005%未満のホウ素(B)(パーセンテージは重量で)を含む群からの1以上の元素を含むように配合する請求項128による方法。   The steel alloy product is approximately less than 1% silicon (Si), less than 0.3% niobium (Nb), less than 0.8% vanadium (V), less than 3% tungsten (W), 0.2 Less than% titanium (Ti), less than 0.2% lanthanum (La) or other rare earth elements, less than 0.15% zirconium (Zr), and less than 0.005% boron (B) (percentages are by weight 129. The method according to claim 128, wherein said compound is formulated to contain one or more elements from the group comprising: 前記鋼合金製品が、おおよそ0.02%未満のイオウ(S)、0.012%未満のリン(P)、0.015%未満の酸素(O)および0.015%未満の窒素(N)(パーセンテージは重量で)を含むように配合される請求項128による方法。   The steel alloy product is approximately less than 0.02% sulfur (S), less than 0.012% phosphorus (P), less than 0.015% oxygen (O) and less than 0.015% nitrogen (N). 129. A method according to claim 128, formulated to contain (percentages by weight). 前記鋼合金製品を処理する工程が、
(a)前記鋼合金物品の均一化、
(b)前記鋼合金物品の熱間加工、
(c)前記鋼合金物品の焼きならし、および
(d)前記鋼合金物品の焼きなまし、
を含む、請求項128による方法。
Processing the steel alloy product,
(A) homogenization of the steel alloy article,
(B) hot working of the steel alloy article;
(C) normalizing the steel alloy article; and (d) annealing the steel alloy article;
129. A method according to claim 128, comprising:
前記均一化が約1100℃から1400℃の範囲内の金属温度で少なくとも4時間である請求項131による方法。   132. The method according to claim 131, wherein the homogenization is at least 4 hours at a metal temperature in the range of about 1100 <0> C to 1400 <0> C. 前記均一化が約1200℃から1300℃の範囲内の金属温度で少なくとも4時間である請求項131による方法。   132. The method according to claim 131, wherein said homogenization is at least 4 hours at a metal temperature in the range of about 1200 <0> C to 1300 <0> C. 前記熱間加工が約840℃から1300℃の範囲内の金属温度であり、かつ少なくとも約5対1の断面積の総減少を生じる、請求項131による方法。   132. The method according to claim 131, wherein said hot working is at a metal temperature in the range of about 840 <0> C to 1300 <0> C and results in a total reduction in cross-sectional area of at least about 5 to 1. 前記熱間加工が約1030℃から1200℃の範囲内の金属温度であり、かつ少なくとも約5対1の断面積の総減少を生じる、請求項131による方法。   132. The method according to claim 131, wherein said hot working is at a metal temperature in the range of about 1030 <0> C to 1200 <0> C and results in a total reduction in cross-sectional area of at least about 5 to 1. 前記焼きならしが約880℃から1100℃の範囲内の金属温度である請求項131による方法。   132. The method according to claim 131, wherein said normalizing is at a metal temperature in the range of about 880 ° C to 1100 ° C. 前記焼きならしが約980℃から1080℃の範囲内の金属温度である請求項131による方法。   132. The method according to claim 131, wherein the normalization is at a metal temperature in the range of about 980 ° C to 1080 ° C. 前記焼きなましが約600℃から850℃の範囲内の金属温度で1時間より長い請求項131による方法。   132. The method according to claim 131, wherein said annealing is longer than 1 hour at a metal temperature in the range of about 600 <0> C to 850 <0> C. 前記焼きなましが約650℃から790℃の範囲内の金属温度で1時間より長い請求項131による方法。   132. The method according to claim 131, wherein said annealing is longer than 1 hour at a metal temperature in the range of about 650 <0> C to 790 <0> C. 前記鋼合金製品を処理する工程が、
(a)前記鋼合金物品の均一化、
(b)前記鋼合金物品の熱間加工、および
(c)前記鋼合金物品の焼きなまし
を含む、請求項128による方法。
Processing the steel alloy product,
(A) homogenization of the steel alloy article;
129. The method according to claim 128, comprising: (b) hot working of the steel alloy article; and (c) annealing the steel alloy article.
前記均一化が約1100℃から1400℃の範囲内の金属温度で少なくとも4時間である請求項140による方法。   141. The method according to claim 140, wherein the homogenization is at least 4 hours at a metal temperature in the range of about 1100 <0> C to 1400 <0> C. 前記均一化が約1200℃から1300℃の範囲内の金属温度で少なくとも4時間である請求項140による方法。   141. The method according to claim 140, wherein the homogenization is at least 4 hours at a metal temperature in the range of about 1200 <0> C to 1300 <0> C. 前記熱間加工が約840℃から1300℃の範囲内の金属温度であり、かつ少なくとも約5対1の断面積の総減少を生じる、請求項140による方法。   141. The method according to claim 140, wherein the hot working is at a metal temperature in the range of about 840 ° C to 1300 ° C and results in a total reduction in cross-sectional area of at least about 5 to 1. 前記熱間加工が約1030℃から1200℃の範囲内の金属温度であり、かつ少なくとも約5対1の断面積の総減少を生じる、請求項140による方法。   141. The method according to claim 140, wherein the hot working is at a metal temperature in the range of about 1030 ° C to 1200 ° C and results in a total reduction in cross-sectional area of at least about 5 to 1. 前記焼きなましが約600℃から850℃の範囲内の金属温度で1時間より長い請求項140による方法。   141. The method according to claim 140, wherein the annealing is longer than 1 hour at a metal temperature in the range of about 600 <0> C to 850 <0> C. 前記焼きなましが約650℃から790℃の範囲内の金属温度で1時間より長い請求項140による方法。   141. The method according to claim 140, wherein said annealing is longer than 1 hour at a metal temperature in the range of about 650 <0> C to 790 <0> C. 前記鋼合金物品を、
(a)前記鋼合金物品の溶体化処理、
(b)前記鋼合金物品の冷却、および
(c)前記鋼合金物品の焼き戻し
の工程によってさらに処理する、請求項131による方法。
The steel alloy article,
(A) Solution treatment of the steel alloy article,
132. The method according to claim 131, further processed by the steps of (b) cooling the steel alloy article, and (c) tempering the steel alloy article.
前記溶体化処理が約850℃から1100℃の範囲内の金属温度である請求項147による方法。   148. The method according to claim 147, wherein the solution treatment is at a metal temperature in the range of about 850 ° C to 1100 ° C. 前記溶体化処理が約950℃から1050℃の範囲内の金属温度である請求項147による方法。   148. The method according to claim 147, wherein the solution treatment is at a metal temperature in the range of about 950 ° C to 1050 ° C. 前記冷却がほぼ室温までである請求項147による方法。   148. The method according to claim 147, wherein the cooling is to approximately room temperature. 前記冷却が約−70℃未満の金属温度である請求項147による方法。   148. The method according to claim 147, wherein the cooling is at a metal temperature less than about -70C. 前記冷却が約−195℃未満の金属温度である請求項147による方法。   148. The method according to claim 147, wherein the cooling is at a metal temperature less than about -195C. 前記焼き戻しが1以上の工程における約600℃未満の金属温度であり、かつ工程間で鋼合金製品を冷却する、請求項147による方法。   148. The method according to claim 147, wherein the tempering is at a metal temperature of less than about 600 ° C. in one or more steps and the steel alloy product is cooled between steps. 前記焼き戻しが1以上の工程における約500℃未満の金属温度であり、かつ工程間で鋼合金製品を冷却する、請求項147による方法。   148. The method according to claim 147, wherein the tempering is at a metal temperature of less than about 500 ° C. in one or more steps and the steel alloy product is cooled between steps. 前記焼き戻しが1以上の工程における約400℃未満の金属温度であり、かつ工程間で鋼合金製品を冷却する、請求項147による方法。   148. The method according to claim 147, wherein the tempering is at a metal temperature of less than about 400 ° C. in one or more steps and the steel alloy product is cooled between steps. 前記焼き戻しが1以上の工程における約300℃未満の金属温度であり、かつ工程間で鋼合金製品を冷却する、請求項147による方法。   148. The method according to claim 147, wherein the tempering is at a metal temperature of less than about 300 <0> C in one or more steps and the steel alloy product is cooled between steps. 前記焼き戻しが1以上の工程における約400℃から600℃の範囲内の金属温度であり、かつ工程間で鋼合金製品を冷却する、請求項147による方法。   148. The method according to claim 147, wherein the tempering is at a metal temperature in the range of about 400 ° C. to 600 ° C. in one or more steps and the steel alloy product is cooled between steps. 前記焼き戻しが1以上の工程における約450℃から540℃の範囲内の金属温度であり、かつ工程間で鋼合金製品を冷却する、請求項147による方法。   148. The method according to claim 147, wherein the tempering is at a metal temperature in the range of about 450 ° C. to 540 ° C. in one or more steps and the steel alloy product is cooled between steps. 前記鋼合金物品を、
(a)前記鋼合金物品の溶体化処理、
(b)前記鋼合金物品の冷却、および
(c)前記鋼合金物品の焼き戻し、
の工程によってさらに処理する、請求項140による方法。
The steel alloy article,
(A) Solution treatment of the steel alloy article,
(B) cooling the steel alloy article; and (c) tempering the steel alloy article;
145. The method according to claim 140, further processed by:
前記溶体化処理が約850℃から1100℃の範囲内の金属温度である請求項159による方法。   160. The method according to claim 159, wherein the solution treatment is at a metal temperature in the range of about 850 <0> C to 1100 <0> C. 前記溶体化処理が約950℃から1050℃の範囲内の金属温度である請求項159による方法。   160. The method according to claim 159, wherein the solution treatment is at a metal temperature in the range of about 950 <0> C to 1050 <0> C. 前記冷却がほぼ室温の金属温度までである請求項159による方法。   160. The method according to claim 159, wherein the cooling is to a metal temperature of about room temperature. 前記冷却が約−70℃未満の金属温度までである請求項159による方法。   The method according to claim 159, wherein said cooling is to a metal temperature of less than about -70 ° C. 前記冷却が約−195℃未満の金属温度までである請求項159による方法。   The method according to claim 159, wherein said cooling is to a metal temperature of less than about -195 ° C. 前記焼き戻しが1以上の工程における約600℃未満の金属温度であり、かつ工程間で鋼合金製品を冷却する、請求項159による方法。   159. The method according to claim 159, wherein said tempering is at a metal temperature of less than about 600 ° C. in one or more steps and cooling the steel alloy product between steps. 前記焼き戻しが1以上の工程における約500℃未満の金属温度であり、かつ工程間で鋼合金製品を冷却する、請求項159による方法。   159. The method according to claim 159, wherein the tempering is at a metal temperature of less than about 500 ° C. in one or more steps and the steel alloy product is cooled between steps. 前記焼き戻しが1以上の工程における約400℃未満の金属温度であり、かつ工程間で鋼合金製品を冷却する、請求項159による方法。   160. The method according to claim 159, wherein said tempering is at a metal temperature of less than about 400 ° C. in one or more steps and cooling the steel alloy product between steps. 前記焼き戻しが1以上の工程における約300℃未満の金属温度であり、かつ工程間で鋼合金製品を冷却する、請求項159による方法。   160. The method according to claim 159, wherein the tempering is at a metal temperature of less than about 300 <0> C in one or more steps and the steel alloy product is cooled between steps. 前記焼き戻しが1以上の工程における約400℃から600℃の範囲内の金属温度であり、かつ工程間で鋼合金製品を冷却する、請求項159による方法。   160. The method according to claim 159, wherein said tempering is at a metal temperature in the range of about 400 <0> C to 600 <0> C in one or more steps and cools the steel alloy product between steps. 前記焼き戻しが1以上の工程における約450℃から540℃の範囲内の金属温度であり、かつ工程間で鋼合金製品を冷却する、請求項159による方法。   160. The method according to claim 159, wherein said tempering is at a metal temperature in the range of about 450 [deg.] C to 540 [deg.] C in one or more steps and cools the steel alloy product between steps. 処理が合金中に主要MCカーバイドを形成する工程を含み、ここで、MはCr、Mo、V、W、Nb、Taおよびそれらの組合せからなる群より選択される、請求項128による方法。 Process includes the step of forming a major M 2 C carbide in the alloy, wherein, M is Cr, Mo, V, W, Nb, is selected from the group consisting of Ta and combinations thereof, The method according to claim 128 . 前記処理が実質的マルテンサイト性相材料を形成する熱処理を含む請求項128による方法。   129. The method according to claim 128, wherein the treatment comprises a heat treatment that forms a substantially martensitic phase material. 前記処理が重量で大部分の炭素をMCカーバイドとして形成する熱処理を含み、ここで、MはCr、Fe、Mo、V、W、Nb、Ta、Ti、およびそれらの組合せからなる群より選択される、請求項128による方法。 The treatment includes a heat treatment that forms a majority of carbon by weight as M 2 C carbide, wherein M is from the group consisting of Cr, Fe, Mo, V, W, Nb, Ta, Ti, and combinations thereof 129. The method according to claim 128, which is selected.
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