PL199387B1

PL199387B1 - Dwufazowy stop stali nierdzewnej i jego zastosowanie

Info

Publication number: PL199387B1
Application number: PL368230A
Authority: PL
Inventors: Ann Sundström; Anna-Lena Nyström; Pasi Kangas
Original assignee: Sandvik Intellectual Property
Priority date: 2001-09-02
Filing date: 2002-09-02
Publication date: 2008-09-30
Also published as: SE0102931D0; ATE335867T1; AU2002328002B2; EP1722002A1; WO2003020994A1; JP4234592B2; ATE391192T1; AU2002328002B9; EP1423548A1; DK1423548T3; OA12657A; NO338090B1; DE60213828D1; CN100465325C; KR20090128568A; KR100989022B1; US20030086808A1; PL368230A1; BR0212270B1; DE60213828T2

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest stop stali nierdzewnej, zwłaszcza dwufazowy stop stali nierdzewnej o osnowie ferrytyczno-austenitycznej i wysokiej odporności na korozję, w połączeniu z dobrą stabilnością strukturalną i podatnością przy przeróbce na gorąco, szczególnie dwufazowy stop stali nierdzewnej o zawartości ferrytu 40-65% i odpowiednio dobranym składzie, który nadaje materiałowi właściwości korozyjnych, dzięki czemu nadaje się on bardziej do zastosowania w środowisku chlorkowym niż wcześniej wydawało się to możliwe. Całkowita liczba PRE lub PREW przekracza 44, przy czym liczba PRE wynosi co najmniej pomiędzy 46 a 50, zarówno w fazie austenitu jak i w fazie ferrytu, gdzie PRE = % Cr + 3,3% Mo + 16 N i PREW = % Cr + 3,3 (% Mo + 0,5% W) + 16 N, gdzie % dotyczy %-ciężaru, a stosunek pomiędzy wartością PRE(W) dla fazy austenitu i wartością PRE(W) dla fazy ferrytu wynosi pomiędzy 0,90 a 1,15. Cele te są spełnione według wynalazku przez dwufazowe stopy stali nierdzewnych, które zawierają (w %-ciężaru) do 0,03% C, do 0,5% Si, 24,0-30,0% Cr, 4,9-10,0% Ni, 3,0-5,0% Mo, 0,28-0,5% N, 0-3,0% Mn, 0-0,0030% B, do 0,010%, 0-0,03% Al, 0-0,010% Ca, 0-3,0% W, 0-2,0% Cu, 0-3,5% Co, 0-0,3% Ru, Fe wyrównawcze i nieuniknione zanieczyszczenia.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest dwufazowy stop stali nierdzewnej o osnowie ferrytyczno-austenitycznej i wysokiej odporności na korozję, w połączeniu z dobrą stabilnością strukturalną oraz dobrą obrabialnością na gorąco, w szczególności dwufazowy stop stali nierdzewnej z zawartością ferrytu od 40 do 65% objętościowo i dobrze zrównoważona kompozycja, która ma wpływ na własności materiału związane z korozją. Przedmiotem wynalazku jest również zastosowanie dwufazowego stopu stali nierdzewnej na wyroby przeznaczone do pracy w środowiskach o dużej zawartości chloru, w których uprzednio nie rozważ ano stosowania chloru.

W cią gu ostatnich lat ś rodowiska, w których stosowano materiały metaliczne odporne na korozję, stały się bardziej agresywne, wzrosły zatem wymagania co do właściwości związanych z korozją , jak i wł asnoś ci mechanicznych. Dwufazowe stopy stali, został y opracowane jako alternatywa dla dotychczas stosowanej gradacji stali, na przykład wysokostopowych stali austenitycznych, stopów na bazie niklu lub innych stali wysokostopowych, które nie są wyłączone z tego opracowania.

Miarą odporności na korozję w środowiskach o wysokiej zawartości chloru jest tak zwana równoważna odporność na wżery Korozyjne (skrót PRE), który definiowany jest jako:

PRE=%Cr+3,3%Mo+16%N, gdzie procent każdego z elementów jest procentem wagowym. Wyższe wartości oznaczają lepszą odporność na korozję, w szczególności na wżery korozyjne. Niezbędnymi elementami stopów, które mają wpływ na ich własności są zgodnie ze wzorem Cr, Mo i N. Tej klasy stal jest znana na przykład z EP 0220141, o której wspomina się w celu wskazania odniesienia. Ta klasa stali o oznaczeniu SAF2507 (UNS S32750) jest stopem o dużej zawartości Cr, Mo i N. Jest ona ciągle doskonalona w zakresie różnych własności, w szczególności dobrej odporności na korozję w środowiskach o duż ej zawartości chloru.

W ostatnich czasach ponadto, takie elementy jak Cu i W wykazały wysoką efektywność jako dodatki do stopów, w zakresie dalszej optymalizacji własności związanych z korozją stali w środowiskach o dużej zawartości chloru. W został zastosowany jako substytut pewnej ilości Mo, na przykład w dostępnym na rynku stopie DP3W (UNS S39274) lub Zeron 100, które zawierają odpowiednio 2,0% i 0,7% W. Ten ostatni zawiera nawet 0,7% Cu, celem zwiększenia odporności stopu na korozję w środowiskach kwaś nych.

Dodanie wolframu doprowadziło do dalszego rozwoju pomiaru odporności na korozję, z formuły PRE do formuły PREW, która opisuje również wpływ Mo i W na własności korozyjne stopu, zdefiniowane jako

PREW=%Cr+3,3(%Mo+0,5%W)+16%N.

W EP 0545753 opisany jest dwufazowy stop stali nierdzewnej o ulepszonych własnościach odporności na korozję. Powyżej opisane klasy stali mają liczbę PRE, niezależnie od sposobu liczenia, większą od 40.

Wśród stopów o dobrej odporności na korozję w środowiskach o dużej zawartości chloru należy również wymienić SAF 2906, którego skład opisany jest w EP 0 708 845. Stop ten charakteryzuje się wyższą zawartością Cr i N, w porównaniu do przykładowego SAF 2507 i okazuje się wyjątkowo odpowiedni do zastosowania w środowiskach, gdzie wymagana jest odporność na korozję międzyziarnową i korozję w karbaminianie amonu. Ma on także wysoką odporność na korozję w środowiskach o dużej zawartości chloru.

W dokumencie US-A-4 985 091 opisany jest stop przeznaczony do stosowania w ś rodowiskach kwasu solnego i kwasu siarkowego, gdzie występuje głównie korozja międzyziarnowa. Został on wynaleziony jako alternatywa dla ostatnio stosowanych stali austenitycznych.

Natomiast w dokumencie US-A-6 048 413 opisany jest dwufazowy stop stali nierdzewnej, stanowiący alternatywę dla austenitycznych stali nierdzewnych, przeznaczonych do stosowania w środowisku o dużej zawartości chloru.

Wadą opisanych powyżej stopów, o wysokiej liczbie PRE, jest występowanie wytrąconej, twardej i kruchej fazy międzymetalicznej w stali, w postaci na przykład fazy sigma, zwłaszcza po obróbce cieplnej, na przykład przy spawaniu i późniejszej obróbce. Skutkuje to uzyskaniem twardszego materiału o słabszej obrabialności, a w końcu pogorszoną odpornością na korozję.

Aby dalej polepszać, między innymi, odporność na wżery korozyjne w dwufazowych stopach stali nierdzewnej, należy zwiększyć liczbę PRE, zarówno w fazie austenitu jak i w fazie ferrytu, bez naruPL 199 387 B1 szania strukturalnej stabilności materiału. Jeżeli skład w obu fazach nie jest zrównoważony, w stosunku do aktywnych składników stopu, jedna faza staje się bardziej wrażliwa na wżery korozyjne i korozję szczelinową . W konsekwencji, faza bardziej podatna na korozję zmniejsza odporność, przy czym stabilność strukturalna jest zmniejszona przez fazę wysokostopową.

Dlatego też celem wynalazku jest opracowanie dwufazowego stopu stali nierdzewnej, wykazującego wysoką odporność na korozję w połączeniu z ulepszonymi własnościami mechanicznymi, który to stop jest odpowiedni do stosowania w środowiskach, gdzie potrzebna jest wysoka odporność na korozję ogólną i korozją miejscową, na przykład w środowiskach o wysokiej zawartości chloru.

Kolejnym celem wynalazku jest opracowanie dwufazowego stopu stali nierdzewnej o zawartości objętościowej ferrytu w zakresie od 40 do 65% i liczbie PRE co najmniej pomiędzy 46 a 50%, w obu fazach austenicie i ferrycie, oraz z optymalnym stosunkiem PRE austenitu do PRE ferrytu w zakresie od 0,9 do 1,15, korzystnie od 0,9 do 1,05.

Kolejnym celem przedmiotu wynalazku jest dostarczenie dwufazowego stopu stali nierdzewnej o krytycznej temperaturze dla wżerów korozyjnych (Critical Pitting Corrosion Temperature - CPT) wyższej niż 90°C, korzystnie wyższej niż 95°C, i krytycznej temperaturze dla korozji szczelinowej (Critical Crevice Corrosion Temperature - CCT) co najmniej 50°C w 6% FeCl3, korzystnie co najmniej 60°C w 6% FeCl3.

Jeszcze innym celem wynalazku jest opracowanie stopu o udarności co najmniej 100 J w temperaturze pokojowej, i wydłużalności w badaniu naprężeniowym co najmniej 25% w temperaturze pokojowej.

Dwufazowy stop stali nierdzewnej o osnowie ferrytyczno-austenitycznej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera w % wagowych: C maks. 0,03%, Si maks. 0,5%, Mn 0-3,0%, Cr 24,0-30,0%, Ni 4,9-10,0%, Mo 3,0-5,0%, N 0,28-0,5%, B 0-0,0030%, S maks. 0,010%, Co 0-3,5%, W 0-3,0%, Cu 0-2,0%, Ru 0-0,3%, Al 0-0,03%, Ca 0-0,010%, Ti 0-0,35%, V 0-0,55%, pozostałą część stanowi Fe i nieuniknione zanieczyszczenia i dodatki, zaś zawartość ferrytu wynosi 40-65% objętościowo, wartość PRE albo PREW dla obu faz ferrytycznej i austenitycznej jest wyższa niż 45, przy czym wartość PRE albo PREW całkowitego składu stopu jest wyższa niż 46 a proporcja mię dzy wartoś cią PRE albo PREW dla fazy austenitycznej i wartością PRE albo PREW dla fazy ferrytycznej jest pomiędzy 0,9 i 1,15.

Stop według wynalazku zawiera mangan w zakresie od 0,5 do 1,2% wagowo.

Stop według wynalazku zawiera chrom w zakresie od 27,0 do 29,0% wagowo.

Stop według wynalazku zawiera nikiel w zakresie od 5,0 do 8,0% wagowo.

Stop według wynalazku zawiera molibden w zakresie od 3,6 do 4,7% wagowo.

Stop według wynalazku zawiera azot w zakresie od 0,35 do 0,45% wagowo.

Stop według wynalazku zawiera ruten w zakresie od więcej niż 0 do 0,3% wagowo, korzystnie od więcej niż 0 do 0,1 do wagowo.

Stop według wynalazku zawiera kobalt w zakresie od 0,5 do 3,5% wagowo, korzystnie od 1,5 do 3,5% wagowo.

Stop według wynalazku zawiera miedź w zakresie 0,5 do 2,0% wagowo, korzystnie od 1,0 do 1,5% wagowo.

Stop według wynalazku zawiera ferryt w zakresie od 42 do 60% objętościowo, korzystnie od 45 do 55% objętościowo.

Stop według wynalazku charakteryzuje się tym, że liczba całkowitego PRE lub PREW jest wyższa niż 44, gdzie PRE=%Cr+3,3%Mo+16%N, PREW=%Cr+3,3(%Mo+0,5%W)+16%N a % oznaczają % wagowe.

Stop według wynalazku charakteryzuje się tym, że liczba PRE lub PREW zarówno dla fazy ferrytu, jak i fazy austenitu mieści się w granicach pomiędzy wartościami 47 i 49.

Stop według wynalazku charakteryzuje się tym, że proporcja między wartością PRE albo PREW dla fazy austenitycznej i wartością PRE albo PREW dla fazy ferrytycznej jest pomiędzy 0,9 i 1,05.

Zastosowaniem dwufazowego stopu stali nierdzewnej określonego są wyroby przeznaczone do pracy w środowiskach o dużej zawartości chloru.

Zastosowaniem dwufazowego stopu stali nierdzewnej są wyroby przeznaczone do pracy w środowiskach o dużej zawartości chloru, w postaci prętów, rur, rur ze szwem, rur bez szwu, płyt, taśm, drutów, drutów spawalniczych, części konstrukcyjnych, takich jak pompy, zawory, kołnierze i złączki.

PL 199 387 B1

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wartości CPT z testów wsadów zgodnych ze zmodyfikowaną normą ASTM (Amerykańskie Stowarzyszenie Testowania Materiałów) G48C w roztworze Green Death, w porównaniu do dwufazowych stali SAF2507, SAF2906, jak również wysokostopowej stali austenitycznej 654SMO, fig. 2 - wartości CPT otrzymane w testach wsadów zgodnych ze zmodyfikowaną normą w roztworze Green Death, w porównaniu do dwufazowej stali SAF2507, jak również wysokostopowej stali austenitycznej 654SMO, fig. 3 - średnią korozję w mm/rok w 2% roztworze HCl, w temperaturze 75°C, a fig. 4 - wskaź niki plastycznoś ci na gor ą co dla wię kszoś ci wsadów.

Systematyczny rozwój niespodziewanie wykazał, że dzięki dobrze zrównoważonej kombinacji Cr, Mo, Ni, N, Mn i Co można otrzymać optymalne rozproszenie elementów w ferrycie i austenicie, pozwalające na otrzymanie materiału bardzo odpornego na korozję, z nieznaczną zawartością fazy sigma. Materiał ma dobrą obrabialność, pozwalającą na wyciskanie rur bezszwowych. Okazuje się, że mając za cel optymalną kombinację wysokiej odporności na korozję i dobrą stabilność strukturalną, wymagana jest znacznie mniej złożona kombinacja elementów stopowych w materiale. Stop stanowią cy przedmiot wynalazku zawiera (w % wagowo): C maks. 0,03%, Si maks. 0,5%, Mn 0-3,0%, Cr 24,0-30,0%, Ni 4,9-10,0%, Mo 3,0-5,0%, N 0,28-0,5%, B 0-0,0030%,S maks. 0,010%, Co 0-3,5%, W 0-3,0%, Cu 0-2,0%, Ru 0-0,3%, Al 0-0,03%, Ca 0-0,010%, przy czym pozostałą część stanowi Fe i nieuniknione zanieczyszczenia i dodatki, zaś zawartość ferrytu wynosi 40-65% objętościowo.

Węgiel (C) ma ograniczoną rozpuszczalność zarówno w ferrycie, jak i w austenicie. Ograniczona rozpuszczalność pociąga za sobą ryzyko wytrącenia węglików chromu, a zatem jego zawartość nie powinna przekraczać 0,03% wagowo, korzystnie nie przekraczać 0,02% wagowo.

Krzem (Si) jest wykorzystywany jako czynnik dezoksydacyjny w produkcji stali, jak również zwiększa płynność przy produkcji i spawaniu. Jednakże zbyt duża zawartość Si prowadzi do wytrącania niepożądanej fazy międzymetalicznej, dlatego też zawartość jest ograniczona do maksymalnie 0,5% wagowo, a korzystnie do 0,3% wagowo.

Mangan (Mn) jest dodawany w celu rozpuszczalności azotu w materiale. Jednakże okazuje się, że Mn ma wyłącznie ograniczony wpływ na rozpuszczalność azotu w stopie tego typu. Zamiast niego można wykorzystywać inne elementy, o większym wpływie na rozpuszczalność. Poza tym Mn w połączeniu z dużą zawartością siarki może powodować zwiększone powstawanie siarczków manganu, które działają jako ogniska początkowe, dla rozwoju korozji. Zawartość Mn powinna zatem być ograniczona do między 0,0 a 3,0% wagowo, korzystnie 0,5-1,2%.

Chrom (Cr) jest bardzo aktywnym elementem dla polepszenia odporności na większość typów korozji. Ponadto, wysoka zawartość chromu powoduje bardzo dobrą rozpuszczalność azotu w materiale. Dlatego tez pożądane jest, aby zachować zawartość Cr na najwyższym możliwym poziomie, w celu zwiększenia odpornoś ci na korozję . Dla bardzo wysokiej odpornoś ci na korozje zawartość chromu powinna wynosić co najmniej 24,0% wagowo, korzystnie 27,0-29,0% wagowo. Jednakże wysoka zawartość Cr zwiększa ryzyko wytrącania się faz międzymetalicznych, i z tego powodu zawartość chromu musi być ograniczona do maksymalnie 30,0%.

Nikiel (Ni) jest stosowany jako element stabilizujący austenit i dodawany jest w odpowiedniej proporcji tak, aby otrzymać pożądaną zawartość ferrytu. W celu otrzymania pożądanej relacji pomiędzy fazą austenitu i ferrytu, z zawartością ferrytu 40-65% objętościowo, dodawane jest pomiędzy 4,9 a 10,0% wagowo niklu, korzystnie 4,9-8,0% wagowo niklu.

Molibden (Mo) jest elementem aktywnym, zwiększającym odporność na korozję w środowiskach chloru, jak również w korzystny sposób redukującym kwasy. Zbyt wysoka zawartość Mo, w połączeniu z wysoką zawartoś cią Cr, powoduje zwiększone ryzyko wytrą cania faz mię dzymetalicznych. Zawartość Mo w przedmiocie wynalazku powinna znajdować się w przedziale 3,0-5,0% wagowo, korzystnie 3,6-4,7% wagowo, a w szczególności 4,0-4,3% wagowo.

Azot (N) jest elementem bardzo aktywnym, zwiększającym odporność na korozję i stabilność strukturalną, i jak również wytrzymałość materiału. Ponadto, wysoka zawartość N polepsza odzyskiwanie austenitu po spawaniu, co zapewnia dobre własności uzyskanego spawu. W celu uzyskania właściwego działania N, powinno się go dodać co najmniej w 0,28% wagowo. Przy wysokiej zawartości N zwiększa się ryzyko wytrącania się azotków chromu, zwłaszcza gdy równocześnie stop posiada wysoką zawartość chromu. Ponadto, wysoka zawartość N zwiększa ryzyko większej porowatości ze względu na przekroczenie rozpuszczalności N w wytopie, z tych też względów zawartość N powinna być ograniczona do maksymalnie 0,5% wagowo, korzystnie 0,35-0,45% wagowo.

PL 199 387 B1

Bor (B) jest dodawany w celu zwiększenia obrabialności materiału na gorąco. Przy zbyt wysokiej zawartości boru spawalność, jak i odporność na korozję mogą się pogarszać. Dlatego też zawartość boru powinna być mniejsza niż 0,0030% wagowo.

Siarka (S) wpływa negatywnie na odporność na korozję, tworząc rozpuszczalne siarczki. Ponadto, pogarsza się obrabialność na gorąco, z tych też powodów zawartość siarki może wynosić maksymalnie 0,010% wagowo.

Kobalt (Co) jest dodawany w celu polepszania zarówno stabilności strukturalnej, jak i odporności na korozję. Kobalt jest elementem stabilizującym austenit. W celu uzyskania tego efektu zawartość Co powinna wynosić co najmniej 0,5% wagowo, korzystnie 1,5% wagowo. Ponieważ kobalt jest względnie drogim składnikiem, dodatek kobaltu jest ograniczony do maksymalnie 3,5% wagowo.

Wolfram (W) zwiększa odporność na wżery korozyjne i korozję szczelinową. Dodanie zbyt dużej ilości wolframu, w połączeniu ze zbyt wysoką zawartością Cr i i Mo, oznacza ryzyko wytrącania się fazy międzymetalicznej. Zawartość W w przedmiocie wynalazku powinna znajdować się w granicach od 0 do 3,0% wagowo, korzystnie 0,5 do 1,8% wagowo.

Miedź (Cu) jest dodawana w celu zwiększenia ogólnej odporności na korozję w środowiskach kwaśnych na przykład kwasu siarkowego. Równocześnie Cu wpływa na stabilność strukturalną. Jednakże zbyt wysoka jej zawartość wpływa na przekroczenie rozpuszczalności w stanie stałym. Dlatego też zawartość Cu powinna być ograniczona maksymalnie do 2,0% wagowo, korzystnie 0,5-1,5% wagowo.

Ruten (Ru) jest dodawany dla zwiększenia odporności na korozję. Ponieważ ruten jest bardzo drogim elementem, jego zawartość ograniczona jest do maksymalnie 0,3% wagowo, korzystnie między 0, a 0,1% wagowo.

Aluminium (Al) i wapń (Ca) są stosowane jako czynniki dezoksydacyjne w produkcji stali. Zawartość Al powinna być ograniczona do maksymalnie 0,03% w celu ograniczenia tworzenia się azotków. Wapń ma pożądany efekt na plastyczność na gorąco. Jednakże zawartość Ca powinna być ograniczona do 0,010% wagowo, w celu uniknięcia niepożądanej ilości żużlu.

Zawartość ferrytu jest ważna dla uzyskania dobrych własności mechanicznych i antykorozyjnych, jak również dobrej spawalności. Z punktu widzenia korozji i spawalności zawartość ferrytu pomiędzy 40 a 65% jest pożądana dla uzyskania dobrych własności. Ponadto, duża zawartość ferrytu powoduje zwiększoną wytrzymałość przy niskich temperaturach, jak i odporność na zwiększenie się ryzyka kruchości wodorowej. Dlatego też zawartość ferrytu powinna wynosić 40-65%, korzystnie 42-60%, a w szczególności 45-55% objętościowo.

W poniż szych przykł adach przedstawiono wiele testowych wsadów o róż nych składach, które ukazują wpływ różnych elementów stopu na własności produktu. Wsad 05182 stanowi odniesienie i nie jest częścią przedmiotu wynalazku. Pozostałe wsady nie powinny również stanowić ograniczenia zakresu przedmiotu wynalazku, za wyjątkiem specyficznych przykładów wsadów, które ilustrują przedmiot wynalazku według zastrzeżeń patentowych.

Liczby lub wartości PRE odnoszą się zawsze do liczb obliczonych zgodnie z formułą PREW, nawet jeżeli nie zostanie to za każdym razem wspomniane.

P r z y k ł a d 1

Wsady testowe w tym przykładzie zostały wyprodukowane poprzez odlanie 170 kg wlewków w laboratorium, które zostały przekute na gorą co na okrą g ł e prę ty. Był y one wyciskane na gorą co jako okrągłe i płaskie pręty, po czym materiały testowe zostały pobrane z prętów okrągłych. Następnie płaskie pręty były wyżarzane przed walcowaniem na zimno, a następnie stały się materiałem testowym. Z punktu widzenia inżynierii materiałowej taki proces może być reprezentatywny dla produktów w większej skali, na przykład dla rur bez szwu wytwarzanych przez wyciskanie a nastę pnie walcowania na zimno. Tabela 1 ukazuje skład pierwszej partii wsadów testowych.

T a b e l a 1 Skład wsadów testowych w procentach wagowo.

C	Mn	Cr	Ni	Mo	W	Co	V	La	Ti	N
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
605193	1,03	27,90	8,80	4,00	0,01	0,02	0,04	0,01	0,01	0,36
605195	0,97	27,90	9,80	4,00	0,01	0,97	0,55	0,01	0,35	0,48

PL 199 387 B1 cd. tabeli 1

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
605197	1,07	28,40	8,00	4,00	1,00	1,01	0,04	0,01	0,01	0,44
605178	0,91	27,94	7,26	4,01	0,99	0,10	0,07	0,01	0,03	0,44
605183	1,02	28,71	6,49	4,03	0,01	1,00	0,04	0,01	0,04	0,28
605184	0,99	28,09	7,83	4,01	0,01	0,03	0,54	0,01	0,01	0,44
605187	2,94	27,74	4,93	3,98	0,01	0,98	0,06	0,01	0,01	0,44
605153	2,78	27,85	6,93	4,03	1,01	0,02	0,06	0,02	0,01	0,34
605182	0,17	23,48	7,88	5,75	0,01	0,05	0,04	0,01	0,10	0,26

W celu zbadania strukturalnej stabilności próbek z każdego wsadu, zostały one wyżarzone w zakresie temperatur 900-1150°C, co 50°C, oraz schłodzone w powietrzu i w wodzie. W najniższej temperaturze formowała się faza międzymetaliczna. Określana była najniższa temperatura, w której powstawanie fazy międzymetalicznej stawało się nieznaczące, czego dokonano poprzez badanie mikroskopem optycznym. Nowe próbki z odpowiednich wsadów zostały wyżarzone we wspomnianej temperaturze przez dwie minuty, a następnie schłodzone przy szybkości chłodzenia 140°C/min do temperatury pokojowej. Następnie został określony obszar frakcji fazy sigma poprzez cyfrową obróbkę zdjęć rozproszonych elektronów w mikroskopie elektronowym. Wyniki przedstawia tabela 2.

Tmaxsigma została obliczona przy pomocy Thermo-Calc (wersji N termodynamicznej bazy danych dla stali TCFE99), na podstawie charakterystycznych ilości dla wszystkich wariantów. Tmaxsigma jest temperaturą rozpuszczania się fazy sigma, zaś wysokie temperatury rozpuszczania wskazują na niską stabilność strukturalną.

T a b e l a 2

Wsad	Temperatura obróbki	Ilość sigma (% objętościowo)	TmaxSigma
605193	1100°C, 5 min	7,5%	1016
605195	1150°C, 5 min	32%	1047
605197	1100°C, 5 min	18%	1061
605178	1100°C, 5 min	14%	1038
605183	1050°C, 5 min	0,4%	997
605184	1100°C, 5 min	0,4%	999
605187	1050°C, 5 min	0,3%	962
605153	1100°C, 5 min	3,5%	1032
605182	1100°C, 5 min	2,0%	1028

Celem badania było ustalenie kolejności materiałów pod względem stabilności strukturalnej, to znaczy rzeczywistej zawartości fazy sigma w próbkach, które były obrabiane termicznie i schładzane przed testami korozyjnymi. Jak widać Tmaxsigma, obliczone na podstawie Thermo-Calc, nie są bezpośrednio zgodne ze zmierzonymi ilościami fazy sigma, jednakże wsady testowe z najmniejszym zmierzonym Tmaxsigma zawierają najniższe ilości fazy sigma w badaniu.

Własności związane z wżerami korozyjnymi były testowane w tak zwanym roztworze Green-Death, który zawierał 1%FeCl3, 1%CuCl2, 11%H2SO4, 1,2%HCl. Procedura testowa odpowiadała procedurze ASTM G48C, jednakże była prowadzona z wykorzystaniem bardziej agresywnego roztworu Green Death. Następnie niektóre wsady były testowane zgodnie z ASTM G48C (2 testy na wsad). Przeprowadzono również testy elektrochemiczne w 3% NaCl (6 testów na wsad. Wyniki, w postaci krytycznej temperatury dla wżerów korozyjnych (CPT) dla wszystkich testów, przedstawia tabela 3. Są to na przykład liczby PREW [Cr+3,3(Mo+0,5W)+16N] dla całkowitego składu stopu, jak również dla austenitu i ferrytu. Indeks alfa odnosi się do ferrytu a gamma do austenitu.

PL 199 387 B1

T a b e l a 3

Wsad	PRE alfa	PRE gamma	PRE alfa/PRE gamma	PRE	CPT °C zmieniona ASTM G48C Green Death	CPT °C ASTM G48C 6%FeCl3	CPT °C 3% NaCl
605193	51,3	49,0	0,9552	46,9	90/90		64
605195	51,5	48,9	0,9495	48,7	90/90		95
605197	53,3	53,7	1,0075	50,3	90/90	>95	>95
605178	50,7	52,5	1,0355	49,8	75/80		94
605183	48,9	48,9	1,0000	46,5	85/85	90	93
605184	48,9	51,7	1,0573	48,3	80/80		72
605187	48,0	54,4	1,1333	48,0	70/75		77
605182	54,4	46,2	0,8493	46,6	75/70	85	62
654SMO					90/85
SAF2507					70/70
SAF2609					60/50

Wiadomo, że istnieje liniowa zależność pomiędzy najniższą liczbą PRE w austenicie lub ferrycie a wartością CPT w stali dwufazowej, lecz wyniki z tabeli 3 wykazują, że liczba PRE nie wyjaśnia w pełni wartość CPT. Fig. 1 ukazuje schematycznie wartości CPT z testów prowadzonych zmodyfikowaną metodą ASTM G48C. Stale dwufazowe SAF2507 i SAF2906, jak również wysokostopowa stal austenityczna 654SMO zostały pokazane dla odniesienia. Poza tymi wynikami, wszystkie testowane materiały wykazały większą wartość CPT, w zmodyfikowanej metodzie ASTM G48C, niż SAF2507 i SAF2906. Ponadto, niektóre z testowanych materiałów uzyskały wartości CPT, w zmodyfikowanej metodzie ASTM G48C, na tym samym poziomie lub wyższe niż dla 654SMO. Testowy wsad 605183, zawierający kobalt, wykazał dobrą stabilność strukturalną przy kontrolowanej szybkości schładzania (140°C/min), i pomimo że zawierał również dużą domieszkę chromu i molibdenu, uzyskał lepsze wartości niż SAF2507 i SAF2906. Badanie to dowodzi, że wysoka liczba PRE nie wyjaśnia w pełni wartości CPT, jeżeli stosunek PRE austenitu do PRE ferrytu nie jest wyjątkowej wagi dla własności wysokostopowych stali dwufazowych, proporcje pomiędzy elementami stopu są w bardzo wąskim i dokładnym zakresie, pomiędzy 0,9-1,15, korzystnie 0,9-1,05, a otrzymana wartość PRE jest większa niż 46. Stosunek PRE austenitu do PRE ferrytu w odniesieniu do CPT, w zmodyfikowanej metodzie ASTM G48C, dla wsadów testowych przedstawia tabela 3.

Wytrzymałość w temperaturze pokojowej (RT), 100°C i 200°C oraz udarność w temperaturze pokojowej (RT) zostały określone dla wszystkich wsadów i są wartościami średnim z trzech testów.

Próbki do testu naprężeniowego (DR-5C50) zostały wykonane z wyciśniętych prętów φ 20 mm, które zostały podgrzane do temperatur z Tabeli 2 przez 20 minut, po czym schłodzone w powietrzu lub w wodzie (605195, 605197, 605148). Wyniki przedstawiają tabele 4 i 5. Wyniki testów naprężeniowych wykazują, że zawartość chromu, azotu i wolframu ma silny wpływ na udarność materiału. Poza 605153, wszystkie wsady spełniły wymóg 25% wydłużenia w teście naprężeniowym w temperaturze pokojowej (RT).

T a b e l a 4 Udarność .

Wsad	Temperatura	Rp0,2	Rp1,0	Rm	A5	Z
		(Mpa)	(Mpa)	(Mpa)	(%)	(%)
1	2	3	4	5	6	7
605193	RT	652	791	916	29,7	38
	100°C	513	646	818	30,4	36
	200°C	511	583	756	29,8	36

PL 199 387 B1 cd. tabeli 4

1	2	3	4	5	6	7
605195	RT	671	773	910	38,0	66
	100°C	563	637	825	39,3	68
	200°C	504	563	769	38,1	64
605197	RT	701	799	939	38,4	66
	100°C	564	652	844	40,7	69
	200°C	502	577	802	35,0	65
605178	RT	712	828	925	27,0	37
	100°C	596	677	829	31,9	45
	200°C	535	608	763	27,1	36
605183	RT	677	775	882	32,4	67
	100°C	560	642	788	33,0	59
	200°C	499	578	737	29,9	52
605184	RT	702	793	915	32,5	60
	100°C	569	657	821	34,5	61
	200°C	526	581	774	31,6	56
605187	RT	679	777	893	35,7	61
	100°C	513	628	799	38,9	64
	200°C	505	558	743	35,8	58
605153	RT	715	845	917	20,7	24
	100°C	572	692	817	29,3	27
	200°C	532	611	749	23,7	31
605182	RT	627	754	903	28,4	43
	100°C	493	621	802	31,8	42

T a b e l a 5 Udarność .

Wsad	Wyżarzanie [°C/min]	Schładzanie	Udarność [J]	Wyżarzanie [°C/min]	Schładzanie	Udarność [J]
605193	1100/20	Powietrze	35	1100/20	Woda	242
605195	1150/20	Woda	223
605197	1100/20	Woda	254	1130/20	Woda	259
605178	1100/20	Powietrze	62	1100/20	Woda	234
605183	1050/20	Powietrze	79	1050/20	Woda	244
605184	1100/20	Woda	81	1100/20	Woda	78
605187	1050/20	Powietrze	51	1100/20	Woda	95
605153	1100/20	Powietrze	50	1100/20	Powietrze	246
605182	1100/20	Powietrze	22	1100/20	Woda	324

To badanie pokazuje bardzo wyraźnie, że schładzanie wodą jest niezbędne dla uzyskania najlepszej struktury, a w konsekwencji dobrych wartości udarności. Wymagana jest wartość 100 J w temPL 199 387 B1 peraturze pokojowej, i wszystkie wsady spełniają to wymaganie za wyjątkiem 605184 i 60517, które są jakkolwiek bardzo bliskie jego spełnienia.

Tabela 6 ukazuje wyniki testu spawania elektrodą wolframową w osłonie gazu obojętnego (określane dalej jako TIG), w którym wsady 605193, 605183, 605184, jak i 605253 wykazały dobrą strukturę w strefie przegrzania (strefa przegrzania określona będzie dalej skrótem HAZ). Wsady zawierające Ti wykazują obecność cyny w HAZ. Zbyt wysoka zawartość chromu i azotu skutkuje powstawaniem Cr2N, którego powinno się unikać ponieważ pogarsza własności materiału.

T a b e l a 6

Wsad	Wytrącenia (gaz obojętny Ar (99,99%)
605193	HAZ : W normie
605195	HAZ: Duże ilości TIN i fazy sigma
605197	HAZ: małe ilości Cr₂N w ziarnach beta, lecz nieznaczne
605178	HAZ:Cr₂N w ziarnach beta, poza tym w normie
605183	HAZ: W normie
605184	HAZ: W normie
605187	HAZ: Cr2N blisko punktu płynięcia, dalej żadnych wytrąceń
605153	HAZ: W normie
605182	HAZ: TIN i złuszczone granice ziaren beta/beta

P r z y k ł a d 2

W opisanym poniżej przykładzie skład dalszych wsadów testowych przygotowano tak, aby uzyskać optymalny skład stopu. Wsady te zostały zmodyfikowane poczynając od własności wsadów, w zakresie dobrej stabilnoś ci struktury i wysokiej odpornoś ci na korozję , na podstawie wyników z przykł adu 1. Wszystkie wsady wykorzystują stop stanowią cy przedmiot wynalazku, wsady 1-8 zostały włączone do modelu statystycznego, zaś wsady E do N są dodatkowymi stopami testowymi, pozostającymi w zakresie przedmiotu wynalazku.

Wsady testowe w tym przykładzie zostały wyprodukowane poprzez odlanie 270 kg wlewków, które zostały przekute na gorąco na okrągłe pręty. Były one wyciskane na gorąco jako pręty, z których wykonano próbki. Następnie pręty były wyżarzane przed walcowaniem na zimno na płaskowniki, a następnie stały się materiałem testowym. Tabela 7 ukazuje sk ład pierwszej partii wsadów testowych.

T a b e l a 7. Skład wsadów testowych w procentach wagowo.

	C	Mn	Cr	Ni	Mo	W	Co	Cu	Ru	B	N
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1	605258	1,1	29,0	6,5	4,23		1,5			0,0018	0,46
2	605249	1,0	28,8	7,0	4,23		1,5			0,0026	0,38
3	605259	1,1	29,0	6,8	4,23		0,6			0,0019	0,45
4	605260	1,1	27,5	5,9	4,22		1,5			0,0020	0,44
5	605250	1,1	28,8	7,6	4,21		0,6			0,0010	0,40
6	605251	1,0	28,1	6,5	4,24		1,5			0,0021	0,38
7	605261	1,0	27,8	6,1	4,22		0,6			0,0021	0,43
8	605252	1,1	28,4	6,9	4,23		0,5			0,0018	0,37
E	605254	1,1	26,9	6,5	4,8		1,0			0,0021	0,38
F	605255	1,0	28,6	6,5	4,0		3,0			0,0020	0,31
G	605262	2,7	27,6	6,9	3,9	1,0	1,0			0,0019	0,36

PL 199 387 B1 cd. tabeli 7

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
H	605263	1,0	28,7	6,6	4,0	1,0	1,0			0,0020	0,40
I	605253	1,0	28,8	7,0	4,16		1,5			0,0019	0,37
J	605266	1,1	30,0	7,1	4,02					0,0018	0,38
K	605269	1,0	28,5	7,0	3,97	1,0	1,0			0,0020	0,45
L	605268	1,1	28,2	6,6	4,0	1,0	1,0	1,0		0,0021	0,43
M	605270	1,0	28,8	7,0	4,2		1,5		0,1	0,0021	0,41
N	605267	1,1	29,3	6,5	4,23			1,5		0,0019	0,38

T a b e l a 8. Thermo-Calc.

Wariant	Alfa-formuła empirycznie	Alfa T-C	PRE łącznie	PRE alfa	PRE gamma	TmaxSigma	T max Cr2N
1	46	50	50,2	47,8	50,5	1006	1123
2	52	50	49,1	48,4	49,8	1019	1084
3	45	50	50,2	47,9	52,6	1007	1097
4	46	50	49,2	46,5	49,8	986	1121
5	47	50	49,1	48,5	49,7	1028	1038
6	52	50	48,1	47,1	49,2	998	1086
7	44	50	49,2	46,6	52,0	985	1081
8	46	50	48,1	47,2	49,1	1008	1044
E	46	53	49,3	48,4	49,5	1010	1099
F	65	52	46,7	47,2	46,1	1008	1090
G	48	51	48, 4	48,4	48,3	1039	979
H	50	53	50,0	48,4	51,7	1035	1087
I	52	50	49,1	48,4	49,8	1019	1084

Wartości Thermo-Calc według tabeli 8 (wersja N termodynamicznej bazy danych dla stali TCFE99) oparte są na podstawie charakterystycznych ilości wszystkich wyspecyfikowanych elementów w róż nych wariantach. Liczba PRE dla ferrytu i austenitu jest wyliczona na bazie ich skł adu równowagowego przy 1100°C. Tmaxsigma jest temperaturą rozpuszczania się fazy sigma, wysokie temperatury topnienia oznaczają niską stabilność strukturalną.

Rozdział elementów stopu w fazie ferrytu i austenitu został zbadany na podstawie analizy mikrosondą, a wyniki przedstawia tabela 9.

T a b e l a 9

Wsad	Faza	Cr	Mn	Ni	Mo	W	Co	Cu	N
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
605258	Ferryt	29,8	1,3	4,8	5,0		1,4		0,11
	Austenit	28,3	1,4	7,3	3,4		1,5		0,60
605249	Ferryt	29,8	1,1	5,4	5,1		1,3		0,10
	Austenit	27,3	1,2	7,9	3,3		1,6		0,53
605259	Ferryt	29,7	1,3	5,3	5,3		0,5		0,10
	Austenit	28,1	1,4	7,8	3,3		0,58		0,59
605260	Ferryt	28,4	1,3	4,4	5,0		1,4		0,08
	Austenit	26,5	1,4	6,3	3,6		1,5		0,54

PL 199 387 B1 cd. tabeli 9

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
605250	Ferryt	30,1	1,3	5,6	5,1		0,46		0,07
	Austenit	27,3	1,4	8,8	3,4		0,53		0,52
605251	Ferryt	29,6	1,2	5,0	5,2		1,3		0,08
	Austenit	26,9	1,3	7,6	3,5		1,5		0,53
605261	Ferryt	28,0	1,2	4,5	4,9		0,45		0,07
	Austenit	26,5	1,4	6,9	3,3		0,56		0,56
605252	Ferryt	29,6	1,3	5,3	5,2		0,42		0,09
	Austenit	27,1	1,4	8,2	3,3		0,51		0,48
605254	Ferryt	28,1	1,3	4,9	5,8		0,89		0,08
	Austenit	26,0	1,4	7,6	3,8		1,0		0,48
605255	Ferryt	30,1	1,3	5,0	4,7		2,7		0,08
	Austenit	27,0	1,3	7,7	3,0		3,3		0,45
605262	Ferryt	28,8	3,0	5,3	4,8	1,4	0,9		0,08
	Austenit	26,3	3,2	8,1	3,0	0,85	1,1		0,46
605263	Ferryt	29,7	1,3	5,1	5,1	1,3	0,91		0,07
	Austenit	27,8	1,4	7,7	3,2	0,79	1,1		0,51
605253	Ferryt	30,2	1,3	5,4	5,0		1,3		0,09
	Austenit	27,5	1,4	8,4	3,1		1,5		0,48
605266	Ferryt	31,0	1,4	5,7	4,8				0,09
	Austenit	29,0	1,5	8,4	3,1				0,52
605269	Ferryt	28,7	1,3	5,2	5,1	1,4	0,9		0,11
	Austenit	26,6	1,4	7,8	3,2	0,87	1,1		0,52
605268	Ferryt	29,1	1,3	5,0	4,7	1,3	0,91	0,84	0,12
	Austenit	26,7	1,4	7,5	3,2	0,97	1,0	1,2	0,51
605270	Ferryt	30,2	1,2	5,3	5,0		1,3		0,11
	Austenit	27,7	1,3	8,0	3,2		1,4		0,47
605267	Ferryt	30,1	1,3	5,1	4,9			1,3	0,08
	Austenit	27,8	1,4	7,6	3,1			1,8	0,46

Właściwości związane z wżerami korozyjnymi były testowane w roztworze Green Death (1%FeCl3, 1%CuCl2, 11%H2SO4, 1,2%HCl). Procedury testowe są takie same, jak w przypadku testów zgodnych z normą ASTM G48C, lecz tym razem zostały przeprowadzone w bardziej agresywnym roztworze niż 6%FeCl3, tak zwanym Green Death. Poza tym, korozja ogólna była testowana w 2% HCl (po 2 testy na wsad) przed badaniem „punktu rosy. Wyniki wszystkich testów ukazuje tabela 10, fig. 2 i fig. 3. Wszystkie testowane wsady wykazały lepsze własności niż SAF2507 w roztworze „Green Death. Wszystkie wsady znalazły się w zakresie 0,9-1,15, korzystnie w zakresie 0,9-1,05, dla stosunku PRE austenitu/PRE ferrytu, podczas gdy równocześnie zarówno ferryt, jak i austenit przekraczał dla PRE wartość 44, a dla większości wsadów nawet znacznie przekraczał 44. Niektóre wsady osiągnęły nawet limit całkowitego PRE 50. Jest niezwykle interesujące, że wsad 605251, z zawartością 1,5% kobaltu, zachowywał się nieomal równoważnie w stosunku do wsadu 605250, z zawartością 0,6% kobaltu, w roztworze Green Death, pomimo małej zawartości chromu we wsadzie 605251. Zadziwiające i interesujące jest to, że wsad 605251 wykazywał liczbę PRE około 48, co przekracza wartości dla niektórych spotykanych

PL 199 387 B1 dzisiaj na rynku dwufazowych superstopów, przy równoczesnej wartości Tmaxsigma poniżej

1010°C, co wskazuje na dobrą stabilność strukturalną, na podstawie wartości z tabeli 2 w przykładzie 1.

W tabeli 10 pokazano wartość PREW (%Cr+3,3%(Mo+0,5%W)+16%N) dla całego składu stopu oraz PRE austenitu, jak również ferrytu (w zaokrągleniu), na podstawie składu fazowego zmierzonego mikrosondą. Zawartość ferrytu została zmierzona po obróbce cieplnej w 1100°C, po której nastąpiło schłodzenie w wodzie.

T a b e l a 10

Wsad	Część alfa	PREW łącznie	PRE alfa	PRE gamma	PRE gamma/PRE alfa	CPT °C Green Death
605258	48,2	50,3	48,1	49,1	1,021
605249	59,8	48,9	48,3	46,6	0,967	75/80
605259	49,2	50,2	48,8	48,4	0,991
605260	53,4	48,5	46,1	47,0	1,019
605250	53,6	49,2	48,1	46,8	0,974	95/80
605251	54,2	48,2	48,1	46,9	0,976	90/80
605261	50,8	48,6	45,2	46,3	1,024
605252	56,6	48,2	48,2	45,6	0,946	80/75
605254	53,2	48,8	48,5	46,2	0,953	90/75
605255	57,4	46,9	46,9	44,1	0,940	90/80
605262	57,2	47,9	48,3	45,0	0,931
605263	53,6	49,7	49,8	47,8	0,959
605253	52,6	48,4	48,2	45,4	0,942	85/75
605266	62,6	49,4	48,3	47,6	0,986
605269	52,8	50,5	49,6	46,9	0,945
605268	52,0	49,9	48,7	47,0	0,965
605270	57,0	49,2	48,5	45,7	0,944
605267	59,8	49,3	47,6	45,4	0,953

W celu bliż szego zbadania strukturalnej stabilności próbek w sposób szczegółowy, próbki były wyżarzane przez 20 minut w temperaturze 1080°C, 1100°C i 1150°C, a następnie chłodzone w wodzie. Temperatura, przy której faza międzymetaliczna zaczyna być nieistotna, została określona przy pomocy mikroskopu optycznego. Porównanie struktury wsadów po wyżarzaniu przy 1080°C i następującym po nim chłodzeniu w wodzie oznacza, który ze wsadów jest bardziej podatny na zawartość niepożądanej fazy sigma. Wyniki przedstawia tabela 11. Kontrola struktury wykazuje, że wsady 605249, 605251, 605252, 605253, 605254, 605255, 605259, 605260, 605266, jak również 605267, są wolne od niepożądanej fazy sigma. Ponadto, wsad 605249, z zawartoś cią 1,5% wagowo kobaltu, jest wolny od fazy sigma, podczas gdy wsad 605250, z zawartością kobaltu 0,6%, wagowo zawiera jedynie nieznaczne ilości fazy sigma. Oba stopy zawierają duże ilości chromu, około 29,0% wagowo, i molibdenu, około 4,25% wagowo. Jeżeli porównać skład wsadów 605249, 605250, 605251 i 605252, mając na względzie zawartość fazy sigma, okazuje się że zakres składu dla optymalnego materiału jest bardzo wąski, w tym przypadku względem stabilności strukturalnej. Ponadto, okazuje się, że wsad 605268 zawiera wyłącznie fazę sigma, w porównaniu do wsadu 605263, który zawiera dużo fazy sigma. To co głównie odróżnia te wsady od innych, to dodatek miedzi do wsadu 605268. Wsady 605266 i 605267 są wolne od fazy sigma, i pomimo wysokiej zawartości chromu ten ostatni zawiera miedź. Ponadto, wsady 605262 i 605263, z dodatkiem 1,0% wagowo wolframu, wykazują zawartość duż ej ilości fazy sigma

PL 199 387 B1 w strukturze, przy czym interesują ce jest, ż e wsad 605269, również zawierają cy dodatek 1,0% wagowo wolframu, lecz o większej zawartości azotu niż wsady 605262 i 605263, wykazuje znacząco niższą ilość fazy sigma. W konsekwencji tego wymagana jest dobrze dobrana równowaga pomiędzy różnymi składnikami stopu, przy wysokiej zawartości chromu i molibdenu, w celu zachowania stabilności strukturalnej.

Tabela 11 ukazuje wyniki optycznego badania próbek po wyżarzaniu w 1080°C przez 20 minut a nastę pnie chł odzeniu w wodzie. Ilość fazy sigma okreś lona został a wartoś ciami od 1 do 5, przy czym 1 oznacza, że nie stwierdzono fazy sigma podczas badania, a 5 oznacza bardzo wysoką zawartość fazy sigma w badaniu.

T a b e l a 11

Wsad	Faza sigma	Cr	Mo	W	Co	Cu	N	Ru
605249	1	28,8	4,23		1,5		0,38
605250	2	28,8	4,24		0,6		0,40
605251	1	28,1	4,24		1,5		0,38
605252	1	28,4	4,23		0,5		0,37
605253	1	28,8	4,16		1,5		0,37
605254	1	26,9	4,80		1,0		0,38
605255	1	28,6	4,04		3,0		0,31
605258	2	29,0	4,23		1,5		0,46
605259	1	29,0	4,23		0,6		0,45
605260	1	27,5	4,22		1,5		0,44
605261	2	27,8	4,22		0, 6		0,43
605262	4	27,6	3,93	1,0	1,0		0,36
605263	5	28,7	3,96	1,0	1,0		0,40
605266	1	30,0	4,02				0,38
605267	1	29,3	4,23			1,5	0,38
605268	2	28,2	3,98	1,0	1,0	1,0	0,43
605269	3	28,5	3,97	1,0	1,0		0,45
605270	3	28,8	4,19		1,5		0,41	0,1

W tabeli 12 ukazano wyniki testów udarnoś ci niektórych wsadów. Wyniki są bardzo dobre, co oznacza dobrą strukturę nawet po wyżarzaniu przy 1100°C i następującym po nim chłodzeniu w wodzie, zaś wymagane 100 J zostało uzyskane z bardzo duż ym marginesem przez wszystkie testowane wsady.

T a b e l a 12

Wsad	Wyżarzanie [°C/min]	Schładzanie	Udarność [J]	Udarność [J]	Udarność [J]
605249	1100/20	Woda	>300	>300	>300
605250	1100/20	Woda	>300	>300	>300
605251	1100/20	Woda	>300	>300	>300
605252	1100/20	Woda	>300	>300	>300
605253	1100/20	Woda	258	267	257
605254	1100/20	Woda	>300	>300	>300
605255	1100/20	Woda	>300	>300	>300

PL 199 387 B1

Figura 4 przedstawia wyniki testów plastyczności na gorąco dla większości wsadów. Dobra obrabialność jest oczywiście ważna ze względu na zdolność do produkcji wyrobów w postaci prętów, rur, na przykład rur ze szwem i bez szwu, płyt, taśm, drutów, drutów spawalniczych, elementów konstrukcyjnych, na przykład pomp, zaworów, kołnierzy i złączek. Wsady 605249, 605250, 605251, 605252, 605255, 605266, jak również 605267, wykazują polepszone wartości plastyczności na gorąco.

Podsumowanie wyników testów.

W celu otrzymania dobrych wł aś ciwości odpornoś ci na korozję , przy równoczesnej dobrej stabilności strukturalnej, obrabialności na gorąco i spawalności, materiał powinien być optymalizowany zgodnie z poniższymi wytycznymi:

- liczba PRE w ferrycie powinna przekraczać 45, a korzystniej 47,

- liczba PRE w austenicie powinna przekraczać 45, a korzystniej 47,

- liczba PRE dla całego stopu powinna wynosić co najmniej 46,

- stosunek PRE austenitu do PRE ferrytu powinien znajdować się w zakresie od 09-1,15, korzystnie w zakresie 0,9-1,05,

- zawartość ferrytu powinna znajdować się w zakresie 45-55%,

- Tmaxsigma nie powinno przekraczać 1010°C,

- zawartość azotu powinna znajdować się w zakresie 0,28 - 0,5% wagowo, korzystnie 0,35 - 0,48% wagowo, a najkorzystniej 0,38 - 0,40% wagowo,

- zawartość kobaltu powinna znajdować się w zakresie 0 - 3,5% wagowo, korzystnie 1,0 - 2,0% wagowo, a najkorzystniej 1,3 - 1,7% wagowo,

- w celu zapewnienia wysokiej rozpuszczalności azotu, to znaczy jeż eli azot znajduje się w zakresie od 0,38 - 0,40% wagowo, powinno zostać dodanych co najmniej 29,0% Cr i co najmniej 3,0% Mo, przy czym całkowita zawartość Cr, Mo i N powinna spełniać wymagania liczby PRE.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Dwufazowy stop stali nierdzewnej o osnowie ferrytyczno-austenitycznej, znamienny tym, że zawiera w % wagowych: C maks. 0,03%, Si maks. 0,5%, Mn 0-3,0%, Cr 24,0-30,0%, Ni 4,9-10,0%, Mo 3,0-5,0%, N 0,28-0,5%, B 0-0,0030%, S maks. 0,010%, Co 0-3,5%, W 0-3,0%, Cu 0-2,0%, Ru 0-0,3%, Al 0-0,03%, Ca 0-0,010%, Ti 0-0,35%, V 0-0,55%, pozostałą część stanowi Fe i nieuniknione zanieczyszczenia i dodatki, zaś zawartość ferrytu wynosi 40-65% objętościowo, wartość PRE albo PREW dla obu faz ferrytycznej i austenitycznej jest wyższa niż 45, przy czym wartość PRE albo PREW całkowitego składu stopu jest wyższa niż 46 a proporcja pomiędzy wartością PRE albo PREW dla fazy austenitycznej i wartością PRE albo PREW dla fazy ferrytycznej jest pomiędzy 0,90 i 1,15.
2. Stop wedł ug zastrz. 1, znamienny tym, ż e zawiera mangan w zakresie od 0,5 do 1,2% wagowo.
3. Stop według zastrz. 1, znamienny tym, ż e zawiera chrom w zakresie od 27,0 do 29,0% wagowo.
4. Stop według zastrz. 1, znamienny tym, ż e zawiera nikiel w zakresie od 5,0 do 8,0% wagowo.
5. Stop według zastrz. 1, znamienny tym, ż e zawiera molibden w zakresie od 3,6 do 4,7% wagowo.
6. Stop według zastrz. 1, znamienny tym, ż e zawiera azot w zakresie od 0,35 do 0,45% wagowo.
7. Stop według zastrz. 1, znamienny tym, ż e zawiera ruten w zakresie od więcej niż 0 do 0,3% wagowo, korzystnie od więcej niż 0 do 0,1% wagowo.
8. Stop wedł ug zastrz. 1, znamienny tym, ż e zawiera kobalt w zakresie od 0,5 do 3,5% wagowo, korzystnie od 1,5 do 3,5% wagowo.
9. Stop wedł ug zastrz. 1, znamienny tym, ż e zawiera miedź w zakresie od 0,5 do 2,0% wagowo, korzystnie od 1,0 do 1,5% wagowo.
10. Stop według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera ferryt w zakresie od 42 do 60% objętościowo, korzystnie od 45 do 55% objętościowo.

PL 199 387 B1
11. Stop według zastrz. 1, znamienny tym, że liczba całkowitego PRE lub PREW jest wyższa niż 44, gdzie PRE=%Cr+3,3%Mo+16%N, PREW=%Cr+3,3(%Mo+0,5%W)+16%N a % oznaczają % wagowe.
12. Stop według zastrz. 11, znamienny tym, że liczba PRE lub PREW zarówno dla fazy ferrytu, jak i fazy austenitu mieści się w granicach pomiędzy wartościami 47 i 49.
13. Stop według zastrz. 1, znamienny tym, że proporcja między wartością PRE albo PREW dla fazy austenicznej i wartością PRElub PREW dla fazy ferrytycznej jest pomiędzy 0,9 i 1,05.
14. Zastosowanie dwufazowego stopu stali nierdzewnej określonego w zastrzeżeniach od 1 do 13 na wyroby przeznaczone do pracy w środowiskach o dużej zawartości chloru.
15. Zastosowanie dwufazowego stopu stali nierdzewnej określonego w zastrzeżeniach od 1 do 13 na wyroby przeznaczone do pracy w środowiskach o dużej zawartości chloru, w postaci prętów, rur, rur ze szwem, rur bez szwu, płyt, taśm, drutów, drutów spawalniczych, części konstrukcyjnych, takich jak pompy, zawory, kołnierze i złączki.