CN101878319B - 低组分奥氏体不锈钢 - Google Patents

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Abstract

具有低镍钼并且与高镍钼合金具有相当的耐腐蚀性和可成形性的奥氏体不锈钢，包含，以重量％计：至多0.20C、2.0-9.0Mn、至多2.0Si、16.0-23.0Cr、1.0-5.0Ni、至多3.0Mo、至多3.0Cu、0.1-0.35N、至多4.0W、至多0.01B、至多1.0Co、铁和杂质，所述钢具有的铁素体数小于10且MD30值小于20℃。

Description

低组分奥氏体不锈钢
相关申请的交叉引用
本申请基于35U.S.C.§119(e)要求2007年11月29日提交的同时待审的美国临时专利申请序列号60/991,016的优先权。
背景技术
技术领域
本发明涉及奥氏体不锈钢。特别是，本发明涉及成本效益好的奥氏体不锈钢组合物，其具有低镍和低钼，并且相对于高镍合金(higher nickel alloy)具有至少相当的耐腐蚀性和可成形性。
背景技术的描述
奥氏体不锈钢具有高期望的性质的组合，其使得它们可用于广泛的工业领域。这些钢具有铁的基本组成，并通过添加奥氏体促进元素和稳定元素如镍、锰和氮而平衡，从而可以在添加铁素体促进元素如铬和钼(其增强了耐腐蚀性)的同时在室温保持奥氏体结构。奥氏体结构使钢具有高度可取的机械特性，特别是韧性、延性和可成形性。
奥氏体不锈钢的一个实例为AISI Type 316不锈钢(UNS S31600)，其为含16-18％铬、10-14％镍和2-3％钼的合金。该合金中合金成分的范围为保持在规定的范围以保持稳定的奥氏体结构。本领域技术人员应理解，镍、锰、铜和氮含量，例如，影响奥氏体结构的稳定性。然而，镍和钼的成本升高已造成需要代替S31600的成本效益好的替代品，该替代品仍具有高耐腐蚀性和良好的可成形性。最近，已使用低组分(lean)二相合金如UNSS32003(AL 2003TM合金)作为S31600的较低成本的替代品，而同时这些合金具有良好的耐腐蚀性，它们包含约50％的铁素体，这使它们比S31600具有更高的强度和更低的延性，且因此它们的可成形性不是很好。二相不锈钢相比S31600在高温和低温时的使用都更受限制。
另一合金替代品为Grade 216(UNS S21600)，其描述于美国专利号3,171,738中。S21600包含17.5-22％铬、5-7％镍、7.5-9％锰和2-3％钼。尽管S21600为S31600的低含量镍、高含量锰的变体，但S21600的强度和耐腐蚀性比S31600高得多。然而，作为二相合金，S21600的可成形性不像S31600那样好。而且，因为S21600含有与S31600相同量的钼，所以并没有节省钼的成本。
其它实例包括多种不锈钢，其中镍被锰代替以保持奥氏体结构，如实践中的Type 201钢(UNS S20100)和类似的级别。尽管例如Type 201钢为具有良好耐腐蚀性的低镍合金，但其可成形性较差。需要能够制备具有与S31600类似的耐腐蚀性和可成形性的组合的合金，同时包含较少量的镍和钼以使得成本效益好。而且，需要该合金不像二相合金那样，而是具有与标准奥氏体不锈钢相当的温度应用范围，例如从深冷温度至最多1000℉。
因此，本发明提供一种目前市场上没有的方案(solution)，其为可成形的奥氏体不锈钢合金组合物，该组合物具有与S31600相当的耐腐蚀性特性但节省了原料成本。因此，本发明为奥氏体合金，其以这样一种方式使用元素Mn、Cu和N的组合替代Ni和Mo，从而制备具有与高镍钼合金类似的特性但具有明显较低的原料成本的合金。任选地，元素W和Co可单独或组合地使用以分别代替元素Mo和Ni。
发明内容
本发明为奥氏体不锈钢，其使用较廉价的元素，如锰、铜和氮作为更昂贵的元素镍和钼的替代物。结果为具有与更昂贵的合金(如S31600)至少相当的耐腐蚀性和可成形性的成本较低的合金。
根据本发明的一个实施方案为奥氏体不锈钢，其包含，以重量％计，至多0.20C、2.0-9.0Mn、至多2.0Si、16.0-23.0Cr、1.0-5.0Ni、至多3.0Mo、至多3.0Cu、0.1-0.35N、至多4.0W、至多0.01B、至多1.0Co、铁和杂质，所述钢具有的铁素体数小于10且MD30值小于20℃。在所述钢的某些实施方案中，该MD30值小于-10℃。在所述钢的某些实施方案中，所述钢具有的PREW值大于约22。在所述钢的某些实施方案中，0.5≤(Mo+W/2)≤5.0。
根据本发明的奥氏体不锈钢的另一实施方案包含，以重量％计，至多0.10C、2.0-8.0Mn、至多1.0Si、16.0-22.0Cr、1.0-5.0Ni、0.40-2.0Mo、至多1.0Cu、0.12-0.30N、0.050-0.60W、至多1.0Co、至多0.04P、至多0.03S、至多0.008B、铁和杂质，所述钢具有的铁素体数小于10且MD30值小于20℃。在所述钢的某些实施方案中，该MD30值小于-10℃。在所述钢的某些实施方案中，所述钢具有的PREW值大于约22。在所述钢的某些实施方案中，0.5≤(Mo+W/2)≤5.0。
根据本发明的奥氏体不锈钢的另一实施方案包含，以重量％计，至多0.08C、3.0-6.0Mn、至多1.0Si、17.0-21.0Cr、3.0-5.0Ni、0.50-2.0Mo、至多1.0Cu、0.14-0.30N、至多1.0Co、0.05-0.60W、至多0.05P、至多0.03S、铁和杂质，所述钢具有的铁素体数小于10且MD30值小于20℃。在所述钢的某些实施方案中，该MD30值小于-10℃。在所述钢的某些实施方案中，所述钢具有的PREW值大于约22。在所述钢的某些实施方案中，0.5≤(Mo+W/2)≤5.0。
根据本发明的奥氏体不锈钢的另一实施方案由以下成分组成，以重量％计：至多0.20C、2.0-9.0Mn、至多2.0Si、16.0-23.0Cr、1.0-5.0Ni、至多3.0Mo、至多3.0Cu、0.1-0.35N、至多4.0W、至多0.01B、至多1.0Co，余量为铁以及杂质，所述钢具有的铁素体数小于10且MD30值小于20℃。
在一个实施方案中，制备奥氏体不锈钢的方法包括：在电弧炉中熔化，在AOD中精炼，铸造为锭(ingot)或连铸扁锭(slab)，再加热该锭或扁锭且热轧以制备板材或卷材，冷轧成规定厚度，并退火且酸浸该材料。根据本发明的其它方法可包括，例如：在真空或特殊的气氛下熔化和/或再熔化，铸造成形，或制备压实为扁锭或型钢的粉末，等。
根据本发明的合金可在多种应用中使用。根据一个实例，本发明的合金可包含在适用于低温或深冷环境使用的制品中。可从本发明合金制备的或包含本发明合金的制品的其它非限制性实例为耐腐蚀制品、耐腐蚀建筑板、挠性连接器(flexible connector)、波纹管(bellows)、导管(tube)、套管(pipe)、烟囱内衬、烟道衬块、板式框架(plate frame)换热器部件、冷凝器部件、药物加工设备的部件、卫生用具使用的部件和用于乙醇制备或加工设备的部件。
附图简述
图1为显示根据本发明的合金的一个实施方案和对比合金S31600的应力-断裂结果的图。
发明详述
在本说明书和权利要求中，除了在操作实施例中或另有所述外，所有表示成分和产物、加工条件等的量或特征的数应理解为在所有情况下被术语“约”修饰。因此，除非另有所述，在以下说明书和所附权利要求所述的任何数字参数为近似值，其可根据人们在根据本发明的产物和方法中需要获得的所需特性而改变。至少，且不作为将当量学说的申请限制为权利要求的范围的尝试，各数字参数应至少根据报告的有效数位的数和通过运用普通的舍入技术而解释。本发明的奥氏体不锈钢将在以下详述。在以下说明中，“％”表示“重量％”，除非另有所述。
本发明涉及奥氏体不锈钢。特别是，本发明涉及一种奥氏体不锈钢组合物，其具有与S31600至少相当的耐腐蚀性和可成形性。根据本发明的奥氏体不锈钢的一个实施方案包含，以重量％计，至多0.20C、2.0-9.0Mn、至多2.0Si、16.0-23.0Cr、1.0-5.0Ni、至多3.0Mo、至多3.0Cu、0.1-0.35N、至多4.0W、至多0.01B、至多1.0Co、铁和杂质，所述钢具有的铁素体数小于10且MD30值小于20℃。在所述钢的某些实施方案中，该MD30值小于-10℃。在所述钢的某些实施方案中，所述钢具有的PREW值大于约22。在所述钢的某些实施方案中，0.5≤(Mo+W/2)≤5.0。
根据本发明的奥氏体不锈钢的另一实施方案包含，以重量％计，至多0.10C、2.0-8.0Mn、至多1.0Si、16.0-22.0Cr、1.0-5.0Ni、0.40-2.0Mo、至多1.0Cu、0.12-0.30N、0.05-0.60W、至多1.0Co、至多0.04P、至多0.03S、至多0.008B、铁和杂质，所述钢具有的铁素体数小于10且MD30值小于20℃。在所述钢的某些实施方案中，该MD30值小于-10℃。在所述钢的某些实施方案中，所述钢具有的PREW值大于约22。在所述钢的某些实施方案中，0.5≤(Mo+W/2)≤5.0。
根据本发明的奥氏体不锈钢的另一实施方案包含，以重量％计，至多0.08C、3.0-6.0Mn、至多1.0Si、17.0-21.0Cr、3.0-5.0Ni、0.50-2.0Mo、至多1.0Cu、0.14-0.30N、至多1.0Co、0.05-0.60W、至多0.05P、至多0.03S、铁和杂质，所述钢具有的铁素体数小于10且MD30值小于20℃。在所述钢的某些实施方案中，该MD30值小于-10℃。在所述钢的某些实施方案中，所述钢具有的PREW值大于约22。在所述钢的某些实施方案中，0.5≤(Mo+W/2)≤5.0。
根据本发明的奥氏体不锈钢的另一实施方案包含，以重量％计，至多0.20C、2.0-9.0Mn、至多2.0Si、16.0-23.0Cr、3.0-5.0Ni、至多3.0Mo、至多3.0Cu、0.1-0.35N、至多4.0W、至多0.01B、至多1.0Co、铁和杂质，所述钢具有的铁素体数小于10且MD30值小于20°。在所述钢的某些实施方案中，该MD30值小于-10℃。在所述钢的某些实施方案中，所述钢具有的PREW值大于约22。在所述钢的某些实施方案中，0.5≤(Mo+W/2)≤5.0。
根据本发明的奥氏体不锈钢的另一实施方案由以下组成，以重量％计，至多0.20C、2.0-9.0Mn、至多2.0Si、16.0-23.0Cr、1.0-5.0Ni、至多3.0Mo、至多3.0Cu、0.1-0.35N、至多4.0W、至多0.01B、至多1.0Co、余量为铁以及杂质，所述钢具有的铁素体数小于10且MD30值小于20℃。
C：至多0.20％
C用于稳定奥氏体相且抑制变形诱导的马氏体转化。然而C也增加形成碳化铬的可能性，尤其在焊接过程中，其降低耐腐蚀性和韧性。因此，本发明的奥氏体不锈钢具有至多0.20％C。在本发明一个实施方案中，C的含量可为0.10％或更少，或可为0.08％或更少。
Si：至多2.0％
具有大于的2％Si促进脆化相(embrittling phase)，如σ的形成，且降低氮在合金中的溶解性。Si还稳定铁素体相，因此大于2％Si需要添加另外的奥氏体稳定剂以保持奥氏体相。因此，本发明的奥氏体不锈钢具有至多2.0％Si。在根据本发明的一个实施方案中，Si含量可为1.0％或更少。在本发明另一实施方案中，Si含量可为0.50％或更少。
Mn：2.0-9.0％
Mn稳定奥氏体相且通常增加氮(有益的合金元素)的溶解性。为充分得到这些效果，需要Mn含量不小于2.0％。锰和氮都为更贵的元素镍的有效替代物。然而，具有大于9.0％的Mn在某些环境降低材料的可加工性和其耐腐蚀性。而且，因为难以对具有高含量Mn(如大于9.0％)的不锈钢脱碳，所以具有太多的Mn明显增加制备该材料的加工成本。因此，本发明的奥氏体不锈钢具有2.0-9.0％Mn。在一个实施方案中，Mn含量可为2.0-8.0％，或可为3.0-6.0％。
Ni：1.0-5.0％
关于铁素体和马氏体形成需要至少1％的Ni以稳定奥氏体相。Ni还用于增强韧性和可成形性。然而，由于镍相对高的成本，期望保持镍含量尽可能低。本发明者发现除了其它限定范围的元素外可使用1.0-5.0％范围的Ni以获得具有与高镍合金一样好或更好的耐腐蚀性和可成形性的合金。因此，本发明的奥氏体不锈钢具有1.0-5.0％Ni。在一个实施方案中，Ni含量可为3.0-5.0％。在另一实施方案中，Ni含量可为1.0-3.0％。
Cr：16.0-23.0％
添加Cr以向不锈钢赋予耐腐蚀性，且Cr还用于稳定关于马氏体转化的奥氏体相。需要至少16％Cr以提供足够的耐腐蚀性。另一方面，因为Cr为强力的铁素体稳定剂，超过23％的Cr含量需要添加更昂贵的合金元素，如镍或钴，以保持铁素体含量可接受地低。具有多于23％的Cr还使得形成不希望的相(如σ)的可能性更大。因此，本发明的奥氏体不锈钢具有16.0-23.0％Cr。在一个实施方案中，Cr含量可为16.0-22.0％，或可为17.0-21.0％。
N：0.1-0.35％
N包含在合金中作为奥氏体稳定元素Ni和腐蚀增强元素Mo的部分替代。需要至少0.10％N以为了强度和耐腐蚀性和稳定奥氏体相。添加多于0.35％N会超过熔化和焊接过程中N的溶解度，其因氮气气泡而导致多孔性。即使没有超过溶解限度，大于0.35％的N含量增加氮化物颗粒沉淀的倾向，其降低耐腐蚀性和韧性。因此，本发明的奥氏体不锈钢具有0.1-0.35％N。在一个实施方案中，N含量可为0.14-0.30％，或者，可为0.12-0.30％。
Mo：至多3.0％
本发明者想要限制合金的Mo含量同时保持可接受的性质。Mo可有效地稳定形成在不锈钢表面的钝化氧化物膜并防止氯化物作用产生的点腐蚀。为获得这些效果，本发明中Mo可添加至多3.0％的量。由于其成本，Mo含量可为0.5-2.0％，其与适当量的铬和氮一起足以提供所需的耐腐蚀性。超过3.0％的Mo含量通过将凝固(δ)铁素体的含量增加至潜在有害的水平而引起热加工性的恶化。高Mo含量还增加形成有害的金属间相(如σ相)的可能。因此，本发明的奥氏体不锈钢组合物具有至多3.0％Mo。在一个实施方案中，Mo含量可为约0.40-2.0％，或可为0.50-2.0％.
Co：至多1.0％
Co用作镍的替代物以稳定奥氏体相。添加钴也增加材料的强度。钴的上限优选为1.0％。
B：至多0.01％
可添加低至0.0005％的B以改善不锈钢的热加工性和表面质量。然而，添加多于0.01％会降低合金的耐腐蚀性和可加工性。因此，本发明的奥氏体不锈钢组合物具有至多0.01％B。在一个实施方案中，B含量可为至多0.008％。
Cu：至多3.0％
Cu为奥氏体稳定剂且可用于代替该合金中的部分镍。其还在还原环境中改善耐腐蚀性和通过降低堆垛层错能改善可成形性。然而，已显示添加多于3％的Cu降低奥氏体不锈钢的热加工性。因此，本发明的奥氏体不锈钢组合物具有至多3.0％Cu。在一个实施方案中，Cu含量可为至多1.0％。
W：至多4.0％
W在改善对氯化物点腐蚀和缝隙腐蚀的抵抗方面提供与钼类似的作用。W当代替钼时也可降低σ相形成的倾向。然而，添加多于4％会降低合金的热加工性。因此，本发明的奥氏体不锈钢组合物具有至多4.0％W。在一个实施方案中，W含量可为0.05-0.60％。
0.5≤(Mo+W/2)≤5.0
Mo和W都可稳定形成在不锈钢表面的钝化氧化物膜和防止氯化物作用引起的点腐蚀。因为W在增加耐腐蚀性方面效果(按重量)大约是Mo的一半，需要(Mo+W/2)的组合＞0.5％以提供所需的耐腐蚀性。然而，具有太多的Mo增加形成金属间相的可能，且太多的W降低材料的热加工性。因此，(Mo+W/2)的组合应小于5.0％。因此，本发明的奥氏体不锈钢组合物具有0.5≤(Mo+W/2)≤5.0。
1.0≤(Ni+Co)≤6.0
镍和钴都用来稳定关于铁素体形成的奥氏体相。需要至少1.0％的(Ni+Co)以在铁素体稳定元素如铬和钼的存在下稳定奥氏体相，必须添加该铁素体稳定元素如铬和钼以保证适当的耐腐蚀性。然而，Ni和Co都是昂贵的元素，因此期望保持(Ni+Co)含量小于6.0％。因此，本发明的奥氏体不锈钢组合物具有1.0≤(Ni+Co)≤6.0。
本发明的奥氏体不锈钢的余量包括铁和不可避免的杂质，如磷和硫。优选将不可避免的杂质保持为最低可实现的水平，如本领域技术人员所理解。
本发明的奥氏体不锈钢也可通过定量表达它们具有的特性的方程而限定，所述特性包括例如抗点蚀当量数、铁素体数(ferrite number)和MD30温度。
抗点蚀当量数(PREN)提供在含氯化物环境中合金预期的抗点腐蚀性的相对等级。PREN越高，合金预期的耐腐蚀性越好。PREN可通过下式计算：
PREN＝％Cr+3.3(％Mo)+16(％N)
或者，可将1.65(％W)的因子添加至上式以考虑在合金中存在的钨。钨改善不锈钢的抗点蚀性且效果按重量为约钼的一半。当钨包含在计算中时，抗点蚀当量数被指定为PREW，其通过下式计算：
PREW＝％Cr+3.3(％Mo)+1.65(％W)+16(％N)
钨在本发明的合金中与钼的作用类似。因此，钨可以作为钼的替代物添加以提供增加的抗点蚀性。根据该方程，对于去除的每百分比的钼应添加两倍的重量百分比的钨以保持相同的抗点蚀性。本发明的合金的某些实施方案具有的PREW值大于22，且在某些优选的实施方案中高达30。
本发明的合金还可通过其铁素体数限定。正的铁素体数通常与铁素体的存在相关联，铁素体的存在改善合金的固化特性且有助于抑制热加工和焊接操作中合金的热裂。在初始固化的显微组织中需要少量的铁素体以保持良好的铸造性和防止焊接中的热裂。另一方面，太多的铁素体会在使用中导致问题，包括但不限于，显微组织不稳定性，有限的延性，且削弱的高温机械特性。该铁素体数可使用以下方程计算：
FN＝3.34(Cr+1.5Si+Mo+2Ti+0.5Cb)-2.46(Ni+30N+30C+0.5Mn+0.5Cu)-28.6
本发明合金具有的铁素体数为至多10，优选为正数，更优选约3至5。
合金的MD30温度定义为以下温度，在该温度30％的冷变形将导致50％的奥氏体转化为马氏体。MD30温度越低，该材料的对马氏体转化越具有抗性。对马氏体形成的抗性导致加工硬化速率降低，其使得可成形性好，尤其在拉伸应用中。MD30根据以下方程计算：
MD30(℃)＝413-462(C+N)-9.2(Si)-8.1(Mn)-13.7(Cr)-9.5(Ni)-17.1(Cu)-18.5(Mo)
本发明合金具有的MD30温度小于20℃，且在某些优选的实施方案中小于约-10℃。
实施例
表1包括本发明合金1-11和对比合金CA1、S31600、S21600和S20100的实际组成和计算的参数值。
将本发明合金1-11和对比合金CA1在实验室规模的真空炉中熔化且倒入50-lb锭中。将这些锭再加热且热轧以制备约0.250″厚的材料。将该材料退火、鼓风和浸酸。该该材料的一些冷轧成0.100″厚，且剩余的冷轧成0.050或0.040″厚。将该冷轧的材料退火和浸酸。对比合金S31600、S21600和S20100为可商购的，且这些合金所示的数据从公开的文献获取或从最近为商业规模制备的材料的测试得到。
各合金的计算的PREW值示于表1中。使用上述讨论的方程，预期PREW大于24.1的合金将比S31600材料具有更好的抗氯化物点腐蚀性，而具有较低PREW的那些将更易于发生点腐蚀。
也已计算表1中各合金的铁素体数。本发明合金的铁素体数小于10，具体介于-3.3至8.3之间。尽管一些本发明合金的铁素体数可能少低于最佳可焊性和铸造性所需的数，但它们仍比对比合金S21600(一种可焊接材料)的铁素体数高。
也计算了表1中合金的MD30值。根据该计算，所有本发明的合金显示比对比合金S31600具有对马氏体形成更大的抗性。
表1
  屈服   49.1 -   51.3   46.4   49.2   49.4   46.6   61.5   50.6   48.0   50.8   38.5   43.5   55   43
  抗拉   108.7 -   108.5   103.3   104.6   104.1   97.6   127.6   104.6   103.7   109.9   136.3   90.6   100   100
  ％E   68 -   65   56   52   48   50.0   49.5   50.8   53.5   52.5   36   56   45   56
  OCH   0.45 -   0.41   0.42   0.40   0.39   0.42   0.32   0.43   0.45   0.44   0.31   0.45   -   -
  SSCVN   61.7 -   59.0   69.7   65.7   66.0   54.7   51.7   56.3   53.3   57.7   68.0   70   -   -
表1还包括原料成本指数(RMCI)，其将各合金的材料成本与对比合金S31600进行了比较。该RMCI通过以下计算，将原料Fe，Cr，Mn，Ni，Mo，W和Co于2007年十月的平均成本乘以包含在合金中的各元素的百分比，并除以在对比合金S31600中原料的成本。如计算的值所示，所有本发明的合金具有的RMCI小于0.6，其意味着包含在其中的原料成本小于对比合金S31600成本的60％。可以制备具有与对比合金S31600相似的性质且原料成本显著较低的材料，这是出人意料的且不能从现有技术预期。
测量本发明合金1和3-11的机械特性并且与对比合金CA1和可商购的对比合金S31600，S21600和S20100比较。对本发明合金和3-11，该测量的屈服强度、抗拉强度、经2-英寸量规长度(gage length)的百分比伸长率、Olsen杯(cup)高度和1/2-尺寸Charpy V-缺口冲击能示于表1。该拉伸试验对0.100″量规材料进行，该Charpy测试对0.197″厚的样品进行，且该Olsen杯测试对0.040-至0.050-英寸厚的材料进行。所有测试在室温进行。表1中数据的单位如下：屈服强度和抗拉强度，ksi；伸长率，百分比；Olsen杯高度，英寸；Charpy冲击能，ft-lbs。从数据可以看出，本发明的合金显示与对比合金S31600相当的性质。
尽管对比合金CA1的组成在本发明的合金的范围内，但余量的元素使得MD30和PREW超出所要求的范围。机械测试结果显示CA1不像S31600一样可成形，且其低PREW表明其对点腐蚀的抗性不像S31600一样好。
在70、600、1000和1400℉对本发明的合金1进行高温拉伸试验。结果示于表2。数据表明，在升高的温度，本发明合金1的性能与对比合金S31600的性能相当。
表2
表3表明在1300℉和在22ksi的应力下对本发明合金1进行的两个应力-断裂试验的结果。图1表明本发明合金1的应力-断裂结果与对比合金S31600所得的性质相当(LMP为Larsen-Miller参数，其将时间和温度结合为单一变量)。
表3
  T(℉)  应力(ksi)   时间(小时)   LMP   伸长
  1300  22.0   233.6   39369   72％
  1300  22.0   254.7   39435   79％
这些新的合金的潜在应用是众多的。如以上描述和证明，本文所述的奥氏体不锈钢组合物能在许多应用中替代S31600。此外，由于Ni和Mo的成本高，将S31600替换为本发明的合金组合物将显著地节省成本。另一益处为，因为这些合金是完全奥氏体的，它们不会易于在零下的温度经历急剧的延性-脆性转变(DBT)或885℉的脆变。因此，不像二相合金，它们可在高于650℉的温度使用且为低温和深冷应用的最佳候选材料。预期本文所述的合金的耐腐蚀性、可成形性和加工性将非常接近标准奥氏体不锈钢。可从本发明合金制备或包括本发明合金的制品非限制性实例为耐腐蚀制品、耐腐蚀建筑板、挠性连接器、波纹管、导管、套管、烟囱内衬、烟道衬块、板式框架换热器部件、冷凝器部件、药物加工设备的部件、卫生用具使用的部件和用于乙醇制备或加工设备的部件。
尽管上述说明书已必要地提供有限数量的实施方案，本领域相关技术人员将理解可对本文描述和解释的装置和方法以及实施例的其它细节进行各种变化，且所有这些改变将保持在本文所述的发明和所附权利要求的原则和范围内。因此，应理解本发明不限于本文公开或包含的具体实施方案，而是预期涵盖权利要求限定的本发明的原则和范围内的变化。本领域技术人员也应了解可对实施方案进行改变而不偏离其广泛的发明构思。

Claims (32)

1.奥氏体不锈钢，其由以下组成，以％重量计：至多0.20C、2.0-9.0Mn、至多2.0Si、18.0-23.0Cr、1.0-5.0Ni、0.4-2.0Mo、0.1-0.35N、至多4.0W、至多0.01B、至多1.0Co、铁和杂质，所述钢具有的铁素体数小于10且MD30值小于20℃；
其中所述铁素体数通过下式计算：FN＝3.34[％Cr+1.5(％Si)+％Mo+2(％Ti)+0.5(％Cb)]-2.46[％Ni+30(％N)+30(％C)+0.5(％Mn)+0.5(％Cu)]-28.6；且
其中MD30值通过下式计算：MD30(℃)＝413-462(％C+％N)-9.2(％Si)-8.1(％Mn)-13.7(％Cr)-9.5(％Ni)-17.1(％Cu)-18.5(％Mo)。
2.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢，其中：
0.5≤(Mo+W/2)≤5.0。
3.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢，其具有的PREW值大于22，其中PREW值通过下式计算：PREW＝％Cr+3.3(％Mo)+1.65(％W)+16(％N)。
4.权利要求1所述的奥氏体不锈钢，其具有的PREW值大于22且至多为30，其中PREW值通过下式计算：PREW＝％Cr+3.3(％Mo)+1.65(％W)+16(％N)。
5.权利要求1所述的奥氏体不锈钢，其具有的铁素体数大于0且至多为10。
6.权利要求1所述的奥氏体不锈钢，其具有的铁素体数为3至5。
7.权利要求1所述的奥氏体不锈钢，其具有的MD30值小于-10℃。
8.权利要求1所述的奥氏体不锈钢，其中所述Ni限定为3.0-5.0。
9.权利要求1所述的奥氏体不锈钢，其中所述Ni限定为1.0-3.0。
10.权利要求1所述的奥氏体不锈钢，其中所述C限定为至多0.08。
11.权利要求1所述的奥氏体不锈钢，其中所述Si限定为至多0.50。
12.权利要求1所述的奥氏体不锈钢，其中所述Mn限定为2.0-8.0。
13.权利要求1所述的奥氏体不锈钢，其中所述Mn限定为3.0-6.0。
14.权利要求1所述的奥氏体不锈钢，其中所述N限定为0.14-0.30。
15.权利要求1所述的奥氏体不锈钢，其中所述Mo限定为0.5-2.0。
16.权利要求1所述的奥氏体不锈钢，其中所述B限定为至多0.008。
17.权利要求1所述的奥氏体不锈钢，其中所述W限定为0.05-0.60。
18.权利要求2所述的奥氏体不锈钢，其具有的MD30值小于-10℃。
19.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢，其由以下组成，以％重量计：至多0.10C、2.0-8.0Mn、至多1.0Si、18.0-22.0Cr、1.0-5.0Ni、0.40-2.0Mo、0.12-0.30N、0.050-0.60W、至多1.0Co、至多0.04P、至多0.03S、至多0.008B、铁和杂质，所述钢具有的铁素体数小于10且MD30值小于20℃；
其中所述铁素体数通过下式计算：FN＝3.34[％Cr+1.5(％Si)+％Mo+2(％Ti)+0.5(％Cb)]-2.46[％Ni+30(％N)+30(％C)+0.5(％Mn)+0.5(％Cu)]-28.6；且
其中MD30值通过下式计算：MD30(℃)＝413-462(％C+％N)-9.2(％Si)-8.1(％Mn)-13.7(％Cr)-9.5(％Ni)-17.1(％Cu)-18.5(％Mo)。
20.权利要求19所述的奥氏体不锈钢，其具有的MD30值小于-10℃。
21.权利要求20所述的奥氏体不锈钢，其具有的PREW值大于22，其中PREW值通过下式计算：PREW＝％Cr+3.3(％Mo)+1.65(％W)+16(％N)。
22.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢，由以下组成，以重量％计：至多0.08C、3.0-6.0Mn、至多1.0Si、18.0-21.0Cr、3.0-5.0Ni、0.50-2.0Mo、0.14-0.30N、至多1.0Co、0.05-0.60W、至多0.05P、至多0.03S、铁和杂质，所述钢具有的铁素体数小于10且MD30值小于20℃；
其中所述铁素体数通过下式计算：FN＝3.34[％Cr+1.5(％Si)+％Mo+2(％Ti)+0.5(％Cb)]-2.46[％Ni+30(％N)+30(％C)+0.5(％Mn)+0.5(％Cu)]-28.6；且
其中MD30值通过下式计算：MD30(℃)＝413-462(％C+％N)-9.2(％Si)-8.1(％Mn)-13.7(％Cr)-9.5(％Ni)-17.1(％Cu)-18.5(％Mo)。
23.权利要求22所述的奥氏体不锈钢，其具有的MD30值小于-10℃。
24.权利要求23所述的奥氏体不锈钢，其具有的PREW值大于22，其中PREW值通过下式计算：PREW＝％Cr+3.3(％Mo)+1.65(％W)+16(％N)。
25.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢，由以下组成，以％重量计：至多0.20C、2.0-9.0Mn、至多2.0Si、18.0-23.0Cr、3.0-5.0Ni、0.4-2.0Mo、0.14-0.30N、至多4.0W、至多0.01B、至多1.0Co、铁和杂质，所述钢具有的铁素体数小于10且MD30值小于20℃；
其中所述铁素体数通过下式计算：FN＝3.34[％Cr+1.5(％Si)+％Mo+2(％Ti)+0.5(％Cb)]-2.46[％Ni+30(％N)+30(％C)+0.5(％Mn)+0.5(％Cu)]-28.6；且
其中MD30值通过下式计算：MD30(℃)＝413-462(％C+％N)-9.2(％Si)-8.1(％Mn)-13.7(％Cr)-9.5(％Ni)-17.1(％Cu)-18.5(％Mo)。
26.权利要求25所述的奥氏体不锈钢，其具有的MD30值小于-10℃。
27.权利要求26所述的奥氏体不锈钢，其具有的PREW值大于22，其中PREW值通过下式计算：PREW＝％Cr+3.3(％Mo)+1.65(％W)+16(％N)。
28.包括奥氏体不锈钢的制品，所述奥氏体不锈钢由以下组成，以％重量计：至多0.20C、2.0-9.0Mn、至多2.0Si、18.0-23.0Cr、1.0-5.0Ni、0.4-2.0Mo、0.1-0.35N、至多4.0W、至多0.01B、至多1.0Co、铁和杂质，所述钢具有的铁素体数小于10且MD30值小于20℃；
其中所述铁素体数通过下式计算：FN＝3.34[％Cr+1.5(％Si)+％Mo+2(％Ti)+0.5(％Cb)]-2.46[％Ni+30(％N)+30(％C)+0.5(％Mn)+0.5(％Cu)]-28.6；且
其中MD30值通过下式计算：MD30(℃)＝413-462(％C+％N)-9.2(％Si)-8.1(％Mn)-13.7(％Cr)-9.5(％Ni)-17.1(％Cu)-18.5(％Mo)。
29.权利要求28所述的制品，其中所述奥氏体不锈钢具有的MD30值小于-10℃。
30.权利要求28所述的制品，其中所述制品适用于低温环境和深冷环境中的至少一种。
31.权利要求28所述的制品，其中所述制品选自耐腐蚀制品、挠性连接器、烟囱内衬、烟道衬块、冷凝器部件、药物加工设备的部件、卫生用具使用的部件和用于乙醇制备或加工设备的部件。
32.权利要求28所述的制品，其中所述制品选自耐腐蚀建筑板、波纹管、导管、套管、板式框架换热器部件。
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