NO131994B - - Google Patents

Description

Austenitisk rustfritt stål er i besittelse av en kombi-nasjon av meget ønskelige egenskaper som gjør stålet egnet for et stort antall forskjellige industrielle formål. Den vanligste type for austenitisk rustfritt stål er 18-8, som inneholder ca. 18%

krom og 8% nikkel. En annen type austenitisk rustfritt stål er beskrevet i US-patent 3 171 738. Stålet inneholder molybden, krom, nikkel, mangan og nitrogen. Mer spesielt inneholder det opptil 0,1% karbon, 2-3% molybden, opptil 0,5% silisium, 7,5 - 9,0% mangan, 17,5 - 22% krom, 5-7% nikkel, 0,25 - 0,50% nitrogen,

mens resten består av jern og tilfeldige forurensninger. Nitrogen innføres i legeringen for å øke dens styrke og austenitiske stabilitet.

Legeringen som er beskrevet i det nevnte US-patent, har

god korrosjonsmotstandsevne og gode mekaniske egenskaper, men er bare egnet som et sveisemateriale for større eller tykke seksjoner. Stålets nitrogeninnhold viste seg å være for høyt og forårsaket porøse, ikke tilfredsstillende sveiser. Mer spesielt er stålets nitrogeninnhold ved eller i nærheten av likevektsoppløselighets-nivået i smeltet tilstand.

En nærliggende måte til å forberede sveiseegenskapene av

den i patentet angitte legering ville være å nedsette stålets nitrogeninnhold. Uheldigvis vi] imidlertid dette på en skadelig måte innvirke på legeringens styrke, såvel som på dens austenitiske stabilitet. Som nevnt ovenfor forbedrer nitrogen legeringens styrke og har en sterk austenitiserende virkning.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en legering som

på mange måter er bedre enn legeringene som er beskrevet i det ovennevnte patent. Deri nye legering har gode sveiseegenskaper såvel som god korrosjonsmotstandsevne og gode mekaniske egen-

skaper. Videre er den i vesentlig grad forskjellig fra de som er beskrevet i litteraturen, f.eks. slike som er beskrevet i US-patentene 3 235 378 og 3 311 511. Legeringen opprettholder

et relativt høyt nivå av nitrogen ved en omhyggelig avbalansering av den kjemiske sammensetning, og den er særlig egnet til bruk som et tilsatsmetall, f.eks. en sveisetråd, ved gassdekket buesveising.

Oppfinnelsen tilveiebringer et sveisbart austenitisk rustfritt stål som er særlig godt egnet til bruk som et tilsatsmetall ved gassdekket buesveising. Den består av, basert på vekt, opptil 0,1% karbon, 8,4 - 16,0% mangan, opptil 1,0% silisium, 17,5 - 26,0% krom, 5,0 - 17,0% nikkel, 0,75 - 4,0% molybden, 0,2 - 0,38% nitrogen, mens resten er jern og tilfeldige forurensninger, f.eks.

svovel og fosfor, og legeringen er ytterligere begrenset som følger:

(1) Forholdet mellom austenitiserende elementer og ferritiserende elementer er større enn 1 i overensstemmelse med følgende uttrykk-

(2) Forholdet mellom mangan og nitrogen er minst 42, og

(3) summen av krom-, mangan-, nikkel- og molybden-innholdet er minst 38.

Foretrukne utførelsesformer er presisert i underkravene.

Krom, molybden og silisium er ferritiserende elementer. Krom tilsettes for å tilveiebringe oksydasjon- og korrosjonsmotstandsevne, molybden tilsettes for å tilveiebringe gropkorrosjons-motstandsevne, og silisium letter smeltingen av legeringen, silisiuminnholdet er imidlertid i regelen under 0,6%, og fortrinnsvis lavere enn 0,4% da silisium kan gjøre legeringen for lettfly-tende og hindre sveisingen. Da krom, molybden og silisium er ferritiserende elementer, må deres virkning som sådanne kompenseres ved den austenitiserende virkning av nikkel, mangan, nitrogen og karbon i overensstemmelse med uttrykket:

da ferritt på en uheldig måte innvirker på legeringens slagstyrke, korrosjonsmotstandsevne og varmbearbeidbarhet. Foruten å tjene som austenitiserende midler bidrar nikkel, mangan og nitrogen til legeringens øvrige gode egenskaper. F.eks. bidrar nikkel til å gi legeringen slagstyrke, dvs. ved å være tilstede gjør det legeringen austenitisk; mangan øker legeringens kapasitet til å oppta nitrogen, og nitrogen bidrar til legeringens styrke. Karbon, et annet austenitiserende element, skal holdes under 0,1 og fortrinnsvis under 0,05%, da det kan forårsake intergranulær korrosjon i sonen som påvirkes av sveisevarmen. Foretrukne grenser for krom, nikkel, molybden og nitrogen er 18,5 - 23,0% krom, 10 - 16% nikkel, 2-3% molybden og 0,22 - 0,33% nitrogen. Manganinnholdet er fortrinnsvis mellom 8,5 og 14,0%. Det antas at mangan er et austenitiserende middel ved konsentrasjoner opptil 10, 11 eller endog 14%, men det er noen tvil utover disse mengder. I ethvert tilfelle skal legeringen i henhold til oppfinnelsen være austenitisk og må oppvise et forhold mellom austenitiserende elementer og ferritiserende elementer som er større enn 1, fortrinnsvis større 1,1, i overensstemmelse med det som foran er angitt.

Forholdet mellom mangan og nitrogen må være minst 42, fortrinnsvis 45, og summen av krom-, mangan-, nikkel- og molybdeninnholdene må være minst 38. Mangan må være tilstede i en tilstrekkelig mengde til å sikre at legeringen kan tilpasses sitt nitrogeninnhold uten å gi en porøs, svak sveis, og summen av mangan-, krom-, nikkel-og molybdeninnholdet må være minst 38 for å sikre at legeringen er austenitisk, har en tilstrekkelig styrke og korrosjonsmotstandsevne og kan oppta nitrogeninnholdet.

Ved sveising av stålet ifølge oppfinnelsen tilveiebringes

to metalldeler som fastholdes på en passende måte og et tilsatsmetall (sveisetråd) med den ovenfor angitte sammensetning, tilsatsmetallet smeltes ved buesveisning, og det smeltede metall avsettes mellom metalldelene som skal sammensveises. Smeltingen og av-setningen utføres i en beskyttende atmosfære og kan utføres ved at tilsatsmetallet tjener som elektrode eller med en ikkeforbrukbar elektrode, f.eks. en wdlframelelektrbde. Typiske beskyttelses-atmosfærer er argon, helium, nitrogen og blandinger derav. Nitrogen-gassen kan ha den ytterligere fordel å øke nitrogeninnholdet i sveiseområdet.

De følgende eksempler tjener til å klargjøre oppfinnelsen. De angår sveising av metalldeler av rustfritt stål, da sveising

av rustfritt stål sannsynligvis er den viktigste anvendelse for oppfinnelsen. Mer spesielt er eksemplene rettet på sveising av metalldeler av rustfritt stål som inneholder opptil 0,1% karbon, 2 - 3% molybden, opptil 0,5% silisium, 7,5 - 9,0% mangan,.17,7 - 22,0% krom, 5-7% nikkel, 0,25 - 0,50% nitrogen, mens resten består av jern og tilfeldige forurensninger.

Eksempel I

1,3 cm tykke glødede, rustfrie stålplater med en sammensetning innenfor det i US-patent 3 171 738 angitte område, ble sveiset med mange forskjellige 1,6 mm runde sveisetråder. Sammensetningen av platene var 0,026% karbon, 7,50% mangan, 0,23% silisium, 19,70% krom, 6,55% nikkel, 2,52% molybden, 0,34% nitrogen og resten jern. Sammensetningen av sveisetrådene er anført i den følgende tabell I sammen med forholdet mellom prosent mangan og prosent nitrogen i sveisetrådene.

Platene ble MIG-sveiset (spre-bue)ved en sveisehastighet på 30,5 til 43 cm pr. minutt med en strøm på 295 - 305 A i en argon-

2% oksygen-atmosfære. Tilsatsmetallet ble avsatt i en 60° DV (dobbelt v) skråning med en 1,6 mm flate mellom rillene.

En analyse av sveisene ble utført under anvendelse av

vanlig radiografisk (røntgen) teknikk. Analysen omfattet en tabellarisk oppstilling av det totale antall av porer som var tilstede i en 15 cm vulstlengde, iakttagelse av den maksimale pore-diameter, en tabellarisk oppstilling av det totale poreareal (det areal som bestemmes ved å multiplisere antallet av porer med ^^D2—, hvor D; er porenes middeldiameter) og en iakttagelse med hensyn til hvor vidt det var porer i rekker og/eller poreklynger. Resultatet av analysen er oppført i tabell II.

Studium av resultatene i tabell II viser at feilfriheten av sveisesømmene øker med økende forhold mellom mangan og nitrogen. Sveisesømmen som dannes ved hjelp av sveisetråd D (Mn/N-forhold på 65,7) var bedre enn sveisesømmen som ble dannet av sveisetråden'C

(Mn/N-forhold på 40,0), hvilken på sin side var bedre enn sveise-

sømmen dannet av sveisetråden B (Mn/N-forhold på 36,2), hvilken på

sin side var bedre enn sveisesømmen som ble dannet av sveisetråden A (Mn/N-forhold på 25,0). Mer spesielt viser resultatene en feil-

fri sveisesøm dannet av sveisetråden D, en sveis med nesten til-

fredsstillende grad av feilfrihet og som var dannet ved bruk av sveisetråd C, og to ikke feilfrie sveisesømmer dannet av sveise-

trådene B og A (en sammensetning som var innenfor det foran angitte område i US-patent 3 171 7 38). Feilfriheten av en sveisesøm øker med avtagende poreantall, med avtagende porestørrelse, med avtagende poreareal og når porene i rekke og porene i klynger nedsettes til et minimum.

Eksempel II

Sveisesømmen eller sveisestrengen som dannes fra legerin-

gen i henhold til oppfinnelsen, har en styrke som er i alt vesentlig den samme som for legeringen som er beskrevet i US-patent 3 171 738,

når den sveises til en legering i henhold til patentet. En flyte-

grense (0,2-grense) og en bruddfasthet for en 1,3 cm glødet plate (sammensetning som for platene som ble sveiset i henhold til eksempel 1) var f.eks. 46 kg/mm <2> resp. 71 kg/mm <2>( mens flytegrensen og bruddfastheten for sveisesøm eller sveisestreng dannet fra en 1,6 mm rund sveisetråd D som var MIG-sveiset til 1,3 cm plater av nevnte legering i nevnte patent, var henholdsvis 46 kg/mm 2og 74 kg/mm <2>

Claims (6)

1. Austenitisk rustfritt stål, karakterisert ved at det i vektprosent inneholder opptil 0,1% karbon, 8,4 - 16,0% mangan, opptil 1,0% silicium, 17,5 - 26,0% krom, 5,0 - 17% nikkel, 0,75 - 4,0% molybden, 0,2 - 0,38% nitrogen, mens resten er jern og tilfeldige forurensninger, og hvor forholdet mellom austenitiserende elementer og ferritiserende elementer er større enn 1 i overensstemmelse med følgende uttryk:

hvor mangan- og nitrogeninnholdet er avbalansert i overensstemmelse med følgende uttrykk: og hvor summen av krom-, mangan-, nikkel- og molybdeninnholdene er i overensstemmelse med følgende uttrykk:

2. Austenitisk rustfritt stål som angitt i krav 1, karakterisert ved at det inneholder 8,5 - 14,0% mangan og 0,22 - 0,33% nitrogen.

3. Austenitisk rustfritt stål som angitt i krav 1, karakterisert ved at det inneholder 8,5 - 14,0% mangan, 18,5 - 23,0% krom, 10,0 - 16,0% nikkel og 2,0 - 3,0% molybden.

4. Austenitisk rustfritt stål som angitt i krav 1, karakterisert ved at det inneholder opptil 0,05% karbon, 8,5 - 14,0% mangan, 18,5 - 23,0% krom, 10,0 - 16,0% nikkel, 2,0 - 3,0% molybden og 0,22 - 0,33% nitrogen.

5. Austenitisk rustfritt stål som angitt i krav 1, karakterisert ved at det oppviser et forhold mellom austenitiserende elementer og ferritiserende elementer som er større enn 1,1.

6. Austenitisk rustfritt stål som angitt i krav 1, karakterisert ved at det oppviser et mangan/nitrogen-forhold på minst 45, regnet på vektbas.\s.