JPS62109949A - 耐応力腐食割れ性に優れたNiCrMo鋼 - Google Patents
耐応力腐食割れ性に優れたNiCrMo鋼Info
- Publication number
- JPS62109949A JPS62109949A JP60249707A JP24970785A JPS62109949A JP S62109949 A JPS62109949 A JP S62109949A JP 60249707 A JP60249707 A JP 60249707A JP 24970785 A JP24970785 A JP 24970785A JP S62109949 A JPS62109949 A JP S62109949A
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- Japan
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- stress corrosion
- corrosion cracking
- steel
- nicrmo
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- 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
- C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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- 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
- C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、蒸気タービン等の材料として使用される低合
金鋼、詳しくはニッケルクロムモリブデン鋼に関する。
金鋼、詳しくはニッケルクロムモリブデン鋼に関する。
〈従来の技術〉
一般に、高温高圧(略3009C,70kg/cm2)
の水蒸気で駆動される蒸気タービンのオ科には、広い温
度範囲にわたる優れた強度と靭性が要求され、この特性
を満たす材料として強vJ鋼であるバナジウム添加のニ
ッケルクロムモリブデン鋼が使用されている。この鋼は
、周知の如く焼戻し脆性に敏感なニッケルクロム強靭鋼
に微細炭化物析出元素であるモリブデンやバナジウムを
添加して、高焼戻し温度における軟化の抑制即ち焼戻し
抵抗の増大を図ったしので上記用途に好適な鋼材である
。
の水蒸気で駆動される蒸気タービンのオ科には、広い温
度範囲にわたる優れた強度と靭性が要求され、この特性
を満たす材料として強vJ鋼であるバナジウム添加のニ
ッケルクロムモリブデン鋼が使用されている。この鋼は
、周知の如く焼戻し脆性に敏感なニッケルクロム強靭鋼
に微細炭化物析出元素であるモリブデンやバナジウムを
添加して、高焼戻し温度における軟化の抑制即ち焼戻し
抵抗の増大を図ったしので上記用途に好適な鋼材である
。
〈発明が解決しようとする問題点〉
ところが、近年、欧米の原子力発電所を中心にこのバナ
ジウム添加のニッケルクロムモリブデン鋼を用いた低圧
蒸気タービンやその周辺機器類に、応力腐食割れが多発
していることが明らかになり、大きな問題となっている
。この応力腐食割れは、主にブレードとノヤフトを固着
するキーの溝部やプレートとノヤフトの接合部に生じ、
その京因は蒸気中の不純物であるNaかこれらの部分の
隙間にN a Ot−iとして濃縮し、ターピン稼動時
の高貴((:i [?力ど11」挨って拮晶拉界に沿う
割れを生せしめるlこめといわれている。また、01(
−環境下で応力を受(jろ炭素鋼に、粒界型の応力腐食
割れが生しることは以[11jから知られている。この
ような現状に鑑み、苛酷な使用環境下でも優れた耐応力
腐食割イ1.性を何するニッケルクロムモリブデン鋼の
開発が強く望まれているのである。
ジウム添加のニッケルクロムモリブデン鋼を用いた低圧
蒸気タービンやその周辺機器類に、応力腐食割れが多発
していることが明らかになり、大きな問題となっている
。この応力腐食割れは、主にブレードとノヤフトを固着
するキーの溝部やプレートとノヤフトの接合部に生じ、
その京因は蒸気中の不純物であるNaかこれらの部分の
隙間にN a Ot−iとして濃縮し、ターピン稼動時
の高貴((:i [?力ど11」挨って拮晶拉界に沿う
割れを生せしめるlこめといわれている。また、01(
−環境下で応力を受(jろ炭素鋼に、粒界型の応力腐食
割れが生しることは以[11jから知られている。この
ような現状に鑑み、苛酷な使用環境下でも優れた耐応力
腐食割イ1.性を何するニッケルクロムモリブデン鋼の
開発が強く望まれているのである。
そこで、本発明の目的は、応力腐食割れ感受性を低Fさ
U−ろ適正な合金組成および顕@鏡組織をriシ、h7
酷な環境下で乙割れを生じることなく使用できろ掴を提
(共ずろことである。
U−ろ適正な合金組成および顕@鏡組織をriシ、h7
酷な環境下で乙割れを生じることなく使用できろ掴を提
(共ずろことである。
く問題点を解決]るための手段〉
発明考らは、ニッケルクロムモリブデン鋼の応力腐食割
れ感受性と合金組成および顕微鏡組織との組み合わせ条
件を明らかにすへく上記内因子を種句変化さdた各供試
鋼について応力腐食割れ試験を行ない、その試験結果を
詳細に解析して本発明を(1M成したちのである。本発
明の耐応力腐食割れ性に優れたNiCr〜10欄は、C
50,40重量%(以下DjN%)、Sl ≦015%
、Mn: 0.001〜0.20%、I〕・ ≦0.
010%、S、≦0゜030%、Ni: 0.50−
−1.00%、Cr:0゜50〜2.50%、Mo:
0.25〜4.00%、■≦030%を含み、上記M
n、Si、Pが(Mn+Si+20P)≦030%なる
関係を満たし、残部Feおよび不可避的不純物からなる
とと乙に、焼入れ時のオーステナイト結晶粒の大きさが
結晶粒度番号4以上であることを特徴とずろ。
れ感受性と合金組成および顕微鏡組織との組み合わせ条
件を明らかにすへく上記内因子を種句変化さdた各供試
鋼について応力腐食割れ試験を行ない、その試験結果を
詳細に解析して本発明を(1M成したちのである。本発
明の耐応力腐食割れ性に優れたNiCr〜10欄は、C
50,40重量%(以下DjN%)、Sl ≦015%
、Mn: 0.001〜0.20%、I〕・ ≦0.
010%、S、≦0゜030%、Ni: 0.50−
−1.00%、Cr:0゜50〜2.50%、Mo:
0.25〜4.00%、■≦030%を含み、上記M
n、Si、Pが(Mn+Si+20P)≦030%なる
関係を満たし、残部Feおよび不可避的不純物からなる
とと乙に、焼入れ時のオーステナイト結晶粒の大きさが
結晶粒度番号4以上であることを特徴とずろ。
以下、本発明の化学成分限定理由について述べる。
Cは、強度確保のための元素であるか、応力腐食割れ感
受性を増大させ、また含有量か04%を超えると他の合
金元素との関連で靭性を劣化させるので、0,40%を
上限とした。
受性を増大させ、また含有量か04%を超えると他の合
金元素との関連で靭性を劣化させるので、0,40%を
上限とした。
Sは、焼戻し脆化感受性を増大させ、また熱間加工性を
著しく劣化させろ元素であり、熱間鍛造時の割れを防止
するという観点から0.030%を上限とした。
著しく劣化させろ元素であり、熱間鍛造時の割れを防止
するという観点から0.030%を上限とした。
N1および(、lrは強度上昇、焼入性改迎1靭性向ト
に不可欠な成分元素で、共に0.50%以上のy6加を
、必要とづ゛るか、含aゑuか夫々・100%および2
50%を超えろと鋼の変態特性が大きく斐(ヒ(−1愛
れfコ靭性を得ろl二めの熱処理に長時間・e要、)゛
ろノニめ実用的てなシ1.よ−て、Ni含a量をO、,
10〜4 、00%、Cr含17 、Rを0.50〜2
50%の範囲に夫々限定した。
に不可欠な成分元素で、共に0.50%以上のy6加を
、必要とづ゛るか、含aゑuか夫々・100%および2
50%を超えろと鋼の変態特性が大きく斐(ヒ(−1愛
れfコ靭性を得ろl二めの熱処理に長時間・e要、)゛
ろノニめ実用的てなシ1.よ−て、Ni含a量をO、,
10〜4 、00%、Cr含17 、Rを0.50〜2
50%の範囲に夫々限定した。
\・10は、旧γ拉界の耐食性を向丘させ粒界型の応力
腐食割れ感受性を粁しく減少させろとと6に、焼戻し時
に微細炭化物として粒内に析出し、焼戻1−脆化防止と
強度上昇に大きく寄′−j・する。この上うrf効果を
得るに(す、025%以上の添加か必“実であるが、含
r丁量か400%を超えろと七シ己すノ県か飽和すると
としに・両性が劣化し始める。まfコ、必冴男、上の添
加は不経済でもある。よって、\10含r丁flを02
5%〜4.00%の範[用に限定した。
腐食割れ感受性を粁しく減少させろとと6に、焼戻し時
に微細炭化物として粒内に析出し、焼戻1−脆化防止と
強度上昇に大きく寄′−j・する。この上うrf効果を
得るに(す、025%以上の添加か必“実であるが、含
r丁量か400%を超えろと七シ己すノ県か飽和すると
としに・両性が劣化し始める。まfコ、必冴男、上の添
加は不経済でもある。よって、\10含r丁flを02
5%〜4.00%の範[用に限定した。
■は、結晶の紐1粒化および析出硬化作用によってA4
の・ごヱ度をII 、’jス、+4シめろ有効な元素で
あり、必要に応して添加されるか、含Wffiか0.3
0%を超えるとその効果が飽和するため、030%を」
−眼とした。
の・ごヱ度をII 、’jス、+4シめろ有効な元素で
あり、必要に応して添加されるか、含Wffiか0.3
0%を超えるとその効果が飽和するため、030%を」
−眼とした。
Si、PおよびMnは、粒界型の応力腐食割れ感受性に
大きく関与し、本発明鋼において用h目的に制限すべき
最乙重要な元素である。
大きく関与し、本発明鋼において用h目的に制限すべき
最乙重要な元素である。
Siは、製鋼時は脱酸のために必要な元素であるが、0
.15%を超えて合資させろと旧γ拉界の耐食性が劣化
し、粒界型の応力腐食割れ感受性が粁しく増大するので
、015%を上限とした3、■〕は、旧γ粒界に偏析し
てその耐食性を劣化させ、粒界応力腐食割れ感受性を増
大さU゛ると七〇に焼戻し脆性を助長する不純物元素で
ある。、J IS規格のクロムモリブデン鋼およびニッ
ケルクロムモリブデン鋼では、焼戻し脆性の観点から含
有G1が0.030%以下に制限されているが、L3力
1帛食:リリれ低減のためにはさらに制限する必要かあ
り、Pの含有量は0010%以下とした。
.15%を超えて合資させろと旧γ拉界の耐食性が劣化
し、粒界型の応力腐食割れ感受性が粁しく増大するので
、015%を上限とした3、■〕は、旧γ粒界に偏析し
てその耐食性を劣化させ、粒界応力腐食割れ感受性を増
大さU゛ると七〇に焼戻し脆性を助長する不純物元素で
ある。、J IS規格のクロムモリブデン鋼およびニッ
ケルクロムモリブデン鋼では、焼戻し脆性の観点から含
有G1が0.030%以下に制限されているが、L3力
1帛食:リリれ低減のためにはさらに制限する必要かあ
り、Pの含有量は0010%以下とした。
さらに、Mnは、ツJ 1.M1時の脱酸、脱硫のため
添+11’lされろが、’A ri ’l カ0 、2
0 %ヲ超エロト、I〕の上記粒界偏析を助長して応力
腐食割れ感受性が皆しく増大するとともに、応力腐食割
れに対してSiおよびPと複合的に作用することが発明
者らによる独自の研究の結果(第1図参照)から明らか
となった。即ち、応力腐食割れ防止の立場からMn含育
徂を0.001〜020%の範囲に限定するとともに、
Si、PおよびMnの含有量が(Mn+Si+20P)
≦030%なる関係を満たず、即ち合資Mn重遺%と含
有Si重量%と含有2重量%の20暗との合計が030
%以下になるようにこれらの含1を制限する必要がある
。
添+11’lされろが、’A ri ’l カ0 、2
0 %ヲ超エロト、I〕の上記粒界偏析を助長して応力
腐食割れ感受性が皆しく増大するとともに、応力腐食割
れに対してSiおよびPと複合的に作用することが発明
者らによる独自の研究の結果(第1図参照)から明らか
となった。即ち、応力腐食割れ防止の立場からMn含育
徂を0.001〜020%の範囲に限定するとともに、
Si、PおよびMnの含有量が(Mn+Si+20P)
≦030%なる関係を満たず、即ち合資Mn重遺%と含
有Si重量%と含有2重量%の20暗との合計が030
%以下になるようにこれらの含1を制限する必要がある
。
一方、応力腐食割れ感受性低減の信頼性をさらに高める
べく顕微鏡組織の影響を詳細に検討したところ、応力腐
食割れ感受性は旧オーステナイト結晶粒径にも依存し、
結晶粒度番号(JISG0511)3以下では上記合金
組成を満足しても十分な信頼性を得ることが出来ないこ
とがわかった。従って、本発明においては上記合金元素
の制限に加えて旧オーステナイト結晶粒度番号を4以上
に限定した。
べく顕微鏡組織の影響を詳細に検討したところ、応力腐
食割れ感受性は旧オーステナイト結晶粒径にも依存し、
結晶粒度番号(JISG0511)3以下では上記合金
組成を満足しても十分な信頼性を得ることが出来ないこ
とがわかった。従って、本発明においては上記合金元素
の制限に加えて旧オーステナイト結晶粒度番号を4以上
に限定した。
〈発明の効果〉
本発明のNiCrMoKI4は、優れた耐応力腐食割れ
性を具備すべく最適の合金元素を最適の成分比率範囲で
含有し、かつ適切な顕微鏡組織(結晶粒度)を有してい
るので、NaOH,OH−などの腐食環境下で高負荷応
力を受ける部材に使用されても応力腐食割れを生ずるこ
とがない。
性を具備すべく最適の合金元素を最適の成分比率範囲で
含有し、かつ適切な顕微鏡組織(結晶粒度)を有してい
るので、NaOH,OH−などの腐食環境下で高負荷応
力を受ける部材に使用されても応力腐食割れを生ずるこ
とがない。
〈実施例〉
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
末尾に掲げた第1表は、応力腐食割れ試験に供した供試
鋼の化学成分と旧γ結晶粒度を示している。これらの供
試鋼は、成分を調整して高周波誘導電気炉で溶解後、造
塊し、25mm厚さに熱間鍛造し、次いで、オーステナ
イト化温度まで加熱してから水焼入れし、その後620
℃まで加熱して1時間保持してから4℃/分の速度で冷
却する焼戻し処理を施して製造された。なお、結晶粒度
は焼入れ温度(加熱温度)およびその保持時間を調節す
ることにより種々変化させた。こうして製造された供試
鋼から機械加工により厚さ1.5+nmx幅15mmx
長さ65mmの短面状試験片を製作した。
鋼の化学成分と旧γ結晶粒度を示している。これらの供
試鋼は、成分を調整して高周波誘導電気炉で溶解後、造
塊し、25mm厚さに熱間鍛造し、次いで、オーステナ
イト化温度まで加熱してから水焼入れし、その後620
℃まで加熱して1時間保持してから4℃/分の速度で冷
却する焼戻し処理を施して製造された。なお、結晶粒度
は焼入れ温度(加熱温度)およびその保持時間を調節す
ることにより種々変化させた。こうして製造された供試
鋼から機械加工により厚さ1.5+nmx幅15mmx
長さ65mmの短面状試験片を製作した。
応力腐食割れ試験は、上記供試鋼でなる試験片を4点曲
げ定荷重試験冶具に装着し、供試鋼の0゜2%の耐力の
60%に相当する曲げ応力を負荷するとともに、150
°Cの30%NaOH水溶液に一週間浸漬して行ない、
その後の試験片断面の光学顕微鏡観察により割れの発生
の有無および割れ深さを測定した。上記応力腐食割れ試
験の結果を末尾の第2表に示す。表から明らかなように
、本発明jiitl (No、 1〜24)は、応力腐
食割れを全く発生していない。これに対して、本特許請
求の範囲外にある比較ill (No、 25〜50)
は、いずれら粒界型の応力腐食割れを発生している。こ
のことから、本発明の意図するMn、Si、P@の制限
、(Mn”Si+20P)ff!の制限、ならびに結晶
粒度の制限か応力腐食割れ防止に極めて有効であること
が分かる。
げ定荷重試験冶具に装着し、供試鋼の0゜2%の耐力の
60%に相当する曲げ応力を負荷するとともに、150
°Cの30%NaOH水溶液に一週間浸漬して行ない、
その後の試験片断面の光学顕微鏡観察により割れの発生
の有無および割れ深さを測定した。上記応力腐食割れ試
験の結果を末尾の第2表に示す。表から明らかなように
、本発明jiitl (No、 1〜24)は、応力腐
食割れを全く発生していない。これに対して、本特許請
求の範囲外にある比較ill (No、 25〜50)
は、いずれら粒界型の応力腐食割れを発生している。こ
のことから、本発明の意図するMn、Si、P@の制限
、(Mn”Si+20P)ff!の制限、ならびに結晶
粒度の制限か応力腐食割れ防止に極めて有効であること
が分かる。
第1図は、Mn、Si、PかNiCrMo鋼の粒界型応
力割れ感受性に及ぼす複合的影響を調査するf二め、発
明者らが独自に行なった前述の研究の結果を示す図であ
る。即ち、発明者らは1.NiCrMo鋼のMn、Si
、P含a量を種々に変化させ、このNiCrMo鋼を上
記応力腐食割れ試験と同一の条件で試験して、その結果
である割れ発生の有無を、横軸にMn重量%、縦軸に(
Mn+Si+20P)重量%を夫々プロットして示した
。 なお、供試NiCrMo鋼の旧γ結晶粒度番号は全
て4または5になるように調整した。図中の破線で囲ま
れた範囲からも分かるように、MnS2.20%、(M
n+Si+ 20 P)≦030%とすれば応力腐食割
れが全く発生しないことが明らかである。
力割れ感受性に及ぼす複合的影響を調査するf二め、発
明者らが独自に行なった前述の研究の結果を示す図であ
る。即ち、発明者らは1.NiCrMo鋼のMn、Si
、P含a量を種々に変化させ、このNiCrMo鋼を上
記応力腐食割れ試験と同一の条件で試験して、その結果
である割れ発生の有無を、横軸にMn重量%、縦軸に(
Mn+Si+20P)重量%を夫々プロットして示した
。 なお、供試NiCrMo鋼の旧γ結晶粒度番号は全
て4または5になるように調整した。図中の破線で囲ま
れた範囲からも分かるように、MnS2.20%、(M
n+Si+ 20 P)≦030%とすれば応力腐食割
れが全く発生しないことが明らかである。
−以下余白 −
第1図はN i CrMo鋼の応力腐食割れ感受性に及
はずMn損と(Mn+ S i+ 20 P )ffi
の影響を示す図である。
はずMn損と(Mn+ S i+ 20 P )ffi
の影響を示す図である。
Claims (1)
- C:≦0.40重量%(以下重量%)、Si:≦0.1
5%、Mn:0.001〜0.20%、P:≦0.01
0%、S:≦0.030%、Ni:0.50〜4.00
%、Cr:0.50〜2.50%、Mo:0.25〜4
.00%、V:≦0.30%を含み、上記Mn、Si、
Pが(Mn+Si+20P)≦0.30%なる関係を満
たし、残部Feおよび不可避的不純物からなるとともに
、焼入れ時のオーステナイト結晶粒の大きさが結晶粒度
番号4以上であることを特徴とする耐応力腐食割れ性に
優れたNiCrMo鋼。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60249707A JPS62109949A (ja) | 1985-11-06 | 1985-11-06 | 耐応力腐食割れ性に優れたNiCrMo鋼 |
US06/846,102 US4820486A (en) | 1985-04-05 | 1986-03-31 | Low alloy steel having good stress corrosion cracking resistance |
EP86108534A EP0225425B1 (en) | 1985-11-06 | 1986-06-23 | Low alloy steel having good stress corrosion cracking resistance |
DE8686108534T DE3680995D1 (de) | 1985-11-06 | 1986-06-23 | Niedriglegierter stahl mit guter bestaendigkeit gegen spannungsrisskorrosion. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60249707A JPS62109949A (ja) | 1985-11-06 | 1985-11-06 | 耐応力腐食割れ性に優れたNiCrMo鋼 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62109949A true JPS62109949A (ja) | 1987-05-21 |
Family
ID=17197003
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60249707A Pending JPS62109949A (ja) | 1985-04-05 | 1985-11-06 | 耐応力腐食割れ性に優れたNiCrMo鋼 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0225425B1 (ja) |
JP (1) | JPS62109949A (ja) |
DE (1) | DE3680995D1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JPH04362155A (ja) * | 1991-06-10 | 1992-12-15 | Japan Steel Works Ltd:The | 高低圧一体型タービンロータ用高純度鋼 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5383768A (en) | 1989-02-03 | 1995-01-24 | Hitachi, Ltd. | Steam turbine, rotor shaft thereof, and heat resisting steel |
AU628916B2 (en) * | 1989-02-03 | 1992-09-24 | Hitachi Limited | Ni-Cr-Mo-V low alloy steel and a rotor shaft fabricated therefrom |
EP0505085B2 (en) * | 1991-03-20 | 2003-07-09 | Hitachi, Ltd. | Steel for rotor shafts of electric machines |
FR2748036B1 (fr) * | 1996-04-29 | 1998-05-22 | Creusot Loire | Acier faiblement allie pour la fabrication de moules pour matieres plastiques |
BRPI0721566A2 (pt) * | 2007-04-13 | 2013-01-22 | Sidenor Investigacion Y Desarollo S A | aÇo enrijecido e temperado e mÉtodo para a produÇço de partes deste aÇo |
US20130323075A1 (en) * | 2012-06-04 | 2013-12-05 | General Electric Company | Nickel-chromium-molybdenum-vanadium alloy and turbine component |
DE102014016073A1 (de) | 2014-10-23 | 2016-04-28 | Vladimir Volchkov | Stahl |
DE102016005532A1 (de) | 2016-05-02 | 2017-11-02 | Vladimir Volchkov | Stahl |
US20220170141A1 (en) * | 2020-12-01 | 2022-06-02 | Crs Holdings, Llc | High Strength, High Impact Toughness Steel Alloy, an Article of Manufacture Made Therefrom, and a Method for Making the Same |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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