DE1208080B

DE1208080B - Seawater resistant steel

Info

Publication number: DE1208080B
Application number: DEY847A
Authority: DE
Inventors: Tohru Muta; Tadashi Nishi; Tsuneyasu Watanabe
Original assignee: Yawata Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Yawata Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 1963-08-02
Filing date: 1964-07-31
Publication date: 1965-12-30
Also published as: GB1002057A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES β*^ PATENTAMTFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY GERMAN β * ^ PATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. CL:Int. CL:

C 22cC 22c

Deutsche KL: 40 b-39/06German KL: 40 b-39/06

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:Number:
File number:
Registration date:
Display day:

Y 847 VI a/40 bY 847 VI a / 40 b

31. Juli 1964July 31, 1964

30. Dezember 1965December 30, 1965

Die Erfindung betrifft korrosionsbeständige niedriglegierte Stähle, die sich insbesondere durch Seewasserbeständigkeit auszeichnen.The invention relates to corrosion-resistant low-alloy steels, which are particularly characterized by seawater resistance distinguish.

Bisher waren für niedriglegierte Stähle zur Verhütung der Korrosion durch Seewasser Oberflächenbehandlungen, wie z. B. kathodische Antikorrosionsbehandlungen, erforderlich, während die bekannten rostfreien Chromnickelstähle aus Preisgründen für allgemeine Gebrauchszwecke ausscheiden.So far, surface treatments were used for low-alloy steels to prevent corrosion from seawater, such as B. cathodic anti-corrosion treatments, while the known stainless chromium-nickel steels for general use due to price reasons.

Die Zielsetzung der Erfindung besteht in der Schaffung eines billigen korrosionsbeständigen Stahls mit einer geringen Menge an Legierungselementen. Dieser erfindungsgemäße Stahl enthält insbesondere keine teuren Legierungselemente, wie Nickel.The aim of the invention is to provide an inexpensive corrosion-resistant steel with a small amount of alloying elements. This steel according to the invention contains in particular no expensive alloying elements such as nickel.

Dieser Stahl besitzt ferner die vorteilhafte Eigenschaft, daß er bereits nach dem Warmwalzen zu Blechen ohne zusätzliche Wärmebehandlung als Werkstoff für seewasserbeständige Gegenstände verwendet werden kann.This steel also has the advantageous property that it already closes after hot rolling Sheet metal used as a material for seawater-resistant objects without additional heat treatment can be.

Der erfindungsgemäße Stahl besteht aus weniger als *o 0,80% Kohlenstoff, weniger als 0,75% Silicium, 0,10 bis 2,0% Mangan, 0,01 bis 0,1% Phosphor, 0,10 bis 0,6 % Kupfer, 0,3 bis 3,0 % Chrom, 0,10 bis 9,0 % Aluminium, 0,010 bis 0,5 % mindestens eines der folgenden Metalle: Titan, Niob oder Zirkon, und der Rest Eisen sowie unvermeidliche Verunreinigungen.The steel according to the invention consists of less than * o 0.80% carbon, less than 0.75% silicon, 0.10 to 2.0% manganese, 0.01 to 0.1% phosphorus, 0.10 to 0.6% copper, 0.3 to 3.0% chromium, 0.10 to 9.0% aluminum, 0.010 to 0.5% at least one of the following Metals: titanium, niobium or zirconium, and the rest iron and unavoidable impurities.

Die obere Gehaltsgrenze von weniger als 0,80% ist durch die erforderliche Bearbeitbarkeit und Festigkeit des vorgeschlagenen Stahls bestimmt. Denn ein Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von über 0,80% weist nahezu keinen Ferrit auf. Stähle dieser Art sind daher sehr hart und brüchig. Infolgedessen muß eine obere Grenze für den Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,80% im Hinblick auf die Kaltbearbeitbarkeit eingehalten werden. Bekanntlich werden die mechanischen Eigenschaften durch den Kohlenstoffgehalt erheblich beeinflußt. Im allgemeinen wird die Festigkeit des Stahls durch niedrige Kohlenstoffgehalte vermindert. Die Seewasserbeständigkeit des erfindungsgemäßen Stahls wird nicht wesentlich durch den Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,80% beeinflußt. Die untere Grenze des Kohlenstoffgehaltes in dem erfindungsgemäßen Stahl liegt bei etwa 0,002%. Silicium wird hauptsächlich zur Desoxydation zugesetzt, und die Menge variiert entsprechend den üblichen Stahlherstellungsverfahren, jedoch muß gemäß der Erfindung die obere Grenze von 0,75% eingehalten werden, während die untere Grenze durch Silicium spurenbestimmt ist.The upper limit of the salary is less than 0.80% determined by the required machinability and strength of the proposed steel. Because a steel with a carbon content of over 0.80% has almost no ferrite. Steels of this type are therefore very hard and brittle. As a result, there must be an upper limit on the carbon content of less than 0.80% are adhered to with regard to the cold workability. It is well known that the mechanical Properties significantly influenced by the carbon content. In general, strength will be of steel is reduced by low carbon contents. The seawater resistance of the invention Steel is not significantly affected by the carbon content of less than 0.80%. The lower limit of the carbon content in the steel according to the invention is approximately 0.002%. Silicon is mainly added for deoxidation, and the amount varies according to the usual ones Steelmaking process, however, according to the invention, the upper limit of 0.75% must be observed while the lower limit is trace determined by silicon.

Mangan wird für die Desoxydation zugegeben, jedoch auch gleichzeitig zur Einstellung der mechanischen Eigenschaften. Da jedoch die Stähle mit einem Seewasserbeständiger StahlManganese is added for deoxidation, but also at the same time to adjust the mechanical Properties. Since, however, the steels with a seawater-resistant steel

Anmelder:Applicant:

Yawata Iron & Steel Co., Ltd., TokioYawata Iron & Steel Co., Ltd., Tokyo

Vertreter:Representative:

Dr. F. Zumstein,Dr. F. Zumstein,

Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. AssmannDipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Assmann

und Dipl.-Chem. Dr. R. Koenigsberger,and Dipl.-Chem. Dr. R. Koenigsberger,

Patentanwälte, München 2, Bräuhausstr. 4Patent Attorneys, Munich 2, Bräuhausstr. 4th

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Tohru Muta,Tohru Muta,

Tsuneyasu Watanabe,Tsuneyasu Watanabe,

Tadashi Nishi, Kitakyushu (Japan)Tadashi Nishi, Kitakyushu (Japan)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Japan vom 2. August 1963 (38-40 283)Japan August 2, 1963 (38-40 283)

Mangangehalt von größer als 2% äußerst hart werden und die Kaltbearbeitbarkeit vermindert wird, ist als obere Grenze 2% einzuhalten. Zur Beibehaltung der gewünschten Festigkeit wird eine untere Grenze von 0,10% als notwendig erachtet. Bekanntlich wird die Witterungsbeständigkeit verbessert, falls Phosphor in dem Stahl zusammen mit Kupfer vorliegt. Die Zugfestigkeit des Stahls wird ebenfalls gesteigert, wenn der Phosphorgehalt ansteigt. Bei zu hohem Phosphorgehalt wird jedoch der Stahl brüchig. Deshalb wird als obere Grenze für den Phosphorgehalt 0,1% angenommen und eine untere Grenze von 0,01%, um die Eigenschaft der Witterungsbeständigkeit zu begünstigen. Manganese content greater than 2% can become extremely hard and the cold workability is reduced, is than upper limit of 2% to be observed. To maintain the desired strength, a lower limit of 0.10% deemed necessary. It is known that the weather resistance is improved if phosphorus is in the steel is present together with copper. The tensile strength of the steel is also increased when the Phosphorus content increases. However, if the phosphorus content is too high, the steel becomes brittle. Therefore will assumed 0.1% as the upper limit for the phosphorus content and a lower limit of 0.01% to favor the property of weather resistance.

Der Einfluß des Kupfers zur Steigerung der Korrosionsbeständigkeit von Stählen ist an sich bekannt. Jedoch muß in dem erfindungsgemäßen Stahl der Kupfergehalt 0,10 bis 0,6% betragen. Die obere Grenze von 0,6 % ist durch die Gefahr des Auftretens von Alterungserscheinungen und durch die Rißanfälligkeit beim Heißwalzen bestimmt. Darüber hinaus wird bei darüberliegenden Mengen die Korrosionsbeständigkeit nicht mehr im gleichen Ausmaß als bei darunterliegenden Mengen verbessert. Als untere Grenze für Kupfer sind 0,10% anzusetzen, um das Zusammenwirken mit Phosphor sicherzustellen.The influence of copper on increasing corrosion resistance of steels is known per se. However, in the steel of the present invention, the copper content must be 0.10 to 0.6%. The upper Limit of 0.6% is due to the risk of occurrence determined by signs of aging and the susceptibility to cracking during hot rolling. About that In addition, if the amount is higher, the corrosion resistance is no longer to the same extent than with lower quantities. The lower limit for copper is 0.10% in order to achieve the Ensure interaction with phosphorus.

Die Gehalte an Kupfer und Phosphor in dem erfindungsgemäßen Stahl sollten abgesenkt werden,The contents of copper and phosphorus in the steel according to the invention should be reduced,

509 760/287509 760/287

wenn der Aluminiumgehalt der Stähle höher wird, da der Stahl bei Zugabe von Kupfer und Phosphor härter wird, wenn der Aluminiumgehalt des Stahles hoch ist.when the aluminum content of the steels becomes higher, there the steel with the addition of copper and phosphorus becomes harder when the aluminum content of the steel is high.

Der hohe Gehalt an Aluminium verbessert die Wetterbeständigkeitseigenschaften des erfindungsgemäßen Stahles erheblich. Das wesentlichste Merkmal der Erfindung besteht aber darin, daß durch die Zugabe von Chrom und Aluminium, außer den vorstehend aufgeführten Elementen, die Seewasserbeständigkeit der Stähle erheblich verbessert wird. Durch die Zugabe von Chrom wird das Material selbst passiviert, und durch die Zugabe von Aluminium bildet sich ein kompakter, anhaftender, komplexer Film an der Oberfläche des Stahls aus.The high content of aluminum improves the weather resistance properties of the invention Steel significantly. The most essential feature of the invention is that by the Addition of chromium and aluminum, in addition to the elements listed above, the seawater resistance the steels is significantly improved. By adding chromium, the material becomes itself passivated, and the addition of aluminum forms a compact, adhesive, complex Film on the surface of the steel.

Die untere Grenze des Chromgehaltes beträgt 0,3 ⁰J₀, da eine weitere Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit bei geringeren Chromgehalten nicht mehr festzustellen ist. Die obere Grenze des Chromgehaltes von 3,0% ist ebenfalls durch keine wesentliche weitere Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit durch höhere Chromgehalte bestimmt.The lower limit of the chromium content is 0.3 ⁰ J ₀ , since a further improvement in the corrosion resistance can no longer be determined with lower chromium contents. The upper limit of the chromium content of 3.0% is also determined by no significant further improvement in the corrosion resistance through higher chromium contents.

Höhere Chromgehalte bewirken zwar eine Steigerung der mechanischen Festigkeit des vorgeschlagenen Stahls, jedoch werden dadurch Bearbeitbarkeit und Schweißbarkeit verschlechtert.Although higher chromium contents cause an increase in the mechanical strength of the proposed Steel, however, workability and weldability are deteriorated.

Die Zugabe von Aluminium steigert die Seewasserbeständigkeit der Stähle in Zusammenwirken mit dem Chrom. Die Gehaltsgrenzen des Aluminiums von 0,1 bis 9,0% geben den optimalen Bereich für die verbesserte Korrosionsbeständigkeit des vorgeschlagenen ίο Stahls an. Darüber- oder darunterliegende Gehalte bewirken keine Verbesserung dieser Eigenschaft.The addition of aluminum increases the seawater resistance of the steels in conjunction with the Chrome. The content limits of the aluminum from 0.1 to 9.0% give the optimal range for the improved Corrosion resistance of the proposed ίο steel. Above or below levels do not improve this property.

Die Elemente Titan, Niob und/oder Zirkon werden zur Reinigung des Stahles von Stickstoff, Schwefel u. dgl. sowie zur Kornverfeinerung des erfindungsgemäßen Stahles zulegiert. 'The elements titanium, niobium and / or zircon are used to clean the steel from nitrogen and sulfur and the like as well as for grain refinement of the steel according to the invention. '

Die Menge dieser Elemente kann jedoch äußerst gering sein. Die obere Grenze beträgt 0,5%· Als untere Grenze kommen 0,010 % in Betracht.However, the amount of these elements can be extremely small. The upper limit is 0.5% · Als the lower limit is 0.010%.

In der folgenden Tabelle sind Stähle mit der Zuao sammensetzung gemäß 4er Erfindung aufgeführt. Ferner geht daraus die Seewasserbeständigkeit des erfindungsgemäßen Stahls hervor.The following table lists steels with the Zuao composition according to the fourth invention. It also shows the seawater resistance of the steel according to the invention.

CC. SiSi Chemische ZusammensetzungenChemical compositions PP. SS. (Gewichtsprozent) mit Rest Eiseij(Percent by weight) with the remainder Eiseij CrCr AlAl TiTi Nb ZrNb Zr —- KorrosionsCorrosion —- verhältnis,relationship, Probesample 0,020.02 verglichen
mit dem einescompared
with the one •• 0,100.10 0,010.01 MnMn 0,0110.011 0,0080.008 CuCu —- —- —- —- 0,040.04 üblichenusual 0,200.20 0,280.28 0,0620.062 0,0170.017 0,510.51 2,852.85 —- 0,200.20 —- KohlenstofT-Carbon 0,580.58 0,460.46 0,0590.059 0,0090.009 1,101.10 2,102.10 0,180.18 —- 0,050.05 stahlsstole ÜblicherMore common 0,120.12 0,350.35 0,450.45 0,0200.020 0,0150.015 0,120.12 2,082.08 4,504.50 0,300.30 —- —- KohlenCoals 0,200.20 0,190.19 0,350.35 0,0150.015 0,0100.010 0,360.36 2,572.57 3,653.65 0,280.28 —- 0,030.03 stoffstahlfabric steel 0,300.30 0,180.18 0,820.82 0,0230.023 0,0100.010 0,320.32 2,522.52 0,730.73 0,120.12 —- —- 100%100% AA. 0,230.23 0,310.31 0,200.20 0,0150.015 0,0130.013 0,350.35 1,101.10 1,511.51 0,210.21 —- —- 61%61% BB. 0,150.15 0,300.30 0,830.83 0,0150.015 0,0110.011 0,200.20 0,850.85 3,103.10 0,200.20 —- —- 65%65% CC. 0,100.10 0,410.41 0,240.24 0,0230.023 0,0030.003 0,300.30 0,600.60 4,454.45 0,250.25 0,180.18 48%48% DD. 0,120.12 0,170.17 0,360.36 0,0210.021 0,0060.006 0,450.45 0,960.96 6,926.92 0,350.35 —- 52%52% EE. 0,090.09 0,120.12 0,440.44 0,0130.013 0,0090.009 0,300.30 0,580.58 8,348.34 0,280.28 —- 65%65% FF. 0,300.30 0,230.23 68%68% GG 0,210.21 0,160.16 60%60% HH 0,360.36 0,100.10 53%53% II. 48%48% JJ 44%44%

In der Tabelle ist die Seewasserbeständigkeit der erfindungsgemäßen Stahlzusammensetzungen mit derjenigen eines üblichen Kohlenstoffstahls verglichen, wobei die Stahlproben A bis J gemäß der Erfindung die in der Tabelle angegebenen Zusammensetzungen aufweisen. Die Stähle wurden in ein mit Seewasser gefülltes Testbad während eines Jahres gesetzt, wobei die Proben in dem Bad bewegt wurden und der Gewichtsverlust der Stähle auf Grund von Korrosion bestimmt wurde. Die erhaltenen Werte sind in der Tabelle als Prozentsatz Gewichtsverlust von jeder Probe aufgeführt, wobei für den üblichen Kohlenstoffstahl ein Wert von 100 als Bezugswert angenommen wurde.In the table, the sea water resistance of the steel compositions of the present invention matches that of a conventional carbon steel, the steel samples A to J according to the invention have the compositions given in the table. The steels were in a with sea water filled test bath set for one year with the samples moved in the bath and the weight loss of the steels was determined due to corrosion. The values obtained are in the Table listed as percentage weight loss of each sample, taking for common carbon steel a value of 100 was taken as the reference value.

Daraus ergibt sich, daß die erfindungsgemäßen Stahlzusammensetzungen dem üblichen Kohlenstoffstahl hinsichtlich der Seewasserbeständigkeit überlegen sind. Es ist auch ersichtlich, daß das Korrosionsverhältnis niedriger ist, wenn die Summe von Aluminium und Chrom in den Stählen höher wird.It follows that the steel compositions according to the invention are the usual carbon steel are superior in terms of seawater resistance. It can also be seen that the corrosion ratio is lower when the sum of aluminum and chromium in steels is getting higher.

Claims

Claim:

Opposite to. Seawater resistant steel, consisting of 0.002 to 0.8% carbon, traces to 0.75% silicon, 0.1 to 2.0% manganese, 0.01 to 0.1% phosphorus, 0.1 to 0.6% copper, 0.3 to 3.0% chromium, 0.1 to 9.0% aluminum, 0.01 to 0.5% of at least one of the metals titanium, niobium or zirconium and the remainder iron.