SE464307B

SE464307B - STAINLESS FERRIT AUSTENITIC STEEL WITH LIMITED ALUMINUM CONTENT

Info

Publication number: SE464307B
Application number: SE8502916A
Authority: SE
Inventors: H Oijima
Original assignee: Nippon Kokan Kk
Priority date: 1984-06-13
Filing date: 1985-06-12
Publication date: 1991-04-08
Also published as: SE8502916D0; GB2160221B; FR2565999A1; DE3521101A1; FR2565999B1; JPS61564A; GB8514402D0; GB2160221A; DE3521101C2; SE8502916L

Description

464 307 Sammanfattning av uppfinningen Föremålet för föreliggande uppfinning är ett tvåfasigt rostfritt st förbättrad slaghållfasthet av inledningsvis angivet slag, vilket kännetec av att det vidare innehåller lösligt aluminium i en mängd av upp till 0,0 % för att uppnå förbättrad slaghållfasthet efter varmvalsning. Summary of the Invention The object of the present invention is a two-phase stainless steel with improved impact strength of the kind initially indicated, which is characterized in that it further contains soluble aluminum in an amount of up to 0.0% in order to achieve improved impact strength after hot rolling.

Det är känt att aluminium deoxiderar kraftigt samt även har egenska reglera kristallkornen, så att, när aluminium blandas in i ett ferritiskt austenitiskt, tvåfasigt rostfritt stål i form av löslig aluminium i en ha mindre än 0,02 vikt-%, kan en stabil och hög slaghållfasthet uppnås. När löslig aluminium överstiger 0,02 vikt-% sker en reaktion, som kan skrivas Al + N > AlN, så att en önskad hög slaghållfasthet inte kan uppnås hos rör, som utsätts för komplicerade och hårda betingelser samt hög temperat Inte ens när det tvåfasiga rostfria stålet genomgår en upplösningsbehandl efter valsning kan slaghållfastheten uppnås. När aluminiumhalten är begrä så att den är mindre än 0,02 vikt-%, kan slaghållfastheten förbättras i e valsat tillstånd och efter upplösningsbehandling följd av kallvalsning.It is known that aluminum deoxidizes strongly and also has the property of regulating the crystal grains, so that, when aluminum is mixed into a ferritic austenitic, two-phase stainless steel in the form of soluble aluminum in a ha less than 0.02% by weight, a stable and high impact strength is achieved. When soluble aluminum exceeds 0.02% by weight, a reaction can occur, which can be written Al + N> AlN, so that a desired high impact strength can not be achieved in pipes, which are exposed to complicated and harsh conditions and high temperature. the stainless steel undergoes a dissolution treatment after rolling, the impact strength can be achieved. When the aluminum content is limited to less than 0.02% by weight, the impact strength can be improved in the rolled state and after dissolution treatment followed by cold rolling.

Kort beskrivning av ritningarna På bifogade ritningar är: fig. 1 ett diagram, som visar förhållandet mellan slaghållfastheten mängden lösligt aluminium hos ett upplösningsbehandlat ämne, och fig. 2 ett diagram, som visar förhållandet mellan slaghållfastheten mängden lösligt aluminium hos produkter, som är kallvalsade efter upplösn behandlingen.Brief Description of the Drawings In the accompanying drawings: Fig. 1 is a diagram showing the relationship between the impact strength amount of soluble aluminum of a solution-treated substance, and Fig. 2 is a diagram showing the relationship between the impact strength amount of soluble aluminum of products cold-rolled after dissolve the treatment.

Beskrivning av den föredragna utföringsformen g Uppfinningen skall nu beskrivas i detalj. Termen tvåfasigt rostfrit avser i detta sammanhang rostfritt stål, vari volymhalten ferrit är mella och 70% och resten utgör austenit. Det tvåfasiga rostfria stålet enligt u ningen innehåller närmare bestämt (uteslutande vikt-%) mindre än 0,03% C, 0,1 och 1,0% Si, mellan 0,1 och 2,0% Mn, mindre än 0,03% P, mindre än 0,( mellan 3 och 8% Ni, mellan 21 och 28% Cr, mellan 1 och 4% Mo, mellan 0,02 0,25% N, varvid resten utgör järn och t ex ingående föroreningar förutom än 0,02% lösligt aluminium. Om så önskas kan en eller flera av mindre än Cu, nﬁndre än 1,5% av var och en av V och H, nﬁndre än 1,0% av var och en Ta, Nb och Zr, mindre än 0,01% av var och en av Ca och Mg, mindre än 0,01 mindre än 0,01% av sällsynta jordartsmetaller sättas till den ovan beskri sammansättningen. 464 307 De föredragna intervallen för komponenterna i de ovan beskrivna sam! sättningarna är följande: C är ett ämne, som naturligt förekommer vid framställning av smält och har den egenskapen, att det gynnar bildningen av austenitfasen, men n halt överskrider 0,03%, bildas karbider, som försämrar korrosionsbeständi och varmbearbetbarheten. Det är därför nödvändigt att sätta dess övre grä 0,03%.Description of the preferred embodiment The invention will now be described in detail. The term biphasic stainless in this context refers to stainless steel, in which the volume content of ferrite is between and 70% and the rest constitutes austenite. More specifically, the biphasic stainless steel contains (exclusively weight%) less than 0.03% C, 0.1 and 1.0% Si, between 0.1 and 2.0% Mn, less than 0.03 % P, less than 0, (between 3 and 8% Ni, between 21 and 28% Cr, between 1 and 4% Mo, between 0.02 0,25% N, the remainder being iron and eg constituent impurities in addition to than 0.02% soluble aluminum, if desired, one or more of less than Cu, less than 1.5% of each of V and H, less than 1.0% of each of Ta, Nb and Zr, less than 0.01% of each of Ca and Mg, less than 0.01 less than 0.01% of rare earth metals are added to the composition described above 464 307 The preferred ranges for the components of the compositions described above is the following: C is a substance which occurs naturally in the production of melts and has the property that it promotes the formation of the austenite phase, but n content exceeds 0.03%, carbides are formed, which impair the corrosion resistance and hot workability. for necessary to set its upper grass 0.03%.

Si har oxiderande funktion och när halten Si är högre än 0,1%, kan funktion påvisas. Men en halt Si högre än 1,0% försämrar kallbearbetbarhe' svetsbarheten, så att den övre gränsen för Si sätts till l,0%.Si has an oxidizing function and when the Si content is higher than 0.1%, function can be detected. However, a Si content higher than 1.0% impairs the cold workability of the weldability, so that the upper limit of Si is set to 1.0%.

Mn fungerar liksom Si som ett deoxideringsmedel och förenas med S, MnS bildas, som förbättrar varmbearbetbarheten. Men med mindre än 0,1% Mn dessa önskvärda egenskaper inte påvisas. När halten Mn överstiger 2%, kan balansen mellan ferrit och austenit inte erhållas, vilket resulterar i at ständig och lokal korrosion uppträder. Den övre gränsen för Mn är följakt' satt till 2%.Mn acts like Si as a deoxidizing agent and combines with S, MnS is formed, which improves the hot workability. However, with less than 0.1% Mn, these desirable properties are not demonstrated. When the content of Mn exceeds 2%, the balance between ferrite and austenite can not be obtained, resulting in constant and local corrosion. The upper limit for Mn is consequently set at 2%.

Med mindre än 3% Ni kan den önskade fasbalansen mellan ferrit och a inte uppnås, varigenom korrosionsbeständigheten nedsätts. Av den anlednin måste den nedre gränsen för Ni vara högre än 3%. Men då Ni sätts till i e större än 8%, blir procenttalet austenitfas alltför stor, vilket inte end förstör fasbalansen utan också ökar framställningskostnaden.With less than 3% Ni, the desired phase balance between ferrite and a can not be achieved, thereby reducing the corrosion resistance. For this reason, the lower limit for Ni must be higher than 3%. But when you are added to e larger than 8%, the percentage of austenite phase becomes too large, which not only destroys the phase balance but also increases the production cost.

Med mindre än 21% Cr kan tillräcklig korrosionsbeständighet och lok korrosionsbeständighet inte uppnås och fasbalansen mellan ferrit och aust överskrider det önskade området. Men när Cr-halten överskrider 28% har en fas, dvs <5-fasen, en benägenhet att fällas ut, vilket inte endast gör de resulterande rostfria stålet skörare utan också nedsätter kallbearbetbarh Det föredragna området för Cr är alltså mellan 21 och 28%.With less than 21% Cr, sufficient corrosion resistance and locomotive corrosion resistance cannot be achieved and the phase balance between ferrite and aust exceeds the desired range. However, when the Cr content exceeds 28%, a phase, i.e. the <5 phase, has a tendency to precipitate, which not only makes the resulting stainless steel more brittle but also reduces cold workability. The preferred range for Cr is thus between 21 and 28%.

Med mindre än 1% Mo kan lokal korrosion inte förhindras och därför dess halt vara högre än 1%. Men tillsättning av mer än 4% Mo leder till s och försämring av bearbetbarheten. Av den anledningen måste den övre grän Mo vara 4%.With less than 1% Mo, local corrosion can not be prevented and therefore its content can be higher than 1%. But the addition of more than 4% Mo leads to s and deterioration of workability. For that reason, the upper limit Mo must be 4%.

För att ställa in fasbalansen mellan ferrit och austenit i ett före område krävs mer än 0,08% N, som förbättrar korrosionsbeständigheten liks lokala korrosionsbeständigheten. När kvävehalten överskrider 0,25% bildas bubblor i stålet, så att varmbearbetbarheten och korrosionsbeständigheten störs. Av den anledningen sätts kvävets övre gräns till 0,25%.Setting the phase balance between ferrite and austenite in a pre-range requires more than 0.08% N, which improves corrosion resistance similar to local corrosion resistance. When the nitrogen content exceeds 0.25%, bubbles form in the steel, so that the hot workability and corrosion resistance are disturbed. For this reason, the upper limit of nitrogen is set at 0.25%.

P är ett ämne, som är en naturlig tillsats i stålet och en föroreni men när mängden P överskrider 0,03%, skadas varmbearbetbarheten och svets heten, så att den övre gränsen för P sätts till 0,03%. 464 307 S är också en ofrånkomlig tillsats i stål som en förorening, men nä mängden därav överskrider 0,01% nedsätts varmbearbetbarheten och lokal ko' blir avsevärd, så att dess övre gräns sätts till 0,01%.P is a substance which is a natural additive in steel and a contaminant, but when the amount of P exceeds 0.03%, the hot workability and welding heat are damaged, so that the upper limit of P is set to 0.03%. 464 307 S is also an unavoidable additive in steel as an impurity, but when the amount of it exceeds 0.01%, the hot workability is reduced and the local co 'becomes considerable, so that its upper limit is set to 0.01%.

Aluminium har en kraftig deoxideringsfunktion och en kristallkornsr rande funktion, men i tvåfasigt rostfritt stål innehållande ferrit och au; i synnerhet sådant som används vid framställning av stålrör utan söm, kan tillsättning av mindre än 0,02% lösligt aluminium en stabil, hög slaghåll° uppnås. Även om anledningen till att slaghållfastheten försämras när mängf lösligt aluminium överskrider 0,02% ännu inte är helt klarlagd, vilket be: ovan i fråga om tvåfasigt rostfritt stål, eftersom kvävehalten är mycket I kan man anta, att reaktionen Al + N-> AlN sker så att aluminiumnitrid bi' Vid framställning av stålrör utan söm utsätts stålet för mycket mer kompl' och hårdare arbetsbetingelser än vanlig stålplåt och eftersom det är nödvê att använda en avsevärt högre valsningstemperatur, bestäms de sömlösa stå' slaghållfasthet i huvudsak av valsningsstegen. Inte ens om rören genomgår upplösningsbehandling kan därför slaghållfastheten förbättras avsevärt. I het med föreliggande uppfinning väljs mängden lösligt aluminium så att de: ligger i ett optimalt område för kontroll av strukturen hos det rostfria ' stålet efter varmvalsning vid hög temperatur, varigenom slaghållfastheten bättras i vart och ett av tillstånden efter varmvalsning, upplösningsbehaz och kallvalsning.Aluminum has a strong deoxidizing function and a crystalline granular function, but in two-phase stainless steel containing ferrite and au; in particular those used in the manufacture of steel pipes without seam, the addition of less than 0.02% soluble aluminum a stable, high impact strength ° can be achieved. Although the reason why the impact strength deteriorates when the amount of soluble aluminum exceeds 0.02% is not yet fully understood, which is: above in the case of two-phase stainless steel, since the nitrogen content is very I, it can be assumed that the reaction Al + N-> AlN In the production of steel tubes without seam, the steel is subjected to much more complex and harder working conditions than ordinary steel sheet and since it is necessary to use a considerably higher rolling temperature, the seamless standing impact strength is mainly determined by the rolling steps. Therefore, even if the pipes undergo dissolution treatment, the impact strength can not be significantly improved. In accordance with the present invention, the amount of soluble aluminum is selected to be in an optimal range for controlling the structure of the stainless steel after hot rolling at high temperature, thereby improving the impact strength in each of the conditions after hot rolling, dissolution and cold rolling.

Förutom de ovan beskrivna ämnena kan, vilket har påpekats i det före de, en eller flera av Cu, H, V, Ti, Hb, Zr, Ta, Ca, Mg, B och de sällsynta artsmetallerna blandas in i ett rostfritt tvåfasigt ferrit-austenitstål, : utgör utföringsformer av uppfinningen, vilket skall beskrivas i detalj i < följande. Även om Cu är effektiv för att förbättra syrabeständigheten liksom < lokala korrosionsbeständigheten, nedsätts varmbearbetbarheten och den loka korrosionsbeständigheten när mängden därav överskrider 2,5%. w och V förlänar stålet havsvattenbeständighet, men när mängderna d; överskrider 1,5%, nedsätts bearbetbarheten och svetsbarheten. Ti, Nb, Zr l förbättrar korrosionsbeständigheten i korngränsytan och varmbearbetbarhets när den tillsatta mängden av vart och ett av dessa ämnen överskrider 1,0%, sätts seghet, formbarhet och kallbearbetbarhet.In addition to the substances described above, as noted above, one or more of Cu, H, V, Ti, Hb, Zr, Ta, Ca, Mg, B and the rare species metals may be mixed into a stainless two-phase ferrite. austenitic steels are embodiments of the invention, which will be described in detail in the following. Although Cu is effective in improving the acid resistance as well as the local corrosion resistance, the hot workability and the local corrosion resistance are reduced when the amount thereof exceeds 2.5%. w and V impart seawater resistance to the steel, but when the quantities d; exceeds 1.5%, machinability and weldability are reduced. Ti, Nb, Zr 1 improve the corrosion resistance of the grain interface and hot workability when the added amount of each of these substances exceeds 1.0%, toughness, formability and cold workability are added.

Var och en av Ca, Mg, B och de sällsynta jordartsmetallerna har den tionen, att de förbättrar varmbearbetbarheten, så att en mängd större än ( kan tillsättas. Men då en mycket större mängd av dessa ämnen tillsätts, bi en sådan förorening som oxisulfid, som inte endast nedsätter stålets renhe dess varmbearbetbarhet. Deras övre gräns skall följaktligen sättas till 0 1/ 464 307 Ett exempel på sättet att framställa stål enligt föreliggande uppfi är följande: Många prov av tvåfasigt rostfritt stål enligt föreliggande uppfinni innehåller olika mängder lösligt aluminium, framställdes. Proven av tvåfa rostfritt stål valsades till stålrör utan söm och därefter genomgick dess en upplösningsbehandling. Efter upplösningsbehandlingen kallbearbetades r för att åstadkomma en sträckgräns på 100 KSi; charpyprov genomfördes vid Fig. 1 visar sambandet mellan mängden lösligt aluminium och slaghållfasth (VEo) efter upplösningsbehandling, medan fig. 2 visar sambandet mellan mä lösligt aluminium och slaghållfastheten för stål, som har genomgått kallb ning åtföljd av upplösningsbehandling. Ett längdriktningsprov genomfördes provbitar av standardformat av upplösningsbehandlat stål och ett T-riktni genomfördes för provbitar av halva formatet (10 mm x 5 mm).Each of the Ca, Mg, B and the rare earth metals has the ion that they improve the heat workability, so that an amount greater than (may be added. But when a much larger amount of these substances is added, in such an impurity as oxysulfide, Consequently, their upper limit should be set to 0 1/464 307 An example of the method of producing steel according to the present invention is as follows: Many samples of biphasic stainless steel according to the present invention contain different amounts of soluble aluminum, The samples of two-phase stainless steel were rolled into steel tubes without seam and then subjected to a dissolution treatment. , while Fig. 2 shows the relationship between soluble aluminum and impact strength the strength of steel, which has undergone cold bonding accompanied by dissolution treatment. A longitudinal test was performed on standard format test pieces of solution-treated steel and a T-direction test was performed on half-size test pieces (10 mm x 5 mm).

Som framgår av fig. 1 och 2 är, när kontrollstålets aluminiumhalt ä mindre än 0,02% och i enlighet med uppfinningen, sammansättningseffekten medan slaghållfasthetsvärdet i hög grad påverkas av det lösliga aluminiun slaghållfasthetsvärdet i hög grad förbättras, när mängden lösligt alumini minskar. Men vid 0,02% blir effekten mättad och med en mängd av lösligt a nium, som är mindre än detta värde, kan ett stabilt, högt slaghållfasthet uppnås.As shown in Figs. 1 and 2, when the aluminum content of the control steel is less than 0.02% and in accordance with the invention, the composition effect while the impact strength value is greatly affected by the soluble aluminum impact strength value is greatly improved when the amount of soluble aluminum decreases. But at 0.02% the effect becomes saturated and with an amount of soluble anium which is less than this value, a stable, high impact strength can be achieved.

Det framgår av det föregående, att det i enlighet med föreliggande finning är möjligt att i hög grad förbättra slaghållfastheten hos ett ros tvåfasigt, ferritiskt-austenitiskt stål, varigenom segheten hos stålrör u söm, som framställts av stål enligt föreliggande uppfinning, förbättras.It will be seen from the foregoing that in accordance with the present invention it is possible to greatly improve the impact strength of a two-phase, ferritic-austenitic steel rose, thereby improving the toughness of steel tubes and seams made of steel according to the present invention.

Claims

464 307 Patent claims

Stainless steel biphasic, ferritic-austenitic steel, containing n than 0,03% by weight C, between 0,1 and 1,0% Si, between 0,1 and 2,0% Mn, less 0,03% by weight P, less than 0.01% by weight, between 3 and 8% by weight of Ni, between 28% by weight of Cr, between 1 and 4% by weight of Mo, between 0.08 and 0.25% by weight of N and the remainder iron ich impurities, characterized in that it further contains soluble aluminum in an amount of up to 0.02% by weight to u; improved impact strength after hot rolling.

Stainless steel according to claim 1, characterized in that they additionally contain one or more of the following elements with the following process sets; less than 1.5% by weight of each of V and N, less than 1.0% by weight each of Ta and Nb. 'll