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TWI571517B - 肥粒鐵－沃斯田鐵不銹鋼 - Google Patents

肥粒鐵－沃斯田鐵不銹鋼 Download PDF

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TWI571517B
TWI571517B TW098143307A TW98143307A TWI571517B TW I571517 B TWI571517 B TW I571517B TW 098143307 A TW098143307 A TW 098143307A TW 98143307 A TW98143307 A TW 98143307A TW I571517 B TWI571517 B TW I571517B
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賽門 利列
讓 歐洛夫 安德森
麥斯 李賈斯
艾里克 薛丁
派列 喬韓森
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奧托昆布公司
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Description

肥粒鐵-沃斯田鐵不銹鋼
本發明係關於一種雙相肥粒鐵-沃斯田鐵不銹鋼，其中於該鋼之微結構中肥粒鐵之含量為35-65%體積比，較佳為40-60%體積比，且於製造上經濟及具有良好熱加工性，而於熱軋時不會出現邊緣裂紋。該鋼為防蝕性，具有高強度及良好焊接性，以及有關至少鎳及鉬含量而言，原料成本為最佳化，因而耐點蝕當量亦即PRE值為30至36。
肥粒鐵-沃斯田鐵或雙相不銹鋼幾乎具有與不銹鋼一般長久之歷史。80年代期間出現大量雙相合金。於1930年Avesta Steelworks煉鋼廠(現屬於Outokumpu Oyj)生產命名為453S之雙相不銹鋼鑄件、鍛件及板件。如此此乃最早出現的雙相不銹鋼中之一者，其主要含有26% Cr，5% Ni及1.5% Mo(以重量百分比表示)，提供約70%肥粒鐵及30%沃斯田鐵之相平衡鋼。該鋼相較於沃斯田鐵不銹鋼已經具有大為改良之機械強度，同時也較不容易因雙相結構造成晶粒間腐蝕。使用此種時期之製造技術，當含有高濃度碳及非蓄意添加氮，及該鋼於焊接區顯示高肥粒鐵濃度而性質略為減低。但此種基本雙相鋼組成物使用較低碳含量及較為平衡相比例徐緩改良，此型雙相鋼係以國家標準存在且已經於市面上可購得。此種基本組成物已經成為後來發展雙相鋼的先驅。
第二代雙相鋼係於1970年代問市，此時AOD轉化爐製程改良了精煉鋼之可能且協助氮之添加至鋼。1974年，雙相鋼獲頒專利(德國專利2255673)，該案請求由於受控制的相平衡，因而於焊接條件下可對抗晶粒間腐蝕。此鋼以EN 1.4462標準化，逐漸由若干鋼廠商製造。後來，研究工作顯示氮為焊接操作期間控制相平衡的關鍵元素，前述專利案及標準中氮含量範圍寬無法獲得一致的結果。今日此種最佳化的雙相不銹鋼等級1.4462佔有主要地位，有許多供應商以大噸位製造。此種鋼之商品名為2205。對氮所扮演之角色的知識也用於後來的發展，依據總組成而定，近代雙相鋼含有中至高的氮含量。
雙相鋼今日被劃分為劣質、標準、及超雙相等級。大致上，劣質雙相鋼具有標準號碼EN 1.4301(ASTM 304)及EN 1.4401(ASTM 316)之沃斯田鐵不銹鋼水平之耐點蝕性。使用比沃斯田鐵遠更低的鎳含量，劣質雙相等級可以較低成本提供。首次出現的劣質雙相鋼中之一者於1973年獲頒專利(美國專利3736131)。此種鋼預期之一項應用為冷鍛扣件且具有低鎳含量及替代以錳。另一種劣質雙相合金係於1987年獲頒專利(美國專利4798635)，大致上不含鉬用以於某些環境下具有良好抗性。此種鋼被標準化為EN 1.4362(商品名2304)，部分用來置換EN 1.4401型沃斯田鐵不銹鋼。又此種2304鋼具有於焊接區段之高肥粒鐵含量之問題，原因在於使用此等級可獲得相當低的氮含量。Outokumpu於2000年取得新穎劣質雙相鋼(LDX 2101)之專利權(歐洲專利1327008)，目的係顯示以低原料成本顯示某些期望的性質側寫且可與EN 1.4301型沃斯田鐵不銹鋼競爭。
於所謂之標準雙相鋼中，稍早述及之鋼1.4462(商品名2205)為最為確立且主要的等級。為了滿足多種性質要求加上成本考量，今日存在有此種等級之多個版本。使用此種鋼時可能獲得不同性質，因而成問題。
美國專利6551420試圖提供EN 1.4401型(ASTM 316)沃斯田鐵不銹鋼之低成本替代品以及雙相不銹鋼等級2205之低成本替代品，該案係有關可焊接且可成型及具有比EN 1.4401更大的防蝕性之雙相不銹鋼，及用於含氯陰離子環境中特別優異。於此美國專利6551420之實施例中，說明兩種組成物具有各元素之範圍如下，以%重量比表示：0.018-0.021%碳，0.46-0.50%錳，0.022%磷，0.0014-0.0034%硫，0.44-0.45%矽，20.18-20.25%鉻，3.24-3.27%鎳，1.80-1.84%鉬，0.21%銅，0.166-0.167%氮，及0.0016%硼。此等實施例組成物之耐點蝕當量值PRE為28.862至28.908。當比較此等範圍與下表2說明之美國專利6551420所請求之範圍時，該請求之範圍對該實施例之範圍為極為寬廣。
由美國專利申請案2004/0050463也已知有良好熱加工性之高錳雙相鋼(化學組成參考表2)。於此公開文獻中，據稱若銅含量限於0-1.0%及錳含量提高，則熱加工性改良。進一步，此一美國專利申請案敘述於含鉬雙相不銹鋼中，當鉬含量為恆定時，隨著錳含量之增高，熱加工性改良。於錳含量為恆定而鉬含量增加之情況下，熱加工性變差。該美國專利申請案也說明於含高錳之雙相不銹鋼中，鎢及錳對熱加工性之改良具有協同性效果。但本美國專利申請案也陳述於含低錳之雙相不銹鋼中，隨著鎢含量的增加，熱加工性減低。
除了化學組成之外，決定雙相不銹鋼之熱加工性之一項重要因素為相平衡。經驗顯示具有高沃斯田鐵含量之雙相不銹鋼組成具有低熱加工性，而肥粒鐵含量較高則有利於此一面相。由於高肥粒鐵含量對焊接性有不良影響，故於雙相不銹鋼合金設計中讓相平衡最佳化有關鍵重要性。美國專利申請案2004/0050463並未說明任何有關微結構中之肥粒鐵或沃斯田鐵部分，因此肥粒鐵含量係使用雙相不銹鋼「speci 17」及「speci 28」之熱力學資料庫ThermoCalc TCFE6計算，於該美國專利申請案中比較該熱加工性。對此等「speci 17」及「speci 28」計算得之於三個溫度之肥粒鐵含量示於表1。
除了美國專利申請案2004/0050463中比較的「speci 17」與「speci 28」之組成不同之外，表1明白顯示此等鋼「speci 17」及「speci 28」之相平衡全然不同，足夠說明此二合金間之熱加工性差異。如此顯然其它性質也不同。
前述專利案中述及之雙相不銹鋼之組成收集於下表2。表2也含有使用下式求出之耐點蝕當量PRE之值：
PRE=%Cr+3.3x% Mo+16x% N　(1)。
美國專利申請案2004/0050463於防蝕性之規格中使用PREN(耐點蝕當量數)，PREN係使用式(2)計算
PREN=%Cr+3.3 x(%Mo+0.5%W)+30x%N　(2)，
此處因數(%Mo+0.5%W)係限於0.8<(%Mo+0.5%W)<4.4之範圍。該美國專利申請案之鋼之目標以式(2)求出之PREN係大於35俾具有高防蝕性。美國專利申請案2004/0050463之鋼具有比例如2205雙相不銹鋼更佳的防蝕性，但此等鋼具有高錳、鎳及鎢含量用以獲得增高的熱加工性。此等合金組分特別為鎳及鎢，使得該種鋼比例如2205雙相不銹鋼更昂貴。
進一步，目前製造不具有邊緣裂紋之雙相不銹鋼熱軋鋼捲有大問題，原因在於使用較低溫之熱展延性喪失。邊緣裂紋造成製程良率的減低，以及製程設備之各項損害問題。
因此於商業上感興趣地期望找出雙相不銹鋼來作為對機械、腐蝕性及焊接性有某些特定性質側寫之不銹鋼等級之具有成本效益的替代品。
本發明之目的係免除先前技術之缺點，及達成改良型肥粒鐵-沃斯田鐵雙相不銹鋼，其製造上經濟，於熱軋時不會出現邊緣裂紋且具防蝕性及良好焊接性。本發明之主要特徵係列舉於隨附之申請專利範圍。
本發明係關於一種具有含35-65%體積比、較佳40-60%體積比肥粒鐵之沃斯田鐵-肥粒鐵微結構之雙相不銹鋼，該鋼含有0.005-0.04%重量比碳，0.2-0.7%重量比矽，2.5-5%重量比錳，23-27%重量比鉻，2.5-5%重量比鎳，0.5-2.5%重量比鉬，0.2-0.35%重量比氮，0.1-1.0%重量比銅，選擇性地低於1%重量比鎢及差額為鐵和無法避免的雜質。較佳該具有沃斯田鐵-肥粒鐵微結構之雙相不銹鋼含有0.01-0.03%重量比碳，0.2-0.7%重量比矽，2.5-4.5%重量比錳，24-26%重量比鉻，2.5-4.5%重量比鎳，1.2-2%重量比鉬，0.2-0.35%重量比氮，0.1-1%重量比銅，選擇性地低於1%重量比鎢，低於0.0030%重量比含硼及鈣之組群中之一種或多種元素，低於0.1%重量比鈰，低於0.04%重量比鋁，至最高為0.010%重量比且較佳最高為0.003%重量比硫，及較佳最高為0.035%磷，及差額為鐵和無法避免的雜質。更佳，具有沃斯田鐵-肥粒鐵微結構之本發明之雙相不銹鋼含有低於0.03%重量比碳，低於0.7%重量比矽，2.8-4.0%重量比錳，23-25%重量比鉻，3.0-4.5%重量比鎳，1.5-2.0%重量比鉬，0.23-0.30%重量比氮，0.1-0.8%重量比銅，選擇性地低於1%重量比鎢，低於0.0030%重量比含硼及鈣之組群中之一種或多種元素，低於0.1%重量比鈰，低於0.04%重量比鋁，至最高為0.010%重量比且較佳最高為0.003%重量比硫，及較佳最高為0.035%磷，及差額為鐵和無法避免的雜質。
本發明係關於某種類型之經濟不銹鋼，此處考慮某些重要合金化元素諸如鎳及鉬之價格之起伏波動大，原料成本經最佳化。更特別本發明包含比較廣泛使用之EN 1.4404(ASTM 316L)及EN 1.4438(ASTM 317L)類型沃斯田鐵不銹鋼具有改良防蝕性及強度性質之經濟替代品。本發明也提供常用雙相不銹鋼EN 1.4462(2205)之經濟替代品。根據本發明之鋼可製造且應用於寬廣範圍之產品諸如板鋼、片鋼、捲鋼、條鋼、管鋼及管狀鋼以及鑄件。本發明之產品可應用於若干使用者區段諸如加工業、運輸及土木工程。
根據本發明，重要地添加至雙相不銹鋼之全部合金係於良好平衡且係以最佳含量存在。此外，為了獲得良好機械性質、高防蝕性及適當焊接性，期望限制本發明之雙相不銹鋼中之相平衡。因此理由故，本發明之溶液退火產品須含有40-60%體積比肥粒鐵或沃斯田鐵。基於本發明鋼之穩定微結構，以式(1)算出之防點蝕當量，亦即PRE值為30至36，較佳為32至36，及更佳為33至35。進一步，本發明之雙相不銹鋼之臨界點蝕溫度(CPT)係高於40℃。有關機械性質，本發明之雙相不銹鋼之降伏強度Rp0.2係大於500MPa。
本發明之雙相不銹鋼進一步以各分開元素之影響表示陳述，以%重量比為單位：添加碳可穩定化雙相鋼中之沃斯田鐵相，及若維持固體溶液，則可改良強度及防蝕性二者。因此碳含量須高於0.005%，較佳高於0.01%。由於其有限的溶解度及碳化物沉澱之不利影響，碳含量須限於最高0.04%，及較佳最高0.03%。
矽重要地須添加至冶金精煉製程之鋼，且須高於0.1%，及較佳為0.2%。矽也可穩定化肥粒鐵及晶粒間相，此乃其須添加至至多0.7%之原因。
錳連同氮用作為昂貴的鎳之經濟替代品來穩定化沃斯田鐵相。由於錳改良氮之溶解度，錳可減低於固相中氮化物沉澱及於液相中諸如於鑄造中及焊接中孔隙度形成之風險。由於此等理由故，錳含量須大於2.5%，較佳大於2.8%。高錳含量可能增加金屬間相之風險，其最高含量須為5%，且較佳最高4.5%，及更佳4%。
鉻添加於不銹鋼包括雙相不銹鋼最為重要，原因在於其對局部且均勻一致的防蝕性具有關鍵性影響。鉻有利於肥粒鐵相，且提高氮於鋼之溶解度。為了達成足夠防蝕性，鉻須添加至至少23%，及較佳至少24%。鉻於600℃至900℃間之溫度提高金屬間相沉澱之風險，而於300℃至500℃間之溫度增加肥粒鐵之不穩態分解之風險。因此本發明之鋼不應含有大於27%鉻，較佳最高26%鉻，及更佳25%鉻。
鎳為雙相鋼之重要的但昂貴的添加物，用以穩定化沃斯田鐵及改良延展性。由於經濟及技術理由故，鎳含量須限於2.5%至5%間，較佳於3%至4.5%間。
鉬為極為昂貴之合金化元素，鉬強力改良防蝕性及穩定化肥粒鐵相。為了利用其對耐點蝕性之正面效果，鉬添加至根據本發明之鋼須至少為1%，較佳至少1.5%。由於鉬也提高金屬間相形成之風險，鉬含量至多2.5%，且較佳係低於2.0%。
銅具有微弱沃斯田鐵穩定效果且改良於酸諸如硫酸中對均勻腐蝕之抗性。已知使用大於0.1%之銅可遏止金屬間相之形成。目前研究顯示添加1%銅至本發明鋼導致較大量金屬間相。因此理由故，銅含量須低於1.0%，較佳低於0.8%。
鎢極為類似鉬，鎢對雙相鋼有影響，極常見使用兩種元素來改良防蝕性。因鎢價格昂貴，含量須不大於1%。鉬加鎢之最大含量(%Mo+)須為3.0%。
氮為極為活性之元素，主要係填隙式溶解於沃斯田鐵相。氮提高雙相鋼之強度及防蝕性二者(特別為點蝕及裂隙腐蝕)。另一項重要效果為其於焊接期間強烈促進沃斯田鐵相之再形成用來產生深度焊接。為了可利用此等氮之效果，需提供足夠之氮於鋼之溶解度，本發明中此項溶解度係經由高鉻及高錳與中等鎳含量之組合而達成。為了達成此等效果，需要鋼含至少0.15%氮，及較佳至少0.20%氮，更佳至少0.23%氮。甚至使用對於氮溶解度之最佳化組成，本發明中溶解度仍然有上限，高於該上限，氮化物或孔隙形成之風險增高。因此，最高氮含量須低於0.35%，及較佳低於0.32%，更佳低於0.30%。
硼、鈣及鈰可以小量添加於雙相鋼來改良熱加工性，不可使用過高含量，原因在於如此將造成其它性質的降級。硼及鈣之較佳含量係低於0.003%，而鈰之較佳含量係低於0.1%。
雙相鋼中之硫造成熱加工性之降級，且可能形成硫化物包涵體而對耐點蝕性造成不良影響。因此硫含量須限於低於0.010%，及較佳低於0.005%，及更佳低於0.003%。
於具高氮含量之本發明之雙相不銹鋼中，鋁須維持低含量，原因在於此二元素可能結合形成鋁氮化物而對韌度造成劣化影響。因此，鋁含量最高係小於0.04%，且較佳最高小於0.03%。
將於測試結果進一步說明本發明之雙相不銹鋼，該等測試結果係於表及圖式中之兩種參考雙相不銹鋼做比較。
用於本發明之雙相不銹鋼性質測試，使用表3列舉之組成於真空感應爐內製造一系列30千克實驗室熱合金A至F及Ref1及Ref2。合金Ref1及Ref2分別為兩種商業級AL2003(類似於美國專利案6551420所述等級)及2205(EN 1.4462)之典型組成物。100毫米方形鑄錠經過調理、再加熱及鍛造至約50毫米厚度，然後熱軋成12毫米厚度條鋼。條鋼經再加熱及進一步熱軋成3毫米厚度。已熱軋之材料於1050℃經溶液退火且經酸浸用於各項測試。使用氣體鎢電弧(GTA)焊接3毫米材料，使用22-9-3 LN焊接填充材料進行焊接試驗。熱輸入為0.4-0.5千焦耳/毫米。
合金G及Ref3為原尺寸熱軋鋼，此等合金G及Ref3係與實驗室熱軋鋼分開測試。Ref3為Ref2之原尺寸熱軋鋼。
實驗室熱軋鋼合金A至F及Ref1及Ref2就於溶液退火條件之機械性質評估。於3毫米片材進行抗拉測試。對原尺寸材料，測試係於6毫米已退火材料進行。結果列舉於表4。根據本發明之接受測試之合金皆具有高於500Mpa之降伏強度Rp0.2，可有效用於厚度範圍及所測試之捲鋼製程途徑，而高於商業鋼參考材料。根據本發明之熱軋鋼合金之斷裂強度遠高於700Mpa，較佳高於750MPa，及斷裂點A50伸長率係大於25%，較佳大於30%。
於實驗室熱軋鋼合金A至F及Ref1及Ref2中微結構之評估係使用光學顯微鏡進行。於1050℃溶液退火後使用定量冶金術於3毫米厚度材料測量肥粒鐵含量。結果列舉於表5。本發明之雙相不銹鋼之一項主要特徵係於親代金屬(PM)中溶液退火以及於已焊接條件(WM)二者顯示良好微結構。鋼A顯示於兩種條件皆有高肥粒鐵含量，可以鋼中鎳含量過低解釋。鋼B顯示可接受的肥粒鐵含量，但於已焊接條件之氮化物含量高，可以鋼中之錳含量低解釋。使用根據本發明之鋼，於溶液退火條件及焊接條件二者皆可達成良好相平衡。進一步，於本發明鋼，於加熱影響區段(HAZ)之氮化物沉澱數量顯然較低。
為了評估不同實驗室熱軋鋼合金A至F及Ref1及Ref2之耐點蝕性，對熱軋鋼合金A至F及Ref1及Ref2測定臨界點蝕溫度CPT。CPT係定義為於特定環境中出現點蝕之最低溫度。對溶液退火條件及於1M氯化鈉溶液中之3毫米材料，使用ASTM G150標準程序測量不同實驗室熱軋鋼合金A至F及Ref1及Ref2之CPT。結果列舉於表6。本發明之鋼具有超過40℃之CPT。表6也含有對實驗室熱軋鋼合金A至F及對參考材料Ref1及Ref2使用式(1)求出之PRE值。
本臨界耐點蝕性比較若干較為昂貴之商業鋼之臨界耐點蝕性更為優異，如表7列舉。
表4、5及6中對原尺寸合金G所述測試結果係基於測試，該測試係對厚6毫米及接收自原尺寸製造之材料進行。本合金G之退火係於實驗室環境進行。
雙相不銹鋼之重要性質為鋼之製造容易。由於多項理由，故難以評估對實驗室熱軋鋼影響，原因在於小規模使鋼之精煉並非最佳。因此，除了用於對前述本發明之雙相不銹鋼之實驗室熱軋鋼合金A至F外，製造原尺寸熱軋鋼合金(90噸)(表3中之合金G及Ref3)。此等熱軋鋼之製造係使用習知電弧爐熔解，AOD加工，澆桶爐精煉及連續澆鑄成具有140×1660毫米截面之厚塊。
對雙相不銹鋼之製造，使用自連續澆鑄厚塊切下之圓柱形試驗件，於1200℃熱處理30分鐘及經過水冷激，評估本發明之原尺寸合金G及Ref3之熱加工性。結果顯示於表8，此處合金G之加工性(以面積收縮(Ψ[%])及流動應力(σ[MPa])評估)係與Ref3之原尺寸參考品作比較，此處本發明之合金G及Ref3二者之試驗件係以相同方式製備。經由於抗拉試驗前及後測量樣本直徑，測定面積收縮Ψ。流動應力σ為達成1秒-1之變形速率所需樣品應力。表8也含有使用熱力學資料庫ThermoCalc TCFE6於三個溫度求出之肥粒鐵含量。
根據本發明之合金G顯示於整個熱加工溫度範圍熱延展性出乎意外地良好，相較於參考材料(Ref3)，其於較低溫度即呈現延展性喪失(Ψ)。由於比較合金G與Ref3中沃斯田鐵與肥粒鐵間之相平衡類似，故兩種鋼之不同組成物為熱加工性不同的主要起因。此乃將被熱軋成為鋼捲之雙相不銹鋼之關鍵性質。為了測試於熱軋鋼捲之邊緣裂痕，20噸合金G鋼捲於Steckel壓機自140毫米熱軋成6毫米厚度，結果獲得極為光滑的鋼捲邊緣，如圖1及圖2所示，此處顯示與Ref3之類似鋼捲做比較。圖1顯示合金G之鋼捲邊緣及圖2顯示Ref3之鋼捲邊緣。
根據本發明之雙相不銹鋼顯示比其它雙相不銹鋼更優異之強度，且具有與其它雙相不銹鋼及有較高原料成本之沃斯田鐵不銹鋼合金可相媲美之防蝕性效能。顯然本發明之鋼也具有平衡的微結構，因而其對焊接週期之反應極為有利。
本詳細說明舉例說明本發明之若干重要面相。但熟諳技藝人士可未悖離本發明及隨附之申請專利範圍之精髓及範圍做出多種變化及修改。
圖1顯示本發明之雙相不銹鋼製成之鋼捲邊緣。
圖2顯示原尺寸參考等級製造成鋼捲邊緣。

Claims (17)

  1. 一種雙相不銹鋼，具有含35-65%體積比肥粒鐵之沃斯田鐵-肥粒鐵微結構且具有良好焊接性、良好防蝕性及良好熱加工性，其特徵在於該鋼含有0.005-0.04%重量比碳，0.2-0.7%重量比矽，2.5-5%重量比錳，23-25%重量比鉻，2.5-5%重量比鎳，0.5-2.5%重量比鉬，0.2-0.35%重量比氮，0.1-1.0%重量比銅，低於1%重量比鎢，低於0.0030%重量比之含有硼及鈣之組群中之一種或多種元素，低於0.1%重量比鈰，低於0.04%重量比鋁，低於0.010%重量比硫，及差額為鐵和無法避免的雜質。
  2. 如申請專利範圍第1項之雙相不銹鋼，其中，該鋼含有2.5-4.5%重量比錳。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之雙相不銹鋼，其中，該鋼含有3-5%重量比鎳。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之雙相不銹鋼，其中，該鋼含有1.0-2.0%重量比鉬。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之雙相不銹鋼，其中，該鋼含有0.2-0.32%重量比氮。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之雙相不銹鋼，其中，該鋼之降伏強度為至少500Mpa。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之雙相不銹鋼，其中，該鋼之斷裂強度為大於700Mpa。
  8. 如申請專利範圍第1或2項之雙相不銹鋼，其中，該鋼之耐點蝕當量PRE為30至36。
  9. 如申請專利範圍第1或2項之雙相不銹鋼，其中，該鋼之臨界點蝕溫度CPT係高於40℃。
  10. 如申請專利範圍第1或2項之雙相不銹鋼，其中，面積收縮(Ψ)於1000℃至1200℃之溫度範圍下為介於90.0%至97.1%。
  11. 如申請專利範圍第1項之雙相不銹鋼，其中，該雙相不銹鋼具有含40-60%體積比肥粒鐵之沃斯田鐵-肥粒鐵微結構。
  12. 如申請專利範圍第2項之雙相不銹鋼，其中，該鋼含有2.8-4.0%重量比錳。
  13. 如申請專利範圍第3項之雙相不銹鋼，其中，該鋼含有3-4.5%重量比鎳。
  14. 如申請專利範圍第4項之雙相不銹鋼，其中，該鋼含有1.5-2.0%重量比鉬。
  15. 如申請專利範圍第5項之雙相不銹鋼，其中，該鋼含有0.23-0.30%重量比氮。
  16. 如申請專利範圍第8項之雙相不銹鋼，其中，該鋼之耐點蝕當量PRE為32至36。
  17. 如申請專利範圍第16項之雙相不銹鋼，其中，該鋼之耐點蝕當量PRE為33至35。
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Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120132691A (ko) * 2010-04-29 2012-12-07 오또꿈뿌 오와이제이 높은 성형성을 구비하는 페라이트-오스테나이트계 스테인리스 강의 제조 및 사용 방법
EP3685952B1 (en) 2011-01-27 2021-10-13 NIPPON STEEL Stainless Steel Corporation Alloying element-saving hot rolled duplex stainless steel material, and production method for same
JP5868206B2 (ja) * 2011-03-09 2016-02-24 新日鐵住金ステンレス株式会社 溶接部耐食性に優れた二相ステンレス鋼
KR102064786B1 (ko) * 2011-11-16 2020-01-10 바스프 에스이 샤프트에 기능적 요소를 연결하는 방법
CN102418051A (zh) * 2011-12-20 2012-04-18 振石集团东方特钢股份有限公司 低镍双相不锈钢
CN102605288B (zh) * 2012-03-13 2015-03-25 宝山钢铁股份有限公司 一种具有良好焊接性的经济型双相不锈钢及其制造方法
CA2875644C (en) 2012-06-22 2017-06-06 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Duplex stainless steel
US20150345046A1 (en) * 2012-12-27 2015-12-03 Showa Denko K.K. Film-forming device
US10975718B2 (en) * 2013-02-12 2021-04-13 Garrett Transportation I Inc Stainless steel alloys, turbocharger turbine housings formed from the stainless steel alloys, and methods for manufacturing the same
FI125734B (en) * 2013-06-13 2016-01-29 Outokumpu Oy Duplex ferritic austenitic stainless steel
US9896752B2 (en) 2014-07-31 2018-02-20 Honeywell International Inc. Stainless steel alloys, turbocharger turbine housings formed from the stainless steel alloys, and methods for manufacturing the same
US9534281B2 (en) 2014-07-31 2017-01-03 Honeywell International Inc. Turbocharger turbine housings formed from the stainless steel alloys, and methods for manufacturing the same
US10316694B2 (en) 2014-07-31 2019-06-11 Garrett Transportation I Inc. Stainless steel alloys, turbocharger turbine housings formed from the stainless steel alloys, and methods for manufacturing the same
KR101668532B1 (ko) * 2014-12-26 2016-10-24 주식회사 포스코 항복강도 및 충격인성이 우수한 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강 및 그 제조방법
JP6628561B2 (ja) * 2015-11-09 2020-01-08 日鉄ステンレス株式会社 加工性に優れた構造部材用ステンレス鋼板及びその製造方法
KR102626122B1 (ko) 2015-12-14 2024-01-16 스와겔로크 컴패니 용체화 어닐링 없이 제조된 고합금 스테인리스강 단조품
JP6726499B2 (ja) * 2016-03-29 2020-07-22 日鉄ステンレス株式会社 二相ステンレス鋼の溶接継手、二相ステンレス鋼の溶接方法および二相ステンレス鋼の溶接継手の製造方法
RU2698235C1 (ru) * 2016-09-02 2019-08-23 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Двухфазная нержавеющая сталь и способ её изготовления
CA3045542A1 (en) * 2016-12-21 2018-06-28 Sandvik Intellectual Property Ab Use of a duplex stainless steel object
JP7349849B2 (ja) * 2019-08-29 2023-09-25 日鉄ステンレス株式会社 チェーン
CN112695323B (zh) * 2020-12-10 2023-06-02 广西北港新材料有限公司 一种用于奥氏体不锈钢冷轧薄板的金相腐蚀液及样品腐蚀方法
CN114410938B (zh) * 2022-01-19 2023-04-28 山西太钢不锈钢股份有限公司 一种提高s32205系双相不锈钢强度的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4721600A (en) * 1985-03-28 1988-01-26 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Superplastic ferrous duplex-phase alloy and a hot working method therefor
US4832765A (en) * 1983-01-05 1989-05-23 Carpenter Technology Corporation Duplex alloy
US6551420B1 (en) * 2001-10-16 2003-04-22 Ati Properties, Inc. Duplex stainless steel
JP2008291282A (ja) * 2007-05-22 2008-12-04 Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corp 形状凍結性に優れた高強度複相ステンレス鋼板及びその製造方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3736131A (en) 1970-12-23 1973-05-29 Armco Steel Corp Ferritic-austenitic stainless steel
DE2255673B2 (de) 1972-11-14 1976-08-05 Stahlwerke Südwestfalen AG, 5930 Hüttental-Geisweid Verwendung einer ferritisch-austenitischen crnimon-stahllegierung als werkstoff zur herstellung geschweisster bauteile
SE451465B (sv) 1984-03-30 1987-10-12 Sandvik Steel Ab Ferrit-austenitiskt rostfritt stal mikrolegerat med molybden och koppar och anvendning av stalet
JP2789918B2 (ja) * 1992-03-03 1998-08-27 住友金属工業株式会社 耐候性に優れた二相ステンレス鋼
SE501321C2 (sv) * 1993-06-21 1995-01-16 Sandvik Ab Ferrit-austenitiskt rostfritt stål samt användning av stålet
JP2540282B2 (ja) * 1993-07-28 1996-10-02 日本冶金工業株式会社 超塑性２相ステンレス鋼
GB2306971B (en) * 1995-11-08 1999-04-14 Nippon Yakin Kogyo Co Ltd Superplastic dual-phase stainless steels having a small deformation resistance and excellent elongation properties
US5908486A (en) * 1996-04-26 1999-06-01 Lockheed Martin Idaho Technologies Company Strengthening of metallic alloys with nanometer-size oxide dispersions
NL1014512C2 (nl) * 2000-02-28 2001-08-29 Dsm Nv Methode voor het lassen van duplex staal.
SE514816C2 (sv) * 2000-03-02 2001-04-30 Sandvik Ab Duplext rostfritt stål
SE517449C2 (sv) 2000-09-27 2002-06-04 Avesta Polarit Ab Publ Ferrit-austenitiskt rostfritt stål
US8043446B2 (en) 2001-04-27 2011-10-25 Research Institute Of Industrial Science And Technology High manganese duplex stainless steel having superior hot workabilities and method manufacturing thereof
SE524952C2 (sv) * 2001-09-02 2004-10-26 Sandvik Ab Duplex rostfri stållegering
JP4760031B2 (ja) * 2004-01-29 2011-08-31 Ｊｆｅスチール株式会社 成形性に優れるオーステナイト・フェライト系ステンレス鋼
SE528375C2 (sv) * 2004-09-07 2006-10-31 Outokumpu Stainless Ab En sugvalsmantel av stål samt en metod för tillverkning av en sugvalsmantel

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4832765A (en) * 1983-01-05 1989-05-23 Carpenter Technology Corporation Duplex alloy
US4721600A (en) * 1985-03-28 1988-01-26 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Superplastic ferrous duplex-phase alloy and a hot working method therefor
US6551420B1 (en) * 2001-10-16 2003-04-22 Ati Properties, Inc. Duplex stainless steel
JP2008291282A (ja) * 2007-05-22 2008-12-04 Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corp 形状凍結性に優れた高強度複相ステンレス鋼板及びその製造方法

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Publication number Publication date
WO2010070202A1 (en) 2010-06-24
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US9822434B2 (en) 2017-11-21
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