ES2401601T3

ES2401601T3 - Acero inoxidable dúplex

Info

Publication number: ES2401601T3
Application number: ES07803755T
Authority: ES
Inventors: Bernard Bonnefois; Jérôme Peultier; Mickael Serriere; Jean-Michel Hauser; Eric Chauveau
Original assignee: Ugitech SA; Industeel Creusot; Industeel France SAS
Current assignee: Ugitech SA; Industeel Creusot; Industeel France SAS
Priority date: 2006-06-16
Filing date: 2007-06-15
Publication date: 2013-04-23
Anticipated expiration: 2027-06-15
Also published as: BRPI0713673B1; MX2008016172A; TW200815613A; DK2038445T3; US20190226068A1; US20100000636A1; WO2007144516A9; ZA200810587B; US20150167135A1; RU2406780C2; WO2007144516A3; PL2038445T3; RU2009101139A; CN101501234A; KR101169627B1; AU2007259069B2; KR20090031864A; BRPI0713673A2; TWI463020B; EP1867748A1

Abstract

Acero inoxidable dúplex, cuya composición está constituida por, en % en peso: C<=0,05 % 21% <= Cr<=25% 1% <=NI<=2,05% 0,10%<=N<=0,28% Mn<=2,0% Mo+W/2<=0,50% Mo<=0,45% W<=0,15% Si<=1,4% Al<=0,05% 0,11%&Cu<=0,50% S<=0,010% P <=0,040 % Co <=0,5 % REM &leM0,1 % V <=0,5 % Ti <=0,1 % Nb <=0,3 % Mg<=0,1% Ca<=0,003% siendo el resto hierro e impurezas resultantes de la elaboración y estando la microestructura constituida por austenita y por 35 a 65% de ferrita en volumen, satisfaciendo dicha composición además las relaciones siguientes: con e IRLC>=30,5 con IRCL >= %Cr +3,3 x %Mo +16 x %N + 2,6 x %Ni - 0,7 x %Mn

Description

Acero inoxidable duplex.

[0001] La presente invencion se refiere a un acero inoxidable duplex, mas especialmente destinado a la fabricacion de elementos de estructuras para instalaciones de produccion de materia (quimica, petroquimica, papel, offshore) o de produccion de energia, sin por ello limitarse a ello, asi como al procedimiento de fabricacion de una chapa, de una tira, de barras, de alambres, o de perfiles de este acero.

[0002] Este acero puede ser mas generalmente utilizado para sustituir un acero inoxidable de tipo 304L en numerosas aplicaciones, por ejemplo, en las industrias anteriores o en la industria agro-alimentaria, que incluyen piezas realizadas a partir de alambres formados (rejillas soldadas,..) de perfiles (filtros..), ejes... Se podrian tambien realizar piezas moldeadas y piezas forjadas.

[0003] Se conocen a tal efecto clases de acero de acero inoxidable de tipo 304 y 304L cuya microestructura en el estado recocido es esencialmente austenitica; en el estado batido en frio, pueden contener ademas una proporcion variable de martensita. Estos aceros comprenden sin embargo elevadas adiciones de niquel, cuyo coste es generalmente, prohibitivo. Ademas, estas clases de acero pueden plantear problema desde un punto de vista tecnico para determinadas aplicaciones puesto que tienen unas caracteristicas de traccion reducidas en el estado recocido, en especial por lo que respecta al limite de elasticidad, y una resistencia poco elevada a la corrosion bajo solicitacion.

[0004] Se conocen tambien aceros inoxidables austeno-ferriticos, que estan compuestos principalmente por una mezcla de ferrita y de austenita, tales como los aceros 1.4362, 1.4655, 1.4477, 1.4462, 1.4507, 1.4410, 1.4501 y 1.4424 de la norma EP10088, que contienen todos mas de 3,5% de niquel. Estos aceros son especialmente resistentes a la corrosion y a la corrosion bajo tension.

[0005] US 4 798 635 describe un acero inoxidable duplex que comprende austenita y 35 a 65% de ferrita y cuya

1,0%, Cu de 0,01 a 1,0%, N de 0,05% a 0,3%, estando el complemento constituido por hierro e impurezas inevitables.

1300°C y de una refrigeracion a una velocidad superior o igual a 3K1s.

[0007] Tambien se conocen clases de acero de acero inoxidables llamadas ferriticas o ferrito - martensiticas, cuya microestructura estan, para una gama definida de tratamientos termicos, compuestas por dos constituyentes, ferrita y martensita, preferentemente en una relacion de 50150, tal como la clase de acero 1.4017 de la norma EN10088. Estas clases de acero, con contenido de cromo generalmente inferior a 20%, presentan caracteristicas mecanicas elevadas en traccion, pero no presentan una resistencia a la corrosion satisfactoria.

[0008] Por otro lado, tambien se busca una simplificacion del procedimiento de fabricacion de las chapas, tiras, barras, alambres o perfiles de acero.

[0009] El objetivo de la presente invencion es dar remedio a los inconvenientes de los aceros y procesos de fabricacion del estado de la tecnica poniendo a disposicion un acero inoxidable que presenta buenas caracteristicas mecanicas y en particular un limite de elasticidad a traccion superior a 400 incluso 450MPa en el estado recocido o puesto en solucion, una resistencia a la corrosion elevada y en particular superior o igual a la del 304L, una buena estabilidad microestructural y una buena resiliencia de las zonas soldadas, sin adicion de elementos de adicion costosos, asi como un procedimiento de fabricacion de chapas, tiras, barras, alambres, o perfiles con este acero que sea de realizacion simplificada.

[0010] A tal efecto, la invencion tiene como primer objeto un acero inoxidable duplex, cuya composicion esta constituida por, en % en peso:

0,11% :Cu :0,50% S :0,010 % P :0,040 % Co :0,5 % REM:0,1 % V :0,5 % Ti :0,1 % Nb :0,3 % Mg:0,1%

siendo el resto hierro e impurezas resultantes de la elaboracion y estando la microestructura constituida por austenita y por 35 a 65% de ferrita en volumen, satisfaciendo la composicion ademas las relaciones siguientes:

e

[0011] El acero segun la invencion tambien puede comprender las caracteristicas opcionales siguientes, tomadas aisladamente o en combinacion:

-: la proporcion de ferrita esta comprendida entre 35 y 55% en volumen,

-: el contenido de cromo esta comprendido entre 22 y 24% en peso,

-: el contenido de manganeso es inferior a 1,5% en peso,

-: el contenido de molibdeno es superior a 0,1 % en peso.

[0012] Un segundo objeto de la invencion esta constituido por un procedimiento de una chapa, de una tira o de una bobina laminada en caliente de acero segun la invencion, segun el cual: -se hace provision de un lingote o un llanton de un acero de composicion conforme a la invencion,

-se lamina dicho lingote o dicho llanton en caliente, a una temperatura comprendida entre 1150 y 1280 °C para obtener una chapa, una tira o una bobina.

[0013] Segun un modo de realizacion particular, se lamina dicho lingote o dicho llanton en caliente, a una temperatura comprendida entre 1150 y 1280 °C para obtener una chapa llamada cuarto, y luego se realiza un tratamiento termico a una temperatura comprendida entre 900 y 1100°C, y se enfria dicha chapa por templado al aire, a unas velocidades comprendidas entre 0,1 a 2,7°C1s

[0014] Un tercer objeto de la invencion esta constituido mediante un procedimiento de fabricacion de una barra o de un alambre laminados en caliente de acero segun la invencion, segun el cual:

-: se hace provision de un lingote o un desbaste de colada continua de un acero de composicion la invencion,

-: se lamina en caliente dicho lingote o dicho desbaste, desde una temperatura comprendida entre 1150 y 1280°C para obtener una barra que se enfria al aire o una corona de alambre que se enfria al agua, y luego, facultativamente:

-: se realiza un tratamiento termico a una temperatura comprendida entre 900 y 1100°C, y

-: se enfria dicha barra o dicha corona por templado.

[0015] Segun un modo de realizacion particular, se puede realizar ademas un estirado en frio de dicha barra o un trefilado de dicho alambre, tras la refrigeracion.

[0016] La invencion cubre tambien un procedimiento de fabricacion de un perfil de acero, segun el cual se realiza un perfilado en frio de una barra laminada en caliente obtenida segun la invencion, asi como un procedimiento de fabricacion de una pieza forjada de acero, segun el cual se corta en trozos una barra laminada en caliente obtenida segun la invencion, y luego se realiza un forjado de dicho trozo entre 1100°C y 1280°C.

[0017] La invencion cubre ademas diferentes productos que pueden ser obtenidos por los procesos segun la invencion asi como sus utilizaciones, tales como:

-: las chapas de acero laminada en caliente, llamadas cuartos, y que presentan un espesor comprendido entre 5 y 100 mm, y las tiras y devanados, que pueden ser utilizados para la fabricacion de elementos de estructuras para instalaciones de produccion de materia o de produccion de energia, en particular, para instalaciones de producciones de materia y de energia que funcionan entre -100 y 300°C y preferentemente entre -50 y 300°C,

-: las tiras de acero laminadas en frio que pueden ser obtenidas mediante laminado en frio de una bobina laminada en caliente,

-: las barras laminadas en caliente que presenta un diametro de 18mm a 250 mm y las barras estiradas en frio que presenta un diametro de 4 mm a 60 mm, pudiendo estos productos ser utilizados para la fabricacion de piezas mecanicas tales como bombas, ejes de valvulas, ejes de motores y conexiones que funcionan en medios corrosivos,

-: los alambres laminados en caliente que presentan un diametro de 4 a 30 mm y los alambres trefilados que presentan un diametro de 0,010 mm a 20 mm, pudiendo estos productos ser utilizados para la fabricacion de ensamblados formados en frio, para la industria agro-alimentaria, la extraccion de petroleo y minerales, o para la fabricacion de tejidos y tricotados metalicos para filtracion de productos quimicos, de mineral o de materias alimentarias.

-: los perfiles,

-: las piezas forjadas que pueden ser utilizadas para la fabricacion de bridas o conexiones,

-: las piezas moldeadas que pueden obtenidas por moldeado de un acero segun la invencion.

[0018] Otras caracteristicas y ventajas de la invencion apareceran con la lectura de la descripcion siguiente, determinada unicamente a titulo de ejemplo.

[0019] El acero inoxidable duplex segun la invencion comprende los contenidos definidos a continuacion.

[0020] El contenido de carbono de la clase de acero es inferior o igual a 0,05% y preferentemente inferior a 0,03% en peso. Efectivamente, un contenido demasiado elevado de este elemento degrada la resistencia a la corrosion localizada aumentando el riesgo de precipitacion de carburos de cromo en las zonas afectadas termicamente por las soldaduras.

[0021] El contenido de cromo de la clase de acero esta comprendido entre 21 y 25% en peso, preferentemente entre 22 y 24% en peso con la finalidad de obtener una buena resistencia a la corrosion, que sea al menos equivalente a aquella obtenida con las clases de acero de tipo 304 o 304L.

[0022] El contenido de niquel de la clase de acero esta comprendido entre 1 y 2,95% en peso, y es preferentemente inferior o igual a 2,7,incluso a 2,5% en peso. Este elemento formador de austenita se anade con la finalidad de obtener buenas propiedades de resistencia a la formacion de cavernas de corrosion. Con contenidos superiores a 1% y preferentemente superiores a 1,2% en peso, tienen un efecto favorable para luchar contra la iniciacion de la corrosion por picaduras. Se limita sin embargo su contenido puesto que mas alla de 2,95% en peso, se observa una degradacion de la resistencia a la propagacion de estas picaduras. Su adicion permite tambien obtener un buen compromiso resiliencia 1ductilidad. Presenta efectivamente el interes de trasladar la curva de transicion de la resiliencia hacia las temperaturas bajas, lo cual es especialmente ventajoso para la fabricacion de chapas cuarto gruesas para las cuales las propiedades de resiliencia son importantes.

[0023] Al ser el contenido de niquel limitado, en el acero segun la invencion, se ha descubierto que convenia, para obtener un contenido de austenita apropiado tras tratamiento termico entre 900°C y 1100°C, anadir otros elementos formadores de austenita en cantidades inhabitualmente elevadas y de limitar los contenidos en elementos formadores de ferrita.

[0024] El contenido de nitrogeno de la clase de acero esta comprendido entre 0,16 y 0,28%, lo cual implica generalmente que se anada nitrogeno al acero durante la elaboracion. Este elemento formador de austenita permite en primer lugar obtener un acero duplex bifasico ferrita+austenita que contiene una proporcion de austenita apropiada para una buena resistencia a la corrosion bajo tension, y tambien obtener caracteristicas mecanicas elevadas para el metal. Tambien permite tener una buena estabilidad microestructural en la zona afectada termicamente de las zonas soldadas. Se limita su contenido maximo puesto que, mas alla de 0,28%, se pueden observar problemas de solubilidad: formacion de sopladuras durante la solidificacion de los llantones, desbastes, lingotes, piezas moldeadas o soldaduras.

[0025] El contenido de manganeso, elemento tambien formador de austenita por debajo de 1150°C, se mantiene inferior a 2,0% en peso, y preferentemente inferior a 1,5% en peso, debido a los efectos nefastos de este elemento en numerosos puntos. Asi, plantea problemas durante la elaboracion y el refinado de la clase de acero, puesto que ataca a determinados refractarios utilizados en los calderos de colada, lo cual necesita una sustitucion mas frecuente de estos elementos costosos y por lo tanto interrupciones mas frecuentes del procedimiento. Las aportaciones de ferro-manganeso que se utilizan normalmente para poner una composicion de la clase de acero, contienen ademas contenidos notables en fosforo, y tambien en selenio, cuya introduccion en el acero no se desea y que son dificiles de retirar durante el afinado de la clase de acero. El manganeso perturba por otro lado este afinado limitando la posibilidad de descarburacion Tambien plantea problemas aguas abajo desde el punto de vista de la resistencia a la corrosion de la clase de acero debido a la formacion de sulfuros de manganeso MnS, y de inclusiones oxidadas. Tradicionalmente este elemento se anadia a las clases de acero que se deseaba enriquecer con nitrogeno, con la finalidad de aumentar la solubilidad de este elemento en la clase de acero. A falta de un contenido suficiente en manganeso, no era por lo tanto posible alcanzar un tal nivel de nitrogeno en el acero. Sin embargo, los presentes inventores han constatado que era posible limitar la adicion del manganeso en el acero segun la invencion, anadiendo a la vez suficiente nitrogeno para obtener el efecto buscado en el equilibrado ferrita -austenita del metal de base y la estabilizacion de las zonas afectadas termicamente de las zonas soldadas.

[0026] El molibdeno, elemento formador de ferrita, se mantiene con un contenido inferior a 0,45% en peso, igual que el tungsteno se mantiene con un contenido inferior a 0,15% en peso. Por otro lado, los contenidos de estos dos elementos son tales que la suma Mo+W12 es inferior a 0,50% en peso, preferentemente inferior a 0,4% en peso y de manera especialmente preferida inferior a 0,3% en peso. Efectivamente, los presentes inventores han constatado que manteniendo estos dos elementos, asi como sus sumas, bajo los valores indicados, no se observaban precipitaciones de inter-metalicos fragilizantes, lo cual permite en especial de retirar restricciones en el procedimiento de fabricacion de las chapas o tiras de acero permitiendo una refrigeracion con aire de las chapas y tiras tras el tratamiento termico o realizacion en caliente. Ademas, han observado que controlando estos elementos en los limites reivindicados, se mejoraba aptitud para la soldadura de la clase de acero. Se prefiere sin embargo mantener un contenido minimo de molibdeno de 0,1% con la finalidad de mejorar la forjabilidad en caliente de la clase de acero. Ademas, la elaboracion de una clase de acero que presenta menos de 0,1% de molibdeno supondria limitar mucho la utilizacion de chatarra metalica de reciclado para esta clase de acero, lo cual plantea problemas de realizacion, obligando en particular a utilizar una carga constituida en un 100% por ferro-aleaciones puras.

[0027] El cobre, elemento formador de austenita, esta presente en un contenido comprendido entre 0,11 y comprendido entre 0,15 y 0,40% en peso. Este elemento mejora la resistencia a la corrosion en medio acido reductor. Se limita sin embargo su contenido a 0,50% en peso para evitar la formacion de fases epsilon que se desea evitar, puesto que provocan endurecimiento de la fase ferritica y fragilizacion de la aleacion duplex.

[0028] El contenido de oxigeno esta preferentemente limitado a 0,010% en peso, con la finalidad de mejorar su aptitud para el forjado.

[0029] El boro es un elemento opcional que puede ser anadido a la clase de acero segun la invencion en un contenido comprendido entre 0,0005% y 0,01% en peso, preferentemente entre 0,0005% y 0,005% y de manera mas especialmente preferida entre 0,0005% y 0,003% en peso, con la finalidad de mejorar su transformacion en caliente. Segun modo de realizacion, se prefiere sin embargo limitar el contenido de boro a menos de 0,0005% en peso para limitar los riesgos de fisura en la soldadura y en colada continua.

[0030] El silicio, elemento formador de ferrita, esta presente en un contenido inferior a 1,4 % en peso. El aluminio, elemento formador de ferrita, esta presente con un contenido inferior a 0,05 % en peso y preferentemente comprendido entre 0,005 % y 0,040 % en peso con la finalidad de obtener inclusiones de aluminatos de calcio con bajo punto de fusion. Tambien se limita el contenido maximo de aluminio con la finalidad de evitar una formacion excesiva de nitruros de aluminio. La accion de estos dos elementos silicio y aluminio es esencialmente asegurar una buena desoxidacion del bano de acero durante la elaboracion.

[0031] El cobalto, elemento formador de austenita, se mantiene con un contenido inferior a 0,5% en peso, y preferentemente inferior a 0,3% en peso. Este elemento es un residual aportado por las materias primas. Se limita en especial debido a problemas de manutencion que puede plantear tras irradiacion de las piezas en instalaciones nucleares.

[0032] Las tierras raras (llamadas REM) pueden ser anadidas en la composicion como maximo en un 0,1% en peso y preferentemente inferior a 0,06% en peso. Se citan en especial el cerio y el lantano. Se limitan los contenidos de estos elementos puesto que son susceptibles de formar intermetalicos no deseados.

[0033] El vanadio, elemento formador de ferrita, puede ser anadido a la clase de acero como maximo en un 0,5% en peso y preferentemente inferior a 0,2% en peso, con la finalidad de mejorar la resistencia a la corrosion cavernosa del acero.

[0034] El niobio, elemento formador de ferrita, puede ser anadido a la clase de acero como maximo en un 0,3% en peso y preferentemente inferior a 0,050% en peso. Permite mejorar la resistencia mecanica a la traccion de la clase de acero, gracias a la formacion de finos nitruros de niobio. Se limita su contenido para limitar la formacion de nitruros de niobio bastos.

[0035] El titanio, elemento formador de ferrita, puede ser anadido a la clase de acero como maximo en un 0,1% en peso y preferentemente inferior a 0,02% en peso para limitar la formacion de nitruros de titanio formados en el acero liquido en especial.

[0036] Se podra tambien anadir a la clase de acero segun la invencion calcio, para obtener un contenido de calcio inferior a 0,03% en peso, y preferentemente superior a 0,0002% incluso superior a 0,0005 % en peso, con el fin de controlar la naturaleza de las inclusiones de oxidos y mejorar la mecanibilidad. Se limita el contenido de este elemento puesto que es susceptible de formar con el azufre sulfuros de calcio que degradan las propiedades de resistencia a la corrosion. En un modo de realizacion preferido, se limita el contenido de calcio a menos de 0,0005% en peso y preferentemente a menos de 0,0002%.

[0037] El azufre se mantiene con un contenido inferior a 0,010% en peso y preferentemente a un contenido inferior a 0,003% en peso. Como se ha visto anteriormente, este elemento forma sulfuros con el manganeso o el calcio, sulfuros cuya presencia es nefasta para la resistencia a la corrosion. Se considera como una impureza.

[0038] Una adicion de magnesio en una cantidad con un contenido final de 0,1 % puede hacerse para modificar la naturaleza de los sulfuros y los oxidos.

[0039] El selenio se mantiene preferentemente a menos de 0,005% en peso debido a su a la corrosion. Este elemento se aporta en general a la clase de acero como impurezas de los lingotes de ferro-manganeso.

[0040] El fosforo se mantiene con un contenido inferior a 0,040% en peso y se considera como una impureza.

[0041] El resto de la composicion esta constituido por hierro e impurezas. Aparte de las ya mencionadas mas arriba, se citaran tambien el zirconio, el estano, el arsenico, el plomo o el bismuto. El estano puede estar presente con un contenido inferior a 0,100% en peso y preferentemente inferior a 0,030% en peso para evitar los problemas de soldadura. El arsenico puede estar presente con un contenido inferior a 0,030 % en peso y preferentemente inferior a 0,020% en peso el plomo puede estar presente con un contenido inferior a 0,002% en peso y preferentemente inferior a 0,0010% en peso. El bismuto puede estar presente con un contenido inferior a 0,0002% en peso y preferentemente inferior a 0,00005% en peso. El zirconio puede estar presente con una concentracion de 0,02 %.

[0042] Por otro lado, los presentes inventores han constatado que, cuando les porcentajes en peso de cromo, molibdeno, nitrogeno, niquel y manganeso satisfacen la relacion siguiente, las clases de acero implicadas presentan una buena resistencia a la corrosion localizada, es decir a la formacion de picaduras o cavernas:

[0043] La microestructura del acero segun la invencion, en el estado recocido, esta compuesta por austenita y ferrita, que estan preferentemente, tras tratamiento de 1 h a 1000°C, en una proporcion de 35 a 65% en volumen de ferrita y de manera mas especialmente preferida de 35 a 55% en volumen de ferrita.

[0044] Los presentes inventores tambien han encontrado que la formula siguiente refleja convenientemente el contenido de ferrita a 1100°C:

[0045] Asi, para obtener una proporcion de ferrita comprendida entre 35 y 65% a 1100°C, el indice IF debe estar comprendido entre 40 y 70.

10 [0046] En el estado recocido, la microestructura no contiene otras fases que serian nocivas para sus propiedades mecanicas en especial, tales como la fase sigma y otras fases intermetalicas. En el estado batido en frio, una parte de la austenita puede haber sido convertida en martensita, en funcion de la temperatura efectiva de deformacion y de la cantidad de deformacion en frio aplicada.

[0047] De manera general, el acero segun la invencion puede ser elaborado y fabricado en forma de chapas

15 laminadas en caliente, tambien llamadas chapas cuarto, pero tambien en forma de tiras laminadas en caliente, a partir de llantones o lingotes y tambien en forma de tiras laminadas en frio a partir de tiras laminadas en caliente. Tambien puede ser laminado en caliente en barras o alambres-maquina o en perfiles o forjados; estos productos pueden ser a continuacion transformados en caliente por forjado o en frio en barras o perfiles estirados o en alambres trefilados. El acero segun la invencion tambien puede ser realizado por moldeado seguido o no de

20 tratamiento termico.

[0048] Con la finalidad de obtener las mejores prestaciones posibles, se utilizara preferentemente el procedimiento segun la invencion que comprende ante todo aprovisionarse de un lingote, de un llanton o de un desbaste de acero que tenga una composicion conforme a la invencion.

[0049] Este lingote, este llanton o este desbaste se obtienen generalmente por fusion de las materias primas en

25 un horno electrico, seguido de una refusion en vacio de tipo AOD o VOD con descarburacion. Se puede a continuacion colar la clase de acero en forma de lingotes, o en forma de llantones o desbastes por colada continua en una lingotera sin fondo. Se podria tambien concebir colar la clase de acero directamente en forma de llantones delgados, en particular por colada continua entre cilindros contra-rotativos.

[0050] Tras el aprovisionamiento del lingote o del llanton o del desbaste, se procede eventualmente a una

30 recalefaccion para alcanzar una temperatura comprendida entre 1150 y 1280 °C, pero tambien es posible trabajar directamente sobre la llanton que se acaba de colar en continuo, en el calor de la colada.

[0051] En el caso de la fabricacion de chapas, se lamina a continuacion en caliente la llanton o el lingote para obtener una chapa llamada cuarto que presenta generalmente un espesor comprendido entre 5 y 100 mm. Los contenidos de reduccion generalmente empleados en este estadio varian entre 3 y 30%. Esta chapa es a

35 continuacion sometida a un tratamiento termico de puesta de nuevo en solucion de los precipitados formados en este estadio por recalefaccion a una temperatura comprendida entre 900 y 1100 °C, y luego refrigerada.

[0052] El procedimiento segun la invencion preve una refrigeracion por templado al aire que es mas facil de llevar a cabo que la refrigeracion clasicamente utilizada para este tipo de clase de acero, que es una refrigeracion mas rapida, con ayuda de agua. Sigue siendo sin embargo posible proceder a una refrigeracion al

40 agua si se desea.

[0053] Esta refrigeracion lenta, al aire, es posible en especial posible gracias a los contenidos limitados en niquel y molibdeno de la composicion segun la invencion que no esta sujeta a la precipitacion de fases intermetalicas, nocivas para sus propiedades de utilizacion. Esta refrigeracion puede en particular ser realizada a unas velocidades comprendidas entre 0,1 a 2,7°C1s.

45 [0054] Tras el laminado en caliente, la chapa cuarto puede ser aplanada, recortada y decapada, si se desea entregarla en este estado.

[0055] Se puede tambien laminar este acero desnudo en un tren de bandas con unos espesores comprendidos entre 3 y 10mm.

[0056] En el caso de la fabricacion de productos largos a partir de lingotes o desbastes, se puede laminar en

50 caliente en una unica fuente de calor en un laminador multi-jaulas, en cilindros acanalados. A una temperatura comprendida entre 1150 y 1280°C, para obtener una barra o una corona de alambre maquina o laminado. La relacion de seccion entre el desbaste inicial y el producto final es preferentemente superior a 3, de modo que se asegura la salud interna del producto laminado.

[0057] Cuando se ha fabricado una barra, esta se refrigera a la salida de laminado por simple exposicion al aire.

[0058] Cuando se ha fabricado alambre laminado de diametro superior a 13 mm, este puede ser enfriado, por templado en corona en un deposito de agua a la salida de laminador.

[0059] Cuando se ha fabricado alambre de diametro inferior o igual a 13 mm, se puede enfriar por templado al agua en espiras expuestas sobre convoyador tras el paso de estas por el convoyador en 2 a 5 mn a traves de un horno de puesta en solucion a temperatura comprendida entre 850°C y 1100°C.

[0060] Un tratamiento termico ulterior en horno, entre 900°C y 1100°C, puede llevarse a cabo opcionalmente en estas barras o coronas ya tratadas en el calor de laminado, si se desea finalizar la recristalizacion de la estructura y rebajar ligeramente las caracteristicas mecanicas de traccion.

[0061] Tras la refrigeracion de estas barras o de estas coronas de alambres, se podra proceder a diferentes tratamientos de puesta en forma en caliente o en frio, en funcion del uso final del producto. Asi, se podra proceder a un estirado en frio de las barras o a un trefilado de los alambres, tras la refrigeracion.

[0062] Se podran tambien perfilar en frio las barras laminadas en caliente, o bien fabricar piezas despues de haber cortado las barras en trozos y haberlas forjado.

[0063] Con el fin de ilustrar la invencion, se han realizado unos ensayos y se describiran, en especial con referencia a las figuras 1 a 5 que representan:

-: Figura 1: Correlacion entre % de ferrita tras tratamiento a 1100°C e indice IF para productos en bruto

-: Figura 2: Separacion diametral relativa Delta

-: Figura 3: Potenciales de picaduras E1 y E2 determinados en barras forjadas en funcion del indice IRCL

-: Figura 4: velocidad de corrosion uniforme V determinada en barras forjadas en funcion del indice IRCL

-: Figura 5: Temperaturas criticas CCT y CPT determinadas en barras forjadas en funcion del indice IRCL

Ejemplos

[0064] Unos lingotes de laboratorio de 25 kg se han realizado por fusion por induccion en condiciones de vacio de materias primas y ferro-aleaciones puras, y luego adicion de nitrogeno por adicion de ferro-aleaciones nitruradas bajo presion parcial de nitrogeno y colados en molde metalico bajo presion externa de 0,8 bar de nitrogeno. Entre estos, solamente los ensayos 14441 y 14604 son conformes a la invencion.

[0065] Se ha realizado una colada industrial segun la invencion de 150 toneladas referenciada 8768. Esta clase de acero se ha elaborado por fusion en horno electrico, y luego refinada en condiciones de vacio con descarburacion para alcanzar el nivel de carbono objetivo. A continuacion se ha colado en continuo en llantones de seccion 220 x 1700 mm, y luego laminado en caliente tras recalefaccion a 1200°C en chapas llamadas cuarto de espesor 7, 12 y 20mm. Las chapas asi obtenidas se han sometido a continuacion a un tratamiento termico entorno a 1000°C con el fin de poner en solucion los diferentes precipitados presentes en este estadio. Tras el tratamiento termico, las chapas se han enfriado al agua luego aplanadas, recortadas y decapadas.

[0066] Las composiciones en porcentajes en peso de las diferentes clases de acero elaboradas en laboratorio o de manera industrial se reunen en la tabla 1, asi como los diferentes productos o semi-productos industriales elaborados en horno electrico, afinado mediante AOD, colada en lingote o en continuo, mencionados a titulo de comparacion.

��

Tabla 1

1. Contenidos en ferrita

1.1 Contenidos en ferrita en productos en bruto

[0067] En trozos de 1 a 8 cm3 recortados en estos coladas de laboratorio en el estado bruto de colada o en los

5 productos industriales en el estado bruto de colada, se ha realizado en bano de sal, con templado al agua al final del tratamiento, tratamientos termicos de 30 minutos a temperatura variable, para determinar la proporcion de ferrita a alta temperatura. Al ser la ferrita magnetica, contrariamente a la austenita, a los carburos y nitruros eventualmente presentes, se ha utilizado un metodo de dosificacion por medida de la imanacion a saturacion. Los contenidos en ferrita asi determinados se reflejan en la tabla 2 y en la figura 1.

10 [0068] Si se considera la figura 1, se constata una buena correlacion entre el indice IF y los contenidos en ferrita medidos en el metal de base tras los tratamientos a 1100°C.

[0069] Se constata por otro lado que la colada segun la invencion, n° 14441, presenta, por debajo de 1300°C, un contenido de ferrita apropiado para la transformacion en caliente en estructura duplex. Ademas, tras tratamiento en el ambito de 950°C a 1100°C, presenta un contenido en ferrita apropiado para la resistencia a la corrosion

15 bajo tension.

1.2. Contenidos en ferrita en productos acabados

[0070] El contenido de ferrita tambien se ha medido con el metodo de la rejilla (segun la norma ASTM E 562) en barras forjadas tras tratamiento termico a 1030°C y en zonas afectadas termicamente por cordones de soldadura

5 depositados por electrodo recubierto con una energia constante que lleva a unas velocidades de refrigeracion de 20°C1s a 700°C. Los resultados (contenidos en ferrita en metal de base y en zona afectada termicamente) se dan en la tabla 3. Se constata que las coladas 14441 y 14604 segun la invencion presentan un contenido de ferrita en el metal de base y en la zona afectada termicamente que favorece la resistencia a la corrosion localizada y bajo tension, asi como la resiliencia (cf. Tabla 5).

10 T��l� 3- Co��e ��os �e ee��

REF: Producto Z.A.T. (%)

14441*: Barra forjada 48 70

14604*: Barra forjada 54 65

14382: Barra forjada 49 80

14383: Barra forjada 79 88

14660: Barra forjada 48 72

UNS S32101: chapa LAC 45 67

UNS S32304: chapa LAC 47 75

*: segun la invencion LAC: Laminada en caliente;: rmicamente

2. Colabilidad

[0071] El lingote 14439 presentaba sopladuras y es inutilizable. Para evitar este fenomeno durante coladas bajo aire a presion atmosferica, resulta por lo tanto necesario limitar el contenido de nitrogeno de las coladas segun la 15 invencion a menos de 0,28 % en peso.

3. Capacidad de transformacion en caliente

[0072] La capacidad de deformacion en caliente se ha evaluado con ayuda de ensayos de traccion en caliente, realizados en muestras cuya parte calibrada, de diametro 8 mm y de longitud 5 mm, se calienta por efecto Joule durante 80 segundos a 1280°C, y luego se refrigera a 2°C por segundo hasta la temperatura de ensayo que varia

20 entre 900 y 1280°C. Cuando se alcanza esta temperatura, se activa inmediatamente la traccion rapida, a la velocidad de 73 mm1s; tras la ruptura, se mide el diametro de estriccion al nivel de la ruptura.

[0073] La separacion diametral relativa (tabla 4), tal como se define a continuacion, refleja la capacidad de deformacion en caliente:

T��l� 4: separaciones diametrales relativas (ensayos de traccion en caliente)

Temperatura de ensayo (°C): Delta

colada14382: colada 14383 colada 14441*

1280 1250 1200: 85,0 75,0 100,0 98,3 98,3 96,7 86,7 76,7

1150: 70,0 95,0 61,7

1100: 63,3 93,3 56,7

1050: 51,7 75,0 44,2

1010: 45,0

1000: 65,0 40,0

980: 36,7

960: 58,3

950: 35,8

900: 35,0 51,7 36,7

*: segun la invencion

[0074] Se constata con la lectura de la tabla 4 y de la figura 2 que representa los datos en la forma de curvas, 5 que la colada 14441 segun la invencion tiene una capacidad de deformacion en caliente comparable a la de la colada de referencia comparativa n° 14382.

4. Propiedades mecanicos [0075] Las propiedades de traccion Re0,2 y Rm se han determinado segun la norma NFEN 10002-1. La

10 resiliencia KV se ha determinado a diferentes temperaturas segun la norma NF EN 10045. T��l� 5 -C�� e�ss�� s me�� s

REF: Producto Re0,2 (MPa) Rm (MPa) KV 20°C (J) KV -50°C (J)

14441*: Barra forjada 477 716 334 51

14604*: Barra forjada 477 691 288 18

14382: Barra forjada 436 664 > 339 339

14383: Barra forjada 458 604 79 9

14660: Barra forjada 493 701 293 31

304L: Chapa LAC 218 523 312 301

316L: Chapa LAC 232 537 307 298

UNS S32101: Chapa LAC 466 720 101 60

UNS S32304: Chapa LAC 438 663 268 153

8768*: Chapa LAC 519 743

*: segun la invencion LAC: Laminada en caliente; Re0,2: limite de elasticidad a 0,2% de deformacion Rm: resistencia a la ruptura.

[0076] Los resultados de las coladas de laboratorio 14441 y 14604 y de la colada industrial 8768, las tres segun la invencion, muestran que se puede obtener un limite elastico superior a 450MPa, es decir el doble al obtenido con aceros austeniticos de tipo AISI 304L.

5 [0077] Los valores de resiliencia determinados a 20°C para las coladas de laboratorio 14441 y 14604 y de la colada industrial 8768, las tres segun la invencion, son todos superiores a 200 J lo cual es satisfactorio teniendo en cuenta del nivel del limite de elasticidad de estas clases de acero. Para la colada 14383 que no esta incluida invencion, con bajo contenido de nitrogeno y fuerte contenido en ferrita en el estado recocido, los valores de resiliencia a 20°C son inferiores a 100 J. Esto confirma la necesidad de una adicion suficiente de nitrogeno para

10 obtener un nivel satisfactorio de tenacidad.

5. Resistencia a la corrosion

[0078] Se han realizado unos ensayos de resistencia a la corrosion a la vez con barras forjadas en laboratorio y en des retazos extraidos de chapas laminadas en caliente provenientes de coladas industriales.

5.1 Resistencia a la corrosion localizada

15 [0079] Se ha evaluado la resistencia a la corrosion por picaduras mediante trazado de las curvas de intensidades potenciales y determinacion del potencial de picadura para i =100IA1cm2. Este parametro se ha medido en un medio neutro (pH = 6,4) fuertemente clorado ([Cl-] = 30g1l) a 50°C (E1), representativo de las salmueras encontradas en instalaciones de desalinizacion de agua de mar, y en un medio ligeramente acido (pH = 5,5) poco clorado ([Cl-] = 250ppm) a temperatura ambiente (E2), representativo de un agua potable. Tambien se ha

20 determinado la temperatura critica de picaduras en medio clorado ferrico (FeCl3 6%) segun la norma ASTM G4800 metodo C.

[0080] En otra serie de ensayos, se ha determinado la resistencia a la corrosion por picadura en medio neutro sin aire a 0,86 Moles 1 litro en NaCl, correspondiente a 5% en peso de NaCl, a 35°C. Se ha realizado una medida del potencial de abandono durante 900 segundos. A continuacion, se ha trazado una curva potencio-dinamica es a la

25 velocidad de 100 mV1min a partir del abandono hasta el potencial de picadura. se ha determinado el potencial de picadura (E3) para i=100 mA1cm2. Se han verificado, en estas condiciones, unas muestras segun la invencion, asi como muestras de referencia en clase de acero 304L y en clases de acero duplex austeno-ferriticos tipo 1.4362 y otras.

[0081] La resistencia a la corrosion cavernosa se ha estudiado midiendo la temperatura critica de caverna en el

30 medio neutro (pH = 6,4) fuertemente clorado ([Cl-] = 30g1l). El montaje que permite favorecer la corrosion cavernosa es conforme con las recomendaciones de la norma ASTM G78-99. La temperatura critica de caverna es la temperatura minima para la cual unas cavernas de una profundidad superior a 25 mm han

[0082] Los valores obtenidos figuran en la tabla 6. La comparacion entre los resultados obtenidos en la chapa de UNS S32304 y la barra proveniente de la colada 14382, ambas de composicion quimica similar, indica que la

35 resistencia a la corrosion de una barra es mas reducida que la de una chapa laminada en caliente de misma composicion.

[0083] Los presentes inventores han hallado que el indice de resistencia a la corrosion localizada, es decir formacion de picaduras o cavernas, resumido por IRCL y definido por:

(contenidos en Cr, Mo, N , Ni y Mn en % en peso) refleja bien la clasificacion del conjunto de composiciones a menos de 6% de niquel en resistencia a la corrosion localizada (ver figuras 3, 4 y 5).

[0084] Las coladas 14383 y 14660 que no estan incluidas en la invencion, indices IRCL igual a 28,7 y 29,8, se comportan peor frente a la corrosion que un acero de tipo AISI 304L. Las coladas 14604 y 14441, segun la invencion, con IRCL 30,9 y 33, se comportan al menos tan bien como el acero de tipo 304L. Para obtener una resistencia a la corrosion al menos igual a la de la clase de acero AISI 304L, se ha hallado que los aceros segun

5 la invencion deben tener preferentemente un IRCL superior a 30,5 y preferentemente superior a 32.

5.2 Resistencia a la corrosion uniforme

[0085] La corrosion uniforme se ha caracterizado evaluado la velocidad de corrosion por perdida de masa tras inmersion 72 horas en una solucion de acido sulfurico 2% llevado a 40°C.

[0086] La comparacion de las velocidades de corrosion para las coladas experimentales a 2,5%Ni y 0,2%N

10 (14441, segun la invencion, y 14660, no incluido en la invencion) tambien muestra el efecto negativo de un contenido elevado de Mn en la resistencia a la corrosion uniforme en medio sulfurico.

T��l� 6 - Datos de resistencia a la corrosion localizada y uniforme

REF: Producto IRCL E1 (V1ECS) E2 (V1ECS) E3 (V1ECS) CPT (°C) CCT (°C) V (mm1ano)

14441*: Barra forjada 33,0 0,165 1,058 0,320 7,5 50 0,73

14604*: Barra forjada 30,9 0,159 0,802 5 45 1,8

14382: Barra forjada 35,8 0,302 1,323 0,420 15 60 0,24

14383: Barra forjada 28,7 0,049 0,595 0,050 0 35 4,95

14660: Barra forjada 29,8 0,094 0,707 7,5 45 1,11

304L: Chapa LAC NA 0,188 0,834 0,210 5 65

316L: Chapa LAC NA 0,266 0,865 7,5 75

UNS S32101: Chapa LAC 26,4 0,163 0,855 12,5

UNS S32304: Chapa LAC 35,7 0,413 1,3301 17,5 95

517077: Barra laminada 34,6 0,415

140301: Barra laminada 47,1 1,2001

8768*: Chapa LAC 33,1 0,227 1,2731

*: segun la invencion 1: potencial de oxidacion del disolvente, no se observa picadura LAC: laminada en caliente; NA: no aplicable E1: potencial de picadura en medio neutro (pH = 6,4) y fuertemente clorado (30g1l de Cl-) a 50°C E2: potencial de picadura en medio ligeramente acido (pH = 5,5) y pobremente clorado (250ppm de Cl-) a 25°C E3: potencial de picadura en medio neutro y clorado (NaCl 5%) a 35°C CPT: temperatura critica de picadura

en medio cloruro ferrico CCT: temperatura critica de caverna en medio neutro (pH = 6,4) y fuertemente clorado (30g1l de Cl-)

V: velocidad de corrosion uniforme en medio acido sulfurico 2% a 40°C

5.3 Potencial de repasivacion

[0087] Las muestras de acero se han pulido con agua con ayuda de papeles de SiC hasta 1200, y luego envejecidos 24 horas al aire.

5 [0088] El ensayo de polarizacion ciclica realizado en medio clorado se ha hecho empezando por una medida del potencial de abandono durante 15 mn, seguido de una polarizacion dinamica ciclica a 100IV1mn a partir del potencial de abandono hasta el potencial para el cual la corriente alcanza la intensidad de 300mA1cm2 y el retorno hasta el potencial para el cual la corriente es nula.

[0089] De este modo se determinan los valores de los potenciales de picadura (Vpit) y de los potenciales de

10 repasivacion (Vrepasivacion) de las picaduras anteriormente formadas. Los resultados obtenidos se reunen en la tabla 7.

T��l� 7 - Repasivacion en funcion del contenido de niquel

Colada: % Ni Vpit - Vrepasivacion (mV1ECS)

14382: 4,5 460

14441: 2,5 361

14383: 1,5 227

[0090] De los tests de potenciales de repasivacion en medio NaCl, se deduce que cuanto mayor es el contenido

15 de niquel, mayor es la separacion entre (suite) el potencial de picadura y el potencial de repasivacion, lo cual muestra que el niquel no es beneficioso para la repasivacion de una clase de acero segun la invencion que haya padecido anteriormente un ataque por picadura.

Claims

REIVINDICACIONES

1� Acero inoxidable duplex, cuya composicion esta constituida por, en % en peso:

P :0,040 % Co :0,5 % REM :0,1 % V :0,5 % Ti :0,1 % Nb :0,3 %

siendo el resto hierro e impurezas resultantes de la elaboracion y estando la microestructura constituida por austenita y por 35 a 65% de ferrita en volumen, satisfaciendo dicha composicion ademas las relaciones siguientes:

con e

con IRCL = %Cr +3,3 x%Mo +16 x%N + 2,6 x%Ni - 0,7x%Mn 2� Acero segun la reivindicacion 1, ��e��z ��o ��em�s po� el he �ho �e q�e: 3� Acero segun las reivindicaciones 1 o 2, e��z��o ��em�spo� el he�ho �e q�e la proporcion de ferrita

esta comprendida entre 35 y 55% en volumen. 4� Acero segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, ��e��z� �o ��em�s po� elhe� ho �e q e

5� Acero segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, ��e��z ��o �em�s po� el he�ho e q�e el contenido de cromo esta comprendido entre 22 y 24% en peso.

6� Acero segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, ��e��z ��o �em�s po� el he�ho e q�e el contenido de manganeso es inferior a 1,5% en peso.

7� Acero segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, ��e��z ��o �em�s po� el he�ho e q�e el contenido de molibdeno es superior a 0,1% en peso.

8� Procedimiento de fabricacion de una chapa, de una tira o de una bobina laminada en caliente de acero segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, segun el cual:

-

se hace provision de un lingote o un llanton de un acero de composicion segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7

-

se lamina dicho lingote o dicho llanton en caliente, a una temperatura comprendida entre 1150 y 1280 °C para obtener una chapa, una tira o una bobina.

9� Procedimiento de fabricacion de una chapa laminada en caliente de acero segun la reivindicacion 8, segun el cual:

-

se lamina dicho lingote o dicho llanton en caliente, a una temperatura comprendida entre 1150 y 1280 °C para obtener una chapa llamada cuarto, y luego

-

se realiza un tratamiento termico a una temperatura comprendida entre 900 y 1100°C, y

-

se enfria dicha chapa por templado al aire a unas velocidades comprendidas entre 0,1 y 2,7°C1s.

10� Procedimiento de fabricacion de una barra o de un alambre laminados en caliente de acero segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, segun el cual:

-

se hace provision de un lingote o un desbaste de colada continua de un acero de composicion segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7,

-

se lamina en caliente dicho lingote o dicho desbaste, desde una temperatura comprendida entre 1150 y 1280°C para obtener una barra que se enfria al aire o una corona de alambre que se enfria al agua, y luego, opcionalmente:

-

se realiza un tratamiento termico a una temperatura comprendida entre 900 y 1100°C, y

-

se enfria dicha barra o dicha corona por templado.

11� Procedimiento de fabricacion segun la reivindicacion 10, segun el cual se realiza un estirado en frio de dicha barra o un trefilado de dicho alambre, tras la refrigeracion.

12� Procedimiento de fabricacion de un perfil de acero, segun el cual se realiza un perfilado en frio de una barra laminada en caliente obtenida por el procedimiento segun la reivindicacion 10.

13� Procedimiento de fabricacion de una pieza forjada de acero, segun el cual se corta en trozos una barra laminada en caliente obtenida por el procedimiento segun la reivindicacion 10, y luego se realiza un forjado de dicho trozo entre 1100°C y 1280°C.

Figura 5

Temperatura crítica (ºC)

Caverna Picaduras