JP6278896B2 - 高強度の耐腐食性オーステナイト系合金 - Google Patents
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Description
本発明は、高強度の耐腐食性合金に関する。本開示に従う合金は、例えば、化学工業、鉱山業、および石油・ガス産業などにおいて応用され得るがこれらに限定されない。
化学処理施設において使用される金属合金部品は、厳しい条件下で腐食性および／または浸食性の高い化合物と接触状態にある場合がある。これらの条件は、金属合金部品を高いストレスにさらし、例えば浸食や腐食などを強力に進行させ得る。損傷した、損耗した、または腐食した金属部品を交換する必要がある場合、化学処理施設において作業がしばらくの間全体的に停止される必要があり得る。化学物質を処理し、運搬するために使用される、施設の中にある金属合金部品の有効耐用年数を延長することは、合金の機械的性質および／または耐腐食性を向上することによって達成することができ、これは化学処理に関連付けられるコストを削減し得る。
同様に、石油やガスの掘削作業において、ドリルストリング構成要素が機械的、化学的、および／または環境的条件により劣化し得る。ドリルストリング構成要素は、衝撃、摩耗、摩擦、熱、損耗、浸食、腐食、および／または沈殿にさらされ得る。ドリルストリング構成要素に使用される従来の材料は、１つ以上の制限に悩まされ得る。例えば、従来の材料は、十分な機械的性質（例えば、降伏強度、引張強度、および／または疲労強度）、耐腐食性（例えば、耐孔食性および応力腐食割れ）、および非磁性が欠如している場合がある。また、従来の材料は、ドリルストリング構成要素の大きさおよび形状を制限し得る。これらの制限は、構成要素の有用年数を低下させ、石油およびガスの掘削のコストを複雑化し、および増加させ得る。
したがって、向上した耐腐食性および／または機械的性質を有する新しい合金を提供することは有益となり得る。
本開示の一態様によれば、オーステナイト系合金の非限定的実施形態は、合金の総重量に基づく重量％が、最大０．２の炭素と、最大２０のマンガンと、０．１〜１．０のシリコンと、１４．０〜２８．０のクロムと、１５．０〜３８．０のニッケルと、２．０〜９．０のモリブデンと、０．１〜３．０の銅と、０．０８〜０．９の窒素と、０．１〜５．０のタングステンと、０．５〜５．０のコバルトと、最大１．０のチタンと、最大０．０５のホウ素と、最大０．０５のリンと、最大０．０５の硫黄と、残部の鉄および不可避的不純物を含む。
本開示の追加的な一態様によれば、本開示によるオーステナイト系合金の非限定的実施形態は、合金の総重量に基づく重量％が、０．０５の炭素と、２．０〜８．０のマンガンと、０．１〜０．５のシリコンと、１９．０〜２５．０のクロムと、２０．０〜３５．０のニッケルと、３．０〜６．５のモリブデンと、０．５〜２．０の銅と、０．２〜０．５の窒素と、０．３〜２．５のタングステンと、１．０〜３．５のコバルトと、最大０．６のチタンと、ならびに組み合わせ重量％が０．３以下のコロンビウムとタンタルと、最大０．２のバナジウムと、最大０．１のアルミニウムと、最大０．０５のホウ素と、最大０．０５のリンと、最大０．０５の硫黄と、微量元素と、残部の鉄および不可避的不純物を含み、鋼は少なくとも４０のＰＲＥＮ１６値と、少なくとも４５の臨界孔食温度と、７５０未満の沈殿価（ＣＰ）を避けるための感度係数とを含む。
本願において説明されるある特定の説明は、明確にする目的のために、他の要素、特徴、および態様を排除する一方で、開示される実施形態の明確な理解に関連する要素、特徴、および態様のみを例示するために簡略化されていることが理解されよう。開示される実施形態の本発明の説明を理解すれば、当業者は、他の要素および／または特徴が、開示される実施形態の特定の実施または適用において望ましい場合があることを認識するであろう。しかしながら、かかる他の要素および／または特徴が、開示される実施形態の本発明の説明を考慮すれば、当業者によって容易に確認され実施され得るために、およびしたがってそれらが開示される実施形態の完全な理解のために必要でないため、かかる要素および／または特徴は本願においては提供されない。そのため、本願に記載の説明は単に明示的であり開示される実施形態の実例に過ぎず、もっぱら特許請求の範囲によって画定される本発明の範囲を限定するように意図されるものでないことが理解されよう。
また、本願にて列挙されたあらゆる数値の範囲は、その中に包含されるすべての部分的範囲を含むように意図される。例えば、「１〜１０」の範囲は、列挙された最小値の１および列挙された最大値の１０の間の（およびこれらを含む）、つまり、１以上の最小値および１０以下の最大値を有する、すべての部分的範囲を含むように意図される。本願において列挙されたあらゆる最大数値の限定は、その中に包含されるすべてのそれより小さい数値の限定を含むように意図され、本願において列挙されたあらゆる最小数値の限定は、その中に包含されるすべてのそれより大きい数値の限定を含むように意図される。それに従い、出願人は、本願において明示的に列挙された範囲内に包含されるあらゆる部分的範囲を明示的に列挙するために、特許請求の範囲を含む本開示を修正する権利を保有する。すべてのかかる範囲は、あらゆるかかる部分的範囲を明示的に列挙するための修正が、３５ 合衆国法典§１１２の第１項および３５ 合衆国法典§１３２（ａ）に適合するように、本願において本質的に開示されることを明示的に列挙することを意図する。
本願において使用される、文法的な冠詞の「１つの（ｏｎｅ）」、「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、別様に指示されない限り「少なくとも１つ」または「１つ以上」を含むように意図される。ゆえに、これらの冠詞は本願においては、その冠詞の文法的対象物のうちの１つまたは１つ超（すなわち、少なくとも１つ）を指すために使用される。例として、「構成要素」とは、１つ以上の構成要素を意味し、ゆえに、１つ以上の構成要素が企図される場合があり、説明される実施形態の実施において採用または使用される可能性がある。
すべての百分率および比率は、別様に指示されない限り合金組成の総重量に基づいて計算される。
あらゆる特許公報、または参照によって本願に全体または部分的に組み込まれることが言及される他の開示資料は、既存の定義、声明、または本開示に記載される他の開示資料と矛盾しない範囲内でのみ本願に組み込まれる。そのため、必要な範囲で、本開示に記載の開示は、参照により本願に組み込まれるあらゆる矛盾する資料に優先する。参照によって本願に組み込まれることが言及されるが、しかし既存の定義、声明、または本開示に記載される他の開示資料と矛盾するあらゆる資料またはその一部分は、その組み込まれた資料と既存の開示資料との間に矛盾が発生しない範囲内でのみ組み込まれる。
本開示は、種々の実施形態の説明を含む。本願に記載のすべての実施形態は、例示的、実例的であり、非限定的であることが理解されよう。ゆえに、本発明は、種々の例示的、実例的、および非限定的実施形態の説明によって限定されない。むしろ、本発明は、本開示において明示的または本質的に説明されるあらゆる特徴を列挙するために修正され得る、または別様に明示的または本質的に本開示によって支持される、特許請求の範囲によってのみ画定される。
化学処理、鉱山業、および／または石油・ガス用途において用いられる従来の合金は、最適水準の耐腐食性および／または最適水準の１つ以上の機械的性質が欠如している場合がある。本願に記載される合金の種々の実施形態は、向上した耐腐食性および／または機械的性質を含むがこれらに限定されない、従来の合金に勝るある特定の有益性を有し得る。ある特定の実施形態は、例えば、耐腐食性のいかなる低下もなしに、向上した機械的性質を提示し得る。ある特定の実施形態は、従来の合金と比較して、向上した衝撃特性、溶接性、腐食疲労、かじりおよび／または水素脆性への耐性を提示し得る。
種々の実施形態において、本願に記載の合金は、厳しい用途における使用に適した、実質的な耐腐食性および／または有益な機械的性質を有し得る。いかなる特定の理論にも結び付くことを望まず、本願に記載の合金は、変形からの歪み硬化への向上した反応のため、より強い引張強度を提示することができ、一方でまた高い耐腐食性を保持すると考えられる。熱処理に概して良好に反応しない材料には、歪み硬化または冷間加工が使用され得る。当業者は、しかしながら、冷間加工された構造の厳密な性質は、材料、歪み速度、および／または変形の温度に左右され得ることを認識するであろう。いかなる特定の理論にも結び付くことを望まず、本願に記載の組成を有する合金を歪み硬化することは、ある特定の従来の合金よりも向上した耐腐食性および／または機械的性質を提示する合金をさらに効率的に生産するものと考えられる。
種々の非限定的な実施形態によれば、本開示に従うオーステナイト系合金は、クロム、コバルト、銅、鉄、マンガン、モリブデン、ニッケル、炭素、窒素、およびタングステンを含み、基本的にそれらからなり、またはそれらからなり、必要ではないがアルミニウム、シリコン、チタン、ホウ素、リン、硫黄、ニオブ（すなわちコロンビウム）、タンタル、ルテニウム、バナジウム、およびジルコニウムのうちの１つを、微量元素かまたは不可避的不純物のどちらかとして含んでもよいがそれを必要としなくてもよい。
また、種々の実施形態によれば、本開示に従うオーステナイト系合金は、合金の総重量に基づく重量パーセントが、最大０．２の炭素、最大２０のマンガン、０．１〜１．０のシリコン、１４．０〜２８．０のクロム、１５．０〜３８．０のニッケル、２．０〜９．０のモリブデン、０．１〜３．０の銅、０．０８〜０．９の窒素、０．１〜５．０のタングステン、０．５〜５．０のコバルト、最大１．０のチタン、最大０．０５のホウ素、最大０．０５のリン、最大０．０５の硫黄、鉄および不可避的不純物を含むことができ、基本的にそれらからなることができ、またはそれらからなることができる。
加えて、種々の非限定的な実施形態によれば、本開示に従うオーステナイト系合金は、合金の総重量に基づく重量パーセントが、最大０．０５の炭素、１．０〜９．０のマンガン、０．１〜１．０のシリコン、１８．０〜２６．０のクロム、１９．０〜３７．０のニッケル、３．０〜７．０のモリブデン、０．４〜２．５の銅、０．１〜０．５５の窒素、０．２〜３．０のタングステン、０．８〜３．５のコバルト、最大０．６のチタン、組み合わせ重量％が０．３以下のコロンビウムおよびタンタル、最大０．２のバナジウム、最大０．１のアルミニウム、最大０．０５のホウ素、最大０．０５のリン、最大０．０５の硫黄、鉄および不可避的不純物を含むことができ、基本的にそれらからなることができ、またはそれらからなることができる。
また、種々の非限定的な実施形態によれば、本開示に従うオーステナイト系合金は、合金の総重量に基づく重量パーセントが、最大０．０５の炭素、２．０〜８．０のマンガン、０．１〜０．５のシリコン、１９．０〜２５．０のクロム、２０．０〜３５．０のニッケル、３．０〜６．５のモリブデン、０．５〜２．０の銅、０．２〜０．５の窒素、０．３〜２．５のタングステン、１．０〜３．５のコバルト、最大０．６のチタン、ならびに組み合わせ重量％が０．３以下のコロンビウムとタンタル、最大０．２のバナジウム、最大０．１のアルミニウム、最大０．０５のホウ素、最大０．０５のリン、最大０．０５の硫黄、鉄および不可避的不純物を含むことができ、基本的にそれらからなることができ、またはそれらからなることができる。
種々の非限定的な実施形態によれば、本開示に従う合金は、最大２．０、最大０．８、最大０．２、最大０．０８、最大０．０５、最大０．０３、０．００５〜２．０、０．０１〜２．０、０．０１〜１．０、０．０１〜０．８、０．０１〜０．０８、０．０１〜０．０５、０．００５〜０．０１のうちのいずれかの重量％の範囲の炭素を含むことができる。
種々の非限定的な実施形態によれば、本開示に従う合金は、最大２０．０、最大１０．０、１．０〜２０．０、１．０〜１０、１．０〜９．０、２，０〜８．０、２．０〜７．０、２．０〜６．０、３．５〜６．５、４．０〜６．０のうちのいずれかの重量％の範囲のマンガンを含むことができる。
種々の非限定的な実施形態によれば、本開示に従う合金は、最大１．０、０．１〜１．０、０．５〜１．０、０．１〜０．５のうちのいずれかの重量％の範囲のシリコンを含むことができる。
種々の非限定的な実施形態によれば、本開示に従う合金は、１４．０〜２８．０、１６．０〜２５．０、１８．０〜２６．０、１９．０〜２５．０、２０．０〜２４．０、２０．０〜２２．０、２１．０〜２３．０、１７．０〜２１．０のうちのいずれかの重量％の範囲のクロムを含むことができる。
種々の非限定的な実施形態によれば、本開示に従う合金は、１５．０〜３８．０、１９．０〜３７．０、２０．０〜３５．０、２１．０〜３２．０のうちのいずれかの重量％の範囲のニッケルを含むことができる。
種々の非限定的な実施形態によれば、本開示に従う合金は、２．０〜９．０、３．０〜７．０、３．０〜６．５、５．５〜６．５、６．０〜６．５のうちのいずれかの重量％の範囲のモリブデンを含むことができる。
種々の非限定的な実施形態によれば、本開示に従う合金は、０．１〜３．０、０．４〜２．５、０．５〜２．０、１．０〜１．５のうちのいずれかの重量％の範囲の銅を含むことができる。
種々の非限定的な実施形態によれば、本開示に従う合金は、０．０８〜０．９、０．０８〜０．３、０．１〜０．５５、０．２〜０．５、０．２〜０．３のうちのいずれかの重量％の範囲の窒素を含むことができる。ある特定の実施形態において、窒素は、合金の中のその限定された溶解性に対処するため、０．３５重量％または０．３重量％に限定され得る。
種々の非限定的な実施形態によれば、本開示に従う合金は、０．１〜５．０、０．１〜１．０、０．２〜３．０、０．２〜０．８、および０．３〜２．５のうちのいずれかの重量％の範囲のタングステンを含むことができる。
種々の非限定的な実施形態によれば、本開示に従う合金は、最大５．０、０．５〜５．０、０．５〜１．０、０．８〜３．５、１．０〜４．０、１．０〜３．５、１．０〜３．０のうちのいずれかの重量％の範囲のコバルトを含むことができる。ある特定の実施形態において、コバルトは合金の機械的性質を予想外に向上させた。例えば、合金のある特定の実施形態において、コバルトの追加は最大２０％の硬度の増加、最大２０％の伸長の増加、および／または向上した耐腐食性を提供し得る。いかなる特定の理論にも結び付くことを望まず、コバルトは、熱間加工後の粒界でより高いレベルのシグマ相を提示するコバルトを含まない統計変数と比較して、合金における有害なシグマ相析出に対する耐性を向上させ得ると考えられる。
種々の非限定的な実施形態によれば、本開示に従う合金は、２：１〜５：１、または２：１〜４：１の重量％比のコバルト／タングステンを含むことができる。ある特定の実施形態において、例えば、コバルト／タングステンの重量％比は、約４：１であり得る。コバルトおよびタングステンの使用は、合金に向上した固溶体強化を与え得る。
種々の非限定的な実施形態によれば、本開示に従う合金は、最大１．０、最大０．６、最大０．１、最大０．０１、０．００５〜１．０、０．１〜０．６のうちのいずれかの重量％の範囲のチタンを含むことができる。
種々の非限定的な実施形態によれば、本開示に従う合金は、最大１．０、最大０．６、最大０．１、最大０．０１、０．００５〜１．０、０．１〜０．６のうちのいずれかの重量％の範囲のジルコニウムを含むことができる。
種々の非限定的な実施形態によれば、本開示に従う合金は、最大１．０、最大０．５、最大０．３、０．０１〜０．１、０．０１〜０．５、０．０１〜０．１、０．１〜０．５のうちのいずれかの重量％の範囲のコロンビウム（ニオブ）および／またはタンタルを含むことができる。種々の非限定的な実施形態によれば、本開示に従う合金は、最大１．０、最大０．５、最大０．３、０．０１〜１．０、０．０１〜０．５、０．０１〜０．１、０．１〜０．５のうちのいずれかの組み合わせ重量％の範囲のコロンビウムとタンタルを含むことができる。
種々の非限定的な実施形態によれば、本開示に従う合金は、最大１．０、最大０．５、最大０．２、０．０１〜１．０、０．０１〜０．５、０．０５〜０．２、０．１〜０．５のうちのいずれかの重量％の範囲のバナジウムを含むことができる。
種々の非限定的な実施形態によれば、本開示に従う合金は、最大１．０、最大０．５、最大０．１、最大０．０１、０．０１〜１．０、０．１〜０．５、０．０５〜０．１のうちのいずれかの重量％の範囲のアルミニウムを含むことができる。
種々の非限定的な実施形態によれば、本開示に従う合金は、最大０．０５、最大０．０１、最大０．００８、最大０．００１、最大０．０００５のうちのいずれかの重量％の範囲のホウ素を含むことができる。
種々の非限定的な実施形態によれば、本開示に従う合金は、最大０．０５、最大０．０２５、最大０．０１、最大０．００５のうちのいずれかの重量％の範囲のリンを含むことができる。
種々の非限定的な実施形態によれば、本開示に従う合金は、最大０．０５、最大０．０２５、最大０．０１、最大０．００５のうちのいずれかの重量％の範囲の硫黄を含むことができる。
種々の非限定的な実施形態によれば、本開示に従う合金の残りは、鉄および不可避的不純物を含むことができる。種々の実施形態において、合金は、最大６０、最大５０、２０〜６０、２０〜５０、２０〜４５、３５〜４５、３０〜５０、４０〜６０、４０〜５０、４０〜４５、５０〜６０のうちのいずれかの重量％の範囲の鉄を含むことができる。
本開示に従う合金の種々の非限定的な実施形態によれば、合金は、１つ以上の微量元素を含み得る。本願で使用される「微量元素」とは、原料の組成および／または採用された溶融方法の結果として合金において存在し得る元素を指し、これらは本願において概して説明される特性である、合金の重要な特性に著しく悪影響を与える濃度では存在しない。微量元素は、例えば、チタン、ジルコニウム、コロンビウム（ニオブ）、タンタル、バナジウム、アルミニウム、ホウ素のうちの１つ以上を本願に記載の任意の濃度で含み得る。ある特定の非限定的な実施形態において、微量元素は、本開示に従う合金において存在しないかもしれない。当技術分野で知られているように、合金を製造する際、微量元素は典型的に、特定の出発原料の選定および特定の処理技術の使用により、大部分がまたは完全に排除され得る。種々の非限定的な実施形態において、本開示に従う合金は、最大５．０、最大１．０、最大０．５、最大０．１、０．１〜５．０、０．１〜１．０、０．１〜０．５のうちのいずれかの重量％の範囲の微量元素の総濃度を含み得る。
種々の非限定的な実施形態において、本開示に従う合金は、最大５．０、最大１．０、最大０．５、最大０．１、０．１〜５．０、０．１〜１．０、０．１〜０．５のうちのいずれかの重量％の範囲の不可避的不純物の総濃度を含み得る。本願において概して使用される「不可避的不純物」という用語は、ビスマス、カルシウム、セリウム、ランタン、鉛、酸素、リン、ルテニウム、銀、セレン、硫黄、テルル、錫、およびジルコニウムのうちの１つ以上を指し、これらは合金の中に微量濃度存在する場合があり、種々の非限定的な実施形態において、本開示に従う合金の中の個々の不可避的不純物は、ビスマス０．０００５、カルシウム０．１、セリウム０．１、ランタン０．１、鉛０．００１、錫０．０１、酸素０．０１、ルテニウム０．５、銀０．０００５、セレン０．０００５、テルル０．０００５の最高重量％を超えない。種々の非限定的な実施形態において、合金の中に存在するあらゆるセリウムおよび／またはランタンおよびカルシウムの組み合わせ重量％は、最大０．１であり得る。種々の非限定的な実施形態において、合金の中に存在するあらゆるセリウムおよび／またはランタンの組み合わせ重量％は、最大０．１であり得る。本願に記載の合金の中に不可避的不純物として存在し得る他の元素は、当業者には明白であろう。種々の非限定的な実施形態において、本開示に従う合金は、最大１０．０、最大５．０、最大１．０、最大０．５、最大０．１、０．１〜１０．０、０．１〜５．０、０．１〜１．０、０．１〜０．５の重量％の範囲の微量元素および不可避的不純物の総濃度を含み得る。
種々の非限定的な実施形態において、本開示に従うオーステナイト系合金は、非磁性であり得る。この特性は、例えばある特定の石油・ガス用ドリルストリング構成要素用途における使用を含む、非磁性の特性が重要である合金の使用を促進し得る。本願に記載のオーステナイト系合金のある特定の非限定的な実施形態は、特定の範囲内の透磁率の値（μｒ）によって特徴付けられ得る。種々の実施形態において、本開示に従う合金の透磁率値は、１．０１未満、１．００５未満、および／または１．００１未満であり得る。種々の実施形態において、合金はフェライトを実質的に含まない場合がある。
種々の非限定的な実施形態において、本開示に従うオーステナイト系合金は、特定の範囲内の耐孔食性指数（ＰＲＥＮ）によって特徴付けられ得る。理解されているように、ＰＲＥＮは、塩化物を含む環境の中での合金の孔食に対する予測される耐性に対する相対値に起因する。概して、より高いＰＲＥＮを有する合金は、より低いＰＲＥＮを有する合金よりも良好な耐腐食性を有することが予測される。１つの特定のＰＲＥＮ計算は、％とは合金の重量に基づく重量％で、次の式：
ＰＲＥＮ１６＝％Ｃｒ＋３．３（％Ｍｏ）＋１６（％Ｎ）＋１．６５（％Ｗ）
を使用して、ＰＲＥＮ１６値を提供する。種々の非限定的な実施形態において、本開示に従う合金は、最大６０、最大５８、３０超、４０超、４５超、４８超、３０〜６０、３０〜５８、３０〜５０、４０〜６０、４０〜５８、４０〜５０、４８〜５１のうちのいずれかの範囲で、ＰＲＥＮ１６値を有する。いかなる特定の理論にも結び付くことを望まず、より高いＰＲＥＮ１６値は、合金が、例えば腐食性の高い環境、高温の環境、および低温の環境などの環境において、十分な耐腐食性を提示するより高い可能性を示唆し得るということが考えられる。強力に腐食性である環境は、例えば、化学処理環境や、ドリルストリングが石油およびガスの掘削用途にさらされている、油井の中の環境において存在し得る。強力に腐食性である環境は、合金を、例えばアルカリ化合物、酸性化した塩化物溶液、酸性化した硫化物溶液、過酸化物、および／またはＣＯ２、ならびに極端な温度にさらし得る。
ＰＲＥＮ１６＝％Ｃｒ＋３．３（％Ｍｏ）＋１６（％Ｎ）＋１．６５（％Ｗ）
を使用して、ＰＲＥＮ１６値を提供する。種々の非限定的な実施形態において、本開示に従う合金は、最大６０、最大５８、３０超、４０超、４５超、４８超、３０〜６０、３０〜５８、３０〜５０、４０〜６０、４０〜５８、４０〜５０、４８〜５１のうちのいずれかの範囲で、ＰＲＥＮ１６値を有する。いかなる特定の理論にも結び付くことを望まず、より高いＰＲＥＮ１６値は、合金が、例えば腐食性の高い環境、高温の環境、および低温の環境などの環境において、十分な耐腐食性を提示するより高い可能性を示唆し得るということが考えられる。強力に腐食性である環境は、例えば、化学処理環境や、ドリルストリングが石油およびガスの掘削用途にさらされている、油井の中の環境において存在し得る。強力に腐食性である環境は、合金を、例えばアルカリ化合物、酸性化した塩化物溶液、酸性化した硫化物溶液、過酸化物、および／またはＣＯ２、ならびに極端な温度にさらし得る。
種々の非限定的な実施形態において、本開示に従うオーステナイト系合金は、特定の範囲内の沈殿価（ＣＰ）を避けるために、感度係数によって特徴付けられ得る。ＣＰ値は、例えば、米国特許第５４９４６３６号、題名「Ａｕｓｔｅｎｉｔｉｃ Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ Ｓｔｅｅｌ Ｈａｖｉｎｇ Ｈｉｇｈ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ」に説明されている。ＣＰ値は、合金における金属間相の沈殿の速度の相対表示である。ＣＰ値は、％とは合金の重量に基づく重量％で、次の式：
ＣＰ＝２０（％Ｃｒ）＋０．３（％Ｎｉ）＋３０（％Ｍｏ）＋５（％Ｗ）＋１０（％Ｍｎ）＋５０（％Ｃ）−２００（％Ｎ）
を用いて計算され得る。いかなる特定の理論にも結び付くことを望まず、７１０未満のＣＰ値を有する合金は、溶接中の金属間相からのＨＡＺ（熱影響域）の感受性化の最小化を助ける、有益なオーステナイト安定度を提示するであろうと考えられる。種々の非限定的な実施形態において、本願に記載の合金は、最大８００、最大７５０、７５０未満、最大７１０、７１０未満、最大６８０、および６６０〜７５０のいずれかの範囲のＣＰを有し得る。
ＣＰ＝２０（％Ｃｒ）＋０．３（％Ｎｉ）＋３０（％Ｍｏ）＋５（％Ｗ）＋１０（％Ｍｎ）＋５０（％Ｃ）−２００（％Ｎ）
を用いて計算され得る。いかなる特定の理論にも結び付くことを望まず、７１０未満のＣＰ値を有する合金は、溶接中の金属間相からのＨＡＺ（熱影響域）の感受性化の最小化を助ける、有益なオーステナイト安定度を提示するであろうと考えられる。種々の非限定的な実施形態において、本願に記載の合金は、最大８００、最大７５０、７５０未満、最大７１０、７１０未満、最大６８０、および６６０〜７５０のいずれかの範囲のＣＰを有し得る。
種々の非限定的な実施形態において、本開示に従うオーステナイト系合金は、特定の範囲内の臨界孔食温度（ＣＰＴ）および／または臨界すきま腐食発生温度（ＣＣＣＴ）によって特徴付けられ得る。ある特定の用途では、ＣＰＴおよびＣＣＣＴ値は、合金の耐腐食性を、合金のＰＲＥＮ値よりも正確に表示し得る。ＣＰＴおよびＣＣＣＴは、ＡＳＴＭ Ｇ４８−１１、題名「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｐｉｔｔｉｎｇ ａｎｄ Ｃｒｅｖｉｃｅ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ Ｓｔｅｅｌｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ａｌｌｏｙｓ ｂｙ Ｕｓｅ ｏｆ Ｆｅｒｒｉｃ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ」に従って測定され得る。種々の非限定的な実施形態において、本開示に従う合金のＣＰＴは、少なくとも４５℃であり、またはより好適には、少なくとも５０℃であり、およびＣＣＣＴは少なくとも２５℃であり、またはより好適には、少なくとも３０℃である。
種々の非限定的な実施形態において、本開示に従うオーステナイト系合金は、特定の範囲内の耐塩化物応力腐食割れ（ＳＣＣ）値によって特徴付けられ得る。ＳＣＣ値は、例えば、Ａ．Ｊ．Ｓｅｄｒｉｃｋｓ，“Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｏｆ Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ Ｓｔｅｅｌｓ”（Ｊ．Ｗｉｌｅｙ ａｎｄ Ｓｏｎｓ １９７９）に説明されている。種々の非限定的な実施形態において、本開示に従う合金のＳＣＣ値は、測定されてもよく、またはＡＳＴＭ Ｇ３０−９７（２００９）、題名「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｆｏｒ Ｍａｋｉｎｇ ａｎｄ Ｕｓｉｎｇ Ｕ−Ｂｅｎｄ Ｓｔｒｅｓｓ−Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｔｅｓｔ Ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ」、ＡＳＴＭ Ｇ ３６−９４（２００６）、題名「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｆｏｒ Ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ Ｓｔｒｅｓｓ−Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ−Ｃｒａｃｋｉｎｇ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ Ｍｅｔａｌｓ ａｎｄ Ａｌｌｏｙｓ ｉｎ ａ Ｂｏｉｌｉｎｇ Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ」、ＡＳＴＭ Ｇ３９−９９（２０１１）、「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｆｏｒ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｕｓｅ ｏｆ Ｂｅｎｔ−Ｂｅａｍ Ｓｔｒｅｓｓ−Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｔｅｓｔ Ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ」、ＡＳＴＭ Ｇ４９−８５（２０１１）、「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｆｏｒ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｕｓｅ ｏｆ Ｄｉｒｅｃｔ Ｔｅｎｓｉｏｎ Ｓｔｒｅｓｓ−Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｔｅｓｔ Ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ」、およびＡＳＴＭ Ｇ１２３−００ （２０１１ ）、「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ Ｓｔｒｅｓｓ−Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｃｒａｃｋｉｎｇ ｏｆ Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ Ａｌｌｏｙｓ ｗｉｔｈ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｎｉｃｋｅｌ Ｃｏｎｔｅｎｔ Ｉｎ Ｂｏｉｌｉｎｇ Ａｃｉｄｉｆｉｅｄ Ｓｏｄｉｕｍ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ」のうちの１つ以上に従う特定の用途である。種々の非限定的な実施形態において、本開示に従う合金のＳＣＣ値は、ＡＳＴＭ Ｇ１２３−００（２０１１）の評価により、合金が容認できない応力腐食割れを経ることなく、沸騰する酸性塩化ナトリウム溶液に１０００時間適切に耐えることができることを示すために十分に高い。
本願に記載の合金は、種々の製品に加工されるかまたは含まれ得る。かかる製品は、例であって限定することなく、合金の重量に基づく重量％で、最大０．２の炭素と、最大２０のマンガンと、０．１〜１．０のシリコンと、１４．０〜２８．０のクロムと、１５．０〜３８．０のニッケルと、２．０〜９．０のモリブデンと、０．１〜３．０の銅と、０．０８〜０．９の窒素と、０．１〜５．０のタングステンと、０．５〜５．０のコバルトと、最大１．０のチタンと、最大０．０５のホウ素と、最大０．０５のリンと、最大０．０５の硫黄と、鉄および不可避的不純物を含むか、基本的にそれらからなるか、またはそれらからなる、本開示によるオーステナイト系合金を含み得る。本開示に従う合金を含み得る製品は、例えば、化学産業での使用のための部品および構成要素、石油化学産業、鉱山業、石油産業、ガス産業、製紙産業、食品加工産業、製薬産業、および／または給水産業から選択され得る。本開示に従う合金を含み得る製品の非制限的な例は、化学物質、ガス、原油、海水、水道水、および／または腐食性流体（例えば、アルカリ性化合物、酸性塩化物溶液、酸性硫化物溶液、および／または過酸化物）、フィルタワッシャ、バット、およびパルプ漂白工場の圧搾ロール、原子力発電所および発電所の排煙スクラバー環境のための水道配管システム、海底石油・ガスプラットフォームのための処理システムのための構成要素、管、バルブ、ハンガー、ランディングニップル、ツールジョイント、およびパッカを含むガス井構成要素、タービンエンジン構成要素、脱塩構成要素およびポンプ、トールオイル脱塩カラムおよびパッキン、例えば、変圧器ケース、バルブ、軸材、フランジ、リアクタ、コレクタ、分離器、などの海洋環境のための製品、交換器、ポンプ、コンプレッサ、留め具、フレキシブルコネクタ、ふいご、煙突ライナ、煙道ライナ、および例えば、スタビライザ、回転可動掘削構成要素、ドリルカラー、一体羽根スタビライザ、スタビライザ心棒、掘削および測定チューブ、メジャメントホワイルドリリング（ＭＷＤ：ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ−ｗｈｉｌｅ−ｄｒｉｌｌｉｎｇ）ハウジング、掘削中検層（ＬＷＤ：ｌｏｇｇｉｎｇ−ｗｈｉｌｅ−ｄｒｉｌｌｉｎｇ）ハウジング、非磁性ドリルカラー、非磁性ドリルパイプ、一体羽根非磁性スタビライザ、非磁性フレックスカラー、および圧縮サービスドリルパイプなどの、ある特定のドリルストリング構成要素のための使用が意図される、パイプ、板、プレート、棒、ロッド、鍛造、タンク、パイプライン構成要素、配管、コンデンサ、および熱交換器を含む。
本開示に従う合金は、本開示に記載の合金の組成を検討すれば当業者に知られている技術によって作成され得る。例えば、本開示に従うオーステナイト系合金を生成する方法は、本開示に記載の任意の組成を有するオーステナイト系合金を提供し、および該合金を歪み硬化させることを概して含み得る。種々の非限定的な実施形態において、オーステナイト系合金は、重量％で、最大０．２の炭素と、最大２０のマンガンと、０．１〜１．０のシリコンと、１４．０〜２８．０のクロムと、１５．０〜３８．０のニッケルと、２．０〜９．０のモリブデンと、０．１〜３．０の銅と、０．０８〜０．９の窒素と、０．１〜５．０のタングステンと、０．５〜５．０のコバルトと、最大１．０のチタンと、最大０．０５のホウ素と、最大０．０５のリンと、最大０．０５の硫黄と、鉄および不可避的不純物を含むか、基本的にそれらからなるか、またはそれらからなる。かかる方法の種々の非限定的な実施形態において、合金を歪み硬化させることは、合金の圧延、鍛造、穿孔、押出、ショットブラスティング、ピーニング、および／または曲げのうちの１つ以上を用いて合金を変形させることにより、従来の手法で実施され得る。種々の非限定的な実施形態において、歪み硬化は、合金を冷間加工することを含み得る。
本開示に記載の任意の組成を有するオーステナイト系合金を提供するステップは、例えば、溶解法および粉末冶金法などの、金属合金を生成するための当技術分野で知られている任意の適切な従来技術を含み得る。従来の融解法の非限定的な例は、消耗溶解技術（例えば、真空アーク再溶解（ＶＡＲ）およびエレクトロスラグ再溶解（ＥＳＲ））、非消耗溶解技術（例えば、プラズマ水冷ハース融解および電子ビーム水冷ハース融解）、およびこれらの技術のうちの２つ以上の組み合わせを限定することなく含む。当技術分野で知られているように、合金を作るためのとある粉末冶金法は、所望の組成を有する溶解物を提供するために、原料のＡＯＤ、ＶＯＤ、または真空誘導溶解すること、粉末合金を提供するために、従来の噴霧技術を用いて溶解物を噴霧すること、および粉末合金のすべてまたは一部分を加圧および焼結することというステップにより、粉末合金を生成することを概して要し、１つの従来の噴霧技術では、溶解物の流れは、噴霧器の回転刃と接触し、これがこの流れを小さな溶滴へと分解する。この溶滴は、真空または不活性ガス雰囲気中で速やかに固化され、固体合金粒子を提供する。
合金を作るのに融解冶金法を用いても粉末冶金法を用いても、合金を生成するために用いられた原料（例えば、純元素の出発原料、マスター合金、半精製材料、および／またはスクラップを含み得る）は、所望の量および比率で従来の手法で組み合わされ、および選択された溶解装置の中へと導入されてもよい。供給原料の妥当な選択を通して、微量元素および／または不可避的不純物は容認できるレベルに留まり、最終の合金において所望の機械的または他の性質が得られる。溶解物を形成するためのそれぞれの原材料の選択および追加の手法は、これらの追加が完成形態の合金の性質に及ぼす影響のため、慎重に制御されるべきである。また、当技術分野で知られている精製技術は、合金の中の好ましくない元素および／または包有物（inclusion）の存在を低減または排除するために適用され得る。溶解されると、材料は従来の融解および処理技術を介して、概して均質の形態に固められ得る。
本願に記載のオーステナイト系合金鋼の種々の非限定的な実施形態は、従来の合金と比較して、向上した耐腐食性および／または機械的性質を有し得る。合金の実施形態のとあるものは、ＤＡＴＡＬＬＯＹ ２（登録商標）合金および／またはＡＬ−６ＸＮ（登録商標）合金と比較してより大きい、またはより良好な極限引張強度、降伏強度、伸長率、および／または硬さを有する。また、合金の実施形態のとあるものは、ＤＡＴＡＬＬＯＹ ２（登録商標）合金および／またはＡＬ−６ＸＮ（登録商標）合金に匹敵するか、またはより大きいＰＲＥＮ、ＣＰ、ＣＰＴ、ＣＣＣＴ、および／またはＳＣＣ値を有し得る。加えて、合金の実施形態のとあるものは、ＤＡＴＡＬＬＯＹ ２（登録商標）合金および／またはＡＬ−６ＸＮ（登録商標）合金と比較して向上した疲労強度、微細構造の安定性、硬度、耐熱分解性、孔食、電界腐食、ＳＣＣ、被削性、および／または耐かじり性を有し得る。当業者には知られているように、ＤＡＴＡＬＬＯＹ ２（登録商標）合金とは、重量％で、０．０３の炭素、０．３０のシリコン、１５．１のマンガン、１５．３のクロム、２．１のモリブデン、２．３のニッケル、０．４の窒素、残部が鉄および不純物の組成式を有するＣｒ−Ｍｎ−Ｎステンレス鋼である。やはり当業者には知られているように、ＡＬ−６ＸＮ（登録商標）合金（米国Ｎ０８３６７）とは、重量％で、０．０２の炭素、０．４０のマンガン、０．０２０のリン、０．００１の硫黄、２０．５のクロム、２４．０のニッケル、６．２のモリブデン、０．２２の窒素、０．２の銅、残部が鉄の典型的組成を有するスーパーオーステナイト系ステンレス鋼である。ＤＡＴＡＬＬＯＹ ２（登録商標）合金およびＡＬ−６ＸＮ（登録商標）合金は、Ａｌｌｅｇｈｅｎｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡ ＵＳＡから入手可能である。
とある非限定的な実施形態において、本開示に従う合金は、室温で、少なくとも１１０ｋｓｉ（７５８．４ＭＰａ）の極限引張強度、少なくとも５０ｋｓｉ（３４４．７ＭＰａ）の降伏強度、および／または少なくとも１５％の伸長率を提示する。種々の他の非限定的な実施形態において、本開示に従う合金は、焼鈍状態で、室温で、９０ｋｓｉ〜１５０ｋｓｉ（６２０．５ＭＰａ〜１０３４．２ＭＰａ）の範囲の極限引張強度、５０ｋｓｉ〜１２０ｋｓｉ（３４４．７ＭＰａ〜８２７．４ＭＰａ）の範囲の降伏強度、および／または２０％〜６５％の範囲の伸長率を提示する。種々の非限定的な実施形態において、合金を歪み硬化した後、合金は、少なくとも１５５ｋｓｉ（１０６８．７ＭＰａ）の極限引張強度、少なくとも１００ｋｓｉ（６８９．５ＭＰａ）の降伏強度、および／または少なくとも１５％の伸長率を提示する。とある他の非限定的な実施形態において、合金を歪み硬化した後、合金は、１００ｋｓｉ〜２４０ｋｓｉ（６８９．５ＭＰａ〜１６５４．７ＭＰａ）の範囲の極限引張強度、１１０ｋｓｉ〜２２０ｋｓｉ（７５８．４ＭＰａ〜１５１６．８ＭＰａ）の範囲の降伏強度、および／または１５％から３０％の範囲の伸長率を提示する。他の非限定的な実施形態において、本開示に従って合金を歪み硬化した後、合金は、最大２５０ｋｓｉ（１７２３．７ＭＰａ）の降伏強度、および／または最大３００ｋｓｉ（２０６８．４ＭＰａ）の極限引張強度を提示する。
本願に記載の種々の実施形態は、以下の代表的な実施例のうちの１つ以上とあわせて閲読されることにより、より良好に理解され得る。以下の実施例は例示を目的として含まれており、限定するものではない。
表１に列挙した組成を有するＶＩＭによって、いくつかの３００ポンドの加熱物が準備されたが、空欄はその元素について判定された値がないことを示す。加熱物番号ＷＴ−７８〜ＷＴ−８１は、本開示に従う合金の非限定的な実施形態を示す。加熱物番号ＷＴ−８２、９０ＦＥ−Ｔ１および９０ＦＥ−Ｂ１は、ＤＡＴＡＬＬＯＹ ２（登録商標）合金の実施形態を示す。加熱物番号ＷＴ−８３は、ＡＬ−６ＸＮ（登録商標）の合金の実施形態を示す。加熱物を鋳造してインゴットとし、インゴットの分類に適切な作業領域を確立するためにこれらのインゴットの試料が使用された。インゴットを適切な再加熱装置で２１５０°Ｆで鍛造し、それぞれの加熱物から２．７５インチ×１．７５インチの長方形棒を得た。
約６インチの長さの片を、いくつかの加熱物から生じたこの長方形棒から取り、約２０％〜３５％減少するまで鍛造し、この片を歪み硬化させた。歪み硬化した片を、引張試験を経て機械的性質を判定したものを表２に列挙する。引張および透磁率試験は、標準的な引張試験手順を用いて実施された。
それぞれの片の耐腐食性は、ＡＳＴＭ Ｇ４８−１１の「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｐｉｔｔｉｎｇ ａｎｄ Ｃｒｅｖｉｃｅ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ Ｓｔｅｅｌｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ａｌｌｏｙｓ ｂｙ Ｕｓｅ ｏｆ Ｆｅｒｒｉｃ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ」のＰｒａｃｔｉｃｅ Ｃの手順を用いて評価された。耐腐食性もまた、上記で提供されているＰＲＥＴ１６の式を用いて評価された。表２は、片が鍛造された温度を提供する。表２において示すように、試料のそれぞれに対して繰り返し試験が実施された。表２にはまた、それぞれの試料についての鍛造ステップにおいて達成された試料の厚さの減少率（「変形％」）を列挙する。試験を経た片のそれぞれは、鍛造に先立ち、初めに室温（「ＲＴ」）での機械的性質を評価された（変形０％）。
それぞれの片の耐腐食性は、ＡＳＴＭ Ｇ４８−１１の「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｐｉｔｔｉｎｇ ａｎｄ Ｃｒｅｖｉｃｅ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ Ｓｔｅｅｌｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ａｌｌｏｙｓ ｂｙ Ｕｓｅ ｏｆ Ｆｅｒｒｉｃ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ」のＰｒａｃｔｉｃｅ Ｃの手順を用いて評価された。耐腐食性もまた、上記で提供されているＰＲＥＴ１６の式を用いて評価された。表２は、片が鍛造された温度を提供する。表２において示すように、試料のそれぞれに対して繰り返し試験が実施された。表２にはまた、それぞれの試料についての鍛造ステップにおいて達成された試料の厚さの減少率（「変形％」）を列挙する。試験を経た片のそれぞれは、鍛造に先立ち、初めに室温（「ＲＴ」）での機械的性質を評価された（変形０％）。
表１に示すように、加熱物番号ＷＴ−７６〜ＷＴ−８１は、加熱物番号ＷＴ−８２と比較して、より高いＰＲＥＮ１６値およびＣＰ値を有し、加熱物番号９０ＦＥ−Ｔ１および９０ＦＥ−Ｂ１と比較して、向上したＣＰ値を有した。表２を参照して、加熱物番号ＷＴ−８０およびＷＴ−８１で予想外に生じた、コバルトを含有する合金の延性は、加熱物番号ＷＴ−７６およびＷＴ−７７で生じた合金の測定された延性よりも有意に良好であり、これらは概してコバルトを欠く合金に該当する。この観察は、本開示の合金にコバルトを含むことに対して利点が存在することを示唆する。上述したように、いかなる特定の理論にも結び付くことを望まず、コバルトは、合金における有害なシグマ相析出に対する耐性を向上させ得ると考えられ、よって延性を向上させると考えられる。表２のデータはまた、マンガンを加熱物番号ＷＴ−８３に添加することが、変形後の強さを増大させたことを示す。すべての実験的合金は、ＤＡＴＡＬＬＯＹ ２（登録商標）合金の透磁率を測定するために従来から用いられている試験手順を用いて評価されたときに、非磁性（約１．００１の透磁率を有する）であった。
本明細書は、種々の非限定的および非網羅的実施形態を参照して記述された。しかしながら、さまざまな置換、変形、または開示された実施形態（またはその一部分）の任意の組み合わせが、本明細書の範囲内でなされ得るということは、当業者によって認識されるであろう。ゆえに、本明細書が本願に明示的に記載されない追加の実施形態を支持することが企図されおよび理解される。かかる実施形態は、例えば、本明細書内に記載された種々の非限定的実施形態の開示されたステップ、構成要素、元素、特徴、態様、特性、限定、および同様のものを結合、変形、または再編することによって得られることができる。そのように、出願人は、本明細書にさまざまに記載された特徴を加えるために、審査中に特許請求の範囲を修正する権利を保有し、かかる修正は３５ 合衆国法典§１１２の第１項および３５ 合衆国法典§１３２（ａ）の要件に適合する。
本発明は、以下の態様を含む。
[態様１]
重量％で、最大０．２の炭素と、最大２０のマンガンと、０．１〜１．０のシリコンと、１４．０〜２８．０のクロムと、１５．０〜３８．０のニッケルと、２．０〜９．０のモリブデンと、０．１〜３．０の銅と、０．０８〜０．９の窒素と、０．１〜５．０のタングステンと、０．５〜５．０のコバルトと、最大１．０のチタンと、最大０．０５のホウ素と、最大０．０５のリンと、最大０．０５の硫黄と、鉄と、不可避的不純物とを含む、オーステナイト系合金。
[態様２]
コロンビウムとタンタルとのうちの少なくとも１種をさらに含み、ここで、最大０．３の組み合わせ重量％のコロンビウムとタンタルとを含む、態様１に記載の合金。
[態様３]
最大０．２重量％のバナジウムをさらに含む、態様１に記載の合金。
[態様４]
最大０．１重量％のアルミニウムをさらに含む、態様１に記載の合金。
[態様５]
セリウムとランタンとのうちの少なくとも１種をさらに含み、ここで、０．１以下の組み合わせ重量％のセリウムとランタンとを含む、態様１に記載の合金。
[態様６]
最大０．５重量％のルテニウムをさらに含む、態様１に記載の合金。
[態様７]
最大０．６重量％のジルコニウムをさらに含む、態様１に記載の合金。
[態様８]
前記鉄が最大６０重量％である、態様１に記載の合金。
[態様９]
重量％に基づき２：１〜４：１のコバルト／タングステン比を含む、態様１に記載の合金。
[態様１０]
４０より大きいＰＲＥＮ １６ 値を有する、態様１に記載の合金。
[態様１１]
４０〜６０のＰＲＥＮ １６ 値を有する、態様１に記載の合金。
[態様１２]
前記合金が非磁性である、態様１に記載の合金。
[態様１３]
１．０１未満の透磁率値を有する、態様１に記載の合金。
[態様１４]
少なくとも１１０ｋｓｉの極限引張強度、少なくとも５０ｋｓｉの降伏強度、および少なくとも１５％の伸長率を有する、態様１に記載の合金。
[態様１５]
９０ｋｓｉ〜１５０ｋｓｉの範囲の極限引張強度、５０ｋｓｉ〜１２０ｋｓｉの範囲の降伏強度、および２０％〜６５％の範囲の伸長率を有する、態様１に記載の合金。
[態様１６]
１００ｋｓｉ〜２４０ｋｓｉの範囲の極限引張強、１１０ｋｓｉ〜２２０ｋｓｉの範囲の降伏強度、および１５％〜３０％の範囲の伸長率を有する、態様１に記載の合金。
[態様１７]
少なくとも４５℃の臨界孔食温度を有する、態様１に記載の合金。
[態様１８]
合金の総重量に基づく重量％で、最大０．０５の炭素と、１．０〜９．０のマンガンと、０．１〜１．０のシリコンと、１８．０〜２６．０のクロムと、１９．０〜３７．０のニッケルと、３．０〜７．０のモリブデンと、０．４〜２．５の銅と、０．１〜０．５５の窒素と、０．２〜３．０のタングステンと、０．８〜３．５のコバルトと、最大０．６のチタンと、組み合わせ重量％で、０．３以下のコロンビウムとタンタルと、最大０．２のバナジウムと、最大０．１のアルミニウムと、最大０．０５のホウ素と、最大０．０５のリンと、最大０．０５の硫黄と、鉄と、不可避的不純物とを含む、態様１に記載の合金。
[態様１９]
２．０〜８．０重量％のマンガンを含む、態様１８に記載の合金。
[態様２０]
１９．０〜２５．０重量％のクロムを含む、態様１８に記載の合金。
[態様２１]
２０．０〜３５．０重量％のニッケルを含む、態様１８に記載の合金。
[態様２２]
３．０〜６．５重量％のモリブデンを含む、態様１８に記載の合金。
[態様２３]
０．５〜２．０重量％の銅を含む、態様１８に記載の合金。
[態様２４]
０．３〜２．５重量％のタングステンを含む、態様１８に記載の合金。
[態様２５]
１．０〜３．５重量％のコバルトを含む、態様１８に記載の合金。
[態様２６]
０．２〜０．５重量％の窒素を含む、態様１８に記載の合金。
[態様２７]
２０〜５０重量％の鉄を含む、態様１８に記載の合金。
[態様２８]
合金の総重量に基づく重量％で、最大０．０５の炭素と、２．０〜８．０のマンガンと、０．１〜０．５のシリコンと、１９．０〜２５．０のクロムと、２０．０〜３５．０のニッケルと、３．０〜６．５のモリブデンと、０．５〜２．０の銅と、０．２〜０．５の窒素と、０．３〜２．５のタングステンと、１．０〜３．５のコバルトと、最大０．６のチタンと、ならびに組み合わせ重量％で、０．３以下のコロンビウムとタンタルと、最大０．２のバナジウムと、最大０．１のアルミニウムと、最大０．０５のホウ素と、最大０．０５のリンと、最大０．０５の硫黄と、鉄と、微量元素と、不可避的不純物とを含む、態様１に記載の合金。
[態様２９]
前記マンガンが２．０〜６．０重量％である、態様２８に記載の合金。
[態様３０]
前記クロムが２０．０〜２２．０重量％である、態様２８に記載の合金。
[態様３１]
前記モリブデンが６．０〜６．５重量％である、態様２８に記載の合金。
[態様３２]
前記鉄が４０〜４５重量％である、態様２８に記載の合金。
本発明は、以下の態様を含む。
[態様１]
重量％で、最大０．２の炭素と、最大２０のマンガンと、０．１〜１．０のシリコンと、１４．０〜２８．０のクロムと、１５．０〜３８．０のニッケルと、２．０〜９．０のモリブデンと、０．１〜３．０の銅と、０．０８〜０．９の窒素と、０．１〜５．０のタングステンと、０．５〜５．０のコバルトと、最大１．０のチタンと、最大０．０５のホウ素と、最大０．０５のリンと、最大０．０５の硫黄と、鉄と、不可避的不純物とを含む、オーステナイト系合金。
[態様２]
コロンビウムとタンタルとのうちの少なくとも１種をさらに含み、ここで、最大０．３の組み合わせ重量％のコロンビウムとタンタルとを含む、態様１に記載の合金。
[態様３]
最大０．２重量％のバナジウムをさらに含む、態様１に記載の合金。
[態様４]
最大０．１重量％のアルミニウムをさらに含む、態様１に記載の合金。
[態様５]
セリウムとランタンとのうちの少なくとも１種をさらに含み、ここで、０．１以下の組み合わせ重量％のセリウムとランタンとを含む、態様１に記載の合金。
[態様６]
最大０．５重量％のルテニウムをさらに含む、態様１に記載の合金。
[態様７]
最大０．６重量％のジルコニウムをさらに含む、態様１に記載の合金。
[態様８]
前記鉄が最大６０重量％である、態様１に記載の合金。
[態様９]
重量％に基づき２：１〜４：１のコバルト／タングステン比を含む、態様１に記載の合金。
[態様１０]
４０より大きいＰＲＥＮ １６ 値を有する、態様１に記載の合金。
[態様１１]
４０〜６０のＰＲＥＮ １６ 値を有する、態様１に記載の合金。
[態様１２]
前記合金が非磁性である、態様１に記載の合金。
[態様１３]
１．０１未満の透磁率値を有する、態様１に記載の合金。
[態様１４]
少なくとも１１０ｋｓｉの極限引張強度、少なくとも５０ｋｓｉの降伏強度、および少なくとも１５％の伸長率を有する、態様１に記載の合金。
[態様１５]
９０ｋｓｉ〜１５０ｋｓｉの範囲の極限引張強度、５０ｋｓｉ〜１２０ｋｓｉの範囲の降伏強度、および２０％〜６５％の範囲の伸長率を有する、態様１に記載の合金。
[態様１６]
１００ｋｓｉ〜２４０ｋｓｉの範囲の極限引張強、１１０ｋｓｉ〜２２０ｋｓｉの範囲の降伏強度、および１５％〜３０％の範囲の伸長率を有する、態様１に記載の合金。
[態様１７]
少なくとも４５℃の臨界孔食温度を有する、態様１に記載の合金。
[態様１８]
合金の総重量に基づく重量％で、最大０．０５の炭素と、１．０〜９．０のマンガンと、０．１〜１．０のシリコンと、１８．０〜２６．０のクロムと、１９．０〜３７．０のニッケルと、３．０〜７．０のモリブデンと、０．４〜２．５の銅と、０．１〜０．５５の窒素と、０．２〜３．０のタングステンと、０．８〜３．５のコバルトと、最大０．６のチタンと、組み合わせ重量％で、０．３以下のコロンビウムとタンタルと、最大０．２のバナジウムと、最大０．１のアルミニウムと、最大０．０５のホウ素と、最大０．０５のリンと、最大０．０５の硫黄と、鉄と、不可避的不純物とを含む、態様１に記載の合金。
[態様１９]
２．０〜８．０重量％のマンガンを含む、態様１８に記載の合金。
[態様２０]
１９．０〜２５．０重量％のクロムを含む、態様１８に記載の合金。
[態様２１]
２０．０〜３５．０重量％のニッケルを含む、態様１８に記載の合金。
[態様２２]
３．０〜６．５重量％のモリブデンを含む、態様１８に記載の合金。
[態様２３]
０．５〜２．０重量％の銅を含む、態様１８に記載の合金。
[態様２４]
０．３〜２．５重量％のタングステンを含む、態様１８に記載の合金。
[態様２５]
１．０〜３．５重量％のコバルトを含む、態様１８に記載の合金。
[態様２６]
０．２〜０．５重量％の窒素を含む、態様１８に記載の合金。
[態様２７]
２０〜５０重量％の鉄を含む、態様１８に記載の合金。
[態様２８]
合金の総重量に基づく重量％で、最大０．０５の炭素と、２．０〜８．０のマンガンと、０．１〜０．５のシリコンと、１９．０〜２５．０のクロムと、２０．０〜３５．０のニッケルと、３．０〜６．５のモリブデンと、０．５〜２．０の銅と、０．２〜０．５の窒素と、０．３〜２．５のタングステンと、１．０〜３．５のコバルトと、最大０．６のチタンと、ならびに組み合わせ重量％で、０．３以下のコロンビウムとタンタルと、最大０．２のバナジウムと、最大０．１のアルミニウムと、最大０．０５のホウ素と、最大０．０５のリンと、最大０．０５の硫黄と、鉄と、微量元素と、不可避的不純物とを含む、態様１に記載の合金。
[態様２９]
前記マンガンが２．０〜６．０重量％である、態様２８に記載の合金。
[態様３０]
前記クロムが２０．０〜２２．０重量％である、態様２８に記載の合金。
[態様３１]
前記モリブデンが６．０〜６．５重量％である、態様２８に記載の合金。
[態様３２]
前記鉄が４０〜４５重量％である、態様２８に記載の合金。
Claims (26)
- 重量％で、最大０．２の炭素と、最大２０のマンガンと、０．１〜１．０のシリコンと、１４．０〜２８．０のクロムと、１５．０〜３８．０のニッケルと、５．５〜９．０のモリブデンと、０．１〜３．０の銅と、０．０８〜０．９の窒素と、０．１〜５．０のタングステンと、０．５〜５．０のコバルトと、任意に最大１．０のチタンと、任意に最大０．０５のホウ素と、任意に最大０．０５のリンと、任意に最大０．０５の硫黄と、任意に最大０．２のバナジウムと、任意に最大０．１のアルミニウムと、任意に最大０．０１のジルコニウムと、任意にコロンビウムとタンタルとのうちの少なくとも１種、ここで、コロンビウムとタンタルの組み合わせ重量％は最大０．３である、と、残部の鉄および不可避的不純物からなる、オーステナイト系合金。
- 前記鉄が最大６０重量％である、請求項１に記載の合金。
- 重量％に基づきコバルト／タングステン比が２：１〜４：１である、請求項１に記載の合金。
- ４０より大きいＰＲＥＮ１６値を有する、請求項１に記載の合金。
- ４０〜６０のＰＲＥＮ１６値を有する、請求項１に記載の合金。
- 前記合金が非磁性である、請求項１に記載の合金。
- １．０１未満の透磁率値を有する、請求項１に記載の合金。
- 少なくとも７５８．４ＭＰａ（１１０ｋｓｉ）の極限引張強度、少なくとも３４４．７ＭＰａ（５０ｋｓｉ）の降伏強度、および少なくとも１５％の伸長率を有する、請求項１に記載の合金。
- ６２０．５ＭＰａ（９０ｋｓｉ）〜１０３４．２ＭＰａ（１５０ｋｓｉ）の範囲の極限引張強度、３４４．７ＭＰａ（５０ｋｓｉ）〜８２７．４ＭＰａ（１２０ｋｓｉ）の範囲の降伏強度、および２０％〜６５％の範囲の伸長率を有する、請求項１に記載の合金。
- ６８９．５ＭＰａ（１００ｋｓｉ）〜１６５４．７ＭＰａ（２４０ｋｓｉ）の範囲の極限引張強度、７５８．４ＭＰａ（１１０ｋｓｉ）〜１５１６．８ＭＰａ（２２０ｋｓｉ）の範囲の降伏強度、および１５％〜３０％の範囲の伸長率を有する、請求項１に記載の合金。
- 最大８００の沈殿価（ＣＰ）を有する、請求項１に記載の合金。
- 合金の総重量に基づく重量％で、最大０．０５の炭素と、１．０〜９．０のマンガンと、０．１〜１．０のシリコンと、１８．０〜２６．０のクロムと、１９．０〜３７．０のニッケルと、３．０〜７．０のモリブデンと、０．４〜２．５の銅と、０．１〜０．５５の窒素と、０．２〜３．０のタングステンと、０．８〜３．５のコバルトと、任意に最大０．６のチタンと、任意に組み合わせ重量％で０．３以下のコロンビウムとタンタルと、任意に最大０．２のバナジウムと、任意に最大０．１のアルミニウムと、任意に最大０．０５のホウ素と、任意に最大０．０５のリンと、任意に最大０．０５の硫黄と、残部の鉄および不可避的不純物からなる、オーステナイト系合金。
- 前記マンガンが２．０〜８．０重量％である、請求項１２に記載の合金。
- 前記クロムが１９．０〜２５．０重量％である、請求項１２に記載の合金。
- 前記ニッケルが２０．０〜３５．０重量％である、請求項１２に記載の合金。
- 前記モリブデンが３．０〜６．５重量％である、請求項１２に記載の合金。
- 前記銅が０．５〜２．０重量％である、請求項１２に記載の合金。
- 前記タングステンが０．３〜２．５重量％である、請求項１２に記載の合金。
- 前記コバルトが１．０〜３．５重量％である、請求項１２に記載の合金。
- 前記窒素が０．２〜０．５重量％である、請求項１２に記載の合金。
- 前記鉄が２０〜５０重量％である、請求項１２に記載の合金。
- 合金の総重量に基づく重量％で、最大０．０５の炭素と、２．０〜８．０のマンガンと、０．１〜０．５のシリコンと、１９．０〜２５．０のクロムと、２０．０〜３５．０のニッケルと、３．０〜６．５のモリブデンと、０．５〜２．０の銅と、０．２〜０．５の窒素と、０．３〜２．５のタングステンと、１．０〜３．５のコバルトと、任意に最大０．６のチタンと、任意に組み合わせ重量％で０．３以下のコロンビウムとタンタルと、任意に最大０．２のバナジウムと、任意に最大０．１のアルミニウムと、任意に最大０．０５のホウ素と、任意に最大０．０５のリンと、任意に最大０．０５の硫黄と、任意に最大０．０１のジルコニウムと、残部の鉄および不可避的不純物からなる、オーステナイト系合金。
- 前記マンガンが２．０〜６．０重量％である、請求項２２に記載の合金。
- 前記クロムが２０．０〜２２．０重量％である、請求項２２に記載の合金。
- 前記モリブデンが６．０〜６．５重量％である、請求項２２に記載の合金。
- 前記鉄が４０〜４５重量％である、請求項２２に記載の合金。
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