BR112012030684B1 - chapa de aço inoxidável estrutural tendo excelente resistência à corrosão na soldagem e método para produção da mesma - Google Patents

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Abstract

chapa de aço inoxidável estrural tendo excelente resistência à corrosão na soldagem e método para produção da mesma. a presente invenção refere-se a uma chapa de aço inoxidável estrutural que pode ser produzida a um baixo custo e com alta eficiência, e possui excelente resistência à corrosão de peças soldadas e um método de sua produção. para ser mais específico, a chpa de aço inoxidável estrutural tem uma composição que contém, em % em massa, 0,01 a 0,03% de c, 0,01 a 0,03% de n, 0,10 a 0,40% de si, 1,5 a 2,5% de mn, 0,04% ou menos de p, 0,02% ou menos de s, 0,05 a 0,15% de al, 10 a 13% de cr, 0,5 a 1,0% de ni, 4x(c+n) ou mais e 0,3% ou menos de ti (c, n indicando teores(em massa)de c e de n), e fe e as inevitáveis impurezas como saldo, v, ca e o nas inevitáveis impurezas sendo reguladas para 0,05% ou menos de v, 0030% ou menos de ca e 0,0080% ou menos de o, onde o valor f expresso por cr + 2xsi + 4xti - 2xni - mn - 30x(c+n) satisfaz a condição de que o valor f<243> 11e um valor ffv expresso por cr + 3xsi + 16xti + mo + 2xal - 2xmn - 4x(ni + cu) - 40x(c+n) + 20xv satisfaz a condição de que ffv <243> 9,0.

Description

(54) Título: CHAPA DE AÇO INOXIDÁVEL ESTRUTURAL TENDO EXCELENTE RESISTÊNCIA À CORROSÃO NA SOLDAGEM E MÉTODO PARA PRODUÇÃO DA MESMA (51) Int.CI.: C22C 38/00; C22C 38/58 (30) Prioridade Unionista: 31/05/2010 JP 2010-124059 (73) Titular(es): JFE STEEL CORPORATION (72) Inventor(es): HIROKI OTA; KENICHI FUJITA; YASUSHI KATO (85) Data do Início da Fase Nacional: 30/11/2012
1/22
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para CHAPA DE AÇO INOXIDÁVEL ESTRUTURAL TENDO EXCELENTE RESISTÊNCIA ÀCORROSÃO NA SOLDAGEM E MÉTODO PARA PRODUÇÃO DA MESMA.
Campo Técnico
A presente invenção refere-se a uma chapa de aço inoxidável estrutural tendo excelente resistência à corrosão da peça soldada que é adequadamente usada como material para o corpo de um vagão ferroviário que transporta carvão ou minério de ferro, por exemplo,, e a um método de produção da chapa de aço inoxidável estrutural;
Fundamentos da Técnica
Como material para o corpo de um vagão ferroviário que transporta carvão ou minério de ferro, o aço inoxidável foi popularmente utilizado. Uma vez que o carvão extraído contém grande teor de enxofre, o material para o corpo do vagão ferroviário precisa possuir resistência à corrosão pelo ácido sulfúrico, e particularmente resistência à corrosão intergranular da pela soldada.
Como aço inoxidável que possui tanto resistência à corrosão quanto capacidade de soldagem, por exemplo, o documento de patente 1 descreve um aço inoxidável ferrítico contendo Ti que apresenta excelente tenacidade na solda. Entretanto na técnica descrita no documento de patente 1, são designados componentes de modo que a estrutura da peça soldada tenha uma fase ferrita, e então existe a desvantagem de que a tenacidade na solda e a resistência à corrosão da peça soldada rião sejam suficien25 tes.
Por outro lado, o documento de patente 2 e o documento de patente 3 descrevem uma técnica onde uma quantidade adequada da fase martensítica é formada em uma pela soldada pelo controlè da fração da fase a uma alta temperatura melhorando assim a capacidade de trabalho e a re30 sistência à corrosão da peça soldada. Além disso, o documento de patente 4 descreve um aço inoxidável que é adequado para o método de soldagem que use gás dióxido de carbono. Além disso, um dos inventores da presente
2/22 invenção propôs previamente uma chapa de aço inoxidável estrutural que melhora a resistência à corrosão de uma peça soldada pela regulagem adequada da composição usando-se parâmetros que possam prever com precisão a estrutura da pela soldada (documento de patente 5).
Literatura da Técnica Anterior Documentos de Patente
Documento der patente 1: JP-A-3-249150 Documento der patente 2: JP-A-2002-167653 Documento der patente 3: JP-A-2009-13431
Documento der patente 4; JP-A-2002-30391
Documento der patente 5; JP-A-2009-28085Q
Sumário da Invenção
Tarefa a ser resolvida pela invenção
Entretanto, na técnica descrita nesses documentos de patente 2 a 5, os estudos de uma faixa ótima de componentes não foi inteiramente suficiente. Particularmente, a capacidade de produção dificilmente foi levada em consideração nessas técnicas. Consequentemente, a ocorrência de fraturas na etapa de placa e a ocorrência de defeitos de superfície chamados crostas são conspícuos, e então é difícil evitar um aumento de custo provo20 cado pela diminuição da razão de produção.
A presente invenção foi feita sob tais circunstâncias, e é um objetivo a presente invenção fornecer uma chapa de aço inoxidável estrutural que possa ser produzida a baixo custo com alta eficiência, e possua excelente resistência à corrosão das peças soldadas.
Meios para resolver a tarefa
Um dos inventores da presente invenção fez estudos intensos para superar a desvantagem mencionada acima, e descobriu que a corrosão intergranular provocada pela depauperação de Cr na vizinhança da borda de um grão pode ser suprimida e a zona afetada pelo calor da soldagem pode ser formada na estrutura que é formada principalmente de martensita pelo ajuste dos componentes químicos, particularmente os teores de Mn e Ti, e o saldo entre os componentes respectivos dentro das faixas adequadas, e
3/22 ♦· propôs um parâmetro (valor F) mostrado no documento de patente 5. Então, os inventores da presente invenção continuaram estudos detalhados particularmente na capacidade de produção com base nas descobertas e, como resultado dos estudos, descobriram que as fraturas das placas e as crostas (defeitos de superfície) provocados pelas inclusões podem ser notavelmente reduzidos quando uma quantidade adequada de Al é adicionada à composição, teores de V, Ca. O, são reduzidos para faixas predeterminadas ou menos, e o valor FFV é ajustado dentro de uma faixa adequada como um novo parâmetro indicativo de se a capacidade de produção é favorável ou não, e completaram a presente invenção.
Isto é, a presente invenção fornece a chapa de aço inoxidável estrutural tendo excelente resistência à corrosão das peças soldadas, a chapa de aço inoxidável estrutural tendo uma composição que contém, em % em massa, 0,01 a 0,03% de C, 0,01 a 0,03% de N, 0,10 a 0,40% de Si, 1,5 a
2,5% de Mn, 0,04% ou menos de P, 0,02% ou menos de S, 0,05 a 0,15% de
Al, 10 a 13% de CR, 0,5 a 1,0% de Ni, 4x(C+N) ou mais e 0,3% ou menos de Ti (C, N indicando os teores (% em massa) de C e N), e Fe e as inevitáveis impurezas como saldo, V, Ca e O nas indesejáveis impurezas sendo regulado por 0,05% ou menos de V, 0,0030% ou menos de Ca, e 0,0080% ou menos de O, onde o valor F e o valor FFV expressos pelas fórmulas a seguir satisfazem a condição de que valor F < 11 e valor FFV < 9,0.
valor F = Cr + 2xSi + 4xTi - 2xNi - Mn - 30x(C+N) valor FFV = Cr + 3xSi + 16xTi + Mo + 2xAI - 2xMn - 4x(Ni + Cu) 40x(C+N) + 20xV
Nas fórmulas, os símbolos dos elementos respectivos são teores dos elementos (% em massa).
Além disso, a presente invenção fornece a chapa de aço inoxidável estrutural tendo excelente resistência à corrosão da peça soldada que é caracterizada por também conter 1,0% ou menos de Cu em % em massa em adição aos componentes acima mencionados.
Além disso, a presente invenção fornece a chapa de aço inoxidável estrutural tendo excelente resistência à corrosão da peça soldada que
4/22 é caracterizada por também conter 1,0% ou menos de Mo em % em massa em adição aos componentes acima mencionados.
Além disso, a presente invenção fornece um método de produção da chapa de aço inoxidável estrutural, onde uma placa de aço tendo uma composição que contém, em % em massa, 0,01 a 0,03% de C, 0,01 a 0,03% de N, 0,10 a 0,40% de Si, 1,5 a 2,5% de Mn, 0,04$ ou menos de S, 0,05 a 0,15% de Al, 10 a 13% de Cr, 0,5 a 1,0% de Ni, 4x(C+N) ou mais e 0,3% ou menos de Ti (C, N indicando teores (% em massa) de C e de N), e Fe e as inevitáveis impurezas como saldo, V, Ca e O nas impurezas inevitá10 veis sendo reguladas para 0,05% ou menos de V, 0,0030% ou menos de Ca e 0,0080% ou menos de O, onde o valor F e o valor FFV expressos pelas fórmulas a seguir satisfazem a condição de que valor F < 11 e valor FFV < 9,0 é aquecida a uma temperatura de 1100 a 1300°C e, posteriormente, a laminação a quente que inclui uma laminação a quente de desbaste onde a laminação é executada por pelo menos 1 passe ou mais a uma taxa de redução de 30% ou mais em uma faixa de temperatura excedendo 1000°C, ou a laminação a quente é executada sem recozer a chapa laminada a quente ou após recozer a chapa laminada a quente a uma temperatura de 600 a 1000°C. E, posteriormente, a decapagem é aplicada a uma chapa laminada a quente ou a uma chapa laminada a quente recozida.
valor F = Cr + 2xSi + 4xTi - 2xNi - Mn - 30x(C+N) valor FFV = Cr + 3xSi + 16xTi + Mo + 2xAI - 2xMn - 4x(Ni + Cu) 40x(C+N) + 20xV
Nas fórmulas, os símbolos dos elementos respectivos são teores dos elementos (% em massa).
Além disso a presente invenção fornece o método para produção de uma chapa de aço inoxidável estrutural tendo excelente resistência à corrosão da peça soldada que é caracterizado por também conter 1,0% em massa ou menos de Cu em adição aos componentes acima mencionados.
Além disso, a presente invenção fornece o método de produção de uma chapa de aço inoxidável estrutural tendo excelente resistência à corrosão da peça soldada que é caracterizado por também conter 1,0% em
5/22 massa ou menos de Mo em adição aos componentes acima mencionados. Vantagem da Invenção
De acordo com a presente invenção é possível fornecer a chapa de aço inoxidável estrutural tendo excelente resistência à corrosão da peça soldada que é produzida a um baixo custo e com alta eficiência e é adequadamente usada como material para corpo de um vagão ferroviário que transporta carvão ou minério de ferro, por exemplo.
Breve Descrição dos Desenhos
A Figura 1 é um gráfico mostrando a relação entre o valor FFV e a taxa de ocorrência de defeitos de superfície.
A Figura 2 é uma fotografia de microscópio ótico mostrando um exemplo de observação quando corrosão profunda em forma de furo é reconhecida em uma zona afetada pelo calor da soldagem nà seção transversal de um espécime após o teste de corrosão com ácido sulfúrico-sulfato de cobre.
Melhor forma de executar a invenção
Daqui para a frente a invenção será explicada em detalhes.
Inicialmente é explicada a composição da presente invenção. Na explicação a seguir, as indicações são em % em massa.
C: 0,01 a 0,03%
N: 0,01 a 0,03%
É necessário que uma chapa de aço inoxidável estrutural contenha ambos os elementos em pelo menos 0,01% ou mais de C e 0,01% ou mais de N para adquirir a resistência necessária para a chapa de aço inoxidável estrutural. Por outro lado.m quando os teores de C, N excedem 0,03%, carboneto de Cr ou carbonitreto de Cr tende a se precipitar de modo que a resistência à corrosão, e particularmente a resistência à corrosão da zona afetada pelo calor da soldagem é deteriorada. Além disso, a zona afetada pelo calor da soldagem é endurecida, deteriorando assim também a tenacidade. Consequentemente, ambos os teores de C e de N são limitados a valores que caem dentro de uma faixa de 0,01 a 0,03%. O teor de C é preferivelmente limitado a um valor que caia dentro da faixa de 0,015 a 0,025%, e
6/22 o teor de Ν é preferivelmente limitado a um valor que caia dentro de uma faixa de 0,012 a 0,02%.
Si: 0,10 a 0,40%
Si é um elemento que é usado colmo desoxidante, e é necessá5 rio conter 0,10%ou mais de Si para adquirir tal vantagem trazida pelo Si. Por outro lado, quando o teor de Si excede 0,40%, a tenacidade da chapa de aço laminada a quente é deteriorada. Consequentemente, o teor de Si é limitado a um valor que caia dentro de uma faixa de 0,10 a 0,40%. O limite inferior do teor de Si é preferivelmente ajustado para 0,20%, e o limite superior do teor de Si é preferivelmente ajustado para 0,30%
Mn: 1,5 a 2,5%
Mn é um elemento útil como desoxidante e também como elemento de reforço para garantir a resistência necessária para uma chapa de aço inoxidável estrutural, e o Mn é também um elemento estabilizador da austenita a uma alta temperatura. Além disso, na presente invenção, Mn é um elemento importante para controlar a microestrutura da zona afetada pelo calor da soldagem para a estrutura martensítica ter a fração de volume desejada. Para permitir que o Mn apresente tal função, é necessário ajustar o teor de Mn para 1,5% ou mais. Por outro lado, mesmo quando o teor de
Mn excede 2,5%, não apenas a vantagem do Mn é saturada como também o teor excessivo de Mn deteriora a tenacidade da chapa de aço, influencia adversamente a propriedade da superfície pela deterioração da propriedade de descamação durante a etapa de produção, e aumenta q custo de ligação. Consequentemente, o teor de Mn é limitado a um valor que caia dentro de uma faixa de 1,5 a 1,5%. O teor de Mn é preferivelmente limitado a um valor que caia dentro de uma faixa de 1,8 a 2,5%. O teor de Mn é mais preferivelmente limitado a um valor que caia dentro de uma faixa de 1,85 a 2,0%.
P: 0,04% ou menos
O teor de P é preferivelmente ajustado em um valor baixo do ponto de vista de capacidade de trabalho a quente, e um valor limite superior permissível do teor de P é ajustado em 0,04%. O limite superior do teor de P é mais preferivelmente ajustado para 0,035% ou menos.
7/22
S: 0,02% ou menos
O teor de S é preferivelmente ajustado em um valor baixo do ponto de vista de capacidade de trabalho a quente e de resistência à corrosão, e um valor limite superior permissível do teor de S é ajustado em
0,02%. O limite superior do teor de S é mais preferivelmente ajustado para
0,005% ou menos.
Al: 0,05 a 0,15%
Embora o Al seja um elemento que é adicionado à composição para desoxidação em geral, de acordo com a presente invenção, os invento10 res da presente invenção descobriram que o Al aumenta a capacidade de produção, e funciona efetivamente para suprimir a ocorrência de fraturas em uma etapa de placa particularmente, e uma quantidade adequada de Al é adicionada para permitir que o Al apresente tal função. A supressão da ocorrência de fraturas em uma placa, em adição ao conteúdo de Al, à redução de
V, Ca e O,e à otimização do valor FFV são necessárias conforme descrito mais tarde. Embora o mecanismo onde a ocorrência de fraturas em uma placa é suprimida devido à presença de Al não seja inteiramente esclarecido, é estimado que tal melhoria seja produzida pela regulagem adequada da fração fase e pelo controle da morfologia da inclusão. Para adquirir tal van20 tagem, é necessário ajustar o teor de Al para 0,05% ou mais, Por outro lado, quando o teor de Al excede 0,15%, uma inclusão à base de Al de grande tamanho é gerada provocando assim um defeito de superfície. Consequentemente, o teor de Al é limitado a um valor que caia dentro de uma faixa de 0,05 a 0,15%. O teor de Al é preferivelmente limitado a um valor que caia dentro de uma faixa de 0,080% a 0,150%. O teor de Al é rpais preferivelmente limitado a um valor que caia dentro de uma faixa de 0,085 a 0,120%.
Cr: 10 a 13%
Cr é um elemento que forma uma película passiva, e é inevitável para garantir a resistência à corrosão, particularmente a resistência à corro30 são da zona afetada pelo calor da soldagem. É necessário ajustar o teor de Cr para 10% ou mais para adquirir tal vantagem. Por outro lado, quando o teor de Cr excede 13%, não apenas o custo é aumentado como também é
8/22 difícil garantir uma fase austenita suficiente a uma alta temperatura em uma peça soldada, e então é difícil adquirir a estrutura martensítica com uma fração necessária para uma zona afetada pelo calor da soldagem após a soldagem. Como resultado, é produzida a deterioração da resistência à corro5 são intergranular na zona afetada pelo calor da soldagem. Consequentemente, o teor de Cr é limitado a um valor que caia dentro de uma faixa de 10 a 13%. O teor de Cr é preferivelmente limitado a um valor que caia dentro de uma faixa de 10,5 a 12,5%.
Ni: 0,5 a 1,0%
O teor de Ni é ajustado para 0,5% ou mais para garantir resistência e tenacidade. Por outro lado, o Ni é um elemento caro, e então o limite superior do teor de Ni é ajustado para ser 1,0% do ponto de vista econômico. Ni é, da mesma forma que o Mn, um elemento estabilizador da austenita a uma alta temperatura, e então o Ni é útil para controlar a microestrutu15 ra da zona afetada pelo calor da soldagem para a estrutura martensítica ter a fração de volume desejada. Entretanto, essa vantagem pode ser suficientemente adquirida devido à adição de Mn, e então é razoável limitar o teor de Ni a um valor que caia dentro da faixa de 0,5 a 1,0%. O teor de Ni é preferivelmente limitado a um valor que caia dentro de uma faixa de 0,60 a
1,0%. O teor de Ni pé mais preferivelmente limitado a um valor que caia dentro de uma faixa de 0,60 a 0,90%.
Ti: 4x(C+N) ou mais e 0,3% ou menos
Ti é um elemento importante para adquirir excelente resistência à corrosão da pela soldada na presente invenção, e é um elemento particu25 larmente inevitável para aumentar a resistência à corrosão intergranular de uma zona afetada pelo calor da soldagem. O Ti tem a vantagem de que oi Ti precipita e fixa C, N no aço colmo carboneto, nitreto e carbonitreto de Ti (doravante os três tipos de composições consistindo de carboneto, nitreto e carbonitreto serão referidas coletivamente como carbonitretos e similares) suprimindo assim a geração de carbonitretos e similares de Cr. Na presente invenção, em uma zona afetada pelo calor da soldagem de uma chapa de aço que tem uma estrutura formada de ferrita e martensitá, do ponto de vista
9/22 de resistência à corrosão, a deterioração da resistência à corrosão de uma fase ferrita, que provoca a precipitação de carbonitretos ou similares durante o resfriamento, se torna um problema. Na chapa de aço conforme a presente invenção, carbonitretos ou similares de Cr precipitam na zona afetada pelo calor da soldagem de modo que a exaustão do Cr ocorre na vizinhança das bordas dos grãos, com o que, particularmente, a desvantagem de que a resistência à corrosão intergranular da fase ferrita é deteriorada pode ser superada devido ao teor de Ti. Para permitir que o Ti apresente tal função, é necessário ajustar o teor de Ti para 4x(C+N) ou mais (C,N indicando os teo10 res (% em massa) de C e N). Por outro lado, mesmo quando o teor de Ti excede 0,3%, não apenas a vantagem do Ti ser saturado mas também uma grande quantidade de carbonitretos ou similares de Ti precipitarem no aço produzindo assim a deterioração da tenacidade da chapa de aço. Consequentemente, o teor de Ti é limitado a 4x(C+N) ou mais e 0,3% ou menos. O teor de Ti é mais preferivelmente limitado a um valor que caia dentro de uma faixa de 0,180 a 0,230%. Isto é, é eficaz para a chapa de aço reduzir C, N de modo que o teor de Ti satisfaça simultaneamente 4x(C+N) ou mais.
Na presente invenção, para aumentar a produtividade (taxa de rendimento) ou a capacidade de produção, e particularmênte para suprimir a ocorrência de crostas (defeitos de superfície) que ocorrem devido às fraturas ou inclusões durante a fase placa, é importante reduzir V, Ca e O conforme descrito mais adiante.
V: 0,05% ou menos
É frequente o caso em que V é adicionado a uma chapa de aço como impureza em uma matéria prima de Cr ou similar, e pode haver o caso em que V é adicionado a uma chapa de aço sem intenção. Entretanto, para suprimir a ocorrência de fraturas, particularmente na fase placa, é necessário regular estritamente o teor de V. De tal ponto de vista, é necessário limitar o teor de V para 0,05% ou menos. É mais preferível limitar o teor de V para 0,03% ou menos. É ainda mais preferível limitar o teor de V para menos de 0,03%. Embora o efeito de supressão de fraturas maiores possa ser obtido limitando-se o teor de V em 0,01% ou menos, a seleção de uma matéria
10/22 prima ou similar se torna necessária, e então tal limitação do teor de V se torna economicamente desvantajoso.
Ca: 0,0030% ou menos
O cálcio forma uma inclusão de baixo ponto de fusão, e então o 5 Ca se torna a causa de um defeito de superfície particularmente atribuído à inclusão. Consequentemente, na presente invenção, é necessário restringir estritamente o teor de Ca, e o limite superior do teor de Ca é limitado a 0,0030%. É preferível que o teor de Ca seja tão baixo quanto possível, e o teor de Ca pode ser preferivelmente limitado a 0,0010%, e pode mais prefe10 rivelmente ser limitado a 0,0002%ou menos. Entretanto, a seleção da matéria prima ou similar se torna necessária, e então tal limitação do teor de Ca se torna economicamente desvantajosa.
O: 0,0080% ou menos
É necessário suprimir o teor de O de modo à suprimir a geração de uma inclusão à base de óxido garantindo assim uma alta produtividade, e então o limite superior do teor de O é ajustado para 0,0080. O limite superior do teor de O é mais preferivelmente ajustado para 0,060% ou menos.
Além disso, a presente invenção, a resistência à corrosão e a produtividade podem ser grandemente melhoradas justando-se o valor F e o valor FFV descritos a seguir para valores dentro de faixas adequadas.
Valor F: < 11
O valor F é expresso por Cr + 2xSi + 4xTi - 2xNi - Mn - 30x(C+N) (os símbolos dos elementos respectivos sendo os teores dos elementos em % em massa), e é um parâmetro para estimar a microestrutura de uma zona afetada pelo calor da soldagem no momento da soldagem. Para ser mais específico, o valor F é um parâmetro para estimar a fração de volume da estrutura martensitica (taxa residual da estrutura ferrita). Em numa parte da chapa de aço tal como uma zona afetada pelo calor da soldagem que é exposta a uma alta temperatura, uma parte da zona é transformada em auste30 nita (ou uma porção da parte é também transformada em ferrita □ (ferrita delta))., e essas fases são transformadas em martensita em uma etapa de resfriamento. A taxa é influenciada pelo equilíbrio quantitativo entre elemen11/22 tos estabilizadores da ferrita (elementos de formação da ferrita) e elementos estabilizadores da austenita (elementos de formação da austenita). Na fórmula mencionada acima que expressa o valor F, elementos tendo um coeficiente positivo (Cr, Si, Ti) são os elementos estabilizadores da ferrita, e ele5 mentos tendo coeficiente negativo (Ni, Mn, C, N) são os elementos estabilizadores da austenita. Isto é, quanto maior o valor F, mais a estrutura ferrita é passível de permanecer (quanto maior se torna a fração de volume da estrutura ferrita, menor se torna a fração de volume da estrutura martensítica), enquanto quanto menor o valor F, mais raramente a estrutura ferrita perma10 nece (quanto menor se torna a fração de volume da estrutura ferrita, maior se torna a fração de volume da estrutura martensítica).
No documento de patente 5, é tentada a otimização do teor pela investigação da relação entre o valor F e a fração de volume da estrutura martensítica da zona afetada pelo calor da soldagem e pela avaliação da resistência à corrosão de uma área na vizinhança da zona afetada pelo calor da soldagem por um teste de corrosão com ácido sulfúrico-sulfeto de cobre. Também nessa configuração, da mesma maneira que nó documento de patente 5 acima mencionado, para aumentar a resistência à corrosão da zona afetada pelo calor da soldagem, o valor F acima mencionado é limitado a 11 ou menos (fração de volume de martensita: 40% ou mais). O valor F acima mencionado é preferivelmente limitado a 10,5 ou menos (fração de volume de martensita: 60% ou mais), e é mais preferivelmente limitado a 10 ou menos. Aqui, do ponto de vista de resistência à corrosão na peça soldada, o limite inferior do valor F é preferivelmente ajustado para 3,0 ou mais, e é mais preferivelmente ajustado para 6,0 ou mais, valor FFV < 9,0
O valor FFV é expresso por Cr + 3xSi + 16xTi + Mo + 2xAI 2xMn - 4x(Ni + Cu) - 40x(C+N) + 20xV (os símbolos dos elementos respectivos sendo os teores dos elementos em % em massa). O FFV é introduzido novamente na presente invenção como um índice para indicar capacidade de produção. O valor FFV é ajustado para levar em consideração o equilíbrio de fases durante a laminação a quente. Ajustando-se os componentes con12/22 forme descrito acima, particularmente pela regulagem do teor de Al e dos limites superiores de V, Ca, O, e, posteriormente, ajustando-se esse valor FFV menor, a ocorrência de defeitos de superfície provocados por fraturas em uma etapa de placa e inclusões pode ser notavelmente reduzida. A ca5 racterística técnica significativa da presente invenção consiste em suprimir grandemente a diminuição da taxa de rendimento provocada pela ocorrência de defeito de superfície pela otimização do novo parâmetro que toma uma quantidade de Al que não foi levada em consideração. Embora o mecanismo da melhoria ou da capacidade de produção pela otimização do valor FFV não seja inteiramente esclarecido, uma vez que a capacidade de produção é grandemente melhorada pela limitação do valor FFV para 9,0 ou menos, o valor FFV é ajustado para 9,0 ou menos. O valor FFV é preferivelmente ajustado para 8,5 ou menos. Embora seja eficaz diminuir a quantidade de Cr ou aumentar as quantidades de C, N para tornar pequeno o valor FFV, há a possibilidade de que a redução da quantidade de Cr ou o aumento das quantidades de C, N deteriore a resistência à corrosão.Consequentemente, é preferível ajustar o limite inferior do valor FFV para 5,0 ou mais, e é mais preferível ajustar o limite inferior do valor FFV para 6,0 ou mais.
Para a chapa de aço da presente invenção que é usada em um estada em um estado de chapa laminada a quente ou de uma chapa laminada a quente recozida, o controle de fratura em um estágio de placa e das inclusões é importante para reduzir os defeitos de superfície. Isto é porque, em relação à ocorrência de defeitos de superfície, porções tais como fraturas e crostas, que diminuem grandemente a taxa de rendimento, não apenas deterioram a aparência mas também se tornam o ponto de partida da ocorrência de ferrugem, e então é necessário cortar as porções onde fraturas ou crostas ocorrem no momento de embarcar a chapa de aço com,o produto final. Embora a fórmula do valor FFV acima mencionada inclua Mo, V, Cu, pode haver o caso em que esses componentes não são adicionados ao aço.
Quando esses elementos não são adicionados ao aço, o valor FFV é calculado ajustando-se os teores dos componentes não contidos no aço para 0%.
A figura 1 mostra a relação entre o valor FFV e a taxa de ocor13/22 rência de defeitos de superfície. A taxa de ocorrência de defeito de superfície foi calculada com base no comprimento de uma porção onde os defeitos ocorrem em relação ao comprimento total de uma bobina. É entendido que limitando-se o valor FFV dentro de uma faixa de 9,0 ou menos, a ocorrência de defeitos de superfície pode ser notavelmente suprimida.
Na presente invenção, o aço pode conter Gu dentro da faixa a seguir quando necessário, em adição aos componentes âcima mencionados. Cu: 1,0% ou menos
Cu é um elemento que aumenta a resistência à corrosão e é um elemento que reduz particularmente a corrosão de fendas. Consequentemente, o Cu pode ser adicionado quando for requisitado que o aço possua alta resistência à corrosão. Entretanto, quando o teor de Cu excede 1,0%, a capacidade de trabalho a quente é deteriorada, e também o equilíbrio da fase a uma alta temperatura desmorona, e então é difícil para uma zona afe15 tada pelo calor da soldagem adquirir a microestrutura desejada. Consequentemente, quando Cu é adicionado à composição, o limite superior do teor de Cu é ajustado para 1,0%. Para permitir que o Cu apresente um efeito de aumento da resistência à corrosão suficiente, é eficaz ajustar o teor de Cu para 0,3% ou mais. O teor de Cu é mais preferivelmente ajustado para um valor que caia dentro de uma faixa de 0,3 a 0,5%.
Mo: 1,0% ou menos
Mo é um elemento que aumenta a resistência à corrosão, e pode ser adicionado à composição quando a chapa de aço precisa possuir uma resistência á corrosão particularmente alta. Entretanto, quando o teor de Mo excede 1,0%, a capacidade de trabalho a frio é deteriorada, e também ocorre uma superfície áspera na laminação a quente, de forrna que a qualidade de superfície é extremamente deteriorada. Consequentemente, quando o Mo é adicionado à composição, o limite superior de adição de Mo é ajustado para 1,0%. Para permitir que o Mo apresente uma resistência à corrosão suficiente, é eficaz ajustar o teor de Mo para 0,03% ou mais. O teor de Mo é mais preferivelmente ajustado para um valor que caia dentro da faixa de 0,1 a 1,0%.
14/22
Na presente invenção, além da melhoria da resistência à corrosão adquirida adicionando-se 1,0% ou menos de Cu ou Mo descritos acima, outros elementos podem ser adicionados com base nas descobertas convencionais para melhorar a ductilidade ou similar devido à adição de 0,005% ou menos de B. Também nesse caso, é importante levar em consideração o equilíbrio de fases a uma alta temperatura, Nb é um elemento forte na estabilização e destrói grandemente o equilíbrio das fases pela combinação com o C ou o N, e então Nb não é adicionado na presente invenção. O saldo de outros elementos que não os acima descritos é constituído de Fe e as inevitáveis impurezas.
Nas chapas de aço da presente invenção, ajustando-se o valor F acima mencionado para 11 ou menos para aumentar a resistência à corrosão de uma zona afetada pelo calor da soldagem, a martensita em fração de volume da zona afetada pelo calor da soldagem se torna 40% ou mais. Ajustando-se preferivelmente o valor F acima mencionado para 10,5 ou menos, a fração de martensita da zona afetada pelo calor da soldagem se torna 60% ou mais. Ajustando-se também preferivelmente o valor F acima mencionado para 10 ou menos, a fração de volume de martensita na zona afetada pelo calor da soldagem se torna 80% ou mais nesse caso. Também na chapa de aço conforme a presente invenção, 50% ou mais da fração da porção de volume do aço matriz (material base) são formados de estrutura ferrita. A estrutura remanescente é formada, particularmente em um estado de laminação a quente, da estrutura onde a fase martensita e a fase residual □ estão presentes e contém parcialmente carbonitreto ou similar. Particularmente, em relação à estrutura de uma chapa de aço laminada a quente recozida que é produzida conforme descrito mais tarde de forma que os teores dos componentes sejam ajustados para caírem dentro das faixas de composições adequadas e4 o recozimento da chapa laminada a quente seja aplicado sob uma condição de recozimento adequada, quase 100% da estrutura tem a fase ferrita em fração de volume, e então a estrutura possui uma excelente capacidade de trabalho.
A seguir é explicado o método de produção de uma chapa de
15/22 aço inoxidável conforme a presente invenção.
O método de produção de uma chapa de aço inoxidável da presente invenção pode ser executado de acordo com um dado método e não é especificamente limitado. Entretanto, como método que pode produzir uma chapa de aço inoxidável com alta eficiência, é recomendado um método em que um aço fundido tendo a composição química acima mencionada é conformado em uma placa por lingotamento contínuo ou similar, a placa é conformada em uma bobina laminada a quente, a bobina laminada a quente é recozida quando necessário e, posteriormente, a descamação (jateamento com granalha, decapagem, etc.) é executado, produzindo assim uma chapa de aço inoxidável conforme a invenção.
Doravante, o método da presente invenção é explicado em detalhes.
Inicialmente um aço fundido ajustado à composição da presente invenção é produzido por um forno de fusão conhecido comumente usado tal como um conversor de aço ou um forno elétrico e, posteriormente, o aço fundido é refinado por um método de refino conhecido tal como método de desgaseificação a vácuo (método RH), um método VOD (Descarburação de oxigênio a vácuo), ou um método AOD (Descarburação do oxigênio com argônio), e o aço fundido é conformado em uma placa de aço (matéria prima de aço) por lingotamento contínuo ou um método de produção de lingotes/blocos. É preferível adotar o lingotamento contínuo como método de lingotamento do ponto de vista de produtividade e qualidáde. Além disso, a espessura da placa pode preferivelmente ser ajustada para 100 mm ou mais para garantir a razão de redução na laminação a quente de desbaste descrita mais tarde. É mais preferível ajustar a espessura da placa dentro de uma faixa de 200 mm ou mais.
A seguir a placa de aço é aquecida até uma temperatura de 1100 a 1300°C e, posteriormente, é submetida à laminação a quente onde a chapa de aço laminada a quente é conformada. È desejável ajustar a temperatura de aquecimento da placa em alta para aumentar a resistência à rugosidade de superfície da chapa de aço laminada a quente ou a propriedade
16/22 anti-sulcos ou propriedade de sulcos após o recozimento na laminação a frio. Entretanto, quando a temperatura de aquecimento da placa excede 1300°C, a queda da escória se torna conspícua, e os grãos de cristal se tornam brutos, deteriorando assim a tenacidade da chapa de aço laminada a quente. Por outro lado, quando a temperatura de aquecimento da chapa está abaixo de 1100°C, a carga na laminação a quente se torna alta, e então uma superfície rugosa na laminação a quente se torna conspícua, e também a recristalização durante a laminação a quente se torna insuficiente, deteriorando assim também a tenacidade da chapa laminada a quente.
Na etapa de laminação de desbaste, é preferível executar a laminação a uma taxa de redução de 30% ou mais em uma faixa de temperatura excedendo 1000°C por pelo menos um passe ou mais. Devido a essa laminação com alta taxa de redução, a estrutura do grão (cristal) de uma chapa de aço é tornada fina de forma que a tenacidade da chapa de aço é aumentada. Após a laminação a quente de desbaste, a laminação a quente de acabamento é executada de acordo com um método dado (sob as condições usuais de laminação a quente).
A chapa de aço laminada a quente tendo uma espessura de aproximadamente 2,0 a 8,0 mm que é produzida por laminação a quente é usada diretamente como material estrutural ou através de decapagem sem recozimento. A decapagem pode ser aplicada à chapa laminada a quente após a chapa laminada a quente ser recozida a uma temperatura de 600 a 1000°C. Quando a temperatura de recozimento da chapa laminada a quente está abaixo de 600°C, pode haver o caso em que uma fase martensita ou uma fase □ residual que tem uma possibilidade de existir em um estado de laminado a quente permaneça, e então a estrutura ferrita se torna 50% ou menos em termos de fração de volume, com o que a chapa de aço não pode adquirir a capacidade de trabalho suficiente. Por outro lado, quando a temperatura de recozimento excede 1000°C, o embrutecimento do tamanho de grão se torna conspícuo e então a tenacidade da chapa laminada a quente é deteriorada. O recozimento da chapa laminada a quente pode preferivelmente ser executado de forma que a chapa laminada a quente seja mantida a
17/22 uma temperatura predeterminada de 600°C a 1000°C por 1 hora ou mais pelo assim chamado recozimento em caixa. Além disso, quando a temperatura de recozimento se torna excessivamente alta, há o caso em que a chapa laminada a quente entra em uma temperatura na qual a transformação □ ocorre, e então a temperatura excessivamente alta não é preferível. Consequentemente, é necessário ajustar a composição dentro de uma faixa adequada e selecionar uma faixa de temperatura adequada correspondente à composição. Na faixa de composição do aço da presente invenção, quando a temperatura de recozimento é ajustada principalmente para um valor que , 10 caia na faixa de 600 a 900°C, quase 100% da chapa laminada a quente se g
tornam fase ferrita em termos de fração de volume, e então é preferível ajustar a temperatura de recozimento dentro dessa faixa de temperaturas.
Como soldagem da chapa de aço inoxidável conforme a presente invenção, todos os métodos usuais de soldagem incluindo soldagem a arco tal colmo soldagem TIG ou soldagem MIG, soldagem com costura, soldagem com resistência tal como soldagem por pontos, soldagem a laser, etc., são aplicáveis ao aço da presente invenção.
Configuração
Um aço inoxidável tendo a composição mostrada na Tabela 1 é conformada em placas tendo uma espessura de 200 mm através de um conversor de aço, VOD e lingotamento contínuo. Essas placas são aquecidas a uma temperatura de 1180°C e, posteriormente, a placa é conformada em uma chapa laminada a quente conformada em bobina tendo uma espessura de 5,0 mm por laminação a quente. A temperatura (de entrega) da la25 minação a quente de acabamento é ajustada para 900°C, e a temperatura de bobinamento após a laminação a quente é ajustada para 700°C. A chapa de aço laminada a quente obtida é submetida a recozimento a uma temperatura de 690°C por 10 horas e, posteriormente, a carepa é removida da chapa de aço laminada a quente por jateamento com granalha ou por decapagem.
Amostras de chapa plana são cortadas da chapa de aço após a remoção da carepa, cada espécime em forma de T que é conformada de uma chapa inferior e de uma chapa vertical são unidas, e um filete de solda
18/22 em um passe (soldagem a arco metálico de gás, gás de blindagem: 98% em volume de Ar 2% em volume de O2, taxa de fluxo: 20 litros/minuto) é aplicado em ambas as superfícies dos espécimes em forma de T formando assim três filetes de soldagem. MGS-309LS produzido por Kobe Steel Ltd. é usado como cordão de solda, e a entrada de calor da soldagem é ajustada para um valor que caia dentro da faixa de 0,4 a 0,8 kJ/mm.
Espécimes de teste de corrosão são amostrados dessas peças soldadas desses espécimes com filete de solda, e os espécimes de corrosão são submetidos a um teste de corrosão com ácido sulfúrico-sulfato de cobre (teste de Strauss modificado de acordo com a ASTM A262 practice E e ASTM A763 practice Z, um líquido de teste: Cu/6%CuSO4/0.5%H2SO4; um espécime com superfícies polidas sendo imerso no líquido de teste fervente por 20 horas), e é observado o estado de corrosão de uma área na vizinhança de uma zona afetada pelo calor da soldagem.
A Figura 2 é uma microfotografia ótica mostrando um exemplo de observação de uma seção transversal do espécime após o teste de corrosão com ácido sulfúrico-sulfato de cobre. A avaliação C é dada a um caso em que a corrosão intergranular é observada ou a corrosão em forma de furo bem mais profunda que a corrosão intergranular é observada na zona afetada pelo calor da soldagem como mostrado na fotografia. A avaliação B é dada a um caso em que uma leve corrosão é observada na zona afetada pelo calor da soldagem. A avaliação A é dada a um caso em que a corrosão não é observada pela observação com um microscópio ótico. Além disso, o estado da superfície da chapa laminada a quente recozida após a decapagem é observado por todo o comprimento da chapa. Usando-se a taxa de comprimento da chapa laminada a quente recozida juntamente com o defeito de superfície causado por fratura ou inclusão em uma placa é observado em relação a todo o comprimento da chapa laminada a quente recozida como um índice, a avaliação é feita dando a a um caso onde a taxa de ocorrência de defeito é 3% ou menos, b a um caso em que a taxa de ocorrência de defeito é 3% ou mais e 30% ou menos, e c a um caso em que a ocorrência da taxa de defeito é de mais de 30%. Esses resultados es19/22 tão mostrados na Tabela 2.
Como resultado, em relação aos exemplos nos 1 a 5, 10 a 13 e 15 da presente invenção que caem dentro do escopo da presente invenção, esses exemplos apresentam resistência favorável à corrosão de peças sol5 dadas e o estado de superfície da peça soldada é extremamente favorável. Ao contrário, em relação aos exemplos de comparação nos 9 e 14 onde o valor F cai fora do escopo da presente invenção, a quantidade de geração de martensita na zona afetada pelo calor da soldagem é pequena, e então esses exemplos apresentam a resistência à corrosão intergranular claramen10 te inferior à resistência à corrosão intergranular dos exemplos da presente invenção. Além disso, em relação ao exemplo de comparação n° 6 onde o teor de Si é maior que a faixa do teor de Si da presente invenção, e o teor de Al é menor que a faixa do teor de Al da presente invenção e aos exemplos de comparação nos 7, 8, 9 e 14 onde o valor FFV cai fora da faixa do valor
FFV da presente invenção, na observação da superfície executada após a laminação a quente e o recozimento, são observadas muitas fraturas atribuídas à placa e muitas crostas atribuídas às inclusões.
Uma vez que o aço da presente invenção é usado em um estado de chapa laminada a quente ou chapa laminada a quente recozida, a ocor20 rência de crostas diminui grandemente a taxa de rendimento. Isto é porque as porções crosta não apenas apresentam uma aparência pobre mas também se tornam o ponto de partida da ocorrência de ferrugem, e então é necessário retirar as porções correspondentes às porções crosta no momento do embarque da chapa laminada a quente ou chapa de aço laminada a quente e recozida como produto final.
20/22
Tabela 1
aço da presente invenção aço da presente invenção aço da presente invenção aço da presente invenção aço da presente invenção aço de compa- 0 8. 5 aço de compa- 0 «ro 0 2 aço de compa- oeóej aço de compa- 0 8 (0 aço da presente invenção
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valor F 10,2 to 8,7 3 xf oo“
Composição química (% em massa) Ca 0,0004 0,0004 0,0002 io o o o o' tO o o o o
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Cr 13,0 o V“ c\í o co“ lO
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Mn V“ 00 T- 1,95 1,89 g ιο co_ T“
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22/22
Tabela 2
Resultado do teste com ácido sulfúrico-fosfato de cobre Qualidade de superfície
1 A a aço da presente invenção
2 A a aço da presente invenção
3 A a aço da presente invenção
4 A a aço da presente invenção
5 A a aço da presente invenção
6 A b aço de comparação
7 A b aço de comparação
8 B b aço de comparação
9 C c aço de comparação
10 A a aço da presente invenção
11 A a aço da presente invenção
12 A a aço da presente invenção
13 A a aço da presente invenção
14 C b aço de comparação
15 A a aço da presente invenção
A - sem corrosão
B - corrosão leve
C - corrosão intergranular ou corrosão profunda em forma de furo 5 a - taxa de ocorrência de defeitos de 3% ou menos b - taxa de ocorrência de defeitos de mais de 3% e 30% ou menos c - taxa de ocorrência de defeitos excedendo 30%
1/2

Claims (6)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Chapa de aço inoxidável estrutural, caracterizada por ter uma composição que consiste de, em % em massa, 0,01 a 0,03% de C, 0,01 a 0,03% de N, 0,10 a 0,40% de Si, 1,5 a 2,5% de Mn, 0,04% ou menos de P,
    5 0,02% ou menos de S, 0,05 a 0,15% de Al, 10 a 13% de Cr, 0,5 a 1,0% de
    Ni, 4x(C+N) ou mais e 0,3% ou menos de Ti (C, N indicando teores (% em massa) de C e de N), e Fe e as inevitáveis impurezas como saldo, V, Ca e O nas inevitáveis impurezas sendo reguladas para 0,05% ou menos de V, 0,0030% ou menos de Ca e 0,0080% ou menos de O, onde o valor F e o
    10 valor FFV expressos pelas fórmulas a seguir satisfazem a condição de que valor F < 11 e valor FFV < 9,0, valor F = Cr + 2xSi + 4xTi - 2xNi - Mn - 30x(C+N) valor FFV = Cr + 3xSi + 16xTi + Mo + 2xAl - 2xMn - 4x(Ni + Cu) 40x(C+N) + 20xV.
    15 2. Chapa de aço inoxidável estrutural de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por consistir adicionalmente de 1,0% em massa ou menos de Cu.
    3. Chapa de aço inoxidável estrutural de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada por consistir adicionalmente de 1,0% em massa
    20 ou menos de Mo.
    4. Método de produção da chapa de aço inoxidável estrutural, caracterizado pelo por uma placa de aço tem uma composição que consiste de, em % em massa, 0,01 a 0,03% de C, 0,01 a 0,03% de N, 0,10 a 0,40% de Si, 1,5 a 2,5% de Mn, 0,04% ou menos de P, 0,02% ou menos de S, 0,05
    25 a 0,15% de Al, 10 a 13% de Cr, 0,5 a 1,0% de Ni, 4x(C+N) ou mais e 0,3% ou menos de Ti (C, N indicando teores (% em massa) de C e de N), e Fe e as inevitáveis impurezas como saldo, V, Ca e O nas inevitáveis impurezas sendo reguladas para 0,05% ou menos de V, 0,0030% ou menos de Ca e 0,0080% ou menos de O, onde o valor F e o valor FFV expressos pelas fór30 mulas a seguir satisfazem a condição de que valor F < 11 e valor FFV < 9,0 é aquecida a uma temperatura de 1100°C a 1300°3 e, posteriormente, a laminação a quente que inclui a laminação de desbaste a quente onde a laPetição 870180023185, de 22/03/2018, pág. 7/12
  2. 2/2 minação é executada por pelo menos 1 passe ou mais a uma taxa de redução de 30% ou mais em uma faixa de temperaturas que excede 1000°C, ou a laminação a quente é executada sem re cozer a chapa de aço laminada a quente ou após recozer a chapa de aço laminada a quente a uma temperatura de 600 a 1000°C e, posteriormente, a decapagem é aplicada à chapa laminada a quente ou à chapa laminada a quente recozida, valor F = Cr + 2xSi + 4xTi - 2xNi - Mn - 30x(C+N) valor FFV = Cr +
  3. 3xSi + 16xTi + Mo + 2xAl - 2xMn -
  4. 4x(Ni + Cu) 40x(C+N) + 20xV.
  5. 5. Método de produção de uma chapa de aço inoxidável estrutural de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por consistir adicionalmente de 1,0% ou menos de Cu em % em massa.
  6. 6. Método de produção de uma chapa de aço inoxidável estrutural de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado por consistir adicionalmente de 1,0% ou menos de Mo em % em.
    Petição 870180023185, de 22/03/2018, pág. 8/12
    Taxa de ocorrência de defeitos (%)
    1/1
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