NO167307B - Baand eller plater av ferrittisk staal, spesielt for eksossystemer, samt fremstilling derav. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår bånd eller plater av ferrittisk, rustfritt stål, spesielt for fremstilling av eksossystemer.

Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte for fremstilling av slike bånd eller plater.

Et visst antall krav som er vanskelige å møte samtidig og på økonomisk måte og slik det angis nedenfor, er Involvert ved fremstilling av eksossystemer, for eksempel kjøretøyeksosrør og —manifolder, og for å holde disse i drivverdig stand: god duktilitet for sveiser uten fyllmateriale for å gi

delene form og holdbarhet;

god motstandsevne mot kryping under varme betingelser

(sigeprøve);

- god motstandsevne mot oksydasjon under varme betingelser uansett om denne er kontinuerlig eller cyklisk, både med

henblikk på platen og sveisen; og

- god motstandsevne mot korrosjon, spesielt med henblikk på spraying og spruting av saltvann på grunn av salting av veier om vinteren.

Man har søkt å forbedre kompromissene med henblikk på egenskapene som foreligger hos bånd eller plater av pre-parater som allerede er kjent, og mere spesielt i forbindelse med ferrittiske, rustfrie blandinger som er stabilisert med Nb og/eller Zr, spesielt med henblikk på motstandsevne mot kryping og varm oksydasjon. Ferrittiske rustfrie blandinger er overlegne de austenittiske blandinger på grunn av den termiske ekspansjonkoeffisient.

US-PS 4 010 049 beskriver et ferrittisk, rustfritt stål med blandingen: C 0,10* maksimum; Cr 11 til 30*; Mo 3* maksimum; Nb 0,1* totalt til 0,3* i fast oppløsning og ikke mindre enn 7,7 x C* - (Zr* - 6,5 x N*); Zr 6,5 N* til 0,25* + (7,6* C + 6,5* N); Fe og gjenværende urenheter som rest. Dokumentet gir et antall opplysninger i forbindelse med funksjonen til zirkonium og niob: rekkefølgen når det gjelder hvor lett nitrider og karbider av disse danner seg er som følger: "Zr-nitrid, Zr-karbid, Nb-karbid og Nb-nitrid", og C og N er derfor fortrinnsvis

oppfanget av Zr og på mere stabil måte enn av Nb;

zirkonium overskrider med mere enn 0,25* den mengde som er nødvendig for avbinding med C og N på grunn av en vesentlig forringelse i duktiliteten og korrosjonsmotstandsevnen;

niob i fast oppløsning må ikke overskride 0,3* da det ellers oppstår sveiser med dårlig duktilitetsnivå;

sprøheten kan skyldes dannelse av en intermetallisk forbindelse Nb2(Fe,Cr)3.

I den artikkel som ble presentert til kongressen til S.A.E i Detroit, Michigan, 23. til 27. februar 1981' ("Influence og Columbium on the 870"C Creep Properties of 18* Chromium Ferritic Stainless Steels"), studerte John N. Johnson motstandsevnen mot siging under strekk ved 870°C for forskjellige 18* kromferrittiske rustfrie stål inneholdende Ti+Nb og fant at kryperesultatene ble forbedret ved ny utglødning av prøvene (som allerede hadde vært utglødet på fabrikken), ved temperaturer fra 1040 til 1150°C, for eksempel i 30 minutter ved 1095°C. Materialer med andeler av niob som ikke er bundet på 0,3 til 0,6* omfattet store mengder Nb-baserte intergranulært presipitat og virkningen av den andre utglødning var å oppløse slik presipitat og å øke kornstørrelsen.

To dokumenter antyder innvirkningen av tilsetning av Al. FR-PS 2 463 194 angår ferrittiske stål inneholdende fra 1 til 20* Cr og Ti, Nb, med 0,5 til 2* Al, hvori et minimuminnhold av Al på 0,5* og fortrinnsvis 0,75* ér nødvendig for å sikre motstandsevne mot oksydasjon ved forhøyede temperaturer. Over et nivå på 2* har Al en skadelig virkning på sveisbarheten. I JP-PS 82/146440 inneholder et ferrittisk, rustfritt stål fra 0,08 til 0,5* Al og ett eller flere av de følgende elementer: B (2-50 ppm), Ti (0,005-0,4*), Nb (0,005-0,4*), V(0,005-0,4*) og Zr (0,005-0,4*), og Al er her årsaken til strukturelle modifikasjoner ved de forskjellige omdanningstrinn til plater med en økning av "ridging" motstandsevne, det vil si motstandsevne mot strengdannele og krølling.

Foreliggende oppfinnelse tar sikte på å forbedre den kjente teknikk og angår således bånd eller plater av den innled-ningsvis nevnte art og disse karakteriseres ved at stålet på vektbasis har følgende sammensetning: (C+N) < 0,060 ;0<Si<0,9;0<Mn<l;

Cr 15 til 19 ; 0 < Mo < 1 ; 0 < Ti < 0,1 ;

0 < S < 0,02 ; 0 < P < 0,045;

Zr = 0,10 til 0,50 med Zr mellom 7 (C+N) - 0,1 og

7 (C+N) + 0,2; Nb mellom 0,25 og 0,55 hvis Zr < 7 (C+N)

og mellom 0,25 + 7 (C+N) - Zr og 0,55 + 7 (C+N) - Zr hvis Zr

< 7 (C+N);

Al 0,020 til 0,080 ; og

resten jern og medfølgende elementer,

idet Al foreligger i fast oppløsning bortsett fra en mengde som høyst er lik 0,003*.

Zr forbrukes ved stabilisering, det vil si ved oppfanging av C og N i form av nitrider og karbider, opp til et maksimum på 7 (C + N)*. Fritt Zr er derfor begrenset til 0,2*, noe som gjør det mulig å unngå manglene involvert ved dannelse av eutektiske forbindelser inneholdende Fe3Zr i den situasjon der det er mer enn 0,25* fritt Zr, idet slike forbindelser gir grunn til en reduksjon av de mekaniske egenskaper, spesielt duktilitet og krypemotstandsevne og et fall i korrosjonsmotstandsevnen som generelt angitt i US-PS 4 010 049.

Ved den ovenfor indikerte andel som høyst er lik 0,2* har fritt Zr ingen vesentlig direkte innflytelse på motstandsevnen mot oksydasjon.

Det frie eller ikke-bundne Nb ligger mellom 0,25 og 0,55*. Totalt Nb omfatter i tillegg til fritt Nb en ytterligere mengde på 7 (C + N)-Zr, for å gjøre opp for mangelen med henblikk på stabilisering på grunn av utilstrekkeligheten til Zr, i det tilfelle der Zr. ligger mellom 7 (C + N) - 0,1 og 7

(C+N).

Det er kjent fra den ovenfor angitte artikkel av Johnson at fritt eller ikke-bundet Nb øker motstandsevnen mot kryping ved et nivå på 0,3 til 0,6* når stykket som prøves er utglødet ved minst 1040°C. I utglødnlngsprøver på vertikale plater ifølge oppfinnelsen og med en tykkelse på 1 mm, gjennomført ved 1040° C i et tidsrom på 5 minutter og ved 1150°C i 1 minutt, ble det imidlertid funnet at deformering av platen på grunn av uaksepterbar kryping inntrådte ved slike forhøyede utglødningstemperaturer. Det ble også observert at utglødning ved 1000°C i 1 minutt ga gode resultater med henblikk på kryping og duktilitet for plater ifølge oppfinnelsen, og at generelt en utglødningsoperasjon ved 1000 ± 10°C i et tidsrom på mellom 0,5 og 5 minutter var hensiktsmessig, noe som er meget lettere å gjennomføre i industriell skala enn en utglødningsoperasjon ved en temperatur på minst 1040°C. Hva angår den dårlige duktilitet i sveisene slik det henvises til i US-PS 4 010 049, når Nb i fast oppløsning (det vil si fritt eller ikke-bundet) er til stede i en andel på mer enn 0,3*, og dette i det tilfellet det gjelder 18* Cr ferrittiske, rustfrie plater med Nb+Zr, oppstår disse mangler ikke med plater ifølge oppfinnelsen der TIG-sveiser uten fyllmetall er ekstremt duktile.

Den kvantitativt kontrollerte totale mengde Al tilsvarer 1 det vesentlige Al i fast oppløsning. Zr har mere affinitet enn Al med henblikk på oksygen og det er lite gjenværende oksygen i metallet slik at det kun kan være meget lite Al i form av aluminiumoksyd. Videre betyr affinitetene til Zr og Nb mot nitrogen og den større affinitet til Al mot oksygen enn mot nitrogen at det ikke dannes noe aluminiumnitrid A1N. Det resultat som er bekreftet kvalitativt ved mikrografisk undersøkelse er at Al er i fast oppløsning bortsett fra en mengde som høyst er lik 0,003* og som i det vesentlige tilsvarer aluminiumoksyd. Med en liten tilsetning av 0,020 til 0,080* Al, oppnås en overraskende forbedring av nivået av motstandsevne mot varmoksydasjon, bundet til aluminiumets funksjon i fast oppløsning, uansett om dette involverer kontinuerlig oksydasjon i luft ved mellom 800 og 1000°C eller alternerende cyklisk oksydasjon, i de angjeldende plater eller sveiser. Med henblikk på kontinuerlig oksydasjon i luft 1 et tidsrom på 50 timer er grensetemperaturene som tilsvarer et vekttap på 200 g/m<2> 970°C for Al < 0,002*, 1020°C for Al = 0,036* og 1070"C for Al - 0,090*. Med henblikk på kontinuerlig oksydasjon ved 100°C i et tidsrom på 50 timer er vekttapene som følger:

Vekttapet reduseres så med 26* på grunn av nærvær av 0,020* Al og med 53* på grunn av nærværet av 0,080* Al. Mengden av Al er begrenset til 0,080* for å unngå overflateskum eller dross på sveiselarvene, noe som gir grunn til irregulære oksydasjonsfenomener og sprekker og oppsplitting ved forming og derfor hurtigere korrosjon slik det ble funnet ved forsøk med 17 Cr rustfrie stål (type AISI 430). Den ovenfor angitte effekt med henblikk på overflateskum eller dross er vesentlig ved et nivå på 0,1* Al, hvis det imidlertid også er et ønske om å unngå eller å begrense inklusjoner av aluminiumoksyd som er bundet til nærvær av et overskudd av aluminium, hvilke inklusjoner utgjør seter for sprekkingspåbegynnelse som et resultat av spraying eller spruting av saltvann på grunn av salting på grunn av veier, eller fjerning av salt derfra om vinteren, er det hensiktsmessig å forbli under en verdi på 0,05* Al slik det skjer i den foretrukne blanding som angitt nedenfor.

Det ble gjort et forsøk på å forklare den overraskende forbedring i motstandsevnen mot oksydasjon som ble oppnådd ved så små andeler aluminium. Et studium ble gjennomført på prøver av en plate med en tykkelse på 1 mm, spesielt fra to støper inneholdende 16* krom uten zirkonium nr. 101 og nummer 401, en inneholdende 0,6* niob og 0,048* Al og den andre inneholdende 0,45* niob uten Al (Al < 0,002*), som ble oksydert i luft på kontinuerlig måte i et tidsrom på 50 timer ved 900°C. Når det gjaldt den førsté støp ble det funnet at det oksyderte sjikt i en tykkelse på 10 pm var forankret til platen ved små plater med typisk enhetlige dimensjoner på 0,3 til 0,8>im inneholdende aluminium og niob enkelte steder i form av inklusjoner av en forbindelse av niob. Denne forankringsmekanisme er helt forskjellig fra den mekanisme som er involvert ved dannelse av et sjikt av aluminiumoksyd som er spesiell for ferrittiske, rustfrie blandinger med en andel av Al på over 0,5*.

Når det gjelder den andre støp uten Al er det ingen forankringsvirkning og ved lysutlatningsspektrografisk undersøk-else ble det verifisert at det ikke var noe Nb på metall/oksydert sjikt-grenseflaten.

Man kan derfor, når det gjelder Zr-Nb-Al-platene ifølge oppfinnelsen, konkludere med at Al kan være involvert i forbindelse med Nb for å gi en forankringsvirkning som er gunstig til fastholding av de oksyderte sjikt på platen, noe som forbedrer motstandsevnen mot korrosjon i varm tilstand. I en serie prøver som medførte alternerende oksydasjon ved 800°C viste videre prøver av plate ifølge oppfinnelsen og inneholdende Zr-Nb-Al, utover 350 timers prøving, et bedre motstandsnivå enn prøver på plater inneholdende Nb-Al men uten Zr, med sammenlignbare andeler ikke-bundet Nb og Al, noe som synes å vise at Zr spiller en viss rolle i den ovenfor angitte motstandsevne mot alternerende eller cyklisk oksydasjon.

Bestandsdelelementene av båndene eller platene Ifølge oppfinnelsen betraktes individuelt eller i sin totalitet innen de følgende andelsområder i vekt-*: (C+N) < 0,040, Si < 0,8, Cr 16 til 18

Mo < 0,3, Ni < 0,3, Ti < 0,05, S < 0,01

Zr - 0,10 til 0,40 med Zr mellom 7 (C+N) og 7 (C+N) + 0,15. Nb 0,30 til 0,52 og helst 0,33 til 0,50,

Al 0,020 til 0,045 og helst 0,025 til 0,040.

De maksimale mengder (C + N) og Zr kan således reduseres samtidig, noe som gir en høyere grad av sikkerhet med henblikk på duktiliteten i den faste plate og i sveisene så vel som med henblikk på motstandsevne mot korrosjon. Zr er således fremdeles til stede i en tilstrekkelig mengde til stabilisering i snever betydning, det vil si for oppfanging av N og C i form av nitrider og karbider. Nb er helt og holdent tilgjengelig med henblikk på motstandsevnen mot kryping i varm tilstand og ligger innen områder som gir en minimumsiging i sigingsprøven ved 850°C. Al kan være inneholdt i de økende snevre andelsmengder som kan gjennom-føres i industriell skala og som representerer et optimalt kompromiss mellom motstandsevne mot varm oksydasjon og motstandsevne mot grokorrosjon.

Som levert befinner båndet eller platen ifølge oppfinnelsen i tempret og eventuelt trimmet tilstand og den temprede tilstand tilsvarer karakteristisk en behandling ved 1000 10°C i et tidsrom på 0,5 til 5 minutter.

Som nevnt ovenfor angår oppfinnelsen også en fremgangsmåte for fremstilling av de ovenfor beskrevne bånd eller plater av ferrittiske rustfritt stål der strimmelen som er varmevalset og i en tykkelse av mellom 2,5 og 5 mm utglødes ved mellom 800 og 1000°C under i det vesentlige ikke-oksyderende betingelser derefter renblåses og renses og så koldvalses til en sluttykkelse på mellom 0,6 og 3 mm, med eller uten mellomliggende utglødning og rensing, og så underkastes en sluttutglødning under bevegelse og en finish- og kold-bearbeidingsbehandling eller "skin-pass" som gir en forlengelsesgrad på mindre enn 1*, og denne fremgangsmåte karakteriseres ved at sluttutglødningen gjennomføres ved mellom 980 og 1020°C.

Denne fremgangsmåte skiller seg fra den kjente teknikk idet båndet eller platen med sammensetningen ifølge oppfinnelsen og utglødningsoperasjonen gjør det mulig å oppnå gode resultater både når det gjelder varmkryp gjennomført ved 980 og 1020°C og fortrinnsvis mellom 990 og 1010"C i et tidsrom på 0,5 til 5 min., eller ved en temperatur og i et tidsrom som gir en ekvivalent metallurgisk tilstand. Sluttutglød-ningsoperasjonen gjennomføres karakteristisk efter en valsing som gir en forlengelse på minst 100*, efter den foregående utglødning.

Resultatene av prøver som angitt ovenfor og tallene og

tabellene som ledsager disse illustrerer de forskjellige trekk ved oppfinnelsen.

PRØVER

Prøveserie nr. 1 - varmkrypprøver

Et visst antall laboratoriestøper ble fremstilt, hver på 25 kg, idet analysen er angitt i tabell 2 (støper med Nb+Al) og i tabell 3 (støper med Zr+Nb+Al).

Andre urenheter ble analysert: W < 0,003, V - 0,02 til 0,06, Sn < 0,003, Co 0,01 til 0,02, Ti - 0,004 til 0,013,

Pb <.0,002, Ta < 0,01, Se < 0,002, Mg < 0,0002, Ca - 0,0001 til 0,0003, 0 = 0,0036 til 0,0172*.

Den totale mengde av de andre urenheter er således klart lavere enn 0,3*, og Fe utgjør resten.

Hovedtrinnene ved omdanning til plater med en tykkelse på 1 mm var som følger:

varmsmiing til en tykkelse på 14 mm,

nedsliping av de to flater til en tykkelse på 12 mm, varmvalsing til en tykkelse på 3 mm,

- utglødning i 4 timer ved 800'C,

rensing,

koldvalsing til en tykkelse på 1 mm,

utglødning ved 1000'C i 1 minutt eller 5 minutter.

Rektangulære prøvestykker med dimensjoner 310 mm x 25 mm ble skåret ut fra platene og de ble foldet i 90° i en avstand av 25 mm fra en ende. De ble så anbragt flatt, hver på to støtter med en innvendig avstand på 254 mm og en ytre avstand på 264 mm og de ble underkastet kontinuerlige sigeprøver med henblikk på kryp under sin egen vekt i et tidsrom på 100 timer ved 850°C.

Diagrammene i figurene 1 og 2 antyder graden av sig som ble observert efter denne prøve mens tabellene 4 og 5 viser den midlere sigegrad (midlet av tre resultater), oppnådd for prøvestykker fra støpene i tabell 2 og de i tabell 3.

Disse resultater viser tre tendenser:

- Nb+Al-prøvestykkene, tabell 4 og figurene 1 og 2, hadde forbedret motstandsevne mot kryp i forhold til en øket mengde fritt Nb, og den forutgående utglødning ved 1000°C i et tidsrom på 5 minutter ga resultater, med den samme mengde fritt Nb, som er meget bedre enn tempringsopera-sjonen ved 1000°C i 1 minutt, og gjelder for hele det

prøvede området, nemlig 0,1 til 0,54* fritt Nb;

prøvestykke inneholdende Zr+Nb+Al, tabell 5 og figurene 1

og 2, og gir meget bedre resultater enn prøvestykkene inneholdende Nb+Al med utglødning ved 1000°C i 1 minutt og som kun er litt mindre god enn det som oppnås ved de samme Zr+Nb+Al-prøvestykker som ble utglødet i 5 minutter ved 1000°C, mere spesielt mellom 0,25 og 0,55* fritt Nb, i

hvilket område resultatene med henblikk på sig kun differerer med fra 0,3 til 0,7 cm. Egnetheten til Zr+Nb+Al-støpen ifølge oppfinnelsen med henblikk på å gi relativt god motstandsevne mot kryping, selv efter en begrenset utglødningsoperasjon av denne type (1000°C i 1 minutt) er en meget viktig industriell fordel;

Zr+Nb+Al-prøvestykkene, uansett hvorvidt de ble utglødet ved 1000°C i 1 minutt eller i 5 minutter, har en maksimal motstandsevne mot kryp i varm tilstand, sigeprøve ved 850° C i 100 timer, det vil si et minlumumssig på mellom 0,3 og 0,52* fritt eller ikke-bundet Nb, eller bedre mellom 0,33 og 0,5* fritt Nb.

Konfigurasjonen av kurvene som angår Zr+NB+Al-støpene og som er forskjellige fra de som angår Nb+Al-støpene, figurene 1 og 2, er ikke helt ut forklart ved dé konvensjonell betraktninger og observeringer med henblikk på intergranulær presipi-tering av intermetallisk jern-niob og omkrystalliserings-faser.

Platene ifølge oppfinnelsen med en mengde ikke-bundet niob på mellom 0,25 og 0,55* og fortrinnsvis innen de ovenfor angitte områder, skiller seg så ved nivået til motstandsevnen mot kryping i varm tilstand. Prøver mot krypmotstandsevne under belastning ved 800"C har i denne henseende bekreftet sigeprøveresultatene.

Prøveserie nr. 2. sveiseduktllitet

Plater med en tykkelse pa 2,5 mm og utglødet i 4 timer ved 800°C, fremstilt fra fire av de tidligere fremstilte støpe-masser, ble benyttet. Disse plater ble benyttet for å gi fullplatesveiser (fusjonslinjer) med en ryggbredde på 2 mm, ved den automatiske TIG-metode på en bjelke med en sporvidde på 10 mm, under rent argon, ved. 12V-250 A og i en hastighet av 0,5 m/min. Suksessive prøver med henblikk på bøying av sveisene ble så gjennomført, både på tvers av sveisene og på langs: i en vinkel på 90° og så en vinkel på 180° rundt en radius på 5 mm og så en radius på 2,5 mm og derefter bøyning til blokk (radius 0).

Resultatene er angitt i tabell 6 der "G" betyr "god" og "p" betyr "dårlig", noe som indikerer oppsprekking eller spalt-ing. Det er fire prøver pr. tilstand.

Sveisene på platene ifølge oppfinnelsen viser alle et meget godt duktilitetsnivå i motsetning til Nb+Al-platene, selv i tilfelle 445 der mengden Zr er noe mindre enn 7 (C+N).

Prøveserie nr. 3 - Prøvene involverer kontinuerlig oksvder-ing i luft ved mellom 800 og 1050°C.

De benyttede prøver kom fra tre støper på 25 kg, og dannet ifølge prosessen som angitt i prøveserie nr. 1, idet kold-valsingen ble stanset ved en tykkelse på 1,5 mm og så fulgt av en utglødningsoperasjon under vakuum i 1 time ved 830° C. Analyse av de tre støper inneholdende 0,4* Nb og med en økende andel Al er angitt i tabell 7. Prøvene er plater med dimensjoner 20 mm x 30 mm, stanset ut fra de 1,5 mm temprede plater og så polert elektrolytiske 1 acetoperklorbad 88:12 ved omgivelsestemperatur 1 5 minutter og så velet 1 mg. Hver oksydasjonsprøve omfatter tre prøvestykker av samme type med et ytterligere prøvestykke for metallografisk undersøkelse.

Prøvene med henblikk på oksydasjon i varm luft er av en enhetlig varighet på 50 timer idet luften fornyes ved en skorstensef fekt ved hjelp av et hull med diameter 6 mm, anordnet i den nedre del av ovnen. Efter prøven ble de dannede oksyder fjernet ved elektrolytisk rensing i et nøytralt medium og det er vekttapet pr. prøve pr. overflate-areal, målt i g/m<2> som gjør det mulig på "motpartbasis" å fastslå motstandsevnen mot oksydasjon i varm tilstand. Resultatene oppnådd på de tre prøvestykker i hver prøve er gruppert nær hverandre ved kontinuerlig oksydasjon og som et resultat er det kun gitt ett enkelt resultat i dette tilfelle, nemlig gjennomsnittet av de tre individuelle forsøk.

Denne prøveserie nr. 3 angikk oksydasjon ved graderte temperaturer 50°C fra hverandre mellom 800 og 1050°C, resultatene er angitt i tabell 8 og i figur 3.

Ser man på tabell 8 og figur 3 ser man at Al i en mengde helt ned til 0,036* sterkt forbedrer motstandsevnen mot oksydasjon i varm tilstand over 950°C. Hvis for eksempel 200 g/m<2> i 50 timer settes som grense ser man at grensetemperaturene befinner seg som allerede angitt 1 oppfinnelsens beskrivelse. Slik verifiseres i prøveserie nr.4 vil de observasjoner som henger sammen med Nb-støper gjelde Zr-Nb-støper og spesielt de Ifølge oppfinnelsen.

Prøveserie nr. 4 - Prøver med henblikk på kontinuerlig oksydasjon i luft 1 50 timer ved 1000" C.

I tillegg til prøvestykker fra de foregående støpeprøver involverte denne serie prøving av stykker fra to Nb-støpe-prøver med respektive mengder av Al og 0,525 og 1*, og to støpeprøver i henhold til oppfinnelsen inneholdende 0,04* Al, nemlig nr. 201 og 202, hvis analyser også finnes i tabell 7. Resultatene er angitt i tabell 9 og i figur 4. Man ser at de punkter som er representative for de to støpere ifølge oppfinnelsen korrekt er posisjonert på vekt-tapskurven plottet for Nb-støpene. Nærværet av aluminium resulterer i et vekttap som reduseres med 50* med 0,04* Al, 80* med 0,1* Al og som forblir i det vesentlige uendret ut over 0,3* Al idet vekttapet da når et tak på ca. 100 g/m<2> i en asymptotisk kurve. Vekttapene tilsvarende grenseegenskapene for Al i oppfinnelsens stål er angitt i tabell 1.

Mengdene Al er plottet inn i diagrammet som vist i figur 4.

Prøveserie nr. 5 - Prøver med henblikk på alternativ oksydasjon mellom 800 og 100* C av en hel plate og ved en sveis.

I disse prøver, med henblikk på alternerende eller cyklisk oksydasjon, ble prøvestykkene fremstilt som beskrevet ovenfor underkastet cykler som hver omfattet: hurtig oppvarming, opphold 1 ti minutter 1 prøvetemperatur og så avkjøling i luft og holding ved omgivelsestemperatur eller en temperatur der denne i et totalt tidsrom på ti minutter. Varigheten av en prøve er 100 timer i løpet av hvilke 300 cykler gjennom-føres, noe som gir en totalperiode der prøvestykkene var holdt ved prøvetemperaturen, på 50 timer.

På denne måte, og med prøvetemperaturer som differerte med 50° C fra 800 til 1000° C, ble det gjennomført prøver på prøvestykker fremstilt fra Nb+Al-støpene nr. 101 og støpene 201 og 202 ifølge oppfinnelsen, analysen er angitt i tabell 7. Prøvene involverer både fullplateprøvestykker så vel som prøvestykker med sveiser idet alle sveiser er fremstilt som spesifisert i forbindelse med prøveserie 2 idet den høyre eller fremsiden av sveisen utgjør en tredjedel av bredden av prøvestykket.

De oppnådde resultater er angitt i tabell 10 og figur 5.

Figur 5 viser de punkter som er representative for minimum og maksimum for hver gruppe av tre resultater'. Man finner to familier av resultater:

punktene som er representative for fullplateprøvestykkene i de tre støper og de med en sveis av støp 201 og 202 ifølge oppfinnelsen, ligger innen det skraverte området A; - de punkter som er representative for prøvestykker med sveisavstøp 101 som har en anomalitet med henblikk på vekttapet (utstrakt oksydasjon i denne cykliske prøve) mellom 850 og 950°C, og gir relativt vesentlige vekttap ved 1000°C. Disse punkter finnes i området B.

Med den samme andel av Al skiller platene ifølge oppfinnelsen seg derfor fra de med Nb og uten Zr idet sveisene uten fyllmetall gir bedre motstandsevne mot alternerende eller cyklisk oksydasjon i dette temperaturområdet mellom 850 og 950°C som er et vesentlig temperaturområde med henblikk på eksosmanifolder.

Prøveserie 6 - Prøver med henblikk på alternerende oksvdas. lon 1 500 timer ved 800°C.

Denne prøveserie involverte å gjennomføre prøvene med henblikk på alternerende eller cyklisk oksydasjon med en total varighet på 100 timer, 250 timer og 500 timer, idet disse cykler er definert i prøveserie nr. 5. Prøvene som angår støpene 101, 102 og 201, hvis analyse er angitt i tabell 7, er støpere som respektivt inneholder Nb, Zr og Zr+Nb ifølge oppfinnelsen, med tilsvarende mengder Al.

De oppnådde resultater som allerede er antydet ovenfor, er oppsummert i tabell 11 og i figur 6. Resultatene av støpene 101 og 102 for 100 timer (ved 80° C) er allerede angitt i tabell 10. Det bemerkes at variasjonen i tap av vekt avhengig av varigheten av den alternerende eller cykllske oksydasjons-prosess er heller forskjellige for de tre støper: nr. 201 som ga det største vekttap ved 100 timer gir vekttap som er nært gruppert og som forblir i det vesentlige uendret mellom 100 og 250 timer mens nr. 101 og spesielt 102 gir resultater som øker vesentlig med varigheten. Her er nr. 201 i henhold til oppfinnelsen klart overlegen 101 og 102 efter 350 prøvetimer.

Ydelsene på en del av prøvestykkene fra støp 201 tilsvarende en spesiell stabilitetsgrad i oksydsjiktet med henblikk på den cykllske oksydasjon, synes å bekrefte at en slik stabili-tet som synes å være bundet til et forankringsfenomen, ikke kun avhenger av nærværet av aluminium. Ved sammenligning med ydelsen til prøvestykkene fra støp 101 og 102 synes dette å bety at det samtidige nærvær av Zr og Nb også spiller en rolle.

Platene ifølge oppfinnelsen har således mange fordeler som gir en løsning på de gitte problemer:

a) god motstandsevne mot varmkrymping, spesielt med 0,30 til 0,52* fritt Nb; b) denne motstandsevne oppnås også fra industriell fordel-aktige utglødebetingelser, karakteristisk efter 1000 10°C i et tidsrom på 0,5 til 5 minutter; c) god motstandsevne mot kontinuerlig varmeoksydasjon, noe som overraskende er forbundet med tilsetningen av en liten mengde Al i forbindelse med Nb; d) en spesiell stabilitetsgrad for oksydsjiktet med henblikk på cyklisk oksydasjon ved 800<*>C, forbundet med det

samtidige nærvær av Zr og Nb samtidig med små mengder Al;

e) god ydelse for sveisene uten fyllmetall med henblikk på cyklisk oksydasjon, spesielt i nærheten av 900°C, idet en

slik ydelse er nær den til det totale ark;

f) god duktilitet for sveisene uten fyllmetall; og

g) god motstandsevne mot korrosjon under betingelser som tilsvarer bruken av bileksosmanifolder, i lys av begrens-ningen av mengden Al.

Båndene eller platene ifølge oppfinnelsen, vanligvis i temperert tilstand og med en tykkelse fra 0,6 til 3 mm og i de fleste tilfeller 1,2 til 2,5 mm, benyttes for enhver bruk som involverer betraktninger om et økonomisk kompromiss med henblikk på duktilitet for plate og sveis, varmemotstandsevne (kryp, kontinuerlig eller cyklisk oksydasjon i luft) og korrosjonsmotstandsevne. Bruken for eksossystemer er spesielt karakteristisk.

Claims (6)

1. Bånd eller plater av férrittisk, rustfritt stål, spesielt for fremstilling av eksossystemer, karakterisert ved at det på vekt-*-basis har følgende sammensetning: (C+N) < 0,060 ;0<Si<0,9;0<Mn<l; Cr 15 til 19 ; 0 < Mo < 1 ; 0 < Ti < 0,1 ;

0 < S < 0,02 ; 0 < P < 0,045; Zr = 0,10 til 0,50 med Zr mellom 7 (C+N) - 0,1 og 7 (C+N) + 0,2; Nb mellom 0,25 og 0,55 hvis Zr £ 7 (C+N) og mellom 0,25 + 7 (C+N) - Zr og 0,55 + 7 (C+N) - Zr hvis Zr < 7 (C+N); Al 0,020 til 0,080 ; og resten jern og medfølgende elementer, idet Al foreligger i fast oppløsning bortsett fra en mengde som høyst er lik 0,003*.

2. Stål ifølge krav 1, karakterisert ved at det på vektbasis inneholder: C+N < 0,040 ; Si < 0,8 ; Cr 16 til 18 ; Mo < 0,3 ; Ti < 0,05; S < 0,01 ; Zr = 0,10 til 0,40 med Zr mellom 7 (C+N) og 7 (C+N) + 0,15 ; Nb 0,30 til 0,52 ; Al 0,020 til 0,045.

3. Stål ifølge krav 2, karakterisert ved at det på vektbasis inneholder 0,33 til 0,50* Nb og 0,025 til 0,040* Al.

4. Stål ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 3, karakterisert ved at det er utglødet i 0,5 til 5 minutter ved 1000 ± 10°C og efterbehandlet.

5. Fremgangsmåte for fremstilling av bånd eller plater av et stål ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 3 der strimmelen som er varmevalset og i en tykkelse av mellom 2,5 og 5 mm utglødes ved mellom 800 og 1000° C under i det vesentlige ikke-oksyderende betingelser derefter renblåses og renses og så koldvalses til en sluttykkelse på mellom 0,6 og 3 mm, med eller uten mellomliggende utglødning og rensing, og så underkastes en sluttutglødning under bevegelse og en finish- og koldbearbeidingsbehandllng eller "skin-pass" som gir en forlengelsesgrad på mindre enn 1*, karakterisert ved at sluttutglødningen gjennomføres ved mellom 980 og 1020°C.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at sluttutglødnlngsbehandlingen gjennomføres ved mellom 990 og 1010°C i et tidsrom fra 0,5 til 5 minutter.