CN101298649B

CN101298649B - 高强度非磁性不锈钢、包含该不锈钢的部件及其制法

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Publication number: CN101298649B
Application number: CN 200810096141
Authority: CN
Inventors: 石川浩一; 清水哲也
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2007-05-06
Filing date: 2008-05-06
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2028-05-06
Also published as: EP1990439B1; US20080274007A1; US8900511B2; EP1990439A3; JP5162954B2; JP2008274380A; CN101298649A; EP1990439A2

Abstract

本发明涉及一种高强度非磁性不锈钢，其包含以重量％计的以下元素：0.01％至0.06％的C、0.10％至0.50％的Si、20.5％至24.5％的Mn、0.040％或更低的P、0.010％或更低的S、3.1％至6.0％的Ni、0.10％至0.80％的Cu、20.5％至24.5％的Cr、0.10％至1.50％的Mo、0.0010％至0.0050％的B、0.010％或更低的O、0.65％至0.90％的N，并且其余为Fe和不可避免的杂质；所述钢符合下式(1)至(4)：[Cr]+3.3×[Mo]+16×[N]≥30(1)；{Ni}/{Cr}≥0.15(2)；2.0≤[Ni]/[Mo]≤30.0(3)；和[C]×1000/[Cr]≤2.5(4)，其中，[Cr]、[Mo]、[N]、[Ni]和[C]分别表示在所述钢中Cr的含量、Mo的含量、N的含量、Ni的含量和C的含量，并且{Ni}表示[Ni]、[Cu]和[N]之和、{Cr}表示[Cr]和[Mo]之和。本发明还涉及包含所述钢的高强度非磁性不锈钢部件及该高强度非磁性不锈钢部件的制造方法。

Description

高强度非磁性不锈钢、包含该不锈钢的部件及其制法

技术领域

本发明涉及高强度非磁性不锈钢、高强度非磁性不锈钢部件以及该高强度非磁性不锈钢部件的制造方法。更具体地说，本发明涉及用于钻铤、弹簧、轴、螺栓、螺杆等的高强度非磁性不锈钢，以及高强度非磁性不锈钢部件和该高强度非磁性不锈钢部件的制造方法。

背景技术

迄今为止，在使用钻机进行石油钻探时，为了从地表面上对钻机前端的位置进行磁检测以确定和控制该位置，测量装置被安装在靠近钻头的钻铤中。此时，为了测量方位和倾斜度，由于必须防止地球磁力对测量产生影响，因此在钻铤中必须使用非磁性钢。

到目前为止，人们已经将诸如13Cr-18Mn-0.5Mo-2Ni-0.3N或16.5Cr-16Mn-1Mo-1.3Ni-0.5Cu-0.4N之类的高锰非磁性不锈钢用于上述应用中。此外，人们还开发出在耐腐蚀性、应力腐蚀破裂性、强度、韧性以及非磁性方面得到改善的多种非磁性不锈钢。

例如，专利文献JP-A-05-195155公开了一种由非磁性铁基合金构成的用于发电机的护环材料，其中所述的非磁性铁基合金包含以重量％计的以下元素：0.04％至0.06％的C；19.39％至19.83％的Mn；19.68％至20.12％的Cr；0.616％至0.674％的N；1.44％至1.62％的Mo；0至2.97％的Ni；0至0.062％的REM；其余为Fe和不可避免的杂质。

该专利文献描述到，当按照上述比率设定护环材料的组成时，可以在不削弱其强度的条件下使韧性和耐腐蚀性得到改善。

此外，专利文献JP-A-05-105987公开了一种由非磁性铁基合金构成的用于发电机的护环材料，其中所述的非磁性铁基合金包含以重量％计的以下元素：0.04％至0.06％的C；0.49％至0.58％的Si；19.38％

至19.87％的Mn；0至2.83％的Ni；19.65％至20.18％的Cr；0.612％至0.705％的N；0.005％至0.072％的REM；其余为Fe和不可避免的杂质。

该专利文献描述到，当加入REM时，可以防止护环材料的韧性发生劣化。

另外，专利文献JP-A-60-13063公开了一种用于极低温度的结构中的奥氏体不锈钢，其包含以重量％计的以下元素：0.02％至0.03％的C；0.34％至0.44％的N；0.48％至0.70％的Si；16.5％至22.0％的Cr；9.0％至17.5％的Ni；4.5％至13.2％的Mn；其余基本上为Fe，其中Cr+0.9Mn达到26.1％至30.9％，并且该奥氏体不锈钢的清洁度为0.021至0.054。

该专利文献描述到，当组合加入Cr和Mn时，可以提高N的溶解度，并且当N以填隙式溶解时，所述奥氏体不锈钢在极低温度下的屈服应力和韧性可以得到改善。

此外，专利文献JP-A-59-205451公开了一种通过对钢锭在预定条件下进行热处理和加工而得到的高强度非磁性钢，其中所述钢锭包含以下元素：0.057％至0.135％的C；0.21％至0.50％的Si；9.50％至20.10％的Mn；0.90％至5.80％的Ni；19.98％至21.00％的Cr；0.05％至2.15％的Mo；0.408％至0.640％的N；其余基本上为Fe。

该文献描述到，当在实施热锻之后在1000℃或更高的温度下以10％或更高的加工率进行加工时，晶粒发生微细化，并且当在600℃至1000℃的温度下以10％或更高的加工率进行进一步加工时，晶粒发生微细化，并且以微细的形式析出碳氮化物。

另外，专利文献JP-A-61-183451公开了一种高强度非磁性钢，其包含以重量％计的以下元素：24.6％至28.1％的Mn；17.5％至18.3％的Cr；1.08％至1.57％的V；0.09％至0.12％的C；0.42％至0.66％的N；2.1％至3.2％的Mo；3.6％至5.4％的Ni；其余为Fe和伴随的杂质。

该专利文献描述到，在合金元素被优化后，可得到高强度高耐腐蚀性的非磁性元件。

另外，专利文献JP-A-61-210159公开了一种在核发电设备中使用的由合金构成的控制棒驱动单元，所述合金包含以重量％计的以下元素：0.09％至0.12％的C；24.6％至28.1％的Mn；17.5％至18.3％的Cr；3.6％至5.4％的Ni；2.1％至3.2％的Mo；1.21％至1.57％的V；0.42％至0.66％的N；其余为Fe和伴随的杂质。

该文献描述到，在合金元素被优化后，所述控制棒驱动单元的耐磨性和耐腐蚀性可以在不加入Co的条件下得到改善。

在上述多种非磁性不锈钢中，当合金元素得到优化时，可以使强度和耐腐蚀性得到一定程度的改善。但是，近年来对石油的需求非常强烈，并且钻探区域也多样化。此外，也需要使钻探的深度达到更深的程度。因此，对于这样的应用而言，人们需要具有更高强度和更高耐腐蚀性的材料。

此外，一般而言，当材料的强度被制得较高时，其加工性能往往较差。因此，为了降低各种部件的制造成本，必须在使所述材料保持较高特性的同时使其加工性能也得以改善。

发明内容

本发明的目的是提供在强度、耐腐蚀性和加工性能方面优异的高强度非磁性不锈钢，以及使用该高强度非磁性不锈钢的高强度非磁性不锈钢部件、和该高强度非磁性不锈钢部件的制造方法。

换言之，本发明涉及下列的第1至11项。

1.一种高强度非磁性不锈钢，其包含以重量％计的以下元素：

0.01％至0.06％的C、

0.10％至0.50％的Si、

20.5％至24.5％的Mn、

0.040％或更低的P、

0.010％或更低的S、

3.1％至6.0％的Ni、

0.10％至0.80％的Cu、

20.5％至24.5％的Cr、

0.10％至1.50％的Mo、

0.0010％至0.0050％的B、

0.010％或更低的O、

0.65％至0.90％的N，并且

其余为Fe和不可避免的杂质；

所述的不锈钢符合下式(1)至(4)：

[Cr]+3.3×[Mo]+16×[N]≥30(1)，

{Ni}/{Cr}≥0.15 (2)，

2.0≤[Ni]/[Mo]≤30.0 (3)，和

[C]×1000/[Cr]≤2.5 (4)，

其中，[Cr]、[Mo]、[N]、[Ni]和[C]分别表示所述不锈钢中Cr的含量、Mo的含量、N的含量、Ni的含量和C的含量，并且

{Ni}表示[Ni]、[Cu]和[N]之和、{Cr}表示[Cr]和[Mo]之和。

2.根据第1项所述的高强度非磁性不锈钢，其还包含：

0.01重量％至2.0重量％的选自Nb、V、W、Ta和Hf中的至少一种元素。

3.根据第1项所述的高强度非磁性不锈钢，其还包含：

0.0001重量％至0.010重量％的选自Ca、Mg和REM中的至少一种元素。

4.根据第2项所述的高强度非磁性不锈钢，其还包含：

5.根据第1项所述的高强度非磁性不锈钢，其还包含选自下列元素中的至少一种元素：

0.001重量％至0.10重量％的Al，和

0.01重量％至2.0重量％的Co。

6.根据第2项所述的高强度非磁性不锈钢，其还包含选自下列元素中的至少一种元素：

0.001重量％至0.10重量％的Al，和

0.01重量％至2.0重量％的Co。

7.根据第3项所述的高强度非磁性不锈钢，其还包含选自下列元素中的至少一种元素：

0.001重量％至0.10重量％的Al，和

0.01重量％至2.0重量％的Co。

8.根据第4项所述的高强度非磁性不锈钢，其还包含选自下列元素中的至少一种元素：

0.001重量％至0.10重量％的Al，和

0.01重量％至2.0重量％的Co。

9.一种高强度非磁性不锈钢部件，其包含根据第1项至第8项中任一项所述的高强度非磁性不锈钢。

10.根据第九项所述的高强度非磁性不锈钢部件，其被用作钻铤、弹簧、轴、螺栓或螺杆。

11.一种制造高强度非磁性不锈钢部件的方法，其包括：

在表面温度为500℃至900℃、面积折减率为15％至60％的条件下对根据第1项至第8项中任一项所述的高强度非磁性不锈钢进行精加工。

在根据本发明的高强度非磁性不锈钢中，由于Cr和Mn的量超过常规材料中的Cr和Mn的量，因此可以使N的含量增加。结果，与常规材料相比，可以得到较高的强度。

另一方面，当N的含量增加时，不易获得由奥氏体单相构成的结构，并且热加工性能也变差。但是，根据本发明，由于随着Cr和Mn的含量的增加Ni和B的含量也同时得到优化，因此，可以在保持高强度、高耐腐蚀性和非磁性的同时使热加工性能得到改善。

本发明的最佳实施方式

以下将对本发明的一个实施方案进行详细说明。

本发明的高强度非磁性不锈钢包含以下所示的元素，并且其余为Fe和不可避免的杂质。所加入的元素的种类、各元素成分的比率、确定各比率上下限的原因等如下所述。在此，在本说明书中，所有由重量限定的百分比分别与由质量限定的百分比相同。

(1)C：0.01重量％至0.06重量％

元素C作为奥氏体形成元素是不可或缺的，其有助于提高强度。因此，C的含量优选为0.01重量％或更高。C的含量更优选为0.03重量％或更高。

另一方面，当C的含量过高时，会析出粗糙的碳化物，从而使加工性能和耐腐蚀性劣化。因此，C的含量优选为0.06重量％或更低。C的含量更优选为0.05重量％或更低。

(2)Si：0.10重量％至0.50重量％

元素Si作为脱氧剂而被加入。为了获得充分的脱氧效果，Si的含量优选为0.10重量％或更高。Si的含量更优选为0.20重量％或更高。

另一方面，当Si的含量过高时，所述不锈钢的韧性发生劣化，从而降低其热加工性能。因此，Si的含量优选为0.50重量％或更低。Si的含量更优选为0.40重量％或更低。

(3)Mn：20.5重量％至24.5重量％

元素Mn不仅起到脱氧剂的作用，而且会使溶解的N的量增加。为了确保所必需的溶解的N的量，Mn的含量优选为20.5重量％或更低。Mn的含量更优选为21.0重量％或更高。

另一方面，当Mn的含量过高时，耐腐蚀性发生劣化。因此，Mn的含量优选为24.5重量％或更低。Mn的含量更优选为23.0重量％或更低。

(4)P：0.040重量％或更低

元素P在晶界处发生偏析，从而增强了晶界的腐蚀敏感性，并使韧性发生劣化。因此，P的含量优选为尽可能低。另一方面，当P低于所必需的含量时，会导致成本增加。因此，P的含量优选为0.040重量％或更低。P的含量更优选为0.030重量％或更低。

(5)S：0.010重量％或更低

元素S会使热加工性能劣化。因此，S的含量优选为0.010重量％或更低。虽然S的含量取决于与制造成本的平衡程度，但是S的含量更优选为0.005重量％或更低。

(6)Ni：3.1重量％至6.0重量％

元素Ni在改善耐腐蚀性(特别是在还原酸的环境下改善耐腐蚀性)方面是有效的。此外，当加入Ni时，在固溶处理的过程中会获得奥氏体单相结构。为了获得这种效果，Ni的含量优选为3.1重量％或更高。Ni的含量更优选为3.5重量％或更高。

另一方面，当过量地加入Ni时，会导致成本增加。因此，Ni的含量优选为6.0重量％或更低。Ni的含量更优选为5.0重量％或更低。

(7)Cu：0.10重量％至0.80重量％

元素Cu在改善耐腐蚀性(特别是在还原酸的环境下改善耐腐蚀性)方面是有效的。此外，Cu对于获得奥氏体单相结构也是有效的。为了获得这种效果，Cu的含量优选为0.10重量％或更高。

另一方面，当过量地加入Cu时，热加工性能发生劣化。因此，Cu的含量优选为0.80重量％或更低。

(8)Cr：20.5重量％至24.5重量％

元素Cr对于获得耐腐蚀性是不可或缺的元素，并且元素Cr起到确保溶解的N可达到一定的量的作用。为了获得这种效果，Cr的含量优选为20.5重量％或更高。Cr的含量更优选为21.0重量％或更高。

另一方面，当Cr过量时，热加工性能发生劣化并且韧性也发生劣化。因此，Cr的含量优选为24.5重量％或更低。Cr的含量更优选为23.0重量％或更低。

(9)Mo：0.10重量％至1.50重量％

元素Mo可以赋予所述高强度非磁性不锈钢所需的耐腐蚀性，并且可以进一步改善强度。为了获得这种效果，Mo的含量优选为0.10重量％或更高。Mo的含量更优选为0.50重量％或更高。

另一方面，当过多地加入Mo时，热加工性能发生劣化并且成本也会提高。因此，Mo的含量优选为1.5重量％或更低。Mo的含量更优选为1.0重量％或更低。

(10)B：0.0010重量％至0.0050重量％

元素B为用于改善钢的热加工性能的有效元素。因此，B的含量优选为0.0010重量％或更高。

另一方面，当过多地加入B时，会产生氮化物(如BN)，从而使加工性能劣化。因此，B的含量优选为0.0050重量％或更低。B的含量更优选为0.0030重量％或更低。

(11)O：0.010重量％或更低

元素O会形成对冷加工性能和疲劳特性有害的氧化物；因此，O的含量应该尽可能低。因此，O的含量优选为0.010重量％或更低。虽然必需考虑O的含量与制造成本之间的平衡程度，但是O的含量更优选为0.007重量％或更低，还更优选为0.005重量％或更低。

(12)N：0.65重量％至0.90重量％

加入元素N以获得非磁性、高强度和优异的耐腐蚀性。为了获得这些效果，N的含量优选为0.65重量％或更高。N的含量更优选为0.70重量％或更高。

另一方面，当过多地加入N时，会形成氮气孔(N blow)。因此，N的含量优选为0.90重量％或更低。N的含量更优选为0.80重量％或更低。

除了含有以上元素外，本发明的高强度非磁性不锈钢必须满足以下的条件。下文中，[Cr]、[Mo]、[N]、[Ni]和[C]分别表示不锈钢中Cr的含量，Mo的含量、N的含量、Ni的含量和C的含量。

(A)<<PRE>>

术语<<PRE(耐点蚀当量)>>为耐腐蚀性的指数，并且其值必需符合下式(1)。<<PRE>>的值越大，则耐腐蚀性越优异。

<<PRE>>＝[Cr]+3.3×[Mo]+16×[N]≥30(1)

为了获得充分的耐腐蚀性，<<PRE>>的值优选为30或更高。为了能使钢在更苛刻的条件下使用，<<PRE>>的值优选为35或更高。

(B){Ni}/{Cr}

{Ni}/{Cr}的比值为奥氏体相的稳定性的指数，并且必须符合下式(2)。{Ni}/{Cr}的比值越大，则奥氏体相的稳定性就越高。在此，{Ni}表示Ni当量，{Cr}表示Cr当量。

{Ni}/{Cr}≥0.15(2)

(在式(2)中，{Ni}为[Ni]、[Cu]和[N]之和，{Cr}为[Cr]和[Mo]之和。)

根据本发明，为了获得充分的耐腐蚀性而加入Cr和Mo，由此使得奥氏体相的稳定性降低。

因此，为了使奥氏体相稳定，可以使与之相称的{Ni}增加。为了使奥氏体相稳定，{Ni}/{Cr}的比值优选为0.15或更高。{Ni}/{Cr}的比值更优选为0.20或更高。

(C)[Ni]/[Mo]

[Ni]/[Mo]的比值为表示奥氏体相的稳定性与耐腐蚀性之间的平衡程度的量度，并且其必须符合下式(3)。

2.0≤[Ni]/[Mo]≤30.0(3)

元素Ni是用于稳定奥氏体相所必须的元素，而元素Mo是用于获得耐腐蚀性所必须的元素。当Ni的含量过高时，热加工时的加工硬化度变差，并且强度降低。另一方面，当Ni的含量过低时，奥氏体相变得不稳定。

此外，当Mo的含量过高时，会形成α-相而导致脆化。另一方面，当Mo的含量过低时，不能获得充分的耐腐蚀性。

根据以上原因，[Ni]/[Mo]的比值优选为2.0至30.0，更优选为3.0至15.0。

(D)[C]×1000/[Cr]

[C]×1000/[Cr]的值为耐腐蚀性的指数并且其必须符合下式(4)。[C]×1000/[Cr]的值越小，耐腐蚀性就越优异。

[C]×1000/[Cr]≤2.5...(4)

元素C与Cr结合形成碳化物，由此使得Cr在基质中的含量降低，并使耐腐蚀性发生劣化。为了保持优异的耐腐蚀性，[C]×1000/[Cr]的值优选为2.5或更低，更优选为2.0或更低。

除了上述元素外，本发明的高强度非磁性不锈钢还包括以下元素中的至少任意一种。

(13)0.01重量％至2.0重量％的选自Nb、V、W、Ta和Hf中的至少一种元素

当加入Nb、V、W、Ta或Hf时，会形成碳化物或碳氮化物，并且会使钢的晶粒微细化，由此使得韧性得以提高。为了获得这种效果，选自Nb、V、W、Ta和Hf中的至少一种元素的含量优选为0.01重量％或更高。

另一方面，当这些元素的含量过高时，成本会增加。因此，所述元素的含量优选为2.0重量％或更低，更优选为1.0重量％或更低。

(14)0.0001重量％至0.0100重量％的选自Ca、Mg和REM中的至少一种元素

元素Ca、Mg和REM对于改善钢的热加工性能是有效的。为了获得这种效果，选自Ca、Mg和REM中的至少一种元素的含量优选为0.0001重量％或更高，更优选为0.0005重量％或更高。

另一方面，当这些元素的含量过高时，会使效果达到饱和，并且与前述情况相反，这些元素含量过高会使热加工性能发生劣化。因此，所述元素的含量优选为0.0100重量％或更低，更优选为0.0050重量％或更低。

(15)0.001重量％至0.10重量％的Al

元素Al为强脱氧剂，可任选地加入元素Al以便尽可能地减少O。为了获得这种效果，Al的含量优选为0.001重量％或更高。

另一方面，当过量地加入Al时，热加工性能发生劣化。因此，Al的含量优选为0.10重量％或更低，更优选为0.050重量％或更低，还更优选为0.010重量％或更低。

(16)0.01重量％至2.0重量％的Co

元素Co对于获得奥氏体单相结构是有效的。此外，由于发生固溶硬化，所以可以获得高强度，并且可以提高弹性模量和刚性模量。因此，可以根据需要加入Co。为了获得这种效果，将Co的含量设定为0.01重量％或更高。

另一方面，当Co的含量过高时，成本会显著增加。因此，Co的含量优选为2.0重量％或更低，更优选为0.5重量％或更低。

在这方面，就本发明的钢中所包含的各元素而言，根据实施方案，在所研发的钢的例子中，所述各元素在所述钢中的最低含量为最低非零用量，结果如表1所概括。根据另一实施方案，在所研发的钢的例子中，这些元素在所述钢中的最大含量为最大用量，结果如表1所概括。

接下来，将对本发明的高强度非磁性不锈钢部件及其制造方法进行说明。

本发明的高强度非磁性不锈钢部件采用了本发明的高强度非磁性不锈钢。作为可以应用本发明的部件，具体而言，可以提及在石油钻探中使用的钻铤、弹簧、在VTR中使用的导梢、电机轴、螺栓、螺杆等。

可以根据以下所示的工序制造本发明的高强度非磁性不锈钢部件。即，首先，将按照预定的组成混合而获得的原料熔融并浇铸。接着，将钢锭进行热锻，然后进行固溶处理。随后，进行精加工，由此获得部件。此时，当在特定的条件下进行精加工时，可以提高部件的强度。

一般而言，当在精加工期间钢材的表面温度过低时，耐变形性增大，从而难以进行加工。因此，优选的是将表面温度设定为500℃或更高。

另一方面，当所述表面温度过高时，由于在加工过程中应变被释放，所以不能获得高的强度。因此，优选的是将表面温度设定为900℃或更低。

此外，当在精加工期间面积折减率过低时，加工硬化会不充分。因此，优选的是将面积折减率设定为15％或更高。

另一方面，当所述面积折减率过高时，耐变形性变大，从而难以加工。因此，优选的是将面积折减率设定为60％或更低。

接下来，将对本发明的高强度非磁性不锈钢的作用、以及高强度非磁性不锈钢部件和该高强度非磁性不锈钢部件的制造方法进行说明。

在本发明的高强度非磁性不锈钢中，由于Cr和Mn的含量超过常规材料中Cr和Mn的含量，因此可以增加N的含量。结果，与常规材料相比，可以获得高强度。

另一方面，当N的含量增大时，不易获得由奥氏体单相构成的结构，并且热加工性能也变差。但是，根据本发明，由于随着Cr和Mn的含量的增加Ni和B的含量也同时得到优化，所以，可以在保持高强度、高耐腐蚀性和非磁性的同时改善热加工性能。

此外，在采用本发明的高强度非磁性不锈钢来制造部件的情况下，当在特定的条件下进行精加工时，由于加工硬化而能够获得高强度。

例子

实施例1至26和对比例1至9

1.样品的制备

采用高频感应炉将50kg具有表1或表2所示的化学组成的钢锭熔融，并且热锻成直径为20mm的棒材。然后，将该棒材在1050℃至1150℃的温度下进行固溶处理，接着在温度为700℃或900℃、面积折减率为30％的条件下进行热挤出。

2.测试方法

将热挤出后的材料加工成多个测试样品，然后对这些测试样品进行以下测试。

(1)抗拉强度、0.2％屈服应力和弹性模量

使用符合JIS No.4规定的测试样品，根据JIS-Z2241标准进行测试，由施加拉伸负荷时的断裂应力得到抗拉强度，由产生0.2％应变时的应力得到0.2％屈服应力，以及由弹性区域内的斜率(弹性模量)得到弹性模量。

(2)冲击值

根据JIS-Z2242、使用具有2mm V形切口的符合JIS No.4规定的测试样品进行冲击试验。

(3)磁渗透性

根据VSM法、利用被设定为200[Oe]的外部磁场来测定磁渗透性。

(4)耐腐蚀性

根据JIS-G0575(硫酸-硫酸铜腐蚀弯曲测试)、通过将尺寸为20mm×70mm×5mm厚的平板状样品浸渍到硫酸-硫酸铜腐蚀溶液中来评价耐腐蚀性。弯曲角度被设定为150°。结果，没有断裂的样品被评价为“良好”，而发生断裂的样品被评价为“较差”。

(5)制造性

检测钢锭内是否存在氮气孔。

此外，测定样品在热高速抗拉试验中于1000℃下的挤压率。将挤压率为60％或更高的样品评价为具有优异的加工性能，并且表述为“良好”。

3.测试结果

表3和表4示出测试结果。

在对比例1中，由于氮的含量过高，因此形成氮气孔。在对比例2中，由于N的含量少，因此强度低，并且磁渗透性高。在对比例3中，由于Cr的含量过高，因此磁渗透性高，并且耐腐蚀性低。在对比例4中，由于Cr的含量少，因此导致形成氮气孔。在对比例 5中，由于B的含量过高，因此磁渗透性高，并且热加工性能差。在对比例6中，由于没有加入B，并且{Ni}/{Cr}的比值低，因此磁渗透性高，并且热加工性能差。在对比例7和8中，由于[C]×1000/[Cr]的值高，因此强度低，并且耐腐蚀性差。在对比例9中，由于N的含量低，并且<<PRE>>值低，因此强度低，并且耐腐蚀性低。

另一方面，在实施例1至26中，由于多种组成元素得到优化，因此在保持高强度、高耐腐蚀性和非磁性的同时获得了优异的热加工性能。

虽然参照具体的实施方案对本发明进行了详细的说明，但是本领域内的技术人员可以在不脱离本发明的实质和范围的条件下对本发明进行各种改变和修改是显而易见的。

本专利申请基于2007年5月6日提交的日本专利申请No.2007-121996，其内容以引用方式并入本文。

Claims

1. 一种高强度非磁性不锈钢，其包含以重量％计的以下元素：

0.01％至0.06％的C、

0.10％至0.50％的Si、

20.5％至24.5％的Mn、

0.040％或更低的P、

0.010％或更低的S、

3.1％至6.0％的Ni、

0.10％至0.80％的Cu、

20.5％至24.5％的Cr、

0.10％至1.50％的Mo、

0.0010％至0.0050％的B、

0.010％或更低的O、

0.65％至0.90％的N，并且

其余为Fe和不可避免的杂质；

所述钢符合下式(1)至(4)：

[Cr]+3.3×[Mo]+16×[N]≥30(1)，

{Ni}/{Cr}≥0.15 (2)，

2.0≤[Ni]/[Mo]≤30.0 (3)，和

[C]×1000/[Cr]≤2.5 (4)，

其中，[Cr]、[Mo]、[N]、[Ni]和[C]分别表示在所述钢中Cr的含量、Mo的含量、N的含量、Ni的含量和C的含量，并且

{Ni}表示[Ni]、[Cu]和[N]之和、{Cr}表示[Cr]和[Mo]之和。

2. 根据权利要求1所述的高强度非磁性不锈钢，其还包含：

3. 根据权利要求1所述的高强度非磁性不锈钢，其还包含：

4. 根据权利要求2所述的高强度非磁性不锈钢，其还包含：

5. 根据权利要求1所述的高强度非磁性不锈钢，其还包含选自下列元素中的至少一种元素：

0.001重量％至0.10重量％的Al，和

0.01重量％至2.0重量％的Co。

6. 根据权利要求2所述的高强度非磁性不锈钢，其还包含选自下列元素中的至少一种元素：

0.001重量％至0.10重量％的Al，和

0.01重量％至2.0重量％的Co。

7. 根据权利要求3所述的高强度非磁性不锈钢，其还包含选自下列元素中的至少一种元素：

0.001重量％至0.10重量％的Al，和

0.01重量％至2.0重量％的Co。

8. 根据权利要求4所述的高强度非磁性不锈钢，其还包含选自下列元素中的至少一种元素：

0.001重量％至0.10重量％的Al，和

0.01重量％至2.0重量％的Co。

9. 一种高强度非磁性不锈钢部件，其包含根据权利要求1至8中任一项所述的高强度非磁性不锈钢。

10. 根据权利要求9所述的高强度非磁性不锈钢部件，其被用作钻铤、弹簧、轴、螺栓或螺杆。

11. 一种制造高强度非磁性不锈钢部件的方法，其包括：

在表面温度为500℃至900℃、面积折减率为15％至60％的条件下对根据权利要求1-8中任一项所述的高强度非磁性不锈钢进行精加工。