SE464090B - Superplastisk duplexfasig jaernlegering och varmbearbetningsmetod foer legeringen - Google Patents

Description

464 090 2 rör och plåtar samt smidesstycken med förhållandevis enkla former. Tillverkningen av föremål med komplicerade former, såsom rörkopplingar och ventiler, av en duplexfasig järnle- gering genom varmbearbetning enbart är emellertid ytterst besvärlig och det är nödvändigt att använda maskinbearbet- nings- och gjutningsprocesser som har dåligt utbyte eller dålig effektivitet.

Under senare år har mycken forskning nedlagts på superplastisk bearbetningsteknologi såsom ett förfarande för formning av sådana svårbearbetbara material till komplicerade former.

Man har rapporterat att en duplexfasig järnlegering, såsom duplexfasigt rostfritt stål som innehåller stora mängder Cr, Mo och Ni och som är svårt att bearbeta med konventio- nell varmbearbetning, uppvisar en remarkabel superplastici- tet (se "Iron and Steel", japanska versionen, 70, (1984), sid. 378 - 385). Det förfarande för superplastisk bearbet- ning som rapporteras däri utnyttjar ett superplasticitets- fenomen som âtföljer utskiljningen av sigma-fasen i ett duplexfasigt rostfritt stål med en sammansättning av Si: <0,48 %, Mn: Mo: 2,7 - 2,8 % och N: högst 0,15 %. Såsom ett resultat av denna forskning har den allmänna uppfattningen som rått hit- tills att det är svårt att utnyttja superplasticitet med duplexfasiga järnlegeringar visats vara fel, och den tekno- logi som hänför sig till dess superplastiska bearbetning utvecklas konstant. Förutom de i det föregående beskrivna mekaniska egenskaperna och svetsbarheten uppvisar denna typ av duplexfasiga rostfria stål mycket god korrosionsbestän- dighet och föremål framställda av sådant duplexfasigt rost- fritt stål genom superplastisk bearbetning är i hög grad lämpligt exempelvis för användning i havsvatten, såsom för havsvattenbeständiga instrument och delar för borrning av oljekällor, även om den superplastiska bearbetningen måste genomföras under en förhållandevis låg töjningsgrad eller töjningshastighet med upphettning.

Denna typ av duplexfasigt rostfritt stål innehåller emellertid 3 464 090 förhållandevis stora mängder av Cr, Ni och Mo vilket gör det dyrbart. Det finns därför en gräns för dess användningar och det finns en stark önskan att utveckla ett prisbilligt mate- rial med mycket god superplasticitet som är en allmän järn- legering och som kan användas i produkter som icke kräver mycket god korrosionsbeständighet.

Vid genomförande av superplastisk bearbetning av det ovan beskrivna duplexfasiga rostfria stålet som innehåller för- hållandevis stora mängder av Cr, Ni och Mo är det generellt nödvändigt att töjningshastigheten under bearbetningen är låg för uppnående av superplasticitet. Superplastisk bear- betning kräver därför icke endast en förhållandevis lång tidrymd utan det är även nödvändigt att genomföra bearbet- ningen under upphettning för att förhindra en sänkning av temperaturen under bearbetningen, vilket i båda fallen mins- kar tillverkningseffektiviteten och ökar kostnaderna.

Sammanfattning av uppfinningen Det är sålunda ett ändamål med föreliggande uppfinning att åstadkomma ett mindre dyrbart superplastiskt material och ett förfarande för superplastisk bearbetning av detta.

Ett annat ändamål med föreliggande uppfinning är att åstad- komma en prisbillig duplexfasig järnlegering som är lämplig för superplastisk bearbetning och som med gott resultat kan bearbetas till en produkt med önskad form inkluderande en komplicerad form.

Ett ytterligare ändamål är att åstadkomma ett varmbearbet- ningsförfarande med utnyttjande av en tillräckligt hög töj- ningshastighet som gör det möjligt att framställa föremål med komplicerade former vilka icke kan tillverkas med hit- tills använda metoder för superplastisk bearbetning och som kan användas för framställning utan utnyttjande av maskin- bearbetningsprocesser även av föremål som konventionellt har framställtsmed maskinbearbetningsprocesser, för åstadkommande 464 090 4 av ökat materialutbyte och minskning av kostnaden.

Såsom ett resultat av olika undersökningar har uppfinnarna till föreliggande uppfinning funnit att om en duplexfasig' struktur bestående av en ferritfas och en austenitfas kan erhållas vid temperaturer nära 10000 C vid vilka superplas- tisk deformation genomföres kan tillfredsställande super- plastisk bearbetning åstadkommas även om de dyrbara ele- menten Cr, Ni och Mo icke ingår alls eller i stora mängder, och även om utskiljning av sigma-fas icke användes.

Mer speciellt har det visat sig att under superplastisk de- formation av ett (d- + 7")-duplex-fasigt material av den ovan beskrivna typen undergår den förhållandevis hårda 7"- fasen sönderbrytning och en fin dispersion och blir sfärisk, och rekristallisering under deformation av den förhållandevis mjuka BL-fasen spelar en betydelsefull roll vid den super- plastiska deformationen. Såsom ett resultat är, jämfört med en enkelfasig legering, uppnående av superplasticitet över- raskande lätt i ett duplexfasigt material, exempelvis av (CL + 7')-struktur. En sådan (GL + 0")-duplexfas kan fram- ställas nära 10000 C med en prisbillig järnlegering när den uppvisar de värden beträffande Si-ekv. och Mn-ekv. som de- finieras nedan justerade inom ett speciellt område samt innehåller minst 0,01 % N i fast lösning. Superplastisk bear- betning kan därför åstadkommas utan användning av ett dyr- bart duplexfasigt rostfritt stål.

Speciellt har det visat sig att närvaron av N i fast lösning i en järnlegering är kritisk för säkerställande av överlägsen superplastisk deformerbarhet hos materialet. Orsaken till detta är icke helt klarlagd men det antages att N bidrar till att påskynaa omvandlingen oL-fas till en (d + T )- eller (CL + T'+ 0')-multifasstruktur som underlättar super- plastisk deformation.

Uppfinnarna till föreliggande uppfinning genomförde även forskning beträffande superplasticitet hos (ü-+ 1")~ eller 5 464 090 (1^ + 0/)-duplexfasigt rostfritt stål och fann att genom val av speciell stålsammansättning och upphettningstemperatur kan överlägsen superplasticitet uppnås med sådant rostfritt stål med hög töjningshastighet. Man har även funnit att när superplastisk bearbetning av sådant duplexfasigt rostfritt stål genomföres i en kväveatmosfär, i synnerhet ifråga om tunna material, ökar förlängningen vid brott markant vid dragprovning vid höjd temperatur. Denna högtemperaturför- längning är en god indikation på gränsen för superplastisk bearbetning, d.v.s. superplastisk bearbetbarhet hos mate- rialen. I fråga om duplexfasigt rostfritt stål i vilket N- halten vanligen icke är så hög, är det fördelaktigt att superplastisk bearbetning genomföres i en kväveatmosfär för att undvika denitrifikation i ytområdet av materialet och underlätta superplastisk deformation under bearbetning med den ovan beskrivna gynnsamma effekten av N.

Enligt en aspekt ger föreliggande uppfinning en superplastisk järnlegering som uppvisar en (N- + Y )-duplexfasig struktur och superplasticitet vid temperaturer inom området 700 - l200O C och som utgöres väsentligen av, på vikten, minst ett av Si och Mn i en mängd av icke mindre än 0,5 % till högst 20 % respektive icke mindre än 1,7 % till högst 30 %, N: minst 0,0l % i fast lösning, Ni: 0 - , % Cr: 0 - 20,0 % MO: 0 - , % Cu: 0 - 1,0 % Ti: 0 - , % Zr: 0 - 0,5 % Nb: 0 - , % V : 0 - 0,5 % och W : O - , % resten utgöres av Fe och tillfälliga föroreningar, varvid Si-ekv och Mn-ekv, som definieras såsom si + (2/3)(Cr + Mo), och Mn + 2Ni + 60C + 50N Si-ekv Mn-ekv ll 464 090 e uppfyller formeln (5/6)(Si-ekv) ~ 15/2 3 Mn-ekv § (ll/5)(Si-ekv) - 77/5 Enligt en annan aspekt avser föreliggande uppfinning ett förfarande för superplastisk varmbearbetning för en järn- legering enligt definition ovan, som innefattar deformering av legeringen upphettad till 700 - 12000 C med en töjnings- hastighet av från l x 10-6 S_l till l x 100 S_l.

Enligt föreliggande uppfinning regleras Si-ekv och Mn-ekv av den ovan angivna formeln så att under varmbearbetnings- temperaturer av 700 - 12000 C förhållandet 'Y/(U- +'Y ) i järnlegeringen ligger inom området 0,2 - 0,8 för att säker- ställa förekomsten av den önskade (Ok + 7")-duplexfasiga strukturen och för att underlätta superplastisk deformation av legeringen. Så länge som de med den ovan angivna formeln definierade betingelserna uppfyllas, oberoende av den exakta sammansättningen av legeringen, kravet att 1'/d, + ¶') = 0,2 - 0,8 uppfylles i legeringen vid temperaturer av 700 - 12000 C samt uppnås överlägsen superplasticitet. Företrädes- vis är värdena av Si-ekv och Mn-ekv följande: l,l(Si-ekv) - 10,8 § Mn-ekv 3 l,7 (Si-ekv) - 14, och Si-ekv = från 14 till 26.

Uttrycket "icke-oxiderande kvävgasatmosfär" som användes häri innefattar icke endast i huvudsak rena kvävgasatmosfärer utan även sådana kvävgasatmosfärer som innehåller mindre än 50 volym-% av en eller fler andra icke-oxiderande gaser, så- som argon, väte och helium. Atmosfären kan sålunda vara N2, N2 + Ar, N2 + H2 samt N2 + He, förutsatt att en övervägande del därav är kväve. I vissa fall kan den innehålla en ringa mängd 02.

Allmän beskrivning av ritningarna.

Fig. l är ett diagram som visar sambandet mellan förhållandet 7 464 090 Y/( a + Y) och förlängningen; och fig. 2 är ett diagram som visar det område av Si-ekv och Mn- ekv som definieras av föreliggande uppfinning med ett före- draget område därav.

Detaljerad beskrivning av de föredragna utföringsformerna.

Uttrycket "duplexfasig" som användes häri, anger att lege- ringen eller stålet uppvisar en duplexfasstruktur åtminstone vid de höga temperaturer vid vilka materialet underkastas superplastisk bearbetning.

I följande beskrivning och exempel avser alla procentuppgifter vikten om icke annat anges.

I det följande kommer skälen till de ovan angivna begräns- ningarna av legeringens sammansättning och betingelserna för superplastisk bearbetning enligt föreliggande uppfinning att förklaras.

Sammansättning av duplexfasig järnlegering: Enligt en aspekt avser föreliggande uppfinning en prisbillig superplastisk duplexfasig järnlegering innehållande för- hållandevis stora mängder av Si och/eller Mn, samt N i fast lösning, i vilken Si-ekv och Mn-ekv uppfyller den ovan an- givna formeln, och som kan uppvisa den önskade (G- + 1')- duplexfasiga strukturen vid 700 - 12000 C så att den kan underkastas superplastisk deformation vid dessa temperaturer.

Speciellt består den superplastiska duplexfasiga järnlege- ringen väsentligen av: minst en av Si och Mn i en mängd av icke mindre än 0,5 % respektive icke mindre än 1,7 %, N: minst 0,01 % i fast lösning, 464 090 8 Ni: 0 - 5,0 % Cr: 0 - 20,0 % Mo: 0 - 6,0 % Cu: 0 - 1,0 % Ti: 0 - 0,5 % Zr: 0 - 0,5 % Nb: 0 - 0,5 % V : 0 - 0,5 % och ' W : 0 - 1,0 % samt resten Fe och tillfälliga föroreningar, vari Si-ekv och Mn-ekv, som är definierade såsom Si + (2/3)(Cr + Mo), och Mn + 2Ni + 60C + 50N Si-ekv Mn-ekv uppfyller följande formel (l). (5/6)(Si-ekv) - 15/2 3 Mn-ekv i (ll/5)(Si-ekv) - 77/5 (l) Företrädesvis består järnlegeringen väsentligen av: Si: 0,1 - 20,0 % Mn: 0,1 - 30,0 % N : 0,05 - 0,25 % i fast lösning Ni: 0,05 - 4,0 % Cr: 5,0 - l5,0 % Mo: 0,05 - 4,0 % Cu: 0 - 0,6 % Ti: 0 - 0,3 % 0 Zr: 0 - 0,3 % Nb: 0 - 0,3 % V : 0 - 0,3 % och W : 0 - 0,6 % samt resten Fe och tillfälliga föroreningar, vari minst en av Si och Mn föreligger i en mängd av icke mindre än 0,5 % för Si och icke mindre än 1,7 % för Mn, samt Si-ekv och Mn-ekv, som är definierade ovan, uppfyller följande formel (1), och företrädesvis uppfyller följande formler (2) och (3). l,l(Si-ekv) - 10,8 < Mn-ekv í l,7(Si-ekv) - 14 (2) - Si-ekv = från 14 till 26 (3) Si-ekv och Mn-ekv är definierade enligt föreliggande uppfin- ning för värdering av en Si-omvandlad ekvivalent mängd av ferritbildande element respektive en Mn-omvandlad ekvivalent mängd av austenitbildande element, och för reglering av lege- 9 464 090 ringens struktur med hjälp av värdena av dessa ekvivalenta mängder. I den superplastiska järnlegeringen enligt förelig- gande uppfinning är för säkerställande att duplexfas-struk- turen bildas vid varmbearbetningstemperaturen Si-ekv och Mn- ekv begränsade till det område som definieras av den ovan angivna formeln (l). När sålunda Si-ekv och Mn-ekv är inom detta område bildas en duplexfasig struktur bestående av Yi- fas och 'Y-fas och förhållande 'Y/(QL + 'T ) blir mellan 0,2 och 0,8 under varmbearbetningen av legeringen, samt över- lägsen superplasticitet uppnås.

Speciellt visas området för Si-ekv och Mn-ekv som definieras av formeln (l) och det föredragna område som definieras av formlerna (2) och (3) i fig. 2 som kommer att beskrivas senare.

I det föredragna området av Si-ekv och Mn-ekv som anges på fig. 2 är förhållandet av Du-fas till 7'-fas under super- plastisk deformation nära 1:1. Detta förhållande är önskvärt för åstadkommande av förbättrade egenskaper hos produkten.

Skälet till de förhållandena att endera av eller både minst 0,5 % kisel (Si) och minst 1,7 % mangan (Mn) skall närvara i järnlegeringen är att ett av ändamålen med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en prisbillig duplexfasig järnlegeringskomposition som är lämpad för användning vid superplastisk bearbetning för tillverkning av produkter med förhållandevis god korrosionsbeständighet men som icke krä- ver extremt god korrosionsbeständighet, och föreliggande uppfinning söker därför aktivt använda Si eller Mn såsom ferrit- eller austenitbildande element för erhållande av en (CN + °f)-duplexfasig struktur. I järnlegeringen enligt föreliggande uppfinning tillsättes därför en större mängd av Si eller Mn än vad som konventionellt användes såsom ett desoxideringsmedel.

Enligt föreliggande uppfinning är när resten är i huvudsak Fe (dvs. i en ternär Fe-Si-Mn-legering) justering av strukturen för erhållande av den önskade duplexfasiga strukturen lättare 464 090 10 när Si är mindre än 20,0 % och är mindre än 30,0 %. Mängderna av Si och Mn är företrädesvis 0,1 - 20,0 %, speciellt 0,5 - 15,0 % för Si, och 0,1 - 30,0 %, speciellt 1,5 - 20,0 % för Mn.

Eftersom kol (C) bildar karbider och försämrar egenskaperna hos produkten är det lämpligt att järnlegeringen har så låg C-halt som möjligt. Företrädesvis är C-halten såsom föro- rening högst 0,05 % och speciellt högst 0,04 %.

Kväve (N) är ett kraftigt WP-fasbildande element och det är lätt att fördela jämfört med Mn och Ni. Närvaron av en avsevärd mängd N, i synnerhet i ytomrâdet underlättar därför den i det föregående beskrivna förändringen eller omvandlingen av strukturen till den önskade duplexfasiga genom en värme- aktiveringsprocess. Eftersom vidare N är ett av de minst dyrbara elementen är det fördelaktigt att tillsätta så stor mängd N som möjligt. Detta är en unik egenskap hos legerings- kompositionen enligt föreliggande uppfinning. Minst 0,01 % N bör närvara i fast lösning. Företrädesvis närvarar 0,05 - 0,25 % N i legeringen.

Till skillnad mot duplexfasiga rostfria stål är i järnlege- ringen enligt uppfinningen mängder av nickel (Ni), krom (Cr) eller molybden (Mo) som eventuellt kan tillsättas icke kri- tiska på grund av att den önskade duplexfasen kan erhållas med Si, Mn och N och legeringen behöver icke alltid kräva god korrosionsbeständighet. Vanligen är de begränsade till följande områden av ekonomiska skäl: Ni: 0 - 5,0 %, före- trädesvis 0,05 - 4,0 % och speciellt 1,0 - 4,0 %; Cr: 0 - 20,0 %, företrädesvis 5,0 - 15,0 % och speciellt l0,0 - 15,0 %; och Mo: 0 - 6,0 %, företrädesvis 0,05 - 4,0 % och speciellt 1,0 - 4,0 %. Om det är önskvärt att säkerställa att järnlegeringen har god korrosionsbeständighet kan mäng- derna av Ni, Cr och Mo ökas efter behov.

Förutom Fe, Si, Mn, Ni, Cr, Mo, N och C kan en duplexfasig järnlegering enligt föreliggande uppfinning om så erfordras ll 464 090 eventuellt innehålla minst en av högst 1,0 % koppar (Cu), högst 0,5 % titan (Ti), högst 0,5 % zirkonium (Zr), högst 0,5 % niob (Nb), högst 0,5 % vanadin (V) och högst 1,0 % volfram (W). Företrädesvis är mängderna av dessa valfria element högst 0,6 % Cu, högst 0,3 % Ti, högst 0,3 % Zr, högst 0,3 % Nb, högst 0,3 % V och högst 0,6 % W. Dessutom innefattar föreliggande uppfinning det fallet när järnlege- ringen dessutom innehåller små mängder av en eller fler av Re, Ca och Ce, samt tillfälliga föroreningar.

Ti, Zr, Nb och V bildar lätt nitrider och minskar mängden N i fast lösning som är verksam för att underlätta superplasti- citet, och det är därför bättre att om möjligt icke tillsätta dessa.

Såsom beskrivits ovan kan emellertid enligt föreliggande uppfinning, så länge som en (N- + 1“)-typ av duplexfasig struktur bildas vid varmbearbetningstemperaturen överlägsen superplasticitet uppnås oberoende av den exakta legerings- sammansättningen och det har bekräftats att även om ett eller fler av de ovan angivna valfria elementen tillsättes under- går den duplexfasiga strukturen av (CL + ff)-typ väsentligen ingen förändring.

Superplastisk bearbetning av duplexfasig järnlegering: Innan en järnlegering med den ovan beskrivna sammansättningen underkastas superplastisk bearbetning undergâr materialet i det framställda tillståndet, som vanligen är i form av ett stålgöt eller stålplatteämne erhållet genom göttillverkning med en kontinuerlig gjutningsprocess, preliminär bearbet- ning, exempelvis varmsmidning eller varmvalsning för er- hållande av ämnen, såsom plåtar, stänger, rör eller andra formkroppar, som är lämpade för att underkastas superplas- tisk bearbetning. Givetvis innefattas sådana speciella meto- der som pulvermetallurgiska metoder, sprutgjutningsmetoder eller metoder innefattande störtstelnande i de preliminära bearbetningsmetoderna för framställning av ämnen. Efter den 464 090 12 preliminära varmbearbetningen är det lämpligt att ämnet störtkyles i vatten eller på nytt underkastas upplösnings- behandling vid en temperatur av minst 1000° C, och därefter, om så erfordras, bearbetas lätt vid en temperatur av högst 7000 C varigenom en större superplastisk effekt uppnås.

Dessa behandlingar innefattas även i den preliminära bear- betningen.

Området för den superplastiska deformationstemperaturen för järnlegeringen är begränsat till 700 - 12000 C eftersom den i det föregående beskrivna förändringen av strukturen, d.v.s. omvandling till (Ci + W“)-duplexfasig struktur äger rum inom detta område och tillfredsställande superplasticitet erhålles.

Vid temperaturer under 7000 C fortskrider denna omvandling via en värmeaktiveringsprocess icke tillfredsställande. Om å andra sidan temperaturen är över 12000 C avviker förhållan- det Ol/7“ kraftigt från det önskade förhållandet l/l, eller också kan 1”-fasen helt försvinna, och superplasti- citeten är svår att erhålla.

Töjningshastigheten under deformationen avpassas från 10-6 till 100 s'1 blir det svårt att uppnå superplasticitet på grund av den eftersom när den ligger utanför detta område ovan beskrivna förändringen av strukturen. De lämpliga be- tingelserna beträffande temperatur och töjningshastighet som användes vid superplastisk bearbetning står i relation till varandra. Såsom föredragna områden rekommenderas 800 - 11000 C och en töjningshastighet (Å ) av 10-3 - 10-1 S_l rekommenderas.

Under deformation kan en tredje fas, såsom en intermetallisk förening (t.ex. en sigma-fas) utskiljas. Denna typ av hård- fas gynnar dynamisk rekristallisering av Bk-fasen eller 'T- fasen, som är moderfasen, och det är fördelaktigt för upp- nående av superplasticitet. I vissa fall är det möjligt att aktivt utnyttja detta fenomen för att gynna superplastisk deformation. 13 464 090 Den superplastiska bearbetning som genomföres enligt före- liggande uppfinning innefattar sådana metoder som smidning, trycksvarvning, tråddragning och strängpressning, och det är avsett att innefatta alla bearbetningsmetoder som genomföras under de ovan beskrivna betingelserna beträffande temperatur och töjningshastighet. Diffusionsbindning med användning av superplasticitet innefattas även.

Enligt föreliggande uppfinning är efterbehandling av en superplastiskt bearbetad produkt icke speciellt nödvändig men i vissa fall kan betning för avlägsnande av oxidskal eller upplösningsbehandling för avlägsnande av karbider eller intermetalliska föreningar genomföras om så erfordras.

Föremål som erhållas på detta sätt har en mycket förfinad struktur på grund av superplastisk bearbetning och de är därför överlägsna föremål framställda med konventionella pro- cesser vad beträffar mekaniska egenskaper och korrosionsbe- ständighet. Av detta skäl är det möjligt att använda de mindre dyrbara järnlegeringarna enligt föreliggande uppfin- ning för tillämpningar vid vilka dyrbara korrosionsbeständiga material, såsom rostfria stål, konventionellt använts.

I det följande åskâdliggöres föreliggande uppfinning ytter- ligare med utföringsexempel. Det bör förstås att dessa endast är avsedda för åskådliggörande och icke är avsedda att omo- tiverat begränsa uppfinningen.

Exempel l Detta exempel åskådliggör användningen av prisbilliga duplex- fasiga järnlegeringar baserade på ett ternärt system av Fe-Mn-Si. En serie järnlegeringar med de sammansättningar som visas i tabell l nedan framställdes med en vanlig metod och efter götvalsning underkastades de varmsmidning eller varmvalsning för erhållande av stänger med en diameter av 20 mm av vilka runda dragprovstavar skars. 464 Û9Û 14 Varje provstav underkastades dragdeformation under de beting- elser som visas i tabell 2 nedan, och förlängningen liksom maximispänningen från spännings-töjningskurvan bestämdes, och sambandet mellan superplastisk töjning och olika faktorer bestämdes. Samtidigt erhölls små provstycken och efter upp- hettning till 10000 C störtkyldes dessa i vatten och förhål- landet av N.-fas till 'Y-fas bestämdes med en metallo- grafisk provning. Sambandet mellan förlängningen vid brott och förhållandet 'f/(ïï + 1") visas i form av ett diagram på fig. l.

Av de resultat som visas i fig. l framgår att ju närmare 1:1 förhållandet av GL-fas till Wf-fas är, desto större är förlängningen som erhålles, och om minst cirka 20 % av var- dera närvarar samtidigt (d.v.s. förhållandet 1“/(U- + 7') ligger inom området 0,2 - 0,8) erhålles en superplastisk förlängning av mer än 100 %.

Därefter bestämdes de betingelser som erfordrades för er- hållande av ett ternärt system som uppvisar två faser be- stående av U~-fas och T'-fas i närheten av 10000 C och som har ett värde av 'T/( d.+-'f) inom området 0,2 - 0,8 genom metallografiska provningar av sammanlagt 50 charger med an- vändning av de legeringssammansättningar som visas i tabell l och genom multipel regressionsanalys. Förutom Si, med beak- tande icke endast av de ferritbildande elementen Cr och Mo utan även de austenitbildande elementen C, N, Ni och Mn, visade det sig att de nödvändiga betingelserna definieras av Si-ekv och Mn-ekv, såsom visas i fig. 2, med uppfyllande av följande formel: (5/6)(Si-ekv) - 15/2 í Mn-ekv 3 (ll/5)(Si-ekv) - 77/5 Området mellan de två raka linjerna på fig. 2 uppfyller de betingelser som definieras av ovanstående formel. Ett före- draget området visas även på fig. 2, vilket är 15 464 Û9Û l,l(Si-ekv) - 10,8 3 Mn-ekv 3 l,7(Si-ekv) - 14 och Si ekv = från 14 till 26 Detta föredragna område anges med romboiden på fig. 2.

Av de resultat som visas i tabell 2 framgår att vid förfaran- det enligt föreliggande uppfinning erhölls mycket god för- längning av minst l00 % även om varje duplexfasig järnlegering deformerades med hög töjningshastighet, och under dessa betingelser kan större deformationer lätt uppnås.

Till skillnad mot detta är det vid jämförelseförsöken i dessa tabeller, som anges med asterisk och vid vilka antingen le- geringssammansättningen eller varmdeformationsbetingelserna faller utanför området för föreliggande uppfinning, klart att vid inget av dessa försök erhölls ett högt förlängnings- värde av minst 100 %.

Såsom förklarats ovan är enligt föreliggande uppfinning till- fredsställande superplastisk bearbetning möjlig vid en för- hållandevis hög töjningshastighet även med användning av en prisbillig duplexfasig järnlegering, varigenom användnings- området breddas. Det är dessutom möjligt att en sådan duplex- fasig järnlegering kan användas inom områden inom vilka dyr- bara duplexfasiga rostfria stål konventionellt har använts, exempelvis framställning av plattvärmeväxlare, och dess industriella fördelar är därför mycket väsentliga.

På grund av den höga töjningshastigheten är det enligt före- liggande uppfinning i allmänhet icke nödvändigt att genom- föra superplastisk varmbearbetning med upphettning av järn- legeringen under deformationen. Även om föreliggande uppfinning har beskrivits med hänvis- ning till föredragna utföringsformer bör det förstås att olika modifikationer kan användas utan att man avviker från uppfinningstanken som definieras av de bifogade patentkraven. 16 464 090 .3mm:3cwn0hæm mm33Hmu333u :Oo mm Hm cwßmwm zom +Uom +3z~ +:2N JJ .>¥w|GZ*¥ E: + ö. QN + 3m u 565-39, 7655 æ 63 3.6N 636 63 N3 3.N N666 6366 66 63 N66 3 .fiwu N~3N 6N 636 m 63 663 3666 6366 63 63 N66 6 N63 63 636 3 6 3.N N666 3N66 6 3 N66 w J 6N .N 636 336 N 33 N N666 6N66 63 N3 366 m n 663 .N N666 666 666 N36 N 33 3 3666 6366 63 N3 N66 33 N63 .N 636 N 63 3 3666 3.366 6 N3 N66 6 QNN 36N 666 6 N3 6 _3666 566 63 3.663 N66 u .m 363 66N 636 6 3 N N666 6366 3 36 366 m.

U N63 N6363666 N66 N N3 m6 3666 6.366 N 66 N66 .N .E53 wwxPš 366.36 wo .ö nz 33. 8 z o: ...u 3z m 6 š 36 o ^ucwo0umux3>v 3 336666 464 090 17 Tabe11 2 Varmdeformations- Varmdragprovnings- För- Stål.. betingelser egenskapen g Anm. sök typ Upphettn. Töjnings- Fêårläng- nr temp. hastighet spanning ning <°c> 1 A 1000 10'3 1,5 250 2 B 1100 10'3 1,0 600 3 s 900 10'3 2,0 540 :g 'U 4 ß 1000 0.sx10° 10 115 S! 33 s c 1000 10'2 s 350 É- _5 Q e c 750 10 9 215 g 7 0 1000 10'3 1,7 450 s E 1000 10'3 1,0 300 9 F 1000 10'3 1,5 280 10* B 1000 10%* 20 ss C-l 11* ß 12s0** 10'3 1,2 70 _ O* 12* e* 1000 10 3 2,0 ss g |-' 13* a* 1000 10'3 3,0 40 ä; 14* I* 1000 10'3 1,5 vs (Anm.) * anger jämförelseförsök *k anger betingelser utom området för uppfinningen

Claims (3)

464 090 ß PATENTKRAV l. Superplastisk duplexfasig järnlegering, som uppvisar en (d + Y)-duplexfasstruktur vid temperaturer inom området 700 - l200°C och som utgöres väsentligen av, räknat på vikten, minst en av Si och Mn i en mängd av icke mindre än 0,5 % till högst 20 % respektive icke mindre än

1. ,7 % till högst 30 %, N: minst 0,01 % i fast lösning, Ni: 0 - 5,0 %, Cr: O - 20,0 %, Mo: 0 - 6,0 %, Cu: 0 - 1,0 %, Ti: 0 - 0,5 %, Zr: 0 - 0,5 %, Nb: 0 - 0,5 %, V : 0 - 0,5 % och w = o - 1,0 %, 0 resten Fe samt tillfälliga föroreningar, varvid Si-ekv och Mn-ekv, som definieras såsom Si + (2/3)(Cr + Mo) och Mn + 2Ni + 6OC + 5ON, Si-ekv H Mn-ekv uppfyller formeln (5/6)(Si-ekv) - 15/2 á Mn-ekv $ (ll/5)(Si-ekv) - 77/5.

2. Superplastisk duplexfasig järnlegering enligt defi- nition i patentkrav l, vari Si-ekv och Mn-ekv uppfyller föl- jande formler: l,l(Si-ekv) - 10,8 5 Mn-ekv S l,7(Si-ekv) - l4 och Si-ekv = från 14 till 26. 3. Superplastisk duplexfasig järnlegering enligt defi- nition i patentkrav l eller 2, vari legeringen utgöres väsent- ligen av, räknat på vikten, Si: 0,1 - 20,0 %, Mn: 0,1 - 30,0 %, N : 0,05 - 0,25 % i fast lösning, Ni: 0,05 - 4,0 %, Cr: 5,0 - 15,0 %, Mo: 0,05 - 4,0 %, Cu: 0 - 0,6 %, Ti: 0 - 0,3 %, Zr: 0 - 0,3 %, Nb: 0 - 0,3 %, V : 0 - 0,3 % och 19 464 090 w ö O _ 0,6 %' samt resten Fe och tillfälliga föroreningar. 4. Superplastisk varmbearbetningsmetod för en järnlege- ring enligt definition i något av patentkraven l - 3, k ä n - n e t e c k n a d därav, att den innefattar deformering med en töjningshastighet av från l x 10-6 S_l till l x 100 S_l av en till 700 - l200°C upphettad superplastisk duplexfasig järn- legering, som uppvisar en (G-kïfi-duplexfasstruktur vid tempe- raturer inom området 700 - l200°C och som utgöres väsentligen av, räknat på vikten, minst en av Si och Mn i en mängd av icke mindre än 0,5 % till högst 20 % respektive icke mindre än 1,7 % till högst 30 %, N: minst 0,01 % i fast lösning, Ni: 0 - 5,0 %, Cr: 0 - 20,0 %, Mo: 0 - 6,0 %, Cu: 0 - 1,0 %, Ti: 0 - 0,5 %, Zr: 0 - 0,5 %, Nb: 0 - 0,5 %, V : 0 - 0,5 % och W : 0 - 1,0 %, resten Fe samt tillfälliga föroreningar, varvid Si-ekv och Mn-ekv, som definieras såsom Si + (2/3)(Cr + Mo) och Mn + 2Ni + 6OC + 50N, Si-ekv Mn-ekv uppfyller formeln (5/6)(Si-ekv) - l5/2 á Mn-ekv 5 (ll/5)(Si-ekv) - 77/5. 5. Superplastisk varmbearbetningsmetod enligt patent- krav 4, k ä n n e t e c k n a d därav, att man bearbetar en legering, i vilken Si-ekv och Mn-ekv uppfyller följande form- ler: l,l(Si-ekv) - 10,8 šMn-ekv $l,7(Si-ekv) - 14 och Si-ekv = från 14 till 26. 6. Superplastisk varmbearbetningsmetod enligt patent- krav 4 eller 5, k ä n n e t e c k n a d därav, att man bear- betar en legering, som utgöres väsentligen av, räknat på vik- ten, 464 090 30 S1: 0,1 - 20,0 %, Mn: 0,1 - 30,0 %, N : 0,05 - 0,25 % i fast lösning, Ni: 0,05 - 4,0 %, Cr: 5,0 - 15,0 %, Mo: 0,05 - 4,0 %, Cu: 0 - 0,6 %, Ti: 0 - 0,3 %, Zr: 0 - 0,3 %, Nb: 0 - 0,3 %, V : 0 - 0,3 % och W : 0 - 0,6 %, samt resten Fe och tillfälliga föroreningar. 7. Superplastisk varmbearbetningsmetod enligt något av patentkraven 4 - 6, k ä n n e t e c k n a d därav, att den till 800 - ll00°C upphettade legeringen deformeras med en töj- ningshastighet av från l É 10- S

3. -1 l -l till 1 X 10' s .