[发明专利]高强度非磁性不锈钢、包含该不锈钢的部件及其制法

说明书

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。