BR112015031072B1

BR112015031072B1 - aço inoxidável duplex ferrítico austenítico

Info

Publication number: BR112015031072B1
Application number: BR112015031072-9A
Authority: BR
Inventors: James Oliver; Erik Schedin; Rachel Pettersson
Original assignee: Outokumpu Oyj
Priority date: 2013-06-13
Filing date: 2014-06-12
Publication date: 2020-11-10
Also published as: SI3008222T1; MX2015016985A; FI125734B; KR20160018810A; CA2914774C; BR112015031072A2; CA2914774A1; FI20135649A; JP6441909B2; TWI661059B; AU2014279972B2; EP3008222B1; JP2019039073A; ES2751466T3; EA201592160A1; WO2014199019A1; EA029477B1; JP2016526601A; US20160115574A1; TW201510241A

Abstract

aço inoxidável duplex ferrítico austenítico a invenção diz respeito a um aço inoxidável duplex de ferrítico austenítico tendo de 40 - 60% em volume de ferrita e 40 - 60% em volume de austenita, preferencialmente 45-55 % em volume de ferrita e 45 - 55% em volume de austenita na condição recozida, e tendo trabalhabilidade a frio melhorada e resistência ao impacto. o aço inoxidável contém em peso % menor que 0,07% de carbono (c), 0,1 - 2,0% de silício (si), 3-5% de manganês (mn), 19-23% de cromo (cr), 1,1 - 1,9% de níquel (ni), 1,1 - 3,5% de cobre (cu), 0,18-0,30% de nitrogênio (n), opcionalmente molibdênio (mo) e/ou tungstênio (w) em uma quantidade total calculada com a fórmula (mo + ½w) < 1,0 %, opcionalmente 0,001 - 0,005% de boro (b), opcionalmente até 0,03% de cada de cério (ce) e/ou cálcio (ca), balanço sendo ferro (fe) e impurezas evitáveis em tais condições para os formadores de ferrita e os formadores de austenita, p.ex. para o equivalente de cromo (creq) e o equivalente de níquel (nieq): 20 < creq < 24,5 e nieq > 10, onde creq = cr + 1,5si + mo + 2ti + 0,5nb nieq = ni + 0,5mn + 30 (c+n) + 0,5 (cu+co).

Description

[0001] Esta invenção refere-se a um aço inoxidável austenitico ferritico duplex tendo uma microestrutura, que consiste essencialmente em 40 - 60% em volume de ferrita e 40 -60% em volume de austenita, preferencialmente 45 - 55% em volume de ferrita e 45 - 55% em volume de austenita, e tendo propriedades de tenacidade ao impacto e trabalhabilidade a frio melhoradas pela adição de cobre.

[0002] Tipicamente, o teor de cobre é limitado em aço inoxidável a cerca de 3% em peso, a fim de evitar a fissura a quente que ocorre principalmente durante a soldadura, fundição ou moldagem a quente, a temperaturas próximas do ponto de fusão. No entanto, os niveis mais baixos (0,5 - 2,0% em peso) existem em graus de aço inoxidável e podem resultar em maior usinabilidade e melhorar o processo de trabalho a frio. Aços inoxidáveis duplex geralmente têm boa resistência à fissura a quente.

[0003] É conhecido a partir da patente EP 1327008 um aço inoxidável duplex austenitico ferritico que é comercializado sob a marca comercial LDX 2101(0 e contém 0,02% em peso - 0,07% de carbono (C), 0,1 - 2,0% de silicio (Si), 3 - 8% de manganês (Mn), 19 - 23% de cromo (Cr), 1,1 1,7% de niquel (Ni), 0,18 - 0,30% de nitrogênio (N) , opcionalmente molibdênio (Mo) e/ou de tungsténio (W), em uma quantidade total máxima de 1, 0% na fórmula (Mo + W) , opcionalmente até um máximo de 1, 0% de cobre (Cu) , opcionalmente de 0, 001 - 0, 005% de boro (B) , facultativamente um máximo de 0,03% de cada um de cério (Ce) e/ou de cálcio (Ca), sendo o balanço de ferro (Fe) e impurezas evitáveis em tais condições para que os formadores de ferrita e os formadores de austenita, ou seja, para o cromo equivalente (Creq) e o niquel equivalente (Nieq) : 20 <Creq<24,5 e Nieq> 10, onde Creq = Cr + 1, 5Si + Mo + 2 Ti + 0,5Nb Nieq = Ni + 0,5Mn +30 (C + N) +0,5 (Cu + Co) .

[0004] Nesta patente EP 1327008 diz-se que o cobre para o cobre é um valioso formador de austenita e pode ter uma influência favorável sobre a resistência à corrosão em determinados ambientes. Mas, por outro lado, existe um risco de precipitação de cobre no caso de teores muito altos dos mesmos, por isso, o teor de cobre deve ser maximizado para 1,0% em peso, de preferência de no máximo 0,7% em peso.

[0005] Tal como descrito na patente EP 1786975, o aço inoxidável austenitico ferritico da patente EP 1327008 tem boa maquinabilidade e, portanto, adequado por exemplo para operações de corte.

[0006] O pedido de patente EP 1715073 refere-se a um aço inoxidável austenitico-ferritico de baixo niquel e alto nitrogênio, em que no aço a percentagem da fase de austenita está ajustada em um intervalo de 10 - 85% em volume. Respectivamente a fase de ferrita está na faixa de 15 - 90% em volume. Alta moldabilidade para este aço inoxidável austenitico-ferritico foi conseguida ajustando a soma dos teores de carbono e de nitrogênio (c + N) na fase de austenita a uma faixa de 0,16 a 2% em peso. Além disso, no documento EP 1715073 o cobre é mencionado como um elemento opcional, com a faixa de menos do que 4% em peso. O documento EP 1715073 apresenta um número muito grande de composições químicas para aços inoxidáveis testados, mas apenas muito poucos aços contêm mais do que 1% em peso de cobre. 0 cobre é, portanto, descrito apenas como um elemento alternativo para o aço inoxidável do documento EP 1715073, a fim de aumentar a resistência à corrosão, mas a EP 1715073 não descreve quaisquer outros efeitos de cobre nas propriedades do aço inoxidável dentro do intervalo mencionado de cobre.

[0007] A publicação WO 2010/070202 descreve um aço inoxidável austenitico ferritico duplex contendo em % em peso 0,005-0,04% de carbono (C), 0,2-0,7% de silicio (Si), 2,5-5% de manganês (Mn), 23-27% de cromo (Cr), 2,5-5% de niquel (Ni), 0,5-2,5% de molibdênio (Mo), 0,2-0,35% de nitrogênio (N) , 0, 1 -1, 0% de cobre (Cu), opcionalmente, menos de 1% de tungsténio (W), menos do que 0,0030% de um ou mais elementos do grupo que contém boro (B) e cálcio (Ca) , menos de 0,1 % de cério (Ce), menos de 0,04% de aluminio (Al), menos de 0,010% de enxofre (S) e o resto de ferro (Fe) e impurezas acidentais. Nesta publicação WO 2010/070202 diz- se que o cobre para o cobre tem sido conhecido por suprimir a formação da fase intermetálica com um teor superior a 0,1% em peso, e os resultados maiores do que 1% em peso de cobre em maior quantidade de fase intermetálica.

[0008] A publicação WO 2012/004473 refere-se a um aço inoxidável ferritico austenitico tendo usinabilidade melhorada. O aço contém, em % em peso 0,01 - 0,1% de carbono (C) , 0,2 - 1, 5% de silicio (Si), 0,5 - 2,0 de manganês (Mn), 20,0 - 24, 0% de cromo (Cr), 1, 0 - 3,0% de niquel (Ni), 0,05 - 1, 0% de molibdênio (Mo) e <0,15% de tungsténio (W), de modo que 0,05 <Mo + W <1,0 %, 1,6 - 3,0% de cobre (Cu), 0,12 - 0,20% de nitrogênio (N) , <0,05% de aluminio (Al), <0,5% de vanádio ( V), <0,5% de nióbio, <0,5% de titânio (Ti), <0,003% de boro (B), <0,5% de cobalto (Co), <1,0% REM (Metal alcalino traseiro), <0,03% de cálcio (Ca), <0,1% de magnésio (Mg), <0005% de selênio (Se), sendo o restante ferro (Fe) e impurezas. Diz-se que para o cobre na presente publicação, que o cobre presente em um teor dentre 1,6% -3,0 contribui para a realização da estrutura ferritica austenitica de duas fases desejadas, para obter uma melhor resistência à corrosão sem ter de aumentar a taxa de nitrogênio geral na sombra muito elevada. Abaixo de 1, 6% de cobre, a taxa de nitrogênio necessária para a estrutura de fase desejada começa a tornar muito grande para evitar os problemas de qualidade de superfície do fundido continuamente borbulhar, e acima de 3,0% de cobre, que começa a correr o risco de segregação e/ou precipitação de cobre pode, assim, gera e resistência à corrosão localizada e diminui a resiliência de uso prolongado.

[0009] A publicação JP 2010222695 refere-se a um aço inoxidável austenitico ferritico contendo em % em peso 0,06% ou menos C, 0,1 -1,5% de Si, 0,1% Mn -6,0, 0,05% ou menos de P , 0, 005% ou menos de S, 0,25-4,0 % de Ni, 19,0- 23,0% de Cr, 0,05-1, 0% de Mo, 3,0% ou menos de Cu, 0,15- 0,25% de N, 0, 003-0, 050%; de Al, 0, 06-0,30% de V e 0, 007% ou menos de O, enquanto controla Ni-Bal. representado por expressão

[0010] Ni-bal. = (Ni + + 0,5Mn 0,5Cu + 30C + 30N) -1,1 (Cr + 1, 5Si + Mo + W) +8,2

[0011] para ser -8 a -4 e inclui 40-70% a uma taxa de área de fase de austenita.

[0012] A publicação US 2011097234 descreve um aço inoxidável duplex pobre capaz de suprimir a queda na resistência à corrosão e a resistência de uma zona termicamente afetada de soldadura e que é caracterizada por conter, em % em peso, C: 0,06% ou menos, Si: 0,1 a 1, 5% Mn: 2,0 a 4,0%, P: 0,05% ou menos, S: 0,005% ou menos, Cr: 19,0 a 23,0%, Ni: 1, 0 a 4,0%, Mo: 1, 0% ou menos, Cu: 0,1 a 3,0%, V: 0,5 a 0,05%, Al: 0, 003 a 0, 050%, 0: 0, 007% ou menos, N: 0,10 a 0,25%, e Ti: 0,05% ou menos, tendo um balanço de Fe e impurezas inevitáveis, com um valor de temperatura Mdao expresso pela fórmula

[0013] Md30 = 551 -462 (C + N) -9,2Si-8,l Mn-29 (Ni + Cu) -13,7Cr-18,5Mo-68Nb

[0014] de 80 ou menos, tendo um bal de Ni- expresso pela fórmula

[0015] Ni-bal = (Ni + 0,5Mn + 0,5Cu + 30C + 30N) -1, 1 (Cr + l,5Si + Mo + W) 8,2

[0016] de -8 a -4, e tendo uma relação entre o Ni-bal e o conteúdo de N satisfazer a fórmula

[0017] N (%) <= 0,37 + 0,03 (Ni-Bal)

[0018] e tendo ainda uma percentagem de 40 a 70% de austenita área de fase, e tendo um 2Ni + Cu de 3,5 ou mais.

[0019] Em ambas as publicações, a publicação JP 2010222695 e a publicação US 2011097234, vanádio é um elemento importante do aditivo, porque de acordo com as publicações de vanádio reduz a atividade de nitrogênio e assim retarda a precipitação de nitretos. A precipitação de nitretos é critica, porque nitrogênio é adicionado para melhorar a resistência à corrosão de uma zona afetada pelo calor (HAZ) durante a soldagem, e com elevado teor de nitrogênio vai surgir o risco de degradação propriedade através do depósito de nitreto aos limites de grão.

[0020] O objetivo da presente invenção consiste em eliminar alguns inconvenientes do estado da técnica e para melhorar o aço inoxidável austenítico ferrítico dúplex de acordo com a patente EP 1327008 em trabalhabilidade a frio e na tenacidade ao impacto com um aumento do teor de cobre. As características essenciais da presente invenção são listadas nas reivindicações anexas.

[0021] De acordo com a invenção, verificou-se, que o aumento do teor de cobre no caso do aço inoxidável austenítico ferrítico duplex, tal como descrito na patente EP 1327008 e comercializado sob a marca registada LDX 2101®, de modo a que o aço inoxidável austenítico ferrítico contém 1,1 - 3,5% em peso de cobre, as propriedades de trabalhabilidade a frio foram melhoradas. A adição de cobre tem também efeitos na usinabilidade. O aço inoxidável duplex ferrítico austenítico de acordo com a invenção, tendo 40 - 60% em volume de ferrita e 40 - 60% em volume de austenita, preferencialmente 45 - 55% em volume de ferrita e 45 - 55% em volume de austenita na condição de recozido, contém em peso % menos de 0,07% de carbono (C) , 0,1 - 2,0% de silicio (Si), 3 - 5% de manganês (Mn), 19 - 23% de cromo (Cr), 1,1 - 1,9% de niquel (NI), 1,1 - 3,5% de cobre (Cu), 0,18 - 0,30% de nitrogênio (N) , opcionalmente molibdênio (Mo) e/ou de tungsténio (W) , em uma quantidade total calculada com a fórmula (Mo + W) < 1,0%, opcionalmente de 0, 001 - 0, 005% de boro (B), opcionalmente, até 0,03% de cada um de cério (Ce) e/ou de cálcio (Ca), sendo o balanço de ferro (Fe) e impurezas evitáveis em tais condições para os formadores de ferrita e os formadores de austenita, ou seja, para o cromo equivalente (Creq) e o níquel equivalente (Nieq) : 20 <Creq <24,5 e Nieq> 10, onde

[0022] Creq = Cr + 1, 5Si + Mo + 2 Ti + 0,5Nb

[0023] Nieq = Ni + 0,5Mn +30 (C + N) +0,5 (Cu + Co) .

[0024] O aço inoxidável austenítico ferrítico dúplex de acordo com a invenção contém, de preferência 1,1 -2,5% em peso de cobre, mais de preferência, 1,1 -1,5% em peso de cobre.

[0025] A temperatura crítica de corrosão por pites (CPT) do aço de acordo com a invenção é de 13 - de 19 °C, de preferência 13,4 - 18,9 °C, mais preferivelmente 14,5 - 17,7 °C.

[0026] Efeitos de diferentes elementos na microestrutura são descritos no que se segue, o conteúdo do elemento a ser descrito em % em peso:

[0027] Carbono (C) contribui para a resistência do aço e é também um valioso formador de austenita, no entanto, demorado para levar o teor de carbono baixo para níveis baixos em conexão com a descarburação do aço, e também é caro porque isto aumenta o consumo de agentes de redução. Se o teor de carbono é alto, existe um risco para a precipitação de carbonetos, que pode reduzir a tenacidade ao impacto do aço e a resistência à corrosão intercristalina. Também deve ser considerado que o carbono tem uma pequena solubilidade na ferrita, o que significa que o teor de carbono do aço substancialmente é recolhido na fase austenítica. O teor de carbono, portanto, deve ser limitado a um máximo de 0,07%, de preferência no máximo 0,05%, e adequadamente no máximo 0,04%.

[0028] Silicio (Si) pode ser utilizado para fins de desoxidantes na fabricação do aço e existe como um residue da fabricação do aço em uma quantidade de pelo menos 0,1%. Silicio tem características favoráveis no aço para o efeito que reforça a força de alta temperatura da ferrita, que tem uma importância significativa na fabricação. Silicio é também uma forte formadora de ferrita e, como tal, participa na estabilização da estrutura duplex e deve por estas razões existir em uma quantidade de pelo menos 0,2%, de preferência em uma quantidade de pelo menos 0,35%. Silicio, também têm algumas características desfavoráveis porque pronunciadamente reduz a solubilidade de nitrogênio, que deve existir em quantidades elevadas, e se o teor de silicio é também elevado o risco de precipitação de fases intermetálicas indesejáveis é aumentado. O teor de silicio, consequentemente, é limitado a um máximo de 2,0%, de preferência, no máximo, 1,5%, e adequadamente no máximo, 1,0%. Um teor de silicio ótimo é de 0,35 - 0,80%.

[0029] O manganês (Mn) é um importante formador de austenita e aumenta a solubilidade de nitrogênio no aço e, consequentemente, existe em uma quantidade de pelo menos 3%, preferencialmente pelo menos 3,8%. Manganês, por outro lado, reduz a resistência à corrosão do aço. Além disso, é dificil descarburar aço inoxidável que funde com elevados teores de manganês, o que significa que a necessidade de manganês a ser adicionada depois de descarburação acabada sob a forma de manganês relativamente puro e, consequentemente, caro. O aço, consequentemente, não deve conter mais de 5% de manganês. Um conteúdo ótimo é 3,8-4,5% de manganês.

[0030] O cromo (Cr) é o elemento mais importante para a realização de uma resistência à corrosão desejada do aço. O cromo é também o formador de ferrita mais importante do aço e dá em combinação com outros formadores de ferrita e com um teor equilibrado dos formadores de austenita ao aço uma característica duplex desejada do aço. Se o teor de cromo é baixo, há um risco de que o aço irá conter martensita e, se o teor de cromo é alto, existe o risco da estabilidade prejudicada contra a precipitação de fases intermetálicas e assim chamada fraqilização-475, e uma composição da fase desequilibrada do aço. A partir destes motivos, o teor de cromo deve ser de pelo menos 19%, de preferência pelo menos 20%, e adequadamente de pelo menos 20,5%, e no máximo 23%, adequadamente no máximo 22,5%. Um teor de cromo apropriado é 21,0 - 22,0%, nominalmente 21,2 - 21,8%.

[0031] O niquel (Ni) é um forte formador de austenita e tem um efeito favorável sobre a ductilidade do aço e, consequentemente, existe em uma quantidade de pelo menos 1,1%. No entanto, o preço de matérias-primas de niquel é muitas vezes alto e oscila, portanto niquel, de acordo com um aspecto da invenção, é substituído por outros elementos de liga na medida em que é possível. Também não é mais de 1,9% de niquel necessário para a estabilização da estrutura duplex desejada do aço em combinação com outros elementos de liga. Consequentemente, um teor ótimo de niquel é de 1, 35 - 1,90% de Ni.

[0032] Molibdênio (Mo) é um elemento que pode ser omitido de acordo com um aspecto amplo da composição do aço, i. e. molibdênio é um elemento opcional, no caso do aço da invenção. Molibdênio, no entanto, em conjunto com o nitrogênio tem um efeito de sinergia favorável sobre a resistência à corrosão. Tendo em vista o elevado teor de nitrogênio do aço, o aço, consequentemente, deve conter pelo menos 0,1% de molibdênio, de um modo preferido, pelo menos, 0,15%. Molibdênio, no entanto, é um forte formador de ferrita, e pode estabilizar a fase sigma na microestrutura do aço, e também tem uma tendência para segregar. Além disso, o molibdênio é um elemento de liga caro. A partir dessas razões, o teor de molibdênio é limitado no máximo, 1,0%, de preferência no máximo 0,8%, adequadamente no máximo 0,65%. Um teor de molibdênio ótimo é de 0,15 - 0,54%. Molibdênio pode ser parcialmente substituído pela quantidade dupla de tungsténio (W) , que tem propriedades semelhantes às de molibdênio. A quantidade total de molibdênio e tungsténio é calculado de acordo com a fórmula (Mo + UW) <1, 0%. Em uma composição preferida do aço, no entanto, o aço não contém mais do que 0,5%; de tungsténio máx.

[0033] Cobre (Cu) é um valioso formador de austenita e pode ter uma influência favorável sobre a resistência à corrosão, em alguns ambientes, especialmente em alguns meios ácidos. Cobre também melhora o trabalho a frio e a tenacidade ao impacto de aço inoxidável de acordo com a invenção. Portanto, o cobre deve existir em uma quantidade de, pelo menos, 1,1%. O aço da invenção contém, preferencialmente, 1,1 - 3,5% de cobre, mais de preferência entre 1, 0-2,5% de cobre, e ainda mais preferivelmente 1, 1 -1, 5% de cobre.

[0034] O nitrogênio (N) é de fundamental importância, pois é o formador de austenita dominante do aço. O nitrogênio contribui também para a força e resistência à corrosão do aço e, por conseguinte, existir em uma quantidade minima de 0,15%, de preferência pelo menos 0,18%. A solubilidade de nitrogênio no aço, no entanto, é limitada. No caso de um teor muito alto de nitrogênio existe um risco de formação de falhas quando o aço solidifica, e um risco de formação de poros em ligação com a soldadura do aço. O aço, consequentemente, não deve conter mais de 0,30% de nitrogênio, de preferência no máximo de nitrogênio de 0,26%. Um teor ideal é 0,20 - 0,24%.

[0035] Boro (B) pode, opcionalmente, existir no aço como uma adição de microliga ao máximo 0,005% (50 ppm), a fim de melhorar a ductilidade a quente do aço. Se boro existe como um elemento adicionado intencionalmente, deve existir em uma quantidade de pelo menos 0,001%, a fim de proporcionar o efeito desejado, com referência a uma melhor ductilidade a quente do aço.

[0036] De um modo semelhante, cério e/ou cálcio, opcionalmente, podem existir no aço em quantidades de no máximo 0,03% de cada um dos referidos elementos, a fim de melhorar a ductilidade a quente do aço.

[0037] Além dos elementos acima mencionados, o aço não contém nenhum elemento essencialmente ainda adicionado intencionalmente, mas apenas impurezas e ferro. O fósforo é, como na maioria dos aços, uma impureza não desejada e de preferência não deveria existir em um montante superior a 0,035% máx. O enxofre também deve ser mantido tão baixo quanto possivel, de um ponto de vista da fabricação economicamente, de preferência em uma quantidade de no máximo 0,10%, adequadamente inferior, p.ex. máx. de 0,002%, a fim de não prejudicar a ductilidade a quente do aço e, consequentemente, a sua confiabilidade, o que pode ser um problema geral em conexão com os aços duplex.

[0038] Os resultados do teste dos aços inoxidáveis austeniticos ferriticos da invenção são ilustrados com mais detalhes nos seguintes desenhos, onde

[0039] Fig. 1 mostra os resultados do teste mecânico de aço em um estado como forjados,

[0040] Fig. 2 mostra os resultados do teste mecânico de aço depois do recozimento a uma temperatura de 1050 °C,

[0041] Fig. 3 mostra os resultados dos testes de impacto de aço, tanto na condição forjada e depois do recozimento a uma temperatura de 1050 °C.

[0042] O efeito do cobre para as propriedades de trabalhabilidade a frio foi testado utilizando para cada liga os 30 kg de fundido recebido a partir de um forno de vácuo. Antes do teste mecânico, as ligas foram forjadas para uma espessura final de 50 mm. Para todos fundidos o aço austenitico inoxidável ferritico duplex comercializado sob a marca comercial LDX 2101 ® foi utilizado como o material de base com diferentes adições de cobre. As composições químicas das ligas a serem testadas são descritas na tabela 1, que também contém a composição quimica, para o respectivo de fusão do aço comercializado sob a marca comercial LDX 2101 w: Tabela 1 composições quimicas; *200 g de fusão de pequena escala

[0043] As investigações da microestrutura foram realizadas principalmente para verificar o teor de ferrita. Isto é, porque o cobre é um estabilizador da austenita e, era esperado que o teor de austenita fosse aumentado com a adição de cobre. Quando se mantém o teor de ferrita, pelo menos, 45% em volume, o teor de manganês, como um estabilizador de austenita, foi reduzido para aproximadamente na faixa de 3 - 5%. Também foi considerado necessário, o cobre para ser totalmente dissolvido na fase de ferrita desde partículas de cobre ou fases ricas em cobre podendo ser prejudicial para a resistência à corrosão por pite.

[0044] As microestruturas das amostras foram reveladas por ataque quimico em solução Behara II após o recozimento a uma temperatura de 1050 e/ou 1150 °C. O recozimento foi realizado por solução de recozimento. A microestrutura da liga de Cu 0,85% é essencialmente a mesma que a liga de referência. Nos niveis de cobre de 1,1% Cu e maior o teor de fase de ferrita se torna sucessivamente baixo. As formas de fase de austenita secundárias prontamente com a adição de 2,5% de Cu e partículas de cobre estão presentes na fase de ferrita quando recozida a uma temperatura de 1050 °C, mas pode ser dissolvida quando recozida a uma temperatura de 1150 °C, como o aumento do conteúdo de ferrita. A liga com 3,5% de Cu tem partículas de cobre na fase de ferrita, mesmo quando recozido na temperatura de 1150 °C.

[0045] O conteúdo de ferrita para as amostras tratadas termicamente sob as temperaturas de recozimento (T) 1050 °C e 1150 °C foram medidas usando análise de imagem e os resultados são apresentados na tabela 2: Tabela 2 Teores de Ferrita

[0046] A partir dos resultados da tabela 2 observa-se que, até um teor de cobre de 1,5% do teor de ferrita está bom, mas a níveis maiores do que isso, o teor de ferrita é muito baixo, mesmo quando recozido a uma temperatura mais elevada. Tipicamente, o aumento da temperatura de recozimento aumenta o teor de ferrita em 5 - 7% em volume, como é o caso para os 1,1% de Cu e 3,5% Cu. O teor de ferrita para 2,5% de Cu, é o mesmo em ambas as temperaturas de recozimento. Isto é provavelmente devido ao cobre sendo completamente dissolvido na fase de ferrita à temperatura mais elevada (1150 °C) resultando na formação de fase de austenita contrariando o aumento secundário na fase de ferrita.

[0047] Para as ligas de 0,75% Cu, 1,0% de Cu e 1,5% de Cu a microestrutura foi determinada na condição de forjado, caso em que o teor de ferrita era entre 61 - 66% para todas as ligas. Após o recozimento a uma temperatura de 1050 °C houve uma diminuição do teor de ferrita de aproximadamente 6 - 8%, para todas as ligas. A partir da análise de imagem foi observado que a diminuição do teor de ferrita é principalmente devido à presença da fase de austenita secundária que se torna mais evidente à medida de que o teor de cobre foi aumentado. Na liga de 1,5% de Cu uma grande quantidade da fase de austenita existente entre os grãos de ferrita.

[0048] As temperaturas criticas de corrosão por pites(CPT) foram determinadas para as ligas temperadas a uma temperatura de 1050 °C de acordo com o teste ASTM G150 com 1,0 M de NaCl. Para cada liga o teste foi feito duas vezes (CPT1 e CPT2). Os resultados destes testes são apresentados na Tabela 3: Tabela 3 Temperaturas Criticas de Corrosão por Pites (CPT)

[0049] Os resultados na tabela 3 mostram que neste ambiente de um efeito positivo de cobre sobre a CPT é dado. A CPT é realmente maior para a liga de 3,5%, apesar da presença de partículas de cobre na microestrutura. Surpreendentemente, está em contradição com um pouco a hipótese de que partículas de cobre são prejudiciais para a resistência à corrosão.

[0050] O teste para a cunhagem a frio, como uma parte de trabalhabilidade a frio foi realizado em amostras (1050 °C) nas condições como forjadas e recozidos a fim de determinar que o aço austenítico ferrítico duplex inoxidável da invenção tem propriedades melhores quando comparado com os materiais de referência LDX 210 ®. Os materiais foram usinados para amostras cilíndricas com as dimensões de 12 mm x 8 mm, para comprimir as amostras em altas taxas de 200 - 400 mm/s. As amostras foram avaliadas, observando fissura (componentes que falharam) ou fissuras livres (componentes que passaram).

[0051] Neste método de ensaio de fissura só ocorreu quando a amostra foi comprimida com a máxima compressão para uma espessura final real de cerca de três milímetros, independentemente da velocidade de compressão. Fissura foi um pouco mais grave sob compressão a velocidades mais elevadas.

[0052] Os resultados do teste de cunhagem a frio são apresentados na tabela 4, onde as amostras estão na condição como forjada exceto quando recozido a uma temperatura de 1050 °C, a coluna "recozido" é fornecida com o termo "Sim": Tabela 4: Resultados dos testes mecânicos

[0053] Os resultados na tabela 4 mostram que, em testes sobre o material forjado todas as amostras para LDX 21 01 ® e 0,75% de Cu falharam por causa de fissura, enquanto um aumento na taxa de sucesso como o aumento teor de cobre. Todos, exceto um de 1,5% das amostras de Cu passou no teste na condição de como forjado. Após o recozimento a uma temperatura de 1050 °C, as ligas metálicas com até 1,0% de Cu mostram resultados semelhantes com cerca de um terço de amostras que passam o teste para a liga de Cu 1,5% a mais de metade dos componentes testados passados do teste indicando o efeito positivo de cobre.

[0054] Os resultados do teste de cunhagem a frio, também são mostrados nas Figs. 1 e 2, utilizando os parâmetros "falhou" ou "passou" dependendo das quantidades de fissura na superfície do aço. A Fig. 1 e 2 mostram que a parte de resultados do teste aumentou com a adição de cobre tanto em uma condição como forjada e depois do recozimento a uma temperatura de 1050 °C "passou".

[0055] Os aços inoxidáveis austeniticos ferriticos da invenção foram ainda testados por medição da tenacidade ao impacto dos aços a fim de ter informações da tenacidade ao choque dos aços. As medições foram efetuadas em uma condição como forjada e depois do recozimento a uma temperatura de 1050 °C. Na tabela 5, as amostras estão na condição como forjada exceto quando recozidas a uma temperatura de 1050 °C, a coluna "recozido" é fornecida com o termo "Sim". Tanto a Tabela 5 e a fig. 3 mostram os resultados das medições para a tenacidade ao impacto.

[0056] Os resultados na Tabela 5 e na FIG. 3 mostram que a adição de cobre aumenta significativamente a tenacidade ao impacto, quando o teor de cobre é superior a 0,75%. Como mencionado anteriormente, um aumento do cobre provoca um aumento na austenita secundária que pode reduzir/dificultar a propagação de fissuras através da ferrita.

[0057] O aço austenitico ferritico duplex fabricado de acordo com a invenção pode ser produzido como peças fundidas, lingotes, placas, blocos, pedaços e produtos planos tais como chapas, folhas, tiras, bobinas, e produtos longos, tais como barras, hastes, fios, perfis e formas, tubos e/ou tubos com e sem costura. Além disso, os produtos adicionais, tais como pó metálico, formas e perfis formados podem ser produzidos.

Claims

1. Aço inoxidável duplex ferritico austenitico tendo de 40 a 60% em volume de ferrita e de 40 a 60% em volume de austenita, preferencialmente de 45 a 55% em volume de ferrita e de 45 a 55% em volume de austenita na condição de recozido, e tendo trabalhabilidade a frio e tenacidade ao impacto melhoradas, caracterizadopelo aço, tendo uma resistência ao impacto de pelo menos 27,5J, consistir em, % em peso, menos de 0, 028% de carbono (C) , de 0,1 a 2,0% de silicio (Si), de 3,8 a 5% de manganês (Mn), de 21 a 22% de cromo (Cr), de 1,35 a 1,9% de Niquel (Ni), de 1,1 a 1,5% de cobre (Cu), de 0,20 a 0,26% de nitrogênio (N), opcionalmente molibdênio (Mo) e/ou tungsténio (W) em uma quantidade total calculada com a fórmula (Mo + W) < 1,0%, opcionalmente de 0,001 a 0,005% de boro (B), opcionalmente até 0,03% de cada cério (Ce) e/ou Cálcio (Ca), o balanço sendo ferro (Fe) e impurezas inevitáveis tais como Ti, Nb, Co e para os formadores de ferrita e os formadores de austenita, p. ex. para o cromo equivalente (Creq) e o niquel equivalente (Nieq) : 20 < Creq< 24,5 e Nieq> 10, em que Creq = Cr + l,5Si + Mo + 2Ti + 0,5Nb Nieq = Ni + 0,5Mn + 30 (C+N) + 0,5(Cu+Co) e pela liga ser recozida de acordo o teste ASTM G150 com NaCl 1,0 M e pela temperatura critica de corrosão por pites (CPT) ser de 13 a 19°C.

2. Aço inoxidável duplex ferritico austenitico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopela liga ser recozida de acordo com o teste ASTM G150 com NaCl 1,0 M e pela temperatura critica de corrosão por pites (CPT) ser de 13,4 a 18,9°C.

3. Aço inoxidável duplex ferrítico austenítico, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizadopela liga ser recozida de acordo com o teste ASTM G150 com NaCl 1,0 M e pela temperatura critica de corrosão por pites (CPT) ser de 14,5 a 17,7°C.

4. Aço inoxidável duplex ferrítico austenítico, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizadopelo aço conter de 20 a 22% em peso de cromo.

5. Aço inoxidável duplex ferrítico austenítico, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizadopelo aço conter de 21,2 a 21,8% em peso de cromo.

6. Aço inoxidável duplex ferrítico austenítico, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizadopelo aço conter de 3,8 a 4,5% em peso de manganês.

7. Aço inoxidável duplex ferrítico austenítico, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizadopelo aço conter de 0,20 a 0,24% em peso de nitrogênio.

8. Aço inoxidável duplex ferrítico austenítico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo aço ser produzido como lingotes, placas, blocos, tarugos, chapas, folhas, tiras, bobinas, barras, fios, perfis e formas, tubos e/ou canos sem costura e soldados, pó metálico, formas e perfis formados.