PL124421B1 - Stainless ferritic steel - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest nierdzewna stalfer- rytyczna.Znane sa z opisów patentowych Stanów Zjedno¬ czonych Ameryki nr nr 3 932174 oraz 3 929 473 nierdzewne stale ferrytyczne majace podwyzszona odpornosc na korozje szczelinowa oraz miedzykry- staliczna. Stale te zawieraja 29*/o chromu i 4% molibdenu. Maksymalna zawartosc wegla i azotu wynosi lacznie 0,025Gl%. Zawartosc wegla i azotu jest ograniczona poniewaz odpornosc na korozje stali pogarsza sie przy wzroscie zawartosci wegla i azotu. Koniecznosc osiagniecia niewielkiej zawar¬ tosci wegla i azotu jest niekorzystna poniewaz wymaga stosowania bardziej kosztownego procesu wytopu, takiego jak indukcyjny wytop próznio¬ wy.Zgodnie z rozwiazaniem wedlug wynalazku su¬ ma zawartosci wegla i azotu lacznie w stali prze¬ kracza 0,027S°/#. Tytan, cyrkon i niob wystepuja w ilosci spelniajacej nastepujace równanie: •/a Ti/6 + % Zr/7 + % Nb/8 ^ %C + «/oN -2 na swoje dzialanie odtleniajace w ilosci/mniejszej niz 0,1%.Tytan, niob i/lub cyrkon dodaje sie w celu po¬ lepszenia odpornosci na korozje szczelinowa i mie- 5 dzykrystaliczna stopu, który stanowi odmiane o duzej zawartosci wegla i azotu stali wedlug opisów patentowych nr nr 3 932 174 i 3 029 473.Stwierdzono, ze mozna dodawac zwiazki stabili¬ zujace do stali wedlug opisów patentowych nr nr io 3 932174 i 3 929 473 nie niszczac ciagliwosci i/lub spawalnosci stali. Chociaz korzystne jest dodawa¬ nie co najmniej 0,15% tytanu, poniewaz wylaczna obecnosc niobu moze niekorzystnie wplynac na spawalnosc stopu, zgodnie z wynalazkiem dodaje 15 sie zwiazku stabilizujacego w postaci badz tyta¬ nu badz niobu. Niob wplywa korzystnie, w po¬ równaniu z tytanem, na ciagliwosc stopu. W ko¬ rzystnym przykladzie wykonania wynalazku stosu¬ je sie co najmniej 0,15% niobu i co najmniej 20 0,1510/© tytanu. Tytan, niob i cyrkon stosuje sie ko¬ rzystnie w ilosci do 1,00% zgodnie z nastepuja¬ cym równaniem: Korzystnie wegiel wystepuje w ilosci co naj¬ mniej 0,005%, zas azot w ilosci 0,01(P/t, przy czym 25 suma ich zawartosci przekracza O,O3O0Vo. Chrom wystepuje korzystnie w ilosci od 28,50 do 30,50% zas molibden w ilosci od 3,75 do 4,75%. Manaan, nikiel i krzem wystepuja zwykle w ilosciach mniej¬ szych niz 1,00% kazdy. Glin wystepuje z uwagi 30 °/oTi/6 + %Zr/7 + %Nb/8 = od 1,0 do 4,0 (%C + •/•N) [Nierdzewna stal ferrytyczna wedlug niniejszego wynalazku znajduje szczególnie korzystne zastoso¬ wanie jako wyrób spawany o grubosci nie wiek¬ szej niz 1,8 mm (zwykle nie wiekszej niz 1,25 mm), a w szczeglónosci jako spawana rure kondensa- 124 421124 421 3 tora, o grubosci w zakresie od 0,66 mm do 0,94 mm.Przedmiot wynalazku zostal opisany w nastepu¬ jacych przykladach: Wlewki z pietnastu wytopów (wytopy A do O) byly nagrzewane do 1176°C, walcowane na gora¬ co na tasme o grubosci 3,18 mm cala, wyzarzane w temperaturze od 1065°C do 1121°C, walcowane na zimno na tasme o grubosci od 1,58 mm do 1,65 mm i wyzarzane w tempraturze od 1065°C do 1121°C. Zmierzono odpornosc próbek na korozje szczelinowa i miedzykrystaliczna. Sklad chemicz¬ ny wytopów zostal przedstawiony w tablicy I.Wytopy A i B znajduja sie poza zakresem ni- 10 niejszego wynalazku. Nie spelniaja one równania: °/oTi/6 + %Zr/7 + %Nb/8 ^ %C + °/oN Korozje szczelinowa oszacowano przez zanurze¬ nie szlifowanej powierzchni próbki o szerokosci 25,4 mm na 50,8 mm w 10% roztworze chlorku zela¬ zowego na czas 72 godzin. Próby przeprowadzono w temperaturach 45°C i 50°C.Szczeliny wykonano na krawedziach i powierz¬ chniach próbek przy uzyciu klocków z politetra- fluoroetylenu umieszczonych z przodju i z tylu, utrzymywanych przez pary gumowych tasm na¬ ciagnietych pod katem 90° wzgledem siebie zarów¬ no w kierunku wzdluznym jak i poprzecznym.Tablica I 1 Wytop A B C D E F ;G H I J K L M N \ \ '"' c 0,042 0,064 0,020 0,037 0,039 0,064 0,015 0,030 0,029 Q,030 OJ,030 0,031 0,034 0,035 0,032 N 0,022 0,022 0,021 0,019 0,014 0,013 0,015 0,016 0,019 0,025 0,026 0,025 0,027 0,026 0,024 Cr 29,09 28,98 29,08 29,05 28,88 28,91 29,10 29,10 28,92 28,96 29,05 28,96 28,95 28,75 29,52 <• Mo 4,00 4,01 4,00 4,02 4,02 4,01 4,02 4,04 4,04 4,20 4,18 4,06 4,20 4,20 4,10 Sklad (% wagowe) Mn 0,24 0,24 0,24 0,24 0,24 0,24 0,35 0,36 0,35 0,34 0,34 0,36 0,43 0,40 0,37 Ni 0,31 0,29 0,29 0,29 0,30 0,29 0,41 0,45 0,54 0,45 0,46 0,45 0,46 0,47 0,51 Si 0,34 0,34 0,33 0,34 0,33 0,32 0,38 0,40 0,39 0,36 0,37 0/,29 0,37 0,45 0,28 Al 0,039 0,050 0,023 0,053 0,055 0,055 0,010 0,014 0,016 0,029 0,029 0,027 0,040 0,025 0,030 Ti 0,31 0,34 0,26 0,40 0,61 0,66 — — 0,20 0,50 0,20 0,09 0,19 0,20 0,31 Nb — — — — — 0,38 0,53 0,39 — 0,32 0,45 0,41 0,42 0,44 Fe Reszta Reszta Reszta Reszta Reszta Reszta Reszta Reszta Reszta Reszta Reszta Reszta Reszta Reszta Reszta Dodatkowe dane zostaly przedstawione w tab¬ licy II.Tablica II Tablica III J Wytop A B C D E F G H I J K L M N O •/•C + o/oN 0,064 0,086 0,041 0,056 0,053 0,077 0,030 0,046 0,048 0,055 0,056 0,056 0,061 1 0,061 0,056 %Ti/6+%Zr/7+%Nb/8 0,052 1 0,057 0,043 0,067 0,102 0,110 0,048 0,066 0,082 0,083 0,073 0,071 0,083 0,086 0,107 45 50 Wyniki badan zestawiono w tablicy III. 65 1 Próba na korozje szczelinowa w 10% chlorku zelazowym 1 Urata wagi (gramy) wytop A 1 B C D E F G H I J K L M 1 N o metal osnowy (temp. 50°C) 0,0 0,8519 0,0 0,0 0,0 0,0 ;— ,— — — — — — 1 — | wyrób spawany (temp. 45°C) 0,0 0,0198 0,0001 — 0,0 0,0001 — — — — — — — — wyrób spawany (temp. 50°C) 0,4195 0,5783 0,0004 0,0 1 0,0 [ 0,0 0,0 0,0 0,0003 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0013 |5 124 421 6 Z tablicy III wynika, ze odpornosc na korozje szczelinowa wytpów od C do G i od I do O jest wyzsza niz dla wytopów A i B. Osnowa wykonana z wytopu B utracila 0,8519 g. Spawany wyrób z wytopu A utracil 0,4195 g? a z wytopu B 0,5783 g.Wytopy A i B sa poza zakresem niniejszego wy¬ nalazku. Natomiast wytopy C dq G i od I do O zostaly przygotowane zgodnie z wynalazkiem.Odpornosc na korozje miedzykrystaliczna okre¬ slono przez zanurzenie próbek majacych szlifowa¬ na powierzchnie o rozmiarach 25,4 mm na 50,8 mm w gotujacym sie roztworze siarczanu miedzi w 50%-owym kwasie siarkowym na 120 godzin. Kry¬ terium podstawowym dla tego testu jest szybkosc korodowania rzedu 0,61 mm na rok (0,05 mm na \ miesiac) oraz badanie pod mikroskopem. Test ten jest zalecany dla stabilizowanych nierdzewnych stali ferrytycznych o wysokiej zawartosci chromu.Wyniki badan zestawiono ponizej w tablicy IV.Tablica IV Próba na korozje w roztworze siarczanu miedzi w 50*/o kwasie siarkowym 1 szybkosc korozji — wyrób spawany wytop A B C D E F G H I J K L M N O mm/rok 0,21 3,58 0,17 0,25 0,14 0,28 0,14 0,16 0,167 0,141 0,133 0,146 0,134 0,161 mm/miesiac 0,0173 0,2993 0,0144 0,0210 0,0118 0,0232 0,0221 0,0133 0,0139 0,0118 0,0110 0,0122 0,011 0,0134 badanie mikrosko¬ powe wy¬ robu opa- kowanego | (powieksze¬ nie 30X) | _ — — — — — X X X X X X X X X — nie wystepuje korozja miedzykrystalicz- na ani opadanie ziaren.Z tablicy IV wynika, ze tylko,wytop B nie spel¬ nil wymogów testu. Wytop wykazywal szybkosc korozji rzedu 3,58 mm na rok. Jest to jeden Z| dwóch wytopów znajdujacych sie poza zakresem niniejszego wynalazku. Wytop B odbiega bardziej od przedmiotu niniejszego wynalazku niz wytop A, poniewaz ma on nizszy stosunek zawartosci tytanu do wegla i azotu lacznie.Udarnosc okreslono poprzez ustalenie tempera¬ tury przejscia dla próbek Charpy'ego z karbem w ksztalcie litery V, materialu walcowanego na go¬ raco i wyzarzanego (rozmiary próbki 3,2 mm X X 10,0 mm) oraz dla materialu spawanego (roz¬ miary próbki od 1,58 do 1,65 X 10,0 mm). Tem¬ peratury przejscia dobrano dla przelomu w 50% ciagliwego i w 50% kruchego. Temperatury przej- 5 scia zestawiono ponizej w tablicy V.Tablica V 1 Temperatura przejscia (°C) wytop A B C D JE F G H I J K JL M N O wyrób spawany —3,8 (1) 15,5 (1) 26,2 (1) 46,1 (1) 118,3 (1) 104,4 (1) —37,2 (2) — 35,0 (2) 43,3 (2) 15,5 (2) 32,2 (2) 40,5 (2) 68,3 (2) 54,4 (2) po walcowaniu na goraco i wy¬ zarzaniu 73,8 (3) 85,0 (3) 68,3 (3) 85,0 (3) 90,5 (3) 87,7 (3) 35,0 (4) 48,9 (4) 71,1 (4) 54,4 (4) 48,9 (4) . 43,3 (4) 57,2 (4) 60 (4) 98,8 (4) (1) — tasma wyzarzana przed spawaniem w tem¬ peraturze 1121°C — chlodzenie w powietrzu (2) — tasma wyzarzana przed spawaniem w tem¬ peraturze 1065°C — hartowanie w wodzie (3) — wyzarzanie w temperaturze 1121°C — har¬ towanie w wodzie, badanie poprzeczne (4) — wyzarzanie w temperaturze 1065°C — har¬ towanie w wodzie, badanie poprzeczne.Temperatura przejscia wskazuje, ze stal we¬ dlug niniejszego wynalazku moze byc walcowana na zimno i spawana, chociaz w niektórych przy¬ padkach moze byc pozadane wstepne nagrzewa¬ nie stali. Próbki zawierajace niob maja nizsze temperatury przejscia niz próbki zawierajace ty¬ tan. Próbki zawierajace zarówno tytan jak i niob maja temperatury przejscia pomiedzy temperatu¬ rami próbek majacymi niob i próbek zawieraja¬ cymi tytan.Zastrzezenia patentowe 1. Nierdzewna stal ferrytyczna zawierajaca wa¬ gowo do 0,08% wegla, do 0,06% azotu, od 25,00 do 35,00°/o chromu, od 3,60 do 5,60% molibdenu, do 2,00% manganu, do 2,00% niklu, do 2,00*/o krze¬ mu, do 0,5% glinu, do 2,00|0/o pierwiastków z gru¬ py obejmujacej tytan, cyrkon i niob oraz reszte zelaza, znamienna tym, ze tytan, cyrkon i niob wystepuja w ilosci spelniajacej nastepujace rów¬ nanie: %Ti/6 + %Zr/7 + «/oNb/8^ »/oC + %N, przy czym sumaryczna zawartosc wegla i azotu wynosi powyzej 0,0275% wagowych. 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60124 421 7 8 2. Stal wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze przy ze zawiera maksymalnie 1,00% wagowych pierwia- zawartosci minimum 0,005% wagowych wegla i stków z grupy obejmujacej tytan, cyrkon i niob, minimum 0,010% wagowych azotu sumaryczna za- wystepujacych w ilosci spelniajacej nastepujace wartosc wegla i azotu wynosi powyzej 0,0300% równanie: wagowych. 5 3. Stal wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, %Ti/6+%Zr/7+°/oNb/8 = (od 1,0 do 0,4) (°/oC+%N) DN-8, z. 1202/84 Cena 100 zl PL PL PL PL PL

Claims (1)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Nierdzewna stal ferrytyczna zawierajaca wa¬ gowo do 0,08% wegla, do 0,06% azotu, od 25,00 do 35,00°/o chromu, od 3,60 do 5,60% molibdenu, do 2,00% manganu, do 2,00% niklu, do 2,00*/o krze¬ mu, do 0,5% glinu, do 2,00|0/o pierwiastków z gru¬ py obejmujacej tytan, cyrkon i niob oraz reszte zelaza, znamienna tym, ze tytan, cyrkon i niob wystepuja w ilosci spelniajacej nastepujace rów¬ nanie: %Ti/6 + %Zr/7 + «/oNb/8^ »/oC + %N, przy czym sumaryczna zawartosc wegla i azotu wynosi powyzej 0,0275% wagowych. 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60124 421 7 82. Stal wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze przy ze zawiera maksymalnie 1,00% wagowych pierwia- zawartosci minimum 0,005% wagowych wegla i stków z grupy obejmujacej tytan, cyrkon i niob, minimum 0,010% wagowych azotu sumaryczna za- wystepujacych w ilosci spelniajacej nastepujace wartosc wegla i azotu wynosi powyzej 0,0300% równanie: wagowych. 53. Stal wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, %Ti/6+%Zr/7+°/oNb/8 = (od 1,0 do 0,4) (°/oC+%N) DN-8, z. 1202/84 Cena 100 zl PL PL PL PL PL