PT1431408E

PT1431408E - Aço inoxidável austenítico de crómio-níquel-manganésio-cobre contendo pouco níquel.

Info

Publication number: PT1431408E
Application number: PT02028526T
Authority: PT
Inventors: Meng-Hsin Hsieh; Yi-Cheng Wu; Pei-Te Huang; Hao-Shang Liu
Original assignee: Yieh United Steel Corp
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2007-02-28
Also published as: ES2277611T3; ATE346174T1; EP1431408B1; DK1431408T3; DE60216304T2; SI1431408T1; DE60216304D1; EP1431408A1

Description

TVC? GPD jJllftoL.rCJ.Vy.AU "AÇO INOXIDÁVEL AUSTENÍTICO DE CRÕMIO-NÍQUEL-MANGANÊS10-COBRE CONTENDO POUCO NÍQUEL»

Este pedido reivindica prioridade do pedido de patente da Formosa n.° 091124567, entregue a 23 de Outubro de 2002.

Esta invenção diz respeito a aço inoxidável austenítico, em particular a um aço inoxidável austenítico de crómio-níquel-manganésio-cobre contendo pouco níquel. A patente US n.° 5,286,310 descreve um aço inoxidável austenítico de crómio-níquel-manganésio-cobre contendo pouco níquel que tem um conteúdo de níquel baixo e uma estrutura metalográfica aceitável, força mecânica, resistência à corrosão e trabalhabilidade. O dito aço inoxidável austenítico contém pelo menos 16,5 % do peso em crómio, de modo a proporcionar uma resistência à corrosão aceitável. Contudo, o conteúdo de crómio não deve exceder 17,5% do peso de modo a prevenir a formação indesejável de delta-ferrita (õ-ferrita) durante o trabalho a quente e impossibilidade de trabalhar a quente. O aço inoxidável austenítico supracitado contém ainda pelo menos 2,5% do peso de níquel de modo a melhorar a trabalhabilidade a frio e inibir a transformação de austenita em martensita. Contudo, o conteúdo de níquel não deve exceder 5% do peso devido ao seu preço elevado. ?

Apesar de o aço inoxidável austenítico e supracitado ser capaz de fornecer uma resistência à corrosão aceitável e trabalhabí lidade a frio ou a quente, o seu conteúdo de crómio ainda é alto (estudos anteriores mostraram que é necessário pelo menos 17% do peso de crómio para proporcionar níveis mínimos de resistência à corrosão), o que pode impedir a estabilidade do aço inoxidável austenítico e causar fendas durante a laminagem a quente. A descrição da patente US n.° 5,286,310 é incluída aqui para referência. A patente ES 2142756 descreve aços inoxidáveis austeníticos desenvolvidos como potenciais substituintes para AISI304 e AISI316.

Assim, é um objectivo da presente invenção proporcionar um aço inoxidável austenítico de crómio-níquel-manganésio-cobre contendo pouco níquel que é capaz de superar as desvantagens supracitadas da técnica anterior.

De acordo com a invenção, proporciona-se um aço inoxidável austenítico que compreende: (a) 0,03 %p a 0,12 %p de C, (b) 0,2%p a 1,0%p de Si, (c) 7,5 %p a 10,5 %p de Mn, (d) 14,0 %p a 16,0 %p de Cr, (e) 1,0 %p a 5,0 %p de Ni, (f) 0,04 %p a 0,2 5 %p de N, (g) 1,0 %p a 3,5 %p de Cu, (h) quantidade residual de Mo e sendo o balanço Fe e impurezas incidentais. O aço inoxidável austenítico tem um conteúdo de delta-ferrita menor do que 8,5 e obedece â formula seguinte: 3 δ-ferrita = 6,77 [ {d} + (h) +1,5 {b> ] - 4, BS [ (e) +3 0 (a) +3 0 < f) +0, 5 (c) +0,3 <g> ] - 52,7 5 ..

Numa ilustração de um modo de realização da invenção, A Fig. 1 é um diagrama que ilustra a relação entre o conteúdo de 5-£errita do modo de realização preferencial do aço inoxidável austenítico desta invenção e a temperatura de trabalho a quente. O modo de realização preferencial do aço inoxidável austenítico de crómio-níquel-manganésio-cobre contendo pouco níquel da presente invenção compreende: (a) 0,03 %p a 0,12 %p de C, (b) 0,2%p a l,0%p de Si, {c) 7,5 %p a 10,5 %p de Mn, (d) 14,0 %p a 16,0 %p de Cr, {e) 1,0 %p a 5,0 %p de

Ni, (f) 0,04 %p a 0,25 %p de N, (g) 1,0 %p a 3,5 %p de Cu, (h) quantidade residual de Mo e sendo o balanço Fe e impurezas incidentais. O aço inoxidável austenítico tem um conteúdo de delta-ferrita que é menor do que 8,5 e que obedece à seguinte fórmula: 5-ferrita = 6,77 I(d) + (h)+1,5(b)]-4,85[<e)+30(a)+30(f)+0,5(c)+0,3(g)]-52,75, em que (a) , (b) , (c) , (d) , (e) , {£) , (g) e (h) na fórmula indicam o conteúdo dos elementos respectivos (%p). O aço inoxidável austenítico pode ainda compreender 5 a 30 ppm de B para melhorar a trabalhabilidade a quente. Os conteúdos de impurezas nocivas, como o S (enxofre} e P (fósforo), são tão pequenos quanto possível. Contudo, devido aos custos associados à remoção dessas impurezas, o 4 conteúdo de S está limitado a 150 ppm, e o conteúdo de P está limitado a 0,06 %p A Fig. 1 ilustra a relação entre o conteúdo de delta-ferrita do modo de realização preferencial do aço inoxidável austenítico desta invenção e a temperatura. Os resultados mostram que quando a temperatura sobe acima de 1250 °C durante a laminagem a quente, o conteúdo de delta-ferrita sobe acentuadamente, o que resulta no risco de fendas nas arestas de uma placa laminada do aço inoxidável austenítico. Além disso, é necessária uma temperatura mínima de 1050 °C durante a laminagem a quente para obter a força mecânica necessária.

Exemplos e Exemplos Comparativos

Os Exemplos e Exemplos Comparativos que se seguem mostram os resultados inesperadamente melhores desta invenção em relação à técnica anterior. A Tabela 1 ilustra um teste do efeito de fendas nas arestas de diferentes espécimes de teste do aço inoxidável austenítico dos Exemplos 1 a 9 e Exemplos Comparativos 1 a 5, que diferem na composição (só se mostram os elementos Ni, C, Si, Mn, Cr e Cu} . O teste foi levado a cabo em laminagem a quente a uma temperatura entre os 1050 °C e 1250 °C. Os resultados do teste mostram que cada exemplo do aço inoxidável austenítico desta invenção tem um conteúdo de δ-ferrita inferior a 8,5, e que não se observou nenhuma fenda nas arestas dos espécimes de teste dos Exemplos 1 a 9. Cada espécime de teste dos Exemplos 5

Comparativos 1 a 5 tem um conteúdo de δ-ferrita maior do que 8,5- Encontraram-se fendas nas arestas de cada um dos espécimes de teste dos Exemplos Comparativos 1 a 5.

Tabela 1

Exemplos Ni C Si Mn Cr CU ferrita nas arestas 1* 4,31 0,053 0,50 7,60 16,30 1,60 8, 49 Nenhuma 2 4,05 0,032 0,53 7,85 15,36 1, 71 6,636 Nenhuma 3 4,07 0,032 0,54 8,00 15,33 1, 66 6,259 Nenhuma 4 4,55 0,032 0,58 7,54 15,23 1,59 4,984 Nenhuma 5* 4,15 0,059 0,62 7,44 15,26 1,65 3,859 Nenhuma 6 4,24 0,046 0,42 7,86 15,68 1,66 3,278 Nenhuma 7 4,21 0,051 0,49 7,63 15,16 1,62 1,684 Nenhuma 8 4,09 0,060 0,50 8,08 15,14 1,70 0,109 Nenhuma 9* 4,19 0,066 0,54 7, 76 14,99 1,65 -1,9B9 Nenhuma Exemplos Comparativos Ni C Si Mn Cr Cu δ- ferrita Fendas nas arestas 1 4,31 0,039 0,47 7,07 19,04 2,15 28,58 Fendas 2 4 , 36 0,05 0,45 7,58 17,53 2,03 15, 82 Fendas 3 4,37 0,046 0,47 7,96 18,33 1,71 22,60 Fendas 4 4,77 0,052 0,51 7,54 18,13 1,73 19, 85 Fendas 5 4,45 0, 051 0,53 7,5 16,20 1,5 9,1 Fendas * aços fora do âmbito da invenção. A Tabela 2 ilustra um teste de resistência à corrosão (ASTM B117) utilizando nevoeiro salino para diferentes espécimes de teste do aço inoxidável austenítico dos Exemplos 10 a 12 e Exemplo comparativo 6 (aço inoxidável de tipo 304), que diferem da composição (só se mostram os elementos Ni, C, Si, Mn, Cr, Cu e B) „ Os resultados do teste mostram que cada exemplo do aço inoxidável austenítico da presente ό invenção tem uma taxa de corrosão que é tão baixa quanto a do aço inoxidável de tipo 304 (não mais de 0,1%) da técnica anterior.

Tabela 2

Exemplos Ni C Si Mn Cr Cu B corrosão 10 4,40 0,058 0,48 7,56 15,26 1,79 0,0001 ΙΛ O c*P T) 11 4,11 0,051 0,54 7,86 15,35 1,69 0,0032 s 0,1 %p 12 3,40 0,059 0,77 7,84 14,94 1,78 0,0001 s 0,1 %p Exemplo Comparativo Ni C Si Mn Cr Cu B Taxa de Corrosão 6 8,02 0,045 0,53 1, 25 18,19 0,23 0,0008 £ 0,1 %p

Nota-se que o conteúdo de crómio em cada um dos Exemplos 1 a 12 do aço inoxidável austenítico desta invenção é inferior a 17 %p, que é um requisito mínimo da técnica anterior para proporcionar níveis mínimos de resistência à corrosão, A Tabela 3 ilustra composições de espécimes de teste do aço inoxidável austenítico dos Exemplos 13 a 22 e Exemplos Comparativos 7 a 10 (só se mostram os elementos Ni, C, Si, Mn, Cr e Cu). A Tabela 4 ilustra um teste de força mecânica para os espécimes de teste do aço inoxidável austenítico dos Exemplos 13 a 22 e dos Exemplos Comparativos 7 a 10, Os resultados do teste mostram que o aço inoxidável austenítico desta invenção tem um alongamento melhor do que aquele do aço inoxidável de tipo 304 da técnica anterior. Outras propriedades mecânicas, como a resistência à tracção, o limite de alongamento e a dureza do aço 7 inoxidável austenítico desta invenção são comparáveis aqueles do aço inoxidável de tipo 304 da técnica anterior.

Tabela 3

Exemplos Ni C Si Mn Cr Cu 13 4,26 0,036 0,56 7,7 15, 12 1,67 14 4,21 0,039 0,47 7 , 97 15,32 1,66 15 4,21 0,056 0,54 7,69 15,26 1,79 16 4, 15 0,049 0,48 7,7 15,26 1,66 17 4,20 0,040 0,49 7,93 15,35 1,67 18 4,21 0,039 0,48 7,96 15,29 1,66 19 4,22 0,044 0,46 7,93 15,01 1,70 20 4 , 17 0,064 0,5 7,71 15,16 1,65 21 4,20 0,055 0,52 7,70 15,32 1,68 22 4,41 0,058 0,48 7,56 15,27 1,80 Exemplos Comparativos Ni C Si Mn Cr Cu 7 8,06 0,039 0,53 1,17 18, 14 0,23 8 8,04 0,041 0,50 1,15 18, IS 0,21 9 8,08 0,039 0,49 1,18 18,17 0,24 10 8,03 0,040 0,52 1,11 18,09 0,22 Tabela 4 Exemplos Resistência à tracção (MPa} Limite de alongamento (MPa) Dureza (HRBO) Alongamento (%) 13 621,7 313,3 83,5 55,2 63 0,2 2 B 9,5 82,5 55,3 628,5 287,6 82,3 55 , 0 642,3 291,3 82, 8 53 , 1 618,4 312,0 84,3 53,7 634,6 296,4 82, 8 53 , 8 639,0 317,2 83, 9 54 , 1 642,6 319,7 84,7 54,3 14 15 16 17 18 19 20 21 621,7 313,3 83 , 5 55,2 22 641,9 301,6 83,4 53,4 Exemplos Comparativos Resistência a tracgao (MPa} Limite de alongamento (MPa) Dureza (HRBO) Elongation <%) 7 6 6 0,0 324,6 83,2 49,1 8 660,6 325,0 82,6 46,8 9 663, 8 328,9 82,4 48,8 10 657, 8 322,8 81,8 48,5 Os testes anteriores mostram que o aço inoxidável austenítico desta invenção é capaz de revelar uma força mecânica, uma resistência à corrosão e uma estabilidade de fase excelentes durante trabalho a quente ou a frio com um conteúdo relativamente baixo de níquel e um conteúdo de crómio baixo, quando comparadas com as das técnicas anteriores.

Lisboa 06/02/2007

Claims

] REIVINDICAÇÕES 1. Um aço inoxidável austenítico tendo: (a) 0,03 %p a 0,064 %p de C; (b) 0,2 %p a 1,0 %p de Si; (c) 7,5 %p a 10,5 %p de Mn; (d) 14,0 %p a 16,0 %p de Cr; (e) 1,0 %p a 5,0 %p de Ni; (f) 0,04 %p a 0,25 %p de N; (g) 1,0 %p a 3,5 Ip de Cu; (h) quantidade residual de Mo; e sendo o balanço Fe e impurezas incidentais; e opcionalmente um ou mais dos seguintes 5 a 30 ppm de B; não mais de 150 ppm de S, e/ou não mais de 0,06 %p de P, em que o dito aço inoxidável austenítico tem um conteúdo de delta-ferrita menor do que 8,5 e obedece à formula seguinte: 5-ferrita = 6,77 [ (d) + (h) +1,5 (b) ] -4,85 [ <e> +30 (a) +30 (f) +0,5 (c) +0,3 (g) ] - 52,75 em que o alongamento entre 53,1 e 55,3% e a dureza é entre 82,3 e 84,7 HRBO.
2. O aço inoxidável austenítico de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo facto de o limite de alongamento ser entre 287,6 e 319,7 MPa. 1 3, 0 aço inoxidável austenítico de acordo com a reivindicação 1 ou 2 caracterizado pelo facto de a resistência â tracção do dito aço inoxidável austenítico ser entre 618,4 e 642,6 MPa, Lisboa 06/02/2007