NO117149B - - Google Patents

Description

Rustfritt austenittstål, f.eks. sponfraskillelses-stål, automatstål,

kalddeformerbart stål og smistål.

Foreliggende oppfinnelse angår krom-nikkel-austenittstål.

Som navnet forteller er strukturen av de her angjeldende stål ved normale temperaturer overveiende austenittisk. Slike stål er ikke-magnetiske og kan derfor ikke herdes ved var-mebehandling, men kan herdes ved kaldbearbeidelse. Bearbeidelsesherdningen er en følge av def ormas jonsherdning og av omdannelse av stålstrukturen fra den forholdsvis bløte austenitt til en forholdsvis hårdere martensitt ved bearbeidelse. Av denne grunn er bearbeidelsesherdningen en funksjon av austenittens stabilitet, og denne er i sin tur i stor utstrekning avhengig av stålets sammensetning, dvs. av av-pasningen av ferrit-befordrende bestanddeler mot austenittbefordrende bestanddeler.

Den viktigste legeringsbestanddel av alle rustfrie stål og den som meddeler hovedmetallet

jern «rustfrinet», er selvfølgelig krom. Dette

element er en sterk ferritdanner. For å kompen-sere for denne virkning hos rustfrie austenittstål anvendes der hovedsakelig nikkel, som er en austenittdanner, slik at man får den ønskede, stabile austenittstruktur. Også andre legerings-bestanddeler benyttes for å oppnå en avpasning av strukturen og for å meddele stålet andre ønskede egenskaper. Slike bestanddeler er eksempelvis ferittdannerne molybden og silicium og austenittdannerne mangan, carbon, nitrogen og kobber. Eksempelvis har mangan vært brukt i betydelige mengder, f. eks. i mengder fra 5,50 til 10 pst., i noen rustfrie austenittstålsorter, såsom AlSI-stål 201 og 202, som delvis erstat-ning for det kostbarere og mer sjeldne element nikkel, ennskjønt manganinnholdet i de fleste manganholdige, rustfrie austenittstål begrenses til maksimalt ca. 2 pst. og i praksis anvendes i mengder vesentlig under 2 pst.

De rustfrie austenittstål er først og fremst anvendelige på grunn av deres brede område av mekaniske egenskaper som kan oppnås ved kaldbearbeidelse. Således har rustfrie austenittstål med små legeringstilsetninger, såsom f. eks. AlSI-stål 301, det vanlige «17-7»-stål (17 pst. krom, 7 pst. nikkel), de høyeste bearbeidelses-herdningsverdier, da disse stål som inneholder forholdsvis små mengder nikkel, har en austenittstruktur av mindre stabilitet enn andre austenittstål med større legeringsinnhold, såsom f. eks. AlSI-stål 309, som inneholder ca. 23 pst. krom og fra 12 til 15 pst. nikkel.

Det område av mekaniske egenskaper som kan oppnås for denne store gruppe av stål gjør disse egnede for mange anvendelser som krever de forskjelligste fremstillings- og bearbeidelses-operasjoner og -betingelser Den maskinelle bearbeidbarhet er en viktig egenskap for anvendelse av rustfrie austenittstål for mange formål. For å forbedre den maskinelle bearbeidbarhet har austenittstål vært legert med svovel, selen, tellur, bly og fosfor. Et vanlig utbredt, godt be-arbeidbart, rustfritt austenittstål er AlSI-stål 303, det vanlige «18-8» rustfritt stål (18 pst. krom og 8 pst. nikkel samt maksimalt 2 pst. mangan), som er tillegert ca. 0,15—0,35 pst. svovel.

Ennskjønt svovel er et effektivt tilsetnings-middel til slike stål for å forbedre den maskinelle bearbeidbarhet, forringer det på den annen side stålets korrosjonsfasthet og gjør det vanskelig å oppnå meget høyverdig overflatekvalitet. Av denne grunn er det ønsket å anvende den minst mulige mengde svovel som kan forenes med den nødvendige bearbeidbarhet av det angjeldende stål for dets tiltenkte anvendelse.

Det er et mål med den foreliggende oppfinnelse å skaffe tilveie et rustfritt austenittstål som egner seg for fremstilling av godt bearbeid-bare gjenstander, og hvor den gunstige virkning av de bearbeidbarhetsforbedrende tilsetninger ikke er ledsaget av noen forringelse av de øvrige egenskaper. Således tilveiebringes der ved hjelp av oppfinnelsen et rustfritt austenittstål, f. eks. sponfraskillelsesstål, automatstål, kalddeformerbart stål og smistål, som utmerker seg ved følgende sammensetning i vektprosent:

samt minst ett av de følgende elementer: I og ved et forhold av mangan til svovel av minst 8:1, fortrinnsvis 10 : 1, idet, når austenittstålets krominnhold er ca. 17 vektprosent, svovel- og manganinnholdet velges således innenfor de angitte områder at de ligger under kurven M i fig. 7. Detaljer ved oppfinnelsen vil fremgå av den nedenstående beskrivelse og tegning. På tegnin-gen viser fig. 1 en grafisk fremstilling av virkningen av svovelinnholdet på bearbeidbarheten av rustfritt austenittstål; fig. 2 en grafisk fremstilling av virkningen av forholdet mangan/svovel på bearbeidbarheten av rustfrie austenittstål; fig. 3 en grafisk fremstilling av sammenhengen mellom eksperimentelt bestemte og beregnede bor ebearbeidelsesverdier; fig. 4 en grafisk fremstilling tilsvarende fig. 2 men i halvlogaritmisk målestokk; fig. 5A og 5B fotomikrografiske fremstillinger av rustfrie austenittstål inneholdende på den ene side små sulfidinneslutninger og på den annen side skadelige store sulfidinneslutninger: fig. 6 en grafisk fremstilling av de skadelige virkninger av store sulfidinneslutninger, som inntrer ved høye svoveltilsetninger til rustfrie austenittstålstorter ved forskjellige manganinnhold, på borebearbeidbarheten av rustfrie austenittstål; og

fig. 7 et trekantdiagram som viser grafisk virkningen av stålsammensetningen på den ene

side på tilsynekomsten av store sulfidinneslutninger og på den annen side på bearbeidbarheten.

For utarbeidelse av kurvene på figurene ble

følgende forsøk utført:

Først ble der fremstilt en serie av 36 stål-prøver, hvor basismaterialet var av typen «18-8» rustfritt austenittstål og hvor der var anvendt varierende mengder mangan og svovel. Sammensetningen av disse stålprøver er gitt i tabell I.

Stålene fra forsøkene nr. 2—33, 42—46, 49, 50, 55 og 64—72 ble fremstilt som 22,7 kg prøver som så ble støpt til barrer på ca. 5,44 kg. Stålet fra forsøk nr. 48 ble støpt som en barre av 22,7 kg, og stålene fra forsøk nr. 77 og 78 ble støpt som 13,6 kg's barrer. Samtlige barrer ble smidd til staver med 19,5 mm kvadratisk tverrsnitt, bortsett fra barrene fra forsøk nr. 77 og 78, som ble smidd til oktagonale staver hvor avstanden var 30,16 mm mellom flatene. Samtlige staver ble smidd ved 982—1266°C. Man gjorde den vik-tige iakttagelse at stålene vanligvis lot seg varmbearbeide på tilfredsstillende måte, enn-skjønt stålene med høyere svovelinnhold, f. eks. de med svovelinnhold mellom 0,60 og 0,80 pst., enkelte ganger dannet sprekker under varm-bearbeidelsen. Stavene ble varmbehandlet for bearbeidbarhetsforsøkene ved 1 times glødning ved 1066°C med påfølgende bråkjøling med vann. Hårdhetsverdiene for de glødede, brå-kjølte staver er angitt i tabell I.

Prøvestavene ble deretter i den ovenfor beskrevne tilstand prøvet på deres bearbeidbarhet. Undersøkelsen ble utført i form av en for-søksvis borebearbeidelse. Hver stav ble tilskrevet en borebearbeidelsesverdi bestemt ved sammen-ligning av den iakttatte borebearbeidbarhet med bearbeidelsesverdien av en sammenligningsstav av AlSI-stål 303. Sammenligningsstaven ble varmbehandlet på tilsvarende måte og tilstått en borebearbeidelsesverdi på 100. Ved forsøkene ble der boret loddrett på hver prøvestavs lengde-akse. Det anvendte bor var en Cleveland Twist Drill No. 3197, et hurtig-stålbor som var slipt til en spiss-vinkel på 118°. Det ble anvendt et vertikalborverk som ble drevet med en jevn hastighet av 460 omdr. pr. min. For å få en ens-artet belastning på boret ble der opphengt en vekt på 11,8 kg fra en hevarm av lengde 17,8 cm..For å vurdere hvert prøvestykke ble der boret tolv 10,16 mm hull med tre forskjellige bor. Boretiden for sammenligningsstaven var 14,5 sek. og lå for de fleste prøvestaver mellom 12 og 16 sek. Borebearbeidbarheten ble beregnet som forholdet mellom boretiden for sammenligningsstaven og boretiden av den angjeldende prøve-stav, multiplisert med 100. Følgelig oppviste prø-vestaver med god borebearbeidbarhet en boretid som var mindre enn boretiden for sammenligningsstaven, slik at det ble oppnådd en borebearbeidbarhet større enn 100. De på denne måte beregnede borebearbeidbarhetsverdier er for de forskjellige prøvestaver oppført i tabell I.

Ved en regressiv analyse av de forskjellige faktorer som muligens kunne ha innvirkning på borebearbeidbarheten av de undersøkte stålsorter, ble det funnet at svovelinnholdet og størrel-sen av forholdet mangan/svovel hadde en betydelig virkning. Derfor ble borebearbeidelsesver-diene for stål ifølge tabell I avsatt som funksjon av stålenes svovelinnhold. På denne måte fikk man en første korrelasjon mellom disse faktorer svarende til den følgende ligning:

hvor

M = borebearbeidbarhetsverdi

K, = konstant

f(S) = virkningen av svovelinnhold på borebearbeidbarheten.

Verdiene som ga sammenhengen mellom svovelinnholdet og bearbeidbarheten, var såpass spendt at de berettiget den antagelse at minst én ytterligere faktor i betydelig grad inn-virket på bearbeidbarheten. Andre faktorer med mulig innflytelse på bearbeidbarheten ble tatt i betraktning, men det viste seg at den eneste ytterligere faktor av betydning var forholdet mangan/svovel. Derfor ble differansen mellom de eksperimentelt bestemte borebearbeidbarhetsverdier og de verdier som kunne av-leses av den første svovel/mangan-kurve (i den foreliggende sammenheng betegnet «beregnede» verdier) avsatt som funksjon av mangan/svovel-forholdet. Derved ble det mulig å uttrykke bearbeidbarheten som funksjon av to variable på føleende måte:

hvor

M = borebearbeidbarhetsverdi.

K2= konstant

f(S) = innvirkningen av svovel på borebearbeidbarhetsverdien f(Mn/S) = virkningen av mangan,/svovel-forholdet på borebearbeidbarhetsverdien. Ved en slik regressiv analyse ble sammenhengen mellom bearbeidbarheten og svovelinnholdet på den ene side og sammenhengen mellom bearbeidbarehten og mangan/svovel-forholdet på den annen side progressivt gjort bedre for å oppnå den best mulige beskrivelse av disse faktorer, så som vist i fig. 1 og 2.

Kurve A i fig. 1 viser virkningen av svovelinnholdet på bearbeidbarheten, uttrykt som differans mellom de eksperimentelt bestemte borebearbeidbarhetsverdier og borebearbeidbarhetsverdiene beregnet for alle faktorer unntatt svovel.

På tilsvarende måte viser kurve B i fig. 2 innvirkningen av mangan/svovel-forholdet på bearbeidbarheten, uttrykt som differans mellom de eksperimentelt bestemte borebearbeidbarhetsverdier og borebearbeidbarhetsverdiene beregnet for alle faktorer bortsett fra mangan/ svovel-forholdet.

I den endelige form av ligning 2, som er basert på f(S)- og f (Mn/S)-funksjonene illustrert i fig. 1 og 2, ble konstanten K^funnet å ha verdien 33. Ligningen ga god overensstemmelse mellom de beregnede borebearbeidbarhetsverdier og de eksperimentelt bestemte borebearbeidbarhetsverdier, hvilket fremgår av kurve C i fig. 3.

Det vil ses av fig. 1 at en økning av svovelinnholdet opptil så meget som 0,80 pst. gir en kontinuerlig forbedring av borebearbeidbarhetsverdien for prøvestålet. Som ovenfor nevnt forringer imidlertid tiltagende mengder av svovel korrosjonsfastheten og dessuten oppnås ikke den ønskede overflatekvalitet.

På den annen side viser fig. 2 at en økning av mangan/svovel-forholdet opptil verdier på ca. 4 eller 5 : 1 resulterer i en rask og i det ve-sentlige jevn forbedring av bearbeidbarheten, mens imidlertid graden av forbedring avtar ved høyere verdier. Den beste bearbeidbarhet oppnås for mangan/svovel-forhold over ca. 8 : 1 eller 12 : 1. Større verdier fører bare til små eller ingen ytterligere forbedringer.

Forandringen i innvirkningen av mangan/ svovelforholdet på bearbeidbarheten ses enda klarere av fig. 4, hvor disse faktorer er innteg-net i halvlogaritmisk målestokk. Av denne figur fremgår det at en sterk endring av mangan/ svovel-forholdets virkning på borebearbeidbarheten inntrer ved en verdi på ca. 8 : 1. Kurven D i fig. 4 viser den sannsynlige midlere sammenheng mellom mangan/svovelforhold opptil

8 : 1 og differansen mellom den eksperimentelt

bestemte og den beregnede borebearbeidbarhet av stålene i tabell I. Den iakttatte spredning av verdiene ligger innenfor et spredningsbånd som i fig. 4 ligger innenfor de stiplede linjer E og F.

Som det vil ses av fig. 4 oppnås der en rask forbedring av bearbeidbarheten ved økning av mangan/svovel-forholdet inntil et forhold på ca.

8 : 1 er nådd. Selv om der også deretter oppnås

en viss forbedring av bearbeidbarheten med økende mangan/svovelforhold, er graden av forbedring som oppnås ved et forhold høyere enn 8 : 1 vesentlig mindre enn ved lavere forhold.

Kurven E i fig. 4 viser også den sannsynlige, midlere sammenheng mellom mangan/svovel-forhold over 8 : 1 og differansen mellom eksperimentelt bestemte og beregnede borebearbeidbarhetsverdier for stålene i tabell I. Spredningen av disse data ligger inenfor et spredningsbånd av-grenset av de stiplede kurver H og I i fig. 4.

Det antas at forbedringen av bearbeidbarheten som oppnås inntil det nevnte mangan/ svovel-forhold på 8 : 1, skyldes en forandring av sammensetningen av sulfidinneslutninger, som ved lavere mangan/svoveiforhold foreligger i form av komplekse sulfider, og ved høyere man gan/svovel-forhold opptrer i form av mangansulfider. Fotomikrografiske undersøkelser har vist at de sulfider som er tilstede i stålene ifølge oppfinnelsen ved mangan/svovel-forhold på ca. 8 : 1 og høyere, er relativt gjennomsiktige sulfider som er karakteristiske for relativt rene man-mansulfider. Det viste seg at de sistnevnte mangansulfider var meget bløtere enn de ugjen-nomsiktige komplekse sulfider som ble funnet å være tilstede i overveiende grad ved mangan/ svovel-forhold lavere enn ca. 8 : 1. De bløte mangansulfider utøver således en betydelig bedre virkning på bearbeidbarheten.

I austenittstålet ifølge oppfinnelsen utnyttes de gunstige virkninger av innflytelsen av mangan/svovelforholdet på bearbeidbarheten, slik det fremgår av fig. 4.

Det har imidlertid vist seg at anvendelsen av større mengder mangan enn hittil anvendt og den dermed oppnådde økning av mangan/svovel-forholdet over de hittil vanlige verdier ikke er uten begrensning. Eksempelvis forringes svo-velutskillelsen ved høyere manganinnhold, såsom f. eks. fra ca. 7 eller 8 pst. Viktigere enda er den iakttagelse at der ved disse stål er en tendens til dannelse av store sulfidinneslutninger som har en markert ugunstig innflytelse på bearbeidbarheten. Det antas at den gunstige virkning av svovelet på bearbeidbarheten kan tilbakeføres til dannelsen av forholdsmessig bløte sulfider som overveiende utgjøres av mangansulfider. For å oppnå den gunstige virkning av en gitt mengde av disse sulfider må disse foreligge i stålet i form av et sterkt antall partikler av forholdsmessig liten størrelse og som er jevnt fordelt i stålets grunnstruktur. Dersom en betydelig andel av totalvolumet av de ønskede sulfider foreligger i form av relativt få store sulfidinneslutninger, istedenfor et stort antall jevnt fordelte mindre inneslutninger, oppnås ikke den gunstige virkning av svoveltilsetningen. Således ble det iakttatt at stålets bearbeidbarhet ble dårligere når der ble dannet et tiltagende antall større sulfidinneslutninger, selv da den totale mengde svovel ble øket. Dette skyldes ganske enkelt det faktum at svovelet bindes i de store sulfidinneslutninger. I denne sammenheng vises det til fig. 5A og 5B, som viser fotomikrografiske fremstillinger av 150 ganger forstørrede, polerte snitt gjennom smidde staver av rustfrie austenittstål. Fig. 5 er en fotomikrografisk fremstilling av et stål ifølge for-søk nr. 1472, av en sammensetning som går frem av den nedenstående tabell IV. Det inneholder 1,59 pst. mangan og 0,39 pst. svovel (mangan/svovel-innhold = 4,07 : 1). De jevnt fordelte mørke partikler i fig. 5A er sulfidinneslutninger med en midlere maksimal dimensjon på ca. 0,051 mm eller derunder. Fig. 5B viser på den annen side en fotomikrografisk fremstilling av et stål ifølge forsøk nr. 1478 av sammensetning som går frem av tabell IV. Det inneholder 5,12 pst. mangan og 0,45 pst. svovel (mangan/svovelforhold : 11,4 : 1). Figuren viser store sulfidinneslutninger, som alltid opptrer når svovel tillegeres i overdrevent store mengder, spesielt sammen med store mengder mangan. Mak-simaldimensjonen for disse store inneslutninger er av størrelsesordenen 5—15 ganger større enn de gunstige inneslutninger som er illustrert i fig. 5A. De små sulfidinneslutninger har ført til en maksimal utnyttelse av svovelet ved forbedringen av bearbeidelsesegenskapene av rustfrie austenittiske stål.

Som ovenfor forklart er dannelsen av slike store sulfidinneslutninger sterkt avhengig av mengden av svovel og mangan og av mengde-forholdet mellom disse i svovelholdige austenittiske rustfrie stål. Spesielt viste det seg at disse store sulfidinneslutninger har en markert tendens til å dannes i stål som inneholder relativt store mengder mangan samtidig som de har et svovelinnhold i den øvre ende av det ovennevnte område.

En ytterligere serie av 10 forsøksstålsam-mensetninger ble utvalgt, hvor stålene hadde et manganinnhold på omtrent fra 4 til 5 pst.

(gjennomsnittlig 4,41 pst.) og hvor svovelinnholdet svinget fra ca. 0,15 pst. til ca. 0,45 pst. Borebearbeidbarhetsverdiene for disse stål ble bestemt på den ovenfor beskrevne måte. Sammensetningen av disse stål sammen med deres herdeverdier etter bråkjøling og de iakttatte borebearbeidbarhetsverdier er oppført i tabell

II.

Ytterligere en serie forsøksstål ble fremstilt, hvor stålene hadde et manganinnhold på omtrent fra 5 pst. til 10 pst., gjennomsnittlig 7,27 pst. Også disse stål ble prøvet på deres bearbeidbarhet på den ovenfor beskrevne måte. Sammensetningen, hårdheten og borebearbeidbarhetsverdiene er sammenstilt i tabell III.

Forsøksstavene i tabellene II og III ble var-mebehandlet på samme måte som de i tabell I.

Verdiene i tabellene II og III er med hensyn til svovelinnhold og borebearbeidbarhetsverdier fremstilt grafisk i fig. 6, hvor kurve J er basert på verdiene i tabell II og kurve K er basert på verdiene i tabell III.

De tvil ses at for begge stålserier når virkningen av tiltagende svovelinnhold på bearbeidbarheten et maksimum, idet bearbeidbarheten minsker for svovelinnhold overdette maksimum. For stålet kurve J gjelder for, og som har et manganinnhold på 4,4 pst., nås den maksimale bearbeidbarhet med et svovelinnhold på ca. 0,36 pst., mens stålet med 7,3 pst. mangan når den maksimale bearbeidbarhet ved et svovelinnhold på ca. 0,28—0,30 pst.

Minskningen av bearbeidbarheten ved anvendelsen av svovelmengder større enn de ovenfor nevnte optimale mengder, skyldes dannelsen av store sulfidinneslutninger.

For å illustrere virkningen av stålsammensetningen, spesielt virkningen av svovel og mangan, på dannelsen av store sulfidinneslutninger, ble et antall prøvestaver, innbefattende noen av de i tabell I angitte stål, gjennomskåret og snittflatene polert. De således fremstilte prø-vestykker ble så undersøkt mikroskopisk for å bestemme hvorvidt der fantes sulfidinneslutninger og dersom sådanne var tilstede, deres rela-tive størrelse og deres fordeling. De således iakttatte sulfidinneslutninger ble klassifisert en-ten som «store» eller «små». Iakttagelsene er sammenstilt i tabell IV.

Verdiene i tabell IV er opptegnet grafisk i trekantdiagrammet i fig. 7. Diagrammets hjør-ner representerer henholdsvis svovel, mangan og jern-nikkelgrunnlegeringen med ca. 16—17 pst. krom. Den ene av koordinatene viser en variasjon av svovelinnholdet fra 0 til 0,80 pst., og en annen koordinat viser en variasjon av manganinnholdet fra 0 til ca. 12 pst. Legerin-gens nikkelinnhold endres med manganinnholdet på den måte som går frem av tabell IV. Nik-kelinnholdet avtar med tiltagende manganinnhold, slik at man opprettholder den ønskede austenitt-ferrit-likevekt.

De således inntegnede verdier viser en ty-delig skillelinje mellom de forsøksstål som inneholder store sulfidinneslutninger, og de forsøks-stål som er fri for slike sulfidinneslutninger. Denne skillelinje angis ved kurve L i fig. 7. Stål med to eller flere store inneslutninger i et under mikroskopet iakttatt snittareal på 12,7 mm i kvadrat ligger over kurven L, mens stål med færre eller ingen inneslutninger ligger under denne kurve.

En annen kurve, kurve M, er fremkommet i fig. 7 ved bestemmelse av det svovelinnhold for stålsorter med forskjellige manganinnhold, ved hvilket borebearbeidbarhetsverdiene svarende til kurvene J og K i fig. 6 begynner å avta. Kurven M i fig. 7 løper vanligvis parallelt med kurve L, slik at man kan trekke den slutning at

de store sulfidinneslutninger som avgrenses

av kurven L, har sammenheng med bearbeidbarheten. Kurvene L og M faller ikke sammen, dvs. stålets bearbeidbarhet avtar ikke samtidig med tilsynekomsten av et lite antall store sulfider. En sådan minskning av bearbeidbarheten iakttas bare når et tilstrekkelig stort antall store sulfidinneslutninger dannes til at der bindes en såpass stor andel av totalvolumet av sulfidene at den gunstige virkning av en økning av svoveltilsetningen motvirkes. Som angitt representerer kurven M i fig. 7 skillelinjen mellom disse to motsatte virkninger.

Oppfinnelsen tar således sikte på å skaffe rustfrie austenittstål i hvilke svovel- og manganinnholdet er således avpasset mot hverandre at de ligger under kurven M i fig. 7 og fortrinnsvis under kurven L i denne figur.

De mest ønskverdige bearbeidbarhetsegen-skaper hos de angjeldende rustfrie stålsorter oppnås når svovel tillegeres i en mengde av minst 0,25 pst. Den øvre grense for svovelinn holdet ligger av de ovennevnte grunner ved 0,40—0,45 pst., fortrinnsvis ved ca. 0,40 pst. Av fig. 2 fremgår det at det likeledes er ønskelig å anvende mangan i en mengde av minst ca. 8 ganger svovelmengden. Mangan skal altså være tilstede i stålene ifølge oppfinnelsen i mengder større enn 2 pst. Som det fremgår av fig. 7 kunne mangan, med den minste foreskrevne mengde svovel, dvs. 0,25 pst., være tilstede i mengder opp til ca. 8,0 pst. På grunn av den ovennevnte vanskelighet med å oppnå regu-lerbar svovelutskillelse settes der imidlertid en øvre grense på 7 pst. for manganinnholdet. Fortrinnsvis innlegeres mangan i en mengde av fra 4,5 til 5,0 pst. Derved muliggjøres høyere svovelinnhold, som forøvrig gir en bedre bearbeidbarhet, uten at der oppstår fare for dannelse av store sulfidinneslutninger med derav følgende forringelse av bearbeidbarheten.

Ennskjønt svovelinnholdet som ovenfor forklart fortrinnsvis innskrenkes til maksimalt ca. 0,40 pst., kan dette element innlegeres i noe større mengder. Det vil ses av fig. 7 at det ved de laveste mangantilsetninger som kommer i betraktning, er mulig å anvende svovelinnhold på fra 0,55 til 0,60 pst., uten at den ved hjelp av kurve M begrensede forringelse av bearbeidbarheten som følge av sulfidinneslutninger inntrer. Ved så høye svovelinnhold er imidlertid ikke bare de ovennevnte ugunstige virkninger av svovelet meget sterkt utpregede, men dessuten blir det tillatelige område for manganinnholdet så smalt at praktiske smelteprosesser blir upå-litelige eller umulige å utføre. Følgelig kan svovel anvendes i mengder opptil 0,45 pst. For å oppnå optimale resultater blir mangan- og svovelinnholdet i stålene ifølge oppfinnelsen ikke bare avpasset mot hverandre innenfor de ovennevnte områder, men der legges også den begrensning på innholdet av mangan og svovel at der dannes sammensetninger til høyre for linjen N—O i fig. 7, hvilken linje representerer et minsteinnhold av mangan på 8 ganger det forutsatte svovelinnhold på mellom 0,25 og 0,40 pst. Ikke desto mindre tillater fig. 2 og 7 og den forbedrede bearbeidbarhet som kan oppnås med økende svovelinnhold gjennom sistnevnte område, idet man dog holder seg under mangan/ svovelforholdet 8:1, den slutning at legeringer med mer en 2 pst. mangan og som ligger til venstre for linjen N—O, til tross for at de har et mangan/svovel-forhold som er mindre enn 8:1, ikke inneholder store sulfidinneslutninger, ak-kurat som tilfellet er for de legeringer som med hensyn til mangan- og svovelinnhold er avpasset utelukkende i overensstemmelse med be-grensningene satt av kurvene M og L i fig. 7.

Carboninnholdet er begrenset i den øvre del av området for å unngå dannelse ved glødning av store mengder carbider som vil utøve en ugunstig virkning på stålenes korrosjonsfasthet. Både carbon og nitrogen er selvfølgelig sterke austenittstabilisatorer og kan innstilles således innenfor de angitte områder at man, alt etter ønske, kan oppnå en mer eller mindre stabil austenittisk struktur.

Minst 5 pst. nikkel kreves i stålene ifølge

oppfinnelsen for å innstille den kjemiske likevekt slik at stålene er austenittiske under varm-bearbeidelsen, og slik at de oppviser ønskelige kaldbearbeidelsesegenskaper. Kostnadsbetrakt-ninger begrenser det maksimale nikkelinnhold i stålene ifølge oppfinnelsen til de angitte verdier. Vanligvis må manganinnholdet ligge i den øvre ende av det angitte område dersom nikkel-innholdet er valgt i den nedre ende av nikkel-området, for at der skal oppnås en stabil austenittstruktur. Oppfinnelsen omfatter imidlertid også magrere stållegeringer med mindre stabil austenittstruktur.

Molybden og zirkonium er vanlige tilset-ningsmaterialer for rustfrie austenittstål. Eksempelvis tilsettes ofte molybden til disse stålsorter, fordi det utvider passivitetsområdet og forhøyer korrosjonsfastheten, spesielt mot klo-rid-gropkorrosjon. Følgelig kan molybden innlegeres i stålene ifølge oppfinnelsen i de vanlige mengder opp til'4 pst. Molybden er som kjent en sterk ferritdanner, slik at stålene som inneholder dette element, også må inneholde en avpasset mengde austenittdanner, slik at der fås en struktur med de ønskede egenskaper.

Selen, tellur, bly og fosfor er materialer som det er kjent forbedrer bearbeidbarheten. Følgelig kan de anvendes individuelt eller i kom-binasjoner i stålene ifølge oppfinnelsen, i mengder opp til 0,50 pst. av hvert av disse elementer. Selen er spesielt ønskelig i så henseende på grunn av dets mindre tendens, sammenlignet med svovel, til å minske korrosjonsfastheten og til å fremme dannelsen av ikke-metalliske inneslutninger.

Rustfrie austenittstål er særlig ømfintlige overfor sensitisering, et fenomen som vanligvis betraktes som utfelning av skadelige korngren-sebestanddeler. Elementene niob, tantal og titan tilsettes vanligvis til disse stålsorter for å gjøre denne ulempe minst mulig. De kan føl-gelig tilsettes stålene ifølge oppfinnelsen for dette formål.

Kobber innlegeres av og til i rustfrie austenittiske stålsorter for å forbedre korrosjonsfastheten, eksempelvis for anvendelse ved kracking av olje. Kobber anses også som en bil-lig austenittbefordrende legeringsbestanddel og tilsettes nu og da austenittiske rustfrie stålsorter for dette formål. Dette element kan følgelig tilsettes stålene ifølge oppfinnelsen i de angitte mengder.

Claims (6)

1. Rustfritt austenittstål, f. eks. sponfraskillelsesstål, automatstål, kalddeformerbart stål og smistål, karakterisert ved føl-gende sammensetning i vektprosent:

I samt minst ett av de feilsende elementer:

og ved et forhold av mangan til svovel av minst 8 : 1, fortrinnsvis 10 : 1, idet, når austenittstålets krominnhold er ca. 17 vektprosent, svovel- og manganinnholdet velges således innenfor de angitte områder at de ligger under kurven M i fig. 7.

2. Stål ifølge krav 1, karakterisert ved følgende sammensetning i vektprosent:

3. Stål ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved følgende sammensetning i vektprosent:

4. Stål ifølge krav 1, karakterisert ved følgende sammensetning i vektprosent:

5. Stål ifølge minst ett av kravene 1—4, karakterisert ved følgende sammensetning i vektprosent:

6. Stål ifølge krav 1 eller 4, spesielt smistål, karakterisert ved at praktisk talt alt svovelet foreligger i form av jevnt fordelte sulfidpartikler med en største dimensjon mindre enn 0,254 mm.