ES2667993T3 - Lámina de acero inoxidable austenítico resistente al calor - Google Patents

Lámina de acero inoxidable austenítico resistente al calor Download PDF

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Yoshiharu Inoue
Nobuhiko Hiraide
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Abstract

Una lámina de acero inoxidable austenítico resistente al calor que comprende, en % en masa, C: 0,05 a 0,15%, Si: 1,0 a 3,5%, Mn: 0,5 a 2,0%, P: no más del 0,04%, S: no más del 0,01%, Cr: 23,0 a 26,0%, Ni: 10,0 a 15,0%, Mo: 0,50 a 1,20%, Ti: 0,010% a 0,1%, Al: 0,01 a 0,1%, y N: 0,10 a 0,30%; uno o más de Nb: 0,01 a 0,5%, V: 0,01 a 0,5%, W: 0,01 a 0,5%, y Co: 0,01 a 0,5%; y uno o más de Cu: 0,1 a 2,0%, B: 0,0001 a 0,0050%, y Sn: 0,005 a 0,1% donde una cantidad total de C y N (C+N) es desde 0,25 a 0,35%, una cantidad total de Mo, Nb, V, W, y Co (Mo+Nb+V+W+Co) es no mayor de 1,5%, un resto está compuesto por Fe e impurezas inevitables, y una resistencia a alta temperatura a 1.100º C, medida como un límite elástico al 0,2%, es de 20 MPa o mayor.

Description

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DESCRIPCION
Lámina de acero inoxidable austenítico resistente al calor CAMPO TÉCNICO
La presente invención está relacionada con una lámina de acero inoxidable austenítico resistente al calor utilizada en un ambiente de alta temperatura que alcanza una temperatura máxima de 1.100° C.
Se reivindica la prioridad sobre la Solicitud de Patente Japonesa No. 2013-069220, presentada el 28 de Marzo de 2013, cuyo contenido se incorpora en esta memoria por referencia.
TÉCNICA ANTERIOR
En los últimos años, regulaciones más estrictas sobre los gases de escape para vehículos han creado una tendencia dirigida a buscar una eficiencia de motor mejorada. A medida que se mejora la eficiencia de combustión de los motores, la temperatura de los gases de escape tiende a aumentar. Además, existe también una tendencia hacia un uso significativamente mayor de sobrealimentadores tipificados por turbocompresores. Como resultado de esto, los componentes de colectores de escape y carcasas de turbocompresor y similares requieren una resistencia al calor superior. Se piensa que futuras tendencias verán que la temperatura del gas de escape alcance los 1.100° C. Convencionalmente, si se alcanza esta región de temperatura, entonces en muchos casos, se utiliza acero fundido en lugar de láminas de acero inoxidable, pero esto produce como resultado diferentes problemas, incluido un mayor peso, una reducción de eficiencia térmica debido a una mayor capacidad calorífica, y una significativa reducción de la temperatura en el convertidor catalítico de purificación de los gases de escape, produciendo como resultado un deterioro en la eficiencia del catalizador. Por consiguiente, se ha buscado intensamente una lámina de acero inoxidable que se pueda utilizar a temperaturas de hasta una temperatura máxima de 1.100° C.
Ejemplos representativos de aceros inoxidables austeníticos resistentes al calor conocidos incluyen SUS310S (25Cr- 20Ni) y SUSXM15J1 (19Cr-13Ni-3Si), pero es dudoso que estos tipos de acero se puedan utilizar en un ambiente que tenga una temperatura máxima de 1.100° C.
Ejemplos de aceros inoxidables austeníticos que tienen una resistencia al calor que supera la del SUS310S y la del SUSXM15J1 incluyen un acero descrito en el Documento de Patente 1 y un acero descrito en el Documento de Patente 2, pero también estos aceros no están concebidos para ser utilizados a temperaturas de hasta 1.100° C. Por consiguiente, en la actualidad no está disponible una lámina de acero inoxidable que se pueda utilizar a temperaturas de hasta una temperatura máxima de 1.100° C.
BIBLIOGRAFÍA DE LA TÉCNICA ANTERIOR
Documentos de Patente
Documentos de Patente 1: Solicitud de Patente Examinada Japonesa, Segunda Publicación N° S56-24028 Documentos de Patente 2: Solicitud de Patente No Examinada Japonesa, Primera Publicación N° 2010202936
Documentos de Patente 3: JP 2970432B EXPOSICIÓN DE LA INVENCIÓN Problemas que deben ser resueltos por la Invención
Las láminas de acero inoxidable austenítico convencionales no tienen resistencia a alta temperatura o resistencia a la oxidación a 1.100° C satisfactorias y, por lo tanto, la utilización de dichos aceros en ambientes en los que la temperatura máxima alcanza 1.100° C ha sido problemática. Por consiguiente, un objeto de la presente invención es proporcionar una lámina de acero inoxidable austenítico resistente al calor que se pueda utilizar en un ambiente de alta temperatura que alcanza una temperatura máxima de 1.100° C.
Medios para resolver los problemas
Para desarrollar una lámina de acero inoxidable austenítico resistente al calor que se pueda utilizar en un ambiente de alta temperatura que alcanza una temperatura de 1.100° C, los inventores de la presente invención investigaron en primer lugar las propiedades necesarias para una lámina de acero inoxidable austenítico a 1.100° C. Como resultado de esto, decidieron que en términos de la resistencia a alta temperatura, era necesario impedir la deformación, y que por lo tanto el acero se debería evaluar utilizando el límite elástico al 0,2% como indicador. Además, en términos de la resistencia a la oxidación, las láminas de acero inoxidable austenítico tienen un coeficiente de expansión térmica mayor que las láminas de acero inoxidable ferrítico, y por lo tanto los inventores pensaron que para esos casos en los que se utilizaba el acero inoxidable en una región expuesta a variación extrema de temperatura, tal como un sistema de escape para vehículos, era más apropiado evaluar la resistencia a la oxidación mediante un ensayo de oxidación cíclica en el cual se realizaran de forma repetitiva ciclos entre la temperatura máxima y la temperatura ambiente en lugar de un ensayo de oxidación continua en el cual se mantuviera la temperatura máxima, y por lo tanto decidieron evaluar la resistencia a la oxidación mediante un
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ensayo de oxidación cíclica en el cual se realizaran de forma repetitiva ciclos entre 1.100° C y temperatura ambiente. Como resultado de ello, descubrieron que las láminas de acero inoxidable actuales utilizadas de forma convencional en ambientes de 1.000° C en realidad exhibían una resistencia al calor insatisfactoria a 1.100° C.
Los inventores de la presente invención iniciaron a continuación investigaciones adicionales, y descubrieron que en relación con la resistencia a alta temperatura de un acero inoxidable austenítico que se podía utilizar en un ambiente de alta temperatura que alcanzaba una temperatura máxima de 1.100° C, la adición de C, N y Mo era efectiva. En acero inoxidable austenítico, el C y el N mejoran la resistencia a alta temperatura incluso cuando se añaden de forma individual, pero se puso de manifiesto que añadiendo C y N en combinación con Mo, la resistencia a alta temperatura a temperaturas de 1.000° C o mayores se podía incrementar especialmente. Se supone que este puede ser un efecto debido a una interacción entre C, N y Mo, por ejemplo la formación de clusters. Además, se descubrió que la adición de uno o más elementos seleccionados de entre Nb, V, W y Co además del C, N y Mo también era efectiva. Se supone que la adición de uno o más elementos seleccionados de entre Nb, V, W y Co al acero inoxidable austenítico exhibe una acción similar al efecto de añadir Mo a C y a N. Sin embargo, se estableció que si al acero inoxidable austenítico se le añadía una cantidad excesiva del uno o más elementos seleccionados de entre Nb, V, W y Co, entonces se formaban carbonitruros, y que un incremento del tamaño de grano producía como resultado una reducción en el efecto de mejora de la resistencia a alta temperatura.
Además, los inventores descubrieron que en relación con la resistencia a la oxidación del acero inoxidable austenítico, la adición de una cantidad apropiada de Mo además de Cr, y Si y Mn, y la supresión de la cantidad de Ti añadido eran necesarias. En concreto, descubrieron que la adición de Si y Mo al acero inoxidable austenítico era muy importante, ya que suprimía el crecimiento de escamas y el desconchado, y reducía drásticamente la pérdida de peso por oxidación (reducción de espesor) en el ensayo de oxidación cíclica a 1.100° C. Además, también encontraron que, debido a que la adición de Ti al acero inoxidable austenítico favorecía el crecimiento de escamas y el desconchado, la adición de Ti se debería suprimir preferiblemente lo máximo posible.
La presente invención se completó sobre la base de estos hallazgos, y aspectos de la presente invención para alcanzar el objeto descrito anteriormente, concretamente láminas de acero inoxidable austenítico de la presente invención, son como se describe a continuación.
(1) Una lámina de acero inoxidable austenítico resistente al calor que contiene, en % en masa,
C: 0,05 a 0,15%,
Si: 1,0 a 3,5%,
Mn: 0,5 a 2,0%,
P: no más del 0,04%,
S: no más del 0,01%,
Cr: 23,0 a 26,0%,
Ni: 10,0 a 15,0%,
Mo: 0,50 a 1,20%,
Ti: 0,010% a 0,1%,
Al: 0,01 a 0,1%, y N: 0,10 a 0,30%; uno o más de
Nb: 0,01 a 0,5%,
V: 0,01 a 0,5%,
W: 0,01 a 0,5%, y Co: 0,01 a 0,5%; y
uno o más de
Cu: 0,1 a 2,0%,
B: 0,0001 a 0,0050%, y Sn: 0,005 a 0,1%
donde
una cantidad total de C y N (C+N) es del 0,25 al 0,35%,
una cantidad total de Mo, Nb, V, W, y Co (Mo+Nb+V+W+Co) es no mayor de 1,5%, un resto está compuesto por Fe e impurezas inevitables, y
una resistencia a alta temperatura a 1.100° C, medida como un límite elástico al 0,2%, es de 20 MPa o mayor. 2
(2) La lámina de acero inoxidable austenítico resistente al calor descrita en (1),
en la cual la resistencia a alta temperatura a 1.100° C, medida como un límite elástico al 0,2%, es de 30 MPa o mayor,
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(3) La lámina de acero inoxidable austenítico resistente al calor descrita en (1) ó en (2), en la cual la pérdida de peso en un ensayo de oxidación cíclica a 1.100° C es no mayor de 50 mg/cm2
Efectos de la Invención
La lámina de acero inoxidable austenítico resistente al calor de la presente invención no sólo exhibe excelentes resistencia a alta temperatura y resistencia a la oxidación, sino que también muestra trabajabilidad superior, y por lo tanto se puede proporcionar una lámina de acero inoxidable con excelente resistencia al calor.
MEJOR MODO DE LLEVAR A CABO LA INVENCIÓN
A continuación se describen las realizaciones de la presente invención. Lo primero es una descripción de las razones para restringir la composición del acero de la lámina de acero inoxidable de las realizaciones de la presente invención. A menos que se indique específicamente algo diferente, los valores de % utilizados en relación con la composición se refieren a valores de % en masa.
(C: 0,05 a 0,15%)
El C es efectivo en mejorar la resistencia a alta temperatura del acero inoxidable austenítico. Este efecto de mejora es particularmente evidente en la región de temperatura por encima de 600° C. Se piensa que esta mejora no es un efecto del C independiente, sino que se debe más bien a interacciones con N y con otros elementos aleantes (tales como Mo, Nb y V). Sin embargo, un exceso de C tiende a facilitar la formación de carburos de Cr, los cuales pueden provocar un deterioro en la conformabilidad, en la resistencia a la corrosión y en la tenacidad de lámina/bobina laminada en caliente. Por consiguiente, la cantidad de adición apropiada para C se fija en del 0,05 al 0,15%. La cantidad de C añadido es más preferiblemente del 0,07% al 0,15%.
(N: 0,10 a 0,30%)
De una manera similar al C, el N es efectivo en mejorar la resistencia a alta temperatura del acero inoxidable austenítico. Este efecto de mejora es particularmente evidente en la región de temperatura por encima de 600° C. Se piensa que esta mejora no es un efecto del N independiente, sino que se debe más bien a interacciones con N y con otros elementos aleantes (tales como Mo, Nb y V). Sin embargo, un exceso de N tiende a facilitar la formación de nitruros de Cr, los cuales pueden provocar un deterioro en la conformabilidad, en la resistencia a la corrosión y en la tenacidad de lámina/bobina laminada en caliente. Por consiguiente, la cantidad de adición apropiada para N se fija en del 0,1 al 0,30%. La cantidad de N añadido es más preferiblemente del 0,15% al 0,25%.
(C+N: 0,25 a 0,25%)
Tanto el C como el N tienen un efecto en mejorar la resistencia a alta temperatura, pero para conseguir un efecto satisfactorio, la cantidad total de C y N añadidos (C+N) debe ser al menos el 0,25%. Sin embargo, una adición excesiva tiende a provocar la formación de carbonitruros de grano grueso, los cuales no sólo reducen el efecto de mejora de la resistencia a alta temperatura, sino que también provocan un deterioro en la trabajabilidad, y por lo tanto el límite superior se fija en el 0,35%. La cantidad total de C y N añadidos es más preferiblemente del 0,30% al 0,35%.
(Si: 1,0 a 3,5%)
El Si es un elemento que no sólo es útil como agente desoxidante, sino que también mejora la resistencia a la oxidación del acero inoxidable austenítico, y es un elemento importante en la presente invención. La resistencia a la oxidación aumenta a medida que se incrementa la cantidad de Si.
Este efecto se obtiene cuando el contenido de Si es de al menos el 1,0%, y por lo tanto el límite inferior se fija en el 1,0%. El efecto es más definido a cantidades por encima del 1,5%. Sin embargo, el Si es un elemento que provoca una gran reducción de la tenacidad, y una adición excesiva provoca deterioro en la tenacidad y en la ductilidad a temperatura normal. Por consiguiente, el contenido de Si está restringido a no más del 3,5%, y más preferiblemente al 2,0% o menor. El contenido de Si está más preferiblemente dentro de un rango del 1,60% al 2,0%.
(Mn: 0,5 a 2,0%)
El Mn es un elemento estabilizador de la austenita, y se añade al acero inoxidable austenítico como un agente desoxidante. Además, el Mn es también un elemento que contribuye a un incremento de la resistencia a alta temperatura en la región de temperatura intermedia. Para reducir la cantidad de Ni caro, se añade al menos un 0,5% de Mn. Por otro lado, una adición excesiva de Mn produce como resultado la formación de MnS y un deterioro en la resistencia a la corrosión, y por lo tanto el límite superior para la cantidad de Mn añadido se fija en el 2,0%. La cantidad de Mn añadido es más preferiblemente del 0,7% al 1,6%.
(P: no más del 0,04%)
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El P es un elemento que se incorpora de manera inevitable durante la producción, pero debido a que tiene un efecto adverso sobre la soldabilidad, el contenido de P se debe reducir lo más posible. Por consiguiente, el contenido de P en el acero inoxidable austenítico se fija en no más del 0,04%. El contenido de P es preferiblemente 0,03% o menor. No existen limitaciones concretas sobre el límite inferior para el contenido de P, pero típicamente se incorpora de forma inevitable un 0,015%.
(S: no más del 0,01%)
El S es un elemento que se incorpora de forma inevitable durante la producción, y tiene un efecto adverso sobre la soldabilidad. Además, el S forma MnS, el cual provoca un deterioro en la resistencia a la corrosión y en la resistencia a la oxidación. Por consiguiente, el contenido de S en el acero inoxidable austenítico se debe reducir lo más posible, y se fija en no más del 0,01%. El contenido de S es preferiblemente 0,002% o menor. No existen limitaciones concretas sobre el límite inferior para el contenido de S, pero típicamente se incorpora de forma inevitable un 0,010%.
(Cr: 23,0 a 26,0%)
El Cr es un elemento que es esencial en garantizar la resistencia a la oxidación y la resistencia a la corrosión del acero inoxidable austenítico. Sin embargo, si se añade en exceso, el Cr es un elemento que tiende a incrementar la aparición de fragilidad por la fase a. Por consiguiente, el rango apropiado para la cantidad de Cr añadido se fija en del 23,0 al 26,0%. La cantidad de Cr añadido es más preferiblemente del 23,0% al 25,0%.
(Ni: 10,0 a 15,0%)
El Ni es un elemento estabilizador de la austenita, y es un elemento que mejora la resistencia a la corrosión del acero inoxidable austenítico. Si la cantidad de Ni es demasiado pequeña, entonces la fase de austenita no se forma de manera estable, y por lo tanto se añade al menos un 10,0% de Ni. Sin embargo, debido a que el Ni es un elemento caro, una adición excesiva produce como resultado costes mayores. Por consiguiente, el límite superior para la cantidad de Ni añadido se fija en el 15,0%. La cantidad de Ni añadido es más preferiblemente del 11,0% al 14,0%.
(Mo: 0,50 a 1,20%)
El Mo es un elemento importante en la presente invención. El Mo es un elemento que mejora la resistencia a alta temperatura del acero inoxidable austenítico. Se piensa que este efecto se debe a un endurecimiento por solución sólida, pero en la presente invención, cuando el Mo coexiste con C y N, se obtiene un efecto de endurecimiento que supera el debido al simple endurecimiento por solución sólida. El mecanismo para este efecto no está totalmente claro, pero se piensa que existe una posibilidad de que parte del endurecimiento sea debido a interacciones entre Mo y cualquiera de C ó N, tales como formación de clusters. Por otro lado, la adición excesiva de Mo facilita la formación de una fase a. Por consiguiente, el rango apropiado para la cantidad de Mo añadido se fija en del 0,50 al 1,20%. Cuando una resistencia a alta temperatura es particularmente necesaria, la cantidad de Mo añadido es más preferiblemente del 1,0% al 1,2%.
(Ti: 0,010 a 0,1%)
El Ti es un elemento que se une fácilmente al N para formar un nitruro de grano grueso (TiN). En la presente invención, debido a que se utiliza N para incrementar la resistencia a alta temperatura, la formación de TiN de grano grueso tiende a provocar un deterioro en las propiedades a alta temperatura. Además, el Ti también tiene un efecto adverso sobre la resistencia a la oxidación. Por consiguiente, en la presente invención, la cantidad de Ti en el acero inoxidable austenítico se debe reducir lo más posible, y el límite superior para el contenido de Ti se fija en el 0,1%. Con respecto al límite inferior, típicamente se incorpora de manera inevitable un 0,010%.
(Al: 0,01 a 0,10%)
El Al actúa como un elemento desoxidante, y este efecto se obtiene cuando la cantidad de Al añadido al acero inoxidable austenítico es de al menos el 0,005%. Sin embargo, una adición excesiva puede provocar deterioro en la ductilidad y la tenacidad a temperatura normal, y por lo tanto el límite superior para la cantidad de Al añadido se fija en el 0,10%. La cantidad de Al añadido es más preferiblemente del 0,02% al 0,07%.
Para mejorar aún más las propiedades a alta temperatura, se puede añadir al acero inoxidable austenítico uno o más de Nb: 0,01 a 0,5%, V: 0,01 a 0,5%, W: 0,01 a 0,5% y Co: 0,01 a 0,5%. Estos elementos mejoran la resistencia a alta temperatura. Cuando una resistencia a alta temperatura es particularmente necesaria, las cantidades añadidas de estos elementos son más preferiblemente Nb: 0,1 a 0,5%, V: 0,1 a 0,5%, W: 0,1 a 0,5% y Co: 0,1 a 0,5%. Como para el Mo, se piensa que el efecto de estos elementos se debe a endurecimiento por solución sólida,
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pero se supone que los efectos observados no son únicamente debidos a endurecimiento por solución sólida, y que también existen algunas interacciones con C ó N. Por consiguiente, ya que la adición de una gran cantidad de estos elementos es indeseable debido a la formación de carbonitruros de grano grueso, la cantidad total de Mo, Nb, W, V y Co (Mo+Nb+W+V+Co) es preferiblemente no mayor del 1,5%. Aunque no existen limitaciones concretas sobre el límite inferior para la cantidad total de Mo, Nb, W, V y Co, el límite inferior es preferiblemente al menos del 0,1%. Cuando una resistencia a alta temperatura es particularmente necesaria, es más preferible que la cantidad total de Mo, Nb, W, V y Co supere el 1,0%. Sin embargo, una adición excesiva provoca la formación de carbonitruros de grano grueso, los cuales en realidad reducen la resistencia a alta temperatura, y por lo tanto incluso cuando se requiere resistencia a alta temperatura, la cantidad total de Mo, Nb, W, V y Co es preferiblemente menor del 1,2%.
Además, al acero inoxidable austenítico se pueden añadir uno o más de Cu, B y Sn para mejorar la resistencia a alta temperatura en la región intermedia (600 a 800° C) del acero inoxidable austenítico.
(Cu: 0,1 a 2%)
El Cu es un elemento estabilizador de la austenita, y también tiene el efecto de mejorar la resistencia a alta temperatura en la región intermedia del acero inoxidable austenítico.
Estos efectos se consiguen cuando la cantidad de Cu añadido al acero inoxidable austenítico es de al menos el 0,1%. Sin embargo, si se añade en exceso, el Cu puede provocar oxidación anormal y defectos superficiales durante la laminación en caliente, y por lo tanto el límite superior para la cantidad de Cu añadido se fija en el 2%. La cantidad de Cu añadido es preferiblemente del 0,1 al 1%, y más preferiblemente del 0,1% al 0,5%.
(B: 0,0001 a 0,0050%)
El B es un elemento que tiene un efecto en mejorar la resistencia a alta temperatura en la región intermedia del acero inoxidable austenítico. Este efecto se consigue cuando la cantidad de B añadido al acero inoxidable austenítico es de al menos el 0,0001%. Sin embargo, si se añade en exceso, el B provoca un deterioro en la trabajabilidad en caliente, y por lo tanto el límite superior para la cantidad de B añadido se fija en el 0,0050%.
(Sn: 0,005 a 0,1%)
El Sn es un elemento que es efectivo en mejorar la resistencia a la corrosión y la resistencia a alta temperatura en la región intermedia del acero inoxidable austenítico. Además, también tiene el efecto de no provocar ningún deterioro significativo en las propiedades mecánicas a temperatura normal del acero inoxidable austenítico. El efecto de resistencia a la corrosión se obtiene cuando la cantidad de Sn añadido al acero inoxidable austenítico es de al menos el 0,005%, y por lo tanto el contenido de Sn es preferiblemente de al menos el 0,005%, y más preferiblemente el 0,01% o mayor. Por otro lado, una adición excesiva provoca un marcado deterioro en la fabricabilidad y la soldabilidad, y por lo tanto el contenido de Sn está restringido a no más del 0,1%.
El acero inoxidable de acuerdo con la presente invención que contiene las cantidades especificadas de estos componentes tiene propiedades de resistencia al calor extremadamente superiores.
El acero inoxidable de acuerdo con la presente invención se diseñó asumiendo utilización a 1.100° C, y por lo tanto se utilizan evaluaciones a 1.100° C como valores de referencia. En primer lugar, la resistencia a alta temperatura a 1.100° C, medida como un límite elástico al 0,2%, es preferiblemente 20 MPa o mayor. La resistencia a alta temperatura a 1.100° C, medida como un límite elástico al 0,2%, es más preferiblemente 30 MPa o mayor. Además, la excelente resistencia al calor se refleja en una pérdida de peso en un ensayo de oxidación cíclica a 1.100° C de no más de 50 mg/cm2. El ensayo de oxidación cíclica a 1.100° C es un ensayo que implica 300 repeticiones de un ciclo consistente en calentar el acero hasta 1.100° C, mantener esa temperatura durante 30 minutos, y a continuación enfriar el acero desde 1.100° C hasta temperatura ambiente a lo largo de un periodo de enfriamiento de 15 minutos.
El acero de la presente invención se convierte en un producto por medio de los pasos de fusión, colada, laminación en caliente, recocido, laminación en frío, recocido, y decapado químico. No existen limitaciones concretas sobre las instalaciones, y se pueden utilizar instalaciones de producción convencionales.
Los efectos de la presente invención se describen a continuación utilizando una serie de ejemplos, pero la presente invención no está limitada a las condiciones utilizadas en los siguientes ejemplos.
EJEMPLOS
En los siguientes ejemplos, aceros que tienen las formulaciones de componentes mostradas en la Tabla 1A y en la Tabla 1B primero se fundieron y se colaron formando desbastes planos. Posteriormente, cada desbaste plano se calentó a una temperatura de 1.150 a 1.250° C, y a continuación se laminó en caliente a un espesor de lámina de desde 3 hasta 5 mm utilizando una temperatura final dentro de un rango de 850 a 950° C. A continuación el acero se
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sometió a recocido a una temperatura de 1.000 a 1.200° C, se sometió a decapado químico, se laminó en caliente a un espesor de 1,5 mm, y a continuación se sometió a recocido y a decapado químico a una temperatura de 1.000 a 1.200° C para conformar un acero de prueba. En la Tabla 1A y en la Tabla 1B, los valores numéricos fuera de los rangos de la presente invención están subrayados.
Cada una de las láminas recocidas laminadas en caliente obtenidas de esta manera fue sometida a ensayos de tracción a temperatura normal y a alta temperatura, y a un ensayo de oxidación cíclica. El ensayo de tracción a temperatura normal se realizó para evaluar la trabajabilidad, y se llevó a cabo preparando una probeta JIS N° 13B con una dirección longitudinal paralela a la dirección de laminación de acuerdo con la norma JIS Z 2201 (norma internacional correspondiente: ISO 6892, 1984), y realizando a continuación un ensayo de tracción según lo prescrito en la norma JIS Z 2241 (norma internacional correspondiente: ISO 6892, 1984). Se utilizó el alargamiento total como indicador de la trabajabilidad, considerándose que un alargamiento total del 40% o mayor era un aprobado (A), y considerándose que un alargamiento total de menos del 40% era un suspenso (C).
Además, el ensayo de tracción a alta temperatura se realizó utilizando una probeta con aristas afiladas, con referencia a la norma JIS G 0567 (norma internacional correspondiente: ISO 6892-2, 2011). Se utilizó el límite elástico al 0,2% a 1.100° C como indicador de la resistencia a alta temperatura, y se consideró que los aceros con una resistencia a alta temperatura de menos de 20 MPa habían suspendido (C), y se consideró que los aceros de 20 MPa o más habían aprobado (B), y aceros de 30 MPa o más se consideraron aceros superiores (A).
La resistencia a la oxidación se evaluó utilizando un ensayo de oxidación cíclica. De cada lámina de acero se cortó una muestra de 20 mm X 20 mm, y las caras finales de la muestra se pulieron con un disco pulidor de paño a un acabado de #600 para preparar una probeta para el ensayo de oxidación. A continuación se sometió la probeta a 300 repeticiones de un ciclo consistente en calentar el acero hasta 1.100° C en una atmósfera abierta, mantener esa temperatura durante 15 minutos, y a continuación enfriar el acero desde 1.100° C hasta temperatura ambiente a lo largo de un periodo de enfriamiento de 15 minutos, y se midió la pérdida de peso por oxidación (pérdida de espesor debida a formación de escamas y desconchado). Una pérdida de peso por oxidación de no más de 50 mg/cm2 se consideró un aprobado (A), mientras que un valor por encima de 50 mg/cm2 se consideró un suspenso (C). Los resultados de la evaluación se muestran en la Tabla 2A y en la Tabla 2B.
N° C Si Mn P S Ni Cr Mo Ti Al N C+N Nb V W Co Mo+N b+V+ W+Co Cu B Sn
Acero de la presente
1 0,10 2,0 1,5 0,026 0,0005 12,0 23,5 0,5 0,010 0,04 0,20 0,30 0,5
Acero de la Dresente
2 0.08 2 2 1 7 0.028 0.0006 14.2 25.6 0 8 0.005 0.05 0.20 0.28 0.8
Acero de la Dresente
3 0.12 ? 1 0 8 0.02 0.0008 11.2 23.2 0 6 0.005 0.04 0.20 0.32 0.6
Acero de la Dresente
4 0.10 2 1 1 o 0.028 0.0006 12.0 24.0 1 1 0.005 0.03 0.20 0.30 1.1
Acero de la Dresente
8 0.10 2 8 1 0 0.028 0.0006 12.0 24.0 0 7 0.005 0.03 0.20 0.30 0.7
Acero de la presente
6 0,14 2,0 1,5 0,024 0,0007 12,0 24,0 1,1 0,004 0,03 0,12 0,26 1,1
Acero de la presente
7 0,10 2,0 1,5 0,027 0,0007 12,0 24,0 0,9 0,007 0,03 0,20 0,30 0,9
Acero de la presente
8 0,10 2,2 1,7 0,028 0,0006 12,0 24,0 1,2 0,005 0,04 0,20 0,30 1,2
Acero de la presente
9 0,10 2,2 1,8 0,028 0,0008 12,0 24,0 0,8 0,005 0,03 0,20 0,30 0,8
Acero de la presente
10 0,10 2,2 1,9 0,027 0,0006 12,0 24,0 0,9 0,006 0,04 0,20 0,30 0,9
Acero de la presente
11 0,10 2,2 1,5 0,028 0,0006 12,0 24,0 0,7 0,005 0,03 0,20 0,30 0,7
Acero de la presente
12 0,10 2,2 1,5 0,028 0,0006 12,0 24,0 0,7 0,005 0,03 0,20 0,30 0,3 1,0
Acero de la presente
13 0,10 2,2 1,5 0,028 0,0006 12,0 24,0 0,7 0,005 0,03 0,20 0,30 0,3 1,0
Acero de la presente
14 0,10 2,2 1,5 0,028 0,0006 12,0 24,0 0,7 0,005 0,03 0,20 0,30 0,3 1,0
Acero de la presente
15 0,10 2,2 1,5 0,028 0,0006 12,0 24,0 0,7 0,005 0,03 0,20 0,30 0,3 1,0
Acero de la presente
16 0,10 2,2 1,5 0,028 0,0006 12,0 24,0 0,7 0,005 0,03 0,20 0,30 0,05 0,1 0,9
Acero de la presente
17 0,10 2,2 1,5 0,028 0,0006 12,0 24,0 0,7 0,005 0,03 0,20 0,30 0,1 0,2 1,0
Acero de la presente
18 0,10 2,2 1,5 0,028 0,0006 12,0 24,0 0,7 0,005 0,03 0,20 0,30 0,1 0,1 0,9
Acero de la presente
19 0,10 2,2 1,5 0,028 0,0006 12,0 24,0 0,7 0,005 0,03 0,20 0,30 0,1 0,1 0,9
Acero de la presente
20 0,10 2,2 1,5 0,028 0,0006 12,0 24,0 0,7 0,005 0,03 0,20 0,30 0,1 0,1 0,1 1,0 0,2
Acero de la presente
21 0,10 2,2 1,5 0,028 0,0006 12,0 24,0 0,7 0,005 0,03 0,20 0,30 0,1 0,2 1,0 0,3 0,0005
Acero de la presente
22 0,10 2,0 1,5 0,026 0,0005 12,0 24,0 0,5 0,010 0,04 0,20 0,3 0,04 0,1 0,1 0,2 0,9 0,2 0,0004 0,01
N° C Si Mn P S Ni Cr Mo Ti Al N C+N Nb V W Co Mo+Nb+ Cu B Sn
Acero comoarativo
23 0.04 2 5 1 o 0.026 0.0008 12.0 25.0 0 5 0.005 0.03 0.20 0.24 0.5
Acero comoarativo
24 0.20 2 0 1 5 0.024 0.0008 12.0 24.0 06 0.005 0.03 0.20 0.40 0.6
Acero comoarativo
28 0.10 0 8 1 5 0.028 0.0006 12.0 24.0 0 7 0.005 0.03 0.20 0.30 0.7
Acero comoarativo
2R 0.10 3 8 1 5 0.028 0.0005 12.0 25.0 0 7 0.005 0.03 0.20 0.30 0.7
Acero comoarativo
27 0.10 2 5 02 0.028 0.0005 12.0 24.0 0 7 0.004 0.03 0.20 0.30 0.7
Acero comoarativo
28 0.10 2 5 2 4 0.028 0.0005 12.0 25.0 0 7 0.005 0.03 0.20 0.30 0.7
Acero comoarativo
29 0.10 2 5 1 5 0.06 0.0005 12.0 25.0 0 7 0.005 0.02 0.20 0.30 0.7
Acero comoarativo
30 0.10 2 5 1 5 0.028 0.02 12.0 25.0 0 7 0.004 0.03 0.20 0.30 0.7
Acero comoarativo
31 0.10 2 5 1 5 0.028 0.0005 9.0 25.0 0 7 0.005 0.04 0.20 0.30 0.7
Acero comoarativo
32 0.10 2 5 1 5 0.026 0.0006 17.0 25.0 0 7 0.005 0.03 0.20 0.30 0.7
Acero comoarativo
33 0.10 2 0 1 5 0.028 0.0006 12.0 21.0 0 7 0.004 0.03 0.20 0.30 0.7
Acero comoarativo
34 0.10 2 0 1 5 0.028 0.0005 12.0 28.0 0 7 0.005 0.03 0.20 0.30 0.7
Acero comoarativo
35 0.10 2 0 1 5 0.028 0.0004 12.0 25.0 0 3 0.005 0.05 0.20 0.30 0.3
Acero comoarativo
36 0.10 2 0 1 5 0.028 0.0005 12.0 25.0 1 6 0.005 0.03 0.20 0.30 1.5
Acero comoarativo
37 0.10 2 0 1 5 0.028 0.0009 12.0 25.0 0 7 0.005 0.03 0.05 0.15 0.7
Acero comoarativo
38 0.10 2 0 1 5 0.028 0.0005 12.0 25.0 0 7 0.005 0.03 0.26 0.36 0.7
Acero comoarativo
39 0.10 2 0 1 5 0.026 0.0003 12.0 25.0 0 7 0.004 0.004 0.20 0.40 0.7
Acero comoarativo
40 0.10 2 0 1 5 0.028 0.0008 12.0 25.0 0 7 0.005 0.005 0.20 0.30 0.7
Acero comoarativo
41 0.10 2 0 1 5 0.028 0.0007 12.0 25.0 0 7 0.005 0.15 0.20 0.30 0.7
Acero comoarativo
42 0.10 2 0 1 5 0.028 0.0006 12.0 25.0 0 7 0.150 0.03 0.20 0.30 0.7
Acero comoarativo
43 0.10 2 0 1 5 0.028 0.0005 12.0 25.0 0 7 0.005 0.03 0.20 0.30 0.7 1.4
Acero comoarativo
44 0.10 2 0 1 5 0.028 0.0008 12.0 25.0 0 7 0.005 0.03 0.20 0.30 0 7 1.4
Acero comoarativo
45 0.10 2 0 1 5 0.028 0.0007 12.0 25.0 0 7 0.005 0.03 0.20 0.30 0 7 1.4
Acero comoarativo
45 0.10 2 0 1 5 0.028 0.0005 12.0 25.0 0 7 0.005 0.03 0.20 0.30 0 7 1.4
Acero comoarativo
47 0.10 2 0 1 5 0.026 0.0005 12.0 23.5 0 5 0.010 0.04 0.20 0.30 0.5
Acero comoarativo
48 0.10 2 0 1 5 0.026 0.0005 12.0 23.5 0 5 0.010 0.04 0.20 0.30 0.5 2.1
Acero comoarativo
49 0.10 2 0 1 5 0.026 0.0005 12.0 23.5 0 5 0.010 0.04 0.20 0.30 0.5 0.01
Acero comparativo
0-10 _2JL JL5_ 0-026 0-0005 12.0 23.5 0-010 0-04 0-20 0-30 0-5 0.15
N° Trabajabilidad Resistencia a Alta Temperatura Resistencia a la Oxidación
Acero de la presente invención
1 A B A
Acero de la presente invención
2 A B A
Acero de la presente invención
3 A B A
Acero de la presente invención
4 A A A
Acero de la presente invención
5 A B A
Acero de la presente invención
6 A A A
Acero de la presente invención
7 A B A
Acero de la presente invención
8 A B A
Acero de la presente invención
9 A B A
Acero de la presente invención
10 A B A
Acero de la presente invención
11 A B A
Acero de la presente invención
12 A B A
Acero de la presente invención
13 A B A
Acero de la presente invención
14 A B A
Acero de la presente invención
15 A B A
Acero de la presente invención
16 A B A
Acero de la presente invención
17 A B A
Acero de la presente invención
18 A B A
Acero de la presente invención
19 A B A
Acero de la presente invención
20 A B A
Acero de la presente invención
21 A B A
Acero de la presente invención
22 A B A
5
[Tabla 2B]
N° Trabajabilidad Resistencia a Alta Temperatura Resistencia a la Oxidación
Acero comparativo
23 A C A
Acero comparativo
24 C C A
Acero comparativo
25 A B C
Acero comparativo
26 C C A
Acero comparativo
27 A C A
Acero comparativo
28 C C C
Acero comparativo
29 C C A
Acero comparativo
30 C C A
Acero comparativo
31 A C A
Acero comparativo
32 C C A
Acero comparativo
33 A C C
Acero comparativo
34 C C A
Acero comparativo
35 A C C
Acero comparativo
36 C C C
Acero comparativo
37 A C A
Acero comparativo
38 C C A
Acero comparativo
39 C C A
Acero comparativo
40 A C A
Acero comparativo
41 C B A
Acero comparativo
42 A C A
Acero comparativo
43 C C A
Acero comparativo
44 C C A
Acero comparativo
45 C C A
Acero comparativo
46 C C A
Acero comparativo
47 C C A
Acero comparativo
48 C C C
Acero comparativo
49 C B A
Acero comparativo
50 C B A
Como resulta evidente a partir de las Tablas 1A a 2B, las láminas de acero que tienen formulaciones de componentes de acuerdo con la presente invención exhibieron excelentes propiedades para cada una de trabajabilidad, resistencia a alta temperatura y resistencia a la oxidación. Por el contrario, los ejemplos comparativos
que caían fuera de los rangos de la presente invención suspendieron en términos de al menos una de trabajabilidad, resistencia a alta temperatura y resistencia a la oxidación. Basándose en estos resultados, fue evidente que los aceros de la presente invención eran superiores a los aceros inoxidables austeníticos de los ejemplos comparativos.
5 APLICABILIDAD INDUSTRIAL
Como resulta evidente a partir de la descripción anterior, el acero inoxidable austenítico resistente al calor de la presente invención exhibe excelentes resistencia a alta temperatura y resistencia a la oxidación, y también muestra superior trabajabilidad, y por lo tanto se puede proporcionar una lámina de acero inoxidable con excelente resistencia al calor. Dicho de otra manera, un material de acuerdo con la presente invención se puede aplicar, en 10 concreto, a componentes de sistemas de escape tales como las tuberías de escape de vehículos, y permite que se pueda proporcionar una tubería de escape que es capaz de conseguir mayor eficiencia del motor para un automóvil o similar. La presente invención es extremadamente beneficiosa desde una perspectiva industrial.

Claims (3)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    REIVINDICACIONES
    1. Una lámina de acero inoxidable austenítico resistente al calor que comprende, en % en masa,
    C: 0,05 a 0,15%,
    Si: 1,0 a 3,5%,
    Mn: 0,5 a 2,0%,
    P: no más del 0,04%,
    S: no más del 0,01%,
    Cr: 23,0 a 26,0%,
    Ni: 10,0 a 15,0%,
    Mo: 0,50 a 1,20%,
    Ti: 0,010% a 0,1%,
    Al: 0,01 a 0,1%, y N: 0,10 a 0,30%; uno o más de
    Nb: 0,01 a 0,5%,
    V: 0,01 a 0,5%,
    W: 0,01 a 0,5%, y Co: 0,01 a 0,5%; y
    uno o más de
    Cu: 0,1 a 2,0%,
    B: 0,0001 a 0,0050%, y Sn: 0,005 a 0,1%
    donde
    una cantidad total de C y N (C+N) es desde 0,25 a 0,35%,
    una cantidad total de Mo, Nb, V, W, y Co (Mo+Nb+V+W+Co) es no mayor de 1,5%, un resto está compuesto por Fe e impurezas inevitables, y
    una resistencia a alta temperatura a 1.100° C, medida como un límite elástico al 0,2%, es de 20 MPa o mayor.
  2. 2. La lámina de acero inoxidable austenítico resistente al calor de acuerdo con la reivindicación 1, en la cual una resistencia a alta temperatura a 1.100° C, medida como un límite elástico al 0,2%, es de 30 MPa o mayor.
  3. 3. La lámina de acero inoxidable austenítico resistente al calor de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en la cual la pérdida de peso en un ensayo de oxidación cíclica a 1.100° C es no mayor de 50 mg/cm2.
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