JP2018500455A - 混合型ミクロ構成成分組織を有する高延性鋼合金 - Google Patents
混合型ミクロ構成成分組織を有する高延性鋼合金 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018500455A JP2018500455A JP2017516073A JP2017516073A JP2018500455A JP 2018500455 A JP2018500455 A JP 2018500455A JP 2017516073 A JP2017516073 A JP 2017516073A JP 2017516073 A JP2017516073 A JP 2017516073A JP 2018500455 A JP2018500455 A JP 2018500455A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- alloy
- level
- atomic percent
- grains
- mpa
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 title abstract description 36
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 317
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 317
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 81
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 71
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 51
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 34
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 claims description 29
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 10
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 7
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 7
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 114
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 81
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 49
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 49
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 48
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 36
- 239000000463 material Substances 0.000 description 34
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 34
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 31
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 31
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 31
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 31
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 30
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 30
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 29
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 29
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 29
- 230000008569 process Effects 0.000 description 26
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 24
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 24
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 20
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 18
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 17
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 16
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 15
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 15
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 13
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 11
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 10
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 10
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 10
- 239000000047 product Substances 0.000 description 10
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000002524 electron diffraction data Methods 0.000 description 9
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 8
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 8
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 7
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 7
- 230000004044 response Effects 0.000 description 7
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 6
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 6
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 6
- 229910001203 Alloy 20 Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000002003 electron diffraction Methods 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910001563 bainite Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000000635 electron micrograph Methods 0.000 description 4
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 4
- 238000007431 microscopic evaluation Methods 0.000 description 4
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 4
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 4
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 4
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 4
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003991 Rietveld refinement Methods 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 3
- 238000002173 high-resolution transmission electron microscopy Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 3
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 3
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 3
- 238000003963 x-ray microscopy Methods 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- 229910001423 beryllium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009750 centrifugal casting Methods 0.000 description 2
- 238000010960 commercial process Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 2
- 238000001192 hot extrusion Methods 0.000 description 2
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 238000005058 metal casting Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 2
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 238000009763 wire-cut EDM Methods 0.000 description 2
- 125000003821 2-(trimethylsilyl)ethoxymethyl group Chemical group [H]C([H])([H])[Si](C([H])([H])[H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])C(OC([H])([H])[*])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000007088 Archimedes method Methods 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000922 High-strength low-alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 241001596784 Pegasus Species 0.000 description 1
- VVTSZOCINPYFDP-UHFFFAOYSA-N [O].[Ar] Chemical compound [O].[Ar] VVTSZOCINPYFDP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910002065 alloy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 1
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 description 1
- 229910001567 cementite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010622 cold drawing Methods 0.000 description 1
- 238000010273 cold forging Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 238000005261 decarburization Methods 0.000 description 1
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 1
- 238000001739 density measurement Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N iron;methane Chemical compound C.[Fe].[Fe].[Fe] KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- JHJNPOSPVGRIAN-SFHVURJKSA-N n-[3-[(1s)-1-[[6-(3,4-dimethoxyphenyl)pyrazin-2-yl]amino]ethyl]phenyl]-5-methylpyridine-3-carboxamide Chemical compound C1=C(OC)C(OC)=CC=C1C1=CN=CC(N[C@@H](C)C=2C=C(NC(=O)C=3C=C(C)C=NC=3)C=CC=2)=N1 JHJNPOSPVGRIAN-SFHVURJKSA-N 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000001350 scanning transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011885 synergistic combination Substances 0.000 description 1
- 238000002076 thermal analysis method Methods 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 238000005491 wire drawing Methods 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/58—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/001—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths of specific alloys
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
- B22D11/041—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds for vertical casting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/004—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr and Ni
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/005—Heat treatment of ferrous alloys containing Mn
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/008—Heat treatment of ferrous alloys containing Si
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0205—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips of ferrous alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/021—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips involving a particular fabrication or treatment of ingot or slab
- C21D8/0215—Rapid solidification; Thin strip casting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C33/0257—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
- C22C33/0278—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5%
- C22C33/0292—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5% with more than 5% preformed carbides, nitrides or borides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/08—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing nickel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/16—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/20—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/32—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with boron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/34—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/36—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.7% by weight of carbon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/38—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/54—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/56—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.7% by weight of carbon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
Abstract
Description
本出願は、2014年9月24日に出願された、米国仮特許出願第62/054,728号、及び2014年10月16日に出願された、米国仮特許出願第62/064,903号の利益を主張し、これらは全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本明細書において、比較的高い延性の鋼合金とは、本明細書において混合型ミクロ構成成分組織として特定されるものを形成可能なものである。そのような混合型組織の概略図は、図3に示されている。図3において、複合ホウ化物ピンニング相は、黒点で示されている(ナノスケールの析出相は含まれていない)。マトリックス結晶粒は、六角形構造で表されている。モーダルナノ相組織は、非微細化マトリックス結晶粒からなる一方で、高強度ナノモーダル組織は、比較的より微細化されたマトリックス結晶粒を呈する。図3に示されている混合型ミクロ構成成分組織は、モーダルナノ相組織及び高強度ナノモーダル組織の両方のミクロ構成成分組織の領域/ポケットを呈している。
変形中に動的ナノ相強化(機序#2、図4)を受けて混合型ミクロ構成成分組織(組織#3、図4)の形成及び先進的特性の組合せをもたらす、均質化/再結晶化モーダル組織(組織#2/2a、図4)を形成するという、本明細書における新規の高延性鋼合金の能力により、連続鋳造の異なる方法によるシート生産が可能となり、これらの方法としては、ベルト鋳造、薄帯/対ロール鋳造、薄スラブ鋳造、及び厚スラブ鋳造が挙げられ、後続の後処理により、先進的特性の組合せが達成される。Table 4(表2)の合金の液体溶融物を形成するプロセスは、上に列挙された各商業的生産プロセスに類似することに留意されたい。一般的経路の1つは、鉄くずで開始して、これを電弧炉(EAF)において溶融し、その後、アルゴン酸素脱炭(AOD)処理を行い、取鍋精錬炉(ladle metallurgy furnace、LMF)を通じて最終合金化を行う場合がある。別の経路は、鉄鉱石ペレットで開始して、塩基性酸素転炉(BOF)を用いる従来型の一貫工場を通じて合金の化学的性質を処理するというものである。異なる中間工程が行われるものの、各商業的鋼生産プロセスを通じて、コイルの生産の最終段階は、鋳放し厚さにおける大きなばらつきを除けば、類似する場合がある。典型的には、熱間圧延の最後の工程は、1.5〜10mmの厚さを有する熱間圧延コイルの生産をもたらすが、この厚さは、特定のプロセスフロー及び各製鋼業者の目標に依存する。本出願における合金の特定の化学的性質、並びに図4に概説される特定の組織形成及び可能である機序に関して、これらの熱間圧延されたままのコイルの結果として得られる組織は、均質化ナノモーダル組織又は再結晶化モーダル組織(組織#2/2a、図4)であり得る。より薄いゲージが必要とされる場合、厚さが0.2〜3.5mmの範囲内にあり得る最終ゲージ厚さがもたらされるように、熱間圧延されたコイルの冷間圧延が典型的には行われる。これらの冷間圧延によるゲージ低減工程中、図4に概説される新規の組織及び機序が操作され得る(即ち、組織#2が冷間圧延中に機序#2を通じて組織#3へと変態し、後続のアニーリング中に組織2aへと再結晶され、これが更なる冷間圧延において再度機序#2を通じて組織#3へと変態される等)。先に説明し、また実施例において示されるように、混合型ミクロ構成成分組織(組織#3、図4)の形成、再結晶化モーダル組織(組織#2a、図4)への再結晶化、及び動的ナノ相強化(機序#2、図4)を通じて、混合型ミクロ構成成分組織(組織#3、図4)へと戻る微細化及び強化のプロセスは、末端ユーザーのゲージ厚さに対する要件を満たすために必要な回数だけサイクルの様式で適用することができる。最終的に標的とされる特性は、制御されたパラメーターを伴う最終熱処理によって追加的に改変されてもよい。
本明細書における合金の化学組成がTable 4(表2)に示されており、これは活用される好ましい原子比率を提供している。これらの化学的性質は、Indutherm VTC800V真空傾斜鋳造機におけるスラブ鋳造を通じた材料処理のために使用された。指定した組成の合金は、各合金についてTable 4(表2)に提供される原子比率に従って、指定した量の市販の、組成及び不純物含有量が既知の鉄添加物粉(ferroadditive powder)、並びに必要に応じて追加的な合金元素を用いて、3キログラムの装入物に秤量した。秤量した合金の装入物を、ジルコニアでコーティングされたシリカベースのるつぼ内に配置し、鋳造機の中に装填した。溶融は、14kHzのRF誘導コイルを用いて、真空下で行った。装入物は、過熱状態を提供し、溶融物の均一性を確実とするために、固体構成成分が観察された最後の時点から45秒〜60秒の時間間隔を置いて、完全に溶融するまで加熱した。次いで、水冷された銅のダイの中に溶融物を注入して、薄スラブ鋳造プロセス(図2)のための厚さ範囲内にあるおよそ50mmの厚さ、及び75mm×100mmのサイズの実験室鋳造スラブを形成した。合金61からの実験室鋳造スラブの例を、図6に示す。
選択した合金の引張特性を、既存の鋼グレードの引張特性と比較した。選択した合金及び対応する処理パラメーターは、Table 14(表12)に列挙する。引張応力−歪み曲線を、既存の二相(DP)鋼(図9)、複相(CP)鋼(図10)、変態誘起塑性(TRIP)鋼(図11)、及びマルテンサイト(MS)鋼(図12)のものと比較する。二相鋼は、アイランドの形態で第2の硬質マルテンサイト相を含有する、フェライトマトリックスからなる鋼のタイプとして理解することができ、複相鋼は、少量のマルテンサイト、残留オーステナイト、及びパーライトを含有する、フェライト及びベイナイトからなるマトリックスからなる鋼のタイプとして理解することができ、変態誘起塑性鋼は、硬質ベイナイト相及び第2のマルテンサイト相を追加的に含有する、フェライトマトリックスに包埋されたオーステナイトからなる鋼のタイプとして理解することができ、マルテンサイト鋼は、少量のフェライト及び/又はベイナイトを含有し得る、マルテンサイトマトリックスからなる鋼のタイプとして理解することができる。確認できるように、本開示において特許請求される合金は、既存の先進高強度(AHSS)鋼グレードと比較しても、優れた特性を有する。
商業的純度の供給原料を用いて、選択した合金の3kgの装入物を、Table 4(表2)の合金の化学量論に従って秤量し、Indutherm VTC800V真空傾斜鋳造機において、50mmの厚さの実験室スラブへと鋳造した。引張試験片を、放電加工機(EDM)によって、鋳造スラブの底部に近い小片から作製した。鋳放し条件の合金の引張特性を、15に列挙する。極限引張強度の値は、440〜881MPa、引張伸び率は、1.4〜20.2%で変動し得る。降伏応力は、192〜444MPaの範囲内にある。本明細書における鋼合金の機械的特性の値は、合金の化学的性質に左右されることになる。図13は、合金8からの鋳放しスラブの代表的応力−歪み曲線を示している。鋳放し条件においては、この合金の伸び率は20%に達し、これは本質的に延性の材料が形成されていることを示すということが確認できる。鋳放しスラブは後に熱間圧延等の後処理を必要とすることになるため、クラッキングを防止するには、十分な延性が取り扱いにとって必要とされる。
商業的純度の供給原料を用いて、合金8の3kgの装入物を、Table 4(表2)の合金の化学量論に従って秤量し、Indutherm VTC800V真空傾斜鋳造機において、50mmの厚さの実験室スラブへと鋳造した。次いでこのスラブを、それぞれ87.5%及び73.4%の圧延歪みによって、1075℃での二工程熱間圧延で処理した(総圧延率はおよそ97%)。熱間圧延シートの厚さはおよそ1.7mmであった。引張試験片を、熱間圧延後のシート材料から、ワイヤ放電加工(EDM)を用いて切り出した。引張特性は、Instron機械式試験フレーム(Model 3369)において、Instron社のBluehill制御及び分析ソフトウェアを活用して測定した。試験は、底部固定具を強固に保持し、頂部固定具が動く状態で変位を制御して、室温で実行した。ロードセルは、頂部固定具に取り付けられる。対応する応力−歪み曲線を、図17に示す。熱間圧延条件における合金は、56%の延性と、1155MPaの極限強度を実証した。この延性は、実施例#2における合金8の鋳放し延性(図13)よりも2.8倍大きい。SEM、X線、及びTEM研究用のサンプルを、変形前及び変形後に、熱間圧延シートから切り出した。
先の実施例#3からの合金8熱間圧延シートを、950℃で6時間及び1075℃で2時間熱処理した。引張試験片を、熱間圧延後及び熱処理後のシート材料から、ワイヤ放電加工(EDM)を用いて切り出した。引張特性は、Instron機械式試験フレーム(Model 3369)において、Instron社のBluehill制御及び分析ソフトウェアを活用して測定した。試験は、底部固定具を強固に保持し、頂部固定具が動く状態で変位を制御して、室温で実行した。ロードセルは、頂部固定具に取り付けられる。対応する応力−歪み曲線を、図24に示す。SEM、X線、及びTEM研究用のサンプルを、変形前及び変形後に、熱間圧延シートから切り出した。
商業的純度の供給原料を用いて、合金8の3kgの装入物を、Table 4(表2)の合金の化学量論に従って秤量し、Indutherm VTC800V真空傾斜鋳造機において、50mmの厚さの実験室スラブへと鋳造した。次いでこのスラブを、87.5%及び73.4%の圧延歪みによって、1075℃での二工程熱間圧延で処理した。熱間圧延シートの最終厚さは1.7mmであった。熱間圧延された合金8のシートを更に19.2%冷間圧延して、1.4mmの厚さにした。冷間圧延された合金8のシートを、950℃で6時間熱処理した。引張試験片を、冷間圧延後、並びに冷間圧延及び熱処理後のシート材料から、ワイヤ放電加工(EDM)を用いて切り出した。引張特性は、Instron機械式試験フレーム(Model 3369)において、Instron社のBluehill制御及び分析ソフトウェアを活用して測定した。試験は、底部固定具を強固に保持し、頂部固定具が動く状態で変位を制御して、室温で実行した。ロードセルは、頂部固定具に取り付けられる。対応する応力−歪み曲線を、図35に示す。SEM、X線、及びTEM研究用のサンプルを、変形前及び変形後に、熱間圧延シートから切り出した。
商業的純度の供給原料を用いて、合金44の3kgの装入物を、Table 4(表2)の合金の化学量論に従って秤量し、Indutherm VTC800V真空傾斜鋳造機において、50mmの厚さの実験室スラブへと鋳造した。次いでこのスラブを、それぞれ87.4%及び73.9%の圧延歪みによって、1100℃での二工程熱間圧延で処理した(総圧延率はおよそ97%)。熱間圧延シートの厚さはおよそ1.7mmであった。熱間圧延された合金44のシートを更に19.3%冷間圧延して、およそ1.4mmの厚さにした。引張試験片を、熱間圧延後及び冷間圧延後のシート材料から、ワイヤ放電加工(EDM)を用いて切り出した。引張特性は、Instron機械式試験フレーム(Model 3369)において、Instron社のBluehill制御及び分析ソフトウェアを活用して測定した。試験は、底部固定具を強固に保持し、頂部固定具が動く状態で変位を制御して、室温で実行した。ロードセルは、頂部固定具に取り付けられる。熱間圧延及び冷間圧延後の合金44の引張特性を、図50aに示す。確認できるように、冷間圧延後に、1200から1600MPaへの著しい強化が起こり、延性はおよそ20%へと落ち込む。冷間圧延されたシートは次いで、商業的冷間圧延プロセス中に使用される連続的インラインアニーリングを模して、850℃で10分間熱処理された。引張試験片を、熱処理したシートから切り出し、引張試験を行った。結果として得られた特性は、熱間圧延したままの状態のものと類似するが、より一貫した延性(およそ50%)を有しており、図50bに示されるように、シート処理のサイクル1が完結する。
商業的純度の供給原料を用いて、合金43及び合金44の3kgの装入物を、Table 4(表2)の合金の化学量論に従って秤量し、Indutherm VTC800V真空傾斜鋳造機において、50mmの厚さの実験室スラブへと鋳造した。次いでこのスラブを、Table 6(表4)に特定されるパラメーターを用いて、二工程熱間圧延で処理した。熱間圧延シートの厚さはおよそ1.7mmであった。熱間圧延シートを更に、合金43については10、20、及び30%、合金44については7、20、26、及び43%の圧延率で冷間圧延した。引張試験片を、熱間圧延後及び冷間圧延後のシート材料から、ワイヤ放電加工(EDM)を用いて切り出した。引張特性は、Instron機械式試験フレーム(Model 3369)において、Instron社のBluehill制御及び分析ソフトウェアを活用して測定した。試験は、底部固定具を強固に保持し、頂部固定具が動く状態で変位を制御して、室温で実行した。ロードセルは、頂部固定具に取り付けられる。図51は、熱間圧延後の合金及び異なる圧延率を伴う冷間圧延後の合金の両方に関して、対応する応力−歪み曲線を示している。確認できるように、合金の強度は冷間圧延の圧延率が増加するほど増加し、合金の延性は減少している。非常に高い強度は、高延性鋼合金において、冷間圧延を通じて達成することができる。図51aに示されるように、合金43は、30%の冷間圧延による圧延率の後、1630MPaの引張強度と16%の伸び率とに到達し、合金44は、43%の冷間圧延による圧延率の後、1814MPaの引張強度と12.7%の伸び率とを実証した。
商業的純度の供給原料を用いて、合金8及び合金44の3kgの装入物を、Table 4(表2)の合金の化学量論に従って秤量し、Indutherm VTC800V真空傾斜鋳造機において、50mmの厚さの実験室スラブへと鋳造した。次いでこのスラブを、Table 6(表4)に特定される対応するパラメーターを用いて、二工程熱間圧延で処理した。次いで、合金44に由来する熱間圧延したシートを、およそ25%の総圧延率を伴う複数回パスでの更なる冷間圧延に供した。圧延は、Fenn Model 061一段圧延機において行った。合金について使用した、特定の冷間圧延パラメーターは、Table 8(表6)に示されている。合金44からの冷間圧延したシートを、850℃で5分間アニーリングした。引張試験片を、合金8の熱間圧延されたシート、並びに合金44の熱間圧延、冷間圧延、及び熱処理したシートからEDMを介して切り出した。これらの試験片を、増加的に引っ張って試験した。引張試験は、Instron Model 3369機械式試験フレームにおいて、Instron社のBluehill制御及び分析ソフトウェアを用いて行った。サンプルは、毎秒1×10−3の歪み速度で変位を制御して、室温で試験した。サンプルは静止した底部固定具に据え付け、頂部固定具を移動するクロスヘッドに取り付けた。50kNのロードセルを頂部固定具に取り付けて、荷重を測定した。各引張試験は、4%の総引張伸び率まで実行し、その後サンプルへの負荷を取り除き、再測定し、その後再度試験した。このプロセスを、サンプルが試験中に破損するまで継続した。結果として得られた、増分試験における合金8及び合金44の応力−歪み曲線を、それぞれ、図52a及びbに示す。確認できるように、両方の合金が、各負荷投入−負荷軽減サイクルにおいて著しい強化を実証しており、各歪みサイクルにおける変形中の、合金の動的ナノ相強化が確認される。降伏応力は、変形サイクルの回数に応じて、合金8において421MPaから最大1579MPaにまで、並びに合金44において406MPaから1804MPaにまで変動する。
商業的純度の供給原料を用いて、合金44の3kgの装入物を、Table 4(表2)の合金の化学量論に従って秤量し、Indutherm VTC800V真空傾斜鋳造機において、50mmの厚さの実験室スラブへと鋳造した。次いでこのスラブを、2.5mmに熱間圧延し、続いて1.2mmに冷間圧延した。圧延は、Fenn Model 061一段圧延機において行った。熱間圧延には、インラインのLucifer EHS3GT−B18トンネル炉を使用した。均質な出発温度を確保するために、40分間の初期滞留時間で、圧延される材料を1100℃に加熱し、各熱間圧延のパスの間に、4分間の温度回復のための保持を行った。冷間圧延も同じ圧延機を採用したが、インライントンネル炉は使用しなかった。引張試験片を、冷間圧延した材料からEDMを介して切り出し、その後空冷しながら850℃で10分間熱処理した。熱処理は、アルゴンガスパージ下において、Lucifer 7GT−K12密封式箱型炉において実行した。熱処理した試験片を、試験片表面から酸化物を除去するためにベルト式研磨機において研磨して、その後引張試験を行った。引張試験は、Instron Model 3369及びInstron Model 5984機械式試験フレームにおいて、Instron社のBluehill制御及び分析ソフトウェアを用いて行った。サンプルは、Table 19(表17)に列挙される歪み速度で変位を制御して、室温で試験した。サンプルは静止した底部固定具に据え付け、頂部固定具を移動するクロスヘッドに取り付けた。ロードセルを頂部固定具に取り付けて、荷重を測定した。3369ロードセルの荷重制限は50kNであり、5984ロードセルの場合の荷重制限は150kNであった。機械自体のコンプライアンスの影響を最小限にしながら、サンプルによって観察される実際の歪み速度を決定するために、サンプルの歪みは、高性能ビデオ伸び計(advanced video extensometer、AVE)を用いて測定した。これらの測定値を経時的にプロットし、歪みのおよその平均速度を、結果として得られた値のプロットに合わせた線の傾きから計算した。試験の結果は、それぞれ図53〜図56に示されるように、降伏応力、極限引張強度、歪み硬化指数、及び引張伸び率の歪み速度に対する従属性としてプロットされている。確認できるように、降伏応力は、低い歪み速度において僅かに低下するが、およそ500MPaで、歪み速度に対する従属性をほぼ示さない(図53)。極限引張強度は、低い歪み速度においてはおよそ1250MPaで一定であり、高い歪み速度においておよそ1020MPaにまで落ち込む(図54)。歪み速度の転移範囲は、5×10−3〜5×10−2sec−1である。しかしながら、歪み硬化指数は、最速の試験が適用された場合でも0.5よりは高いものの、歪み速度の増加に伴う漸進的低下を実証している(図55)。この傾向は、転位機序による強化を伴う金属材料の場合に典型的に観察されるものとは反対である。伸び率の値は、1×10−2sec−1の歪み速度で最大値を有することが分かった(図56)。
商業的純度の供給原料を用いて、合金114、合金115、合金116の3kgの装入物を、Table 4(表2)の合金の化学量論に従って秤量し、Indutherm VTC800V真空傾斜鋳造機において、50mmの厚さの実験室スラブへと鋳造した。鋳造プレートの中心には、溶融金属液の最後の量が凝固することによって形成された、収縮ろうと状部がある。化学分析用のサンプルを採取した位置の印を有する、鋳造スラブの中心を通る断面の概略図が、図57に示されている。サンプルは、鋳造スラブの頂部(図57において「A」と印をつけられている)及び底部(図57において「B」と印をつけられている)から、ワイヤEDMによって切り出した。化学分析は、個々の元素の濃度を精密に測定することができる、誘導結合プラズマ(ICP)によって実行した。
商業的純度の供給原料を用いて、合金8の3kgの装入物を、Table 4(表2)の合金の化学量論に従って秤量し、Indutherm VTC800V真空傾斜鋳造機において、50mmの厚さの実験室スラブへと鋳造した。鋳造実験室スラブを、Fenn Model 061圧延機及びLucifer 7−R24雰囲気制御箱型炉を用いて熱間圧延に供した。これらのスラブは、1100℃に予熱した高温炉内に置き、圧延を開始する前に40分間保持した。次いで、これらのプレートを、連続スラブ鋳造プロセス(図1、図2)におけるマルチスタンド熱間圧延を模した、10%〜25%の圧延率の複数回パスで熱間圧延した。熱間圧延の総圧延率は97%であった。
商業的純度の供給原料を用いて、合金20の3kgの装入物を、Table 4(表2)の合金の化学量論に従って秤量し、Indutherm VTC800V真空傾斜鋳造機において、50mmの厚さの実験室スラブへと鋳造した。鋳造実験室スラブを、Fenn Model 061圧延機及びLucifer 7−R24雰囲気制御箱型炉を用いて熱間圧延に供した。これらのスラブは、1100℃に予熱した高温炉内に置き、圧延を開始する前に40分間保持した。次いで、これらのプレートを、連続スラブ鋳造プロセス(図1、図2)におけるマルチスタンド熱間圧延を模した、10%〜25%の圧延率の複数回パスで熱間圧延した。熱間圧延の総圧延率は97%であった。
商業的純度の供給原料を用いて、合金44を鋳造し、1100℃で熱間圧延して、その後1.2mmの最終厚さまで冷間圧延した。圧延は、Fenn Model 061一段圧延機において行った。熱間圧延には、インラインのLucifer EHS3GT−B18トンネル炉を使用した。均質な温度を確保するために、40分間の初期滞留時間で、圧延される材料を1075°Cに加熱し、各熱間圧延のパスの間に、4分間の温度回復のための保持を行った。冷間圧延も同じ圧延機を採用したが、インライントンネル炉は使用しなかった。2種類の熱処理:商業的シート生産におけるコイルのバッチアニーリングを模した、850℃での6時間の熱処理、及び商業的シート生産における連続ラインでのコイルのインラインアニーリングを模した、850℃での10分間の熱処理を、冷間圧延されたシートに対して適用した。両方の熱処理とも、850℃の炉温を使用した。熱処理は、アルゴンガスパージ下において、Lucifer 7GT−K12密封式箱型炉において実行した。引張試験片は、EDMを介して切り出し、Table 20(表18)に概説される処理に従って熱処理した。熱処理した試験片を、試験片表面から酸化物を除去するためにベルト式研磨機において研磨して、その後引張試験を行った。引張試験は、Instron Model 3369機械式試験フレームにおいて、Instron社のBluehill制御及び分析ソフトウェアを用いて行った。サンプルは、毎秒1×10−3の歪み速度で変位を制御して、室温で試験した。サンプルは静止した底部固定具に据え付け、頂部固定具を移動するクロスヘッドに取り付けた。50KNのロードセルを頂部固定具に取り付けて、荷重を測定した。
弾性率を、選択した合金について測定した。商業的純度の供給原料を用いて、3kgの装入物を、Table 4(表2)の合金の化学量論に従って秤量し、Indutherm VTC800V真空傾斜鋳造機において、50mmの厚さの実験室スラブへと鋳造した。次いでこのスラブを、Table 6(表4)に特定される対応するパラメーターを用いて、二工程熱間圧延で処理した。次いで、熱間圧延したシートを、およそ25%の総圧延率を伴う複数回パスでの更なる冷間圧延に供した。圧延は、Fenn Model 061一段圧延機において行った。合金について使用した、特定の冷間圧延パラメーターのリストは、Table 7(表5)に示されている。結果として得られた全てのシートを、アルゴンガスパージ下において、Lucifer 7GT−K12密封式箱型炉において1050℃で5分間熱処理した。標準的弾性率測定を、Table 21(表19)に列挙される、熱間圧延、冷間圧延、及びフラッシュアニーリング条件で行った。
商業的純度の供給原料を用いて、合金44の3kgの装入物を、Table 4(表2)の合金の化学量論に従って秤量し、Indutherm VTC800V真空傾斜鋳造機において、50mmの厚さの実験室スラブへと鋳造した。次いでこのスラブを、Table 6(表4)に特定される対応するパラメーターを用いて、二工程熱間圧延で処理した。次いで、熱間圧延したシートを、およそ25%の総圧延率を伴う複数回パスでの更なる冷間圧延に供した。圧延は、Fenn Model 061一段圧延機において行った。合金について使用した、特定の冷間圧延パラメーターのリストは、Table 7(表5)に示されている。この研究において試験する引張試験片を、850℃で5分間アニーリングし、その後続いて室温まで空冷した。引張試験は、Instron 3369 Model試験フレームにおいて実行した。サンプルは静止した底部固定具に据え付け、頂部固定具を移動するクロスヘッドに取り付けた。ロードセルを頂部固定具に取り付けて、荷重を測定した。ロードセルの荷重制限は50kNであった。歪みは、非接触ビデオ伸び計を用いることで測定した。結果として得られた応力−歪み曲線を、図27に示す。歪み硬化指数の計算は、手動で選択した歪み値によって定義される範囲にわたって、Instron社のBluehillソフトウェアで行った。選択された範囲はそれぞれ、順次、サンプルの5%の伸び率を網羅し、かかる範囲が合計で9つあることで、0%〜45%の変形レジームを網羅した。これらの範囲の各々について、歪み硬化指数を計算し、その指数が計算された歪み範囲のエンドポイントに対してプロットした。0〜5%の歪み範囲については、降伏点以前の全てのデータは、歪み硬化係数の計算から除外した。歪みの関数としての指数の値を、図28に示している。確認できるように、10%の歪みの後、合金の大規模な歪み硬化が起こり、歪み硬化指数は0.8よりも上の値まで到達し、破断するまでずっと0.4よりも高いままである。動的ナノ相強化を通じた歪み硬化の能力は、冷間変形中のネッキングを伴わないか、又は制限されたネッキングしか伴わずに、高く均一な延性をもたらす。
商業的純度の供給原料を用いて、合金141、合金142、及び合金143の3kgの装入物を、Table 4(表2)の合金の化学量論に従って秤量し、Indutherm VTC800V真空傾斜鋳造機において、50mmの厚さの実験室スラブへと鋳造した。次いでこのスラブを、1275℃での二工程熱間圧延で処理した。合金141、合金142、及び合金143に由来する熱間圧延シートを更に、1.18mmの厚さまで冷間圧延した。両方の合金からの冷間圧延シートを、850℃で5分間熱処理した。
本明細書における高延性鋼合金の高温における変形中に組織的均質化を受ける能力と、冷間圧延/アニーリングサイクル中でのこれらの合金の組織及び特性の可逆性と、先進的特性の組合せにつながる、動的ナノ相強化(機序#2、図4)を通じた混合型ミクロ構成成分組織(組織#3、図4)の形成における能力とによって、異なる用途のための様々な生成物に向けて、多様な商業的生産方法を使用することができる。連続スラブ鋳造を通じたシート生産に加えて、潜在的な商業的プロセス及び生産方法の例が、Table 23(表21)に列挙されている。このリストは包括的なものではなく、様々な商業的プロセス及び産業生成物において可能である機序及び組織の使用法の非限定的例を提供するために供給されるものであることに留意されたい。
Claims (19)
- a.61.0〜81.0原子パーセントのレベルのFe、0.6〜9.0原子パーセントのレベルのSi、1.0〜17.0原子パーセントのレベルのMn、及び任意選択で最大で6.0原子パーセントまでのレベルのBを含む金属合金を供給する工程と、
b.前記合金を溶融させ、冷却及び凝固させ、5.0μm〜1000μmのマトリックス結晶粒サイズと、存在する場合には1.0μm〜50.0μmのサイズのホウ化物結晶粒とを有する合金を形成する工程と、
c.工程(b)において形成された前記合金を熱及び応力に曝露し、
1.0μm〜100μmのサイズのマトリックス結晶粒と、存在する場合には0.2μm〜10.0μmのサイズのホウ化物結晶粒と、1.0nm〜200nmのサイズの析出結晶粒と
を有する合金を形成する工程と、
を含む、方法。 - 工程(c)における前記熱及び応力が、700℃から最大で前記合金の固相線温度まで加熱することを含み、前記合金が、ある降伏強度を有し、前記応力が、前記降伏強度を上回る、請求項1に記載の方法。
- 前記応力が、5MPa〜1000MPaの範囲内にある、請求項2に記載の方法。
- 工程(c)において形成された前記合金が、140MPa〜815MPaの降伏強度を有する、請求項1に記載の方法。
- 工程(c)において形成された前記合金が、機械的応力に曝露されて、900MPa以上の引張強度と、2.5%を超える伸び率とを有する合金が提供される、請求項1に記載の方法。
- 前記合金が、900MPa〜1820MPaの引張強度と、2.5%〜76.0%の伸び率とを有する、請求項5に記載の方法。
- 工程(c)において形成された前記合金が、機械的応力に曝露されて、100nm〜50.0μmのマトリックス結晶粒サイズと、0.2μm〜10.0μmのホウ化物結晶粒サイズとを有する合金が提供される、請求項1に記載の方法。
- 前記合金が、1nm〜200nmのサイズを有する析出結晶粒を有する、請求項7に記載の方法。
- 前記機械的応力に曝露した後の、工程(c)において形成された前記合金が、50〜100体積%のオーステナイトを含有する、0.5μm〜50.0μmのサイズのマトリックス結晶粒の一群と、50〜100体積%のフェライトを含有する、100nm〜2000nmのサイズのマトリックス結晶粒の別の群とを有する、請求項5に記載の方法。
- 前記機械的応力に曝露した後の前記合金が、ある温度に曝露されて、前記合金を再結晶させ、前記再結晶された合金が、1.0μm〜50.0μmのサイズのマトリックス結晶粒を有する、請求項5に記載の方法。
- 前記再結晶された合金が、ある降伏強度を有し、前記降伏強度を上回る機械的応力に曝露されて、900MPa以上の引張強度と、2.5%以上の伸び率とを有する合金が提供される、請求項10に記載の方法。
- 前記合金が、以下、
a.0.1〜13.0原子パーセントのレベルのNiと、
b.0.1〜11.0原子パーセントのレベルのCrと、
c.0.1〜4.0原子パーセントのレベルのCuと、
d.0.1〜4.0原子パーセントのレベルのCと、
e.0.1〜6.0原子パーセントのレベルのBと、
のうちの1つ又は複数を含む、請求項1に記載の方法。 - a.61.0〜81.0原子パーセントのレベルのFe、0.6〜9.0原子パーセントのレベルのSi、及び1.0〜17.0原子パーセントのレベルのMn、並びに任意選択で最大で6.0原子パーセントまでのレベルのBを含む金属合金を供給する工程と、
b.前記合金を溶融させ、冷却及び凝固させ、5.0μm〜1000μmのマトリックス結晶粒サイズと、存在する場合には1.0μm〜50.0μmのサイズのホウ化物結晶粒とを有する合金を形成する工程と、
c.工程(b)において形成された前記合金を熱及び応力に曝露し、
1.0μm〜100μmのサイズのマトリックス結晶粒と、存在する場合には0.2μm〜10.0μmのサイズのホウ化物結晶粒と、1.0nm〜200nmのサイズの析出結晶粒と
を有する合金を形成する工程と、
d.工程(c)において形成された前記合金を、機械的応力に曝露して、900MPa以上の引張強度と、2.5%を超える伸び率とを有する合金を提供する工程であって、前記合金が、100nm〜50.0μmのサイズのマトリックス結晶粒と、存在する場合には0.2μm〜10.0μmのホウ化物結晶粒サイズとを有する、工程と、
を含む、方法。 - 工程(d)において形成された前記合金が、900MPa〜1820MPaの引張強度と、2.5%〜76.0%の伸び率とを有する、請求項13に記載の方法。
- 工程(d)において形成された前記合金が、ある温度に曝露されて、前記合金を再結晶させ、前記再結晶された合金が、1.0μm〜50.0μmのサイズのマトリックス結晶粒を有する、請求項13に記載の方法。
- 前記合金が、以下、
a.0.1〜13.0原子パーセントのレベルのNiと、
b.0.1〜11.0原子パーセントのレベルのCrと、
c.0.1〜4.0原子パーセントのレベルのCuと、
d.0.1〜4.0原子パーセントのレベルのCと、
e.0.1〜6.0原子パーセントのレベルのBと、
のうちの1つ又は複数を含む、請求項13に記載の方法。 - 61.0〜81.0原子パーセントのレベルのFe、0.6〜9.0原子パーセントのレベルのSi、1.0〜17.0原子パーセントのレベルのMn、及び任意選択で最大で6.0原子パーセントまでのレベルのBを含む合金であって、
(a)0.5μm〜50.0μmのマトリックス結晶粒と、存在する場合には0.2μm〜10.0μmのホウ化物結晶粒と、1.0nm〜200nmの析出結晶粒との第1の群と、
(b)100nm〜2000nmのマトリックス結晶粒と、存在する場合には0.2μm〜10.0μmのホウ化物結晶粒と、1nm〜200nmの析出結晶粒との第2の群と
を含む混合型ミクロ構成成分組織を含有し、
900MPa以上の引張強度と、2.5%以上の伸び率とを有する、合金。 - 900MPa〜1820MPaの引張強度と、2.5%〜76.0%の伸び率とを有する、請求項17に記載の合金。
- 以下、
a.0.1〜13.0原子パーセントのレベルのNiと、
b.0.1〜11.0原子パーセントのレベルのCrと、
c.0.1〜4.0原子パーセントのレベルのCuと、
d.0.1〜4.0原子パーセントのレベルのCと、
e.0.1〜6.0原子パーセントのレベルのBと、
のうちの1つ又は複数を含む、請求項17に記載の合金。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201462054728P | 2014-09-24 | 2014-09-24 | |
US62/054,728 | 2014-09-24 | ||
US201462064903P | 2014-10-16 | 2014-10-16 | |
US62/064,903 | 2014-10-16 | ||
PCT/US2015/051967 WO2016049328A1 (en) | 2014-09-24 | 2015-09-24 | High ductility steel alloys with mixed microconstituent structure |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018500455A true JP2018500455A (ja) | 2018-01-11 |
JP6869178B2 JP6869178B2 (ja) | 2021-05-12 |
Family
ID=55582013
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017516073A Active JP6869178B2 (ja) | 2014-09-24 | 2015-09-24 | 混合型ミクロ構成成分組織を有する高延性鋼合金 |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10233524B2 (ja) |
EP (1) | EP3198047B1 (ja) |
JP (1) | JP6869178B2 (ja) |
KR (1) | KR102482257B1 (ja) |
CN (1) | CN107148489B (ja) |
CA (1) | CA2962396C (ja) |
MX (1) | MX2017003888A (ja) |
WO (1) | WO2016049328A1 (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU2016264750B2 (en) * | 2015-05-21 | 2019-06-06 | Ak Steel Properties, Inc. | High manganese 3rd generation advanced high strength steels |
DE102015110361B4 (de) * | 2015-06-26 | 2019-12-24 | Thyssenkrupp Ag | Verfahren zum Herstellen eines Werkstoffverbundes in einer Walzanlage und Verwendung der Walzanlage |
CA3030322A1 (en) * | 2016-07-08 | 2018-01-11 | The Nanosteel Company, Inc. | High yield strength steel |
US10371650B2 (en) * | 2016-09-22 | 2019-08-06 | Advanced Manufacturing LLC | Macrotexture map visualizing texture heterogeneity in polycrystalline parts |
WO2019143443A1 (en) * | 2018-01-17 | 2019-07-25 | The Nanosteel Company, Inc. | Alloys and methods to develop yield strength distributions during formation of metal parts |
US20190382875A1 (en) * | 2018-06-14 | 2019-12-19 | The Nanosteel Company, Inc. | High Strength Steel Alloys With Ductility Characteristics |
US11560605B2 (en) | 2019-02-13 | 2023-01-24 | United States Steel Corporation | High yield strength steel with mechanical properties maintained or enhanced via thermal treatment optionally provided during galvanization coating operations |
CN110026443B (zh) * | 2019-05-31 | 2021-08-27 | 深圳市点金贵金属精炼有限公司 | 一种制备金属丝的设备 |
WO2021159142A1 (en) * | 2020-02-03 | 2021-08-12 | The Nanosteel Company, Inc. | Improvements in hot band in high strength steel alloys |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014019928A (ja) * | 2012-07-20 | 2014-02-03 | Jfe Steel Corp | 高強度冷延鋼板および高強度冷延鋼板の製造方法 |
US20140190594A1 (en) * | 2013-01-09 | 2014-07-10 | Daniel James Branagan | Classes of Steels for Tubular Products |
JP2014517875A (ja) * | 2011-05-20 | 2014-07-24 | ザ・ナノスティール・カンパニー・インコーポレーテッド | 静的微細化及び動的強化でモーダル構造体化された鋼のクラス |
US20140238556A1 (en) * | 2013-02-22 | 2014-08-28 | The Nanosteel Company, Inc. | Class of Warm Forming Advanced High Strength Steel |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3847680A (en) * | 1970-04-02 | 1974-11-12 | Sherritt Gordon Mines Ltd | Dispersion strengthened metals and alloys and process for producing same |
US4544422A (en) | 1984-04-02 | 1985-10-01 | General Motors Corporation | Ferrite-austenite dual phase steel |
CA2387322C (en) | 2001-06-06 | 2008-09-30 | Kawasaki Steel Corporation | High-ductility steel sheet excellent in press formability and strain age hardenability, and method for manufacturing the same |
FI125458B (fi) * | 2008-05-16 | 2015-10-15 | Outokumpu Oy | Ruostumaton terästuote, tuotteen käyttö ja menetelmä sen valmistamiseksi |
US8419869B1 (en) | 2012-01-05 | 2013-04-16 | The Nanosteel Company, Inc. | Method of producing classes of non-stainless steels with high strength and high ductility |
-
2015
- 2015-09-24 KR KR1020177010972A patent/KR102482257B1/ko active IP Right Grant
- 2015-09-24 US US14/864,219 patent/US10233524B2/en active Active
- 2015-09-24 CN CN201580058841.0A patent/CN107148489B/zh active Active
- 2015-09-24 CA CA2962396A patent/CA2962396C/en active Active
- 2015-09-24 MX MX2017003888A patent/MX2017003888A/es unknown
- 2015-09-24 JP JP2017516073A patent/JP6869178B2/ja active Active
- 2015-09-24 EP EP15843732.7A patent/EP3198047B1/en active Active
- 2015-09-24 WO PCT/US2015/051967 patent/WO2016049328A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014517875A (ja) * | 2011-05-20 | 2014-07-24 | ザ・ナノスティール・カンパニー・インコーポレーテッド | 静的微細化及び動的強化でモーダル構造体化された鋼のクラス |
JP2014019928A (ja) * | 2012-07-20 | 2014-02-03 | Jfe Steel Corp | 高強度冷延鋼板および高強度冷延鋼板の製造方法 |
US20140190594A1 (en) * | 2013-01-09 | 2014-07-10 | Daniel James Branagan | Classes of Steels for Tubular Products |
US20140238556A1 (en) * | 2013-02-22 | 2014-08-28 | The Nanosteel Company, Inc. | Class of Warm Forming Advanced High Strength Steel |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3198047A4 (en) | 2018-03-07 |
EP3198047A1 (en) | 2017-08-02 |
US20160145725A1 (en) | 2016-05-26 |
CA2962396C (en) | 2023-03-14 |
CN107148489A (zh) | 2017-09-08 |
WO2016049328A1 (en) | 2016-03-31 |
US10233524B2 (en) | 2019-03-19 |
KR102482257B1 (ko) | 2022-12-27 |
MX2017003888A (es) | 2017-06-28 |
KR20170060101A (ko) | 2017-05-31 |
JP6869178B2 (ja) | 2021-05-12 |
EP3198047B1 (en) | 2023-07-05 |
CA2962396A1 (en) | 2016-03-31 |
CN107148489B (zh) | 2019-06-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6776415B2 (ja) | 先進的高強度金属合金の生産のための再結晶、微細化、及び強化機構 | |
JP6869178B2 (ja) | 混合型ミクロ構成成分組織を有する高延性鋼合金 | |
CA2929097C (en) | Metal steel production by slab casting | |
US8257512B1 (en) | Classes of modal structured steel with static refinement and dynamic strengthening and method of making thereof | |
KR102012956B1 (ko) | 고 강도 및 고 연성을 갖는 비-스테인리스 강의 신규 부류 | |
US10480042B2 (en) | Edge formability in metallic alloys | |
KR102195866B1 (ko) | 고항복강도 강판 | |
Zhe | Study on Harmonic Structure Design and Deformation Mechanism in SUS304L Austenitic Stainless Steel |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180904 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190827 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190909 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20191206 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200309 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20200824 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201224 |
|
C60 | Trial request (containing other claim documents, opposition documents) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60 Effective date: 20201224 |
|
C11 | Written invitation by the commissioner to file amendments |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C11 Effective date: 20210112 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20210122 |
|
C21 | Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21 Effective date: 20210125 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210315 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210413 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6869178 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |