(57)【要約】  本発明は、重量％で、最大で０．０３％のＣ、０．３０％未満のＳｉ、０〜３．０％のＭｎ、最大で０．０３０％のＰ、最大で０．０５０％のＳ、２５〜２９％のＣｒ、５〜９％のＮｉ、４．５〜８％のＭｏ、０〜３％のＷ、０〜２％のＣｕ、０〜３％のＣｏ、０〜２％のＴｉ、０〜０．０５％のＡｌ、０〜０．０１％のＢ、０〜０．０１％のＣａ、０．３５〜０．６０％のＮ、残部Ｆｅおよび通常存在する不純物を含み、フェライト含有量が３０〜７０体積％であり、上記のＭｏの各重量％が２重量％のＷと任意に置換可能である２相ステンレス鋼に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
２相ステンレス鋼であって、重量％で
Ｃ     最大で０．０３％
Ｓｉ   ＜０．３０％
Ｍｎ   ０〜３．０％
Ｐ     最大で０．０３０％
Ｓ     最大で０．０５０％
Ｃｒ   ２５〜２９％
Ｎｉ   ５〜９％
Ｍｏ   ４．５〜８％
Ｗ     ０〜３％
Ｃｕ   ０〜２％
Ｃｏ   ０〜３％
Ｔｉ   ０〜２％
Ａｌ   ０〜０．０５％
Ｂ     ０〜０．０１％
Ｃａ   ０〜０．０１％
Ｎ     ０．３５〜０．６０％
残部Ｆｅおよび通常存在する不純物を含み、フェライト含有量が３０〜７０体積％であり、上記のＭｏの各重量％が２重量％のＷと任意に置換可能であることを特徴とする、２相ステンレス鋼。
【請求項２】
Ｓｉの含有量が最大で０．２５重量％であることを特徴とする、請求項１に記載の鋼。
【請求項３】
Ｓｉの含有量が最大で０．２３重量％であることを特徴とする、請求項１に記載の鋼。
【請求項４】
Ｍｏの含有量がａ重量％であり、Ｗの含有量がｂ重量％でありａ＋ｂ／２＞５．０であることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載の鋼。
【請求項５】
ａ＞５．０であることを特徴とする、請求項４に記載の鋼。
【請求項６】
ａ＋ｂ／２≦８であることを特徴とする、請求項４に記載の鋼。
【請求項７】
Ｃｏの含有量が０〜０．０１０重量％であることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載の鋼。
【請求項８】
Ｃｒの含有量が２５．５〜２８重量％であることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載の鋼。
【請求項９】
Ｎｉの含有量が６〜８重量％であることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載の鋼。
【請求項１０】
Ｎの含有量が０．３５〜０．４５重量％であることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載の鋼。
【請求項１１】
フェライトの含有量が４０〜６０体積％であることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載の鋼。
【請求項１２】
鋼の２相の平均ＰＲＥ値またはＰＲＥＷ値が４４を超え、ＰＲＥ＝％Ｃｒ＋３．３％Ｍｏ＋１６％ＮでありＰＲＥＷ＝％Ｃｒ＋３．３（％Ｍｏ＋０．５％Ｗ）＋１６％Ｎであり、％が重量％であることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載の鋼。
【請求項１３】
フェライト相およびオーステナイト相の両方のＰＲＥ値またはＰＲＥＷ値が４７より高く、好ましくは４８．５より高く、前記平均ＰＲＥ値またはＰＲＥＷ値が４８より高く、好ましくは４９より高いことを特徴とする、請求項１２に記載の鋼。
【請求項１４】
オーステナイト相のＰＲＥ（Ｗ）値とフェライト相のＰＲＥ（Ｗ）値の間の比が０．９０から１．１５であり、好ましくは０．９５から１．０５であることを特徴とする、請求項１２または１３に記載の鋼。
【請求項１５】
棒材、溶接管およびシームレス管などの管材、板材、条鋼、線材、溶接線材、例えばポンプ、バルブ、フランジおよびカプリングなどの構造部材などの製品形態における塩化物含有環境中での前記請求項のいずれかに記載の鋼の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェライト・オーステナイト・マトリクスを有し、良好な組織安定性および熱間加工性と組み合わされた特に高い耐食性を有する鋼である２相ステンレス鋼に関する。フェライト含有量は３０〜７０体積％であり、そのような鋼はバランスの良い組成を有するので、材料腐食特性が与えられ、例えば海中などの塩化物含有環境での使用に好適である。
【背景技術】
【０００２】
ここ数年、耐食性金属材料が使用される環境がより強烈となり、腐食特性およびそれらの機械的特性に対する要件が増した。２相鋼は、例えば高合金オーステナイト鋼、ニッケル系合金または他の高合金鋼などそれまで使用されていた他の鋼グレードの代替として確立されたが、その開発の一部でもあった。塩化物含有環境での耐食性の確立された基準はいわゆる耐孔食性等量（ＰＲＥと略記）であり、
ＰＲＥ＝％Ｃｒ＋３．３％Ｍｏ＋１６％Ｎ
と定義されるが、前式で、各元素のパーセンテージは重量パーセントである。
【０００３】
数値が高いほど、特に孔食を防ぐ良好な耐食性を示す。この特性に影響する必須合金元素は、前式によるとＣｒ、Ｍｏ、Ｎである。そのような鋼のグレードの例は、欧州特許ＥＰ０２２０１４１から明らかであり、前記特許はこの参照により本明細書に含まれる。名称ＳＡＦ２５０７（ＵＮＳ  Ｓ３２７５０）を持つこの鋼のグレードは、主に高含有量のＣｒ、ＭＯおよびＮを合金元素として添加された。したがって、とりわけ塩化物環境中の腐食に対する良好な耐性を持つこの特性に対して開発される。
【０００４】
最近、元素ＣｕおよびＷも、塩化物環境中で鋼の腐食特性のさらなる最適化に有効な合金添加元素であることが示された。元素Ｗは、Ｍｏの一部の代替としてそのときまでに使用されており、例えば市販合金ＤＰ３Ｗ（ＵＮＳ  Ｓ３９２７４）またはＺｅｒｏｎ１００があるが、それぞれ２．０％および０．７％のＷを含んでいる。後者は、酸性環境中での鋼の耐食性を高める目的で０．７％のＣｕすら含んでいる。
【０００５】
タングステンの合金添加は耐食性の基準のさらなる開発につながり、それによりＰＲＥの式からＰＲＥＷの式となり、鋼の耐食性へのＭｏおよびＷの影響の関係をより明確にもするが：
ＰＲＥＷ＝％Ｃｒ＋３．３（％Ｍｏ＋０．５％Ｗ）＋１６％Ｎ
例えば、欧州特許ＥＰ０５４５７５３に記載のとおりである。この刊行物は、全般的に腐食特性が向上した２相ステンレス合金に関する。
【０００６】
上記の鋼グレードは、計算方法にかかわらず、４０を超えるＰＲＥ／ＰＲＥＷ数を有する。
【０００７】
塩化物環境中での良好な耐食性を有する合金から、ＳＡＦ  ２９０６も言及されるが、その組成は欧州特許ＥＰ０７０８８４５からでている。この合金は、例えばＳＡＦ２５０７に比較して高いＣｒおよびＮの含有量という特徴があり、粒間腐食およびカルバミン酸アンモニウム中での腐食に対する耐性が重要である環境中で使用するのに特に好適であることが示されたが、塩化物含有環境中でも高い耐食性を有する。
【０００８】
米国特許ＵＳ−Ａ−４９８５０９１は、主に粒間腐食が起こる塩化水素酸および硫酸環境中で使用するための鋼を記載している。これは、主に、最近使用されているオーステナイト鋼の代替として意図される。
【０００９】
米国特許ＵＳ−Ａ−６０４８４１３は、塩化物含有環境中で使用するための、オーステナイトステンレス鋼の代替としての２相ステンレス合金を記載している。
【００１０】
ＥＰ０６８３２４１は、公知の他の２相ステンレス鋼のほとんどより、応力腐食割れおよび塩化物イオン含有環境中での孔食の両方に対する耐性に関して向上した特性を生み出す組成を有する２相ステンレス鋼を開示している。しかし、この鋼ならびに上述の鋼は、金属間化合物の析出、特にシグマ相の析出を非常に起こしやすく、そのため材料が硬く脆くなる。したがって、ＥＰ０６８３２４１の２相ステンレス鋼を使用した延性の良好な材料の製造は非常に困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、上記および特に欧州特許０６８３２４１に定義された種類の２相ステンレス鋼であって、公知のそのような鋼に対して向上した特性、特に延性および靭性を有する一方で、そのような鋼と少なくとも類似のレベルの耐食性を維持する鋼を提供することである。この鋼は当然良好な熱間加工性を有する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、重量％で、Ｃを最大０．０３％、Ｓｉを０．３０％未満、Ｍｎを０〜３．０％、Ｐを最大０．０３０％、Ｓを最大０．０５０％、Ｃｒを２５〜２９％、Ｎｉを５〜９％、Ｍｏを４．５〜８％、Ｗを０〜３％、Ｃｕを０〜２％、Ｃｏを０〜３％、Ｔｉを０〜２％、Ａｌを０〜０．０５％、Ｂを０〜０．０１％、Ｃａを０〜０．０１％およびＮを０．３５〜０．６０％、残部Ｆｅおよび通常存在する不純物を含み、フェライト含有量が３０〜７０体積％であり、上記のＭｏの各重量％が任意に２重量％のＷにより置換可能な２相ステンレス合金を提供することによりこの目的が得られる。
【００１３】
この組成を持つ２相ステンレス鋼が、ＥＰ０６８３２４１による鋼に対して特に向上した延性および靭性を持ち、耐食性も向上していることが見いだされた。Ｓｉ含有量を０．３０重量％未満に減らすことによりシグマ相析出が大幅に低減されるが、これが本発明の鋼の向上した延性および靭性への鍵である。したがって、比較的高い含有量のＭｏを使用する場合、Ｓｉ含有量を低減することが、金属間化合物の析出の恐れを低減するために非常に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、温度の関数としての本発明の実施形態による２相ステンレス鋼の計算された相含有量を示す。
【図２】図２は、ＥＰ０６８３２４１による比較鋼の図１に類似のグラフである。
【図３】図３は、３種の異なる冷却速度による図１および図２の鋼の連続冷却サンプルの顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の１実施形態によると、Ｓｉの含有量は最大で０．２５重量％であるが、これは鋼をさらにシグマ相を形成しにくくして材料の延性および靭性を高める。モリブデンが、部分的または全体的にタングステンに替えられても同じことが当てはまると思われる。
【００１６】
本発明の他の実施形態によると、Ｓｉの含有量は最大０．２３重量％である。
【００１７】
本発明の他の実施形態によると、Ｍｏの含有量はａ重量％であり、Ｗの含有量はｂ重量％でありａ＋ｂ／２＞５．０である。Ｍｏおよび／またはＷのそのような高い含有量は、腐食に対する優れた耐性、特に耐孔食性および耐隙間腐食性を生み出すが、これらの元素のそのような高含有量に伴う金属間化合物析出の恐れの増大は、その組み合わせと低含量のＳｉにより効率よく打ち消される。本発明の他の実施形態によると、ａ＞５．０である。Ｍｏ（４．５〜８％）とＷ（０〜３％）の含有量の隔たりから出発する場合、Ｗの含有量が少なくとも３％の場合Ｍｏの含有量が例えば３％であるように、Ｍｏの各％が２％のＷで、またはその逆に置換されることが可能であると請求項１が解釈されるものと指摘される。好ましい実施形態によると、コストを妥当なレベルに保つため、ａ＋ｂ／２＜８、すなわちＭｏとＷの総含有量が８％を超えない。他の好ましい実施形態によると、ｂ＝０であり、鋼はＭｏのみを含む。
【００１８】
本発明のさらに他の実施形態によると、Ｃｏの含有量は０〜０．０１０重量％である。Ｃｏは高価な物質であり、その構造安定性および耐食性の向上の影響は、本発明の組成を持つ鋼において必須因子ではないことが見いだされた。
【００１９】
本発明の他の実施形態において、フェライトの含有量は４０〜６０体積％である。
【００２０】
本発明の他の実施形態によると、鋼の２相の平均ＰＲＥ値またはＰＲＥＷ値は４４を超えるが、ＰＲＥ＝％Ｃｒ＋３．３％Ｍｏ＋１６％ＮでありＰＲＥＷ＝％Ｃｒ＋３．３（％Ｍｏ＋０．５％Ｗ）＋１６％Ｎであり、％は重量％である。フェライト相およびオーステナイト相の両方のＰＲＥ値またはＰＲＥＷ値は４７より高いこともあり、好ましくは４８．５より高く、前記平均ＰＲＥ値またはＰＲＥＷ値は４８より高いこともあり、好ましくは４９より高い。本発明の鋼の耐孔食性および耐隙間腐食性が、最低なそのような値を持つ相のＰＲＥ値またはＰＲＥＷ値を増加させることにより特に向上することが分かった。本発明の鋼が、４９を超えるＰＲＥ値またはＰＲＥＷ値でも良好な熱間加工性を有することが見いだされた。
【００２１】
本発明の他の実施形態によると、オーステナイト相のＰＲＥ（Ｗ）値とフェライト相のＰＲＥ（Ｗ）値の間の比は０．０９と１．１５の間であり、好ましくは０．９５と１．０５の間である。
【００２２】
本発明の鋼は、棒材、溶接管およびシームレス管などの管材、板材、条鋼、線材、溶接線材、例えばポンプ、バルブ、フランジおよびカプリングなどの構造部材などの製品形態において塩化物含有環境中で使用するのに好適である。
【００２３】
良好な耐食性ならびに高い延性および靭性が、本発明の２相ステンレス鋼における元素の組み合わせにより得られる。この鋼は加工性も良好で、例えばシームレス管への押出も可能である。本発明の鋼は、（重量％で）
Ｃ     最大で０．０３％
Ｓｉ   ＜０．３０％
Ｍｎ   ０〜３．０％
Ｐ     最大で０．０３０％
Ｓ     最大で０．０５０％
Ｃｒ   ２５〜２９％
Ｎｉ   ５〜９％
Ｍｏ   ４．５〜８％
Ｗ     ０〜３％
Ｃｕ   ０〜２％
Ｃｏ   ０〜３％
Ｔｉ   ０〜２％
Ａｌ   ０〜０．０５％
Ｂ     ０〜０．０１％
Ｃａ   ０〜０．０１％
Ｎ     ０．３５〜０．６０％
残部Ｆｅおよび通常存在する不純物を含み、フェライト含有量は３０〜７０体積％であり、上記のＭｏの各重量％が２重量％のＷと任意に置換可能である。
【００２４】
炭素（Ｃ）はフェライトとオーステナイトの両方の中での溶解度が限られている。限られた溶解度はクロム炭化物の析出の恐れを示し、したがってその含有量は０．０３重量％以下、好ましくは０．０２重量％以下でなくてはならない。
【００２５】
ケイ素（Ｓｉ）は製鋼において脱酸剤として使用されており、製造および溶接の間の流動性を増す。しかし、Ｓｉの含有量が高すぎると、望ましくない金属間化合物相の析出を起こすので、そのため含有量は０．３０重量％未満に、好ましくは最大０．２５重量％に、より好ましくは最大０．２３重量％に限定される。
【００２６】
マンガン（Ｍｎ）は材料へのＮ溶解度を高めるために添加される。しかし、Ｍｎのみでは、問題としている種類の鋼へのＮ溶解度に与える影響は限定されることが示されている。そのかわり、溶解度に対する影響が大きい他の元素が見いだされている。そのうえ、高含有量の硫黄と組み合わされたＭｎはマンガン硫化物の形成を起こすことがあり、それは孔食の起点として作用する。したがって、Ｍｎの含有量は０〜３．０重量％に、好ましくは０．５〜１．２重量％に制限すべきである。
【００２７】
リン（Ｐ）は、通常の不純物元素である。およそ０．０５％を超える量で存在すると、例えば、熱間延性、溶接性および耐食性に悪影響を及ぼすことがある。したがって、鋼中のＰの量は０．０５％を超えてはいけない。
【００２８】
硫黄（Ｓ）は、可溶性硫化物の形成により耐食性に悪い影響を与える。さらに、熱間加工性が低下するので、硫黄の含有量は最大０．０３０重量％に、好ましくは０．０１０重量％未満に制限される。
【００２９】
クロム（Ｃｒ）は、腐食種類の大半に対する耐性を高めるためはるかに活性な元素である。さらに、高含有量のクロムは、材料中の非常に良好なＮ溶解度を得ることを意味する。したがって、耐食性を高めるためＣｒ含有量を可能な限り高く保つことが望ましい。非常に良好な量の耐食性のために、クロムの含有量は少なくとも２５重量％でなくてはならない。しかし、高含有量のＣｒは金属間化合物の析出の恐れを高め、そのためクロムの含有量は最大２９重量％までに、好ましくは２５．５〜２８重量％に制限されなくてはならない。
【００３０】
ニッケル（Ｎｉ）はオーステナイト安定化元素として使用され、所望の含有量のフェライトを得るために好適な含有量で加えられる。オーステナイト相およびフェライト相と３０〜７０体積％のフェライトの間の望ましい関係を得るために、５〜９重量％のニッケルの添加が必要とされ、好ましくは６〜８重量％である。
【００３１】
モリブデン（Ｍｏ）は、塩化物環境中ならびに好ましくは還元性酸中での耐食性を向上させる活性元素である。高いＣｒ含有量と組み合わされた高すぎるＭｏ含有量は、金属間化合物析出の恐れが高まることを意味する。本発明のＭｏ含有量は、４．５〜８重量％の範囲でなくてはならず、好ましくは約５．０重量％を超えていなくてはならず、Ｍｏの各重量％は任意に２重量％のＷにより代替可能である。
【００３２】
タングステン（Ｗ）は、耐孔食性および耐隙間腐食性を高める。しかし、Ｃｒ含有量ならびにＭｏ含有量が高いのに加え高すぎるタングステン含有量を加えると、金属間化合物の析出の恐れが高まることを意味する。本発明におけるＷ含有量は０〜３．０重量％の範囲でなければならない。
【００３３】
銅（Ｃｕ）は、硫酸などの酸性環境中での耐全面腐食性を高めるために加えられることがある。同時にＣｕは構造安定性に影響を与える。しかし、高含有量のＣｕは固体溶解度を超えるであろうことを意味する。したがって、Ｃｕ含有量は最大２．０重量％に、好ましくは０から１．５重量％に、より好ましくは０．１から０．５重量％に限定しなくてはならない。
【００３４】
コバルト（Ｃｏ）は鉄とニッケルの中間の性質を持つ。したがって、これらの元素をＣｏで少量代替し、またはＣｏ含有原料（Ｎｉスクラップ金属は通常いくらかＣｏを含み、場合によっては１０％を超える量で含む）を使用しても、性質に大きな変化は起こらないであろう。Ｃｏを使用して、オーステナイト安定化元素としてＮｉの一部を代替することができる。Ｃｏは比較的高価な元素であるので、Ｃｏの添加は０〜３重量％の範囲に限定される。
【００３５】
チタン（Ｔｉ）はＮとの親和性が高い。したがって、チタンを使用して、例えば、溶鋼中のＮの溶解度を高め、鋳造の間の窒素の気泡の形成を避けることができる。しかし、材料中の過剰量のＴｉは鋳造中の窒化物の析出を起こして鋳造過程を妨害することがあり、形成された窒化物は耐食性、靭性および延性を低下させる欠陥として作用することがある。したがって、Ｔｉの添加は２重量％に限定される。
【００３６】
アルミニウム（Ａｌ）およびカルシウム（Ｃａ）は製鋼で脱酸剤として使用される。Ａｌの含有量は、窒化物の形成を限定するため、最大０．０５重量％、好ましくは最大０．０３％に限定されなければならない。Ｃａは熱間加工性に有利な影響を持つ。しかし、望ましくない量のスラグを避けるためＣａ含有量は最大０．０１０重量％に限定されなければならない。
【００３７】
ホウ素（Ｂ）は、材料の熱間加工性を高めるために加えられることがある。ホウ素の含有量が高すぎると、溶接性ならびに耐食性が低下することがある。したがって、ホウ素の含有量は最大０．０１重量％に限定されなければならない。
【００３８】
窒素（Ｎ）は非常に活性のある元素であり、耐食性、構造安定性ならびに材料の強度を高める。さらに、高いＮ含有量は、溶接後のオーステナイトの回復を高め、溶接継手内に良好な性質を与える。Ｎの良い影響を得るために、少なくとも０．３５重量％のＮを加えなければならない。Ｎの高含有量では、特にクロム含有量が同時に高い場合に、クロム窒化物の析出の恐れが高まる。さらに、高いＮ含有量は、溶鋼中のＮの極端な溶解度のためポロシティーの恐れが高まることを意味する。これらの理由により、Ｎ含有量は最大０．６０重量％に限定されなければならず、好ましくは０．３５〜０．４５重量％未満のＮが加えられる。
【００３９】
良好な機械的性質および腐食特性ならびに良好な溶接性を得るためにフェライトの含有量は重要である。腐食の観点および溶接性の観点から、良好な性質を得るために、３０〜７０％のフェライト含有量が望ましい。さらに、高含有量のフェライトは、低温での衝撃強度ならびに水素脆化の恐れに対する耐性が低下することを意味する。したがって、フェライトの含有量は３０〜７０体積％、好ましくは４０〜６０体積％である。
【実施例】
【００４０】
主にＳｉの異なる濃度の影響を試験するため、２種の実験鋼を製造した。以下の表１は、２種の鋼、１番および２番の含有量を示すが、１番は本発明の実施形態による２相ステンレス鋼であり、２番の鋼はＥＰ０６８３２４１による鋼である。
【００４１】
【表１】
2010508439.tif 000002
【００４２】
さらに、データベースＣＣＴＳＳ（例えば、２相鋼組成の改善されたモデルを含む市販データベースＴＣＦＥ３をわずかに変更したバージョン）を使用しサーモカルクソフトウェアを利用して鋼をモデル化した。図１および２は、温度の関数として、１番および２番の鋼の計算された相含有量をそれぞれ示す。これらの図において
１：フェライト含有量。本発明の鋼（図１）では、１１００〜１３００℃の領域での熱処理が、望ましいフェライト含有量を得るために必要であることが分かる。
２：オーステナイト含有量。フェライト相およびオーステナイト相のみが得られるように熱処理が実施される。
３：Ｎの含有量
４：液体金属
５：シグマ相。その形成は急冷により避けることができる。
６：Ｃｒ2Ｎの含有量であり、脆化および耐食性の低下を起こす。
７：炭化物含有量であり、溶接部に影響を与えないよう低く保たなければならない。炭化物析出の傾向が高いと、溶接部近傍での耐食性の低下の恐れにつながる。したがって、炭化物の平衡量は低く保たなければならない。
８：金属間化合物相。これとシグマ相の和は可能な限り低く保たれるべきである。
【００４３】
【表２】
2010508439.tif 000003
【００４４】
上記の表２は、２種の鋼の総ＰＲＥおよび１１００℃から急冷した時の各相の予測ＰＲＥならびにオーステナイトとフェライトのＰＲＥの間の比を示す。１１００℃から急冷の後の予測フェライト含有量ならびにＣｒ2Ｎおよびシグマ（σ）相の予測固溶温度および１１００℃での析出物の予測される存在も示す。Ｃｒ2Ｎの析出はσ相の析出よりも速いため、２つのＴmax、Cr2Nが示されているが、一方は平衡量のσが析出するゆっくりとした冷却の場合であり（「σあり」）、もう一方はσが析出しない急冷の場合である（「ｓなし」）。我々のＷＯ０３０２０９９４に記載のフェライト含有量、総ＰＲＥならびにＰＲＥバランスおよび各相の最低ＰＲＥの要件を、両方の鋼が満たしていることは明らかである。
【００４５】
サンプル製造
溶解、インゴットの鋳造および最後にプレス鍛造により鋼を製造した。表３は鍛造の結果を示している。深刻な表面欠陥が形成し始めた時は鍛造を中断したので、鍛造過程中の断面積の総減少を２種の鋼の鍛造性の評価として利用できる。
【００４６】
【表３】
2010508439.tif 000004
【００４７】
鍛造した棒材を１１００℃で焼鈍し、水冷してからさらなる処理を始めた。サンプルに使用した原料（ｐｒｅｍｅｔｅｒｉａｌ）は、小片に切り分けた後、１１００℃で１時間もう一度焼鈍し、その後水冷した。この処理の後、機械加工して種々のサンプルを作製した。
【００４８】
試験
衝撃試験
４種の異なる材料状態で１０×１０ｍｍのシャノピーＶノッチ試験片（長さ５５ｍｍ）に衝撃試験を実施した：焼鈍したまま（すなわち１１００℃／水中急冷）およびより低温での衝撃サンプルの追加焼鈍を実施したもの。表４は、異なる材料状態ならびに得られた衝撃靭性値を示す。各組成および焼鈍条件で２つのサンプルを試験した。
【００４９】
【表４】
2010508439.tif 000005
【００５０】
高いＭｏ含有量ならびに低いＳｉおよびＣｏ含有量を持つ１番の鋼は、十分に高い焼鈍温度が利用されれば良好な衝撃靭性を有する。この表は、ＥＰ０６８３２４１による２番の鋼の弱点を表しているが、すなわち０．５％を超えるＳｉ含有量および高Ｍｏ含有量は、潜在的に脆い材料を与えることを示している。Ｓｉ含有量を低減するだけで（本発明の１番の鋼のように）靭性が大きく改善される。
【００５１】
連続冷却
各ヒート（ｈｅａｔ）から９サンプルを１１００℃で焼鈍し、次いで３種の異なる温度、それぞれ各ヒートから１０５０、１１００および１１５０℃に再加熱した。サンプルを、異なる保持温度から３種の異なる一定の冷却速度、２０、６０および１４０℃／分で冷却した。これは、各ヒートに９の異なる焼鈍サイクルが利用されたことを意味する。どのサンプルにも窒化物は見られなかった。表５は、光学顕微鏡で行った観察をまとめたものである。種々のサンプルのσ相含有量に相対順位指標を利用するが、
０：σ相が全く検出されない
１：倍率５００倍で視野中に平均で１〜２個のσ相粒子が検出される
２：倍率５００倍で少量のσ相が検出される（しかし、視野あたり２を超える粒子）
３：比較的多量のσ、しかしフェライトの５％未満が変態している
４：フェライトの５％超がσに変態している
５：フェライトの２５％超がσに変態している
６：フェライトの５０％超がσに変態している
【００５２】
【表５】
2010508439.tif 000006
【００５３】
鋼１が鋼２よりわずかにσ析出しにくいことが示されている。２、好ましくは１の「記載」が、問題とする材料の適切な製造を可能にするために必要であることが指摘される。
【００５４】
図３は１１００℃に加熱された連続冷却サンプルの顕微鏡写真である。淡い色はオーステナイト、茶色はフェライト、黒みがかった色はσ相である。ＥＰ０６８３２４１による２番の鋼より本発明の１番の鋼では、σ相（黒みがかった）の形成が著しく弱いことが示され、これは明らかにＳｉの含有量が低いためである。
【００５５】
機械的特性
表６は引張強さの結果を示す。２番の鋼は、本発明の１番の鋼より明らかに延性が低い。
【００５６】
【表６】
2010508439.tif 000007
【００５７】
腐食試験
ＭＴＩ−２による臨界隙間腐食温度（ＣＣＴ）および「グリーンデス（Ｇｒｅｅｎ  Ｄｅａｔｈ）」溶液（１％ＦｅＣｌ3＋１％ＣｕＣｌ2＋１１％Ｈ2ＳＯ4＋１．２％ＨＣｌ）中での臨界孔食温度（ＣＰＴ）を表７に示す。異なる鋼の間に耐隙間腐食性の違いはほとんどない。２相鋼での耐孔食性および耐隙間腐食性が主に、最低ＰＲＥを持つ相のＰＲＥにより決まるという仮定は、１番の鋼が最高のＣＣＴを持つという事実と合致する。さらに、２番の鋼に対して向上した１番の鋼の挙動は、腐食によるより低い重量減およびより高い最大温度の形態で現れる。
【００５８】
【表７】
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【００５９】
概要
ＥＰ０６８３２４１に相当する鋼（２番）はシグマ相析出を非常に起こしやすく、そのため良好な延性を持つ材料の製造が非常に困難である。この問題は、Ｓｉ含有量の低減および２つの相のＰＲＥ値の間の良好なバランスにより解決される。さらに、２番の鋼は鍛造性が低い。ＥＰ０６８３２４１に定義された種類の鋼のＳｉ含有量を低減することにより、すなわち１番の鋼の組成を利用することにより、延性および靭性が増大するだけでなく耐食性も向上するが、実際にきわめて予期しなかった効果である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年7月28日(2009.7.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２相ステンレス鋼であって、重量％で
Ｃ     最大で０．０３％
Ｓｉ   ＜０．３０％
Ｍｎ   ０〜３．０％
Ｐ     最大で０．０３０％
Ｓ     最大で０．０５０％
Ｃｒ   ２５〜２９％
Ｎｉ   ５〜９％
Ｍｏ   ４．５〜８％
Ｗ     ０〜３％
Ｃｕ   ０〜２％
Ｃｏ   ０〜３％
Ｔｉ   ０〜２％
Ａｌ   ０〜０．０５％
Ｂ     ０〜０．０１％
Ｃａ   ０〜０．０１％
Ｎ     ０．３５〜０．６０％
残部Ｆｅおよび不可避的不純物から成り、フェライト含有量が３０〜７０体積％であり、上記のＭｏの各重量％が２重量％のＷと任意に置換可能であることを特徴とする２相ステンレス鋼。
【請求項２】
Ｓｉの含有量が最大で０．２５重量％であることを特徴とする請求項１に記載の鋼。
【請求項３】
Ｓｉの含有量が最大で０．２３重量％であることを特徴とする請求項１に記載の鋼。
【請求項４】
Ｍｏの含有量がａ重量％であり、Ｗの含有量がｂ重量％でありａ＋ｂ／２＞５．０であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の鋼。
【請求項５】
ａ＞５．０であることを特徴とする請求項４に記載の鋼。
【請求項６】
ａ＋ｂ／２≦８であることを特徴とする請求項４に記載の鋼。
【請求項７】
Ｃｏの含有量が０〜０．０１０重量％であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の鋼。
【請求項８】
Ｃｒの含有量が２５．５〜２８重量％であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の鋼。
【請求項９】
Ｎｉの含有量が６〜８重量％であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の鋼。
【請求項１０】
Ｎの含有量が０．３５〜０．４５重量％であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の鋼。
【請求項１１】
フェライトの含有量が４０〜６０体積％であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の鋼。
【請求項１２】
鋼の２相の平均ＰＲＥ値またはＰＲＥＷ値が４４を超え、ＰＲＥ＝％Ｃｒ＋３．３％Ｍｏ＋１６％ＮでありＰＲＥＷ＝％Ｃｒ＋３．３（％Ｍｏ＋０．５％Ｗ）＋１６％Ｎであり、％が重量％であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の鋼。
【請求項１３】
フェライト相およびオーステナイト相の両方のＰＲＥ値またはＰＲＥＷ値が４７より高く、前記平均ＰＲＥ値またはＰＲＥＷ値が４８より高いことを特徴とする請求項１２に記載の鋼。
【請求項１４】
オーステナイト相のＰＲＥ（Ｗ）値とフェライト相のＰＲＥ（Ｗ）値の間の比が０．９０から１．１５であることを特徴とする請求項１２または１３に記載の鋼。
【請求項１５】
棒材、溶接管およびシームレス管などの管材、板材、条鋼、線材、溶接線材の製品形態における塩化物含有環境中での使用に適した請求項１〜１４のいずれかに記載の鋼。
【国際調査報告】
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