專利名稱：貧奧氏體不銹鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及奧氏體不銹鋼。特別地，本公開涉及成本效益穩(wěn)定的奧氏體不銹鋼組合物，其包含尤其低含量的鎳、不超過偶然存在含量的鑰和高屈服強度，并且相對于某些高鎳奧氏體合金，例如T-321合金(UNS S32100))，具有至少相當?shù)哪透g性和高溫性。
背景技術(shù)：
奧氏體不銹鋼具有高期望的性質(zhì)的組合，其使得它們可用于廣泛的工業(yè)領(lǐng)域。這 些鋼具有鐵的基本組成，并通過添加奧氏體促進元素和穩(wěn)定元素(如鎳、錳和氮)而平衡，從而可以在添加鐵素體促進元素如鉻和鑰(其增強了耐腐蝕性)的同時在室溫保持奧氏體結(jié)構(gòu)。所述奧氏體結(jié)構(gòu)使鋼具有高期望的機械特性，特別是韌性、延展性和可成形性。奧氏體不銹鋼的一個實例為AISI型316不銹鋼(UNS S31600)，其為含有16_18%鉻、10-14%鎳和2-3%鑰的合金。該合金中合金成分的范圍保持在規(guī)定的范圍內(nèi)以保持穩(wěn)定的奧氏體結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，例如鎳、錳、銅和氮含量，影響奧氏體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。然而，鎳和鑰成本的升高已造成需要代替S31600的成本效益好的替代品，并且該替代品仍具有高耐腐蝕性和良好的可成形性。另一合金替代品是Grade 216 (UNS S21600)，其描述于美國專利號3，171，738中。S21600 包含 17. 5-22% 鉻，5-7% 鎳，7. 5-9% 錳和 2-3% 鑰。盡管 S21600 為 S31600 的低含量鎳，高含量錳的變體，但S21600的強度和耐腐蝕性比S31600高很多。然而，作為二相合金，S21600的可成形性不像S31600那樣好。而且，因為S21600含有與S31600相同量的鑰，所以并沒有節(jié)省鑰的成本。存在S31600的變體，其主要用于在高溫下使用。這種合金特指316型鈦(UNSS31635)。S31600和S31635的顯著區(qū)別，是存在低摻的鈦，從而使得在所述鋼中的碳和氮的量得以平衡。產(chǎn)生的鋼S31635，在焊接期高溫下不容易形成碳化鉻(在敏化時的已知現(xiàn)象)。這種摻量也可以增強高溫性質(zhì)(由于初級和次級的碳化物形成的強化效應(yīng))。在S31635中規(guī)定的鈦的范圍在下列的方程中給出[5x (% 碳 +% 氮)]彡鈦彡 0. 70%。但是，S31635使用昂貴的原料。奧氏體不銹鋼的另一鉻實例是321型不銹鋼(UNS S32100)，以重量％計包含17. 00-19. 00% 鉻，9. 00-12. 00% 鎳，至多 2. 00% 錳，至多 0. 08% 碳，至多 0. 75% 硅，[5x (%碳+%氮)]彡鈦彡0. 70%,至多0. 045%磷，至多0. 030%硫，至多0. 10%氮和平衡的鐵。321型合金逆著碳化鉻形成而穩(wěn)定，通過所述摻量的鈦，從而平衡在該合金中的碳的量和氮的量的平衡。盡管321型合金不包括故意摻量的鑰，其包括顯著含量的昂貴的合金元素。
合金的其他實例包括許多不銹鋼，其中鎳被錳替代，以維持奧氏體結(jié)構(gòu)，例如在201型鋼(UNS S20100)和類似等級鋼中的應(yīng)用。無論如何，依然需要具有耐腐蝕性的、較低成本的替代品，其替代相對高度合金的奧氏體不銹鋼(例如321型合金)，并且具有與321型合金至少相當?shù)膹姸群陀捕刃再|(zhì)。發(fā)明概述因此，根據(jù)本發(fā)明公開的合金提供了目前市場上不能獲得的方案，其為穩(wěn)定的奧氏體不銹鋼合金組合物，具有與321型奧氏體不銹鋼至少相當?shù)哪透g性、強度和硬度性質(zhì)，同時相對于321型合金提供了顯著的成本節(jié)約。因此，本發(fā)明合金為穩(wěn)定的奧氏體不銹鋼，其包括可控制含量的碳化物-形成元素，以提高耐腐蝕性和高溫性質(zhì)。本發(fā)明合金也包括組合含量的錳、銅和氮，充足的量使合金具有某些性質(zhì)相對于這些高鎳合金至少相近，但是原材料成本顯著較低。 根據(jù)本發(fā)明公開的合金為奧氏體不銹鋼，其使用錳、銅和氮的組合作為較昂貴元素鎳的替代品。結(jié)果是合金相對于例如321型，具有較低的成本和至少相當?shù)目沙尚涡?、耐腐蝕性和高溫強度性質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明公開的實施方案可以制造成小型量規(guī)，其包括具有相當?shù)募毦Я５母蓛舻奈⒓殬?gòu)造，以增強可成形性。本發(fā)明公開的實施方案涉及奧氏體不銹鋼，其以重量％計包含至多0.20碳(C)，2. 0 至 9. 0 錳(Mn)，至多 2. 0 硅(Si)，15. 0 至 23. 0 鉻(Cr)，I. 0 至 9. 5 鎳(Ni)，至多3. 0 鑰(Mo)，至多 3. 0 銅(Cu) ,0.05 M 0. 35 氮(N)，(7. 5 (% 碳))彡(% 鈮 +% 鈦 +% 釩 +% 鉭+%鋯)(1.5，鐵(Fe)和偶然存在的雜質(zhì)。所述奧氏體不銹鋼的某些實施方案包括至多0. 01%硼(B)。某些實施方案可以包括至少0. 1%鈮，或者包括濃度為至少(7. 5 (%碳))的鈮。根據(jù)本發(fā)明公開的另一個實施方案涉及奧氏體不銹鋼，其以重量％計包含至多0. 10 碳，2. 0 至 8. 0 錳，至多 I. 00 硅，16. 0 至 22. 0 鉻，I. 0 至 7. 0 鎳，0. 10 至 2. 0 鑰，至多I. 00銅，0. 08至0. 30氮，(7. 5 (%碳))彡(%鈮+%鈦+%釩+%鉭+%鋯)彡I. 5，至多0.040磷(P)，至多0.030硫(S)，鐵和偶然存在的雜質(zhì)。所述奧氏體不銹鋼的某些實施方案可以包括至多0.01%硼。某些實施方案可以包括至少0. 1%鈮，或者可以包括濃度為至少(7. 5(%碳))的鈮。根據(jù)本發(fā)明公開的選擇性的實施方案涉及奧氏體不銹鋼，其以重量％計包含至多 0. 08 碳，3. 5 至 6. 5 錳，至多 I. 00 硅，17. 0 至 21. 0 鉻，3. 0 至 6. 0 鎳，0. I 至 I. 0 鑰，至多I. 0銅，0. 08至0. 30氮，(7. 5 (%碳))彡(%鈮+%鈦+%釩+%鉭+%鋯)彡I. 0，至多0. 035磷，至多0. 005硫，鐵，和偶然存在的雜質(zhì)。所述奧氏體不銹鋼的某些實施方案可以包括至多0.01%硼。某些實施方案可以包括至少0. 1%鈮，或者可以包括濃度為至少(7. 5(%碳))的鈮。在某些實施方案中，根據(jù)本發(fā)明公開的所述奧氏體不銹鋼一個或多個的大于18的PREn值、小于12的鐵素體數(shù)和小于34 ° C的MD3tl值。根據(jù)本發(fā)明公開的一種生產(chǎn)奧氏體不銹鋼的方法，通過在電弧爐融化爐料，在AOD中精煉、鑄造成錠(ingot)或連鑄扁錠(continuously cast slab),再加熱該錠或扁錠且熱軋以制備板材或者卷材，冷軋成規(guī)定的厚度，并退火且酸浸該材料。其他的生產(chǎn)本發(fā)明材料可能使用的方法可以包括在真空或特殊氣氛下熔化和/或重熔化，鑄造成形，或制備壓實為扁錠或型鋼的粉末等。根據(jù)本發(fā)明公開的奧氏體不銹鋼可以再多種應(yīng)用中使用。根據(jù)一個實例，本公開的合金可以包含在適合于低溫環(huán)境或深冷環(huán)境中使用的制造業(yè)制品。附加的制造業(yè)制品的非限定性實施例(其可以被制造成的或者包括本發(fā)明的合金)，是機動的撓性連接器或者其他應(yīng)用，波紋管，撓性套管，煙 襯墊和煙道襯墊。發(fā)明詳述在本發(fā)明描述中，除了在操作實施例中或另有所 述外，無哦有表示成分和產(chǎn)物、加工條件等的量或特征的數(shù)應(yīng)理解為在所有情況下被術(shù)語“約”修飾。因此，除非另有所述，在以下說明書中所述的任何數(shù)字參數(shù)為近似值，其可以根據(jù)人們在根據(jù)根據(jù)本發(fā)明公開的產(chǎn)物和方法中需要獲得的所需特性而改變。至少，且不作為將當量學(xué)說的申請限制為權(quán)利要求的范圍的嘗試，各數(shù)字參數(shù)應(yīng)至少根據(jù)報告的有效數(shù)位的數(shù)和通過運用普通的舍入技術(shù)而解釋。本文所述的所有的數(shù)字范圍包括所有納入其中的所有下級范圍。例如，范圍"I至10〃用于包括所有之間的下級范圍，并且包括所述的最小值I和所述的最大值10。根據(jù)本發(fā)明公開的所述奧氏體不銹鋼的實施方式現(xiàn)在將被詳細描述，，"%"或者〃百分數(shù)"是指重量百分數(shù)，除非另有特殊說明。本公開發(fā)明涉及奧氏體不銹鋼，其具有相對于321型合金至少相當?shù)哪透g性、高溫強度性質(zhì)和可成形性、以及較低的原料成本。所述奧氏體不銹鋼組合物可以以重量％計包含至多0. 20碳，2.0至9.0錳，至多2.0硅，15. 0至23. 0鉻，I. 0至9. 5鎳，至多3. 0鑰，至多3. 0銅，0. 05至0. 35氮，(7. 5 (%碳)((%鈮+%鈦+%釩+%鉭+%鋯)< I. 5，鐵和偶然存在的雜質(zhì)。所述奧氏體不銹鋼的某些實施方案可以包括至多0. 01硼。所述奧氏體不銹鋼的某些實施方案可以包括至少0. 1%鈮，或者可以包括濃度為至少(7.5(%碳))的鈮。本發(fā)明的另一個實施方案是奧氏體不銹鋼以重量％計包含至多0. 10碳，2.0至
8.0 錳，至多 I. 00 硅，16. 0 至 22. 0 鉻，I. 0 至 7. 0 鎳，0. 10 至 2. 0 鑰，至多 I. 00 銅，0. 08至0. 30氮，(7. 5 (%碳))彡(%鈮+%鈦+%釩+%鉭+%鋯)彡I. 5，至多0. 040磷，至多0.030硅，鐵和偶然存在的雜質(zhì)。所述奧氏體不銹鋼的某些實施方案可以包括至多0.01硼。所述奧氏體不銹鋼的某些實施方案可以包括至少0.1%鈮，或者可以包括濃度為至少(7. 5(%碳))的鈮。根據(jù)選擇性的實施方案，本公開發(fā)明涉及奧氏體不銹鋼，其以重量％計包含至多0. 08 碳，3. 5 至 6. 5 錳，至多 I. 00 硅，17. 0 至 21. 0 鉻，3. 0 至 6. 0 鎳，0. 5 至 I. 0 鑰，至多I. 0銅，0. 08至0. 30氮，(7. 5 (%碳))彡(%鈮+%鈦+%釩+%鉭+%鋯)彡I. 0，至多0.035磷，至多0.005硫，鐵，和偶然存在的雜質(zhì)。所述奧氏體不銹鋼的某些實施方案可以包括至多0. 01硼。所述奧氏體不銹鋼的某些實施方案可以包括至少0. 1%鈮，或者可以包括濃度為至少(7. 5 (%碳))的鈮。碳至多0. 20%碳用于穩(wěn)定奧氏體相且抑制變性誘導(dǎo)的馬氏體轉(zhuǎn)化。無論如何，碳也增加了形成碳化鉻的可能性，尤其在焊接過程中，其降低耐腐蝕性和韌性。因此，本發(fā)明所述的所述奧氏體不銹鋼具有至多0. 20%碳。在本發(fā)明的實施方案中，碳的含量可以是0. 10%或者更少?；蛘?，碳的含量可以是0. 08%或者更少，0. 03%或者更少，或者0. 02%或者更少。硅至多2. 0%
具有大于2%娃促進脆化相(embrittling phases),如o，且降低氮在合金中的溶解性。硅還穩(wěn)定鐵素體相，且大于2%硅需要添加另外的奧氏體穩(wěn)定劑以保持奧氏體相。因此，在某些實施方案中，本發(fā)明所述奧氏體不銹鋼具有至多2.0%硅。在本發(fā)明的實施方案中，所述硅的含量可以是1.0%或者更少。硅結(jié)合鈮有助于使某些合金元素的反應(yīng)性最小化，且有助于合金中相的平衡。在根據(jù)本發(fā)明公開的某些實施方案中，通過調(diào)節(jié)所述硅的含量至0. 5-1. 0%，使所述硅添加的影響被平衡。在其他實施方案中，通過調(diào)節(jié)所述硅的含量至0.1-0. 4%，使所述硅添加的影響被平衡?？蛇x擇性地，在根據(jù)本發(fā)明公開的某些實施方案中，所述娃的含量可以是0. 5%或者更少、0. 4%或者更少,或者0. 3%或者更少。錳2.0-9. 0%錳穩(wěn)定奧氏體相且通常增加氮(有益的合金元素)的溶解性。為了充分得到這些效果，需要錳含量不小于2.0%。錳和氮都是更貴的元素鎳的有效替代物。無論如何，具有大于9. 0%的錳在某些環(huán)境中降低材料的可加工性和耐腐蝕性。而且，由于難以對具有高含量的錳(例如大于9. 0%)的不銹鋼脫碳，所以具有高含量錳明顯增加了制備該材料的加工成本。因此，為了恰當?shù)仄胶庠诒景l(fā)明所述的奧氏體不銹鋼中的耐腐蝕性、相的平衡、延展性 和其他機械特性，所述錳的含量設(shè)置在2. 0-9. 0%。在根據(jù)本發(fā)明公開的某些實施方案中，所述錳的含量可以是2. 0-8. 0%、3. 5-7. 0%或者7%。鎳I.0-9. 5%本發(fā)明人探索限制合金的鎳含量，同時保持其可接受的性能。關(guān)于鐵素體和馬氏體形成需要至少1%鎳穩(wěn)定奧氏體相。鎳還用于增強韌性和可成形性。無論如何，由于鎳的成本相對較高，期望保持所述鎳含量盡可能低。盡管錳和氮可以是鎳的部分替代物，高含量的錳和氮將會導(dǎo)致不能接受的加工硬化，減少可成形性。因此，所述合金必須包括最低濃度的鎳，以提供可接受的可成形性。所述發(fā)明人發(fā)現(xiàn)除了其他限定范圍的元素外可以使用I. 0-9. 5%范圍的鎳，以獲得具有與高含量鎳一樣好或者更好的耐腐蝕性和可成形性的合金。因此，本發(fā)明的所述奧氏體不銹鋼具有I. 0-9. 5%鎳。在實施方案中，所述鎳含量可以是2. 0-6. 5%或者可以是3. 0-6. 0%。鉻15.0-23. 0%添加鉻向不銹鋼賦予耐腐蝕性，其通過在合金表面上形成鈍態(tài)的膜。鉻也用于穩(wěn)定關(guān)于馬氏體轉(zhuǎn)化的奧氏體相。需要至少15%鉻以提供足夠的耐腐蝕性。另一方面，因為鉻是強力的鐵素體穩(wěn)定劑，超過23%的鉻含量需要添加更昂貴的合金元素，例如鎳或者鈷，以保持鐵素體含量可接受的低。具有多于23%鉻還使得形成不希望的相(例如0)的可能性更大。因此，本發(fā)明的所述奧氏體不銹鋼具有15. 0-23.0%鉻。在實施方案中，所述鉻含量可以是16. 0-22. 0%,或者可選擇性地可以是17. 0-21. 0%。氮0.05-0. 35%氮被包含在所述合金中，作為奧氏體穩(wěn)定元素鎳和耐腐蝕性增強元素鑰的部分替代。氮也提高合金強度。需要至少0. 05%氮以為了強度、耐腐蝕性和穩(wěn)定奧氏體相。添加多于0. 35%氮會超過熔化和焊接過程中氮的溶解度，其因氮氣氣泡而導(dǎo)致多孔性。即使沒有超過溶解度限度，大于0. 35%的氮含量增加氮化物顆粒沉淀的傾向，其降低耐腐蝕性和韌性。本發(fā)明決定至多0. 35%的氮含量與合金中可能存在的鈮含量一致，不形成具有疑問含量的鈮碳氮化物沉淀物。因此，本發(fā)明的所述奧氏體不銹鋼具有0.05-0. 35%氮。在實施方案中，所述氮含量可以是0. 08-0. 30%或者可選擇性地可以是0. 05-0. 2%。鑰至多3. 0%本發(fā)明人探索限制合金的鑰含量，同時保持其可接受的性能。鑰可有效地穩(wěn)定形成在不銹鋼表面的鈍態(tài)氧化物膜并且防止氯化物作用產(chǎn)生的點腐蝕。在某些實施方案中，所述鑰含量可以是0. 1-3.0%，其組合適當劑量的鉻和氮能足夠提供需要的耐腐蝕性。超過3. 0%的鑰含量通過將鐵素體的含量增加至潛在有害的含量而引起熱加工性的惡化。高鑰含量還增加形成有害的金屬間相(如O )的可能性。另外，鑰是昂貴的合金元素。因此，本發(fā)明所述奧氏體不銹鋼組合物具有至多3. 0%鑰。在根據(jù)本發(fā)明公開的某些實施方案中，所述合金不包括故意添加的鑰。在其他實施方案中，所述鑰含量可以是0. 1-1.0%或者可以是0. 5-1. 0%。硼至多0. 01%
任意地添加低至0. 0005%硼至本公開的所述合金中，以改善不銹鋼的熱加工性和表面性質(zhì)。無論如何，添加多于0.01%硼降低所述合金的耐腐蝕性和可加工性。因此，根據(jù)本發(fā)明公開的奧氏體不銹鋼組合物某些實施方案可以包括至多0.01%硼。在實施方案中，所述硼含量可以是至多0. 008%或者可以是至多0. 005%。在另一個實施方案中，所述硼含量可以是 0. 001-0. 003%。銅至多3. 0%銅是奧氏體穩(wěn)定劑且可以用于代替該合金中的部分鎳。其還在還原環(huán)境中改善腐蝕性和通過降低堆垛層錯能改善可成形性。無論如何，已經(jīng)顯示添加多于3%銅降低奧氏體不銹鋼的熱加工性。因此，本發(fā)明所述奧氏體不銹鋼組合物具有至多3.0%銅。在實施方案中，銅含量可以是至多1.0%。在另一個實施方案中，銅含量可以是0. 4-0. 8%。鎢至多4. 0%鎢在改善氯化物點腐蝕和縫隙腐蝕的抵抗方面提供與鑰類似的作用。當鎢代替鑰時也可降低O相形成的傾向。無論如何，添加多于4%會降低所述合金的熱加工性。因此，本發(fā)明所述奧氏體不銹鋼組合物具有至多4.0%鎢。在實施方案中，鎢含量可以是
0.05-0. 60%o1.0 彡(鎳 + 鈷)彡 9. 5鎳和鈷都用來穩(wěn)定關(guān)于鐵素體形成的奧氏體相。需要至少1%(鎳+鈷)以在鐵素體穩(wěn)定元素如鉻和鑰的存在下穩(wěn)定奧氏體相，必須添加該鐵素體穩(wěn)定元素如鉻和鑰以保證適當?shù)哪透g性。無論如何，鎳和鈷都是昂貴的元素，因此期望保持(鎳+鈷)含量小于
9.5%。在實施方案中，所述(鎳+鈷)的含量可以是大于4. 0%但是小于7. 5%。(7. 5 (% 碳))彡(% 鈮 +% 鈦 +% 釩 +% 鉭 +% 鋯)彡 I. 5鈮(Nb)與碳、以及較小范圍的氮，反應(yīng)形成以小顆粒狀的碳化物和碳氮化物。這些小顆粒有效地阻止有害碳化鉻的形成，在高溫和焊接過程中，改善了耐腐蝕性。這些小顆粒(當使用有效的高溫處理生產(chǎn)時)，也可以改善高溫強度和耐蠕變性。最小添加量的(7.5x%碳)使溶解存在于所述金屬中的每個鈮原子一個碳原子。高含量的鈮會消耗有益的氮，因此期望保持所述鈮含量小于I. 5%。形成穩(wěn)定的碳化物的其他元素，包括但不限于鈦(Ti)、釩(V)、鉭(Ta)和鋯(Zr)可以添加以替代鈮。無論如何，這種替代品與氮的反應(yīng)(相對于鈮)更加強烈，因此其被控制以提供有益的效應(yīng)，例如改善焊接性。本發(fā)明人已經(jīng)規(guī)定了鈮、鈦、釩、鉭，和鋯的重量百分數(shù)的總量應(yīng)該保持在(7. 5(%碳))且至多I. 5%的范圍內(nèi)。換句話說，(7. 5 (%碳))彡(%鈮+%鈦+%釩+%鉭+%鋯)彡I. 5%.在某些實施方案中，(7. 5 (%碳))彡(%Nb+%鈦+%釩+%鉭+%鋯)< I. 0%。在某些優(yōu)選的實施方案中，所述合金包括至少0. 1%鈮，且所述鈮、鈦、釩、鉭和鋯的重量百分數(shù)的總量在(7.5(%碳))、至多
I.5%或I. 0%的范圍內(nèi)。在某些實施方案中，鈦、釩、鉭和鋯僅僅作為偶然存在的雜質(zhì)存在，或者根據(jù)實踐保持在盡可能低的含量。在某些實施方案中，為了優(yōu)化所述合金的耐腐蝕性、高溫強度和耐蠕變性、以及焊接性能，所述合金的某些實施方案包括至少(7.5(%碳))的鈮含量，并且鈦、釩、鉭和鋯只作為偶然存在的雜質(zhì)存在。在某些實施方案中，所述鈦含量可以是小于0.01%。而且，在某些實施方案中，所述鈦含量可以是0.001-0. 005%。本發(fā)明已經(jīng)確定了至多I. 5%的鈮含量，與所述合金中0. 05-0. 35%的氮含量一致，因為這種組合不會導(dǎo)致鈮碳氮化物沉淀(其不可接受地降低耐蠕變性)的產(chǎn)生。在根據(jù)本發(fā)明公開的某些實施方案中，本發(fā)明的所述穩(wěn)定的奧氏體不銹鋼的平衡 包括鐵和不可避免的雜志，例如磷和硫。如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的，所述不可避免的雜志優(yōu)選地被保持在實踐上最低和經(jīng)濟上合理的含量。形成非常穩(wěn)定的氮化物的元素，例如鋁，應(yīng)該被保持在較低的含量。本發(fā)明所述的穩(wěn)定的奧氏體不銹鋼也可通過定量表達它們所具有的特性的方程而限定，所述特性包括例如抗點蝕當量數(shù)、鐵素體數(shù)和MD3tl溫度?？裹c蝕當量數(shù)(PREn)提供在含氯化物環(huán)境中合金預(yù)期的抗點腐蝕性的相對等級。PREn越高，合金預(yù)期的耐腐蝕性越好。PREn可通過下式計算PREn=% 鉻 +3. 3 (% 鑰)+16 (% 氮)或者，可將1.65(%鎢)的因子添加至上式以考慮在合金中存在的鎢。鎢改善不銹鋼的抗點蝕性且效果按重量為鑰的約一半。當鎢包含在計算中時，抗點蝕當量數(shù)被指定為PREw，其可通過下式計算PREw=% 鉻 +3. 3 (% 鑰)+1. 65 (% 鎢)+16 (% 氮)本發(fā)明的合金具有大于18的PREn值。在某些實施方案中，所述PREn值可以是18-24。在某些實施方案中，所述PREn值可以是18-22。在某些實施方案中，所述PREn值可以是20-22。本發(fā)明的所述合金還可以通過其鐵素體數(shù)限定。正的鐵素體數(shù)通常與鐵素體的存在相關(guān)聯(lián)，鐵素體的存在改善合金的固化特性且有助于抑制熱加工和焊接操作中合金的熱裂。在初始固話的微細構(gòu)造中需要少量的鐵素體以保持良好的鑄造性和防止焊接中的熱裂。另一方面，太多的鐵素體數(shù)會在使用中導(dǎo)致問題，包括但不限于微細構(gòu)造不穩(wěn)定性、有限的延展性、且削弱的高溫機械特性。所述鐵素體數(shù)可以使用以下方程計算FN=3. 34 (鉻 +1. 5 硅 + 鑰 +2 鈦 +0. 5 鈳)-2. 46 (鎳 +30 氮 +30 碳 +0. 5 錳 +0. 5銅)-28.6本發(fā)明的合金具有至多12的鐵素體數(shù)，優(yōu)選為正數(shù)。在根據(jù)本發(fā)明公開的某些實施方案中，所述鐵素體數(shù)可以是大于0至10，或者可以是I至4。 合金的MD3tl溫度定義為以下溫度，在該溫度30%的冷變形將導(dǎo)致50%的奧氏體轉(zhuǎn)化為馬氏體。MD3tl溫度越低，該材料的對馬氏體轉(zhuǎn)化越具有抗性。對馬氏體形成的抗性導(dǎo)致加工硬化速率降低，其使得可成形性好，尤其在拉伸應(yīng)用中。
MD3tl根據(jù)以下方程計算MD3Q(°C)=413-462(碳 + 氮)-9.2(硅)-8. 1(錳)-13.7(鉻)-9.5(鎳)-17. 1(銅)-18.5(鑰)本發(fā)明的合金具有小于34° C的MD3tl溫度，優(yōu)選小于10° C。在某些實施方案中，所述MD3tl溫度可以是小于-10〃C。在某些實施方案中，所述MD3tl溫度可以是小于-20° C。 實施例實施例I表I包括本發(fā)明實驗合金1-5和對比合金S31600、S31635、S21600和S20100的組
成和計算的參數(shù)值。實驗合金1-5在實驗室規(guī)模的真空爐中熔化且倒入50-lb錠中。這些錠再加熱且熱軋以制備約0.250〃厚的材料。將這些材料退火、鼓風和浸酸。該材料的一些冷軋成0. 100〃-厚，且剩余的冷軋成0. 050或者0. 040〃-厚。將該冷軋材料退火和浸酸。測試使用的對比合金S31600、S31635、S21600和S20100為可商購的，且這些合金所示的數(shù)據(jù)從公開的文獻獲取或從最近為商業(yè)規(guī)模制備的材料的測試得到。各合金的計算的PREw值示于表I中。使用上述討論的方程，預(yù)期PREw大于24.0的合金將比對比合金S31635材料具有更好的抗氯化物點腐蝕性，而具有較低PREw的那些將更易于發(fā)生點腐蝕。也已經(jīng)計算表I中各合金的鐵素體數(shù)。實驗合金1-5的鐵素體數(shù)小于10的范圍。也計算了表I中合金的MD3tl值。根據(jù)計算,實驗合金1-5,特別是實驗合金4和5,比對比合金S31600和S31635具有對馬氏體變形相似的抗性。表I
權(quán)利要求
1.一種奧氏體不銹鋼，其以重量％計包含至多0.20碳，2.0-9.0錳，至多2.0娃，15. 0-23. O 鉻，I. 0-9. 5鎳，至多 3. O鑰，至多 3. O銅，O. 05-0. 35 氮，(7. 5(%碳))彡(%鈮+%鈦+%釩+%鉭+%鋯)< I. 5，鐵和偶然存在的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的奧氏體不銹鋼，其具有的PREn值大于18。
3.根據(jù)權(quán)利要求I的奧氏體不銹鋼，其具有的PREn值大于18且至多24。
4.根據(jù)權(quán)利要求I的奧氏體不銹鋼，其具有的鐵素體數(shù)小于12。
5.根據(jù)權(quán)利要求I的奧氏體不銹鋼，其具有的鐵素體數(shù)大于O且至多為10。
6.根據(jù)權(quán)利要求I的奧氏體不銹鋼，其具有的鐵素體數(shù)在I至4的范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I的奧氏體不銹鋼，其具有的MD3tl值小于34°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求I的奧氏體不銹鋼，其具有的MD3tl值小于10°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求I的奧氏體不銹鋼，其具有的MD3tl值小于-10°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求I的奧氏體不銹鋼，其包含至多O.10碳。
11.根據(jù)權(quán)利要求I的奧氏體不銹鋼，其包含2.O至8. O錳。
12.根據(jù)權(quán)利要求I的奧氏體不銹鋼，其包含4.O至7. O錳。
13.根據(jù)權(quán)利要求I的奧氏體不銹鋼，其包含O.5至I. O硅。
14.根據(jù)權(quán)利要求I的奧氏體不銹鋼，其包含16.O至22. O鉻。
15.根據(jù)權(quán)利要求I的奧氏體不銹鋼，其包含3.O至6. O鎳。
16.根據(jù)權(quán)利要求I的奧氏體不銹鋼，其包含O.I至I. O鑰。
17.根據(jù)權(quán)利要求I的奧氏體不銹鋼，其包含O.I至O. 5鑰。
18.根據(jù)權(quán)利要求I的奧氏體不銹鋼，其中(7.5 (%碳))< (%鈮+%鈦+%釩+%鉭+%鋯)≤1.0。
19.根據(jù)權(quán)利要求I的奧氏體不銹鋼,其包含至少O.I鈮。
20.根據(jù)權(quán)利要求I的奧氏體不銹鋼，其中(7.5(%碳))<%鈮<1.5。
21.根據(jù)權(quán)利要求I的奧氏體不銹鋼,其包含至多O.01硼。
22.根據(jù)權(quán)利要求I的奧氏體不銹鋼，其包含從O.001至O. 003硼。
23.根據(jù)權(quán)利要求I的奧氏體不銹鋼，其包含從O.001至O. 5鈦。
24.—種奧氏體不銹鋼，其以重量％計包含至多O. 10碳，2. O至8. O錳，至多1.00娃，16. O 至 22. O 鉻，I. O 至 7. O 鎳，O. 10 至 2. O 鑰，至多 I. O 銅，O. 08 至 O. 30 氮，(7. 5 (%碳)≤(%鈮+%鈦+%釩+%鉭+%鋯)彡I. 5，至多O. 008硼，至多O. 01鈦，至多O. 050磷，至多O. 030硫，鐵，和偶然存在的雜質(zhì)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的奧氏體不銹鋼，其包含至少O.I鈮。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的奧氏體不銹鋼，其中(7.5(%碳))<鈮<1.5。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的奧氏體不銹鋼，其包含O.010-0. 05磷。
28.根據(jù)權(quán)利要求24所述的奧氏體不銹鋼，其包含O.0001-0. 001硫。
29.ー種奧氏體不銹鋼，以重量％計包含至多0.08碳，3. 5至6. 5錳，至多1.00硅，17. O 至 21. O 鉻，3. O 至 6. O 氮，O. I 至 I. O 鑰，至多 I. O 銅，O. 08 至 O. 30 氮，(7. 5 (%碳))≤(%鈮+%鈦+%釩+%鉭+%鋯)彡I. 0，至多O. 005硼，至多O. 005鈦，至多O. 035磷，至多O. 005硫，鐵和偶然存在的雜質(zhì)。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的奧氏體不銹鋼，其包含至少O.I鈮。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的奧氏體不銹鋼，其中 (7. 5(%碳))彡鈮彡I. 5。
32.ー種包括奧氏體不銹鋼的制造業(yè)制品，所述奧氏體不銹鋼以重量％計包含至多O.20碳，2. O至9. O錳，至多2. O硅，15. O至23. O鉻，I. O至9. 5鎳，至多3. O鑰，至多3.O銅，O. 05至O. 35氮，(7. 5 (%碳))彡(%鈮+%鈦+%釩+%鉭+%鋯)彡I. 5，鐵和偶然存在的雜質(zhì)。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的制造業(yè)制品，其中所述奧氏體不銹鋼包含至少O.I鈮。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的奧氏體不銹鋼，其中(7.5(%碳))<鈮<1.5。
35.根據(jù)權(quán)利要求32所述的制造業(yè)制品，其中所述制品適用于低溫環(huán)境或深冷環(huán)境中的至少ー種。
36.根據(jù)權(quán)利要求32所述的制造業(yè)制品，其中所述制品選自撓性連接器、波紋管、撓性套管、畑 襯墊和煙道襯墊。
全文摘要
貧奧氏體不銹鋼組合物，其包含相對低的鎳和鉬含量，并且表現(xiàn)出與包含較高鎳和鉬含量的某些合金相當?shù)哪透g性、耐高溫變形性和可成形性。奧氏體不銹鋼的實施方案以重量%計包含至多0.20碳,2.0-9.0錳，至多2.0硅,15.0-23.0鉻,1.0-9.5鎳,至多3.0鉬,至多3.0銅,0.05-0.35氮,(7.5(%碳))≤(%鈮+%鈦+%釩+%鉭+%鋯)≤1.5,鐵和偶然存在的雜質(zhì)。
文檔編號C22C38/50GK102695815SQ201080056955
公開日2012年9月26日 申請日期2010年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月2日
發(fā)明者D.S.伯格斯特羅姆, J.M.拉科夫斯基 申請人:Ati資產(chǎn)公司