DE69802750T2

DE69802750T2 - Fe-Cr-Si Stahl mit guten Korrosionseigenschaften und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE69802750T2
Application number: DE69802750T
Authority: DE
Inventors: Osamu Kondo; Akihiro Matsuzaki; Shigeaki Takajo; Takako Yamashita
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1997-08-01
Filing date: 1998-07-30
Publication date: 2002-05-23
Anticipated expiration: 2018-07-31
Also published as: KR100334148B1; EP0894874B1; DE69802750D1; KR19990023274A; US6207103B1; EP0894874A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fe-Cr-Si-Stahlplatte mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit und hoher Zähigkeit und auf ein Verfahren zur Herstellung desselben.

Hintergrund der Erfindung

Fe-Cr-Legierungsbleche sind für ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit bekannt gewesen. Um noch höhere Korrosionsbeständigkeit und bessere Wärmebeständigkeitseigenschaften unter noch härteren Bedingungen sicher zu stellen, sind verschiedene Elemente zu den in den Blechen verwendeten Legierungen zugesetzt worden. Repräsentative Beispiele sind Mo, Co und Al. Als Ergebnis ist eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit erzielt worden. Als repräsentativer Index für die Korrosionsbeständigkeit wird das Lochkorrosionspotential verwendet (gemessen in einer 3,5 vol.-%igen wässrigen Lösung von NaCl bei 30ºC bei einer Stromdichte von 10 uA/cm²). Mit den zugesetzten Elementen kann das Lochkorrosionspotential der Bleche 500 mV oder noch höhere Werte erreichen. Alle diese Elemente sind jedoch teuer. Demgemäß wird in der verarbeitenden Industrie die zugesetzte Menge in dem Blech begrenzt unter Inkaufnahme einer verringerten Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit.
Si ist billiger als Mo, Co oder Al und verbessert zusätzlich die Korrosionsbeständigkeit oder Wärmebeständigkeit. Demgemäß wird die Verwendung von Fe-Cr-Si-Legierungen in der Industrie erwartet. Als ein Beispiel offenbart die japanische Offenlegungsschrift Sho-57/134,542 ferritischen, nicht rostenden Stahl, der 0,01-5,00 Gew.-% Si, 0,01-5,00 Gew.-% Mn und 0,20-1,00 Gew.-% Nb enthält und eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit hat.
Si hat jedoch den Nachteil, dass, wenn sein Gehalt 3,5 Gew.-% oder mehr beträgt, die Zähigkeit der Eisenlegierung drastisch verringert wird. Dies beschränkt seine Verwendung als ein Material. Darüber hinaus werden Verarbeitungsschritte, wie Walzen und Pressformen, schwierig. Ferner ist berichtet worden, dass die Wirkung von Si zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit geringer ist als die von Mo, Co, Al usw.. Wenn der Si-Gehalt übermäßig beschränkt wird, kann jedoch seine Verwendbarkeit als ein antikorrosives Material für eine Fe-Cr-Si-Legierung nicht aufrecht erhalten werden. So beschreibt z. B. EP-A-0 597 129, dass eine schmelzwürdige Legierung unter Verwendung von sehr geringen Mengen an Silicium hergestellt werden kann.
Es ist bekannt gewesen, dass in Fe-Cr-Legierungssystemen die Verringerung von Verunreinigungen manchmal die Zähigkeit und die Bearbeitbarkeit verbessern kann, ohne das Hauptkomponentensystem zu ändern. Ein repräsentatives Beispiel ist die japanische Offenlegungsschrift Hei-06/033,197, in welcher erwähnt wird, dass in einigen Produkten, selbst wenn Si vorhanden ist, die Verarbeitbarkeit durch die Herabsetzung von Verunreinigungen verbessert werden kann. Wenn jedoch eine große Menge von Si vorhanden ist, tritt eine weit signifikantere Verschlechterung der Zähigkeit ein als dies gewöhnlich in Fe-Cr-Legierungen der Fall ist, und es besteht die Sorge, dass diese Verschlechterung nicht durch irgendeinen Grad der Verbesserung der Zähigkeit einer gewöhnlichen Fe-Cr-Legierung, wie sie in der Patentveräffentlichung beschrieben ist, kompensiert werden kann. Weiter ist noch nicht untersucht worden, ob die Korrosionsbeständigkeit auf Werten so hoch wie 500 mV, ausgedrückt als Lochkorrosionspotential, gehalten werden kann.
In der japanischen Offenlegungsschrift Hei-03/053,025 wird beschrieben, dass, wenn rasches Abkühlen nach dem Warmwalzen unter hoher Spannung durchgeführt wird, die Zähigkeit einer Fe-Cr-Si-Legierung, die 0,01-0,50 Gew.-% Seltenerd-Metallelemente (REM) enthält, verbessert werden kann. Ein solches Walzverfahren ist jedoch nicht üblich und trägt zu Kosten und Verzögerungen bei. Zusätzlich ist es, wenn die Eigenschaften der herkömmlichen Fe-Cr-Si-Legierung in Betracht gezogen werden, nur zu erwarten, dass die resultierende Korrosionsbeständigkeit geringer als 500 mV Lochkorrosionspotential sein wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Beschränkungen zu überwinden und eine Fe-Cr-Si-Legierung zu schaffen, die ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und hohe Zähigkeit hat, und ebenfalls das Kaltwalzen oder Warmwalzen unter dem Vorteil von solch hoher Zähigkeit durchzuführen.
Die vorstehende Aufgabe ist durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Das erfinderische Verfahren zur Herstellung eines solchen Stahlbleches ist im Patentanspruch 14 definiert.
Wir haben gefunden, dass wir selbst in dem Falle eines hohen Gehalts an Si eine Verringerung der Mengen von C und N und Cr, wie es gewöhnlich zur Verbesserung der Zähigkeit angenommen wird, vermeiden können, aber im Gegensatz dazu Cr in mehr als einer gewissen Menge tatsächlich vorhanden ist, und dass dies eine überraschend hohe Zähigkeit ergibt. Wir haben ebenfalls gefunden, dass mit Bezug auf die Korrosionsbeständigkeit Cr und Si in mehr als gewissen Mengen vorhanden sein können, während die Gehalte an C und N verringert sind, und dass dies eine Korrosionsbeständigkeit auf einem solch hohen Niveau ergibt, dass alles, was derzeit möglich war, übertroffen wurde.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Stahlblech mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit, umfassend:
10-30 Gew.-% Cr,
3,5-10 Gew.-% Si,
bis zu 100 ppm C + N,
0-5 Gew.-% Co,
0-5 Gew.-% Mo,
0-5 Gew.-% Al,
0-10 Gew.-% Ni,
0-0,2 Gew.-% Mn
und bis zu 160 ppm C + N + O + S + P,
Rest Fe und herstellungsbedingte Verunreinigungen.
Wenn die Gesamtmenge von C und N 40 ppm oder weniger beträgt, werden eine sehr signifikante Korrosionsbeständigkeit und Zähigkeit erzielt.
Wenn nicht mehr als 5 Gew.-% eines oder mehrerer Metalle, ausgewählt aus Mo, Co und Al, einem solchen Stahlblech zugesetzt werden, werden darüber hinaus die Korrosionsbeständigkeit und die Zähigkeit weiter verbessert.
Wir haben weiter gefunden, dass, wenn die durch Warmwalzen gebildete Enddicke geringer ist als 3 mm, eine sehr hohe Zähigkeit oder Verarbeitbarkeit erzielt werden kann, selbst wenn die Menge von Si so hoch ist wie 3,5-10 Gew.-%. Es ist ebenfalls gefunden worden, dass je größer der Gehalt an Cr ist, desto höher die vorteilhafte Wirkung ist.
Die Wirkung ist signifikant, wenn ein Gussblock, enthaltend 10-30 Gew.-% Cr und 3,5-10 Gew.-% Si, wobei die Gesamtmenge von C und N nicht mehr als 100 ppm beträgt und der Rest hauptsächlich aus Eisen und herstellungsbedingten Verunreinigungen besteht, dem Warmwalzen bis zu einer Dicke von nicht mehr als 3 mm unterworfen wird. Die Wirkung wird gefördert, wenn nicht mehr als 10 Gew.-% Ni weiter zugesetzt werden.
Das Blech, welches bis auf eine Dicke von nicht mehr als mm gewalzt wird, kann überraschenderweise dem Kaltwalzen oder Warmwalzen ohne Glühen unterworfen werden.
Nun werden experimentelle Ergebnisse erläutert, wodurch die vorliegende Erfindung geschaffen wurde. Sie sind nicht enthalten, um den Bereich der Erfindung, der in den beigefügten Patentansprüchen definiert ist, zu definieren oder zu beschränken.
Als Materialien wurden Fe, Cr und Si, die jeweils eine Reinheit von wenigstens 99, 99% haben, verwendet. Jede Probe, umfassend 10 kg hochreine Fe-Cr(0-30 Gew.-%)- Si(5 Gew.-%)-Legierung (worin der Gewichtsprozentsatz von Cr jeweils entweder 0, 2, 10, 18 oder 30% betrug), wurde durch Schmelzen in einem kleinen Schmelzofen hergestellt. Zur Desoxidation wurden 0,01 Gew.-% Al zugesetzt. Die Mengen der Verunreinigungen in der entstandenen Legierung waren 1-4 ppm C, 3-7 ppm P, 3-5 ppm S, 6-15 ppm N, 5-11 ppm O und 8-17 ppm C und N.
Gussblöcke wurden auf eine Dicke von 60 mm herausgeschnitten, auf 1100ºC erhitzt und zu einem Blech mit einer Dicke von 3,5 mm gewalzt. Kerbschlagbiegeversuchsproben nach Charpy mit einer Blechdicke von 2,5 mm, einer Breite von 10 mm, einer Länge von 55 mm und einer Spitzkerbe von 2 mm wurden aus jeder Stahlplatte parallel zu der Walzrichtung entnommen. Jede Probe wurde einer Messung von Schlagwerten bei verschiedenen Temperaturen unterworfen. Die Temperatur, bei welcher der prozentuale Sprödbruch 50% erreichte (d. h. die Versprödungstemperatur) wurde bestimmt und diente als ein Index für die Zähigkeit.
Die Übergangstemperatur für jede Zusammensetzung (0, 2, 10, 18 oder 30 Gew.-% Cr und 5 Gew.-% Si) war wie folgt.

Cr (Gew.-%) Übergangstemperatur (ºC)

0 +180
2 +160
10 -20
18 -40
30 -30
Dies zeigt unerwarteterweise, dass, wenn die Menge von Cr etwa 10 Gew.-% oder mehr beträgt, eine sehr niedrige Übergangstemperatur oder, mit anderen Worten, eine sehr hohe Zähigkeit erreicht wird, selbst wenn 5 Gew.-% Si vorhanden sind.
Dann wurde die Zusammensetzung Cr(18 Gew.-%)-Si(5 Gew.-%) der gleichen Behandlung wie vorstehend unterwarten, mit der Ausnahme, dass Eisennitrid und Mutterlegierung, enthaltend 5 Gew.-% C zur Einstellung von C und N verwendet wurden. Die erhaltenen Legierungsproben, die verschiedene Mengen von C und N enthalten, wurden einem Charpy-Test in der gleichen Weise wie vorstehend unterworfen. Die Ergebnisse waren:

C + N (ppm) Übergangstemperatur (ºC)

11 -40
22 -10
43 +70
86 +90
117 +180
Dies zeigt, dass, wenn die Menge von C plus N etwa 100 ppm oder weniger beträgt, die Zähigkeit bemerkenswert verbessert ist, und dass, wenn C plus N etwa 40 ppm oder weniger beträgt, die Zähigkeit drastisch verbessert wird.
Diese warmgewalzten Bleche wurden zu dünnen Blechen mit einer Dicke von 0,35 mm durch Warmwalzen verarbeitet, bei 850ºC 1 Minute in Ar geglüht, und die Korrosionseigenschaften wurden gemessen. Das Lochkorrosionspotential in einer 3,5 vol.-%igen wässrigen Lösung von NaCl bei 30ºC bei einer Stromdichte von 10 uA/cm² wurde als ein Index für die Korrosion verwendet.
Das Ergebnis war wie folgt:

C + N (ppm) Lochkorrosionspotential (mV)

11 890
22 660
10 230
86 190
117 120
Dies zeigt, dass, wenn die Menge von C und N 30 ppm oder weniger beträgt, das Lochkorrosionspotential mehr als 500 mV beträgt (verglichen mit etwa 120 mV im Falle von SUS 430), was weit besser ist als gewöhnlicher ferritischer, nicht rostender Stahl und sehr ausgezeichnet gegenüber anderen korrosionsbeständigen Stählen ist.
Die Auswahl des Komponentensystems und der Reinheit der Legierung spielen wichtige Rollen, wie es ersichtlich werden wird.
Cr ist ein wesentliches Metall zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit von Legierungen. Wenigstens etwa 10 Gew.-% Cr sind notwendig, um sehr ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit zu erzielen. Tatsächlich ist Cr sehr wirksam zur Erzielung hoher Zähigkeit, wenn die Menge von Si hoch ist; etwa 10 Gew.-% oder mehr sind ebenfalls für einen solchen Zweck notwendig. Wenn andererseits die Menge von Cr höher ist als etwa 30 Gew.-%, geht die Wirkung in eine Sättigung über und verschlechtert ebenfalls eher die Verarbeitbarkeit des Stahls. Weiter erhöht eine solche Menge die Kosten. Daher wird der Gehalt von Cr auf etwa 10-30 Gew.-% eingestellt. Vorzugsweise beträgt er etwa 10-25 Gew.-% oder bevorzugter etwa 10-20 Gew.-%.
Si ist ebenfalls ein Element zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit und der Wärmebeständigkeit. Wenn seine Menge geringer ist als etwa 3,5 Gew.-%, kann eine sehr ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit nicht erzielt werden. Wenn sie über etwa 10 Gew.-% liegt, kann eine hohe Zähigkeit nicht sicher gestellt werden. Demgemäß wird die Menge von Si auf etwa 3,5-10 Gew.-% eingestellt. Vorzugsweise beträgt sie etwa 3,5-8 Gew.-% oder bevorzugter etwa 4-7 Gew.-%.
C und N verschlechtern die Zähigkeit der Fe-Cr-Si-Legierung. Um die hohe Zähigkeit sicher zu stellen, darf ihre Gesamtmenge nicht höher sein als etwa 100 ppm. Vorzugsweise ist sie nicht höher als etwa 40 ppm oder bevorzugter nicht höher als etwa 20 ppm.
Es ist bekannt gewesen, dass Mo, Co und Al eine höhere Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit ergeben, wenn sie zu Legierungen eines Fe-Cr-Typs zugesetzt werden. Ein Zusatz dieser Elemente ändert das wesentliche Merkmal der vorliegenden Erfindung nicht, obwohl ein Kostenanstieg erfolgt, wenn sie in größen Mengen zugesetzt werden. Daher beträgt die obere Grenze etwa 5 Gew.-%. Vorzugsweise ist ihr Gehalt nicht höher als etwa 3 Gew.-% oder bevorzugter nicht höher als 1,5 Gew.-%.
Ein Zusatz anderer Elemente als die vorstehend genannten zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit, wie Mo, Co und Al, verschlechtern die Verarbeitbarkeit nicht. Ein zu hoher Zusatz verursacht jedoch ein Problem hinsichtlich der Kosten, und darüber hinaus geht die Verbesserung der Eigenschaften in die Sättigung über. Demgemäß darf jedes von ihnen nicht mehr als 5 Gew.-% betragen. Vorzugsweise betragen die Mengen etwa 0,03-3,0 Gew.-% für Mo, etwa 0,03-3,0 Gew.-% für Co und etwa 0,5-5,0 Gew.-% für Al.
Mit Bezug auf die Menge von Verunreinigungen in dem Stahlmaterial ist es bevorzugt, dass die Gesamtmenge von C und N nicht mehr als etwa 100 ppm beträgt, und dass die Gesamtmenge von C, N, O, S und P nicht mehr als etwa 160 ppm beträgt. Die Menge von Mn beträgt vorzugsweise nicht mehr als 0,2 Gew.-%.
Bei der Herstellung einer Fe-Cr-Si-Legierung mit sehr hoher Korrosionsbeständigkeit und hoher Zähigkeit auf dem Niveau der vorliegenden Erfindung, ist es bevorzugt, hochreines Elektrolyteisen, Elektrolytchrom und Siliciummetall mit einer Reinheit von nicht niedriger als etwa 99,9% oder vorzugsweise nicht niedriger als etwa 99,99% zu verwenden. Wenn Mo, Co und Al zugesetzt werden, werden hochreine Materialien verwendet. Das Schmelzen wird unter Verwendung eines Vakuumschmelzofens mit einem hohen Vakuum (Druck nicht höher als 10&supmin;&sup4; Torr) durchgeführt, und eine kleine Menge von Al wird zur Desoxidation zugesetzt. Danach kann das Warmwalzen unter herkömmlichen Bedingungen durchgeführt werden. Da die Zähigkeit sehr hoch ist, kann das Produkt weiter dem Kaltwalzen unterworfen werden, um ein dünnes Blech zu ergeben. Das Glühen und die Oberflächenendbehandlung danach können durch die gleichen Stufen durchgeführt werden wie im Falle von herkömmlichen ferritischen, nicht rostenden Stahlblechen. Es besteht keine besondere Beschränkung für die Mengen von Verunreinigungen, die verschieden sind von C und N, aber vorzugsweise beträgt P nicht mehr als etwa 40 ppm, S beträgt nicht mehr als etwa 20 ppm, und O beträgt nicht mehr als etwa 50 ppm, und die Gesamtmenge von C, N, P, S und O beträgt vorzugsweise nicht mehr als etwa 160 ppm.
Nun wird das Ergebnis von Experimenten betreffend das Walzverfahren wie folgt erläutert.
10 kg Fe-Cr(18 Gew.-%)-Si(5 Gew.-%)-Legierung wurde durch Schmelzen in einem kleinen Vakuumschmelzofen von experimentellem Maßstab hergestellt. Die Desoxidation wurde mit Al durchgeführt; Eisennitrid und Mutterlegierung, die 5 Gew.-% Kohlenstoff enthält, wurden zugesetzt, um die Mengen von C und N einzustellen; und die Mengen der Verunreinigungen betrugen 21 ppm C, 0,01% Mn, 4 ppm P, 3 ppm S, 52 ppm N, 15 ppm O und 30 ppm Al. Nach dem Entfernen des Hammerschlags von den Stahlblöcken wurde die Legierung auf 1100ºC erhitzt und zu mehreren Blechen mit Dicken von 5,0, 4,0, 2,0 oder 1,5 mm gewalzt. Kerbschlagbiegeversuchsproben nach Charpy mit einer Blechdicke von 1,0 mm, einer Breite von 10 mm, einer Länge von 55 mm und einer Spitzkerbe von 2 mm wurden aus jedem Stahlblech parallel zu der Walzrichtung entnommen. Jedes Blech wurde der Messung von Schlagwerten bei verschiedenen Temperaturen unterworfen, wonach die Temperatur, bei der der prozentuale Sprödbruch 50% erreichte, d. h. die Versprödungstemperatur, als ein Index für die Zähigkeit bestimmt wurde. Die Übergangstemperatur für jede Dicke war wie folgt:

Enddicke nach dem Warmwalzen (mm) Übergangstemperatur (ºC)

5,0 +110
4,0 +100
3,0 +70
2,0 -10
1,5 -40
Dies zeigt, dass, wenn die Enddicke etwa 3 mm oder weniger beträgt, eine hohe Zähigkeit erzielt wird.
Wenn die Enddicke des Warmwalzens etwa 2 mm oder weniger betrug, war es auch möglich, ein Kaltwalzen nach diesem Schritt durchzuführen.
Die experimentellen Fakten zeigen, das nicht nur die Komponentensysteme und die Reinheit, sondern auch die Enddicke nach dem Warmwalzen eine wichtige Rolle spielen.
Wenn die Enddicke nach dem Warmwalzen auf nicht mehr als etwa 3 mm eingestellt wird, ist es möglich, die Zähigkeit rasch zu verbessern. Es wird angenommen, dass dies auf der Tatsache beruht, dass die beim Warmwalzen eingeführte Dislokation ohne Relaxation durch eine plötzliche Abnahme der Blechdicke verbleibt, wobei sich feine Subkörner bilden. Diese Tatsache wurde durch Betrachten einer Probe mit einer Enddicke von 1,5 mm nach dem Warmwalzen unter einem Dünnfilm-Durchstrahlungselektronenmikroskop bestätigt. Demgemäß wird die Enddicke vorzugsweise so eingestellt, dass sie nicht mehr als etwa 3 mm beträgt. Dieser Wert entspricht einer Verringerung der Dicke von nicht weniger als etwa 85%.
Wenn weniger als etwa 10 Gew.-% Nickel zugesetzt werden, wird die Zähigkeit als ein Ergebnis der feinen Korngröße verbessert, und die Korrosionsbeständigkeit wird vorteilhaft beeinflusst. Wenn jedoch die Menge mehr als etwa 10 Gew.-% beträgt, geht die Wirkung in eine Sättigung über. Sie verursacht auch einen Kostenanstieg. Die obere Grenze von Ni beträgt etwa 10 Gew.-%, vorzugsweise etwa 5 Gew.-%. Um die vorstehend genannten Wirkungen von Ni sicher zu stellen, sind etwa 0,5 Gew.-% oder mehr Ni notwendig. Daher wird der bevorzugte Gehalt von Ni auf etwa 0,5-5,0 Gew.-% eingestellt.
Diese Wirkungen gehen jedoch verloren, wenn ein Glühen durchgeführt wird. Es wird angenommen, dass dies auf der Tatsache beruht, dass die feinen Subkörner durch Umkristallisation relaxieren. Daher ist es bevorzugt, ein Glühen nach dem Warmwalzen zur Sicherstellung von hoher Zähigkeit zu vermeiden. Demgemäß ist es bevorzugt, dass das warmgewalzte Blech aus Fe-Cr-Si-Stahl nicht geglüht wird, sondern dem Kaltwalzen oder dem Warmwalzen unterworfen wird, um das Fe-Cr-Si-Stahlblech zu ergeben. Der hier verwendete Begriff "warm" steht für einen Temperaturbereich von etwa 50-350ºC.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert, die als erläuternd anzusehen sind, aber nicht den Bereich der Erfindung definieren oder beschränken sollen.

Beispiel 1

Elektrolyteisen und Elektrolytchrom mit einer Reinheit von 99,99%, Siliciummetall mit einer Reinheit von 99,999% und Aluminiummetall, Kobaltmetall und Molybdänmetall mit einer Reinheit von 99,99% wurden als Materialien verwendet und in einem kleinen Schmelzofen mit einem hohen Vakuum (1 · 10&supmin;&sup4; Torr) geschmolzen, um jeweils 10 kg der in Tabelle 1 gezeigten Legierung herzustellen. Wenn kein Al als eine Hauptkomponente enthalten war, wurde Aluminiumfolie in einer Menge entsprechend 0,01 Gew.-% (1 g) nach dem Entfetten zur Desoxidation zugesetzt. Die Gussblöcke wurden auf eine Größe von 40 · 60 · 100 mm ausgeschnitten, in Ar auf 1100ºC erhitzt, bei dieser Temperatur 30 Minuten gehalten, die Größe von 60 mm wurde roh auf 20 mm gewalzt, dann wieder auf 1100ºC erhitzt, 15 Minuten bei dieser Temperatur gehalten und auf die Blechdicke von 3,5 mm gewalzt.
Kerbschlagbiegeproben nach Charpy mit einer Blechdicke von 2,5 mm, einer Breite von 10 mm, einer Länge von 55 mm und einer Spitzkerbe von 2 mm wurden aus jedem Stahlblech parallel zu der Walzrichtung entnommen und einer Messung der Schlagwerte nach Charpy bei Temperaturen mit Schritten von 25ºC unterworfen, wonach die Temperatur, wo der prozentuale Sprödbruch 50% betrug, d. h. die Versprödungstemperatur, als ein Index für die Zähigkeit bestimmt wurde.
Dann wurde die Oberfläche des warmgewalzten Bleches mit einer Dicke von 3,5 mm abgestrahlt und einer Kaltwalzung bis auf eine Dicke von 0,35 mm unterworfen. Nebenbei bemerkt, wurde das Blech, wenn die Übergangstemperatur höher war als die Raumtemperatur, auf 300ºC vorerwärmt, um das Warmwalzen durchzuführen. Danach wurde das dünne Blech in Ar bei 850ºC für 1 Minute geglüht, und das Lochkorrosionspotential wurde in einer 3,5%igen wässrigen Lösung von NaCl bei 30ºC bei einer Stromdichte von 10 uA/cm² gemessen.
Tabelle 2 zeigt die Übergangstemperaturen von verschiedenen Stahltypen, das Walzverfahren (Kalt- oder Warmwalzen) und die Lochkorrosionspotentiale.
Typ 1 ist ein Vergleichsbeispiel, worin der Prozentsatz von Cr nicht ausreichend war, und sowohl die Zähigkeit als auch die Korrosionsbeständigkeit geringer waren als diejenigen von gewöhnlichem nicht rostendem Stahl. Typ 2 war innerhalb eines Zusammensetzungsbereichs der vorliegenden Erfindung und hatte sowohl sehr hohe Zähigkeit als auch sehr hohe Korrosionsbeständigkeit. Typ 3 ist ein Vergleichsbeispiel, wo Si nicht ausreichend war, und obwohl die Zähigkeit ausgezeichnet war, die Korrosionsbeständigkeit sich auf einem Wert von gewöhnlichem SUS304 und SUS430 befand. Im Typ 4 lag ein Überschuss von Si vor, wodurch die Zähigkeit verschlechtert wurde.
Die Typen 5 und 6 fallen unter die vorliegende Erfindung, worin Al, Co und Mo weiter zu der vorliegenden Erfindung zugesetzt wurden, und beide Legierungen zeigten eine sehr hohe Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit.
Die Typen 7 und 8 enthielten mehr C und N als der Typ 2 und insbesondere im Typ 8 war die Menge von C und N so hoch, dass sie sich außerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung befand. Die resultierenden Zähigkeiten und Korrosionsbeständigkeiten waren ähnlich zu denjenigen des Typs 1, der einen niedrigen Cr-Gehalt und einen hohen Si-Gehalt aufweist. Wenn ein Überschuss der Menge von C und N vorlag, verglichen mit Typ 2, waren sowohl die Zähigkeit als auch die Korrosionsbeständigkeit verschlechtert.
Typ 9 gehört zur vorliegenden Erfindung, wo die Reinheit innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung erhöht wurde, und sowohl die Zähigkeit als auch die Korrosionsbeständigkeit wurden weiter verbessert, was zu Materialien mit sehr ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit führt. Tabelle 1
* : Beispiel der vorliegenden Erfindung
** : Vergleichsbeispiel # : Mo: 1,5; Co: 0,8 Tabelle 2
* : Beispiel der vorliegenden Erfindung
** : Vergleichsbeispiel

Beispiel 2

Jeweils 10 kg Legierung, wie in Tabelle 3 gezeigt, wurden unter Verwendung eines kleinen Vakuumschmelzofens von einem experimentellen Maßstab geschmolzen. Die Desoxidation wurde durch Al durchgeführt; Eisennitrid und Mutterlegierung, enthaltend 5 Gew.-% Eisen, wurden zugesetzt, um die Menge von C und N einzustellen; und die Mengen von Verunreinigungen betrugen 10-30 ppm C, 0,01% Mn, 8-10 ppm P, 5-10 ppm S, 50-70 ppm N, 30 ppm Al und 10-30 ppm O. Der Stahlblock wurde auf eine Größe von 40 · 60 · 100 mm geschnitten, in Argon auf 1100ºC erhitzt, bei dieser Temperatur 30 Minuten gehalten, einem Rohwarmwalzen zur Verringerung von 60 mm auf 20 mm unterworfen, wieder auf 1100ºC erhitzt, bei dieser Temperatur 15 Minuten gehalten und auf eine Dicke von 4,0, 3,0, 2,0 oder 1,5 mm gewalzt.
Kerbschlagbiegeversuchsproben nach Charpy mit einer Blechdicke von 1,0 mm, einer Breite von 10 mm, einer Länge von 55 mm und einer Spitzkerbe von 2 mm wurden aus jedem Stahlblech parallel zu der Walzrichtung entnommen und einer Messung der Schlagwerte nach Charpy bei den Temperaturen mit Intervallen von 25ºC unterworfen, wonach die Temperatur, wo der prozentuale Sprödbruch 50% erreichte, d. h. die Versprödungstemperatur, als ein Index für die Zähigkeit bestimmt wurde.
Dann wurde die Oberfläche von jedem der warmgewalzten Bleche mit einer bestimmten Dicke abgestrahlt und einem Kaltwalzen bis auf eine Dicke von 0,35 mm unterworfen. Nebenbei gesagt, wurde das Blech, wenn die Übergangstemperatur höher war als Raumtemperatur, auf 300ºC vorerwärmt, um das Warmwalzen durchzuführen. Das Blech wurde nach dem Walzen unter einem Mikroskop betrachtet, um festzustellen, ob es gesprungen war oder nicht und als ein Index für die Kalt- oder Warmwalzeigenschaft verwendet.
Tabelle 3 zeigt die Enddicken nach dem Warmwalzen, die Übergangstemperatur und die Kaltwalzeigenschaften für jeden Typ des Stahlbleches.
In den Typen A und B bestand ein Hauptunterschied in der Zähigkeit zwischen dem Fall, wo die Enddicke beim Warmwalzen auf 3 mm oder weniger eingestellt war, und dem entgegengesetzten Fall, wodurch es klar gezeigt wurde, dass, wenn das Walzen innerhalb des Erfordernisses der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurde, die Zähigkeit signifikant verbessert war. Zusätzlich ist bei den Stahltypen, welche die Erfordernisse der vorliegenden Erfindung erfüllen, ein Kaltwalzen möglich.
Obwohl Typ C eine große Menge von Si enthielt, betrug sein Cr-Gehalt etwa 18 Gew.-%, und seine Enddicke beim Warmwalzen betrug 2 mm, wonach eine Übergangstemperatur von 50ºC gesichert war. In den Typen D-F wurden Elemente, wie Ni, Mo, Al und Co zugesetzt, um Korrosionsbeständigkeit zu erzielen, aber als Ergebnis des Warmwalzens auf 2 mm trat keine Verschlechterung der Zähigkeit in irgendeiner dieser Proben auf.
In den Typen G und H war die Menge von Si zu hoch und daher die Zähigkeit verschlechtert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es nun möglich, bessere Korrosionsbeständigkeit zusammen mit höherer Zähigkeit als bei herkömmlichem, gewöhnlichem, nicht rostendem Stahl (wie SUS430 und SUS304) zu erzielen. Darüber hinaus können die Legierungskosten überraschenderweise niedrig gehalten werden. Wenn die auf das Walzen folgenden Schritte ebenfalls in Betracht gezogen werden, hat die vorliegende Erfindung ein sehr ausgezeichnetes antikorrosives Material geschaffen. Tabelle 3
* : im Bereich der vorliegenden Erfindung
** : Beispiel der vorliegenden Erfindung
*** : Vergleichsbeispiel
Dicke : Enddicke nach dem Warmwalzen
TT : Übergangstemperatur

Claims

1. Stahlblech mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit, umfassend:

10-30 Gew.-% Cr,

3,5-10 Gew.-% Si,

bis zu 100 ppm C + N,

0-5 Gew.-% Co,

0-5 Gew.-% Mo,

0-5 Gew.-% Al,

0-10 Gew.-% Ni,

0-0,2 Gew.-% Mn

und bis zu 160 ppm C + N + O + S + P,

Rest Fe und herstellungsbedingte Verunreinigungen.

2. Stahlblech nach Anspruch 1, worin der Gesamtgehalt von C + N nicht mehr als 40 ppm beträgt.

3. Stahlblech nach Anspruch 1, hergestellt aus einem Gussblock, der einem Warmwalzen unterworfen und auf eine Dicke von nicht mehr als 3 mm gewalzt wird.

4. Stahlblech nach Anspruch 1 mit einem Index der Korrosionsbeständigkeit von wenigstens 500 mv, ausgedrückt als Lochkorrosionspotential in einer 3,5 vol.-%igen wässrigen Lösung von NaCl bei 30ºC bei einer Stromdichte von 10 uA/cm².

5. Stahlblech gemäß Anspruch 1, worin der Gehalt von Cr 10-25 Gew.-% beträgt.

6. Stahlblech nach Anspruch 1, worin der Gehalt von Cr 10-20 Gew.-% beträgt.

7. Stahlblech nach Anspruch 1, worin der Gehalt von Si 3,5-8 Gew.-% beträgt.

8. Stahlblech nach Anspruch 1, worin der Gehalt von Si 4-7 Gew.-% beträgt.

9. Stahlblech nach Anspruch 1, worin der Gesamtgehalt von C + N 20 ppm oder weniger beträgt.

10. Stahlblech nach Anspruch 1, worin die Menge von Ni 0,5-5,0 Gew.-% beträgt.

11. Stahlblech nach Anspruch 1, worin die Menge von Mo 0,3-3,0 Gew.-% beträgt.

12. Stahlblech nach Anspruch 1, worin die Menge von Co 0,3-3,0 Gew.-% beträgt.

13. Stahlblech nach Anspruch 1, worin die Menge von Al 0,5-5,0 Gew.-% beträgt.

14. Ein Verfahren zur Herstellung eines Stahlblechs mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit, umfassend die Schritte zur Umwandlung von Stahl in einen Gussblock, umfassend: