BRPI0923080B1

BRPI0923080B1 - Aço inoxidável ferrítico-austenítico

Info

Publication number: BRPI0923080B1
Application number: BRPI0923080-7A
Authority: BR
Inventors: Peter SAMUELSSON; Simon Lille; Anderson Jan-Olof; Mats Liljas; Erik Schedin; Pelle Johansson
Original assignee: Outokumpu Oyj
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2009-12-17
Publication date: 2021-05-04
Also published as: FI20080666A0; EA201190015A1; KR101322575B1; CA2743741C; KR20110086618A; ZA201103932B; MY173720A; EA020105B1; CN102257174A; US20110250088A1; ES2559227T3; FI121340B; AU2009329471B2; CN105483565A; US9822434B2; MX2011006451A; EP2358918B8; TWI571517B; AU2009329471A1; CA2743741A1

Abstract

aço inoxidável ferrítico-austenítico a invenção se refere a um aço inoxidável dúplex tendo microestrutura austeno-ferrítica de 35 a 65% em volume, de preferência 40 a 60% em volume de ferrita e com boa soldabilidade, boa resistência à corrosão e boa trabalhabilidade a quente. o aço contém 0,005 a 0,04% em peso de carbono, 0,2 a 0,7% em peso de silício, 2,5 a 5% em peso de manganês, 23 a 27%, em peso de cromo, 2,5 a 5% em peso de níquel, 0,5 a 2,5% em peso de molibdênio, 0,2 a 0,35% em peso de nitrogênio, 0,1 a al,0% em peso de cobre, opcionalmente menos de 1% em peso de tungstênio, a menos de 0,0030% em peso de um ou mais elementos do grupo que contém boro e cálcio, menos de 0,1% em peso de cério, menos de 0,04%, em peso de alumínio, menos de 0,010% em peso de enxofre e o resto de ferro com impurezas incidentais.

Description

[001] A presente invenção se refere a um aço inoxidável duplex ferrítico-austenítico, em que o nível de ferrita na microestrutura do aço é de 35 a 65%, por volume, de preferência 40 a 60% por volume, é econômico na fabricação e tem boa trabalhabilidade a quente, sem rachaduras de borda na laminação a quente. O aço é resistente à corrosão, tem alta resistência e boa soldabilidade, bem como os custos das matérias-primas são otimizados em relação pelo menos ao níquel e ao molibdênio, para que o equivalente de resistência a pite, valor PRE, esteja entre 30 e 36.

[002] Aços inoxidáveis ferríticos-austeníticos ou duplex têm uma história quase tão longa quanto os aços inoxidáveis. Um grande número de ligas duplex surgiu durante este período de oitenta anos. Já em 1930 Avesta Steelworks, agora incluída na Outokumpu Oyj, produziu peças fundidas, forjadas e chapas de aço inoxidável duplex com o nome de 453S. Este foi, assim, um dos primeiros aços duplex e continha essencialmente 26% de Cr, 5% de Ni e 1,5% de Mo (expressos por peso por cento), proporcionado ao aço um equilíbrio de fase de cerca de 70% de ferrita e 30% de austenita. O aço tinha melhorado muito a resistência mecânica em comparação com aços inoxidáveis austeníticos e também era menos propenso à corrosão intercristalina devido à estrutura duplex. Com as técnicas de fabricação deste período, o aço continha altos níveis de carbono, sem adição intencional de nitrogênio e o aço apresentava níveis elevados de ferrita nas áreas de solda com alguma redução das propriedades. No entanto, essa composição básica de aço duplex foi sendo aprimorada com menor teor de carbono e relação de fase mais equilibrada e esse tipo de aço duplex ainda existe nas normas nacionais e está disponível comercialmente. Esta composição básica também foi a precursora de muitos desenvolvimentos posteriores de aços duplex.

[003] Uma segunda geração de aços duplex foi introduzida em 1970, quando o processo conversor AOD melhorou as possibilidades de aperfeiçoar os aços e facilitou a adição de nitrogênio aos aços. Em 1974, o aço duplex foi patenteado (patente DE 2255673), que alegou ser resistente à corrosão intercristalina na condição soldada devido ao equilíbrio de fase. Este aço foi padronizado com o número do EN 1.4462 e foi gradualmente produzido por fabricantes de várias siderúrgicas. Mais tarde, o trabalho de pesquisa mostrou que o nitrogênio é um elemento crucial para controlar o equilíbrio de fase durante as operações de soldagem e a ampla variação de nitrogênio, tanto na patente quanto no padrão não puderam oferecer um resultado consistente. Hoje, este de aço inoxidável duplex grau 1.4462 otimizado tem uma posição dominante produzida em grande tonelagem por muitos fornecedores. Um nome comercial para este aço é 2205. O conhecimento do papel do nitrogênio também tem sido utilizado em desenvolvimentos posteriores e aços dúplex modernos contêm níveis moderados a elevados de nitrogênio, dependendo da composição total.

[004] Aços duplex hoje podem ser divididos em classes pobre, padrão e superduplex. Em geral aços duplex pobres apresentam uma resistência à corrosão, no nível dos aços inoxidáveis austeníticos com os números padrão das EN 1.4301 (ASTM 304) e EN 1.4401 (ASTM 316). Com teor de níquel muito menor do que as contrapartes austeníticas, os aços dúplex pobres podem ser oferecidos a um preço mais baixo. Um dos primeiros aços duplex pobres foi patenteado em 1973 (patente US 3.736.131). Uma das aplicações previstas para o aço foi prendedores de cabeça fria e com baixo teor de níquel e, em vez de manganês. Outra liga duplex pobre que foi patenteada em 1987 (patente US 4.798.635) era essencialmente livre de molibdênio para boa resistência em determinados ambientes. Este aço é padronizado como EN 1.4362 (nome comercial 2304) e é parcialmente usado para substituir aços inoxidáveis do tipo EN 1.4401. Também este aço 2304 pode sofrer problemas de nível alto de ferrita na zona de solda, bem como níveis relativamente baixos de nitrogênio podem ser obtidos com esta classe. Um novo aço duplex pobre Outokumpu (LDX 2101) foi patenteado em 2000 (patente EP 1327008), com o objetivo de mostrar um certo perfil desejável, com baixos custos de matérias-primas competindo com o aço inoxidável austenítico tipo EN 1.4301.

[005] Entre os chamados aços duplex padrão, o aço mencionado anteriormente 1.4462 (nome comercial 2205) é o mais estabelecido e dominante da classe. Para atender as várias exigências de propriedade combinadas comconsiderações de preço, existem hoje diversas versões desse produto. Isso pode ser um problema se este aço é especificado, diferentes propriedades podem ser obtidas.

[006] Uma tentativa de fornecer uma alternativa de baixo custo com aço inoxidável austenítico do tipo EN 1.4401 (ASTM 316), bem como com o aço inoxidável duplex série 2205 foi feita a patente US 6.551.420, a qual se refere a um aço inoxidável duplex sendo soldável e formável e tendo maior resistência à corrosão do que o aço EN 1.4401 e é particularmente vantajoso para serviço em ambientes contendo cloreto. Nos exemplos desta patente US 6.551.420 são descritas duas composições de maneira que os intervalos para cada elemento são os seguintes em % por peso: 0,018 a 0,021% de carbono, 0,46 a 0,50% de manganês, 0,022% de fósforo, 0 0014 a 0,0034% de enxofre, 0,44 a 0,45% de silício, 20,18 a 20,25% de cromo, 3,24 a 3,27% de níquel, 1,80 a 1, 84% de molibdênio, 0,21% de cobre, 0,166 a 0,167% de nitrogênio e 0,0016% de boro. O valor equivalente de resistência a pite, PRE, é para essas composições exemplificativas, entre 28,862 e 28,908. Ao comparar estes intervalos com os intervalos reivindicados na patente US 6.551.420 e descritos na tabela 2 seguinte, os intervalos reivindicados são muito amplos para os intervalos dos exemplos.

[007] É também conhecido a partir do pedido de patente US 2004/0050463 um aço duplex de alto teor de manganês com boa trabalhabilidade a quente (composição química na Tabela 2). Nesta publicação, é dito que se o teor de cobre é limitado a 0 a 1,0% e o teor de manganês é aumentado, a trabalhabilidade a quente é melhor. Além disso, o referido pedido de patente US menciona que em um aço inoxidável duplex contendo molibdênio, com o aumento do teor de manganês, a trabalhabilidade a quente é melhor quando o teor de molibdênio é constante. No caso do teor de manganês ser constante e do teor de molibdênio aumentar, a trabalhabilidade a quente torna-se pior. Este pedido de patente US também descreve que, em um aço inoxidável duplex contendo alto teor de manganês, o tungstênio e o manganês têm um efeito sinérgico na melhoria da trabalhabilidade a quente. No entanto, este pedido de patente US também diz que em um aço inoxidável duplex contendo baixo teor de manganês, com o aumento do teor de tungstênio, a trabalhabilidade a quente é reduzida.

[008] Um fator importante, a parte da composição química, na determinação da trabalhabilidade a quente de aços inoxidáveis duplex é o equilíbrio de fases. A experiência tem mostrado que as composições de aço inoxidável duplex com alto teor de austenita apresentam baixa trabalhabilidade a quente, enquanto os maiores teores de ferrita são benéficos a este respeito. Conquanto os altos teores de ferrita tenham um efeito adverso sobre a soldabilidade, ele é crucial para a otimização do equilíbrio de fases na elaboração de ligas de aço inoxidável duplex. O pedido de patente US 2004/0050463 não descreve qualquer coisa sobre as partes de ferrita ou de austenita na microestrutura e, portanto, os conteúdos de ferrita foram calculados utilizando o banco de dados termodinâmico ThermoCalc TCFE6 para aços inoxidáveis duplex "speci17" e "speci28", cuja trabalhabilidade a quente é comparada neste pedido de patente US. Os teores de ferrita calculados em três temperaturas para estes "speci17" e "speci28" estão na tabela 1. Tabela 1: Conteúdo de ferrita no pedido de patente US 2004/0050463

[009 Além do fato de que "speci17" e "speci28" em comparação com a pedido de patente US 2004/0050463 são diferentes em composições, a tabela 1 mostra claramente que estes aços "speci17" e "speci28" são totalmente diferentes em equilíbrio de fase, o que é suficiente para explicar a diferença de trabalhabilidade a quente entre estas duas ligas. Assim, é óbvio que outras propriedades também são diferentes.

[010] As composições dos aços inoxidáveis duplex mencionados nas patentes acima são reunidos na Tabela 2 a seguir. A Tabela 2 também contém os valores para o equivalente de resistência a pite, PRE, calculado pela fórmula: PRE = %Cr + 3,3 x % Mo + 16 x %N (1). Tabela 2. A composição química e valores PRE dos aços inoxidáveis duplex calculados pela fórmula (1)

[011] O pedido de patente US 2004/00504 63 usa na descrição a resistência à corrosão - PREN (número de equivalente de resistência a pite), que é calculado utilizando a fórmula (2): PREN = %Cr + 3,3x(%Mo + 0,5%W) + 30x%N (2), onde o fator (%Mo +0,5 %W) limita-se ao intervalo 0,8 <(%Mo +0,5 W %) <4,4. A meta para os aços deste pedido de patente US é que o PREN calculado com a fórmula (2) seja superior a 35 para obter alta resistência à corrosão. Os aços do pedido de patente US 2004/0050463 têm melhor resistência à corrosão do que, por exemplo, o aço inoxidável duplex 2205, mas estes aços têm alto conteúdo de manganês, níquel e tungstênio para uma trabalhabilidade a quente aumentada. Esses componentes de ligas, principalmente níquel e tungstênio, tornam o aço mais caro do que, por exemplo, o aço inoxidável duplex 2205.

[012] Além disso, atualmente há grandes problemas para a fabricação de bobinas enroladas a quente de aço inoxidável duplex sem rachaduras de borda, que são atribuídas à perda de ductilidade com temperaturas mais baixas. A rachadura de borda propicia a perda no rendimento do processo, bem como problemas com vários danos aos equipamentos de processo.

[013] É, portanto, de interesse comercial encontrar um aço inoxidável duplex que seja uma alternativa rentável para classes de aços inoxidáveis com um perfil específico para determinado perfil de propriedade para propriedades mecânicas, corrosivas e de soldagem.

[014] O objeto da presente invenção é eliminar os inconvenientes da técnica anterior e conseguir um melhor aço inoxidável duplex ferrítico-austenítico, que seja econômico de fabricar, sem rachaduras de borda na laminação a quente e que seja resistente à corrosão e tenha boa soldabilidade. As características essenciais da invenção são alistadas nas reivindicações anexas.

[015] A presente invenção refere-se a um aço inoxidável dúplex tendo uma microestrutura austenítica- ferrítica de 35 a 65% por volume, de preferência 40 a 60% por volume de ferrita, dito aço contendo 0,005 a 0,04% por peso de carbono, 0,2 a 0,7% por peso de silício, 2,5 a 5% por peso de manganês, 23 a 27%, por peso de cromo, 2,5 a 5% por peso de níquel, 0,5 a 2,5% por peso de molibdênio, 0,2 a 0,35% por peso de nitrogênio, 0,1 a 1,0% por peso de cobre, opcionalmente menos de 1% por peso de tungstênio e restante de ferro com impurezas incidentais. Preferencialmente, o aço inoxidável duplex tendo uma microestrutura austenítica-ferrítica contém 0,01 a 0,03%, por peso de carbono, 0,2 a 0,7% por peso de silício, 2,5 a 4,5% por peso de manganês, 24 a 26% por peso de cromo, 2,5 a 4,5% por peso de níquel, 1,2 a 2% por peso de molibdênio, 0,2 a 0,35% por peso de nitrogênio, 0,1 a 1% por peso de cobre, opcionalmente, menos de 1% por peso de tungstênio, menos de 0,0030% por peso de um ou mais elementos do grupo que contém boro e cálcio, menos de 0,1% por peso de cério, menos de 0,04% por peso de alumínio, máximo de 0.010%, por peso, de preferência, no máximo 0,003% por peso de enxofre, bem como de preferência, no máximo 0,035% de fósforo e restante de ferro com impurezas incidentais. Mais preferivelmente, o aço inoxidável duplex da invenção tendo uma microestrutura austenítica-ferrítica contém menos de 0,03% por peso de carbono, menos de 0,7% por peso de silício, 2,8 a 4,0% por peso de manganês, 23 a 25% por peso de cromo, 3,0 a 4,5% por peso de níquel, 1,5 a 2,0% por peso de molibdênio, 0,23 a 0,30% por peso de nitrogênio, 0,1 a 0,8% por peso de cobre, opcionalmente menos de 1% por peso de tungstênio, menos de 0,0030% por peso de um ou mais elementos do grupo que contém boro e cálcio, menos de 0,1% por peso de cério, menos de 0,04%, por peso de alumínio, máximo de 0.010%, por peso, de preferência, máximo de 0.003% por peso de enxofre, bem como de preferência, no máximo 0,035% de fósforo e restante de ferro com impurezas incidentais.

[016] A presente invenção refere-se a um certo tipo de aço inoxidável econômico onde os custos das matérias-primas são otimizados considerando a flutuação de preço elevado de alguns importantes elementos de liga, como níquel e molibdênio. Mais especificamente, a presente invenção compreende uma alternativa econômica com melhores propriedades de corrosão e resistência em comparação com os aços inoxidáveis amplamente utilizados dos tipos EN 1.4404 (ASTM 316L) e EN 1.4438 (ASTM 317L). A invenção também fornece uma alternativa econômica para o aço inoxidável duplex freqüentemente usado EN 1.4462 (2205). O aço deacordo com a presente invenção pode ser fabricado e deve ser usado em uma vasta gama de produtos como placas, chapas, bobinas, barras, canos e tubos, bem como peças fundidas. Os produtos da presente invenção encontram aplicações em diversos segmentos de usuários, como a indústria de processamento, transporte e engenharia civil.

[017] De acordo com a invenção é de grande importância que a todas as adições de liga para aços inoxidáveis duplex estejam em bom equilíbrio e estejam presentes em níveis ótimos. Além disso, para se obter boas propriedades mecânicas, alta resistência à corrosão e soldabilidade adequada é desejável limitar o equilíbrio de fases nos aços inoxidáveis duplex da invenção. Por estas razões soluções de produtos recozidos desta invenção devem conter 40 a 60% por volume de ferrita ou austenita. Com base na microestrutura estabilizada no aço da invenção o equivalente de resistência a pite, o valor de PRE calculado com a fórmula (1), está entre 30 e 36, preferencialmente entre 32 e 36, mais preferivelmente entre 33 e 35. Além disso, o aço inoxidável duplex da invenção tem temperatura crítica de pite (CPT) para a corrosão de mais do que 40 °C. No que diz respeito às propriedades mecânicas, o limite de elasticidade, Rpo.2, do aço inoxidável duplex da invenção é superior a 500 MPa.

[018] O aço inoxidável duplex da invenção é ainda apresentado nos efeitos de elementos separados em % por peso:

[019] Adição de carbono estabiliza a fase austenita em aços duplex, e se mantida em solução sólida, melhora a força e a resistência à corrosão. O teor de carbono deve ser superior a 0,005%, de preferência superior a 0,01%. Devido à sua solubilidade limitada e os efeitos prejudiciais de precipitados de carboneto, o teor de carbono deve ser restrito a no máximo 0,04%, e de preferência ao máximo 0,03%.

[020] O silício é um importante complemento para os aços para o processo de refino metalúrgico e deve ser superior a 0,1% e 0,2% de preferência. Silício também estabiliza fases ferrita e intermetálica por que deve ser adicionado até máximo de 0,7%.

[021] O manganês é usado junto com o nitrogênio como um substituto econômico para o níquel caro para estabilizar a fase austenita. Como o manganês melhora a solubilidade de nitrogênio, ele pode reduzir o risco de precipitação de nitreto na fase sólida e a formação de porosidade na fase líquida como na fundição e soldagem. Por estas razões, o teor de manganês deve ser maior que 2,5%, de preferência maior do que 2,8%. Níveis de manganês de alto pode aumentar o risco de fases e ao nível máximo deve ser de 5% e máximo de 4,5% de preferência e de preferência mais de 4%.

[022] O cromo é a adição mais importante em aços inoxidáveis, incluindo os aços duplex devido ao seu efeito crucial em ambas as resistências de corrosão local e uniforme. Favorece a fase ferrita e aumenta a solubilidade do nitrogênio no aço. Para alcançar suficiente resistência à corrosão deve ser adicionado cromo a um mínimo de 23% e de preferência pelo menos 24%. O cromo aumenta o risco de precipitação de fases intermetálicas em temperaturas entre 600 e 900 °C, bem como a decomposição da ferrita espinodal entre 300 e 500 °C. Portanto, o aço da presente invenção não deve conter mais do que 27% de cromo, de preferência no máximo 26% de cromo e mais preferivelmente no máximo 25%.

[023] O níquel é um complemento importante, mas caro para os aços duplex para estabilizar a austenita e a melhorar a ductilidade. Por razões econômicas e técnicas o teor de níquel deve ser restrito a um intervalo de 2,5 a 5%, de preferência de 3 a 4,5%.

[024] O molibdênio é um elemento de liga muito caro que melhora fortemente a resistência à corrosão e estabiliza a fase ferrita. Para utilizar o seu efeito positivo sobre a resistência à corrosão por pite, deve ser adicionado molibdênio com um mínimo de 1%, de preferência com um mínimo de 5%, ao aço de acordo com a presente invenção. Como molibdênio também aumenta o risco de formação de fases intermetálicas o nível deve ser maximizado em 2,5% e de preferência inferior a 2,0%.

[025] O cobre tem baixo efeito estabilizador da austenita e melhora a resistência à corrosão uniforme em ácidos tais como ácido sulfúrico. O cobre tem sido conhecido por suprimir a formação da fase intermetálica com mais de 0,1%. As investigações atuais demonstram que 1% de cobre ao aço da invenção resultou em maior quantidade da fase intermetálica. Por esta razão, a quantidade de cobre deve ser inferior a 1,0%, de preferência inferior a 0,8%.

[026] O tungstênio tem uma influência sobre os aços duplex muito semelhante à do molibdênio e é muito comum a utilização de ambos os elementos para melhorar a resistência à corrosão. Como tungstênio é caro, o conteúdo não deve ser maior do que 1%. O teor máximo de molibdênio mais de tungsténio (% Mo + ^ % W) deve ser de 3,0%.

[027] O nitrogênio é um elemento muito ativo intersticialmente dissolvido principalmente na fase austenita. Ele aumenta tanto a força e a resistência à corrosão (especialmente, corrosão por pite e corrosão em fresta) de aços duplex. Outro efeito importante é a sua forte contribuição para a reforma da austenita durante a soldagem para produzir soldas por som. Para poder utilizar esses benefícios do nitrogênio é necessário fornecer solubilidade suficiente de nitrogênio no aço e na presente invenção isto é feito através da combinação de cromo e manganês, com moderado teor de níquel. Para conseguir esses efeitos, são necessários no mínimo, 0,15% de nitrogênio no aço e, de preferência pelo menos 0,20% de nitrogênio, mais preferivelmente pelo menos 0,23% de nitrogênio. Mesmo com a composição otimizada para solubilidade de nitrogênio, há um limite superior para a solubilidade na presente invenção, acima do qual o risco de formação de nitreto ou poro é maior. Portanto, o teor de nitrogênio máximo deve ser inferior a 0,35% e de preferência inferior a 0,32%, mais preferivelmente menor do que 0,30%.

[028] Boro, cálcio e cério podem ser adicionados em pequenas quantidades nos aços duplex para melhorar a trabalhabilidade a quente e não a níveis muito altos, pois isso pode deteriorar outras propriedades. Os níveis preferenciais para o boro e cálcio são menos de 0,003% e menos de 0,1% de cério.

[029] O enxofre deteriora trabalhabilidade quente em aços duplex e pode formar inclusões de sulfeto que influenciam negativamente a resistência à corrosão por pite. Assim, deve ser limitado a menos de 0,010% e de preferência inferior a 0,005% e mais preferivelmente a menos do que 0,003%.

[030] O alumínio deve ser mantido em um nível baixo no aço inoxidável duplex da invenção com elevado teor de nitrogênio, uma vez que esses dois elementos podem combinar e formar nitretos de alumínio, o que irá deteriorar a resistência ao impacto. Portanto, o teor de alumínio deve ser no máximo menor do que 0,04% e de preferência no máximo inferior a 0,03%.

[031] O aço inoxidável duplex da invenção é ainda descrito nos resultados de teste, que são comparados com dois aços inoxidáveis duplex de referência em tabelas e nos desenhos onde: A Figura 1 mostra as bordas de uma bobina feita de aço inoxidável duplex da invenção, e A Figura 2 mostra as bordas de uma bobina feita da classe referência em escala total.

[032] Para os testes de propriedade do aço inoxidável duplex da invenção, foram produzidos uma série de 30 kg de ligas térmicas de laboratório A a F, bem como as Ref1 e Ref2 em um forno de indução a vácuo, com composições como listadas na Tabela 3. As Ligas Ref1 e Ref2 típicos são composições de duas classes comerciais AL2003 (semelhante à classe descrita na patente US 6.551.420) e 2205 (EN 1.4462), respectivamente. Lingotes de 100 mm quadrados foram condicionados, re-aquecidos e forjados a aproximadamente 50 mm de espessura e, em seguida, laminados a quente em tiras grossas até 12 mm. As tiras foram re- aquecidas e ainda laminadas a quente até 3 mm de espessura. O material laminado a quente é recozidos a 1050 °C e conservados para vários testes. Foram realizados ensaios com solda de arco de gás com eletrodo de tungstênio (GTA) em 3 mm de material utilizando material de enchimento de solda 22-9-3 LN. A entrada de calor foi 0,4 a 0,5 kJ / mm. Tabela 3. Composições químicas das térmicas testadas

[033] A liga G e a Ref3 são térmicas de escala completa e estas ligas G e Ref3 foram testadas separadamente das térmicas de laboratório. A Ref3 é uma térmica de escala completa da Ref2.

[034] As ligas térmicas de laboratório A a F, bem como as Ref1 e Ref2 foram avaliadas quanto às propriedades mecânicas na condição recozida. Ensaios de tração foram realizados em 3 mm de material de folha. Para o material em escala completa o teste foi realizado em material galvanizado de 6 mm. Os resultados estão listados na Tabela 4. Todas as ligas testadas de acordo com a presente invenção têm rendimento de força RPO, 2 acima de 500 MPa, válida para a faixa de espessura e rota de processo testado de bobina, e maior do que os materiais de referência dos aços comerciais. A Rm, resistência à fratura, de ligas térmicas de acordo com a invenção está bem acima de 700 MPa, de preferência acima de 750 MPa e alongamento A50 de fratura é superior a 25%, de preferência mais de 30%. Tabela 4. Propriedades mecânicas de térmicas testadas

[035] As avaliações das microestruturas de ligas térmicas de laboratório de A a F, bem como as Ref1 e Ref2 foram feitas usando microscopia óptica de luz. Os teores de ferrita foram medidos em 3 mm de material em folha após recozimento a 1050°C, usando metalografia quantitativa. Os resultados estão listados na Tabela 5. Uma característica importante de um aço inoxidável duplex da invenção é apresentar uma boa microestrutura tanto como solução recozida no metal de base (PM) quanto na condição soldada (WM). O Aço A mostra altos níveis de ferrita em ambas as condições, o que pode ser explicado por um teor muito baixo de Ni no aço. O Aço B mostra o conteúdo de ferrita aceitável, mas o nível de nitreto na condição de soldado é alto, o que pode ser explicado pelo baixo teor de manganês no aço. Com o aço de acordo com a invenção foi alcançado um bom equilíbrio de fase em ambas as condições recozida e soldada. Além disso, a quantidade de nitretos precipitados na zona afetada pelo aquecimento (HAZ) é claramente inferior no aço desta invenção. Tabela 5. investigações metalográficas

[036] A fim de avaliar a resistência à corrosão por pite de diferentes ligas térmicas de laboratório A a F, bem como das Ref1 e Ref2 a temperatura crítica de corrosão por pite, a CPT foi medida para as ligas térmicas A a F, bem como para as Ref1 e Ref2. A CPT é definida como a menor temperatura na qual ocorre o pite em um ambiente específico. A CPT das diferentes ligas térmicas de laboratório A a F, bem como das Ref1 e Ref2 foi medida em 3 mm de material na condição recozida e em uma solução de 1M de NaCI usando procedimento padrão ASTM G 150. Os resultados estão listados na Tabela 6. Os aços da invenção têm CPT superior a 40 °C. A tabela 6 também contém o valor PRE calculado pela fórmula (1) para as ligas térmicas de laboratório A a F e para os materiais de referência Ref1 Ref2. Tabela 6. Temperaturas Críticas de Pite obtidas de acordo com a norma ASTM G150 com valores PRE

[037] Este nível de resistência crítica à corrosão também se compara favoravelmente com o de vários aços comerciais, mais caros, conforme listado na Tabela 7. Tabela 7. Temperaturas Críticas de Pite (ASTM G 150) de alguns tipos de aço

[038] Os resultados dos testes descritos para a liga G em total escala nas tabelas 4, 5 e 6 são baseadas em testes, que foram realizados no material tendo uma espessura de 6 mm e recebido a partir da produção em escala total. O recozimento da liga G foi feito em circunstâncias de laboratório.

[039] Uma importante propriedade dos aços inoxidáveis duplex é a facilidade de fabricação desses aços. Por várias razões, é difícil avaliar esses efeitos nas térmicas de laboratório, uma vez que o refino do aço não é o ideal em pequena escala. Portanto, além das ligas térmicas de laboratório A a F para o aço inoxidável duplex da invenção acima, a escala completa aquece (90 toneladas) foram produzidos (liga G e Ref3 na tabela 3). Estas térmicas foram produzidas usando fornos de arco elétrico convencional, processamento AOD, refino em forno panela e lingotamento contínuo em chapas com uma seção de 140x1660 mm.

[040] Para a fabricação do aço inoxidável duplex a trabalhabilidade a quente foi avaliada na liga em escala total G da invenção e na Ref3 usando testes de tração a quente de amostras cilíndricas cortadas a partir da placa continuamente depositada e tratada a quente durante 30 minutos a 1200 °C e resfriada com água. Os resultados são apresentados na Tabela 8, onde a trabalhabilidade (avaliada como contração de área (W [%]) e fluxo de estresse (o [MPa]) para a liga G são comparados com uma referência em escala real da Ref3, onde as amostras tanto para a liga G da invenção quanto para a Ref3 foram preparadas da mesma forma. A contração de área, W, foi determinada através da medição do diâmetro das amostras antes e após o ensaio de tração. A tensão de escoamento, o, é o stress da amostra necessário para atingir uma taxa de deformação de 1s-1. A Tabela 8 também contém o conteúdo de ferrita calculado em três temperaturas usando o banco de dados termodinâmicos Thermocalc TCFE6. Tabela 8. Resultado dos testes de tração a quente

[041] A liga G, de acordo com a invenção, apresenta uma ductilidade a quente surpreendentemente boa na gama de temperaturas quentes de trabalho em relação ao material de referência (Ref3) que apresenta uma perda de ductilidade (W) em direção a temperaturas mais baixas. Como o equilíbrio de fase entre a austenita e a ferrita é semelhante nas ligas comparadas G e Ref3, as diferentes composições destes dois aços são a principal causa da diferente trabalhabilidade a quente. Esta é uma propriedade crucial para o aço inoxidável duplex que será laminados a quente para bobinas. A fim de testar as rachaduras de borda em uma bobina laminada a quente, uma bobina de 20 toneladas da liga G foi laminada a quente em um laminador Steckel de 140 até 6 mm de espessura, resultando em bordas da bobina muito suaves, como ilustrado nas Figuras 1 e 2, onde é mostrada uma comparação com uma bobina de Ref3 semelhante. A Figura 1 mostra as bordas da bobina para a liga G e a Figura 2 as extremidades da bobina para a Ref3.

[042] O aço inoxidável duplex de acordo com a presente invenção apresenta um nível de força superior à de outros aços inoxidáveis duplex e apresenta um desempenho de corrosão comparável ao de aços inoxidáveis duplex e outras ligas de aço inoxidável austenítico com alto custo de matérias-primas. É evidente que o aço da invenção também possui uma microestrutura balanceada que o faz responder aos ciclos de soldagem muito favoravelmente.

[043] Esta descrição ilustra alguns aspectos importantes da invenção. No entanto, as variações e alterações serão evidentes para aqueles que possuam habilidades comuns na arte, sem se afastar do âmbito de aplicação e do espírito da presente invenção e das reivindicações anexas.

Claims

1. Aço inoxidável duplex, tendo microestrutura austenítica-ferrítica de 35 a 65% por volume, de preferência, 40 a 60% por volume de ferrita e tendo boa soldabilidade, boa resistência à corrosão e boa trabalhabilidade a quente, caracterizado pelo fato de que o aço contém 0,005 a 0,04% por peso de carbono, 0,2 a 0,7% por peso de silício, 2,5 a 5% por peso de manganês, 23 a 25% por peso de cromo, 2,5 a 5% por peso de níquel, 0,5 a 2,5% por peso de molibdênio, 0,2 a 0,35% por peso de nitrogênio, 0,1 a 1,0% por peso de cobre, opcionalmente menos de 1% por peso de tungstênio, menos de 0,0030% por peso de um ou mais elementos do grupo que contém boro e cálcio, menos de 0,1% por peso de cério, menos de 0,04% por peso de alumínio, menos de 0,010% por peso de enxofre e de ferro restante com impurezas incidentais.

2. Aço inoxidável duplex, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aço contém 2,5 a 4,5, de preferência, 2,8 a 4,0% por peso de manganês.

3. Aço inoxidável duplex, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o aço contém 3 a 5%, de preferência, 3 a 4,5% por peso de níquel.

4. Aço inoxidável duplex, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o aço contém 1,0 a 2,0%, de preferência, 1,5 a 2,0% por peso de molibdênio.

5. Aço inoxidável duplex, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o aço contém 0,2 a 0,32%, de preferência, 0,23 a 0,30% por peso de nitrogênio.

6. Aço inoxidável duplex, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o limite de escoamento do aço é de pelo menos 500 MPa.

7. Aço inoxidável duplex, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o limite de tenacidade do aço é maior do que 700 MPa.

8. Aço inoxidável duplex, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o equivalente de resistência a pite do aço, PRE, está entre 30 e 36, preferencialmente, entre 32 e 36, mais preferivelmente, entre 33 e 35.

9. Aço inoxidável duplex, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a temperatura crítica de pite, CPT, do aço é maior do que 40 °C.

10. Aço inoxidável duplex, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a contração de área (W) na faixa de temperatura de 1000 a 1200 °C está entre 90,0 e 97,1%.