KR102649801B1

KR102649801B1 - 새로운 듀플렉스 스테인리스 강

Info

Publication number: KR102649801B1
Application number: KR1020207023632A
Authority: KR
Inventors: 토마스 안톤손; 라르스 뉘뢰프
Original assignee: 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비
Priority date: 2018-02-15
Filing date: 2019-02-14
Publication date: 2024-03-20
Anticipated expiration: 2039-02-14
Also published as: JP7333327B2; CN111742075A; US11306378B2; KR20200118814A; ES3014247T3; EP3752654B1; CN111742075B; US20210002750A1; EP3752654A1; WO2019158663A1; JP2021514029A

Abstract

본 개시는 중량% (wt%) 로, 0.03 미만의 C; 0.60 미만의 Si; 0.40 내지 2.00 의 Mn; 0.04 미만의 P; 0.01 이하의 S; 30.00 초과 내지 33.00 의 Cr; 6.00 내지 10.00 의 Ni; 1.30 내지 2.90 의 Mo; 0.15 내지 0.28 의 N; 0.60 내지 2.20 의 Cu; 0.05 미만의 Al; 잔부 Fe 및 불가피 불순물들을 포함하는, 듀플렉스 스테인리스 강에 관한 것이다.
본 개시는 또한 듀플렉스 스테인리스 강을 포함하는 구성요소 또는 구성 재료에 관한 것이다. 부가적으로, 본 개시는 또한 상기 듀플렉스 스테인리스 강을 포함하는 구성요소를 제조하기 위한 프로세스에 관한 것이다.

Description

새로운 듀플렉스 스테인리스 강

본 개시는 적용예들에 적합한 듀플렉스 스테인리스 강에 관한 것이고 재료는 부식성 환경에서 높은 스트레스들에 노출된다. 또한, 본 개시는 또한 해양 적용예들에서 사용하기에 특히 적절한 듀플렉스 스테인리스 강의 사용 및 그 제조된 제품에 관한 것이다.

많은 적용예들에서, 양호한 내부식성과 조합된 높은 기계적 특성들은 구조적 부품들 및 구성요소들의 설계 및 구성에 대해 중요하다. 부식성 환경을 받는 부품들 및 구성요소들은 또한 종종 특히 바다 적용예들에서 높은 스트레스들을 받는다. 수퍼 듀플렉스 및 하이퍼 듀플렉스 스테인리스 강들은 특히 이들 강들이 높은 강도를 갖기 때문에 보다 작은 치수들의 구성요소들을 위한, 이러한 문제점에 대해 확립된 해결책을 제공한다. 그러나, 수퍼 듀플렉스 및 특히 하이퍼 듀플렉스 스테인리스 강들은 그들의 미세구조에서 금속간 화합물 상들의 석출에 민감하다. 이는 부품들 및 구성요소들의 부식 특성들 및 기계적 특성들 양쪽, 예를 들면 충격 인성을 열화시킨다. 금속간 화합물 상들은 보다 무거운 또는 보다 두꺼운 섹션들에 대해 보다 낮은 냉각율로 인해 큰 치수를 갖는 구성요소들, 예를 들면 로드들, 바아들, 중공들, 플레이트들 뿐만 아니라 두꺼운-벽형 튜브들이 제조되거나 또는 용접되는 경우에 일반적으로 형성된다.

따라서, 가능한 한 높은 기계적 특성들, 예를 들면 높은 강도 및 충격 인성, 및 가능한 한 양호한 내부식성의 조합을 제공하는 구조적 부품들 및 구성요소들을 위한 구성 재료에 대한 필요성이 존재한다. 그러한 구성 재료는 또한 충분한 구조적 안정성을 가져야 하고, 이는 해로운 금속간 화합물 상들이 형성되지 않고 또는 본질적으로 형성되지 않고, 이들 구성요소들의 용접부 뿐만 아니라 큰 치수들을 갖는 구성요소들을 제조할 가능성을 제공해야 한다는 것을 의미한다. 본 개시의 목적은 이들 요구조건들을 완수하는 새로운 듀플렉스 스테인리스 강을 제공하는 것이다.

본 개시는 따라서 중량% (wt%) 로,

0.03 미만의 C;

0.60 미만의 Si;

0.40 내지 2.00 의 Mn;

0.04 미만의 P;

0.01 이하의 S;

30.00 초과 내지 33.00 의 Cr;

6.00 내지 10.00 의 Ni;

1.30 내지 2.90 의 Mo;

0.15 내지 0.28 의 N;

0.60 내지 2.20 의 Cu;

0.05 미만의 Al;

잔부 Fe 및 불가피 불순물들을 포함하는 듀플렉스 스테인리스 강을 제공한다.

본 발명의 강은 오늘날 사용되는 하이퍼 듀플렉스 스테인리스 강들에 대해 개선된 구조적 안정성 뿐만 아니라 양호한 내부식성과 조합된 매우 높은 항복 강도를 갖는다. 따라서, 본 듀플렉스 스테인리스 강은 높은 스트레스들 및 부식성 환경들, 예를 들면 바다 또는 유사한 환경들에 노출된 큰 치수들을 갖는 부품들에서 유리하게 사용된다. 또한, 본 듀플렉스 스테인리스 강은 상대적으로 적은 양들의 비싼 합금 원소들, 예를 들면 Mo 를 포함하고, 따라서 본 듀플렉스 스테인리스 강은 보다 낮은 비용으로 사용된다.

본 개시는 중량% (wt%) 로,

0.03 미만의 C;

0.60 미만의 Si;

0.40 내지 2.00 의 Mn;

0.04 미만의 P;

0.01 이하의 S;

30.00 초과 내지 33.00 의 Cr;

6.00 내지 10.00 의 Ni;

1.30 내지 2.90 의 Mo;

0.15 내지 0.28 의 N;

0.60 내지 2.20 의 Cu;

0.05 미만의 Al;

잔부 Fe 및 불가피 불순물들을 포함하는 듀플렉스 스테인리스 강에 관한 것이다.

상기 언급된 바와 같이, 이러한 듀플렉스 스테인리스 강은 높은 기계적 특성들 및 양호한 부식 특성들, 예를 들면 매우 높은 항복 강도 및 높은 충격 인성, 뿐만 아니라 피팅 부식에 대한 저항성의 독특한 조합을 갖는다. 또한, 본 듀플렉스 스테인리스 강은 예를 들면 최대 약 250 mm 의 직경, 예를 들면 최대 약 50 mm 의 직경, 예를 들면 150 x 50 mm 를 갖는 구성요소와 같은 그러나 이에 제한되지 않는, 큰 치수들을 갖는 구성요소들에서 사용될 때에, 용체화 열 처리 및 차후의 냉각 중에 낮은 양들의 금속간 화합물 상들을 형성한다. 용체화 열 처리 및 차후의 냉각 중에 금속간 화합물 상들의 느린 석출은 본 듀플렉스 스테인리스 강이 안정적인 미세구조를 갖는다는 것을 의미한다. 따라서, 형성된 낮은 양들의 해로운 금속간 화합물 상들은 본질적으로 제조된 구성요소의 최종 미세구조 및 최종 특성들에 충격을 주지 않는다. 해로운 금속간 화합물 상의 하나의 예는 시그마 상이다.

본 개시에서, 듀플렉스 스테인리스 강은 40 내지 70 vol% 의 페라이트 함량을 갖고 잔부가 오스테나이트인 강이다.

다양한 합금 원소들 및 본 개시에 따른 듀플렉스 스테인리스의 특성에 대한 그들의 효과들은 아래에 설명된다. 효과들에 대한 설명은 제한으로서 고려되어서는 안되고, 원소들은 또한 본원에 언급되지 않은 다른 효과들을 제공할 수 있다. 용어들 "중량%", "wt%" 및 "%" 는 상호 교환 가능하게 사용된다:

탄소 (C): 0.03 wt% 미만

C 는 강한 오스테나이트 상 안정화 합금 원소이다. 그러나, 과도한 C 는 크롬 탄화물들의 형성으로 인해 용접 또는 제조 중에 예민화 열처리 (sensitization) 의 위험성을 증가시키고, 이는 차례로 내부식성을 감소시킨다. 따라서, 본 듀플렉스 스테인리스 강의 C 함량은 0.03 wt% 미만으로 설정된다.

규소 (Si): 0.60 wt% 미만

Si 는 강한 페라이트 상 안정화 합금 원소이고 그 함량은 따라서 원하는 듀플렉스 구조를 달성하도록 다른 페라이트 형성 원소들, 예를 들면 Cr 및 Mo 의 양에 대해 조율되어야 한다. Si 가 과도한 양으로 첨가된다면, 페라이트 상의 형성이 너무 많아질 뿐만 아니라 금속간 화합물 석출들, 예를 들면 해로운 시그마 상의 형성이 너무 많아진다. 이는 차례로 부식 특성들 및 기계적 특성들 양쪽을 열화시킨다. 따라서, Si 함량은 0.60 wt% 미만, 예를 들면 0.30 wt% 미만으로 설정된다.

망간 (Mn): 0.40 내지 2.00 wt%

Mn 은 오스테나이트 상 안정화 합금 원소이고, 이는 또한 높은 온도들에서 오스테나이트 상의 질소 (N) 의 질소 용해도를 촉진하고 이로써 변형 경화를 증가시킨다. Mn 은 MnS 석출들을 형성함으로써 황 (S) 의 해로운 효과를 추가로 감소시키고, 이는 차례로 본 듀플렉스 스테인리스 강의 열간 연성 및 인성을 향상시킨다. 이들 긍정적인 효과들을 달성하도록, 가장 낮은 Mn 함량은 0.40 wt% 로 되어야 한다. 부가적으로, Mn 함량이 과도하면, 오스테나이트의 양이 너무 많을 될 수 있고 다양한 기계적 특성들, 예를 들면 경도 및 내부식성이 감소될 수 있다. 또한, 너무 많은 함량의 Mn 은 열간 가공 특성들을 감소시키고 표면 품질을 손상한다. 따라서, 존재할 수 있는 가장 많은 양의 Mn 은 2.00 wt% 이다. 따라서, Mn 의 함량은 0.40 내지 2.00 wt% 이다. 하나의 실시형태에 따르면, Mn 의 함량은 0.60 내지 1.80 wt% 이다.

크롬 (Cr): 30.00 초과 내지 33.00 wt%

Cr 은 스테인리스 강의 메인 합금 원소들 중 하나인데 왜냐하면 이러한 원소는 필수적인 내부식성 및 강도를 제공하기 때문이다. 이전에 또는 이후에 규정된 바와 같은 듀플렉스 스테인리스 강은 원하는 내부식성 및 강도를 달성하도록 30.00 wt% 초과의 Cr 을 포함한다. 또한, Cr 은 강한 페라이트 상 안정화 합금 원소이고 따라서 바람직한 양들의 페라이트 및 오스테나이트 상들을 달성하도록 강에 존재하는 다른 페라이트 및 오스테나이트 형성 원소들에 대해 밸런싱되어야 한다. 부가적으로, Cr 이 과도한 양으로 존재한다면, 그것은 인성에 영향을 주고 이는 해로운 시그마 상의 촉진으로 인해 그리고 크롬 질화물의 형성으로 인해 감소된다. 따라서, Cr 의 함량은 30.00 초과 내지 33.00 wt% 이다. 하나의 실시형태에 따르면, Cr 함량은 30.50 내지 32.50 wt% 이다.

몰리브덴 (Mo): 1.30 내지 2.90 wt%

Mo 은 강한 페라이트 상 안정화 합금 원소이고 페라이트 상의 형성을 촉진한다. 또한, Mo 은 피팅 내부식성에 매우 기여하고 기계적 특성들, 특히 항복 강도를 개선시킨다. 본 듀플렉스 스테인리스 강에서 이들 효과들을 달성하도록, 가장 낮은 함량의 Mo 은 1.30 wt% 이다. 그러나, Mo 는 해로운 시그마 상의 형성을 매우 촉진하는 비싼 원소이다. 따라서, 본 듀플렉스 스테인리스 강은 따라서 2.90 wt% 이하의 Mo 을 포함한다. 보다 양호한 특성들을 얻도록, 실시형태에 따라, Mo 의 함량은 1.35 내지 2.90 wt%, 예를 들면 1.40 내지 2.80 wt%. 예를 들면 1.50 내지 2.75 wt%, 예를 들면 1.50 - 2.50 wt% 이다. Jag vill ha intervallen sa har om det "fungerar" I produktionen. Alla intervallen behover inte vara i kraven.

니켈 (Ni): 6.00 내지 10.00 wt%

Ni 는 오스테나이트 상 안정화 합금 원소이다. Ni 은 본 듀플렉스 스테인리스 강에 개선된 충격 인성을 제공한다는 것이 밝혀졌다. Ni 은 또 N 의 용해도를 향상시키고, 이는 질화물 석출의 위험성을 감소시킨다. 그러나, Ni 함량은 원하는 듀플렉스 미세구조를 달성하도록 상기 듀플렉스 스테인리스 강에 존재하는 다른 페라이트 및 오스테나이트 형성 원소들과 조율되어야 한다. 최대 함량의 Ni 은 따라서 10.00 wt% 으로 제한된다. 따라서, Ni 의 함량은 6.00 내지 10.00 wt% 이다. 하나의 실시형태에 따르면, Ni 의 함량은 6.50 내지 9.50 wt% 이다.

질소 (N): 0.15 내지 0.28 wt%

N 는 오스테나이트 상 안정화 합금 원소이고 매우 강한 침입형 고용체 강화 효과를 갖는다. N 는 따라서 본 듀플렉스 스테인리스 강의 강도에 매우 기여한다. N 는 또한 본 스테인리스 강의 피팅 내부식성을 큰폭으로 개선한다. 그러나, 높은 함량의 N 는 실온에서 인성 및 높은 온도에서 열간 가공성을 감소시킬 수 있다. 추가로, N 함량이 너무 많다면, 크롬 질화물들이 형성되고, 이는 인성 및 내부식성을 심지어 더욱더 악화시킨다. N 함량은 따라서 0.15 내지 0.28 wt%, 예를 들면 0.17 내지 0.25 wt% 이다.

인 (P): 0.04 wt% 미만

P 은 선택적인 원소이고 포함될 수 있다. 일반적으로, P 은 해로운 불순물로서 간주되고 용융물에 대해 사용되는 원재료가 P 을 함유할 수 있기 때문에 존재한다. 0.04 wt% 미만의 P 을 갖는 것이 바람직하다.

황 (S): 0.01 wt% 이하

S 은 선택적인 원소이고 불순물로서 간주될 수 있거나 또는 기계가공성을 개선하도록 포함될 수 있다. S 은 그레인 바운더리 편석들 및 함유물들을 형성할 수 있고 따라서 감소된 열간-연성으로 인해 높은-온도 가공성 (processability) 을 제한한다. 따라서, S 의 함량은 0.01 wt% 를 넘어서는 안된다.

구리 (Cu) : 0.60 내지 2.20 wt%

Cu 는 오스테나이트 상 안정화 합금 원소이다. Cu 는 항복 강도에 기여하지만 적은 양들으로 듀플렉스 스테인리스 강에 제한된 효과들을 준다. 또한, 본 듀플렉스 스테인리스 강에서 Cu 는 특히 황산 용액들에서, 구리가 0.60 wt% 이상일 때에 일반적인 내부식성에 긍정적인 효과를 준다. 그러나, 너무 많은 양들의 Cu 는 열간 가공 특성들에 부정적인 효과를 주고 N 의 용해도를 감소시키고, 따라서 최대 함량의 Cu 는 2.20 wt% 이다. 따라서, 놀랍게도 Cu 함량이 0.60 내지 2.20 wt% 이라면, 얻어진 듀플렉스 스테인리스 강은 예상보다 높은 항복 강도를 갖는다는 것이 밝혀졌고, 이는 재료가 보다 강하고 예를 들면 높은 스트레스를 받는 바다 적용예에서 사용될 때 이점을 갖는다는 것을 의미한다. 하나의 실시형태에 따르면 그리고 가장 양호한 특성들을 갖도록, Cu 함량은 1.10 내지 1.90 wt% 이다.

알루미늄 (Al) : 0.05 wt% 미만

Al 은 선택적인 원소이고 강 제조 중에 산소 함량을 감소시키는 데 효과적이기 때문에 탈산제로서 사용될 수 있다. 그러나, 너무 많은 함량의 Al 은 AlN 의 석출의 위험성을 증가시키고, 이는 차례로 기계적 특성들을 감소시킨다. 따라서, Al 의 함량은 0.05 wt% 미만, 예를 들면 0.03 wt% 미만이다.

본 듀플렉스 스테인리스 강에서, 놀랍게도 합금 원소들 Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu, 및 N 의 함량을 밸런싱함으로써, 얻어진 듀플렉스 스테인리스 강이 원하는 특성들 및 원하는 함량의 페라이트 상의 조합을 갖는다는 것이 밝혀졌다.

선택적으로 적은 양들의 다른 합금 원소들은 예를 들면 가공성, 예를 들면 열간 연성을 개선하도록 위에서 또는 아래에서 규정된 바와 같은 듀플렉스 스테인리스 강에 첨가될 수 있다. 그러한 원소들의 예는 칼슘 (Ca), 마그네슘 (Mg), 붕소 (B), 및 세륨 (Ce) 이지만 이에 제한되지 않는다. 하나의 실시형태에 따르면, 하나 이상의 이들 원소들의 양들은 위에서 또는 아래에서 규정된 바와 같은 듀플렉스 스테인리스 강에서 약 0.05 중량% 미만이다.

위에서 또는 아래에서 규정된 바와 같은 듀플렉스 스테인리스 강의 원소들의 나머지들은 철 (Fe) 및 일반적으로 발생하는 불순물들이다.

불순물들의 예들은 고의적으로 첨가되지 않지만 예를 들면 듀플렉스 스테인리스 강의 제조를 위해 사용되는 원재료에서 불순물로서 일반적으로 발생되기 때문에 완전히 회피할 수 없는 원소들 및 화합물들이다.

용어들 "미만" 또는 "이하" 가 사용될 때에, 당업자는 다른 수가 구체적으로 언급되지 않으면 범위의 하한이 0 wt% 이라는 것을 알 것이다.

하나의 실시형태에 따르면, 본 듀플렉스 스테인리스 강은 위에서 또는 아래에서 규정된 바와 같은 모든 합금 원소들로 이루어진다.

하나의 실시형태에 따르면, 본 듀플렉스 스테인리스 강은 36 이상의 또한 PRE 로서 축약되는 피팅 저항 등가 (Pitting Resistance Equivalent) 를 갖고 PRE = wt% Cr + 3.3*wt% Mo 이다. PRE-값은 다양한 타입의 스테인리스 강들의 피팅 내부식성의 예상된 측정이다.

본 개시는 또한 위에서 또는 아래에서 규정된 바와 같은 듀플렉스 스테인리스 강을 포함하는 구성 요소에 관한 것이다. 구성요소는 예를 들면 단조품, 바아, 로드, 플레이트, 와이어, 시트, 튜브 또는 파이프로부터 선택될 수 있다. 구성요소는 예를 들면 열간 가공되고 열 처리된다.

본 개시는 또한 위에서 또는 아래에서 규정된 바와 같은 듀플렉스 스테인리스 강을 포함하는 구성 재료에 관한 것이다. 구성 재료는 예를 들면 열간 가공되고 열처리될 수 있다.

하나의 실시형태에 따르면, 위에서 또는 아래에서 규정된 바와 같은 듀플렉스 스테인리스 강을 포함하는 구성요소는 다음의 방법에 따라 제조될 수 있다:

용융물이 제공된다. 용융물은 예를 들면 고주파로에서 스크랩 및/또는 원재료를 용융함으로써 얻어질 수 있다. 용융물은 본 듀플렉스 스테인리스 강의 양들에 따라 합금 원소들을 포함하도록 화학적으로 분석된다. 얻어진 용융물은 이후에 예를 들면 잉곳, 슬래브, 빌릿 또는 블룸을 포함하지만 이에 제한되지 않는 대상물로 캐스팅된다. 대상물은 그후 선택적으로 열처리될 수 있다. 열 처리 프로세스들에 제한되지 않는 예들은 용체화 열 처리 또는 균질화이다. 대상물은 이후에 원하는 구성요소 또는 사전-구성요소로 열간 가공된다. 열간 가공 프로세스들의 예들은 단조품, 열간 압연 및 압출이다. 하나 이상의 열간 가공 프로세스들은 원하는 구성요소 또는 사전-구성요소를 얻도록 사용될 수 있다. 열간 가공은 약 1000℃ 내지 약 1300℃ 의 온도들에서 일반적으로 수행된다. 얻어진 구성요소는 이때 원하는 미세구조 및 특성들을 달성하도록 열처리된다. 열 처리는 약 1000℃ 내지 약 1100℃ 사이의 온도에서의 용체화 열 처리이다. 용체화 열 처리 후에, 구성요소는 예를 들면 물 또는 오일에서 켄칭에 의해 차후에 냉각된다. 얻어진 구성요소는 그후 선택적으로 냉간 가공되고 및/또는 열처리될 수 있다. 냉간 가공 프로세스들의 예들은 압연, 필거링, 드로잉 및 변형 보정 (straightening) 이다. 냉간 가공 후에 열 처리 프로세스들의 예들은 어닐링 및 에이징이다. 하나보다 많은 이들 프로세스들이 선택적으로 최종 구성요소의 제조에서 사용될 수 있다.

본 개시는 다음의 비제한적인 예들에 의해 추가로 설명된다.

예들

상이한 합금들 및 그 상응하는 합금 수들이 표 1 에 나타내어진다. 본 개시의 범위 내에 있는 합금들은 "*" 로 마킹된다. 예 1 의 합금들은 고주파로에서 용융됨으로써 제조되고 9 " 강 몰드를 사용하여 잉곳들로 캐스팅되었다. 잉곳들의 중량들은 거의 270 kg 이었다. 잉곳들은 그후 거의 1 시간 동안 약 1050 ℃ 에서 열 처리되었고 그후 물에서 켄칭된 후에 잉곳 표면의 그라인딩이 이어졌다.

잉곳들은 이후에 약 1250℃ 로 가열되고 거의 150x50 mm 의 직사각형 횡단면을 갖는 바아들에 해머에 의해 단조되고 차후에 단조 직후에 물에 켄칭되었다. 얻어진 바아들은 거의 1 시간 동안 1050℃ 에서 용체화 열처리되고 그후 물에서 켄칭되었다. 이들 바아들로부터의 재료는 팽창계 테스팅, 부식 테스팅 및 기계적 테스팅을 위한 샘플들의 제조에 사용되었다.

10x10x55 mm 의 치수들을 갖는 노치형 샤르피-V 샘플들에 대한 충격 인성 테스팅의 형태의 기계적 테스팅은 모든 합금들에서 -50℃ 의 테스트 온도에서 수행되었다. 충격 인성 테스트들의 결과는 각각의 합금의 세개의 샤르피-V 샘플들의 평균 값에 기초된다.

인장 테스팅은 ASTM A-370 표준에 따라 수행되었다. 항복 스트레스 결과들은 각각의 합금의 세개의 인장 테스트 견본의 평균 값에 기초되었다.

또한 CPT 로 축약된 임계 피팅 온도 부식 테스팅은 또한 G48A 방법에 따라 수행되었다. 두개의 샘플들이 각각의 테스팅 온도에서 테스트들에 대해 사용되었다.

구조 안정성은 팽창계 열 처리들 또는 등온 노 열 처리들에 의해 테스트되었다.

CCP 로 축약된 연속 냉각 석출들 (Continuous Cooling Precipitates) 의 모든 테스트들은 팽창계에서 온도 사이클에 노출된 원통형 샘플들 φ3x10 mm 에서 수행되었다. 5 min 동안 1050℃ 에서 용체화 어닐링을 포함하는 온도 사이클들 후에 100℃/min, 30℃/min, 10℃/min, 2℃/min 및 0.5℃/min 의 냉각률들로 실온에서 선형 냉각이 이어졌다. 미세구조들에서 석출된 금속간 화합물 상의 양은 광학 현미경에 의해 측정되었고 특정 경우에 검증을 위해 또한 EBSD 로 축약된 Electron Back Scatter Diffraction 에 의해 보완되었다.

또한 TTP 로 축약된 온도 시간 석출들의 모든 테스트들은 20x20x20 mm 샘플들에서 수행되었고, 2h 동안 1050℃ 에서 용체화 열처리되고 그후 물에서 켄칭되었다. TTP 샘플들은 그후 3h 동안 900℃ 의 온도에서 등온 열 처리에 노출되었고 그후 물에서 켄칭되었다. 미세구조들에서 석출된 금속간 화합물 상의 양은 또한 XRD 로 축약된 X-Ray Diffraction 분석에 의해 평가되고, 광학 현미경에 의해, 그리고 특정한 경우에 검증을 위해 또한 EBSD 에 의해 보완되었다.

표 1. 중량% (wt%) 로의 화학적 조성물, 모든 합금들에 대한 잔부는 Fe 이다.

표 2. 테스팅의 결과

상기 표 2 에서 알 수 있는 바와 같이, "*" 로 마킹된 본 발명의 합금들은 원하는 특성들의 조합을 갖고, 듀플렉스 스테인리스 강의 현재 사용 및 적용을 위해 요구조건들을 수행할 필요가 있다. 이들 합금들에서, 해로운 금속간 화합물 상들, 즉 시그마 상의 양은 TTP 및 CCP 값들에 의해 도시된 바와 같이 낮다. 추가로, 기계적 특성들은 높고, 예를 들면 항복 강도로서 강도 Rp0.2 가 610 MPa 보다 크고, 충격 인성, 샤르피-V 가 -50℃ 에서 130 J 보다 크다. 부가적으로, 내부식성은 이들 합금들이 36 이상의 PRE 및 50℃ 이상의 CPT 양쪽을 갖기 때문에 양호하다.

해로운 양들의 금속간 화합물 상들을 방지하도록, 소정 요구조건들은 등온 가열 조건들 또는 연속적인 냉각 조건들 중에 그러한 상들의 석출과 관련하여 충족되어야 한다.

"금속간 화합물들 TTP" 는 금속간 화합물 상들의 vol.% 를 나타내고, 값들은 3h 동안 900℃ 의 온도에서 등온 가열 중에 형성된 금속간 화합물 상들의 vol% 를 나타낸다. 금속간 화합물 상들의 임계 양은 바람직하게 이들 조건들 하에서 25 vol.% 보다 낮고, 이로써 재료 요구조건들은 이러한 재료의 원하는 적용을 위해 달성된다.

"금속간 화합물들 CCP" 는 임계 냉각률들을 나타낸다. 보다 낮은 값들은 증가된 구조적 안정성을 나타낸다. 임계 냉각률은 선형 냉각률로서 규정되고, 이는 3 vol.% 미만의 금속간 화합물 상을 부여한다. 30℃/min 이하의 CCP 값이 이러한 재료의 원하는 적용을 위해 재료 요구조건들을 달성하는 데 바람직하다.

상기 표들에 의해 도시된 바와 같이, 번 발명의 듀플렉스 스테인리스 강은 모든 원하는 특성들의 조합을 갖는다.

Claims

듀플렉스 스테인리스 강으로서,
중량% (wt%) 로,
0.03 미만의 C;
0.60 미만의 Si;
0.40 내지 2.00 의 Mn;
0.04 미만의 P;
0.01 이하의 S;
30.00 초과 내지 33.00 의 Cr;
6.00 내지 10.00 의 Ni;
1.30 내지 2.90 의 Mo;
0.15 내지 0.28 의 N;
0.60 내지 2.20 의 Cu; 및
0.05 미만의 Al;
를 포함하고,
잔부는 Fe 및 불가피 불순물들이고,
상기 듀플렉스 스테인리스 강은
40 내지 70 vol% 의 페라이트 함량을 갖고 잔부가 오스테나이트이고,
항복 강도 Rp0.2 가 610 MPa 보다 크고, 여기서 Rp0.2 는 ASTM A-370 표준에 따라 측정되고,
충격 인성으로서 샤르피-V 가 -50℃ 에서 130 J 보다 크고,
36 이상의 PRE 를 갖고, 여기서 PRE = wt% Cr+3.3*wt% Mo 이고,
50℃ 이상의 CPT 를 갖고, 여기서 CPT 는 G48A 방법에 따라 측정되는, 듀플렉스 스테인리스 강.
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제 1 항에 있어서,
Al 의 함량은 0.03 wt% 미만인, 듀플렉스 스테인리스 강.
제 1 항에 있어서,
Si 의 함량은 0.30 wt% 미만인, 듀플렉스 스테인리스 강.
제 1 항에 있어서,
Mn 의 함량은 0.60 - 1.80 wt% 인, 듀플렉스 스테인리스 강.
제 1 항에 있어서,
Ni 의 함량은 6.50 - 9.50 wt% 인, 듀플렉스 스테인리스 강.
제 1 항에 있어서,
Cu 의 함량은 1.10 - 1.90 wt% 인, 듀플렉스 스테인리스 강.
제 1 항에 있어서,
N 의 함량은 0.17 - 0.25 wt% 인, 듀플렉스 스테인리스 강.
제 1 항에 있어서,
Cr 의 함량은 30.50 - 32.50 wt% 인, 듀플렉스 스테인리스 강.
제 1 항에 있어서,
Mo 의 함량은 1.35 - 2.90 wt% 인, 듀플렉스 스테인리스 강.
제 1 항 및 제 3 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 듀플렉스 스테인리스 강을 포함하는 부품을 제조하기 위한 방법으로서,
- 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 합금 조성물을 포함하는 용융물을 제공하는 단계;
- 용융물을 대상물로 캐스팅하는 단계;
- 선택적으로 대상물을 열처리하는 단계;
- 대상물을 부품으로 열간 가공하는 단계
- 부품을 열처리하는 단계;
- 선택적으로 부품을 냉간 가공하는 단계;
- 선택적으로 부품을 열처리하는 단계를 포함하고;
열간 가공과 선택적인 냉간 가공 사이의 열처리는 용체화 열 처리인, 듀플렉스 스테인리스 강을 포함하는 부품을 제조하기 위한 방법.
제 1 항 및 제 3 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 듀플렉스 스테인리스 강을 포함하는 부품.
제 12 항에 있어서,
상기 부품은 단조품, 바아, 로드, 플레이트, 와이어, 시트, 튜브 또는 파이프인, 듀플렉스 스테인리스 강을 포함하는 부품.
제 1 항 및 제 3 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 듀플렉스 스테인리스 강을 포함하는 캐스팅된 제품.