SE538577C2 - Pulvermetallurgiskt duplext rostfritt stål - Google Patents
Pulvermetallurgiskt duplext rostfritt stål Download PDFInfo
- Publication number
- SE538577C2 SE538577C2 SE1450577A SE1450577A SE538577C2 SE 538577 C2 SE538577 C2 SE 538577C2 SE 1450577 A SE1450577 A SE 1450577A SE 1450577 A SE1450577 A SE 1450577A SE 538577 C2 SE538577 C2 SE 538577C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- stainless steel
- precedingclaims
- alloy
- steel according
- duplex stainless
- Prior art date
Links
- 229910001039 duplex stainless steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 24
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims description 8
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 48
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims abstract description 38
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 claims abstract description 14
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 21
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 claims description 17
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000009689 gas atomisation Methods 0.000 claims description 6
- 229910001256 stainless steel alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 5
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 claims description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 3
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 claims description 3
- 238000009690 centrifugal atomisation Methods 0.000 claims description 2
- 238000001513 hot isostatic pressing Methods 0.000 claims description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 30
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 30
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 44
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 44
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 13
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 8
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 chromium carbides Chemical class 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100379081 Emericella variicolor andC gene Proteins 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000283984 Rodentia Species 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L dimercury dichloride Chemical class Cl[Hg][Hg]Cl ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000462 isostatic pressing Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 238000007655 standard test method Methods 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 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
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
SAM MANDRAG Pulvermetallurgiskt duplext rostfritt stål innefattande, i viktprocent:C max 0,030 vikt-%, Ni 4,5-6,5 vikt-%, N 0,21-0,29 vikt-%, Mo 3,0-3,5 vikt-%, Cr 21-24 vikt-%, valbart ett eller flera av följande ämnen: Cu 0-1,0 vikt-%, W 0-1,0 vikt-%, Mn 0-2,0 vikt-%, Si 0-1,0 vikt-%, varvid, i viktprocent, mängden N 2 0,01 * Cr, varvid den resterande delen utgörs av Fe och oundvikliga förore-ningar. Det rostfria stålet har utmärkt korrosionsbeständighet ochär ett kostnadseffektivt alternativ till superduplexa rostfria stål. (Fi9 1)
Description
Pulvermetallurgiskt duplext rostfritt stålUPPFINNINGENS TEKNISKA OMRÅDE OCH KÄND TEKNIK Den föreliggande uppfinningen avser ett pulvermetallurgiskt du-plext rostfritt stål, ett förfarande för tillverkning av ett sådant rost-fritt stål och en artikel innefattande det rostfria stålet. Ett pul-vermetallurgiskt duplext rostfritt stål definieras här som ett duplextrostfritt stål framställt med hjälp av pulvermetallurgi.
Duplexa rostfria stål, och i synnerhet duplexa rostfria stål fram-ställda genom pulvermetallurgi, är kända för att ha hög styrka ochgod korrosionsbeständighet. De tillhandahåller en korrosionsbe-ständighet liknande austenitiska stålsorter till en lägre kostnad.Genom användning av duplext stål istället för austenitiskt stål ärdet ofta möjligt att väsentligt minska materialkostnader och vikt iartiklar för användning i korrosiva miljöer, eftersom de högasträckgränserna hos duplexa rostfria stål ofta möjliggör en redukt-ion av materialtjockleken. Duplexa rostfria stål framställda genompulvermetallurgi har dessutom isotropiska mekaniska egenskaper,d v s identiska mekaniska egenskaper i alla riktningar. Det är där-för ofta möjligt att minska mängden material i konstruktioner ge-nom användning av pulvermetallurgiska duplexa rostfria stål istäl-let för konventionellt producerade duplexa rostfria stål och därmedytterligare reducera materialkostnader och vikt.
Det duplexa rostfria stålet UNS S32205 är en standardsort inne-fattande, i viktprocent (vikt-%),C max 0,030 vikt-%, Ni 4,5-6,5 vikt-%, N 0,14-0,20 vikt-%, Mo 3,0-3,5 vikt-%, Cr 22-23 vikt-%, Cu max 1,0 vikt-%, W max 1,0 vikt-%, Mn max 2,0 vikt-%, Si max 1,0 vikt-%, varvid den resterande delen utgörs av Fe och oundvikliga förore-ningar. Detta duplexa rostfria stål används ofta i havsvatten-til-lämpningar och i andra korrosiva miljöer. Det kan framställas ge-nom konventionella smältnings- och smidningsprocesser eller ge-nom pulvermetallurgiska processer.
Korrosionsegenskaperna hos rostfria stållegeringar bestäms tillstor del av legeringsinnehållet i legeringen. Gropfrätningsekviva-lenten (Pitting Resistance Equivalent, PRE) används ofta för attkänneteckna legeringen och definieras som, i viktprocent: PRE=Cr+3,3 M0+16 N.
Ett högre PRE-nummer betyder normalt sett bättre korrosions-be-ständighet. Ett vanligt förekommande förfarande för att öka kor-rosionsbeständigheten hos rostfria stål är därför att öka mängdenlegeringsämnen. Ett så kallat superduplext rostfritt stål, såsomUN8 832760 eller UN8 832505, innefattar en högre mängd lege-ringsämnen än UN8 832205 och har ett PRE-nummer på åt-minstone 40, i jämförelse med ett PRE-nummer på typiskt 35 förUN8 832205. Med anledning av den stora mängden legeringsäm-nen är dock superduplexa rostfria stål förknippade med relativthöga materialkostnader.
SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett syfte med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett du-plext rostfritt stål med i åtminstone någon aspekt förbättrade egen-skaper i jämförelse med kända rostfria stål och vilket kan erbjudautmärkt korrosionsbeständighet till en rimlig kostnad.
Detta syfte uppnås genom ett pulvermetallurgiskt duplext rostfrittstål innefattande, i viktprocent: C max 0,030 vikt-%,Ni 4,5-6,5 vikt-%,N 0,21-0,29 vikt-%, Mo 3,0-3,5 vikt-%, Cr 21-24 vikt-%, valbart ett eller flera av följande ämnen: Cu 0-1,0 vikt-%, W 0-1,0 vikt-%, Mn 0-2,0 vikt-%, Si 0-1,0 vikt-%, varvid, i viktprocent, mängden N 2 0,01 * Cr, varvid den resterandedelen utgörs av Fe och oundvikliga föroreningar.
Man har överraskande funnit att ett pulvermetallurgiskt duplextrostfritt stål med denna sammansättning har korrosionsegen-skaper vilka är bättre än vad som kan förväntas baserat på ståletsPRE-nummer. Det duplexa rostfria stålet enligt uppfinningen haren korrosionsbeständighet med avseende på gropfrätning såvälsom spaltkorrosion vilken är signifikant högre än den duplexa rost-fria standardstållegeringen UNS S32205. Det uppfinningsenligastålet har även signifikant bättre beständighet mot spänningskor-rosionssprickor. Stålet enligt uppfinningen är därför ett kostnads-effektivt alternativ till superduplexa rostfria stållegeringar för krä-vande tillämpningar i korrosiva miljöer. Eftersom det rostfria ståletenligt uppfinningen är ett pulvermetallurgiskt rostfritt stål är detisotropiskt och har därmed identiska egenskaper i alla riktningar.Detta ståri kontrast till konventionella smidda rostfria stål, vilka äranisotropiska.
Enligt en utföringsform av uppfinngen innefattar det rostfria stålet0,23 till 0,27 vikt-% N. I denna utföringsform har det rostfria ståletsärskilt goda korrosionsegenskaper.
Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar det rostfria stå-let 22-23 vikt-% Cr. Genom att hålla Cr-halten inom detta intervallsäkerställs en god beständighet mot lokal korrosion medan riskenför utskiljning av kromkarbider begränsas.
Enligt en utföringsform av uppfinningen är andelen austenit i detrostfria stålet, i volymprocent, 45-65 %, företrädesvis 50-60 %, varvid den resterande delen är ferrit. För optimala korrosionsegen-skaper och mekaniska egenskaper är andelen austenit i intervallet50-60 volymprocent.
Enligt en utföringsform av uppfinningen har det rostfria stålet ettaustenitavstånd på mindre än 30 pm, företrädesvis mindre än 20pm. Det rostfria stålet med ett sådant litet austenitavstånd harbättre beständighet mot sprickor och även bättre korrosionsegen-skaper än stål med liknande sammansättning men med ett störreaustenitavstånd, eftersom korngränserna mellan austenit- ochferritfaser generellt sett verkar för att stoppa spänningsinduceradesprickor som sprider sig i ferritfasen.
Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar det rostfria stå-let mindre än 1 vikt-% oundvikliga föroreningar, företrädesvismindre än 0,5 vikt-%. Företrädesvis hålls oundvikliga föroreningartill ett minimum. På detta sätt kommer föroreningar att ha en mini-mal inverkan på de slutgiltiga egenskaperna hos det rostfria stålet.
Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar det rostfria stå-let 0,3-1,0 vikt-% Si, företrädesvis 0,5-1,0 vikt-% Si. I denna utfö-ringsform används Si som ett deoxideringsmedel i tillverkningspro-cessen av det rostfria stålet och bidrar därmed till en låg syrehalt,vilket i sin tur ger goda mekaniska egenskaper såsom styrka ochutmattningsbeständighet.
Enligt en utföringsform av uppfinningen har det rostfria stålet enkritisk gropfrätningstemperatur på minst 60°C såsom bestämd i enlösning av 2 M NaCl vid 700 mV vs. SCE (mättad kalomelelektrod,”saturated calomel electrode”) enligt ASTM G150, vilket är enstandardtestmetod för elektrokemisk testning av kritisk gropfrät-ningstemperatur av rostfria stål. Det rostfria stålet har därmed sig-nifikant bättre korrosionsegenskaper än den duplexa rostfria stan-dardstållegeringen UNS S32205.
Uppfinningen avser även användning av det rostfria stålet enligtuppfinningen i korrosiva miljöer såsom i olje- och gasindustri, processindustri, kemisk industri och kärnkrafts-tillämpningar.Sådana tillämpningar kräver mycket korrosions-beständigalegeringar och det rostfria stålet enligt föreliggande uppfinning ärdärför lämpligt för användning i nämnda artiklar.
Enligt ytterligare en aspekt av uppfinningen avser uppfinningen ettförfarande för tillverkning av ett pulvermetallurgiskt duplext rost-fritt stål enligt uppfinningen, innefattande stegen: - beredning av ett rostfritt stållegeringspulver medelst en ato-miseringsteknik vilken ger sfäriska partiklar, såsom gasato-misering, ultraljudsatomisering eller centrifugal atomisering, - het isostatisk pressning av det beredda rostfria stållegerings-pulvret för att få ett kompakt rostfritt stålmaterial, - upplösningsvärmebehandling och vattensläckning av detkompakta rostfria stålmaterialet för att bilda ett duplext rost-fritt stål.
Atomiseringen kan utföras med kvävgas eller argongas, eller möj-ligen helium. Värmebehandlingen bör företrädesvis, för en kapselav rostfritt stål med en diameter på 200 mm, utföras vid 1050-1130°C, till exempel under åtta timmar vid en temperatur av1070°C. Den exakta temperaturen som används och varaktighetenpä upplösningsvärmebehandlingen beror pä den önskade fasba-lansen i det duplexa rostfria stålet och tjockleken hos komponen-ten.
Enligt en föredragen utföringsform av denna aspekt av uppfin-ningen används gasatomisering för att bereda det rostfria stål-le-geringspulvret. Detta ger en kostnadseffektiv pulverberednings-process.
Enligt ytterligare en utföringsform av denna aspekt av uppfin-ningen utförs gasatomiseringen med kvävgas. Gasatomiseringmed kvävgas är ett kostnadseffektivt sätt att erhålla sfäriska par-tiklar med låga halter av föroreningar.
Ytterligare fördelar och fördelaktiga särdrag hos uppfinningenkommer att framgå av den följande beskrivningen av uppfinningenoch utföringsformer därav.
KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Utföringsformer av uppfinningen kommer i det följande att beskri-vas med hänvisning till de bifogade ritningarna, i vilka: Fig 1 är ett diagram vilket visar beständigheten mot spän-ningskorrosionssprickor för det rostfria stälet enligt enutföringsform av uppfinningen och ett rostfritt stäl enligtUNS S32205, Fig 2 är en mikroskopibild som visar ett rostfritt stäl enligtuppfinningen, och Fig 3 är en mikroskopibild vilken visar ett tidigare känt rost-fritt stäl enligt UNS S32205.
DETALJERAD BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER AVUPPFINNINGEN Det pulvermetallurgiska duplexa rostfria stälet enligt uppfinningeninnefattar, i viktprocent: C max 0,030 vikt-%, Ni 4,5-6,5 vikt-%, N 0,21-0,27 vikt-%, Mo 3,0-3,5 vikt-%, Cr 21-24 vikt-%, valbart ett eller flera av följande ämnen: Cu 0-1,0 vikt-%, W 0-1,0 vikt-%, Mn 0-2,0 vikt-%, Si 0-1,0 vikt-%, varvid, i viktprocent, mängden N 2 0,01 * Cr, varvid den resterandedelen utgörs av Fe och oundvikliga föroreningar.
Kol (C) är skadligt för korrosionsegenskaperna hos legeringen ef-tersom det ökar risken för bildande av kromkarbider i korngränser.Kol är därför begränsat till 0,030 vikt-%.
Nickel (Ni) är en oumbärlig tillsats till legeringen eftersom det sta-biliserar austenitfasen och säkerställer den duplexa strukturen hosstålet. Detta har också den indirekta effekten att öka löslighetenav kväve. Nickel bidrar också till korrosionsbeständigheten men ärett dyrt legeringsämne. För att nå en önskad balans av aus-tenit/ferrit förekommer Ni i en mängd av 4,5-6,5 vikt-%.
Kväve (N) gynnar bildandet av austenit. Kväve möjliggör även enhög styrka och en god korrosionsbeständighet. Kväve bör därförförekomma i en mängd av åtminstone 0,21 vikt-%, företrädesvisåtminstone 0,23 vikt-%. Kväve kan dock bilda nitrider, vilkapåverkar korrosionsbeständigheten och segheten hos legeringennegativt. Mängden kväve i stålet enligt föreliggande uppfinning ärdärför begränsad till 0,29 vikt-%, företrädesvis 0,27 %.
Molybden (Mo) förbättrar korrosionsbeständigheten hos stållege-ringen. Mo-halten är åtminstone 3,0 vikt-% för att erhålla önskadeffekt. Ovanför 3,5 vikt-% blir Mo-rika intermetalliska faser, vilkaär skadliga för korrosionsbeständigheten såväl som för de meka-niska egenskaperna, stabila upp till temperaturer närmare tempe-raturen för upplösningsvärmebehandling_ Därför är Mo-halten be-gränsad till 3,5 vikt-%.
Krom (Cr) stabiliserar ferritfasen i det duplexa stålet och bidrarstarkt till legeringens korrosionsbeständighet genom att bilda sta-bila oxider. Åtminstone 21 vikt-% Cr, företrädesvis åtminstone 22vikt-% Cr, behövs för att säkerställa en god beständighet mot lokalkorrosion, men inte mer än 24 vikt-%, företrädesvis inte mer än 23vikt-%, för att begränsa risken för utskiljning av kromkarbider.
Koppar (Cu) bidrar till korrosionsbeständigheten hos stålet. Detkan förekomma i en liten mängd i stålskrot. Cu gynnar dock även utskiljning av intermetalliska faser vid låg temperatur och begrän-sas därför till 1,0 vikt-%.
Wolfram (W) är en ferritstabiliserare och förekommer i en litenmängd i stålskrot. För att hålla balansen av austenit/ferrit i ståletär W begränsad till 1,0 vikt-% i stålet enligt föreliggande uppfin-ning. l\/langan (Mn) stabiliserar austenit och används som ett deoxide-ringsmedel. Mn ökar även lösligheten av kväve i stålet. Mn börbegränsas till mindre än 2,0 vikt-% för att begränsa risken av ut-skiljning av icke-önskade faser som till exempel MnS.
Kisel (Si) används som ett deoxideringsmedel och stabiliseraräven ferrit. Si förkommer därför valbart i en mängd av åtminstone0,3 vikt-%, företrädesvis åtminstone 0,5 vikt-%. Si gynnar dock ut-skiljning av intermetalliska inneslutningar och bör därför begrän-sas till 1,0 vikt-%.
Föroreningar, såsom förorenande ämnen, kan förekomma i lege-ringen i en mängd av maximalt 1 vikt-%, företrädesvis maximalt0,75 vikt-% och mer företrädesvis maximalt 0,5 vikt-%. Exempelpå föroreningar som kan förekomma är titan (Ti), svavel (S), fosfor(P), tenn (Sn), bly (Pb) etc. Syre (O) bör hållas till ett minimum.Föroreningarna kan vara naturligt förekommande i råmaterialet an-vänt för att framställa stållegeringen, eller kan vara ett resultat avframställningsprocessen.
En pulvermetallurgisk duplex rostfri stållegering A enligt uppfin-ningen framställdes i form av kapslar med en diameter på 200 mm.Legeringen A framställdes genom att bereda ett rostfritt stållege-ringspulver genom kvävgasatomisering, följd av het isostatiskpressning (HIP) av det beredda pulvret för att forma kapslar meden diameter på 200 mm. De kompakta rostfria stålkapslarna utsat-tes därefter för värmebehandling för att forma den duplexa rostfriastållegeringen A. Värmebehandlingen var en upplösningsvärme-behandling vid 1070°C under 8 timmar, följd av vattensläckning.
Legeringen A testades tillsammans med en konventionellt fram-ställd duplex rostfri ställegering B enligt UNS S32205 i form av ensmidd stång med en diameter på 250 mm och en konventionelltframställd superduplex rostfri ställegering C enligt UNS S32505 iform av en smidd stång med en diameter på 260 mm, varvid lege-ringarna B och C är kommersiellt tillgängliga från välkända hög-kvalitetsproducenter. Sammansättningarna av legeringarna A, Boch C är listade i Tabell I.
Legering C Ni N Mo Cr Cu Mn Si PREA 0,019 6,1 0,23 3,2 23,0 0,2 0,7 0,88 37B 0,025 6,0 0,17 3,2 22,3 0,4 1,5 0,48 36C 0,033 6,2 0,26 3,29 25,9 1,47 0,89 0,40 41Tabelll De kritiska gropfrätningstemperaturerna (CPT) hos legeringarnaA, B och C bestämdes med hjälp av ett test enligt standard ASTMG150 i två l\/I NaCl med en anodpotential på 700 mV vs. SCE, medstart vid rumstemperatur. Resultaten av testen visas i Tabell ll,vilken listar genomsnittsvärden av den uppmätta gropfrätnings-temperaturen.
Legering Testläge CPT [°C] i 2M NaClA Centrum 65,5 B Centrum 53,9 B Yta 49,7 C Centrum 71,8 C Yta 65,7 Tabenll Som kan ses i Tabell ll har legering A en kritisk gropfrätningstem-peratur vilken är signifikant högre än den kritiska gropfrätnings-temperaturen hos legering B, och som nästan är i paritet med le-gering C. Dessa resultat kan inte förstås enbart frän PRE-numrenlistade i Tabell I.
Beständigheten mot spänningskorrosionssprickor hos prov av le-geringarna A och B testades också och de resulterande diagram-men vilka visar spänning som funktion av töjning visas i Fig 1.Proven testades först vid 80°C, där det inte fanns några tecken påspänningskorrosion på något av proven. Proven testades däreftervid 110°C, där proven från legering B gick sönder i ett tidigt skedeoch även visade tecken på korrosionssprickor vid ytan. Provet frånlegering B enligt uppfinningen var fortfarande opåverkat vid110°C.
Beständigheten mot spaltkorrosion för tre olika prov från varderaav legeringarna A och B testades också vid 20°C i naturligt havs-vatten. Tre olika prov från vardera av legeringarna A, B och C tes-tades även vid 20°C i klorerat havsvatten. Resultaten från testerna visas i Tabell lll respektive Tabell IV.Testvillkor Legering Prov 1 Prov 2 Prov 320°C, naturligt A OK OK CORhavsvatten B COR COR++ COR++Tabell lllTestvillkor Legering Prov 1 Prov 2 Prov 330°C, havsvatten A OK COR OKmed 0,5 ppm Cl B COR COR CORC OK* COR OK*Tabell lllSom kan utläsas från Tabell lll och IV visar alla prov från legering B korrosion (COR) eller allvarlig korrosion (COR++) vid testvillko-ren för både naturligt och klorerat havsvatten, medan två av treprov från legeringen A inte visar några tecken på korrosion (OK),varken för naturligt havsvatten eller för klorerat havsvatten. Pro-ven från legering A visar därmed signifikant bättre spaltkorrosions-beständighet än proven från legering B vid båda testvillkoren. Frånlegering C, som testades i klorerat havsvatten, visade två av treprov tecken på icke-propagerande korrosion (OK*) och det tredje 11 provet visar korrosion. Spaltkorrosionsbeständigheten hos lege-ring A enligt uppfinningen är därmed åtminstone i paritet med denhos den dyrare superduplexa legeringen C.
Det maximala korrosionsdjupet i naturligt havsvatten bestämdestill, i medeltal, 19 um för proven från legeringen A och 719 um förproven från legeringen B, med andra ord signifikant bättre för le-gering A.
Sträckgränsen, brottgränsen, förlängningen och areareduktionenför de tre legeringarna A, B och C bestämdes i en dragprovningvid rumstemperatur enligt standarden lSO6892. Resultaten avtestet visas i Tabell 5. Som kan utläsas har legeringen A enligtuppfinningen mekaniska egenskaper vilka är i paritet med de me-kaniska egenskaperna hos åtminstone legering B. Legeringen en-ligt uppfinningen kombinerar alltså utmärkt korrosionsbeständig-het med goda mekaniska egenskaper.
Legering Dragprovs- Sträck- Brottgräns För- Area-riktning gräns Rm [MPa] längning reduktionRp0.2 [%] [%][MPa]A -- 564 811 38 78B Transversell 487 733 40 63B Longitudinell 520 713 41 76C Transversell 603 835 32 62C Longitudinell 622 816 36 70Tabell V Austenitavståndet, vilket är ett mått på det genomsnittliga avstån-det mellan austenitkorn, bestämdes i enlighet med “Recommendedpractice DNV-RP-F112” (oktober 2008), d v s genom överlagringav linjer över en mikroskopibild och mätning av längden av linjerna 12 som faller inom varje ferritenhet, och därifrån bestämning av aus-tenitavständet. En mikroskopibild vilken visar mikrostrukturen hoslegeringen A enligt uppfinningen visas i Figur 2. Austenitfasen vi-sas som ljusa områden och ferritfasen visas som mörka områden.För jämförelse visas i Fig 3 en mikroskopibild som visar mikro-strukturen hos legeringen B. Som synes är austenitkornstorlekenoch austenitavständet signifikant mindre för legeringen A enligt fö-religgande uppfinning än för den tidigare kända legeringen B. Au-stenitavståndet hos prov frän legeringen A faller inom intervallet5-20 pm och bestämdes i det visade exemplet till 14 pm, medanaustenitavständet hos proven från legeringen B kan vara upp till80 pm och i det visade exemplet bestämdes till 28 pm.
Uppfinningen är självklart inte på något sätt begränsad till de be-skrivna utföringsformerna utan kan varieras och modifieras inomramen för följande patentkrav.
Claims (13)
1. Pulvermetallurgiskt duplext rostfritt stål innefattande, i vikt- procent: C max 0,030 vikt-%, Ni 4,5-6,5 vikt-%, N 0,21-0,29 vikt-%, Mo 3,0-3,5 vikt-%, Cr 21-24 vikt-%, valbart ett eller flera av följande ämnen: Cu 0-1,0 vikt-%, W 0-1,0 vikt-%, Mn 0-2,0 vikt-%, Si 0-1,0 vikt-%, varvid, i viktprocent, mängden N 2 0,01 * Cr, varvid den reste-rande delen utgörs av Fe och oundvikliga föroreningar.
2. Rostfritt stål enligt krav 1, varvid det rostfria stålet innefattar0,23-0,27 vikt-% N.
3. Rostfritt stål enligt krav 1 eller 2, varvid det rostfria stålet in-nefattar 22-23 vikt-% Cr.
4. Rostfritt stål enligt något av föregående krav, varvid andelenaustenit i det rostfria stålet år, i volymprocent, 45-65%, före-trådesvis 50-60%, varvid den resterande delen år ferrit.
5. Rostfritt stål enligt något av föregående krav, varvid det rost-fria stålet har ett austenitavstånd på mindre ån 30 um, före-trådesvis mindre ån 20 um.
6. Rostfritt stål enligt något av föregående krav, varvid det rost-fria stålet år isotropiskt.
7. Rostfritt stål enligt något av föregående krav, varvid det rost-fria stålet innefattar mindre ån 1 vikt-% oundvikliga förore-ningar, företrådesvis mindre ån 0,5 vikt-%. 10. 11. 12. 13. 14 Rostfritt stål enligt något av föregående krav, varvid det rost-fria stålet innefattar O,3-1,0 vikt-% Si, företrädesvis O,5-1,0vikt-% Si. Rostfritt stål enligt något av föregående krav, varvid det rost-fria stålet har en kritisk gropfrätningstemperatur på minst60°C, såsom bestämd i en lösning av 2 l\/I NaCl vid 700 mVvs. SCE. Användning av det rostfria stålet enligt något av föregåendekrav i korrosiva miljöer såsom i olje- och gasindustri,processindustri, kemisk industri och kärnkraftstillämpningar. Förfarande för tillverkning av ett pulvermetallurgiskt duplext rostfritt stål enligt något av krav 1-9, innefattande stegen: - beredning av ett rostfritt stållegeringspulver medelst enatomiseringsteknik vilken ger sfäriska partiklar, såsomgasatomisering, ultraljudsatomisering eller centrifugal ato-misering, - het isostatisk pressning av det beredda rostfria stållege-ringspulvret för att få ett kompakt rostfritt stålmaterial, - upplösningsvärmebehandling och vattensläckning av detkompakta rostfria stålmaterialet för att bilda ett duplextrostfritt stål. Förfarande enligt krav 11, varvid gasatomisering används föratt bereda det rostfria stållegeringspulvret. Förfarande enligt krav 12, varvid gasatomiseringen utförs medkvävgas.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE1450577A SE538577C2 (sv) | 2014-05-16 | 2014-05-16 | Pulvermetallurgiskt duplext rostfritt stål |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE1450577A SE538577C2 (sv) | 2014-05-16 | 2014-05-16 | Pulvermetallurgiskt duplext rostfritt stål |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE1450577A1 SE1450577A1 (sv) | 2015-11-17 |
| SE538577C2 true SE538577C2 (sv) | 2016-09-27 |
Family
ID=54786260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE1450577A SE538577C2 (sv) | 2014-05-16 | 2014-05-16 | Pulvermetallurgiskt duplext rostfritt stål |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SE (1) | SE538577C2 (sv) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3333275A1 (en) | 2016-12-07 | 2018-06-13 | Höganäs AB (publ) | Stainless steel powder for producing duplex sintered stainless steel |
-
2014
- 2014-05-16 SE SE1450577A patent/SE538577C2/sv not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3333275A1 (en) | 2016-12-07 | 2018-06-13 | Höganäs AB (publ) | Stainless steel powder for producing duplex sintered stainless steel |
| WO2018104179A1 (en) | 2016-12-07 | 2018-06-14 | Höganäs Ab (Publ) | Stainless steel powder for producing duplex sintered stainless steel |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE1450577A1 (sv) | 2015-11-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10316383B2 (en) | Austenitic stainless steel and method for producing the same | |
| KR100545301B1 (ko) | 페라이트-오스테나이트 강 합금 | |
| RU2608916C2 (ru) | Twip и нанодвойникованная аустенитная нержавеющая сталь и способ ее получения | |
| JP2019522732A (ja) | 鋼組成物 | |
| EP3533892A1 (en) | Seamless pipe of martensitic stainless steel for oil well pipe, and method for producing seamless pipe | |
| JP5499575B2 (ja) | 油井管用マルテンサイト系ステンレス継目無鋼管およびその製造方法 | |
| WO2010050519A1 (ja) | 耐硫化物応力割れ性と耐高温炭酸ガス腐食に優れた高強度ステンレス鋼管 | |
| EP3315626B1 (en) | Bolt | |
| US10000830B2 (en) | Method for manufacturing martensite-based precipitation strengthening stainless steel | |
| KR101865406B1 (ko) | 티타늄-무함유 합금 | |
| JP7592032B2 (ja) | マルテンサイト系ステンレス合金 | |
| WO2012002208A1 (ja) | 析出強化型ステンレス鋼及びその製造方法 | |
| EP3196321B1 (en) | Economically alloyed titanium alloy with predictable properties | |
| US11180833B2 (en) | Chromium-based two-phase alloy and product using said two-phase alloy | |
| US9587301B2 (en) | Steel for manufacturing cemented steel parts, cemented steel parts made with said steel and method for manufacturing same | |
| RU2383649C2 (ru) | Дисперсионно-твердеющая сталь (варианты) и изделие из стали (варианты) | |
| JPH068478B2 (ja) | 油井分野チューブ製品向けの改善されたオーステナイト型Fe―Cr―Ni合金 | |
| JP6621419B2 (ja) | 二相ステンレス鋼 | |
| JP6388967B2 (ja) | 二相ステンレス鋼 | |
| JP6237277B2 (ja) | 肌焼鋼及びこれを用いた浸炭部品 | |
| SE1450577A1 (sv) | Pulvermetallurgiskt duplext rostfritt stål | |
| EP3365473B1 (en) | New austenitic stainless alloy | |
| RU2413029C2 (ru) | Мартенситная азотсодержащая коррозионно-стойкая сталь | |
| KR20190121398A (ko) | 분말 및 hip 처리된 물체 및 그의 제조 | |
| WO2017037851A1 (ja) | Cr基二相合金および該二相合金を用いた製造物 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NUG | Patent has lapsed |