[发明专利]无镍的不锈钢合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种基材由铁和铬形成的不锈钢合金。

本发明还涉及由该类型的合金制成的时钟构件。

本发明涉及钟表和珠宝的领域，特别是用于以下结构：表壳、手表中间部件、底板、手链或表带、戒指、耳环和其它。

背景技术

不锈钢通常用于钟表和珠宝的领域中，特别是用于以下结构：表壳、手表中间部件、底板、手链或表带和其它结构。

特别是由于某些金属、特别是镍的过敏效果，计划与使用者皮肤接触的用于外部使用的构件必须服从某些规定。尽管镍在抛光后具有保护特性和光泽，但越来越多地尽量将包含少量镍或不包含镍的合金投放市场。

但是，镍是最普通的不锈钢的基础成分，因为它改善了机械特性以及韧性、可锻性和弹性。但是，镍在摩擦表面方面具有不利的效果。镍改善了钝化膜的性能并集成在表面氧化层中。特别地，合金X2CrNiMo17-12EN(或316L AISI)包含10.5％-13％之间的镍。镍是价格持续上涨的金属，在2012年接近每吨20,000美元，这提高了含镍合金的价格。

已知这样的无镍不锈钢合金：其为具有体心立方结构的铁素体钢。但是，这些铁素体钢不能通过热处理而是仅通过冷加工来硬化。它们具有粗糙结构并且该族合金不适合抛光。

申请人为Asulab SA的欧洲专利申请No.0964071A1公开了将该类型的无镍铁素体不锈钢应用于外部手表部件，所述合金包含按重量计至少0.4％的氮和按重量计最大0.5％的镍、按质量计总计在10％与35％之间的铬和钼以及按质量计在5％与20％之间的锰。

已知其它无镍不锈钢合金，它们是可以通过热处理来硬化的马氏体钢，但是它们难以加工，特别是包括硬化析出物的马氏体时效钢种，并且不能考虑用于钟表应用。

专利权人为Ugine-Savoie Imphy的欧洲专利No.0629714B1公开了一种具有改善的加工性能的马氏体不锈钢，其具有不为零而是介于2％与6％之间的镍含量、介于11％与19％之间的较低铬含量和提供许多添加剂并且有利于在基质中形成特定夹杂物的组分，由此通过局部薄片脆化而提高了加工性能。然而，显然地，镍含量尽管低，但对于该应用而言依然过高。

具有面心立方结构的奥氏体钢通常具有非常好的成形特性，这对时钟或珠宝构件而言特别有利。它们具有非常高的耐化学性。它们还由于其面心立方结构而是非磁性的。它们还最适于焊接。但是，普通奥氏体不锈钢仍包含介于3.5％与32％之间的镍且更常见地介于8.0％与15％之间的镍。实际上，镍是允许获得奥氏体结构并且特别是适于塑造变形的钢板的γ化元素。一些文献如专利权人为Cabot Corporation的法国专利No.2534931甚至断定要促进合金中的奥氏体结构就必须要有镍。

理论上，不锈钢合金特有的铁-铬体系的γ环限定了奥氏体域，即使对于低的或零镍含量也是如此；但该环与包含更高比例的镍的合金相比具有非常有限的尺寸。此外，该奥氏体域在比室温高很多的温度下存在。γ化合金元素的效果加倍，因为它还增加了奥氏体环的化学组成(相对于铬)并且扩大了该结构稳定的温度范围。

奥氏体-铁素体钢(也称为双相钢)略带磁性并且通常包含介于3.5％与8％之间的镍。

总之，尽管无镍不锈钢主要是铁素体钢通常是可接受的，但应当可以具有通常归类为镍钢的奥氏体钢的优点。

为了获得奥氏体不锈钢，通常使用γ化元素，例如镍、锰或氮(后两者被已知为超奥氏体钢)，其扩大了奥氏体的稳定范围。理论上，因此将可以使用以锰或氮代替镍的超奥氏体钢。

专利权人为Sima的欧洲专利No.1025273B1公开了该类型的无镍奥氏体不锈钢，其包含按质量计15％至24％的锰、15％至20％的铬、2.5％至4％的钼、0.6％至0.85％的氮、0.1％至0.5％的钒、0.5％以下的铜、0.5％以下的钴、总计0.5％以下的铌和钽、0.06％以下的碳、均限制为0.020％的其它元素，其余由铁形成，并且通过一由等式和不等式(其限定它们的铬、钼、氮、钒、铌和锰的含量)组成的体系来关于彼此限制特定金属的组分。

但是，尽管这些超奥氏体合金具有高机械性能，但它们很难成形，特别是加工困难，不可能模锻，并且因此不方便使用。

从以下文献已知奥氏体不锈钢：

-申请人为Daido Steel Co Ltd的欧洲专利申请No.1783240A1，特别是用于珠宝中并具有高的氮含量；

-专利权人为Métallurgie Avancée Sima的欧洲专利No.1025273B1-无镍以用于生物医学应用；