BRPI1015347B1 - Aço inoxidável ferrítico com excelente resistência ao calor - Google Patents

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Ota Hiroki
Kato Yasushi
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Description

(54) Título: AÇO INOXIDÁVEL FERRÍTICO COM EXCELENTE RESISTÊNCIA AO CALOR (51) Int.CI.: C22C 38/00; C22C 38/28; C22C 38/54 (30) Prioridade Unionista: 03/12/2009 JP PCT/JP2009/070632, 09/12/2009 JP 2009-279234, 30/06/2010 JP 2010-148604, 31/08/2009 JP 2009-199415 (73) Titular(es): JFE STEEL CORPORATION (72) Inventor(es): TETSUYUKI NAKAMURA; HIROKI OTA; YASUSHI KATO; TAKUMI UJIRO (85) Data do Início da Fase Nacional: 26/10/2011
1/41
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para AÇO INOXIDÁVEL FERRÍTICO COM EXCELENTE RESISTÊNCIA AO CALOR.
Campo Técnico [001] A presente invenção refere-se a aços contendo Cr, em particular, aços inoxidáveis ferríticos que tenham altos níveis de propriedade de fadiga térmica (ou resistência à fadiga térmica), resistência à oxidação, e propriedade de fadiga à alta temperatura (ou resistência à fadiga à alta temperatura) e pode ser usado adequadamente em membros de sistemas de descarga tais como canos de descarga e carcaças de conversores para automóveis e motocicletas e duetos de escapamento de ar para usinas de energia termelétrica.
Técnica Anterior [002] Membros dos sistemas de descarga de um automóvel, incluindo o coletor de descarga, o cano de descarga, a carcaça do conversor e um silencioso precisam ter altos níveis de resistência à oxidação, propriedade de fadiga térmica, e propriedade de fadiga à alta temperatura (doravante essas propriedades serão referidas coletivamente como resistência ao calor). Na partida e na parada de uma operação de um motor, membros do sistema de descarga são repetidamente aquecidos e resfriados. Esses membros são contidos em seus membros envolventes, e assim sua expansão térmica e sua contração são restritas. Como resultado, o próprio material experimenta tensão térmica e essa tensão térmica causa o fenômeno de fadiga. A fadiga térmica mencionada aqui representa esse tipo de fenômeno de fadiga. Enquanto um motor está em operação, os membros do sistema de descarga são aquecidos e submetidos a vibrações. Essas vibrações provocam um acúmulo de tensão, também levando ao fenômeno de fadiga. A fadiga à alta temperatura mencionada acima representa esse tipo de fenômeno de fadiga. O anterior é fadiga de baixo ciclo, e
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2/41 o último é fadiga de alto ciclo; esses são tipos de fenômeno de fadiga completamente diferentes.
[003] Como materiais para tais membros que requerem resistência ao calor conforme acima, aços contendo Cr tais como o Tipo 429 contendo Nb e Si (sistema 14Cr-0,9Si-0,4 Nb) são amplamente usados. Entretanto, uma performance melhorada dos motores aumentou a temperatura do gás de descarga a um nível excedendo 900Ό, tornando impossível alcançar completamente os requisitos de performance, em particular, propriedade de fadiga térmica, com o Tipo 429.
[004] Alguns materiais foram desenvolvidos para lidar com esse problema, incluindo aços contendo Cr que contêm Nb e Si para uma prova de estresse a alta temperatura melhorada, SUS444 (19Cr0,5Nb-2Mo) especificado na JIS G4305, e aços inoxidáveis ferríticos contendo Nb, Mo e W (por exemplo veja Documento de Patente 1). Entretanto, o aumento recente terrivelmente acentuado e a flutuação nos preços de Mo, W e outros metais raros provocaram a necessidade do desenvolvimento de materiais que possam ser feitos de matériasprimas de baixo custo e tenham resistência ao calor comparável àquela dos materiais mencionados acima.
[005] Um exemplo de materiais altamente resistentes ao calor e não contendo elementos caros tais como Mo e W é aquele descrito no Documento de Patente 2, um aço inoxidável ferrítico para membros de passagem de fluxo de gás de descarga de automóveis, que é baseado em um aço contendo Cr a 10 a 20% em massa e também contendo Nb a 0,50% em massa ou menos. Cu a 0,8 a 2,0% em massa, e V a 0,03 a 0,20% em massa. Um outro exemplo é aquele descrito no Documento de Patente 3, um aço inoxidável ferrítico com excelente propriedade de fadiga térmica, que é baseado em um aço contendo Cr a 10 a 20% em massa, e também contendo Ti a 0,05 a 0,30% em massa, Nb a 0,10 a 0,60% em massa, Cu a 0,8 a 2,0% em massa, e B a 0,0005 a
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0,02% em massa. Ainda outro exemplo é aquele descrito no Documento de Patente 4, um aço inoxidável ferrítico para componentes de sistema de descarga de automóveis, que é baseado em um aço contendo Cr a 15 a 25% em massa e também contém Cu a 1 a 3% em massa. Todos esses aços contêm Cu para uma propriedade de fadiga térmica melhorada.
[006] Infelizmente, a adição de Cu como nos Documentos de Patente 2, 3 e 4 reconhecidamente melhora a propriedade de fadiga térmica mas por outro lado reduz significativamente a resistência à oxidação, acabando com resistência total ao calor reduzida. Pior ainda, aços contendo Cu podem ser um tanto fracos em termos de propriedade de fadiga durante o uso sob certas condições de temperatura.
[007] Algumas outras publicações de patentes descreveram aços inoxidáveis ferríticos contendo Al para características melhoradas. Um exemplo é aquele descrito no Documento de Patente 5, um aço inoxidável ferrítico para sistemas de descarga de automóveis, que é baseado em um aço contendo Cr a 13 a 25% em massa, e também contém Ni a 0,5% em massa ou menos, V a 0,5% em massa ou menos, Nb a > 0,5 a 1,0% em massa, Ti a 3 x (C + N) a 025% em massa, e Al a 0,2 a a 2,5% em massa; a adição de Al contribui para uma resistência à alta temperatura aumentada. Um outro exemplo é aquele descrito no Documento de Patente 6, um aço inoxidável ferrítico resistente ao calor como transportador de catalisador, que é baseado em um aço contendo Cr a 10 a 25% em massa e também contém Al a 1 a 2,5% em massa e Ti a 3 x (C + N) a 20 x (C + N); o Al adicionado forma um revestimento de AI2O3 que fornece excelente resistência à oxidação. Ainda outro exemplo é aquele descrito no Documento de Patente 7, um aço inoxidável ferrítico resistente ao calor para hidrodeformação, que é baseado em um aço contendo Cr de 6 a 20% em massa e também contém NI a 2% em massa ou menos, 0 a 0,008% em massa ou menos, e
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4/41 quaisquer um ou dois ou mais elementos entre Ti, Nb, V e Al a 1% em massa ou menos no total; o Ti, Nb, V e/ou Al adicionado fixa o C e o N e forma um carbonitreto para reduzir as desvantagens do C e do N, tornando o aço mais conformável.
[008] Infelizmente o Al, quando adicionado a um aço com um baixo teor de Si como no Documento de Patente 5, forma preferencialmente um óxido ou um nitreto e é dissolvido sólido em uma quantidade reduzida. Tornando o aço um pouco fraco em resistência à alta temperatura. Também o Al, quando contido em um aço a um alto teor excedendo 1% como no Documento de Patente 6, reduz significativamente a capacidade de trabalho à temperatura ambiente e também provoca resistência à oxidação reduzida ao invés de melhorá-la devido à alta afinidade de ligação com o oxigênio. O aço descrito no Documento de Patente 7 que não contém nem Cu e nem Al ou contém apenas um deles a um teor baixo, é um pouco fraco em resistência ao calor.
Lista de Citações [009] Documentos de Patente
Documento de Patente 1 - Publicação do Pedido de Patente Japonesa Não Examinada n° 2004-018921
Documento de Patente 2 - Publicação Internacional n° WO
2003/004714
Documento de Patente 3 - Publicação do Pedido de Patente Japonesa Não Examinada n° 2006-117985
Documento de Patente 4 - Publicação do Pedido de Patente Japonesa Não Examinada n° 2000/297355
Documento de Patente 5 - Publicação do Pedido de Patente Japonesa Não Examinada n° 2008-285693
Documento de Patente 6 - Publicação do Pedido de Patente Japonesa Não Examinada n° 2001-316773
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Documento de Patente 7 - Publicação do Pedido de Patente Japonesa Não Examinada n° 2005-187857 Sumário da Invenção
Problema Técnico [0010] Entretanto, a pesquisa dos presentes inventores revelou que como com os aços descritos nos Documentos de Patente 2 a 4 mencionados acima, adicionando-se Cu para resistência melhorada ao calor reconhecidamente melhora a propriedade de fadiga térmica mas por outro lado reduz significativamente a resistência à oxidação do aço em si ao invés de melhorá-la e frequentemente acaba com resistência total ao calor reduzida. Além disso, sua pesquisa também descobriu que aços contendo Cu podem ser um pouco fracos em propriedade de fadiga térmica durante o uso sob certas condições de temperatura, por exemplo, condições sob as quais a temperatura máxima é menor que a temperatura de dissolução sólida do eCu.
[0011] Embora os Documentos de Patente 5 e 6 estabeleçam que adicionar Al leva a grande resistência à alta temperatura e excelente resistência à oxidação, a pesquisa dos presentes inventores descobriu que adicionar-se meramente Al acaba com um efeito insuficiente e que o equilíbrio entre a quantidade de Al e a do Si é importante. Aços que não contêm nem Cu nem Al ou que contenham apenas um deles a um teor baixo como no Documento de Patente 7 são um pouco fracos em resistência ao calor.
[0012] A resistência à oxidação do aço é geralmente avaliada por um teste de oxidação em uma atmosfera seca e a alta temperatura. Entretanto, uma tubulação de descarga e outros membros de sistemas de descarga são expostos a uma atmosfera oxidante no uso prático, e tal atmosfera contém uma grande quantidade de vapor. Assim, os testes de oxidação existentes não podem avaliar adequadamente a resistência à oxidação prática do aço. Como fica claro desse fato, a resisPetição 870180023373, de 23/03/2018, pág. 8/50
6/41 tência à oxidação do aço deve ser avaliada e melhorada em consideração a isso em uma atmosfera de vapor d’água (doravante também referida como resistência à oxidação por vapor d’água).
[0013] Assim, um objetivo da presente invenção é desenvolver uma técnica para produzir aço sem adicionar elementos caros tais como Mo e W enquanto se evita a perda de resistência à oxidação após a adição de Cu e se melhora as características a temperaturas duras para o aço (temperaturas inferiores à temperatura de dissolução sólida de ε-Cu) e portanto fornece aços inoxidáveis perlíticos tendo excelentes níveis de resistência à oxidação (incluindo resistência à oxidação por vapor d’água), propriedade de fadiga térmica, e propriedade de fadiga à alta temperatura. Note que a expressão tendo excelentes níveis de resistência à oxidação, propriedade de fadiga térmica e propriedade de fadiga à alta temperatura usada na presente invenção significa que essas características do aço são pelo menos equivalentes àquelas do SUS444. Mais especificamente, essa expressão significa o seguinte: Quanto à resistência à oxidação, a resistência à oxidação a 950Ό do aço é pelo menos equivalente à da SUS444; quanto à propriedade de fadiga térmica, a resistência do aço à fadiga por ciclo térmico na faixa de temperaturas de 100Ό a 850Ό é pe Io menos equivalente àquela da SUS444; quanto à propriedade de fadiga à alta temperatura, a propriedade de fadiga à alta temperatura a 850Ό do aço é pelo menos equivalente àquela da SUS444.
Solução para o Problema [0014] Os presentes inventores conduziram pesquisas extensivas para desenvolver um aço inoxidável perlítico que não contenha elementos caros tais como Mo e W, seja livre da perda de resistência à oxidação provocada pela adição de Cu, que é um problema que técnicas conhecidas enfrentaram, e tenha excelentes níveis de resistência à oxidação (inclusive resistência à oxidação por vapor d’água), propriPetição 870180023373, de 23/03/2018, pág. 9/50
7/41 edade de fadiga térmica, e propriedade de fadiga à alta temperatura. Sua pesquisa revelou os seguintes fatos: Quanto à propriedade de fadiga térmica, a adição de Nb e Cu em combinação para tornar seus teores 0,3 a 0,65% em massa e 1,0 a 2,5% em massa respectivamente, faz o aço ter resistência aumentada à alta temperatura em uma ampla faixa de temperaturas, e assim a propriedade de fadiga térmica é melhorada: a perda de resistência à oxidação provocada pela adição de Cu pode ser evitada adicionando-se uma quantidade adequada de Al (0,2 a 1,0% em massa); portanto, aços contendo Cu podem ter um nível melhorado de propriedade de fadiga térmica mesmo em temperaturas nas quais eles são geralmente um pouco fracos nesse atributo. Além disso, a pesquisa dos presentes inventores também descobriu que a resistência à oxidação por vapor d’água pode ser grandemente melhorada pela adição de uma quantidade adequada de Si (0,4 a 1,0% em massa) e que a propriedade de fadiga à alta temperatura pode também ser melhorada mantendo-se as quantidades de Si e Al (% em massa) em um equilíbrio adequado (Si > Al). Dessas descobertas, os presentes inventores concluíram que é necessário ajustar as quantidades de Nb, Cu, Al e Si às suas faixas adequadas especificadas acima para produzir um aço inoxidável ferrítico que tenha excelente resistência ao calor, isto é, resistência ao calor pelo menos equivalente à da SUS444, sem usar Mo ou W, e completaram a presente invenção. [0015] Especificamente a presente invenção é:
(1) Um aço inoxidável ferrítico contendo C a 0,015% em massa ou menos, Si a 0,4 a 1,0% em massa, Mn a 1,0% em massa ou menos, P a 0,040% em massa ou menos, S a 0,010% em massa ou menos, Cr a 16 a 23% em massa, Al a 0,2 a 1,0% em massa, N a 0,015% em massa ou menos, Cu a 1,0 a 2,5% em massa, Nb a 0,3 a 0,65% em massa, Ti a 0,5% em massa ou menos, Mo a 0,1% em massa ou menos, e W a 0,1% em massa ou menos, o Si e o Al satisPetição 870180023373, de 23/03/2018, pág. 10/50
8/41 fazendo a relação Si (% em massa) > Al (% em massa), e Fe e as inevitáveis impurezas como saldo.
[0016] O aço onoxidável ferrítico conforme a presente invenção também contém:
(2) um ou dois ou mais elementos selecionados entre B a 0,003% em massa ou menos, Metais Terrosos Raros (REM) a 0,08% em massa ou menos, Zr a 0,50% em massa ou menos, V a 0,5% em massa ou menos, Co a 0,5 % em massa ou menos e Ni a 0,5% em massa.
(3) No aço inoxidável ferrítico conforme a presente invenção, o teor de Ti excede 0,15% em massa mas não é maior que 0,5% em massa.
(4) No aço inoxidável ferrítico conforme a presente invenção, o teor de Ti é 0,01% em massa ou menos.
(5) No aço inoxidável ferrítico conforme a presente invenção, o teor de V está na faixa de 0,01 a 0,5% em massa.
(6) Além dos ingredientes especificados no item (1) acima, Co está contido a 0,5% em massa ou menos.
Efeitos Vantajosos da Invenção [0017] A presente invenção torna possível fornecer aços inoxidáveis ferríticos tendo resistência ao calor (propriedade de fadiga térmica, resistência à oxidação, e propriedade de fadiga à alta temperatura) pelo menos equivalentes àquelas da SUS444 (JIS G4305) a baixo custo, sem adicionar elementos caros tais como Mo e W. Assim, os aços conforme a presente invenção podem ser usados adequadamente em membros de sistemas de descarga de automóveis e outros veículos similares.
Breve Descrição dos Desenhos [0018] A figura 1 é um diagrama ilustrando um espécime de teste de fadiga térmica.
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9/41 [0019] A figura 2 é um diagrama ilustrando a temperatura e condições de restrição em um teste de fadiga térmica.
[0020] A figura 3 é um gráfico mostrando o efeito do teor de Cu na propriedade de fadiga térmica.
[0021] A figura 4 é um gráfico mostrando o efeito do teor de Al na resistência à oxidação (ganho de peso por oxidação) a 950Ό.
[0022] A figura 5 é um gráfico mostrando o efeito do teor de Si na resistência à oxidação por vapor d’água (ganho de peso por oxidação) a 950O.
[0023] A figura 6 é um diagrama ilustrando um corpo de prova de fadiga à alta temperatura.
[0024] A figura 7 é um gráfico mostrando o efeito do teor de Si e do teor de Al na propriedade de fadiga à alta temperatura.
[0025] A figura 8 é um gráfico mostrando o efeito do teor de Al no alongamento à temperatura ambiente.
[0026] A figura 9 é um gráfico mostrando o efeito do teor de Ti na resistência à oxidação (ganho de peso por oxidação) a 1000Ό.
[0027] A figura 10 é um gráfico mostrando o efeito do teor de V na tenacidade (percentual de fratura frágil).
Descrição de Modalidades [0028] Esta seção descreve inicialmente uma experiência fundamental que serviu como trampolim para o desenvolvimento da presente invenção.
[0029] Com um aço contendo C a 0,005 a 0,007% em massa, N a 0,004 a 0,006% em massa, Si a 0,5% em massa, Mn a 0,4% em massa, Cr a 17% em massa, Nb a 0,45% em massa, e Al a 0,35% em massa como composição de partida, Cu foi adicionado para alcançar teores diferentes de 0 a 3% em massa, as composições de aço obtidas foram conformadas em escala de laboratório em lingotes de aço de 50 kg, e os lingotes de aço foram aquecidos até 1170Ό e laminados a
Petição 870180023373, de 23/03/2018, pág. 12/50
10/41 quente em tiras cada uma medindo 30 mm de espessura e 150 mm de largura. Subsequentemente, essas tiras foram forjadas em barras tendo cada uma uma seção transversal de 35 mm x 35 mm, e as barras obtidas foram recozidas a uma temperatura de 1030Ό e foram usinadas. Dessa forma, os corpos de prova de fadiga térmica foram preparados para terem as dimensões e formas especificadas na figura 1. [0030] Então, cada um desses corpos de prova foi repetidamente submetido ao tratamento térmico especificado na figura 2, na qual o corpo de prova foi aquecido e resfriado dentro de uma faixa de 100Ό a 850Ό com a razão de restrição ajustada em 0,35, e foi medida a vida de fadiga térmica. Aqui, a vida de fadiga térmica representa o número de ciclos a partir do qual o estresse começou a diminuir continuamente em relação ao estresse do ciclo anterior; o estresse foi calculado como o quociente da carga detectada a 100Ό dividida pela área da seção transversal da porção paralela encharcada de um corpo de prova indicado na figura 1. Ele também corresponde ao número de ciclos no qual apareceu uma fratura no corpo de prova. Por comparação, a SUS444 (um aço contendo Cr a 19% em massa, Nb a 0,5% em massa, e Mo a 2%) em massa, foi também testado da mesma forma. [0031] A figura 3 ilustra a relação entre a vida de fadiga térmica e o teor de Cu obtido nesse teste de fadiga térmica. Como pode ser visto desse gráfico, adicionar Cu para tornar seu teor 1,0% em massa ou mais fornece uma vida de fadiga térmica pelo menos equivalente à da SUS444 (aproximadamente 1100 ciclos), e a propriedade de fadiga térmica pode ser efetivamente melhorada pela adição de Cu para fazer seu teor 1,0% m massa ou mais.
[0032] Subsequentemente, com um aço contendo C a 0,006% em massa, N a 0,007% em massa, Mn a 0,2% em massa, Si a 0,5% em massa, Cr a 17% em massa, Nb a 0,49% em massa, e Cu a 1,5% em massa como composição de partida, Al foi adicionado para alcançar
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11/41 diferentes teores de 0 a 2% em massa, e as composições de aço obtidas foram conformadas em escala de laboratório em lingotes de aço de 50 kg. Os lingotes de aço foram laminados a quente, as chapas de aço laminadas a quente obtidas foram ao recozimento e então laminadas a frio, e as chapas de aço laminadas a frio obtidas foram submetidas a um recozimento de acabamento. Dessa forma, foram obtidas chapas laminadas a frio e recozidas com 2 mm de espessura. Então, cada chapa laminada a frio e recozida foi cortada para fornecer um corpo de prova medindo 30 mm x 20 mm. Cada corpo de prova foi perfurado próximo ao topo para ter um furo com 4 mm de diâmetro, polido com lixa n° 320 em ambos os lados e nas extremidades das faces, desengordurados, e submetidos ao teste de oxidação contínua descrito abaixo. Para comparação, a SUS444 foi também testada da mesma forma.
Teste de Oxidação Contínua no Ar a 950Ό [0033] Um forno cheio de ar foi aquecido até 950Ό, e cada um dos corpos de prova descritos acima foi suspenso nesse forno por 300 horas. O corpo de prova foi pesado antes e depois desse teste de aquecimento, e a mudança de massa foi calculada e convertida para um ganho de peso por oxidação por unidade de área (g/m2). Com esse valor, a resistência à oxidação foi avaliada.
[0034] A figura 4 ilustra a relação entre o ganho de peso por oxidação e o teor de Al obtido no teste descrito acima. Como pode ser visto desse gráfico, adicionar Al para tornar seu teor 0,2% em massa ou mais fornece resistência à oxidação pelo menos equivalente à da SUS444 (ganho de peso pela oxidação: 27 g/m2 ou menos).
[0035] Subsequentemente, com um aço contendo C a 0,006% em massa, N a 0,007% em massa, Mn a 0,2% em massa, Al a 0,45% em massa, Cr a 17% em massa, Nb a 0,49% em massa, e Cu a 1,5% em massa como composição de partida, Si foi adicionado para alcançar
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12/41 diferentes teores, e as composições de aço obtidas foram conformadas em escala de laboratório em lingotes de aço de 50 kg. Os lingotes de aço foram laminados a quente, as chapas laminadas a quente obtidas foram submetidas ao recozimento, e então laminadas a frio, e as chapas laminadas a frio obtidas foram submetidas ao recozimento de acabamento. Dessa forma, foram obtidas chapas de aço laminadas a frio e recozidas com 2,0 mm de espessura. Então, cada chapa laminada a frio e recozida foi cortada para fornecer um corpo de prova medindo 30 mm x 20 mm. Cada corpo de prova foi perfurado próximo ao topo para ter um furo com diâmetro de 4 mm, polida com uma lixa n° 320 em ambos os lados e nas extremidades das faces, desengorduradas, e submetidas ao teste de oxidação descrito abaixo. Para comparação, a SUS444 foi também testada da mesma forma.
Teste de Oxidação Contínua em Atmosfera de Vapor d’Água [0036] Uma mistura de gás contendo CO2 a 10%, H2O a 20%, O2 a 5%, e N2 como saldo foi introduzida em um forno a 0,5 L/min, o forno cheio com essa atmosfera contendo vapor d’água foi aquecido a 950Ό, e cada um dos corpos de prova descrito acima foi suspenso nesse forno por 300 horas. O corpo de prova foi pesado antes e depois desse teste de aquecimento, e a mudança de massa foi calculada e convertida em ganho de peso por oxidação por unidade de área (g/m2).Com esse valor, a resistência à oxidação por vapor d’água foi avaliada.
[0037] A figura 5 ilustra a relação entre ganho de peso por oxidação e o teor de Si em uma atmosfera contendo vapor d’água obtida no teste descrito acima. Como pode ser visto desse gráfico, adicionar Si para tornar seu teor 0,4% em massa ou mais fornece resistência à oxidação pelo menos equivalente àquela da SUS444 (ganho de peso por oxidação: 51 g/m2 ou menos).
[0038] Subsequentemente, com um aço contendo C a 0,006% em
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13/41 massa, N a 0,007% em massa, Mn a 0,2% em massa, Cr a 17% em massa, Nb a 0,49% em massa, e Cu a 1,5% em massa como composição de partida, Si e Al foram adicionados para alcançar individualmente teores diferentes, e as composições obtidas do aço foram conformadas em escala de laboratório em lingotes de aço de 50 kg. Os lingotes de aço foram laminados a quente, as chapas laminadas a quente obtidas foram submetidas ao recozimento e então laminadas a frio, e as chapas laminadas a frio obtidas foram submetidas ao recozimento de acabamento. Dessa forma, chapas de aço laminadas a frio e recozidas com espessura de 2,0 mm foram obtidas. Então, cada chapa laminada a frio e recozida foi cortada para fornecer um corpo de prova de fadiga tendo a forma e as dimensões especificadas na figura 6, e os espécimes de teste foram submetidos ao teste de fadiga à alta temperatura descrito abaixo. Para comparação, a SUS444 foi também testada da mesma forma.
Teste de Fadiga à Alta Temperatura [0039] Cada um dos espécimes de teste descrito acima foi submetido a um teste de fadiga do tipo Schenck, no qual a superfície da chapa de aço foi exposta a um estresse de dobramento (invertido) de 75 MPa a 850Ό com a frequência ajustada em 1300 rpm (22Hz), e o número de vezes da vibração foi contado até que ocorresse a fratura (vida de fadiga). Com essa contagem, a propriedade de fadiga à alta temperatura foi avaliada.
[0040] A figura 7 ilustra a relação entre a vida de fadiga à alta temperatura e a diferença no teor entre Si e Al obtida no teste descrito acima. Como pode ser visto desse gráfico, pode ser alcançada uma vida de fadiga à alta temperatura equivalente a ou melhor que a da SUS444 (1,0E+06) pode ser alcançada apenas quando Si e Al satisfazem a relação (Si (% em massa) > Al (% em massa)).
[0041] Então cada uma das chapas laminadas a frio e recozidas
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14/41 com espessura de 2 mm preparada para o teste de oxidação contínua ao ar descrito acima foi cortada para fornecer um corpo de prova de tração da JIS 13B tendo as seguintes três direções de tração: a direção de laminação (direção L), a direção perpendicular à direção de laminação (direção C) e a direção a 45° da direção de laminação (direção D). Os espécimes de teste foram submetidos a um teste de tração à temperatura ambiente, onde foi medido o alongamento após a fratura em cada direção, e o alongamento médio El foi calculado usando-se a seguinte equação:
Alongamento médio El(%) =(EL + 2ED + Ec) / 4 onde EL é El (%) na direção L, ED é El (%) na direção D, e
Ecé El (%) na direção C.
[0042] A figura 8 mostra o efeito do teor de Al no alongamento à temperatura ambiente. Esse gráfico indica que o alongamento à temperatura ambiente diminui à medida que o teor de Al aumenta e que adicionando-se Al para tornar seu teor maior que 1,0% em massa resulta em um alongamento mais curto que o da SUS444 (31%).
[0043] Então os presentes inventores conduziram um estudo sobre o efeito do teor de Ti na resistência à oxidação à alta temperatura (1000Ό), comparado com 950Ό para os testes simila res descritos acima.
[0044] Com um aço contendo C a 0,006% em massa, N a 0,007% em massa, Si a 0,7% em massa, Mn a 0,2% em massa, Al a 0,5% em massa, Cr a 17% em massa, Nb a 0,49% em massa, e Cu a 1,5% em massa como uma composição de partida, Ti foi adicionado para alcançar diferentes teores de 0 a 1,0% em massa, e as composições de aço obtidas foram conformadas em escala de laboratório em lingotes de aço de 50 kg. Os lingotes de aço foram laminados a quente, as chapas laminadas a quente obtidas foram submetidas ao recozimento e então laminadas a frio e as chapas laminadas a frio obtidas foram submetiPetição 870180023373, de 23/03/2018, pág. 17/50
15/41 das ao recozimento de acabamento. Dessa forma, foram obtidas chapas laminadas a frio e recozidas com espessura de 2 mm. Então cada chapa laminada a frio e recozida foi cortada para fornecer um corpo de prova medindo 30 mm x 20 mm. Cada corpo de prova foi perfurado próximo ao topo para ter um furo com diâmetro de 4 mm, polido com uma lixa n° 320 em ambos os lados e nas extremidades das faces, desengorduradas, e submetidas ao teste de oxidação a 1000Ό descrito abaixo. Para comparação, a SUS444 foi também testada da mesma maneira.
Teste de Oxidação Contínua ao Ar a 1000Ό [0045] Um forno preenchido com ar foi aquecido até 1000Ό, e cada um dos corpos de prova descritos acima foi suspenso nesse forno por 300 horas. O corpo de prova foi pesado antes e após esse teste de aquecimento, e a mudança de massa foi calculada e convertida para um ganho de peso por oxidação por unidade de área (g/m2). Com esse valor, a resistência à oxidação foi avaliada. Para corpos de prova nos quais ocorreu a fragmentação do óxido (fragmentação da carepa), a carepa destacada foi também coletada e incluída na medição de peso após o teste.
[0046] A figura 9 ilustra a relação entre ganho de peso por oxidação e o teor de Ti obtido na oxidação a 1000Ό descrito acima. Esse gráfico dá os seguintes fatos: Quando o teor de Ti é 0,01% em massa ou menos, ocorre uma séria fragmentação de carepa, levando a um ganho de peso por oxidação de 100 g/m2 ou mais, isto é, oxidação de arranque: adicionar Ti para tornar seu teor maior que 0,01% em massa, entretanto, evita que ocorra a oxidação de arranque e fornece uma resistência à oxidação equivalente ou melhor (ganho de peso por oxidação: 36 g/m2 ou menos) comparado com a SUS444 (ganho de peso por oxidação: 36 g/m2), embora ocorra fragmentação parcial da carepa; adicionar Ti para tornar seu teor maior que 0,15% em massa evita
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16/41 tanto a oxidação por arranque quanto à ocorrência de fragmentação da carepa e fornece excelente resistência à corrosão.
[0047] Então, com um dos aços contendo Ti descritos acima, os presentes inventores conduziram um estudo sobre o efeito do teor de V na tenacidade.
[0048] Com um aço contendo C a 0,006% em massa, N a 0,007% em massa, Si a 0,7% em massa, Mn a 0,2% em massa, Al a 0,5% em massa, Cr a 17% em massa, Nb a 0,49% em massa, Cu a 1,5% em massa, e Ti a 0,3% em massa como composição de partida, V foi adicionado para alcançar diferentes teores de 0 a 1,0% em massa, e as composições de aço obtidas foram conformadas em escala de laboratório em lingotes de aço de 50 kg. Os lingotes de aço foram laminados a quente, as chapas laminadas a quente obtidas foram submetidas ao recozimento e então à laminação a frio, e as chapas laminadas a frio obtidas foram submetias ao recozimento de acabamento. Dessa forma, chapas laminadas a frio e recozidas com 2 mm de espessura foram obtidas. Essas chapas laminadas a frio e recozidas foram cortadas para fornecerem corpos de prova de impacto com entalhe em V com 2 mm de largura de acordo com a JIS Z0202. Então foi executado um teste de impacto Charpy a -40Ό de acordo com a JIS Z2242, a fratura foi inspecionada visualmente, e o percentual de fratura frágil foi medido.
[0049] A figura 10 ilustra a relação entre o percentual de fratura frágil e o teor de V obtido no teste de impacto descrito acima. Como pode ser visto nesse gráfico, adicionando-se V para tornar seu teor 0,01% em massa ou mais melhora significativamente a tenacidade e torna o percentual de fratura frágil 0%; entretanto, adicionando-se V para tornar seu teor maior que 0,5% em massa leva a um aumento do percentual de fratura frágil e reduz a tenacidade ao invés de melhorála.
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17/41 [0050] Com base nas descobertas acima, os presentes inventores completaram a presente invenção através de outros estudos.
[0051] A seguir descreve-se os ingredientes que constituem o aço inoxidável ferrítico conforme a presente invenção.
[0052] C: 0,015% em massa ou menos [0053] C é um elemento eficaz para aumentar a resistência do aço; entretanto, adicionar-se o mesmo para tornar seu teor maior que 0,015% em massa leva a uma tenacidade e capacidade de conformação reduzidas. Na presente invenção, portanto, o teor de C é 0,015% em massa ou menos. Do ponto de vista de garantir a capacidade de conformação, o teor de C é preferivelmente 0,008% em massa ou menos; do ponto de vista de garantir a resistência do aço para uso como um membro do sistema de escapamento, o teor de C é preferivelmente 0,001% em massa ou mais. Mais preferivelmente o teor de C está na faixa de 0,002 a 0,008% em massa.
[0054] Si: 0,4 a 1,0% em massa [0055] Si é um elemento importante, que é necessário para melhorar a resistência à oxidação em uma atmosfera contendo vapor d’água. Conforme mostrado na figura 5, ele deve estar contido em 0,4% em massa ou mais para garantir a resistência à oxidação por vapor d’água pelo menos equivalente àquela da SUS444. Entretanto, uma adição excessiva que faça o teor de Si 1,0% em massa provoca uma capacidade de conformação reduzida, e assim o limite superior é 1,0% em massa. Preferivelmente, o teor de Si está na faixa de 0,4% a 0,8%. [0056] A razão porque a adição de Si melhora a resistência à oxidação pelo vapor d’água não foi completamente identificada; entretanto o Si, quando contido a 0,4% em massa ou mais, parece formar continuamente uma densa camada de óxido de Si na superfície da chapa de aço e evitar que componentes gasosos penetrem vindos de fora. Se a resistência à oxidação para uma atmosfera de vapor d’água mais
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18/41 corrosiva for necessária, o limite inferior do teor de Si é preferivelmente 0,5% em massa.
[0057] Si (% em massa) > Al (% em massa) [0058] Além disso, o Si é um elemento importante também para o uso eficaz da capacidade do Al de reforçar o aço pela dissolução sólida a altas temperaturas e o efeito de melhorar a propriedade de fadiga térmica à alta temperatura. Quando o teor de Al é maior que o de Si, entretanto, o Al preferencialmente forma um óxido ou um nitreto a altas temperaturas e é dissolvido sólido em uma quantidade reduzida, e assim não pode contribuir completamente para o reforço pela dissolução sólida. Por outro lado, quando o teor de Si é maior que o do Al, o Si é preferencialmente oxidado e forma uma camada densa contínua de óxido na superfície da chapa de aço; essa camada de óxido tem o efeito de evitar que o oxigênio e o nitrogênio penetrem vindo de fora e se difundam dentro, de modo que o Al possa ser mantido em um estado dissolvido sólido sem ser oxidado ou nitretado. Como resultado, é garantido um estado dissolvido sólido estável de Al, e a propriedade de fadiga térmica à alta temperatura é melhorada. Na presente invenção, portanto, Si é adicionado para satisfazer a relação Si (% em massa) > Al (% em massa) para alcançar uma propriedade de fadiga térmica à alta temperatura pelo menos equivalente àquela da SUS444. [0059] Mn: 1,0% em massa ou menos [0060] Mn é um elemento adicionado como agente desoxidante e para aumentar a resistência do aço. Para ter esses efeitos, ele é adicionado preferencialmente para fazer seu teor 0,05% em massa ou mais. Entretanto, uma adição excessiva torna a fase γ mais fácil de se formar a altas temperaturas e leva a uma resistência reduzida ao calor. O teor de Mn é, portanto, 1,0% em massa ou menos. Preferivelmente ele é 0,7% em massa ou menos.
[0061] P: 0,040% ou menos
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19/41 [0062] P é um elemento prejudicial que reduz a tenacidade do aço, e assim seu teor é desejavelmente reduzido tanto quanto possível. Na presente invenção o teor de P é, portanto, 0,040% ou menos. Preferivelmente ele é 0,030% em massa ou menos.
[0063] S: 0,010% em massa ou menos [0064] S é um elemento prejudicial que produz um efeito adverso na capacidade de conformação pela redução do alongamento e do valor r e afeta a resistência à corrosão, um atributo fundamental do aço inoxidável e assim seu teor é desejavelmente reduzido tanto quanto possível. Na presente invenção, o teor de S é, portanto, 0,010% em massa ou menos. Preferivelmente, é 0,005% ou menos.
[0065] Al: 0,2% a 1,0% em massa [0066] Al é, conforme mostrado na figura 4, um elemento indispensável para melhorar a resistência à oxidação de um aço contendo Cu. Em particular, para atingir o objetivo da presente invenção, ou mais especificamente alcançar a resistência à oxidação pelo menos igual à da SUS444, o Al deve estar contido em 0,2% em massa ou mais. Conforme mostrado na figura 8, entretanto, adicionar Al para tornar seu teor maior que 1,0% em massa torna o aço mais duro que o necessário e perde sua capacidade de conformação que cai para um nível abaixo do da SUS444 (31%) e também reduz a resistência à oxidação ao invés de melhorá-la. O teor de Al está, portanto, na faixa de 0,2% a 1,0% em massa. Preferivelmente, ele está na faixa de 0,3 a 1,0% em massa. Se é dada prioridade à capacidade de conformação, o teor de Al está preferivelmente na faixa de 0,3 a 0,8% em massa. Mais preferivelmente ele está na faixa de 0,3 a 0,5% em massa.
[0067] Além disso, Al é um elemento que é dissolvido sólido no aço e reforça o aço por dissolução sólida, e tem o efeito de aumentar a resistência à alta temperatura especialmente contra temperaturas excedendo 800Ό. Na presente invenção, o Al é, portanto, um elemento
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20/41 importante para uma propriedade de fadiga térmica melhorada à alta temperatura. Conforme mencionado acima, quando o teor de Al é maior que o de Si, o Al forma preferencialmente um óxido ou um nitreto à alta temperatura e é dissolvido sólido em uma quantidade reduzida, e assim não dá contribuição para o reforço. Em contraste com isso, quando o teor de Al é menor que o de Si, o Si é preferencialmente oxidado e forma uma camada densa contínua de óxido na superfície da chapa de aço; essa camada de óxido serve como uma barreira para a difusão do oxigênio e do nitrogênio, de modo que o Al pode ser mantido em um estado dissolvido sólido. Nesse último caso, o reforço por Al dissolvido sólido aumenta portanto a resistência à alta temperatura e melhora a propriedade de fadiga à alta temperatura. Na presente invenção, portanto, é necessário satisfazer a relação Si (% em massa) > Al (% em massa) para a propriedade de fadiga à alta temperatura ser melhorada.
[0068] N: 0,015% em massa ou menos [0069] N é um elemento que reduz a tenacidade e a capacidade de conformação do aço e, quando seu teor excede 0,015% em massa, esses efeitos prejudiciais são significativos. O teor de N é, portanto, 0,015% em massa ou menos. Do ponto de vista de garantir tenacidade e capacidade de conformação, o teor de N é preferivelmente reduzido tanto quanto possível; ele é desejavelmente menor que 0,10% em massa.
[0070] Cr: 16 a 23% em massa [0071] Cr é um elemento importante, que é eficaz para melhorar a resistência à corrosão e a resistência à oxidação, características do aço inoxidável; entretanto, quando seu teor é menor que 16% em massa, ele fornece apenas resistência à oxidação insuficiente. Por outro lado, o Cr é também um elemento que reforça o aço à temperatura ambiente pela dissolução sólida e torna o aço mais duro e menos dúcPetição 870180023373, de 23/03/2018, pág. 23/50
21/41 til que o necessário; em particular, adicionar Cr para fazer seu teor maior que 23% em massa resulta em esses problemas se tornarem sérios, e o limite superior é, portanto, 23% em massa. Cr está, portanto, contido em um teor na faixa de 16% a 23% em massa. Preferivelmente o teor de Cr está na faixa de 16 a 20% em massa.
[0072] Cu: 1,0 a 2,5% em massa [0073] Cu é, conforme mostrado na figura 3, um elemento muito eficaz para melhorar a propriedade de fadiga térmica e, para uma propriedade de fadiga térmica pelo menos equivalente à da SUS444 ser alcançada, deve estar contido em 1,0% em massa ou mais. Adicionar Cu para fazer seu teor maior que 2, 5% em massa, entretanto, faz ο εCu precipitar durante o processo de resfriamento após o processo de tratamento térmico e torna o aço mais duro do que o necessário e mais susceptível a uma fragilização induzida pelo trabalho a quente. Ainda mais importante, adicionar Cu reconhecidamente melhora a propriedade de fadiga térmica, mas por outro lado reduz a resistência à oxidação do aço em si ao invés de melhorá-la, acabando por reduzir a resistência total ao calor. A razão para isso não foi completamente identificada; entretanto, o Cu parece se concentrar na camada esgotada de Cr nas porções onde a carepa se formou e evita o Cr, um elemento que deve melhorar a resistência à oxidação intrínseca do aço inoxidável, se difunda novamente. O teor de Cu está, portanto, na faixa de 1,0% a 2,5% em massa. Preferivelmente ele está na faixa de 1,1% a 1,8% em massa.
[0074] Nb: 0,30% a 0,65% em massa [0075] Nb é um elemento que forma um carbonitreto com C e N para fixar esses elementos e portanto age para aumentar a resistência à corrosão, a capacidade de conformação e a resistência à corrosão nas bordas dos grãos nas soldas, e também aumenta a resistência à alta temperatura e portanto melhora a propriedade de fadiga térmica.
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Esses efeitos são observados quando o Nb está contido a 0,30% em massa ou mais. Entretanto, adicionando-se o mesmo para tornar seu teor maior que 0,65% torna a fase Laves mais fácil de precipitar e faz o aço se tornar mais frágil. O teor de Cu está portanto na faixa de 0,30 a 0,65% em massa. Preferivelmente ele está na faixa de 0,40% a 0,55% em massa. Se a tenacidade for essencial, o teor de Cu está preferivelmente na faixa de 0,40% a 0,49%. Mais preferivelmente ele está na faixa de 0,40% a 0,47% em massa.
[0076] Ti: 0,5% em massa ou menos [0077] O Ti é, nos aços contendo Al conforme a presente invenção, um elemento muito eficaz para melhorar a resistência à oxidação. Em particular, aços usados a altas temperaturas excedendo 1000Ό e que precisem ter excelente resistência à oxidação devem conter Ti como elemento adicional essencial. Para tal resistência à oxidação à alta temperatura ser alcançada, ou mais especificamente para a resistência à oxidação a 1000Ό ser equivalente a ou melhor que a da SUS444, Ti está preferivelmente contido a um teor maior que 0,01% em massa, como pode ser visto na figura 9. Entretanto, uma adição excessiva que torne seu teor maior que 0,5% em massa não apenas acaba com o efeito de melhorar a resistência à oxidação sendo saturado como também faz a tenacidade ser reduzida e a tenacidade reduzida afeta a produtividade de várias formas, por exemplo, fraturas devidas ao dobramento e aos ciclos de reforço em uma linha de recozimento de laminados a quente. O limite superior do teor de Ti é, portanto, 0,5% em massa.
[0078] Incidentalmente, com um aço existente para uso em um membro de sistemas de escapamento ou componentes relativos de motores de automóveis, uma exposição do membro a uma alta temperatura pode fazer a carepa que se formou na superfície do membro se soltar e, portanto, levar a um funcionamento defeituoso do motor. A
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23/41 adição de Ti é também muito eficaz para evitar que esse tipo de carepa se fragmente, e adicionar Ti para tornar seu teor maior que 0,15% em massa reduz drasticamente a fragmentação da carepa que ocorre a altas temperaturas, 1000Ό ou mais. Se o aço for para uso em aplicações nas quais a fragmentação da carepa interessa, portanto, o Ti está preferivelmente contido em um teor maior que 0,15% em massa, mas não maior que 0,5% em massa.
[0079] A razão porque a adição de Ti melhora a resistência à oxidação do aço contendo Al não foi completamente identificada; entretanto, o que segue é uma explicação possível. O Ti, quando adicionado ao aço, se liga ao N a uma alta temperatura e portanto evita que o Al se ligue ao N e se precipite na forma de AIN. Isto aumenta a proporção de Al livre, e esse Al livre se liga ao O para formar um óxido de Al (AI2O3) na fronteira entre a camada densa de óxido de Si mencionada acima, que foi formada na superfície da chapa de aço, e a porção do metal base. A estrutura de dupla camada resultante composta da camada de óxido de Si mencionada acima e do óxido de Al, evita que o O penetre na chapa de aço e fornece resistência à oxidação melhorada.
[0080] Além disso, como o Nb, o Ti fixa o C e o N e assim age para evitar a resistência à corrosão, a capacidade de conformação e a corrosão nas bordas dos grãos nas soldas. No sistema de ingredientes conforme a presente invenção, na qual o Nb esta contido, entretanto, adicionar Ti para fazer o seu teor maior que 0,01% em massa acaba com a saturação desses efeitos e também faz ocorrer a dissolução sólida tornando o aço mais duro que o necessário. Pior ainda, o Ti que é mais passível de se ligar ao N do que o Nb, forma TiN bruto a partir do qual emergirão fraturas, levando assim a uma tenacidade reduzida. Se o aço for para aplicações nas quais é dada prioridade à resistência à corrosão, à capacidade de conformação, e à resistência à corrosão
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24/41 nas bordas dos grãos nas soldas, enquanto a resistência à oxidação em altas temperaturas (por exempo, 1000Ό ou mais) não é particularmente necessária, portanto, nenhuma adição ativa de Ti é necessária; ao contrário, é preferível reduzir o teor de Ti tanto quanto possível. Se o aço for para uso em tais aplicações, portanto, o teor de Ti é preferivelmente 0,01% em massa ou menos.
[0081] Mo: 0,1% em massa ou menos [0082] Mo é um elemento caro, e assim, como pode ser visto da essência da presente invenção, sua adição ativa deve ser evitada. Em alguns casos, entretanto, o aço pode conter Mo contido na sucata de metal ou outras matérias-primas a 0,1% em massa ou menos. O teor de Mo é, portanto, 0,1% em massa ou menos.
[0083] W: 0,1% em massa ou menos [0084] Como com o Mo, W é um elemento caro, e assim, como pode ser visto da essência da presente invenção, sua adição ativa deve ser evitada. Em alguns casos entretanto, o aço deve conter W trazido pela sucata metálica e outras matérias-primas a 0,1% em massa ou menos.
[0085] Além dos ingredientes essenciais descritos acima, os aços inoxidáveis ferríticos conforme a presente invenção podem também conter um ou dois ou mais elementos entre B, Metais Terrosos Raros, Zr, V, Co e Ni dentro das faixas especificadas abaixo.
[0086] B: 0,003% em massa ou menos [0087] B é um elemento eficaz para melhorar a capacidade de trabalho do aço, em particular a capacidade de trabalho secundária. Esse efeito é obtido quando B está contido em 0,0005% em massa ou mais; Entretanto, uma adição excessiva que torne seu teor maior que 0,003% em massa faz com que BN seja formado e assim reduz a capacidade de trabalho. Quando B é adicionado, portanto, seu teor é preferivelmente 0,003% em massa ou menos. Mais preferivelmente ele
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25/41 está na faixa de 0,0010% a 0,003% em massa.
[0088] Metais Terrosos Raros: 0,08% em massa ou menos; Zr: 0,50% em massa ou menos [0089] Metais Terrosos Raros (REM) e Zr são ambos elementos que melhoram a resistência à oxidação e, na presente invenção, podem estar contidos conforme necessário. Para ter seu efeito, eles estão contidos preferivelmente em 0,01% em massa ou mais e 0,05% em massa ou mais, respectivamente. Entretanto, adicionar Metais Terrosos Raros para fazer seu teor maior que 0,080% fragiliza o aço, e adicionar Zr para tornar seu teor maior que 0,50% em massa faz o Zr intermetálico se precipitar e portanto reduz a tenacidade do aço. Quando Metais Terrosos Raros e Zr são adicionados, portanto, seus teores são 0,08% em massa ou menos e 0,5% em massa ou menos, respectivamente.
[0090] V: 0,5% em massa ou menos [0091] V é um elemento eficaz para melhorar tanto a capacidade de trabalho quanto a resistência à oxidação do aço. Esses efeitos são significativos quando o teor de V é 0,15% em massa ou mais. Uma adição excessiva que torne o teor de V maior que 0,5% em massa, entretanto, faz V(C, N) brutos se precipitarem e assim leva a uma textura de superfície deteriorada. Quando V é adicionado, portanto, seu teor está preferivelmente na faixa de 0,15 a 0,5% em massa. Mais preferivelmente, ele está na faixa de 0,15 a 0,4% em massa.
[0092] Além disso, ο V é também um elemento eficaz para melhorar a tenacidade do aço; em particular, conforme mostrado na figura 10, aços contendo Ti para uso em aplicações nas quais a resistência à oxidação a 1000Ό e temperaturas mais altas é grand emente necessitada se beneficiam desse efeito de V de melhorar a tenacidade. Esse efeito é obtido quando V está contido em 0,01% em massa ou mais; entretanto, adicionar V para tornar seu teor maior que 0,5% em massa
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26/41 reduz a tenacidade ao invés de melhorá-la. Se o aço for um aço contendo Ti para uso em aplicações nas quais a tenacidade não é necessária, portanto, ο V está contido preferivelmente em um teor na faixa de 0,01 a 0,5% em massa.
[0093] Incidentalmente, o efeito de melhoria da tenacidade descrito acima do V em aços contendo Ti parece ser trazido da seguinte forma: o Ti que existe no TiN que cristaliza no aço é particularmente substituído por V e se precipita na forma de (Ti, V)N que cresce lentamente, e assim nitretos brutos, uma causa de tenacidade reduzida, são evitados de se precipitarem.
[0094] Co: 0,5% em massa ou menos [0095] Co é um elemento eficaz para melhorar a tenacidade do aço. Para ter esse efeito, o Co está preferivelmente contido em 0,0050% em massa ou mais. Entretanto, o Co é um elemento caro e, pior ainda, adicionar Co para tornar seu teor maior que 0,5% em massa, acaba saturando esse efeito. Quando Co é adicionado, portanto, seu teor é preferivelmente 0,5% em massa ou menos. Mais preferivelmente ele está na faixa de 0,01% a 0,2% em massa. Se forem necessárias chapas de aço laminadas a frio com excelente tenacidade, o teor de Co está preferivelmente na faixa de 0,02% a 0,2% em massa. [0096] Ni: 0,5% em massa ou menos [0097] Ni é um elemento que melhora a tenacidade do aço. Para ter esse efeito, Ni está preferivelmente contido em 0,05% em massa ou mais. Entretanto Ni é caro, e é também forte elemento formador de fase γ; ele forma a fase γ a alta temperatura, e portanto reduz a resistência à oxidação. Quando Ni é adicionado, seu teor é assim preferivelmente 0,5% em massa ou menos. Mais preferivelmente ele está na faixa de 0,05 a 0,4% em massa. Entretanto, podem haver alguns casos de involuntariamente uma impureza inevitável com Ni a 0,10 a 0,15% em massa devido à sucata metálica ou composição de liga.
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27/41 [0098] A seguir descreve-se um método de produção de um aço inoxidável ferrítico conforme a presente invenção.
[0099] O método de produção de um aço inoxidável ferrítico conforme a presente invenção não é particularmente limitado; os métodos comuns para produção de aço inoxidável ferrítico podem todos ser adequadamente usados. Por exemplo, ele pode ser produzido pelo procedimento de produção a seguir: Fazer o aço ter a composição química conforme a presente invenção especificada acima pela fusão em um conversor de aço, um forno elétrico ou qualquer outro forno de fusão e opcionalmente obter o aço através de refino a panela, refino a vácuo ou qualquer outro processo de refino secundário; conformar o aço em placas por lingotamento contínuo ou fusão em lingotes ou laminação em blocos; processar as placas em chapas laminadas a frio e recozidas através de laminação a quente, recozimento do material laminado a quente, decapagem, laminação a frio, recozimento de acabamento, outra rodada de decapagem e outros processos necessários. O processo de laminação a frio mencionado acima pode ser uma rodada única de laminação a frio ou incluir duas ou mais rodadas e um processo de recozimento, e a laminação a frio, laminação de acabamento, e processos de decapagem podem ser executados repetidamente. Além disso, o processo de recozimento do material laminado a quente pode ser omitido. É necessário modificar o brilho da superfície e a rugosidade das chapas de aço, o processo de laminação a frio ou o processo de laminação de acabamento pode ser seguido de laminação de encruamento.
[00100] Aqui está uma explicação de um conjunto de condições de produção preferidas no método de produção descrito acima.
[00101] No processo de produção de aço, no qual o aço é fundido e opcionalmente refinado, o que segue é um procedimento preferido:
Fundir o aço em um conversor de aço, um forno elétrico ou similar e
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28/41 obter o aço fundido através do refino secundário pelo método VOD (método de descarburação do oxigênio a vácuo) ou qualquer outro método adequado para fazer o aço conter os ingredientes essenciais descritos acima e os componentes adicionais necessários. O aço fundido pode ser processado em matéria-prima de aço por qualquer método conhecido; do aspecto de produtividade e qualidade, entretanto, o lingotamento contínuo é preferido. Então, preferivelmente, a matériaprima de aço é aquecida a 1000Ό a 1250Ό e laminad a a quente em chapas laminadas a quente tendo a espessura desejada. Naturalmente, a matéria-prima de aço pode ser trabalhada a quente em qualquer outra forma que não a de chapas. Então, preferivelmente, as chapas de aço laminadas a quente são submetidas ao recozimento em caixa a uma temperatura na faixa de 600 a 800Ό ou recozime nto contínuo a uma temperatura na faixa de 900 a 1100Ό, seja qual for a necessidade, e desescamadas por decapagem ou qualquer outro tratamento adequado para fornecer um produto laminado a quente. Se necessário, as chapas laminadas a quente podem ser desescamadas por jateamento de areia antes do processo de decapagem.
[00102] Além disso, as chapas de aço laminadas a quente e recozidas descritas acima podem ser submetidas à laminação a frio e outros processos necessários para fornecer um produto laminado a frio. Nesse caso, o processo de laminação a frio pode ser uma rodada única de laminação a frio ou, para a produtividade e a qualidade necessárias serem garantidas, incluir duas ou mais rodadas de laminação a frio e processo de recozimento. A redução total da laminação após a rodada única ou as duas ou mais rodadas de laminação a frio é preferivelmente 60% ou mais e mais preferivelmente 70% ou mais. Então, preferivelmente, as chapas de aço laminadas a frio são submetidas ao recozimento contínuo (recozimento de acabamento) a uma temperatura preferivelmente na faixa de 900 a 1150Ό, mais preferivelmente 950 a
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1120X2, e então a decapagem para fornecer um produto laminado a frio. Dependendo das aplicações pretendidas, as chapas de aço com recozimento de acabamento podem ser submetidas à laminação de skin pass e outros processos necessários para ter sua forma, rugosidade de superfície, e características modificadas.
[00103] O produto laminado a quente ou laminado a frio obtido da forma acima é então conformado em diferentes formas, dependendo de suas aplicações pretendidas, através de corte, trabalho de dobramento, trabalho de estiramento, composto de estampagem, e outros processos necessários, para fornecer tubos de escapamento e carcaças de conversores para automóveis e motocicletas, duetos de escapamento de ar para usinas de energia termelétrica, membros de células de combustível tais como separadores, interconectores, e reformadores, e assim por diante. O método para soldar esses membros não é particularmente limitado; métodos adequados incluem métodos comuns de soldagem a arco com MIG (Gás Inerte Metálico), MAG (Gás Ativo Metálico), TIG (Gás Inerte Tungstênio) ou qualquer outro gás adequado, métodos de soldagem por resistência tal como soldagem por pontos e soldagem com costura, e métodos de soldagem de resistência à alta frequência ou indução à alta frequência tal como soldagem por resistência elétrica.
Exemplo 1 [00104] Os aços tendo as composições químicas especificadas nos nos 1 a 34 na Tabela 1-1 e na Tabela 1-2 foram fundidos em um forno de fusão a vácuo e lingotados em lingotes de aço de 50 kg. Cada lingote de aço foi laminado a quente e então dividido em duas peças. Então, uma das duas peças divididas foi aquecida até 1170Ό e laminadas a quente em uma chapa de aço laminada a quente de 5 mm de espessura, a chapa de aço laminada a quente obtida a recozimento do laminado a quente a uma temperatura de 1020Ό e subsequente dePetição 870180023373, de 23/03/2018, pág. 32/50
30/41 capagem, a chapa obtida foi laminada a frio a uma redução de laminação de 60%, a chapa de aço laminada a frio obtida foi submetida a recozimento de acabamento a uma temperatura de 1030Ό, e a chapa com recozimento de acabamento foi resfriada a uma taxa média de resfriamento de 20O/S e então decapada para fornecer uma chapa laminada a frio com 2 mm de espessura e recozida. As chapas laminadas a frio e recozidas obtidas dessa forma foram submetidas a dois testes de oxidação e teste de fadiga à alta temperatura descritos mais tarde. Para referência, a SUS444 (n° 35) e os aços correspondentes em composição química àqueles conforme as invenções descritas nos Documentos de Patente 2 a 7 (nos 36 a 41) foram também processados em chapas laminadas a frio e recozidos da mesma forma que descrito acima e submetidos aos testes de avaliação.
Teste de Oxidação Contínua no Ar [00105] Cada chapa laminada a frio e recozida obtida da forma descrita acima foi cortada para fornecer um corpo de prova medindo 30 mm x 20 mm. Cada espécime de teste foi perfurado próximo ao topo para ter um furo com diâmetro de 4 mm, polido com lixa n° 320 em ambos os lados e faces, desengordurados, suspensos em um forno cheio com ar e preaquecidos até uma temperatura constante de 950Ό ou 1000Ό, e deixados nesse estado por 300 horas. Antes e após o teste, cada espécime de teste foi pesado, a mudança de massa foi calculada a partir da massa medida e da massa base que foi medida previamente, e o ganho de peso por oxidação (g/m2) foi determinado. Para cada aço, esse teste foi conduzido duas vezes, e o valor médio foi usado para avaliar sua resistência à oxidação contínua. Quanto ao teste de oxidação contínua no ar a 1000Ό, os aços foram avaliados de acordo com o seguinte critério considerando tanto o peso, o ganho de peso pela oxidação e a fragmentação da carepa:
x: oxidação de arranque (peso ganho por oxidação > 100
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31/41 g/m2) observada.
Δ: nenhuma oxidação de arranque observada, mas fragmentação parcial da carepa observada;
O: nenhuma oxidação de arranque ou fragmentação de carepa observada.
Teste de oxidação contínua em atmosfera de vapor d’água [00106] Cada uma das chapas laminadas a frio e recozidas obtidas da forma descrita acima foi cortada para fornecer um corpo de prova medindo 30 mm x 20 mm. Cada espécime de teste foi perfurado próximo ao topo para ter um diâmetro de furo de 4 mm, polido com lixa n° 320 em ambos os lados e faces, desengordurados, e então submetidos a um teste de oxidação no qual uma mistura de gás contendo CO2 a 10% em volume, H2O a 20% em volume, O2 a 5% em volume, e N2 como saldo foi introduzido no forno a 0,5 l/min, o forno cheio com essa atmosfera contendo vapor d’água foi aquecido até 950Ό e então o corpo de prova foi suspenso nesse forno por 300 horas. Antes e depois do teste, cada espécime foi pesado, a mudança de massa foi calculada a partir da massa medida e da massa base, que foi medida previamente, e o ganho de peso por oxidação (g/m2) foi determinado. Teste de fadiga a alta temperatura [00107] Cada uma das chapas laminadas a frio e recozidas obtidas da forma descrita acima foi cortada para fornecer um corpo de prova tendo a forma e as dimensões especificadas na figura 6. Cada espécime de teste foi submetido a um teste de fadiga do tipo Schenck, no qual a superfície da chapa de aço foi exposta a um estresse de dobramento (invertido) de 75 MPa a 850Ό com a frequê ncia ajustada para 1300 rpm (22 Hz) e o número de vezes da vibração foi contado até ocorrer a fratura (vida de fadiga). Com essa contagem, foi avaliada a propriedade de fadiga à alta temperatura.
Teste de tração à temperatura ambiente
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32/41 [00108] Cada uma das chapas de aço laminadas a frio e recozidas com espessura de 2 mm descritas acima foi cortada para fornecer um espécime de teste de tração JIS 13B tendo as três direções de tração a seguir: a direção de laminação (direção L), a perpendicular à direção de laminação (direção C), e 45°à direção de laminação (direção D). Os espécimes de teste foram submetidos a um teste de tração à temperatura ambiente, onde o alongamento após a fratura foi medido em cada direção, e o alongamento médio El foi calculado usando-se a seguinte equação:
Alongamento médio (%) = (EL + 2 ED + Ec) / 4 onde EL é o alongamento (%) na direção L, ED é o alongamento (%) na direção D, e Ec é o alongamento (%) na direção C. Exemplo 2 [00109] A peça remanescente de cada uma das duas peças de cada lingote de aço de 50 kg dividida no exemplo 1 foi aquecida até 1170Ό e laminada a quente em uma chapa medindo 30 mm de espessura e 150 mm de largura. As chapas obtidas dessa forma foram forjadas em barras medindo cada uma 35 mm quadrados, e as barras obtidas foram recozidas a uma temperatura de 1030Ό e usinadas para terem a forma e dimensões especificadas na figura 1. Os espécimes do teste de fadiga térmica obtidos dessa forma foram submetidos ao teste de fadiga térmica descrito abaixo. Para referência, a SUS444 e aços correspondentes em composição química àqueles conforme a invenção descritos nos Documentos de Patente 2 a 7 (Exemplos de Referência 1 a 6) foram também processados em corpos de prova da mesma forma que descrito acima e submetidos ao teste de fadiga térmica.
Teste de fadiga térmica [00110] O teste de fadiga térmica foi conduzido conforme ilustrado na figura 2; cada um dos espécimes descritos acima foi repetidamente
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33/41 aquecido e resfriado dentro da faixa de 100Ό a 850 Ό com a razão de limitação ajustada em 0,35. A taxa de aquecimento e a taxa de resfriamento foram ambas ajustadas em 10O/s, o tempo de retenção a 100Ό foi ajustado em dois minutos, e o tempo de retenção a 850Ό foi ajustado em cinco minutos. A vida de fadiga térmica foi definida como o número de ciclos no qual o estresse começou a diminuir continuamente em relação ao ciclo anterior; o estresse foi calculado como o quociente da carga detectada a 100Ό dividido pela seção transversal da porção de encharcamento paralela de um corpo de prova (veja a figura 1).
[00111] A Tabela 2 resume os resultados dos testes descritos no Exemplo 1, ou mais especificamente os testes de oxidação contínua no ar a 950Ό e a 1000Ό, o teste de oxidação contí nua na atmosfera de vapor d’água, e o teste de fadiga à alta temperatura, bem como aqueles do teste de fadiga térmica descrito no Exemplo 2. Como fica claro da Tabela 2, os aços testados como exemplos da presente invenção (nos 1 a 15), que satisfazem os requisitos de composição química especificados na presente invenção, todos tiveram níveis equivalentes ou superiores de resistência à oxidação a 950Ό, propriedade de fadiga térmica, e propriedade de fadiga à alta temperatura comparado com aqueles da SUS444 (n° 35) e portanto alcançaram o objetivo da presente invenção. Quanto ao resultado do teste de oxidação contínua no ar a 1000Ό, os aços testados como exemplos da presente invenção nos quais Ti estava contido a um teor maior que 0,01% em massa mas não maior que 0,15% em massa (nos 9, 12 e 13) foram comparáveis à SUS444 (n° 35), e os aços testados como exemplos da presente invenção nos quais o teor de Ti excedeu 0,15% em massa (nos 10, 11, 14 e 15) foram melhores que a SUS444. Por outro lado, os aços testados como exemplos comparativos (nos 16 a 34), que se desviaram do escopo da presente invenção, e os aços correspondentes a
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34/41 alguns exemplos de referência dos fundamentos da técnica (nos 36 a 41) foram inferiores em todos os itens como resistência à oxidação a 950X3, propriedade de fadiga térmica, e propriedade de fadiga à alta temperatura; o objetivo da presente invenção não foi alcançado. Aplicabilidade Industrial [00112] Os aços inoxidáveis ferríticos conforme a presente invenção não apenas são adequados para uso em membros do sistema de escapamento de automóveis e outros veículos similares, mas também podem ser adequadamente usados em membros de sistemas de escapamento de sistemas de energia termelétrica e em membros de células de combustível óxido sólido, aos quais se aplicam requisitos de resistência similares.
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Tabela 1-1
Notas Exemplo da Invenção Exemplo da Invenção Exemplo da Invenção Exemplo da Invenção Exemplo da Invenção Exemplo da Invenção Exemplo da Invenção Exemplo da Invenção Exemplo da Invenção Exemplo da Invenção Exemplo da Invenção Exemplo da Invenção Exemplo da Invenção Exemplo da Invenção Exemplo da Invenção
Ingredientes Químicos (% em massa) Si-AI | 0,10 0,61 0,01 0,13 0,29 0,37 0,32 0,37 0,32 0,42 0,39 0,52 0,22 0,34 0,39
Outros V: 0,04 00 ο θ' > V:0,06 V: 0,19 Ni: 0,29 Co: 0,023 Co: 0,011 V: 0,21 V: 0,33 V: 0,29 Ni: 0,25 V: 0,15 V :0,38 V: 0,12 B: 0,0005 V: 0,18 Ni:0,11
z o o o~ 0,006 SOO'0 00 ο ο θ' 0,006 00 ο ο θ' ΖΟΟ'Ο 00 o o θ' 0,009 00 o o θ' 00 o o θ' Ζ00Ό 0,009 Ζ00Ό 00 o o θ'
§ 0,02 εο'ο 0,04 0,02 εο'ο 0,01 0,02 0,02 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01
Mo | 0,04 εο'ο 0,01 0,02 0,01 0,02 0,02 0,02 0,01 0,01 0,02 0,01 0,01 0,02 0,01
O ó ο ό Ο Ο Ο ό Ο ό Ο ό O ó O 00 o θ' 0,190 0,310 0,020 0,130 0,240 0,160
Nb | 0,44 0,50 0,47 0,48 0,43 0,45 0,46 0,45 0,45 0,43 0,44 0,48 0,42 0,47 0,45
=3 O CM 1,47 1,53 1,45 CM 1,26 1,37 1,40 1,34 1,26 1,44 CO O 1,35 1,43
o 17,4 17,0 ι< 18,5 17,2 17,9 LO LO 17,4 LO co 17,0 17,8
< 0,72 0,25 0,44 0,39 0,65 0,41 0,33 0,38 0,39 0,44 0,35 0,39 0,31 0,34 0,46
ω 0,002 εοο'ο ο ο θ' ”3- ο ο θ' Ο ο θ' εοο'ο εοο'ο 0,002 0,002 0,002 0,002 εοο'ο 0,002 0,002 εοο'ο
Q_ 0,020 0,028 εεο'ο οεοΌ 00 ο θ' 0,025 0,023 0,024 0,022 0,024 0,025 0,023 0,022 0,025 0,026
Mn | 0,41 0,18 0,23 0,21 0,34 0,28 0,20 0,23 0,18 0,21 0,20 0,22 0,19 0,20 0,20
ώ 0,82 98'0 0,45 0,52 0,94 0,78 0,65 0,75 0,71 98‘0 0,74 0,91 0,53 89‘0 0,85
o 0,01 ζοο'ο 0,006 00 ο ο θ' 00 ο ο θ' 0,006 0,009 Ζ00Ό Ζ00Ό 0,006 Ζ00Ό 0,009 00 o o θ' 0,006 00 ο ο θ'
Aço n° - CM CO LO CO h- 00 O O - CM co LO
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36/41
Tabela 1-1 continuação
O O o o 0 O O
o £ O è O > -1—< O è 0 è 0 è O > -1—<
r> (D r> (D Q. ro r> (D r> (D r> (D Q. ω
E ro E ro E ro E ro E ro E ro E ω
φ Q- φ Q- Φ Q_ φ Q- φ Q- φ Q- Φ Q_
x E x E X E x E x E x E X E
LU O LU g LU O LU g LU g LU g LU 0
o o o o 0 0 0
001 CDI coi T-l ol ol LD
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LD (Λ .LJ
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> Φ 0 co
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00 h- 00 00 00 (7)
o o o 5— 0 o C )
o o o 0 0 0 O
o o o 0 0 0 O
o o o 0 0 0 0
o o o 0 0 0 0
CM co 3- CM LD
O o o O 0 0 O
O o o O 0 0 O
CD CM CD LD 3- O
O O LD O 0 0 (D
O O O O 0 0 O
O O ol O 0 0 ol
CO CD 00 0 LD 0
3- 3- 3- CO 3- 3-
O o O O O 0 0
LD CD CM CD h- 0
CO LD 3- 3- h- CO co
LD CO CM h- CD CM CM
h- h- CD h- 5— h- 00
CM
h- CMI 00 O h- CD
CO LD d 3- CO 3- CD
O O v-1 0 O O O
3- CM CO CM CO
o O o 0 O 0 0
o O o 0 O 0 0
o O o 0 O 0 0
CM CD o CM O 0 co
CO CM CM CM CM CM σ>
O O O O O O o
O O O O O O 0
CO 00 CO CO CO CO CD
T— CM CD CO CO CM O
o O O O O O O
CDI LD| oi M CDI N >-
d d oj d d d V
ol ol ol ol ol ol ol
CD LD 00 LD 3- r- CD
O O o 0 0 0 C )
O O o 0 0 0 O
O O o 0 0 0 O
CD h- 00 0 0 CM
CM CM CM
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Tabela 1-2
Notas Exemplo Comparativo Exemplo Comparativo Exemplo Comparativo Exemplo Comparativo Exemplo Comparativo Exemplo Comparativo
Ingredientes Químicos (% em massa) Si-AI -0,51 0,17 -1,39 -0,37 -0,24 -0,37
Outros Co: 0,04 Zr: 0,06 V: 0,18 V: 0,22
z ZOO'0 0,009 00 o o o~ 0,009 00 o o θ' Ζ00Ό
§ 0,02 0,02 0,01 0,01 0,02 εοΌ
Mo 0,01 0,01 0,05 0,02 0,06 0,05
0,002 0,006 o o o~ o o θ' εοο'ο 00 o o θ'
Nb 0,52 0,44 0,49 0,51 0,44 0,42
Cu 1,28 1,46 CO 0,87 00 1,26
O 17,8 h- 17,4 co ι< LO Ι<
< 00 00 o~ 0,14 1,62 0,69 0,47 0,46
ω εοο'ο 0,002 o o θ' εοο'ο 0,002 εοο'ο
Q_ 00 o o~ οεο'ο 0,028 0,028 0,027 0,025
Mn 0,71 0,35 0,66 0,55 0,25 0,12
ώ 0,37 0,31 0,23 0,32 0,23 0,09
o 00 o o o~ 0,006 00 o o θ' 0,006 Ζ00Ό εοο'ο
Aço n° co CM CM LO CM CO CM h- CM 00 CM
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38/41
Tabela 1-2 continuação
o tivo ο tivo ο tivo ο tivo ο tivo o o > +-< 3- Φ Ό ω Φ Ό CM ω φ Ό co ω Φ Ό ω Φ Ό LD ω Φ Ό CD ω
Ω. ω Ω_ ω Ω_ ω Ω_ ω Ω_ ω Ω_ ω 3- O o O o O o O o O o O o
E φ ω Ω Ε (1) ω Ω emi ω Ω. Ε (1) ω Ω Ε (1) S Ω E (1) S Ω. ω Ω_ E c <φ Ω. E c ‘Φ Ω. E c ‘Φ Ω. E c <φ Ω. E c ‘Φ Ω_ E c ‘Φ
X LU Ε ο X LU Ε ο X LU Ε ο X LU Ε ο X LU E o X LU E o Ξ) ω φ X Φ M— Φ φ X Φ M— Φ φ X Φ M— Φ φ X Φ M— Φ φ X Φ M— Φ φ X Φ M— Φ
ο ο ο ο o o LU tr LU tr LU tr LU tr LU tr LU tr
çdi «-ι coi 001 CDI 00 00
ml d ml d d d 0,2S CO LD CD h- CD
d d d d d d o’ o O~ 0’ 0’ θ’
O 00 3- ο co > > 0 LD > > LD
CM C0 3- CM CM co o O 0 CO 0 0 O 0 O LD
o ο ο ο ο o ^2 *“ ^2 0 0 O ^2 ^2 O
o o 0 0 0 0 o 0 o
> > > > > > • · • · ώ z • · • · z
z z z z
00 LD CD h- CD h- 00 o h- CD 0 h- co
o C ) Ο ο C ) o C ) 5— 0 O 5— 0 C )
o Ο Ο ο O o o 0 0 O 0 0 0
o Ο Ο ο O o o 0 0 O 0 0 0
CD CM C0 CM CO CM CM CM CM CM
o Ο Ο Ο o O o O O O
o Ο Ο Ο o O o O O O
CM (Ο 3- LD LD N CM
O Ο Ο Ο O o oo 0 0 O
O Ο Ο Ο O o 0 0 O
LD 3- CD CM CO CM 0 O 0 0
CM C ) 5— C ) C ) C ) C ) C ) a) <>> 5— 1^
O Ο ο Ο O O o O 0 O T— t—
ol Ο οΊ Ο O o o O ol ol ol ol
00 CD h- LD LD (7) CM CO LD CM CM LD LD
3- 3- 3- 3- 3- CO LD 0 CO 3- LD 3- CD
o Ο ο Ο O O O 0 O O O 0 O
00 CM 00 00 O ΓΜΙ co CD LD
CO CM 3- CM h- O) CO CD
ol
CO h- CM CM o h- CM O O 0 00 O 0 d
h- h- Ο) co l''- oo 00 00 h- h- d
CD σ> CO (7) σ> CM 052 υτ| 0 LD
LD 3- 3- LD LD 00 o d O d 0 CM
o ο ο ο o o o1 ol Ô ô ol θ
CM 3- CO CM CM co CM CO CM LD LD CM CO
o C ) ο C ) C ) C ) C ) C ) C ) 0 O C )
o Ο ο Ο O O o O 0 O 0 O O
o Ο ο ο O O o O 0 O~ 0 O O
r- h- LD 00 (7) LD 0 O
CM (Μ CM CM CM CM co (M CM O CO CO CM
O Ο ο ο O O o O O O O O O
O Ο ο ο O O o O O O O O O
O LD LD CM LD LD O O CD
CO C0 Τ— τ— T— T— 3- O LD O CO CD 00
O Ο ο Ο O O o O O O O O O
LDl ΓΜΙ 001 Ν C0| CO H ΓΜΙ CD ÇMl pl Pl CO
d d d d d l''- d d 3- d d d O)
ol ol ol ol ol O ol ol O ol ol v-1 O
00 CD σ> r- LD h- 00 00 (7) CD LD 0 CM
o C ) ο ο C ) o C ) C ) C ) O 0 0 C )
o Ο ο ο O o o 0 O O 0 0 O
o Ο ο ο O o o 0 O O 0 0 O
o Ο CM CO LD CD h- 00 0 0
CM ο C0 C0 CO o CO CO CO co CO 3-
LD LD φ Φ +-» +-» c c φ Φ +-» +J ω ω CL CL φ Φ -σ -σ ω +-< ο
CM CO 3- O Ο +-< h-
Φ Φ Φ c C (1)
+-< +-< Φ φ +-<
c Φ c Φ c Φ E Ε C (1)
+-< +-< Ω +-<
ω (Π ω O Ο ω
LL Ω. LL O ο LL
Φ Φ Φ Q ω φ
TD TD TD 0 Ο TD
O O O c C Γ)
+-< r +-< C +-< c < DC +-< r
Φ F Φ F Φ F 0 > Ο > φ Ε
“5 =3 =3 +-< +-< “3
( > 0 0 ω ω ( >
O Q 0 Q 0 Q ω Ω_ ω Ω_ Ο Ω
0 0 0 Ε Ε ο
t_ c c Ο Ο Ω
co h- LD ο ο C0
0 0 0 ο ο ο
Ω. Ω. Ω. Ω_ Ω_ Ω_
F F F F F F
(I) (I) (I) (I) (I) (1)
X X X X X X
LU LU LU LU LU LU
P (SÍ CO dr ID ÍD
ω ω ω ω ω ω
o o o ο ο ο
c c c C C C
‘(I) ‘(I) ‘(I) ‘(I) ‘(I) ‘(1)
Φ Φ Φ φ φ φ
a) a) a) φ φ φ
φ φ φ φ φ φ
TD TD TD TD TD TD
0 0 0 Ο Ο Ο
Ω. Ω. Ω. Ω_ Ω_ Ω_
F F F F F F
Φ Φ Φ Φ Φ Φ
X X X X X X
LU LU LU LU LU LU
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Tabela 2
Notas Exemplo da invenção Exemplo da invenção Exemplo da invenção Exemplo da invenção Exemplo da invenção Exemplo da invenção Exemplo da invenção Exemplo da invenção Exemplo da invenção Exemplo da invenção Exemplo da invenção Exemplo da invenção
Alongamento à temperatura ambiente _(%)_ 32 35 33 34 32 34 34 33 33 34 33 33
Vida de fadiga a alta temperatura a 850Ό, 75 MPa (x105 ciclos) CO > 20 - LO > 20 > 20 > 20 > 20 > 20 > 20 > 20 > 20
Prova de estresse 0,2% a 850Ό (MPa) co 39 CO 32 36 33 32 32 32 35 34 35
Ganho de peso por oxidação por vapor d'água (g/m2) 40 39 48 37 43 42 35 34 35 35
Avaliação do ganho de peso por oxidação* a 1000Ό X X X X X X X X < O O <
Ganho de peso por oxidação a 950Ό (g/m2) OO 25 CM 22 CM 22 24 CM 20 OO cn 20
Vida de fadiga térmica (ciclos) 1210 1300 1350 1280 1260 1290 1270 1250 1310 1330 1300 1290
Aço n° - CM CO CO OO cn O - CM
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Tabela 2 continuação
Exemplo da invenção Exemplo da invenção Exemplo da invenção Exemplo Comparativo Exemplo Comparativo Exemplo Comparativo Exemplo Comparativo Exemplo Comparativo Exemplo Comparativo Exemplo Comparativo Exemplo Comparativo Exemplo Comparativo Exemplo Comparativo Exemplo Comparativo Exemplo Comparativo
34 33 32 35 33 30 33 32 34 CO CO 36 36 35
> 20 > 20 > 20 °°| ml co] tol a tol °°| tol tol Sl TT 3 3
33 32 33 oj| 26 COl cmI 92 VZ COl cmI 26 92 92 Z2 £l 92
37 36 34 SI ml ml O o Λ 66 08 ml col 50 COl ml 6Z 09 ml £l
< O O X X X X X X X X X X X X
oj 20 oo oj 20 co oj oj oj OO u- 08 -
1300 1340 1360 1230 1330 1270 1300 1450 1260 1390 1210 1290 1400 820 1200
CO CO u- OO cn 20 oj 22 23 24 25 26 27
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Tabela 2 continuação
Exemplo Comparativo Exemplo Comparativo Exemplo Comparativo Exemplo Comparativo Exemplo Comparativo Exemplo Comparativo Exemplo Comparativo SUS444 | Exemplo de referência 1 Exemplo de referência 2 Exemplo de referência 3 Exemplo de referência 4 Exemplo de referência 5 Exemplo de referência 6
35 uo co ΙΌ CO N- CO ΙΌ CO ΙΌ CO CO CO CO ΙΌ CO N- CO u- co u- CN u- co
a Ί co] 3 tol ^i tol ^i ml °°| col o col °) tol d tol O CN Λ o CN Λ
oj| Sl Sl oj| Sl oil σ> CN °°l cmI COl cmI tO| cmI Sl °°l cmI CM| cmI
G O Λ Sl uol Sl Sl O o Λ N- CO m O o Λ O o Λ O o Λ o o Λ CN CO CD| col
X X X X X X X < X X X X < X
m N- Ν' Ν' m m co u- CN o o Λ o o Λ o o Λ o o Λ m N- CN
1230 o CD CN O CM O CO o N- CN o OJ o co N- O CN O CO N- O N- CN O O N- o CD col o| co u-l o| ΙΌ col
28 σ> CN O CO co CN CO co co N- CO ΙΌ CO CD CO U- 00 CO CO σ> co o Ν'
ro
D ro ω
w _Q o
ro
o.
ω ro o
ω
D o
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ro
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ω
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ro
o.
ω ro o
ω
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o.
o >ro o
ro
-I—' c
ω
CD ro w
ro ro
D ro £
ω w
_Q o
ω =5 cr c
ro ro ω
D o
>ro o
ro
D x
o ro : Oxidação de arranque e fragmentação.
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1/2

Claims (4)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Aço inoxidável ferrítico, caracterizado pelo fato de que consiste de:
    C a 0,015% em massa ou menos;
    Si a 0,4 a 1,0%em massa;
    Mn a 1,0% em massa ou menos;
    P a 0,040% em massa ou menos;
    S a 0,010% em massa ou menos;
    Cr a 16 a 23% em massa;
    Al a 0,2 a 1,0% em massa;
    N a 0,015% em massa ou menos;
    Cu a 1,0 a 2,5% em massa;
    Nb a 0,3 a 0,65% em massa;
    Ti a 0,5% em massa ou menos;
    Mo a 0,1% em massa ou menos;
    W a 0,1% em massa ou menos; e um ou dois ou mais elementos selecionados entre B a 0,0005 a 0,003% em massa, Co a 0,0050 a 0,5% em massa, e Ni a 0,05 a 0,5% em massa, o Si e o Al satisfazendo a relação Si (% em massa) > Al (% em massa); e opcionalmente um ou dois ou mais elementos selecionados entre Metais Terrosos Raros a 0,08% em massa ou menos, Zr a 0,50% em massa ou menos, V a 0,5% em massa ou menos; e
    Fe e as inevitáveis impurezas como saldo.
  2. 2. Aço inoxidável ferrítico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o teor de Ti excede 0,15% em massa mas não é maior que 0,5% em massa.
  3. 3. Aço inoxidável ferrítico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o teor de Ti é 0,01% em massa ou menos.
  4. 4. Aço inoxidável ferrítico de acordo com a reivindicação 1
    Petição 870180023373, de 23/03/2018, pág. 45/50
    2/2 ou 2, caracterizado pelo fato de que o teor de V está na faixa de 0,01 a 0,5% em massa.
    Petição 870180023373, de 23/03/2018, pág. 46/50
    1/5
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