HU210752B

HU210752B - Stainless steel containing austenite

Info

Publication number: HU210752B
Application number: HU9195A
Authority: HU
Inventors: Mats Liljas; Peter Stenvall; Bengt Wallen
Original assignee: Avesta Sheffield Ab
Priority date: 1990-01-15
Filing date: 1991-01-14
Publication date: 1995-07-28
Also published as: SE9000129D0; NO910151D0; PL288696A1; KR910014530A; HUT57282A; EP0438992B1; JP3209433B2; JPH04214843A; AU6867091A; SE465373B; KR0167783B1; ATE134391T1; US5141705A; NO177604C; EP0438992A1; SE9000129A; FI906422A0; DE69025468D1; ZA91151B; ES2083444T3

Description

A találmány tárgya ausztenites rozsdamentes acél. Ennek az ausztenites rozsdamentes acélnak nagy a szakítószilárdsága, nagy a fajlagos ütőmunkája, jól hegeszthető és nagy a korrózióállósága, különösen pontkorrózióval és hajszálrepedéses korrózióval szemben.

Amikor több, mint tíz évvel ezelőtt bevezették a piacra a több, mint 6% molibdént tartalmazó - max. 0,02% C, max. 0,8% Si, max. 1,0% Mn, 20% Cr, 18% Ni, 6,2% Mo, 0,2% N, 0,5...1,0% Cu (a % megjelölés alatt itt és továbbiakban mindenhol tömeg% értendő), a maradék vas névleges összetételű - Avesta 254 SMO^r kereskedelmi elnevezésű ausztenites rozsdamentes acélt, akkor ez fontos műszaki eredmény volt, mivel ennek az acélnak a korrózióállósági és mechanikai szilárdsági tulajdonságai az akkor ismeretes magasan ötvözött acélokénál sokkal jobbak voltak. Jelenleg az Avesta 254 SMO^R kereskedelmi elnevezésű acéléval közel azonos korrózióállóságú ferrites és ferrites-ausztenites acélok a kereskedelemben is beszerezhetőek.

Az ausztenites rozsdamentes acélok korrózióállóságát fokozhatják úgy, hogy az ötvözetbe nitrogént visznek be. Nitrogént alkalmaztak a már előbb említett, Avesta 254 SMO^R kereskedelmi elnevezésű acélnál is, amelynek a nitrogéntartalma 0,2%. Ismeretes az is, hogy a nitrogén oldhatósága tovább növelhető, ha az acél mangán- vagy krómtartalmát növeljük.

Van azonban számos olyan alkalmazási terület, ahol a jelenleg kapható legjobb rozsdamentes acélok korrózióállósága sem kielégítő. Ez különösen korrozív kloridoldatoknál történő alkalmazásra érvényes, ahol a pontkorrózió és a hajszálrepedéses korrózió veszélye nagy. Ez erős savakra is vonatkozik. Ilyen alkalmazások esetén ezért nagyon drága anyagokat, például nikkel alapú ötvözeteket kell alkalmazni. Ezért igény van olyan, a nikkel alapú ötvözeteknél olcsóbb, de korrózióálló, és különösen pontkorrózióval és hajszálrepedéses korrózióval szemben ellenálló anyagra, amelynek korrózióállósága legalább olyan jó, mint a nikkel alapú ötvözeteké.

Találmányunk célja ezért olyan hegeszthető, nagy szakítószilárdságú, nagy fajlagos ütőmunkával rendelkező és pontkorrózióval, valamint hajszálrepedéses korrózióval szemben ellenálló, ausztenites rozsdamentes acél előállítása, amely több, jelenleg ismert nikkel alapú ötvözettel összehasonlítható a fenti tulajdonságok tekintetében.

Találmányunk célja elsősorban olyan acél előállítása, amelyet például előnyösen lehet alkalmazni a következő felhasználási területeken: (zárójelben jelöljük az illető helyen előforduló korrozív/agresszív közeget)

- tengeri létesítményekben (tengervíz, savas olaj és gáz);

- hőcserélőkben és hűtőkben (tengervíz);

- sótalanító művekben (tengervíz);

- füstgáztisztító berendezésekben (kloridtartalmú savak);

- füstgázhűtő berendezésekben (erős savak);

- kénsav- vagy foszforsav-előállító létesítményekben;

- olaj- és gázipari csövekben és berendezésekben (savas olaj és gáz);

- cellulózfehérítő üzemek és klorátgyártó üzemek berendezéseiben és csöveiben (kloridtartalmú, oxidáló savak, illetőleg oldatok);

- tartályhajókban és benzinszállító tartálykocsikban (különféle vegyi anyagok).

Annak érdekében, hogy például a tengeri létesítményekben használt csővezetékeknél, berendezéseknél és más készülékeknél, valamint hőcserélőknél és hűtőknél kívánatos nagyobb korrózióállóságot elérjük, a jelenleg ismert magasan ötvözött ausztenites rozsdamentes acélokhoz, például a bevezetőben megadott összetételű Avesta 254 SMO^R kereskedelmi elnevezésű acélhoz képest jelentősen növelni kell azoknak az ötvöző elemeknek az összmennyiségét, amelyek a korrózióállóságot fokozzák. Ebből a szempontból nagyon fontos ötvöző elem a króm és a molibdén, viszont a magas króm- és molibdéntartalom fokozza az acélnak azt a hajlamát, hogy benne intermetellikus (fémközi) fázis válik ki. Ha ez a kiválási hajlam jelentős, akkor gondokat okoz az acél gyártásában és a hegesztéssel kapcsolatban is, továbbá ronthatja a korrózióállóságot.

Az intermetallikus fázisok kiválásának csökkentésére vagy elkerülésére az egyik módszer az acél magas nitrogéntartalommal való ötvözése. A nitrogén ugyanakkor javítja az acélnak a pontkorrózióval és a hajszálrepedéses korrózióval szembeni ellenállását is. A krómnak azonban nagy az affinitása a nitrogénhez, és ha egyidejűleg túl magas a króm- és nitrogéntartalom, akkor könnyen képződnek krómnitridek. Ez további problémát okoz ezeknél az acéloknál. Annak érdekében, hogy magas legyen az ausztenites rozsdamentes acélok nitrogéntartalma, a nitrogén oldhatóságának az acél megolvadt fázisában kellően magasnak kell lennie. A nitrogén megolvadt fázisban való oldhatósága javítható a króm- és mangántartalom növelésével. A magas krómtartalom azonban mint már említettük - krómnitridek képződéséhez vezethet. Korábban gyakran nagyon nagy mennyiségű, vagyis 6%-nál több mangánt adtak hozzá az acélhoz nitrogénoldó képességének növelése végett, és így 0,4%-ot meghaladó nitrogéntartalmat értek el. Az ilyen nagy, vagyis 6% körüli mangántartalom viszont bizonyos problémákat okozhat, így megnehezítheti az acél széntelenítését és az acélgyártó konverteredény bélésének fokozott kopását idézheti elő. A találmány értelmében megállapítottuk, hogy jóval kisebb mangántartalommal is el lehet érni 0,4% feletti nitrogéntartalmat.

Megállapítottuk továbbá, hogy a mangán csökkenti az acél korrózióállóságát.

Találmányunk célja ezért olyan acélötvözet előállítása, amelyben a kívánt magas nitrogéntartalom úgy biztosítható, hogy ugyanakkor az acél mangántartalma viszonylag alacsony.

Ezeket a feladatokat a találmány értelmében úgy

HU 210 752 B oldjuk meg, hogy az acél összetételét a következő értékhatárok szerint állítjuk be:

C max. 0,08%

Si max. 1,0%

Mn 0,5-6%

Cr19-28%

Ni 17-25%

Mo 7-10%

N 0,4-0,7%

Cu nyomok - 2%

Ce 0-0,2% a maradék pedig lényegében vas.

Az említett ötvözőelemeken kívül az acél kisebb mennyiségben más elemeket is tartalmazhat, feltéve, hogy ezek az elemek nem rontják az acéloknak a fentebb említett megkívánt tulajdonságait. Az acél tartalmazhat például legfeljebb 0,005% bőrt az acél melegalakíthatóságának további fokozása végett. Ha az acél cériumot tartalmaz, akkor általában más ritka földfémeket is tartalmaz, mivel ezeket a fémeket - a cériumot is beleértve - általában ritkaföldfémek keverékeként adagolják. Ezenkívül kalciumot, magnéziumot vagy alumíniumot is hozzá lehet adni az acélhoz, egyenként legfeljebb 0,01% mennyiségben.

Az egyes ötvözőelemek hatását az alábbiakban ismertetjük.

A találmány szerinti acélban a szén nemkívánatos elem, mivel erősen csökkenti a nitrogén oldhatóságát az olvadt acélban. A szén emellett növeli a káros krómkarbidok kiválási hajlamát. Ezért az acél széntartalma nem haladhatja meg a 0,08%-ot, előnyös módon legfeljebb 0,05% és célszerűen legfeljebb 0,03%.

A szilícium növeli az intermetallikus fázisok kiválási hajlamát és erősen csökkenti a nitrogén oldhatóságát az olvadt acélban. A szilíciumtartalom ezért legfeljebb 1,0% lehet, előnyös módon max. 0,7% és célszerűen max. 0,5%.

A króm nagyon fontos elem a találmány szerinti acélban, ugyanúgy, mint más rozsdamentes acélokban is. A króm általában növeli a korrózióállóságot. Emellett a króm erősebben növeli a nitrogén oldhatóságát az olvadt acélban, mint az acélban lévő többi elem. Az acél króm tartalma ezért legalább 19%.

A króm azonban - különösen molibdén és szilícium jelenlétében - növeli az intermetallikus fázisok kiválási hajlamát. Ez például hegesztés és hőkezelés esetén kritikus lehet. Ezért a krómtartalom felső korlátja max. 28%, előnyös módon max. 27%, célszerűen max. 26%.

A molibdén az egyik legfontosabb alkotórész a találmány szerinti acélban, mivel erősen növeli a korrózióállóságot, különösen a pontkorrózióval és a hajszálrepedéses korrózióval szembeni ellenállást, és ugyanakkor növeli a nitrogén oldhatóságát az olvadt acélban. A molibdéntartalom növekedésével a nitridkiválási hajlam is csökken. Az acél ezért több, mint 7,0%, előnyös módon legalább 7,2% molibdént tartalmaz. Igaz, hogy az ilyen magas molibdéntartalom meleghengerléskor és hideghengerléskor problémákat okozhat, de a találmány szerinti acélban lévő többi ötvözőelem kellő megválasztása és alkalmazása révén az acélt eredményesen lehet melegen és hidegen hengerelni még az erre az acélra jellemző nagy molibdéntartalom esetén is. Túl nagy molibdéntartalom esetén viszont problémák jelentkezhetnek a melegalakíthatóságnál. Ezenkívül a molibdén hajlamos az intermetallikus fázisok kiválási hajlamának növelésére, például hegesztés és hőkezelés esetén. Ezek miatt az okok miatt a molibdéntartalom nem haladhatja meg a 10%-ot, előnyös módon a 9%-ot és célszerűen a 8,5%-ot.

A nitrogén kritikus ötvözőeleme a találmány szerinti acélnak. A nitrogén nagyon erősen növeli a pontkorrózióval és hajszálrepedéses korrózióval szembeni ellenállást és erősen növeli az acél mechanikai szilárdságát is. Ugyanakkor továbbra is megmarad a jó fajlagos ütőmunka és alakíthatóság. A nitrogén emellett olcsó ötvözőelem, mivel az acélnak a konverterben végzett széntelenítésekor úgy adható hozzá az acélhoz, hogy az oxidáló gázhoz levegőt vagy nitrogéngázt adunk hozzá.

A nitrogén emellett erős ausztenit-stabilizáló. Ez több előnnyel is jár. Hegesztéskor egyes ötvözőelemek nagy mértékben kiválthatnak. Ez különösen a molibdénre vonatkozik, amiből a találmány szerinti acél nagy mennyiséget tartalmaz, a dendritközi részeken a molibdéntartalom gyakran olyan magas lehet, hogy az intermetallikus fázisok kiválásának veszélye nagyon nagy. A találmány szerinti acéllal kapcsolatos kutatómunkánk során meglepő módon azt tapasztaltuk, hogy az ausztenit stabilitása olyan nagy, hogy a dendritközi részek az igen magas molibdéntartalom ellenére megőrzik ausztenites mikroszerkezetüket. Az ausztenit nagy stabilitása előnyös például fogyóelektródok nélküli hegesztéskor.

Az ilyen típusú acélban leggyakrabban előforduló intermetallikus fázisok az úgynevezett Laves-fázis, a szigma-fázis és a chi-fázis. (Lásd: D. Peckner-I. M. Bernstein: Handbook of Stainless Steels, 1977., p. 4.53-4.54)

A magasabb nitrogéntartalom így növeli az említett intermetallikus fázisok kiválásával szembeni stabilitást. A fenti okok miatt az acél nitrogéntartalma legalább 0,4% és előnyös módon legalább 0,45%.

Ha azonban a nitrogéntartalom túl magas, akkor növekszik a nitridkiválási hajlam. Ezenkívül a magas nitrogéntartalom rontja a melegalakíthatóságot. Ezért az acél nitrogéntartalma legfeljebb 0,7%, előnyös módon legfeljebb 0,65% és célszerűen legfeljebb 0,6%.

A nikkel ausztenitképző elem és más ausztenitképzőkkel együtt azért adjuk hozzá az acélhoz, hogy létrehozzuk annak ausztenites mikroszerkezetét. A megnövelt nikkeltartalom az intermetallikus fázisok kiválását is gátolja. Ezért az acél nikkeltartalma legalább 17%, előnyös módon legalább 19%.

A nikkel azonban csökkenti a nitrogén oldhatóságát az acél olvadt állapotában és tovább növeli a

HU 210 752 Β karbidok kiválási hajlamát a szilárd állapotban. A nikkel továbbá drága ötvözőelem. Ezért az acél nikkeltartalma legfeljebb 25%, előnyös módon legfeljebb 24%, célszerűen legfeljebb 23%, alkalmas módon 21-23%.

A mangánt azért adjuk hozzá az acélhoz, hogy a nitrogén oldhatóságát az acélban önmagában ismert módon javítsuk. Az acél kifejlesztésével kapcsolatos kutatómunka során kiderült, hogy meglepően alacsony mangántartalom elegendő ahhoz, hogy a nitrogéntartalom meghaladhassa a 0,4%-ot.

Az acélhoz hozzáadott mangán mennyisége ezért legalább 0,5%, előnyös módon legalább 1,0% és célszerűen legalább 2,0%, adott esetben 3,0-4,2%, hogy az acél olvadt állapotában nőjön a nitrogén oldhatósága. A magas mangántartalom azonban problémákat okoz a széntelenítéskor, mivel a mangán - a krómhoz hasonlóan - csökkenti a szén aktivitását, úgyhogy a széntelenítési sebesség csökken. A mangánnak továbbá nagy a gőznyomása és nagy az oxigénhez való affinitása, ami a széntelenítés alatt jelentős mangánveszteséget okoz, ha a kezdeti mangántartalom magas. Ismeretes továbbá, hogy a mangán szulfidokat képezhet, amelyek rontják a pontkorrózióval és hajszálrepedéses korrózióval szembeni ellenállást. A találmány szerinti acél kifejlesztésével kapcsolatos kutatómunka továbbá feltárta, hogy az ausztenitben oldódott mangán még akkor is rontja a korrózióállóságot, ha nincsenek jelen mangánszulfidok. Ezek miatt az okok miatt az acél mangántartalma legfeljebb 6%, előnyös módon legfeljebb 5%, célszerűen legfeljebb 4,5%, adott esetben 3,0-4,2% a tartományban van.

Ismeretes, hogy egyes ausztenites rozsdamentes acélokban a réz javíthatja a korrózióállóságot egyes savakkal szemben, míg nagyobb mennyiségű réz ronthatja a pontkorrózióval és hajszálrepedéses korrózióval szembeni ellenállást. Az acél réztartama ezért elérheti az acélok esetében jelentősnek számító 2,0%-ot. A beható kutatómunka feltárta, hogy van egy réztartalomtartomány, ami optimális, ha különböző közegekben érvényes korróziós jellemzőket vizsgálunk. A réztartalom ezért előnyös módon a 0,3...1,0% tartományban, célszerűen a0,4...0,8%, míg alkalmasan 0,3-0,8% tartományban van.

Az acélhoz adott esetben cérium is hozzáadható, például ritkaföldfémek keveréke alakjában, hogy az acél melegalakíthatóságát az önmagában ismert módon javítsuk. Ha az acélhoz ritkaföldfémek keverékét adjuk hozzá, akkor az acél cériumon kívül más ritkaföldfémet is tartalmaz. A cérium az acélban cériumoxiszulfidokat képez. Ezek az oxiszulfidok nem rontják olyan mértékben a korrózióállóságot, mint más szulfidok, például a mangánszulfid. Az acélban ezért jelentős mennyiségű cérium van, mégpedig legfeljebb 0,2%, célszerűen legfeljebb 0,1%. Ha az acélhoz ritkaföldfém keveréket adunk, akkor a cériumtartalomnak legalább 0,03%-nak kell lennie, alkalmasan pedig 0,05%-nak. A különböző ötvözőelemek előnyös és célszerű, egyben a magábafoglaló alkalmas részarány-tartományait az 1. táblázat tartalmazza.

1. sz- táblázat

	Előnyös részaránytartomány, tömeg%	Célszerű (alkalmas) részarány tartomány, tömeg%
c	max. 0,05	max. 0,03
Si	max. 0,7	max. 0,5
Mn	1,0-5,0	2,0-4,5
Cr	19-27	19-26
Ni	19-24	19-23
Mo	7,2-9	7,2-8,5
N	0,45-0,65	0,4-0,6
Cu	0,3-1,0	0,4-0,8
Ce	max. 0,2	max. 0,1

A pontkorróziós ellenállást a Cr-, Mo- és N-tartalom függvényében a következő ismert képlettel lehet leírni:

PKE = Cr%+3,3xMo%+30xN%, ahol PKE - a pontkorrózióval szembeni ellenállás mérőszáma és a %-os értékek tömeg%-ban értendők.

A rendszeres fejlesztőmunka során azt állapítottuk meg, hogy a Cr-ot, Mo-t és N-t úgy kell kombinálni, hogy a PKE>60 legyen. így kapunk olyan acélt, amelynek a hajszálrepedéses korrózióval szembeni ellenállása összehasonlítható több jelenlegi, ismert, kereskedelmi forgalomban kapható, nikkel alapú ötvözetével. A találmánynak tehát jellemző vonása, hogy az acél PKE-értéke >60.

A következőkben ismertetjük a találmány szerinti acéllal végzett kísérleteket és azok eredményeit. Több, egyenként 30 kg tömegű laboratóriumi mintát állítottunk elő nagyfrekvenciás vákuumkemencében. Ezek a

2. táblázatban szereplő, 1-15. számú ötvözetek. Az anyagokat melegen 10 mm-es lemezekké, majd hidegen 3 mm-es lemezekké hengereltük, A kémiai összetételeket a 2. táblázat tartalmazza. Ezeket az összetételeket az 1-12. számú és a 14. számú ötvözetnél a 3 mm-es lemezek ellenőrző elemzései, a 13^ és 15. számú ötvözetnél az adagelemzések alapján adjuk meg. A 16. számú ötvözet egy 60 tonnás termelési adag, amit problémák nélkül folyamatosan öntöttünk, majd 10 mm-es lemezzé hengereltünk melegen. A 17. és 18. számú ötvözet két kereskedelmi forgalomban kapható, nikkel alapú ötvözet.

A táblázatban megadott elemeken kívül az acélok az ausztenites rozsdamentes acéloknál és nikkel alapú ötvözeteknél megengedett minimális mennyiségű foszfort és ként tartalmaznak: P<0,02%, S<0,01%. A 16.

sz. ötvözet S-tartalma kisebb volt 0,001 %-nál.

HU 210 752 B

2. sz. táblázat

Kémiai összetétel, tömeg%-ban és pontkorrózió ellenállás mérőszám értékek

Ötvözet	Adag	C	Si	Mn	Cr	Ni	Mo	Cu	N	Ce	PKE
1	V79	0,030	0,31	3,8	21,9	20,1	6,15	0,02	0,47	0,000	56,3
2	V121	0,022	0,37	3,9	22,1	20,2	6,31	0,13	0,51	0,014	58,2
3	V126	0,020	0,44	4,1	21,9	19,9	7,30	0,12	0,51	0,033	61,4
4	V132	0,022	0,50	3,9	22,2	20,1	8,28	0,13	0,51	0,030	64,5
5	V134	0,025	0,54	3,7	22,4	20,2	9,35	0,13	0,59	0,004	71,1
6	V125	0,022	0,44	3,1	23,0	21,0	7,26	0,12	0,54	0,019	63,4
7	V124	0,021	0,43	2,2	24,0	21,9	7,23	0,12	0,53	0,022	64,0
8	VI27	0,019	0,45	4,2	21,9	20,0	7,23	0,49	0,52	0,027	61,5
9	V128	0,018	0,44	4,2	21,9	20,0	7,23	0,96	0,52	0,025	61,3
10	V129	0,017	0,44	4,1	21,8	20,0	7,21	1,46	0,56	0,012	62,3
11	V80	0,031	0,32	8,0	21,5	20,0	7,25	0,02	0,63	0,009	64,3
12	V119	0,022	0,35	7,8	21,6	20,0	7,19	0,13	0,58	0,007	61,2
13	V152	0,020	0,48	2,5	21,2	20,2	7,44	0,12	0,44	0,035	58,9
14	V150	0,017	0,46	6,0	21,4	20,4	7,47	0,13	0,56	0,076	62,9
15	V151	0,017	0,42	12,0	21,5	20,0	7,42	0,12	0,60	0,006	63,9
16	37 6985	0,016	0,28	2,0	24,3	22,0	7,27	0,43	0,46	0,004	62,2
17	NXO649 AG	0,026	0,26	0,06	21,5	62,4	8,65	-	-	-	-
18	HT- 2760-8	0,003	0,03	0,44	15,81	56,5	15,43	-	-	-	-

Szakítóvizsgálatokat, ütővizsgálatokat és keménységméréseket végeztünk szobahőmérsékleten a találmány szerinti kétféle acélból, mégpedig a 2. sz. táblázatban szereplő 6. számú és 16. számú acélból készült 3 mm-es lemezen, oldó hőkezelt állapotban. Az acélon- 35 ként két szakítóvizsgálat, acélonként öt ütővizsgálat és acélonként három keménységmérés középértékeit az alábbi, 3. sz. táblázat a vizsgálati átlagokat tartalmazza.

A táblázatban a következő jelöléseket alkalmaztuk:

Rp 0,2: 0,2%-os határ;

Rm: folyáshatár;

A5: teljes fajlagos nyúlás;

KV: ütőmunka bemetszett próbatesten;

HV20: Vickers-keménység, 20 kg.

3. sz- táblázat

Ötvözet száma	RpO.2 (MPa)	Rm (MPa)	A5 (%)	KV (J/cm²)	HV20
6., 16.	479	861	57	174	226

A fenti értékekből megállapítható, hogy a találmány szerinti acélnak a szokványos ausztenites rozsdamentes acélokkal összehasonlítva nagy a szakítószilárdsága és szilárdságához viszonyítva jó a szívóssága.

A magasan ötvözött ausztenites acélok szerkezeti stabilitása általában azzal mérhető, hogy a

700...1100 °C tartományban hőkezelt acél mennyire tartja meg ausztenites szerkezetét. Ez a tulajdonság nagyon fontos az acél hegeszthetősége és nagy méretű darabok hőkezelhetősége szempontjából. Minél nagyobb a hajlam szekunder fázisok kiválására, annál rosszabb a hegeszthetőség és a nagy méretű (vastag) darabok hőkezelhetősége.

Beható hőkezelési vizsgálatok (izotermás hőkezelések) igazolták, hogy a találmány szerinti acélok szerkezeti stabilitása az egyértelműen magasabb ötvözés ellenére azon a szinten van, mint a bevezetőben megadott összetételű Avesta 254 SMO^R kereskedelmi elnevezésű acélé. Ez azzal a ténnyel magyarázható, hogy a na40 gyobb nitrogéntartalom meggátolja intermetallikus fázisok képződését és ugyanakkor a krómnitridképződés mérsékelt.

Korróziós vizsgálatokat végeztünk a hidegen hengerelt, hirtelen lehűtött, lágyított 3 mm-es lemezekből 45 vett mintákon és a 17. és 18. számú, nikkel alapú kereskedelmi ötvözeteken.

A pontkorrózióval és hajszálrepedéses korrózióval szembeni ellenállást 6%-os FeCl₃-oldatban, az ASTM G-48 sz. amerikai egyesült államokbeli szabvány szerint 50 vizsgáltuk. A pontkorróziós vizsgálat során többszörös pontkorrózió típusú pontkorrózióképzőt használtunk. Mindkét vizsgálatnál azt a hőmérsékletet tekintettük kritikus hőmérsékletnek, amely hőmérsékleten a 24 órán át a FeCl₃-oldatnak kitett minta felületén korróziót lehetett 55 észlelni. A kritikus hőmérsékletet ±2,5 °C pontossággal mértük. A magas kritikus hőmérséklet mindig előnyös. Ez azt jelenti, hogy minél magasabb a kritikus hőmérséklet, annál jobb a korrózióállóság.

Referenciaanyagokként ezeknek a vizsgálatoknak a 60 során a 2. sz. táblázatban szereplő 17. és 18. számú,

HU 210 752 Β kereskedelmi forgalomban beszerezhető, nikkel alapú ötvözeteket használtuk.

Az általános korrózióállóságot savakban úgy értékeltük, hogy felvettük az anódos polarizációs görbéket és ezekből a görbékből kiszámítottuk a passziválási áramsűrűséget. A kis passziválási áramsűrűség azt jelenti, hogy az ötvözet a szóban forgó savban könnyebben passziválódik, mint egy nagyobb passziválási áramsűrűségű ötvözet. A kis passziválási áramsűrűség mindig előnyös, mivel a passzíváit acél korróziós sebessége sokkal kisebb, mint az olyan acél korróziós sebessége, amit nem lehetett passziválni.

A következő táblázatok mutatják, hogyan befolyásolják a különböző fontos ötvözőelemek a 2. táblázatban szereplő ötvözetek korrózióállóságát. Ami a pontkorróziót és a hajszálrepedéses korróziót illeti, ismeretes, hogy az ilyen típusú korróziókkal szembeni ellenállás egy ötvözőelemmel azonos módon befolyásolható. Ezért nincs annak szerepe, hogy az ötvözőelemek hatásának bemutatásakor melyik típusú korróziót tanulmányozzuk.

Általánosan ismert, hogy a króm és molibdén kedvező a legtöbb savval szembeni korrózióállóság szempontjából és hogy a mangánnak nagyon csekély hatása van. Ismeretes az is, hogy a króm, és különösen a molibdén kedvezően hat a pontkorrózióval és hajszálrepedéses korrózióval szembeni ellenállásra, de a nagyon magas króm- és molibdéntartalmú ötvözetekben előfordulhatnak kiválások - krómban és molibdénben dús fázisok alakjában - és ezek a fázisok kedvezőtlenül befolyásolhatják a pontkorrózióval és hajszálrepedéses korrózióval szembeni ellenállást. Az is ismeretes, hogy a mangán - mangánszulfidok képződése útján - kedvezőtlenül hathat a pontkorrózióval és hajszálrepedéses korrózióval szembeni ellenállásra. Ezek miatt az okok miatt a króm, molibdén és mangán hatását csak a pontkorrózióval és hajszálrepedéses korrózióval szembeni ellenállás szempontjából vizsgáltuk.

Ismeretes továbbá, hogy az ausztenites acélok magas réztartalma ronthatja a pontkorrózióval és hajszálrepedéses korrózióval szembeni ellenállást, de a réztartalom fontos lehet az általános korrózióval szembeni ellenállás miatt. Ezért az utóbbi tényezőt a réztartalom fontossága szempontjából tanulmányoztuk.

A molibdén által az ötvözetek pontkorrózióval szembeni ellenállására gyakorolt hatást a 4. sz. táblázat mutatja be.

4. sz. táblázat

A molibdéntartalom hatása a pontkorrózió kritikus hőmérsékletére

Az ötvözet száma	Mo %	Kritikus hőmérséklet, ’C
2	6,31	80
3	7,30	forrpont felett
4	8,28	forrpont felett
5	9,35	forrpont
17	8,65	97,5
18	15,43	forrpont felett

A 7,30, illetőleg 8,28% molibdént tartalmazó 3. számú és 4. számú acél kritikus hőmérséklete a legmagasabb. Ezeknek a találmány szerinti összetételű ötvözeteknek magasabb a kritikus hőmérsékletük, mint a 17. számú nikkel alapú ötvözeté és még forrponton is ugyanolyan az ellenállásuk, mint a 18. számú, nikkel alapú ötvözeté.

A krómtartalom hatását a hajszálrepedéses korrózióval szembeni ellenállásra az 5. sz. táblázatban mutatjuk be.

5. sz táblázat

A krómtártalom hatása a hajszálrepedéses korrózió kritikus hőmérsékletére

Az ötvözet száma	Cr%	Kritikus hőmérséklet, ’C
3	21,9	62,5
6	23,0	65
7	24,0	65
17	21,5	17,5
18	15,81	37,5

Az 5. sz. táblázatban szereplő 3. számú és 6. számú ötvözet összehasonlítása alapján nyilvánvaló, hogy a megnövelt krómtartalom kedvezően hat a korrózióállóságra, de az egész hatás létrejött már az ötvözet 23% krómtartalmánál. Az acél további mennyiségű krómmal történő ötvözése nem jár további javulással (7. számú ötvözet). A 17. számú és 18. számú nikkel alapú ötvözet kritikus hőmérséklete jóval alacsonyabb, mint a találmány szerinti ötvözeteké.

A mangántartalom által a hajszálrepedéses korrózióval szembeni ellenállásra gyakorolt hatást a 6. sz. táblázatban mutatjuk be.

6. sz. táblázat

A mangántartalom hatása a hajszálrepedéses korrózió kritikus hőmérsékletére

Az ötvözet száma	Mn%	Kritikus hőmérséklet, °C
3	4,1	62,5
12	7,8	45

A nagy mangántartalmú 12. számú acél kritikus hőmérséklete jóval alacsonyabb, mint a 3. számú acélé. Az utóbbi acél mangántartalma a találmány szerintivel harmonizál, de a többi elem tekintetében összetétele lényegében azonos a 12. számú acél összetételével és PKE-értéke is lényegében azonos annak PKE-értékével.

A réztartalom által a pontkorróziós ellenállásra gyakorolt hatást a 7. sz. táblázatban mutatjuk be.

7. sz. táblázat

A réztartalom hatása a pontkorrózió kritikus hőmérsékletére

Az ötvözet száma	Cu %	Kritikus hőmérséklet, ’C
3	0,12	forrpont felett
8	0,49	forrpont felett

HU 210 752 B

Az ötvözet száma	Cu%	Kritikus hőmérséklet, °C
9	0,96	forrpont
10	1,46	97,5

így a 0,49%-nál nagyobb réztartalmú acélok kritikus hőmérséklete alacsonyabb, mint a kisebb réztartalmú acéloké. A korrózióállóság rosszabbodása különösen nagy a 0,96 és 1,46% közötti réztartalom-tartományban.

A réztartalom által a savakban fennálló általános korrózióállóságra gyakorolt hatást a 8. sz. táblázatban mutatjuk be, ami két mérés középértékét és szórását adja meg.

8. táblázat

A réztartalom hatása a passziválási áramsűrűségre különböző savakban

Az ötvözet száma	Cu %	Passziválási áramsűrűség	(μΑ/cm²)
h₂so₄ 20%	H₂SO₄ 70%	H₃PO₄
3	0,12	114±35	135+5	80+4
8	0,49	122±8	75±8	97±23
9	0,96	112+7	65±2	104±5
10	1,46	120+3	63±2	104±10

A réznek nincs jelentős hatása a passziválási jellemzőkre 20%-os H₂SO₄-ban, de kedvező hatása van 70%-os H₂SO₄-ban. Az utóbbi esetben azonban a javulás nagyobbik része már 0,49% réztartalomnál létrejön. Foszforsavban a réz hatása kedvezőtlen.

A találmány szerinti acélnak így kb. 0,5% réztartalom esetén optimálisak a korróziós tulajdonságai, mivel

- a pontkorrózióval és hajszálrepedéses korrózióval szembeni ellenállása nem romlik az alacsony réztartalom esetén fennálló ellenálláshoz képest;

- a 70%-os kénsavval szembeni ellenállás lényegében jobb az alacsonyabb réztartalom esetén fennálló ellenállásnál;

- a foszforsavval szembeni ellenállás nem romlik annyira, mint magasabb réztartalmak esetén.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Ausztenites rozsdamentes acél, azzal jellemezve, hogy max. 0,08 tömeg%-ban C-t;

max. 1,0 tömeg%-ban Si-t;

0,5-6 tömeg%-nyi Mn-t;

19-28 tömeg%-nyi Cr-t;

17-25 tömeg%-nyi Ni-t;

7-10 tömeg%-nyi Mo-t;

0,4-0,7 tömeg%-ban N-t és nyomokban-2 tömeg%-ban Cu-t;

0.. .0,2 tömeg%-ban Ce-t tartalmaz, a maradék tömeg% pedig lényegében vas. (Elsőbbsége: 1990. 01.15.)
2. Az 1. igénypont szerinti ausztenites rozsdamentes acél, azzal jellemezve, hogy max. 0,05, célszerűen max. 0,03 tömeg%-nyi C-t tartalmaz.(Elsőbbsége: 1990. 01. 15.)
3. Az 1. igénypont szerinti ausztenites rozsdamentes acél, azzal jellemezve, hogy 1,0-5,0 tömeg%-ban, célszerűen 2,0-4,5 tömeg%-ban Μη-tartalmaz. (Elsőbbsége: 1990.01.15.)
4. Az 3. igénypont szerinti ausztenites rozsdamentes acél, azzal jellemezve, hogy 3,0-4,2 tömeg%-ban Mn-t tartalmaz. (Elsőbbsége: 1990.01.15.)
5. Az 1. igénypont szerinti ausztenites rozsdamentes acél, azzal jellemezve, hogy max. 27, célszerűen max. 26 tömeg%-ban Cr-t tartalmaz. (Elsőbbsége: 1990.01. 15.)
6. Az 1. igénypont szerinti ausztenites rozsdamentes acél, azzal jellemezve, hogy 7,2-9 tömeg%-ban Mo-t tartalmaz. (Elsőbbsége: 1990.01.15.)
7. A 6. igénypont szerinti ausztenites rozsdamentes acél, azzal jellemezve, hogy max. 8,5 tömeg%-ban Mo-t tartalmaz. (Elsőbbsége: 1990. 01.15.)
8. Az 1. igénypont szerinti ausztenites rozsdamentes acél, azzal jellemezve, hogy 0,45.. .0,65, célszerűen max. 0,6 tÖmeg%-ban N-t tartalmaz. (Elsőbbsége: 1990.01. 15.)
9. Az 1. igénypont szerinti ausztenites rozsdamentes acél, azzal jellemezve, hogy 19...24 tömeg%-ban, célszerűen 23 tömeg%-ban Ni-t tartalmaz. (Elsőbbsége: 1990. 01. 15.)
10. Az 1. igénypont szerinti ausztenites rozsdamentes acél, azzal jellemezve, hogy 0,3... 1,0 tömeg%-ban, célszerűen 0,4...0,8 tömeg%-ban Cu-t tartalmaz. (Elsőbbsége: 1990.01.15.)
11. Az 1. igénypont szerinti ausztenites rozsdamentes acél, azzal jellemezve, hogy max. 0,7 tÖmeg%-ban, célszerűen 0,5 tömeg%-ban Si-t tartalmaz. (Elsőbbsége: 1990. 01. 15.)
12. Az 1-11. igénypont szerinti ausztenites rozsdamentes acél, azzal jellemezve, hogy max. 0,1 tömeg%ban Ce-t tartalmaz. (Elsőbbsége: 1990. 01. 15.)
13. Az 1-11. igénypont szerinti ausztenites rozsdamentes acél, azzal jellemezve, hogy az összes Cr tömeg%+3,3xMo tömeg%+30xN tömeg% több, mint az ötvözet 60 tömeg%-a. (Elsőbbsége: 1990. 01. 15.)
14. Az 1-13. igénypont szerinti ausztenites rozsdamentes acél, azzal jellemezve, hogy összetétele max. 0,03 tömeg% C-t;

max. 0,5 tömeg% Si-t;

2,0-4,5 tömeg% Mn-t;

19-26 tömeg% Cr-t;

19-23 tömeg% Ni-t;

7,2-8,5 tömeg% Mo-t;

0,4-0,6 tömeg% N-t;

0,4-0,8 tömeg% Cu-t;

max. 0,1 tömeg% Ce-t;

max. 0,01 tömeg% S-t tartalmaz, a maradék pedig lényegében vas. (Elsőbbsége: 1990.01.14.)

HU 210 752 Β
15. Az 1-13. igénypont szerinti ausztenites rozsdamentes acél, azzal jellemezve, hogy összetétele max. 0,03 tömeg% C;

max. 0,5 tömeg% Si;

3,0.. .4,2 tömeg% Mn;

23...25 tömeg% Cr;

21-23 tömeg% Ni;

7,2...8 tömeg% Mo;

0,48...0,55 tömeg%N;

0,3...0,8 tömeg% Cu; max. 0,05 tömeg% Ce;

5 míg a további tömeg% lényegében vas. (Elsőbbsége: 1990. 01. 15.)