焊接熱影響區(qū)的耐蝕性和韌性良好的合金節(jié)省型雙相不銹鋼的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能夠抑制焊接熱影響區(qū)的耐蝕性和韌性降低的合金節(jié)省型雙相不銹鋼，其特征在于：以質(zhì)量%計(jì)含有C：0.06%以下、Si：0.1～1.5%、Mn：2.0～4.0%、P：0.05%以下、S：0.005%以下、Cr：19.0～23.0%、Ni：1.00～4.0%、Mo：1.0%以下、Cu：0.1～3.0%、V：0.05～0.5%、Al：0.003～0.050%、O：0.007%以下、N：0.10～0.25%、Ti：0.05%以下，剩余部分包括鐵及不可避免的雜質(zhì)；用式＜1＞表示的Md30值為80以下；用式＜2＞表示的Ni－bal.為-8～-4，且Ni－bal.和N含量的關(guān)系滿足式＜3＞，奧氏體相面積率為40～70%，2×Ni＋Cu為3.5以上。Md30＝551-462×（C＋N）-9.2×Si-8.1×Mn-29×（Ni＋Cu）-13.7×Cr-18.5×Mo-68×Nb?＜1＞；Ni－bal.＝（Ni＋0.5Mn＋0.5Cu＋30C＋30N）-1.1（Cr＋1.5Si＋Mo＋W）＋8.2＜2＞；N（%）≤0.37＋0.03×（Ni－bal.）＜3＞。
【專利說明】焊接熱影響區(qū)的耐蝕性和韌性良好的合金節(jié)省型雙相不銹鋼
[0001]本申請是申請日為2009年3月26日、中國申請?zhí)枮?00980110816.7且發(fā)明名稱為“焊接熱影響區(qū)的耐蝕性和韌性良好的合金節(jié)省型雙相不銹鋼”的專利申請的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種合金節(jié)省型雙相不銹鋼，其在具有奧氏體相和鐵素體相雙相的雙相不銹鋼中的N1、Mo等高價(jià)合金的含量得到抑制的合金節(jié)省型雙相不銹鋼中，抑制了使用時(shí)的一大課題即焊接熱影響區(qū)的耐蝕性和韌性的降低，從而能夠謀求提高該鋼應(yīng)用于焊接結(jié)構(gòu)件時(shí)的成為瓶頸的焊接作業(yè)性。
【背景技術(shù)】
[0003]雙相不銹鋼在鋼的組織中具有奧氏體相和鐵素體相兩相，作為高強(qiáng)度高耐蝕性的材料，從以前就一直被用作石油化學(xué)裝置材料、泵體材料、化學(xué)儲罐用材料等。而且，由于雙相不銹鋼一般是低Ni的成分系，因此隨著近來的金屬原料高漲的狀況，作為合金成本比成為不銹鋼主流的奧氏體系不銹鋼低、且變動(dòng)小的材料而引人注目。
[0004]作為雙相不銹鋼的近來的話題，有合金節(jié)省型的開發(fā)和其使用量的增加。所謂合金節(jié)省型，是抑制雙相不銹鋼的比以往鋼昂貴的合金的含量，從而使低合金成本的優(yōu)勢更加增大的鋼種，其公開于日本特開昭61-56267號公報(bào)、W02002 / 27056號公報(bào)、以及W096 / 18751號公報(bào)中。其中，日本特開昭61-56267號公報(bào)及W02002 / 27056號公報(bào)中公開的雙相不銹鋼在ASTM-A240中被標(biāo)準(zhǔn)化，前者與S32304(代表成分為23Cr_4Ni_0.17N)對應(yīng)，后者與S32101 (代表成分為22Cr-l.5N1-5Mn_0.22N)對應(yīng)。以往的雙相不銹鋼的主要鋼種是JIS SUS329J3L及SUS329J4L，但它們的耐蝕性比奧氏體系的高耐蝕鋼SUS316L更高，分別添加有大約6~7%(在以下的本發(fā)`明中，關(guān)于成分的％表示質(zhì)量％)的高價(jià)的Ni，和大約3~4%的高價(jià)的Mo。與此相對照，合金節(jié)省型雙相不銹鋼雖然使耐蝕性接近SUS316L或通用鋼的SUS304的水平，但Mo的添加大致為0，Ni的添加則大幅度降低，在S32304中為大約4%，在S32101中大約為1%。
[0005]日本特開2006-183129號公報(bào)中記載的雙相不銹鋼作為日本特開昭61-56267號公報(bào)中記載的雙相不銹鋼S32304的改良型，為了提高酸性環(huán)境中的耐蝕性而添加了 Cu，為了提高強(qiáng)度而添加了 Nb、V、Ti中的任一種。此外，在日本特開2006-183129號公報(bào)中，作為延展性及深沖性優(yōu)良的奧氏體和鐵素體系不銹鋼，規(guī)定了合金節(jié)省型雙相鋼的成分系，但其中，作為選擇元素添加0.5%以下的V，作為其效果，在于通過使鋼的組織微細(xì)化而提高強(qiáng)度。
[0006]在這些雙相不銹鋼中，尤其在極力降低N1、Mo的S32101級(Ni:2%以下)的鋼中，成為課題的是焊接熱影響區(qū)的耐蝕性和韌性降低。
[0007]關(guān)于耐蝕性，合金節(jié)省型盡管原本與以往鋼相比耐蝕性低，但可設(shè)計(jì)達(dá)到接近SUS304及SUS316L的水平，在固溶熱處理后且在無焊接的狀態(tài)下，具有不比SUS304及SUS316L遜色的耐蝕性。可是，特別是在合金節(jié)省型時(shí)，在進(jìn)行焊接時(shí)，在焊接部附近的熱影響區(qū)(所謂HAZ區(qū))，在接受某界限以上的輸入熱量的情況下，有時(shí)引起耐蝕性的極端降低，有時(shí)低于SUS304的耐蝕性水平。
[0008]關(guān)于韌性，雙相不銹鋼由于具有被認(rèn)為通常不會引起脆性破壞的奧氏體相，同時(shí)還具有可能產(chǎn)生脆性破壞的鐵素體相，因此與奧氏體系不銹鋼相比韌性本質(zhì)上低劣。但是，只要沒有O相之類的金屬間化合物等的干預(yù)，通常不會產(chǎn)生鐵素體系不銹鋼之類的急劇的延展性-脆性轉(zhuǎn)移，只要不在相當(dāng)?shù)偷牡蜏叵率褂?，就具有作為結(jié)構(gòu)材料足夠水平的韌性。
[0009]但是，與耐蝕性同樣，由于在HAZ區(qū)韌性下降，所以有時(shí)難以在要避免應(yīng)力造成的破壞的結(jié)構(gòu)用途中使用。
[0010]基于以上的理由，S32101級的合金節(jié)省型雙相不銹鋼盡管合金成本相當(dāng)廉價(jià)，但只限定于耐蝕性和韌性不太成為問題的用途，或通過進(jìn)行低輸入熱焊接即降低焊接速度的焊接來使用，在作為奧氏體系不銹鋼的替代廣泛使用中課題較多。在日本特開昭61-56267號公報(bào)中公開的鋼被標(biāo)準(zhǔn)化的S32304中幾乎看不到這樣的問題，但含有大約4%的Ni，是比較高價(jià)的。在日本特開昭61-56267號公報(bào)中有“Ni:2~5.5%”的記載，容許將Ni含量降低到2%，但在實(shí)際降低到2%的鋼中表現(xiàn)出上述的韌性降低。W096 / 18751號公報(bào)中記載的鋼也同樣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]關(guān)于本發(fā)明的合金節(jié)省型雙相不銹鋼，其目的在于，提供一種在極力抑制了合金成本后，又抑制上述的HAZ區(qū)的耐蝕性和韌性的降低，減少了作為結(jié)構(gòu)材料等使用時(shí)的課題的合金節(jié)省型雙相不銹鋼。
[0012]本發(fā)明人對盡量抑制上述的HAZ區(qū)的耐蝕性和韌性的降低的方法進(jìn)行了詳細(xì)研究，結(jié)果就此現(xiàn)象的發(fā)生機(jī)理及其降低對策獲得了見解，以至完成了本發(fā)明。
[0013]在焊接HAZ區(qū)耐蝕性和韌性降低的理由如下。添加到雙相不銹鋼中的N大部分固溶在奧氏體相中，向鐵素體相中的固溶量很少。通過焊接時(shí)的加熱使鐵素體相的比例增加，奧氏體相減少。鐵素體中的固溶N量增加，但是在焊接后的冷卻時(shí)，由于冷卻速度快因而奧氏體相不能回到焊接前的量，鐵素體相中的固溶N量與焊接前相比停留在較高的水平。由于鐵素體相中的N固溶度比較小，因此冷卻時(shí)超過固溶度的部分成為Cr氮化物并析出。該氮化物因促進(jìn)裂紋的傳播而使韌性降低，此外，因析出而消耗Cr，產(chǎn)生所謂Cr缺乏層，因而使耐蝕性降低。
[0014]通常，作為降低鐵素體相中的固溶C、N量的方法，眾所周知的是使“T1、Nb”之類的碳氮化物穩(wěn)定化元素合金化的方法，在鐵素體不銹鋼中，將C、N含量降低到極低水平，添加0.1~0.6%左右的T1、Nb的高純度鐵素體不銹鋼開始實(shí)用化?？墒牵绻诖罅亢蠳的合金節(jié)省型雙相不銹鋼中使如此量的T1、Nb合金化，則上述N作為氮化物大量析出，從而阻礙韌性。本發(fā)明人考慮到有關(guān)與N具有親和力的V、Nb、B等元素的作用，調(diào)查研究了其含量與合金節(jié)省型雙相不銹鋼焊接HAZ區(qū)的耐蝕性和韌性的關(guān)聯(lián)性，得到了以下的見解。
[0015]在本發(fā)明的合金節(jié)省型雙相不銹鋼中，V、Nb、B等元素各自與N的親和力的值不同，根據(jù)元素的種類和量，生成各自氮化物的溫度區(qū)不同。一般認(rèn)為:如T1、Zr那樣親和力非常強(qiáng)的元素在凝固點(diǎn)前后的相當(dāng)高溫下，親和力比較強(qiáng)的B在熱軋或固溶熱處理的溫度附近生成氮化物析出，導(dǎo)致韌性降低。另一方面，可以預(yù)想V或Nb通過含量調(diào)整，能夠在生成Cr氮化物的900~600°C的溫度區(qū)調(diào)整固溶/析出。于是，本發(fā)明人就利用添加V的改善方策進(jìn)行了研究。如上述文獻(xiàn)中記載，有向雙相不銹鋼中添加V的先例，但通常進(jìn)行的添加V是為了提高強(qiáng)度、或與上述的T1、Nb —樣使固溶N盡量作為V氮化物析出，抑制作為Cr氮化物的析出，從而抑制Cr缺乏層，是為所謂穩(wěn)定化而進(jìn)行的，作為V，通例是進(jìn)行使V氮化物析出的水平的添加。與此相對照，在本申請發(fā)明中，側(cè)重點(diǎn)是基于以下的想法，通過停留在固溶水平的V的添加，使其有助于抑制HAZ區(qū)的氮化物析出。
[0016]其機(jī)理如下。Cr氮化物在焊接加熱后的冷卻時(shí)，因HAZ區(qū)在500~900°C左右的氮化物析出溫度區(qū)，在短到幾秒~幾十秒的短時(shí)間內(nèi)被暴露而析出。V與N的親和性雖比Ti,Nb等低，但比Cr高，降低N的活度，因而V的微量添加就使Cr氮化物的析出延遲，在幾十秒的短時(shí)間內(nèi)可抑制Cr氮化物的析出量。另一方面，如果進(jìn)行以往方法的大量添加，雖耐蝕性得以提高，但韌性因析出大量的V氮化物而與以往鋼同樣地降低。
[0017]為了發(fā)揮上述這樣的添加V的效果，必須使V呈固溶狀態(tài)。因此，需要將所謂固溶度積[v] X [N]規(guī)定在一定以下。因此，通過除了抑制V的過剩添加以外，盡量抑制鐵素體中的N量，能夠容許添加比較大量的V。在雙相鋼時(shí)，添加N有助于提高耐蝕性、增加奧氏體相的比例，因此對于限制鐵素體中的N量，不是單一的N量的抑制，需要將鐵素體量的控制和與該鐵素體量對應(yīng)的N添加量的限制進(jìn)行組合。鐵素體相中的N量不僅通過降低鋼中的N含量，而且通過提高奧氏體的存在比率都能降低。因?yàn)閵W氏體相與鐵素體相相比N的固溶量大。因此，在所謂控制奧氏體生成元素和鐵素體生成元素的比例的意義上，在規(guī)定了作為推斷奧氏體量的公式廣泛使用的Ni — bal.后，再根據(jù)Ni — bal.各個(gè)水平規(guī)定可發(fā)揮添加V的效果的N添加量的上限，由此能夠提供通過與添加V組合可得到較大效果的雙相不銹鋼。
[0018]再有，為了更加提高HAZ區(qū)的韌性，除了抑制氮化物的析出以外，提高母材本身韌性也是有效的。從此觀點(diǎn)出發(fā)，添加作為合金成本容許級的N1、Cu是有效的。N1、Cu除了是主要的奧氏體生成元素以外，通過添加還能夠提高鐵素體相的韌性。在該雙相鋼中傳播裂紋的是鐵素體相，因此添加N1、Cu對于提高韌性是非常有效的。通過提高鐵素體相的韌性，即使某種程度地析出氮化物，韌性降低也達(dá)不到作為結(jié)構(gòu)用途致命的水平，即室溫下脆性破壞的水平。
[0019]從以上結(jié)果以至發(fā)明了增添有上述效果，再通過成分的適當(dāng)分配具有可解決上述課題的成分系的合金節(jié)省型雙相不銹鋼。
[0020]此外，本發(fā)明人作為判斷鋼的HAZ的耐蝕性和韌性是否良好的方法，發(fā)現(xiàn)了以下的評價(jià)方法:對鋼試樣按順序施加(i)以15秒從室溫升溫到1300°C，(ii)在1300°C保持5秒，(iii)以15秒從1300°C等溫冷卻到900°C，(iv)以135秒從900°C等溫冷卻到400°C，(v)從400°C通過噴氮等驟冷到室溫，即圖1所示的熱過程后，對該鋼試樣的提取殘?jiān)M(jìn)行分析。
[0021 ] 該加熱圖譜是模擬不銹鋼中一般所用的焊接熱循環(huán)并簡略化而成的。(i i )的最高溫度區(qū)域大致與氮固溶度小的鐵素體相的增加區(qū)對應(yīng)，(iii)的中溫的溫度區(qū)域大致與鐵素體相的一部分向奧氏體相的相變區(qū)對應(yīng)，(iv)的低溫區(qū)大致與Cr氮化物的析出區(qū)對應(yīng)。各個(gè)通過時(shí)間以實(shí)際的測溫?cái)?shù)據(jù)為基礎(chǔ)擬定。也就是說，通過該加熱圖譜，能夠模擬實(shí)際焊接時(shí)的Cr氮化物容易析出的條件。通過對實(shí)施了上述的熱處理后的雙相不銹鋼材的提取殘?jiān)M(jìn)行分析，能夠推斷在該鋼材的焊接部的析出物量。再有，在該鋼材中析出物大致全部為碳氮化物。
[0022]以上，作為本發(fā)明的要旨的構(gòu)成如下。
[0023](I) 一種焊接熱影響區(qū)的耐蝕性和韌性良好的合金節(jié)省型雙相不銹鋼，其特征在于:
[0024]以質(zhì)量％ 計(jì)含有 C:0.06% 以下、S1:0.1 ~1.5%、Mn:2.0 ~4.0%、P:0.05% 以下、S:0.005% 以下、Cr:19.0 ~23.0%、N1:1.0 ~4.0%、Mo:1.0% 以下、Cu:0.1 ~3.0%、V:0.05 ~0.5%、Al:0.003 ~0.050%、0:0.007% 以下、N:0.10 ~0.25%、T1:0.05% 以下，剩余部分包括鐵及不可避免的雜質(zhì)；
[0025]用式< I >表示的Md30值為80以下；
[0026]用式< 2 >表不的Ni — bal.為一 8~一 4,且Ni — bal.和N含量的關(guān)系滿足式
<3 >，奧氏體相面積率為40~70%，2XNi + Cu為3.5以上；
[0027]Md30 = 551 — 462X (C + N) — 9.2XSi — 8.1XMn — 29X (Ni + Cu)—
13.7XCr - 18.5XMo - 68XNb < I >
[0028]Ni — bal.= (Ni + 0.5Mn + 0.5Cu + 30C + 30N) — 1.1 (Cr + 1.5Si + Mo +ff) + 8.2 < 2 >
[0029]N (%) ^ 0.37 + 0.03X (N1- bal.)< 3 >
[0030]其中，所述式中各元素名均表示其含量(％)。
[0031](2)根據(jù)上述(I)所述的焊接熱影響區(qū)的耐蝕性和韌性良好的合金節(jié)省型雙相不銹鋼，其特征在于:以質(zhì)量％計(jì)，還含有0.02~0.15%的Nb，且NbXN為0.003~0.015，其
中，Nb、N表示各自含量的質(zhì)量％。
[0032](3)根據(jù)上述(I)所述的焊接熱影響區(qū)的耐蝕性和韌性良好的合金節(jié)省型雙相不銹鋼，其特征在于:以質(zhì)量％計(jì)，還含有Ca ( 0.0050%、Mg ( 0.0050%、REM: ^ 0.050%、B^0.0040%中的I種或2種以上。
[0033](4)根據(jù)上述(I)所述的焊接熱影響區(qū)的耐蝕性和韌性良好的合金節(jié)省型雙相不銹鋼，其特征在于:以質(zhì)量％計(jì)，還含有0.02~0.15%的Nb，且NbXN為0.003~0.015，其中，Nb、N表示各自含量的質(zhì)量％ ;而且以質(zhì)量％計(jì)，還含有Ca ( 0.0050%、Mg ( 0.0050%、REM:≤0.050%、B≤0.0040%中的I種或2種以上。
[0034](5)根據(jù)上述(I)所述的焊接熱影響區(qū)的耐蝕性和韌性良好的合金節(jié)省型雙相不銹鋼，其特征在于:以質(zhì)量％計(jì)，還含有0.02~1.00%的Co。
[0035](6)根據(jù)上述(I)所述的焊接熱影響區(qū)的耐蝕性和韌性良好的合金節(jié)省型雙相不銹鋼，其特征在于:以質(zhì)量％計(jì)，還含有0.02~0.15%的Nb，且NbXN為0.003~0.015，其中，Nb、N表示各自含量的質(zhì)量％ ;而且以質(zhì)量％計(jì)，還含有0.02~1.00%的Co。
[0036](7)根據(jù)上述(I)所述的焊接熱影響區(qū)的耐蝕性和韌性良好的合金節(jié)省型雙相不銹鋼，其特征在于:以質(zhì)量％計(jì)，還含有0.02~0.15%的Nb，且NbXN為0.003~0.015，其中，Nb、N表示各自含量的質(zhì)量％ ;而且以質(zhì)量％計(jì)，還含有Ca≤ 0.0050%、Mg ≤0.0050%、REM:≤0.050%,B ( 0.0040%中的I種或2種以上；而且以質(zhì)量％計(jì)，還含有0.02~1.00%的Co。
[0037](8)根據(jù)上述(I)所述的焊接熱影響區(qū)的耐蝕性和韌性良好的合金節(jié)省型雙相不銹鋼，其特征在于:以質(zhì)量％計(jì)，還含有Mg:0.0001~0.0050%,且fN和Ti含量和N含量之積:fNXTiXN為0.00004以上，且Ti含量和N含量之積:TiXN為0.008以下；
[0038]其中，fN是滿足下式< 4 >的數(shù)值；
[0039]Log10fN =- 0.046XCr — 0.02XMn — 0.01lXMo + 0.048XSi + 0.007XNi +0.009 X Cu < 4 >
[0040]此外,所述式中各元素名均表示其含量(質(zhì)量％)。
[0041](9)根據(jù)上述(I)所述的焊接熱影響區(qū)的耐蝕性和韌性良好的合金節(jié)省型雙相不銹鋼，其特征在于:以質(zhì)量％計(jì)，還含有Zr ( 0.03%、Ta ( 0.1%、W ( 1.0%、Sn ( 0.1%中的I種或2種以上。
[0042](10)根據(jù)上述(I)~(9)中的任一項(xiàng)所述的焊接熱影響區(qū)的耐蝕性和韌性良好的合金節(jié)省型雙相不銹鋼，其特征在于:在實(shí)施模擬鋼焊接時(shí)所接受的熱過程的下述(i)~(v)的熱處理后，上述鋼的Cr的提取殘?jiān)繛?.025%以下，且下述式< 5 >所示的CRN值在0.5以上；
[0043](i)以15秒從室溫升溫到1300°C，(ii)在1300°C保持5秒，(iii)以15秒從1300°C等溫冷卻到900°C，iv)以135秒從900°C等溫冷卻到400°C，v)從400°C驟冷到室溫；
[0044]CM = ([Cr] / I(M) / {` ([Cr] / 104) + ([V] /51) + ([Nb] /93) + ([B] / 11)} <5 >
[0045]其中，[Cr]、[V]、[Nb]、[B]均表示各元素的提取殘S量(質(zhì)量％)。
[0046]在本發(fā)明的上述(I)所述的合金節(jié)省型雙相不銹鋼中，能夠?qū)εc奧氏體系不銹鋼相比合金成本低、且成本的變動(dòng)小的合金節(jié)省型雙相不銹鋼中的一大課題即焊接熱影響區(qū)的耐蝕性和韌性的降低進(jìn)行抑制，其結(jié)果是，可謀求向取代奧氏體系不銹鋼的用途中的焊接作業(yè)性成為課題的用途中擴(kuò)展，對產(chǎn)業(yè)上的貢獻(xiàn)是非常大的。
[0047]在本發(fā)明的上述(2)所述的合金節(jié)省型雙相不銹鋼中，通過Nb的微量添加可更加對氮化物析出造成的焊接熱影響區(qū)的耐蝕性和韌性的降低進(jìn)行抑制。在本發(fā)明的上述(3)及(4)所述的合金節(jié)省型雙相不銹鋼中，可抑制該鋼的焊接熱影響區(qū)的耐蝕性和韌性的降低，同時(shí)提高熱加工性。在本發(fā)明的上述(5)、(6)所述的合金節(jié)省型雙相不銹鋼中，可抑制該鋼的焊接熱影響區(qū)的耐蝕性和韌性的降低，此外在上述(7)所述的合金節(jié)省型雙相不銹鋼中，還可確保熱加工性，同時(shí)還可進(jìn)一步提高該鋼的韌性和耐蝕性。
[0048]在本發(fā)明的上述(8)所述的合金節(jié)省型雙相不銹鋼中，可抑制該鋼的焊接熱影響區(qū)的耐蝕性和韌性的降低，同時(shí)通過Ti和Mg的復(fù)合添加使鐵素體組織微細(xì)化，可更加提高韌性，在本發(fā)明的上述(9)所述的合金節(jié)省型雙相不銹鋼中，可抑制該鋼的焊接熱影響區(qū)的耐蝕性和韌性的降低，同時(shí)能夠更加提高耐蝕性。此外，在本發(fā)明的上述(10)所述的合金節(jié)省型雙相不銹鋼中，規(guī)定了對試驗(yàn)材料實(shí)施了特定熱處理后的提取殘?jiān)窟M(jìn)行測定時(shí)的判別基準(zhǔn)，具備能明確是可抑制上述的焊接熱影響區(qū)的耐蝕性和韌性的降低的材料的評價(jià)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0049]圖1是表示模擬本發(fā)明中的焊接熱循環(huán)的熱處理的熱過程的圖示。[0050]圖2是表示本發(fā)明中的HAZ的耐蝕性良好的N1-bal.和N的范圍的圖示。
【具體實(shí)施方式】
[0051]以下對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0052]首先，對本發(fā)明的上述(I)所述的合金節(jié)省型雙相不銹鋼的鋼組成的限定理由進(jìn)行說明。再有，有關(guān)成分的％表示為質(zhì)量％。
[0053]C為了確保不銹鋼的耐蝕性而將含量限制在0.06%以下。如果含量超過0.06%則生成Cr碳化物，使耐蝕性劣化。優(yōu)選為0.04%以下。另一方面，要極端減少含量則導(dǎo)致成本大幅度上升，因此優(yōu)選將下限規(guī)定為0.001%。
[0054]Si為脫氧而添加0.1%以上。但是，如果添加超過1.5%則韌性劣化。因此，將上限限定在1.5%。優(yōu)選的范圍是大于等于0.2%但小于1.0%。[0055]Mn使雙相不銹鋼中的奧氏體相增加，而且抑制加工誘導(dǎo)馬氏體的生成，從而提高韌性，此外提高氮的固溶度，抑制焊接部中的氮化物的析出，因此添加2.0%以上。但是，如果添加超過4.0%則耐蝕性劣化。因此，將上限規(guī)定為4.0%。優(yōu)選的范圍是大于2.0%但小于 3.0%。
[0056]P是鋼中不可避免地含有的元素，使熱加工性劣化，因此將其限定在0.05%以下。優(yōu)選為0.03%以下。另一方面，要極端減少含量則導(dǎo)致成本大幅度上升，因此優(yōu)選將下限規(guī)定為 0.005%。
[0057]S與P同樣是鋼中不可避免地含有的元素，也使熱加工性、韌性及耐蝕性劣化，因此將其限定在0.005%以下。優(yōu)選為0.002%以下。另一方面，要極端減少含量則導(dǎo)致成本大幅度上升，因此優(yōu)選將下限規(guī)定為0.0001%。
[0058]Cr是為確保耐蝕性而基本上必需的元素，在抑制加工誘導(dǎo)馬氏體的生成方面也有效果，是比較廉價(jià)的合金，因此在本發(fā)明中含有19.0%以上。另一方面，它是使鐵素體相增加的元素,如果含量超過23.0%,則鐵素體量過多，損害耐蝕性和韌性。因此，將Cr含量規(guī)定為 19.0% ~23.0%。
[0059]Ni對于使雙相不銹鋼中的奧氏體相增加、及抑制加工誘導(dǎo)馬氏體的生成而提高韌性、進(jìn)而改善對各種酸的耐蝕性是有效的元素，添加1.0%以上，但因是高價(jià)的合金而在本發(fā)明中盡量地抑制，規(guī)定為4.0%以下。優(yōu)選的范圍是大于等于1.50%但小于3%。
[0060]Mo對于附加地提高不銹鋼的耐蝕性是非常有效的元素。但因是非常高價(jià)的元素而在本發(fā)明中盡量地抑制，將其上限規(guī)定為1.0%以下。優(yōu)選的范圍是大于等于0.1%但小于0.5%。
[0061]Cu與Ni同樣對于使雙相不銹鋼中的奧氏體相增加、及抑制加工誘導(dǎo)馬氏體的生成而提高韌性、進(jìn)而改善對各種酸的耐蝕性是有效的元素，且與Ni相比是廉價(jià)的合金，因此在本發(fā)明中添加0.1%以上，但如果含量超過3.0%則阻礙熱加工性，所以將上限規(guī)定為
3.0%。優(yōu)選的范圍是大于1.0%但小于等于2.0%。
[0062]V在本發(fā)明中是重要的添加元素。如上所述，為了降低N的活度，使氮化物的析出延遲，需要添加0.05%以上。另一方面，如果添加超過0.5%，則因V氮化物的析出而使HAZ區(qū)韌性降低，因此將上限規(guī)定為1.0%。優(yōu)選的范圍是0.06~0.30%。
[0063]Al對于鋼脫氧是重要的元素，為了降低鋼中的氧，需要添加0.003%以上。另一方面，Al是與N的親和力比較強(qiáng)的元素，如果過剩添加則產(chǎn)生A1N，阻礙母材的韌性。其程度也依賴于N含量，但如果Al含量超過0.050%，則韌性降低顯著，因此將其含量的上限規(guī)定為0.050%。優(yōu)選為0.030%以下。
[0064]0是構(gòu)成非金屬夾雜物的代表即氧化物的有害元素，過剩的含有阻礙韌性。此外，如果生成粗大的簇狀氧化物，則成為表面缺陷的原因。
[0065]因此，將其含量的上限規(guī)定為0.007%。優(yōu)選為0.005%以下。另一方面，要極端減少含量則導(dǎo)致成本大幅度上升，因此優(yōu)選將下限規(guī)定為0.0005%。
[0066]N是對于通過固溶于奧氏體相中來提高強(qiáng)度、耐蝕性，同時(shí)使雙相不銹鋼中的奧氏體相增加是有效的元素。因此，含有0.10%以上。另一方面，如果含量超過0.25%，則在焊接熱影響區(qū)析出Cr氮化物，阻礙韌性，因此將含量的上限規(guī)定為0.25%。優(yōu)選的含量為0.10~
0.20%o N的上限如后述那樣，還按與Ni — bal.的關(guān)系來規(guī)定。
[0067]Ti如前所述，即使極微量的添加也作為氮化物析出，阻礙韌性，因此盡量降低。如果超過0.05%,即使在N含量最少時(shí)也生成粗大的TiN，從而阻礙韌性，因此限制在0.05%以下。
[0068]接著，下述式< I >的]?(130 —般是在奧氏體系不銹鋼中，作為表示加工誘導(dǎo)馬氏體造成的加工硬化程度的成分式而為人所知的式子，記載于“鉄i鋼” Vol.63N0.5p.772等中。一般有合金添加量越少，Md30越是增高，越容易加工硬化的傾向。本發(fā)明鋼是雙相不銹鋼，但因?yàn)槭呛辖鸸?jié)省型的，所以一般認(rèn)為奧氏體相比以往的雙相不銹鋼容易加工硬化。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)加工硬化度大的成分的材料使母材的韌性降低，因此按Md30規(guī)定加工硬化度的上限。具體而言，在Md30 ( 80時(shí)可得到良好的韌性。
[0069]Md30 = 551 — 462X (C + N) — 9.2XSi — 8.1XMn — 29X (Ni + Cu)—13.7XCr - 18.5XMo - 68XNb < I >
[0070]此外，為了在本發(fā)明的雙相不銹鋼中得到良好的特性，需要使奧氏體相面積率在40~70%的范圍。在低于40%時(shí)則韌性不良，在超過70%時(shí)則出現(xiàn)熱加工性、應(yīng)力腐蝕開裂的問題。此外，在哪種情況下耐蝕性都不良。特別是在本發(fā)明鋼中應(yīng)盡量對氮化物析出造成的耐蝕性和韌性的降低進(jìn)行抑制，最好使氮的固溶度大的奧氏體相盡可能增多。當(dāng)在雙相不銹鋼的通常的條件即1050°C附近進(jìn)行固溶熱處理時(shí)，為了確保上述奧氏體量，在本發(fā)明的規(guī)定范圍內(nèi)調(diào)整奧氏體相增加元素(N1、Cu、Mn、C、N等)和鐵素體相增加元素(Cr、S1、Mo、W等)的含有比例。具體而言，將用下述式< 2 >表示的N1- bal.式規(guī)定在一 8~一4的范圍。優(yōu)選為一7.1~一4。
[0071]Ni — bal.= (Ni + 0.5Cu + 0.5Mn + 30C + 30N) — 1.1 (Cr + 1.5Si + Mo +ff) + 8.2 < 2 >
[0072]此外，如上所述，在本發(fā)明中，為了使添加V有效,與Ni — bal.對應(yīng)地對N量設(shè)置并規(guī)定上限。關(guān)于其上限，通過實(shí)驗(yàn)室試制多種成分的雙相不銹鋼熱軋板，以雙相不銹鋼的通常的條件即1050°C進(jìn)行固溶熱處理，進(jìn)而實(shí)際對該鋼板進(jìn)行焊接，評價(jià)了 HAZ區(qū)的特性。其結(jié)果是，如圖2所示，判明通過將N抑制在下式< 3 >所示的范圍，可得到良好的特性。
[0073]N (%) ^ 0.37 + 0.03X (N1- bal.)< 3 >
[0074]再有，與圖2中的各圖點(diǎn)對應(yīng)的雙相不銹鋼熱軋板試樣的成分組成在以下范圍，即 C:0.011 ~0.047%,S1:0.13 ~ 1.21%、Mn:2.08 ~3.33%,P ( 0.035%,S ( 0.0025%,Ni:1.24 ~3.66%、Cr:19.53 ~22.33%、Mo:0.07 ~0.71%、V:0.055 ~0.444%、Al:0.008 ~0.036%、N:0.111 ~0.222%。
[0075]此外，為了提高HAZ區(qū)的韌性，以作為合金成本容許的水平，添加是主要的奧氏體生成元素、而且能夠提高鐵素體相的韌性的N1、Cu是有效的。本發(fā)明人對Ni及Cu的效果進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn):能夠通過2Ni + Cu整理兩元素對韌性提高效果的貢獻(xiàn)量。也就是說，如果將2Ni + Cu規(guī)定為3.5以上，即使進(jìn)行相對熱輸入量大、對HAZ區(qū)的加熱顯著的焊接熱輸入量為3.5kJ / mm的埋弧焊，作為通常的結(jié)構(gòu)用途也沒問題的一 20°C時(shí)的吸收能量為47J (依據(jù)JIS G3106 “焊接結(jié)構(gòu)用軋煉鋼材”)以上，如果換算成沖擊值(由于實(shí)物的夏氏試驗(yàn)片的截面積為0.8cm2)，則可達(dá)到58.75J / cm2以上。
[0076]接著，對本發(fā)明的上述(2)所述的合金節(jié)省型雙相不銹鋼的鋼組成的限定理由進(jìn)行說明，本發(fā)明的上述(2)所述的合金節(jié)省型雙相不銹鋼還含有Nb。
[0077]關(guān)于Nb，如前所述，對于降低N的活度從而抑制氮化物的析出是有效的元素。但是，由于與N的親和力比較強(qiáng)，添加少量就析出Nb氮化物，因此添加時(shí)需要注意。于是，通過將Nb的添加量限制在根據(jù)與N的關(guān)系式而求出的上限以下，以便成為固溶度以下的添加，便能夠進(jìn)一步補(bǔ)充V的效果。
[0078]為了得到此效果，需要添加0.02%以上的Nb。但是，如果過剩添加則析出Nb氮化物，損害包括母材在內(nèi)的韌性，因此需要在0.15%以下。另外，在求出Nb含量和N含量之積:NbXN、即所謂固溶度積的式中，通過將該值規(guī)定為0.003~0.015，便能夠得到上述所示的效果，且為不對韌性附加不良影響的Nb的添加量范圍。
[0079]接著，對本發(fā)明的上述(3)所述的合金節(jié)省型雙相不銹鋼的鋼組成的限定理由進(jìn)行說明。本發(fā)明的上述(3)所述的合金節(jié)省型雙相不銹鋼還含有Ca、Mg、REM、B中的一種以上。
`[0080]Ca、Mg、REM, B都是改善鋼的熱加工性的元素，以此目的添加I種或2種以上。所有過剩的添加反而都使熱加工性降低，因此按以下規(guī)定其含量的上限。Ca和Mg分別為0.0050%, REM為0.050%。這里REM為La及Ce等鑭系稀土元素的含量的總和。再有，關(guān)于Ca和Mg，從0.0005%起便可得到穩(wěn)定的效果，因此優(yōu)選的范圍是0.0005~0.0050%,關(guān)于REM,從0.005%起便可得到穩(wěn)定的效果，因此優(yōu)選的范圍是0.005~0.050%。
[0081]B通過優(yōu)選添加0.0003%以上，能夠穩(wěn)定地提高晶界強(qiáng)度，從而提高熱加工性。但是，過剩的添加因過剩析出硼化物反而損害熱加工性，因此將上限規(guī)定為0.0040%。
[0082]本發(fā)明的上述(4)所述的合金節(jié)省型雙相不銹鋼兼?zhèn)渖鲜?2)所述的合金節(jié)省型雙相不銹鋼中的對Nb氮化物析出進(jìn)行抑制的效果和上述(3)所述的合金節(jié)省型雙相不銹鋼中的通過添加成分改善熱加工性的效果。
[0083]接著，對本發(fā)明的上述(5)所述的合金節(jié)省型雙相不銹鋼的鋼組成的限定理由進(jìn)行說明。本發(fā)明的上述(5)所述的合金節(jié)省型雙相不銹鋼還含有Co。
[0084]Co對于提高鋼的韌性和耐蝕性是有效的元素，可選擇性地添加。如果其含量低于0.02%則效果小，如果含量超過1.00%,則因是高價(jià)的元素而不能發(fā)揮與成本相稱的效果。因此將添加時(shí)的含量規(guī)定為0.02~1.00%。
[0085]本發(fā)明的上述(6)所述的合金節(jié)省型雙相不銹鋼還含有Nb和Co，本發(fā)明的上述
(7)所述的合金節(jié)省型雙相不銹鋼還含有Nb、和Ca、Mg、REM、B中的一種以上和Co。它們一并具有上述的各個(gè)元素的效果。
[0086]接著，對本發(fā)明的上述(8)所述的合金節(jié)省型雙相不銹鋼的鋼組成的限定理由進(jìn)行說明。本發(fā)明的上述(8)所述的合金節(jié)省型雙相不銹鋼還與Ti復(fù)合地含有Mg。
[0087]如前所述，Ti即使是極微量也以氮化物的形式析出，因此在本發(fā)明中將Ti的添加量限制在0.05%以下。但是，如果與Mg復(fù)合添加，能夠使極其微細(xì)的TiN在凝固階段析出，使鐵素體組織微細(xì)化，從而能夠提高韌性。在以得到這樣的效果為目的時(shí)，優(yōu)選與Mg復(fù)合地添加Ti。在這種情況下，優(yōu)選的Ti量為0.003~0.05%。另外，在使微細(xì)的TiN在凝固階段析出時(shí)，除了與Mg復(fù)合地添加以外，還要如下所述考慮fN、Ti含量和N含量之積。
[0088]也就是說，Ti特別是在N含量高的本發(fā)明鋼中，通過生成TiN作為5鐵素體的結(jié)晶核發(fā)揮作用，從而使鐵素體粒徑微細(xì)化，由此具有提高韌性的效果。為此目的，優(yōu)選含有0.003%以上。另一方面，如果含量超過0.05%，則如前所述即使在N含量最少時(shí)也生成粗大的TiN，從而阻礙韌性。因此，優(yōu)選的含量如上所述為0.003~0.05%。
[0089]Mg在鋼中固溶，同時(shí)作為MgO或MgO ^Al2O3等氧化物存在，一般認(rèn)為作為析出TiN的核發(fā)揮作用。作為穩(wěn)定地使凝固組織微細(xì)化的Mg含量，優(yōu)選為0.0001%以上。另一方面，如果大量含有則阻礙熱加工性。因此將0.0050%作為含量的上限。
[0090]關(guān)于fN、Ti含量和N含量之積:fNXTiXN，根據(jù)能否在5鐵素體結(jié)晶之前使TiN析出來確定其下限。fN是修正N的濃度的系數(shù)，根據(jù)鋼的組成滿足式<4 >的關(guān)系。式<4>中確定的與元素的含量有關(guān)的系數(shù)是從日本學(xué)術(shù)振興會煉鋼第19委員會編“煉鋼反應(yīng)的推薦平均值”(S59.11.1發(fā)行)中引用的有關(guān)N的活度的相互作用參系數(shù)(Interactionassistant coefficients)。但是,在本發(fā)明鋼中，由于Nb含量非常小，因此忽視利用Nb的N活度修正項(xiàng)，規(guī)定為考慮了雙相不銹鋼中所含的Cr、N1、Cu、Mn、Mo、Si帶來的影響的式< 4>。本發(fā)明人對于在Ti量為0.05%以下的少量的范圍含有0.1%以上的N的雙相不銹鋼，通過含有0.0001~0.0030%的Mg，探索研究了凝固組織的微細(xì)化條件，結(jié)果發(fā)現(xiàn):fNXTiXN的下限為0.00004。所以，將其下限`規(guī)定為0.00004。另一方面，非金屬夾雜物的大小及多少對鋼的韌性均有影響。本發(fā)明人研究了影響厚鋼板韌性的T1、N量的影響，結(jié)果判明Ti XN越大越損害韌性，因此將Ti含量和N含量之積=TiXN定為0.008以下。
[0091]Log10fN =- 0.046XCr — 0.02XMn — 0.01lXMo + 0.048XSi + 0.007XNi +0.009 X Cu < 4 >
[0092]上述式中各元素名均表示其含量(質(zhì)量％)。
[0093]接著，對本發(fā)明的上述(9)所述的合金節(jié)省型雙相不銹鋼的鋼組成的限定理由進(jìn)行說明。本發(fā)明的上述(9)所述的合金節(jié)省型雙相不銹鋼還含有Zr、Ta、W、Sn中的一種以上。
[0094]Zr,Ta是通過添加可抑制C或S對耐蝕性的不良影響的元素，但如果過剩地添加，則產(chǎn)生韌性降低等不良影響。因此，將其含量規(guī)定在Zr ( 0.03%、Ta ( 0.1%。W是為附加地提高雙相不銹鋼的耐蝕性而選擇性地添加的元素。過剩的添加招致鐵素體量的增加，因此添加1.0%以下。Sn是附加地提高耐酸性的元素，從熱加工性的觀點(diǎn)出發(fā)，作為上限可添加0.1%。再有，使Zr、Ta、W的效果穩(wěn)定的含量分別為0.003%、0.01%,0.05%、0.05%。
[0095]本發(fā)明的合金節(jié)省型雙相不銹鋼鋼材可通過以下步驟來制造，即:在1100~1250°C下對具有上述(I)~(9)中的任一項(xiàng)所述的組成的雙相不銹鋼的鑄坯或鋼坯進(jìn)行再加熱，在700~1000°C的精軋溫度下進(jìn)行熱軋，將熱軋過的鋼在900~1100°C (其中，不超出后述的本發(fā)明的(10)中所述的評價(jià)的范圍)下，用可確保與板厚相適應(yīng)的母材特性的均熱時(shí)間(例如，在板厚為IOmm的板材時(shí)為2~40分鐘)進(jìn)行熱處理,然后進(jìn)行冷卻。
[0096]接著，對本發(fā)明的上述(10)所述的合金節(jié)省型雙相不銹鋼進(jìn)行說明。
[0097]如上所述，具有本發(fā)明的組成的鋼是鋼材及其焊接熱影響區(qū)的耐蝕性及韌性優(yōu)良的鋼。從充分發(fā)揮焊接熱影響區(qū)的耐蝕性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選根據(jù)鋼組成選定更適當(dāng)?shù)墓倘軣崽幚項(xiàng)l件。因此，通過規(guī)定模擬焊接時(shí)的熱過程的鋼試樣的提取殘?jiān)?，有效地評價(jià)焊接熱影響區(qū)的耐蝕性，從而能夠提供具有更穩(wěn)定的特性的合金節(jié)省型雙相不銹鋼。而且，能夠據(jù)此使其反映在更適合的固溶熱處理?xiàng)l件的設(shè)定中。
[0098]Cr、V、Nb、B提取殘?jiān)颗c各自元素的碳/氮化物的析出量對應(yīng)。關(guān)于實(shí)施了圖1的加熱圖譜的熱處理的鋼試樣，用式< 5 >表示的CRN值是按摩爾分?jǐn)?shù)表示焊接后的鋼材的主要的碳/氮化物總量中的Cr碳/氮化物的比例的式子。在Cr提取殘?jiān)砍^0.025%時(shí)，與析出中消耗的Cr相應(yīng)地產(chǎn)生Cr缺乏層，導(dǎo)致耐蝕性降低。另一方面，在CRN值低于
0.5時(shí)，表示V、Nb、B等不固溶地析出，對HAZ韌性等產(chǎn)生不良影響。通過進(jìn)行上述一系列的實(shí)驗(yàn)、分析，即使實(shí)際中不進(jìn)行焊接實(shí)驗(yàn)，也能夠評價(jià)HAZ區(qū)的耐蝕性和韌性，能夠明確本發(fā)明的合金節(jié)省型雙相不銹鋼的優(yōu)化的固溶熱處理?xiàng)l件。
[0099]CM = ([Cr] / I(M) / { ([Cr] / 104) + ( [V] /51) + ( [Nb] /93) + ( [B] / 11)} < 5 >
[0100]其中，[Cr]、[V]、[Nb]、[B]都表示各元素的提取殘洛量(質(zhì)量％)。
[0101]關(guān)于提取殘?jiān)浚瑢撛诜撬芤?例如，3%馬來酸+ 1%四甲基銨氯化物+剩余部分甲醇)中電解(例如IOOmV恒電壓)，以溶解基體，用過濾器(例如孔徑為0.2pm)過濾，從而提取析出物。然后，用酸完全溶解析出物，使其離子化，例如能夠采用高頻電感耦合等離子體發(fā)光光譜分析裝置(ICP)測定各成分的提取殘留量。
實(shí)施例
[0102]以下對實(shí)施例進(jìn)行說明。
[0103]在表1、表2 (表1的續(xù)表1)、表3 (表1的續(xù)表2)、表4 (表1的續(xù)表3)中示出了試驗(yàn)鋼的化學(xué)成分(表1、表2為本發(fā)明例,表3、表4為比較例)。再有，除該表1~表4中記載的成分以外，剩余部分為鐵及不可避免的雜質(zhì)元素。
[0104]此外，表2、表4中記載的Ni — bal.、Md30、fN分別是指:
[0105]Md30 = 551 — 462X (C + N) — 9.2XSi — 8.1XMn — 29X (Ni + Cu)—13.7XCr - 18.5XMo - 68XNb < I >
[0106]Ni — bal.= (Ni + 0.5Cu + 0.5Mn + 30C + 30N) — 1.1 (Cr + 1.5Si + Mo +ff) + 8.2 < 2 >
[0107]Log10fN =- 0.046XCr — 0.02XMn — 0.01lXMo + 0.048XSi + 0.007XNi +0.009 X Cu < 4 >
[0108]再有，空欄表示沒有測定。此外，表中的REM為鑭系稀土元素，含量表示各元素的合計(jì)。對于具有這些成分的雙相不銹鋼，利用實(shí)驗(yàn)室的50kg真空感應(yīng)爐，在MgO坩堝中熔煉，鑄造成厚度大約為IOOmm的扁平鋼錠。從鋼錠的本體部分加工熱軋用基材，在1180°C的溫度下加熱I~2小時(shí)后，在950~850°C的精軋溫度條件下進(jìn)行軋制，便得到12mm厚X大約700mm長的熱軋厚鋼板。再有，由剛軋后的鋼材溫度為800°C以上的狀態(tài)實(shí)施噴液冷卻，直到200°C以下。最終的固溶熱處理在1050°C X20分鐘均熱后在水冷的條件下實(shí)施。就N0.1、4、12、13，制作將固溶熱處理溫度從900°C每隔50°C的溫度變化到1100°C的試樣。
[0109]另外，將按上述制造的板厚為12mm的厚鋼板作為母材進(jìn)行焊接實(shí)驗(yàn)。在厚鋼板上形成坡口角度為35°、鈍邊為1mm的“ 形坡口，使用絲徑為04.0mm的JIS SUS329J3L同組織金屬系的市售焊絲，在焊接電流:520~570A、電弧電壓:30~33V、焊接速度:30~33cm / min的焊接條件下,通過埋弧焊制成焊接接頭。
[0110]對通過上述得到的厚鋼板及焊接接頭，進(jìn)行了以下的特性評價(jià)。熱加工性的評價(jià)是將軋制材大約700mm中的最長的裂邊的長度作為裂邊長度，按裂邊長度的大小進(jìn)行比較。關(guān)于厚鋼板(母材)的沖擊特性，由與厚鋼板的軋制方向呈直角的方向各切下3片JIS4號V型缺口夏氏試驗(yàn)片，以破壞向軋制方向傳播的方式加工V型缺口，用最大能量為500J規(guī)格的試驗(yàn)機(jī)實(shí)施沖擊試驗(yàn)，測定了一 20°C時(shí)的沖擊值。關(guān)于HAZ區(qū)的沖擊特性，以缺口位于距焊接接頭的HAZ區(qū)的結(jié)合部Imm的部位的方式采取與母材同樣的V型缺口試驗(yàn)片，在與母材相同的條件下實(shí)施沖擊試驗(yàn)，測定了一 20°C時(shí)的沖擊值。關(guān)于奧氏體面積率，將厚鋼板的與軋制方向平行的斷面埋入樹脂中，進(jìn)行鏡面研磨，在KOH水溶液中進(jìn)行了電解腐蝕后，通過光學(xué)顯微鏡觀察進(jìn)行圖像解析，由此測定鐵素體面積率，將剩余部分作為奧氏體面積率。另外為了評價(jià)耐蝕性，600#研磨從厚鋼板(母材)及焊接接頭(包含母材、HAZ區(qū)、焊接金屬全部)的表層采取的試驗(yàn)片的表面，測定了 JIS G0577中規(guī)定的點(diǎn)蝕電位。
[0111]評價(jià)結(jié)果見表5、表6 (表5的續(xù)表1)。
[0112]在本發(fā)明鋼中，軋制材的裂邊、母材、焊接HAZ區(qū)的沖擊特性、點(diǎn)蝕電位都顯示良好的值。
[0113]關(guān)于HAZ區(qū)的耐蝕性，如圖2所示，在滿足Ni — bal.和N的關(guān)系式<3 >的范圍內(nèi)，點(diǎn)蝕電位相對于飽和Ag/AgCl電極電位超過250mV，為特性良好。另一方面，在N比其高的N0.J、Q、c、h、j中為不良。此外，V添加量少的N0.M也不良。
[0114]關(guān)于母材的耐蝕性，C、Mn、S都過剩的鋼N0.A、E、G、j及Cr、N過少的鋼N0.1、P，點(diǎn)蝕電位相對于飽和Ag/AgCl電極電位突破300mV，為不良。關(guān)于HAZ區(qū)的耐蝕性，除了母材不良的鋼及所述的鋼以外，在Mn低于2.0的N0.D中，因氮化物析出而使耐蝕性降低。
[0115]關(guān)于母材韌性、HAZ區(qū)韌性，與2Ni + Cu相關(guān)，低于3.5的N0.1、j的沖擊值突破58.75J / cm2，為不良。此外，關(guān)于母材的韌性，過剩地添加S1、S、V、Al、Zr、Ta、W中的任一種的N0.C、G、L、0、a、b、c突破150J / cm2，為不良。相反，Ni過少的N0.H也韌性不良。此外，Md30過大的N0.e也韌性不良。另外，Si或Al過少的N0.B、N為脫氧不良，因此為高0，成為起因于大量夾雜物的韌性不良。關(guān)于HAZ區(qū)的韌性，除了母材韌性不良的鋼以外，在Mn低于2.0的N0.D中因氮化物析出而為低韌性。
[0116]關(guān)于熱加工性，在P、S、Cu、Sn中的任一種過剩的情況下，熱軋板的裂邊到達(dá)20mm以上(鋼N0.F、G、K、d)。此外，通過添加B、Ca、Mg、REM (表5的鋼N0.10~20)熱加工性提高，裂邊非常少，但如果過剩添加則反而使熱加工性降低(表6的鋼N0.T~W)。
[0117]關(guān)于奧氏體相面積率,在Ni — bal.低于條件范圍的N0.J、C、g中低于40%,其結(jié)果是韌性、耐蝕性降低。特別是N0.J、c因Cr、W分別過高而不能滿足N1- bal.的條件范圍。另一方面，在Ni — bal.超過條件范圍的N0.f中達(dá)到70%以上，其結(jié)果是耐蝕性降低。[0118]關(guān)于Nb，添加了 Nb的N0.3~5、20、21與沒有添加Nb或低于0.02的N0.1、2、6~19,24~34、35、37或NbXN低于0.003的N0.36相比，有點(diǎn)蝕電位高的傾向。另一方面，在Nb添加量超過0.15%的N0.R中母材、HAZ韌性不良，另一方面，只Nb單一地滿足條件但NbXN的值超過0.015的N0.S同樣產(chǎn)生韌性不良。此外，未添加Mo的鋼N0.37也不比加Mo鋼遜色。
[0119]關(guān)于復(fù)合添加Ti和Mg的鋼，對于滿足fN X Ti XN≥0.00004、TiXN ≤ 0.008的N0.22、23，可謀求HAZ韌性的進(jìn)一步提高，但在Ti > 0.05或Ti XN > 0.008的N0.X、Y中母材韌性不良。
[0120]接著，關(guān)于鋼N0.1、4、12、13，就將固溶熱處理溫度變化到950~1100°C的材料進(jìn)行了圖1所示的熱處理，測定了提取殘?jiān)俊?br> [0121]將500#研磨表層而得到的3g試樣在非水溶液(例如，3%馬來酸+ 1%四甲基銨氯化物+剩余部分甲醇)中電解(IOOmV恒電壓)，以溶解基體，用孔徑為0.2 y m的過濾器過濾，以提取析出物。然后，用酸完全溶解析出物，使其離子化，例如能夠采用高頻電感耦合等離子體發(fā)光光譜分析裝置(ICP)測定各成分的提取殘留量。
[0122]其結(jié)果是，關(guān)于N0.1，在950°C、1000°C的固溶熱處理中，Cr提取殘留量為0.025%以下，得到了良好的特性。另一方面，對于1050°C、1100°C的固溶熱處理材料，Cr提取殘留量超過0.025%。該材料的HAZ區(qū)點(diǎn)蝕電位不良。關(guān)于如.4、12，950~10501:的固溶熱處理材料良好，1100°C的固溶熱處理材料不良。另一方面，N0.13在1050°C、1100°C的固溶熱處理材料時(shí)CRN為0.5以下，該材料的HAZ區(qū)韌性不良。
[0123]從以上的實(shí)施例明確得知:根據(jù)本發(fā)明，可得到焊接部的耐蝕性和韌性良好的合金節(jié)省型雙相不銹鋼。
[0124]根據(jù)本發(fā)明，在與奧氏體系不銹鋼相比，合金成本低且穩(wěn)定的合金節(jié)省型雙相不銹鋼中，能夠抑制大課題之一的焊接熱影響區(qū)的耐蝕性和韌性的降低，其結(jié)果是，可謀求向取代奧氏體系不銹鋼的用途中的焊接作業(yè)性成為課題的用途中擴(kuò)展，對產(chǎn)業(yè)上的貢獻(xiàn)是非常大的。
[0125]
【權(quán)利要求】
1.一種焊接熱影響區(qū)的耐蝕性和韌性良好的合金節(jié)省型雙相不銹鋼，其特征在于: 以質(zhì)量％計(jì)含有C:超過0%且在0.06%以下、S1:0.1~1.5%、Mn:2.0~4.0%、P:超過0% 且在 0.05% 以下、S:超過 0% 且在 0.005% 以下、Cr:19.0 ~23.0%、N1:1.0 ~4.0%、Mo:超過 0% 且在 1.0% 以下、Cu:0.1 ~3.0%、V:0.05 ~0.5%、Al:0.003 ~0.050%、O:超過 0%且在 0.007% 以下、N:0.10 ~0.25%、T1:超過 0% 且在 0.05% 以下、Mg:0.0001 ~0.0050%,剩余部分包括鐵及不可避免的雜質(zhì)； 用式< I >表示的Md30值為80以下； 用式< 2 >表示的N1- bal.為一 8~一 4，且Ni — bal.和N含量的關(guān)系滿足式< 3>，奧氏體相面積率為40~70%，2XNi + Cu為3.5以上；且fN和Ti含量和N含量之積:fNXTiXN為0.00004以上，且Ti含量和N含量之積:TiXN為0.008以下；
Md30 = 551 — 462XCC + N)— 9.2XSi — 8.1XMn — 29X(Ni + Cu)— 13.7XCr —18.5XMo - 68XNb< I >
N1- bal.= (Ni + 0.5Mn + 0.5Cu + 30C + 30N) — 1.1 (Cr + 1.5Si + IVb + ff) + 8.2 < 2 >
N (%)≤ 0.37 + 0.03X (Ni — bal.) < 3 > 而且fN是滿足下式< 4 >的數(shù)值；
Log10fN = - 0.046XCr — 0.02XMn — 0.01lXMo + 0.048XSi + 0.007XNi +0.009 X Cu < 4 > 其中，所述式中各元素名均表示其以質(zhì)量％計(jì)的含量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接熱影響區(qū)的耐蝕性和韌性良好的合金節(jié)省型雙相不銹鋼，其特征在于:以質(zhì)量％計(jì)，還含有0.02~0.15%的Nb，且NbXN為0.003~0.015，其中，Nb、N表示各自的以質(zhì)量％計(jì)的含量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接熱影響區(qū)的耐蝕性和韌性良好的合金節(jié)省型雙相不銹鋼，其特征在于:以質(zhì)量％計(jì)，還含有0% < Ca≤0.0050%、0% < REM ( 0.050%、0%<B ≤ 0.0040%中的I種或2種以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接熱影響區(qū)的耐蝕性和韌性良好的合金節(jié)省型雙相不銹鋼，其特征在于:以質(zhì)量％計(jì)，還含有0.02~0.15%的Nb，且NbXN為0.003~0.015，其中，Nb、N表示各自的以質(zhì)量％計(jì)的含量；而且以質(zhì)量％計(jì)，還含有0% < Ca ≤ 0.0050%、0%<REM ( 0.050%,0% < B ≤ 0.0040% 中的 I 種或 2 種以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接熱影響區(qū)的耐蝕性和韌性良好的合金節(jié)省型雙相不銹鋼，其特征在于:以質(zhì)量％計(jì)，還含有0.02~1.00%的Co。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接熱影響區(qū)的耐蝕性和韌性良好的合金節(jié)省型雙相不銹鋼，其特征在于:以質(zhì)量％計(jì)，還含有0.02~0.15%的Nb，且NbXN為0.003~0.015，其中，Nb、N表示各自的以質(zhì)量％計(jì)的含量；而且以質(zhì)量％計(jì)，還含有0.02~1.00%的Co。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接熱影響區(qū)的耐蝕性和韌性良好的合金節(jié)省型雙相不銹鋼，其特征在于:以質(zhì)量％計(jì)，還含有0% < Ca≤0.0050%、0% < REM ( 0.050%、0%<B ≤ 0.0040%中的I種或2種以上；而且以質(zhì)量％計(jì)，還含有0.02~1.00%的Co。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接熱影響區(qū)的耐蝕性和韌性良好的合金節(jié)省型雙相不銹鋼，其特征在于:以質(zhì)量％計(jì)，還含有0.02~0.15%的Nb，且NbXN為0.003~0.015，其中，Nb、N表示各自的以質(zhì)量％計(jì)的含量；而且以質(zhì)量％計(jì)，還含有0% < Ca ≤ 0.0050%、0%<REM≤0.050%,0% < B≤0.0040%中的I種或2種以上；而且以質(zhì)量％計(jì)，還含有0.02~1.00% 的 Co。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接熱影響區(qū)的耐蝕性和韌性良好的合金節(jié)省型雙相不銹鋼，其特征在于:以質(zhì)量％計(jì)，還含有0% < Zr ≤0.03%,0% < Ta ≤0.1%、0% < W ≤1.0%、0% < Sn≤ 0.1%中的1種或2種以上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1~9中的任一項(xiàng)所述的焊接熱影響區(qū)的耐蝕性和韌性良好的合金節(jié)省型雙相不銹鋼，其特征在于:在實(shí)施模擬鋼焊接時(shí)所接受的熱過程的下述(i)~(V)的熱處理后，所述鋼的Cr的提取殘?jiān)繛?.025%以下，且下式< 5 >所示的CRN值在0.5以上; ⑴以15秒從室溫升溫到1300℃，(ii)在1300℃保持5秒，(iii)以15秒從1300°C等溫冷卻到900°C，(iv)以135秒從900°C等溫冷卻到400°C，(v)從400°C驟冷到室溫；
CRN = ([Cr] / 104) / { ([Cr] / 104) + ([V] / 51)+ ([Nb] / 93) + ([B] / 11)} < 5 > 其中，[Cr]、[V]、[Nb]、[B]均表示各元素的以質(zhì)量％計(jì)的提取殘?jiān)俊?br> 11.根據(jù)權(quán)利要求2~8中的任一項(xiàng)所述的焊接熱影響區(qū)的耐蝕性和韌性良好的合金節(jié)省型雙相不銹鋼，其特征在于:以質(zhì)量％計(jì)，還含有0% < Zr ≤0.03%,0% < Ta ≤0.1%、0% < W ≤ 1.0%、0% < Sn ≤0.1% 中的1 種或 2 種以上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的焊接熱影響區(qū)的耐蝕性和韌性良好的合金節(jié)省型雙相不銹鋼，其特征在于:在實(shí)施模擬鋼焊接時(shí)所接受的熱過程的下述(i)~(V)的熱處理后，所述鋼的Cr的提取殘?jiān)繛?.025%以下，且下式< 5 >所示的CRN值在0.5以上； (i)以15秒從室溫升溫到1300℃，(ii)在1300。。保持5秒，(iii)以15秒從1300°C等溫冷卻到900°C，(iv)以135秒從900°C等溫冷卻到400°C，(v)從400°C驟冷到室溫；
CRN = ([Cr] / 104) / { ([Cr] / 104) + ([V] / 51) + ([Nb] / 93) + ([B] / 11)} < 5 > 其中，[Cr]、[V]、[Nb]、[B]均表示各元素的以質(zhì)量％計(jì)的提取殘?jiān)俊?br> 【文檔編號】C22C38/58GK103498113SQ201310300251
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2009年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2008年3月26日
【發(fā)明者】及川雄介, 浦島裕史, 柘植信二, 井上裕滋, 松橋亮 申請人:新日鐵住金不銹鋼株式會社