NO333625B1 - Ferritt-austenitt stallegering med et innhold av ferritt pa 30-70% - Google Patents
Ferritt-austenitt stallegering med et innhold av ferritt pa 30-70% Download PDFInfo
- Publication number
- NO333625B1 NO333625B1 NO20011004A NO20011004A NO333625B1 NO 333625 B1 NO333625 B1 NO 333625B1 NO 20011004 A NO20011004 A NO 20011004A NO 20011004 A NO20011004 A NO 20011004A NO 333625 B1 NO333625 B1 NO 333625B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- content
- steel alloy
- corrosion
- ferrite
- maximum
- Prior art date
Links
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract 13
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 title claims description 15
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 title claims description 12
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims abstract description 55
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims abstract description 55
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 37
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 29
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 claims description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 16
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 12
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 abstract 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 35
- 239000000463 material Substances 0.000 description 31
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 25
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 19
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 19
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 10
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 8
- 229910001114 SAF 2507 Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 6
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 5
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 3
- 102220043852 rs72857097 Human genes 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 229910000967 As alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910015449 FeCU Inorganic materials 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101000918975 Sinapis alba Defensin-like protein 2 Proteins 0.000 description 1
- 229910001318 Zeron 100 Inorganic materials 0.000 description 1
- BVCZEBOGSOYJJT-UHFFFAOYSA-N ammonium carbamate Chemical class [NH4+].NC([O-])=O BVCZEBOGSOYJJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229910000963 austenitic stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- -1 chromium nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- VCTOKJRTAUILIH-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);sulfide Chemical class [S-2].[Mn+2] VCTOKJRTAUILIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000002436 steel type Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
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
- C22C38/42—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
- C22C38/58—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
- 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
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/001—Austenite
-
- 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
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/005—Ferrite
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
- Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
- Load-Engaging Elements For Cranes (AREA)
- Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Coating With Molten Metal (AREA)
Abstract
Det er utviklet en rustfri dupleksstållegering som innholder, i vekt-%: C maksimum 0,05, Si maksimum 0,8, Mn 0,3-4, Cr 27-35, Ni 3-10, Mo 0-3, N 0,30- 0,55, Cu 0,5-3,0, W 2,0-5,0, S maksimum 0,010, for øvrig Fe og normalt forekommende forurensninger og tilsatser. Innholdet av Fe er 30-70 volum-%. Stållegeringen er velegnet i de kloridomgivelsene hvor det stilles krav til god motstand mot sprekkorrosjon. Et relativt høyt innhold av W har samtidig gitt en god effekt på både grop- og sprekkorrosjonsegenskaper.
Description
RUSTFRITT DUPLEKSSTÅL
Foreliggende oppfinnelse vedrører et ferrittisk-austenittisk rustfritt stål med høye innhold av Cr, N, Cu og W i kombinasjon med relativt lave innhold av Ni og Mo. Materialet er egnet for anvendelse hvor høy motstand mot korrosjon er etterspurt, spesielt i sure eller basiske omgivelser, hvor det samtidig foreligger høye kloridinnhold.
Bakgrunn
Dupleksstål erkarakterisert veden ferrittisk-austenittisk struktur, hvor begge faser har forskjellige sammensetninger. Moderne dupleksstål vil hovedsakelig være legert med Cr, Mo, Ni og N. Dupleksstålkvaliteten SAF 2507 (UNS S32750) har hovedsakelig blitt legert med høye innhold av Cr, Mo og N for en høy motstand mot punktkorrosjon (pitting). Denne motstanden er ofte beskrevet som et PRE-tall (PRE = Pitting Resistance Equivalent = %Cr+3,3%Mo+16N). Legeringen er følgelig optimalisert med hensyn på denne egenskapen, og har også en god motstand i mange syrer og baser, men legeringen er fremfor alt utviklet for motstand i kloridomgivelser. I løpet av de senere år har også elementene Cu og W vært anvendt som legeringstilsatser. Følgelig har stålkvaliteten DP3W (UNS S39274) for eksempel en analog sammensetning som SAF 2507, men den er legert med 2,0% W som en erstatning for en del av Mo-innholdet i legeringen. Tilsvarende er stålkvaliteten Uranus 52N+
(NS S32529) av analog sammensetning som SAF 2507, men den er legert med 1,5% Cu med det formål å forbedre resistensen i sure omgivelser. Stålkvaliteten Zeron 100 er en ytterligere stålkvalitet som er analog SAF 2507, men den er legert med både ca. 0,7% Cu og 0,7% W. Stålkvaliteten DTS 25.7NWCu (UNS S39277) er i denne sammensetningen meget lik SAF 2507, ved siden av at den er legert med ca. 1,7% Cu og 1,0% W. I forbindelse med at den er legert med W, ble en PRE-formel utviklet, som også omfatter elementet W med en vekt tilsvarende halve den for Mo.
PRENW=%Cr+3,3(%Mo+0,5%W)+16N. Alle omtalte stålkvaliteter har et PRE-tall uansett beregningsmetode, som er over 40.
En annen type ferrittisk-austenittisk legering med høy motstand mot klorid er stålkvaliteten beskrevet i svensk patent 501321 C2 eller US patent 5.582.656. Denne typen legering erkarakterisert vedMn 0,3-4%, Cr 28-35%, Ni 3-10%, Mo 1-3%, Cu maksimum 1,0% og W maksimum 2,0%, og også denne har høyt PRE-tall, generelt over 40. Hovedforskjellen, sammenlignet med det etablerte super-dupleksstålet SAF 2507 og andre, er at innholdet av Cr og N er høyere i denne stålkvaliteten. Denne stålkvaliteten er anvendt i omgivelser hvor resistens mot intergranulær korrosjon og korrosjon i ammoniumkarbamater er av betydning, men legeringen har også en meget høy motstand mot kloridomgivelser.
Et annet korrosjonsbestandig dupleksstål beskrives i US patent 5.284.530.
Beskrivelse av oppfinnelsen
Formålet med foreliggende oppfinnelse har vært å tilveiebringe et materiale med høy resistens overfor kloridomgivelser, samtidig som materialet har uvanlige egenskaper i sure og basiske omgivelser, kombinert med gode mekaniske egenskaper og høy strukturell stabilitet. Denne kombinasjonen kan være meget nyttig i anvendelser for eksempel innenfor den kjemiske industrien, hvor det opptrer problemer med korrosjon forårsaket av syrer og hvor det samtidig foreligger en kontamineringen av syren i klorider, som ytterligere forsterker korrosiviteten. Disse egenskapene av legeringen i kombinasjon med en høy styrke, fører til fordelaktige designløsninger fra et økonomisk synspunkt. Det finnes visselig eksisterende materialer med meget gode egenskaper i sure omgivelser, men disse er ofte ståltyper med høye innhold av Ni, hvilket øker kostnadene. En annen ulempe med austenittiske stål sammenlignet med dupleks-legeringer er at styrken i de austenittiske stålene vanligvis er betydelig lavere.
I dagens situasjon finnes det ingen beskrevne rustfrie dupleksstål som er optimalisert for denne kombinasjonen av egenskaper, og som derved oppnår disse gode egenskapene som her er beskrevet.
Ved å utvikle en legering hvor høye innhold av Cr og Ni i kombinasjon med elementene Cu og W anvendes som legeringselementer, er det oppdaget overraskende gode korrosjonsegenskaper og mekaniske egenskaper.
Legeringen inneholder, uttrykt i vekt-%:
C maksimum 0,05
Si maksimum 0,8
Mn 0,3-4
Cr 27-35
Ni 3-10
Mo 0-3
N 0,30-0,55
Cu 0,5-3,0
W 2,0-5,0
S maksimum 0,010
forøvrig Fe og normalt forekommende forurensninger og tilsatser. Innholdet av ferritt er 30-70 volum-%, hvori %Mo+0,5%W er mindre enn 3,52, og %Cr+3,3(%Mo+0,5%W)+16N er 41-44.
Karbon har vært ansett som et forurensningselement i foreliggende oppfinnelse og har en begrenset oppløselighet i både ferritt og austenitt. Den begrensede oppløseligheten medfører en fare for utfelling av karbonitrider, og av denne grunn bør innholdet begrenses til maksimum 0,05%, fortrinnsvis maksimum 0,03% og mest foretrukket maksimum 0,02%.
Silisium anvendes som et deoksidasjonsmiddel under stålfremstilling og forbedrer også flytbarheten under fremstilling og sveising. Imidlertid fremmer høye innhold av Si utfellingen av intermetallisk fase, av denne grunnen bør innholdet begrenses til maksimalt 0,8%.
Mangan tilsettes for å forbedre oppløseligheten av N i materialet. Imidlertid har Nm bare en begrenset effekt på N-oppløseligheten i foreliggende type legering. Isteden finnes det andre elementer med høyere effekt på oppløselig-heten. I tillegg kan Mn i kombinasjon med høyt svovelinnhold forårsake mangan-sulfider, som virker som initieringspunkter for grop (pitting) korrosjon. Innholdet av Mn bør av denne grunnen begrenses til mellom 0,3-4%.
Krom er et meget aktivt element for å forbedre motstanden mot de viktigste korrosjonstyper. I tillegg forbedrer krom styrken av legeringen. Videre medfører et høyt innhold av krom at det kan oppnås en meget god N-oppløselighet i materialet. Det er følgelig ønskelig å holde Cr-innholdet så høyt som mulig for å forbedre motstanden mot korrosjon. For å oppnå en meget god motstand mot korrosjon, bør innholdet av krom være minst 27%. Imidlertid øker høye innhold av krom faren for intermetalliske utfellinger, av denne grunn bør innholdet av krom begrenses til maksimum 35%.
Nikkel anvendes som austenittisk stabiliserende element og tilsettes på et egnet nivå slik at det ønskede innholdet av ferritt oppnås. For å oppnå innhold av ferritt mellom 30-70%, er tilsetning av 3-10% nikkel påkrevet.
Molybden er et meget aktivt element for å forbedre korrosjonsresistensen i kloridomgivelser og også i reduserende syrer. Et for høyt innholdt av Mo i kombinasjon med høye innhold av Cr og W, medfører forøket fare for intermetalliske utfellinger. Mo-innholdet i foreliggende oppfinnelse bør av denne grunnen begrenses til maksimum 3,0%.
Nitrogen er et meget aktivt element, som på den ene siden øker korrosjonsresistensen og på den andre siden øker den strukturelle stabiliteten og også styrken av materialet. Videre forbedrer et høyt N-innhold gjenoppbyggingen av austenitten etter smiing, hvilket gir gode egenskaper ved smisammenføyninger. For å oppnå en god effekt av N, bør minst 0,30% N tilsettes. Ved høye innhold av N, øker faren for utfelling av kromnitrider, spesielt dersom det er et høyt krominnhold samtidig. Videre medfører et høyt N-innhold fare for porøsitetsøkninger fordi oppløseligheten av N i smeiten vil bli overskredet. Av disse grunnene bør N-innholdet begrenses til maksimum 0,55%.
Kobber øker den generelle korrosjonsresistensen i sure omgivelser, så som svovelsyre. Det er overraskende vist at Cu i materialer med relativt høye innhold av Mo og/eller W, videre retarderer hastigheten for utfelling av intermetallisk fase ved langsom avkjøling. For det formål å øke den strukturelle stabiliteten av materialet, bør innholdet av Cu overskride 1 %, og bør fortrinnsvis overstige 1,5%. Ikke desto mindre medfører høye innholdt av Cu at den faste oppløseligheten vil bli overskredet. Av denne grunn begrenses innholdet av Cu til maksimum 3,0%.
Wolfram øker faren for grop- og sprekkorrosjon. Det er overraskende vist at tilsetningen av W som substituent for Mo, øker lavtemperaturstøtstyrken. For å oppnå en tilfredsstillende effekt på støtstyrken og også korrosjonsegenskapene, bør minst 2% tilsettes. En samtidig tilsetning av W og Cu, hvor W utgjør elementet Mo i legeringen, med det formål å forbedre gropkorrosjonsegenskapene, kan videre gjøres med det formål å øke motstanden mot intergranulær korrosjon. Imidlertid øker høyt innhold av W i kombinasjon med høye innhold av Cr og Mo faren for intergranulære innfellinger. Innholdet av W bør derfor begrenses til maksimum 5%.
Svovel påvirker korrosjonsresistensen negativt ved å danne lett oppløselige sulfider. Videre ødelegges varmbearbeidbarheten, av denne grunn bør innholdet av S begrenses til maksimum 0,010%.
Innholdet av ferritt er viktig for å oppnå gode mekaniske egenskaper og korrosjonsegenskaper og også god sveisbarhet. Fra korrosjons- og sveisbarhets-synspunkt er det ønskelig med et ferrittinnhold mellom 30-70% for å oppnå gode egenskaper. Høye ferrittinnhold medfører videre at lavtemperaturstøtstyrken og også motstanden mot hydrogensprøhet står i fare for å svekkes. Ferrittinnholdet er derfor 30-70%, fortrinnsvis 35-55%.
Eksempel
I eksemplet nedenfor er sammensetningen av noen forsøkspuljer vist. Sammensetningene av disse sammenfaller ikke nødvendigvis med de angitt i patentkravene, men er innbefattet for å illustrere innvirkningen av forskjellige legeringselementer på egenskapene.
Et antall forsøkspuljer ble fremstilt ved å støpe 170 kg blokk, som ble varmesmidd til runde staver. Disse ble ekstrudert til staver, hvorfra forsøks-materialet ble tatt. Tabell 1 viser sammensetningen avforsøkspuljene med et beregnet PRENW-tall med formelen PRENW=%Cr+3,3(%Mo+0,5%W)+16%N.
Fremstilling
Material for alle puljer ble fremstilt ved blokkstøping, varmesmiing og ekstrudering. Noen varianter sprakk under fremstilling på grunn av store mengder av intermetallisk fase. Fra tabell 2 fremgår det hvorledes fremstillingen foregikk.
Det finnes en relasjon mellom innholdt av legeringen og tendensen til sprekking under smiing. Følgelig oppnå ingen puljer med et PRENW-tall ved 45,5 eller høyere smiing uten sprekking. Dersom innholdet av Mo er over 2%, er det nødvendig at innholdet av W er maksimalt ca. 1% for å unngå store mengder intermetallisk fase. Dersom på den annen side innholdt av W er høyt, er det nødvendig at innholdet av Mo er lavt for å unngå intermetallisk fase og derved sprekking. Relasjonen er vist grafisk i fig. 1.
Strukturell stabilitet
Prøvene ble glødet ved 800-1200°C i trinn på 50°C. Temperaturen hvorved mengden av intermetallisk fase ble neglisjerbar, ble derved bestemt ved hjelp av undersøkelser i et lysoptisk mikroskop. Materialet ble deretter glødet ved denne temperaturen med 3 minutters holdetid, hvoretter prøvene ble avkjølt med en hastighet på 140°C/minutt og også 17>5°C/minutt til romtemperatur. Mengden av sigma-fase i dette materialet ble telt ved hjelp av telling av punktene under et lysoptisk mikroskop. Resultatene fremgår fra tabell 3.
Det fremgår at materiale med høyt innhold av Q har en meget god strukturell stabilitet, spesielt dersom innholdt av Mo er lavt (pulje 605089). Totalt uventet har det vist seg at selv materiale med høyt innhold av Cu og lavt innholdt av N (pulje 605089) under langsom avkjøling (17,5°C/min.) har en bedre strukturell stabilitet enn materiale med lavt innhold av Cu og også et høyt innhold av N (pulje 605084). Det er kjent at tilsetningen av elementet N øker den strukturelle stabiliteten i dupleksstål, mens effekten av Cu er usikker. Imidlertid har pulje 6547896, med både et lavt innhold av Mo og lavt Cu-innhold, underlegen strukturell stabilitet ved langsom avkjøling (17,5°C/min.) sammenlignet med pulje 605085 med 2% Cu, på tross av det faktum at pulje 605085 har et innhold av Mo nær 3%. Relasjonen er vist grafisk i fig. 2. Relasjonen mellom Mo, W og Cu og den fordelaktige effekten av tilsetningen av Cu er vist grafisk i fig. 3, hvor innvirkningen av Cr, W og Cu på sprekkene under varmbearbeidelse er vist. Sprekkingen under varmbearbeidelse avhenger i dette tilfellet hovedsakelig av forekomsten av intermetallisk fase.
Mekaniske egenskaper
Styrken og støtstyrken ble målt for noen puljer. Resultatene fremgår fra tabell 4.
For alle materialer ble det oppnådd en høy flytgrense i spenning og likeledes er støtstyrken ved 20°C høy. For støtstyrken ved -50°C, ble det overraskende vist at puljen 605085 har en lavere støtstyrke enn pulje 605084. Årsaken til dette kan være enten at pulje 605084 har et lavere innhold av Cu eller et høyere innhold av W. Fordi pulje 605089 både har et høyt Cu- og høyt W-innhold, viser dette en god støtstyrke ved -50°C, det er sannsynlig at et høyt innhold av W er å foretrekke fremfor et høyt innhold av Mo dersom en høy støtstyrke ved lave temperaturer er påkrevet.
Korrosjon
Grop- og sprekkorrosjonsegenskaper ble testet ved å teste i FeCU i henhold til ASTM G48C og også MTI-2. En kritisk gropkorrosjonstemperatur (CPT) og også sprekkorrosjonstemperatur (CCT) ble herved bestemt. Resultatene av alle forsøkene er vist i tabell 5.
Meget overraskende har det vist seg av W ved svært høye innhold, i kombinasjon med lave innhold av Mo (pulje 605084), oppnår meget gode grop-korrosjonsegenskaper. Pulje 605085 har et PRENW-tall, som er høyere enn det for pulje 605084, men på tross av dette oppnås pulje 605084 et betydelig høyere CPT-verdi ved testing i henhold til ASTM G48C. Det samme gjelder for pulje 605089 som på tross av at materialet har lavere PRENW-verdi enn pulje 605085, oppnår en høyere CPT-verdi. Motstanden mot gropkorrosjon målt som CCT-verdi, visere uventede høye verdier for pulje 605084 og pulje 605085. For eksempel har et materiale av type 2507 med en PRE over 40, en CCT-verdi på ca. 40°C. Imidlertid er gropkorrosjonsegenskapene i pulje 605089 underlegne for pulje 605085. Forskjellene mellom disse puljene er at 605089 har et høyere W-innhold, men samtidig et lavere innhold av N. For å oppnå en god korrosjonsresistens med hensyn til både gropkorrosjon og sprekkorrosjon, er det følgelig påkrevet at man delvis har et høyt W-innhold og delvis et delvis høyt N-innhold. Det synes også å være klart at det finnes en optimal PRENW-verdi, slik at dersom man har høyere eller lavere PRENW-verdier oppnås dårligere egenskaper. Relasjonen illustreres grafisk i fig. 4-5.
Blandingen i ferrittfasen og austenittfasen ble bestemt ved hjelp av mikroprobeanalyse. Resultatene fremgår fra tabell 6.
Det fremgår at PRENW i austenittfasen og også i ferrittfasen i alle tilfeller, bortsett fra pulje 605088, er overlegne i forhold til 40. Videre ble det for pulje 605088 oppnådd en uakseptabel lav CCT-verdi, som følgelig kan avhenge av at PRENW for austenittfasen er relativt lav. For pulje 605084 og 605085 er PRENW høyest. En observasjon er at på tross av at PRENW i både austenittfasen og ferrittfasen for pulje 605085 er høyere enn for 605084, har pulje 605085 følgelig en lavere CPT i henhold til ASTM G48C-testing sammenlignet med 605084. Det høyere innholdet av W i kombinasjon med et høyt innholdt av N, som gjenvinnes i pulje 605084, kan forklare denne effekten. Sannsynligvis er dette årsaken til at pulje 605085 har en underlegen strukturell stabilitet sammenlignet med 605084, på grunn av det høyere innholdet av Mo i pulje 605085, som øker faren for at materialet inneholder utfellinger, som reduserer motstanden mot gropkorrosjon. En optimal PRENW-verdi er i området 41-44. For en optimal korrosjonsresistens, bør PRENW være i området 43-44.
Motstanden mot intergranulær korrosjon ble målt ved utførelse av Streicher-testen i henhold til ASTM A262 Practice B. Denne testen spesifiserer hvordan materialet tåler oksiderende sure omgivelser og også motstanden av materialet mot intergranulær korrosjon. Resultatene fremgår fra tabell 7.
Det fremgår at materialene har meget lave korrosjonshastigheter i disse testene. Forskjellene er relativt små, men materiale med samtidig høyt Mo-innhold og høyt Cu-innhold viser den høyeste korrosjonshastigheten (pulje 605085). Dersom Cu-innholdet er høyt, men MO-innholdet er lavt, oppnås en lav korrosjonsrate (pulje 605793, 605088, 605089). Kombinasjonen av høye innhold av elementene Cr, Mo, W og N er påkrevet for god motstand for gropkorrosjon. I forbindelse med høye Cu-innhold er det følgelig optimalt først og fremst å anvende Cr, W og N med det formål å øke motstanden mot gropkorrosjon, dersom man ønsker å ha en god motstand mot intergranulær korrosjon samtidig. Følgelig oppnår pulje 605089 med 2,0% Cu, 0,98% Mo og 3,8% W meget lave korrosjonshastigheter ved Streicher-testing.
Motstanden mot kaustiske oppløsningsbetingelser ble testet i kokende 60% NaOH (160°C) for noen puljer.
Testingen ble utført i løpet av 1+3 dager. Resultatene fremgår fra tabell 8.
Det er en relasjon mellom gode korrosjonsegenskaper i NaOH og innholdet av Cr i den austenittiske fasen, slik at materialet med høye innhold av Cr i den austenittiske fasen oppnår lave korrosjonshastigheter ved eksponering i NaOH. Relasjonen illustreres grafisk i figur 6.
Optimal sammensetning av legering i henhold til oppfinnelsen
Det har uventet vist seg at i et dupleksstål med krominnhold som overskrider 27%, oppnås meget gode egenskaper dersom man samtidig tilsetter høye Cu- og W-innhold til materialet, og også et høyt N-innhold. Det har følgelig overraskende vist seg at tilsetning av høye innhold av elementet W medfører god støtstyrke ved lave temperaturer. Et høyt innhold av W i kombinasjon med et høyt innhold av N, medfører videre en utmerket motstand mot gropkorrosjon i kloridomgivelser; effekten av W på grop- og sprekkorrosjonsegenskapene er også overraskende stor. For å oppnå en tilfredsstillende effekt, er en tilsetning av minst 2% W påkrevet. Samtidig må høye innhold av elementene Mo og W unngås, imidlertid kan opp til 4% W tilsettes dersom Mo begrenses til under 2%, fortrinnsvis under 1 %. For å oppnå gode korrosjons- og støtstyrkeegenskaper og samtidig unngå utfelling av intermetallisk fase, bør relasjonen %Mo+0,5%W<3,52 være oppfylt, fortrinnsvis bør den være %Mo+0,5%W<3. Tilsetningen av elementet Cu har også i dette materialet overraskende vist seg å retardere utfellingen av intermetallisk fase ved langsom avkjøling. Dette medfører også at nødvendig varmbearbeidelse, så som smiing, kan utføres enklere uten fare for sprekking forårsaket av høye innhold av intermetallisk fase i materialet. For å oppnå denne effekten, er en tilsetning på minst 0,5% Cu påkrevet, fortrinnsvis minst 1,5%. Dersom %Mo+0,5%W>3,52, er det påkrevet at %Cu>1,5 for å oppnå den beste varmbearbeidbarheten i materialet. For å oppnå gode korrosjonsegenskaper, bør relasjonen %Cr+3,3(%Mo+0,5%W)+16%N overskride 40 i den svakeste fasen. For samtidig god grop- og spaltkorrosjonsresistens bør samtidig elementene W overskride 2% og N bør overskride 0,3%. En optimal motstand mot gropkorrosjon oppnås dersom PRENW-tallet er i området 41-44. For optimal motstand mot gropkorrosjon bør videre PRENW fortrinnsvis være i området 43-44. Med det formål å oppnå en god strukturell stabilitet samtidig, tilsettes kobber til materialet. Imidlertid har kobberet en ufordelaktig effekt på den intergranulære korrosjonen i kombinasjon med et høyt innhold av Mo. For å optimalisere materialet med hensyn til intergranulær korrosjon, bør et høyt innhold av Cu derfor kombineres med et lavt innhold av Mo. For å sikre gode gropkorrosjonsegenskap-er, bør man av denne grunn tilsette høye innhold av W. For å oppnå god motstand i basiske omgivelser, bør Cr-innholdet i den austenittiske fasen være minst 28%.
Claims (11)
1. Ferritt-austenitt stållegering med et innhold av ferritt på 30-70%, for øvrig austenitt, med god varmbearbeidbarhet, høy motstand mot sprekkorrosjon og god strukturell stabilitet,karakterisert vedat den inneholder, i vekt-%,
C maksimum 0,05%,
Si maksimum 0,8%,
Mn 0,30-4,0%,
Cr 27,0-35,0%,
Ni 3,0-10,0%,
Mo 0-2,0%,
N 0,30-0,55%,
Cu 0,5-3,0%,
W 2,0-5,0%,
S maksimum 0,010%,
for øvrig Fe og normalt forekommende stålfremstillingstilsatser for deoksidering og varmduktilitet, hvori %Mo+0,5%W er mindre enn 3,52, og %Cr+3,3(%Mo+0,5%W)+16N er 41-44.
2. Stållegering ifølge krav 1,
karakterisert vedat innholdet av ferritt er mellom 35-55%, resten austenitt.
3. Stållegering ifølge krav 1,
karakterisert vedat innholdet av Mo er 0-1,0%.
4. Stållegering ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat innholdet av W er 2,0-4,0%, fortrinnsvis 3,0-4,0%.
5. Stållegering ifølge krav 1,
karakterisert vedat relasjonen %Mo+0,5%W<3 er oppfylt.
6. Stållegering ifølge krav 1,
karakterisert vedat innholdet av Cu er 1,5-3,0%.
7. Stållegering ifølge krav 1,
karakterisert vedat relasjonen %Mo+0,5%W<3,52 er oppfylt samtidig som innholdet av Cu ikke overskrider 1,5%.
8. Stållegering ifølge krav 1,
karakterisert vedat relasjonen %Cr+3,3(%Mo+0,5%W)+16N overskrider 40 både i ferritt- og austenittfasen.
9. Stållegering ifølge krav 2,
karakterisert vedat den inneholder, i vekt-%,
C maksimum 0,05%,
Si maksimum 0,8%,
Mn 0,30-4,0%,
Cr 27,0-35,0%,
Ni 3,0-10,0%,
Mo 0-2,0%,
N 0,30-0,40%,
Cu 0,5-3,0%,
W 3,0-4,0%,
for øvrig Fe og normalt forekommende stålfremstillingstilsatser for deoksidasjon og varmduktilitet, og relasjonene %Mo+0,5%W<3,52 og
41 <%Cr+3,3(%Mo+0,5%W)+16N<44 er oppfylt.
10. Stållegering ifølge krav 1,
karakterisert vedat innholdet av Cr i austenittfasen er minst 28%, fortrinnsvis minst 29%.
11. Stållegering ifølge krav 4,
karakterisert vedat relasjonen 43<%Cr+3,3(%Mo+0,5%W)+16N<44 er oppfylt.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE9902472A SE513247C2 (sv) | 1999-06-29 | 1999-06-29 | Ferrit-austenitisk stållegering |
PCT/SE2000/001235 WO2001000898A1 (en) | 1999-06-29 | 2000-06-13 | Duplex stainless steel |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO20011004D0 NO20011004D0 (no) | 2001-02-27 |
NO20011004L NO20011004L (no) | 2001-03-21 |
NO333625B1 true NO333625B1 (no) | 2013-07-29 |
Family
ID=20416292
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO20011004A NO333625B1 (no) | 1999-06-29 | 2001-02-27 | Ferritt-austenitt stallegering med et innhold av ferritt pa 30-70% |
Country Status (13)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6312532B1 (no) |
EP (1) | EP1117848B1 (no) |
JP (1) | JP3822493B2 (no) |
KR (1) | KR100545301B1 (no) |
CN (1) | CN1113976C (no) |
AT (1) | ATE290614T1 (no) |
CA (1) | CA2342817C (no) |
DE (1) | DE60018544T2 (no) |
ES (1) | ES2234632T3 (no) |
NO (1) | NO333625B1 (no) |
SE (1) | SE513247C2 (no) |
WO (1) | WO2001000898A1 (no) |
ZA (1) | ZA200101378B (no) |
Families Citing this family (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE514044C2 (sv) * | 1998-10-23 | 2000-12-18 | Sandvik Ab | Stål för havsvattentillämpningar |
NL1014512C2 (nl) * | 2000-02-28 | 2001-08-29 | Dsm Nv | Methode voor het lassen van duplex staal. |
SE514816C2 (sv) | 2000-03-02 | 2001-04-30 | Sandvik Ab | Duplext rostfritt stål |
WO2002088411A1 (en) * | 2001-04-27 | 2002-11-07 | Research Institute Of Industrial Science & Technology | High manganese duplex stainless steel having superior hot workabilities and method for manufacturing thereof |
AR038192A1 (es) * | 2002-02-05 | 2005-01-05 | Toyo Engineering Corp | Acero inoxidable duplex para plantas de produccion de urea, planta de produccion de urea y material de soldadura fabricado con dicho acero inoxidable duplex. |
SE527178C2 (sv) * | 2003-03-02 | 2006-01-17 | Sandvik Intellectual Property | Användning av en duplex rostfri stållegering |
SE527175C2 (sv) * | 2003-03-02 | 2006-01-17 | Sandvik Intellectual Property | Duplex rostfri ställegering och dess användning |
WO2005001151A1 (ja) * | 2003-06-30 | 2005-01-06 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | 二相ステンレス鋼 |
SE528782C2 (sv) * | 2004-11-04 | 2007-02-13 | Sandvik Intellectual Property | Duplext rostfritt stål med hög sträckgräns, artiklar och användning av stålet |
JP2008179844A (ja) * | 2007-01-23 | 2008-08-07 | Yamaha Marine Co Ltd | 二相ステンレス鋼及び二相ステンレス鋼製鋳造品 |
CA2770378C (en) * | 2009-09-10 | 2014-02-18 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Duplex stainless steel |
JP5018863B2 (ja) * | 2009-11-13 | 2012-09-05 | 住友金属工業株式会社 | 耐アルカリ性に優れた二相ステンレス鋼 |
CN101935809B (zh) * | 2010-09-10 | 2012-09-05 | 钢铁研究总院 | 高性能稀土双相不锈钢合金材料及其制备方法 |
CN103429776B (zh) | 2011-03-10 | 2016-08-10 | 新日铁住金株式会社 | 双相不锈钢 |
KR20210100212A (ko) * | 2011-05-26 | 2021-08-13 | 유나이티드 파이프라인스 아시아 패시픽 피티이 리미티드 | 오스테나이트계 스테인리스강 |
FI125854B (fi) * | 2011-11-04 | 2016-03-15 | Outokumpu Oy | Dupleksi ruostumaton teräs |
JP5857914B2 (ja) * | 2012-08-23 | 2016-02-10 | 新日鐵住金株式会社 | 二相ステンレス鋼用溶接材料 |
CN103438951A (zh) * | 2013-09-06 | 2013-12-11 | 高正 | 合金钢耐磨防堵式风量及风速传感器 |
CA2991658C (en) * | 2015-07-20 | 2023-12-19 | Sandvik Intellectual Property Ab | Duplex stainless steel and formed object thereof |
KR101889176B1 (ko) * | 2016-12-15 | 2018-08-16 | 주식회사 포스코 | 크랙발생이 저감된 고강도 듀플렉스 스테인리스 강 및 그 제조방법 |
JP6791012B2 (ja) * | 2017-05-24 | 2020-11-25 | Jfeスチール株式会社 | 耐食性及び耐水素脆性に優れた二相ステンレス鋼 |
CN111344426A (zh) * | 2017-11-15 | 2020-06-26 | 日本制铁株式会社 | 双相不锈钢以及双相不锈钢的制造方法 |
CN111742075B (zh) | 2018-02-15 | 2022-07-08 | 山特维克知识产权股份有限公司 | 新型双相不锈钢 |
WO2022196498A1 (ja) * | 2021-03-15 | 2022-09-22 | 日鉄ステンレス株式会社 | 二相ステンレス鋼 |
WO2023198720A1 (en) * | 2022-04-12 | 2023-10-19 | Alleima Tube Ab | New duplex stainless steel |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3227734B2 (ja) * | 1991-09-30 | 2001-11-12 | 住友金属工業株式会社 | 高耐食二相ステンレス鋼とその製造方法 |
JP2500162B2 (ja) * | 1991-11-11 | 1996-05-29 | 住友金属工業株式会社 | 耐食性に優れた高強度二相ステンレス鋼 |
SE501321C2 (sv) * | 1993-06-21 | 1995-01-16 | Sandvik Ab | Ferrit-austenitiskt rostfritt stål samt användning av stålet |
JPH0813094A (ja) * | 1994-06-24 | 1996-01-16 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 二相ステンレス鋳鋼およびその製法 |
JPH08176742A (ja) * | 1994-12-27 | 1996-07-09 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 硫化水素環境での耐食性に優れた2相ステンレス鋼 |
WO1996039543A2 (en) * | 1995-06-05 | 1996-12-12 | Pohang Iron & Steel Co., Ltd. | Duplex stainless steel, and its manufacturing method |
JPH09209087A (ja) * | 1996-02-01 | 1997-08-12 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 二相ステンレス鋼 |
-
1999
- 1999-06-29 SE SE9902472A patent/SE513247C2/sv not_active IP Right Cessation
-
2000
- 2000-06-13 DE DE60018544T patent/DE60018544T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-06-13 CN CN00801222A patent/CN1113976C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2000-06-13 WO PCT/SE2000/001235 patent/WO2001000898A1/en active IP Right Grant
- 2000-06-13 ES ES00944518T patent/ES2234632T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2000-06-13 AT AT00944518T patent/ATE290614T1/de active
- 2000-06-13 JP JP2001506299A patent/JP3822493B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2000-06-13 CA CA002342817A patent/CA2342817C/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-06-13 EP EP00944518A patent/EP1117848B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-06-13 KR KR1020017002428A patent/KR100545301B1/ko active IP Right Grant
- 2000-06-29 US US09/605,981 patent/US6312532B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-02-19 ZA ZA200101378A patent/ZA200101378B/en unknown
- 2001-02-27 NO NO20011004A patent/NO333625B1/no not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ATE290614T1 (de) | 2005-03-15 |
JP2003503596A (ja) | 2003-01-28 |
EP1117848B1 (en) | 2005-03-09 |
CN1316019A (zh) | 2001-10-03 |
CA2342817A1 (en) | 2001-01-04 |
KR100545301B1 (ko) | 2006-01-24 |
WO2001000898A1 (en) | 2001-01-04 |
JP3822493B2 (ja) | 2006-09-20 |
DE60018544T2 (de) | 2005-07-28 |
EP1117848A1 (en) | 2001-07-25 |
CA2342817C (en) | 2008-05-20 |
ZA200101378B (en) | 2002-06-28 |
NO20011004D0 (no) | 2001-02-27 |
SE9902472D0 (sv) | 1999-06-29 |
US6312532B1 (en) | 2001-11-06 |
SE9902472L (sv) | 2000-08-07 |
ES2234632T3 (es) | 2005-07-01 |
DE60018544D1 (de) | 2005-04-14 |
KR20010072981A (ko) | 2001-07-31 |
NO20011004L (no) | 2001-03-21 |
SE513247C2 (sv) | 2000-08-07 |
CN1113976C (zh) | 2003-07-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO333625B1 (no) | Ferritt-austenitt stallegering med et innhold av ferritt pa 30-70% | |
TWI571517B (zh) | 肥粒鐵-沃斯田鐵不銹鋼 | |
JP4803174B2 (ja) | オーステナイト系ステンレス鋼 | |
US7081173B2 (en) | Super-austenitic stainless steel | |
KR100989022B1 (ko) | 이상 강 합금 | |
EP2770076B1 (en) | Duplex stainless steel, duplex stainless steel slab, and duplex stainless steel material | |
US6749697B2 (en) | Duplex stainless steel | |
KR20090078813A (ko) | 듀플렉스 스테인리스 강 합금 및 이 합금의 용도 | |
JP4265605B2 (ja) | 二相ステンレス鋼 | |
AU2002242314A2 (en) | Duplex stainless steels | |
NO177604B (no) | Austenittisk rustfritt stål | |
JP3424599B2 (ja) | 熱間加工性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼 | |
EP0875592B1 (en) | Austenitic-ferritic steel of the superduplex type applicable to the fabrication of seamless tubes | |
US20230357879A1 (en) | Highly corrosion-resistant austenite stainless steel and method for producing the same | |
JPS61113749A (ja) | 油井用高耐食性合金 | |
JPH0643626B2 (ja) | 油井管用マルテンサイト系ステンレス鋼 | |
JP3574903B2 (ja) | 熱間加工性に優れた高合金オーステナイト系ステンレス鋼 | |
JPS59211556A (ja) | フエライト−オ−ステナイト系二相ステンレス鋼 | |
JP2004143576A (ja) | 低ニッケルオーステナイト系ステンレス鋼 | |
JPS59159975A (ja) | Al含有フエライト系クロムステンレス鋼 | |
JPS59222558A (ja) | 高強度耐食鋼 | |
JPH06293942A (ja) | 高強度・高耐食性を有し、かつ熱間加工性に優れた高窒素ステンレス鋼 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
CREP | Change of representative |
Representative=s name: BRYN AARFLOT AS POSTBOKS 449 SENTRUM OSLO, 0104 NO |
|
MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |