DE2340603A1

DE2340603A1 - Rostfreier stahl mit hohem chromund niedrigem nickelgehalt

Info

Publication number: DE2340603A1
Application number: DE19732340603
Authority: DE
Inventors: Hisashi Hiraishi; Shinichi Murakami
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1973-08-10
Filing date: 1973-08-10
Publication date: 1975-03-06
Also published as: DE2340603C3; DE2340603B2

Description

DR. E. WIEGAND DIl³L-ING. W. NIEMANN 2340603

DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT

MÖNCHEN HAMBURG

TELEFON: 555476 8000 M ü N CH E N 2,

TELEGRAMME: KARPATEMT MATHI LDENSTRASSE 1?

W 41 745/73 - Ko/Ja 10. August 1973

Kubota Ltd.
Osaka (Japan)

R.ostfreier Stahl mit hohem Chrom- und niedrigem Nickelgehalt

Die Erfindung betrifft oinen rostfreien Stahl und insbesondere einen rostfreien Stahl mit einer Struktur, die zum vorwiegenden Teil aus Ferrit und zum geringeren Teil aus Austenit aufgebaut ist mit hohen Cr und niedrigem Ni-Gehalt und der gegenüber Angriff durch Säure sehr beständig ist.

Gemäß der Erfindung wird ein rostfreier Stahl mit hohem Cr und niedrigem Ni-Gehalt angegeben, der nicht mehr als 0,10 % C, nicht mehr als 2,0 % Si, nicht mehr als 2,0 % Mn, nicht mehr als-0,04 % der Summe von P und S, 24 bis 30 % Cr, 2,0 bis 3,0 % Ni, 0,5 bis 1,0 % Ho, 0,03 bis 0,10 % Nb, 0,4 bis 1,0 % Cu und als Rest Fe und zufällige Verunreinigungen enthält. Dieser rostfreie Stahl liefert vorwiegend die Ferritmatrix und ist sehr beständig gegenüber

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_ 2 —

intergranularerKorrosion und SpannungEkorrosionsrißbildung.

Dei" bekannte rostfreie Stahl mit Austenitmatrix, ein typisches Beispiel dessen ist 18Cr~8Hi~Stahl, ergibt hohe Beständigkeit gegenüber ßdureangriff und wird in verschiedenen korrosiven Umget'u:n,:;3?i verwendet ₉ besitzt jedoch den Nachteil intergranularer Korrosion und Spannungskorrosionsrißbildung.

Andererseits ergibt der bekannt rostfreie Stahl mit ferritischer Matrix, ein typisches Beispiel dessen sind 18 Cr-Stahl und 25Cr-Stahl, unterlegene Korrosionsbeständigkeit im Vergleich mit dem rostfreien Stahl mit austenitischer Matrix und wird unter beschränkten korrosiven Umgebungen verwendet, besitzt jedoch das deutliche Merkmal, daß die intergranulare Korrosion υ.ηά die Spannungskorrosionerißbildung nur zu einem geringen Ausmaß auftreteii.

Die Erfindung liefert einen neuen rostfreien Stahl, der sowohl hohe Festigkeit im Vergleich mit der des bekannten rostfreien Stahls mit austenitischer Matrix als auch ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit ohne intergranulare Korrosion und Spannungskorrosionsrißbildung, die mit derjenigen des bekannten rostfreien Stahls mit austenitischer Ma- ' trix vergleichbar ist, ergibt. Aufgrund vieler Untersuchun-gen -bezüglich der Zusammensetzungen und Eigenschaften von rostfreiem Stahl mit austenitischer Matrix wurde gefunden, daß der oben beschriebene rostfreie Stahl mit sov/ohl hoher Festigkeit als auch günstiger Korrosionsbeständigkeit erhalten werden kann, indem eine bestimmte Menge Ni, Ko und Cu zu dem rostfreien Stahl mit hohem Cr-Gehalt zugesetzt wird. Der erhaltene rostfreie Stahl umfaßt nicht mehr als 0,10 % C, nicht mehr als 2,0 % Si, nicht mehr als 2,0 % Mn, nicht mehr als 0,04 % der Summe von P und S, 24 bis 30 % Cr, 2,0 bis 3,0 % Ni, 0,5 bis 1,0 % Mo, 0,03 bis 0,10 % Nb, 0,4 bis 1,0 % Cu und als Rest Fe mit Ausnahme der zufälligen Verunreinigungen, und die Matrix des Stahls ist zum vorwiegenden

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Teil aus Ferrit und zum geringeren Teil aus Austenit, verursacht durch die Zugabe von Ni aufgebaut« Sämtliche hier angegebenen Prozentangaben beziehen sich auf dan Gewicht.

Aus den nachfolgenden Beispielen geht hervor, daß dieser rorstfreie Stahl eine weit überlegene Beständigkeit gegenüber dem Angriff von Säuren im Vergleich mit derjenigen des üblichen austenitischen rostfreien Stahls ergibt..

Nachfolgend v/erden die Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen dem Korrosionoverlust und dem Cr-C-shalt dos rostfreien Stahls gemäß der Erfindung, eingetaucht in eine siedende wässrige 5/oige H_nSOr-Losung während 6 Std. wiedergibt.

Fig. 2 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen dom Korrosionsverlust und dem Hi-Gehalt des rostfreien Stahls,eingetaucht In eine siedende wässrige 5%ige H₀SO.-Lösimg während 6 Std, wiedergibt.

Fig. 3 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen dein Korrosiorir-verlust und dem Ho-Gehalt des rostfreien Stahls, eingetaucht in eine siedende wässrige 5%ige H₂SO.-Lösung während 6 Std. wiedergibt.

Fig. 4 ist eine graphische Darstellung_f welche die Be-Ziehung zwischen dein Korrosionsverlust und dem Nb-Gehalt des rostfreien Stahls, eingetaucht in eine siedende wässrige 5&Ige HpSO/-Lösung während 6 Std, v/i ed ergibt.

Fig. 5 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen dem Korrosionsverlust und dem Cu-Gehalt des rostfreien Stahls, eingetaucht in eine siedende wässrige 5?oige ILpSO^-Lösung während 6 Std. wiedergibt.

Fig. 6 ist eine graphische Darstellung, welche den Korrosionsverlust des rostfreien Stahls gemäß der Erfindung und denjenigen von bekanntem rostfreien Stahl wiedergibt, wobei sämtliche in eine ssiedende wässrige 5%ige HpSO^-Lösung während 6 Std. eingetaucht sind.

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Pig. 7 zeigt eine Photographic einer mikroskopischen Struktur (Grad der Vergrößerung 80) des rostfreien Stahls gemäß der Erfindung.

Die bevorzugten Bereiche der Gehalte der Legienmgselcnentc sind durch die folgenden Gründe bestimmt.

Die Menge an C, Si und IJn in diesem restfreien Stahl ist die des üblichen ferritischen rostfreien Stahls.

Weniger als 24 % Cr ist nicht wirksam zur vollständigen Erzielung der Korrosionsbeständigkeit des erhaltenen Stahls wie sich aus Fig. k ergibt, während mehr als 30 % Cr die Herstellung des Stahls schwierig macht. Ein Ni-Gehalt-von weniger als 2 % oder mehr als 3 % verringert die Korrosionsbeständigkeit des erhaltenen. Stahls wie in B'ig. 2 gezeigt.

Mo dient zur Verfestigung des passiven Zustands des Fe-Cr-Ni-Stahls. Weniger als 0,5 % Mo ergibt schlechte Beständigkeit gegenüber dem Angriff von H₂SO^ wie in Fig. 3 gezeigt, wahrend mehr als 1,0 % Mo unwirtschaftlich ist und die Schlagfestigkeit des erhaltenen Stahls herabsetzt«

Hb ist als ein Element bekannt, das die Beständigkeit von rostfreiem Stahl gegenüber dem Angriff von H₂SO/ verbessert. Weniger als 0,03 % Nb ist nicht wirksam hinsichtlich der Verbesserung der Beständigkeit gegenüber dem Angriff von H₂SO^, "wie in Fig. 4 gezeigt ist, während mehr als 0,10 % Nb unwirtschaftlich ist und die Korrosionsbeständigkeit nicht weiter erhöht.

Cu dient in wirksamer Weise zur Verbesserung der Säurebeständigkeit. Weniger als 0,4 % Cu ist nicht wirksam, während mehr als 1,0 % Cu die Zähigkeit des Stahl verringert.

Die Zusammensetzung des rostfreien Stahls mit hohem Cr- und niedrigem Ni-Gehalt gemäß der Erfindung ist wie folgt:

BAD OR:Q:NA

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Gew.%

Kohlenstoff 0,03 - 0,10

Silicium 0,5 - 2,0

Mangan 0,5 - 2,0

Phosphor plus Schwefel 0 - 0,04 (P nicht mehr als 0,04; S nicht mohr als 0,04)

Chrom 24-30 Nickel 2 - 3

Molybdän 0,5-1,0

Niob 0,03-0,10

Kupfer 0,4 - 1,0

Eisen Rest

Die rostfreien Stähle der Erfindung können unter Verwendung üblicher Verfahren zur Herstellung rostfreier Stähle, beispielsweise durch Zentrifugalguß, hergestellt werden.

Einige Beispiele der Erfindung, hergestellt nach der Zentrifugalgießmethode, sind mit Bezug auf die Zeichnungen (Fig· 4) und Tabellen I und II beschrieben.

0 9 810/0418 bad

,Tabelle I

Chemische Zusammensetzungen der rostfreien Stahlproben ( G e\i. % )

Probe C
*

¥-11 0,08 0,96 0,86 0,028 0,013 25,08 3,01 0,5 0,50 0,03

*N-12 0,09 0,89 1,16 0,025 0,012 24,20 3,01 0,86 0,84 0,04

*N-13 0,09 0,99 1,06 0,025 0,012 25,62 2,45 0,92 0,99 0,04

*I\j_14 0,08 1,00 1,12 0,026 0,013 28,70 3,00 0,80 0,71 0,04

%-15 0,08 0,98 1,01 0,020 0,018 26,33 2,55 0,72 0,68 0,03

**SUS-27< 0,08 <1,00 <2,00 18,008,00

**SUS-29<0,08 <1,00<2,00 9,00

**SUS-32<0,08 <1,00(2,00 16,00 10,00 2,00

20,00 11,00 9,00

13^00 10,00

,00 14,00 3,00

* Proben des rostfreien Stahls gemäß der Erfindung '"' Vergleichspröben eines bekannten rostfreien Stahls

SAD

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Tabelle II

Probe

Kechanischo Eigenschaften der in Tabelle I angegebenen rostfreien Stahlproben

Zugfestig- Streck- Deh- Flä- Korrosion in sisclen-keit ρ grenze nung chen- der wässriger 5^iger (kg/ηηΤ) HcP-Zr₁Im²I W verrin- H_?SO, -Lösung

VKg/mm ; gerung -=— - ■——

(%) Korrosions- Korroüions-

verlust

TT-11
^N-12

^fN-13
N-14

69,6
69,0
71,5
70,1
69,4

49,8
> 52
>52

46,7 45,8

49,3 49,0 47,6

25,1

25,6
26,2
25,0
25,5
26,4

53,2
50,2
49,8
48,9
5O_t5

2,0 1,8 1,5 1,6 1,6

46,0 60,2
>45 > 50
>45 >60

4,09 χ 10

3,82 χ 10"

178 χ 10~³ 44,1 χ 10**- 9,62 χ 10"

Die in Tabelle II wiedergegebenen Daten bezüglich dos Korrosionsverlustes sind in Fig. 6 graphisch dargestellt.

Die Testprobe N-12 wird elektrolytisch in einer 10bigen Chroi.iatlosung geätzt und die mikroskopische Struktur (80-fache Vergrößerung) der geätzten Probe ist in Fig. 7 wiedergegeben. Es ist aus Fig. 7 ersichtlich, daß der rostfreie Stahl der Erfindung aus einer ferritischen Matrix mit einem geringen Gehalt an darin dispergierter Austenitphase aufgebaut ist.

Die folgenden Angaben ergeben sich klar aus den Tabellen und Fig. 6:

Der rostfreie Stahl gemäß der Erfindung liefert bessere Säurebeständigkeit, wie beispielsweise Beständigkeit gegenüber dem Angriff von Schwefelsäure, als die üblichen auste-

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nitischen rostfreien Stahle; die Korrosionsbeständigkeit des Stahls der Erfindung ist zweimal so groß wie die des UIdIiclien austenitischen rostfreien Stahls SU3-32» zu dem I-To zur Verbesserung der Beständigkeit gegen Schwefelsäure zugefügt wurde.

Die Dehnung und die Flächenverringerung des Stahls der Erfindung sind gegenüber dem üblichen rostfreien Stahl mit austenitischor Mrrtriz etwas schlechter, jedoch sind die Zugfestigkeit und die Streckgrenze des Stahls der Erfindung denjenigen des üblichen rostfreien Stahls mit austenitisolier Matrix überlegen.

Ferner ergibt sich, da die Matrix des Stahls der Erfindung X&rritißcli ist, intergranule.re Korrosion und Spannungskorrosionsrißbildung bei dem Stahl nur in geringfügigem Ausmaß.

Somit besitzt der rostfreie Stahl der Erfindung deutliche Merkmale sowohl rostfreier Stähle mit austenitischer Matrix als auch rostfreier Stähle mit ferritischer Matrix und kann in weitem Umfang in der chemischen Industrie, der Papierheratellungsindustrie und anderen industriellen Anwendungsgebieten, die Stähle mit hoher Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit erfordern, insbesondere Beständigkeit gegenüber Spaiinungskorrosioncrißbildung, angewendet werden.

Die Erfindung mirde vorstehend anhand spezieller Ausführung sformen beschrieben, ohne darauf begrenzt zu sein.

GAD CRiGiNAL

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Claims

Patentansprüche

1. Rostfreier Stahl mit hohem Chrom- und niedrigem Nickelgehalt gekennzeichnet durch nicht
mehr als 0,10 % C, nicht mehr als 2,0 % Si, nicht mehr als 2,0 % Mn, nicht mehr als 0,04 % der Summe von P und S, 24 bis 30 % Cr, 2,0 bis 3,0 55 Hi, 0,5 bis 1,0 % Mo, 0,03 bis 0,10 % Nb, 0,4 bis 1,0 ^c/_a Cu und als Rest Fe, wobei sämtliche Prozentgehalte auf das Gewicht bezogen sind.

2. Rostfreier Stahl mit hohem Chrom- und niedrigem Nickelgehalt nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß der Stahl folgende Bestandteile^bezogen auf das Gewicht;, aufweist:

Kohlenstoff Silicium Mangan Phosphor plus Schwefel Chrom Nickel Molybdän Niob Kupfer Eisen

o, 03 - 0,10 % o, 2,0 % o, 5 - 2,0 J5 0 - 0,04 55 24 - 30 % 2 - 3 % o, 1,0 % o, 03 - 0,10 % o, 4 „ 1,0 % Rest

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