JP6781350B2 - 粉末及びhip処理された物体、並びにこれらの製造 - Google Patents
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Description
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残部としてFe及び不可避不純物。
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残部としてFe及び不可避不純物。
a)前記物体の形状の少なくとも一部を規定する型を用意する工程、
b)先に又は以下に規定する粉末を用意する工程、
c)前記型の少なくとも一部を、前記粉末で充填する工程、
d)前記型を、所定の温度、所定の等方圧力で、所定の時間にわたり熱間等方加圧にかけて、粉末粒子を冶金的に相互に結合させる工程、
を含む。
C 0.03重量%以下、
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N 0.20〜0.60重量%、
Cu 0.4重量%以下、
残部としてFe、及び不可避不純物。
a)前記物体の形状の少なくとも一部を規定する型を用意する工程、
b)先に又は以下に規定する粉末を用意する工程、
c)前記型の少なくとも一部を、前記粉末で充填する工程、
d)前記型を、所定の温度、所定の等方圧力で、所定の時間にわたり熱間等方加圧にかけて、粉末粒子を冶金的に相互に結合させる工程、
を含む。
a)ビレット又は中空体又はバーの形状を規定する型を用意する工程、
b)先に又は以下に規定する粉末を用意する工程、
c)前記型の少なくとも一部を、前記粉末で充填する工程、
d)前記型を、所定の温度、所定の等方圧力で、所定の時間にわたり熱間等方加圧にかけて、粉末粒子を冶金的に相互に結合させる工程、
e)得られたビレット、中空体又はバーを熱間加工する工程
を含む。
Cは、オーステナイト合金に含まれる不純物である。Cの含有率が0.03重量%を超えると、粒界において炭化クロムが析出するため、耐腐食性が低減する。よってCの含有率は、0.03重量%以下、例えば0.02重量%以下である。
Siは、脱酸のために添加可能な元素である。しかしながらSiは、金属間化合物相(例えばシグマ相)の析出を促進するので、Siは0.5重量%以下、例えば0.1〜0.5重量%の含有率で含まれる。
Mnは、ほとんどのステンレス合金で使用される。Mnには、不純物である硫黄と結合する能力があるからであり、硫黄と結合することによって、高温延性が好ましくなるからである。2.0重量%を超える水準のMnは、機械的な特性を減少させることになる。よってMnの含有率は、2.0重量%以下、例えば1.1重量%未満、例えば0.1〜1.1重量%である。
Niは、オーステナイトを安定化させる元素であり、Cr及びMoとともに、ステンレス合金において応力腐食割れを減少させるために有用である。構造安定性を得るとともに、これによって耐腐食性を得るため、Niの含有率は、33重量%以上である必要がある。しかしながら、Ni含有率が増加すると、Nの溶解性が減少することになる。よってNiの最大含有率は、36重量%以下である。1つの実施態様によれば、Niの含有率は、34〜36重量%である。
Crは、ステンレス合金において最も重要な元素である。Crは、ステンレス合金を腐食から保護する不活性膜を作るために必須だからである。また、Crの添加によって、Nの溶解性が上昇することになる。Crの含有率が25重量%未満だと、本開示によるオーステナイト合金についての耐腐食性は、充分とはならず、Crの含有率が28重量%より多いと、二次相(例えば窒化物及びシグマ相)が形成されることになり、耐腐食性に不利な影響がもたらされる。従って、Crの含有量は、25〜28重量%、例えば26〜28重量%である。
Moは、オーステナイト合金の表面に形成された不活性膜を安定化する際に、効果的であり、耐ピッティング性を改善する際にも効果的である。Moの含有率が6.0重量%未満の場合、ピッティングに対する耐食性は、先に又は以下に規定するオーステナイト合金にとって充分高くはない。しかしながら、Moの含有率が高過ぎると、金属間化合物相(例えばシグマ相)の析出を促進させることとなり、熱間加工性も低下する。従って、Moの含有量は、6.0〜7.5重量%、例えば6.1〜7.1重量%、例えば6.1〜6.7重量%である。
Nは、オーステナイト合金の強度を向上させるために効果的な元素であり、製造プロセスにおいては熱処理、例えば固溶硬化が使用される。Nは、構造安定性にとっても有用である。Nはさらに、冷間加工の間のひずみ硬化を改善させることになる。Nの含有率が0.25重量%未満の場合、先に又は以下に規定するオーステナイト合金は、充分に高い強度を有さないことになる。Nの含有率が0.6重量%より多い場合、合金中にさらにNを溶解させることが不可能になる。1つの実施態様によれば、Nの量は、例えば0.25〜0.40重量%、例えば0.30〜0.38重量%である。
Pは、オーステナイト合金中に含まれる不純物であり、Pが熱間加工性に対して否定的な影響をもたらすことは、よく知られている。従ってPの含有率は、0.05重量%以下、例えば0.03重量%以下、例えば0.010重量%に設定される。
Sは、オーステナイト合金中に含まれる不純物であり、熱間加工性を低下させる。よってSについて許容される含有率は、0.05重量%以下、例えば0.02重量%以下、例えば0.005重量%である。
Cuは任意の元素であり、0.4重量%を超えると、機械的特性に否定的な影響を与える。1つの実施態様によれば、Cuの含有率は、0.3重量%以下、例えば0.25重量%以下である。
Oは、意図的に添加されるものではないにせよ、オーステナイト合金中に存在し得る元素である。その目的は、酸素を回避することである。酸素は、衝撃強さに対して否定的な影響を与えることになるからである。200ppmより高い水準では、HIPされた物体の衝撃強さが低くなり過ぎ、この物体は、あらゆる用途において使用できなくなる。
本願発明により5つの加熱体(heats)を製造した:原材料そのままの加熱体150kgを噴霧化。3つの加熱体については、噴霧化のための材料を、HF加熱体から得た。噴霧化をどのように行うかは、最終的な物体の特性には影響を与えない。得られた粉末をカプセル内に充填し、1150℃、100MPaで3時間、熱間等方加圧した。これらのカプセルをゆっくりと冷却し、1200℃で30分間、熱処理し、それから水でクエンチした。その化学組成がそれぞれ、表1に示されている。この表では、幾つかの加熱体が、1つより多い試料で作製されている。当業者であれば分かるように、HIP処理を製造プロセスとして用いると、O及びNの含有率は、異なるバッチで製造された場合、同じ加熱体について異なることがある。引張試験体は、熱処理された材料から得られ、その結晶粒度は、ASTM E112に従って測定した。
粉末は、270kgのHF炉で製造したインゴットから噴霧化し、それからカプセルを充填し、1150℃、100MPaで3時間、HIP処理し、約1200℃で溶体化処理した。使用した材料は、加熱体890273の試料2つと、加熱体890274の試料2つであった。カプセルのサイズは、140×850mmであった。カプセルを取り外し、バーを機械加工して、直径130mmのバーにした。このバーから、HIP条件についての特性評価のための試料を取った。これらの試料を、1150℃で10分間維持して溶体化処理(熱処理)し、それから水でクエンチした。
表4に従った組成を有する粉末を、270kgのHF炉で製造したインゴットから噴霧化した。それからカプセルを充填し、1150℃、100MPaで3時間HIP処理し、それから1200℃の温度で溶体化処理した。カプセルのサイズは、140×850mmであった。得られた押出成形ビレットを、外径121mm、肉厚32mmの寸法で製造した。カプセルを取り外した。それからこれらのビレットを、1200℃で押出成形して、外径64mm、肉厚7mmの管にした。酸洗い後、これらの管を室温で冷間ピルガー圧延して、25.4×2.11mmにし、それから1200℃の温度で溶体化処理した。
Claims (26)
- 重量%で以下の組成:
C 0.03重量%以下、
Si 0.5重量%以下、
Mn 2.0重量%以下、
P 0.04重量%以下、
S 0.05重量%以下、
Cr 25〜28重量%、
Ni 33〜36重量%、
Mo 6〜7.5重量%、
N 0.20〜0.60重量%、
Cu 0.4重量%以下、
残部としてFe及び不可避不純物
である組成を有するオーステナイト合金粉末を含有する粉末。 - Siの含有率が0.1〜0.3重量%である、請求項1に記載の粉末。
- Mnの含有率が、1.1重量%以下である、請求項1又は2に記載の粉末。
- Niの含有率が34〜36重量%である、請求項1から3のいずれか一項に記載の粉末。
- Moの含有率が6.1〜7.1重量%である、請求項1から4のいずれか一項に記載の粉末。
- Nの含有率が0.25〜0.60重量%である、請求項1から5のいずれか一項に記載の粉末。
- 前記粉末が、Oを200ppm以下含有する、請求項1から6のいずれか一項に記載の粉末。
- 重量%で以下の組成:
C 0.03重量%以下、
Si 0.5重量%以下、
Mn 2.0重量%以下、
P 0.01重量%以下、
S 0.05重量%以下、
Cr 25〜28重量%、
Ni 33〜36重量%、
Mo 6〜7.5重量%、
N 0.20〜0.60重量%、
Cu 0.4重量%以下、
残部としてFe及び不可避不純物
である組成を有するオーステナイト合金を含有するHIP処理された物体。 - Siの含有率が0.1〜0.3重量%である、請求項8に記載のHIP処理された物体。
- Mnの含有率が、1.1重量%未満である、請求項8又は9に記載のHIP処理された物体。
- Niの含有率が34〜36重量%である、請求項8から10のいずれか一項に記載のHIP処理された物体。
- Moの含有率が6.1〜7.1重量%である、請求項8から11のいずれか一項に記載のHIP処理された物体。
- Nの含有率が0.25〜0.60重量%である、請求項8から12のいずれか一項に記載のHIP処理された物体。
- 前記物体が、Oを200ppm以下含有する、請求項8から13のいずれか一項に記載のHIP処理された物体。
- 請求項8から14のいずれか一項に記載のHIP処理された物体を製造する方法であって、以下の工程:
a)前記物体の形状の少なくとも一部を規定する型を用意する工程、
b)請求項8から14のいずれか一項に記載のHIP処理された物体と同じ元素を同じ範囲で含有する請求項1から7のいずれか一項に記載の粉末、を用意する工程、
c)前記型の少なくとも一部を、前記粉末で充填する工程、
d)前記型を、所定の温度、所定の等方圧力で、所定の時間にわたり熱間等方加圧にかけて、粉末粒子を冶金的に相互に結合させる工程、
を含む、方法。 - 得られたHIP処理された物体を熱処理する、請求項15に記載の方法。
- 得られたHIP処理された物体を熱間加工する、請求項15に記載の方法。
- HIP処理された物体を製造する方法であって、HIP処理された物体が管であり、以下の工程:
a)ビレット又は中空体又はバーの形状を規定する型を用意する工程、
b)請求項1から7のいずれか一項に記載の粉末を用意する工程、
c)前記型の少なくとも一部を、前記粉末で充填する工程、
d)前記型を、所定の温度、所定の等方圧力で、所定の時間にわたり熱間等方加圧にかけて、粉末粒子を冶金的に相互に結合させる工程、
e)得られたビレット、中空体又はバーを熱間加工する工程
を含む、方法。 - 熱間加工プロセスが押出成形である、請求項18に記載の方法。
- 熱間加工工程の後に行われる冷間加工工程を含む、請求項18又は19に記載の方法。
- 任意選択的に、熱間加工工程の後、又は冷間加工工程の後のいずれかに行われる熱処理工程を含む、請求項18から20のいずれか一項に記載の方法。
- 熱処理プロセスが溶体化処理である、請求項21に記載の方法。
- 請求項15から22のいずれか一項に従って製造された管を2つ以上含む管であって、2つ以上の管が溶接によって接合されている、管。
- 溶接が、窒素含有シールドガスにより、UNS N6022の規格を有する溶加材を用いて行われている、請求項23に記載の管。
- 請求項24に記載の管を有する、アンビリカル。
- 腐食環境における、請求項8から14のいずれか一項に記載のHIP処理された物体又は請求項23に記載の管の使用。
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