Способ изготовления листа или поковки
Изобретение относится к области металлургии, к способу изготовления 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 изобретения является повышение стойкости к межкристаллитной коррозии за счет поддержания размера зерна не более 0,015 мм. Лист или поковку изготовляют 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°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)
СО103 СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
А3
„„SU ÄÄ 138061 (51) 4 С 21 D 9/ч6
113,, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К flATEHTY
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3786912/22-02 (22) 30,08,8 (31) 161087/83 (32) 01.09.83 (33) JP (46) 07.03.88, Бюл. Ф 9 (71) Ниппон Стэйнпес Ко., Лтд и Су- . митомо Кемикал Компани Лимитед (.JP) (72) Минео Кобаяси, Такеси Всида, Г!асахиро Аоки, Масао Охкубо и Масааки Лагаяма (J1 ) (53) 621.785.79 (088.8) (56) Дзугутов М.H. Пластическая деформация высоколегированных сталей и сплавов. — M.: Металлургия, 1977, с.63-64, 178, 192-194, 207, 209-211 ° (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕПИЛ JIHCTA ИЛИ
ПОКОВКИ (57) Изобретение относится к области металлургии, к способу изготовления листа или поковки из нержавеющей стали с двойной фазой феррит-аустенит, в частности ферритпо-аустенитной нержавеющей стали с двойной фазой, коррозионно-стойкой в среде азотной кислоты. Целью изобретения является повышение стойкости к межкристалпитной коррозии за счет поддержания размера зерна не более 0,015 мм, Лист или поковку изготовляют из нержавеющей ста.пи с двойной фазой феррит-аустенит, содержащей, 7.: С не более 0 03; Si не более 2,0; Мп не более 2; 0r 25-35; Ni 6-15; Х не более 0 35; P и= бопее 0 О1; 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 С и дефор.мируют при этой температуре с коэффициентом уковки по сечению, равным
6, или степенью деформации 607, при этом получают средний размер зерна
0,012 и глубину межзеренной коррозии
0,009 мм. 3 ил., 2 табл.
13В0 1
Изобре тение относится к изгo TAI» лению листа ипи псконки из нержавеющей стали с лвой1»1< и фазой ферритаустеиит и и частности, феррит«о-аустенитной нержавеюще«стали с двойной фа зой, woppo »AIIIIo- стойкой в среде азотной кислоты. !!елью изобретения являе тся п»в11шенце стойкости к межкристаллитнс й
1О коррозии путем поддержания ра зме ра зс рна не более О,()15 мм.
На фиг. 1 показан график зависимости глубины межзеренной ксрроз«и е «та уковки по OE ÷åIIIIIo A T размера кристалла »ерна.
При ч»rATAI»IIOIIII«листа или поковки используют не рж авеющую стаг1ь с
1II»< йНОй фа»о«фсррчт — ауСтЕНИт, СОЛЕр- 25 жащей, мас,7,: С О, 03 или меньше; S i
2, И или меньше; »и 2 или меньше; Ct
25 — 35; Ni 6 — 15; N 0,35 или меньше и остальное железо и неизбежные примеси с добавкой или без добавки В в 30 количестве 0, 00! — O, 30 мас,7. и имеющей значение баланса никеля, отрегулированное от — 13 J10 — 9, улучшается стойкость к межзереHHAII коррозии в среде азотной кислоты. 35
Углерод является эффективным элементом для образования аустенита, однако поскольку AH образует карбид, который повышает чувствительность к межзеренной коррозии, то он должен 40 содержаться IIo возможности в небольшом количестве. Учитывая легкость его образования, необходимо установить верхний предел 0,03 мас.7.
Кремний и марганец являются элементами, которые применяются как раскислители в процессе производства стали, и их обычно необходимо добавлять в количе ств .. 2, Г) мас.7. илч меньше для упрощения производства стали 5О в промышченных масштабах, следовательно, содержание каждого элемента должно быть ограни »eно 2 мас.", «ли меньше.
Хром являетсн элементом, образующим феррит, он важен не только для образования структуры с двойной фазой из аустенига и феррита, но также для увеличения корр зионной стойко55
o T среднего размс ра зерна кристалла 15 в листе ч AT условий изготовлен«я изделия; на фиг.? — график занисимости TåIIèåðàòóры нагрева от содержания фазы (фаза аустенита); на фиг.3 график .»авйсимости общего коэффици- 20 сти и особенно стойкости к вс злействию а»отно11 кислоты, слецовательно, его необходимо добавлять в количестве
25 мас.7 или выше для достижения удовлетворительной стойкости к воздействию азотной кислоты. Кислотостойкость стали повь1шается, когда содержание хрома увеличивается при соответствующем балансе структуры, однако, когда содержание хрома превышает 35 мас,7, способность к обработке ухудшается, создаются трудности в производстве стали и изготовлении оборудования и исключается возможность применения такой стали, таким образом, верхний предел содержания хрома должен быть 35 мас.7, °
Никель является элементом, который образует а> стенит, и, подобно храму, он важен для образования структуры с двойной фазой. Кроме того, никель является очень важным элементом для уменьшения скорости активного растворения, включая обычную коррозию, таким образом, его необходимо добавлять н количестве 6 — 15 мас.7. для достижения предпочтительного структурного б аланса фе рр нта-аус те нита соответственно до содержания хрома, который является основным ферритообразующим элементом.
Азот подобно углероду и никелю является эффективным элементом, образующим аустенит, причем он также эффективен в увеличении коррозионной стойкости, например, сточкости к питтинговой коррозии, однако, когда содержание азота превышает 0,35 мас.7., в слитке может образоваться раковина во время производства стали, способность к горячей обработке ухуд1иается, следовательно, его содержание должно быть ограничено 0,35 мас.7 или меньше.
Предел каждого элемента удовлетворяет следующему выражен«ю — 13 — 1,1 Сг,„+Я,?., Ni a=Ni+0,5 Мп + » 30 (C+N), Сг еа Cã+1,5 Si. Когда значение баланса никеля меньше 13, склонность к избирательной коррозии между структурой увеличивается, и в таких условиях не только нельзя улучшить сопротивление к воздействию азотной кислоты, лаже если содержание хрома увел«1«нают, но также отмечается смещение »начеВ табл.1 приведены стали, полученные по предлагаемому и сравнитель ному способам. ния баланса никеля в направлении ухудшения коррозионной стойкости, ускоряет коррозию. F.ñëè значение баланса никеля свьппе — 9, тогда не только отмечается недостаток с экономической точки зрения, поскольку увеличивается расход дорогостоящего никеля, но также ухудшается способность к обработке в горячем состоя- 10 нии и соответственно ухудшается коррозионная стойкость, поэтому значение баланса никеля ограничено от 13 до — 9. Эффект улучшения стойкости к азот-15 ной кислоте будет заметным, если бор добавляют в количестве 0,001 мас,7. или больше, однако способность к обработке и к сварке будет ухудшаться, когда его содержание превышает ?О 0,03 мас.7, поэтому его содержание ограничено пределом 0,001 — 0,03 мас.7. Фосфор и сера, которые являются примесями, желательны, когда они присутствуют в небольшом количестве, 25 содержание фосфора обычно допустимо в количестве 0,040 мас.7 или меньше, а серы — 0,030 мас ° 7 или меньilp Однако, когда содержание фосфора ограничено 0,010 мас.7. или меньше и се- 30 ры — 0,005 мас.7 или меньше, эффект улучшения стойкости к азотной кислоте будет увеличиваться. Эффект, эквивалентный уменьшению содержания фосфора и серы, достигает- 3, ся также при добавке редкоземельных элементов, например, La, Се и т.д. в небольшом количестве, например, примерно 0,02 мас.7. Когда температуру нагрева повьппают до 1100 С или 40 выше, упомянутая сталь имеет ферритовую структуру примерно при 1350 С. В структуре с двойной фазой, состоящей иэ феррита и аустенита, рост зерна кристалла феррита сдерживается 45 зернами кристалла аустенита, однако, когда аустенит уменьшается в объеме, этот эффект ослабляется и происходит укрупнение зерна кристалла, таким образом, размер зерна кристалла аустенита увеличивается. Кроме того, как видно из фиг.2, которая показывает связь между температурой нагрева и содержанием фазы (аустенит), при температуре 1200 С или выше содержание т-фазы резко уменьшается, а тенденция к укрупнению зерна резко увеличивается, поэтому согласно изобретению установлен верхний предел температуры нагрева 1200 С, Однако в нержавеющей стали с двойной фазой во время горячей обработки при 900 С или ниже легко образуется трещина и таким образом выход годного изделия ухудшается, следовательно, предпочтительно, чтобы температура нагрева была по возможности высокой. В процессе горячей обработки трудно получить тонко зернистый крис талл, где степень деформации небольшая, даже если поддерживается температура нагрева 1200 С или ниже и особенно если горячая обработка с деформацией от нескольких до 107. или около этого только лишь создает движущую силу для роста зерен кристалла и, следовательно,для их укрупнения, поэтому потре буется степе нь деформации выше указанных пределов, Когда степень деформации небольшая, процесс нагрева обработки необходимо повторя;ь для пс— лучения требуемого общего коэффициента уковки по сечению, что возможно, напротив, приведет к укрупнению зерен кристалла. Трудно получить общий коэффициент уковкн по сечению, равный 5 или больше сразу через одну обработку, поэтому процесс нагрева и обработки необходимо повторять несколько раз и в таком случае рекомендуется поддерживать степень деформации, равную 50 7 или выше. Испытание в промьппленном масштабе показало, что возможен случай, когда требуемый средний размер зерна кристалла нельзя получить при степени деформации 507 или меньше, например 407. Обычно структура слитка крупнозернистая по сравнению с структурой материала поковки и кристалл становится тонкозернистым при повторении цикла деформация — peкристаллизация, Средний размер зерна кристалла, равньп 0,015 мм или меньше может уменьшить глубину межэеренной коррозии до 0,010 мм или меньше, что указывает на превосходную стойкость к азотной кислоте (фиг.1). Необходимо поддерживать общий коэффициент уковки по сечению слитка на значении 4 или выше (фиг ° 3) для получения среднего размера зерна кристалла, равного 0,015 мм или меньше. 1380616 Таблица 1 Содержание компонентов, мас,7 Образец Способ Баланс никеля Si Nn S Cr Ni N Другие 1 Предла- 0,011 0,52 0,58 0,028 0,008 26,75 8,02 0,10 гаемый 10, 44 11 1 ° 11 II 11 11 II ll Сравнительный 4 В 5 Предла- 0,009 0,55 0,51 0,025 О,ООЬ 27,32 7,90 0,10 0,0011 — 11,33 гаемый ° 1 ° 1 7 Сравнительный ° 1 11 Мо 9 -"- 0,017 0,65 0,60 0,022 0,007 25,07 5,10 0,11 1,80 -8,84 — 13,22 10 Сравни- 0,011 1,06 0,026 0,005 25,14 20,56 тельный Таблица2 Рабочие условия Глубина межэеренной коррозии, мм Температура Общий коэффициент уковки по сеСтепень деформации, Х Сталь Обра- Способ эец нагрева, С чению 1 Пр дла- 1200 6 гз мый 0,009 согласно изобретению 0,012 Il 11 О, 009 ) 70 0,п07 Пример. Применяя рабочие условия, укаэанные в табл. 2, каждый 1-тонный слиток из укаэанных сталей (две марки стали согласно изобретению и стали марки SUS 329 I I и марки 310 ELC) нагревали дважды для каждого примера общего коэффициента уковки по сечению и горячекатаного образца (образец Ф 8 нагревали три раза), Каждый образец нагревали при 1050 С и водоохлаждали для отжига в твердом растворе. Затем приготовили 35 образцы размером Зх20х30 мм (обычное шлифование 03) для испытания на коррозию в течение 48 ч 5 раз в кипящем растворе, содержащем 65Х HN03+Cr" (100 ч./млн.), и затем по глубине 40 межзеренной коррозии измеряли межзеренную корроэионную активность в среде азотной кислоты. Средний размер зерна кристалла, мм 1380616 Продолжение табл.2 Глубина межэеренной коррозии, мм Средний размер зерна кристалла, мм Рабочие условия Ствль ТемпеОбщий коэффициент укпнки по сеСтепень деформации, 74 Способ Образец ратура нагрева, С чению 0,030 0,018 ),60 0,016 ),70 О, 022 О, 008 О, 013 0,008 0,010 7 Сравни- 1250 тельный О, 027 О, 019 1200 5 <40 0,020 0,015 (нагревали три раза) 60 70 3 Сравни- 1250 7 тельный 4 -"- 1200 3 5 Предла- 1200 6 гаемый 9 Сравни- 1200 7 тельный способ 10 -"- 1200 7 Фиг.1 показывает результат испытания образцов N 1 — 4. Как видно из 0 40 фиг. 1, глубина межзеренной коррозии и размер зерна кристалла взаимосвязаны, причем при среднем размере зерна меньше 0,015 мм глубина межзеренной коррозии будет уменьшаться, обес-45 печивая превосходную стойкость к кор" розин в среде азотноч кислоты. Как показано в табл.1, коррозионная стойкость не может быть улучшена при общем коэффициенте уковки по сечению, равном 7 или больше, когда температу 50 ра нагрева 1250 С или вышее, поэтому обработку необходимо проводить при 1200ОС или ниже, причем улучшение стойкости к межзеренной коррозии становится трудным, если обработку проводят при 1200 С или ниже, при общем коэффициенте уковки по сечению, равном 3. Кроме того, образование мелкого 0,012 0,018 Марка SUS329JI О, 080 0,100 Марка 310 ЕЬС зерн недостаточно для получения удовлетворительной коррозионной стойкости даже при температуре нагрева 1200 С и общем коэффициенте уковки по сечению 5, если степень деформации во время каждого нагрева составляет меньше 40Х. Также стойкость к межэеренной коррозии нельзя улучшить в сталях марки SUS 329 JI и марки 310 ЕЬС, применяя предлагаемый способ обработки. Формула и э о б р е т е н и я Способ изготовления листа или поковки иэ нержавеющей ферритно-аустенитной стали, преимущественно содержащей (мас.Ж) не более 0,03 углерода, не более 2,0 кремния, не более 2,0 марганца, 25 — 35 хрома, 6 — 15 никеля, не более 0„35 азота, не более 0,01 фосфора, не более 0,005 серы, 138061 6 10 остальное — железо, включающий нагрев до 1200 С и деформацию при этой температуре, отличающийся тем, что, с целью повьнпения стойкости 5 к межкристаллитыой коррозии путем Е 1//02 l, AVERAtE СРУВТА1. GRAIk SIZE, mm Фиг. f Чф Я М 1 поддержания размера зерна не более 0 015 мм, деформацию ведут прокаткой с суммарной степенью не менее 50Х или ковкой с суммарной степенью укова не менее 5. 1380616 70 о бО ч с-) 000 Пап 1200 Ю0 HER TING TEffPEA Я TV, С Риг. 2 0,0 Е .0,0 м Ю 8 !О F0RGING РФ Т10 Фиг. D Составитель A,Äåíèñîâà Редактор А.Шандор Техред Л.Олийнык Корректор Н.Король Заказ 995/59 Тирам 545 Подписное В111!11ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5 Проиэволсчвенно-полиграфическое предприятие, г, Умгород, ул. Проектная, 4
