[发明专利]Cr基二相合金及其制造物

说明书

本发明的目的是提供一种二相合金，其将便宜的Cr作为主要成分，即使在油井等高腐蚀环境下，与以往相比耐腐蚀性、包含韧性在内的强度特性和耐磨耗性也优异。本发明为铁素体相和奥氏体相的二相混合存在的Cr基二相合金，其特征在于，上述Cr基二相合金的化学组成包含主要成分、副成分、杂质、第一任意副成分以及第二任意副成分，上述主要成分包含：33质量％以上65质量％以下的Cr、18质量％以上40质量％以下的Ni以及10质量％以上33质量％以下的Fe。

技术领域

本发明涉及含有Cr的二相合金。

背景技术

石油、天然气井用的设备材料经常暴露于包含有氯化物离子的、此外还包含腐蚀性气体的二氧化碳(CO₂)、硫化氢(H₂S)的经酸性化的非常严酷的腐蚀环境下。暴露于这样的严苛腐蚀环境下的材料例如也在废弃物工厂、化学工厂、原子能工厂和原子能再处理设施等构成设备的材料中被发现。作为这些设备材料所要求的特性，一般而言有良好的耐腐蚀性和强度。此外对于制品的滑动部材料，还追加地要求耐磨耗性。

作为具有这样性能的设备材料，以往根据腐蚀环境的严酷性而使用了低合金钢、不锈钢、Ni基合金等。在材料选择方面，除了更高的耐腐蚀性以外进一步要求良好的强度特性(确保高耐力、韧性)和成本优势性时，不锈钢变得更有优势。Ni基合金将昂贵的Ni作为主体，从而成本优势性差。在要求耐磨耗性的情况下，使用了在耐腐蚀性母相中析出了硬质相的合金，例如，作为堆焊材，广泛使用Co基合金的钨铬钴合金等。

不锈钢中，在耐腐蚀性和强度特性的平衡方面，二相不锈钢变得有优势。一般而言，二相不锈钢含有Cr、Ni、Mo、N而确保了耐腐蚀性，但为了进一步改善其耐腐蚀性，公开了含有Cu的二相不锈钢(例如参照专利文献1、2)。但是，在更严酷的腐蚀环境下，从结构材料的进一步长寿命化、可靠性的确保方面出发考虑其适用的情况下，需要二相不锈钢所具有的耐腐蚀性、强度的进一步提高、改善。此外，作为在腐蚀环境下使用的滑动构件，并不能充分期待二相不锈钢的耐磨耗性。

另一方面，为了提高耐腐蚀性、耐热性，公开了包含超过60质量％的Cr且晶体结构为体心立方结构的铁素体单相的Cr基合金(参照专利文献3、4和5)，这些Cr基合金可以期待耐腐蚀性和耐磨耗性，但强度上没有延展性，脆性方面非常脆。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平4-72013号公报

专利文献2：WO2013/058274A1

专利文献3：日本特开平04-301048号公报

专利文献4：日本特开平04-301049号公报

专利文献5：日本特开平08-291355号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在以往的Fe基的二相不锈钢(例如，参照专利文献1～2)和铁素体单相的Cr基合金(例如，参照专利文献3～5)中，具有针对严酷的腐蚀环境而改善这些材料的耐腐蚀性、强度、进一步耐磨耗性的需求、课题。此外，满足这些特性且将价格方面也比Ni基合金便宜的Cr作为主要成分的合金尚未发现。

因此，本发明的课题在于提供一种铁素体相与奥氏体相的二相合金，其通过将便宜的Cr作为主要成分，并添加进一步有效地提高由该高Cr化带来的高耐腐蚀化的Cu等元素，从而即使在严酷的腐蚀环境下，与二相不锈钢、Cr基单相合金的以往材料相比，耐腐蚀性、耐力、韧性等强度特性和耐磨耗性也优异。

用于解决课题的方法