RU2721668C2 - Двухфазная нержавеющая сталь - Google Patents

Двухфазная нержавеющая сталь Download PDF

Info

Publication number
RU2721668C2
RU2721668C2 RU2016142683A RU2016142683A RU2721668C2 RU 2721668 C2 RU2721668 C2 RU 2721668C2 RU 2016142683 A RU2016142683 A RU 2016142683A RU 2016142683 A RU2016142683 A RU 2016142683A RU 2721668 C2 RU2721668 C2 RU 2721668C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stainless steel
steel according
martensitic stainless
cvn
phase
Prior art date
Application number
RU2016142683A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2016142683A3 (ru
RU2016142683A (ru
Inventor
Дэвид К. БЕРРИ
Рональд Е. БЕЙЛИ
Original Assignee
ЭйТиАй ПРОПЕРТИЗ ЭлЭлСи
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ЭйТиАй ПРОПЕРТИЗ ЭлЭлСи filed Critical ЭйТиАй ПРОПЕРТИЗ ЭлЭлСи
Publication of RU2016142683A publication Critical patent/RU2016142683A/ru
Publication of RU2016142683A3 publication Critical patent/RU2016142683A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2721668C2 publication Critical patent/RU2721668C2/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/54Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/002Heat treatment of ferrous alloys containing Cr
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/004Heat treatment of ferrous alloys containing Cr and Ni
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0247Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
    • C21D8/0263Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment following hot rolling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D2211/00Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/005Ferrite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D2211/00Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/008Martensite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/005Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment of ferrous alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C2200/00Crystalline structure

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)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области металлургии, а именно к двухфазной ферритно-мартенситной нержавеющей стали, используемой для изготовления изделий, применяемых при добыче нефтенасыщенных песчаников и в сахарной промышленности. Сталь содержит в мас.%: от 11,5 до 12 хрома, от 0,8 до 1,5 марганца, от 0,75 до 1,5 никеля, ≤ 0,5 кремния, ≤ 0,2 молибдена, ≤ 0,0025 бора, ≤ 0,025 углерода, ≤ 0,01 серы, ≤ 0,03 азота, при необходимости, по меньшей мере одно из меди и фосфора, причем содержание меди ≤ 0,25, а общее содержание углерода, азота, фосфора и серы ≤ 0,1, остальное - железо и примеси. Сталь имеет такие твёрдость по Бринеллю (HB) и ударную вязкость по Шарпи (CVN) на образцах с V-образным надрезом при температуре -40°C, удовлетворяющие условию: CVN (фут-фунт) + (0,4 × HB) составляет 160 или более. Обеспечивается высокая твердость и стойкость к истиранию и/или износостойкость. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к двухфазной нержавеющей стали, имеющей микроструктуру феррита и отпущенного мартенсита. В частности, настоящее изобретение относится к экономичным нержавеющим сталям с повышенной твердостью для стойких к истиранию и/или износостойких применений.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Двухфазные нержавеющие стали могут иметь комбинацию требуемых свойств, которые обуславливают их широкое применение в промышленности, например, для добычи нефтенасыщенных песчаников и в сахарной промышленности. Эти стали, как правило, характеризуются микроструктурой отпущенного мартенсита, распределенного в ферритной матрице.
[0003] Примером двухфазной нержавеющей стали является нержавеющая сталь ATI 412TM (UNS 41003), которая обычно содержит, в мас.%: 11,75% хрома (Cr), 0,90% марганца (Mn), 0,70% кремния (Si), 0,40% никеля (Ni), 0,030% серы (S), 0,020% углерода (C), от 0% до 0,040% фосфора (P), от 0% до 0,030% азота (N) и баланс железа (Fe), и другие побочные примеси. Нержавеющая сталь ATI 412TM, как правило, имеет твердость по Бринеллю (HB) около 177 при закаливании при температуре около 766°C и твердость по Бринеллю около 258 при закаливании при температуре около 843°C.
[0004] Другой двухфазной нержавеющей сталью является сталь Duracorr®, содержащая в мас.%: от 11,0% до 12,5% Cr, от 0,20% до 0,35% молибдена (Mo), от 0% до 1,50% Mn, от 0% до 1,00% Ni, от 0% до 0,70% Si, от 0% до 0,040% P, от 0% до 0,030% N, от 0% до 0,025% C, от 0% до 0,015% S и баланс железа Fe. Следует отметить, что нержавеющая сталь Duracorr® содержит Mo в качестве легирующего элемента, то есть, намеренно легирующей добавки, а не в качестве побочной примеси. Однако, из-за роста стоимости Mo, нержавеющая сталь Duracorr® может быть слишком дорогостоящей для некоторых приложений. Хотя нержавеющая сталь Duracorr® обычно имеет твердость около 223 НВ, она может быть обработана до получения номинальной твердости 300 НВ, и отнесена к классу сталей, которые являются коммерчески доступными в качестве нержавеющей стали Duracorr® 300. Нержавеющая сталь Duracorr® и Duracorr® 300 в целом имеют аналогичный состав, но твердость нержавеющей стали Duracorr® 300 варьируется от 260 НВ до 360 НВ. Однако повышенная твердость нержавеющей стали Duracorr® 300 сопровождается пониженной вязкостью. Например, ударная вязкость по Шарпи на образцах с V-образном надрезом нержавеющей стали Duracorr® 300 при температуре от -40°С, составляет в среднем лишь около 15 футов на фунт (20,336 Дж).
[0005] В случаях, когда требуются нержавеющие стали, обладающие стойкостью к истиранию и/или износостойкостью, могут требоваться высокие уровни твердости, например, вплоть до около 350 НВ, в сочетании с более высокой прочностью, что доступно с нержавеющей сталью Duracorr® 300. Более того, в некоторых областях применения в процессе эксплуатации может требоваться способность к деформационному упрочнению до 450-500 НВ, например. Кроме того, желательно, чтобы любые такие сплавы были экономически эффективными.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0006] В соответствии с одним не ограничивающим аспектом настоящего изобретения описан вариант осуществления двухфазной ферритно-мартенситной нержавеющей стали высокой твердости. Нержавеющая сталь содержит, в мас.%, от около 11,5% до около 12% Cr, от около 0,8% до около 1,5% Mn, от около 0,75% до около 1,5% Ni, от 0% до около 0,5% Si, от 0% до около 0,2% Мо, от 0% до около 0,0025% B, Fe и примеси. В некоторых неограничивающих вариантах осуществления настоящего изобретения нержавеющая сталь согласно настоящему изобретению имеет такую твердость по Бринеллю (HB) и ударную вязкость по Шарпи (CVN) на образцах с V-образном надрезом при -40°C, что CVN (фут-фунт)+(0,4 х НВ) составляет около 160 или больше.
[0007] В соответствии с другим неограничивающим аспектом настоящего изобретения описан вариант осуществления промышленного изделия, включающий в себя двухфазную ферритно-мартенситную нержавеющую сталь высокой твердости. Нержавеющая сталь содержит в мас.%, от около 11,5% до около 12% Cr, от около 0,8% до около 1,5% Mn, от около 0,75% до около 1,5% Ni, от 0% до около 0,5% Si, от 0% до около 0,2% Мо, от 0% до около 0,0025% B, Fe и примеси. В соответствии с некоторыми неограничивающими вариантами осуществления изделия, нержавеющая сталь имеет такую твердость по Бринеллю (HB) и ударную вязкость по Шарпи (CVN) на образцах с V-образном надрезом при -40°C, что CVN (фут-фунт)+(0,4 х HB) составляет около 160 или больше.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0008] Признаки и преимущества нержавеющих сталей и промышленных изделий, описанных в данном документе можно лучше понять посредством ссылки на прилагаемый чертеж, на котором:
[0009] Фиг.1 представляет собой график, показывающий твердость по Бринеллю и ударную вязкость по Шарпи на образцах с V-образном надрезом неограничивающих вариантов осуществления нержавеющих сталей согласно настоящему изобретению, по сравнению с некоторыми обычными сталями.
[0010] Читателю будут понятны вышеуказанные, а также другие детали, при ознакомлении с последующим подробным описанием некоторых неограничивающих вариантов осуществления нержавеющих сталей и промышленных изделий, согласно настоящему изобретению. Читатель также может понять некоторые из таких дополнительных деталей при выполнении или использовании нержавеющей стали и промышленных изделий, описанных в данном документе.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0011] В настоящем описании не ограничивающих вариантов осуществления и в формуле изобретения, за исключением рабочих примеров или где указано иначе, все числа, выражающие количества или характеристики ингредиентов, сплавов и изделий, условий обработки и т.п., следует понимать, как модифицируемые во всех случаях термином «около». Соответственно, если не указано обратное, любые числовые параметры, изложенные в следующем описании и прилагаемой формуле изобретения, являются приближенными значениями, которые могут варьироваться в зависимости от желаемых свойств, которые стремятся получить в нержавеющих сталях и промышленных изделиях согласно настоящему изобретению. В крайнем случае, и не в качестве попытки ограничения применения доктрины эквивалентов к объему защиты формулы изобретения, каждый числовой параметр должен, по меньшей мере, истолковываться в свете количества сообщенных значащих разрядов числа и путем применения обычных методов округления.
[0012] Любой патент, публикация или другой материал раскрытия, полностью или частично, который считается включенным в данный документ посредством ссылки, включен в настоящее описание только в той степени, в которой включенный материал не противоречит существующим определениям, заявлениям или другому материалу раскрытия, изложенному в данном описании. В таком виде и в необходимом объеме описание, изложенное в настоящем документе, заменяет любой конфликтующий материал, включенный в данное описание в качестве ссылки. Любой материал или его часть, который приводится в данном документе в качестве ссылки, но противоречит существующим определениям, заявлениям или иному материалу раскрытия, изложенному в настоящем документе, включен только в той степени, чтобы не возникало никаких конфликтов между этим включенным материалом и существующим материалом раскрытия.
[0013] Настоящее изобретение, в том числе, относится к экономичным двухфазным ферритно-мартенситным нержавеющим сталям, имеющим преимущество по твердости, и пригодным для использования в различных применениях, требующих стойкости к истиранию и/или износостойкости. В частности, некоторые варианты осуществления двухфазных ферритно-мартенситных нержавеющих сталей согласно настоящему изобретению содержат в мас.%, от около 11,5% до около 12% Cr, от около 0,8% до около 1,5% Mn, от около 0,75% до около 1,5% Ni, от 0% до около 0,5% Si, от 0% до около 0,2% Mo, от 0% до около 0,0025% B, Fe и примеси. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения нержавеющая сталь имеет такую твердость по Бринеллю (НВ) и ударную вязкость по Шарпи (CVN) на образцах с V-образном надрезом при -40°C, что выполняется следующее: CVN (фут-фунт)+(0,4 х НВ) составляет около 160 или больше.
[0014] В сплавах согласно настоящему изобретению можно использовать Cr для придания коррозионной стойкости. Для обеспечения достаточной коррозионной стойкости может потребоваться содержание Cr около 11,5% (в мас.%) или более. С другой стороны, избыточный Cr может нежелательно (1) стабилизировать ферритную фазу и/или (2) фазу охрупчивания, такую как сигма-фаза. Соответственно, некоторые варианты осуществления нержавеющих сталей согласно настоящему изобретению содержат от около 11,5% до около 12 мас.% Cr.
[0015] В сплавах согласно настоящему изобретению можно использовать Mn для улучшения способности к деформационному упрочнению. Для достижения желаемых эффектов упрочнения может потребоваться содержание Mn, составляющее около 0,8% (в мас.%) или более. С другой стороны, избыточный Mn может нежелательно отделяться во время обработки нержавеющих сталей. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления нержавеющих сталей согласно настоящему изобретению содержание Mn составляет от около 0,8% до около 1,5 мас.%. В некоторых других вариантах осуществления содержание Mn в нержавеющих сталях может составлять от около 1,0% до около 1,5 мас.%. В некоторых вариантах осуществления нержавеющих сталей согласно настоящему изобретению добавка Mn в сочетании с добавкой других легирующих элементов может предпочтительно влиять на способность к деформационному упрочнению таким образом, что стали приобретают твердость около 450 HB или больше.
[0016] В сплавах согласно настоящему изобретению можно использовать Ni для способствования стабилизации мартенситной фазы из двухфазных (мартенситно-ферритных) сплавов. Может потребоваться содержание Ni около 0,75 мас.% или более для получения материала, содержащего более высокие уровни содержания мартенсита, чем в нержавеющей стали Duracorr® 300. Без опоры на какую-либо теорию, содержание никеля в сплавах может повышать твердость сплава мартенситной фазы путем стабилизации образования аустенита при термической обработке с обеспечением большего количества времени для диффузии углерода. С другой стороны, из-за высокой стоимости никеля может быть желательным ограничить содержание Ni. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления сталей, согласно настоящему изобретению, содержание Ni составляет от около 0,75% до около 1,5% (в мас.%), с целью обеспечения экономичной двухфазной нержавеющей стали с высокими уровнями твердости до около 350 HB в сочетании с более высокой хрупкостью, чем в обычной нержавеющей стали Duracorr® 300. В дополнительных вариантах осуществления содержание Ni в нержавеющих сталях согласно настоящему изобретению может составлять от около 1,0 до около 1,5 мас.%.
[0017] В некоторых вариантах осуществления нержавеющих сталей согласно настоящему изобретению уровень Si можно ограничивать с целью: (1) дестабилизации ферритной фазы двухфазных нержавеющих сталей и/или (2) исключения фазы охрупчивания, такой как сигма фаза. Соответственно, некоторые варианты осуществления сталей согласно настоящему изобретению содержат от 0% до не более, чем около 0,5 мас.% Si.
[0018] В некоторых вариантах осуществления нержавеющих сталей согласно настоящему изобретению, уровень Mo можно ограничивать с целью (1) дестабилизации ферритной фазы двухфазных нержавеющих сталей, и/или (2) исключения фазы охрупчивания, такой как сигма-фаза. Соответственно, некоторые варианты осуществления сталей согласно настоящему изобретению, содержат от 0% до не более около 0,2 мас.% Mo. В некоторых других вариантах осуществления сталей согласно настоящему изобретению, концентрация Mo составляет от 0% до не более около 0,1 мас.%.
[0019] В двухфазных нержавеющих сталях согласно настоящему изобретению можно использовать B для улучшения мартенситной твердости. Некоторые варианты осуществления сталей согласно настоящему изобретению, содержат от 0% до около 0,0025 мас.% B. В некоторых вариантах осуществления сталей, содержание B может составлять от около 0,002% до около 0,0025 в мас.%.
[0020] Побочные элементы и примеси в описанных сплавах могут включать в себя, например, один или более из следующего, C, N, P и S. В некоторых вариантах осуществления нержавеющих сталей согласно настоящему изобретению, общее содержание данных элементов составляет не более 0,1 в мас.%. В некоторых вариантах осуществления наличие C можно обеспечивать в сталях, описанных в данном документе, в количестве не более 0,025 мас.%. В некоторых вариантах осуществления наличие S можно обеспечивать в сталях, описанных в данном документе, в количестве не более 0,01 мас.%. В некоторых вариантах осуществления наличие N можно обеспечивать в сталях, описанных в данном документе, в количестве не более 0,03 мас.%. Случайные уровни содержания различных металлических элементов также могут быть представлены в вариантах осуществления сплавов согласно настоящему изобретению. Например, некоторые не ограничивающие варианты осуществления сплавов согласно настоящему изобретению могут включать в себя до 0,25 мас.% меди (Cu).
[0021] В соответствии с некоторыми не ограничивающими вариантами осуществления двухфазные ферритно-мартенситные нержавеющие стали согласно настоящему изобретению содержат в мас.%: от около 11,5% до около 12% Cr; от около 1,0% до около 1,5% Mn; от около 1,0% до около 1,5% Ni; от 0% до около 0,5% Si; от 0% до около 0,1% Mo; от 0% до около 0,0025% B; от 0% до около 0,025% C; от 0% до около 0,01% S; от 0% до около 0,03% N, Fe и примеси. В некоторых вариантах осуществления нержавеющие стали дополнительно содержат P. В некоторых вариантах осуществления общая концентрация C, N, P, и S составляет не более, чем около 0,1 мас.%. В некоторых вариантах осуществления концентрация B в сталях составляет от около 0,002% до около 0,0025 мас.%. В некоторых вариантах осуществления стали содержат не более 0,25 мас.% Cu.
[0022] В соответствии с некоторыми не ограничивающими вариантами осуществления двухфазные ферритно-мартенситные нержавеющие стали согласно настоящему изобретению по существу содержат в мас.%: от около 11,5% до около 12% хрома; от около 0,8% до около 1,5% марганца; от около 0,75% до около 1,5% никеля; от 0% до около 0,5% кремния; от 0% до около 0,2% молибдена; от 0% до около 0,0025% бора; от 0% до около 0,025% углерода; от 0% до около 0,01% серы; от 0% до около 0,03% азота; при необходимости по меньшей мере одно из следующих, медь и фосфор; железо и примеси.
[0023] В соответствии с некоторыми не ограничивающими вариантами осуществления двухфазные ферритно-мартенситные нержавеющие стали согласно настоящему изобретению по существу содержат в мас.%: от около 11,5% до около 12% хрома; от около 1,0% до около 1,5% марганца; от около 1,0% до около 1,5% никеля; от 0% до около 0,5% кремния; от 0% до около 0,1% молибдена; от 0% до около 0,0025% бора; от 0% до около 0,025% углерода; от 0% до около 0,01% серы; от 0% до около 0,03% азота; при необходимости по меньшей мере одно из следующих, медь и фосфор; железо и примеси.
[0024] В соответствии с некоторыми не ограничивающими вариантами осуществления двухфазные ферритно-мартенситные нержавеющие стали согласно настоящему изобретению содержат в мас.%: от около 11,5% до около 12% хрома; от около 0,8% до около 1,5% марганца; от около 0,75% до около 1,5% никеля; от 0% до около 0,5% кремния; от 0% до около 0,2% молибдена; от 0% до около 0,0025% бора; от 0% до около 0,025% углерода; от 0% до около 0,01% серы; от 0% до около 0,03% азота; при необходимости по меньшей мере одно из следующих, медь и фосфор; железо и примеси.
[0025] В соответствии с некоторыми не ограничивающими вариантами осуществления, двухфазные ферритно-мартенситные нержавеющие стали согласно настоящему изобретению содержат в мас.%: от около 11,5% до около 12% хрома; от около 1,0% до около 1,5% марганца; от около 1,0% до около 1,5% никеля; от 0% до около 0,5% кремния; от 0% до около 0,1% молибдена; от 0% до около 0,0025% бора; от 0% до около 0,025% углерода; от 0% до около 0,01% серы; от 0% до около 0,03% азота; при необходимости по меньшей мере одно из следующих, медь и фосфор; железо и примеси.
[0026] Для заданной стали твердость, в целом, находится в обратной зависимости от хрупкости. В настоящем изобретении твердость по Бринеллю (HB) является основной мерой твердости, и ударная вязкость по Шарпи (CVN) на образцах с V-образном надрезом при -40°C является основной мерой хрупкости. Со ссылкой на фиг.1, для некоторых вариантов осуществления сталей согласно настоящему изобретению CVN (фут-фунт)+(0,4 x HB) стали составляет около 160 или больше. В некоторых вариантах осуществления твердость стали согласно настоящему изобретению, составляет около 300 HB или более и CVN составляет около 50 футов на фунт (68 Дж) или более. В некоторых вариантах осуществления, стали согласно настоящему изобретению, обладают способностью к деформационному упрочнению во время эксплуатации до твердости около 450 HB или больше.
ПРИМЕРЫ
[0027] Таблица 1 содержит составы и некоторые свойства варианта осуществления двухфазных ферритно-мартенситных нержавеющих сталей согласно настоящему изобретению, и обычной нержавеющей стали ATI 412TM и обычной нержавеющей стали Duracorr® 300. Расплавы трех сплавов, представленных в таблице 1, расплавляли в слябы весом около 15,000 фунтов (6800 кг), и прокатывали при температуре около 1950 °F (1066 °C) для получения материала толщиной около 6 мм. После прокатки сталь подвергали отжигу при температуре 766°C или 843°C в течение 15 минут и воздушному охлаждению.
[0028] Механические свойства экспериментального варианта осуществления стали, перечисленные в таблице 1, были измерены, и проведено сравнение с двумя упомянутыми обычными сталями. Твердость по Бринеллю и CVN при -40°C (фут-фунт) для трех сплавов приведены в таблице 1. Испытания на растяжение проводили в соответствии со стандартном A370 Американского общества по испытанию материалов (ASTM) при комнатной температуре с использованием шарикового индентора из карбида вольфрама на образцах длиной испытываемой части около 5 см и толщиной около 0,5 см. Испытания по Шарпи проводили в соответствии со стандартом ASTM A370 и E23 при температуре около -40 °С на поперечных образцах размером примерно 10 мм х 2,5 мм. Поскольку данные образцы по размеру не соответствуют стандарту ASTM-A370, измеренная ударная вязкость в таблице 1 преобразована в значения для образца со стандартными размерами.
[0029] Как показали результаты эксперимента в таблице 1, экспериментальный образец стали, согласно настоящему изобретению, продемонстрировал очень хорошую твердость и хрупкость (ударную вязкость CVN) по сравнению с обычными сплавами. Это было особенно неожиданным и удивительным. Коммерчески доступными сплавами, обеспечивающими сравнимую твердость и прочность, как правило, являются углеродистые стали, которые не выдерживают агрессивных сред.
[0030] В некоторых возможных неограничивающих вариантах осуществления, двухфазные нержавеющие стали, согласно настоящему изобретению, получают с использованием традиционных методов производства нержавеющей стали, в том числе, например, путем расплавления исходных материалов в электрической печи, обезуглероживания с помощью AOD-процесса и литья в слитке. Слитки могут быть отлиты, например, путем непрерывного литья заготовок или заливки слитков. В некоторых вариантах осуществления, отлитый материал можно подвергнуть термической обработке (аустенизации) или продавать в прокатанном виде.
Таблица 1.
Вариант осуществления настоящей стали Обычные стали
% масс. Сплав ATI 412TM Сплав Duracorr®
C 0,022 0,01-0,025 0-0,025
Mn 0,89 0,8-1 0-1,5
P 0,027 0-0,04 0-0,04
S 0,0014 0-0,004 0-0,015
Si 0,44 0,45-0,75 0-0,07
Cr 11,92 11,5-12 11-12,5
Ni 0,97 0,3-0,75 0-1
N 0,023 0-0,03 0-0,03
Mo 0,091 0-0,2 0,2-0,35
Cu 0,17 0,25 0
B 0,0003 0 0
Температура отжига После прокатки 843°С 766°С 843°С ---
Твердость по Бринеллю 340 322 177 258 260-360
CVN при -40°C (фут-фунт) 26-34 56-62 65-90 7-49 15
CVN (фут-фунт)+(0,4 х НВ) 162-170 185-191 136-161 111-152 119-159
[0031] Потенциальное использование сплавов согласно настоящему изобретению является обширным. Как описано и засвидельствовано выше, двухфазные нержавеющие стали, описанные в данном документе, могут использоваться во многих областях, где важна стойкость к истиранию и/или износостойкость. Промышленные изделия, для которых использование сталей согласно настоящему изобретению особенно преимущественно, включают в себя, например, детали и оборудование, используемые при добыче из нефтенасыщенных песчаников, и детали, и оборудование, используемые при переработке сахара. Другие области применения нержавеющих сталей согласно настоящему изобретению будут очевидны для практикующих специалистов обычной квалификации. Специалисты в данной области техники могут легко изготовить эти и другие промышленные изделия из нержавеющих сталей согласно настоящему изобретению, используя известные способы производства.
[0032] Хотя приведенное выше описание представило лишь необходимое ограниченное число вариантов осуществления, специалистам в данной области техники будет понятно, что возможны различные изменения в сплавах и изделиях и других деталях примеров, которые были описаны и проиллюстрированы в данном документе, могут быть выполнены специалистами в данной области техники, и все такие модификации будут оставаться в пределах принципа и объема настоящего изобретения, который выражен в данном описании и в прилагаемой формуле изобретения. Например, несмотря на то, что настоящее изобретению обязательно представило только ограниченное число вариантов осуществления нержавеющих сталей согласно настоящему изобретению, а также обязательно только описывает ограниченное число промышленных изделий, включая нержавеющие стали, следует понимать, что настоящее изобретению и связанная с ними формула изобретения не имеет ограничений. Специалисты в данной области техники могут легко распознать дополнительные составы стали, и могут изготовить дополнительные промышленные изделия в соответствии и в духе необходимого ограниченного числа вариантов осуществления, описанных в данном документе. В связи с этим понятно, что настоящее изобретение не ограничивается некоторыми вариантами осуществления, описанными или включенными в данный документ, но предназначено для охвата модификаций, которые находятся в пределах принципа и объема настоящего изобретения, определенными в формуле изобретения. Специалистам в данной области техники также понятно, что в вышеописанных вариантах осуществления могут быть сделаны изменения без отхода от общего изобретательского замысла.

Claims (52)

1. Двухфазная ферритно-мартенситная нержавеющая сталь, содержащая в мас.%:
от 11,5 до 12 хрома
от 0,8 до 1,5 марганца
от 0,75 до 1,5 никеля
≤ 0,5 кремния
≤ 0,2 молибдена
≤ 0,0025 бора
≤ 0,025 углерода
≤ 0,01 серы
≤ 0,03 азота,
при необходимости, по меньшей мере одно из меди и фосфора, причем содержание меди ≤ 0,25 мас.%,
при этом общее содержание углерода, азота, фосфора и серы ≤ 0,1 мас.%,
железо и примеси,
причем она имеет такие твёрдость по Бринеллю (HB) и ударную вязкость по Шарпи (CVN) на образцах с V-образным надрезом при температуре -40°C, что CVN (фут-фунт) + (0,4 × HB) составляет 160 или более.
2. Двухфазная ферритно-мартенситная нержавеющая сталь по п.1, в которой содержание молибдена ≤ 0,1 мас.%.
3. Двухфазная ферритно-мартенситная нержавеющая сталь по п.1, в которой содержание никеля составляет от 1,0 до 1,5 мас.%.
4. Двухфазная ферритно-мартенситная нержавеющая сталь по п.1, в которой содержание марганца составляет от 1,0 до 1,5 мас.%.
5. Двухфазная ферритно-мартенситная нержавеющая сталь по п.1, в которой содержание бора составляет от 0,002 до 0,0025 мас.%.
6. Двухфазная ферритно-мартенситная нержавеющая сталь по п.1, твердость которой составляет 300 HB или более, и CVN составляет 50 футов на фунт (68 Дж) или более.
7. Двухфазная ферритно-мартенситная нержавеющая сталь по п.1, имеющая деформационное упрочнение до твердости 450 HB или более.
8. Двухфазная ферритно-мартенситная нержавеющая сталь по п.1, в которой содержание марганца составляет от 1,0 до 1,5 мас.%, никеля от 1,0 до 1,5 мас.%, причем содержание молибдена составляет ≤ 0,1 мас.%.
9. Двухфазная ферритно-мартенситная нержавеющая сталь по п.8, в которой содержание бора составляет от 0,002 до 0,0025 мас.%.
10. Двухфазная ферритно-мартенситная нержавеющая сталь по п.1, состоящая в мас.% в основном из:
от 11,5 до 12 хрома
от 0,8 до 1,5 марганца
от 0,75 до 1,5 никеля
≤ 0,5 кремния
≤ 0,2 молибдена
≤ 0,0025 бора
≤ 0,025 углерода
≤ 0,01 серы
≤ 0,03 азота,
при необходимости, по меньшей мере одного из меди и фосфора;
железа и примесей.
11. Двухфазная ферритно-мартенситная нержавеющая сталь по п.1, состоящая в мас.% из:
от 11,5 до 12 хрома
от 1,0 до 1,5 марганца
от 1,0 до 1,5 никеля
≤ 0,5 кремния
≤ 0,1 молибдена
≤ 0,0025 бора
≤ 0,025 углерода
≤ 0,01 серы
≤ 0,03 азота,
при необходимости, по меньшей мере одного из меди и фосфора;
железа и примесей.
12. Двухфазная ферритно-мартенситная нержавеющая сталь по п.1, причем она имеет такие твёрдость по Бринеллю (HB) и ударную вязкость по Шарпи (CVN) на образцах с V-образным надрезом при температуре -40°C, что CVN (фут-фунт) + (0,4 × HB) составляет 162 или более.
13. Двухфазная ферритно-мартенситная нержавеющая сталь по п.1, причем она имеет такие твёрдость по Бринеллю (HB) и ударную вязкость по Шарпи (CVN) на образцах с V-образным надрезом при температуре -40°C, что CVN (фут-фунт) + (0,4 × HB) составляет 185 или более.
14. Промышленное изделие, содержащее двухфазную нержавеющую сталь по п.1.
15. Промышленное изделие по п.14, которое выбрано из деталей и оборудования, используемых при добыче нефтенасыщенных песчаников, и деталей и оборудования, используемых при переработке сахара.
16. Промышленное изделие, содержащее двухфазную нержавеющую сталь по п.10 или 11.
17. Промышленное изделие по п.16, которое выбрано из деталей и оборудования, используемых при добыче нефтенасыщенных песчаников, и деталей и оборудования, используемых при переработке сахара.
RU2016142683A 2014-04-01 2015-03-12 Двухфазная нержавеющая сталь RU2721668C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/231,778 US20150275340A1 (en) 2014-04-01 2014-04-01 Dual-phase stainless steel
US14/231,778 2014-04-01
PCT/US2015/020122 WO2015153092A1 (en) 2014-04-01 2015-03-12 Dual-phase stainless steel

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2016142683A RU2016142683A (ru) 2018-05-04
RU2016142683A3 RU2016142683A3 (ru) 2018-12-28
RU2721668C2 true RU2721668C2 (ru) 2020-05-22

Family

ID=52811202

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016142683A RU2721668C2 (ru) 2014-04-01 2015-03-12 Двухфазная нержавеющая сталь

Country Status (15)

Country Link
US (1) US20150275340A1 (ru)
EP (1) EP3126537B1 (ru)
JP (1) JP6621419B2 (ru)
KR (1) KR20160140733A (ru)
CN (1) CN106460128A (ru)
AU (1) AU2015241412B2 (ru)
CA (1) CA2944491A1 (ru)
ES (1) ES2808627T3 (ru)
MX (1) MX2016012853A (ru)
PL (1) PL3126537T3 (ru)
RU (1) RU2721668C2 (ru)
SI (1) SI3126537T1 (ru)
TW (1) TWI651419B (ru)
UA (1) UA119168C2 (ru)
WO (1) WO2015153092A1 (ru)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11318566B2 (en) 2016-08-04 2022-05-03 Honda Motor Co., Ltd. Multi-material component and methods of making thereof
US11339817B2 (en) 2016-08-04 2022-05-24 Honda Motor Co., Ltd. Multi-material component and methods of making thereof
US10640854B2 (en) 2016-08-04 2020-05-05 Honda Motor Co., Ltd. Multi-material component and methods of making thereof
US11511375B2 (en) 2020-02-24 2022-11-29 Honda Motor Co., Ltd. Multi component solid solution high-entropy alloys

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05171282A (ja) * 1991-12-21 1993-07-09 Nisshin Steel Co Ltd 複合組織ステンレス鋼ばねの製造法
RU2033462C1 (ru) * 1991-12-04 1995-04-20 Маркелова Татьяна Александровна Феррито-мартенситная сталь
JPH08319519A (ja) * 1995-05-24 1996-12-03 Nisshin Steel Co Ltd 高強度複相組織ステンレス鋼帯又は鋼板の製造方法
JPH10273757A (ja) * 1997-03-28 1998-10-13 Nisshin Steel Co Ltd プレスプレートの改良
JPH11152550A (ja) * 1997-11-17 1999-06-08 Nisshin Steel Co Ltd 耐疵付き性に優れた鏡面仕上げ複相組織ステンレス鋼板及びその製造方法
JPH11229092A (ja) * 1998-02-19 1999-08-24 Nisshin Steel Co Ltd 摺動性に優れる高強度複相組織ステンレス鋼帯および鋼板とこれを用いた機械部品
JPH11286852A (ja) * 1998-03-31 1999-10-19 Nisshin Steel Co Ltd 複相組織ステンレス鋼素材からなる高耐久性おさ歯
JP2002332543A (ja) * 2001-03-07 2002-11-22 Nisshin Steel Co Ltd 疲労特性及び耐高温ヘタリ性に優れたメタルガスケット用高強度ステンレス鋼及びその製造方法
JP2003328083A (ja) * 2002-05-10 2003-11-19 Nisshin Steel Co Ltd 溶接構造物用高強度複相ステンレス鋼板およびその製造法
JP2004115888A (ja) * 2002-09-27 2004-04-15 Nisshin Steel Co Ltd 耐たわみ性に優れたステンレス鋼製の二輪車用タイヤリム材および二輪車用フレーム材

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5453615A (en) * 1977-10-05 1979-04-27 Kubota Ltd Martensitic stainless cast steel for paper-making suction roll
US4608099A (en) * 1984-10-10 1986-08-26 Amax Inc. General purpose maintenance-free constructional steel of superior processability
CA1305911C (en) * 1986-12-30 1992-08-04 Teruo Tanaka Process for the production of a strip of a chromium stainless steel of a duplex structure having high strength and elongation as well as reduced plane anisotropy
CN1161378A (zh) * 1996-01-16 1997-10-08 艾利格汉尼·勒德鲁姆公司 生产双相铁素体不锈钢带的方法
JP4022991B2 (ja) * 1998-06-23 2007-12-19 住友金属工業株式会社 フェライト−マルテンサイト2相ステンレス溶接鋼管
JP2002220640A (ja) * 2001-01-30 2002-08-09 Nisshin Steel Co Ltd 高強度耐摩耗鋼
JP3698058B2 (ja) * 2001-02-13 2005-09-21 住友金属工業株式会社 高Crフェライト系耐熱鋼材
KR100545093B1 (ko) * 2001-11-05 2006-01-24 주식회사 포스코 12 크롬 스테인레스강 열연강재의 제조방법
JP3975882B2 (ja) * 2001-11-15 2007-09-12 Jfeスチール株式会社 溶接部の加工性並びに靭性に優れた高耐食性低強度ステンレス鋼とその溶接継手
US7294212B2 (en) * 2003-05-14 2007-11-13 Jfe Steel Corporation High-strength stainless steel material in the form of a wheel rim and method for manufacturing the same
FR2872825B1 (fr) * 2004-07-12 2007-04-27 Industeel Creusot Acier inoxydable martensitique pour moules et carcasses de moules d'injection
BRPI0609856A2 (pt) * 2005-04-28 2010-05-11 Jfe Steel Corp tubo de aço inoxidável tendo excelente capacidade de dilatação para produtos tubulares para campos petrolìferos
JP5000281B2 (ja) * 2006-12-05 2012-08-15 新日鐵住金ステンレス株式会社 加工性に優れた高強度ステンレス鋼板およびその製造方法
JP5220311B2 (ja) * 2006-12-27 2013-06-26 新日鐵住金ステンレス株式会社 衝撃吸収特性に優れた構造部材用ステンレス鋼板
JP5145793B2 (ja) * 2007-06-29 2013-02-20 Jfeスチール株式会社 油井管用マルテンサイト系ステンレス継目無鋼管およびその製造方法
EP2287350B1 (en) * 2008-04-25 2015-07-08 JFE Steel Corporation Low-carbon martensitic cr-containing steel
CN102899587B (zh) * 2011-07-25 2015-01-21 宝山钢铁股份有限公司 一种双相不锈钢及其制造方法
KR101463313B1 (ko) * 2012-12-21 2014-11-18 주식회사 포스코 내마모특성이 우수한 스테인리스 강관 및 그 제조방법
CN103469097B (zh) * 2013-09-29 2016-04-27 宝山钢铁股份有限公司 高强度马氏体铁素体双相不锈钢耐腐蚀油套管及其制造方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2033462C1 (ru) * 1991-12-04 1995-04-20 Маркелова Татьяна Александровна Феррито-мартенситная сталь
JPH05171282A (ja) * 1991-12-21 1993-07-09 Nisshin Steel Co Ltd 複合組織ステンレス鋼ばねの製造法
JPH08319519A (ja) * 1995-05-24 1996-12-03 Nisshin Steel Co Ltd 高強度複相組織ステンレス鋼帯又は鋼板の製造方法
JPH10273757A (ja) * 1997-03-28 1998-10-13 Nisshin Steel Co Ltd プレスプレートの改良
JPH11152550A (ja) * 1997-11-17 1999-06-08 Nisshin Steel Co Ltd 耐疵付き性に優れた鏡面仕上げ複相組織ステンレス鋼板及びその製造方法
JPH11229092A (ja) * 1998-02-19 1999-08-24 Nisshin Steel Co Ltd 摺動性に優れる高強度複相組織ステンレス鋼帯および鋼板とこれを用いた機械部品
JPH11286852A (ja) * 1998-03-31 1999-10-19 Nisshin Steel Co Ltd 複相組織ステンレス鋼素材からなる高耐久性おさ歯
JP2002332543A (ja) * 2001-03-07 2002-11-22 Nisshin Steel Co Ltd 疲労特性及び耐高温ヘタリ性に優れたメタルガスケット用高強度ステンレス鋼及びその製造方法
JP2003328083A (ja) * 2002-05-10 2003-11-19 Nisshin Steel Co Ltd 溶接構造物用高強度複相ステンレス鋼板およびその製造法
JP2004115888A (ja) * 2002-09-27 2004-04-15 Nisshin Steel Co Ltd 耐たわみ性に優れたステンレス鋼製の二輪車用タイヤリム材および二輪車用フレーム材

Also Published As

Publication number Publication date
MX2016012853A (es) 2017-10-16
AU2015241412B2 (en) 2019-11-21
TWI651419B (zh) 2019-02-21
US20150275340A1 (en) 2015-10-01
EP3126537B1 (en) 2020-05-13
CA2944491A1 (en) 2015-10-08
AU2015241412A1 (en) 2016-10-20
KR20160140733A (ko) 2016-12-07
WO2015153092A1 (en) 2015-10-08
JP2017512907A (ja) 2017-05-25
EP3126537A1 (en) 2017-02-08
RU2016142683A3 (ru) 2018-12-28
SI3126537T1 (sl) 2020-09-30
JP6621419B2 (ja) 2019-12-18
PL3126537T3 (pl) 2020-11-02
CN106460128A (zh) 2017-02-22
UA119168C2 (uk) 2019-05-10
ES2808627T3 (es) 2021-03-01
TW201602361A (zh) 2016-01-16
RU2016142683A (ru) 2018-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101204063B1 (ko) 내식성이 우수한 마르텐사이트계 스테인리스강
RU2406780C2 (ru) Нержавеющая сталь, полученная дуплекс-процессом
JP6190367B2 (ja) 二相ステンレス鋼
JP5368887B2 (ja) マルテンサイト系ステンレス鋼および転がり軸受
WO2014104113A1 (ja) 浸炭用鋼
RU2721668C2 (ru) Двухфазная нержавеющая сталь
KR20080034939A (ko) 내식성, 냉간 성형성 및 기계 가공성을 갖는 고강도마르텐사이트계 스테인리스강
KR20160124131A (ko) 듀플렉스 스테인레스 강
RU2695692C2 (ru) Инструментальная сталь для холодной обработки
US20160355909A1 (en) Stainless steel for a plastic mould and a mould made of the stainless steel
KR20230060512A (ko) 오스테나이트계 스테인리스 강
KR20170016487A (ko) 듀플렉스 스테인리스강
RU2594572C1 (ru) Мартенситная сталь для криогенной техники
JP6501652B2 (ja) 析出硬化能に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼
RU2413029C2 (ru) Мартенситная азотсодержащая коррозионно-стойкая сталь
RU2419672C1 (ru) Коррозионно-стойкая экономнолегированная сталь со структурой азотистого мартенсита для медицинских инструментов
EA025921B1 (ru) Низколегированная борсодержащая сталь для цементуемых деталей
JP5619974B2 (ja) 玉軸受およびその玉軸受を備えた水中ポンプならびに釣り用リール
JPH0617540B2 (ja) 窒化鋼製品
KR20150074695A (ko) 린 듀플렉스 스테인리스강
JP2023137424A (ja) レール用オーステナイト系ステンレス鋼およびそれを用いたレール
RU2369657C1 (ru) Коррозионно-стойкая сталь мартенситного класса и изделие, выполненное из нее
JPH11350092A (ja) 冷間加工性に優れた高強度高耐食性ステンレス鋼
JP2013221158A (ja) 析出硬化型ステンレス鋼