JP2015518087A - 費用対効果が高いフェライト系ステンレス鋼 - Google Patents
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Abstract
Description
ASTM 304型ステンレス鋼の耐腐食性に匹敵する耐腐食性を有するが、実質的にニッケルを含まず、チタンおよびコロンビウムで二重安定化されて(dual stabilized)粒間腐食からの保護をもたらし、かつクロム、銅、およびモリブデンを含有して、応力腐食割れ抵抗を犠牲にすることなく孔食抵抗を提供する、フェライト系ステンレス鋼を製造することが望ましい。このような鋼は、市販用の台所用品(commercial kitchen applications)、建築部品、ならびに商用車および乗用車の排ガスおよび選択的接触還元(SCR)部品を含むがこれらに制限されない自動車用品(automotive applications)に一般に見られる、商品鋼板に特に有用である。
フェライト系ステンレス鋼では、チタン、コロンビウム、炭素、および窒素の相互関係および量が、下位平衡表面品質(subequilibrium surface quality)、実質的に等軸の鋳造粒状物構造、および粒間腐食に対する実質的に完全な安定を達成するように、制御される。さらに、クロム、銅、およびモリブデンの相互関係が、耐腐食性を最適にするように制御される。
式1:Ti最大=0.0044(N−1.027)
式中、Ti最大は、重量パーセントによるチタンの最大濃度であり、Nは、重量パーセントによる窒素の濃度である。本明細書中のすべての濃度は、特に明らかな断りのない限り、重量パーセントで報告される。
式2:Ti最小=0.0025/N
により表わされ、
式中、Ti最小は、重量パーセントによるチタンの最小濃度であり、Nは、重量パーセントによる窒素の濃度である。
式3:Ti+Cb最小=0.2%+4(C+N)
式中、Tiは、重量パーセントによるチタンの量であり、
Cb最小は、重量パーセントによるコロンビウムの最小量であり、
Cは、重量パーセントによる炭素の量であり、
Nは、重量パーセントによる窒素の量である。
式4:20.5≦Cr+3.3Mo
式5:Cu最大<0.80の場合、0.6≦Cu+Mo≦1.4
304L型オーステナイト系ステンレス鋼に匹敵する全体的な耐腐食性をもたらすフェライト系ステンレス鋼組成物を準備するため、一連の研究室の熱処理金属(laboratory heats)が、溶解され、局部腐食性に対する抵抗について分析された。
(ID番号で識別される)実施例2の前述した真空溶融物に対して行われた比較研究は、塩酸、硫酸、次亜塩素酸ナトリウム、および酢酸中で、化学的浸漬試験された。
腐食挙動図(CBD)および周期分極研究を含む電気化学的評価が行われ、304L型鋼の挙動と比較された。
(1) フェライト系ステンレス鋼において、
約0.020重量%以下の炭素と、
約20.0〜23.0重量%のクロムと、
約0.020重量%以下の窒素と、
約0.40〜0.80重量%の銅と、
約0.20〜0.60重量%のモリブデンと、
約0.10〜0.25重量%のチタンと、
約0.20〜0.30重量%のコロンビウムと、
を含む、フェライト系ステンレス鋼。
(2) 実施態様1に記載のフェライト系ステンレス鋼において、
前記クロムは、約21.5〜22重量%の量で存在する、フェライト系ステンレス鋼。
(3) 実施態様1に記載のフェライト系ステンレス鋼において、
前記銅は、約0.45〜0.75重量%の量で存在する、フェライト系ステンレス鋼。
(4) 実施態様1に記載のフェライト系ステンレス鋼において、
前記モリブデンは、約0.30〜0.50重量%の量で存在する、フェライト系ステンレス鋼。
(5) 実施態様1に記載のフェライト系ステンレス鋼において、
前記チタンは、約0.17〜0.25重量%の量で存在する、フェライト系ステンレス鋼。
前記クロムは、約21.75重量%の量で存在する、フェライト系ステンレス鋼。
(7) 実施態様1に記載のフェライト系ステンレス鋼において、
前記銅は、約0.60重量%の量で存在する、フェライト系ステンレス鋼。
(8) 実施態様1に記載のフェライト系ステンレス鋼において、
前記モリブデンは、約0.40重量%の量で存在する、フェライト系ステンレス鋼。
(9) 実施態様1に記載のフェライト系ステンレス鋼において、
前記チタンは、約0.21重量%の量で存在する、フェライト系ステンレス鋼。
(10) 実施態様1に記載のフェライト系ステンレス鋼において、
前記コロンビウムは、約0.25重量%の量で存在する、フェライト系ステンレス鋼。
約0.40重量%以下のマンガンをさらに含む、フェライト系ステンレス鋼。
(12) 実施態様1に記載のフェライト系ステンレス鋼において、
約0.030重量%以下のリンをさらに含む、フェライト系ステンレス鋼。
(13) 実施態様1に記載のフェライト系ステンレス鋼において、
約0.30〜0.50重量%のケイ素をさらに含む、フェライト系ステンレス鋼。
(14) 実施態様1に記載のフェライト系ステンレス鋼において、
約0.40重量%以下のニッケルをさらに含む、フェライト系ステンレス鋼。
(15) 実施態様1に記載のフェライト系ステンレス鋼において、
約0.30〜0.50重量%のマンガンをさらに含む、フェライト系ステンレス鋼。
約0.10重量%以下のアルミニウムをさらに含む、フェライト系ステンレス鋼。
(17) フェライト系ステンレス鋼を製造する方法において、
クロム、銅、モリブデン、チタン、コロンビウム、および炭素を含む、フェライト鋼溶融物を提供する工程と、
式1および2を満たすようにクロム、銅、およびモリブデンの濃度を決定する工程であって、
式1は20.5≦Cr+3.3Mo、であり、
式中、Crは、重量パーセントによるクロムの濃度であり、Moは、重量パーセントによるモリブデンの濃度であり、
式2は、Cu最大<0.80の場合に0.6≦Cu+Mo≦1.4、であり、
式中、Cuは、重量パーセントによる銅の濃度であり、Moは、重量パーセントによるモリブデンの濃度であり、Cu最大は、重量パーセントによる銅の最大量である、工程と、
以下の式3、4、5を用いてチタン、コロンビウム、および炭素の濃度を決定する工程であって、
式3は、Ti最大=0.0044(N-1.027)、であり、
式中、Ti最大は、重量パーセントによるチタンの最大濃度であり、Nは、重量パーセントによる窒素の濃度であり、
式4は、Ti最小=0.0025/N、であり、
式中、Ti最小は、重量パーセントによるチタンの最小濃度であり、Nは、重量パーセントによる窒素の濃度であり、
式5は、Ti+Cb最小=0.2%+4(C+N)、であり、
式中、Tiは、重量パーセントによるチタンの量であり、Cb最小は、重量パーセントによるコロンビウムの最小量であり、Cは、重量パーセントによる炭素の量であり、Nは、重量パーセントによる窒素の量である、工程と、
を含む、方法。
Claims (17)
- フェライト系ステンレス鋼において、
約0.020重量%以下の炭素と、
約20.0〜23.0重量%のクロムと、
約0.020重量%以下の窒素と、
約0.40〜0.80重量%の銅と、
約0.20〜0.60重量%のモリブデンと、
約0.10〜0.25重量%のチタンと、
約0.20〜0.30重量%のコロンビウムと、
を含む、フェライト系ステンレス鋼。 - 請求項1に記載のフェライト系ステンレス鋼において、
前記クロムは、約21.5〜22重量%の量で存在する、フェライト系ステンレス鋼。 - 請求項1に記載のフェライト系ステンレス鋼において、
前記銅は、約0.45〜0.75重量%の量で存在する、フェライト系ステンレス鋼。 - 請求項1に記載のフェライト系ステンレス鋼において、
前記モリブデンは、約0.30〜0.50重量%の量で存在する、フェライト系ステンレス鋼。 - 請求項1に記載のフェライト系ステンレス鋼において、
前記チタンは、約0.17〜0.25重量%の量で存在する、フェライト系ステンレス鋼。 - 請求項1に記載のフェライト系ステンレス鋼において、
前記クロムは、約21.75重量%の量で存在する、フェライト系ステンレス鋼。 - 請求項1に記載のフェライト系ステンレス鋼において、
前記銅は、約0.60重量%の量で存在する、フェライト系ステンレス鋼。 - 請求項1に記載のフェライト系ステンレス鋼において、
前記モリブデンは、約0.40重量%の量で存在する、フェライト系ステンレス鋼。 - 請求項1に記載のフェライト系ステンレス鋼において、
前記チタンは、約0.21重量%の量で存在する、フェライト系ステンレス鋼。 - 請求項1に記載のフェライト系ステンレス鋼において、
前記コロンビウムは、約0.25重量%の量で存在する、フェライト系ステンレス鋼。 - 請求項1に記載のフェライト系ステンレス鋼において、
約0.40重量%以下のマンガンをさらに含む、フェライト系ステンレス鋼。 - 請求項1に記載のフェライト系ステンレス鋼において、
約0.030重量%以下のリンをさらに含む、フェライト系ステンレス鋼。 - 請求項1に記載のフェライト系ステンレス鋼において、
約0.30〜0.50重量%のケイ素をさらに含む、フェライト系ステンレス鋼。 - 請求項1に記載のフェライト系ステンレス鋼において、
約0.40重量%以下のニッケルをさらに含む、フェライト系ステンレス鋼。 - 請求項1に記載のフェライト系ステンレス鋼において、
約0.30〜0.50重量%のマンガンをさらに含む、フェライト系ステンレス鋼。 - 請求項1に記載のフェライト系ステンレス鋼において、
約0.10重量%以下のアルミニウムをさらに含む、フェライト系ステンレス鋼。 - フェライト系ステンレス鋼を製造する方法において、
クロム、銅、モリブデン、チタン、コロンビウム、および炭素を含む、フェライト鋼溶融物を提供する工程と、
式1および2を満たすようにクロム、銅、およびモリブデンの濃度を決定する工程であって、
式1は20.5≦Cr+3.3Mo、であり、
式中、Crは、重量パーセントによるクロムの濃度であり、Moは、重量パーセントによるモリブデンの濃度であり、
式2は、Cu最大<0.80の場合に0.6≦Cu+Mo≦1.4、であり、
式中、Cuは、重量パーセントによる銅の濃度であり、Moは、重量パーセントによるモリブデンの濃度であり、Cu最大は、重量パーセントによる銅の最大量である、工程と、
以下の式3、4、5を用いてチタン、コロンビウム、および炭素の濃度を決定する工程であって、
式3は、Ti最大=0.0044(N-1.027)、であり、
式中、Ti最大は、重量パーセントによるチタンの最大濃度であり、Nは、重量パーセントによる窒素の濃度であり、
式4は、Ti最小=0.0025/N、であり、
式中、Ti最小は、重量パーセントによるチタンの最小濃度であり、Nは、重量パーセントによる窒素の濃度であり、
式5は、Ti+Cb最小=0.2%+4(C+N)、であり、
式中、Tiは、重量パーセントによるチタンの量であり、Cb最小は、重量パーセントによるコロンビウムの最小量であり、Cは、重量パーセントによる炭素の量であり、Nは、重量パーセントによる窒素の量である、工程と、
を含む、方法。
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