[发明专利]低温韧性优异的双相不锈钢

说明书

本发明的课题在于，提供抑制作为有害的析出物的Al氮化物、Cr氮化物两者的析出风险、且低温韧性优异的双相不锈钢。解决问题的手段是双相不锈钢，其以下述质量%计，满足并含有C：0.001~0.030%、Si：0.05~0.5%、S：0.002%以下、Ni：6~7.5%、Cr：23~26%、Mo：2~4.0%、N：0.20~0.40%、Al：0.005~0.03%、Mn：0.05~0.3%和B：0.0001~0.0050%，余量由Fe和不可避免的杂质组成，且以JIS Z2242中规定的冲击值的值在‑46±2℃下达到87.5J/cm²以上的方式进行调整而成。

技术领域

本发明涉及低温韧性优异的高耐腐蚀双相不锈钢，具体而言，涉及将Al、N、Cr、Ni、Mo、Mn控制为适当范围的高耐腐蚀双相不锈钢。

背景技术

双相不锈钢是以铁为基础且含有Cr、Mo、Ni、N的钢种。作为该合金的特征，特别是对于海水环境等氯化物环境的耐点蚀性优异，此外，对于重量的强度也比奥氏体系不锈钢、铁素体系不锈钢更优异。因此，在赋予必要的强度的情况下，能够制成薄壁，能够容易地实现产品的轻量化、小型化。进一步，双相不锈钢的Ni含量为8%以下左右这一较低浓度，因此较廉价，经济性优异。而且，熔接性也良好，因此被广泛用作海水环境、油井相关的结构物、海水淡水化装置的热交换器、此外近年来油井用脐带管等要求高耐腐蚀性的环境中使用的材料。

在海底油井用途等中，在供于极北等纬度高的设施地域的情况下，材料所暴露的环境的温度有时达到冰点以下。因此，在极低温下，也要求示出高韧性。

然而，双相不锈钢与常规的奥氏体系不锈钢相比，相稳定性差，因此具有以Cr、Al、N作为主体的硬且脆的氮化物容易析出的特征。以这些AlN、Cr₂N为代表的氮化物析出的情况下，特别是使低温下的材料的韧性降低，此外在氮化物的周围，缺少有助于耐腐蚀性的Cr、Mo、N，因此耐腐蚀性降低。该特征随着Al、N的增加，为了提高耐腐蚀性而添加的元素、即Cr、Mo等的含量越多，则越变得显著。

这些氮化物与公知作为双相不锈钢中有害的金属间化合物的σ相相比，在短时间内析出，特别是在壁厚厚的材料的中心部、水冷困难的熔接后的组织中，即使在按照水冷的高冷却速度下，有时也难以避免。

因此，迄今提出了各种各样的合金成分，研究了改变热处理条件、冷却条件等，提出了通过进行组织控制，确保低温下的韧性。

例如，专利文献1中，在双相不锈钢的无缝钢管的制造方法中，通过在形成铁素体单相的温度起-300~+100℃的范围内进行热加工，在铁素体相中蓄积应变，接着，将外表面以1.0℃/sec以上的冷却速度冷却至奥氏体析出的温度区域、并保持，由此实现组织的微细化，进一步在其后实施适当的固溶体热处理、或者淬火回火热处理，由此得到低温韧性优异的无缝钢管。

此外，专利文献2中，提出了通过使Cr的含量仅为20~25%，且含有0.5~2.0%的Mn，提高N的溶解度，从而提供低温韧性优异的双相不锈钢管。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第6008062号公报

专利文献2：日本专利第6303851号公报。

然而，专利文献1中记载的技术中，在大量含有Al或N的情况下，AlN的析出温度显著变高，与铁素体单相温度相比，AlN的析出温度更高，仅通过上述热加工和冷却的温度控制，难以避免AlN的析出。