SE464636B - Kvaevehaltigt ferrit-austenitiskt rostfritt staal med hoeg varmbearbetbarhet - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 464 636 2 kvävehaltigt rostfritt stål i stånd att förvalsas och bibe- hålla tillräcklig motståndsförmåga mot spänningskorrosions- sprickbildning skulle kunna erhållas genom att begränsa halterna av S och Ca i stålet vid ett visst förhållande till varandra.

Enligt föreliggande uppfinning avses ett N-haltigt dubbel- fasigt rostfritt stål innehållande i viktprocent: mindre än 0.03 % C: "o.ä till 2.0 2 si: 0,4 till 4.0 % Mn; 16 % till 22 % Cr; 4 % till 7 % Ni; 2 % till 4 % M0; 0.06 % till 0,20 % NZ mindre än 0,005 % S; 0,001 2 till 0.01 % Ca vid ett förhållande Ca/S av ¿ 1.5: och där resten utgöres av järn och oundvikliga för- oreningar.

Ovanstående och andra ändamål. särdrag och fördelar med upp- finningen kommer att framgå av den följande beskrivningen och tillhörande patentkrav i förening med den bifogade ritningen.

Den enda figuren på ritningen är ett diagram som visar halter- na S och Ca i olika stål i förhållande till värden på kontrak- tion vid dragprov med hög hastighet vid hög temperatur.

Uppfinnarna har bekräftat att för att förvalsa ett N-haltigt dubbelfasigt rostfritt stål vid ett temperaturområde av 950 till l200°C bör ett prov taget från ett stålgöt ha en kontrak- tion större än omkring 60 % vid ett dragprov med hög hastighet vid hög temperatur. Figuren visar att värden på kontraktion hos stål med olika Ca- och S-halter i en grundkomposition av 0.02C-20Cr-5Ni-3Mo-0,lN vid ett höghastighetsdragprov vid hög temperatur inom ett temperaturområde av 950 till l200°C. I figuren anger märket "o" en kontraktion större än omkring 60 % 10 15 20 25 30 35 3 464 636 och märket "x" en kontraktion mindre än omkring 60 %. Såsom klart framgår av dessa provningsresultat för att säkerställa en kontraktion större än omkring 60 %, vilket är nödvändigt för förvalsning vid ett temperaturområde av 950-1200°C. bör stålet innehålla S och Ca i en mängd av mindre än 0,005 % och i en mängd av 0,001-0.01 % resp. och med ett förhållande mel- lan Ca/S av stärre än 1,5 räknat i vikt. Å andra sidan är elementet N, som har inverkan på att för- bättra motståndsförmågorna mot gropbildningskorrosion, sprick- korrosion och allmän korrosion. väsentligt, särskilt som ett austenitbildande element för att säkerställa korrosionsmot- ståndet i en svetsad del. För att erhålla dessa verkningar verksamt i stålet enligt uppfinningen bör det tillsättas i en halt av åtminstone 0,06 %. Eftersom N är en gasformig kompo- nent, som kan göra det svårt att erhålla massiva stålgöt genom att förorsaka bubbelbildning i göttillverkningssteget om det tillsättes i överskott. bör emellertid tillsatsmängden begrän- sas till 0,20 %.

Halten av andra legeringskomponenter i det kvävehaltiga dubbelfasiga rostfria stålet enligt uppfinningen begränsas även av följande skäl.

Komponenten C. om den utskiljes som Cr23C6 i korngränser- na. förorsakar intergranulär korrosion eller intergranulär spänningskorrosionssprickbildning. För att förhindra sådan korrosion särskilt i en svetsad del bör halten C undertryckas till ett värde mindre än 0.03 %.

Ksmponenten Si, som är nödvändig som ett deoxidationsmedel och saa är verksam för att förbättra motståndsförmågan mot grop- bildningskorrosion och transgranulär spänningskorrosions- sprickbildning, bör tillsättas i en halt av åtminstone 0.3 %.

Eftersom det skulle försämra varmbearbetbarheten om den till- sättes i överskott bör emellertid tillsatsmängden Si begränsas till 2.0 2. 10 15 20 25 30 35 464 636 4 Komponenten Mn, som även tillsättes som ett desoxidations- medel, har inverkan på att stabilisera austenitstrukturen och den fasta lösligheten av N i stålet enligt uppfinningen. För att uppnå dessa verkningar bör de tillsättas åtminstone i en halt av 0.4 %. Tillsatsmängden Mn bör emellertid begränsas till 4,0 % eftersom det skulle försämra varmbearbetbarheten och korrosionsmotständsförmâgan om den tillsättes i överskott.

Komponenten Cr är ett legeringselement som är väsentligt för att förbättra korrosionsmotståndsförmågan i allmänhet hos stålet och bör tillsättas i en mängd större än 16 %, särskilt för att säkerställa korrosionsmotståndsförmåga mot klorider.

Halten Cr bör emellertid begränsas till 22 %, eftersom över- skott på Cr-halt skulle försämra segheten genom att utskilja intermetalliska föreningar av 6-fas eller liknande.

Komponenten Ni är nödvändig för att förbättra de mekaniska egenskaperna. bearbetbarheten och korrosionsförmågan i allmän- het hos stålet och för att framkalla en dubbelfasig struktur av austenit och ferrit i stålet. Ni-halten i stålet enligt uppfinningen begränsas till området 4-7 % för att säkerställa en ferrithalt av 30-70 %. som är önskvärt särskilt ur synpunk- ten när det gäller korrosionsmotstånd.

Komponenten Mo är ett väsentligt element för att förbättra korrosionsmotståndet hos stålet. särskilt motståndet mot grop- bildningskorrosion, sprickkorrosion och allmän korrosion. I föreliggande uppfinning tillsättes åtminstone 2 % Ho. Om det tillsättes i överskottsmängd skulle Ho emellertid förorsaka försprödning genom att utskilja intermetalliska föreningar i likhet med Cr, så att dess halt bör begränsas till 4 % högst.

Uppfínningen beskrives mera i detalj av de följande exemplen.

Exempel De dubbelfasiga rostfria stålen med kemisk sammansättning som visas i tabell 1 smältes i en högfrekvensinduktionsugn och 10 15 zow 25 30 5 464 636 göts till göt på 50 kg. Dessa göt uppvärmdes vart och ett till 250°C under 10 timmar för utjämningsbehandling och skars sedan upp i två band, där man tog bandprov som skulle underkastas ett höghastíghetsdragprov vid hög temperatur och bearbetning av det andra bandet till provstycken för att användas i spän- ningskorrosionssprickprov.

Vid nöghastighetsdragprovet vid hög temperatur uppvärmdes proven till och hölls vid temperaturerna 1200°C, 1150°C, ll00°C, l050°C eller 950°C och drogs till brott med en spän- ningshastighet av 1.0/sek. för att bestämma kontraktionen.

Sättet för spänningskorrosionssprickprov och de förfaranden som användes för att iordningsställa proven som skulle använ- das för provet skedde enligt följande. De ovannämnda stålgöten reducerades slutligen till 4 mm tjocka plåtar genom varmsmid- ning, varmvalsning och kallvalsning och underkastades en upp- lösningsbehandlíng genom Vattenkylning efter uppvärmning under 30 min. till l050°C och därefter omsmältning genom TIG-metoden för simulering av den svetsade fogen. Av dessa prov uttogs korrosionsprovstycken 2 mm tjocka. 15 mm breda och 65 mm långa. där var och en uppvisade en omsmältningsdel i en centrumdel av dess längd. Dubbla U-böjprovstycken iordning- ställdes genom att böja ett par på varandra lagda provstycken till U-form och fixera motstående ändar medelst bultar och muttrar av SUS 316. Dessa provstycken nedsänktes i en vatten- lösning av 3 % natriumklorid + 1/20 M natriumsulfat under sex veckor vid l20°C för att prova spänningskorrosionssprickbild- ning.

Resultaten från höghastíghetsdragprovet vid hög temperatur vid 950-l200°C och spänningskorrosionssprickprovet visas i ta- bell 2. 464 636 Tabell 1 _ Kemiska sammansättninqar (vikt-%) Ca/S Stål C Si Mn S Ni Cr Mo N Ca f (* 1§o.o1a 1.54 o,so o,oo3 5.02 19,06 2,98 0.12 0.005 1,67 2§0,027 0,59 1.55 0,004 6,53 21.57 3,67 0,07 0,009 2,25 3 0,014 1,82 3,61 0,002 4,13 16.70 2,12 0,18 0,006 3,00 (**4 0,015 1.50 1,70 0,004 5.14 18.61 2,77 0,03 - - 5 0,020 1.39 1.53 0.003 6.01 19.18 2,89 0,14 - - 6 0,017 1,47 1,75 0,003 5,44 18,05 2.96 0,12 0,003 1,00 (* Stål enligt uppfinningen (** Stål för jämförelse Tabell 2 Stål Dragprov vid hög hastighet Spänningskorrosions- & temperatur spríckprov (* o o O 0 O 0 (** 4 o x X 0 X O I spalten för högtemperatur och höghastighetsdragprov i ta- bell 2 representerar märket "O" en kontraktíon större än omkring 60 % och märket "X" en kontraktíon mindre än omkring 60 % vid temperaturer på 950 till 1200°C. I spalten för spän- ningskorrosionssprickprov antyder märket "O" att ingen spän- ningskorrosionssprickbildning inträffade. under det att märket "X" antyder att íntergranulär spänningskorrosionssprickbild- 10 15 20 7 464 636 ning inträffade i de av svetsvärme påverkade zonerna.

Såsom klart framgår av provningsresultaten klarade alla stâlen enligt uppfinningen proven.

Det jämförande stålet nr 4 uppvisade en kontraktion större än 60 % i höghastighets- och högtemperaturdragprovet, men led av intergranulär spänningskorrosionssprickbildning i de av svets- värme påverkade zonerna beroende på en hög kvävehalt. Å andra sidan var de jämförande stâlen nr 5 och 6 med lämplig N-halt acceptabla med avseende på korrosionsmotståndsförmågan i svetsvärmepåverkade zoner, men uppvisade i en del fall en kontraktion mindre än 60 % vid högtemperatur- och höghastig- hetsdragprovet. vilket ej är lämpligt vid tillämpning av göt- valsning.

Såsom klart framgår av föregående beskrivning har stâlen en- ligt föreliggande uppfinning en utomordentlig varmbearbetbar- het tillsammans med förbättrad korrosionsmotständsförmåga i kloridomgivning. så att det lämpligen kan användas t.ex. för värmeväxlare att användas i kemiska industrier eller liknande.

Claims (2)

10 464 636 Patentkrav Ett kvävehaltigt dubbelfasigt, ferrit-austenitískt rostfritt stål med hög varmbearbetbarhet. K ä n n e t e c R n a t av att det i viktprocent innehåller: mindre än 0.03 2 C: O,3-2,0%Si; 0,4 - 4,0 2 Mn; 16-2220!! 4-7%Ni;

2-421-30; 0,06 - 0.20 2 N; mindre än 0,005 2 S; 0,001 - 0,01 2 Ca i ett Ca/S-förhållande av ¿ 1,5; och resten utgöres av järn och oundvikliga föroreningar. a*