DE2013550A1 - Seewasserfester, korrosionsbeständiger Stahl - Google Patents

Seewasserfester, korrosionsbeständiger Stahl

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DE2013550A1
DE2013550A1 DE19702013550 DE2013550A DE2013550A1 DE 2013550 A1 DE2013550 A1 DE 2013550A1 DE 19702013550 DE19702013550 DE 19702013550 DE 2013550 A DE2013550 A DE 2013550A DE 2013550 A1 DE2013550 A1 DE 2013550A1
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Hiroyuki; Tamada Akihiro; üemura Motonori; Yokohama Kanagawa Kubota (Japan). P C22d 1-24
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JFE Engineering Corp
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Nippon Kokan Ltd
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    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
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Description

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assffiann Dr. R. Koenlgsberger - Dlpl.-Phys. R. Holzbauer - Dr. F. Zumstein jun.
TELEFON: SAMMELNR. 22 53 41 8MONCHEN 2, TELEX 529979- ; BRÄUHAUSSTRASSE
TELEGRAMME! ZUMPAT POSTSCHECKKONTO! MÖNCHEN 91139
BANKKONTO:
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Os P-2211
KIPPON KOKANKK, ■ T 0 K Y- 0 , J A P A N
Seewass.erfester, korrosionsbeständiger Stahl
Die Erfindung betrifft einen Stahl mit hoher Seewasser-Korrosionsbeständigkeit, insbesondere einen Stahl mit hervorragender Schweißbarkeit. ■
Normalerweise wird für die sogenannte "Spritzwasserzone" und in Umgebungen, wo das Metall abwechselnd naß und trocken ist, der sogenannte "US S Mariner-Stahl" als guter seewasserfester Stahl verwendet. Dieser Stahl gehört zur Gruppe der P-Ou-Ni-Stähle und es ist festgestellt worden, daß dieser. Stahl in der Spritzwasserzone gut seewasserfest ist und in Meeresumgebung eine hohe Lebensdauer aufweist. Dieser Stahl ist jedoch nur sehr schwer schweißbar.
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IHSPECTEO
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen seewasserfesten Stahl mit guter Schweißbarkeit zu schaffen, dessen Widerstandsfähigkeit gegenüber anderen Stählen überlegen ist.
Das erste Merkmal des erfindungsgemäßen Stahls liegt darin, daß der P-Gehalt in den Bereich unvermeidbarer Verunreinigungen herabgedrückt ist. Korrosionsbeständigkeit, hohe Festigkeit und lange Lebensdauer in Meerwasserumgebung werden dadurch sichergestellt, daß der erfindungsgemäße Stahl ein Cu-Cr-Al-Ni-Stahl ist. Dies ist das zweite Merkmal des erfindungsgemäßeη Stahls, herden ferner zu der obigen Zusammensetzung Cb, Sb+Sn oder Sb+As zugegeben, so können,die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Stahls weiter verbessert werden.
Die Grundzusammensetzuug des erfindungsgemäßen Stahls ist folgendermaßen:
0 maximal 0,20 %
Si maximal 0,60 $
Mn maximal 1 ,50 %
P und S weniger als 0,04 % Cu 0,20 bis Ο,όΟ %
Cr 0,50 bis 3,0 %
Al 0,30 bis 3,0 %
Ni 0,20 bis 0,50 %.
Die zweite erfindungsgemäße Zusammensetzung besteht darin, daß zu den obigen Bestandteilen 0,05 bis 0,20 % Sb zugesetzt sind.
Die dritte erfindungsgemäße Zusammensetzung besteht darin, daß zur zweiten Zusammensetzung 0,05 bis 0,10 % Sn zugegeben sind.
Die vierte erfindungsgemäße Zusammensetzung besteht darin, daß zur zweiten Zusammensetzung 0,05 bisu,10 % As zugefügt sind.
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Der Grund für die.Begrenzung der Legierungselemente auf den oben erwähnten Bereich wird im folgenden näher erläutert.
Liegt der 0-Gehalt oberhalb 0,20■'%, so werden die Korrosionsbeständigkeit und insbesondere die Schweißbarkeit des Stahls verschlechtert. Dieser Stahl kann daher für Schweißkonstruktionen nicht verwendet werden.'
Der Si-Gehalt sollte auf einen Bereich begrenzt werden,1 in dem die Schweißbarkeit nicht verschlechtert wird. Andererseits steigt die Härte des Stahls und die Hißgefahr. Der maximale Si-Gehalt von 0,60 % ist durch die obigen Gründe bestimmt. Dieser Si- :| Gehalt reicht aus, den Stahl zu deoxydisier2n und seine Festigkeit aufrecht zu erhalten. -
Bei mehr als 1,0$ Mn wird diese Festigkeit in unnötiger Weise erhöht und die Bearbeitbarkeit des Stahls'verschlechtert.
P ist ein Element, das in Koexistenz mit Gu die Seewasserbeständigkeit erhöht. P ist Jedoch andererseits ebenfalls ein Element, das den Stahl verschlechtert. Daher sollte der P-Gehalt des erfindunsgemäßen Stahls innerhalb des Bereiches unvermeidbarer Verunreinigungen gehalten werden, d. h. bei weniger als 0,04 %. Da S den Stahl ebenfalls verschlechtert, liegt die , obere Grenze bei 0,04 %. %
Die Seewasserfestigkeit kann aufgrund der Koexistenz von Ou, Or und Al wesentlich verbessert werden. Dies ist das Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung* In VerBuchen wurde festgestellt, daß sieh bei gleichzeitigem Vorhandensein von Ou,.Or und Al hervorragende, vervielfachte Auswirkungen ergeben. Eine dieser Auswirkungen besteht darin, daß die Polarisierungswirkung der Anode und Kathode höher ist als bei der Zugabe nur eines Elementes. Zweitens ergibt sich eine harte, dichte und dicke Schutz-
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schicht auf der Oberfläche des Stahls. Eine solche, sich frühzeitig ausbildende Korrosionsschicht bewahrt den Stahl vor weiter fortschreitender Korrosion.
Es ist ferner festgestellt worden, daß die vervielfachten Auswirkungen sich demgegenüber noch verstärken, wenn Sb, Sb+Sn oder Sb+As zugegeben werden. Der Gehalt an diesen Le^ierungs» elementen ist dann jeweils folgendermaßen:
Der Grund dafür, daß die untere Grenze des Ou-Gehaltes bei 0,2 % liegt, besteht darin, daß dann der Stahl eino gute Korroslonsbeständigkeit behält. Liegt der Ou-Gehalt über 0,60 $, so treten an der Oberfläche des Stahls verstärkt Risse und Brüche auf.
Der Grund für die untere Grenze des Or- und Al-Gehaltes bei 0,50 % bzw. 0,30 % liegt ebenfalls di-.rin, daß dann eine gute Korrosionsbeständigkeit aufrecht erhalten wird. Liegt der Cr- und der Al-Gehalt über 3,0 %, so wird die Schweißbarkeit des Stahls verschlechtert und es tritt Lochfraß auf.
Bei einem Gehalt von weniger als 0,05 % Sb, Sn und As kann die Korrosionsbeständigkeit nicht erhöht werden, obwohl die obigen Elemente gleichzeitig zugegeben werden. Die obere Grenze des Sb-Gehaltes liegt bei 0,20 %, da hierbei der Stahl gut warmbearbeitbar und schweißbar ist. Aus ähnlichem Grund liegt die obere Grenze des Sb- und Sn-Gehaltes, das gleichzeitig zugegeben wird, bei 0,15 % und 0,10 % und der von Sb und As bei 0,15 ;i und O.io %.
Die Zugabe von 0,20 % bis 0,50 % Ni vertessert zwar die Korrosionsbeständigkeit wenig, dient jedoch zur Verhinderung von sogenannten Ou-Brüchen beim Warmwalzen. .
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Die Zugabe von O1JO bis 3,0 % Al dient zur Verbesserung der . Schweißbarkeit. Gleichzeitig ist Al ein Element, das im Gegensatz zu P ale.Korrosionsbeständigkeit erhöht. Risse im Schweiß? bereich können durch-eine Zugabe von mehr als 0,30 %-Al verhindert vrerden.
Die Versuchsergebnisse voi- Cu+Cr+Al-Stählen, die Beispiele, für die erfindungsgemäßen Stähle darstellen,.sind in Tabelle I gezeigt, die von Gu+Cr+Al+Sb-*, Cu+Or+Al+Sb+Sn- und Ou+Cr+Al+Sb+As-Stählen in Tabelle II.
In den Tabellen 1st der Korrosionsgrad als.Verhältnis gegenüber üblichen Stählen gezeigt, bei denen dieses Verhältnis 100 % beträgt. Aus den Versuchsergebnissen geht hervor, daß die Korrosionsbeständigkeit erfindungsgemäßer Stähle der von üblichen Stählen und Vergib ijchsstählen überlegen ist. Der erfindungsgemäße Stahl ist also als seewasserbertändiger Stahl hervorragend geeignet, beispielsweise für Platten, ilohre, Stangen, Profile und Bleche.
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Tabelle I
Seewassertest, Dauer der Aussetzung 1 Jahr
Üblicher Stahl A C Si Chemische Bestandteile P S Cu Cr ■ Ni Al j Korrosions-
Verglöi ciis stahl q 0o12 0,39 0.015 0.014 — — - — grad (fo)
Vergleichsstahl C 0.14 0,49 1.06 0.018 0.019 0.32 - mm — 100
Vergleichsstahl "D 0.15 0.54 0.84 0.014 0.02K O08O - - - 91.4
O
O 		Vereleichsstahl Δ 0.11 0.12 0.95 0,017 0.014 0.38 1,05 - - " ·' 85.2
to
OO 		Vereleichsstahl ^ 0,11 0.24 0,46 O0OI8 O.OI7 0.41 2.88 - - 80c7
co Vereleichsstahl G 0,12 0.38 0,45 O.OI9 0.016 0,37 - mn* 0,669 71.2
■ro ■ Brfeeta. Stahl H 0.11 0.37 0,51 0,024 O.OI5 0,43 ~ 2,145 80,3 ·
co
cn		 Isrfgem. Stahl . I 0.17 0,40 O.5O 0.015 Oo 007 0,41 0.60 O.3O .0.374 73.1
0,03 0,36 0.82 O.OI3 O.OO5 0.38 2o02 Ο.32 0,71 69 c4
0.81 55.6
Tabelle II
Seewassertest, Dauer der Aussetzung 1 Jahr
_■ O Si Chemische P Bestandteile Cu Or ITi s Al Sb - Sn A£!' Korrosions-
Üblicher StahlA 0,12 0.59 Hn 0.015 S - - -: _. - ·. — - •grad (^)
£rfgem.Stahl J 0*09 Oc 54 1c 06 0.013 0.014 Oo 42 1o98 Oo 52 Ο.74 — ■ iOO
ürfgem.Stahl K O..08 Oo 48 0.68 0.015. 0.008 Oo 45 1o90 0.53 O065 0.097 - — 55 -Λ
JS rf gem. Stahl L O.,08 0.47 0.70 0.009 0.015 0.44 1.95 0.51 0.58 0.200 — - " 49 08
Vergleichs- ..
stahl aV1 		O..09 0.48 Ό.67 0.015 0.015 Oo 41 1.98 0.52 O 068 - 0.112 - W-Λ
Versdeichsst. -* ö: 09 Oo55 0o62 0.015 0.006 Oo 45 1o93 0o52 0.68 . - O0I9S 55«. O.
Vergleichest.· O 0.09 0.46 O ο 66 0.015 0.005' Oo 42 1.91. 0.35 0,66 — - Ο.Ο99 54.2
Veraleichsst. P 0o08 O »48 Oo65 0.014 0.005 O.45 1.99 0.31 0o65. - — O.I99 55o2
"Srf gem. Stahl Q OoOS O ο 50 0.61 0„017 O0OO5 Oo 47 2.00 0.31 0.66 Oo 089 0.096 54 06
Erfgem.Stahl R 0..08 O ο 52 0o66 0.012 O.OO5 Do44- 1o96 Ο.52 O065 00105 -- 0,102 46.1
0.64 Oo OO5 49.3
cn cn σ

Claims (6)

PATENTANSPRtIaHE
1. Seewasserfester, korrosionsbeständiger Stahl für'Schweißkonstruktionen, gekennzeichnet durch folgende Bestandteile:
O maximal 0,20..$ Si maximal 0,60 % Mn maximal 1,50 % P und S bis zu 0,04% fe Ou 0,20 bis O.öO % Or 0,50 bis 3,0 % Al · 0,30 bis 3,0 % Ni 0,20 bis 0,5 % unvermeidbare Verunreinigungen Kest Pe.
2. Stahl nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen weiteren Gehalt von 0,05 bis 0,20 % Sb.
3. Stahl nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen weiteren Gehalt von 0,05 bis 0,15 % Sb und 0,05 bis 0,10 % Sn.
4. Stahl nach Anspruch I1 gekennzeichnet durch einen weiteren Gehalt von 0,05 bis 0,15 % Sb und 0,05 bis O,10 fr As.
5· Stan! nach Ansprucn 1, gekennzeichnet durcn einen C-Gehalt von wenigstens 0,01 %.
6. Stahl aach Anspruch I1 gekennzeichnet durch einen Si-Gehalt von wenigstens O1O^ ^.
7· Stahl nach Anspruch I1 gekennzeichnet durch einen Mn-Gehalt von wenigstens 0,1 #.
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