SU1380616A3

SU1380616A3 - Способ изготовлени листа или поковки

Info

Publication number: SU1380616A3
Application number: SU843786912A
Authority: SU
Inventors: Кобаяси Минео; Есида Такеси; Аоки Масахиро; Охкубо Масао; Нагаяма Масааки
Original assignee: Ниппон Стэйнлес Ко.,Лтд (Фирма); Сумитомо Кемикал Компани Лимитед (Фирма)
Priority date: 1983-09-01
Filing date: 1984-08-30
Publication date: 1988-03-07
Also published as: EP0138012A2; DE3486117T2; EP0138012A3; JPS6367523B2; US4659397A; EP0138012B1; DE3486117D1; JPS6052523A

Abstract

Изобретение относитс к области металлургии, к способу изготовлени листа или поковки из нержавеющей стали с двойной фазой феррит-аустенит. в частности ферритно-аустент1тной нержавеющей стали с двойной фазой, коррозионно-стойкой Б среде aзoтF oй кислоты. Целью изобретени вл етс повышение стойкости к межкристаллит- ной коррозии за счет поддержани размера зерна не более 0,015 мм. Лист или поковку изготовл ют из нержавеющей стали с двойной фазой феррит-аустенит, содержащей, %: С не более 0,03; Si. не более 2,0; Мп не более 2; Сг 25-35; Ni 6-15; N не более 0,35; Р более 0,01; S не более 0,005, остальное железо и неизбежные примеси с добавкой или без добавок В в количестве 0,001-0,30. Слиток нагревают до 1200&deg;С и деформируют при этой температуре с коэффициентом укочки по сечению, равным 6, или степенью деформации 60%, при этом получают средний размер зерна 0,012 и глубину межзеренной коррозии 0,009 мм. 3 ил., 2 табл. СО о: 00 о 05 О)

Description

СП

И пбретергне относитс к пзт отов- лению листа или поковки из нержапею-- шей стали с двойной фазой феррит- аустенит и и частности,ферритио-аус- тенитной нержавеющей стали с дпойиой фазой, коррозионно-стойкой в среде asoTfioft кислоты.

Целью изобретени вл етс повышение стойкости к межкристаллитной коррозии иутем поддержани размера зерна не более 0,015 мм.

На фиг.1 показан график зависимости глубины межзеренной коррозии от среднего размера зерна кристалла в листе и от условий изготовлени издели ; на фиг.2 - график зависимости температуры нагрева от содержани фазы (фаза аустенита) ; ia фиг.З график зaв fcимocти оби его коэффици- ента уковки по сечению от размера кристалла зеррга.

При изготовлении листа или поковки используют нержавеющ кз сталь с ),войной фа30(1 феррит-аустенит, содер жжией, мас.7,: С 0,03 или меньше; Si 2,0 или меньше; Ип 2 или меньше; Сг 25 - 35; Ni 6 - 15; N 0,35 или меньш и остальное железо и неизбежные примеси с добавкой или без добавки В в количестве 0,001 - 0,30 мас,% и имеющей значение баланса никел , отрегулированное от - 13 до - 9, улучшаетс стойкость к межзеренной коррозии в среде азотной кислотрл.

Углерод вл етс эффективным элементом дл образовани аустенита, однако поскольку он образует карбид, который повышает чувствительность к межзеренной коррозии, то он должен содержатьс по ЕЮЗМОЖНОСТИ в небольшом количестве. Учитыва легкость ег образовани , иеобхолимо установить верхний предел 0,03 мае.7,.

Кремний и марганец вл ютс эле- ментами, которые примен ютс как рас кислители в процессе производства стали, и их обычно необходимо добавл ть в количестве 2,0 мас.% или меньше дл упрощени производства стали в промышленных масштабах, следовательно , содержание каждого элемента должно быть ограничено 2 мас.% или меньше.

Хром вл етс элементом, образу- ющим феррит, он важен не только дл образовани структуры с двойной фазой из аустенита и феррита, но такж дл увеличени коррозионной стойкости и ос(1бенно стойкости к воздействию азотной кислоты, следовательно его необходимо добавл ть в количеств 25 мас.% или выше дл достюкени удовлетворительной стойкости к воздействию азотной кислоты, Кислото- стойкость стали повышаетс , когда содержание хрома увеличиваетс при соответствующем балансе структуры, однако, когда содержание хрома превышает 35 мас.%, способность к обработке ухудшаетс , создаютс трудност в производстве стали и изготовлении оборудовани и исключаетс возможность применени такой стали, таким образом, верхний предел содержани хрома должен быть 35 мас.%.

Никель вл етс элементом, которы образует аустенит, и, по/юбно хрому, он важен дл образовани структуры с двойной фазой. Кроме того, никель вл етс очень важным элементом дл уменьшени скорости активног о растворени , включа обычную коррозию, таким образом, его необходимо добавл ть в количестве 6-15 мас.% дл достижени предпочтительного структурного баланса феррит -аустенита соответственно до содержани хрома, который вл етс основным ферритооб- разующим элементом.

Азот подобно углероду и никелю вл етс эффективным элементом, образующим аустенит, причем он также эффективен в увеличении коррозионной стойкости, например, стойкости к пит тинговой коррозии, однако, когда содержание азота превышает 0,35 мас.%, в слитке может образоватьс раковина во врем производства стали, способность к гор чей обработке худшает- с , следователыю, его содержание должно быть ограничено 0,33 мас.% или меньше.

Предел каждого элемента удовлетвор ет следующему выражению

-13 Ni баланс :-9, где значение баланса никел Ni д- -1,1 ,2, + 0,3 Мп + -.30 -(C-t-N), Сг ,5 Si.

Когда значение баланса никел 13, склонность к избирательной коррозии между структурой увеличиваетс , и в таких услови х не только нельз улучшить сопротивление к воздействию азотной кислоты, даже если содержание хрома унеличивак1т, но также отмечаетс смещение змачени баланса никел в направлении ухудшени коррозионной стойкости, ускор ет коррозию. Если значение баланса никел свыше - 9, тогда не только отмечаетс недостаток с экономической точки зрени , поскольку увеличиваетс расход дорогосто щего никел , но также ухудшаетс способность к обработке в гор чем состо - НИИ и соответственно ухудшаетс коррозионна стойкость, поэтому значение баланса никел ограничено от - 13 до - 9.

Эффект улучшени стойкости к азот ной кислоте будет заметным, если бор добавл ют в количестве 0,001 мас,% или больше, однако способность к обработке и к сварке будет ухудшатьс , когда его содержание превышает 0,03 мае.7, поэтому его содержание ограничено пределом 0,001 - 0,03мас.%

Фосфор и сера, которые вл ютс примес ми, желательны, когда они присутствуют в небольшом количестве, содержание фосфора обычно допустимо в количестве 0,040 мас.% или меньше, а серы - 0,030 мас.% или мень ие. Однако , когда содержание фосфора огра- ничерю 0,010 мас.% или меньше и се- ры - 0,005 мас.% или меньше, эффект улучшени стойкости к азотной кислоте будет увеличиватьс .

Эффект, эквивалентный уменьшению содержани фосфора и серы, достигает с также при добавке редкоземельных элементов, например. La, Се и т.д. в небольшом количестве, например, примерно 0,02 мас.%. Когда температуру нагрева повьппают до 1100°С или выше, упом нута сталь имеет феррито вую структуру примерно при 1350°С. В структуре с двойной фазой, состо щей из феррита и аустенита, рост зерна кристалла феррита сдерживаетс зернами кристалла аустенита, однако, когда аустенит уменьшаетс в объеме, этот эффект ослабл етс и происходит укрупнение зерна кристалла, таким образом, размер зерна кристалла аустенита увеличиваетс .

Кроме того, как видно из фиг,2, котора показывает св зь между температурой нагрева и содержанием уфазы (аустенит), при температуре 1200°С или выше содержание у-фазы резко уменьшаетс , а тенденци к укрупнению зерна резко увеличиваетс поэтому согласно изобретению установ

д

5 о

5 О

с О з п

5

лен верхний предел температуры нагрева 1200 С. Однако в нержавеющей стали с двойной фазой во врем гор чей обработки при 900°С или ниже легко образуетс трещина и таким образом выход годного издели ухудшаетс , следовательно, предпочтительно, чтобы температура нлгрева была по возможности высокой.

В процессе гор чей обработки трудно получить тонкозернистый кристалл, где степень деформации небольша , даже если поддерживаетс температура нагрева 1200°С или ниже и особенно если Гор ча обработка с деформацией от нескольк(тх до 10% или около этого только лишь создает движутцую силу дл роста зерен кристалла и, следовательно ,дл их укрупнени , поэтому потребуетс степень деформации выше указанных пределов. Когда степень деформации небольша , процесс нагрева обработки необход11мо повтор ть дл получени требуемого общего коэффициента уковки по сечению, что возможно, напротив, приведет к укрупнению зерен кристалла. Трудно получить общий ко- э(1)фициент уковки по сечению, равный 5 или больше сразу через одну обработку , поэтому процесс нагрева и обработки необходимо повтор ть несколько раз и в таком случае рекомендуетс поддерживать степень деформации , равную 50 % ипи выше. Испытание в промьш1ленном масштабе показало, что возможен случай, когда требуемьт средний размер зерна кристалла нель- т получить при степени деформации 50% или меньше, например 40%.

Обычно структура слитка крупнозерниста по сравнению с структурой материала поковки и кристалл становитс тонкозернистым при повторении цикла деформаци - рекристаллизаци . Средний размер зерна кристалла, рав- Hbtfi 0,015 мм или меньше может уменьшить глубину межзеренной коррозии до 0,010 мм или меньше, что указывает на превосходную стойкость к аэотной кислоте (фиг.1). Необходимо поддерживать общий коэффициент уковки по сечению слитка на значении 4 или выше (фиг.З) дл получени среднего размера зерна кристалла, равного 0,015 мм или меньше.

В табл.1 приведены стали, полученные по предлагаемому и сравннтель ному способам.

Таблица 1

1 Предла- П,011 0,52 0,58 0,028 0,008 26,75 8,02 0,10

гаемый

Пример, Примен рабочие услови , указанные в табл.2, каждьп 1-тонный слиток из указанных сталей (две марки стали согласно изобретению и стали марки SUS 329 I I и марки 310 ELC) нагревали дважды дл каждого примера общего коэффициента уковки по сечению и гор чекатаного образца (образец № 8 нагревали три раза). Каждый образец нагревали при

Пр . дла- 1200

12

10,4Д

1050°С и водоохлаждали дл отжига в твердом растворе. Затем приготовили

образцы размером 3x20x30 мм (обычное шлифование 03) дл испытани на коррозию в течение А8 ч 5 раз в кип щем растворе, содержащем 65% HNOj+Cr (100 ч./млн.), и затем по глубине

межзеренной коррозии измер ли межзе- ренную коррозионную активность в среде азотной кислоты.

I

Таблица2

7,60 0,012 0,009 согласно

изобретению

7/70

0,007 0,009

1250

1200

1250

1200

7:,600,0300,018

3 7,700,0220,016

6 600,0130,008

11 ,0080,010

,0270,019

5 ДО0,0200,015

(нагревали три раза)

Сравни- 1200

тельный

способ

1200

Фиг.1 показывает результат испытани образцов № 1 - 4, Как видно из фиг.1, глубина межзеренной коррозии И размер зерна кристалла взаимосв заны , причем при среднем размере зерна меньше 0,015 мм глубина межзеренной коррозии будет уменьшатьс , обеспечива превосходную стойкость к коррозии в среде азотной кислоты. Как показано в табл.1, коррозионна стойкость не может быть улучшена при общем коэффициенте уковки по сечению, равном 7 или больше, когда температура нагрева 1250°С или вьше, поэтому обработку необходимо проводить при 1200 С или ниже, причем улучшение стойкости к межзеренной коррозии становитс трудным, если обработку прово- д т при 1200°С или ниже, при общем коэффициенте уковки по сечению, равном 3. Кроме того, образование мелкого

г 60

0,012 0,018 Марка

SUS329JI

470

0,1ВО 0,100

Марка 310 ELC

зерн недостаточно дл получени удовлетворительной коррозионной стойкости даже при температуре нагрева 1200 С и общем коэффициенте уковки по сечению 5, если степень деформации во врем каждого нагрева составл ет меньше 40%. Также стойкость к межзеренной коррозии нельз улучшить в стал х марки SUS 329 Л и марки 310 ELC, примен предлагаемый способ обработки.

Claims

Формула изобретени Способ изготовлени листа или поковки из нержавеющей ферритно-аусте- нитной стали, преимущественно содержащей (мас.%) не более 0,03 углерода, не более 2,0 кремни , не более 2,0 марганца, 25 - 33 хрома, 6-15 никел , не более азота, не более 0,01 фосфора, не более 0,005 серы.

остальное - железо, включающий нагрев до 1200°С и деформацию при этой температуре, отличающийс тем, что, с целью повышени стойкости к межкристаллитной коррозии путем

О SAMPLE N0.1 SAMPLE NQ.2 SAMPLE N0.3 SAMPLE N0.

1/fO 4

I §

t;

сэ

ОС

QC с

Vo

cv:

5

«

t

2J

AVERAGE CRYSTAL Фиг.1

поддержани размера зерна не более О 015 мм, деформацию ведут прокаткой с суммарной степенью не менее 50% или ковкой с суммарной степенью уко- ва не менее 5.

4i/W

&RAIN SHE, mm

900 fpuz.Z

WOO

o.o

IJJ Kj

0,02

0

Фив. J

ЛОО }200 1300

HE/IT ING JinPERftJURE C

6вW

FORGING MTIO