FI125442B - Matalanikkelinen austeniittinen ruostumaton teräs ja teräksen käyttö - Google Patents

Matalanikkelinen austeniittinen ruostumaton teräs ja teräksen käyttö Download PDF

Info

Publication number
FI125442B
FI125442B FI20100196A FI20100196A FI125442B FI 125442 B FI125442 B FI 125442B FI 20100196 A FI20100196 A FI 20100196A FI 20100196 A FI20100196 A FI 20100196A FI 125442 B FI125442 B FI 125442B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
austenitic stainless
stainless steel
nickel
steel
low nickel
Prior art date
Application number
FI20100196A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20100196A0 (fi
FI20100196A (fi
Inventor
Juho Talonen
Tero Taulavuori
Suresh Kodukula
Original Assignee
Outokumpu Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Outokumpu Oy filed Critical Outokumpu Oy
Publication of FI20100196A0 publication Critical patent/FI20100196A0/fi
Priority to FI20100196A priority Critical patent/FI125442B/fi
Priority to BR112012028294A priority patent/BR112012028294A2/pt
Priority to KR1020127029151A priority patent/KR101473072B1/ko
Priority to MX2012012874A priority patent/MX339084B/es
Priority to AU2011249711A priority patent/AU2011249711B2/en
Priority to MYPI2012700871A priority patent/MY162515A/en
Priority to CN201180022905.3A priority patent/CN102985579B/zh
Priority to JP2013508527A priority patent/JP6148174B2/ja
Priority to EA201290986A priority patent/EA024633B1/ru
Priority to US13/643,920 priority patent/US9039961B2/en
Priority to EP11777324.2A priority patent/EP2566994A4/en
Priority to PCT/FI2011/050348 priority patent/WO2011138503A1/en
Priority to CA2797328A priority patent/CA2797328A1/en
Priority to TW100115328A priority patent/TWI510648B/zh
Publication of FI20100196A publication Critical patent/FI20100196A/fi
Priority to JP2015095126A priority patent/JP6236030B2/ja
Application granted granted Critical
Publication of FI125442B publication Critical patent/FI125442B/fi

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/58—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/005—Manufacture of stainless steel
    • 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
    • C21D6/002—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr
    • 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
    • C21D6/005—Heat treatment of ferrous alloys containing Mn
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/20—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/52—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with cobalt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/54—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Description

MATALANIKKELINEN AUSTENIITTINEN RUOSTUMATON TERÄS JA TERÄKSEN KÄYTTÖ
Tekniikan alue Tämä keksintö kohdistuu hyvin muokattavaan matalanikkeliseen austeniittiseen ruostumattomaan teräkseen, joka on hyvin viivästynyttä murtumaa kestävää verrattuna nykyisin markkinoilla oleviin matalanikkelisiin austeniittisiin teräslaa-tuihin. Keksintö kohdistuu myös teräksen käyttöön metallituotteissa, jotka on valmistettu muokkausmenetelmillä.
Tekniikan taso
Suuret vaihtelut nikkelin hinnassa ovat nostaneet mielenkiintoa matalanikkelisiin ja nikkelittömiin vaihtoehtoihin Cr-Ni-seosteisista austeniittisista ruostumattomista teräksistä. Kun seuraavassa kuvataan alkuainepitoisuutta, pitoisuus on paino-%:a, jos toisin ei ole mainittu. Mangaaniseosteisilla 200-sarjan austeniitti-silla ruostumattomilla teräksillä on yleisesti yhtäläinen muokattavuus Cr-Ni-seosteisiin 300-sarjan laatuihin verrattuna, ja myös niiden muut ominaisuudet ovat vertailukelpoisia. Kuitenkin enimmät mangaaniseosteiset laadut, erityisesti ne, joilla on erityisen matala nikkelipitoisuus 0 % - 5 %, ovat alttiita viivästyneelle murtumailmiölle, joka estää niiden käyttöä sovelluksissa, joissa tarvitaan useita syvävetotoimintoja. Toinen haitta nykyisin saatavilla olevissa matalanik-kelisissä laaduissa on, että niillä on alempi kromipitoisuus varmistamaan täysin austeniittinen kiderakenne. Esimerkiksi, matalanikkeliset laadut, joissa on noin 1 % nikkeliä, sisältävät tyypillisesti vain 15 % kromia, mikä huonontaa niiden korroosiokestävyyttä.
Yksi esimerkki matalanikkelisestä Mn-seosteisesta teräslaadusta on laatu AISI 204 (UNS S20400), jota voidaan tehdä modifioituna versiona seostamalla kuparia, Cu. Uusi kupariseosteinen materiaali standardissa on nimetty S20431 :ksi standardin ASTM A 240-09b mukaan ja EN-spesifioituna laatuna 1.4597. Nämä teräkset ovat laajalti käytetty kotimaisiin välineisiin, mataliin astioihin ja pannui-hin ja muihin kulutustuotteisiin. Kuitenkin nykyisin saatavilla olevat teräkset ovat hyvin alttiita viivästyneelle murtumalle, ja siksi niitä ei voi käyttää sovelluksissa, joissa materiaali on syvävedon alainen.
Muutamia austeniittisia ruostumattomia teräslaatuja, joissa on alempi nikkelipi-toisuus ja jotka on suunniteltu olemaan viivästynyttä murtumaa kestävää, on ehdotettu. GB-patentti 1419736 kuvaa epästabiilia austeniittisista ruostumatonta terästä, jolla matala alttius viivästyneeseen murtumaan ja joka perustuu matalaan C- ja N-pitoisuuteen. Kuitenkin kyseessä olevalla teräksellä on minimi Ni-pitoisuus spesifioituna 6,5 %:iin, mikä vähentää teräksen kustannustehokkuutta.
WO-julkaisu 95/06142 kuvaa austeniittista ruostumatonta terästä, joka on tehty viivästynyttä murtumaa kestämään rajoittamalla C- ja N-pitoisuutta ja kontrolloimalla Md3o-lämpötilaa, joka kuvaa teräksen austeniittistabiilisuutta. Kuitenkin tämän WO-julkaisun teräs sisältää minimissään 6 % nikkeliä, eikä ole siten kustannustehokas.
EP-patentti 2025770 kuvaa niukkanikkelistä austeniittista ruostumatonta terästä, joka on tehty viivästynyttä murtumaa kestäväksi Md3o-lämpötilaa kontrolloimalla. Kuitenkin tämän EP-patentin teräs sisältää minimissään 3 % nikkeliä vähentäen teräksen kustannustehokkuutta.
Lisäksi lukuisia seoksia on ehdotettu löytääkseen kustannustehokkaita vaihtoehtoja perinteisille Cr-Ni-seosteisille teräslaaduille. Kuitenkin mikään olemassa olevista seoksista ei yhdistä matalaa nikkelipitoisuutta (noin 1 %) ja hyvää viivästetyn murtuman kestävyyttä.
Esimerkiksi EP-patentti 0694626 kuvaa austeniittista ruostumatonta terästä, joka sisältää 1,5-3,5 % nikkeliä. Teräs sisältää 9-11 % mangaania, mikä kuitenkin voi huonontaa teräksen pinnan laatua ja korroosiokestävyyttä. US-patentti 6274084 kuvaa austeniittista ruostumatonta terästä, jossa on 1-4 % nikkeliä. US-patentti 3893850 kuvaa nikkelitöntä austeniittista ruostumatonta terästä, joka sisältää minimissään 8,06 % mangaania eikä enempää kuin 0,14 % typpeä. EP-patentti 0593158 kuvaa austeniittista ruostumatonta terästä, joka sisältää ainakin 2,5 % nikkeliä, eikä siten näytä optimaalista kustannustehokkuutta. Lisäksi mikään yllämainituista teräksistä ei ole suunniteltu olemaan viivästyneen murtuman kestävää, mikä rajoittaa niiden käyttöä sellaisissa sovelluksissa, joissa tarvitsee toteuttaa useita muokkaustoimintoja.
Keksinnön kuvaus
Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on eliminoida tekniikan tason mukaisia haittapuolia ja aikaansaada matalanikkelinen austeniittinen ruostumaton teräs, jolla on olennaisen matalampi alttius viivästyneelle murtumalle verrattuna nykyisin markkinoilla oleviin matalanikkelisiin ruostumattomiin teräksiin. Viivästyneen murtuman kestävyys varmistetaan teräksen huolellisesti suunnitellulla kemiallisella koostumuksella, osoittaen optimaalista austeniittistabiilisuuden ja hiili- ja typpipitoisuuden yhdistelmää. Esillä olevan tarkoituksena on myös teräksen käyttö muokkausmenetelmillä valmistetuissa metallituotteissa, joissa menetelmissä viivästynyt murtuma voi esiintyä. Keksinnön olennaiset tunnusmerkit selviävät oheisista patenttivaatimuksista.
Keksinnön austeniittisen ruostumattoman teräksen edullinen kemiallinen koostumus on seuraavassa (paino-%:na): 0,02- 0,15 %C 0,1 - 2 % Si 7 - 15 % Mn 14- 19%Cr 0,1-4 % Ni 0,1 - 3% Cu 0,05 - 0,35 % N, lopun ollessa rautaa ja väistämättömiä epäpuhtauksia.
Keksinnön teräs voi valinnaisesti sisältää ainakin yhtä seuraavasta ryhmästä: 3 %:iin asti molybdeenia (Mo), 0,5 %:iin asti titaania (Ti), 0,5 %: iin asti niobia (Nb), 0,5 %: iin asti wolframia (W), 0,5 %: iin asti vanadiinia (V), 50 ppm: iin asti booria (B) ja/tai 0,05 %: iin asti alumiinia (AI).
Keksinnön teräs osoittaa seuraavia ominaisuuksia: • Myötölujuus Rpo,2%on korkeampi kuin 260 MPa, • Vetomurtolujuus Rm on korkeampi kuin 550 MPa, • Murtovenymä A8omm on korkeampi kuin 40 %, • Kuoppakorroosiokestävyysekvivalentti PRE (PRE = %Cr +3,3%Mo + 16%N) on korkeampi kuin 17.
Keksinnön teräs osoittaa, että vetosuhde 2,0:aan asti tai jopa korkeammaksi aikaansaadaan syvävedolla ilman viivästyneen murtuman tapahtumista. Vetosuhde määritetään halkaisijoiden suhteena ympyrämäisestä aihiosta, jossa on vaihteleva halkaisija, ja meististä, jolla on kiinteä halkaisija, ja joita käytetään syvävetotoiminnossa. Keksinnön austeniittista ruostumatonta terästä voidaan käyttää viivästyneen murtuman kestävänä metallituotteissa, joita valmistetaan syvävedon, venytysmuokkauksen, taivutuksen, painosorvauksen, hydraulisen syvävedon ja/tai valssimuokkauksen tai näiden menetelmien jonkin yhdistelmän sisältävillä muokkausmenetelmillä.
Alkuaineiden vaikutuksia ja pitoisuuksia paino-%:na keksinnön austeniittiselle ruostumattomalle teräkselle kuvataan seuraavassa:
Hiili (C) on arvokas austeniitin muodostaja- ja stabilisointialkuaine, joka sallii kalliiden alkuaineiden Ni, Mn ja Cu, vähemmän käytön. Hiiliseostuksen yläraja asetetaan karbidimuodostuksen riskillä, mikä huonontaa teräksen korroosiokes-tävyyttä. Siksi hiilipitoisuus rajoitetaan alle 0,15 %, mieluummin alle 0,12 % ja sopivasti alle 0,1 %. Hiilipitoisuuden alentaminen alemmalle tasolle hiilenpois-toprosessissa ei ole taloudellista, ja siksi hiilipitoisuus ei pidä olla vähemmän kuin 0,02 %. Hiilipitoisuuden rajoittaminen alhaisille tasoille kasvattaa myös muiden kalliiden austeniittimuodostajien ja —stabiloijien tarvetta.
Piitä (Si) lisätään ruostumattomiin teräksiin deoksidointitarkoituksissa sulatossa eikä sen pitäisi olla alle 0,1 %. Koska pii on ferriitin muodostaja-alkuaine, sen pitoisuus täytyy rajoittaa alle 2 %, mieluummin alle 1 %.
Mangaani (Mn) on keksityn teräksen avainalkuaine, se varmistaa stabiilin aus-teniittisen raerakenteen ja sallii kalliimman nikkelin käytön vähentämisen. Mangaani kasvattaa myös typen liukoisuutta teräkseen. Saavuttaakseen täydellisesti austeniittisen ja riittävän stabiilin kiderakenteen mahdollisimman alhaisella nikkelipitoisuudella mangaanipitoisuus pitää olla korkeampi kuin 7 %. Korkea mangaanipitoisuus tekee teräksen hiilenpoistoprosessin vaikeammaksi, huonontaa pinnan laatua ja vähentää teräksen korroosiokestävyyttä. Siksi mangaanipitoisuus pitää olla vähemmän kuin 15 %, mieluummin vähemmän kuin 10 O/ /O.
Kromi (Cr) on vastuullinen varmistamaan teräksen korroosiokestävyys. Kromi myös stabilisoi austeniittirakennetta ja on siten tärkeä viivästyneen murtumail-miön välttämisessä. Siksi kromipitoisuus on minimissään 14 %. Pitoisuuden kasvattamisella tältä tasolta teräksen korroosiokestävyyttä voidaan parantaa. Kromi on ferriitin muodostaja-alkuaine. Siksi kromipitoisuuden kasvattamisella kasvaa kalliiden austeniittimuodostajien Ni, Mn, N tarve tai tekee välttämättömiksi korkeat C- ja N-pitoisuudet Siksi kromipitoisuus on alempi kuin 19 %, mieluummin alempi kuin 17,5 %.
Nikkeli (Ni) on voimakas austeniitin muodostaja ja stabiloija. Kuitenkin se on kallis alkuaine ja siksi keksityn teräksen kustannustehokkuuden ylläpitämiseksi nikkeliseostuksen yläraja on 4 %. Mieluummin kustannustehokkuuden edelleen parantamiseksi nikkelipitoisuus on alle 2 %, sopivasti 1,2 %. Hyvin alhaiset nik-kelipitoisuudet tekevät välttämättömäksi epäkäytännöllisen korkean seostuksen muilla austeniitin muodostaja- ja stabiloija-alkuaineilla. Siksi nikkelipitoisuus on mieluummin korkeampi kuin 0,5 % ja mieluiten korkeampi kuin 1 %.
Kuparia (Cu) voidaan käyttää halvempana korvaajana nikkelille austeniitin muodostajana ja stabiloijana. Kuparipitoisuus ei ole korkeampi kuin 3 % kuu-masitkeyden vähenemisen vuoksi. Mieluummin, kuparipitoisuus ei ylitä 2,4 %.
Typpi (N) on voimakas austeniitin muodostaja ja stabiloija. Siksi typpiseostus parantaa keksityn teräksen kustannustehokkuutta sallimalla nikkelin, kuparin ja mangaanin alhaisemman käytön. Varmistaakseen kohtuullisesti alhaisen yllämainittujen seostusalkuaineiden käytön typpipitoisuus on ainakin 0,05 %, mieluummin enemmän kuin 0,15 %. Korkeat tyyppipitoisuudet kasvattavat teräksen lujuutta ja tekevät siten muokkaustoiminnot vaikeammiksi. Lisäksi nitridierkau-tumisriski kasvaa kasvavan typpipitoisuuden mukana. Näistä syistä typpipitoisuus ei ylitä 0,3 %, mieluummin typpipitoisuus on alempi kuin 0,28 %.
Molybdeeni (Mo) on valinnainen alkuaine, jota voidaan lisätä parantamaan teräksen korroosiokestävyyttä. Kuitenkin korkeiden kustannusten vuoksi teräksen Mo-pitoisuus on alle 3 %.
Esilläolevaa keksintöä kuvataan lähemmin seuraavassa viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa
Kuvio 1 kuvaa keksinnön teräksen kemiallista koostumusaluetta hiili- ja tyyppi-pitoisuuden summalla (C+N) ja mitatun Md3o-lämpötilalla ilmaistuna,
Kuvio 2 esittää keksinnön teräksen taulukossa 1 olevan seoksen 2 mikrorakennetta,
Kuvio 3 esittää keksinnön teräksestä syvävedettyjä kuppeja (seos 1),
Kuvio 4 esittää keksinnön teräksestä syvävedettyjä kuppeja (seos 2),
Kuvio 5 esittää 1,1 % nikkeliä sisältävästä perinteisestä teräksestä syvävedettyjä kuppeja.
Lisäyksenä edellä mainittuihin yksittäisten alkuaineiden alueisiin teräksen Md3o-lämpötilan ja hiili- ja typpipitoisuuksien summan (C+N) yhdistelmä säädetään siten, että yhdistelmä on kuviossa 1 määritetyn ABCD-alueen sisäpuolella. Kohdilla ABCD kuviossa 1 on arvot
Kohta Md30 °C C+N % A -80 0,1 B +7 0,1 C - 40 0,40 D - 80 0,40.
Md3o-lämpötila määritetään lämpötilana, jossa 50 % venymäindusoitunutta mar-tensiittia muodostuu 0,3 todellisesta plastisesta vetovenymästä. Erilaisia kokeellisia lausekkeita on ehdotettu Md3o-lämpötilan laskemiseksi. On huomionarvoista, että mikään niistä ei ole tarkka korkean Mn-pitoisuuden omaavalle keksitylle teräkselle. Siksi viitataan Md3o-lämpötiloihin, jotka on kokeellisesti mitattu keksinnön teräkselle.
Kokeiden kuvaus
Keksinnön teräksen testaamiseksi useita matala-Ni Mn-seosteisia austeniittisia ruostumattomia teräksiä tuotettiin 60 kg:n pienimittakaavaisina sulatuserinä. Valanteet kuumavalssattiin ja kylmävalssattiin paksuuksiin välillä 1,2 ja 1,5 mm. Nikkelipitoisuus rajattiin välille 1 ja 4,5 %. Muutamia tyypillisiä kaupallisesti saatavia laatuja, jotka ovat tunnettuja alttiudesta viivästyneeseen murtumaan, sisällytettiin myös kokeisiin. Koemateriaalien alttiutta viivästyneeseen murtumaan tutkittiin Swift-kuppikokeiden avulla, joissa eri halkaisijan omaavia ympyrämäisiä aihioita syvävedettiin kupeiksi käyttäen sylinterimäistä meistiä.
Terästen austeniittistabiilisuuksia, osoittaen materiaalin taipumusta muuttumaan venymäindusoituneeksi martensiittifaasiksi, määritettiin mittaamalla terästen Md3o-lämpötila kokeellisesti. Vetokoenäytteitä venytettiin 0,3:een todellisesta plastisesta venymästä eri vakiolämpötiloissa, ja martensiittipitoisuudet mitattiin käyttäen Ferritescopea, laitetta, joka mittaa materiaalin ferromagneettisen faasin pitoisuutta. Ferritescopen lukemat muutettiin martensiittipitoisuuksiksi kertomalla kalibrointivakiolla 1,7. Md3o_lämpötilan arvot määritettiin regressioanalyysin kokeellisiin tuloksiin perustuen.
Koska Md3o-lämpötilan kokeellinen määritys on pitkällinen, muutamille materiaaleille Md30‘lämpötilat määritettiin käyttäen kokeellisten tulosten regressioanalyysista johdettua kokeellista lauseketta.
Kuvio 1 esittää tulosten yhteenvedon. Jokainen datakohta diagrammissa edustaa yhtä koemateriaalia. Käytetty symboli (1.4, 1.6, 1.8, 2.0 ja 2.1) indikoi korkeinta vetosuhdetta, johon materiaali voidaan syvävetää ilman 2 kuukauden aikana syvävedosta tapahtuvaa viivästynyttä murtumaa. Diagonaalisuuntaiset viivat piirrettiin kokeellisten datakohtien perusteella paremmin kuvaamaan teräksen Md3crlämpötilan ja hiili- ja typpipitoisuuksien summan (C+N) vaikutuksia.
Selvästi kokeelliset tulokset näyttävät, että viivästyneen murtuman riski on riippuvainen teräksen Md3o-lämpötilan ja hiili- ja tyyppipitoisuuksien summan (C+N) yhdistelmästä. Mitä matalampi Md3o-lämpötila, hiilipitoisuus ja typpipitoisuus olivat, sitä matalampi oli murtumariski. Kehitettyä diagrammia, joka esitetään kuviossa 1, käytettiin hyväksi mitoittamaan esilläolevan keksinnön teräksen kemiallinen koostumus siten, että haluttu viivästyneen murtuman kestävyys saatiin aikaisesti minimaalisilla raaka-ainekustannuksilla.
Kaksi keksityn teräksen tyypillistä kemiallista koostumusta esitetään ja verrataan perinteiseen viivästyneeseen murtumaan alttiiseen 1 % Ni-teräkseen taulukossa 1. Seos 1 on kuvion 1 alueella ABCD ja sitä voitiin syvävetää vetosuh-teeseen 2.0 ilman viivästyneen murtuman tapahtumista. Seos 2 on kuvion 1 alueella DEFG ja sitä voitiin syvävetää vetosuhteeseen 2.1 ilman viivästyneen murtuman tapahtumista. Perinteistä terästä voitiin vetää ainoastaan vetosuhteeseen 1.4. Kuviot 3,4 ja 5 näyttävät kuppinäytteitä, joita on syvävedetty vastaavasti Seoksesta 1, Seoksesta 2 ja perinteisestä teräksestä.
Figure FI125442BD00101
Toinen tärkeä keksityn teräksen piirre on, että sen kromipitoisuutta voidaan nostaa 17 %:iin asti ilman riskiä δ-ferriitin muodostumisesta, kuten Seoksen 2 tapauksessa. Perinteisissä noin 1 % nikkeliä sisältävissä matalanikkelisissä teräksissä kromipitoisuus täytyy rajoittaa 15 %:iin välttääkseen δ-ferriitin läsnäolo, joka aiheuttaisi ongelmia teräksen kuumavalssauksessa. Keksityn teräksen korkeampi kromipitoisuus mahdollistaa korkeamman korroosiokestävyyden verrattuna perinteisiin teräksiin. Esimerkiksi Seos 2 huolimatta sen korkeasta kro-mipitoisuudesta ei sisällä yhtään δ-ferriittiä. Näin ollen Seos 2 voitaisiin kuuma-valssata ilman kuumanauhojen reunamurtumaa. Kuvio 2 esittää Seoksen 2 täysin austeniittista mikrorakennetta kylmävalssauksen jälkeen.

Claims (11)

1. Korkean viivästyneen murtuman kestävyyden omaava matalanikkelinen aus-teniittinen ruostumaton teräs, tunnettu siitä, että vetosuhde 2,0:aan asti tai korkeammaksi aikaansaadaan ilman viivästyneen murtuman tapahtumista teräkselle, joka sisältää paino-%:na 0,02 - 0,15 % hiiltä, 7 - 15 % mangaania, 14 - 19 % kromia, 0,1-4 % nikkeliä, 0,1-3 % kuparia, 0,05 - 0,35 % typpeä, tasapainon ollessa rautaa ja väistämättömiä epäpuhtauksia , ja jonka kemiallinen koostumusalue on hiili- ja typpipitoisuuksien summan (C+N) ja mitatun Md30-lämpötilan ehdoin kohtien ABCD määrittämän alueen sisäpuolella, joilla kohdilla on seuraavat arvot Kohta Md30 °C C+N % A -80 0,1 B +7 0,1 C - 40 0,40 D - 80 0,40..
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen matalanikkelinen austeniittinen ruostumaton teräs, tunnettu siitä, että teräs sisältää 15-17,5 % kromia.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen matalanikkelinen austeniittinen ruostumaton teräs, tunnettu siitä, että teräs sisältää 7 - 10 % mangaania.
4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen matalanikkelinen austeniittinen ruostumaton teräs, tunnettu siitä, että teräs sisältää 1 - 2 % nikkeliä.
5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen matalanikkelinen austeniittinen ruostumaton teräs, tunnettu siitä, että teräs sisältää 0,1 - 2,4 % kuparia.
6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen matalanikkelinen austeniittinen ruostumaton teräs, tunnettu siitä, että teräs sisältää valinnaisesti ainakin yhtä seuraa-vasta ryhmästä: 3 %:iin asti molybdeenia, 0,5 %:iin asti titaania, 0,5 %:iin asti niobia, 0,5 %:iin asti wolframia, 0,5 %:iin asti vanadiinia, 50 ppm:iin asti booria ja/tai 0,05 %: iin asti alumiinia.
7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen matalanikkelinen austeniittinen ruostumaton teräs, tunnettu siitä, että myötölujuus Rp0,2 on korkeampi kuin 260 MPa ja vetomurtolujuus Rm on korkeampi kuin 550 MPa,
8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen matalanikkelinen austeniittinen ruostumaton teräs, tunnettu siitä, että murtovenymä A8omm on korkeampi kuin 40 %.
9. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen matalanikkelinen austeniittinen ruostumaton teräs, tunnettu siitä, että kuoppakorroosiokestävyyse-kvivalentti PRE on korkeampi kuin 17.
10. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen matalanikkelinen austeniittinen ruostumaton teräs, tunnettu siitä, että kemiallinen koostumusalue hiili- ja typpipitoisuuksien summan (C+N) ja mitatun Md3o-lämpötilan ehdoin on kohtien DEFG määrittämän alueen sisäpuolella, joilla kohdilla on seuraavat arvot Kohta Md30 °C C+N % D -80 0,40 E -80 0,2 F -20 0,2 G -53 0,40.
11. Matalanikkelisen austeniittisen ruostumattoman teräksen käyttö, tunnettu siitä, että terästä, joka sisältää paino-%:na 0,02 - 0,15 % hiiltä, 7 - 15 % man- gaania, 14 - 19 % kromia, 0,1-4 % nikkeliä, 0,1-3 % kuparia, 0,05 - 0,35 % typpeä, tasapainon ollessa rautaa ja väistämättömiä epäpuhtauksia, käytetään viivästetyn murtuman kestävyyteen metallituotteissa, joita valmistetaan syväve-don, venytysmuokkauksen, taivutuksen, painosorvauksen, hydraulisen syväve-don ja/tai valssimuokkauksen tai näiden menetelmien jonkin yhdistelmän sisältävillä muokkausmenetelmillä.
FI20100196A 2010-05-06 2010-05-06 Matalanikkelinen austeniittinen ruostumaton teräs ja teräksen käyttö FI125442B (fi)

Priority Applications (15)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20100196A FI125442B (fi) 2010-05-06 2010-05-06 Matalanikkelinen austeniittinen ruostumaton teräs ja teräksen käyttö
EA201290986A EA024633B1 (ru) 2010-05-06 2011-04-18 Аустенитная нержавеющая сталь с низким содержанием никеля и ее применение
EP11777324.2A EP2566994A4 (en) 2010-05-06 2011-04-18 Low-nickel austenitic stainless steel and use of the steel
MX2012012874A MX339084B (es) 2010-05-06 2011-04-18 Acero inoxidable austenitico con bajo contenido de niquel, y su uso.
AU2011249711A AU2011249711B2 (en) 2010-05-06 2011-04-18 Low-nickel austenitic stainless steel and use of the steel
MYPI2012700871A MY162515A (en) 2010-05-06 2011-04-18 Low-nickel austenitic stainless steel and use of the steel
CN201180022905.3A CN102985579B (zh) 2010-05-06 2011-04-18 低镍奥氏体不锈钢以及该钢的用途
JP2013508527A JP6148174B2 (ja) 2010-05-06 2011-04-18 低ニッケル型オーステナイト系ステンレス鋼の製造方法および金属製品を製造する方法
BR112012028294A BR112012028294A2 (pt) 2010-05-06 2011-04-18 "aço inoxidável austenítico de baixo teor de níquel e uso do referido aço"
US13/643,920 US9039961B2 (en) 2010-05-06 2011-04-18 Low-nickel austenitic stainless steel
KR1020127029151A KR101473072B1 (ko) 2010-05-06 2011-04-18 저니켈 오스테나이트계 스테인리스 강 및 상기 강의 용도
PCT/FI2011/050348 WO2011138503A1 (en) 2010-05-06 2011-04-18 Low-nickel austenitic stainless steel and use of the steel
CA2797328A CA2797328A1 (en) 2010-05-06 2011-04-18 Low-nickel austenitic stainless steel and use of the steel
TW100115328A TWI510648B (zh) 2010-05-06 2011-05-02 低鎳含量之沃斯田鐵系不鏽鋼及其使用
JP2015095126A JP6236030B2 (ja) 2010-05-06 2015-05-07 低ニッケル型オーステナイト系ステンレス鋼の製造方法およびその製造方法により製造される鋼の使用

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20100196 2010-05-06
FI20100196A FI125442B (fi) 2010-05-06 2010-05-06 Matalanikkelinen austeniittinen ruostumaton teräs ja teräksen käyttö

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20100196A0 FI20100196A0 (fi) 2010-05-06
FI20100196A FI20100196A (fi) 2011-11-07
FI125442B true FI125442B (fi) 2015-10-15

Family

ID=42234238

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20100196A FI125442B (fi) 2010-05-06 2010-05-06 Matalanikkelinen austeniittinen ruostumaton teräs ja teräksen käyttö

Country Status (13)

Country Link
US (1) US9039961B2 (fi)
EP (1) EP2566994A4 (fi)
JP (2) JP6148174B2 (fi)
CN (1) CN102985579B (fi)
AU (1) AU2011249711B2 (fi)
BR (1) BR112012028294A2 (fi)
CA (1) CA2797328A1 (fi)
EA (1) EA024633B1 (fi)
FI (1) FI125442B (fi)
MX (1) MX339084B (fi)
MY (1) MY162515A (fi)
TW (1) TWI510648B (fi)
WO (1) WO2011138503A1 (fi)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI125442B (fi) * 2010-05-06 2015-10-15 Outokumpu Oy Matalanikkelinen austeniittinen ruostumaton teräs ja teräksen käyttö
ITRM20120647A1 (it) * 2012-12-19 2014-06-20 Ct Sviluppo Materiali Spa ACCIAIO INOSSIDABILE AUSTENITICO AD ELEVATA PLASTICITÀ INDOTTA DA GEMINAZIONE, PROCEDIMENTO PER LA SUA PRODUZIONE, E SUO USO NELLÂeuro¿INDUSTRIA MECCANICA.
JP6105996B2 (ja) * 2013-03-26 2017-03-29 日新製鋼株式会社 低Ｎｉオ−ステナイト系ステンレス鋼板およびその鋼板を加工した加工品
FI126798B (fi) * 2013-07-05 2017-05-31 Outokumpu Oy Viivästynyttä murtumaa kestävä ruostumaton teräs ja menetelmä sen tuotantoon
CN104878317A (zh) * 2015-04-30 2015-09-02 振石集团东方特钢有限公司 一种低镍奥氏体不锈钢卷的热轧生产方法
DE102015112215A1 (de) * 2015-07-27 2017-02-02 Salzgitter Flachstahl Gmbh Hochlegierter Stahl insbesondere zur Herstellung von mit Innenhochdruck umgeformten Rohren und Verfahren zur Herstellung derartiger Rohre aus diesem Stahl
EP3147378A1 (fr) * 2015-09-25 2017-03-29 The Swatch Group Research and Development Ltd. Acier inoxydable austénitique sans nickel
MX2018008031A (es) * 2015-12-28 2018-11-09 Nanosteel Co Inc Prevencion de agrietamiento retardado durante el trefilado de acero de alta resistencia.
CN105908100A (zh) * 2016-04-27 2016-08-31 无锡环宇精密铸造有限公司 一种无磁不锈钢铸件的生产方法
SE540488C2 (en) * 2017-03-21 2018-09-25 Valmet Oy Method for hydrolysis of lignocellulosic materials
KR101952818B1 (ko) * 2017-09-25 2019-02-28 주식회사포스코 강도 및 연성이 우수한 저합금 강판 및 이의 제조방법
KR20190065720A (ko) * 2017-12-04 2019-06-12 주식회사 포스코 성형성 및 내시효균열성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강
CN108486312B (zh) * 2018-02-23 2020-02-11 舞阳钢铁有限责任公司 一种减少低硅临氢钢尾部面积缺陷的生产方法
CN108677110A (zh) * 2018-05-25 2018-10-19 江苏理工学院 一种经济节约型奥氏体不锈钢及其制造方法
CN109207846A (zh) * 2018-07-24 2019-01-15 福建青拓特钢技术研究有限公司 一种高耐蚀节镍高氮奥氏体不锈钢
KR102268906B1 (ko) * 2019-07-17 2021-06-25 주식회사 포스코 강도가 향상된 오스테나이트계 스테인리스강 및 그 제조 방법
KR102272785B1 (ko) * 2019-10-29 2021-07-05 주식회사 포스코 항복비가 향상된 오스테나이트계 스테인리스강 및 그 제조 방법
KR102385472B1 (ko) * 2020-04-22 2022-04-13 주식회사 포스코 고강도, 고성형의 저원가 오스테나이트계 스테인리스강 및 그 제조방법
KR102403849B1 (ko) * 2020-06-23 2022-05-30 주식회사 포스코 생산성 및 원가 절감 효과가 우수한 고강도 오스테나이트계 스테인리스강 및 이의 제조방법
CN112853054B (zh) * 2021-01-06 2022-04-15 北京科技大学 一种降低200系经济型奥氏体不锈钢脱皮缺陷的制备方法
CN113981308B (zh) * 2021-09-11 2022-08-23 广东省高端不锈钢研究院有限公司 一种8k镜面板锰氮系节镍奥氏体不锈钢的制备方法
CN114393176A (zh) * 2022-02-17 2022-04-26 天津水泥工业设计研究院有限公司 一种低镍的全奥氏体耐热钢及其制备方法与应用
CN114686784A (zh) * 2022-04-02 2022-07-01 四川罡宸不锈钢有限责任公司 一种节镍型奥氏体不锈钢材料及制备方法

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3893850A (en) 1970-04-30 1975-07-08 Nisshin Steel Co Ltd Nickel free austenitic stainless steels
JPS505971B1 (fi) * 1970-05-12 1975-03-10
JPS51532B1 (fi) * 1970-10-13 1976-01-08
JPS5420445B2 (fi) * 1971-08-28 1979-07-23
JPS5129854B2 (fi) 1973-04-21 1976-08-27
JPS5224914A (en) * 1975-08-21 1977-02-24 Nippon Steel Corp Nickel-saving austenitic stainless steel
JPS605669B2 (ja) * 1977-03-02 1985-02-13 日本冶金工業株式会社 冷間成形性ならびに耐時期割れ性に優れるオ−ステナイト系ステンレス鋼
JPS5438217A (en) * 1977-09-02 1979-03-22 Kawasaki Steel Co Highhtemperatureeoxydationnresistant highh manganese austenitic stainless steel
JPS57108250A (en) * 1980-12-25 1982-07-06 Kawasaki Steel Corp High manganese stainless steel with superior oxidation resistance at high temperature and superior bulgeability
JPH0686645B2 (ja) * 1989-05-31 1994-11-02 日本金属工業株式会社 熱間加工性に優れたニッケル節減型オーステナイト系ステンレス鋼
US5286310A (en) 1992-10-13 1994-02-15 Allegheny Ludlum Corporation Low nickel, copper containing chromium-nickel-manganese-copper-nitrogen austenitic stainless steel
KR950009223B1 (ko) * 1993-08-25 1995-08-18 포항종합제철주식회사 프레스 성형성, 열간가공성 및 고온내산화성이 우수한 오스테나이트계 스테인레스강
EP0694626A1 (en) 1994-07-26 1996-01-31 Acerinox S.A. Austenitic stainless steel with low nickel content
FR2780735B1 (fr) 1998-07-02 2001-06-22 Usinor Acier inoxydable austenitique comportant une basse teneur en nickel et resistant a la corrosion
DE10215598A1 (de) 2002-04-10 2003-10-30 Thyssenkrupp Nirosta Gmbh Nichtrostender Stahl, Verfahren zum Herstellen von spannungsrißfreien Formteilen und Formteil
PT1431408E (pt) * 2002-12-19 2007-02-28 Yieh United Steel Corp Aço inoxidável austenítico de crómio-níquel-manganésio-cobre contendo pouco níquel.
JP4498847B2 (ja) * 2003-11-07 2010-07-07 新日鐵住金ステンレス株式会社 加工性に優れたオ−ステナイト系高Ｍｎステンレス鋼
CN100372961C (zh) * 2003-11-07 2008-03-05 新日铁住金不锈钢株式会社 加工性优异的奥氏体系高Mn不锈钢
JP4907151B2 (ja) * 2005-11-01 2012-03-28 新日鐵住金ステンレス株式会社 高圧水素ガス用オ−ステナイト系高Ｍｎステンレス鋼
JP5165236B2 (ja) * 2006-12-27 2013-03-21 新日鐵住金ステンレス株式会社 衝撃吸収特性に優れた構造部材用ステンレス鋼板
JP5544633B2 (ja) 2007-07-30 2014-07-09 新日鐵住金ステンレス株式会社 衝撃吸収特性に優れた構造部材用オーステナイト系ステンレス鋼板
JP5014915B2 (ja) 2007-08-09 2012-08-29 日新製鋼株式会社 Ｎｉ節減型オーステナイト系ステンレス鋼
DE102007060133A1 (de) * 2007-12-13 2009-06-18 Witzenmann Gmbh Leitungsteil aus nickelarmem Stahl für eine Abgasanlage
RU2450080C2 (ru) * 2007-12-20 2012-05-10 ЭйТиАй ПРОПЕРТИЗ, ИНК. Экономнолегированная, коррозионно-стойкая аустенитная нержавеющая сталь
FI125442B (fi) * 2010-05-06 2015-10-15 Outokumpu Oy Matalanikkelinen austeniittinen ruostumaton teräs ja teräksen käyttö

Also Published As

Publication number Publication date
EP2566994A4 (en) 2017-04-05
AU2011249711B2 (en) 2016-05-12
JP2013527320A (ja) 2013-06-27
TWI510648B (zh) 2015-12-01
AU2011249711A1 (en) 2013-01-10
MY162515A (en) 2017-06-15
JP2015206118A (ja) 2015-11-19
CN102985579B (zh) 2015-05-06
EP2566994A1 (en) 2013-03-13
US20130039802A1 (en) 2013-02-14
WO2011138503A1 (en) 2011-11-10
MX2012012874A (es) 2012-11-29
CN102985579A (zh) 2013-03-20
FI20100196A0 (fi) 2010-05-06
CA2797328A1 (en) 2011-11-10
BR112012028294A2 (pt) 2016-11-01
TW201204842A (en) 2012-02-01
KR20130004513A (ko) 2013-01-10
EA024633B1 (ru) 2016-10-31
FI20100196A (fi) 2011-11-07
US9039961B2 (en) 2015-05-26
MX339084B (es) 2016-05-10
JP6236030B2 (ja) 2017-11-22
JP6148174B2 (ja) 2017-06-14
EA201290986A1 (ru) 2013-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI125442B (fi) Matalanikkelinen austeniittinen ruostumaton teräs ja teräksen käyttö
FI126574B (fi) Dupleksinen ruostumaton teräs
US11105501B2 (en) High-chromium heat-resistant steel
FI121340B (fi) Dupleksinen ruostumaton teräs
AU2013322512B2 (en) Austenitic stainless steel
JP4852857B2 (ja) 張り出し成形性と耐隙間部腐食性が優れたフェライト・オーステナイト系ステンレス鋼板
KR20170029631A (ko) 고강도 오스테나이트계 스테인레스 강 및 그의 제조 방법
FI125466B (fi) Dupleksinen ruostumaton teräs
JP2014043621A (ja) オーステナイト系耐熱鋼
JP4653149B2 (ja) クロムマンガン窒素オーステナイト系ステンレス鋼
FI126577B (fi) Dupleksi ruostumaton teräs
CA2895971C (en) Hot-rolled stainless steel sheet having excellent hardness and low-temperature impact properties
KR101473072B1 (ko) 저니켈 오스테나이트계 스테인리스 강 및 상기 강의 용도
BRPI0400488B1 (pt) Liga para produção de objetos com alta resistência ao calor e alta estabilidade térmica
CN103993133B (zh) 一种提高奥氏体深冷钢强度和低温韧性的方法及产品
RU2432413C1 (ru) Аустенитная коррозионно-стойкая сталь и изделие, выполненное из нее
BR112016017878B1 (pt) Aço inoxidável duplex

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 125442

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B

MM Patent lapsed