CS202531B2 - Ferritic rustless steel and method of making the same - Google Patents

Description

Vynález se týká feritové nerezové oceli, jakož i způsobu výroby této feritové nerezové. oceli.

Nerezové oceli jako slitiny se obvykle dělí na tri velké skupiny, totiž na martensiticxé, feritické a austenitické oceli. Tyto skupiny jsou určeny převažující strukturou krystalů slitiny při teplotě místnosti. Konečná t«uová struktura je závislá na prvcích přítomných ve slitině i jejich vzájemných poměrc-ch ve slitině. Dva z nejdůležitějších Činitelů, které často určují výběr nerezové o-vlové slitiny pro ten který účel, jsou fyzikální vlastnosti a cena. Obecně se požadují co n jlepší fyzikální vlastnosti při co nejnižší ceně. Zcela přirozeně je obvykle nejvhodnější nerezová ocel rovněž .tou nejdražší.

Jsou Četná průmyslová použití, kde>se nerezové ocelové slitiny, zvláště austenitického a feritového typu mohou používat vzájemně zaměnitelně. Je dobře známo, že austenitické nerezové ocelové slitiny jsou nákladnější než feritové nerezové ocelové slitiny, obvykle v důsledku přítomnosti niklu v množstvích od 6 do 22 hmotnostních %. Avšak se zřetelem na jedno velmi významné omezení použitelnosti feritové nerezové slitiny padne obvykle volba na dražší austenitické nerezoyé slitiny.

Použití feritových nerezových slitin je zpravidla značně omezeno tím, že se stoupajícím podílem chrómu prudce klesá houževnatost feritových nerezových slitin při teplotě místnosti. Austenitické nerezové ocelové slitiny tuto vlastnost nemají, takže ačkoliv feritová nerezová slitina obsahující nad 20 hmotnostních % chrómu se může vyznačovat odolností proti korozi, která je srovnatelná s dražší austenitickou nerezovou ocelí s obsahem niklu, obvykle se zvolí tato austenitické nerezová ocel, protože je kujn·? při teplotě místnosti, zatímco . feritová slitina je křehká.

Dalším omezením použitelnosti feritových nerezových slitin je.náctylnost těchto . slitin, k intergranulární korozi. Ta se dá snížit na minimum snížením obsahu uhlíku a/nebo dusíku ve slitině, nebo stabli-i^ánním· složení při pouuití stabilizátorů, jako je titan nebo kolumbium, či selektivní tepelnou úpravou. Náchhlnost. ke korozi je dána intergranulárním vysrážením karbidů, nitridů nebo karbooitridů chrómu, je-li slitina vystavena účinkům zvýšených ‘teplot a potom pomalu ochlazena. Hlavním účinkem je snížení obsahu chrómu v místech sousedících s ohraničením zrn. . Toto snížení způsobuje snížení odolnooti proti korozi v těchto plochách ochuzených o chrom a výsledkem je . potom nestejná odolnost proti korozi.

V patentovém spise Spojených' států amerických č. 2 624 671 zjištěny nedostatky ferHových nerezových ocelí s obsahem 20 až 40 hmootnotních % chrómu. Je tam uvedeno, že v chromových ferioových ocelích s obsahem 20 až 40 hmootnosních % chrómu ' je zcela rozhodující vztah mezi tuhostí uvedených ocelí a součtem obsahu uhlíku a dusíku v nich'. Je tam též uvedeno, že je možno rázovou pevnost ferioových nerezových ocelí zlepšit, udrž^j-li se velmi nízký obsah uhlíku a dusíku. I když byl časem tento významný pokrok uznán, mají stále feritové oceli s obsahem 20 až ' 40 ‘ hmoonnstních % chrómu omezenou p^t^u^žlLelno^t jako náhrada za nákladněěší austehitické nerezové . oceli. Má se za to, že tato uvedená situace stále trvá, ač skutečnosti obsažené ve zmíněném patent,ovém^pise jsou platné, protože je komerčně nevýhodné snížit obsah uhlíku a dusíku v ocelích ,s obsahem chrómu nad 25 hmotnostních. % dostatečně, aby se docciilo teploty přechodu ze . stavu kujnooti do stavu křehkosti v rozsahu ’teploty místnosti či nižší teploty. ' Bylo zjištěno, že by bylo nutné snížit obsah dusíku na hodnotu 0,0050 hmotnnltních % či méně při odpooídaeícím nízkém obsahu uhlíku. · ,

Ačkooiv austenitické oceli se význační vyšší tuhootí při . nízkých teplotách, íoIí také své určité a známé nedostatky, a to i náchylnost ke koroznímu praskání po námaze,jakož i senn^bilisování..Dále potom výrobky z austeniticlých ocelí tvrdnou rychleji než feritové nerezové oceli. Při výrobě austenitcekého nerezovéhoplechu či pásu je nutná vložená tepelná úprava během redukce tlouštíky, čímž se obnovuje kujnodt k dosažení žádané tlouštíky. Obecně platí, že austenitické nerezové oceli a výrobky z nich tvrdnou rychleji než feritové.oceli potřebuuící vložené žíhání.

Již po dlouhou dobu je snahou ocelářského průmyslu nalézt . vhodnou feritovou nerezovou ocel', která by mmia uspokojivou tuhost při teplotě ííítnotti a naprostou odolnost proti korozi a odolnost při sensibilisování. Taková ocel by byla výhodnněší v četných pouštích než současně používané austenitické oceei, protože u ní by nebylo korozní praskání po námze. Další výhodou by bylo to, že při podobném uvažovaném nahrazení by docházelo k ’ menšímu tvrdnu 1tí výrobku, čímž bý odpadlo nákladné tepelné upravování.ve spojení s výrobou austenitické nerezové oceli ve formě plechů nebo pásů. '

Úkolem vynálezu tedy je vytvoUt fer^ovou nerezovou ocel, která by se vyznačolalatjhootí, . zvýšenou tdotnootí proti intergranulární korozi a dobrou (tdotniotí proti korozi v obecném slova sí^is.u. Dále jo úkolem vynálezu vytvooit výhodný způsob výroby takovéto feritové nerezové occei. . .

Vynález řeší ·· úkol tím, že vytváří . ferioovou nerezovou ocel, jejíž poddtata spočívá v tom, že obsahuje v procentech podle hmotnálSi chrom od 20,0 do 35,0 %, molybden od 0,75 do 1,2 %, křemík od 0,10 do 0,30 %, fosfor od stopy do 0,020 %, síru od stopy do 0,02 %, uhlík od stopy do 0,003 %, dusík od 0,005 do 0,0125 %, kolumbium od třináctináoob0u . do dv-acetidevítinátobOu obsahu dusíku, přičemž zbytek tvoří železo.

Podle výhodného vytvoření vynálezu feritová nerezová ocel podle vynálezu dále obsahuje . nikl, měň a kobalt jako nečistoty v celkovém množtví od stop do 0,2.5 hmolnáotních

Vynález dále vytváří způsob výroby feritové nerezové oceli definované výše, jehož poddtata spočívá v tom, že se .ve vakuu zkujní železná tavba s obsahem chrómu, molybdenu a křemíku к výrobě slitiny, obsahující v procentech podle hmotnosti. 20,0 až 35,0 % chrómu, 0,75 až 1,20 % molybdenu, 0,10 až 0,30 % křemíku, fosforu od stopy do 0,020 %, síry Od stopy Óo 0,020 %_t uhlíku od stopy do 0,003 %, dusíku od 0,0050 do 0,0125 %, přičemž zbytek tvoří železo, a před skončením zkujnění ve vakuu se přidá kolumbium v množství třináctinám sobku až dvacetidevítinásobku konečného hmotnostního obsahu dusíku.

Podle výhodného vytvoření vynálezu se kolumbium přidá po prvním provedeném zkujnění v indukčně vyhřívané peci a před konečným zkujněním při průchodu nístějí vyhřívanou elektronovým paprskem.

Nové a vyšší technické účinky výše definovaných patření podle vynálezu spočívají v dále popsaných skutečnostech:

Zkujňování lokalizovaným ohřevem při vysoké teplotě použitím svazku elektronů ve vysokém vakuu v řadě pecí umožňuje dosáhnout naprostého odstranění těkavých nečistot a extrémně nízkých obsahů uhlíku a dusíku.

Feritová nerezová ocel podlé vynálezu je necitlivá na rychlost ochlazování vymezeným poměrem kolumbia к dusíku, čímž se vytvoří nerezová ocel mající zlepšenou houževnatost a vysokou odolnost proti mezizrnné korozi.

Přidáním kolumbia v podílu, který je ve vzí.ahu к obsahu dusíku ve slitině, se dosahuje současně teploty přechodu z kujnosti do křehkosti pod teplotou místnosti ve stavu chlazení vzduchem po žíhání při 1 000 °C,jakož i vysoké odolnosti proti korozi v obecném slova smyslu.

I

Vynález bude dále podrobně vysvětlen s přihlédnutím к výkresům, kde obr. 1 je graf vztahu mezi poměrem kolumbia к dusíku a teplotou přechodu ze stavu kujnosti do křehkosti po ochlazení desky tlouštky 1,3 cm vzduchem z teploty 980 C a Obr. 2 znázorňuje schéma výroby oceli podle vynálezu,jakož i zařízení vhodné pro výrobu této oceli způsobem podle vynálezu. ’

Všechny podíly chemických látek dále uváděné jsou uvedeny v procentech podle hmotnosti, pokud není výslovně uvedeno jinak.

Popis výhodného provedení

Bylo zjištěno, že kontroluje-li sé chemie .é složení feritové nerezové oceli s vysokým obsahem chrómu udržováním obsahu různých prvků v rozmezích, jak zde byla uvedena, jc? výsledkem slitina lepších vlastností. Podle toho ve shoě s tímto vynálezem se uvádí složení oceli ve hmotnostních procentech:

uhlík fosfor síra křemík měá, nikl a kobalt (celkem) chrom chrom molybden dusík kolumbium železo a případné nečistoty

Vynález se týká feritových nerezových až 35,0 %, a zvláště v užším rozmezí 25,0 až 27,5 %.

až do 0,0030 až do 0,020 až do 0,020

0,10 až 0,30 až do 0,25

20,0 až 35,0 (široké rozmezí)

25,0 až 27,5 (výhodné rozmezí) .

0,75 až 1,20

0,0050 až 0,0125

13krát až 29krát obsahu dusíku rozdíl ocelí s obsahem chrómu v Širokém rozm-zí 20,0 Za dodržení uvedeného obsahu chrómu se slitiny železa s ' chromém vyznačují zvláště vysokou odolností proti.korozi ve vysoce korosivních prostředích. Avšak feriOové slitiny s obsahem chrómu v - tomto rozmezí maaí snahu být křehké, a to i za teploty hodně nad teplotou míítnoosi. Jak to již bylo výše uvedeno, jě předmětem tohoto vynálezu TerHová nerezová slitina s · obsahem chrómu od 20 % do 35 %, jež má všechny výhody, spojené s uvedeným obsahem chrómu, přičemž odpadaaí s tímto obsahem chrómu spojené problémy, · zvláště problém křehnití. .

MóOžtví moOybdenu, které se použije v takové slitině, je rozhoduujcí. · Uďrží-1i se obsah molybdenu v rozmezí 0,75 % až 1,20 %, zlepší se· odolnost proti korozi •slitiny v redukčním prostředí a okóií. Dále pak' přídavek molybdenu v tomto rozmezí zvyšuje odolnost slitiry pro ti důlkové korozi,. Činn-li v oceli podle tohoto vynálezu obsah molybdenu pod 0,75 %, zhorší se odolnost proti korozi. Je-li obsah molybdenu vyšší než 1,20 %, pak výhody jsou překonány · zvýšením teploty přechodu ze stavu kujnooti do křehko^i. MoOybden zvyšuje · teplotu přechodu slitiny tvrdnutím pevného roztoku.·A proto k dosaženi nejlepší odoonosti proti odporu bez zhoršení tu^osi se musí tato přísada · udržovat v uvedeném rozhodujícím rszm^л^]-.

Obsah křemíku se· má udržovat v rozmezí 0,10 % až 0,30 %. křemík v moOžtví nad 0,10 % plní dvoOí funkci, urychluje odstraňování kyslíku během zkujňování a zvyšuje oxidační stálost slitiny·za vysoké teploty. Obsah křemíku nad 0,30 % není žádoucí se·zřeteeem na tvrdnutí pevných roztoků.

Obsah uhlíku má činit nejvýše 0,0030 %. Tento nízký obsah se snadno dosahuje zdaňováním taveniny ze ·.pouti1L- paprsků elektronů. Sni-í-li se obsah uhlíku na tuto · hladinu, zlepší se tuhost · snížením teploty přechodu ze stavu tuhosti do křehkooti, přičemž přechodová teplota je definována · jako taková teplota, · za které moOství energie, jež · se · může absorbovat úderem bez vzniku zlomu, velmi rychle klesne. Pod uvedenou'teplotou je kapacita absorbování energie velmi.malá,·a chování se slitiny odpovídá stavu ó^ehkosti. Nad uvedenou přechodovou teplotou je kapacita absorbování energie poměrně ·vysoká, a o maaeriálu se říká, že je tuhý. Dále pak obsah uhlíku.pod 30 ppm zlepšuje odolnost slitiny proti intergranulární korozi tím, · že se sníží moOství uhlíku, ze kterého by mohly vznikat karbidy chrómu. Tím, že se zamezí tvorba karbidů chrómu, se nezbavuje mřížka slitiny chrómu při dalším prodlouženém zahřívání, a její odolnost · proti inte^ra^^rní · korozi' zůstává.

Obsah dusíku má činit nejvýše 0,0125 %. Snížením obsahu dusíku na tuto hladinu se·zvýší tphost, jak je to patrné ze snížení teploty přechodu ze stavu tuhosti do stavu křehkosti. · Podobně nízký obsah dusíku snižuje náchylnost slitiny k intergranulární korozi. Vyyší obsahy dusíku mohou způsobit vymizení chrómu z mřížky slitiny s vysráSením nitridů chrómu na hranicích zrn podobným způsobem, jako je tomu u karbidů chrómu. SniíS-li se obsah dusíku ve slitině, sníží se na minimum srážení nevhodných a nežádoucích nitridů chrómu. Nejdйleestёjš- je však zjištění, že v rozm^;^í 0,0050 do 0,0125 % je škodlivý vliv dusíku dusíku neutralizován přidáním malého mioOžtví kolumbia, jak je to zahrnuto do rozsahu tohoto vynálezu. . · .

Jak to již bylo zde dříve uvedeno, ϋSství kolumbia, pouužté ve slitině, má rozhodující význam. MnOž^i použitého kolumbiase musí korelovat s obsahem dusíku ·ve · slitině v pečlivě stanovném, rozhodujícím poměru. Protože je ve skuteČn^ti nemožné (nebo nejméně nepraktické) odstranit veškerý dusík ze slitiny, dá se dosáhnout předmětu podle tohoto vynálezu pouze tehdy, jestliže zbylý dusík je vázán takovým způsobem, že nemůže zhoršovat tuhost nebo odolnost p:roti intergranulárn- korozi. Jak je to patrné z obr. ·1, sníží · se poddtatně přechodová teplota přidáním kolumbia v m^Ož^í, které je vztaženo k obsahu dusíku ve slitině. Snížéní na teplotu mí^tní^s^l^.i nebo pod ni se dá dosáhnout, ud^ž^e-li se poměr Cb:N · v rozsahu od asi 13 k asi 29. Bez kolumbia způsobuj i malá moOství dusíku, např. · 0,0060 %, zkřehnul. Právě · uvedený malý přídavek kolumbia způsobuje při chlazení vzduchem, že teplota přechodu ze stavu tuh^ti do · stavu křehkooti není ovlivňována změnami obsahu dusíku mezi asi·0,0050 a 0,0125 %.

Je-li obsah dusíku pod 0,0050 %, je slitina kujná za teploty místnosti . bez dalších úprav. Obsah 0,05 % podle·hmoOnnsSi kolumbia významně a příznivě ovlivňuje ·teplotu přechodu ze stavu kujnosti do stavu křehkosti za všech obsahů dusíku až do uvedených 0,0125 %. Avšak všechny · výhody tohoto vynálezu se nedosahují, pokud poměr Cb:N není v uvedeném od asi 13 do asi 29· NacdnOrné mnnoství kolumbia nepříznivě ovlivňuje (zvyšuje) teplotu přechodu ze · stavu kujnosti do stavu křehko ti, a výhody vynálezu jsou tím ztraceny.

Obsah fosforu se s výhodou udržuje tak nízký, jak je to možno, a zcela určitě pod 0,020 %, protože fosfor ve slitině působí zvýšení teploty přechodu ze · stavu kujnooti do· stavu křehl^c^o-si. '

Také obsah síry v oceli se má udržovat nízký, a v každém případě má činit nejvýše 0,020 %. Věěší mwožtví síry vedou ke vzniku škodlivých, nekovových příměsí.

Obsah niklu, mědi a kobaltu v oceli se má rovněž udržovat velmi nízký. Jako nečistota v oceli podle · tohoto · vynálezu je přísomný nikl často v lmloSsSví ·až do 0,10 %, měčá až do 0,015 % a kobalt až do 0,04 %. Společná spojená těchto prvků nemmaí převýšit .

asi 0,25 %, protože nad tento obsah je opačným způsobem nepříznivě ovlivněna odolnost oceli ke koroznímu praskání napětím..

V předchozích odstavcích jsou vyloženy základní zásady pro nové komp'..;· t'-e podle tohoto vynálezu. Avšak - jak se dá očekávat - jsou zde závažné vlivy, kuími^ujcí se a působácí proti sobě, pokud se týká konccetrací několika prvjců. Např. kromě dusíku, prvky,jako je uhlík, molybden a fosfop, maaí · zřejmě vliv na tuhost ferioových nerezových slitin za daného obsahu chrómu. Pro nejvyšší stlačení teploty přechodu ze stavu · kujnosti do stavu křehkosti při chlazení vzduchem se má·obsah všech těchto prvků -a ·dusíku udržovat na straně nízkého obsahu možného rozsahu. Je-li obsah dusíku · vyššího koncového rozmezí, musí se udržet obsah uhlíku, molybdenu a fosforu velmi nízký, aby se dooclily dobré hodnoty teploty přechodu ze · stavu ku□tost,i do stavu křeUкooSi. Podobně molybden, pokud by se jednalo o horní mez obsahu, se musí spojit s nízkým obsahem dusíku a uhlíku. Je pochC)oPielté, že kommposce, jež by obsahovala nejvyšší·přijatelná mnc0sSví · všech těchto několika prvků, nemůže dosáhnout teploty přechodu ze stavu Cujcoosí do stavu křehkooti za teploty místnosti či nižší po chlazení vzduchem z teploty 980 °C, · ale taková ko^f^posice se bude vyznačovat pozoruhodným zlepšením této vlastnosti při srovnávání s podobným maaeriálem, ale bez přidání rozhodujícího mioožtví kolumbia. .

Pro doložení dύleestosti tohoto vynálezu jsou dále uvedena data, týkající se taveb série slitin na podkladu železa a chrómu o ·různých · analýzách. Něěkeré z taveb maaí · složení, jež je v rozm^i^í rozsahu podle tohoto vynálezu. Pro srovnání jsou uvedeny tavby mimo nový rozsah podle tohoto vynálezu, pokud se týká jednoho či více prvků jako složek.

Tavby skupiny I s prefixem B nebo C jsou běžné tavby z válcovny. Zpracovávají se postupem, který je zde dále· ještě podrobntji popsán. Zbbýaaící tavby ze s-tupin I, II a III s prefixem MH jsou laboratorní tavby, přetavené z tavby ve válcovně 2B0005. Tyto tavby představu;)! 18kg dávky s přesně kontrolovaným obsahem kolumbia a dusíku, a byly vyrobeny v laboratorní vakuové indukční peci. Získané ingoty se upravší broušením a posléze vykováním na desky o průřezu 1,3 cm až 10 cm po prohřívání 2 hodiny na 1 150 °C. Protože tyto . tavby byly připraveny ze základní tavby s obsahem 0,10 % nikluj 0,020 % rnmdi, je rozumné .předpokládat stejná mnt0sSví uvedených prvků v získaných laboratorních tavbách. Z toho důvodu nebyly u laboratorních taveb zjiš0ováty obsahy těchto prvků analýzou. Obsah niklu a mědi v tavbě MH-160 je vyšší, než je tomu u ostatních experimeeCálnícU taveb, a to se zřeteeem·na nečistoty v kelímku, kde se prováděla tavba. .

202531 б

Skupina I

Oceli této skupiny neobsahují podstatný a rozhodující přídavek kolumbia. Dále obsah ^x molybdenu v jedné tavbě převyšuje poněkud horní mez, jak byla pro tento prvek určena.

Skupina II '

Oceli této skupiny spadají obecně do nového rozsahu podle tohoto vynálezu s výjimkou kolumbia jako složky· Obsah kolumbia v ocelích této skupiny je mimo rozhodující rozsah 13násobku až 29násobku, přepočteno na obsah dusíku·

Skupina III

Oceli této skupiny spadají ve všech případech do nového rozsahu podle tohoto vynálezu a obsahují správná a rozhodující množství kolumbia.

S к u p i n а IV

Slitina této tavby obsahuje chrom na straně vyššího rozsahu z uvedeného Širokého rozmezí. Obsah kolumbia přesahuje rozhodující množství, které je nutné pro účinné snížení teploty přechodu ze stavu kujnosti do stavu křehkosti. Tato experimentální tavba byla připravena z elektrolytického chrómu, přetaveného za vaku·), a ze Železa o vysoké čistotě, zkujněného za vakua.

Tabulkal

Tavba 6>	Cr	0	b s a P	h v Si	p r S	oceňte	c h Cb	(podle Poměr Cb/N	hmotnosti) C	N
Ni	Cu
Skupina I
2B0005 (3)	26,4	0,95	0,018	0,17	0,012	0,in	0,020	0		0,0020	0,0099
MH-22 (4)	27,0	1,03	0,013	0,24	0,007	.0,11	X	0		0,0020	0,0075
2B0123 (3)	25,3	1» 31	0,011	0,21	0,012	0,09	0,012	0		0,0010	0,0101

Skupina II

ΜΗ-15Θ	(4)	26,8	1,07	0,017	0,12	0,015	(1)	(2)	0,05	5	0,0020	0,0105
MH-156	(4)	26,4	1,07	0,0x17	0,12	0,014	(1)	(2)	0,38	34 '	0,0017	0,0113
МН-152	(4)	26,5	1,08	0,017	0,15	0,013	• (1)	(2)	0,41	44	pod 0,0010	0,0094
MH-151	(4)	25,7	1,09	0,017	0,12	0,010	(1)	(2)	0,33	47	0,0018	0,0070
MH-144	(4)	26,5	0,93	0,012	0,20	0,010	(1)	(2)	0,30	35	0,0015	0,0086
MH-148	(4)	26,6	0,99	0,01 1	0,19	0,008	(1)	(2)	0,37	56	0,0012	0,0066

Skupina III

MH-142	(4)	28,0	1,08	0,012	0,01?	0,008	r <	f2)	0,10	21	0,0011	0,0048
MH-25	(4)	25,9	1,06	0,011	0,21	0,007	(1)	(2)	0,10	15	0,0024.	0,0066
MH-146	(4)	26,9	0,96	0,011.	0,19	0,010	(1)	(2)	0,18	22	0,0013	0,0083
MH-149	(4)	26,4	1,09	0,017	0,19	0,012	(1)	(2)	' 0,19	21	0,0023	0,0091
MH-160	(4)	26,3	1,06	X	0,25	0,014	-	-	0,12	13	0,0022	0,0095
MH-161	(4)	26,9	0,83	X	0,11	0,013	(1)	(2)	0,20	21	0,0012	0,0096

Skupina IV MH-143 34,0

1,07 0,006 0,18 0,006

0,11 61

0,0013 Ο5ΟΟΙΘ

Poznámky:

1. obsah niklu asi 0,10 %

2. obsah mědi asi 0,02 %

3. tavba z válcování

4. laboratorní tavba, přetavená z válcovací produkce 2B0005 x: nestanoveno

Vyhodnocování fyzikálních vlastností slitiny s úitíyslem předurčit stav se dá provést za použití četných a přijatých testovacích postupů. Ten či onen použitý test se má blížit konečnému použití slitiny. Např. statické testování, jako je zkouška tahem, kde se podolu používá zatížení, se používá, jestliže kujnost a reprodukovatelná míra pevnosti jsou žádoucí. Dynamické testování, jako je testování houževnatosti, kdy se zatížení používá náhle, jako je úder kladiva nebo závaží, se používá, je-li Žádoucí míra tuhosti. Jinou formou testování je servisní testování, kdy se dá vyhodnotit některá specifická vlastnost, jako je odolnost proti korozi.

Testováním tažnosti se zjistilo, že tažnosti skupin I, II а III, a porovnatelného stupně AISI, typ 446, jsou v podstatě stejné. Při tomto testu se nezjistí jakýkoli podstatný rozdíl, který by se mohl použít při předurčení skutečných servisních požadavků.

Jiným způsobem к předurčení servisních požadavků jo měření tuhosti slitiny. Široce používaným testem je měření tuhosti při testování tuhosti za použití ostrého V-žářé?,u. Při tomto testu se používá vzorek, obsahující pečlivě opracovaný vrub. Vzorek, podpíraný na obou koncích jako nosník, se zlomí jediným úderem padajícího závaží. Množství energie, absorbované deformováním a prolomením vzorku stanovuje hodnotu úderu. Podrobnosti tohoto testu jsou popsány v ASTM-specifikaci E 23-66, část 31, .1971.

Výsledky testu za použití úderu podle tohoto vynálezu, jakož i za použití slitin mimo nový rozsah podle tohoto vynálezu jsou uvedeny v tabulce II.

Je třeba poznamenat, že přesnost testování úderem je podmíněna určitými změnami se zřetelem к faktorům, jako je geometrie vrubu, teplota a kalibrace zařízení. Geometrie vrubu se kontroluje vhodným umístěním vrubu a přesným strojovým ovládáním. Je podstatné, aby za použití všech vzorků byly použity tytéž vruby a stejně strojově ovládané. Vliv teploty lze při tomto testování přehlédnout. Týká s' to jak teploty laboratoře, tak i teploty vzorku. Konečně zařízení pro testování úderem se musí správně kalibrovat a udržovat v mezích standardizovaných kalibračních požadavků. Jsou zde četné další faktory, jež mohou ovlivnit přesnost testování úderem, jako je umístění vzorku v testovacích zařízení, konečná strojová úprava atd., avšak 3 výše uvedené faktory jsou nejdůležitější. I když se kontrolují pečlivě všechny tyto 3 faktory, má přechodová teplota snahu sc měnit nebo rozptylovat v rozmezí asi ± 4 °C. Tuto skutečnost je třeba vzít v úvahu při přehlížení dat, uvedených v další tabulce:

Tabulka 2'

Tavba č. Teplota přechodu ze stavu kujnosti do stavu křehkosti, °G

980 °C, prudké ochlazení vodou 980 °C, ochlazení vzduchem

Skupina I
2B0005	-30	120
MH-22	-20	100
2B0123	38	X
Skupina II
MH-158	x	79
MH-156	X	150

Tabulka II- pokračování

Tavba č.

Teplota přechodu ze stavu kujnosti do stavu křehkosti, °C 980 °C, prudké ochlazení vodou 980 °C, ochlazení vzduchem

MH-.152	X	. 120
MH-151	X	120
ΜΗ-Ί44	21	38
MH-148	X	150
Skupina III
MH-142	X	10
MH-25	-20	32
MH-146	-30	10
MH-149	X	10
MH-160	X	7
MH-161	X	-4
Skupina IV
MH-143	X	38
Poznámky:
x = nestanoveno

Typické mechanické vlastnosti pro slitinu podlé tohoto vynálezu jsou:
Vzorek	Konvenční mez kluzu atm	Mez pevnosti v tahu atm	% tažnósti (2,5 cm)	% červené v ploše
MH-146	3 030	4 900	40	81

Nejvýznačnější kvalitou, kterou se vyznačují slitiny podle tohoto vynálezu, je teplota přechodu ze stavu tuhosti do stavu křehkosti za zvýšené teploty s následujícím chlazením vzduchem. Je to zvláště významné při výrobě produktů, válcovaných za horka, a při výrobě svařovaných tovarů. V obou případech se slitina zahřívá na zvýšenou teplotu, stejně se zpracovává a ochlazuje na vzduchu.

Při výrobě des.<y se deska o tlouštce asi 15 až 30 cm, o šířce asi 95 cm a o délce dostačující pro konečnou délku desky použije při zahřívání ve vyhřívací peci o teplotě asi I 170 °C, načež se válcuje sérií průchodů válcovací stolicí na konečnou tlouštku 0,5 cm na 7,5 cm. Jakmile jsou rozměry desky dosaženy na válcovací stolici, deska se přepraví na chladicí lože nebo se tepelně upravuje a vychlazuje na teplotu místnosti. V ideálním případě je desca po koncové úpravě vhodná pro další zpracování na žádaný produkt, jako jsou trubice tepelných výměníků, potrubí nebo nádoby pro korozívní prostředí. Je podstatné, aby ocel, takto opracovávaná, měla nízkou teplotu přechodu ze stavu kujnosti do stavu křehkosti, nezávislou na rychlosti chladnutí, což dovoluje další úpravu bez lomu, podmíněného křehnutím, a odpadají lomy křehkostí u vyrobených produktů, i když se jim nedostalo konečné tepelné úpravy. Slitina podle tohoto vynálezu se dá vyválcovat na desku žádané tlouŠtKy postupem, který je dále popsán, s následující tepelnou úpravou, načež se zpracuje (počítaje-v to svařování) na konečný produkt bez konečné tepelné úpravy.

Zlepšená tuhost slitin podle tohoto vynálezu za podmínek chlazení vzduchem je uvedena v tabulce II. Ačkoliv se všechny ocele z tabulky II vyznačují velmi nízkými obsahy uhlíku a dusíku, jak to je uváděno v americkém patentovém spise 2 624 671, aby sé totiž docílily , dobré rázové vlastnosti, nestlačí se teplota přechodu ze stavu kujnosti do stavu křehkosti na teplotu místnosti, pokud se nepoužije postup podle tohoto vynálezu (viz skupina III).

Bez použití tohoto vynálezu jsou rázové vlastnosti porovnatelné s nerezovou ocelí typ 446, tavenou na vzduchu (feritová nerezová ocel, obsahující 24,0 % ' ai . 27,0 % chrómu). ·

Rázové testy, provedené na oceli podle - tohoto vynálezu, odkryly zajímavá zjištění·, ie totii podélná a příčná pevno-st v rázu jsou stejné. Occle, vyrobené běžnými postupy, se vyzní^c^i^;jí tím, , ie pevnost v příčném, úderu je podstatně menší nei pevnost v podélném úderu. Tento rozdíl se obvykle připisuje orientování nekovových příměsí. Jestliže se slitina ve formě ingotu převádí na blok a -konečně na desku nebo pruh, pak globulární příměsi·, které vznikly během tuhnUí, se pr^^luÍ^i^;jí do formy' žilek. Ty se orientují v rovině válcování, tj. v podélném smmru. V příčném směru tyto iilky působí jako původci napětí, protože -jsou uloženy rovnoběině ke směru úderu, a tím mmjí snahu sniiovat schopnost vzorku vzdorovat náhlému zatížení.

' Ocel podle tohoto vynálezu je současně čistá a prostá nekovových příměsí. Proto jsou příčné vzorky prosté této vnňtřní slabossi. - Výsledkem je v podstatě stejná pevnost při úderu jak7 v podélném, tak i příčném směru. A jednotná pevnost v úderu v obou smmrech je rovněž žádoucí vlastností tovaru. - Servisní testy na slitině se po ia U i v a aí k vyhodnocení odoonoo tí proti korozi. Slitina se vyznačuje obecnou odoonoo>tí proti korozi v četných oκoSícu, jakož i vyšší odoolnoosí proti seusštablisování. Je tedy dobře na tomto úsekž známo, ie běiné fer^ové nerezové oceli podléhají - těžkému intergranulánnímu V ASTM A-262-70 je série testů pro vyhodnoceni před intergranulární korozí. Zvláště těžký test za použití síranu ielezitého .a kyseliny sírové se použije k vyhodnocení slitiny podle tohoto vynálezu. Při tomto testu se vzorek vystaví účinkům vroucího roztoku síranu železitého v 50% kyselině sírové na dobu 120 hodin. Při tomto testu obvyklá ocel AISI typ 446.se nevyznačuje jakoukoli > podstatnou. před istergřjsžlářní korozí. OOsonost před intergranulárním napadením pro četné slitiny z tabulky I, mmřená při vystaven - účinkům vroucího síranu ielezitého v 50% kyselině sírové po dobu 120 hodin, je tato: . .

Tabulka - IV

Tavba č.

Podmínky sensibilisolásí

Rychhost koroze, mikronů za rok

Skupina I

2B0005 980 °C (hodina) chlazení vzduchem · 479

Ш--22

704

Skupina II №-158

ΜΗ-156

312

321

Skupina III

MH-149

MH-160

343

355

Slitiny ze skupiny II a III se význační větší odolnotí prooti intergranulární korozi, nei jak je tomu v případě slitin s :upíny I. Připisuje se to přídavku kolumbia do slitin skupiny II a - III. Jak to bylo jii zde dříve uvedeno, hladiny příměsí, měřené v %, mohou stále nepříznivě ovlivnit odolnost proti isteřgřasulársí korozi. - Malá mnnožtví přidaného kolumbia se projeví tím, ie jsou vázány jatékpli - podíly dusíku nebo uhlíku,- rozpuštěného v míice, čími se znem^C^l^:L vysráiení karbidu hUromu nebo nitridu - hromu na hranicích zrn při chlazení. Tínv, ie se - předejde vysráiení karbidů nebo nitridů na hranicích zrn, sě zajistí jednotné rozložení chrómu v mřížce, a tím se eliminuje možnoot intergr analá^í koroze. . , i

,202531

Ocel podle tohoto .vynálezu se , může zkujňovat běžně v peci, vyhřívané elektronovými paprsky, jako je pec, která je schemmaicky zakreslena ha obr, 2.

Hlavní zkujňovací komora A na obr. 2 obsahuje bezjadernou indukční tavnou pec B. Nakládací zařízení pro 'uroovnu a isrlвčoí vennil C jsou napojeny na vyústění do pece k přidávání zásobní taveniny, pooítaje v to přísady do slitiny, aniž by tím došlo ke spojení peci s vnější atmosférou. .

Isolaíní vennil D odděluje hlavní zkujňovací kom^iru od udržovací pece a druhého zkujňovacího' prostoru F a konečné zkujňovacíkomory G. Roztavený kov v hlavní indukční peci se Lije za pomoci žárovzdorného žlabu se' žáruvzdorným vyložením E ventilem D do indukčně vyhřívané indukční pece H. Udržovací pec má nárazovou kapacitu, která je nutná proOepřetržité přidávání roztaveného kovu do nístěje,·· vyhřívaného paprskem elektronka do stanice pro nepřetržité lití. .

Nístěj je ve skutečnossi série nístějí, uspořádaných kaskádově, čímž se znemožni zpětné mí^f^e^ní.

Z poslední nístěje se přepravuje, kov do vodou chlazené měděné mezipánve J, kterou se kov.dále vede do licí formy ^;K.

Při výše uvedeném a popsaném postupu se požadovaný přídavek kolumbia přidává v místě, kdy zkujňování pokročilo natolik, že se dá předuučít konečná hladina dusíku. Roohoodjicí ' m^nožt.ví kolumbia se přidává tak, že .se docdí pommr Cb:N 13 až 29 v konečné koímo-osci.

Kolumbium se může přidávat ve fSrměferro-kolumbia. V této formě má kclumbiúm nižší bod tání, než čisté kolumbium, a rozpouští se tedy v tavenině rycáheji. Je výhodné při výše popsaném postupu přidávat kolumbium před průchodem slitiny pod nístějí se zkujňováním elek Юопо vými paprsky. Získá se tím homogenní produkt.

Je jasné, že v důsledku tohoto vynálezu je možné vyrobit fer^ovou nerezovou ocelovou sLitOnš, jež v sobě spojuje odolnost proti inte^^nu^^! korozi, tuhost a zlepšenou odolnost pro 1ti obecné korozi. Je samozřejmé, že vynález není omezen na uvedené a rozvedené ty či ony předměty, ale může se pouuít jinak, aniž by se o^l^^č^č-lo z ducha, Jak· byl definován dále uvedenými body definice. ,

Claims (4)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Feritová nerezová ocel, vyznačující se tm, že obsahuje v procentech podle hmotnosti chrom od 20,0 do 35,0 %, molybden od 0,75 do 1,2%, křemík od 0,10 do 0,30 %, fosfor ’ od stopy do 0,020 %, síru od stopy do 0,02 %, uhlík od stopy do 0,003 %, d.usík od 0,005 do 0,0125 %, kolumbium od trináctnnásokku· do dvacetiďevítinásobku obsahu dusíku, přičemž zbytek tvoří železo.
2. 2. Feritová nerezová ocel podle bodu 1, vyznnCušíií se -tím, že dále obsahuje nikl, měň a ксЬоС-Ъ jako nečistoty v celkovém mno0ítví od stop do 0,25 O^oot^í>otních %. ,
3. 3. Způsob výroby feri.o^vé nerezové oceli podle bodu 1 , vyznoCušící se tím, že se ve vakuu zkujní železná tavba s obsahem ch.romu, molybdenu a křemíku k výrobě slitnuy, obsahující v procentech podle OmoSnosti 20,0 až 35,0 % chromu, 0,75 až 1,20 % moSybOden, ,0,10 až 0,30 % křemíku, fosforu od stopy do 0,020 %, síry od stopy do 0,020 %, uhlíku od stopy do 0,003 %, dusíku od 0,0050 do' 0,0125 %, přičemž zbytek tvoří železo, a před skončením zkujnění ve vakuu se přidákolumbium v mmo0ítví třinnctinásoOku až dvacetidevítinásobku konečného hmoSnostníOo obsahu dusíku.

   1 1 .0 -31
4. 4. Způsob podle bodu 3, vyznačující se tím, že se kolumbium přidá po prvním provedeném zkujnění v indukčně vyhřívané peci a před konečným zkujněním při průchodů nístějí vyhřívanou elektronovým paprskem.. ,