(57)【要約】  乱れたラス構造を含む粒子と融合したフェライト（１１）の粒子からなる三相のミクロ構造を含む高性能な炭素鋼が開示され、ここで、マルテンサイト（１３）のラスが、オーステナイト（１４）の薄膜と交互になっている。この構造は、マルテンサイト−オーステナイト粒子（１２）と融合したフェライト粒子（１１）を含み、そしてマルテンサイト−オーステナイト粒子（１２）の乱れたラス構造であり、実質的に平行なラス（１３）は、マルテンサイト相結晶の粒子からなり、これらのラスは、維持されたオーステナイト相の薄膜（１４）によって分離される。このミクロ構造は、オーステナイト化、ならびに相界面でのベイナイトおよびパーライトの形成および沈積を回避する様式での引き続く多段階冷却の独特の方法によって、形成され得る。望ましいミクロ構造は、鋳造、熱処理、オンラインローリング、鍛造、および他の通常の冶金加工手順によって得られ得る。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄および最大０．３５重量％の炭素を含有する、合金炭素鋼であって、該合金炭素鋼は、マルテンサイト−オーステナイト結晶と融合したフェライト結晶を含む、三相ミクロ構造を有し、該マルテンサイト−オーステナイト結晶は、オーステナイトの薄膜と交互になった、マルテンサイトのラスを含む、合金炭素鋼。
【請求項２】
前記マルテンサイト−オーステナイト結晶には、相の間の界面において、炭化物の沈積物がない、請求項１に記載の合金炭素鋼。
【請求項３】
前記マルテンサイト−オーステナイト結晶は、約２０重量％〜約４０重量％の前記三相ミクロ構造から構成される、請求項１に記載の合金炭素鋼。
【請求項４】
前記炭素が、前記三相ミクロ構造の約０．０５重量％〜約０．２重量％を構成する、請求項１に記載の合金炭素鋼。
【請求項５】
前記合金の組成の約１重量％〜約２．５重量％の濃度で、ケイ素をさらに含有する、請求項１に記載の合金炭素鋼。
【請求項６】
前記炭素が、前記三相ミクロ構造の約０．０５重量％〜約０．２重量％を構成し、前記合金炭素鋼が、該合金の組成の約１重量％〜約２．５重量％の濃度でケイ素をさらに含有し、そして実質的に炭化物を含有しない、請求項１に記載の合金炭素鋼。
【請求項７】
高強度の耐腐食性の靭性の合金炭素鋼を製造するためのプロセスであって、該プロセスは、以下：
（ａ）合金組成物を形成する工程であって、該合金組成物は、鉄および少なくとも１種の合金化元素を含み、該合金化元素は、該合金組成物に、少なくとも約３００℃のマルテンサイト開始温度を有するマルテンサイト変態範囲を与えるように選択される割合で、最大約０．３５重量％の炭素を含む、工程；
（ｂ）該合金組成物を、全ての合金化元素が溶体である状態で、該合金組成物が均質なオーステナイト相を呈する条件下で、該合金組成物のオーステナイト化を引き起こすために十分に高い温度に加熱する工程；
（ｃ）該均質なオーステナイト相を、該オーステナイト相の一部をフェライト結晶に変態するために十分に冷却する工程であって、これによって、オーステナイト結晶に融合したフェライト結晶を含む二相ミクロ構造を形成する、工程；ならびに
（ｄ）該二相ミクロ構造を、該マルテンサイト変態範囲を通して、該オーステナイト結晶を、保持されたオーステナイトの薄膜と交互になったマルテンサイトのラスを含むミクロ構造に転換させる条件下で冷却する工程、
を包含する、プロセス。
【請求項８】
工程（ｄ）が、前記二相ミクロ構造を、自己焼もどしの発生を回避するために十分に速い速度で冷却する工程を包含する、請求項７に記載のプロセス。
【請求項９】
工程（ｃ）が、前記均質なオーステナイト相を、約７７５℃〜約９００℃の温度に冷却する工程を包含する、請求項７に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記炭素が、前記合金組成物の約０．０５重量％〜約０．２重量％を構成し、そして該合金組成物が、約１重量％〜約２．５重量％の濃度のケイ素をさらに含有する、請求項７に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の背景）
（１．発明の分野）
本発明は、鋼合金、特に、高い強度、靱性、耐腐食性、および冷変形性の鋼合金の分野に属し、そしてまた鋼に特定の物理的特性および化学的特性を提供するミクロ構造を形成するための、鋼合金の処理の技術に属する。
【背景技術】
【０００２】
（２．先行技術の説明）
高い強度および靭性および冷変形性の鋼合金（これらのミクロ構造は、マルテンサイト相およびオーステナイト相の複合である）は、以下の米国特許（これらの各々は、その全体が、本明細書中で参考として援用される）に開示される：
４，１７０，４９７（Ｇａｒｅｔｈ  ＴｈｏｍａｓおよびＢａｎｇａｒｕ  Ｖ．Ｎ．Ｒａｏ）（１９７７年８月２４日に出願された出願であり、１９７９年１０月９日発行）
４，１７０，４９９（Ｇａｒｅｔｈ  ＴｈｏｍａｓおよびＢａｎｇａｒｕ  Ｖ．Ｎ．Ｒａｏ）（１９７７年８月２４日に出願された上記出願の一部継続出願として１９７８年９月１４日に出願された出願であり、１９７９年１０月９日発行）
４，６１９，７１４（Ｇａｒｅｔｈ  Ｔｈｏｍａｓ，Ｊａｅ−Ｈｗａｎ  Ａｈｎ，およびＮａｃｋ−Ｊｏｏｎ  Ｋｉｍ）（１９８４年８月６日に出願された出願の一部継続出願として１９８４年１１月２９日に出願された出願であり、１９８６年１０月２８日発行）
４，６７１，８２７（Ｇａｒｅｔｈ  Ｔｈｏｍａｓ，Ｎａｃｋ  Ｊ．Ｋｉｍ，およびＲａｍａｍｏｏｒｔｈｙ  Ｒａｍｅｓｈ）（１９８５年１０月１１日に出願された出願であり、１９８７年６月９日発行）。
【０００３】
６，２７３，９６８Ｂ１（Ｇａｒｅｔｈ  Ｔｈｏｍａｓ）、（２０００年３月２８日に出願された出願であり、２００１年８月１４日発行）。
【０００４】
ミクロ構造は、特定の鋼合金の特性を確立する際に重要な役割を示し、そして従って、その合金の強度および靭性は、合金化（ａｌｌｏｙｉｎｇ）元素の選択および量のみならず、存在する結晶相およびそれらの配置に依存する。特定の環境における使用を意図された合金は、より高い強度および靭性、ならびに、一般に、しばしば相容れない特性の組合せを必要とされる。なぜなら、１つの特性に寄与する特定の合金化元素は、別の特性を損ない得るからである。
【０００５】
上記の特許に開示される合金は、炭素鋼合金であり、この合金は、オーステナイトの薄膜と交互に重なるマルテンサイトのラス（ｌａｔｈ）からなるミクロ構造を有し、そして特許番号４，６１９，７１４に開示される合金は、低炭素の二重相の鋼合金である。これらの特許に開示される合金のいくつかにおいて、マルテンサイトには、自己焼もどしによって生成されたカーバイドの微細な粒子が分散している。一方の相のラスが、他方のラスの薄膜によって分離される配置は、「乱れたラス」構造といわれ、そして最初に、合金をオーステナイト範囲に加熱し、次いで、所望の形状の製品を達成し、そして交互するラスと薄膜の配置を改善するためのローリングまたは鍛造をともなって、その合金を相転移温度より低く、オーステナイトがマルテンサイトに変態する範囲に冷却することによって形成される。このミクロ構造は、対になったマルテンサイト構造の交互であることが好ましい。なぜなら、ラス構造は、より強い靭性を有するからである。これらの特許はまた、「自己焼もどし（ａｕｔｏｔｅｍｐｅｒｉｎｇ）」として知られる現象によって、ラス領域の過剰な炭素が冷却プロセスの間に沈積して、セメンタイト（炭化鉄、Ｆｅ３Ｃ）を形成することを開示する。’９６８特許は、マルテンサイト開始温度Ｍｓ（これは、マルテンサイト相が最初に形成し始める温度である）が３５０℃以上であるように合金化元素の選択を制限することによって、自己焼もどしが回避され得ることを開示する。特定の合金において、これらの自己焼もどししたカーバイドは、鋼の靭性を増し、一方で他の合金においては、炭化物が、靭性を制限する。
【０００６】
乱れたラス構造は、高強度鋼を作り出し、この鋼は、強靭および延性（亀裂伝播に対する耐久性および鋼からの工学成分の成功した製造のために必要とされる性能）の両方である。対になった構造よりもむしろ乱れたラス構造を達成するためにマルテンサイト相を制御することは、強度および靭性の必要なレベルを達成する最も有効な手段の１つであるが、保持されるオーステナイトの薄膜は、延性および変形性の品質に寄与する。あまり所望されない対になった構造よりむしろこの乱れたラスミクロ構造を達成することは、合金組成の注意深い選択によって達成され、この合金組成は、Ｍｓに影響を及ぼす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特定の適用において、強度、延性、靱性、および耐腐食性を、非常に広範囲の条件（極低温を含む）にわたって維持する鋼合金が必要とされる。腐食にもまた耐性である高い強度および靭性の鋼の製造に関するこれらおよび他の問題は、本発明によって取り組まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（発明の要旨）
三相結晶構造を有する炭素鋼合金は、広範な条件にわたって、高い性能および耐腐食性を提供することが、現在発見された。三相結晶構造は、フェライト、オーステナイト、およびマルテンサイトの結晶相の独特の組み合わせであり、ここで、フェライトの結晶が、上記で引用された先行技術特許に開示される乱れたラス構造（すなわち、オーステナイトの薄膜と交互になったマルテンサイトのラス）を含む結晶に融合している。この三相構造は、広範な組成にわたって拡張する種々の様式で形成され得、そして種々の加工経路（様々な型の鋳造、熱処理、およびローリングまたは鍛造が挙げられる）によって形成され得る。三相構造を作製する際に使用される合金組成物は、約３００℃以上、そして好ましくは約３５０℃以上のマルテンサイト開始温度を有する組成物である。このことは、乱れたラスマルテンサイト構造が、ミクロ構造全体の一部として含まれることを確実にする。このことの達成を補助するために、炭素含有量は、最大で０．３５重量％である。
【０００９】
このミクロ構造を形成するための好ましい方法は、オーステナイト相からの段階的な冷却のプロセスによる、単一の炭素鋼合金組成物の冶金加工を包含する。この方法の最初の冷却段階は、オーステナイト相の、沈積フェライト結晶への部分的な再結晶を包含し、これによって、オーステナイト結晶とフェライト結晶との、二重相の結晶構造を形成する。この最初の冷却段階において達成される温度は、特定の合金の状態図によって容易に見られるように、オーステナイト対フェライトの比を決定する。一旦この温度に達すると、この鋼は熱間加工に供され、所望の最終製品に依存して、さらなる均質化および圧延、ならびに所望のような形成および成型を達成する。熱間加工は、ローリングを（例えば、丸いかまたは平坦である最終製品のために）制御することによって、または異なる形状（例えば、刃、農具、ヘルメット、ヘリコプターの座席など）を製造するために鍛造することによって、実施され得る。この中間の温度での熱間処理の後、第二段階の冷却が起こり、ここで、大部分のオーステナイトをマルテンサイトに転換し、同時にオーステナイトの一部をマルテンサイトのラスと交互の薄膜として残すことによって、オーステナイト相は、乱れたラス構造に転換される。この第二の冷却段階は、ベイナイト相およびパーライト相の形成、ならびに一般的な界面の沈積（すなわち、隣接する相を分離する境界に沿った沈積）を防止するために、迅速に実施される。この点に関する最小の冷却速度は、合金の組成の差異によって変動し得るが、一般に、各合金について存在する変態−温度−時間の状態図から、容易に認識される。このような図の例は、本明細書中に図３として提供され、そして以下に議論される。
【００１０】
得られる三相結晶構造は、応力−ひずみの関係、衝撃エネルギー−温度の関係、腐食性能、および疲労破壊靭性の観点で、従来の鋼より優れた特性を有する、鋼合金を提供する。本発明のこれらおよび他の目的、特徴、および利点は、以下の説明によってよりよく理解される。
【００１１】
（特定の実施形態の説明）
本発明の三相結晶構造は、従って、マルテンサイト−オーステナイト粒子が、乱れたラス構造を有するマルテンサイトラスを含む連続質量（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｍａｓｓ）において共に融合される２つの型の粒子（ｇｒａｉｎ）（フェライト粒子およびマルテンサイト粒子）を含む。個々の結晶粒度は重要ではなく、広範に変化し得る。最も良好な結果のためには、結晶粒度は、概して、約２ミクロンから約１００ミクロンの範囲内、または好ましくは、約５ミクロンから約３０ミクロンの範囲内に入る直径（または他の適切な特徴的直線寸法）を有する。マルテンサイト−オーステナイト粒子内で、そのマルテンサイトラスは、概して、幅が約０．０１ミクロンから約０．３ミクロン（オーステナイト薄膜により分離される隣接するラス）、および好ましくは、約０．０５ミクロンから約０．２ミクロンである。マルテンサイト−オーステナイト相に対するフェライト相の量はまた、広範に変化し得、本発明にとって重要ではない。しかし、ほとんどの場合、最良の結果は、マルテンサイト−オーステナイト粒子が、三相結晶構造の約５重量％〜約９５重量％、好ましくは、約１５重量％〜約６０重量％、および最も好ましくは、約２０重量％〜約４０重量％から構成する場合に得られる。
【００１２】
合金の炭素含有量は、最大０．３５％の限界内で同様に変化し得る。ほとんどの場合、最良の結果は、約０．０１％〜約０．３５％、好ましくは、約０．０３％〜約０．３％、および最も好ましくは、約０．０５％〜約０．２％の範囲の炭素レベルで得られる。上記のように、ラス内カーバイドまたはカーボニトリド沈澱（すなわち、ラス境界にそってではなくマルテンサイトラス内に位置する沈澱）が存在し得るのに対し、相間沈澱（境界に沿って）は、好ましくは避けられる。さらなる合金元素はまた、本発明の特定の実施形態の中に存在する。一例は、ケイ素であり、ケイ素は、好ましい実施形態において、約０．１％〜約３％、および好ましくは約１％〜約２．５％から構成する。別の例はクロムであり、これは、完全に存在しなくてもよく（非クロムＦｅ／Ｓｉ／Ｃ鋼中のように）、存在する場合には、約１重量％〜１３重量％、好ましくは、約６重量％〜約１２重量％、より好ましくは、約８％〜約１０％までの範囲であり得る。本発明の種々の実施形態において含まれる他の合金元素の例は、マンガン、ニッケル、コバルト、アルミニウム、および窒素（単一または組み合わせのいずれでもよい）である。微小合金元素（例えば、モリブデン、ニオブ、チタン、およびバナジウム）もまた、存在し得る。本明細書中の全ての百分率は、重量に基づく。
【００１３】
本発明の好ましい三相結晶構造はまた、実質的にカーバイドを含まない。上記のように、カーバイドおよび他の沈殿物は、自動焼戻しによって生成される。鋼の強さに対して沈澱物が有する影響は、鋼のミクロ構造における沈澱の形態に依存する。沈殿物が、相の間の境界に位置する場合、結果は、強さおよび腐食耐性の低下である。相自体の中に位置した沈殿物は、その沈殿物が、直径約５００Å以下であれば、強さに対して有害ではない。これらの相間沈殿物は、実際に強さを高め得る。しかし、概して、沈殿物は、腐食耐性を低下させ得る。従って、本発明の好ましい実施において、自動焼戻しは、異なる結晶相の間の界面上に形成しなければ、起こり得る。用語「実質的にカーバイドを含まない」とは、任意のカーバイドが実際に存在する場合、その量が、非常に少量であるので、仕上げられた合金の性能特徴に有害な影響を有さず、特に腐食特性に有害な影響を有さないことを示すために、本明細書中で使用される。
【００１４】
本発明の三相合金は、所望の組成の合金を形成するために必要な適切な成分を合わせ、次いで、その組成物を、固体溶液中の全ての元素および成分を有する均質なオーステナイト構造を達成するために十分な時間および温度で均質化する（すなわち、均熱する）ことにより調製される。このような均質化のための条件は、当業者に明らかである；代表的な温度範囲は、１０５０℃〜１２００℃である。当該分野で周知の実施に従って、均熱の後に、しばしば、１０％以上のリダクションまで、多くの場合、３０％〜６０％のリダクションまでの圧延が続く。このことは、合金元素を分散して、均質なオーステナイト結晶相を形成することを補助する。
【００１５】
一旦オーステナイト相が形成されると、この合金組成物は、内部臨界領域（ｉｎｔｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ  ｒｅｇｉｏｎ）中の温度（これは、オーステナイト相およびフェライト相が平衡状態で同時に存在する領域として規定される）まで冷却される。この冷却は、従って、オーステナイトの部分をフェライト粒子へと再結晶化させ、残りはオーステナイト相のままである。平衡状態でのこの２相の各々の相対量は、この組成物が、この段階において冷却される温度によって変動し、合金元素のレベルによっても変動する。２相の間の炭素の分布（再び平衡状態）は、温度によっても変動する。上記のように、２相の相対量は、本発明にとって重要ではなく、特定の範囲が好ましいものの、変動し得る。二重層フェライト−オーステナイト構造を達成するためにオーステナイト相が冷却される温度に関して、好ましい温度範囲は、約７５０℃〜約９５０℃であり、最も好ましい温度範囲は、合金組成に依存して、約７７５℃〜約９００℃である。
【００１６】
一旦二重層フェライトおよびオーステナイト構造が形成されると（すなわち、一旦、内部臨界相において選択された温度での平衡状態が達成されると）、マルテンサイト転移範囲を介して冷却して、オーステナイト結晶を、乱れたラスミクロ構造に変換することによって、合金は、急速に焼き入れされる。冷却速度は、フェライト相への何れの変化も実質的に避けるために十分に大きい。しかし、さらに本発明の好ましい実施形態において、この冷却速度は、合金組成に依存して、ベイナイトおよびパーライト、ならびにニトリドおよびカーボニトリド沈殿物の形成、および相境界に沿った任意の沈殿物の形成もまた避けるために十分大きい。用語「相間沈殿」および「相間沈殿物」は、相境界に沿った沈澱を示すために本明細書中で使用され、そしてマルテンサイト相とオーステナイト相との間（すなわち、ラスとラスを分離する薄い薄膜との間）の位置の小さな化合物の堆積の形成をいう。「相間沈澱物」は、オーステナイト薄膜自体は言及しない。これらの種々の型の沈殿物の全て（ベイナイト、パーライト、ニトリド、およびカーボニトリドの沈殿物を含む）、ならびに相間沈殿物の形成は、まとめて「自動焼戻し」と本明細書中でいわれる。自動焼戻しを避けるために必要な最小冷却速度は、合金についての変態−温度−時間ダイアグラムから明らかである。このダイアグラムの垂直軸は温度を示し、水平軸は時間を示し、ダイアグラムの曲線は、各相が、それ自体で、または別の相とともに存在するかのいずれかの領域を示す。代表的なこのようなダイアグラムは、Ｔｈｏｍａｓ、米国特許第６，２７３，９６８号（Ｂ１）（上記）に示されており、別のダイアグラムは、以下に議論されるように、図３として本明細書中に含められる。このようなダイアグラムにおいて、最小冷却速度は、経時的に温度を下げる対角線（これは、Ｃ型曲線の左側に隣接する）である。曲線の右側までの領域は、カーバイドの存在を示し、許容可能な冷却速度は、従って、曲線の左側にある線により示される速度であり、その最低速度は、最小の傾きを有し、曲線に隣接する。
【００１７】
合金組成に依存して、この必要性を満たすのに十分大きい冷却速度は、水冷を必要とする速度または空冷により達成され得る速度であり得る。一般的には、空冷可能であり、十分に高い冷却速度をなおも有する合金組成における特定の合金化元素のレベルが低下する場合、空冷を使用する能力を保持するために他の合金化元素のレベルを上げる必要がある。例えば、炭素、クロム、またはケイ素のような合金化元素の１つ以上の低下は、マンガンのような元素のレベルを上昇させることにより達成され得る。
【００１８】
本発明の目的のために言及される合金組成は、約０．０５％〜約０．１％の炭素、約０．３％〜約５％のニッケル、および約２％のケイ素を含む組成である（全て重量による、残りは鉄）。ニッケルは、少なくとも約０．５％、好ましくは１〜２％（重量）の濃度のマンガンにより置換され得るかまたは両方が存在し得る。好ましいクエンチ方法は、水冷による。好ましい合金組成はまた、約３００℃以上のマルテンサイト開始温度を有する組成である。
【００１９】
上記で参照される米国特許に示される処理手順および条件（特に、熱処理、粒子洗練、オンライン鍛造、ならびに丸型、平面型、および他の形状のための回転ミルの使用）が、オーステナイト相への合金組成物の加熱、オーステナイト相から内部臨界相への合金の冷却、次いでマルテンサイト遷移領域を通じた冷却について本発明を実施するのに使用され得る。回転は、例えば、均一なオーステナイト結晶相を形成し、次いで結晶粒子を変形させ粒子中にひずみエネルギーを蓄えさせるための合金化元素の分散において補助するために、オーステナイト化および第１段階の冷却手順の間に１つ以上の段階で制御された様式で実施されるが、第２段階の冷却において、回転は、新たに形成されるオーステナイト相を保持されたオーステナイトの薄層により分離されたマルテンサイトのラスの乱れたラス配置（ｄｉｓｌｏｃａｔｅｄ  ｌａｔｈ  ａｒａｎｇｅｍｅｎｔ）に導くのに役立ち得る。回転圧延の程度は変化し得るが、それは当業者に容易に明らかである。マルテンサイト−オーステナイトの乱れたラス結晶において、保持されたオーステナイト薄膜は、ミクロ構造の約０．５体積％〜約１５体積％、好ましくは約３％〜約１０％、そして最も好ましくは最大約５％を構成する。三相ミクロ構造全体に対するオーステナイトの比率は、最大約５％である。単一の保持されるオーステナイト薄膜の実際の幅は、好ましくは、約５０Å〜約２５０Åの範囲内であり、好ましくは約１００Åである。三相ミクロ構造全体に対するオーステナイトの比率は、一般に、最大約５％である。
【００２０】
図１は、本発明の三相結晶構造のスケッチである。この構造は、マルテンサイト−オーステナイト粒子１２に融合されたフェライト粒子１１を含み、マルテンサイト−オーステナイト粒子１２の各々は、マルテンサイト相結晶の粒子からなる実質的に平行なラス１３を有する、乱れたラス構造の粒子であり、ラスは、保持されたオーステナイト相の薄層１４によって分離されている。
【００２１】
図２は、炭素鋼のクラスについての状態図であり、冷却段階の間に起こる変態および異なる濃度の炭素の影響を示す。この特定の状態図は、２％ケイ素を含む炭素鋼を表す。上の曲線の右側の領域は、「γ」と印されており、オーステナイト相を表し；全ての他の領域は、フェライト相を表す「α」を含む。オーステナイト化段階において、合金は、右上の全γ領域まで加熱される。０．１％炭素上の垂直の点線は、オーステナイト相からの０．１％炭素鋼合金（２％ケイ素含有）の冷却の際に生じる相を示す。冷却が９００℃で停止する場合（「Ｔ−１」）、２つの相における炭素濃度は、Ｔ−１線と２つの曲線との交差点により示される濃度である。図２に示される場合、Ｔ−１への冷却の際の２つの相の炭素含有量は、フェライト相中約０．００１％Ｃおよびオーステナイト相中０．１４％である。相の比率はまた、選択された温度により達成される。これは、状態図から見分けることができないが、この比率は、当業者による決定に供される。図２に示される場合、Ｔ−１で達成される比率は、６０％オーステナイトおよび４０％フェライトである。鋼が８００℃に冷却される場合（「Ｔ−２」）、２つの相における炭素濃度は、Ｔ−２線と２つの曲線との交差点（９００℃に対応する交差点と異なり、相の比率も同様に異なる）により示される濃度である。この場合、２つの相の炭素レベルは、フェライト相中約０．０３％およびオーステナイト相中約０．３％である。２つの相の相対量は、約２５％のオーステナイトおよび約７５％のフェライトである。従って、この比率は、第１段階の冷却により生じる温度を選択し、そしてオーステナイトのＭｓ温度を３００℃以上に維持することにより選択される。
【００２２】
一旦、第１段階の冷却が完了すると、鋼は、当該分野で周知の方法による制御された回転、粒子サイズの制御、ならびにその最終的な用途のための鋼の成形および形成に供される。
【００２３】
次いで、第２段階の冷却が実施され、これによって、乱れたラス配置のマルテンサイト相が形成される。上述のように、これは、ベイナイトおよびパーライトの両方の形成ならびに任意の相間沈殿物の形成を防止するのに十分速い速度で実施される。図３は、０．０７９％Ｃ、０．５７％Ｍｎ、および１．９０２％Ｓｉを含有する合金についての第２段階の冷却を示す、速度論的変態−温度−時間図である。以下の記号が使用される：
「Ａ」  ：オーステナイト
「Ｍ」  ：マルテンサイト
「Ｆ」  ：フェライト
「Ｂ」  ：ベイナイト
「ＵＢ」：上ベイナイト
「ＬＢ」；下ベイナイト
「Ｐ」  ：パーライト
「Ｍｓ  」：マルテンサイト開始温度（４２０℃）
「Ｍｆ  」：マルテンサイト終了温度（２００℃）。
【００２４】
図３における斜め点線は、一般に、ベイナイトまたはパーライトおよび相間沈殿物の形成を回避する最も遅い冷却速度を示し、したがって、その速度または急勾配の線により示される任意の冷却速度が使用され得る。
【００２５】
図４は、マルテンサイト−オーステナイト相が全ミクロ構造の４０％を構成し、内部ラスオーステナイトが全ミクロ構造の２％を構成する本発明の三相結晶構造の炭素鋼合金と、従来のＡＩＳＩ  Ａ７０６鋼合金とを比較する、応力対ひずみプロットである。降伏強さに対する引張り強さの比率は１．５より大きく、そしてプロットは本発明の合金の優位性を示している。
【００２６】
図５は、図４に示されるものと同一の本発明の炭素鋼合金についてのシャルピー衝撃エネルギー対温度のプロットである。
【００２７】
本発明の鋼合金は特に、高い引張り強さを必要とする製品（特に、食塩水／海水環境で使用される製品）において有用である。
【００２８】
以上の記載は、主に例示の目的のために提供される。本発明の基本的かつ新規の概念をなおも実現する合金組成ならびに処理手順および条件の種々のパラメータのさらなる改変および変更が、なされ得る。これらは当業者に容易に想起され、そして本発明の範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の合金のミクロ構造を示すスケッチである。
【図２】図２は、本発明の特定の炭素鋼合金の、異なる温度および異なる炭素含有量で存在する異なる結晶相を示す状態図である。
【図３】図３は、本発明の特定のＦｅ／Ｓｉ／Ｃ鋼についての本発明の第二段階冷却の処理手順および条件を実証する速度論的な変態−温度−時間図である。
【図４】図４は、本発明の合金と先行技術のＡＩＳＩ鋼Ａ７０６とを比較する応力対ひずみ曲線のプロットである。
【図５】図５は、本発明の合金についてのシャルピー衝撃エネルギー対温度のプットであり、並外れた低温での靭性を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2005513262.tif 000009
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