SE527176C2 - Stainless steel for use in high temperature applications - Google Patents

Stainless steel for use in high temperature applications

Info

Publication number
SE527176C2
SE527176C2 SE0300993A SE0300993A SE527176C2 SE 527176 C2 SE527176 C2 SE 527176C2 SE 0300993 A SE0300993 A SE 0300993A SE 0300993 A SE0300993 A SE 0300993A SE 527176 C2 SE527176 C2 SE 527176C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
alloy
weight
alloys
high temperature
content
Prior art date
Application number
SE0300993A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE0300993L (en
SE0300993D0 (en
Inventor
Eva Witt
Kenneth Goeransson
Andreas Rosberg
Original Assignee
Sandvik Intellectual Property
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sandvik Intellectual Property filed Critical Sandvik Intellectual Property
Priority to SE0300993A priority Critical patent/SE527176C2/en
Publication of SE0300993D0 publication Critical patent/SE0300993D0/en
Priority to PCT/SE2004/000344 priority patent/WO2004087980A1/en
Publication of SE0300993L publication Critical patent/SE0300993L/en
Publication of SE527176C2 publication Critical patent/SE527176C2/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/005Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing rare earths, i.e. Sc, Y, Lanthanides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/48Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/50Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium

Abstract

The present invention relates to a method for producing an alloy comprising of (by weight-%) C <= 0,20 Cr 15,0-25,0 Ni 1,0-20,0 Al 4,5-12,0 Mo+W <= 4,0 Nb <= 2,0 Mn <= 2,0 Si <= 2,0 Zr + Hf <= 0,2 REM <= 0,1 N <= 0,05 with improved oxidation resistance in high temperature applications by depositing an AI-base alloy on a substrate material comprising of (by weight-%): C <= 0,20 Cr 16,0-27,0 Ni 1,2-22,0 Al 0-6,0 Mo + W <= 4,5 Nb <= 2,2 Mn <= 2,0 Si <= 2,0 Zr + Hf <= 0,2 REM <= 0,1 N <= 0,1 balance Fe and normally occurring steelmaking impurities and additions, the use of said alloy and said alloy.

Description

20 25 30 5 2 7 1 7 6 ti; gi; . 'y . -j:= <2: nnnn oo Legeringen kan framställas genom konventionella metoder, vilka innefattar till exempel stegen smältning, raffinering, gjutning, blockvalsning eller smidning följt av varm- och kallvalsning för att framställa tunna band med en slutlig tjocklek på mindre än 150pm. Legeringen kan också framställas genom användning av ett förvalsat band med en lägre aluminiumhalt än den slutligt önskade aluminiumhalten hos ett katalysatorbärrnaterial och därefter deponera ett lager av en aluminiumrik legering på ytan av detta material. 20 25 30 5 2 7 1 7 6 ti; gi; . 'y. -j: = <2: nnnn oo The alloy can be produced by conventional methods, which include, for example, the steps of melting, refining, casting, block rolling or forging followed by hot and cold rolling to produce thin strips with a final thickness of less than 150μm. The alloy can also be made by using a pre-rolled strip with a lower aluminum content than the final desired aluminum content of a catalyst support material and then depositing a layer of an aluminum-rich alloy on the surface of this material.

Deponeringen kan göras på många olika sätt, till exempel genom doppning av bandet i en smält Al-legering, genom att valsbinda (välsplätera) en Al-legeríng ovanpå ett ferritiskt stål, genom att belägga med hjälp av PVD-teknik (Physical Vapour Deposition) eller CVD-teknik (Chemical Vapour Deposition).The deposition can be done in many different ways, for example by dipping the strip in a molten Al alloy, by roll bonding (well plating) an Al alloy on top of a ferritic steel, by coating using PVD technology (Physical Vapor Deposition) or CVD (Chemical Vapor Deposition) technique.

I alla dessa exempel kan tjockleken av bandet tillsammans med beläggningen vara den slutliga formen och tjockleken, eller bandet kan valsas ner till en mindre tjocklek efter deponeringen har utförts. Kompositmaterialet innehållande den ferritiska legeringen och aluminiumlegeringen på en eller båda sidor kan värmebehandlas för att åstadkomma en homogen legering, eller en legering med en ökad koncentration av aluminium i riktning mot ytan.In all these examples, the thickness of the strip together with the coating may be the final shape and thickness, or the strip may be rolled down to a smaller thickness after the deposition has been made. The composite material containing the ferritic alloy and the aluminum alloy on one or both sides can be heat treated to produce a homogeneous alloy, or an alloy with an increased concentration of aluminum towards the surface.

De mekaniska egenskaperna hos ferritiska Fe-Cr-Al-legeringar, speciellt med ökat innehåll av aluminium, är kända för att vara dåliga vid höga temperaturer.The mechanical properties of ferritic Fe-Cr-Al alloys, especially with increased aluminum content, are known to be poor at high temperatures.

Flera olika sätt för att förbättra dessa egenskaper är kända, så som framställning av fina dispersioner av oxid- eller nitrid-faser genom pulvermetallurgiska processer. Dessa processer innefattar dyra förfaranden under framställning och är därför inte lämpliga för framställning av legeringar vilka ska produceras i stora kvantiter till låg kostnad.Several different ways of improving these properties are known, such as the preparation of fi dispersions of oxide or nitride phases by powder metallurgical processes. These processes involve expensive processes during manufacture and are therefore not suitable for the production of alloys which are to be produced in large quantities at low cost.

Ett annat sätt att öka högtemperaturhållfastheten är genom att utskilja ytterst små partiklar av aluminiumnitrider. Detta har beskrivits, till exempel i US-A- 5226984 för ett antal Fe-Ni-Cr-Al-legeringar med en huvudsakligen ferritisk struktur eller en blandad austenitisk/ferritisk struktur. l nuläget är sådana legeringar endast kända i varrnvalsat eller gjutet tillstånd.Another way to increase the high temperature strength is by separating extremely small particles of aluminum nitrides. This has been described, for example, in US-A-5226984 for a number of Fe-Ni-Cr-Al alloys having a substantially ferritic structure or a mixed austenitic / ferritic structure. At present, such alloys are known only in the rolled or cast state.

Om de ska kunna användas i katalysatorer måste det vara möjligt att forma 10 15 20 25 30 527 176 Iegeringarna genom kallvalsning ner till en slutlig tjocklek mindre än approximativt 150 um.If they are to be used in catalysts, it must be possible to shape the alloys by cold rolling down to a final thickness of less than approximately 150 microns.

Det är känt att tillsatsen av ungefär 10 vikt-% nickel till en Fe-Cr-Al-legering förbättrar motståndet mot termisk chock ytterligare, d.v.s. extremt snabb uppvärmning eller kylning, vilken kan orsaka meknisk kollaps av materialet; ett fenomen som är känt för att orsaka reducerad livslängd i applikationen katalysator.It is known that the addition of about 10% by weight of nickel to an Fe-Cr-Al alloy further improves the resistance to thermal shock, i.e. extremely rapid heating or cooling, which can cause mechanical collapse of the material; a phenomenon known to cause reduced life in the catalyst application.

Den framtida trenden för metalliska katalytiska stålfolier går mot tunnare tjocklekar. Det finns flera allvarliga problem att lösa: - behovet av bättre oxidationsegenskaper till följd av mindre tillgängligt aluminium per ytareaenhet, - material med ökad högtemperaturhållfasthet och motstånd mot utmattning - produktionsmetoder med lägre kostnader kommer att behövas.The future trend for metallic catalytic steel foils is moving towards thinner thicknesses. There are several serious problems to be solved: - the need for better oxidation properties due to less available aluminum per surface area unit, - materials with increased high temperature strength and resistance to fatigue - production methods with lower costs will be needed.

Sammanfattning av uppfinningen Det är däför ett syfte med föreliggande uppfinning att åstadkomma en metod för framställning av en rostfri stållegering med förbättrat oxidationsmotstånd i högtemperaturapplikationer genom deponering av en Al-baserad legering på ett substratmaterial och som har utmärkta framställningsegenskaper.SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a method for producing a stainless steel alloy with improved oxidation resistance in high temperature applications by depositing an Al-based alloy on a substrate material and having excellent manufacturing properties.

Det är ett annat syfte med föreliggande uppfinning att åstadkomma en rostfri stållegering med förbättrat oxidationsmotstånd, ökat mostånd mot cyklisk termisk belastning och förbättrade mekaniska egenskaper så som ökad utmattningshållfasthet vid höga temperaturer.It is another object of the present invention to provide a stainless steel alloy with improved oxidation resistance, increased resistance to cyclic thermal loading and improved mechanical properties such as increased fatigue strength at high temperatures.

Det är ytterligare ett syfte med föreliggande uppfinning att åstadkomma en rostfri stållegering för användning som substrat i avgasreningsapplikationer, så som katalysatorer i förbränningsmotorer. 10 15 20 25 30 527 176 Ett annat syfte med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en produktionsväg för Iegeringen enligt uppfinningen genom deponering av en AI-legering på en tunn folie av en substratlegering.It is a further object of the present invention to provide a stainless steel alloy for use as a substrate in exhaust gas purification applications, such as catalysts in internal combustion engines. Another object of the present invention is to provide a production path for the alloy of the invention by depositing an AI alloy on a thin film of a substrate alloy.

För att illustrera men inte begränsa kommer uppfinningen nu beskrivas mer i detalj med hänvisning till de medföljande figurerna.To illustrate but not limit, the invention will now be described in more detail with reference to the accompanying figures.

Kort beskrivning av figurerna Figur 1 Figur 2 Figur 3a Figur3b Figur 4a Figur 4b Figur 5 Figur6 visar brottöjningen för legeringar enligt föreliggande uppfinning jämfört med ett jämförande exempel plottat mot temperaturen. visar elasticítetsmodulen plottat mot temperaturen för samma prover som i figur 1. visar sträckhållfastheten plottat mot temperaturen för samma prover som i de föregående figurerna. visar sträckhållfastheten relativt den hos det jämförande exemplet vid samma temperatur plottat mot temperaturen för samma prover som i de föregående figurerna. visar sträckgränsen plottat mot temperaturen för samma prover som i de föregående figurema. visar sträckgränsen relativt den hos det jämförande exemplet vid samma temperatur plottat mot temperaturen för samma prover som i de föregående figurerna. visar resultatet av oxidationstestet av legeringar från föreliggande uppfinning och ett jämförande exempel genom att plotta viktförändringen efter oxidation vid 1100°C av proverna plottat mot tiden. visar resultatet av oxidationstestet av legeringar från föreliggande uppfinning och ett jämförande exempel genom att plotta viktförändringen efter oxidation vid 1200°C av proverna plottat mot tiden. 10 15 20 25 30 527 176 5 Figur 7 visar en del genom Fe-Ni-Cr-Al-Thermo-calc-fasdiagrammet vid 20 vikt-% Cr och 5 vikt-% Al.Brief description of the Figur gures Figure 1 Figure 2 Figure 3a Figure 3b Figure 4a Figure 4b Figure 5 Figure 6 shows the elongation at break for alloys according to the present invention compared with a comparative example plotted against the temperature. shows the modulus of elasticity plotted against the temperature of the same samples as in Figure 1. shows the tensile strength plotted against the temperature of the same samples as in the previous samples. shows the tensile strength relative to that of the comparative example at the same temperature plotted against the temperature of the same samples as in the previous samples. shows the yield strength plotted against the temperature of the same samples as in the previous figures. shows the yield strength relative to that of the comparative example at the same temperature plotted against the temperature of the same samples as in the previous samples. shows the result of the oxidation test of alloys of the present invention and a comparative example by plotting the weight change after oxidation at 1100 ° C of the samples plotted against time. shows the result of the oxidation test of alloys of the present invention and a comparative example by plotting the weight change after oxidation at 1200 ° C of the samples plotted against time. Figure 7 shows a part through the Fe-Ni-Cr-Al-Thermo-calc phase diagram at 20% by weight of Cr and 5% by weight of Al.

Figur 8 visar resultatet av oxidationstestet av legeringar från föreliggande uppfinning och ett jämförande exempel genom att plotta förändringen i vikt efter oxidation vid 1100°C av proverna plottat mot tiden.Figure 8 shows the result of the oxidation test of alloys of the present invention and a comparative example by plotting the change in weight after oxidation at 1100 ° C of the samples plotted against time.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen De syftena är uppfyllda genom metoden enligt krav 1, d.v.s. en metod för att framställa en legering innehållande (i vikt-%) C s 0,20 Cr 15,0 - 25,0 Ni 1,0 - 20,0 Al 4,5 - 12,0 Mo + W s 4,0 Nb s 2,0 Mn s 2,0 Si s 2,0 Zr + Hf s 0,2 REM s 0,1 N s 0,05 med förbättrat oxidationsmotstånd vid högtemperaturapplikationer genom att deponera en Al-baserad legering på ett substratmaterial innehållande (i vikt- %): C s 0,20 Cr 16,0 - 27,0 Ni 1,2 - 22,0 Al 0 - 6,0 Mo + W s 4,5 Nb s 2,2 Mn s 2,0 Si s 2,0 10 15 20 25 30 527 17e 6 Zl' + Hf S 0,2 REM 5 0,1 N S 0,1 resten Fe och vid ståltillverkning normalt förekommande föroreningar och tillsatser.Detailed description of the invention The objects are fulfilled by the method according to claim 1, i.e. a method for producing an alloy containing (in% by weight) C s 0.20 Cr 15.0 - 25.0 Ni 1.0 - 20.0 Al 4.5 - 12.0 Mo + W s 4.0 Nb s 2.0 Mn s 2.0 Si s 2.0 Zr + Hf s 0.2 REM s 0.1 N s 0.05 with improved oxidation resistance in high temperature applications by depositing an Al-based alloy on a substrate material containing ( in% by weight): C s 0.20 Cr 16.0 - 27.0 Ni 1.2 - 22.0 Al 0 - 6.0 Mo + W s 4.5 Nb s 2.2 Mn s 2.0 Si s 2.0 10 15 20 25 30 527 17e 6 Zl '+ Hf S 0.2 REM 5 0.1 NS 0.1 residue Fe and impurities and additives normally present in steel production.

Innehållet av grundämnen i Iegeringen tillverkad genom metoden att deponera en Al-baserad legering på ett substrat av rostfritt stål bör ha följande begränsningar: innehållet av Cr bör begränsas till 15,0 till 25,0 vikt-%, företrädesvis till 20,0 till 22,0 vikt-%. Innehållet av Ni bör begränsas till mellan 1,0 och 20,0 vikt-%, företrädesvis till 2,5 till 15,0 vikt-%, helst till 5,0 till 12,5 vikt-%. innehållet av Al bör begränsas till 4,5 till 12,0 vikt-%, företrädesvis till 5,0 till 8,0 vikt-%, helst till 5,0 till 7,0 vikt-%. Det totala innehållet av grundämnena Mo och W bör begränsas upp till 4,0 vikt-%, företrädesvis upp till 3,0 vikt-%.The content of elements in the alloy made by the method of depositing an Al-based alloy on a stainless steel substrate should have the following limitations: the content of Cr should be limited to 15.0 to 25.0% by weight, preferably to 20.0 to 22% by weight. .0% by weight. The content of Ni should be limited to between 1.0 and 20.0% by weight, preferably to 2.5 to 15.0% by weight, most preferably to 5.0 to 12.5% by weight. the content of Al should be limited to 4.5 to 12.0% by weight, preferably to 5.0 to 8.0% by weight, most preferably to 5.0 to 7.0% by weight. The total content of the elements Mo and W should be limited to 4.0% by weight, preferably up to 3.0% by weight.

Ett annat föredraget innehåll av det totala av Mo och W är mer än 1 vikt-%.Another preferred content of the total of Mo and W is more than 1% by weight.

Innehållet av Mn bör begränsas upp till 2,0 vikt~%, företrädesvis upp till 0,5 vikt-%. Innehållet av N kommer att begränsas upp till 0,05 vikt-% och bör hållas så lågt som möjligt. Innehållet av C bör begränsas upp till 0,20 vikt-%, företrädesvis upp till 0,15 vikt-%. Denna legering kan tillverkas genom konventionella metoder såsom smältning, gjutning och varmvalsning i dimensioner ner till cirka 1mm.The content of Mn should be limited to 2.0% by weight, preferably up to 0.5% by weight. The content of N will be limited to 0.05% by weight and should be kept as low as possible. The content of C should be limited to 0.20% by weight, preferably up to 0.15% by weight. This alloy can be manufactured by conventional methods such as melting, casting and hot rolling in dimensions down to about 1mm.

Substratlegeringen enligt uppfinningen kan vara iform av till exempel en tunn folie eller band, en tråd eller en plåt. Deponeringen av en Al-legering på substratet kan göras på en substratlegering som har passande dimensioner för slutprodukten eller, om nödvändigt, uppföljas av ytterligare kallbearbetning och/eller diffusionsglödgning. Substratlegeringens sammansättning innan deponeringen är som följande (alla halter i vikt-%): C s 0,20 Cr 16,0 - 27,0 Ni 1,2 - 22,0 10 15 20 25 30 527 176 7 _ Al 0 - 6,0 Mo + W s 4,5 Nb s 2,2 Mn s 2,0 Si s 2,0 Zr + Hf s 0,2 REM s 0,1 N s 0,1 resten Fe och vid ståltillverkning normalt förekommande föroreningar och tillsatser.The substrate alloy according to the invention can be in the form of, for example, a thin foil or strip, a wire or a sheet. The deposition of an Al alloy on the substrate can be done on a substrate alloy having suitable dimensions for the final product or, if necessary, followed by further cold working and / or diffusion annealing. The composition of the substrate alloy before deposition is as follows (all contents in% by weight): C s 0.20 Cr 16.0 - 27.0 Ni 1.2 - 22.0 10 15 20 25 30 527 176 7 _ Al 0 - 6 .0 Mo + W s 4.5 Nb s 2.2 Mn s 2.0 Si s 2.0 Zr + Hf s 0.2 REM s 0.1 N s 0.1 residue Fe and in steelmaking normally occurring impurities and additives.

Innehållet av Cr i substratlegeringen bör begränsas till 16,0 till 27,0 vikt-%, företrädesvis till 20,0 till 24,0 vikt-%. innehållet av Ni bör begränsas till mellan 1,2 och 22,0 vikt-%, företrädesvis till 2,5 till 15,0 vikt-%, helst till 5,0 till 14,0 vikt-%.The content of Cr in the substrate alloy should be limited to 16.0 to 27.0% by weight, preferably to 20.0 to 24.0% by weight. the content of Ni should be limited to between 1.2 and 22.0% by weight, preferably to 2.5 to 15.0% by weight, most preferably to 5.0 to 14.0% by weight.

Innehållet av Al i substratlegeringen bör begränsas till O till 6 vikt-%, företrädesvis till 0,0 till 2,0 vikt-%, helst till >0 till 1,0 vikt-%. Det totala innehållet av grundämnena Mo och W bör begränsas upp till 4,0 vikt-%, företrädesvis upp till 3,0 vikt-%. Innehållet av Mn bör begränsas upp till 2,0 vikt-%, företrädesvis upp till 0,5 vikt-%. innehållet av N i substratlegeringen kommer att begränsas upp till 0,10 vikt-%, företrädesvis upp till 0,05 vikt-%. innehållet av C bör begränsas upp till 0,20 vikt-%, företrädesvis upp till 0,15 vikt-%.The content of Al in the substrate alloy should be limited to 0 to 6% by weight, preferably to 0.0 to 2.0% by weight, more preferably to> 0 to 1.0% by weight. The total content of the elements Mo and W should be limited to 4.0% by weight, preferably up to 3.0% by weight. The content of Mn should be limited up to 2.0% by weight, preferably up to 0.5% by weight. the content of N in the substrate alloy will be limited up to 0.10% by weight, preferably up to 0.05% by weight. the content of C should be limited up to 0.20% by weight, preferably up to 0.15% by weight.

Effekten av de olika legeringstillsatserna är beskrivet i följande: Kol Kol bildar karbider tillsammans med till exempel Nb eller Cr. Dessa karbider bidrar till att öka den mekaniska högtemperaturhållfastheten hos legeringen och dessutom reducera tendensen för korntillväxt under användning, ett 10 15 20 25 30 527 176 fenomen känt för att orsaka försprödnning i ferritiska Iegeringar. Kol däremot kan orsaka försprödning under kallvalsning av legeringen och orsakar troligen också en försämring av oxidationsmotståndet. Därför är kolhalten begränsad till maximalt 0,2 vikt-%.The effect of the various alloy additives is described in the following: Carbon Carbon forms carbides together with, for example, Nb or Cr. These carbides help to increase the mechanical high temperature strength of the alloy and also reduce the tendency for grain growth during use, a phenomenon known to cause embrittlement in ferritic alloys. Coal, on the other hand, can cause embrittlement during cold rolling of the alloy and probably also causes a deterioration of the oxidation resistance. Therefore, the carbon content is limited to a maximum of 0.2% by weight.

Krom Krom kan forma en oxid som skyddar legeringen från ytterligare oxidation. l dessa legeringar är åtminstone 15,0 vikt-% Cr nödvändigt för att effektivt forma ett skyddande oxidfilm. Cr underlättar ytterligare bildandet av ett aluminiumoxidfilm i legeringar innehållandes 4,5 vikt-% Al eller mer, vilket är nödvändigt om legeringarna ska användas vid temperaturer högre än 1000°C.Chromium Chromium can form an oxide that protects the alloy from further oxidation. In these alloys at least 15.0% by weight of Cr is necessary to effectively form a protective oxide fi ch. Cr further facilitates the formation of an alumina m lm in alloys containing 4.5% by weight of Al or more, which is necessary if the alloys are to be used at temperatures higher than 1000 ° C.

Ett överskott av krom i legeringen kan orsaka försprödning hos legeringen under framställningen, och den maximala kromhalten hos legeringen är därför begränsad till 27,0 vikt-%.An excess of chromium in the alloy can cause embrittlement of the alloy during production, and the maximum chromium content of the alloy is therefore limited to 27.0% by weight.

Nickel Nickel är inkluderad i legeringen för att skapa förstärkande NiAl-partiklar, den formation som anses vara den huvudsakliga stärkande effekten i denna legering.Nickel Nickel is included in the alloy to create reinforcing NiAl particles, the formation of which is considered to be the main reinforcing effect in this alloy.

Aluminium Aluminium, om det föreligger i koncentrationer på 4,5 vikt-% eller mer, formar ett skyddande alumniumoxidskal på legeringens yta när den är utsatt för hög temperatur. Denna oxid skyddar legeringen från ytterligare oxidation. Därför är slutlegeringens minimala Al-halt 4,5 vikt-%. En låg Al-halt i substratlegeringen är önskvärd för att kunna undvika formationen av försprödande faser vid framställningen. Däremot, förekomsten av små mängder Al i substratlegeringen, minskar den nödvändiga mängden Al som mäste deponeras på substratet för att kunna skapa en slutlegering innehållandes åtminstone 4,5 vikt-% Al. 10 20 25 30 527 176 Molybden och volfram Molybden och volfram fungerar som en fast lösningsförstärkande element, vilka ger legeringen en högre hållfasthet vid högre temperaturer. Som sådana kan de två grundämnena fullständigt ersätta varandra. Om den totala halten av molybden och volfram är större än 4,0 vikt-%, försämras oxidationsegenskaperna kraftigt.Aluminum Aluminum, if present in concentrations of 4.5% by weight or more, forms a protective alumina shell on the surface of the alloy when exposed to high temperatures. This oxide protects the alloy from further oxidation. Therefore, the minimum Al content of the final alloy is 4.5% by weight. A low Al content in the substrate alloy is desirable in order to avoid the formation of embrittled phases during production. In contrast, the presence of small amounts of Al in the substrate alloy reduces the amount of Al required to be deposited on the substrate to create a final alloy containing at least 4.5% by weight of Al. Molybdenum and tungsten Molybdenum and tungsten act as a solid solution-reinforcing element, which gives the alloy a higher strength at higher temperatures. As such, the two elements can completely replace each other. If the total content of molybdenum and tungsten is greater than 4.0% by weight, the oxidation properties deteriorate sharply.

Niobium Niobium är känd för att öka NiAl-fasens stabilitet och kan därför vara användbar för att åstadkomma en ökning i NiAl:s upplösningstemperatur.Niobium Niobium is known to increase the stability of the NiAl phase and may therefore be useful in effecting an increase in NiAl dissolution temperature.

Således, kan Nb öka högtemperaturhållfastheten hos legeringen enligt uppfinningen. Nb bildar också Nb(N,C) ,vilket tillför extra kryphållfasthet och motstånd mot korntillväxt.Thus, Nb can increase the high temperature strength of the alloy according to the invention. Nb also forms Nb (N, C), which adds extra creep strength and resistance to grain growth.

Zr, Hf, REM Effekten av dessa grundämnen är att reducera legeringens oxidationshastighet och öka motståndet mot sprickor hos aluminiumoxiden och dess motstånd mot avskalning under upphettning och kylning. Dessa grundämnena kan tillsättas antingen i substratlegeringen eller i den deponerade Al-legeringen eller i båda, för att optimera oxidationsmotståndet.Zr, Hf, REM The effect of these elements is to reduce the oxidation rate of the alloy and increase the resistance to cracking of the alumina and its resistance to peeling during heating and cooling. These elements can be added either in the substrate alloy or in the deposited Al alloy or in both, to optimize the oxidation resistance.

Kväve Kväve formar försprödande AlN med aluminium och bör därför föreligga i så små mängder som möjligt i en legering tillverkad genom konventionella metoder. Däremot kan kvävenivån, i en legering som tillverkats genom deponering av Al på en substratlegering med en låg Al-halt, tillåtas vara så hög som 0,1 vikt-%. Om förekommande är N känd för att öka legeringars hållfasthet, både genom förstärkning genom fast lösning och genom utfällning av nitrider och karbonitrider såsom CrgN eller Nb(N,C). 10 15 20 527 176 Beskrivning av några föredragna uföringsformer av den föreliggande uppfinningen Effekterna hos flertalet legeringsmodifikationer har utvärderats med avseende på oxidationsmotstånd, producerbarhet och mekaniska högtemperaturegenskaper. Några exempel på legeringssammansättningar enligt den föreliggande uppfinningen är presenterade i tabell 1.Nitrogen Nitrogen forms embrittled AlN with aluminum and should therefore be present in as small amounts as possible in an alloy made by conventional methods. On the other hand, in an alloy made by depositing Al on a substrate alloy with a low Al content, the nitrogen level can be allowed to be as high as 0.1% by weight. If present, N is known to increase the strength of alloys, both by solid solution reinforcement and by precipitation of nitrides and carbonitrides such as CrgN or Nb (N, C). Description of some preferred embodiments of the present invention The effects of several alloy modifications have been evaluated with respect to oxidation resistance, producibility and mechanical high temperature properties. Some examples of alloy compositions according to the present invention are presented in Table 1.

Legeringarna tillverkades genom induktionssmältning. Göten valsades ner till billets, vilka därefter varmvalsades ner till en tjocklek på 3 mm.The alloys were made by induction melting. The ingot was rolled down to billets, which were then hot rolled down to a thickness of 3 mm.

Exempel 1 Högtemperaturhållfasthetstester utfördes på alla legeringar mellan 600°C - 1000°C enligt svensk standard SS-EN 10002-5. Elasticitetsmodulen uppmättes direkt genom att använda töjningsmätare monterade på provet.Example 1 High temperature strength tests were performed on all alloys between 600 ° C - 1000 ° C according to Swedish standard SS-EN 10002-5. The modulus of elasticity was measured directly by using strain gauges mounted on the sample.

Legeringarnas oxidationsegenskaper utvärderades vid 1100°C och 1200°C i normal atmosfär. Proven togs bort från ugnen med förvalda intervall och vägdes för att kunna övervaka viktökningen.The oxidation properties of the alloys were evaluated at 1100 ° C and 1200 ° C in a normal atmosphere. The samples were removed from the oven at preselected intervals and weighed to monitor weight gain.

Tabell 1. Kemisk sammansättning Jämförande Legering A Legering B Legering C Legering D exempel C 0,009 0,011 0,013 0,015 0,036 Si 0,24 0,21 0,16 0,14 0,17 Mn 0,26 0,28 0,18 0,32 0,1 Cr 20,22 20,4 20,3 20,15 21,96 Ni 0,14 4,99 12,7 4,89 7,04 Mo <0,01 2,01 0,01 0,02 0,01 Al 5,5 5 5,9 6,2 5,8 Ce 0,026 0,015 0,028 <0,005 0,011 La 0,013 0,008 0,014 0,082 <0,01 Zr <0,005 <0,005 <0,005 0,076 0,06 10 20 25 30 527 176 11 Legeringarnas mikrostruktur i storskala är identisk till den hos det jämförande exemplet. Däremot visar SEM- och TEM-analyser att legeringar med dessa sammansättningar innehåller nickelaluminid-partiklar av en storlek mellan 5 nm och 2 pm med struktur av CsCl-typen. Partiklarna bildas med jämna mellanrum inom ferritkornen.Table 1. Chemical composition Comparative Alloy A Alloy B Alloy C Alloy D Example C 0.009 0.011 0.013 0.015 0.036 Si 0.24 0.21 0.16 0.14 0.17 Mn 0.26 0.28 0.18 0.32 0.1 Cr 20.22 20.4 20.3 20.15 21.96 Ni 0.14 4.99 12.7 4.89 7.04 Mo <0.01 2.01 0.01 0.02 0 .01 Al 5.5 5 5.9 6.2 5.8 Ce 0.026 0.015 0.028 <0.005 0.011 La 0.013 0.008 0.014 0.082 <0.01 Zr <0.005 <0.005 <0.005 0.076 0.06 10 20 25 30 527 176 11 The microstructure of the alloys on a large scale is identical to that of the comparative example. In contrast, SEM and TEM analyzes show that alloys with these compositions contain nickel aluminide particles between 5 nm and 2 μm in size with CsCl-type structure. The particles are formed at regular intervals within the ferrite grains.

Materialets hårdhet efter varmvalsning är hög: i intervallet 400-520 HV1.The hardness of the material after hot rolling is high: in the range 400-520 HV1.

Genom glödgning kan hårdheten minskas ner från 490 till 320 HV1. På grund av materialets höga hårdhet, var kallvalsning ansedd vara ogenomförbar.By annealing, the hardness can be reduced from 490 to 320 HV1. Due to the high hardness of the material, cold rolling was considered impractical.

Figurerna 1 till 4 visar de uppmätta mekaniska högtemperaturegenskaperna hos legeringama A till D och detjämförande exemplet. De experimentella legeringarnas elasticitetsmoduler är generellt högre än den hos det jämförande exemplet. En intressant effekt är den uppmätta ökningen av elasticitetsmodulen för de två 5,0% Ni-legeringarna över 900°C.Figures 1 to 4 show the measured mechanical high temperature properties of the alloys A to D and the comparative example. The modulus of elasticity of the experimental alloys is generally higher than that of the comparative example. An interesting effect is the measured increase in the modulus of elasticity of the two 5.0% Ni alloys above 900 ° C.

I temperaturintervallet under 750°C till 800°C har legeringama enligt den föreliggande uppfinningen en signifikant högre mekanisk hållfasthet än det jämförande exemplet. Däremot vid högre temperaturer ligger skillnaden mellan legeringarna inom den experimentella osäkerheten hos utrustningen som användes, med två undantag. Hållfastheten hos legering B, och framförallt, legering D är signifikant högre vid 900°C och 1000°C än vad den är hos de andra legeringarna. De experimentella legeringarna visar _ konsekvent mindre töjning vid brott än det jämförande exemplet såsom visas i fig. 1.In the temperature range below 750 ° C to 800 ° C, the alloys of the present invention have a significantly higher mechanical strength than the comparative example. However, at higher temperatures, the difference between the alloys is within the experimental uncertainty of the equipment used, with two exceptions. The strength of alloy B, and above all, alloy D is significantly higher at 900 ° C and 1000 ° C than it is with the other alloys. The experimental alloys show - consistently less elongation at break than the comparative example as shown in fi g. 1.

Beträffande oxidationsmotstånd så visas detta ifigurer 5 och 6. Vid 1100°C uppvisar legering A en mindre viktökning än det jämförande exemplet, då däremot legering D tappar vikt på grund av oxidspaljering. Vid 1200°C beter sig de experimentella legeringarna var för sig annorlunda: Legeringen C är exceptionellt bra och uppvisar ett normalt oxidationsbeteende med en 30,0% lägre total viktökning än detjämförande exemplet. Legeringarna A, B och D startar med låga viktökningar men börjar spaljera efter en kort 10 15 20 25 30 52 7 17 6 12 91337; oooo :O initieringsperiod. Legering A:s sprickningshastighet är jämförelsevis låg och börjar endast accelerera efter 350 timmar, då däremot den hos legering B och D är snabb redan från början. Det kan således förväntas att det optimala oxidationsmotståndet kan hittas hos legeringar innehållandes ungefär 5,0 vikt- % Ni. Vid 1200°C är förkomsten av Mo klart skadligt för oxidationsmotståndet, då däremot legering A med 2,0 vikt-% Mo är överlägset det jämförande exemplet vid 1100°C.Regarding oxidation resistance, this is shown in Figures 5 and 6. At 1100 ° C, alloy A shows a smaller weight gain than the comparative example, as on the other hand alloy D loses weight due to oxide palliation. At 1200 ° C, the experimental alloys behave differently individually: Alloy C is exceptionally good and shows a normal oxidation behavior with a 30.0% lower total weight gain than the comparative example. Alloys A, B and D start with low weight gains but start trellis after a short 10 15 20 25 30 52 7 17 6 12 91337; oooo: O initialization period. The cracking rate of alloy A is comparatively low and only begins to accelerate after 350 hours, as that of alloys B and D is fast from the beginning. Thus, it can be expected that the optimum oxidation resistance can be found in alloys containing approximately 5.0% by weight of Ni. At 1200 ° C, the presence of Mo is clearly detrimental to the oxidation resistance, whereas alloy A with 2.0% by weight Mo is superior to the comparative example at 1100 ° C.

Materialets höga hårdhet beror delvis på förkomsten av Ni-aluminider. En beräknad fasdiagramsektion för systemet Fe-Ni-20Cr-5Al visas i fig. 7.The high hardness of the material is partly due to the presence of Ni-aluminides. A calculated phase diagram section for the Fe-Ni-20Cr-5Al system is shown in fi g. 7.

Fasdiagrammet beräknades med Thermo-calc. Det visar att NiAl troligen är stabil även vid låg Ni-halteri legeringen.The phase diagram was calculated with Thermo-calc. This shows that NiAl is probably stable even at low Ni-content alloy.

NiAl:s upplösningstemperatur är ungefär 900 °C för en 5,0 vikt-% Ni-legering och 1050 °C för en 12,5 vikt-% Ni-legering. Ingen austenit förväntas bildas under en total Ni-halt på 14,0 vikt-%. Skillnaden i gitterparameter mellan NiAl och ferrlt i jämvikt förväntas vara liten, och utfällning av NiAl verkar ske koherent. Förkomsten av NiAl i legering B under de varma hållfasthetstesterna över 900°C förklarar den förbättrade sträckgränsen.The dissolution temperature of NiAl is approximately 900 ° C for a 5.0 wt% Ni alloy and 1050 ° C for a 12.5 wt% Ni alloy. No austenite is expected to form below a total Ni content of 14.0% by weight. The difference in lattice parameters between NiAl and ferrlt in equilibrium is expected to be small, and precipitation of NiAl appears to be coherent. The presence of NiAl in alloy B during the hot strength tests above 900 ° C explains the improved yield strength.

Elasticitetsmodulens oväntade temperaturberoende mellan 900 och 1000 °C för två av legeringarna kan inte förklaras i dagsläget, men det kan däremot kopplas till upplösandet av NiAl. De faktiska siffrorna för elasticitetsmodulen är däremot fortfarande mycket högre för legeringen enligt uppfinningen än för det jämförande exemplet. Det måste noteras att mätningar av elasticitetsmodulen är mindre noggrann vid höga temperaturer än vid rumstemperatur.The unexpected temperature dependence of the modulus of elasticity between 900 and 1000 ° C for two of the alloys cannot be explained at present, but it can be linked to the dissolution of NiAl. However, the actual figures for the modulus of elasticity are still much higher for the alloy according to the invention than for the comparative example. It must be noted that measurements of the modulus of elasticity are less accurate at high temperatures than at room temperature.

Sträckgränsen förbättras för alla sammansättningar enligt uppfinningen under 800°C jämfört medldet jämförande exemplet. Vid högre temperaturer är effekten mindre tydlig. Mozs förstärkande effekt verkar vara liten över 600°C med avseende på sträckgränsen. Förbättrandet av sträckgränsen jämfört med det jämförande exemplet är högst vid 600°C för legering A. Därför är denna legering att föredra i katalysatorer arbetandes ijämförelsevis låga 10 15 20 25 30 13 temperaturer. Vid 700°C och över är förbättringen av sträckgränsen störst för legering D. Således, för en optimal mekanisk hållfasthet över 700°C är en Ni- halt på 7,0 vikt-% att föredra.The yield strength is improved for all compositions according to the invention below 800 ° C compared with the average comparative example. At higher temperatures, the effect is less clear. Moz's reinforcing effect appears to be slightly above 600 ° C with respect to the yield strength. The improvement of the yield strength compared to the comparative example is at most at 600 ° C for alloy A. Therefore, this alloy is preferable in catalysts operating comparatively low temperatures. At 700 ° C and above, the improvement of the yield strength is greatest for alloy D. Thus, for an optimum mechanical strength above 700 ° C, a Ni content of 7.0% by weight is preferred.

För att kunna utvärdera dessa legeringars användbarhet i praktiska applikationer så kommer utmattninsprov vid höga temperaturer såväl som krypprov troligen vara nödvändiga. Däremot indikerar de initiala testerna, som har utförts och som finns beskrivna i föreliggande ansökning, att dessa legeringar är lovande materialkandidater för katalystarorkroppar i mekaniskt utmanande applikationer där det krävs en kombination av hög mekanisk hållfasthet, högtemperaturegenskaper och oxidationsmotstånd.In order to be able to evaluate the usefulness of these alloys in practical applications, fatigue tests at high temperatures as well as creep tests will probably be necessary. However, the initial tests that have been performed and are described in the present application indicate that these alloys are promising material candidates for catalytic converter bodies in mechanically challenging applications where a combination of high mechanical strength, high temperature properties and oxidation resistance is required.

De experimentella legeringarnas oxidationsegenskaper, såsom visas i figurema 5 och 6, är oväntat bra, iflera fall överlägset den hos det jämförande exemplet, speciellt med avseende på den höga Ni-halten, som förmodades ha en negativ effekt på oxidationsegenskaperna och motståndet. I andra fall upptäcks spaljering, fastän spaljeringshastigheten inte är för allvarlig för eventuell användning av materialet i andra applikationer än katalysatorer.The oxidation properties of the experimental alloys, as shown in Figures 5 and 6, are unexpectedly good, in some cases superior to that of the comparative example, especially with respect to the high Ni content, which was thought to have a negative effect on the oxidation properties and resistance. In other cases, trellisation is detected, although the trellisation rate is not too severe for possible use of the material in applications other than catalysts.

Genom att tillsätta Ni i mängder av 2,5-15 vikt-% och Mo+W s 4,0 vikt-% är det möjligt att förbättra högtemperaturhållfastheten jämfört med FeCrAl- katalysatorstål, utan att signifikant försämra oxidationsmotståndet.By adding Ni in amounts of 2.5-15% by weight and Mo + W s 4.0% by weight, it is possible to improve the high temperature strength compared to FeCrAl catalyst steels, without significantly impairing the oxidation resistance.

Legeringen kan också vara användbar i andra högtemperaturapplikationer såsom uppvärrnningsapplikationer, t.ex. i värrnebehandlingsugnar.The alloy may also be useful in other high temperature applications such as heating applications, e.g. in heat treatment furnaces.

Kallvalsningsförsök utfördes. Däremot är materialet extremt svårt att framställa till tunna sektioner genom konventionella produktionsvägar på grund av sprödhet. Därför, även om detta exemplet visar den föredragna sammansättningen med avseende på mekaniska egenskaper och korrosionsmotstånd, visar den inte den föredragna produktionsvägen för en legering som ska vara använd i form av tunna band, t.ex. av tjocklek under 150 um i en katalysator. 10 20 25 30 52 7 176 14 Exempel 2 Således, en föredragen tillverkningsmetod för legeringen är genom att belägga en legering med en låg halt Al med rent Al och/eller en aluminiumbaserad legering i en eller flera av slutstegen i tillverkningen.Cold rolling tests were performed. However, the material is extremely difficult to produce into thin sections by conventional production routes due to brittleness. Therefore, although this example shows the preferred composition in terms of mechanical properties and corrosion resistance, it does not show the preferred production path for an alloy to be used in the form of thin strips, e.g. of thickness below 150 μm in a catalyst. 10 2 25 30 52 7 176 14 Example 2 Thus, a preferred manufacturing method for the alloy is by coating a low Al alloy with pure Al and / or an aluminum based alloy in one or fl era of the final stages of manufacture.

'Beläggningen kan appliceras genom t.ex. doppning, plätering eller en CVD- eller PVD-process. Det föreliggande exemplet kommer att visa användbarheten av en sådan produktionsväg och vidare indikera en föredragen sammansättning hos substratlegeringen. Substratlegeringens Al- halt bör vara under 2,0 vikt-%, företrädesvis under 1,0 vikt-% för att inte producera försprödande NiAl-utfällningar vid tillverkningen.The coating can be applied by e.g. dipping, plating or a CVD or PVD process. The present example will demonstrate the utility of such a production pathway and further indicate a preferred composition of the substrate alloy. The Al content of the substrate alloy should be below 2.0% by weight, preferably below 1.0% by weight so as not to produce embrittled NiAl precipitates during manufacture.

Band av legeringen enligt tabell 2 tillverkades genom induktionssmälting.Strips of the alloy according to Table 2 were made by induction melting.

Göten valsades till billets, vilka därefter varmvalsades ner till en tjocklek på 3 mm. De varrnvalsade remsorna kallvalsades sedan ner till en minsta tjocklek på 50 um med mellanglödgning. Datan avseende mekaniska egenskaper samlat i tabell 2 visar att substratlegeringen enligt uppfinningen tillverkad på detta sätt kan glödgas för att ge en mjuk, bearbetningsbar legering, vilken kan kallbearbetas ner till en passande tjocklek.The ingot was rolled into billets, which were then hot-rolled down to a thickness of 3 mm. The hot-rolled strips were then cold-rolled down to a minimum thickness of 50 μm with intermediate annealing. The data on mechanical properties collected in Table 2 show that the substrate alloy according to the invention made in this way can be annealed to give a soft, machinable alloy, which can be cold worked down to a suitable thickness.

Exempel 3 En tunn film av Al deponerades på bandprov från tre av legeringarna i exempel 2 i en evaporeringsprocess, för att tillverka prover med en total Al- halt på 6,0 vikt-%, såsom visas i tabell 3. Delar av banden glödgades i vätgas under 10 minuter vid 1100°C. Oxidationstest och varma hållfasthetstest utfördes på de glödgade proven. Oxidationsresultaten för legering 2C i det glödgade tillståndet visas i figur 8 tillsammans med de av legeringarna A och D och det jämförande exemplet. Upp till 220h var oxidationsmotståndet hos legering 2C, som inte består av några avsiktliga tillsatser av REM, överlägset _ det hos alla de andra legeringarna, inklusive legering A, som har en liknande nominell sammansättning. Denna effekten kan inte förklaras i nuläget. Det kan 5 2 7 l 7 6 šï* - - IÄÉÉšÉÉë 15 förväntas att legering 2C, om dessutom legerad med REM, skulle kunna uppvisa ännu bättre oxidationsmotstånd.Example 3 A thin film of Al was deposited on strip samples from three of the alloys of Example 2 in an evaporation process, to make samples with a total Al content of 6.0% by weight, as shown in Table 3. Parts of the strips were annealed in hydrogen gas for 10 minutes at 1100 ° C. Oxidation tests and hot strength tests were performed on the annealed samples. The oxidation results for alloy 2C in the annealed state are shown in Figure 8 together with those of alloys A and D and the comparative example. Up to 220h, the oxidation resistance of alloy 2C, which does not consist of any intentional additions of REM, was superior to that of all the other alloys, including alloy A, which have a similar nominal composition. This effect cannot be explained at present. It can be expected that alloy 2C, if additionally alloyed with REM, could exhibit even better oxidation resistance.

Tabell 2. Legeringars sammansättningar och resultat från hållfasthetstest Grundämne 1A 1B 1C 1D 1E 1F D (vikt-%) Cr 22,1 21,9 21,8 22,1 22,3 22,0 22 Al 2,1 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 5,8 Ni 15,9 7,6 7,6 4,0 4,1 3,0 7,0 Mo <0,1 <0,1 2,0 <0,1 <0,1 <0,1 <0,1 Nb <0,01 0,01 0,01 <0,01 0,47 0,45 <0,01 Mn 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 Si 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,2 C 0,03 0,03 0,03 0,10 0,03 0,11 0,04 N 0,02 0,01 0,02 0,02 0,02 0,02 0,01 Ti <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 Zr 0,07 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 0,07 0,06 REM <0,005 0,01 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 0,01 Slutlig 50 50 50 50 50 50 Kunde inte tjocklek/ um kallvalsas p.g.a. sprödhet Mekaniska egenskaper i smidd stav Rp0,2 335 382 544 484 487 Rm 562 597 891 581 781 A5 44 30 9 6 11 <1 Mekaniska egenskaper efter glödgning: 1100°C/30 min Rp0,2 254 335 301 392 340 Rm 545 587 833 570 718 A5 47 32 23 18 17 10 527 176 16 Tabell 3. Egenskaper hos legeringar enligt uppfinningen i det deponerade i tillståndet Legering 2C 2E 2F Substratlegering 1 C 1 E 1 F Bandtjocklek innan Al- 50 50 50 deponering/um Nominell tjocklek av 5 5 5 deponerad Al/pm Uppmätt tjocklek av - 3 - deponerad Al Uppskattad sammansättning (nominell) Cr 21 21 21 Al 6 6 6 Ni 7,2 3,9 2,8 Mo 1.9 <0,1 <0,1 Nb 0,01 0,44 0,42 Hållfasthetsegenskaper hos Al-deponerade band efter glödgning under 10 minuter vid 1100°C i Hz-gas: Rm vid 700°ClMpa 159 Rm vid 900°C/Mpa 38 35 Legeringarna enligt föreliggande uppfinning är huvudsakligen ferritiska Fe-Ni- Cr-Al-legeringar förstärkta genom fförekomsten av ytterst små nickelaluminidpartiklar och om nödvändigt ytterligare förstärkta genom förekomsten av substitutionellt lösta grundämnen såsom Mo eller W. Tack vare en hög Al-halt och förekomsten av reaktiva grundämnen är motståndet mot oxidation vid höga temperaturer bra.Table 2. Compositions of alloys and results from strength tests Element 1A 1B 1C 1D 1E 1F D (weight%) Cr 22.1 21.9 21.8 22.1 22.3 22.0 22 Al 2.1 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 5.8 Ni 15.9 7.6 7.6 4.0 4.1 3.0 7.0 Mo <0.1 <0.1 2.0 <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 Nb <0.01 0.01 0.01 <0.01 0.47 0.45 <0.01 Mn 0.1 0, 1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 Si 0.2 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.2 C 0.03 0.03 0.03 0.03 0, 10 0.03 0.11 0.04 N 0.02 0.01 0.01 0.02 0.02 0.02 0.02 0.01 Ti <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 < 0.01 <0.01 <0.01 Zr 0.07 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 0.07 0.06 REM <0.005 0.01 <0.005 <0.005 <0.005 < 0.005 0.01 Final 50 50 50 50 50 50 Could not thickness / um cold rolled due to brittleness Mechanical properties in forged rod Rp0,2 335 382 544 484 487 Rm 562 597 891 581 781 A5 44 30 9 6 11 <1 Mechanical properties after annealing: 1100 ° C / 30 min Rp0,2 254 335 301 392 340 Rm 545 587 833 570 718 A5 47 32 23 18 17 10 527 176 16 Table 3. Properties of alloys according to the invention in the deposited in the state Alloy 2C 2E 2F Substrate alloy 1 C 1 E 1 F Band thickness before Al- 50 50 50 deposition / um Nominal thickness of 5 5 5 deposited Al / pm Measured thickness of - 3 - deposited Al Estimated composition (nominal) Cr 21 21 21 Al 6 6 6 Ni 7.2 3.9 2.8 Mo 1.9 <0.1 <0.1 Nb 0 .01 0.44 0.42 Strength properties of Al-deposited bands after annealing for 10 minutes at 1100 ° C in Hz gas: Rm at 700 ° ClMpa 159 Rm at 900 ° C / Mpa 38 The alloys of the present invention are mainly ferritic Fe-Ni-Cr-Al alloys enhanced by the presence of extremely small nickel aluminide particles and if necessary further enhanced by the presence of substitutionally dissolved elements such as Mo or W. Thanks to a high Al content and the presence of reactive elements, the resistance to oxidation at high temperatures is good.

Således är detta en passande legering för användning som bärarmaterial i metalliska katalysatorer, speciellt sådana som exponeras av en kombination av hög temperatur, cyklisk termisk påfrestning och mekanisk belastning. o o o O I O O I O I IThus, this is a suitable alloy for use as a support material in metallic catalysts, especially those exposed to a combination of high temperature, cyclic thermal stress and mechanical stress. o o o O I O O I O I I

Claims (1)

PatentkravPatent claims 1. Metod för att tiilverka en legering innefattande (i vikt-%) C s 0,20 Cr 15,0 - 25,0 Ni 1,0 - 20,0 AI 4,5 - 12,0 Mo + W s 4,0 Nb s 2,0 Mn s 2,0 Si s 2,0 Zr + Hf s 0,2 REM s 0,1 N s 0,05 med förbättrat oxidationsmotstånd vid högtemperaturapplikationer genom att deponera en At-baserad legering på ett substratmaterial innefattande (i vikt-%): C s 0,20 Cr 16,0 - 27,0 Ni 1,2 - 22,0 AI 0 - 2,0 M0 + W s 4,5 Nb s 2,2 Mn s 2,0 Si s 2,0 Zr + Hf s 0,2 REM s 0,1 N s 0,1 resten Fe och vid ståltillverkning normalt förekommande föroreningar och tillsatser, och att substratet med den deponerade AI-legeringen utsätts för en hög temperatur. 527 176 få' . Metod enligt krav 1, k a r a k t ä ri s e r a d a v att legeringen är tillverkad med hjälp av konventionell teknik i form av band ochleller folie tunnare än 200 pm. . Metod enligt krav 1 och 2, k a r a k t ä r i s e r a d a v att legeringen är tillverkad med hjälp av konventionell teknik i form av band och/eller folie tunnare än 150 pm. . Användning av en iegering tillverkad enligt metoden i krav 1 i högtemperaturapplikationer. . Användning av en iegering tillverkad enligt metoden i krav 1 i högtemperaturapplikationer med cyklisk temiisk belastning. _ Användning av en iegering tillverkad enligt metoden i krav 1 iavgasrenande applikationer såsom katalysatorer.A method of making an alloy comprising (in% by weight) C s 0.20 Cr 15.0 - 25.0 Ni 1.0 - 20.0 Al 4.5 - 12.0 Mo + W s 4, 0 Nb s 2.0 Mn s 2.0 Si s 2.0 Zr + Hf s 0.2 REM s 0.1 N s 0.05 with improved oxidation resistance in high temperature applications by depositing an At-based alloy on a substrate material comprising (in% by weight): C s 0.20 Cr 16.0 - 27.0 Ni 1.2 - 22.0 Al 0 - 2.0 MO + W s 4.5 Nb s 2.2 Mn s 2, 0 Si s 2.0 Zr + Hf s 0.2 REM s 0.1 N s 0.1 residue Fe and impurities and additives normally present in steel production, and that the substrate with the deposited AI alloy is exposed to a high temperature. 527 176 få '. Method according to claim 1, characterized in that the alloy is manufactured by means of conventional technology in the form of strips and / or foil thinner than 200 μm. . Method according to claims 1 and 2, characterized in that the alloy is manufactured by means of conventional technology in the form of strip and / or foil thinner than 150 μm. . Use of an alloy made according to the method of claim 1 in high temperature applications. . Use of an alloy made according to the method of claim 1 in high temperature applications with cyclic thematic load. Use of an alloy made according to the method of claim 1 in exhaust gas purifying applications such as catalysts.
SE0300993A 2003-04-02 2003-04-02 Stainless steel for use in high temperature applications SE527176C2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0300993A SE527176C2 (en) 2003-04-02 2003-04-02 Stainless steel for use in high temperature applications
PCT/SE2004/000344 WO2004087980A1 (en) 2003-04-02 2004-03-09 Stainless steel for use in high temperature applications

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0300993A SE527176C2 (en) 2003-04-02 2003-04-02 Stainless steel for use in high temperature applications

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE0300993D0 SE0300993D0 (en) 2003-04-02
SE0300993L SE0300993L (en) 2004-10-03
SE527176C2 true SE527176C2 (en) 2006-01-17

Family

ID=20290932

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0300993A SE527176C2 (en) 2003-04-02 2003-04-02 Stainless steel for use in high temperature applications

Country Status (2)

Country Link
SE (1) SE527176C2 (en)
WO (1) WO2004087980A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11649517B2 (en) 2016-10-21 2023-05-16 Korea Advanced Institute Of Science And Technology High-strength Fe—Cr—Ni—Al multiplex stainless steel and manufacturing method therefor

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3706415A1 (en) * 1987-02-27 1988-09-08 Thyssen Edelstahlwerke Ag SEMI-FINISHED FERRITIC STEEL PRODUCT AND ITS USE
US5480608A (en) * 1993-03-19 1996-01-02 Nippon Yakin Kogyo Co., Ltd. Ferritic stainless steel having an excellent oxidation resistance
ZA95523B (en) * 1994-02-09 1995-10-02 Allegheny Ludium Corp Creep resistant iron-chromium-aluminum alloy substantially free of molybdenum
FR2732360B1 (en) * 1995-03-29 1998-03-20 Ugine Savoie Sa FERRITIC STAINLESS STEEL FOR USE, IN PARTICULAR FOR CATALYST SUPPORTS
SE508150C2 (en) * 1996-08-30 1998-09-07 Sandvik Ab Process for manufacturing ferritic stainless steel FeCrAl steel strips
SE520617C2 (en) * 2001-10-02 2003-07-29 Sandvik Ab Ferritic stainless steel, foil made of steel, use of steel and foil, and method of making steel

Also Published As

Publication number Publication date
SE0300993L (en) 2004-10-03
WO2004087980A1 (en) 2004-10-14
SE0300993D0 (en) 2003-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108779532B (en) Austenitic stainless steel sheet for exhaust gas members excellent in heat resistance and workability, turbocharger member, and method for producing austenitic stainless steel sheet for exhaust gas members
JP6256458B2 (en) Austenitic stainless steel and manufacturing method thereof
EP2287349B1 (en) Austenitic heat-resistant alloy, heat-resistant pressure member comprising the alloy, and method for manufacturing the same member
JP2760004B2 (en) High-strength heat-resistant steel with excellent workability
JP4221518B2 (en) Ferritic heat resistant steel
US7507306B2 (en) Precipitation-strengthened nickel-iron-chromium alloy and process therefor
WO2018022261A1 (en) Ultra-high strength maraging stainless steel with salt-water corrosion resistance
US6773660B2 (en) Ferritic stainless steel for use in high temperature applications
CN104245977A (en) Nickel-chromium alloy having good processability, creep resistance and corrosion resistance
EP1721023A1 (en) Cr-al-steel for high-temperature applications
WO2002052056A1 (en) HIGH Cr FERRITIC HEAT RESISTANCE STEEL
JP2017057461A (en) Fe-Cr-Ni-BASED ALLOY EXCELLENT IN HIGH TEMPERATURE STRENGTH
EP3733913A1 (en) Austenite-based heat-resistant alloy
JPWO2014097562A1 (en) Stainless steel plate and stainless steel foil
CA3020420C (en) Ferritic alloy
JP6879877B2 (en) Austenitic stainless steel sheet with excellent heat resistance and its manufacturing method
WO2023009030A1 (en) Titanium-based alloy and article made of same
JP6520617B2 (en) Austenitic stainless steel
SE527176C2 (en) Stainless steel for use in high temperature applications
JPH0987809A (en) Hot rolled plate of chromium-containing austenitic stainless steel for automobile exhaust system material
JPH1096038A (en) High cr austenitic heat resistant alloy
JP4465490B2 (en) Precipitation hardened ferritic heat resistant steel
CN114364820B (en) Ferritic stainless steel with improved high temperature creep resistance and method for manufacturing same
US11680301B2 (en) Ultra-high strength maraging stainless steel with salt-water corrosion resistance
JP7131318B2 (en) austenitic stainless steel

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed