EP0366646A1 - Verfahren zum Herstellen eines plattierten Formkörpers - Google Patents

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EP0366646A1
EP0366646A1 EP89890278A EP89890278A EP0366646A1 EP 0366646 A1 EP0366646 A1 EP 0366646A1 EP 89890278 A EP89890278 A EP 89890278A EP 89890278 A EP89890278 A EP 89890278A EP 0366646 A1 EP0366646 A1 EP 0366646A1
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Roland Dipl.Ing. Schimböck
Giswalt Dipl.Ing. Dr. Veitl
Ruth Dipl.Ing. Pleschko
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Voestalpine Stahl Linz GmbH
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/004—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr and Ni

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a plated, in particular roll-clad, molded body consisting of a base material and at least one high-alloy, corrosion-resistant support material.
  • Clad molded articles are required for certain areas of use, the base material of which combines high strength with high toughness even at low temperatures and whose support material is particularly corrosion-resistant. These requirements exist for certain components in the offshore industry, in the chemical industry and flue gas desulphurization plants.
  • a method of the type mentioned at the outset has already become known from AT-PS 384 245, in which a coating material having 3 to 7% by weight Mo is applied by plating to a base material.
  • the composite material obtained in this way has sufficient ductility for apparatus construction and a relatively good corrosion resistance.
  • the support material is severely attacked by the highly corrosive stress, which makes the devices unusable for further use under corrosive conditions.
  • the invention aims to further improve the corrosion resistance to organic and inorganic acids, in particular H2S, H2SO4, HCl and oxidizing acids or acid mixtures, such as aqua regia, and to achieve higher resistance even at high acid temperatures and higher pressure.
  • organic and inorganic acids in particular H2S, H2SO4, HCl and oxidizing acids or acid mixtures, such as aqua regia
  • the method according to the invention consists in a method for producing a plated, in particular roll-clad, molded body consisting of a base material and at least one high-alloy, rust-free support material, whereby - the base material up to 0.25% by weight of C, 0.10 to 1.5% by weight of Si, 0.50 to 1.70% by weight of Mn, up to 1.00% by weight of Cr, to 0.30% by weight Cu, up to 0.50% by weight Mo, up to 3.00% by weight Ni, up to 0.05% by weight Nb, up to 0.10% by weight V, to 0.02% by weight of N, up to 0.04% by weight of P, up to 0.025% by weight of S, remainder iron and melting-related impurities,% Nb +% Ti +% V less than or equal to 0.20% -% and (% Al +% Ti +% Zr).
  • % N is greater than or equal to 0.005% by weight, - the coating material made of 0.001 to 0.1% by weight of C, 0.001 to 2.0% by weight of Si, 0.01 to 5.0% by weight of Mn, 0.5 to 40.0% by weight Cr, 35.0 to 80.0 wt.% Ni, 7.0 to 30.0 wt.% Mo, to 5.0 wt.% Cu, to 1.0 wt.% Ti, to 1 .0% by weight of Nb, up to 0.04% by weight of P, up to 5.0% by weight of W, up to 0.025% by weight of 5, balance iron and melting-related impurities, and - After plating, the materials are brought to a temperature between 1000 and 1150 ° C, then to a temperature between 700 and 450 ° C, preferably between 620 and 550 ° C, with a cooling rate between 10 ° C / s and 1 ° C / s quenched and then cooled in still air at a cooling rate between 15 ° C / min
  • Essential for the invention is further the controlled rapid cooling from austenitizing temperature to 700 ° C to 450 ° C and the subsequent slow cooling.
  • austenitizing temperature to 700 ° C to 450 ° C
  • subsequent slow cooling With this method, the corrosion resistance deteriorating precipitates in the support material are surely suppressed, whereas the base material is converted into a fine ferrite and pearlite structure or acicular ferrite.
  • the process is advantageously carried out in such a way that the materials are roll-plated in such a way that a temperature between 1000 and 1060 ° C. is reached at the end of the rolling process, and the austenitizing temperature is then rapidly cooled.
  • the fact that the support materials are still in the precipitation-free state before the rapid cooling ensures that the roll-clad molded articles produced in this way have the highest possible corrosion properties.
  • the materials are quenched to a temperature between 620 and 550 ° C with a cooling rate between 7 ° C / s and 3 ° C / s will.
  • Such a quenching treatment of the composite material can further increase the strength values of the base material and at the same time ensure excellent corrosion properties of the support material.
  • the composite material is advantageously cooled further in still air at a cooling rate of approximately 10 ° C./min.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Herstellen eines plattierten, insbe­sondere walzplattierten, aus einem Grundwerkstoff und minde­stens einem hochlegierten, nicht rostenden Auflagewerkstoff bestehenden Formkörpers besteht der Auflagewerkstoff aus 0,001 bis 0,1 Gew.-% C, 0,001 bis 2,0 Gew.-% Si, 0,01 bis 5,0 Gew.-% Mn, 0,5 bis 40,0 Gew.-% Cr, 35,0 bis 80,0 Gew.-% Ni, 7,0 bis 30,0 Gew.-% Mo, bis 5,0 Gew.-% Cu, bis 1,0 Gew.-% Ti, bis 1,0 Gew.-% Nb, bis 0,04 Gew.-% P, bis 5,0 Gew.-% W, bis 0,025 Gew.-% S, Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verun­reinigungen auf. Die Werkstoffe werden nach dem Plattieren auf eine Temperatur zwischen 1000 und 1150°C gebracht, anschließend auf eine Temperatur zwischen 700 und 450°C, vorzugsweise zwischen 620 und 550°C, mit einer Abkühlge­schwindigkeit zwischen 10°C/s und 1°C/s abgeschreckt und danach an ruhender Luft mit einer Abkühlgeschwindigkeit zwischen 15°C/min und 5°C/min abgekühlt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines plattierten, insbesondere walzplattierten, aus einem Grund­werkstoff und mindestens einem hochlegierten, korrosionsbe­ständigen Auflagewerkstoff bestehenden Formkörpers.
  • Für bestimmte Verwendungsgebiete werden plattierte Formkörper verlangt, deren Grundwerkstoff eine hohe Festigkeit mit einer hohen Zähigkeit auch bei tiefen Temperaturen verbindet und dessen Auflagewerkstoff in besonderem Maß korrosionsbeständig ist. Diese Forderungen bestehen für bestimmte Komponenten in der Offshore-Industrie, in der chemischen Industrie sowie Rauchgasentschwefelungsanlagen.
  • Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist bereits aus der AT-PS 384 245 bekanntgeworden, bei welchem durch Plattieren auf einen Grundwerkstoff ein 3 bis 7 Gew.-% Mo aufweisender Auflagewerkstoff aufgebracht wird. Der auf diese Weise erhaltene Verbundwerkstoff weist eine für den Apparatebau ausreichende Verformbarkeit sowie eine relativ gute Korro­sionsbeständigkeit auf. Wenn jedoch aus derartigen Materia­lien gefertigte Apparaturen längere Zeit extrem starken organischen oder anorganischen Säuren, insbesondere bei höheren Temperaturen, ausgesetzt werden, wird der Auflage­werkstoff durch die hoch-korrosive Beanspruchung stark angegriffen, wodurch die Apparaturen für den weiteren Einsatz unter korrosiven Bedingungen unbrauchbar werden.
  • Die Erfindung zielt darauf ab, die Korrosionsbeständigkeit gegenüber organischen und anorganischen Säuren, insbesondere H₂S, H₂SO₄, HCl und oxidierenden Säuren bzw. Säuregemischen, wie Königswasser, weiter zu verbessern und auch bei hohen Säuretemperaturen und höherem Druck höhere Beständigkeit zu erzielen.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemäße Verfahren in einem Verfahren zum Herstellen eines plattier­ten, insbesondere walzplattierten, aus einem Grundwerkstoff und mindestens einem hochlegierten, nicht rostenden Auflage­werkstoff bestehenden Formkörpers, wobei
    - der Grundwerkstoff bis 0,25 Gew.-% C, 0,10 bis 1,5 Gew.-% Si, 0,50 bis 1,70 Gew.-% Mn, bis 1,00 Gew.-% Cr, bis 0,30 Gew.-% Cu, bis 0,50 Gew.-% Mo, bis 3,00 Gew.-% Ni, bis 0,05 Gew.-% Nb, bis 0,10 Gew.-% V, bis 0,02 Gew.-% N, bis 0,04 Gew.-% P, bis 0,025 Gew.-% S, Rest Eisen und erschmelzungs­bedingte Verunreinigungen enthält, wobei % Nb + % Ti + % V kleiner gleich 0,20 Gew.-% und
    (% Al + % Ti + % Zr) . % N größer gleich 0,005 Gew.-% ist,
    - der Auflagewerkstoff aus 0,001 bis 0,1 Gew.-% C, 0,001 bis 2,0 Gew.-% Si, 0,01 bis 5,0 Gew.-% Mn, 0,5 bis 40,0 Gew.-% Cr, 35,0 bis 80,0 Gew.-% Ni, 7,0 bis 30,0 Gew.-% Mo, bis 5,0 Gew.-% Cu, bis 1,0 Gew.-% Ti, bis 1,0 Gew.-% Nb, bis 0,04 Gew.-% P, bis 5,0 Gew.-% W, bis 0,025 Gew.-% 5, Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen besteht, und
    - die Werkstoffe nach dem Plattieren auf eine Temperatur zwischen 1000 und 1150°C gebracht, anschließend auf eine Temperatur zwischen 700 und 450°C, vorzugsweise zwischen 620 und 550°C, mit einer Abkühlgeschwindigkeit zwischen 10°C/s und 1°C/s abgeschreckt und danach an ruhender Luft mit einer Abkühlgeschwindigkeit zwischen 15°C/min und 5°C/min abgekühlt werden.
  • Entgegen den Vorurteilen der Fachwelt, die bei Erhöhung des Mo-Gehaltes bei walzplattierten Auflagewerkstoffen keine Verbesserungen in den Korrosionseigenschaften erwarten ließen, hat es sich überraschenderweise herausgestellt, daß die gleichzeitige Anhebung des Ni-Gehaltes im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens und die erfindungsgemäße Plat­tierung eine gute Verformbarkeit bei gleichzeitig wesent­licher Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit bei hohen Temperaturen und hohen Drücken zur Folge hat. Die gleich­zeitige Erhöhung des Ni-Gehaltes führt hiebei zu den ver­besserten Materialeigenschaften, wobei bei hohen Ni-Gehalten eine Anhebung des Cr-Gehaltes gleichfalls zur Austenitstabi­lisierung bzw. zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit führt.
  • Wesentlich für die Erfindung ist hiebei weiters die gesteuer­te rasche Abkühlung von Austenitisierungstemperatur auf 700°C bis 450°C und das daran anschließende langsame Abküh­len. Mit dieser Methode werden die Korrosionsbeständigkeit verschlechternde Ausscheidungen im Auflagewerkstoff mit Sicherheit unterdrückt, wogegen der Grundwerkstoff in ein feines Ferrit- und Perlitgefüge oder azikularen Ferrit umgewandelt wird.
  • In vorteilhafter Weise wird das Verfahren so geführt, daß die Werkstoffe so walzplattiert werden, daß am Ende des Walzvor­ganges eine Temperatur zwischen 1000 und 1060°C erreicht wird und anschließend die rasche Abkühlung von Austenitisierungs­temperatur erfolgt. Dadurch, daß die Auflagewerkstoffe sich vor der raschen Abkühlung noch im ausscheidungsfreien Zustand befinden, wird sichergestellt, daß die so hergestellten walzplattierten Formkörper höchstmögliche Korrosionseigen­schaften aufweisen.
  • Um neben einer hohen Korrosionsbeständigkeit auch eine hohe Festigkeit und hohe Kerbschlagzähigkeit des Verbundwerkstof­fes sicherzustellen, wird mit Vorteil so vorgegangen, daß die Werkstoffe auf eine Temperatur zwischen 620 und 550°C mit einer Abkühlgeschwindigkeit zwischen 7°C/s und 3°C/s abge­schreckt werden. Durch eine derartige Abschreckbehandlung des Verbundwerkstoffes können die Festigkeitswerte des Grundwerk­stoffes weiter erhöht werden und gleichzeitig exzellente Korrosionseigenschaften des Auflagewerkstoffes sichergestellt werden.
  • In vorteilhafter Weise wird der Verbundwerkstoff an ruhender Luft mit einer Abkühlgeschwindigkeit von etwa 10°C/min weiter abgekühlt.

Claims (4)

1. Verfahren zum Herstellen eines plattierten, insbesondere walzplattierten, aus einem Grundwerkstoff und mindestens einem hochlegierten, nicht rostenden Auflagewerkstoff beste­henden Formkörpers, wobei
- der Grundwerkstoff bis 0,25 Gew.-% C, 0,10 bis 1,5 Gew.-% Si, 0,50 bis 1,70 Gew.-% Mn, bis 1,00 Gew.-% Cr, bis 0,30 Gew.-% Cu, bis 0,50 Gew.-% Mo, bis 3,00 Gew.-% Ni, bis 0,05 Gew.-% Nb, bis 0,10 Gew.-% V, bis 0,02 Gew.-% N, bis 0,04 Gew.-% P, bis 0,025 Gew.-% S, Rest Eisen und erschmelzungs­bedingte Verunreinigungen enthält, wobei % Nb + % Ti + % V kleiner gleich 0,20 Gew.-% und
(% Al + % Ti + % Zr) . % N größer gleich 0,005 Gew.-% ist,
- der Auflagewerkstoff aus 0,001 bis 0,1 Gew.-% C, 0,001 bis 2,0 Gew.-% Si, 0,01 bis 5,0 Gew.-% Mn, 0,5 bis 40,0 Gew.-% Cr, 35,0 bis 80,0 Gew.-% Ni, 7,0 bis 30,0 Gew.-% Mo, bis 5,0 Gew.-% Cu, bis 1,0 Gew.-% Ti, bis 1,0 Gew.-% Nb, bis 0,04 Gew.-% P, bis 5,0 Gew.-% W, bis 0,025 Gew.-% S, Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen besteht, und
- die Werkstoffe nach dem Plattieren auf eine Temperatur zwischen 1000 und 1150°C gebracht, anschließend auf eine Temperatur zwischen 700 und 450°C, vorzugsweise zwischen 620 und 550°C, mit einer Abkühlgeschwindigkeit zwischen 10°C/s und 1°C/s abgeschreckt und danach an ruhender Luft mit einer Abkühlgeschwindigkeit zwischen 15°C/min und 5°C/min abgekühlt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstoffe nach dem Walzplattieren eine Temperatur zwischen 1000 und 1060°C aufweisen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstoffe auf eine Temperatur zwischen 620 und 550°C mit einer Abkühlgeschwindigkeit zwischen 7°C/s und 3°C/s abgeschreckt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abkühlen an ruhender Luft mit einer Abkühlgeschwindigkeit von etwa 10°C/min erfolgt.
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