SE527742C2 - Ferritiskt stål för högtemperaturtillämpningar, sätt att framställa detta, produkt och användning av stålet - Google Patents
Ferritiskt stål för högtemperaturtillämpningar, sätt att framställa detta, produkt och användning av ståletInfo
- Publication number
- SE527742C2 SE527742C2 SE0400452A SE0400452A SE527742C2 SE 527742 C2 SE527742 C2 SE 527742C2 SE 0400452 A SE0400452 A SE 0400452A SE 0400452 A SE0400452 A SE 0400452A SE 527742 C2 SE527742 C2 SE 527742C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- alloy
- product
- applications
- steel
- weight
- Prior art date
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 49
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 49
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 15
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 14
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims description 9
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- -1 Ce or La Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 3
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 claims description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 claims 5
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 45
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 26
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 26
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 20
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 19
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 239000000047 product Substances 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical class [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 5
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 5
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 3
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 3
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910002060 Fe-Cr-Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000001336 glow discharge atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010034912 Phobia Diseases 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000374 eutectic mixture Substances 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 208000019899 phobic disease Diseases 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/26—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with niobium or tantalum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/28—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with titanium or zirconium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
- Coating With Molten Metal (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Description
25 30 o o en o :I no nu oooo n n n o u - o o o n u o o o a 527 7412... fobi in o u. o n o n o n o: nu uno u 2 mycket svaga vid hög temperatur, och tenderar därför att deformeras kraftigt även vid små pàkänningar på grund av t.ex. acceleration, tryckförändringar, mekaniska stötar eller temperaturväxlingar. Den i EP-B-290 719 beskrivna legeringen som är avsedd för användning i tillverkningen av värmeelement för resitiv uppvärmning av ugnar osv, samt konstruktionsdelar i katalytiska avgasrenare, löser problemet att minska förlängningen av substratmaterialet gentemot det skyddande oxidskiktet som en följd av den kombinerade effekten av Ti- och Zr-tillsats till legeringen.
Ferritiska stâlmaterial med låg kolhalt försprödas också genom korntillväxt vid användning i temperaturer över 800°C. Den låga kolhalten är nödvändig för att erhålla ett optimalt oxidationsmotstånd hos legeringen och för att möjliggöra plastisk kallbearbetning eftersom kolhalter över ca 0,02 vikt-% har en försprödande effekt genom att höja materialets omslagstemperatur. Ämnen som används för fast lösningshårdning av högtemperaturrnaterial, såsom Mo och/eller W, anses ha en kraftigt negativ inverkan på oxidationsegenskaperna, varför den önskvärda halten av dessa ämnen kan vara begränsad till högst 1% såsom i US 4859649 eller högst 0,10% som i EP 0667400.
Sammanfattning Det därför ett syfte med föreliggande uppfinning att tillhandahålla en legering av ett ferritiskt rostfritt stål med förhöjd resistens mot cyklisk och kontinuerlig termisk belastning och oxidation vid förhöjda temperaturer.
Det är ytterligare ett syfte med föreliggande uppfinning att tillhandahålla ett ferritiskt rostfritt stål som har förbättrade mekaniska egenskaper för användning i applikationer med cyklisk och kontinuerlig termisk belastning och oxidation vid förhöjda temperaturer såsom t.ex. bärarmaterial i avgasreningsapplikationer, såsom katalysatorer. 10 15 20 25 30 3 Det är ytterligare ett syfte med föreliggande uppfinning att tillhandahålla ett ferritiskt rostfritt stål för användning i uppvärmningsapplikationer och i ugnsapplikationer.
Det är ytterligare ett syfte med föreliggande uppfinning att tillhandahålla ett ferritiskt rostfritt stål i form av tråd, band, folie och/eller rör.
Det är ytterligare ett syfte med föreliggande uppfinning att tillhandahålla en process för tillverkning av en produkt av sagda legering.
Beskrivning av figurerna Figur 1 visar resultat av oxidationsprovningen vid 1000 °C som funktion av massförändringen mot tiden för exemplen D och E samt jämförelseexemplen 1 och 3.
Figur 2 visar resultat av oxidationsprovningen vid 1100°C som funktion av massförändringen mot tiden för exemplen C, E och G samt jämförelseexemplet 1.
Beskrivning av uppfinningen Dessa syften uppfylls med ett ferritiskt rostfritt stål av följande sammansättning (i vikt-%): mindre än 1% Ni, 15-25% Cr, 4,5-12% Al, 0,5-4% Mo, 0,01-1,2% Nb, 0-0,5% Ti, 0-O,5% Y, Sc, Zr och/eller Hf, 0-0,2 % av en eller flera sällsynta jordartsmetaller (REM) som till exempel Ce eller La, lova OO II I o I I O I OIII IIO n l 000 0000 lo 10 15 20 25 30 527 742 nu o n o Q n I o o n 0'O¶2% C» 0-0,2% N, med resten järn och nonnalt förekommande föroreningar.
Slutprodukten kan tillverkas i form av tråd, band, folie och/eller rör.
Slutprodukten enligt föreliggande uppfinning tillverkas som ett homogent material eller ett skiktmaterial eller ett material med en koncentrationsgradient av Al, där Al-halten tilltar mot sagda produktens yta. Tillverkningen kan således ske genom beläggning av ett substratmaterial resp en substratlegering med Al eller en Al-legering, speciellt genom att belägga band av en substratlegering med tjocklek under lmm med en Al-legering.
Genom denna tvåstegsprocess kan legeringens mekaniska egenskaper och oxidationsmotstånd förbättras och optimeras oberoende av varandra. Denna process möjliggör också en förenkling av produktionsprocessen då tillverkning via konventionell smältmetallurgi av material med Al-genomsnittshalter över tvärsnittet över 4,5% är förknippat med stora utbytesförluster på grund av sprödhet. Ytterligare en fördel med denna process är att ett slutmaterial kan tillverkas med en gradient av Al, sådan att Al-halten ökar mot ytan, vilket medför förbättrat oxidationsmotstånd eftersom bildningen av snabbväxande oxider som krom- och järnoxider förhindras och slutmaterialets mekaniska egenskaper förbättras.
Substratlegeringen kan tillverkas genom konventionell smältmetallurgi eller till exempel pulverrnetallurgi med den avsedda sammansättningen, varefter legeringen varrn- och kallvalsas till slutlig önskad dimension.
Vid tillverkning genom en beläggningsprocess har substratmaterialet före beläggning följande sammansättning (i vikt-%): mindre än 1% Ni, 15-27% Cr, 0-5% Al, 0,5-5% Mo, 0 0 0 0 000 0000 0 0 0 000 0000 00 0 00 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0000 0 0 0 0 0 0 00 00 527 742 0,01 -2% Nb. 0-0,5% Ti, 0-0,5% Y, Sc, Zr och/eller Hf, 0-0,2 % av en eller flera sällsynta jordartsmetaller (REM) som till exempel Ce eller La, 0-0,2% C. 0-0,2% N. med resten järn och normalt förekommande föroreningar.
Den lämpligaste sammansättningen på substratmaterialet är följande (i vikt-%): mindre än 1% Ni, 16-25% Cr. 0,5-4% AI. 0,74% Mo, 0,25-1,0% Nb. 0-0,5% Y, Sc, Zr och/eller Hf, O-0,5°/° Ti, 0-0,1 % av en eller flera sällsynta jordartsmetaller (REM) som till exempel Ce eller La, 0,02-0,2% C, 0-0,05% N. med resten järn och normalt förekommande föroreningar.
Materialet kan användas i belagt tillstånd eller efter en diffusionsglödgning. De mest gynnsamma sammansättningarna för substratmaterialet före beläggning erhålls om den innehåller 2-4% Al. Detta aluminiuminnehåll ger slutprodukten ett förhöjd oxidationsmotstånd och leder till en förenklad produktionsprocess, dvs att risken för produktionsstömingar jämfört med tillverkning av ett material med alumlniumhalt över 4% minskas avsevärd. Efter beläggning med Al- legering skall materialet totalt sett innehålla en Al-halt som är högre än 4,5 vikt- %. 0: 00 oo 0000 0 0 u I 0 0 0 0 0 00 I n I n o 0 o u f' IG Û OOQO II 'O I O 0 0 O c O O 0 n O O U I I I O III O OUCO .DU 00 0 I 0 o 0000 b 0 O II II O III CCOO 10 15 20 25 30 527 742 oo n c U u 0 o o o o r O Mekanisk stabilitet och motstånd mot korntillväxt ges genom närvaron av utskiljningar av karbider och/eller nitrider av något eller några av elementen Ti, Nb, Zr, Hf. Ökad hållfasthet vid höga temperaturer, dvs temperaturer över ca 800°C ges också genom närvaro av Mo och/eller W i fast lösning. I legeringen enligt föreliggande uppfinning kan Mo helt eller delvis ersättas av W med bibehållen effekt för legeringen.
Tillsats av Zr och/eller Hf och REM och/eller Y och/eller Sc ger ett ökat motstånd mot skalning och flagning av den bildade oxiden. Slutproduktens innehåll av dessa element kan tillföras genom tillsats av dem i substratlegeringen och/eller i den Al-legering som används vid beläggningen.
Legeringen enligt föreliggande uppfinning skall innehålla sammanlagt minst 0,1 vikt-% av Ti+Nb+Zr+Hf.
De flesta sammansättningar hos legeringen enligt uppfinningen kan tillverkas genom konventionell metallurgi. Genom tvåstegsprocessen enligt föreliggande uppfinning erhålls dock ett material vars mikrostruktur är kontrollerad, vars oxidationsegenskaper är förbättrade, vars mekaniska egenskaper är optimerade och förbättrade samt vars maximala aluminiuminnehåll ej begränsas av den försprödande effekt som Al-halter över ca 5 vikt-% normalt kan ge, både vid kall- och varmbearbetning. Dessutom ger processen att belägga ett substratmaterial med en Al-legering en färdig produkt vars innehåll av t.ex. Mo, Nb och C kan vara betydligt högre än i ett konventionellt tillverkat material utan att närvaron av dessa element leder till någon märkbar försämring av oxidationsegenskapema.
Beläggning av substratlegeringen med Al-legering kan ske genom tidigare kända processer som till exempel doppning i smälta, elektrolytisk beläggning, ihopvalsning av band av substratlegeringen och aluminiumlegeringen, deponering av fast Al-legering från en gasfas genom så kallad CVD eller PVD- teknik. Beläggningen med Al-legering kan ske efter att substratlegeringen valsats ned till önskad färdigtjocklek för produkten, eller i större tjocklek. l det senare fallet kan en diffusionsglödgning genomföras för att åstadkomma en 0 0 0 0 0 0 0 000 0 0000 000 000 0 0 0 0 000 0000 00 10 15 20 25 30 527 742 7 homogenisering av materialet varefter valsning i ett eller flera steg utförs för att åstadkomma den färdiga produkten. Valsning kan också ske direkt på en belagd produkt enligt föreliggande uppfinning med större tjocklek än den önskade färdigtjockleken. l detta fall kan valsningen följas av glödgning.
Tjockleken av det belagda AI-skiktet kan varieras beroende på tjockleken på substratmaterialet, den önskade aluminiumhalten i slutprodukten och aluminiumhalten i substratmaterialet. Dock måste den totala Al-halten i den färdiga produkten, som nämnts ovan, alltid vara minst 4,5 vikt-%. Produkten kan användas i form av ett glödgat, homogent material eller ett skiktmaterial eller ett material med en koncentrationsgradient av Al där Al-halten är högre vid ytan än i centrum av materialet. För ett material med koncentrationsgradient kan en lägre totalhalt resp genomsnittshat ned till 4,0 vikt-% tillåtas om halten aluminium på ett avstånd av maximalt 5pm från ytan är mer än 6,0 vikt-%.
Exempel på användbara aluminiumlegeringar är rent Al, AI legerad med 0,5-25 vikt-% Si, Al legerad med O-2 vikt-% av en eller flera av elementen Ce, La, Y, Zr, Hf. Beroende på den beläggningsprocess som används är olika sammansättningar hos Al-legeringen mer lämpliga än andra. Sålunda är det, vid beläggning från smälta önskvärt att smältpunkten är låg och att ett homogent material eller en eutektisk blandning deponeras. Vid beläggning genom påvalsning krävs att materialet är duktilt och har liknande mekaniska egenskaper som substratet så att beläggning och substrat deforrneras på liknande sätt.
Exempel 1 Tabell 1 visar på sammansättningar på undersökta legeringar. Exempel C och jämförelseexempel 1 framställdes på konventionell väg genom smältmetallurgi och varmbearbetning. Av jämförelseexempel 1 tillverkades även 50 pm tjocka band via varmvalsning och kallvalsning. Jämförelseexempel 1 är en legering 0000 00 m0 0 0 0 0 000 0 0000 00 0 0 0000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0000 0 00 00 0 000 10 15 20 25 30 527 742 8 som idag används som bärarmaterial i katalytiska avgasrenare. Detta material har tillräckligt oxidationsmotstånd för denna användning. Däremot är dess mekaniska styrka låg och anses vara den begränsande faktorn för hela anordningens livslängd.
Den mycket låga duktiliteten vid rumstemperatur (2% brottförlängning) hos legeringen enligt exempel C gör att denna legering svårligen kan tillverkas i form av tunna band. Däremot har denna legering som synes i tabell 1 en mycket god varmhållfasthet, så är till exempel brottgränsen vid både 700° och 900°C ca 100% högre än för jämförelseexempel 1. Oxidationsmotstàndet för exempel C och jämförelseexempel 1 vid 1100°C visas ifigur 2.
Oxidationshastigheten för exempel C är 5% högre än förjämförelseexempel 1, vilket innebär att materialen kan anses som likvärdiga vad gäller oxidationsmotstànd.
Exempel 2 Tabell 1 visar på sammansättningar på undersökta legeringar. Exempel A och B och jämförelseexempel 1 och 2 framställdes på konventionell väg genom smältmetallurgi och varmbearbetning. Därefter tillverkades även 50 um tjocka band av samtliga legeringar via varmvalsning och kallvalsning. Legeringarna enligt exempel A och B är samtliga tillräckligt duktila vid rumstemperatur för att kunna kallvalsas till mycket tunna band med god produktivitet.
Exempel D och E och iämförelseexempel 3 svarar mot kallvalsade band av legering enligt exempel B och C respektive jämförelseexempel 2 som belades genom förångning eller sputtring med Al på båda sidorna i sådan mängd att den totala halten Al svarade mot 5,5-6% (se tabell 3). 10 15 20 25 527 742 9 Tabell 3 Exempel Substrat Tjocklek Belagd Önskad Uppmätt legering före tjocklek av total halt beläggnings beläggning belagd Al- av Al tjocklek [um] Ieserifls l%l luml luml D A 50 5 6% E B 50 4 6% 4,1 Jämförelse Jfr 50 5 6% 4,7 exempel 3 exempel 2 Den erhållna tjockleken av Al uppmättes med GDOES (glow discharge optical emission spectroscopy), en metod som tillåter noggrann uppmätning av sammansättningar och tjocklekar hos tunna ytskikt. Analyserna visade att en totalhalt av Al pà 5-6% hade uppnåtts. Dessa prover oxiderades i luft vid 1000°C i upp till 620h, vilket visas i figur 1. Legeringarna enligt exempel D och E är överlägsna legeringen enligt jämförelseexempel 3, medan den konventionellt framställda Fe-Cr-Al-legeringen ijämförelseexempel 1 har ett signifikant bättre oxidationsmotstànd än exempel D och E av legeringen enligt uppfinningen.
Exempel 3 Exempel F och G och jämförelseexempel 4 uppvisar samma sammansättning som legeringarna enligt exempel D och E och jämförelseexempel 3 som glödgats vid 1050°C i 10 min i syfte att åstadkomma en utjämning av Al-halten i materialet. Duktiliteten hos materialet bedömdes genom ett bockningsprov där den minsta bockningsradie som materialet kunde bockas till utan brott bestämdes, se tabell 4. 10 15 20 527 742 Tabell 4 Exempel Sammansättning Diffusions- Minsta Resultat av glödgning i bocknings- dragprovnin H2 radie utan g vid 900°C [min/1050°C] brott [Rm/M Pa] [mm] F Samma som 10 0,5 46 exempel D G Samma som 10 0,38 81 exempel E Jämförelse- Samma som 10 2,5 kunde ej exempel 4 jämförelse-exempel mätas p.g.a. 3 sprödhet Den snävaste radie som materialet provades vid var 0,38 mm. Legeringarna enligt uppfinningen har en duktilitet som är överlägsen jämförelseexempel 4.
Legeringen enligt jämförelseexempel 4 visade sig vara så spröd att denna legering får anses som mindre lämpad för användning i katalytiska avgasrenare. Legeringen enligt exempel G har en brottgräns vid 900°C som är lika god som det konventionellt tillverkade materialet enligt uppfinningen, exempel C, och dubbelt så hög som den konventionellt tillverkade Fe-Cr-Al- legeringen ijämförelseexempel 1. Detta innebär att, under förutsättning att oxidationsmotstàndet är tillräckligt, kan denna legering användas i en tjocklek som är hälften av ett konventionellt materials tjocklek, och därigenom möjliggöra en effektivitetsökning och en minskning av materialkostnaden för“ katalysatortillverkning.
Legeringen enligt exempel G oxidationsprovades vid 1100°C tillsammans med legeringen enligt exempel C och E samt jämförelseexempel 1, vilket visas i figur 2. Ett förbättrat oxidationsmotstånd erhålls med legeringen enligt exempel G, både i jämförelse med samma material utan diffusionsglödgning (exempel E) och med konventionellt framställda legeringar. Speciellt intressant är jämförelsen mellan exempel G och exempel C eftersom dessa svarar mot legeringar med mycket lika sammansättning men olika produktionssätt: 00 gu C O O I 0 0000 000 0 0 I 0000 10 15 20 25 30 527 742 » 11 ll legeringen enligt exempel G är tillverkad genom kallvalsning till önskad tjocklek, följd av Al-beläggning och glödgning medan exempel C har tillverkats med önskat Al-innehåll i legeringen från början. Utöver de förbättrade produktionsegenskapema hos ett material som tillverkats på det sätt som exempel G gjort har denna legering dessutom ett bättre oxidationsmotstånd än exempel C. Det relativt sett lägre oxidationsmotståndet som exempel C uppvisar jämfört med jämförelseexempel 1 kan förklaras med en negativ effekt på oxidationsmotståndet på grund av närvaron av Mo och Nb i legeringen enligt exempel C. Det är känt att dessa element kan försämra oxidationsmotståndet hos en legering. l exempel G är dessa negativa effekter frånvarande, vilket kan tolkas som en positivt resultat av att exempel G tillverkats genom Al-beläggning.
Denna tillverklngsmetod är sålunda gynnsam vad gäller legeringens oxidationsmotstånd.
Sammanfattningsvis kan konstateras att genom den kombinerade effekten av höga halter av Mo och Nb ger en avsevärd förbättring av hållfastheten jämfört med det material som används idag samt att genom användning av den beskrivna processen kan detta material ges det oxidationsmotstånd som krävs vid användning vid höga temperaturer av material i klena dimensioner och de ovan nämnda produktformerna.
Den enligt processen av denna uppfinning tillverkade produkten av ferritiskt rostfritt stål uppvisar förhöjd resistens mot cyklisk och kontinuerlig termisk belastning och oxidation vid förhöjda temperaturer och har förbättrade mekaniska egenskaper vid sagda temperaturer vilket gör den lämplig för användning i högtemperaturapplikationer såsom i katalytiska avgasreningsapplikationer och i uppvärmnings- och ugnsapplikationer i form av tråd, band, folie och/eller rör.
Claims (3)
1. 20 30 Patentkrav 527 742 1 _ Ferritisk stàllegering kan n etec kn ad av följande sammansättning (i vikt- %): mindre än 1% Ni, 15-25% Cr, 4,5-12% Al, 0,54% M0, 0,01-1,2% Nb, 0-0,5% 11, 0-0,5% Y, Sc, Zr och/eller Hf, 0-0,2 % av en eller flera sällsynta jordartsmetaller (REM) som till exempel Ce eller La, 0-0,2% C, 0-0,2% N, , med resten låm och normalt förekommande föroreningar.
2. Ferritisk stàllegering enligt krav 1 kànneteckn ad av att Mo helt eller delvis ersätts med W.
3. Tillverkning av en ferritisk legerlng enligt kraven 1 eller 2 kån neteckn ad av att en substratlegering med följande sammansättning (i vikt-%): mindre än 1% Ni, 15-27% Cr, 0-5% Al, 0,5-5% Mo, 0,01-2% Nb, 0-0,5% Ti, 0-0,5% Y, Sc, Zr och/eller Hi, 0-0,2 % av en eller flera sällsynta jordartsmetaller (REM) som till exempel Ce eller La, 10 527 742 /3 0-0,2% C, 0-0,2% N, med resten jâm och normalt förekommande föroreningar belàggs med Al eller en Al-legering. Produkt för användning i hógtemperaturapplikationer kä n n ete c kn ad av att den år tillverkad av en ferrltisk stàllegering enligt något av kraven 1 och 2, och i form av tråd, band, folie och/eller rör. Användning av en territisk stållegering krav 1 eller 2 som bàrarmaterlal i katalytiska avgasreningsappllkationer. Användning av en territisk stállegering enligt krav 1 till 2 i uppvärmnings- och ugnsapplikationer.
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE0400452A SE527742C2 (sv) | 2004-02-23 | 2004-02-23 | Ferritiskt stål för högtemperaturtillämpningar, sätt att framställa detta, produkt och användning av stålet |
| CNA2005800046979A CN1918314A (zh) | 2004-02-23 | 2005-02-21 | 用于高温应用的Cr-Al钢 |
| EP05711109A EP1721023A1 (en) | 2004-02-23 | 2005-02-21 | Cr-al-steel for high-temperature applications |
| US10/589,945 US20080210348A1 (en) | 2004-02-23 | 2005-02-21 | Cr-Al-Steel for High-Temperature Application |
| JP2006554058A JP2007524001A (ja) | 2004-02-23 | 2005-02-21 | 高温用途用Cr−Al鋼 |
| KR1020067014643A KR20060127063A (ko) | 2004-02-23 | 2005-02-21 | 고온 적용분야의 Cr-Al강 |
| PCT/SE2005/000249 WO2005080622A1 (en) | 2004-02-23 | 2005-02-21 | Cr-al-steel for high-temperature applications |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE0400452A SE527742C2 (sv) | 2004-02-23 | 2004-02-23 | Ferritiskt stål för högtemperaturtillämpningar, sätt att framställa detta, produkt och användning av stålet |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE0400452D0 SE0400452D0 (sv) | 2004-02-23 |
| SE0400452L SE0400452L (sv) | 2005-08-24 |
| SE527742C2 true SE527742C2 (sv) | 2006-05-30 |
Family
ID=31989618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE0400452A SE527742C2 (sv) | 2004-02-23 | 2004-02-23 | Ferritiskt stål för högtemperaturtillämpningar, sätt att framställa detta, produkt och användning av stålet |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20080210348A1 (sv) |
| EP (1) | EP1721023A1 (sv) |
| JP (1) | JP2007524001A (sv) |
| KR (1) | KR20060127063A (sv) |
| CN (1) | CN1918314A (sv) |
| SE (1) | SE527742C2 (sv) |
| WO (1) | WO2005080622A1 (sv) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2031080B1 (de) * | 2007-08-30 | 2012-06-27 | Alstom Technology Ltd | Hochtemperaturlegierung |
| US8597438B2 (en) | 2007-10-05 | 2013-12-03 | Sandvik Intellectual Property Ab | Use and method of producing a dispersion strengthened steel as material in a roller for a roller hearth furnace |
| DE102008018135B4 (de) * | 2008-04-10 | 2011-05-19 | Thyssenkrupp Vdm Gmbh | Eisen-Chrom-Aluminium-Legierung mit hoher Lebensdauer und geringen Änderungen im Warmwiderstand |
| CH699206A1 (de) * | 2008-07-25 | 2010-01-29 | Alstom Technology Ltd | Hochtemperaturlegierung. |
| JP5760525B2 (ja) * | 2010-03-30 | 2015-08-12 | Jfeスチール株式会社 | ステンレス箔およびその箔を用いた排ガス浄化装置用触媒担体 |
| JP5126437B1 (ja) * | 2011-04-01 | 2013-01-23 | Jfeスチール株式会社 | ステンレス箔およびその箔を用いた排ガス浄化装置用触媒担体 |
| JP5561447B1 (ja) * | 2012-12-17 | 2014-07-30 | Jfeスチール株式会社 | ステンレス鋼板およびステンレス箔 |
| RU2571241C2 (ru) * | 2013-12-23 | 2015-12-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Ферритная коррозионностойкая сталь |
| CN103949863A (zh) * | 2014-05-14 | 2014-07-30 | 河南飞孟金刚石工业有限公司 | 一种金刚石或立方氮化硼合成用钢片及其制作方法 |
| JP6237973B1 (ja) * | 2016-05-30 | 2017-11-29 | Jfeスチール株式会社 | フェライト系ステンレス鋼板 |
| CN106222577A (zh) * | 2016-08-25 | 2016-12-14 | 中广核研究院有限公司 | 不锈钢合金及其制备方法、燃料组件的不锈钢包壳 |
| ES3042455T3 (en) | 2017-12-27 | 2025-11-21 | Kanthal Ab | A method for straightening of a fecral alloy tube |
| KR20210109596A (ko) * | 2019-02-19 | 2021-09-06 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 페라이트계 스테인리스 강판 및 그 제조 방법, 그리고, Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판 |
| US12116672B2 (en) | 2019-06-19 | 2024-10-15 | Jfe Steel Corporation | Al or Al alloy-coated stainless steel sheet and method of manufacturing ferritic stainless steel sheet |
| CN113621897A (zh) * | 2020-05-08 | 2021-11-09 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种含稀土耐热合金钢及其板坯连铸工艺 |
| SE546054C2 (en) * | 2020-06-11 | 2024-04-30 | Kanthal Ab | Electric Gas Heater and a Method for Heating a gas |
| JP2024543067A (ja) * | 2021-11-11 | 2024-11-19 | カンタール・アクチボラグ | Fe-Cr-Al合金の管 |
| JP7772115B2 (ja) * | 2023-03-23 | 2025-11-18 | Jfeスチール株式会社 | 炉壁用フェライト系ステンレス鋼 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IN168056B (sv) * | 1986-03-05 | 1991-01-26 | Shell Int Research | |
| DE3706415A1 (de) * | 1987-02-27 | 1988-09-08 | Thyssen Edelstahlwerke Ag | Halbfertigerzeugnis aus ferritischem stahl und seine verwendung |
| JPH04354850A (ja) * | 1991-05-29 | 1992-12-09 | Nisshin Steel Co Ltd | 耐高温酸化性に優れた高Al含有フェライト系ステンレス鋼 |
| JPH06389A (ja) * | 1992-03-02 | 1994-01-11 | Nippon Steel Corp | 自動車触媒用高耐熱型メタル担体 |
| JP3283286B2 (ja) * | 1992-03-31 | 2002-05-20 | 新日本製鐵株式会社 | 自動車排気ガス浄化触媒用高耐熱型メタル担体向けFe−Cr−Al系合金箔 |
| JPH07233451A (ja) * | 1993-12-28 | 1995-09-05 | Nisshin Steel Co Ltd | 耐高温酸化性に優れたAlめっきステンレス鋼板 |
| EP0688882A4 (en) * | 1993-12-28 | 1996-03-27 | Nisshin Steel Co Ltd | STAINLESS STEEL SHEET PLATED WITH ALUMINUM HAVING EXCELLENT RESISTANCE TO HIGH TEMPERATURE OXIDATION |
| ZA95523B (en) * | 1994-02-09 | 1995-10-02 | Allegheny Ludium Corp | Creep resistant iron-chromium-aluminum alloy substantially free of molybdenum |
| JPH08155304A (ja) * | 1994-12-02 | 1996-06-18 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | 高温用燃焼触媒 |
| JP3210535B2 (ja) * | 1994-12-20 | 2001-09-17 | 新日本製鐵株式会社 | 低熱容量・低背圧の排ガス浄化用メタル担体 |
| FR2760244B1 (fr) * | 1997-02-28 | 1999-04-09 | Usinor | Procede de fabrication d'un feuillard en acier inoxydable ferritique a haute teneur en aluminium utilisable notamment pour un support de catalyseur d'echappement de vehicule automobile |
| JP3865091B2 (ja) * | 1997-03-31 | 2007-01-10 | 日新製鋼株式会社 | 高温強度と耐高温酸化性および拡散接合性に優れたFe−Cr−Alフェライト系ステンレス鋼 |
-
2004
- 2004-02-23 SE SE0400452A patent/SE527742C2/sv unknown
-
2005
- 2005-02-21 CN CNA2005800046979A patent/CN1918314A/zh active Pending
- 2005-02-21 KR KR1020067014643A patent/KR20060127063A/ko not_active Ceased
- 2005-02-21 JP JP2006554058A patent/JP2007524001A/ja active Pending
- 2005-02-21 WO PCT/SE2005/000249 patent/WO2005080622A1/en not_active Ceased
- 2005-02-21 EP EP05711109A patent/EP1721023A1/en not_active Withdrawn
- 2005-02-21 US US10/589,945 patent/US20080210348A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20080210348A1 (en) | 2008-09-04 |
| SE0400452D0 (sv) | 2004-02-23 |
| WO2005080622A1 (en) | 2005-09-01 |
| EP1721023A1 (en) | 2006-11-15 |
| JP2007524001A (ja) | 2007-08-23 |
| SE0400452L (sv) | 2005-08-24 |
| CN1918314A (zh) | 2007-02-21 |
| KR20060127063A (ko) | 2006-12-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2719363C (en) | Iron-chromium-aluminum alloy having long service life and exhibiting little change in heat resistance | |
| RU2344192C2 (ru) | Железо-хромо-алюминиевый сплав | |
| US20080210348A1 (en) | Cr-Al-Steel for High-Temperature Application | |
| JP5561447B1 (ja) | ステンレス鋼板およびステンレス箔 | |
| US6773660B2 (en) | Ferritic stainless steel for use in high temperature applications | |
| JP7690388B2 (ja) | フェライト合金 | |
| CN101578911A (zh) | 具有高使用寿命和热态电阻变化小的铁铬铝合金的用途 | |
| SE527174C2 (sv) | Metod för tillverkning av en austenitisk rostfri stållegering genom beläggning med aluminium samt dess användning i högtemperaturapplikationer | |
| EP3527683B1 (en) | Stainless steel sheet and stainless steel foil | |
| EP3467131B1 (en) | Ferritic stainless steel sheet | |
| JP3335647B2 (ja) | 耐久性に優れたFe−Cr−Al合金およびそれを用いた触媒担体 | |
| EP0429793A1 (en) | Heat-resistant stainless steel foil for catalyst-carrier of combustion exhaust gas purifiers | |
| EP3631034A1 (en) | Ferritic alloy | |
| JPH08260110A (ja) | 耐高温酸化性およびスケール密着性に優れたフエライト系ステンレス鋼の薄板または薄肉管 | |
| WO2025203366A1 (ja) | フェライト系ステンレス鋼 | |
| WO2004087980A1 (en) | Stainless steel for use in high temperature applications | |
| JPH06279957A (ja) | 排ガス触媒担体用フェライト系ステンレス鋼 | |
| JP2004269935A (ja) | 耐高温酸化特性に優れたFe−Cr−Al系合金箔およびその製造方法 | |
| KR20060136473A (ko) | 철 크롬 알루미늄 합금 | |
| JPH04128346A (ja) | メタル担体用ステンレス箔 |