SE436576C - Ferritiskt rostfritt stal och anvendning av dylikt - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 u halten av kol och kväve är över 0,0275%. Titan, 8001868-2 2 med benämningen "Ferritic Stainless Steel Corrosion Resistance and Economy", som författats av Remus A. Lula och återfinnas i tidskriften Metal Progress, juli 1976, sid 24-29. Denna artikel anger icke något ferritiskt rost- fritt stål enligt föreliggande uppfinning.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett ferritiskt stål. 0 Det ferritiska stålet enligt föreliggande uppfin- ning särpräglas av överlägsen seghet både före och efter svetsning, av överlägsen motståndsförmåga mot spaltkorro- sion och intergranulär korrosion och av god svetsbarhet.

Stâlet består, räknat efter vikt, väsentligen av upp till 0,08% kol, upp till 0,06% kväve, 25,00-35,00% krom, 3,60- 5,60% molybden, upp till 2,00% mangan, mellan 2,00 och 5,00% nickel, upp till 2,00% kisel, upp till 0,5% aluminium, upp till 2,00% element ur gruppen titan, zirkonium och niob, varvid resten är väsentligen järn. Den sammanlagda _ zirkonium och niob ingår i legeringen i enlighet med följande ekva- tion: æwi/e + %zr/7 + sub/s _>_ æc + %N Kol och kväve föreligger vanligtvis i en mängd av minst 0,005% resp 0,0lO%, varvid den sammanlagda kol- och kväve- halten är över 0,0300%. Krom och molybden ingår företrä- desvis i mängden 28,50-30,50% resp 3,75-4,75%. Mangan och 'kisel ingår vanligtvis vardera i en mängd av under 1,00%.

Aluminium, som kan vara närvarande på grund av sin funk- tion såsom ett desoxidationsmedel, är vanligtvis närvaran- de i mängder under 0,l%.

Titan, niob och/eller zirkonium tillsättes för att öka legeringens motståndsförmåga mot spaltkorrosion och intergranulär korrosion, och legeringen är på sitt sätt en en hög kol-+kväveha1t uppvisande version av stålet enligt den amerikanska patentskriften 3 929 473. Det har konstaterats, att stabilisatorer kan tillsättas till så- dana en hög kol- och/eller kvävehalt uppvisande version av stålet enligt den amerikanska patentskriften 3 929 473 utan att legeringens seghet och/eller svetsbarhet förstöras. 10 15 20 25 30 35 8001868-2 3 Eftersom närvaron av niob ensamt kan skadligt påverka legeringens svetsbarhet är det visserligen föredraget att tillsätta minst 0,15% titan, men inom ramen för upp- finningen ligger tanken att tillsätta den erforderliga mängden stabilisator antingen såsom titan eller såsom niob. Jämfört med titan har niob en fördelaktig inverkan på legeringens seghet. En särskild utföringsform av upp- finningen utnyttjar minst 0,15% niob och minst 0,15% ti- tan. Titan, niob och zirkonium är företrädesvis närvaran- de i mängder upp till l,00% enligt följande ekvation: %Ti/6 + %Zr/7 + %Nb/8 = I,0-4,0 (%C + %N) Nickel sättes till legeringen enligt föreliggande uppfinning för att öka legeringens seghet. Nickeln till- sättes i mängder mellan 2,00 och 5,00%, företrädesvis mel- lan 3,00 och 4,50%. ' Det ferritiska rostfria stålet enligt föreliggande uppfinning är särskilt användbart som en svetsad artikel.

Följande exempel avser att belysa åtskilliga aspek- ter av uppfinningen.

Göt av tjugofyra hetor (hetorna A-X) upphettades till ll2l°C, varmvalsades till 3,2 mm bandmaterial, glödga- des vid temperaturer av 1066 eller ll2l°C, kallvalsades till ca 1,6 mm bandmaterial och glödgades till temperaturer av 1066 eller ll2l°C. Varmvalsade och kallvalsade prov- stycken utsattes sedan för provning av seghet. Andra prov- stycken TIG-svetsades och undersöktes i fråga om seghet.

De olika hetornas kemiska sammansättning framgår av tabell l.

I tabell 1 ligger hetorna A-F utanför uppfinnings- ramen, emedan de icke har någon nickelhalt mellan 2,00 och 5,00%. Stållegeringar enligt föreliggande uppfinning har en nickel över 2,00%.

Ytterligare data i fråga om den kemiska uppbyggnaden av stållegeringarna enligt hetorna i tabell l framgår av tabell 2. 8001868 -26 4 TABELL 1 ' KOMTOSITION (víktz) ' Heta Q E Cr _M_0 ärí Si; A1 EQ Eg 0,030 0,025 28,96 4,20 0,34 0,45 0,36 0,029 A 0,50 resten B 0,030 0,026 29,05 4,18 0,34 0,46 0,37 0,029 0,20 0,32 resten C 0,031 0,025 28,96 4,06 0,36 0,45 0,29 0,027 0,09 0,45 resten 0 0,034 0,027 28,95 4,20 0,43 0,46 0,37 0,040 0,19 0,41 resten E 0,035 0,026 28,75 4,20 0,40 0,47 -0,45 0,025 0,20 0,42 resten F 0,032 0,024 29,52 4,10 0,37 0,51 0,28 0,030 0,31 0,44 resten G 0,013 0,018 29,00 4,00 0,35 4,00 0,37 0,023 0,31 - resten H 0,027 0,018 29,00 4,00 50,35 4,15 0,36 0,026 0,31 - resten I 0,029 0,018 29,00 4,00 0,35 4,16 0,36 0,029 0,60 - resten J 0,025 0,020 28,74 3,90 0,35 4,00 0,36 0,037 - 0,37 resten K 0,034 0,016 29,10 4,00 0,36 4,10 0,38 0,010 - 0,52 resten L 0,032 0,018 29,10 4,00 0,35 4,10 0,39 0,014 0,20 0,38 resten M 0,018 0,025 29,23 4,04 0,32 3,00 0,34 0,050 0,11 0,29 resten N 0,021 0,021 29,08 4,05 0,32 3,01 0,34 0,046 0,20 0,28 resten 0 ' 0,019 0,023 28,95 4,10 0,32 3,00 0,35 0,021 0,10 0,42 resten P 0,021 0,024 28,81 4,10 0,31 3,05 0,34 0,043 0,20 0,42 resten Q 0,022 0,020 29,47 4,04 0,33 3,03 0,32 0,017 - 0,43 resten R 0,020 0,023 29,20 4,04 0,33 3,03 0,31 0,040 - 0,64 resten S 0,025 0,023 28,94 3,91 0,34 3,91 0,34 0,051 0,12 0,29 resten T 0,020 0,020 29,23 4,03 0,33 4,18 0,33 0,046 0,20 0,28 resten U _0,017 0,020 29,15 4,04 0,30 4,00 0,28 0,055 0,12 0,43 resten V 0,018 0,022 29,10 4,04 0,30 4,00 0,28 0,021 0,18 0,43 resten W 0,022 0,021 28,94 3,94 0,33 4,08 0,35 0,037 - 0,44 resten X 0,024 0,022 28,96 3,93 0,33 4,10 0,32 0,040 - 0,64 resten TABELL 2 Heta ZC + %N 2Tí/6 + ZZr/7 + ZNb/8 A 0,055 0,083 B 0,056 .0,073 C 0,056 0,071 D 0,061 0,083 E 0,061 0,086 F 0,056 0,107 G 0,031 0,052 H 0,045 0,052 I 0,047 ' 0,100 J 0,045 0,046 K 0,050 0,065 L 0,050 0,081 M 0,043 0,054 N 0,042 0,068 0 0,042 0,069 P 0,045 0,086 Q 0,042 0,054 R 0,043 0,080 s 0,048 0,056 T 0,040 0,068 U 0,037 0,074 V 0,040 0,084 W 0,043 0,055 X 0,046 0,080 8001868-2 5 Segheten bedömdes genom bestämning av övergångstem- peraturen under utnyttjande av små tvärprovstavar för Charpy-V-slagprovning, varvid segheten bedömdes för varm~ valsat och glödgat material (provstavar med dimensioner- na 3,175 x 10,008 mm), kallvalsat och glödgat material (provstavar med dimensionerna 1,575 x 10,008 mm), i svet- sat tillstånd föreliggande material (provstavar med dimen- sionerna 1,575 x 10,008 mm) och som svetsat och glödgat material (provstavar med dimensionerna 1,575 x 10,008 mm). övergångstemperaturen baserades på uppträdandet av ett brott, som var 50% duktilt och 50% sprött. övergângstem- peraturen för de varmvalsade och kallvalsade provstavarna framgår av tabell 3. Hetorna A-L glödgades vid l066°C. ne övriga heterna glöagaaes vid 1_121°c.

TABELL 3 övERGANGsTmPERATUR (°c) Varmvalsat och glödgat material Kallvalsat och glödgat material Heta Vattensläckt Luftslâckt Vattensläckt Luftsläckt A 54,4 148,9 1,7 - 46,1 B 48,9 126,7 -28,9 18,3 C 43,3 110,0 -12,2 10 D 57,2 160,0 4,4 29,4 E 60,0 160,0 -12,2 -29,4 F 98,9 98,9 4,4 32,2 G -37,2 - -117,8 -73,3 H -43,3 - -115,0 -73,3 I -15 - -117,8 -67,8 J -84,4 - -123,3 -112,2 K -56,7 - -128,9 -76,1 L -40 - -115,0 -90 M 10 37,8 -90,0 - N 1,7 18,3 -84,4 - O -15 12,8 -87,2 - P -1,1 21,1 -92,8 - Q -37,2 15,6 -101,1 - R -9,4 15,6 ~109,4 - S -37,2 -9,4 -120,6 - T -31,7 -9,4 -117,8 - U -53,9 -23,3 -115,0 - V -56,7 -31,7 -117,8 - W -67,8 -31,7 -128,9 - X -73,3 -31,7 -142,8 ~ - 8001868-2 6 övergångstemperaturerna för provstyckena i det svetsade tillståndet samtidigt-svetsade och glödgade tillståndet framgår av tabell 4. Hetorna A-F glödgades vid l066°C före svetsningen. De övriga hetorna glödgades vid ll2l°C.

Alla hetorna utsattes för vattensläckning. Glödgning ef- ter svetsningen utfördes vid l066°C för hetorna A-F och vid ll2l°C för övriga hetor. Alla hetorna vattenkyldes efter den glödgning, som utfördes efter svetsningen.

TABELL 4 ÖVERGÅNGSTEWERAIUR (°c) Heta 'Svetsat tillstånd Svetsat och glödgat tillstånd A 43,3 *l,1 B! 15,6 1,7 C 32,2 _4,4 D 40,6 - '3,9 E 68,3 4,4 - F 54,4 10,0 G -76,1 -76,1 H ~62,2 - -70,6 I -42,8 -70,6 J -78,9 'l37,2 K -67,8 -I03,9 L ~51,1 -84,4 M -51,1 -53,9 N ~17,8 -40,0 O -28,9 -65,0 P -23,3 “59,4 Q “5l,1 -78,9 R -28,9 -59,4 S -40,0 ~92,8 T -51,1 *73,3 U -78,9 -81,7 v -s1, 7 434,4 W *73,3 -106,7 X *95,6 -128,9 Av tabellerna 3 och 4 framgår tydligt den fördelak- tiga verkan av nickel. Hetorna G-X hade väsentligt lägre övergångstemperaturer och är därför väsentligt segare än hetorna A-F. Hetorna G-X ligger inom ramen för uppfinningen, medan hetorna A-F inte gör detta. Hetorna G-X har över 2,00% nickel. ' De lägre övergångstemperaturerna för hetorna G-X åskâdliggöres i tabell 5, som är en sammanställning av tabellerna 3 och 4. 8001868-2 7 TABELL S övERGANGsTEr/IPERATUR (°c) I Hetorna A-F Hetorna G-X Varmvalsat och glödgat (vattensläckt) +43 till +99 -84 till +10 Varmvalsat och glödgat (luftkylt) +99 till +l60 -32 till +38 Kallvalsat och glödgat _ " (vattensläckt) -29 till +5 -143 till -84 Kallvalsat_och glödgat (luftkylt) +10 till +46 -ll2 till -68 Svetsat till- > stånd +15 till +68 -96 till -18 Svetsat och glöd- ' gat tillstånd -4 till +10 -137 till -40 I tabell 5 bör man lägga märke till att den maximala övergângstemperaturen för hetorna G-X vid varje tillfälle är lägre än den minimala övergângstemperaturen för hetorna A-F. Angivna data visar tydligt, att hetorna G-X är segare än hetorna A-F.

Ytterligare provstycken av hetorna G-X utnyttjades för bedömning av motståndsförmågan mot spaltkorrosion och intergranulär korrosion. Dessa provstycken bereddes och framställdes på samma sätt som de ovan beskrivna provstycke- na. ' Motståndsförmågan mot spaltkorrosion bedömdes genom att provstycken, som hade dimensionerna 25,4 x 50,8 mm och var ytslipade, neddoppades i en 10% järn(III)kloridlösning under 72 h. Provningen utfördes vid temperaturen 50°C.

Spalter âstadkoms genom utnyttjande av polytetrafluoreten- block, som anbringades på fram- och baksidan och hölls på plats med hjälp av par av gummiband, vilka sträckts med 900 vinkel mot varandra i både längd- och tvärriktningarna.

Provet beskrivas i American Society for Testing and Mate- rials, ASTM-metod G 48-76. t Resultaten av spaltkorrosionsproven framgår av tabell 6. Provstyckena förelåg i det kallvalsade och glödgade till- 8001868-2 8 ståndet, i det svetsade tillståndet och i det svetsade och glödgade tillståndet..

TABELL 6 §paltkorrosionsprov i 10% järn(III)k1oríd1ösníng Viktförlust (g) Kallvalsat och Svetsat tillstånd Svetsat och K Heta glödgat glödgat tillstånd G - 0,000l 0,0008 H - O,l588 0,0005 I - 0,0 0,0004 J - 0,0 0,000l K 4 0,0, 0,00l5 L - o,ooo1 o,ooo1 M 0,0 0,0004 0,0003 N 0,0009 0,0027 0,0009 O 0,0 0,0007 _ 0,0001 P 0,0001 0,0004 0,0004 Q 0,0 0,0005 0,0039 R 0,0007 0,0032 0,0068 S 0,0056 0,0007 0,0 T 0,0 0,000l 0,0056 U Û,0002 0,0001 0,0 v o,ooo1 o,oo7a - o,ooo2 W 0,Û00l 0,0 Û,0O63 x o,o o,oooa o,ooeo xclöagat vid 1121°c - vancensläckc Av tabell 6 framgår, att spaltkorrosionsmotstânds- förmågan hos hetorna G-X är utmärkt. Legeringen enligt fö- religgande uppfinning särpräglas förvisso av överlägsen motstândsförmåga mot spaltkorrosion.

Motståndsförmågan mot intergranulär korrosion prova- des genom att provstycken, som hade dimensionerna 25,4 x 50,8 mm och var ytslipade, neddoppades i en kokande lös- ning av kopparsulfat och 50% svavelsyra under 120 h. Det vanliga kriteriet för gränsen mellan "godtagbar" och "oacceptabel" vid detta prov är korrosionshastigheten 0,051 mm/mån och ett tillfredsställande utseende vid mikro- skopisk undersökning. Detta prov rekommenderas för stabili- serade ferritiska rostfria stål med,hög kromhalt.

Resultaten av proven för fastställande av motstånds- förmågan mot intergranulär korrosion framgår av tabell 7. aoo1a6s-2 9 Provstyckena förelåg i det svetsade tillståndet och i det svetsade och glödgade tillståndet.

TABELL 7 Korrosíonsprov i koppar(II)su1fat - 502 svavelsyra Korrosions- Míkroskopísk undersökning hastighet (mm/mag) (vid förstoríngsgraden 30:1) Svetsat och Svetsat och Heta Svetsat glödgat 3 Svetsat glödgat :i11s:åna :i11scåna tillstånd ci11S:ånd“ G o,o1zs73 o,o1eo7s NA“” NA H 0,0l6408 0,014783 NA NA I 0,0l29Û3 0,01717O NA NA J o,o11049 o,o16o27 NA NA K 0,009347 0,0l8669 NA NA L 0,009601 0,0l5113 NA NA S 0,0l2725 0,015799 NA NA T 0,01l912 0,012649 NA NA U 0,0l0l85 0,016027 NA NA V 0,0122l7 0,0123l9 ' NA NA W 0,0122l7 0,0l2827 NA NA X 0,012903 0,0l3843 NA NA “slangar vid 11z1°c - vaucensläcku x§NA: Inget íntergranulärt angrepp eller kornbortfall Av tabell 7 kan man konstatera, att hetorna G-L och S-X uppvisar överlägsen motståndsförmâga mot intergra- nulär korrosion. Varje provstycke klarade provet.

För fackmannen är det uppenbart, att de ovan beskriv- na och i samband med speciella utföringsexempel utnyttjade uppfinningsprinciperna är möjliga att modifiera inom ra- men för uppfinningen. Utföringsexemplen får därför icke anses begränsa uppfinningens omfattning.

Claims (9)

1. 0 l5 20 25 30 8001969-9. 10 PATENTKRÅV l. Ferritiskt rostfritt stål, k ä n n e t e c k - n a t därav, att det räknat efter vikt består väsent- ligen av upp till 0,08% kol, upp till 0,06% kväve, 28,50-30,S0% krom, 3,60-5,60% molybden, upp till 2,00% mangan, mellan 2,00 och 5,00% nickel, upp till 2,00% kisel, och upp till O,5% aluminium för desoxidations- ändamål, samt upp till 2,00% titan, zirkonium och/eller niob och resten väsentligen järn, varvid titan-, zirko- nium- och niobhalterna uppfyller följande ekvation :fri/e + zzr/7 + sub/a 3 æc + sm och varvid den sammanlagda kol- och kvävehalten är över 0,0275%.

2. Stål enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k - därav, att det innehåller 3,00-4,50% nickel.

3. Stål enligt patentkravet l eller 2, n a t k ä n n e - t e c k n a t därav, att det innehåller minst 0,005% kol och minst 0,0l0% kväve, varvid den sammanlagda kol- och kvävehalten är över 0,0300%.

4. Stål enligt patentkravet l, 2 eller 3, k ä n - n e t e c k n a t därav, att det innehåller 3,75-4,75% molybden.

5. Stål enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k - n a t därav, att det innehåller 1,00% titan, zirkonium och/eller niob under förutsättning att zTi/s + szr/v + ann/e = 1,o-4,o (æc + m).

6. Stål enligt något av patentkraven l-5, k ä n - n e t e c k n a t titan.

7. Stål enligt något av patentkraven 1-6, därav, att det innehåller minst 0,15% k ä n - n e t e c k n a t därav, att det innehåller minst 0,15% niob.

8. Stål enligt något av patentkraven l-7, k ä n - n e t e c k n a t därav, att det innehåller minst 0,005% 8001868-2 ll kol, minst 0,0lO% kväve, 28,50-30,50% krom, 3,75-4,75% molybden, 3,00-4,50% nickel och upp till 1,00% titan, zirkonium och/eller niob, varvid titan-, zirkonium- och niobhalterna uppfyller följande ekvation: “àTi/ö + %Zr/7 + %Nb/8 = l,0-4,0 (%C + %N) och varvid den sammanlagda kol- och kvävehalten är över 0,0300%.

9. Användningen av stålet enligt något av patent- kraven l-8 för svetsade artiklar.