JP2018534421A - 新規なオーステナイト系ステンレス合金 - Google Patents
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Abstract
【選択図】なし
Description
C 0.03未満;
Si 1.0未満;
Mn 1.2以下;
Cr 26.0−30.0;
Ni 29.0−37.0;
Mo又は(Mo+W/2) 6.1−7.1;
N 0.25−0.36;
P 0.04以下
S 0.03以下;
Cu 0.4以下;
残り Fe及び不可避な不純物
を有するオーステナイト系ステンレス合金を提供する。
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残り Fe及び不可避な不純物
を有するオーステナイト系ステンレス合金を提供する。
Cはオーステナイト系ステンレス合金に含まれている不純物である。Cの含有量が0.03wt%を超す場合、粒子境界における炭化クロムの析出のために耐食性が低下する。したがって、Cの含有量は、0.03wt%以下、例えば、0.02wt%以下である。
Siは、脱酸のために添加することができる元素である。しかし、Siはシグマ相等の金属間相の析出を促進し、その結果、Siは、1.0wt%以下、例えば、0.5wt%以下の含有量で含まれている。一実施態様によれば、Siは0.01wt%を超える。一実施態様によれば、Siは0.3wt%未満である。さらなる実施態様によれば、Siは0.1−0.3wt%である。
Mnはほとんどのステンレス合金に使用される。なぜなら、MnはMnSを形成し、MnSは熱間延性を改善するからである。Mnはまた、多量に(例えば、およそ4wt%)添加された場合、ほとんどのオーステナイト系ステンレス合金の強度を増加させるのに有利であると考えられる。しかし、以上又は以下に本明細書で定義されたオーステナイト系ステンレス合金に対して、1.5wt%を超えるMnの含有量は、オーステナイト系ステンレス合金の強度を低下させることが驚くべきことに見出されており、したがって、Mnの含有量は、1.2wt%以下、例えば、1.1wt%以下、例えば1.0wt%以下である。一実施態様によれば、Mnの含有量は0.01−1.1wt%である。別の実施態様によれば、Mnは0.6−1.1wt%である。
ニッケルは、Cr及びMoとともに、オーステナイト系ステンレス合金中の応力腐食割れに対する耐性を改善するために有利である。さらに、ニッケルはまた、オーステナイト安定化元素であり、また、特に600−1100℃の温度間隔に曝露された場合、オーステナイト系ステンレス鋼の粒子境界における金属間相の析出を低減する。粒子境界析出物は、耐食性に悪影響及ぼすことがある。したがって、ニッケル含有量は、少なくとも29wt%であるかそれに等しく、例えば、少なくとも31wt%、例えば、少なくとも34wt%である。しかし、高いニッケル含有量は、Nの溶解度を低下させる。したがって、Niの最大含有量は、37wt%以下、例えば、36wt%以下である。一実施態様によれば、Ni含有量は34−36wt%である。
Crは不働態膜を生じさせて、ステンレス合金を腐食から保護するのに必須であるので、Crはステンレス合金中の最も重要な元素である。また、Crを添加するとNの溶解度を増加させる。Crの含有量が26wt%未満である場合、本オーステナイト系ステンレス合金に対する耐孔食性は不十分である。さらに、Crの含有量が30wt%を超える場合、窒化物及びシグマ相等の二次相が形成され、二次相は耐食性に悪影響を及ぼす。したがって、Crの含有量は、26−30wt%、例えば、26wt%超、例えば、26−29wt%等、例えば、26−28wt%、例えば、26wt%超−29wt%、例えば、26wt%超−28wt%である。
Moは、オーステナイト系ステンレス合金の表面に形成される不働態膜を安定化させるのに有効であり、また、耐孔食性を改善するのに有効である。Moの含有量が6.1wt%未満の場合、孔食に対する耐食性は、以上又は以下に本明細書で定義されたオーステナイト系ステンレス合金に対しては十分高くない。しかし、Moの高すぎる含有量は、シグマ相等の金属間相の析出を促進し、また熱間加工性を劣化させる。したがって、Moの含有量は、6.1−7.1wt%、例えば、6.3−6.8wt%である。
存在する場合、WはMo(重量%単位)の半分の効果であり、これはPREの式Cr+3.3(Mo+0.5W)+16Nによって立証されている。
Mo及びWは、オーステナイト系ステンレス合金の表面に形成される不働態膜を安定化するのに有効であり、また、耐孔食性を改善するのに有効である。(Mo+W/2)の含有量が6.1wt%未満の場合、孔食に対する耐食性は、以上又は以下に本明細書で定義されたオーステナイト系ステンレス合金にとっては十分高くない。しかし、Mo及びW/2の高すぎる含有量は、シグマ相等の金属間相の析出を促進し、また、熱間加工性を劣化させる。存在する場合、本合金中のWの含有量は、0.001から3.0wt%の間、例えば、0.1−3.0wt%である。この場合、本合金のMoの含有量は、(Mo+W/2)が6.1−7.1である条件を満たす範囲であると理解すべきである。一実施態様によれば、(Mo+W/2)は6.3−6.8wt%である。
Nは、固溶硬化を用いることによってオーステナイト系ステンレス合金の強度を増加させるのに有効な元素である。Nはまた、構造安定性に対して有益である。さらに、Nは冷間加工の間の変形硬化を改善する。Nの含有量が0.25wt%未満の場合、強度も又は延性も十分高くない。Nの含有量が0.36wt%を超える場合、効率的な熱間加工性を得るためには、流動応力が高すぎる。このようにして、本開示において、本発明者らは、Nの含有量が0.25−0.36wt%、例えば、0.26wt%−0.33wt%、例えば、0.26−0.30である場合、改善された延性及び降伏強度の両者の組合せを有するオーステナイト系ステンレス合金が得られることを驚くべきことに見出している。
Pは不純物であると考えられ、Pが熱間加工性に悪影響を及ぼすことがよく知られている。したがって、Pの含有量は、0.04wt%以下、例えば、0.03wt%以下に設定されている。
Sは、熱間加工性を劣化させるので、不純物と考えられる。したがって、許容しうるSの含有量は、0.03wt%以下、例えば、0.02wt%以下である。
Cuは、任意選択の元素であり、不純物と考えられる。本ステンレス合金は、製造材料として使用される原材料に起因してCuを含む。Cuの含有量は、可能な限り低くあるべきであり、したがって、本合金に対するCuのレベルは0.4wt%以下であり、0.4wt%のレベルを超えると機械的特性が悪影響を受ける。一実施態様によれば、Cuは0.001−0.4wt%の量で存在してもよい。
C 0.03未満;
Si 1.0未満;
Mn 1.2以下;
Cr 26.0−30.0;
Ni 29.0−37.0;
Mo又は(Mo+W/2) 6.1−7.1;
N 0.25−0.36;
P 0.04以下
S 0.03以下;
Cu 0.4以下;
並びに、任意選択的の、Al、V、Nb、Ti、O、Zr、Hf、Ta、Mg、Pb、Co、Bi、Ca、La、Ce、Y及びBの群の一又は複数の元素 1.0以下;
残り Fe及び不可避な不純物
からなる。
17種の様々な合金を、高周波誘導炉で270kgのヒートとして溶融し、次いで9インチの鋳型を用いてインゴットに鋳造した。ヒートの化学組成を表1に示す。
孔食試験
孔食におけるCrの影響を調査した。孔食は腐食の最も損傷を与える形態の1つであり、とりわけ石油及びガス用途、化学及び石油化学産業、製薬産業並びに環境工学におけるこの腐食を制限することが最も重要である。
Claims (18)
- C 0.03重量%未満;
Si 1.0重量%未満;
Mn 1.2重量%以下;
Cr 26.0−30.0重量%;
Ni 29.0−37.0重量%;
Mo 6.1−7.1重量%又は(Mo+W/2) 6.1−7.1重量%;
N 0.25−0.36重量%;
P 0.04重量%以下
S 0.03重量%以下;
Cu 0.4重量%以下;
残り Fe及び不可避な不純物
を含むオーステナイト系ステンレス合金。 - Siの含有量が0.5wt%未満である、請求項1に記載のオーステナイト系ステンレス合金。
- Siの含有量が0.01wt%を超える、請求項1又は請求項2に記載のオーステナイト系ステンレス合金。
- Siの含有量が0.1−0.3wt%である、請求項1から3の何れか一項に記載のオーステナイト系ステンレス合金。
- Mnの含有量が1.1wt%以下である、請求項1又は請求項2に記載のオーステナイト系ステンレス合金。
- Mnの含有量が0.01−1.1wt%である、請求項1から5の何れか一項に記載のオーステナイト系ステンレス合金。
- Mnの含有量が0.6−1.1wt%である、請求項1から6の何れか一項に記載のオーステナイト系ステンレス合金。
- Cuの含有量が0.001−0.4wt%である、請求項1から7の何れか一項に記載のオーステナイト系ステンレス合金。
- Niの含有量が、31−36wt%、例えば、34−36wt%である、請求項1から8の何れか一項に記載のオーステナイト系ステンレス合金。
- Crの含有量が、26−29wt%、例えば、26−28wt%である、請求項1から9の何れか一項に記載のオーステナイト系ステンレス合金。
- Crの含有量が26wt%を超える、請求項1から10の何れか一項に記載のオーステナイト系ステンレス合金。
- Moの合金含有量が、6.1−7.1wt%、例えば、6.3−6.8wt%である、請求項1から11の何れか一項に記載のオーステナイト系ステンレス合金。
- (Mo+W/2)の合金含有量が、6.1−7.1wt%、例えば、6.3−6.8wt%である、請求項1から11の何れか一項に記載のオーステナイト系ステンレス合金。
- Wの含有量が、0.01−3.0wt%、例えば、0.1−3.0wt%である、請求項1から11及び13の何れか一項に記載のオーステナイト系ステンレス合金。
- 請求項1から14の何れか一項に記載のオーステナイト系ステンレス合金を含む物体の、石油及びガス産業、石油化学産業並びに/又は化学産業に関連する用途における使用。
- 腐食性の高い環境における、請求項1から14の何れか一項に記載の物体の使用。
- 請求項1から14の何れか一項に記載のオーステナイト系ステンレス合金を含む物体。
- 前記製品が、チューブ、パイプ、棒、ワイヤ、板、薄板及び/又はストリップである、請求項17に記載の物体。
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