耐蝕性二聯(lián)鋼合金，由其制成的物體和制造該合金的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種熱等靜壓鐵素體?奧氏體鋼合金及其物體。所述合金的元素組成以重量百分比計(jì)包含：C 0?0.05；Si 0?0.8；Mn 0?4.0；Cr大于29?35；Ni 3.0?10；Mo 0?4.0；N 0.30?0.55；Cu 0?0.8；W 0?3.0；S 0?0.03；Ce 0?0.2；余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。所述物體在制造用于需要加工如機(jī)械加工或鉆孔的尿素生產(chǎn)裝置的組件中可以是特別有用的。優(yōu)選的用途是制造或代替如用在通常在尿素裝置的高壓合成工段中存在的汽提塔中的液體分布器。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
耐蝕性二聯(lián)鋼合金，由其制成的物體和制造該合金的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及耐蝕性二聯(lián)鋼(鐵素體奧氏體鋼)合金。特別地，本發(fā)明涉及由所述合 金制成的物體，并且涉及用于制造所述合金的方法。此外，本發(fā)明涉及包含由所述合金制成 的組件的尿素裝置和修改現(xiàn)存的尿素裝置的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 二聯(lián)不銹鋼是指鐵素體奧氏體鋼合金。這種鋼具有包含鐵素體和奧氏體相的微結(jié) 構(gòu)。本發(fā)明涉及的二聯(lián)鋼合金的特征在于高含量的Cr和N以及低含量的Ni。在這方面的背景 參考包括W0 95/00674和US 7,347,903。其中描述的二聯(lián)鋼為高耐蝕性的并且因此可以用 于例如尿素生產(chǎn)裝置的高侵蝕性環(huán)境。
[0003] 在尿素裝置的尿素合成工段中在提高的溫度(通常在150°c和250°C之間）和壓力 (通常在12和40MPa之間）下可以從氨和二氧化碳制造尿素(NH 2CONH2)。在該合成中，可以認(rèn) 為發(fā)生兩個(gè)連續(xù)的反應(yīng)步驟。在第一步中，形成氨基甲酸銨，在下一步中，該氨基甲酸銨脫 水以提供尿素。第一步(i)為放熱的，并且第二步可以表示為如下的吸熱平衡反應(yīng)(ii):
[0004] (i) 2NH3+C〇2^H2N-C〇-〇NH4
[0005] (?) Η,Ν - CO - 0NH4 ^ H2N - CO - HH2 + H20
[0006] 在典型的尿素生產(chǎn)裝置中，在尿素合成工段中進(jìn)行前述反應(yīng)以得到包含尿素的水 溶液。在一個(gè)或多個(gè)隨后的濃縮工段中，濃縮該溶液以最終生產(chǎn)成熔體而非溶液形式的尿 素。對(duì)該恪體進(jìn)一步進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)精加工步驟，如造粒、制粒、造球或壓實(shí)。
[0007] 根據(jù)汽提方法的制備尿素的一種經(jīng)常使用的方法為二氧化碳汽提法，如在例如 U1 lmann氏工業(yè)化學(xué)百科全書(shū)，第A27卷，1996，第333-350頁(yè)中描述的。在該方法中，在合成 工段后進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)回收工段。合成工段包含反應(yīng)器，汽提塔，冷凝器和優(yōu)選但非必須的 洗滌器，其中操作壓力在12和18MPa之間，如在13和16MPa之間。在合成工段中，離開(kāi)尿素反 應(yīng)器的尿素溶液被引入汽提塔，其中大量的未轉(zhuǎn)化的氨和二氧化碳被從尿素水溶液分離。
[0008] 這種汽提塔可以為殼式和管式熱交換器，其中尿素溶液被引入在管側(cè)的頂部，而 用于尿素合成的二氧化碳進(jìn)料被添加到汽提塔的底部。在殼側(cè)，添加蒸汽以加熱溶液。尿素 溶液在底部離開(kāi)熱交換器，同時(shí)汽相在頂部離開(kāi)汽提塔。離開(kāi)所述汽提塔的蒸氣含有氨、二 氧化碳、惰性氣體和少量的水。
[0009] 將所述蒸氣在降膜型熱交換器或可以為橫式或立式的淹沒(méi)式冷凝器中冷凝。在 U1 lmann氏工業(yè)化學(xué)百科全書(shū)，第A27卷，1996，第333-350頁(yè)中描述了橫式淹沒(méi)熱交換器。形 成的含有冷凝的氨、二氧化碳、水和尿素的溶液與未冷凝的氨、二氧化碳和惰性蒸氣一起被 再循環(huán)。
[0010] 特別是由于熱氨基甲酸鹽溶液，操作條件為高侵蝕性的。在過(guò)去，這給出了 一個(gè)問(wèn) 題，即尿素生產(chǎn)裝置即使由不銹鋼制成也將被侵蝕并且傾向于較早的替換。
[0011] 特別是通過(guò)從在W0 95/00674中描述的二聯(lián)鋼(也以商標(biāo)Safurex?被知道）制造 該裝置，即，經(jīng)歷提及的侵蝕性條件的其相關(guān)部件，該問(wèn)題已經(jīng)被解決。然而，即使前述的反 應(yīng)了在尿素生產(chǎn)中的主要進(jìn)步，在汽提塔中也存在特定問(wèn)題。典型的氨基甲酸鹽汽提塔包 含多個(gè)(幾千個(gè))管。通過(guò)這些管，液膜向下跑同時(shí)汽提氣（典型地c〇2)向上跑。通常做好準(zhǔn) 備以確保所有管具有相同的液體負(fù)荷從而具有相同速度的液體流動(dòng)。因?yàn)椋绻后w不以 相同速度流過(guò)所有管，則汽提塔的效率被降低。這些準(zhǔn)備包含通常呈圓筒形并且其中具有 小孔的液體分布器。
[0012]根據(jù)經(jīng)驗(yàn)液體分布器需要相對(duì)頻繁的替換。特別地，孔的尺寸和形狀隨時(shí)間變化， 明顯是由于侵蝕，盡管液體分布器由如上提及的耐蝕性二聯(lián)鋼制成。因此，受影響的分布器 導(dǎo)致在汽提塔中液體的不同通量，結(jié)果期望的汽提塔的管的相等的加載是低效率的。
[0013]因此在本領(lǐng)域中期望提供將提供具有更好侵蝕耐性的在汽提塔中的液體分布器 的耐蝕性材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 為了滿(mǎn)足一個(gè)或多個(gè)前述期望，本發(fā)明在一個(gè)方面中提供鐵素體-奧氏體鋼合金，
[0015] 其元素組成以重量百分比計(jì)包含：
[0017] 余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；
[0018] 其中，使用根據(jù)ASTM E 3-01制備的樣品，如通過(guò)DNV-RP-F112,第7節(jié)對(duì)樣品所確 定的奧氏體間距小于20μηι，如小于15μηι，如在8-15μηι范圍內(nèi)；并且其中選自根據(jù)需要在樣品 的三個(gè)截面中確定的平均奧氏體相長(zhǎng)/寬比的最大平均奧氏體相長(zhǎng)/寬比小于5,如小于3， 如小于2，其中所述截面來(lái)自樣品的三個(gè)垂直面；
[0019] 所述平均奧氏體相長(zhǎng)/寬比由以下步驟確定：
[0020] i.制備所述樣品的橫切表面；
[0021] ii.在轉(zhuǎn)盤(pán)上使用首先具有6μπι的粒度隨后具有3μπι的粒度的鉆石膏磨光所述表面 以制造磨光的表面；
[0022] iii.在20 °C下使用Murakami試劑蝕刻所述表面長(zhǎng)達(dá)30秒從而將鐵素體相著色，通 過(guò)在100ml H20中混合30g的氫氧化鉀和30g的K3Fe(CN)6以制備飽和溶液并且使得所述溶液 在使用前冷卻至室溫來(lái)提供所述試劑；
[0023] iv.使用通過(guò)選擇以使得相界可辨別的放大率，在光學(xué)顯微鏡下觀察處于被蝕刻 狀態(tài)下的所述橫切表面；
[0024] v.將交叉網(wǎng)格投射在所述圖像上，其中所述網(wǎng)格具有適合于觀察所述奧氏體-鐵 素體相界的網(wǎng)格距離；
[0025] vi.在所述網(wǎng)格上隨機(jī)選擇至少10個(gè)網(wǎng)格交叉，使得所述網(wǎng)格交叉能被識(shí)別為位 于所述奧氏體相中；
[0026] vii.在所述10個(gè)網(wǎng)格交叉的每個(gè)處，通過(guò)測(cè)定奧氏體相的長(zhǎng)度和寬度來(lái)確定所述 奧氏體相長(zhǎng)/寬比，其中所述長(zhǎng)度為當(dāng)在所述相界處的兩點(diǎn)之間畫(huà)直線(xiàn)時(shí)的最長(zhǎng)不間斷距 離，所述相界為從奧氏體相到鐵素體相的過(guò)渡;并且其中所述寬度定義為垂直于在相同相 中的長(zhǎng)度而測(cè)定的最長(zhǎng)不間斷距離；
[0027] viii.計(jì)算所述平均奧氏體相長(zhǎng)/寬比，其為10個(gè)測(cè)定的奧氏體相長(zhǎng)/寬比的奧氏 體相長(zhǎng)/寬比的數(shù)值平均。
[0028] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，在其上進(jìn)行所述測(cè)定的所述樣品具有至少一個(gè)大于 5mm的尺寸，如長(zhǎng)度、寬度或高度。
[0029] 在另一個(gè)方面中，本發(fā)明提供可以通過(guò)對(duì)鐵素體-奧氏體合金粉末進(jìn)行熱等靜壓 而獲得的成形物體，其中所述鐵素體-奧氏體合金粉末以重量百分比計(jì)包含：
[0031] 余量Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0032] 在又一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及如在上文或下文中定義的鐵素體-奧氏體合金 作為用于尿素生產(chǎn)裝置的組件的構(gòu)建材料的用途，其中所述組件旨在接觸氨基甲酸鹽溶 液，并且其中所述組件包含一個(gè)或多個(gè)機(jī)械加工的或鉆孔的表面。
[0033] 在又一個(gè)方面中，本發(fā)明提供制造耐蝕性鐵素體-奧氏體合金的物體的方法，所述 方法包含如下步驟：
[0034] a.熔化以重量百分比計(jì)包含如下的鐵素體-奧氏體合金：
[0037] 余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；
[0038] b.將熔體霧化以制造具有在約100-150μπι的范圍內(nèi)的平均粒度和約500μπι的最大 粒度的粉末；
[0039] c.提供限定待制造的物體的形狀的模具；
[0040] d.用所述粉末填充所述模具的至少一部分；
[0041] e.在預(yù)定溫度、預(yù)定壓力下對(duì)如在d.中填充的所述模具進(jìn)行預(yù)定時(shí)間的熱等靜壓 (HIP )，使得所述粉末的粒子彼此冶金結(jié)合以制造所述物體。
[0042] 在另一個(gè)方面中，本發(fā)明涉及用于在尿素生產(chǎn)裝置的氨基甲酸鹽汽提塔中的液體 分布器，所述液體分布器為如上所述的物體。
[0043] 在另一個(gè)方面中，本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)尿素的裝置，所述裝置包括包含反應(yīng)器、汽 提塔和冷凝器的高壓尿素合成工段，其中所述汽提塔包含如上所述的液體分布器。
[0044] 在又一個(gè)方面中，本發(fā)明提供改造現(xiàn)存的尿素生產(chǎn)裝置的方法，所述裝置包含具 有由以重量百分比計(jì)包含如下的耐蝕性鐵素體-奧氏體合金制成的管和液體分布器的汽提 塔：

[0047] 余量為Fe和不可避免的雜質(zhì);所述方法包含用上述液體分布器代替液體分布器。
【附圖說(shuō)明】
[0048]圖1至圖5為在實(shí)施例1中提及的試驗(yàn)試樣的顯微鏡照片。
[0049] 圖6為指示在實(shí)施例2和3中應(yīng)用的橫截面的示意圖。
[0050] 圖7顯示經(jīng)歷了根據(jù)實(shí)施例2的侵蝕試驗(yàn)的樣品的橫截面的顯微鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0051] 在廣義上，本發(fā)明基于以下明智的見(jiàn)解，即，在尿素汽提塔中的液體分布器中仍在 發(fā)生的侵蝕受到橫切端侵蝕的影響。其指的是在通過(guò)進(jìn)行橫切造成的表面上發(fā)生的侵蝕。 這種類(lèi)型的侵蝕不同于其它類(lèi)型的侵蝕，如疲勞侵蝕(在化學(xué)環(huán)境中的機(jī)械侵蝕）、氯化物 應(yīng)力侵蝕開(kāi)裂、沖刷侵蝕(在化學(xué)環(huán)境中的粒磨損）、縫隙侵蝕或點(diǎn)狀侵蝕。
[0052] 發(fā)明人驚奇地發(fā)現(xiàn)，通過(guò)從在上文或下文中定義的熱等靜壓鐵素體-奧氏體合金 制造組件，任何在所述組件中通過(guò)鉆孔或機(jī)械操作而造成的橫切表面都將具有降低的和/ 或消除的對(duì)于橫切端侵蝕的易損性。
[0053]發(fā)明人還驚奇地發(fā)現(xiàn)，與由相似的鐵素體-奧氏體鋼制成但不是通過(guò)HIP法（即，通 過(guò)熱擠壓和隨后的冷加工）制造的相同組件相比，作為侵蝕結(jié)果的所述組件的整體重量損 失顯著更小。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)熱等靜壓材料在相的分布和形狀(或微觀結(jié)構(gòu))上將是各向同性的。 將理解由于二聯(lián)鋼的二相性質(zhì)，該材料在微尺度上必然是各向異性的。此外，在熱等靜壓材 料中，由于其晶體結(jié)構(gòu)，單顆粒是各相異性的。多種具有隨機(jī)取向的顆粒在中尺度或大尺度 上是各向同性的。
[0054]這些尺度可以理解為涉及奧氏體間距的尺寸。在熱等靜壓二聯(lián)組件中，所述間距 通常在8-15um之間。
[0055]通過(guò)對(duì)鐵素體-奧氏體鋼合金粉末進(jìn)行熱等靜壓而獲得本發(fā)明的鐵素體-奧氏體 合金和物體，其中所述鐵素體-奧氏體鋼粉末以重量百分比計(jì)包含：
[0057] 余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0058]如上所述，如此獲得的合金和物體可以參照奧氏體間距和平均奧氏體相長(zhǎng)/寬比 來(lái)特別表征。
[0059] 在所述實(shí)驗(yàn)中，尤其地，將光學(xué)顯微鏡用于觀察樣品處于被蝕刻狀態(tài)下的橫切表 面。所述顯微鏡可以為任何適合于金相學(xué)檢查的光學(xué)顯微鏡。選擇放大率使得相界為可辨 別的。本領(lǐng)域技術(shù)人員將通常能評(píng)估相界是否為可見(jiàn)的，并且將因此能選擇合適的放大率。 根據(jù)DNV RP F112,應(yīng)選擇放大率使得10-15個(gè)微結(jié)構(gòu)單元被各個(gè)線(xiàn)（穿過(guò)該圖像所繪的直 線(xiàn)）貫穿。典型的放大率為100x-400x。
[0060] 在實(shí)驗(yàn)中，將交叉網(wǎng)格投射在圖像上，其中所述網(wǎng)格具有適合于觀察奧氏體-鐵素 體相界的網(wǎng)格距離。典型地，提供20-40個(gè)網(wǎng)格交叉。
[0061 ] 可以根據(jù)W0 05/00674或US 7,347,903的公開(kāi)內(nèi)容制成鐵素體-奧氏體鋼合金。本 領(lǐng)域技術(shù)人員將能參照這些公開(kāi)內(nèi)容制作鋼合金。另外，將這些公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用并入本 文。
[0062] 所述鐵素體-奧氏體鋼合金的元素組成通常如在上文或下文中所定義的。
[0063] 在本發(fā)明中碳(C)通常寧可被當(dāng)作雜質(zhì)元素并且在鐵素體和奧氏體相二者中都具 有有限的溶解度。該有限的溶解度暗示碳化物沉淀的風(fēng)險(xiǎn)以太高的百分比存在，結(jié)果導(dǎo)致 降低的耐蝕性。因此，C含量應(yīng)限制為最大0.05重量％，如最大0.03重量％，如最大0.02重 量％。
[0064] 硅(Si)被用作鋼制造時(shí)的脫氧添加劑。然而，太高的Si含量增加金屬間相沉淀的 傾向并且降低N的溶解度。因此，Si含量應(yīng)限制為最大0.8重量％，如最大0.6重量％，如在 0.2-0.6重量％的范圍內(nèi)，如最大0.5重量％。
[0065]添加錳(Μη)以提高N的溶解度并且代替Ni作為合金元素，因?yàn)棣潜徽J(rèn)為是奧氏體 穩(wěn)定化的。適當(dāng)?shù)?，選擇在0和4.0重量％之間的Μη含量，如在0.8-1.50重量％之間，如0.3-2.0重量％，如0.3-1.0重量％。
[0066]鉻(Cr)是用于增加對(duì)大多數(shù)類(lèi)型的侵蝕的耐受性的最活躍元素。在尿素合成中Cr 含量對(duì)耐受性非常重要，因此從結(jié)構(gòu)穩(wěn)定化的觀點(diǎn)出發(fā)Cr含量應(yīng)盡可能最大化。為了在奧 氏體中獲得足夠的耐蝕性，Cr含量應(yīng)該在26-35重量％的范圍內(nèi)，如在28-30重量％的范圍 內(nèi)，如在29-33重量％的范圍內(nèi)。在本發(fā)明中，Cr含量特別地為大于29%，如大于29-33,大于 29至30。在一個(gè)有趣的實(shí)施方式中，Cr含量大于29.5 %，如大于29.5-33，如大于29.5至31， 如大于29.5至30。
[0067] 鎳(Ni)主要用作奧氏體穩(wěn)定化元素，并且其含量應(yīng)保持盡可能低。在具有低氧含 量的尿素環(huán)境中奧氏體不銹鋼的差耐受性的一種重要原因被假定是其相對(duì)高的Ni含量。在 本發(fā)明中，需要3-10重量％的含量的Ni，如3-7.5重量％Ni，如4-9重量％，如5-8重量％，如 6-8重量％，以獲得在30-70體積％的范圍內(nèi)的鐵素體含量。
[0068] 鉬(Mo)被用于改進(jìn)合金的鈍態(tài)。Mo及Cr和N-起為最有效地增加對(duì)點(diǎn)狀侵蝕和縫 隙侵蝕的耐受性的那些元素。此外，Mo通過(guò)增加 N的固體溶解度減少氮化物的沉淀傾向。然 而，太高的Mo含量引起金屬間相的沉淀的風(fēng)險(xiǎn)。因此，Mo含量應(yīng)該在0至4.0重量％、如從1.0 至3重量％、如從1.50至2.60重量％、如從2-2.6重量％的范圍內(nèi)。
[0069]氮(N)是強(qiáng)奧氏體形成元素并且提高奧氏體的重構(gòu)。另外，N影響Cr和Mo的分布使 得更高含量的N增加在奧氏體相中Cr和Mo的相對(duì)份額。這意味著奧氏體變得對(duì)侵蝕更有耐 受性，并且更高含量的Cr和Mo可以在保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時(shí)被包含在合金中。
[0070]然而，公知N在完全奧氏體鋼中也抑制金屬間相的形成。因此，N應(yīng)該在從0.30至 〇. 55重量％的范圍內(nèi)，如從0.30至0.40重量％的范圍，如從0.33至0.55重量％的范圍，如從 0.36至0.55重量％的范圍。
[0071]銅(Cu)提高在酸性環(huán)境如硫酸中的一般耐蝕性。然而，高含量的Cu將降低對(duì)點(diǎn)狀 侵蝕和縫隙侵蝕的耐受性。因此，Cu的含量應(yīng)限制為最大1.0重量％，如最大0.8重量％。在 本發(fā)明中，Cu含量特別為最大0.8%。
[0072] 鎢(W)增加對(duì)點(diǎn)狀侵蝕和縫隙侵蝕的耐受性。但是高含量的W特別是在與高含量的 Cr和Mo組合時(shí)增加金屬間相沉淀的風(fēng)險(xiǎn)。因此，W的量應(yīng)限制為最大3.0重量％，如最大2.0 重量％。
[0073] 硫（S)通過(guò)形成易溶的硫化物而負(fù)面影響耐蝕性。因此，S的含量應(yīng)限制為最大 0.03重量％，如最大0.01重量％，如最大0.005重量％，如最大0.001重量％。
[0074] 可以以高達(dá)最大0.2重量％的百分比將鈰添加至鐵素體-奧氏體合金。
[0075] 根據(jù)本發(fā)明的鐵素體-奧氏體合金的鐵素體含量對(duì)耐蝕性是重要的。因此，鐵素體 的含量應(yīng)在從30體積％至70體積％的范圍內(nèi)，如在從30至60體積％的范圍內(nèi)，如在從30至 55體積％的范圍內(nèi)，如在從40至60體積％的范圍內(nèi)。
[0076] 當(dāng)使用術(shù)語(yǔ)"最大"時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員知道除非具體陳述了另一個(gè)數(shù)字，否則該 范圍的下限為〇重量％。
[0077] 根據(jù)本發(fā)明，另一種組合物以重量百分比計(jì)包含：
[0078] C 最大 0.03;
[0079] Μη 0.8-1.50；
[0080] S 最大 0.03;
[0081 ] Si 最大 0.50;
[0082] Cr 大于 29-30;
[0083] Ni 5.8-7.5;
[0084] Mo 1.50-2.60；
[0085] Cu 最大 0.80;
[0086] N 0.30-0.40；
[0087] ff 0-3.0；
[0088] Ce 0-0.2；
[0089] 和余量鐵及不可避免的雜質(zhì)；
[0090] 根據(jù)本發(fā)明的又一種組合物以重量百分比計(jì)包含：
[0091] C 最大 0.03;
[0092] Si 最大0.8;如0· 2-0.6;
[0093] Μη 0.3-2;如0.3-1;
[0094] Cr 大于 29-33;
[0095] Ni 3-10;如 4-9;如 5-8;如 6-8;
[0096] Mo 1-3;如1-1.3;如1.5-2.6;如2-2.6;
[0097] N 0.36-0.55；
[0098] Cu 最大0.8;
[0099] ff 最大2.0;
[0100] S 最大 0.03;
[0101] Ce 0-0.2；
[0102] 余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，鐵素體含量為30-70體積％，如在從30至60體積％的 范圍內(nèi)，如在從30至55體積％的范圍內(nèi)，如在從40至60體積％的范圍內(nèi)。
[0103] 熱等靜壓(HIP)為本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，對(duì)于待進(jìn)行熱等靜 壓的二聯(lián)鋼合金，其必須以粉末的形式提供?？梢酝ㄟ^(guò)如下制造這種粉末:霧化熱合金，即， 通過(guò)噴嘴將液體狀態(tài)的熱合金噴霧（由此促使熔融合金通過(guò)孔口）并且使得合金在其后即 刻固化。在本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的壓力下進(jìn)行霧化，因?yàn)樵搲毫θQ于用于進(jìn)行霧化的裝 置。優(yōu)選地，采用氣體噴霧的技術(shù)，其中在其即將離開(kāi)噴嘴之前將氣體引入熱金屬合金流以 引起湍流，從而夾帶氣體擴(kuò)張（因?yàn)榧訜?并且以大收集體積排出到孔口的外部。收集體積 優(yōu)選利用氣體填充以促進(jìn)熔融金屬?lài)娚涞倪M(jìn)一步湍流。
[0104] 粒子的粒度分布的D5Q通常為80-130μπι。
[0105] 然后將所得粉末轉(zhuǎn)移至模具（即，限定待制造的物體的形狀的模型）。填充模具的 期望的部分，并且對(duì)填充的模具進(jìn)行熱等靜壓(HIP)，使得所述粉末的粒子彼此冶金結(jié)合以 制造該物體。在低于鐵素體奧氏體合金的熔點(diǎn)、優(yōu)選在從1000至1200°C的范圍內(nèi)的預(yù)定溫 度下進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的HIP方法。預(yù)定等靜壓為2 900巴，如約1000巴，并且預(yù)定時(shí)間在從1 至5小時(shí)的范圍內(nèi)。
[0106] 根據(jù)本發(fā)明，在根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)內(nèi)容的HIP方法后也可以進(jìn)行熱處理，如在從 1000-1200°C的溫度范圍下處理獲得的物體，隨后進(jìn)行淬火。
[0107] 根據(jù)整個(gè)物體是否在單一 HIP步驟中制成，填充模具的至少一部分。根據(jù)一個(gè)實(shí)施 方式，將模具完全填充，并且在單一 HIP步驟中制成物體。在HIP后，從模具中除去物體。其通 常通過(guò)例如通過(guò)機(jī)械加工或酸洗除去模具本身而進(jìn)行。
[0108] 通過(guò)模具的形狀和模具的填充度來(lái)確定獲得的物體的形狀。優(yōu)選地，制造模具以 例如提供期望的物體的端形狀，例如，如果要制造管狀液體分布器，則模具將用于限定管。 其后通過(guò)鉆孔可以適當(dāng)?shù)刂圃烨笆鲆龅揭后w分布器中的孔。在不希望被理論束縛的情況 下，發(fā)明人相信由于如在上文或下文中定義的特定HIP材料的各向同性，所述孔將與其余的 二聯(lián)合金部分一樣耐蝕。
[0109] 由此，可以相應(yīng)地描述本HIP方法：
[0110] 在第一步中，提供限定最終物體的形狀或輪廓的至少一部分的模型(模具、膠囊）。 該模型通常由焊在一起的鋼片如碳鋼片制成。該模型可以具有任意形狀并且可以在填充模 型后通過(guò)焊接來(lái)密封。該模型也可以限定最終組分的一部分。在該情況下，可以將模型焊接 至預(yù)制造組件，例如鍛造組件或鑄造組件。該模型不一定必須具有最終物體的最終形狀。
[0111] 在第二步中，提供在上文和下文中定義的粉末。所述粉末為具有粒子分布（即，所 述粉末包含不同尺寸的粒子)和小于500um的粒度的預(yù)合金化粉末。
[0112] 在第三步中，將所述粉末倒入限定組件的形狀的模型。隨后例如通過(guò)焊接密封該 模型。在密封該模型之前，可以例如通過(guò)使用真空栗，向粉末混合物施加真空。真空從粉末 混合物中除去空氣。從粉末混合物中除去空氣是重要的，因?yàn)榭諝夂袣?，其?duì)基質(zhì)的延展 性可能具有負(fù)面影響。
[0113] 在第四步中，在預(yù)定溫度和預(yù)定等靜壓力下對(duì)填充的模型進(jìn)行熱等靜壓(HIP)預(yù) 定時(shí)間，使得合金的粒子彼此冶金結(jié)合。從而將模型置于通常稱(chēng)為熱等靜壓室(HIP室)的可 加熱壓力室中。
[0114] 利用空氣例如氬氣將加熱室加壓至超過(guò)500bar的等靜壓力。典型地，等靜壓力為 大于900-1100bar，例如950-1100bar，并且最優(yōu)選約lOOObar。將該室加熱至選為低于材料 的熔點(diǎn)的溫度。溫度越接近熔點(diǎn)，形成其中可能形成脆性條紋的熔融相的風(fēng)險(xiǎn)越高。然而， 在低溫下，擴(kuò)散過(guò)程變慢并且熱等靜壓材料將含有殘留孔隙并且材料間的金屬鍵變?nèi)?。?此，該溫度在1000-1200°C的范圍內(nèi)，優(yōu)選1100-1200°C，最優(yōu)選約1150°C。在預(yù)定壓力和預(yù) 定溫度下在加熱室中將模具保持預(yù)定時(shí)間。在HIP期間在粉末粒子之間發(fā)生的擴(kuò)散過(guò)程是 時(shí)間依賴(lài)的，所以?xún)?yōu)選長(zhǎng)時(shí)間。因此，一旦達(dá)到所述壓力和溫度，HIP步驟的持續(xù)時(shí)間為1-5 小時(shí)。
[0115] 在HIP后從固結(jié)的組件剝離模具。在剝離后可以將最終產(chǎn)品熱處理。
[0116]在該方面本發(fā)明在另一個(gè)實(shí)施方式中涉及制造鐵素體-奧氏體合金的物體的方 法，所述方法包含如下步驟：
[0117] a)提供限定所述物體的形狀的至少一部分的模型;提供以重量百分比計(jì)包含如下 的粉末混合物：
[0119] 余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；
[0120] b)用所述粉末混合物填充所述模型的至少一部分；
[0121] c)在預(yù)定溫度、預(yù)定等靜壓力下對(duì)所述模型進(jìn)行預(yù)定時(shí)間的熱等靜壓，使得粉末 粒子彼此冶金結(jié)合。
[0122] 將理解如在上文或下文中描述的根據(jù)本發(fā)明制造的物體不限于液體分布器。實(shí)際 上，如在上文或下文中限定的鐵素體-奧氏體合金和如在上文或下文中描述的HIP方法也可 以用于制造任何需要滿(mǎn)足如在上文或下文中提及的相同要求的合適的物體。在要用于高侵 蝕性環(huán)境的物體的情況下和在與前述液體分布器相似地含有易于橫切端侵蝕的表面的物 體的情況下，將特別享受本發(fā)明的附加好處。
[0123] -個(gè)特別高侵蝕性環(huán)境為在尿素生產(chǎn)裝置中高壓合成工段的環(huán)境。如所討論的， 本發(fā)明發(fā)現(xiàn)特別好的用途的在這種合成工段中的一個(gè)部分為用在汽提塔中的液體分布器。 然而，本發(fā)明也可以有利地用于制造相同類(lèi)型的合成工段的其它組件。
[0124] 這些其它組件包括在其它組件中的雷達(dá)錐(radar cone)。其指的是雷達(dá)用于測(cè)定 在尿素反應(yīng)器或在高壓汽提塔中的液位的用途。這些雷達(dá)液位測(cè)量系統(tǒng)裝備有雷達(dá)錐，所 述雷達(dá)錐暴露于在所述應(yīng)用中普遍的侵蝕性環(huán)境。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明來(lái)制造，雷達(dá)錐本身表 示由此可以在耐蝕性方面進(jìn)一步提高的機(jī)械加工表面。
[0125] 在尿素裝置中的應(yīng)用的另一個(gè)方面為高壓(控制）閥的實(shí)體或高壓噴射器的實(shí)體。 為了從耐蝕的鐵素體-奧氏體鋼制造高壓(控制）閥或高壓噴射器的實(shí)體，需要機(jī)械加工、鉆 孔或其組合。因此，這些部分也易受橫切端侵蝕的傷害。
[0126] 因此，在該方面，本發(fā)明涉及如上所述的或如通過(guò)如上所述的方法制造的根據(jù)本 發(fā)明的物體作為尿素生產(chǎn)裝置的組件的構(gòu)建材料的用途。其中所述組件旨在與氨基甲酸鹽 溶液接觸，并且包含一個(gè)或多個(gè)機(jī)械加工的表面。
[0127] 在一個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)將根據(jù)本發(fā)明的物體制造為使得其大致地或精確地具有 其要用于的組件的形狀而實(shí)現(xiàn)作為構(gòu)建材料的所述用途。典型地，如在液體分布器(或雷達(dá) 錐和閥體）的情況下，其可以是指形狀是預(yù)定的，并且僅需要在如通過(guò)HIP制造的物體中鉆 孔?；蛘?，制造的物體僅為塊(或任何其它無(wú)關(guān)緊要的形狀），通過(guò)采用多種機(jī)械加工技術(shù)如 車(chē)削、車(chē)螺紋、鉆孔、鋸削和銑削或其組合如銑削或鋸削和隨后的鉆孔，可以從其制造期望 的最終組件。在最終組件具有相對(duì)簡(jiǎn)單的形狀如閥體的情況下，其可以是特別合適的。
[0128] 在另一個(gè)方面中，本發(fā)明也涉及前述的組件。特別地，其指的是選自液體分布器， 暴露于侵蝕性液體的儀器罩，如雷達(dá)錐，閥體或噴射器的實(shí)體的組件。優(yōu)選地，本發(fā)明提供 用于在尿素生產(chǎn)裝置中的氨基甲酸鹽汽提塔的液體分布器，所述液體分布器為如上限定的 本發(fā)明的任何所述實(shí)施方式的物體，或如通過(guò)以上本發(fā)明的方法的任何所述實(shí)施方式制造 的物體。
[0129] 將理解本發(fā)明提供對(duì)于尿素裝置的構(gòu)建的特別的好處。在該方面中，本發(fā)明也因 此涉及用于尿素的制造的裝置。所述裝置包含含有反應(yīng)器、汽提塔和冷凝器的高壓尿素合 成工段，其中所述汽提塔包含如在上文中所述的根據(jù)本發(fā)明的液體分布器。相似地，本發(fā)明 提供包含通過(guò)對(duì)特別如以上定義的耐蝕性二聯(lián)鋼進(jìn)行HIP而獲得的一種或多種其它組件的 尿素裝置。這種組件特別地為雷達(dá)錐或(控制）閥以及噴射器的實(shí)體。
[0130] 尿素裝置可以為所謂的處女地裝置，即，新建的裝置。然而，當(dāng)如下時(shí)本發(fā)明也發(fā) 現(xiàn)具有大的好處的特別用途:涉及修改現(xiàn)存的用于制造尿素的裝置，特別地其中現(xiàn)存的裝 置已經(jīng)被制造以例如在尤其在這種裝置的高壓合成工段中的那些部件中采用耐蝕性二聯(lián) 鋼，所述部件在裝置操作的高侵蝕性條件下與高侵蝕性氨基甲酸鹽接觸。如上文或下文所 限定的熱等靜壓鐵素體-奧氏體鋼合金不能僅用于以常規(guī)完全奧氏體不銹鋼構(gòu)建的現(xiàn)存裝 置，而且也能用于使用高反應(yīng)性材料如鈦或鋯構(gòu)建的裝置。
[0131] 在該方面，本發(fā)明提供修改用于生產(chǎn)尿素的現(xiàn)存裝置的方法，所述裝置包含汽提 塔，其管和液體分布器由以重量百分比計(jì)包含如下的耐蝕性鐵素體-奧氏體鋼制成：
[0134] 余量為Fe和不可避免的雜質(zhì);所述方法包含由在上文或下文中描述的，即，通過(guò)對(duì) 特別如以上限定的耐蝕性二聯(lián)鋼進(jìn)行熱等靜壓而獲得的根據(jù)本發(fā)明的液體分布器代替液 體分布器。在相似的方面中，本發(fā)明也涉及通過(guò)由根據(jù)本發(fā)明所述的組件代替由耐蝕性鐵 素體-奧氏體鋼制成的任何期望組件，來(lái)修改這種現(xiàn)存的尿素裝置。其特別指的是包含一個(gè) 或多個(gè)機(jī)械加工表面、并且優(yōu)選選自液體分布器、雷達(dá)錐和閥體的組件。
[0135] 在前述方法中，鐵素體-奧氏體合金的元素組成為如上文或下文所述的鐵素體-奧 氏體合金的任一種實(shí)施方式的元素組成。
[0136] 參照其主要高壓合成工段組件描述前述裝置。本領(lǐng)域技術(shù)人員完全知道通常在這 種裝置中存在哪些組件和這些組件如何相對(duì)彼此布置和彼此連接。參照Ullmann氏工業(yè)化 學(xué)百科全書(shū)（Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry),第37卷，2012,第657-695 頁(yè)。
[0137] 在本說(shuō)明書(shū)中討論實(shí)施方式的地方，如果這種實(shí)施方式是單獨(dú)討論的，則這種實(shí) 施方式的組合根據(jù)本發(fā)明也被明顯預(yù)見(jiàn)。
[0138] 還參照非限制性圖和下文中討論的實(shí)施例進(jìn)一步示出本發(fā)明。在實(shí)施例中，通過(guò) 如下對(duì)鐵素體-奧氏體合金進(jìn)行熱等靜壓(HIP):
[0139] 在第一步中，提供模型。也稱(chēng)作模具或膠囊的模型限定最終物體的形狀或輪廓的 至少一部分。該模型可以由鋼片例如焊接在一起的鋼片制成。
[0140]在第二步中，在上文或下文中限定的合金以粉末混合物的形式提供。將理解粉末 混合物包含不同尺寸的粒子。
[0141] 在第三步中，將粉末化合物倒入限定物體的形狀的模型中。在第四步中，在預(yù)定溫 度和預(yù)定等靜壓力下對(duì)填充的模型進(jìn)行預(yù)定時(shí)間的HIP，使得合金的粒子彼此冶金結(jié)合。
[0142] 實(shí)施例1
[0143] 在該實(shí)施例中，提供通過(guò)不同制造方法制造的鐵素體-奧氏體合金的樣品。對(duì)樣品 進(jìn)行其微觀結(jié)構(gòu)的調(diào)查。
[0144] 選擇5個(gè)樣品。4個(gè)樣品為Safurex級(jí)，并且另外的一個(gè)為通過(guò)HIP方法制造的SAF 2507級(jí)(不包括Sandvik)。在表1中可以看到樣品的列表。
[0145] 表1-在調(diào)查中使用的樣品的列表
[0147] 從提及的樣品制備金相試樣。根據(jù)ASTM E 3_01[1](使用用于較硬材料的制備方 法2)制備了試樣。在不同方向上從各個(gè)樣品切出三個(gè)截面；即根據(jù)在ASTM E 3中提及的建 議指定的橫截面，徑向縱截面和切向縱截面。在改性Murakami試劑中將試樣蝕刻長(zhǎng)達(dá)30秒， 從而將鐵素體相著色。通過(guò)在60ml H20中將30g Κ0Η和30g K3Fe(CN)6混合而制備蝕刻劑，并 且在使用前使其冷卻至室溫(20°C)。
[0148] 根據(jù)以下非限制性實(shí)施例制備樣品2。將如上文或下文所限定的合金氣體霧化以 形成被篩為小于500μπι的尺寸的球狀粉末粒子。將預(yù)合金的粉末倒入由焊接片金屬組成的 模型中。在填充的模具中抽吸真空，隨后通過(guò)焊接密封模具。其后將模具置于可加熱壓力 室，即，熱等靜壓室(HIP室）中。利用氬氣將加熱室加壓至lOOObar的等靜壓力。將室加熱至 約1150Γ的溫度，并且在該溫度下將樣品保持2小時(shí)。在熱等靜壓后將熱等靜壓組件在提供 可以在合金的相圖中獲得的期望的相平衡的溫度下進(jìn)行熱處理。進(jìn)行2小時(shí)熱處理，隨后立 即在水中淬火。在熱處理后通過(guò)機(jī)械加工除去模具。
[0149]在制備的試樣上進(jìn)行3種不同的測(cè)定；
[0150] 1.根據(jù)DNV-RP-F112，第7節(jié)(2008) [2 ]的奧氏體間距。圖沿著伸長(zhǎng)方向水平取向并 且在圖中進(jìn)行測(cè)定的線(xiàn)垂直取向。
[0151] 2.奧氏體間距比，定義為平行于伸長(zhǎng)方向測(cè)定的奧氏體間距和垂直于伸長(zhǎng)方向測(cè) 定的奧氏體間距的比（正常步驟是測(cè)定垂直于伸長(zhǎng)方向的奧氏體間距）。根據(jù)DNV-RP-F112 進(jìn)行測(cè)定，不同之處在于在每個(gè)試樣上僅使用一個(gè)畫(huà)面(frame)。
[0152] 3.平均奧氏體相長(zhǎng)/寬比。根據(jù)以下步驟測(cè)定平均奧氏體相長(zhǎng)/寬比；
[0153] a.使用用于奧氏體間距的畫(huà)面類(lèi)型(DNV-RP-F112)。
[0154] b.將交叉網(wǎng)格投射在圖像上以產(chǎn)生20-40個(gè)網(wǎng)格交叉。
[0155] c.隨機(jī)選擇10個(gè)網(wǎng)格交叉使得網(wǎng)格交叉可以清楚地被識(shí)別為位于奧氏體相中。
[0156] d.對(duì)于10個(gè)交叉中的每個(gè)，對(duì)于10個(gè)相中的每個(gè)通過(guò)測(cè)定奧氏體相的長(zhǎng)度和寬度 來(lái)確定奧氏體相長(zhǎng)/寬比，其中所述長(zhǎng)度為當(dāng)在相界處的兩點(diǎn)之間畫(huà)直線(xiàn)時(shí)的最長(zhǎng)不間斷 距離(其中相界為從鐵素體到奧氏體相或反之亦然的過(guò)渡）；并且所述寬度定義為垂直于在 相同相中的長(zhǎng)度而測(cè)定的最長(zhǎng)不間斷距離。
[0157] e.將平均相奧氏體長(zhǎng)/寬比計(jì)算為10個(gè)測(cè)定的奧氏體相長(zhǎng)/寬比的奧氏體相長(zhǎng)/寬 比的數(shù)值平均。
[0158] 在表2中給出了用于不同金相試樣的測(cè)定的放大率和網(wǎng)格距離。
[0159] 上述方法也可以用于測(cè)定鐵素體相和鐵素體-奧氏體相。如果例如鐵素體-奧氏體 相用在如上所述的方法中，則將獲得與在表2中公開(kāi)的一個(gè)具有相同量級(jí)的結(jié)果。
[0160] 表2.放大率和網(wǎng)格距離
[0162] 對(duì)于樣品1至5中的每個(gè)，分別在圖1至5中示出了來(lái)自各個(gè)金相試樣的圖。其中，在 各個(gè)圖中，示出了3個(gè)圖（頂部、中部和底部），對(duì)應(yīng)于上述截面(橫截面、徑向截面和切向縱 截面）。
[0163] 在4個(gè)畫(huà)面上測(cè)定奧氏體間距，其中在各個(gè)畫(huà)面上最少測(cè)定50次。當(dāng)可適用時(shí)在垂 直于伸長(zhǎng)的方向上測(cè)定奧氏體間距。在所有樣品上在畫(huà)面中垂直的測(cè)定奧氏體間距。在所 有情況下畫(huà)面相對(duì)于微結(jié)構(gòu)的取向等同于在圖1至5中示出的圖中可以看到的。在表3中顯 示來(lái)自測(cè)定的平均值。
[0164] 通過(guò)除在垂直方向上測(cè)定的奧氏體間距計(jì)算奧氏體間距比。首先，以與用于一般 奧氏體間距測(cè)定的方式相同的方式在對(duì)應(yīng)于伸長(zhǎng)的垂直方向的圖中垂直測(cè)定奧氏體間距。 然后在對(duì)應(yīng)于伸長(zhǎng)的水平方向的相同的圖中水平測(cè)定奧氏體間距。在表4中可以看見(jiàn)來(lái)自 垂直測(cè)定的結(jié)果，并且在表5中可以看見(jiàn)來(lái)自水平測(cè)定的結(jié)果。
[0165] 在表6中示出在平行和垂直于微結(jié)構(gòu)的伸長(zhǎng)的測(cè)定之間的奧氏體間距比。
[0166] 在表7中示出來(lái)自?shī)W氏體相長(zhǎng)/寬比測(cè)定的結(jié)果。結(jié)果表示為平均奧氏體相長(zhǎng)/寬 比，其中值為對(duì)于各個(gè)金相試樣的10次測(cè)定的數(shù)值平均。
[0167] 奧氏體間距測(cè)定示出熱等靜壓材料在3個(gè)方向上具有相似的奧氏體間距，并且在 該意義上比例如管產(chǎn)品更各向同性。
[0168] 奧氏體間距比示出熱等靜壓材料比常規(guī)制造的Safurex具有更各向同性的微結(jié)構(gòu) (相分布）。
[0169] 平均奧氏體相長(zhǎng)/寬比測(cè)定的結(jié)果示出具有各向同性相分布的金相試樣，如熱等 靜壓和橫向試樣均展示低于3的值。具有各向異性分布的試樣具有大于3的值并且在許多情 況下比其更高。
[0170] 表3.來(lái)自?shī)W氏體間距測(cè)定的結(jié)果
[0172]表4.來(lái)自?shī)W氏體間距測(cè)定(垂直)的結(jié)果
[0174]表5.來(lái)自?shī)W氏體間距測(cè)定(水平)的結(jié)果
[0176]表6.來(lái)自平行和垂直于微結(jié)構(gòu)的伸長(zhǎng)的測(cè)定的結(jié)果

[0178]表7.平均奧氏體相長(zhǎng)/寬比。值為對(duì)于各個(gè)試樣的10次測(cè)定的數(shù)值平均。
[0180] 實(shí)施例2
[0181] 提供兩個(gè)Safurex?級(jí)鋼的試驗(yàn)樣品。代表如在液體分布器中使用的典型構(gòu)造的 樣品為其中鉆有3個(gè)孔的半環(huán)。
[0182] 通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的HIP方法制造樣品2HIP。通過(guò)從棒材料進(jìn)行熱擠出隨后進(jìn)行皮 爾格冷乳(cold pilgering)以形成管來(lái)常規(guī)地制造樣品2REF。
[0183] 對(duì)樣品進(jìn)行Streicher侵蝕試驗(yàn)。Streicher試驗(yàn)是在本領(lǐng)域中已知的用于確定材 料的耐蝕性的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)(ASTM A262-02:用于檢測(cè)在奧氏體不銹鋼中對(duì)顆粒間侵蝕的敏感 性的標(biāo)準(zhǔn)操作;操作B:硫酸鹽-硫酸試驗(yàn)）。
[0184]隨后，從樣品獲得微量制備。在這些樣品中，在彼此垂直的兩個(gè)方向上確定奧氏體 間距(根據(jù)DNV-RP-F112)和奧氏體長(zhǎng)/寬比。在圖6中示出后者。其中：
[0185] L =縱方向（乳制或皮爾格乳制(pilgering)方向）
[0186] T =轉(zhuǎn)移方向（垂直于乳制或皮爾格乳制方向）
[0187] 橫截面1(CA1)垂直于Τ方向
[0188] 橫截面2(CA2)垂直于L方向
[0189] 在表8中給出了關(guān)于重量降低和選擇性侵蝕的結(jié)果。本發(fā)明的熱等靜壓材料示出 實(shí)質(zhì)上較低的重量損失，和實(shí)質(zhì)上較低的選擇性侵蝕。
[0190] 在圖7中示出以下的橫截面1(CA1)的顯微鏡照片：
[0191] (a)樣品 2HIP;
[0192] (b)樣品 2REF;
[0193] 該照片清楚地示出樣品2HIP幾乎沒(méi)有被試驗(yàn)條件明顯地影響，而樣品3REF具有顯 著的損壞。
[0194] 表8
[0196] 實(shí)施例3
[0197] 如在實(shí)施例2中那樣制備兩個(gè)樣品。
[0198] 通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的HIP方法制造樣品3HIP。通過(guò)從棒材料熱擠出，隨后進(jìn)行皮爾格 冷乳以形成管來(lái)常規(guī)地制造樣品3REF。
[0199] 使樣品經(jīng)歷如典型地在尿素制造中遭遇的條件。因此，將樣品浸入含有尿素、二氧 化碳、水、氨和氨基甲酸銨的溶液。條件如下： N/C 比 ? 2.9 溫度： 2:l(rC
[0200] ffi 力:： 260 Bar 暴露時(shí)間： 24小時(shí) < 0.0 i %
[0201] 隨后，如在實(shí)施例2中那樣從樣品獲得微量制備。在這些樣品中，再次在圖6中示出 在兩個(gè)彼此垂直的方向上確定的奧氏體間距(根據(jù)DNV-RP-F112)和奧氏體長(zhǎng)/寬比。
[0202] 在表9中給出了關(guān)于重量降低和選擇性侵蝕的結(jié)果。本發(fā)明的熱等靜壓材料示出 實(shí)質(zhì)上較低的重量損失，并且無(wú)選擇性侵蝕。表9
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種鐵素體-奧氏體鋼合金，其元素組成以重量百分比計(jì)包含： C O - 0.05； Si 0 - 0.8； Mn 0 - 4,0； Cr 人 J'29-35; Ni 3,0- 10, Mo 0 - 4,0； N 0.30 - 0,55； C u 0-08, W 0 - 3.0； S 0 - 0.03； Ce 0 - 0.2； 余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)； 其中，使用根據(jù)ASTM E 3-01制備的樣品，如通過(guò)DNV-RP-F112,第7節(jié)對(duì)樣品所確定的 奧氏體間距小于20μπι;并且其中選自根據(jù)需要在樣品的三個(gè)橫截面中確定的平均奧氏體相 長(zhǎng)/寬比的最大平均奧氏體相長(zhǎng)/寬比小于5,所述橫截面在樣品的3個(gè)垂直面處獲得;所述 平均奧氏體相長(zhǎng)/寬比由以下步驟確定： i .制備所述樣品的橫切表面； ii .在轉(zhuǎn)盤(pán)上使用首先具有6μηι的粒度隨后具有3μηι的粒度的鉆石膏磨光所述表面以制 造磨光的表面； iii .在20°C下使用Murakami試劑蝕刻所述表面長(zhǎng)達(dá)30秒從而將鐵素體相著色，通過(guò)在 100ml H2O中混合30g的氫氧化鉀和30g的K3Fe(CN)6以制備飽和溶液并且使得所述溶液在使 用前冷卻至室溫來(lái)提供所述試劑； iv.使用通過(guò)選擇以使得相界可辨別的放大率，在光學(xué)顯微鏡下觀察處于被蝕刻狀態(tài) 下的所述橫切表面； V.將交叉網(wǎng)格投射在圖像上，其中所述網(wǎng)格具有適合于觀察奧氏體-鐵素體相界的網(wǎng) 格距離； vi.在所述網(wǎng)格上隨機(jī)選擇至少10個(gè)網(wǎng)格交叉，使得所述網(wǎng)格交叉能被識(shí)別為位于所 述奧氏體相中； vii .在所述10個(gè)網(wǎng)格交叉的每個(gè)處，通過(guò)測(cè)定奧氏體相的長(zhǎng)度和寬度來(lái)確定所述奧氏 體相長(zhǎng)/寬比，其中所述長(zhǎng)度為當(dāng)在所述相界處的兩點(diǎn)之間畫(huà)直線(xiàn)時(shí)的最長(zhǎng)不間斷距離，所 述相界為從奧氏體相到鐵素體相的過(guò)渡;并且其中所述寬度定義為垂直于在相同相中的長(zhǎng) 度而測(cè)定的最長(zhǎng)不間斷距離； 計(jì)算所述平均奧氏體相長(zhǎng)/寬比，其為10個(gè)測(cè)定的奧氏體相長(zhǎng)/寬比的奧氏體相長(zhǎng)/寬 比的數(shù)值平均。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵素體-奧氏體鋼合金，其中在其上進(jìn)行所述測(cè)定的所述樣品 具有至少一個(gè)大于5mm的尺寸。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鐵素體-奧氏體鋼合金，其中所述元素組成以重量百分比 計(jì)包含： G O - 0.030； Mn 0.8 - 1.50； S 0 -0.03； Si 0-0.50; Cr 人 Γ 29 - 30 0; Ni 5.8 - 7.5； Mo 1.50 - 2.60； W 0-3.0 Cu 0 - 0.8； N 0.30-0.40 Ce 0 - 0.2： 余量Fe和不可避免的雜質(zhì)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鐵素體-奧氏體鋼合金，其中所述元素組成以重量百分比 計(jì)包含： C 0-0.03； Si 0 - 0.5； Mn 0.3 - 1； Cr 人[29-33; Ni 3 - 10； Mo 2 - 2.6： N 0.36 - 0.55； Cu 0-0.8; W 0 - 2.0； S 0-0.03； Ce 0 - 0.2； 余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的鐵素體-奧氏體鋼合金，其中所述鐵素體含量為 30-70體積 ％。6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的鐵素體-奧氏體鋼合金，其中所述奧氏體間距小 于15μηι，如在8-15μηι的范圍內(nèi)。7. 能通過(guò)對(duì)鐵素體-奧氏體鋼合金粉末進(jìn)行熱等靜壓而獲得的物體，其中二聯(lián)鋼粉末 以重量百分比計(jì)包含： C' O - 0.05； 'Si 0 - 0.8； Mn 0 - 4.0； Cr 大 Γ 29- 35; Ni 3 0 - 10； Mo 0 - 4.0； N 0.30 - 0.55； Cu 0 - 0.8； W 0-3.0; S： 0-0.03； Ce 0 - 0.2； 余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的物體，其中鐵素體-奧氏體合金為如在權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng) 中所定義的鐵素體-奧氏體合金。9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的物體，其中所述物體為成形的物體。10. -種制造鐵素體-奧氏體合金的物體的方法，其包含如下步驟： a) 提供限定所述物體的至少一部分形狀的模型；提供以重量百分比計(jì)包含如下的粉末 混合物： C 0 - 0.05； Si 0 - 0.8； Mil 0 - 4,0； Cr 人 Γ 29-35; NI 3.0 - 10； Mo 0 - 4.0； N 0.30 - 0.55； Cu 0 - 0.8； W 0 - 3.0； S 0 - 0.03； Ce 0-0.2； 余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)； b) 用所述粉末混合物填充所述模型的至少一部分； c) 在預(yù)定溫度和預(yù)定等靜壓力下對(duì)所述模型進(jìn)行預(yù)定時(shí)間的熱等靜壓，使得粉末粒子
【文檔編號(hào)】C22C38/04GK105899706SQ201480068199
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2014年12月23日
【發(fā)明人】里恩·拉森, 丹尼爾·古爾伯格, 烏爾夫·基維薩克, 馬丁·奧斯特倫德, 亞歷山大·阿雷達(dá)·安東尼斯·謝爾德?tīng)?
【申請(qǐng)人】山特維克知識(shí)產(chǎn)權(quán)股份有限公司