JP2021525310A - 新しいオーステナイト合金 - Google Patents
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Abstract
本発明は、以下の重量％の元素：Ｃ ≦０．０３；Ｓｉ ≦１．０；Ｍｎ ≦１．５；Ｓ ≦０．０３；Ｐ ≦０．０３；Ｃｒ ２５．０〜３３．０；Ｎｉ ４２．０〜５２．０；Ｍｏ ６．０〜９．０；Ｎ ０．０７〜０．１１；Ｃｕ ≦０．４；残部のＦｅおよび不可避不純物；を含むオーステナイト合金であって、以下の条件：ＥＮｉ＞１．８６４＊ＥＣｒ−１９．９２（式中、ＥＣｒ＝［ｗｔ％Ｃｒ］＋［ｗｔ％Ｍｏ］＋１．５＊［ｗｔ％Ｓｉ］およびＥＮｉ＝［ｗｔ％Ｎｉ］＋３０＊［ｗｔ％Ｃ］＋３０＊［ｗｔ％Ｎ］＋０．５＊［ｗｔ％Ｍｎ］＋０．５＊［ｗｔ％Ｃｕ］）を満たすことを特徴とする、オーステナイト合金に関する。本発明はまた、製造方法および前記合金を含む物体に関する。合金およびそれから作製される物体は、固化後、０．３％未満の金属間相を有する。【選択図】図１
Description
本開示は、Ｎｉ、ＭｏおよびＣｒの含有量が高く、固化後、金属間相の含有量が低い（０．３％未満）オーステナイト合金に関する。本開示はまた、様々な製品におけるオーステナイト合金の使用、およびそのような合金を製造するための方法に関する。
ニッケル系合金は、現在のステンレス鋼の耐食性および微細組織の安定性では不十分である多くの腐食性用途において使用されている。しかしながら、これらの合金は、固化プロセスの間に微細偏析を形成しやすく、それにより望ましくない金属間相を形成するという、これらの合金に関連する問題が存在する。これらの問題は次に、不十分な延性および不十分な腐食特性を引き起こす。金属間相の含有量は、特定の製造方法、例えば、再溶融および均熱を使用することによって低下され得るが、これらの方法は非常に高価である。
したがって、従来の冶金方法によって製造できる、金属間相の含有量が低いニッケル系合金の必要性が存在する。
したがって本開示の一態様は、上で言及した問題を解決する、または少なくとも減少させることである。したがって、本開示は、重量％（ｗｔ％）で以下：
Ｃ ≦０．０３；
Ｓｉ ≦１．０；
Ｍｎ ≦１．５；
Ｓ ≦０．０３；
Ｐ ≦０．０３；
Ｃｒ ２５．０〜３３．０；
Ｎｉ ４２．０〜５２．０；
Ｍｏ ６．０〜９．０；
Ｎ ０．０７〜０．１１；
Ｃｕ ≦０．４；
残部のＦｅおよび不可避不純物；
を含むオーステナイト合金であって、以下の条件：
ＥＮｉ＞１．８６４＊ＥＣｒ−１９．９２
（式中、
ＥＣｒ＝［ｗｔ％Ｃｒ］＋［ｗｔ％Ｍｏ］＋１．５＊［ｗｔ％Ｓｉ］および
ＥＮｉ＝［ｗｔ％Ｎｉ］＋３０＊［ｗｔ％Ｃ］＋３０＊［ｗｔ％Ｎ］＋０．５＊［ｗｔ％Ｍｎ］＋０．５＊［ｗｔ％Ｃｕ］）
を満たす、オーステナイト合金を提供する。
Ｃ ≦０．０３；
Ｓｉ ≦１．０；
Ｍｎ ≦１．５；
Ｓ ≦０．０３；
Ｐ ≦０．０３；
Ｃｒ ２５．０〜３３．０；
Ｎｉ ４２．０〜５２．０；
Ｍｏ ６．０〜９．０；
Ｎ ０．０７〜０．１１；
Ｃｕ ≦０．４；
残部のＦｅおよび不可避不純物；
を含むオーステナイト合金であって、以下の条件：
ＥＮｉ＞１．８６４＊ＥＣｒ−１９．９２
（式中、
ＥＣｒ＝［ｗｔ％Ｃｒ］＋［ｗｔ％Ｍｏ］＋１．５＊［ｗｔ％Ｓｉ］および
ＥＮｉ＝［ｗｔ％Ｎｉ］＋３０＊［ｗｔ％Ｃ］＋３０＊［ｗｔ％Ｎ］＋０．５＊［ｗｔ％Ｍｎ］＋０．５＊［ｗｔ％Ｃｕ］）
を満たす、オーステナイト合金を提供する。
本明細書上記または本明細書下記で定義される通りのオーステナイト合金は、オーステナイト合金が、固化後、０．３％未満の金属間相を含み、これは、オーステナイト合金中に金属間相がほとんど存在しないことを意味するため、良好な耐食性および高い延性を有する。金属間相は、固化後に実施されるあらゆるプロセスに対して負の影響を有する。
本開示はまた、本明細書上記または本明細書下記で定義される通りのオーステナイト合金を含む物体に関する。物体の例は、これらに限定されないが、チューブ、パイプ、バー、ロッド、中空品、ビレット、鋼片、ストリップ、ワイヤ、プレートおよびシートである。
さらに、本開示はまた、以下の重量％の元素：
Ｃ ≦０．０３；
Ｓｉ ≦１．０；
Ｍｎ ≦１．５；
Ｓ ≦０．０３；
Ｐ ≦０．０３；
Ｃｒ ２５．０〜３３．０；
Ｎｉ ４２．０〜５２．０；
Ｍｏ ６．０〜９．０；
Ｎ ０．０７〜０．１１；
Ｃｕ ≦０．４；
残部のＦｅおよび不可避不純物；
を含むオーステナイト合金を製造するための方法であって、オーステナイト合金が、固化後、０．３％未満の金属間相含有量を有し、前記方法が、以下の工程：
− 溶融物を用意すること；
− 溶融物を分析して、その中に含有される元素の重量％（ｗｔ％）を得ること；
− 分析から得られた値を以下の数式：
ＥＮｉ＞１．８６４＊ＥＣｒ−１９．９２
（式中、
ＥＣｒ＝［ｗｔ％Ｃｒ］＋［ｗｔ％Ｍｏ］＋１．５＊［ｗｔ％Ｓｉ］および
ＥＮｉ＝［ｗｔ％Ｎｉ］＋３０＊［ｗｔ％Ｃ］＋３０＊［ｗｔ％Ｎ］＋０．５＊［ｗｔ％Ｍｎ］＋０．５＊［ｗｔ％Ｃｕ］）
に挿入すること；
− 任意選択で、１種または複数の合金元素を、数式が満たされるまでオーステナイト合金に添加すること；
− オーステナイト合金を固化すること
を含む、方法を提供する。
Ｃ ≦０．０３；
Ｓｉ ≦１．０；
Ｍｎ ≦１．５；
Ｓ ≦０．０３；
Ｐ ≦０．０３；
Ｃｒ ２５．０〜３３．０；
Ｎｉ ４２．０〜５２．０；
Ｍｏ ６．０〜９．０；
Ｎ ０．０７〜０．１１；
Ｃｕ ≦０．４；
残部のＦｅおよび不可避不純物；
を含むオーステナイト合金を製造するための方法であって、オーステナイト合金が、固化後、０．３％未満の金属間相含有量を有し、前記方法が、以下の工程：
− 溶融物を用意すること；
− 溶融物を分析して、その中に含有される元素の重量％（ｗｔ％）を得ること；
− 分析から得られた値を以下の数式：
ＥＮｉ＞１．８６４＊ＥＣｒ−１９．９２
（式中、
ＥＣｒ＝［ｗｔ％Ｃｒ］＋［ｗｔ％Ｍｏ］＋１．５＊［ｗｔ％Ｓｉ］および
ＥＮｉ＝［ｗｔ％Ｎｉ］＋３０＊［ｗｔ％Ｃ］＋３０＊［ｗｔ％Ｎ］＋０．５＊［ｗｔ％Ｍｎ］＋０．５＊［ｗｔ％Ｃｕ］）
に挿入すること；
− 任意選択で、１種または複数の合金元素を、数式が満たされるまでオーステナイト合金に添加すること；
− オーステナイト合金を固化すること
を含む、方法を提供する。
上述の工程を従来の冶金製造プロセスに組み込むことによって、得られる最終物体は、金属間相の含有量が＜０．３％などと低いことになる。
本開示は、以下の重量％の元素：
Ｃ ≦０．０３；
Ｓｉ ≦１．０；
Ｍｎ ≦１．５；
Ｓ ≦０．０３；
Ｐ ≦０．０３；
Ｃｒ ２５．０〜３３．０；
Ｎｉ ４２．０〜５２．０；
Ｍｏ ６．０〜９．０；
Ｎ ０．０７〜０．１１；
Ｃｕ ≦０．４；
残部のＦｅおよび不可避不純物；
を含み、以下の条件：
ＥＮｉ＞１．８６４＊ＥＣｒ−１９．９２
（式中、
ＥＣｒ＝［ｗｔ％Ｃｒ］＋［ｗｔ％Ｍｏ］＋１．５＊［ｗｔ％Ｓｉ］および
ＥＮｉ＝［ｗｔ％Ｎｉ］＋３０＊［ｗｔ％Ｃ］＋３０＊［ｗｔ％Ｎ］＋０．５＊［ｗｔ％Ｍｎ］＋０．５＊［ｗｔ％Ｃｕ］）
を満たす、オーステナイト合金に関する。
Ｃ ≦０．０３；
Ｓｉ ≦１．０；
Ｍｎ ≦１．５；
Ｓ ≦０．０３；
Ｐ ≦０．０３；
Ｃｒ ２５．０〜３３．０；
Ｎｉ ４２．０〜５２．０；
Ｍｏ ６．０〜９．０；
Ｎ ０．０７〜０．１１；
Ｃｕ ≦０．４；
残部のＦｅおよび不可避不純物；
を含み、以下の条件：
ＥＮｉ＞１．８６４＊ＥＣｒ−１９．９２
（式中、
ＥＣｒ＝［ｗｔ％Ｃｒ］＋［ｗｔ％Ｍｏ］＋１．５＊［ｗｔ％Ｓｉ］および
ＥＮｉ＝［ｗｔ％Ｎｉ］＋３０＊［ｗｔ％Ｃ］＋３０＊［ｗｔ％Ｎ］＋０．５＊［ｗｔ％Ｍｎ］＋０．５＊［ｗｔ％Ｃｕ］）
を満たす、オーステナイト合金に関する。
本開示のオーステナイト合金は、固化プロセスの間、樹枝状晶間領域において形成される低分率（量）の金属間相（０．３％未満）を有する。分率は、樹枝状晶間領域中の金属間相の体積を材料の総体積で割ることによって計算される。金属間相の例は、シグマ相、ラーベス相およびカイ相である。
固化は、合金が液相から固体結晶組織相に転換する相転換である。固化プロセスは、樹状突起の形成で開始し、固化プロセスの間に微細偏析が生じる。微細偏析は、固化した樹状突起間の合金元素の不均一分布であり、これは、望ましくない金属間相の形成を促進する。樹状突起間の領域は、樹枝状晶間領域と呼ばれる。典型的な固化プロセスは、これらに限定されないが、インゴット鋳込み、連続鋳込みおよび再溶融などの鋳込みである。
本明細書上記または本明細書下記で定義される通りのオーステナイト合金は、金属間領域中の金属間相の含有量が低いことに起因して、良好な耐食性および非常に良好な延性を有する。したがって、オーステナイト合金は、腐食に対する高い抵抗性が必要である用途、例えば、油およびガス産業、石油化学産業および化学産業における使用に非常に好適である。さらに、本開示の一実施形態によると、合金がさらにより良好な耐食性を有するために、本明細書上記または本明細書下記で定義される通りのオーステナイト合金はまた、８８℃超の臨界孔食温度（ＣＰＴ）を有するという条件も満たし得る。
本開示はまた、本明細書上記または本明細書下記で定義される通りのオーステナイト合金を含む物体に関する。物体の例は、これらに限定されないが、チューブ、バー、パイプ、ロッド、中空品、ビレット、鋼片、ストリップ、ワイヤ、プレートおよびシートである。さらなる例としては、プロダクションチュービングおよび熱交換チュービングが挙げられる。
本明細書下記において、本明細書上記または本明細書下記で定義される通りのオーステナイト合金の合金元素は、合金の特性に対するその寄与に関して論じられる。合金元素はまた、本明細書で言及されていなくても、オーステナイト合金の他の特性に寄与し得ることに注意すべきである。本明細書で示される数値は、重量％（ｗｔ％）で示される。
炭素（Ｃ）：≦０．０３ｗｔ％
Ｃは、オーステナイト合金に含有される不純物である。Ｃの含有量が０．０３ｗｔ％を超える場合、粒界における炭化クロムの沈殿に起因して耐食性が低下する。したがって、Ｃの含有量は、≦０．０３ｗｔ％、例えば、≦０．０２ｗｔ％である。
Ｃは、オーステナイト合金に含有される不純物である。Ｃの含有量が０．０３ｗｔ％を超える場合、粒界における炭化クロムの沈殿に起因して耐食性が低下する。したがって、Ｃの含有量は、≦０．０３ｗｔ％、例えば、≦０．０２ｗｔ％である。
ケイ素（Ｓｉ）：≦１．０ｗｔ％
Ｓｉは、脱酸のために添加され得る元素である。しかしながら、Ｓｉは、金属間相、例えば、シグマ相の沈殿を促進するため、Ｓｉは、≦１．０ｗｔ％、例えば≦、０．５ｗｔ％、例えば≦０．３ｗｔ％の含有量で含有される。一実施形態によると、Ｓｉの下限は、０．０１ｗｔ％である。
Ｓｉは、脱酸のために添加され得る元素である。しかしながら、Ｓｉは、金属間相、例えば、シグマ相の沈殿を促進するため、Ｓｉは、≦１．０ｗｔ％、例えば≦、０．５ｗｔ％、例えば≦０．３ｗｔ％の含有量で含有される。一実施形態によると、Ｓｉの下限は、０．０１ｗｔ％である。
マンガン（Ｍｎ）：≦１．５ｗｔ％
Ｍｎは、多くの場合、ＭｎＳを形成することによって硫黄を結合し、それによってオーステナイト合金の熱延性を増加させるために使用される。Ｍｎはまた、冷間加工の間のオーステナイト合金の変形硬化を改善する。しかしながら、Ｍｎの含有量が高すぎると、オーステナイト合金の強度が低下する。したがって、Ｍｎの含有量は、≦１．５ｗｔ％、例えば、≦１．２ｗｔ％に設定される。一実施形態によると、Ｍｎの下限は、より低い０．０１ｗｔ％である。
Ｍｎは、多くの場合、ＭｎＳを形成することによって硫黄を結合し、それによってオーステナイト合金の熱延性を増加させるために使用される。Ｍｎはまた、冷間加工の間のオーステナイト合金の変形硬化を改善する。しかしながら、Ｍｎの含有量が高すぎると、オーステナイト合金の強度が低下する。したがって、Ｍｎの含有量は、≦１．５ｗｔ％、例えば、≦１．２ｗｔ％に設定される。一実施形態によると、Ｍｎの下限は、より低い０．０１ｗｔ％である。
リン（Ｐ）：≦０．０３ｗｔ％
Ｐは、オーステナイト合金に含有される不純物であり、熱間加工性および熱間割れへの抵抗性に対して負の影響を有することが周知であしたがって、Ｐの含有量は、≦０．０３ｗｔ％、例えば≦０．０２ｗｔ％である。
Ｐは、オーステナイト合金に含有される不純物であり、熱間加工性および熱間割れへの抵抗性に対して負の影響を有することが周知であしたがって、Ｐの含有量は、≦０．０３ｗｔ％、例えば≦０．０２ｗｔ％である。
硫黄（Ｓ）：≦０．０３ｗｔ％
Ｓは、オーステナイト合金に含有される不純物であり、熱間加工性を悪化させる。したがって、Ｓの許容可能な含有量は、≦０．０３ｗｔ％、例えば≦０．０２ｗｔ％である。
Ｓは、オーステナイト合金に含有される不純物であり、熱間加工性を悪化させる。したがって、Ｓの許容可能な含有量は、≦０．０３ｗｔ％、例えば≦０．０２ｗｔ％である。
銅（Ｃｕ）：≦０．４ｗｔ％
Ｃｕは、硫酸中での腐食速度を低下させ得る。しかしながら、Ｃｕは、熱間加工性を低下させるため、Ｃｕの最大含有量は、≦０．４ｗｔ％、例えば≦０．２５ｗｔ％である。一実施形態によると、Ｃｕの下限は、０．０１ｗｔ％である。
Ｃｕは、硫酸中での腐食速度を低下させ得る。しかしながら、Ｃｕは、熱間加工性を低下させるため、Ｃｕの最大含有量は、≦０．４ｗｔ％、例えば≦０．２５ｗｔ％である。一実施形態によると、Ｃｕの下限は、０．０１ｗｔ％である。
ニッケル（Ｎｉ）：４２．０〜５２．０ｗｔ％
Ｎｉは、オーステナイト安定化元素である。さらに、Ｎｉはまた、塩化物および硫化水素環境の両方における応力腐食割れへの抵抗性に寄与する。したがって、４２．０ｗｔ％以上のＮｉの含有量が必要である。しかしながら、Ｎｉ含有量が増加すると、Ｎの溶解度が低減されるため、Ｎｉの最大含有量は、５２．０ｗｔ％である。本オーステナイト合金の一実施形態によると、Ｎｉの含有量は、４３．０〜５１．０ｗｔ％、例えば４４．０〜５１．０ｗｔ％である。
Ｎｉは、オーステナイト安定化元素である。さらに、Ｎｉはまた、塩化物および硫化水素環境の両方における応力腐食割れへの抵抗性に寄与する。したがって、４２．０ｗｔ％以上のＮｉの含有量が必要である。しかしながら、Ｎｉ含有量が増加すると、Ｎの溶解度が低減されるため、Ｎｉの最大含有量は、５２．０ｗｔ％である。本オーステナイト合金の一実施形態によると、Ｎｉの含有量は、４３．０〜５１．０ｗｔ％、例えば４４．０〜５１．０ｗｔ％である。
クロム（Ｃｒ）：２５．０〜３３．０ｗｔ％
Ｃｒは、耐孔食性を改善する合金元素である。さらに、Ｃｒの添加は、Ｎの溶解度を増加させる。Ｃｒの含有量が、２５．０ｗｔ％未満である場合、Ｃｒの効果は、耐食性のために十分ではなく、Ｃｒの含有量が３３．０ｗｔ％を超える場合、窒化物として２次相および金属間相が形成され、これは、耐食性に負の影響を及ぼす。したがって、Ｃｒの含有量は、２５．０〜３３．０ｗｔ％、例えば２５．５〜３２．０ｗｔ％である。
Ｃｒは、耐孔食性を改善する合金元素である。さらに、Ｃｒの添加は、Ｎの溶解度を増加させる。Ｃｒの含有量が、２５．０ｗｔ％未満である場合、Ｃｒの効果は、耐食性のために十分ではなく、Ｃｒの含有量が３３．０ｗｔ％を超える場合、窒化物として２次相および金属間相が形成され、これは、耐食性に負の影響を及ぼす。したがって、Ｃｒの含有量は、２５．０〜３３．０ｗｔ％、例えば２５．５〜３２．０ｗｔ％である。
モリブデン（Ｍｏ）：６．０〜９．０ｗｔ％
Ｍｏは、オーステナイト合金の表面に形成される不動態膜を安定化させるのに効果的な合金元素である。さらに、Ｍｏは、孔食を改善するのに効果的である。Ｍｏの含有量が６．０ｗｔ％未満である場合、過酷環境における孔食への抵抗性は、十分には高くなく、Ｍｏの含有量が９．０ｗｔ％超である場合、熱間加工性が悪化する。したがって、Ｍｏの含有量は、６．０〜９．０ｗｔ％、例えば６．１〜９．０ｗｔ％、例えば６．４〜９．０ｗｔ％、例えば６．４〜８．０ｗｔ％である。
Ｍｏは、オーステナイト合金の表面に形成される不動態膜を安定化させるのに効果的な合金元素である。さらに、Ｍｏは、孔食を改善するのに効果的である。Ｍｏの含有量が６．０ｗｔ％未満である場合、過酷環境における孔食への抵抗性は、十分には高くなく、Ｍｏの含有量が９．０ｗｔ％超である場合、熱間加工性が悪化する。したがって、Ｍｏの含有量は、６．０〜９．０ｗｔ％、例えば６．１〜９．０ｗｔ％、例えば６．４〜９．０ｗｔ％、例えば６．４〜８．０ｗｔ％である。
窒素（Ｎ）：０．０７〜０．１１ｗｔ％
Ｎは、固溶硬化を使用することによってオーステナイト合金の強度を増加させるのに効果的な合金元素であり、また、組織安定性を改善するのに有益である。Ｎの添加はまた、冷間加工の間の変形硬化も改善する。本合金においてこれらの効果を有するために、Ｎの含有量は、０．０７ｗｔ％超でなくてはならない。しかしながら、Ｎの含有量が、０．１１ｗｔ％超である場合、流動応力が、効率的な熱間加工を行うには高くなりすぎ、孔食に対する抵抗性が低下する。したがって、Ｎの含有量は、０．０７〜０．１１ｗｔ％である。
Ｎは、固溶硬化を使用することによってオーステナイト合金の強度を増加させるのに効果的な合金元素であり、また、組織安定性を改善するのに有益である。Ｎの添加はまた、冷間加工の間の変形硬化も改善する。本合金においてこれらの効果を有するために、Ｎの含有量は、０．０７ｗｔ％超でなくてはならない。しかしながら、Ｎの含有量が、０．１１ｗｔ％超である場合、流動応力が、効率的な熱間加工を行うには高くなりすぎ、孔食に対する抵抗性が低下する。したがって、Ｎの含有量は、０．０７〜０．１１ｗｔ％である。
本明細書上記または本明細書下記で定義される通りのオーステナイト合金は、任意選択で、１つまたは複数の以下の元素、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、ＣｅおよびＢを含み得る。これらの元素は、例えば、脱酸、耐食性、熱間延性または機械加工性を強化するために、製造プロセスの間に添加され得る。しかしながら、当技術分野で公知の通り、これらの元素の添加およびその量は、どの合金元素が合金中に存在し、どの効果が望ましいかに依存する。したがって、添加される場合、これらの元素の総含有量は、≦１．０ｗｔ％、例えば≦０．５ｗｔ％である。
一実施形態によると、オーステナイト合金は、本明細書上記または本明細書下記で言及される範囲の本明細書上記または本明細書下記で言及されるすべての合金元素からなる。
用語「不純物」は、本明細書で参照される場合、オーステナイト合金が工業生産される場合に、原材料、例えば鉱石およびスクラップに起因して、ならびに製造プロセスにおける種々の他の要因に起因して夾雑する物質を意味し、これは、本明細書上記または本明細書下記で定義される通りのオーステナイト合金の特性に悪影響でない範囲内で夾雑することが許容される。不純物とみなされる合金（ａｌｌｙｉｎｇ）元素の例は、ＣｏおよびＳｎである。ＮｂおよびＷなどのカーバイド形成物は、本（ｐｒｅｓｅｔ）開示において、不純物および／または微量元素とみなされ、存在する場合、それらは、非常に低レベルでのみ存在し、これは、それらがカーバイドを形成せず、したがって、オーステナイト合金の最終特性に影響を及ぼさないことを意味する。
本開示はまた、以下の重量％（ｗｔ％）の元素の組成：
Ｃ ≦０．０３；
Ｓｉ ≦１．０；
Ｍｎ ≦１．５；
Ｓ ≦０．０３；
Ｐ ≦０．０３；
Ｃｒ ２５．０〜３３．０；
Ｎｉ ４２．０〜５２．０；
Ｍｏ ６．０〜９．０；
Ｎ ０．０７〜０．１１；
Ｃｕ ≦０．４；
残部のＦｅおよび不可避不純物；
を有するオーステナイト合金を製造するための方法であって、オーステナイト合金が、固化後、０．３％未満の金属間含有量を有し、前記方法が、以下の工程：
− 溶融物を用意すること；
− 溶融物を分析して、その中に含有される合金元素の重量％を得ること；
− 分析から得られた値を以下の数式：
ＥＮｉ＞１．８６４＊ＥＣｒ−１９．９２
（式中、
ＥＣｒ＝［ｗｔ％Ｃｒ］＋［ｗｔ％Ｍｏ］＋１．５＊［ｗｔ％Ｓｉ］および
ＥＮｉ＝［ｗｔ％Ｎｉ］＋３０＊［ｗｔ％Ｃ］＋３０＊［ｗｔ％Ｎ］＋０．５＊［ｗｔ％Ｍｎ］＋０．５＊［ｗｔ％［Ｃｕ］）
に挿入すること；
− 任意選択で、合金元素を、数式が満たされるまで溶融物に添加すること；
− 溶融物を固化すること
を含む、方法を提供する。
Ｃ ≦０．０３；
Ｓｉ ≦１．０；
Ｍｎ ≦１．５；
Ｓ ≦０．０３；
Ｐ ≦０．０３；
Ｃｒ ２５．０〜３３．０；
Ｎｉ ４２．０〜５２．０；
Ｍｏ ６．０〜９．０；
Ｎ ０．０７〜０．１１；
Ｃｕ ≦０．４；
残部のＦｅおよび不可避不純物；
を有するオーステナイト合金を製造するための方法であって、オーステナイト合金が、固化後、０．３％未満の金属間含有量を有し、前記方法が、以下の工程：
− 溶融物を用意すること；
− 溶融物を分析して、その中に含有される合金元素の重量％を得ること；
− 分析から得られた値を以下の数式：
ＥＮｉ＞１．８６４＊ＥＣｒ−１９．９２
（式中、
ＥＣｒ＝［ｗｔ％Ｃｒ］＋［ｗｔ％Ｍｏ］＋１．５＊［ｗｔ％Ｓｉ］および
ＥＮｉ＝［ｗｔ％Ｎｉ］＋３０＊［ｗｔ％Ｃ］＋３０＊［ｗｔ％Ｎ］＋０．５＊［ｗｔ％Ｍｎ］＋０．５＊［ｗｔ％［Ｃｕ］）
に挿入すること；
− 任意選択で、合金元素を、数式が満たされるまで溶融物に添加すること；
− 溶融物を固化すること
を含む、方法を提供する。
本発明者らは、驚くべきことに、この方法を従来の冶金製造プロセスに組み込むことによって、その得られる物体は、固化後、金属間相の含有量が低く、これは、使用される他の冶金プロセスの結果に正の影響を有することを研究を通して見出した。
本明細書上記または本明細書下記で定義される通りの本方法の一実施形態に従い、数式は、オーステナイト合金を設計するとき、すなわち、オーステナイト合金が溶融される前にも使用され得る。
溶融物の分析は、例えば、Ｘ線蛍光分光法、火花放電発光分析、燃焼分析、抽出分析および誘導結合プラズマ発光分析を使用して実施できる。分析から得られた元素含有量は、次いで、数式に挿入される。条件（数式）が満たされない場合、合金元素が、数式が満たされるまで添加される。追加の合金元素が添加された場合、溶融物は再度分析されてもよく、これらの工程は、数式（条件）が満たされるまで数回繰り返されてもよい。
本方法のなお別の実施形態によると、任意選択で、金属間相の測定および検証のために、試料が、固化後にオーステナイト合金から採取されてもよい。
本明細書上記または本明細書下記で定義される通りの方法の一実施形態によると、固化方法は、鋳込みである。
固化工程後、方法は、従来の金属製造工程、例えば、熱間加工および／または冷間加工を含んでもよい。方法は、任意選択で、熱処理工程および／または時効工程を含んでもよい。熱間加工プロセスの例は、熱間圧延、鍛造および押出である。冷間加工プロセスの例は、ピルガ圧延、延伸および冷間圧延である。熱処理プロセスの例は、均熱および焼鈍、例えば、固溶化焼鈍または急冷焼鈍である。本明細書上記または本明細書下記で定義される通りの方法によって得ることができる物体の例は、これらに限定されないが、チューブ、パイプ、バー、ロッド、中空品、ビレット、鋼片、ストリップ、ワイヤ、プレートおよびシートである。
本開示を、以下の非限定実施例によってさらに例示する。
実施例１
表１の合金を、２７０ｋｇのＨＦ（高周波）誘導炉で溶融することによって作製し、その後それを９’’型に鋳込むことによってインゴットにした。鋳込みおよび固化後、型を取り外し、インゴットを水中で急冷した。実験によるヒートの組成、ＣｒおよびＮｉ当量、ならびに樹枝状晶間領域中の金属間相の分率を、表１および２に示す。
表１の合金を、２７０ｋｇのＨＦ（高周波）誘導炉で溶融することによって作製し、その後それを９’’型に鋳込むことによってインゴットにした。鋳込みおよび固化後、型を取り外し、インゴットを水中で急冷した。実験によるヒートの組成、ＣｒおよびＮｉ当量、ならびに樹枝状晶間領域中の金属間相の分率を、表１および２に示す。
試料を、インゴットの上部から切り出し、金属組織学的に調製し、Ｂｅｒａｈａ ｅｔｃｈａｎｔ ９ｂにおいてエッチングした。このエッチングにより、樹状突起組織および金属間相が示された。光学微細組織（ＬＯＭ）研究（光学顕微鏡Ｎｉｋｏｎ）を実施して、金属間相を調べた。樹枝状晶間領域中の金属間相のパーセンテージ（％）を、倍率２００倍で挿入された１０×１０本の線のグリッドを使用し、樹枝状晶間領域中の金属間相にあたるグリッドの格子の数を計数し、総格子数によって割ることによって測定した。金属組織試料にわたってランダムに位置する合計１０個のフィールドを測定して、樹枝状晶間領域中の金属間相の分率を決定した。
微細組織の２つの典型例に関して、樹枝状晶間領域に金属間相を含むものについては図２Ａを、含まないものについては図２Ｂを参照されたい。金属間相の組成を、ＦＥＧ−ＳＥＭ（電界放出銃−走査型電子顕微鏡）、Ｚｅｉｓｓ ΣＩＧＭＡ ＶＰにおいてＥＤＳ（エネルギー分散式Ｘ線分光）によって測定した。図２Ａは、本開示の範囲外である（試料３）を示し、見て分かる通りこれは、固化後、０．３％超の量の金属間相を有する。図２Ｂは、本開示による（試料２）を示し、見て分かる通りこれは、固化後、金属間相を有さない。さらなる例を、図３Ａ〜３Ｂに示しており、ここで図３Ａの（試料４）は本開示の範囲外であり、一方、図３Ｂの（試料７）は、本開示の範囲内であり、金属間相を有さない。
ヒートのＣｒおよびＮｉ当量が、ＸおよびＹ軸がＣｒ当量（ＥＣｒ）およびＮｉ当量（ＥＮｉ）であるＤｅＬｏｎｇ図を示す図１にプロットされている。図中、白抜きの四角は、固化後の樹枝状晶間領域における０．３％未満の金属間相を有するヒート、すなわち、本開示の条件を満たす合金である。
実施例２
３つの標本を、冷間圧延および固溶化焼鈍した材料から得、電解質として３Ｍ ＭｇＣｌ２を用い、ＡＳＴＭ Ｇ１５０に従って孔食について試験した。各ヒートについての平均孔食温度（ＣＰＴ）値を以下の表に示す。
３つの標本を、冷間圧延および固溶化焼鈍した材料から得、電解質として３Ｍ ＭｇＣｌ２を用い、ＡＳＴＭ Ｇ１５０に従って孔食について試験した。各ヒートについての平均孔食温度（ＣＰＴ）値を以下の表に示す。
Claims (13)
- 以下の重量％の元素：
Ｃ ≦０．０３；
Ｓｉ ≦１．０；
Ｍｎ ≦１．５；
Ｓ ≦０．０３；
Ｐ ≦０．０３；
Ｃｒ ２５．０〜３３．０；
Ｎｉ ４２．０〜５２．０；
Ｍｏ ６．０〜９．０；
Ｎ ０．０７〜０．１１；
Ｃｕ ≦０．４；
残部のＦｅおよび不可避不純物；
を含むオーステナイト合金であって、以下の条件：
ＥＮｉ＞１．８６４＊ＥＣｒ−１９．９２
（式中、
ＥＣｒ＝［ｗｔ％Ｃｒ］＋［ｗｔ％Ｍｏ］＋１．５＊［ｗｔ％Ｓｉ］および
ＥＮｉ＝［ｗｔ％Ｎｉ］＋３０＊［ｗｔ％Ｃ］＋３０＊［ｗｔ％Ｎ］＋０．５＊［ｗｔ％Ｍｎ］＋０．５＊［ｗｔ％Ｃｕ］）
を満たすことを特徴とする、オーステナイト合金。 - Ｃｕ含有量が、≦０．２５ｗｔ％である、請求項１に記載のオーステナイト合金。
- Ｍｎ含有量が、≦１．２ｗｔ％である、請求項１または２に記載のオーステナイト合金。
- Ｓｉ含有量が、≦０．５ｗｔ％である、請求項１から３のいずれか一項に記載のオーステナイト合金。
- Ｃｒ含有量が、２５．５〜３２．０ｗｔ％である、請求項１から４のいずれか一項に記載のオーステナイト合金。
- Ｍｏ含有量が、６．１〜９．０ｗｔ％、例えば６．４〜９．０ｗｔ％、例えば６．４〜８．０ｗｔ％である、請求項１から５のいずれか一項に記載のオーステナイト合金。
- Ｎｉ含有量が、４３．０〜５１．０ｗｔ％、例えば４４．０〜５１．０ｗｔ％である、請求項１から６のいずれか一項に記載のオーステナイト合金。
- ８８℃超のＣＰＴ（電解質として３Ｍ ＭｇＣｌ２を用いたＡＳＴＭ Ｇ１５０）を有する、請求項１から７のいずれか一項に記載のオーステナイト合金。
- 以下の重量％の元素の組成：
Ｃ ≦０．０３；
Ｓｉ ≦１．０；
Ｍｎ ≦１．５；
Ｓ ≦０．０３；
Ｐ ≦０．０３；
Ｃｒ ２５．０〜３３．０；
Ｎｉ ４２．０〜５２．０；
Ｍｏ ６．０〜９．０；
Ｎ ０．０７〜０．１１；
Ｃｕ ≦０．４； ０．０１〜０．４
残部のＦｅおよび不可避不純物；
を有するオーステナイト合金を製造するための方法であって、オーステナイト合金が、固化後、０．３％未満の金属間含有量を有し、前記方法が、以下の工程：
− 溶融物を用意すること；
− 溶融物を分析して、その中に含有される元素の重量％を得ること；
− 溶融物から得られた値を以下の数式：
ＥＮｉ＞１．８６４＊ＥＣｒ−１９．９２
（式中、
ＥＣｒ＝［ｗｔ％Ｃｒ］＋［ｗｔ％Ｍｏ］＋１．５＊［ｗｔ％Ｓｉ］および
ＥＮｉ＝［ｗｔ％Ｎｉ］＋３０＊［ｗｔ％Ｃ］＋３０＊［ｗｔ％Ｎ］＋０．５＊［ｗｔ％Ｍｎ］＋０．５＊［ｗｔ％Ｃｕ］）
に挿入すること；
− 任意選択で、合金元素を、数式が満たされるまで溶融物に添加すること；
− 溶融物を固化すること
を含む方法。 - 固化方法が、鋳込みである、請求項９に記載の方法。
- 少なくとも１つの熱間加工工程も含む、請求項９または１０に記載の方法。
- 少なくとも１つの冷間加工工程も含む、請求項９から１１のいずれか一項に記載の方法。
- 少なくとも１つの熱処理工程も含む、請求項９から１２のいずれか一項に記載の方法。
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