TWI657153B - 雙相不銹鋼 - Google Patents
雙相不銹鋼 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI657153B TWI657153B TW104119396A TW104119396A TWI657153B TW I657153 B TWI657153 B TW I657153B TW 104119396 A TW104119396 A TW 104119396A TW 104119396 A TW104119396 A TW 104119396A TW I657153 B TWI657153 B TW I657153B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- weight
- iron
- stainless steel
- dual
- phase
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
-
- 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
- C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
-
- 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
- C22C38/004—Very low carbon steels, i.e. having a carbon content of less than 0,01%
-
- 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
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- 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
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- 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
- C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
-
- 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
- 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
- C22C38/58—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING 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
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/001—Austenite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING 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
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/005—Ferrite
-
- 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
- C22C38/005—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing rare earths, i.e. Sc, Y, Lanthanides
-
- 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
- C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
-
- 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
- C22C38/48—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
-
- 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
- C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
-
- 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
- C22C38/52—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with cobalt
-
- 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
- C22C38/54—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
Abstract
本發明係關於一種具有利用TRIP效應得到的高可成形性及高抗腐蝕性與高抗孔蝕性當量的雙相肥粒鐵沃斯田鐵系不銹鋼。該雙相不銹鋼包含低於0.04重量%碳、0.2至0.8重量%矽、0.3至2.0重量%錳、14.0至19.0重量%鉻、2.0至5.0重量%鎳、4.0至7.0重量%鉬、低於4.5重量%鎢、0.1至1.5重量%銅、0.14至0.23重量%氮,其餘為鐵及存於不銹鋼中之無可避免之雜質。此外,鉻、鉬及鎢含量(以重量%計)之共同效應係在20<(Cr+Mo+0.5W)<23.5之範圍內,其中Cr/(Mo+0.5W)之比值係在2至4.75之範圍內。
Description
本發明係關於一種雙相肥粒鐵沃斯田鐵系不銹鋼,其由於TRIP(相變誘導塑性(Transformation Induced Plasticity)效應而具有高可成形性及具有高抗腐蝕性及經最佳化的抗孔蝕性當量(PRE;pitting resistance equivalent)。
相變誘導塑性(TRIP)效應係指介穩態經保留的沃斯田鐵在塑性變形期間由於施加應力或應變而轉變為麻田散鐵。此性質容許具有TRIP效應的不銹鋼具有高可成形性,同時仍維持優異強度。
EP專利申請案2172574及JP專利申請案2009052115揭示一種肥粒鐵沃斯田鐵系不銹鋼,其包含(以重量%計)0.002至0.1% C、0.05至2% Si、0.05至5% Mn、17至25% Cr、0.01至0.15% N、視情況低於5% Ni、視情況低於5% Cu、視情況低於5% Mo、視情況低於0.5% Nb及視情況低於0.5% Ti。Md溫度已使用下式自沃斯田鐵相(其在鋼中之體積分率係10至50%)中之化學組成計算得Md=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo。
Md溫度係限制於-10℃≦Md≦110℃之範圍。其描述使用下式計算之抗孔蝕性當量(PRE)超過18,
PRE=%Cr+3.3*(%Mo)+10*%N-%Mn。
在EP專利申請案2172574及JP專利申請案2009052115中,Mo含量僅係可選的,及Md溫度之計算係基於僅佔全體微結構10至50體積%之沃斯田鐵相的化學組成。
EP專利申請案1715073揭示一種沃斯田鐵肥粒鐵系不銹鋼,其包含(以重量%計)低於0.2% C、低於4% Si、低於12% Mn、15至35% Cr、低於3% Ni、0.05至0.6% N、視情況低於4% Cu、視情況低於4% Mo、視情況低於0.5% V及視情況低於0.1% Al。沃斯田鐵相之體積分率係在10至85%範圍內,及沃斯田鐵相中之(C+N)之量係在0.16至2重量%範圍內。EP專利申請案1715073亦具有鉬(Mo)作為可選元素。
由WO專利申請案2011/135170得知一種製造具有良好可成形性及高伸長率之肥粒鐵-沃斯田鐵系不銹鋼的方法,該鋼包含(以重量%計)低於0.05% C、0.2至0.7% Si、2至5% Mn、19至20.5% Cr、0.8至1.35% Ni、低於0.6% Mo、低於1% Cu、0.16至0.24% N,其餘為鐵及無可避免之雜質。WO專利申請案2011/135170之不銹鋼經熱處理,以致不銹鋼之微結構在熱處理狀態中包含45至75%沃斯田鐵,其餘微結構為肥粒鐵。此外,將不銹鋼之測量Md30溫度調整於0與50℃之間,以利用TRIP效應來改良不銹鋼的可成形性。
此外,由WO專利申請案2013/034804得知一種利用TRIP效應之雙相肥粒鐵沃斯田鐵系不銹鋼,其包含低於0.04重量% C、低於0.7重量% Si、低於2.5重量% Mn、18.5至22.5重量% Cr、0.8至4.5重量% Ni、0.6至1.4重量% Mo、低於1重量% Cu、0.10
至0.24重量% N,其餘為鐵及存於不銹鋼中之無可避免之雜質。硫被限制為低於0.010重量%及較佳低於0.005重量%,磷含量係低於0.040重量%且硫及磷之總和(S+P)係低於0.04重量%,及總氧含量係低於100ppm。該雙相不銹鋼視情況包含一或多種下列附加元素:鋁含量之最大值係低於0.04重量%及最大值較佳低於0.03重量%。此外,硼、鈣及鈰係視情況少量地添加;硼及鈣之較佳含量係低於0.003重量%及鈰之較佳含量係低於0.1重量%。視情況地,可添加至多1重量%之鈷來部分取代鎳,及可添加至多0.5重量%之鎢來部分取代鉬。此外,可在本發明之雙相不銹鋼中視情況添加包含鈮、鈦及釩之群中的一或多者,鈮及鈦之含量限制於至多0.1重量%及釩含量限制於至多0.2重量%。
根據WO專利申請案2013/034804,已將抗孔蝕性當量(PRE)最佳化來得到良好抗腐蝕性,其係在27至29.5之範圍內。沃斯田鐵相中之TRIP(相變誘導塑性)效應根據在0至90℃範圍內,較佳在10至70℃範圍內之測量Md30溫度而維持,以確保良好的可成形性。該發明雙相不銹鋼之微結構中沃斯田鐵相的比例在經熱處理狀態中係45至75體積%,最好為55至65體積%,其餘為肥粒鐵,以產生有利於TRIP效應之條件。熱處理可使用不同的熱處理方法,諸如溶液退火、高頻感應退火或局部退火,在自900至1200℃,較佳自950至1150℃之溫度範圍內進行。
本發明之目的係改良先前技藝所述之雙相不銹鋼的性質及獲致一種利用TRIP效應具有高抗孔蝕性當量(PRE)且因此得到優良抗腐蝕性之新穎雙相肥粒鐵沃斯田鐵系不銹鋼。本發明之
基本特徵羅列於隨附之申請專利範圍中。
根據本發明,雙相肥粒鐵沃斯田鐵系不銹鋼包含低於0.04重量% C、0.2至0.8重量% Si、0.3至2.0重量% Mn、14.0至19.0重量% Cr、2.0至5.0重量% Ni、4.0至7.0重量% Mo、低於4.5重量% W、0.1至1.5重量% Cu、0.14至0.23重量% N,其餘為鐵及存於不銹鋼中之無可避免之雜質。硫經限制為低於0.010重量%及較佳低於0.005重量%,磷含量係低於0.040重量%且硫及磷之總和(S+P)係低於0.04重量%,及總氧含量係低於100ppm。
本發明之雙相不銹鋼視情況包含一或多種下列附加元素:鋁含量之最大值係低於0.04重量%及最大值較佳低於0.03重量%。此外,硼、鈣、鈰及鎂係視情況少量地添加;硼及鈣之較佳含量係低於0.004重量%,鈰之較佳含量係低於0.1重量%及鎂之較佳含量係低於0.05重量%。視情況地,可添加至多1重量%之鈷來部分取代鎳。此外,可在本發明之雙相不銹鋼中視情況添加包含鈮、鈦及釩之群中的一或多者,鈮及鈦之含量限制於至多0.1重量%及釩含量限制於至多0.2重量%。
根據本發明,注意到將鉬含量提高至4.0至7.0重量%之範圍,需將鉻含量減低至14.0至19.0重量%之範圍。在此條件內,以式Cr+Mo+0.5W計算之鉬、鉻及可選鎢含量(以重量百分比計)的總和係在20至23.5重量%之範圍內,其中Cr/(Mo+0.5W)之比值係在2至4.75範圍內。
根據本發明之不銹鋼,已將抗孔蝕性當量(PRE)最佳化來得到良好抗腐蝕性,其係在35至42之範圍內。沃斯田鐵相中之TRIP(相變誘導塑性)效應根據在-30至+90℃範圍內,較佳在0
至+60℃範圍內之測量Md30溫度而維持,以確保良好的可成形性。Md30溫度係沃斯田鐵對TRIP效應之穩定性的量度,其定義為0.3真應變產生50%沃斯田鐵轉變為麻田散鐵之溫度。本發明雙相不銹鋼之微結構中沃斯田鐵相的比例在熱處理狀態中係50至80體積%,最好為55至70體積%,其餘為肥粒鐵,以產生有利於TRIP效應之條件。熱處理可使用不同的熱處理方法,諸如溶液退火、高頻感應退火、局部退火或任何其他類型之熱處理,在自900至1200℃,較佳自950至1150℃之溫度範圍內進行。
根據本發明,以式Cr+Mo+0.5W計算之鉻、鉬及可選鎢的總和對於將Md30溫度維持在期望範圍內以確保良好可成形性係為關鍵。
以下說明微結構中不同元素之效應,元素含量係以重量%描述:碳(C)分配至沃斯田鐵相且會強烈影響沃斯田鐵穩定性。可添加至多0.04%碳,但較高含量會對抗腐蝕性有不利影響。
氮(N)係雙相不銹鋼中的重要沃斯田鐵穩定劑,其如同碳,會增加對抗麻田散鐵的穩定性。氮亦會增加強度、應變硬化及抗腐蝕性。關於Md30溫度之一般經驗表示式指出氮及碳對沃斯田鐵穩定性具有相同的強烈影響。由於氮可以較碳大的程度添加至不銹鋼而不會對抗腐蝕性有不利影響,所以自0.14至0.23%之氮含量對本發明不銹鋼有效。
矽(Si)一般係基於去氧化目的於熔融廠中添加至不銹鋼且其不應低於0.2%。矽穩定雙相不銹鋼中之肥粒鐵相,但其具有較當前表示式中所示者更強烈之對抗麻田散鐵形成之對沃斯田
鐵穩定性的穩定化效應。因此,矽之最大值為0.8%,較佳0.5%。
錳(Mn)係穩定沃斯田鐵相及增加氮於不銹鋼中之溶解度的重要添加物。錳可部分地置換昂貴的鎳及使不銹鋼達到正確的相平衡。過高的含量水平將使抗腐蝕性降低。錳對於對抗變形麻田散鐵之沃斯田鐵穩定性具有較強效應,因此,必需小心控制錳含量。錳之範圍應係0.3至2.0%。
鉻(Cr)係使鋼抗腐蝕之主要添加物。作為肥粒鐵穩定劑之鉻亦係於沃斯田鐵相與肥粒鐵相之間產生恰當相平衡的主要添加物。此外,鉻與鉬一起強烈地提高對麻田散鐵形成的抗性。為提供高PRE同時維持最佳的TRIP效應,歸因於鉬含量之增加,將鉻之範圍限制為14.0%至19.0%。較佳地,鉻含量為14.0至18.0%。
鎳(Ni)係用於穩定沃斯田鐵相及用於良好延展性之基本合金化元素,且必需添加至少2.0%至本發明之不銹鋼。由於對於對抗麻田散鐵形成之沃斯田鐵穩定性具有重大影響,鎳需以狹窄範圍存在。此外,由於鎳之高成本及價格波動,鎳於本發明不銹鋼中之最大值應為5.0%。
當原料大多係呈含有銅元素之不銹鋼廢料的形式時,銅(Cu)通常係以0.1至0.5%之殘餘量存於大多數不銹鋼中。銅係沃斯田鐵相之弱穩定劑,但對麻田散鐵形成之抗性具有強烈效應,且在評估本發明不銹鋼之可成形性時必需加以考慮。銅添加物亦可增加對σ(sigma)相的抗性。可故意添加至多0.1至1.5%之範圍,但銅含量較佳係在0.1至0.7%範圍內,更佳在0.1至0.5%範圍內。
鉬(Mo)係可被添加以大大提高抗腐蝕性的肥粒鐵穩
定劑,因此,鉬應具有至少4.0%之含量,以達成高PRE。此外,鉬如同鉻,會強烈地提高對麻田散鐵形成的抗性及降低TRIP效應。因此,將鉬添加至本發明之不銹鋼以抗衡鉻在TRIP及PRE方面的效應。為此,鉬之最大值應為7.0%,較佳為6.5%。
鎢(W)具有與鉬類似的性質且有時可取代鉬。然而,鎢及鉬會促進σ相沈澱,且根據式(Mo+0.5W)之鉬及鎢含量之總和應低於7.0%,較佳4.0至6.6%,其中σ及χ(chi)相之促進可以技術相關方法處理。鎢最重要的影響係對TRIP效應的驚人正面影響,其繼而可與對合金之疊差能(stacking fault energy)的效應相關,因疊差能就位錯滑移(dislocation glide)、雙晶(twinning)或麻田散鐵形成控制變形反應。為此,當使用鎢來替代鉬時,應將鎢限制為至多3.5%,但較佳至少0.5%。
為具有根據本發明之TRIP效應及期望PRE值之最佳條件,鉻、鉬及可選鎢含量(以重量%計)之共同效應係在20<(Cr+Mo+0.5W)<23.5之範圍內,其中Cr/(Mo+0.5W)之比值係在2至4.75範圍內。
硼(B)、鈣(Ca)及鈰(Ce)係少量地添加於雙相鋼中來改良熱加工性,且其含量不過高,因其會使其他性質劣化。本發明不銹鋼中硼及鈣之較佳含量係低於0.004%,及鈰係低於0.1%。
鎂(Mg)係強氧化物及硫化物形成物。當作為最終煉鋼步驟添加時,其形成硫化鎂(MgS)且將潛在的低熔點硫化物共熔相轉變為具有較高熔融溫度的更穩定形態,因此改良合金的熱延展性。鎂含量限制為低於0.05%。
雙相鋼中之硫(S)會使熱加工性劣化且會形成負面影
響抗孔蝕性的硫化物夾雜物。因此,硫含量應限制為低於0.010%及較佳低於0.005%。
磷(P)會使熱加工性劣化且會形成負面影響抗腐蝕性的磷化物顆粒或膜。因此,磷含量應限制為低於0.040%,以致硫及磷(S+P)含量之總和係低於0.04%。
氧(O)以及其他殘餘元素會對熱延展性有不利影響。氧化物夾雜物之存在可視夾雜物之類型而降低抗腐蝕性(抗孔蝕性)。高氧含量亦會降低衝擊韌性。以與硫相似的方式,氧藉由改變熔接池之表面能而改良熔接滲透。關於本發明之不銹鋼,建議的最大氧含量係低於100ppm。在金屬粉末之情況中,最大氧含量可高至250ppm。
在具高氮含量之本發明之雙相不銹鋼中,鋁(Al)應保持在低含量,因此兩元素可組合形成將使衝擊韌性劣化的氮化鋁。鋁含量係限制於低於0.04%及較佳低於0.03%。
鈷(Co)具有與其姊妹元素鎳相似的冶金行為,且在鋼及合金製造中,鈷可以大致相同的方式處理。鈷在高溫下抑制晶粒生長且顯著改良硬度及熱強度的保留。鈷提高抗空蝕性(cavitation erosion resistance)及應變硬化。鈷降低在超雙相不銹鋼中σ相形成的風險。鈷含量限制於至多1.0%。
「微合金化」元素鈦(Ti)、釩(V)及鈮(Nb)係屬於添加物之群,如此命名係因其會在低濃度下顯著改變鋼性質,其通常於碳鋼中具有有利效應,但在雙相不銹鋼之情況中,其亦會促成不期望的性質變化,諸如降低的衝擊性質、較高的表面缺陷水平及在壓鑄及熱軋期間之降低延展性。許多此等效應係取決於其對碳,及在
新型雙相不銹鋼之情況中尤其對氮的強烈親和力。在本發明,鈮及鈦應限制於0.1%之最大含量,而釩較無害且應低於0.2%。
本發明參照圖式作更詳細描述,其中圖1繪示在本發明之受測試合金中在元素含量Si+Cr、Cu+Mo+0.5W與Cr+Mo+0.5W之間之最小及最大Md30溫度及PRE值的相依性,圖2繪示針對根據圖1之在本發明之受測試合金中在元素含量Si+Cr與Cu+Mo+0.5W之間之最小及最大Md30溫度及PRE值的相依性具有C+N及Mn+Ni之恆定值的一實例,圖3繪示在本發明之受測試合金中在元素含量C+N與Mn+Ni之間之最小及最大Md30溫度及PRE值的相依性,及圖4繪示針對根據圖3之在本發明之受測試合金中在元素含量C+N與Mn+Ni之間之最小及最大Md30溫度及PRE值的相依性具有Si+Cr及Cu+Mo+0.5W之恆定值的一實例。
基於元素之效應,以如表1中命名的化學組成物A至P呈現根據本發明之雙相肥粒鐵沃斯田鐵系不銹鋼。表1亦包含一般稱為2205(Q)之參考雙相不銹鋼及命名為R之WO專利申請案2011/135170及命名為S之WO專利申請案2013/034804之參考雙相不銹鋼的化學組成物,表1之所有含量係以重量%計。
表1
將合金A至P於真空感應爐中以1公斤實驗室規模製造成小厚板,將其鍛造及冷軋至1.5毫米厚度。
參考合金Q及R係以100噸製造規模製造,隨後熱軋及冷軋成具有不同最終尺寸的線圈形式。
當比較表1中之值時,本發明雙相不銹鋼中鉻、鎳、鉬及鎢之含量係顯著不同於參考不銹鋼Q、R及S。
針對表1之化學組成物測定性質-Md30溫度及PRE之值,且將結果呈現於下表2。
表2中之沃斯田鐵相的預測Md30溫度(Md30 Nohara)係使用針對沃斯田鐵系不銹鋼在1050℃溫度下退火時所建立的Nohara表示式(1)計算得Md30=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo-68Nb(1)。
表2之實際測量的Md30溫度(Md30測量)係經由使拉伸樣品在不同溫度下應變至0.30真應變,及經由利用Satmagan設備測量經相變麻田散鐵之分率來確定。Satmagan係一種磁力天平,其中經由將樣品置於飽和磁場中及經由比較由樣品所引發之磁力及重力來測定鐵磁相之分率。
表2中之計算Md30溫度(Md30計算)係根據數學最佳化約束(mathematical constraint of optimization)來獲得。
抗孔蝕性當量(PRE)係使用式(2)計算:PRE=%Cr+3.3*(%Mo+0.5%W)+30*%N-%Mn (2)。
表2中亦針對表1之合金計算C+N、Cr+Si、Cu+Mo+0.5W、Mn+Ni及Cr+Mo+0.5W之元素含量的總和(以重量%計)。總和C+N及Mn+Ni代表沃斯田鐵穩定劑,而總和Si+Cr代表肥粒鐵穩定劑及總和Cu+Mo+0.5W元素具有對麻田散鐵形成之抗性。式Cr+Mo+0.5W之總和對於將Md30溫度維持於最佳範圍內以確保良好可成形性係為關鍵。
表2
當比較表2中之值時,PRE值具有35至42之範圍,其甚高於參考雙相不銹鋼R及S中之PRE值,此意指合金A至P之抗腐蝕性較高。PRE與參考合金Q為相同等級或稍高。
使用Nohara表示式(1)之預測Md30溫度基本上不同於表2中之合金的測量Md30溫度。此外,由表2,可注意到計算Md30溫度與測量Md30溫度相當一致,因此用於計算的數學最佳化約束極適用於本發明的雙相不銹鋼。
合金A至P之計算Md30溫度顯著高於參考合金R。
將本發明之雙相不銹鋼之C+N、Si+Cr、Mn+Ni、Cu+Mo+0.5W及Cr+Mo+0.5W之元素含量的總和(以重量%計)用於數學最佳化約束中,來在一方面建立C+N與Mn+Ni之間、及另一方面Si+Cr與Cu+Mo+0.5W之間的相依性。根據此數學最佳化約束,Cu+Mo+0.5W及Si+Cr之總和、及Mn+Ni及C+N之總和分別
形成圖1至4中之x及y座標軸,其中界定最小及最大PRE值(35<PRE<42)及最小及最大Md30溫度(-30<Md30<+90)值之線性相依性。
根據圖1,當使本發明之雙相不銹鋼在1050℃溫度下退火時,以C+N 0.14至0.27及Mn+Ni 2.3至7.0之較佳範圍建立Si+Cr及Cu+Mo+0.5W之化學組成物窗。在圖1中亦注意到,根據本發明之不銹鋼,將Si+Cr之總和限制於14.2<(Si+Cr)<19.80。圖1亦顯示經確定於20<(Cr+Mo+0.5W)<23.5之範圍內之鉻、鉬及可選鎢含量(以重量%計)的共同效應,以具有期望的Md30溫度及PRE值。
位在圖1中之區域a’、b’、c’、d’、e’及f’框架內之化學組成物窗係用以下表3中之標記座標位置來界定。
圖2繪示當在所有點使用C+N 0.221及Mn+Ni 3.90之恆定值來替代圖1中之C+N及Mn+Ni之範圍時,圖1的一個化學組成物實例窗。對圖2中Si+Cr之總和給出與圖1相同的最小值限制。位在圖2中之區域a、b、c、d及e框架內之化學組成物窗係用以下表4中之標記座標位置來界定。
表4
圖3繪示當使雙相不銹鋼在1050℃溫度下退火時,具有Cr+Si 14.2至18.7及Cu+Mo+0.5W 4.1至9.5之較佳組成物範圍之C+N及Mn+Ni之化學組成物窗。此外,根據本發明,將C+N之總和限制於0.14<(C+N)<0.27及Mn+Ni之總和限制於2.3<(Mn+Ni)<7.0。位在圖3中之區域p’、q’、r’及s’框架內之化學組成物窗係用以下表5中之標記座標位置來界定。
以本發明之元素含量之較佳範圍限制C+N及Mn+Ni的效應係圖3之化學組成物窗僅由C+N及Mn+Ni之最小及最大總和的限制所限制。
圖4繪示圖3的一個化學組成物實例窗,其具有Cr+Si 17.3及Cu+Mo+0.5W 5.3之恆定值且另外具有(C+N)<0.27及(Mn+Ni)>2.3之限制。位在圖4中之區域p、q、r、s及t框架內之化學組成物窗係用以下表6中之標記座標位置來界定。
進一步經由測定屈服強度Rp0.2及Rp1.0及抗拉強度Rm以及在縱向中針對A50、A5及Ag之伸長率值來測試本發明之合金A至P以及上文的參考材料Q、R及S,其中Ag係均勻伸長率或對塑性不穩定性的伸長率。合金之加工硬化率係由得自方程式(3)的n值所描述σ=K εn (3),其中σ係應力,K係強度指標,ε係塑性應變及n係應變硬化指數。
歸因於本發明合金之TRIP效應,n值係在應變區間ε=10-15%(n(10-15%))及ε=15-20%(n(15-20%))內導出,因此無法將方程式(3)擬合至整個應變區間。
表7包含針對本發明之合金A至P的測試結果以及參考雙相不銹鋼Q、R及S的各別值。
表7中之結果顯示合金A至P之屈服強度值Rp0.2及Rp1.0較參考雙相不銹鋼Q、R及S的各別值低,且抗拉強度值Rm與參考雙相不銹鋼Q、R及S相似。合金A至P之伸長率值A50、A5及Ag較具有相似PRE的參考合金Q高。由於根據本發明之合金A至P係以實驗室規模製造及參考雙相不銹鋼Q、R及S係以生產規模製造,所以表7之強度值不可直接相互比較。
合金A至P之n值皆較參考合金Q高,指示TRIP效應對於加工硬化率的重要性。與參考合金R及S相比,n(10-15%)值稍高,而n(15-20%)值顯著地較高,指示利用TRIP效應之本發明合金A至P之經最佳化的加工硬化率。
對於本發明之合金,n值在ε=10-15%下係大於0.2,及伸長率Ag係大於19%,較佳大於25%。
本發明之雙相肥粒鐵沃斯田鐵系不銹鋼可製造為鑄錠、厚板、中塊料(bloom)、小鋼胚(billet)及扁平產品諸如板材、片材、條材、線圈、及長形產品諸如棒材、桿材、線材、輪廓(profile)及型材(shape)、無縫及熔接管及/或管件。此外,可製造諸如金屬粉末、成形型材及輪廓的其他產品。
Claims (18)
- 一種雙相肥粒鐵沃斯田鐵系不銹鋼,其具有利用TRIP效應得到的高可成形性及高抗腐蝕性與高抗孔蝕性當量,其特徵在於該雙相不銹鋼包含低於0.04重量%碳、0.2至0.8重量%矽、0.3至2.0重量%錳、14.0至19.0重量%鉻、2.0至5.0重量%鎳、4.0至7.0重量%鉬、至多3.5重量%鎢、0.1至1.5重量%銅、0.14至0.23重量%氮,其餘為鐵及存於不銹鋼中之無可避免之雜質;鉻、鉬及鎢含量(以重量%計)之共同效應係在20<(Cr+Mo+0.5W)<23.5之範圍內,其中Cr/(Mo+0.5W)之比值係在2至4.75之範圍內;該抗孔蝕性當量值(PRE)係在35至42之範圍內;測量Md30溫度係在(-30℃)至(+90℃)之範圍內;以及根據式(Mo+0.5W)之鉬(Mo)及鎢(W)含量的總和係低於7.0重量%。
- 如申請專利範圍第1項之雙相肥粒鐵沃斯田鐵系不銹鋼,其中,當在900至1200℃之溫度範圍內進行熱處理時,微結構中沃斯田鐵相的比例係50至80體積%,其餘為肥粒鐵。
- 如申請專利範圍第2項之雙相肥粒鐵沃斯田鐵系不銹鋼,其中,微結構中沃斯田鐵相的比例係55至70體積%。
- 如申請專利範圍第1、2或3項之雙相肥粒鐵沃斯田鐵系不銹鋼,其中,測量Md30溫度係在0℃至(+60℃)之範圍內。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之雙相肥粒鐵沃斯田鐵系不銹鋼,其中,伸長率Ag係大於19%。
- 如申請專利範圍第5項之雙相肥粒鐵沃斯田鐵系不銹鋼,其中,伸長率Ag係大於25%。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之雙相肥粒鐵沃斯田鐵系不銹鋼,其中,應變硬化指數之n值在ε=10至15%下係大於0.2。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之雙相肥粒鐵沃斯田鐵系不銹鋼,其中,該鉻含量係14.0至18.0重量%。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之雙相肥粒鐵沃斯田鐵系不銹鋼,其中,該銅含量係0.1至0.7重量%。
- 如申請專利範圍第9項之雙相肥粒鐵沃斯田鐵系不銹鋼,其中,該銅含量係0.1至0.5重量%。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之雙相肥粒鐵沃斯田鐵系不銹鋼,其中,該鉬含量係4.0至6.5重量%。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之雙相肥粒鐵沃斯田鐵系不銹鋼,其中,該鎢含量係至少0.5重量%。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之雙相肥粒鐵沃斯田鐵系不銹鋼,其中,根據式(Mo+0.5W)之鉬(Mo)及鎢(W)含量的總和係4.0至6.6重量%。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之雙相肥粒鐵沃斯田鐵系不銹鋼,其中,該不銹鋼視情況包含一或多種附加元素:低於0.04重量%Al,低於0.004重量%B,低於0.004重量%Ca,低於0.1重量%Ce,至多1重量%Co,至多0.1重量%Nb,至多0.1重量%Ti,至多0.2重量%V。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之雙相肥粒鐵沃斯田鐵系不銹鋼,其中,該不銹鋼包含低於0.010重量%S,低於0.040重量%P作為無可避免的雜質,使得總和(S+P)係低於0.04重量%,及總氧含量係低於100ppm。
- 如申請專利範圍第1項之雙相肥粒鐵沃斯田鐵系不銹鋼,其中,該鋼係經製造為鑄錠、厚板、中塊料(bloom)、小鋼胚(billet)、板材、片材、條材、線圈、棒材、桿材、線材、輪廓(profile)及型材(shape)、無縫及熔接管及/或管件、金屬粉末、成形型材及輪廓。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20145575A FI126577B (en) | 2014-06-17 | 2014-06-17 | DUPLEX STAINLESS STEEL |
??20145575 | 2014-06-17 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW201608040A TW201608040A (zh) | 2016-03-01 |
TWI657153B true TWI657153B (zh) | 2019-04-21 |
Family
ID=54934910
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW104119396A TWI657153B (zh) | 2014-06-17 | 2015-06-16 | 雙相不銹鋼 |
Country Status (18)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11932926B2 (zh) |
EP (1) | EP3158101B1 (zh) |
JP (1) | JP6388967B2 (zh) |
KR (2) | KR102102512B1 (zh) |
CN (1) | CN106661704B (zh) |
AU (1) | AU2015275997B2 (zh) |
BR (1) | BR112016029428B1 (zh) |
CA (1) | CA2951867C (zh) |
EA (1) | EA034408B9 (zh) |
ES (1) | ES2719758T3 (zh) |
FI (1) | FI126577B (zh) |
MX (1) | MX2016016548A (zh) |
MY (1) | MY179089A (zh) |
SI (1) | SI3158101T1 (zh) |
TR (1) | TR201906644T4 (zh) |
TW (1) | TWI657153B (zh) |
WO (1) | WO2015193542A1 (zh) |
ZA (1) | ZA201608742B (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107881413B (zh) * | 2017-10-18 | 2019-06-11 | 江苏理工学院 | 一种抗菌双相不锈钢及其加工工艺 |
EP3960881A1 (en) * | 2020-09-01 | 2022-03-02 | Outokumpu Oyj | Austenitic stainless steel |
WO2024020145A1 (en) * | 2022-07-22 | 2024-01-25 | Carpenter Technology Corporation | High molybdenum duplex stainless steel |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008291282A (ja) * | 2007-05-22 | 2008-12-04 | Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corp | 形状凍結性に優れた高強度複相ステンレス鋼板及びその製造方法 |
CN101765671A (zh) * | 2007-08-02 | 2010-06-30 | 新日铁住金不锈钢株式会社 | 耐蚀性和加工性优良的铁素体-奥氏体系不锈钢及其制造方法 |
Family Cites Families (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA1242095A (en) * | 1984-02-07 | 1988-09-20 | Akira Yoshitake | Ferritic-austenitic duplex stainless steel |
GB2173816B (en) * | 1985-03-28 | 1989-06-21 | Sumitomo Metal Ind | Superplastic ferrous duplex-phase alloy and a hot working method therefor |
JPH01246343A (ja) * | 1988-03-25 | 1989-10-02 | Daido Steel Co Ltd | ステンレス鋼 |
JPH0382739A (ja) * | 1989-08-25 | 1991-04-08 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 熱間加工性と耐食性に優る2相ステンレス鋼 |
JP2952929B2 (ja) | 1990-02-02 | 1999-09-27 | 住友金属工業株式会社 | 2相ステンレス鋼およびその鋼材の製造方法 |
JP3270498B2 (ja) * | 1991-11-06 | 2002-04-02 | 株式会社クボタ | 耐割れ性及び耐食性にすぐれる二相ステンレス鋼 |
JPH10102206A (ja) | 1996-09-27 | 1998-04-21 | Kubota Corp | 高耐食・高腐食疲労強度二相ステンレス鋼 |
JP2000313940A (ja) | 1999-04-27 | 2000-11-14 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 二相ステンレス鋼材およびその製造方法 |
US6551420B1 (en) * | 2001-10-16 | 2003-04-22 | Ati Properties, Inc. | Duplex stainless steel |
AU2002242314B2 (en) | 2001-10-30 | 2007-04-26 | Ati Properties, Inc. | Duplex stainless steels |
US7396421B2 (en) * | 2003-08-07 | 2008-07-08 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Duplex stainless steel and manufacturing method thereof |
JP4155300B2 (ja) | 2003-08-07 | 2008-09-24 | 住友金属工業株式会社 | 二相ステンレス鋼およびその製造方法 |
KR100957664B1 (ko) | 2004-01-29 | 2010-05-12 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 오스테나이트·페라이트계 스테인레스 강판 |
JP4760031B2 (ja) * | 2004-01-29 | 2011-08-31 | Jfeスチール株式会社 | 成形性に優れるオーステナイト・フェライト系ステンレス鋼 |
CN100482843C (zh) | 2006-12-31 | 2009-04-29 | 许季祥 | 高性能耐腐蚀稀土超强双相不锈钢及其冶炼工艺 |
JP5156293B2 (ja) * | 2007-08-02 | 2013-03-06 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | 耐食性と加工性に優れたフェライト・オーステナイト系ステンレス鋼およびその製造方法 |
JP5213386B2 (ja) | 2007-08-29 | 2013-06-19 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | 成形性に優れたフェライト・オーステナイト系ステンレス鋼薄板及びその製造方法 |
JP5656432B2 (ja) * | 2010-02-12 | 2015-01-21 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | プレス成形性に優れたフェライト・オーステナイト系ステンレス鋼板およびその製造方法 |
FI122657B (fi) | 2010-04-29 | 2012-05-15 | Outokumpu Oy | Menetelmä korkean muokattavuuden omaavan ferriittis-austeniittisen ruostumattoman teräksen valmistamiseksi ja hyödyntämiseksi |
DE102010026808B4 (de) * | 2010-07-10 | 2013-02-07 | Technische Universität Bergakademie Freiberg | Korrosionsbeständiger austenithaltiger phosphorlegierter Stahlguss mit TRIP- bzw. TWIP-Eigenschaften und seine Verwendung |
FI126574B (fi) * | 2011-09-07 | 2017-02-28 | Outokumpu Oy | Dupleksinen ruostumaton teräs |
JP6405078B2 (ja) | 2012-05-07 | 2018-10-17 | 株式会社神戸製鋼所 | 二相ステンレス鋼材および二相ステンレス鋼管 |
CN103205653A (zh) * | 2013-03-27 | 2013-07-17 | 宝钢不锈钢有限公司 | 一种具有优异热塑性和耐蚀性的双相不锈钢及其制造方法 |
-
2014
- 2014-06-17 FI FI20145575A patent/FI126577B/en active IP Right Grant
-
2015
- 2015-06-11 CA CA2951867A patent/CA2951867C/en active Active
- 2015-06-11 US US15/319,454 patent/US11932926B2/en active Active
- 2015-06-11 EP EP15809637.0A patent/EP3158101B1/en active Active
- 2015-06-11 ES ES15809637T patent/ES2719758T3/es active Active
- 2015-06-11 BR BR112016029428-9A patent/BR112016029428B1/pt active IP Right Grant
- 2015-06-11 MX MX2016016548A patent/MX2016016548A/es unknown
- 2015-06-11 KR KR1020177000881A patent/KR102102512B1/ko active IP Right Grant
- 2015-06-11 KR KR1020197007472A patent/KR20190030777A/ko active Application Filing
- 2015-06-11 EA EA201692322A patent/EA034408B9/ru not_active IP Right Cessation
- 2015-06-11 TR TR2019/06644T patent/TR201906644T4/tr unknown
- 2015-06-11 CN CN201580038541.6A patent/CN106661704B/zh active Active
- 2015-06-11 AU AU2015275997A patent/AU2015275997B2/en active Active
- 2015-06-11 SI SI201530693T patent/SI3158101T1/sl unknown
- 2015-06-11 MY MYPI2016704653A patent/MY179089A/en unknown
- 2015-06-11 JP JP2016573734A patent/JP6388967B2/ja active Active
- 2015-06-11 WO PCT/FI2015/050415 patent/WO2015193542A1/en active Application Filing
- 2015-06-16 TW TW104119396A patent/TWI657153B/zh active
-
2016
- 2016-12-19 ZA ZA2016/08742A patent/ZA201608742B/en unknown
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008291282A (ja) * | 2007-05-22 | 2008-12-04 | Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corp | 形状凍結性に優れた高強度複相ステンレス鋼板及びその製造方法 |
CN101765671A (zh) * | 2007-08-02 | 2010-06-30 | 新日铁住金不锈钢株式会社 | 耐蚀性和加工性优良的铁素体-奥氏体系不锈钢及其制造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6388967B2 (ja) | 2018-09-12 |
AU2015275997B2 (en) | 2019-10-10 |
KR102102512B1 (ko) | 2020-04-20 |
KR20190030777A (ko) | 2019-03-22 |
EA201692322A1 (ru) | 2017-06-30 |
SI3158101T1 (sl) | 2019-05-31 |
CN106661704A (zh) | 2017-05-10 |
ES2719758T3 (es) | 2019-07-12 |
AU2015275997A1 (en) | 2017-01-05 |
BR112016029428B1 (pt) | 2021-03-30 |
BR112016029428A2 (pt) | 2017-08-22 |
CA2951867A1 (en) | 2015-12-23 |
TW201608040A (zh) | 2016-03-01 |
KR20170016487A (ko) | 2017-02-13 |
ZA201608742B (en) | 2019-05-29 |
CN106661704B (zh) | 2018-07-20 |
CA2951867C (en) | 2022-09-13 |
JP2017522453A (ja) | 2017-08-10 |
WO2015193542A1 (en) | 2015-12-23 |
TR201906644T4 (tr) | 2019-05-21 |
US20170130305A1 (en) | 2017-05-11 |
MY179089A (en) | 2020-10-27 |
EA034408B9 (ru) | 2020-04-14 |
MX2016016548A (es) | 2017-05-01 |
EP3158101A1 (en) | 2017-04-26 |
EP3158101A4 (en) | 2017-12-13 |
EP3158101B1 (en) | 2019-02-20 |
EA034408B1 (ru) | 2020-02-05 |
US11932926B2 (en) | 2024-03-19 |
FI126577B (en) | 2017-02-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI548759B (zh) | 雙相不銹鋼 | |
TWI675925B (zh) | 雙相不銹鋼 | |
TWI546391B (zh) | 雙相不銹鋼 | |
US20160168672A1 (en) | High-strength steel material for oil well and oil well pipes | |
TWI657153B (zh) | 雙相不銹鋼 | |
EP3397783A1 (en) | A process of producing an austenitic stainless steel tube | |
JP6828947B2 (ja) | 耐食性と比強度に優れた軽量鉄鋼およびその製造方法 | |
JP2023540461A (ja) | オーステナイト系ステンレス鋼 | |
BR112016017878B1 (pt) | Aço inoxidável duplex |