DE112021006352T5 - Verfahren zur herstellung eines austenitischen rostfreien stahlbandes - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines austenitischen rostfreien Stahlbandes mit hoher Kriechfestigkeit und zufriedenstellender Oxidationsbeständigkeit bereitgestellt. Verfahren zur Herstellung eines austenitischen rostfreien Stahlbandes, umfassend: einen Warmwalzschritt, um ein Material, das warmgewalzt werden soll, einem Warmwalzverfahren zu unterziehen, wobei das Material, das warmgewalzt werden soll, eine Bestandteilzusammensetzung aufweist, die in Masse-% mehr als 20.0 % und 30,0 % oder weniger Ni, mehr als 15,0 % und 18,0 % oder weniger Cr, 1,0 bis 2,0 % Mo, 3,5 % oder mehr und weniger als 5,0 % Al, mehr als 1,0 % und 2,0 % oder weniger Nb+Ta, 0,3 % oder weniger Ti+V, 1,0 % oder weniger Si, 2,0 % oder weniger Mn, 0,01 bis 0,3 % Zr, 0,005 bis 0.045% C, 0,001 bis 0,03% B, und außerdem mindestens ein Element enthält, ausgewählt aus Y, La, Ce und Hf, in einer solchen Menge, dass der Gehalt an Y+La+Ce+Hf+Zr 0,01 bis 0.5 % beträgt, wobei der Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen umfasst; einen Kaltwalzschritt, um das warmgewalzte Stahlband einem Kaltwalzverfahren zu unterziehen; und einen Lösungs-Behandlungsschritt, um das kaltgewalzte Stahlband zu erwärmen, dann das erwärmte Stahlband auf dieser Temperatur zu halten und dann das erwärmte Stahlblatt einem Schnellkühlverfahren zu unterziehen.

Description

  • [Technisches Gebiet]
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines austenitischen rostfreien Stahlbandes.
  • [Stand der Technik]
  • Ein austenitischer rostfreier Stahl ist hauptsächlich aus Fe, Cr und Ni zusammengesetzt und weist eine austenitische Struktur auf, die von niedrigen bis zu hohen Temperaturen stabil ist und daher in verschiedenen Anwendungen eingesetzt wird, die Korrosionsbeständigkeit, Hochtemperaturfestigkeit und ähnliches erfordern. Bei Verwendung bei hohen Temperaturen ist nicht nur eine hohe Temperaturbeständigkeit, sondern auch eine Oxidationsbeständigkeit in einer oxidierenden Atmosphäre erforderlich. Ein üblicher austenitischer rostfreier Stahl enthält etwa 16 % oder mehr Cr und weist eine Oxidationsbeständigkeit auf, indem er in einer oxidierenden Atmosphäre bei hohen Temperaturen bis zu etwa 700 °C auf der Oberfläche einen schützenden Cr-Oxiddünnschicht bildet, der aus Cr2O3 besteht.
  • Da andererseits eine Al-Oxiddünnschicht bei höheren Temperaturen stabiler ist als eine Cr-Oxiddünnschicht, wurde z. B. ein austenitischer rostfreier Stahl vorgeschlagen, der eine zufriedenstellendere Oxidationsbeständigkeit aufweist, indem er 2 % oder mehr Al enthält und eine schützenden Al-Oxiddünnschicht zusammengesetzt aus Al2O3 auf der Oberfläche eines Stahlmaterials bildet. In der Patentschrift 1 wird zum Beispiel ein austenitischer rostfreier Stahl mit hoher Nb-, Ta- und Al-Kriechfestigkeit und zufriedenstellender Oxidationsbeständigkeit beschrieben. Außerdem wird in Patentschrift 2 ein Al-haltiger austenitischer rostfreier Stahl mit hoher Oxidationsbeständigkeit und hoher Kriechfestigkeit beschrieben. Darüber hinaus wird in Patentschrift 3 ein Al-haltiger austenitischer Stahl mit hohem Mn-Gehalt beschrieben. Darüber hinaus, das Herstellungsverfahren betreffend, so wird in der Nichtpatentliteratur 1 offenbart, dass eine experimentelle Schmelze (500 g) eines Aluminiumoxid bildenden austenitischen rostfreien Stahls erhitzt wird und 0,5 bis 2 Stunden lang auf 1.200 bis 1.250 °C gehalten wird, dann Wasserkühlung durchgeführt wird und so die Kristallkorngröße auf 40 bis 340 µm eingestellt wird. Darüber hinaus wird in der Nichtpatentliteratur 2 offenbart, dass eine experimentelle Schmelze (12,7×12,7×76,2 mm) auf 1.200 °C erhitzt wird, um die Kristallkorngröße von warm- oder kaltgewalztem, Aluminiumoxid bildendem austenitischen rostfreien Stahl bei 1.150 °C auf 20 bis 50 µm zu steuern. Darüber hinaus wird in der Nichtpatentliteratur 3 offenbart, dass 15 kg eines durch Vakuumschmelzen hergestellten Versuchsmaterials aus Aluminiumoxid-bildendem austenitischem rostfreiem Stahl in einer Erdgasatmosphäre 4 Stunden lang auf 1.093°C erhitzt wird und dann warmgeschmiedet wird, in einer Erdgasatmosphäre 1,5 Stunden lang auf 1.093°C erhitzt wird und dann warmgewalzt wird, zusätzlich 0,25 bis 0,5 Stunden lang auf 1.200°C gehalten und dann mit Wasser abgekühlt werden, um eine nominale Kristallkorngröße von 50 µm zu erhalten.
  • [Zitierliste]
  • [Patentliteratur]
  • [Nicht-Patentliteratur]
    • [Nicht-Patentliteratur 1] Oxidation von Metallen (2009) 72, S. 311-333
    • [Nicht-Patentliteratur 2] Metallurgie-Transaktionen A 38A (2007) S. 2737-2746
    • [Nicht-Patentliteratur 3] Materialwissenschaft und Werkstofftechnik A 590 (2014) S. 101-115
  • [Kurzdarstellung der Erfindung]
  • [Technisches Problem]
  • In der oben genannten Nicht-Patentliteratur 1 bis 3 werden das Herstellungsverfahren und die durch das Verfahren erhaltene Kristallkorngröße beschrieben, aber die endgültige Wärmebehandlungstemperatur, bei der die Kristallkorngröße bestimmt wird, liegt bei 1.200 °C oder höher. Die Kristallkorngröße ist ein struktureller Faktor, der sich stark auf die Kriechfestigkeit auswirkt, und es ist notwendig, die Kristallkorngröße zu erhöhen, um eine hohe Kriechfestigkeit zu erreichen, und daher wird angenommen, dass die Temperatur der abschließenden Wärmebehandlung des austenitischen rostfreien Stahls, der in der Nicht-Patentliteratur 1 bis 3 offenbart wird, 1.200 °C oder höher sein muss. Die Herstellung durch die abschließende Wärmebehandlung bei Temperaturen von 1.200°C oder höher kann jedoch in Massenproduktionsanlagen für Stahlbänder begrenzt oder schwierig sein. Darüber hinaus werden in den Patentschriften 1 bis 3 die chemischen Bestandteile und die Struktur von austenitischem rostfreiem Stahl mit hohem Al-Gehalt und verschiedenen chemischen Bestandteilen beschrieben, aber es gibt keine Beschreibung des Herstellungsverfahrens. Man geht davon aus, dass ein enger kausaler Zusammenhang zwischen den chemischen Bestandteilen, der Struktur, den Eigenschaften und dem Herstellungsverfahren besteht, aber das optimale Herstellungsverfahren für austenitischen rostfreien Stahl mit den entsprechenden chemischen Bestandteilen ist nicht bekannt, und es gibt Raum für weitere Verbesserungen.
  • Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines austenitischen rostfreien Stahlbandes bereitzustellen, das Eigenschaften aufweist, die der Kriechfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit bestehender austenitischer rostfreier Stähle mit hohem Al-Gehalt entsprechen, und das eine abschließende Wärmebehandlung bei einer industriell anwendbaren niedrigen Temperatur umfasst.
  • [Lösung des Problems]
  • Die Erfinder führten Untersuchungen zu den chemischen Bestandteilen bestehender austenitischer rostfreier Stähle mit hohem Al-Gehalt und zu einem Herstellungsverfahren durch, insbesondere zur Senkung der Endtemperatur für die Wärmebehandlung, und stellten fest, dass bei Beibehaltung eines hohen Anteils an Cr und Al, die zur Oxidationsbeständigkeit beitragen, und bei Einstellung eines niedrigen C-Gehalts eine Endtemperatur für die Wärmebehandlung von weniger als 1.200 °C möglich ist, bei der eine große Kristallkorngröße und eine hohe Kriechfestigkeit erzielt werden können, und vervollständigten die vorliegende Erfindung.
  • Insbesondere handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung um ein Verfahren zur Herstellung eines austenitischen rostfreien Stahlbandes und zur Gewinnung eines austenitischen rostfreien Stahlbandes mit einer Blattbreite von 120 mm oder mehr und einer Blattdicke von 3 mm oder weniger, einschließlich eines Warmwalzschrittes zur Durchführung des Warmwalzens an einem Warmwalzmaterial mit einer Bestandteilzusammensetzung, die in Massenprozent umfasst: Ni: mehr als 20,0 % und
    30,0 % oder weniger, Cr: mehr als 15,0 % und 18,0 % oder weniger, Mo: 1,0 bis 2,0 %, Al: 3,5 % oder mehr und weniger als 5,0 %, Nb+Ta: mehr als 1,0 % und 2,0 % oder weniger, Ti+V: 0,3 % oder weniger (einschließlich 0 %), Si: 1,0 % oder weniger (einschließlich 0 %), Mn: 2,0 % oder weniger (einschließlich 0 %), Zr: 0,01 bis 0,3 %, C: 0,005 bis 0,045 %, B: 0,001 bis 0,03 %, und, falls erforderlich, mindestens eines von Y, La, Ce und Hf in einem Bereich von 0,01 bis 0.5 % Y+La+Ce+Hf+Zr, wobei der Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen umfasst, einen Kaltwalzschritt, bei dem ein warmgewalztes Stahlband nach dem Warmwalzschritt kaltgewalzt wird, und einen Lösungs-Behandlungsschritt, bei dem ein kaltgewalztes Stahlband nach dem Kaltwalzschritt in einer nicht oxidierenden Atmosphäre, die im Wesentlichen frei von Stickstoff ist, 0,1 bis 30 Minuten lang auf 1.000 bis 1.150°C erhitzt und gehalten wird und dann schnell mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 5°C/s oder schneller abgekühlt wird. Vorzugsweise beträgt die durchschnittliche Austenitkorngröße des austenitischen rostfreien Stahlbandes 30 bis 100 µm.
  • Vorzugsweise kann das Verfahren ferner einen Polierschritt zum Entfernen einer Oxidschicht und einer Nitridschicht auf der Oberfläche des gewalzten Stahlbandes zwischen dem Warmwalzschritt und dem Kaltwalzschritt oder während des Kaltwalzschrittes umfassen.
  • [Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung]
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die industrielle Herstellbarkeit eines austenitischen rostfreien Stahls, der sowohl eine hohe Kriechfestigkeit als auch eine zufriedenstellende Oxidationsbeständigkeit aufweist, erheblich zu verbessern.
  • [Kurze Beschreibung der Figuren]
    • 1 ist ein Diagramm, das die Gewichtszunahme aufgrund von Oxidation zeigt, die erhalten wird, wenn austenitische rostfreie Stahlbänder von Beispielen der vorliegenden Erfindung und von Vergleichsbeispielen 1.000 Stunden lang bei 1.000°C erhitzt werden.
    • (a) in 2 ist ein Reflexionselektronenbild eines Querschnitts, nachdem ein austenitisches rostfreies Stahlband eines Beispiels der vorliegenden Erfindung 1.000 Stunden lang bei 1.000°C erhitzt wurde, (b) von 2 zeigt die Ergebnisse der Oberflächenanalyse von Fe mit einem Elektronenstrahl-Mikroanalysator. (c) in 2 zeigt die Ergebnisse der Oberflächenanalyse von Al mit einem Elektronenstrahl-Mikroanalyzer. (d) in 2 zeigt die Ergebnisse der Oberflächenanalyse von O mit einem Elektronenstrahl-Mikroanalyzer.
  • [Beschreibung der Ausführungsformen]
  • Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines austenitischen rostfreien Stahlbandes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Dabei enthält das Stahlband in der vorliegenden Erfindung auch ein Stahlblatt, das durch Schneiden des Stahlbandes hergestellt wird. Zunächst wird in der vorliegenden Erfindung ein Warmwalzmaterial mit einer unten dargestellten Bestandteilzusammensetzung hergestellt. Für das Warmwalzmaterial können industriell anwendbare Schmelzverfahren, beispielsweise Lichtbogenschmelzen an Luft, Hochfrequenz-Induktionsschmelzen und anschließendes sekundäres Schmelzen außerhalb des Ofens oder Induktionsschmelzen im Vakuum angewendet werden. Der erhaltene Block wird vorzugsweise einer homogenisierenden Wärmebehandlung bei 1.150 bis 1.200 °C für 1 bis 100 Stunden unterzogen, um die Trennung der Bestandteile zu verringern, und als Material für die Warmkunststoffverarbeitung verwendet. Darüber hinaus wird die Warmkunststoffverarbeitung durch Warmblock-Schmieden, Warmwalzen oder ähnliches durchgeführt, um ein Warmwalzmaterial zu erhalten.
  • Im Folgenden wird der Grund für die Begrenzung der Bestandteile eines erfindungsgemäßen Warmwalzmaterials beschrieben. Dabei wird der Gehalt der einzelnen Bestandteile in Massenprozent angegeben.
  • <Ni: mehr als 20,0% und 30,0% oder weniger>
  • Ni ist ein wichtiges Element, das die Austenitphase stabilisiert, die die Grundstruktur eines austenitischen rostfreien Stahls darstellt. Darüber hinaus ist es ein wichtiges Element, das die Festigkeit bei hohen Temperaturen verbessert, indem es zusammen mit A1 eine feine intermetallische Verbindung (NiAl) in einer Austenitphase einer Basis ausscheidet. Die Zugabe von Ni erfolgt unter Berücksichtigung eines Gleichgewichts mit der Menge an Cr, das ein Element ist, das eine zufriedenstellende Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit in einem austenitischen rostfreien Stahl gewährleistet. Bei der Verwendung in dem erfindungsgemäßen Stahlband, wenn der Gehalt an Ni 20,0 % oder weniger beträgt die Gefahr, dass eine Austenitphase instabil wird und sich eine Ferritphase bildet, und andererseits, wenn der Ni-Gehalt mehr als 30,0 % beträgt, da ein verbessernder Effekt nicht zu erwarten ist und ein Kostenanstieg verursacht wird, wird der Ni-Gehalt auf mehr als 20,0 % und 30,0 % oder weniger festgelegt. Der untere Grenzwert für Ni beträgt vorzugsweise 23,0 % und der obere Grenzwert für Ni beträgt vorzugsweise 27,0 %. Vorzugsweise beträgt die untere Grenze von Ni 24,0 % und die obere Grenze von Ni 26,0 %.
  • <Cr: mehr als 15,0% und 18,0% oder weniger>
  • Cr ist ein wichtiges Element, das zur Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit eines austenitischen rostfreien Stahls beiträgt. Wenn der Cr-Gehalt 15,0 % oder weniger beträgt, besteht die Gefahr, dass keine ausreichende Oxidationsbeständigkeit erreicht wird, und andererseits, wenn der zugesetzte Cr-Gehalt mehr als 18,0 % beträgt, da die Gefahr besteht, dass sich eine Ferritphase oder eine σ-Phase bildet und sich die Oxidationsbeständigkeit und die mechanischen Eigenschaften verschlechtern, wird der Cr-Gehalt auf mehr als 15,0 % und 18,0 % oder weniger festgelegt. Die Obergrenze des Cr-Gehalts beträgt vorzugsweise 17,0 %, und die Obergrenze des Cr-Gehalts beträgt vorzugsweise 16,0 %.
  • <Mo: 1,0 bis 2,0%>
  • Mo ist ein Element, das in einer Austenitphase einer Basis in einem austenitischen rostfreien Stahl fest gelöst ist und die mechanischen Eigenschaften und die Korrosionsbeständigkeit verbessert. Wenn der Mo-Gehalt weniger als 1,0 % beträgt, ist die Wirkung der Verbesserung der mechanischen Eigenschaften und der Korrosionsbeständigkeit schwach, und andererseits, wenn der zugesetzte Mo-Gehalt mehr als 2,0 % beträgt, wird der Mo-Gehalt auf 1,0 bis 2,0 % festgelegt, da die Gefahr besteht, dass sich eine Ferritphase oder eine σ-Phase bildet und sich die mechanischen Eigenschaften, die Korrosionsbeständigkeit und die Oxidationsbeständigkeit verschlechtern. Die Obergrenze für Mo liegt vorzugsweise bei 1,5 %.
  • <Al: 3,5% oder mehr und weniger als 5,0%>
  • Al ist ein Element, das für die Erzielung einer zufriedenstellenden Oxidationsbeständigkeit erforderlich ist, indem es bevorzugt eine dichte schützende Oxiddünnschicht (Al2O3) auf der Oberfläche eines Stahlbandes in einer oxidierenden Hochtemperaturatmosphäre bildet. Darüber hinaus ist Al ein wichtiges Element, das sich als intermetallische Verbindung (NiAl) in einer Austenitphase einer Basis während der Verwendung bei hohen Temperaturen fein ausscheidet und die Hochtemperaturfestigkeit verbessert. Bei einem Al-Gehalt von weniger als 3,5 % besteht die Gefahr, dass die Oxidationsbeständigkeit unzureichend wird, da es schwierig ist, eine dichte Oxiddünnschicht zu bilden, und bei einem Al-Gehalt von 5,0 % oder mehr besteht die Möglichkeit, dass sich eine Ferritphase bildet, eine intermetallische Verbindung übermäßig ausgefällt wird und sich die plastische Verarbeitbarkeit verschlechtert. Der untere Grenzwert für Al beträgt vorzugsweise 4,0 %. Darüber hinaus liegt die Obergrenze für Al vorzugsweise bei 4,5 %.
  • <Nb+Ta: mehr als 1,0% und 2,0% oder weniger>
  • Nb ist ein wichtiges Element, das die Oxidationsbeständigkeit und die Kriechfestigkeit eines austenitischen rostfreien Stahls mit hohem Al-Gehalt verbessert. Nb verbessert die Oxidationsbeständigkeit, indem es zur Bildung einer dichten Al-Oxiddünnschicht auf der Oberfläche des Stahlbandes beiträgt, und es verbessert die Kriechfestigkeit durch Abscheiden von Fe2Nb, NbC und dergleichen. Etwas oder alles von Nb kann durch Ta ersetzt werden. Wenn der Gehalt an Nb+Ta 1,0 % oder weniger beträgt, ist der Effekt der Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit und der Kriechfestigkeit schwach, und andererseits, wenn der Gehalt an zugesetztem Nb+Ta mehr als 2,0 % beträgt, da die Gefahr besteht, dass eine große Menge an groben Abscheidungen wie Fe2Nb und NbC ausgefällt wird und die Warmverarbeitbarkeit beeinträchtigt wird. Der untere Grenzwert für Nb+Ta beträgt vorzugsweise 1,3 % und der obere Grenzwert für Nb+Ta vorzugsweise 1,9 %.
  • <Ti+V: 0,3% oder weniger (einschließlich 0%)>
  • Wie Nb und Ta sind auch Ti und/oder V Elemente, die die Kriechfestigkeit durch Präzipitieren eines MC-Karbids verbessern, und ein oder zwei dieser Elemente können enthalten sein. Wenn eine erforderliche Menge an Nb und/oder Ta zugesetzt wird, sind Ti und V nicht unbedingt erforderlich und dürfen nicht zugesetzt werden. Beträgt der Ti+V-Gehalt hingegen mehr als 0,3 %, so wird der Ti+V-Gehalt auf 0,3 % oder weniger (einschließlich 0 %) festgelegt, da die Gefahr besteht, dass die Oxidationsbeständigkeit und die Warmverarbeitbarkeit beeinträchtigt werden.
  • <Si: 1,0% oder weniger (einschließlich 0%), Mn: 2,0% oder weniger (einschließlich 0%)>
  • Si und Mn werden als desoxidierende Elemente zugesetzt, müssen aber nicht unbedingt zugesetzt werden, wenn das Induktionsschmelzen im Vakuum angewendet wird, und können auch nicht zugesetzt werden. Selbst wenn der Gehalt an zugesetztem Si mehr als 1,0 % und der Gehalt an zugesetztem Mn mehr als 2,0 % beträgt, wird der Si-Gehalt auf 1,0 % oder weniger (einschließlich 0 %) und der Mn-Gehalt auf 2,0 % oder weniger (einschließlich 0 %) festgelegt, da es keine weiteren Wirkungen gibt.
  • <Zr: 0,01 bis 0,3%>
  • Zr ist ein wichtiges Element, das die Haftung einer Al-Oxiddünnschicht, die sich auf der Oberfläche eines Stahlbandes aus austenitischem rostfreiem Stahl gebildet hat, verbessert und somit die Oxidationsbeständigkeit erhöht. Wenn der Zr-Gehalt weniger als 0,01 % beträgt, kann keine ausreichende Wirkung erzielt werden, und andererseits, wenn der zugesetzte Zr-Gehalt mehr als 0,3 % beträgt, wird der Zr-Gehalt auf 0,01 bis 0,3 % festgelegt, da nicht nur keine weitere Wirkung erzielt wird, sondern auch die Gefahr besteht, dass die Menge eines Zr-haltigen MC-Karbids zunimmt und sich die Warmverarbeitbarkeit verschlechtert. Der untere Grenzwert für Zr beträgt vorzugsweise 0,03 % und der obere Grenzwert für Zr beträgt vorzugsweise 0,2 %.
  • <C: 0,005 bis 0,045%>
  • C ist ein Element, das nicht nur eine Austenitphase stabilisiert, die eine Basis darstellt, sondern auch die Kriechfestigkeit verbessert, indem es hauptsächlich zusammen mit Nb ein Karbid vom Typ MC bildet. Bei einem C-Gehalt von weniger als 0,005 % kann keine ausreichende Wirkung erzielt werden, während bei einem C-Gehalt von mehr als 0,045% beträgt, da nicht nur eine große Menge eines groben MC-Karbids ausgefällt wird, was die Warmverarbeitbarkeit verschlechtert, sondern auch die Endtemperatur der Lösungs-Behandlung, bei der ein MC-Karbid fest aufgelöst wird und die Kristallkorngröße zunimmt, erhöht wird, ist es schwierig, eine Lösungs-Behandlung bei einer üblichen industriell anwendbaren niedrigen Temperatur durchzuführen, die Kristallkorngröße nimmt ab und die Kriechfestigkeit nimmt ab, und daher wird der Gehalt an C auf 0,005 bis 0,045% festgelegt. Der untere Grenzwert von C beträgt vorzugsweise 0,01 % und der obere Grenzwert von C beträgt vorzugsweise 0,04 %. Der untere Grenzwert für C beträgt vorzugsweise 0,02 % und der obere Grenzwert für C beträgt vorzugsweise 0,035 %.
  • <B: 0,001 bis 0,03%>
  • B ist ein Element, das die Kriechfestigkeit in einem austenitischen rostfreien Stahl verbessert, indem es sich an den Korngrenzen der Austenitkristallkörner abscheidet und die Korngrenzenfestigkeit erhöht. Wenn der B-Gehalt weniger als 0,001 % beträgt, kann keine ausreichende Wirkung erzielt werden, und wenn der zugesetzte B-Gehalt mehr als 0,03 % beträgt, wird der B-Gehalt auf 0,001 bis 0,03 % festgelegt, da er mit den Legierungselementen unter Bildung eines groben Borids reagiert und keine korngrenzenverstärkende Wirkung erzielt werden kann; außerdem besteht die Gefahr, dass die Warmverarbeitbarkeit abnimmt. Der untere Grenzwert von B beträgt vorzugsweise 0,005 % und der obere Grenzwert von B beträgt vorzugsweise 0,02 %.
  • <Mindestens eines von Y, La, Ce und Hf in einem Bereich von 0,01 bis 0,5 % von Y+La+Ce+Hf+Zr>
  • Y, La, Ce und Hf sind Elemente, die die Haftung einer Al-Oxiddünnschicht auf der Oberfläche eines Stahlbandes aus austenitischem rostfreiem Stahl und damit die Oxidationsbeständigkeit verbessern, und werden bei Bedarf zusammen mit Zr hinzugefügt. Da sie zusammen mit Zr zugesetzt werden, kann Y+La+Ce+Hf+Zr definiert werden. Wenn der Gehalt an Y+La+Ce+Hf+Zr weniger als 0,01 % beträgt, kann keine ausreichende Wirkung zur Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit erzielt werden, und andererseits, wenn der zugesetzte Gehalt mehr als 0,5 % beträgt, da die Gefahr besteht, dass sich eine große Menge an Einschlüssen wie Oxiden bildet und sich die Warm- und Kaltverarbeitbarkeit verschlechtert, wird der Gehalt an mindestens einem der Elemente Y, La, Ce und Hf auf 0,01 bis 0,5 %, bezogen auf Y+La+Ce+Hf+Zr, festgelegt.
  • <Rest: Fe und unvermeidbare Verunreinigungen>
  • Der Rest ist Fe, das ein Basisbestandteil eines austenitischen rostfreien Stahls ist, und enthält auch Verunreinigungen. Zum Beispiel haben W, Cu, N, P, S und dergleichen keine besonders große nachteilige Wirkung, solange W: 1,0% oder weniger, Cu: 0,5 % oder weniger, N: 0,03 % oder weniger, P: 0,040 % oder weniger, und S: 0,01 % oder weniger.
  • Anschließend wird der Grund für die Beschränkung des Herstellungsverfahrens beschrieben.
  • <Warmwalzschritt>
  • In der vorliegenden Erfindung wird ein Warmwalzen eines Warmwalzmaterials mit den oben genannten Bestandteilen durchgeführt, um ein warmgewalztes Stahlband zu erhalten. Warmwalzen erfolgt durch Erwärmen eines Warmwalzmaterials auf eine Temperatur, bei der die Warmverarbeitbarkeit sichergestellt werden kann, und durch Durchlaufen eines Warmwalzwerks. Um ein Karbid, das sich aus Nb, Al, Ni und dergleichen zusammensetzt, und eine intermetallische Verbindung so weit wie möglich zu verfestigen und zu erweichen und eine zufriedenstellende Warmverarbeitbarkeit zu gewährleisten, beträgt die Starttemperatur beim Warmwalzen vorzugsweise 1.100°C oder höher und noch bevorzugter 1.130°C oder höher. Darüber hinaus ist die obere Grenze der Warmwalzstarttemperatur vorzugsweise niedriger als 1.200°C, bei der die Korngrenzenfestigkeit deutlich abnimmt und Risse auftreten.
  • <Kaltwalzschritt>
  • Um die Dicke weiter zu reduzieren, eine hochpräzise Dimensionseinstellung und Rekristallisation im anschließenden Lösungs-Behandlungsschritt durchzuführen und die für das Kristallkornwachstum erforderliche Kaltverformung anzuwenden, wird das warmgewalzte Stahlband in einem Kaltwalzwerk kaltgewalzt, und es wird ein kaltgewalztes Stahlband mit einer Breite von 120 mm oder mehr und einer Dicke von 3 mm oder weniger erhalten. Die Breite des kaltgewalzten Stahlbandes beträgt vorzugsweise 150 mm oder mehr und die Breite beträgt vorzugsweise 200 mm oder mehr. Darüber hinaus beträgt die Dicke des kaltgewalzten Stahlbandes vorzugsweise 2,8 mm oder weniger, und die Dicke ist vorzugsweise 2,6 mm oder weniger. Vor einem Kaltwalzschritt kann ein Beizen durchgeführt werden, um eine beim Warmwalzen gebildete Oberflächenoxid- und Nitridschicht grob zu entfernen. Darüber hinaus kann nach dem Warmwalzschritt und/oder während mehrerer Kaltwalzschritte ein- oder mehrmals ein Glühen durchgeführt werden, um das Stahlband zu erweichen und eine zufriedenstellende Kaltwalzbarkeit zu erreichen. Das Glühen wird vorzugsweise in einer nicht oxidierenden Atmosphäre durchgeführt, die im Wesentlichen frei von Stickstoff ist, um zu verhindern, dass sich auf der Oberfläche des gewalzten Stahlbandes eine Al-Oxidschicht und/oder Al-Nitridschicht bildet.
  • <Lösungs-Behandlungsschritt>
  • Der Lösungs-Behandlungsschritt ist ein Schritt, bei dem das kaltgewalzte Stahlband nach dem Kaltwalzschritt auf eine hohe Temperatur erwärmt wird, eine schnelle Abkühlung erfolgt, die Feststoffauflösung von Legierungselementen gefördert wird, eine relativ grobe Kristallkorngröße, die für die Erzielung einer hohen Kriechfestigkeit durch Rekristallisation und Kristallkornwachstum erforderlich ist, erreicht wird und das Stahlband erweicht wird, so dass die Formteilverarbeitung und Schweißen leicht durchgeführt werden können, und ist ein notwendiger und wichtiger Schritt als letzter Wärmebehandlungsschritt für dieses Stahlband. Die Atmosphäre für die Lösungs-Behandlung ist eine nicht oxidierende Atmosphäre, die im Wesentlichen frei von Stickstoff ist, um die Bildung einer Oxidschicht und/oder einer Nitridschicht auf der Oberfläche des Stahlbandes aufgrund von Oxidation zu verhindern. Das atmosphärische Gas ist vorzugsweise z. B. ein reduzierendes Gas oder ein Inertgas wie Wasserstoffgas oder Argongas. Wenn ein Stahlband mit diesem Bestandteil verwendet wird, ist es möglich, die Kristallkorngröße durch Rekristallisation und Kristallkornwachstum bei einer niedrigen Temperatur zu vergröbern und einzustellen, so dass eine Lösungs-Behandlung in einem niedrigen Temperaturbereich durchgeführt werden kann, in dem eine Wärmebehandlung in einer üblichen Fertigungsanlage durchgeführt werden kann. Liegt die Erwärmungstemperatur bei der Lösungs-Behandlung unter 1.000°C, ist die Feststofflösung der Legierungselemente unzureichend, Karbide und intermetallische Verbindungen bleiben zurück, da nicht nur die Härte nicht ausreichend abnimmt, sondern auch die Rekristallisation und das Kristallkornwachstum unzureichend werden, eine gewünschte grobe Kristallkorngröße nicht erreicht werden kann und andererseits bei einer Erwärmungstemperatur von mehr als 1.150°C die Gefahr besteht, dass die Kristallkorngröße zu grob wird und die Zugzähigkeit und Schlagzähigkeit abnimmt, wird die Lösungs-Behandlungstemperatur auf 1.000 bis 1.150°C eingestellt. Die untere Grenztemperatur der Lösungs-Behandlung beträgt vorzugsweise 1.050°C. Außerdem beträgt die obere Grenztemperatur der Lösungs-Behandlung vorzugsweise 1.130°C. Für die Lösungs-Behandlung des kaltgewalzten Stahlbandes wird häufig ein Durchlaufofen verwendet, und die Aufheiz- und Haltezeit ist relativ kurz. Die Aufheiz- und Haltezeit ist tendenziell kurz, wenn die Blattdicke dünn ist, und tendenziell lang, wenn die Blattdicke dick ist, und der Grad der Feststoffauflösung von Legierungselementen, der Grad der Härteabnahme, der Grad des Kristallkorngrößenwachstums oder ähnliches kann als Indikator bestimmt werden. Wenn die Aufheiz- und Haltezeit kürzer als 0,1 Minuten ist, kann kein ausreichender Effekt erzielt werden, und andererseits ist es schwierig, einen weiteren Effekt zu erzielen, wenn die Wärm- und Haltezeit länger als 30 Minuten ist, weshalb die Heiz- und Haltezeit auf 0,1 bis 30 Minuten festgelegt wird. Die Obergrenze der Heiz- und Haltezeit beträgt vorzugsweise 10 Minuten. Wenn eine gewünschte Struktur nicht durch eine einzige Lösungs-Behandlung erreicht werden kann, kann die Lösungs-Behandlung aus Platzgründen auch mehrmals wiederholt werden. Abkühlen nach der Lösungs-Behandlung ist eine Schnellkühlung, da ein fester Lösungszustand aufrechterhalten werden muss. Das Kühlverfahren ist nicht besonders begrenzt, es können Wasserkühlung, Ölkühlung, Luftkühlung oder ähnliches verwendet werden. Wenn die Abkühlungsgeschwindigkeit langsamer als 5°C/s (Sekunde) ist, wird die Abkühlungsgeschwindigkeit auf 5°C/s oder schneller eingestellt, da die Gefahr besteht, dass Legierungselemente, die während der Abkühlung in fester Lösung vorliegen, wieder ausgefällt werden, die Härte zunimmt und die Oxidationsbeständigkeit abnimmt. Die Abkühlgeschwindigkeit beträgt vorzugsweise 7,5°C/s oder schneller.
  • Die durchschnittliche Austenitkorngröße des austenitischen rostfreien Stahlbandes nach dem obigen Lösungs-Behandlungsschritt wirkt sich stark auf die Kriechfestigkeit aus, und es ist notwendig, die Austenitkorngröße so einzustellen, dass sie relativ grob ist, um eine hohe Kriechfestigkeit zu erreichen. Die Kristallkorngröße kann hauptsächlich entsprechend der endgültigen Lösungs-Behandlungsbedingung gesteuert werden und kann im Falle des austenitischen rostfreien Stahlbandes der vorliegenden Erfindung innerhalb eines geeigneten Bereichs entsprechend der obigen Lösungs-Behandlungsbedingung gesteuert werden. Wenn die durchschnittliche Austenitkorngröße kleiner als 30 µm ist, kann keine ausreichende Kriechfestigkeit erreicht werden, und andererseits, wenn die durchschnittliche Austenitkorngröße größer als 100 µm ist, da die Gefahr besteht, dass die Zugfestigkeit und die Schlagzähigkeit abnehmen, wird die durchschnittliche Austenitkorngröße auf 30 bis 100 µm festgelegt. Die untere Grenze der durchschnittlichen Austenitkorngröße beträgt vorzugsweise 40 µm. Darüber hinaus beträgt die Obergrenze der durchschnittlichen Austenitkorngröße vorzugsweise 80 µm.
  • <Polierschritt>
  • Da das austenitische rostfreie Stahlband der vorliegenden Erfindung eine große Menge an Al enthält, bildet sich auf der Oberfläche des Stahlbandes nach einer Wärmebehandlung an der Luft, durch Warmwalzen oder ähnliches wahrscheinlich eine Oxidschicht, die aus einem dichten Al-Oxid besteht, und/oder eine Nitridschicht, die aus einem nadelartigen Al-Nitrid besteht. Während die Al-Oxidschicht und die Al-Nitridschicht auf der Oberfläche des Stahlbandes verbleiben, ist es bei der Kaltverarbeitung durch Kaltwalzen und dem abschließenden Lösungs-Behandlungsschritt schwierig, eine stabile und zufriedenstellende Oxidationsbeständigkeit zu erzielen, da die ungleichmäßige Al-Oxidschicht und Al-Nitridschicht auf der Oberfläche des Stahlbandes des Endprodukts verbleiben. Daher ist es vorzuziehen, die Oxidschicht und die Nitridschicht auf der Oberfläche des gewalzten Materials (Stahlband) zu entfernen. Das Entfernungsverfahren ist nicht beschränkt, solange die Al-Oxidschicht und die Al-Nitridschicht, die auf der Oberfläche des gewalzten Materials verbleiben, vollständig entfernt werden können. Da die Al-Oxidschicht und die Al-Nitridschicht chemisch stabil sind, ist es schwierig, sie durch ein chemisches Entfernungsverfahren, z. B. Beizen, vollständig zu entfernen, und es ist schwierig, eine einheitliche Metalloberflächentextur zu erhalten, was jedoch nicht die Anwendung eines Beizschritts vor dem Kaltwalzen verhindert. Andererseits kann durch ein mechanisches Entfernungsverfahren, z. B. Polieren, eine gewisse Dicke entfernt werden, und die vollständige Entfernung wird einfacher, und somit wird ein Polierschritt vorzugsweise als ein Verfahren zur Entfernung der Oxidschicht und der Nitridschicht auf der Oberfläche des gewalzten Materials gewählt wird, um Metallglanz zu erhalten. Der Polierschritt kann entweder zwischen dem Warmwalzschritt und dem Kaltwalzschritt oder während des Kaltwalzschrittes durchgeführt werden, da es ausreichend ist, dass die Oxidschicht und die Nitridschicht auf der Oberfläche des gewalzten Materials vor der abschließenden Lösungs-Wärmebehandlung vollständig entfernt werden.
  • Beispiele
  • Aus einem durch Vakuum-Induktionsschmelzen geschmolzenen und gegossenen Block wurde durch eine homogenisierende Wärmebehandlung, Warmschmieden und Warmwalzen ein Warmwalzmaterial mit einer Dicke von etwa 45 mm und einer Breite von etwa 330 mm hergestellt. Tabelle 1 zeigt die chemischen Bestandteile der Warmwalzmaterialien. Dabei handelt es sich bei Nr. 1 um ein Warmwalzmaterial gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung und bei Nr. 2 um ein Warmwalzmaterial gemäß einem Vergleichsbeispiel. Diese Warmwalzwerkstoffe wurden auf 1.150°C erhitzt und dann warmgewalzt, um ein warmgewalztes Stahlband mit einer Dicke von 3 mm herzustellen. Als der Grad der Kratzer auf der Oberfläche, die beim Warmschmieden und Warmwalzen in den Warmwalzmaterialien Nr. 1 und Nr. 2 auftraten, überprüft wurde, konnte das Auftreten von Kratzern auf der Oberfläche im Warmwalzmaterial Nr. 1 stärker reduziert werden als in Nr. 2, und die Warmverarbeitbarkeit war zufriedenstellend. Dann wurde während des Kaltwalzens ein Polierschritt zur Entfernung einer Al-Oxidschicht und einer Al-Nitridschicht auf der Oberfläche des Stahlbandes durchgeführt, und Kaltwalzen und Glühen wurden dann mehrmals wiederholt, um kaltgewalzte Stahlbänder mit verschiedenen Dicken von 0,2 mm bis 1,5 mm und einer Breite von etwa 250 mm herzustellen. Darüber hinaus wurden die erhaltenen kaltgewalzten Stahlbänder einer Lösungs-Behandlung unterzogen, bei der sie in einem Durchlaufofen in einer Wasserstoffatmosphäre bei 1.100°C für etwa 1 bis 5 Minuten erhitzt und gehalten wurden, und dann wurde eine schnelle Abkühlung mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 5°C/s oder schneller durchgeführt, um ein austenitisches rostfreies Stahlband Nr. 5 zu erhalten, das aus dem Warmwalzmaterial Nr. 1 gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, und ein austenitisches rostfreies Stahlband Nr. 7, das aus dem Warmwalzmaterial Nr. 2 gemäß einem Vergleichsbeispiel hergestellt wurde.
  • Darüber hinaus wurden als herkömmliche Beispiele für einen üblichen austenitischen rostfreien Stahl warmgewalzte Materialien mit einer Dicke von etwa 30 mm und einer Breite von etwa 120 mm, die durch Vakuuminduktionsschmelzen geschmolzen und gegossen wurden und die in Tabelle 2 aufgeführten Bestandteile aufweisen, hergestellt. Nr. 3 und Nr. 4 entsprachen dem Stahl NCF800 bzw. NCF625, wie in JIS G 4902 beschrieben. Diese warmgewalzten Materialien wurden auf 1.100°C erhitzt und dann wiederholt warmgewalzt, um ein warmgewalztes Stahlband mit einer Dicke von etwa 3,5 mm herzustellen. Dann wurden Kaltwalzen und Glühen wiederholt, um ein kaltgewalztes Stahlband mit einer Dicke von 1,5 mm zu erhalten, und dann einer Lösungs-Behandlung unterzogen wurde, bei der es in einem Ofen mit Vakuumatmosphäre 30 Minuten lang auf 1.150°C erhitzt und gehalten wurde, und dann wurde eine schnelle Abkühlung durchgeführt, um austenitische rostfreie Stahlbänder Nr. 9 und Nr. 10 zu erhalten.
  • [Tabelle 1]
    (in Masse-%)
    Nein. C Si Mn Ni Cr Mo Al Ti V Nb Zr B Fe Anmerkung
    1 0,03 0,15 1,01 25,61 15,47 1,25 4,08 0,003 0,01 1,66 0,07 0,013 Rest Beispiel der vorliegenden Erfindung
    2 0,10 0,24 1,03 25,16 15,51 1,99 4,36 0,002 0,02 1,74 0,12 0,011 Rest Vergleichsbeispiel
    (Anmerkung) Verunreinigungselement P: 0,003 bis 0,005%, S: 0,002%, W: <0,01%, Cu: <0,01%, N: 0,004 bis 0,006%
  • [Tabelle 2]
    (in Masse-%)
    Nein. C Si Mn Ni Cr Mo Al Ti Nb Fe Anmerkung
    3 0,02 0,30 0,74 30,88 20,31 - 0,23 0,310 - Rest herkömmliches Beispiel
    4 0,07 0,30 0,26 Rest 21,42 8,90 0,35 0,370 3,58 3,48 herkömmliches Beispiel
    Anmerkung: „-“ bedeutet nicht hinzugefügt (Verunreinigungsgrad)
  • Aus austenitischen rostfreien Stahlbändern Nr. 5 und Nr. 7 mit einer Dicke von 1,5 mm wurde ein Prüfstück (Probe) herausgeschnitten, die durchschnittliche Austenitkorngröße wurde durch optische Strukturbeobachtung in einem vertikalen Querschnitt gemessen, und es wurden ein Zugversuch in der Walzrichtung bei Raumtemperatur und 850°C, ein Zeitstandversuch in Walzrichtung bei 800, 850 und 900°C und ein Oxidationsbeständigkeitstest bei 1000°C durchgeführt. Außerdem wurde ein aus einem kaltgewalzten Stahlband mit einer Dicke von 1,5 mm herausgeschnittenes Prüfstück einer Lösungs-Behandlung unterzogen, bei der es 5 Minuten lang in einer Wasserstoffatmosphäre auf 1.150°C erwärmt und gehalten wurde und dann an der Luft abgekühlt wurde und eine schnelle Abkühlung mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 5°C/s oder schneller durchgeführt wurde, um eine aus dem Warmwalzmaterial Nr. 1 hergestellte Probe Nr. 6 gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung und eine aus dem Warmwalzmaterial Nr. 2 hergestellte Probe Nr. 8 gemäß einem Vergleichsbeispiel zu erhalten. Diese wurden wie Nr. 5 und Nr. 7 einer Messung der durchschnittlichen Austenitkorngröße mittels optisches Gefügebeobachtungsion im vertikalen Querschnitt, einem Zugversuch in Walzrichtung bei Raumtemperatur und 850°C, einem Zeitstandversuch in Walzrichtung bei 800, 850 und 900°C und einem Oxidationsbeständigkeitstest bei 1000°C unterzogen. Bei den austenitischen rostfreien Stahlbändern Nr. 9 und Nr. 10 mit einer Dicke von 1,5 mm wurde ein Prüfstück (Probe) indiziert und nur eine Oxidationsbeständigkeitsprüfung bei 1.000°C durchgeführt. Tabelle 3 zeigt die durchschnittliche Austenitkorngröße, Tabelle 4 die Ergebnisse der Zugversuche, Tabelle 5 die Ergebnisse der Zeitstandversuche und Tabelle 6 die Ergebnisse der Oxidationsbeständigkeitstests.
  • Aus Tabelle 3 geht hervor, dass die Proben gemäß den Beispielen der vorliegenden Erfindung eine durchschnittliche Austenitkorngröße von etwa 50 µm aufwiesen, was ein optimales Grobkorn darstellt, selbst wenn die Lösungs-Behandlungstemperatur entweder 1.100 oder 1.150°C betrug, während die Proben gemäß den Vergleichsbeispielen feinere Körner mit einer durchschnittlichen Austenitkorngröße von weniger als 30 µm aufwiesen, wenn die Lösungs-Behandlungstemperatur 1.100°C oder 1.150°C betrug. Auf diese Weise konnte mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren eine geeignete durchschnittliche Austenitkorngröße erzielt werden, bei der eine hohe Kriechfestigkeit leicht zu erreichen war. Darüber hinaus, basierend auf Tabelle 4, in den Proben nach Beispielen der vorliegenden Erfindung, auch wenn die Lösungs-Behandlungstemperatur entweder 1100 oder 150 ° C, im Vergleich zu den Proben nach Vergleichsbeispielen, die 0,2% Dehngrenze und Zugfestigkeit bei Raumtemperatur niedriger waren, aber die 0,2% Dehngrenze und Zugfestigkeit bei 850 ° C, die eine hohe Temperatur Umgebung war, waren gleichwertig. Darüber hinaus wurde basierend auf Tabelle 5 festgestellt, dass bei den Proben gemäß den Beispielen der vorliegenden Erfindung, selbst wenn die Lösungs-Behandlungstemperatur entweder 1.100°C oder 1.150°C betrug, im Vergleich zu den Proben gemäß den Vergleichsbeispielen, die Zeitstandzeit lang und die Zeitstandfestigkeit hoch war. Der Grund, warum die Kriechfestigkeit des Stahlbandes, das unter Verwendung des erfindungsgemäßen Warmwalzmaterials nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde, hoch war, liegt darin, dass die durchschnittliche Austenitkorngröße so gesteuert wurde, dass sie grob ist, und die Kriechbruchfestigkeit selbst dann erhöht werden konnte, wenn eine Lösungs-Behandlung bei einer relativ niedrigen Temperatur von 1.100°C oder 1.150°C durchgeführt wurde.
  • [Tabelle 3]
    Nein. Lösungs-Behandlungstemperatur (°C) Durchschnittliche AustenitKorngröße (µm) Anmerkung
    5 1100 49,5 Beispiel der vorliegenden Erfindung
    6 1150 52,9 Beispiel der vorliegenden Erfindung
    7 1100 14,9 Vergleichsbeispiel
    8 1150 25,4 Vergleichsbeispiel
  • Tabelle 4
    Nein Lösungs-Behandlungstemperatur (°C) 0,2% Dehngrenze (Raumtemperatur) (MPa) Zugfestigkeit (Raumtemperatur) (MPa) Dehnung (Raumtemperatur) (%) 0,2% Dehngrenze (850°C) (MPa) Zugfestigkeit (850°C) (MPa) Dehnung (850°C) (%) Anmerkung
    5 1100 271 644 54,9 177 180 53,8 Beispiel der vorliegenden Erfindung
    6 1150 228 630 57,2 189 190 83,2 Beispiel der vorliegenden Erfindung
    7 1100 320 734 44,5 179 180 48,4 Vergleichsbeispiel
    8 1150 273 698 48,0 191 193 73,3 Vergleichsbeispiel
  • [Tabelle 5]
    Nein. Lösungs-Behandlungstemperatur (°C) Zeitstand bruchzeit (800°C-70 MPa) (h) Zeitstandbruchzeit (850°C-50 MPa) (h) Zeitstandbruchzeit (900°C-30 MPa) (h) Anmerkung
    5 1100 260,0 199,2 397,6 Beispiel der vorliegenden Erfindung
    6 1150 168,7 138,2 304,4 Beispiel der vorliegenden Erfindung
    7 1100 89,7 69,5 116,6 Vergleichsbeispiel
    8 1150 111,1 124,1 272,7 Vergleichsbeispiel
  • Bei der Prüfung der Oxidationsbeständigkeit wurden die Oberflächen der Prüfkörper Nr. 5 bis 10 (Proben) mit den Abmessungen 15 mm (B)× 15 mm (L)× 1,5 mm (T) mit Schleifpapier auf #1000 poliert. Anschließend wurden die polierten Prüfkörper an der Luft 100 bis 1000 Stunden lang bei 1000 °C erhitzt und das Gewicht vor und nach der Oxidation gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 aufgeführt. Bei den Proben Nr. 9 und Nr. 10 gemäß den konventionellen Beispielen, bei denen es sich um üblichen austenitischen rostfreien Stahl handelt, der eine Cr-Oxiddünnschicht bildet, war die Gewichtszunahme aufgrund der Oxidation bis zu 500 Stunden groß. Darüber hinaus wurde bei der Probe Nr. 10 die Oxiddünnschicht durch die thermische Belastung während Abkühlen nach Erwärmen für 1.000 Stunden abgeschält, und die Gewichtszunahme aufgrund von Oxidation nahm ab. Ein solches Abblättern der Oxiddünnschicht sollte vermieden werden, um die Oxidation der Metallbasis zu fördern. Andererseits wurde bei den Beispielen der vorliegenden Erfindung, bei denen es sich um austenitischen rostfreien Stahl mit hohem Al-Gehalt handelte, und bei den Proben Nr. 7 und Nr. 8 gemäß den Vergleichsbeispielen bestätigt, dass die Gewichtszunahme aufgrund von Oxidation bis zu 1.000 Stunden gering war und die Oxidationsbeständigkeit zufriedenstellend war. Darüber hinaus wurde in 1 bestätigt, dass die Gewichtszunahme der Prüfstücke Nr. 5 bis 8 aufgrund von Oxidation dem parabolischen Gesetz folgte, dass es kein Abblättern der Oxiddünnschicht gab und dass das Oxidationsverhalten stabil war.
  • Das Prüfstück Nr. 5 wurde nach dem Erwärmen für 1.000 Stunden einer Ni-Beschichtung unterzogen, und die Oberflächenanalyse von Fe, Al und O wurde auf der Metallbasis und der Oxiddünnschicht mit einem elektronischen Mikroanalysator durchgeführt. Die erhaltenen Bilder sind in 2 dargestellt: (a) in 2 ist ein Reflexionselektronenbild eines Querschnitts der Probe, und (b) in 2 bis (d) in 2 sind Bilder, die die Ergebnisse der Oberflächenanalyse von Fe, Al und O im gleichen Beobachtungsbereich wie in (a) in 2 zeigen. Als Ergebnis, das durch den Vergleich des Reflexionselektronenbildes mit der Oberflächenanalyse der jeweiligen Elemente erhalten wurde, wurde bestätigt, dass in den Proben gemäß den Beispielen der vorliegenden Erfindung eine schützende Al-Oxiddünnschicht aus Al2O3 gebildet wurde.
  • Da das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene austenitische rostfreie Stahlband sowohl eine hohe Kriechfestigkeit als auch eine zufriedenstellende Oxidationsbeständigkeit aufweist, ist davon auszugehen, dass es die Zuverlässigkeit von Teilen von Geräten verbessert, die bei hohen Temperaturen eingesetzt werden, wie z. B. Wärmebehandlungsöfen, Wärmetauscher und Festoxidbrennstoffzellen.
  • [Tabelle 6]
    Nein. Lösungs-Behandlungstemperatur (°C) Gewichtszunahme durch Oxidation nach 100 Stunden Erwärmen (mg/cm2) Gewichtszunahme durch Oxidation nach 500 Stunden Erwärmen (mg/cm2) Gewichtszunahme durch Oxidation nach 1.000 Stunden Erwärmen (mg/cm2) Anmerkung
    5 1100 0,17 0,34 0,52 Beispiel der vorliegenden Erfindung
    6 1150 0,17 0,33 0,52 Beispiel der vorliegenden Erfindung
    7 1100 0,16 0,33 0,50 Vergleichsbeispiel
    8 1150 0,14 0,27 0,43 Vergleichsbeispiel
    9 1150 1,00 1,52 1,04 Herkömmliches Beispiel
    10 1150 1,38 3,01 -2,74 Herkömmliches Beispiel
  • [Bezugszeichenliste]
    • 1
    Ni-Dünnschicht
    2
    Oxiddünnschicht
    3
    Metallbasis
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • US 7754144 [0003]
    • US 7744813 [0003]
    • US 7754305 [0003]

Claims (3)

  1. Verfahren zur Herstellung eines austenitischen rostfreien Stahlbandes, das ein austenitisches rostfreies Stahlband mit einer Blattbreite von 120 mm oder mehr und einer Blattdicke von 3 mm oder weniger erhält, wobei das Verfahren umfasst: einen Warmwalzschritt, bei dem Warmwalzen auf einem Warmwalzmaterial durchgeführt wird, das eine Bestandteilzusammensetzung aufweist, die in Masse-% enthält: Ni: mehr als 20,0% und 30,0% oder weniger, Cr: mehr als 15,0% und 18,0% oder weniger, Mo: 1,0 bis 2,0%, Al: 3,5% oder mehr und weniger als 5,0%, Nb+Ta: mehr als 1,0% und 2,0% oder weniger, Ti+V: 0,3% oder weniger (einschließlich 0%), Si: 1,0% oder weniger (einschließlich 0%), Mn: 2,0% oder weniger (einschließlich 0%), Zr: 0,01 bis 0,3%, C: 0,005 bis 0,045%, B: 0,001 bis 0,03%, und je nach Bedarf mindestens eines von Y, La, Ce und Hf in einem Bereich von 0,01 bis 0,5 % von Y+La+Ce+Hf+Zr, wobei der Rest Fe und unvermeidliche Verunreinigungen umfasst; einen Kaltwalzschritt, bei dem Kaltwalzen auf einem warmgewalzten Stahlband nach dem Warmwalzschritt durchgeführt wird; und einen Lösungs-Behandlungsschritt, bei dem Erwärmen und Aufrechterhalten eines kaltgewalzten Stahlbands nach dem Kaltwalzschritt in einer nicht oxidierenden Atmosphäre durchgeführt wird, die im Wesentlichen frei von Stickstoff ist, 0,1 bis 30 Minuten lang auf 1.000 bis 1.150°C, und dann schnelles Abkühlen mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 5°C/s oder schneller.
  2. Verfahren zur Herstellung eines austenitischen rostfreiem Stahlbands gemäß Anspruch 1, wobei das austenitische rostfreie Stahlband, das nach dem Lösungs-Behandlungsschritt erhalten wird, eine durchschnittliche Austenitkorngröße von 30 bis 100 µm aufweist.
  3. Verfahren zur Herstellung eines austenitischen rostfreien Stahlbandes gemäß Anspruch 1 oder 2, das ferner einen Polierschritt zum Entfernen einer Oxiddünnschicht und einer Nitridschicht auf einer Fläche gewalzten Stahlbandes zwischen dem Warmwalzschritt und dem Kaltwalzschritt oder während des Kaltwalzschritts umfasst.
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