双相不锈钢的制作方法
【专利摘要】本发明的不锈钢以质量％计含有C：0.005～0.03％、Si：0.05～1.0％、Mn：0.1～4.0％、Ni：3～8％、Cr：20～35％、Mo：0.01～4.0％、Al：0.001～0.30％、N：0.05～0.60％，还含有选自Re：2.0％以下、Ga：2.0％以下及Ge：2.0％以下中的1种以上，剩余部分包含Fe及杂质。
【专利说明】双相不锈钢
【技术领域】
[0001] 本发明涉及双相不锈钢，特别是涉及对于点蚀、间隙腐蚀等具有优异的耐局部腐 蚀性的双相不锈钢。
[0002] 本申请基于2012年6月22日在日本申请的专利申请2012 - 140365号主张优先 权，将其内容引用于此。
【背景技术】
[0003] 双相不锈钢由于耐蚀性、特别是耐海水性优异，因此被广泛用作热交换器管、油井 或者气井用途的油井管、管线管等海洋结构物的材料。
[0004] 在腐蚀环境中，上述海洋结构物被使用的环境即海水环境等含有氯化物离子的环 境中，也需要注意点蚀、间隙腐蚀等局部腐蚀。点蚀及间隙腐蚀有可能使材料的由腐蚀引起 的厚度减薄局部地发生从而形成通孔，进而，有可能在点蚀及间隙腐蚀的发生过程中，以它 们为起点而发展成应力腐蚀裂纹，这成为重要的问题。
[0005] 以上述问题为背景，至今为止已经提出了多种使耐局部腐蚀性提高了的双相不锈 钢。例如，专利文献1中公开了对应于Y (奥氏体）相的N含量和Ni含量含有适量的B的 耐应力腐蚀裂纹性优异的双相不锈钢。
[0006] 专利文献2中公开了通过设法积极地添加 W、从而具有高强度和高耐蚀性、热组织 稳定性优异、并且即使在通常的焊接施工或者应力除去处理时也不会敏化、或脆化的应力 除去耐蚀性优异的高强度双相不锈钢。
[0007] 专利文献3中公开了调整了奥氏体相中的Cr、Mo、N含量的耐点蚀性优异的双相不 锈钢。进而，专利文献4中公开了调整了铁素体、奥氏体两相的组成及元素的分配的、兼具 高的耐蚀性和优异的机械性质的双相不锈钢。
[0008] 现有技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1 :日本特开2004 - 360035号公报
[0011] 专利文献2 :日本特开平5 - 132741号公报
[0012] 专利文献3 :日本特开平11 - 80901号公报
[0013] 专利文献4 :日本特表2005 - 501969号公报
【发明内容】
[0014] 发明要解决的课题
[0015] 上述的专利文献1?4中公开的双相不锈钢具有高的耐蚀性。但是，近年来，对能 耐受更严酷的腐蚀环境的产品的要求提高，希望进一步改善耐蚀性。
[0016] 本发明是鉴于上述现状而作出的。本发明以提供对于点蚀、间隙腐蚀等具有优异 的耐局部腐蚀性的双相不锈钢作为目的。
[0017] 用于解决课题的手段
[0018] 本
【发明者】们对于使双相不锈钢的耐局部腐蚀性提高的方法进行了深入研究。其结 果是，本
【发明者】们发现通过使Re、Ga或Ge在双相不锈钢中含有，点蚀发生的临界电位（点 蚀电位）上升，耐点蚀性及耐间隙腐蚀性得到显著改善。本发明是基于这样的见解而完成 的，以下述的（1)或（2)所示的双相不锈钢为要旨。
[0019] (1)即，本发明的一个方式涉及的双相不锈钢的特征在于，以质量％计含有C : 0· 005 ?0· 03 %、Si :0· 05 ?L 0 %、Mn :0· 1 ?4. 0 %、Ni :3 ?8 %、Cr :20 ?35 %、Mo : 0· 01 ?4. 0%、Al :0· 001 ?0· 30%、N :0· 05 ?0· 60%，还含有选自 Re :2· 0% 以下、Ga : 2.0%以下及Ge :2. 0%以下中的1种以上，剩余部分包含Fe及杂质。
[0020] (2)上述（1)中记载的双相不锈钢以质量％计还可以含有选自下述第1组及第2 组中的1种以上的元素来代替上述Fe的一部分。
[0021] 第1组：W :6· 0%以下及Cu :4· 0%以下
[0022] 第2组刃&:0.01%以下、]\%:0.01%以下及1?]\1:0.2%以下
[0023] 发明效果
[0024] 本发明的双相不锈钢对于点蚀、间隙腐蚀等局部腐蚀具有优异的耐受性（耐局部 腐蚀性）。因此，能适合作为在严酷的环境下腐蚀成为问题的热交换器管、油井或气井用途 的油井管、或者管线管等海洋结构物的材料使用。
【具体实施方式】
[0025] 下面，对本发明的一个实施方式涉及的双相不锈钢进行说明。
[0026] 1.化学组成
[0027] 各元素的限定理由如下所述。另外，在以下的说明中，各元素的含量的"％"表示 "质量％"。
[0028] C :0· 005 ?0· 03%
[0029] C含量超过0. 03%时，在晶界形成Cr碳化物，粒界处的腐蚀敏感性增大。因此，将 C含量的上限设为0.03%。C含量的上限优选为0.02%。另一方面，为了确保钢的强度，优 选将C含量的下限设为0. 005%。
[0030] Si :0.05 ?1.0%
[0031] Si是作为合金的脱氧剂有效的元素。为了获得该效果，优选将Si含量的下限设为 0.05%。但是，其含量超过1.0%时，热加工性降低。因此，Si含量的上限设为1.0%。Si 含量的上限优选为0.5%。
[0032] Mn :0.1 ?4.0%
[0033] Mn与上述的Si同样，是作为合金的脱氧剂有效的元素。为了获得该效果，Mn含量 的下限优选为0.1%，更优选为0.3%。但是，其含量超过4.0%时，热加工性降低。因此， Mn含量的上限设为4.0%。优选Mn含量的上限为2.0%，更优选为1.2%。
[0034] Ni:3 ?8%
[0035] Ni是奥氏体稳定化元素,在双相不锈钢中是必需元素。但是,Ni含量低于3%时， 无法得到充分的效果。另一方面，Ni含量超过8%时，变得无法得到适当的铁素体-奥氏体 相平衡。因此，将Ni含量设为3?8%。Ni含量的下限优选为3. 5%。
[0036] Cr: 20 ?35%
[0037] Cr是为了得到双相不锈钢的铁素体组织所必需的元素，并且是为了提高双相不锈 钢的耐点蚀性所必需的元素。为了得到良好的耐点蚀性，需要将Cr含量的下限设为20%。 另一方面，Cr含量超过35%时，热加工性降低。因此，将Cr含量设为20?35%。Cr含量 优选为21?28%。
[0038] Mo :0.01 ?4.0%
[0039] Mo与Cr同样，是具有提高耐点蚀性的作用的元素，需要将Mo含量的下限设为 0.01%。另一方面，Mo含量超过4.0%时，制造时的材料的加工性变差。因此，将Mo含量设 为0.01?4.0%。Mo含量优选为LO?3. 5%。
[0040] Al :0· 001 ?0· 30%
[0041] Al是作为脱氧剂有效的元素。此外，Al具有将氧固定、抑制对热加工性有害的Si 或Mn的氧化物的生成的作用。为了得到上述效果，Al含量的下限优选为0. 001 %，更优选为 0.01%。但是，Al含量超过0.30 %时，热加工性降低。因此，将Al含量的上限设为0.30 %。 Al含量的上限优选为0. 20%，更优选为0. 10%。
[0042] N :0.05 ?0.60%
[0043] N是提高奥氏体的稳定性、且提高双相不锈钢的耐点蚀性及耐间隙腐蚀性的元素。 此外，N与C同样具有使奥氏体相稳定而使强度提高的效果。但是，其含量低于0. 05%时， 无法得到充分的效果。另一方面，N含量超过0.60%时，使韧性及热加工性变差。因此，将 N含量设为0. 05?0. 60%。为了得到更高的强度，优选将N含量的下限设为超过0. 17%， 更优选设为〇. 20%。此外，N含量的上限优选为0. 35%，更优选为0. 30%。
[0044] 选自Re :2.0%以下、Ga :2.0%以下及Ge :2.0%以下中的1种以上
[0045] Re、Ga及Ge是使耐点蚀性及耐间隙腐蚀性显著提高的元素。但是，即使使上述各 元素超过2. 0 %地含有，耐蚀性提高效果也饱和。此外，使上述各元素超过2. 0 %地含有时， 热加工性降低。因此，将Re、Ga及Ge的含量分别设为2.0%以下。各元素的含量优选分别 为1. 0%以下。为了得到耐蚀性提高效果，优选Re、Ga或Ge的含量为0. 01 %以上，更优选 为0. 03%以上，进一步优选为0. 05%以上。另外，上述的Re、Ga及Ge可以仅含有任意1种， 或者也可以使2种以上复合地含有。使这些元素复合地含有的情况下的合计量优选为4% 以下。
[0046] 通过使Re、Ga、Ge在双相不锈钢中含有，耐点蚀性提高。作为其理由，推测是由于 Re、Ga及Ge通过使在腐蚀环境中形成的钝化被膜更加牢固，从而在点蚀的发生至发展的过 程中，抑制点蚀的发展，促进钝化。另外，Re、Ga、Ge中的任一种元素均可得到同样的效果， 但是Re的效果特别大。
[0047] 本实施方式的双相不锈钢含有上述各元素，剩余部分包含Fe及杂质。另外，所谓 的"杂质"是指在工业上制造不锈钢时，从作为原料的矿石及废料、或者制造环境等混入的 物质。关于杂质元素，没有特别规定，但是，优选将P及S限制在以下所示的含量以下。下 面说明其理由。
[0048] P :0.040% 以下
[0049] P是不可避免地混入到钢中的的杂质元素。P含量优选越少越好，P含量超过 0. 040%时，有耐蚀性、韧性的劣化变得显著的担忧。因此，P含量优选为0. 040%以下。
[0050] S :0.020% 以下
[0051] S也与P同样，是不可避免地混入到钢中的杂质元素。S含量优选越少越好，S含 量超过0.020%时，有热加工性显著降低的担忧。因此，S含量优选为0.020%以下。
[0052] 本实施方式的双相不锈钢以进一步提高强度、耐蚀性、热加工性为目的，可以进一 步含有选自下述第1组及第2组中的1种以上的元素来代替Fe的一部分。
[0053] 第 1 组：W :6· 0% 以下、Cu :4· 0% 以下
[0054] 第2组刃&:0.01%以下、]\%:0.01%以下及1?]\1:0.2%以下
[0055] W :6.0% 以下
[0056] W与Mo同样，是使耐点蚀性及耐间隙腐蚀性提高的元素。此外，W是通过固溶强化 使强度提高的元素。因此，为了得到这些效果，可以根据需要含有。在希望得到上述效果的 情况下，W含量的下限优选为0. 5%。在希望得到更高强度的双相不锈钢的情况下，W含量 的下限更优选为1.5%。另一方面，过剩地含有W时，有σ相变得容易析出而使靭性劣化的 担忧。因此，含有W的情况下，将W含量的上限设为6. 0%。
[0057] Cu :4.0% 以下
[0058] Cu是改善耐蚀性及晶界腐蚀电阻的元素。因此，可以根据需要含有。在希望得到 上述效果的情况下，Cu含量的下限优选为0. 1 %，更优选为0. 3%。但是，Cu含量超过4. 0% 时，其效果饱和，并且反而有热加工性及靭性降低的担忧。因此，在含有Cu的情况下，将Cu 含量的上限设为4. 0%。Cu含量的上限更优选为3. 0%，进一步优选为2. 0%。
[0059] Ca :0.01 % 以下
[0060] Ca是具有使热加工性提高的效果的元素。为了得到该效果，可以根据需要含有。 在想要得到上述效果的情况下，Ca含量的下限优选为0. 0005%。但是，Ca含量超过0. 01 % 时，生成粗大的氧化物，反而有招致热加工性降低的担忧。因此，在含有Ca的情况下，将Ca 含量的上限设为〇.〇1%。
[0061] Mg :0.01 % 以下
[0062] Mg与Ca同样，是具有使热加工性提高的效果的元素，可以根据需要含有。在希望 得到上述效果的情况下，Mg含量的下限优选为0. 0005%。但是，Mg含量超过0. 01 %时，生 成粗大的氧化物，反而有招致热加工性降低的担忧。因此，在含有Mg的情况下，将Mg含量 的上限设为0.01%。
[0063] REM :0.2% 以下
[0064] REM也与上述Ca及Mg同样，是具有使热加工性提高的效果的元素，可以根据需要 含有。在想要得到上述效果的情况下，REM含量的下限优选为0.001 %。但是，REM含量超 过0. 2%时，生成粗大的氧化物，反而有招致热加工性降低的担忧。因此，在含有REM的情况 下，将REM含量的上限设为0.2%。另外，REM是指镧系元素的15种元素加上Y及Sc而成 的17种元素。
[0065] 具有上述成分的双相不锈钢可以通过公知的方法制成钢管。
[0066] 下面，通过实施例更具体地对本发明进行说明，但是，本发明并不限定于这些实施 例，可以在不脱离其要旨的范围内进行各种设计变更。
[0067] 实施例
[0068] 将具有表1所示的化学组成的钢No. 1?25分别在50kg的真空熔炼炉中熔炼，将 得到的钢锭在1200°C下加热，实施锻造、热轧，加工成厚度为5mm的原材料。
[0069]
【权利要求】
1. 一种双相不锈钢，其特征在于，以质量％计，含有 C :0. 005 ?0. 03%、 Si :0? 05 ?1. 0%、 Mn :0. 1 ?4. 0%、 Ni :3 ?8%、 Cr :20 ?35%、 Mo :0. 01 ?4. 0%、 A1 :0. 001 ?0. 30%、 N :0? 05 ?0? 60%， 还含有选自Re :2. 0%以下、Ga :2. 0%以下及Ge :2. 0%以下中的1种以上， 剩余部分包含Fe及杂质。
2. 根据权利要求1所述的双相不锈钢，其特征在于，还含有选自下述第1组及第2组中 的1种以上的元素来代替所述Fe的一部分， 第1组：W :6. 0%以下及Cu :4. 0%以下， 第 2 组：Ca :0? 01% 以下、Mg :0? 01% 以下及 REM :0? 2% 以下。
【文档编号】C22C38/58GK104411850SQ201380031907
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2013年6月19日 优先权日:2012年6月22日
【发明者】相良雅之, 富尾亚希子 申请人:新日铁住金株式会社