ES2768088T3

ES2768088T3 - Acero inoxidable dúplex, plancha de acero inoxidable dúplex y material de acero inoxidable dúplex

Info

Publication number: ES2768088T3
Application number: ES12842430T
Authority: ES
Inventors: Shinji Tsuge; Yuusuke Oikawa; Hiroshi Urashima; Haruhiko Kajimura
Original assignee: Nippon Steel and Sumikin Stainless Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Stainless Steel Corp
Priority date: 2011-10-21
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2020-06-19
Anticipated expiration: 2032-10-17
Also published as: US20160340764A1; US20140255244A1; WO2013058274A1; CN103857816A; TWI460293B; KR101632516B1; TW201333223A; KR20160028514A; CN103857816B; EP2770076A4; ZA201402169B; KR20140064941A; EP2770076A1; KR101648694B1; EP2770076B1

Abstract

Un acero inoxidable dúplex que consiste en, en % en masa: C: 0,03% o menos; Si: 0,05% a 1,0%; Mn: 0,1% a 7,0%; P: 0,05% o menos; S: 0,0001% a 0,0010%; Ni: 0,5% a 5,0%; Cr: 18,0% a 25,0%; N: 0,10% a 0,30%; Al: 0,05% o menos; Ca: 0,0010% a 0,0040%; Sn: 0,01% a 0,2%; opcionalmente uno o más seleccionados de Mo: 1,5% o menos, Cu: 0,3% a 2,0%, W: 0,05% a 1,0%, Co: 2,0% o menos, V: 0,05% a 0,5%, Nb: 0,01% a 0,20%, Ti: 0,003% a 0,05%, B: 0,0005% a 0,0050%, Mg: 0,0001% a 0,0030%, y REM: 0,005 a 0,10%; y siendo el resto Fe e impurezas inevitables, en donde una relación Ca/O de las cantidades de Ca y O está en un intervalo de 0,3 a 1,0, y un índice de picadura PI mostrado por la fórmula (1) está en un intervalo menor que 30, PI=Cr+3,3Mo+16N (1), en donde los símbolos químicos en la fórmula (1) indican las cantidades de los elementos.

Description

DESCRIPCIÓN

Acero inoxidable dúplex, plancha de acero inoxidable dúplex y material de acero inoxidable dúplex

Campo técnico

La presente invención se refiere a un acero inoxidable dúplex que contiene Sn económico. Además, la presente invención se refiere a un acero inoxidable dúplex barato que contiene una combinación de Cu y Sn y que es excelente en resistencia a la corrosión. En detalle, la presente invención se refiere a un acero inoxidable dúplex, una plancha de acero inoxidable dúplex (un acero colado de un acero inoxidable dúplex), y un material de acero inoxidable dúplex que pueden usarse en una unidad de desalación de agua de mar, tanque para un barco de transporte, diversos tipos de contenedores, o similares.

Antecedentes de la técnica

Un acero inoxidable dúplex de uso general contiene una gran cantidad de Cr, Mo, Ni y N, y tiene una resistencia a la corrosión favorable. Sin embargo, como resultado de contener Mo y Ni, que son caros, el coste de aleación es alto y la capacidad de fabricación no es favorable. Como resultado, el precio del material de acero no es barato y el acero inoxidable dúplex no se usa ampliamente en lugar de acero inoxidable de grado 316 o acero inoxidable de grado 317. Aquí, el acero inoxidable dúplex de uso general al que se hace referencia en la presente invención indica acero inoxidable dúplex que tiene el índice de picadura PI (representado por la siguiente fórmula que es la suma de las cantidades de los elementos de aleación: PI=Cr+3,3Mo+16N) de aproximadamente 30 o más a menos que 40 (% en masa). A partir de las circunstancias descritas anteriormente, en tales aceros, se considera que hay una necesidad de aceros donde el coste de aleación sea más bajo que el de la técnica relacionada y los costes de fabricación sean económicos, y que tengan una capacidad de fabricación en caliente favorable a la vez que exhiban el mismo nivel de resistencia a la corrosión que el acero inoxidable dúplex de uso general de la técnica relacionada.

Por otra parte, recientemente, se ha desarrollado un acero inoxidable dúplex de tipo ahorrador en aleación en el que las cantidades de Cr, Ni, Mo y similares son reducidas. Aquí, el acero inoxidable dúplex de tipo ahorrador en aleación indica un acero inoxidable que exhibe una resistencia a la picadura equivalente a las de SUS 304 y 316L, y donde el índice de picadura (PI=Cr+3,3Mo+16N), que es indexado por las cantidades de los elementos de aleación, está aproximadamente en un intervalo menor que 30. En estos aceros donde las cantidades de elementos de aleación que son eficaces para la resistencia a la picadura y la resistencia a los ácidos están reducidas, es difícil obtener el mismo nivel de resistencia a la corrosión que el del acero inoxidable dúplex de uso general. Sin embargo, se considera que es posible desarrollar aceros mejorados usando elementos alternativos económicos.

Se han propuesto en la técnica relacionada diversos tipos de aceros inoxidables dúplex que contienen Sn. Por ejemplo, se describen aceros inoxidables dúplex que contienen 25% o más de Cr y contienen 0,01% a 0,1% de Sn como elemento seleccionado (véanse los Documentos de Patente 1 y 2 descritos más adelante). Además, se describen aceros inoxidables dúplex de tipo ahorrador en aleación que contienen 1% o menos o 0,1% de Sn (véanse los Documentos de Patente 3 y 4 descritos más adelante). En los Documentos de Patente, un objeto es mejorar la resistencia a la corrosión por medio de la cantidad de Sn; sin embargo, la relación entre la capacidad de fabricación en caliente del material de acero y la cantidad de Sn no se investigó.

Además, en los Documentos de Patente descritos anteriormente, el tema es un acero donde la cantidad de N está en un intervalo de 0,2% o menos. N es un elemento que disminuye la maleabilidad en caliente del acero inoxidable. Asegurar un nivel deseado de maleabilidad en caliente de un acero inoxidable dúplex que contiene 0,2% o más de N es más difícil que asegurar un nivel deseado de maleabilidad en caliente de un acero inoxidable dúplex que contiene menos que 0,2% de N. La bibliografía técnica que haga una descripción con respecto a la maleabilidad en caliente de un acero inoxidable dúplex que contiene 0,20% o más de N y contiene además una combinación de Sn y Cu no se va a encontrar.

Los presentes inventores se centraron en la posibilidad de mejorar la resistencia a los ácidos y la resistencia a la picadura usando Sn en un acero inoxidable dúplex de tipo ahorrador en aleación. Después, los presentes inventores investigaron la relación entre la cantidad de Sn y la resistencia a la corrosión y la capacidad de fabricación en caliente. Como resultado, se encontró que era posible mejorar la resistencia a la corrosión estando contenido 0,01% a 0,2% de Sn. Sin embargo, se aprendió que la capacidad de fabricación en caliente disminuyó en aceros inoxidables dúplex que contenían una gran cantidad de Sn. Por esta razón, la frecuencia de disminuciones en el rendimiento del material de acero aumentará, y se predice un aumento significativo del coste.

Además, los presentes inventores se centraron en la posibilidad de mejorar la resistencia a los ácidos y la resistencia a la picadura usando Sn y Cu en el acero inoxidable dúplex de uso general. Entonces, con respecto al acero inoxidable dúplex donde las cantidades de Mo y Ni están reducidas y que contiene 0,20% o más de N, los presentes inventores investigaron la relación entre las cantidades de Sn y Cu, la resistencia a la corrosión y la capacidad de fabricación en caliente. Como resultado, se encontró que era posible mejorar la resistencia a la corrosión estando contenido 0,01% a 0,2% de Sn y 0,2% a 3,0% de Cu. Sin embargo, se aprendió que la capacidad de fabricación en caliente disminuyó en aceros inoxidables dúplex que contenían una gran cantidad de Sn y Cu. Por esta razón, la frecuencia de disminuciones en el rendimiento del material de acero aumentará, y se predice un aumento significativo del coste.

Los presentes inventores investigaron el conocimiento de la técnica relacionada que se refieren a las técnicas de fabricación para un material de acero inoxidable dúplex laminado en caliente que contiene Sn de la técnica relacionada partiendo de los Documentos de Patente 1 a 4. Como resultado, se encontró que había poco conocimiento con respecto a la relación entre el intervalo de temperaturas donde se produce fragilización en caliente debido al Sn que está incluido en el acero inoxidable dúplex y la cantidad de Sn y la relación con las cantidades de otros elementos.

Documento de la técnica anterior

Documentos de Patente

Documento de Patente 1: Solicitud de patente japonesa no examinada, Primera Publicación N° H3-158437

Documento de Patente 2: Solicitud de patente japonesa no examinada, Primera Publicación N° H4-072013

Documento de Patente 3: Solicitud de patente japonesa no examinada, Primera Publicación N° 2010-222593

Documento de Patente 4: Publicación Internacional PCT N° WO2009-119895, publicada también como EP2258885 A1

Documento de Patente 5: Solicitud de patente japonesa no examinada, Primera Publicación N° 2002-69592

Documento de Patente 6: Solicitud de patente japonesa no examinada, Primera Publicación N° H7-118805

Documento No de Patente

Documento No de Patente 1: "Effect of Cu y Ni on Hot Workability of Hot-rolled Mild Steel" ISIJ, Vol. 37, p.217 a 223 (1997)

Descripción de la invención

Problemas a ser solucionados por la invención

La presente invención encuentra una medida para solucionar los problemas descritos anteriormente clarificando la relación entre la cantidad de Sn y la capacidad de fabricación en caliente en un acero inoxidable dúplex de tipo ahorrador en aleación. Además, la presente invención encuentra una medida para solucionar los problemas descritos anteriormente clarificando la relación entre las cantidades de Sn y C uy la capacidad de fabricación en caliente en un acero inoxidable dúplex de uso general. Debido a esto, el objeto de la presente invención es proporcionar un acero inoxidable dúplex que contiene Sn, un acero colado de un acero inoxidable dúplex, y un material de acero inoxidable dúplex que son económicos y tienen una capacidad de fabricación en caliente favorable. Se espera que tal acero inoxidable dúplex tenga un equilibrio excelente entre la resistencia a la corrosión y el coste. Por esta razón, se considera que la posibilidad de que el acero inoxidable dúplex sea usado ampliamente en diversos campos es alta.

En particular, un objeto de un segundo aspecto (una segunda realización) de la invención es desarrollar un acero inoxidable dúplex de uso general económico donde las cantidades de Ni y Mo, que son elementos caros, se reduzcan aumentando las cantidades de N y Mn y añadiendo una combinación de Cu y Sn.

Medios para solucionar los problemas

A fin de solucionar los problemas descritos anteriormente, para el acero inoxidable dúplex de tipo ahorrador en aleación que es el tema de la presente invención, los presentes inventores prepararon materiales fundidos donde la cantidad de Sn y las cantidades de Ca, B, elementos de tierras raras (REM) o similares fueron cambiadas, y realizaron los siguientes experimentos. Aquí, se dice que las cantidades de Ca, B, elementos de tierras raras (REM) o similares mejoran la capacidad de fabricación en caliente.

Se recogieron piezas de ensayo de tracción de aceros colados que se colaron a partir de los materiales fundidos. Se realizó un ensayo de tracción a alta temperatura a una temperatura de 1.200 a 700°C con respecto a las piezas de ensayo de tracción, y se evaluó la ductilidad a alta temperatura midiendo la reducción de área (relación de reducción en sección transversal de la superficie de fractura). Además, se obtuvo una placa de acero laminada en caliente con un espesor de placa de 12 mm por forja en caliente y laminación en caliente, y se evaluó la resistencia al agrietamiento en los bordes. La resistencia al agrietamiento en los bordes se evaluó cambiando la temperatura de calentamiento y la temperatura de laminación de la laminación en caliente con respecto a una parte del acero, y se determinó una correlación de la temperatura de calentamiento y la temperatura de laminación de la laminación en caliente con la ductilidad a alta temperatura.

Como se describe en los Documentos de Patente 5 y 6 descritos anteriormente, generalmente, en los aceros inoxidables dúplex, se sabe que se genera un agrietamiento en los bordes significativo en la laminación en caliente del acero colado en la mayoría de los casos donde la reducción de área del acero colado, que se evalúa por un ensayo de tracción a alta temperatura, cae por debajo de 60%. Por esta razón, los ingenieros en este campo someten a menudo a los aceros a refinado, colado y trabajo en caliente con el fin de ajustar la reducción de área del acero colado a altas temperaturas para que esté en un intervalo de 60% o más. Aquí, cuando los presentes inventores evaluaron la ductilidad a alta temperatura del acero colado de acero inoxidable dúplex de tipo ahorrador en aleación (composición base: 21% Cr -2% Ni - 3% Mn - 0,18% N) que contiene alrededor de 0,1% de Sn, fue claro que todas las reducciones de área cayeron por debajo de 60% en varios experimentos de fusión. La evaluación de la ductilidad a alta temperatura se realizó como sigue. Primero, se calentó una sección paralela de una barra redonda de 8 hasta 1.200°C usando una alta frecuencia. A continuación, se disminuyó la temperatura hasta una temperatura para realizar un ensayo de rotura, y se realizó una ruptura por tracción a una velocidad de 20 mm/segundo a esta temperatura. Después, se determinó la relación de encogimiento de la sección transversal. Se muestra un ejemplo de los datos en la FIG. 1. A partir de estos resultados, se consideró que casi no hubo esperanza de obtener un acero inoxidable dúplex de tipo ahorrador en aleación económico con Sn añadido en la práctica.

Los presentes inventores observaron una longitud de agrietamiento en los bordes que se generó cuando un acero colado de un acero inoxidable dúplex que contiene Sn de tipo ahorrador en aleación, que se obtuvo por fusión a vacío y colado, se sometió a laminación en caliente. Como resultado, se encontró que raramente existe un acero colado de un acero inoxidable dúplex que contiene Sn en el que un número de grietas en los bordes sea pequeño. Los experimentos de laminación en caliente se realizaron como sigue. Primero, se calentó un acero colado con un espesor de 90 a 44 mm hasta 1.200°C. A continuación, se redujo el espesor del acero colado hasta un espesor de 12 a 6 mm mediante una pluralidad de pases de laminación. La temperatura de laminación de acabado se controló para que fuera aproximadamente 900°C. Se generó un agrietamiento en los bordes en los lados izquierdo y derecho y se totalizaron las longitudes máximas en ambos lados para obtener la longitud de agrietamiento en los bordes. Incluso cuando la longitud de agrietamiento en los bordes del material de acero se contempló como que estaba relacionada con el valor mínimo (el valor mínimo se obtiene a aproximadamente 900°C en la FIG. 1) de la reducción de área de la ductilidad a alta temperatura del acero colado, no fue posible obtener una correlación clara. Sin embargo, cuando la longitud de agrietamiento en los bordes se contempló como que estaba relacionada con la reducción de área a 1.000°C como se muestra en la FIG. 2, fue claro que se exhibe una buena correlación, independientemente de si está contenido Sn o no. Aquí, en la FIG. 2, los puntos que se representan mediante o (círculos abiertos) corresponden a los resultados de Sn-A y Sn-B de la FIG. 1, y los puntos que se representan mediante ♦ (diamantes negros) son los otros resultados del experimento (los resultados del experimento examinados independientemente de si está contenido Sn o no).

Los presentes inventores realizaron experimentos de fusión, colado y laminación a la vez que cambiaban además las cantidades de diversos elementos, a fin de encontrar las condiciones para obtener de manera fiable un acero colado con poco agrietamiento en los bordes como se describió anteriormente. Después, se realizó activamente la evaluación de la ductilidad a alta temperatura del acero colado y la evaluación del agrietamiento en los bordes del material de acero después de una laminación en caliente. El primer aspecto de la presente invención donde se especifica el acero inoxidable dúplex de tipo ahorrador en aleación que contiene Sn económico se completó en base a los hallazgos que se obtuvieron mediante los experimentos anteriores.

Los requisitos del primer aspecto del acero inoxidable dúplex de la presente invención se muestran a continuación.

(1) Un acero inoxidable dúplex que consiste en, en % en masa: C: 0,03% o menos; Si: 0,05% a 1,0%; Mn: 0,1% a 7,0%; P: 0,05% o menos; S: 0,0001% a 0,0010%; Ni: 0,5% a 5,0%; Cr: 18,0% a 25,0%; N: 0,10% a 0,30%; Al: 0,05% o menos; Ca: 0,0010% a 0,0040%; y Sn: 001% a 0,2%, opcionalmente uno o más seleccionados de Mo: 1,5% o menos, Cu: 0,3% a 2,0%, W: 0,05% a 1,0%,’ Co: 2,0% o menos, V: 0,05% a 0,5%, Nb: 0,01% a 0,20%, Ti: 0,003% a 0,05%, B: 0,0005% a 0,0050%, Mg: 0,0001% a 0,0030%, y REM: 0,005% a 0,10%, y siendo el resto Fe e impurezas inevitables, en donde una relación Ca/O de las cantidades de Ca y O está en un intervalo de 0,3 a 1,0, y un índice de picadura PI mostrado por la fórmula (1) está en un intervalo menor que 30.

PI=Cr+3,3Mo+16N (1)

(Los símbolos químicos en la fórmula (1) indican las cantidades de los elementos).

(2) El acero inoxidable dúplex según (1), que incluye además uno o más seleccionados de Mo: 1,5% o menos, Cu: 0,3% a 2,0%, W: 0,05% a 1,0%, y Co: 2,0% o menos.

(3) El acero inoxidable dúplex según (1) o (2), que incluye además uno o más seleccionados de V: 0,05% a 0,5%, Nb: 0,01% a 0,20%, y Ti: 0,003% a 0,05%.

(4) El acero inoxidable dúplex según uno cualquiera de (1) a (3), que incluye además uno o más seleccionados de B: 0,0005% a 0,0050%, Mg: 0,0001% a 0,0030%, y REM: 0,005% a 0,10%.

Además, a fin de solucionar los problemas descritos anteriormente, con respecto al acero inoxidable dúplex de uso general que es el tema de la presente invención, los presentes inventores prepararon materiales fundidos donde la cantidad de Sn, las cantidades de Ca, B, elementos de tierras raras (REM) y similares y la cantidad de Ni se cambiaron, y donde se añadió además Co, y realizaron los siguientes experimentos. Aquí, se dice que la capacidad de fabricación en caliente es mejorada por contener Ca, B, elementos de tierras raras (REM) y similares.

Se recogieron piezas de ensayo de tracción de un acero colado que fue colado a partir de los materiales fundidos. Las piezas de ensayo de tracción se sometieron a un ensayo de tracción a alta temperatura a una temperatura de 1.200 a 700°C, y se evaluó la ductilidad a alta temperatura midiendo la reducción de área (relación de reducción en sección transversal de la superficie de fractura). Además, se obtuvo una placa de acero laminada en caliente con un espesor de placa de 12 mm por forja en caliente y laminación en caliente, y se evaluó la resistencia al agrietamiento en los bordes. La resistencia al agrietamiento en los bordes se evaluó cambiando la temperatura de calentamiento y la temperatura de laminación de la laminación en caliente con respecto a una parte del acero, y se determinó una correlación de la temperatura de calentamiento y la temperatura de laminación de la laminación en caliente con la ductilidad a alta temperatura.

Como se describe en los Documentos de Patente 5 y 6 descritos anteriormente, generalmente, en aceros inoxidables dúplex, se sabe que se genera un agrietamiento en los bordes significativo en la laminación en caliente del acero colado en la mayoría de los casos donde la reducción de área del acero colado, que se evalúa mediante un ensayo de tracción a alta temperatura, cae por debajo de 60%. Por esta razón, los ingenieros en este campo someten a menudo a los aceros a refinado, colado y trabajo en caliente con el fin de ajustar la reducción de área del acero colado a altas temperaturas para que esté en un intervalo de 60% o más. Aquí, cuando los presentes inventores evaluaron la ductilidad a alta temperatura del acero colado de uso general de un acero inoxidable dúplex (composición base: 25% Cr - 4% Ni -1,2% Mo -1,5% Cu - 0,25% N) que contiene alrededor de 0,1% de Sn, fue claro que los valores mínimos de todas las reducciones de área cayeron por debajo de 60% en varios experimentos de fusión. La evaluación de la ductilidad a alta temperatura se realizó como sigue. Primero, se calentó una sección paralela de una barra redonda de 8 mm$ hasta 1.200°C usando una alta frecuencia. A continuación, se disminuyó la temperatura hasta una temperatura para realizar un ensayo de rotura, y se realizó una ruptura por tracción a una velocidad de 20 mm/segundo a esta temperatura. Después, se determinó la relación de encogimiento de la sección transversal. Se muestra un ejemplo de los datos en la FIG. 3. A partir de estos resultados, se consideró que casi no hubo esperanza de obtener un acero inoxidable dúplex de uso general económico con Sn añadido en la práctica.

Los presentes inventores observaron una longitud de agrietamiento en los bordes que se generó cuando un acero colado de un acero inoxidable dúplex de uso general, que se obtuvo por fusión a vacío y colado, se sometió a laminación en caliente. Como resultado, se descubrió que raramente existe un material de acero inoxidable dúplex que contiene Sn en el que un número de grietas en los bordes sea pequeño. Los experimentos de laminación en caliente se realizaron como sigue. Primero, se calentó un acero colado con un espesor de 90 a 44 mm hasta 1.200°C. A continuación, se redujo el espesor del acero colado hasta un espesor de 12 a 6 mm mediante una pluralidad de pases de laminación. La temperatura de laminación de acabado se controló para que fuera aproximadamente 900°C. Se generó un agrietamiento en los bordes en los lados izquierdo y derecho y se totalizaron las longitudes máximas en ambos lados para obtener la longitud de agrietamiento en los bordes. Incluso cuando la longitud de agrietamiento en los bordes del material de acero se contempló como que estaba relacionada con el valor mínimo (el valor mínimo se obtiene a aproximadamente 900°C en la FlG. 3) de la reducción de área de la ductilidad a alta temperatura del acero colado, no fue posible obtener una correlación clara. Sin embargo, cuando la longitud del agrietamiento en los bordes se contempló como que estaba relacionada con la reducción de área a 1.000°C como se muestra en la FIG. 4, fue claro que se exhibe una buena correlación, independientemente de si está contenido Sn o no. Aquí, en la FIG. 4, los puntos que se representan mediante o (círculos abiertos) corresponden a los resultados de Sn-Ay Sn-B de la FIG. 3, y los puntos que se representan mediante ♦ (diamantes negros) son los otros resultados del experimento (los resultados del experimento examinados independientemente de si está contenido Sn o no).

Los presentes inventores realizaron experimentos de fusión, colado y laminación a la vez que cambiaron las cantidades de diversos elementos, a fin de encontrar las condiciones para obtener de manera fiable un material de acero con poco agrietamiento en los bordes como se describió anteriormente. Después, se realizó activamente la evaluación de la ductilidad a alta temperatura del acero colado y la evaluación del agrietamiento en los bordes del material de acero después de una laminación en caliente. El segundo aspecto de la presente invención donde se especifica el acero inoxidable dúplex que contiene Sn económico se completó en base a los hallazgos que se obtuvieron mediante los experimentos anteriores.

Los requisitos del segundo aspecto del acero inoxidable dúplex de la presente invención se muestran a continuación.

(5) Un acero inoxidable dúplex que consiste en, en % en masa: C: 0,03% o menos; Si: 0,05% a 1,0%; Mn: 0,1% a 4,0%; P: 0,05% o menos; S: 0,0001% a 0,0010%; Cr: 23,0% a 28,0%; Ni: 2,0% a 6,0%; Co: 0% a 1,0%; Cu: 0,2% a 2,0%; Sn: 0,01% a 0,2%; N: 0,20% a 0,30%; Al: 0,05% o menos; y Ca: 0,0010% a 0,0040%, opcionalmente uno o más seleccionados de Mo: 0,2% a 2,0%, W: 0,1% a 1,0%, V: 0,05% a 0,5%, Nb: 0,01% a 0,15%, Ti: 0,003% a 0,05%, B: 0,0005% a 0,0050%, Mg: 0,0001% a 0,0030%, y REM: 0,005% a 0,10%; y siendo el resto Fe e impurezas inevitables, en donde Ni+Co está en un intervalo de 2,5% o más y una relación Ca/O de las cantidades de Ca y O está en un intervalo de 0,3 a 1,0, y el PI mostrado por la fórmula (1) está en un intervalo de 30 o más y menos que 40.

PI=Cr+3,3Mo+16N (1)

(6) El acero inoxidable dúplex según (5), que incluye además uno cualquiera o ambos de Mo: 0,2% a 2,0%, y W: 0,1% a 1,0%.

(7) El acero inoxidable dúplex según (5) o (6), que incluye además uno o más seleccionados de V: 0,05% a 0,5%, Nb: 0,01% a 0,15%, y Ti: 0,003% a 0,05%.

(8) El acero inoxidable dúplex según uno cualquiera de (5) a (7), que incluye además uno o más seleccionados de B: 0,0005% a 0,0050%, Mg: 0,0001% a 0,0030%, y REM: 0,005% a 0,10%.

Los requisitos de un aspecto del acero colado del acero inoxidable dúplex y el material de acero inoxidable dúplex de la presente invención se muestran a continuación.

(9) Un acero colado de un acero inoxidable dúplex que tiene una composición según uno cualquiera de (1) a (8), en donde el acero colado es un acero en un estado después de colar y antes de procesar, y una reducción de fractura de área a 1.000°C está en un intervalo de 70% o más.

(10) Un material de acero inoxidable dúplex que es obtenible trabajando en caliente el acero colado del acero inoxidable dúplex según (9), en donde el material de acero inoxidable es un producto semiacabado, una placa de acero laminada en caliente, una placa de acero laminada en frío, un alambre de acero o una tubería de acero.

Efectos de la Invención

Según un aspecto de la presente invención, es posible proporcionar un acero inoxidable dúplex, un acero colado de un acero inoxidable dúplex y un material de acero inoxidable dúplex que tienen una resistencia a la corrosión mejorada en comparación con un acero usado en la técnica relacionada como material para una unidad de desalación de agua de mar, tanques para un barco de transporte, diversos tipos de contenedores o similares, además de un equilibrio excelente con el coste. Por esta razón, los aspectos de la presente invención hacen una contribución significativa al desarrollo industrial.

Breve descripción de los dibujos

La FIG. 1 es un diagrama que ilustra la ductilidad a alta temperatura de aceros inoxidables dúplex que contienen Sn y exentos de Sn asociados con el primer aspecto del acero inoxidable dúplex (un acero inoxidable dúplex de tipo ahorrador en aleación).

La FIG. 2 es un diagrama que muestra la relación entre la longitud de agrietamiento de los bordes después de una laminación y la reducción de área a 1.000°C asociada con el primer aspecto del acero inoxidable dúplex (el acero inoxidable dúplex de tipo ahorrador en aleación).

La FIG. 3 es un diagrama que ilustra la ductilidad a alta temperatura de aceros inoxidables dúplex que contienen Sn y aceros colados exentos de Sn asociada con el segundo aspecto del acero inoxidable dúplex (un acero inoxidable dúplex de uso general).

La FIG. 4 es un diagrama que muestra la relación entre la longitud de agrietamiento de los bordes después de una laminación y la reducción de área a 1.000°C asociada con el segundo aspecto del acero inoxidable dúplex (el acero inoxidable dúplex de uso general).

Realizaciones de la invención

(Primera realización)

A continuación, se dará una descripción de las razones para limitar el primer aspecto (el acero inoxidable dúplex de tipo ahorrador en aleación) del acero inoxidable dúplex de la presente invención. Aquí, las cantidades de los componentes respectivos se muestran en términos de % en masa.

Aquí, en la presente realización, el acero colado del acero inoxidable indica un acero en un estado después de colar y antes de procesar, tal como trabajo en caliente, forja o similar, y el material de acero inoxidable indica un producto semiacabado, una placa de acero laminada en caliente, una placa de acero laminada en frío, un alambre de acero o una tubería de acero, después de procesar el acero colado por diversos métodos. Además, el acero inoxidable indica formas generales para un acero tales como un acero colado, un material de acero y similares. El procesamiento descrito anteriormente incluye procesamientos en caliente y en frío.

A fin de asegurar la resistencia a la corrosión del acero inoxidable, la cantidad de C se limita para que esté en un intervalo de 0,03% o menos. Cuando está contenido más que 0,03% de C, la resistencia a la corrosión y la tenacidad se degradan debido a la generación de carburos de Cr durante la laminación en caliente.

Se añade 0,05% o más de Si para la desoxidación. Sin embargo, cuando se añade más que 1,0% de Si, la tenacidad se degrada. Por lo tanto, el límite superior para la cantidad de Si se limita a 1,0%. El intervalo preferible para la cantidad de Si está en un intervalo de 0,2% a 0,7%.

Mn tiene el efecto de mejorar la tenacidad aumentando la fase de austenita. Además, dado que Mn tiene el efecto de disminuir la temperatura de precipitación de nitruros TN, es preferible añadir activamente Mn al material de acero de la presente realización. Para la tenacidad del material base y las secciones de soldadura, se añade 0,1% o más de Mn. Sin embargo, cuando se añade más que 7,0% de Mn, la resistencia a la corrosión y la tenacidad se degradan. Por lo tanto, el límite superior para la cantidad de Mn se limita a 7,0%. La cantidad de Mn está preferiblemente en un intervalo de 1,0% a 6,0%, y más preferiblemente en un intervalo de 2,0% a 5,0%.

P es un elemento que se mezcla inevitablemente desde las materias primas, y la cantidad de P se limita para que esté en un intervalo de 0,05% o menos, dado que P degrada la maleabilidad en caliente y la tenacidad. La cantidad de P está preferiblemente en un intervalo de 0,03% o menos.

S es un elemento que se mezcla inevitablemente desde las materias primas, y la cantidad de S se limita para que esté en un intervalo de 0,0010% o menos, dado que S degrada la maleabilidad en caliente, la tenacidad y la resistencia a la corrosión. Además, reducir la cantidad de S a menos que 0,0001% aumenta los costes debido al refinado de desulfurización. Por esta razón, la cantidad de S se ajusta para que esté en un intervalo de 0,0001% a 0,0010%. La cantidad de S está preferiblemente en un intervalo de 0,0002% a 0,0006%.

Dado que Ni estabiliza la estructura austenítica y mejora la tenacidad y la resistencia a la corrosión con respecto a diversos tipos de ácido, está contenido 0,5% o más de Ni. Aumentando la cantidad de Ni, es posible disminuir la temperatura de precipitación de los nitruros. Por otra parte, Ni es una aleación cara, y desde el punto de vista de los costes, la cantidad de Ni se limita para que esté en un intervalo de 5,0% o menos en el acero de la presente realización donde el tema es un acero inoxidable dúplex de tipo ahorrador en aleación. La cantidad de Ni está preferiblemente en un intervalo de 1,0% a 4,0%, y más preferiblemente en un intervalo de 1,5% a 3%.

A fin de asegurar la resistencia a la corrosión básica, está contenido 18,0% o más de Cr. Por otra parte, cuando está contenido más que 25,0% de Cr, la fracción de fase de ferrita aumenta, y la tenacidad y la resistencia a la corrosión de las secciones de soldadura son inhibidas. Por esta razón, la cantidad de Cr se ajusta para que esté en un intervalo de 18,0% o más y 25,0% o menos. La cantidad de Cr está preferiblemente en un intervalo de 19,0% a 23,0%.

N es un elemento que es eficaz para aumentar la fuerza y la resistencia a la corrosión estando solubilizado en sólido en la fase de austenita. Por esta razón, está contenido 0,10% o más de N. Por otra parte, el límite de solubilidad en sólido es aumentado según las cantidades de C ry Mn; sin embargo, cuando está contenido más que 0,30% de N en el acero de la presente realización, se precipitan nitruros de Cr, de tal modo que la tenacidad y la resistencia a la corrosión son inhibidas y la capacidad de fabricación en caliente es inhibida. Por esta razón, el límite superior de la cantidad de N se ajusta a 0,30%. La cantidad de N está preferiblemente en un intervalo de 0,10% a 0,25%.

Al es un elemento que desoxida un acero y reduce el oxígeno en el acero según la necesidad. Por esta razón, Al está contenido junto con 0,05% o más de Si. En un acero que contiene Sn, la reducción de la cantidad de oxígeno es esencial para asegurar la capacidad de fabricación en caliente, y por esta razón, es necesario que esté contenido 0,003% o más de Al según la necesidad. Por otra parte, Al es un elemento que tiene una afinidad comparativamente grande con N, y cuando se añade una cantidad excesiva de Al, la tenacidad del acero inoxidable es inhibida debido a la generación de AlN. El grado también depende de la cantidad de N; sin embargo, cuando la cantidad de Al excede de 0,05%, la tenacidad es disminuida en gran medida. Por esta razón, el límite superior de la cantidad de Al se ajusta a 0,05%. La cantidad de Al está preferiblemente en un intervalo de 0,04% o menos.

Ca es un elemento importante para la capacidad de fabricación en caliente del acero, y es necesario que esté contenido Ca a fin de fijar S y O en el acero como inclusiones y mejorar la capacidad de fabricación en caliente. En el acero de la presente realización, está contenido 0,0010% o más de Ca para este fin. Además, la adición de una cantidad excesiva del mismo disminuye la resistencia a la picadura. Por esta razón, el límite superior de la cantidad de Ca se ajusta a 0,0040%.

Sn está contenido a fin de mejorar la resistencia a la corrosión del acero de la presente realización. Por esta razón, es necesario que esté contenido al menos 0,01% de Sn. Además, es preferible que esté contenido 0,02% o más de Sn. Por otra parte, Sn es un elemento que inhibe la capacidad de fabricación en caliente del acero, y disminuye la resistencia en caliente de la interfaz entre la fase de ferrita y la fase de austenita, particularmente a una temperatura de 900°C o menos en el acero inoxidable dúplex de tipo elemento ahorrador en aleación que es el tema de la presente realización. El grado de la disminución depende de las cantidades de S, Ca, y O; sin embargo, cuando está contenido más que 0,2% de Sn, no es posible impedir la disminución en la capacidad de fabricación en caliente, ni siquiera restringiendo otros límites en la presente realización. Por lo tanto, el límite superior de la cantidad de Sn se ajusta a 0,2%.

La relación Ca/O de las cantidades de O y Ca es un índice de componentes importante para mejorar la capacidad de fabricación en caliente y la resistencia a la corrosión del acero de la presente realización. El límite inferior de Ca/O se limita a fin de mejorar la capacidad de fabricación en caliente del acero que contiene Sn. La ductilidad a alta temperatura del acero que contiene Sn es disminuida, particularmente a una temperatura de 900°C o menos. Cuando el valor de Ca/O está en un intervalo menor que 0,3, la ductilidad a alta temperatura a 1.000°C es disminuida también y la capacidad de fabricación en caliente es perjudicada en gran medida. Por esta razón, Ca/O se limita para que esté en un intervalo de 0,3 o más en el acero de la presente realización. Por otra parte, cuando se añade una cantidad excesiva de Ca y Ca/O excede de 1,0, la resistencia a la picadura es perjudicada. Además, cuando la cantidad de Ca es excesiva, la ductilidad a alta temperatura a una temperatura de 1.000 a 1.100°C es perjudicada también. Por esta razón, el límite superior de Ca/O se ajusta para que esté en un intervalo de 1,0. Ca/O está preferiblemente en un intervalo de 0,4 a 0,8.

O es una impureza inevitable, y no se fija particularmente un límite superior del mismo; sin embargo, O es un elemento importante que configura óxidos que son los representativos de inclusiones no metálicas. El control de la composición de los óxidos es extremadamente importante para la mejora de la capacidad de fabricación en caliente. Además, se causan defectos superficiales cuando se generan óxidos gruesos con forma de racimos. Por esta razón, es necesario limitar la cantidad de O para que sea baja. En la presente realización, como se describió anteriormente, ajustando la relación de la cantidad de Ca y la cantidad de O para que esté en un intervalo de 0,3 o más, la cantidad de O se limita. El límite superior de la cantidad de O está preferiblemente en un intervalo de 0,005% o menos.

A fin de aumentar de manera incremental la resistencia a la corrosión, pueden estar contenidos uno o más seleccionados de Mo: 1,5% o menos, Cu: 0,3% a 2,0%, W: 0,05% a 1,0%, y Co: 2,0% o menos, según la necesidad. Se dará una descripción de las razones para estos límites.

Mo es un elemento que es extremadamente eficaz en aumentar de manera incremental la resistencia a la corrosión del acero inoxidable, y Mo puede estar contenido según la necesidad. A fin de mejorar la resistencia a la corrosión, es preferible que esté contenido 0,2% o más de Mo. Por otra parte, Mo es un elemento que promueve la precipitación de compuestos intermetálicos, y el límite superior de la cantidad de Mo se ajusta a 1,5% desde el punto de vista de suprimir la precipitación en el acero de la presente realización durante la laminación en caliente.

Cu es un elemento que aumenta de manera incremental la resistencia a la corrosión del acero inoxidable con respecto al ácido, y Cu tiene un efecto de mejorar la tenacidad; y por lo tanto, se recomienda que esté contenido 0,3% o más según la necesidad. Cuando está contenido más que 2,0% de Cu, la cantidad de Cu excede la solubilidad en sólido; y de este modo, se precipita £-Cu durante la laminación en caliente para causar fragilización. Por esta razón, el límite superior de la cantidad de Cu se ajusta a 2,0%. En un caso donde esté contenido Cu, la cantidad está preferiblemente en un intervalo de 0,3% a 1,5%.

W es un elemento que aumenta de manera incremental la resistencia a la corrosión del acero inoxidable de la misma manera que Mo, y W puede añadirse según la necesidad. Para el fin de aumentar la resistencia a la corrosión en el acero de la presente realización, el límite superior de la cantidad de W se ajusta a 1,0%. La cantidad de W está preferiblemente en un intervalo de 0,05% a 0,5%.

Co es un elemento que es eficaz para aumentar la tenacidad y la resistencia a la corrosión del acero y que se añade selectivamente. La cantidad de Co está preferiblemente en un intervalo de 0,03% o más. Cuando está contenido más que 2,0% de Co, un efecto que es proporcional al coste no es exhibido, ya que Co es un elemento caro. Por esta razón, el límite superior de la cantidad de Co se ajusta a 2,0%. En un caso donde se añada Co, la cantidad está preferiblemente en un intervalo de 0,03% a 1,0%.

Además, pueden estar contenidos uno o más seleccionados de V: 0,05% a 0,5%, Nb: 0,01% a 0,20%, y Ti: 0,003% a 0,05%. Estos son elementos que es más probable que generen nitruros que Cr. V, Nb y Ti pueden añadirse según la necesidad, y hay una tendencia a que la resistencia a la corrosión sea mejorada en casos donde estos estén contenidos en cantidades traza.

Los nitruros y carburos que son formados por V se generan en el trabajo en caliente y el procedimiento de enfriamiento del material de acero, y estos tienen el efecto de aumentar la resistencia a la corrosión. Las razones para lo mismo no están confirmadas suficientemente; sin embargo, se considera que hay una probabilidad de suprimir la velocidad de generación de los nitruros de cromo a una temperatura de 700°C o menos. Está contenido 0,05% o más de V a fin de mejorar la resistencia a la corrosión. Cuando está contenido más que 0,5% de V, se generan carbonitruros de V gruesos, y la tenacidad se degrada. Por lo tanto, el límite superior de la cantidad de V se limita a 0,5%. En un caso donde se añada V, la cantidad está preferiblemente en un intervalo de 0,1% a 0,3%.

Los nitruros y carburos que son formados por Nb se generan en el trabajo en caliente y el procedimiento de enfriamiento del material de acero, y estos tienen el efecto de aumentar la resistencia a la corrosión. Las razones para lo mismo no están confirmadas suficientemente; sin embargo, se considera que hay una probabilidad de suprimir la velocidad de generación de los nitruros de cromo a una temperatura de 700°C o menos. Está contenido 0,01% o más de Nb a fin de mejorar la resistencia a la corrosión. Por otra parte, en el caso donde se añada una cantidad excesiva de Nb, Nb se precipita como precipitados solubilizados no en sólido durante el calentamiento antes de la laminación en caliente; y de este modo, la tenacidad es inhibida. Por esta razón, el límite superior de la cantidad de Nb se ajusta a 0,20%. En un caso donde se añada Nb, el intervalo de la cantidad está preferiblemente en un intervalo de 0,03% a 0,10%.

Ti es un elemento que forma óxidos, nitruros y sulfuros en cantidades muy pequeñas, y Ti refina los granos cristalinos en la estructura solidificada y la estructura calentada a una alta temperatura del acero. Además, de la misma manera que V y Nb, Ti también tiene la propiedad de reemplazar una parte del cromo en los nitruros de cromo. Con una cantidad de Ti de 0,003% o más, se forman precipitados de Ti. Por otra parte, cuando está contenido más que 0,05% de Ti en el acero inoxidable dúplex, la tenacidad del acero es perjudicada debido a la generación de TiN grueso. Por esta razón, el límite superior de la cantidad de Ti se ajusta a 0,05%. Una cantidad adecuada de Ti está en un intervalo de 0,005% a 0,020%.

Además, pueden estar contenidos uno o más seleccionados de B: 0,0005% a 0,0050%, Mg: 0,0001% a 0,0030%, y REM: 0,005% a 0,10%. A fin de conseguir una mejora adicional de la maleabilidad en caliente, el B, Mg y REM a estar contenidos según la necesidad se limitan como sigue.

B, Mg y REM son todos ellos elementos que mejoran la maleabilidad en caliente del acero, y se añade uno o más de los mismos para este fin. La adición de una cantidad excesiva de uno cualquiera de B, Mg y REM tiene el efecto opuesto de disminuir la maleabilidad en caliente y la tenacidad. Por esta razón, los límites superiores de las cantidades anteriores se ajustan como sigue. El límite superior de la cantidad de B es 0,0050%. El límite superior de la cantidad de Mg es 0,0030%. El límite superior de la cantidad de REM es 0,10%. Las cantidades preferibles de los elementos respectivos son B: 0,0005% a 0,0030%, Mg: 0,0001% a 0,0015%, y REM 0,005% a 0,05%. Aquí, REM es la suma de las cantidades de elementos de tierras raras lantánidos tales como Ce, La y similares.

Teniendo las características del acero inoxidable dúplex de la presente realización descritas anteriormente, es posible mejorar en gran medida la capacidad de fabricación en caliente del acero inoxidable dúplex ahorrador en aleación que contiene Sn.

En la etapa de acero colado, una reducción de fractura de área a 1.000°C está en un intervalo de 70% o más. Además, sometiendo el acero colado a los procedimientos que incluyen el trabajo en caliente, es posible obtener un material de acero inoxidable dúplex con un alto rendimiento y pocos defectos superficiales.

(Segunda realización)

A continuación, se dará una descripción de las razones para los límites del segundo aspecto (un acero inoxidable dúplex de uso general) del acero inoxidable dúplex de la presente invención. Aquí, las cantidades de los componentes respectivos se muestran en términos de % en masa.

Aquí, en la presente realización, el acero colado del acero inoxidable indica un acero en un estado después de que se realice el colado, y antes del procesamiento, tal como trabajo en caliente, forja o similares, y el material de acero inoxidable indica un producto semiacabado, una placa de acero laminada en caliente, una placa de acero laminada en frío, un alambre de acero o una tubería de acero, después de procesar el acero colado por diversos métodos. Además, el acero inoxidable indica las formas generales para un acero tal como un acero colado, un material de acero y similares. El procesamiento descrito anteriormente incluye procesamientos en caliente y en frío.

Se añade 0,05% o más de Si para desoxidación. Sin embargo, cuando se añade más que 1,0% de Si, la tenacidad se degrada. Por lo tanto, el límite superior para la cantidad de Si se limita a 1,0%. El intervalo preferible para la cantidad de Si está en un intervalo de 0,2% a 0,7%.

Mn tiene el efecto de mejorar la tenacidad aumentando la fase de austenita. Además, dado que Mn tiene el efecto de suprimir la precipitación de nitruros, es preferible añadir activamente Mn al material de acero de la presente realización. Para la tenacidad del material base y las secciones de soldadura, se añade 0,1% o más de Mn. Sin embargo, cuando se añade más que 4,0% de Mn, la resistencia a la corrosión y la tenacidad se degradan. Por lo tanto, el límite superior para la cantidad de Mn se limita a 4,0%. La cantidad de Mn está preferiblemente en un intervalo de 1,0% a 3,5%, y más preferiblemente en un intervalo de 2,0% a 3,0%.

S es un elemento que se mezcla inevitablemente desde las materias primas, y la cantidad de S se limita en un intervalo de 0,0010% o menos, dado que S degrada la maleabilidad en caliente, la tenacidad y la resistencia a la corrosión. Además, reducir la cantidad de S a menos que 0,0001% aumenta los costes debido al refinado de desulfurización. Por esta razón, la cantidad de S se ajusta para que esté en un intervalo de 0,0001% a 0,0010%. La cantidad de S está preferiblemente en un intervalo de 0,0002% a 0,0006%.

Está contenido 23,0% o más de Cr a fin de asegurar la resistencia a la corrosión básica. Por otra parte, cuando está contenido más que 28,0% de Cr, la fracción de fase de ferrita aumenta y la tenacidad y la resistencia a la corrosión de las secciones de soldadura se inhiben. Por esta razón, la cantidad de Cr se ajusta para que esté en un intervalo de 23,0% o más a 28,0% o menos. La cantidad de Cr está preferiblemente en un intervalo de 24,0% a 27,5%.

Ni estabiliza la estructura austenítica y mejora la tenacidad y la resistencia a la corrosión con respecto a diversos tipos de ácido. Además, Ni suprime una disminución en la maleabilidad en caliente debida a la adición de Sn y Cu. Por esta razón, está contenido 2,0% o más de Ni. Aumentando la cantidad de Ni, es posible disminuir la temperatura de precipitación de los nitruros. Por otra parte, dado que Ni es una aleación cara, la cantidad de Ni se limita para que esté en un intervalo de 6,0% o menos. La cantidad de Ni está preferiblemente en un intervalo de 2,5% a 5,5%, y más preferiblemente en un intervalo de 3,0% a 5,0%.

Co es un elemento que es eficaz para aumentar la tenacidad y la resistencia a la corrosión del acero y que suprime una disminución en la maleabilidad en caliente debida a la adición de Sn y Cu, y es deseable que Co esté contenido junto con Ni. Además, en un caso donde se añada Co, es preferible que esté contenido 0,1% o más de Co. Cuando está contenido más que 1,0% de Co, un efecto que es proporcional al coste no es exhibido, ya que Co es un elemento caro. Por esta razón, el límite superior de la cantidad de Co se ajusta a 1,0%. En un caso donde se añada Co, la cantidad está preferiblemente en un intervalo de 0,1% a 0,5%.

Se sabe por el Documento No de Patente 1 que Ni aumenta la solubilidad en sólido de Cu y tiene un efecto de suprimir la generación de una fase líquida que tiene un punto de fusión bajo debido a la adición de Cu y Sn. Además, Co es un elemento que pertenece al mismo grupo que Ni. Por esta razón, se considera que la disminución en la maleabilidad en caliente debida a Cu y Sn es suprimida aumentando la suma de las cantidades de Ni y Co. Los presentes inventores aprendieron que el agrietamiento en los bordes del material de acero aumenta en el caso donde la cantidad total de Ni y Co está en un intervalo menor que 2,5% cuando la maleabilidad en caliente del acero que es el tema de la presente realización está dispuesta sobre la suma de la cantidades de Ni y Co. Por esta razón, el intervalo de Ni+Co se ajusta para que esté en un intervalo de 2,5% o más.

Cu es un elemento que aumenta la resistencia a la corrosión del acero inoxidable con respecto al ácido y tiene un efecto de mejorar la tenacidad. En la presente realización, a fin de aumentar la resistencia a la corrosión, está contenido 0,2% o más de Cu junto con 0,01% o más de Sn. Cuando está contenido más que 3,0% de Cu, la cantidad de Cu excede de la solubilidad en sólido; y de este modo, se precipita £-Cu durante la laminación en caliente para causar fragilización. Por esta razón, el límite superior de la cantidad de Cu se ajusta a 2,0%. La cantidad está preferiblemente en un intervalo de 0,5% a 2,0%.

Sn está contenido a fin de mejorar la resistencia a la corrosión del acero de la presente realización. Por esta razón, es necesario que esté contenido al menos 0,01% de Sn. Además, es preferible que esté contenido 0,02% o más de Sn. Por otra parte, Sn es un elemento que inhibe la capacidad de fabricación en caliente del acero, y disminuye la resistencia en caliente de la interfaz entre la fase de ferrita y la fase de austenita, particularmente a una temperatura de 900°C o menos en el acero inoxidable dúplex de tipo ahorrador de elementos de aleación que es el tema de la presente realización. El grado de la disminución depende de las cantidades de S, Ca, y O; sin embargo, cuando está contenido más que 0,2% de Sn, no es posible impedir la disminución en la capacidad de fabricación en caliente incluso restringiendo otros límites en la presente realización. Por lo tanto, el límite superior de la cantidad de Sn se ajusta a 0,2%.

N es un elemento que es eficaz para aumentar la fuerza y la resistencia a la corrosión estando solubilizado en sólido en la fase de austenita. Por esta razón, está contenido 0,20% o más de N. Dado que es posible disminuir la cantidad de Ni aumentando la cantidad de N, N es un elemento que es deseable de añadir activamente. Por otra parte, es necesario limitar el límite superior de la cantidad de N para que esté dentro del límite de solubilidad de N. El límite de solubilidad de N se aumenta según las cantidades de Cr y Mn. Cuando está contenido más que 0,30% de N en el acero de la presente realización, se precipitan nitruros de Cr, de tal modo que la tenacidad y la resistencia a la corrosión son inhibidas y la capacidad de fabricación en caliente es inhibida. Por esta razón, el límite superior de la cantidad de N se ajusta a 0,30%. La cantidad de N está preferiblemente en un intervalo de 0,20% a 0,28%.

Al es un elemento que desoxida un acero, y Al está contenido junto con 0,05% o más de Si a fin de reducir el oxígeno en el acero según la necesidad. En un acero que contiene Sn, la reducción de la cantidad de oxígeno es esencial para asegurar la capacidad de fabricación en caliente, y por esta razón, es necesario que esté contenido 0,003% o más de Al según la necesidad. Por otra parte, Al es un elemento que tiene una afinidad comparativamente grande con N, y cuando se añade una cantidad excesiva de Al, la tenacidad del acero inoxidable es inhibida debido a la generación de AlN. El grado también depende de la cantidad de N; sin embargo, cuando la cantidad de Al excede de 0,05%, la tenacidad es disminuida en gran medida. Por esta razón, el límite superior de la cantidad de Al se ajusta a 0,05%. La cantidad de Al está preferiblemente en un intervalo de 0,04% o menos.

Ca es un elemento importante para la capacidad de fabricación en caliente del acero, y es necesario que Ca esté contenido a fin de fijar el S y O en el acero como inclusiones y mejorar la capacidad de fabricación en caliente. En el acero de la presente realización, está contenido 0,0010% o más de Ca para este fin. Además, la adición de una cantidad excesiva del mismo disminuye la resistencia a la picadura. Por esta razón, el límite superior de la cantidad de Ca se ajustó a 0,0040%.

La relación Ca/O de las cantidades de O y Ca es un índice de componentes importante para mejorar la capacidad de fabricación en caliente y la resistencia a la corrosión del acero de la presente realización. El límite inferior de Ca/O se limita a fin de mejorar la capacidad de fabricación en caliente del acero que contiene Sn. La ductilidad a alta temperatura del acero que contiene Sn es disminuida, particularmente a una temperatura de 900°C o menos. Cuando el valor de Ca/O está en un intervalo menor que 0,3, la ductilidad a alta temperatura a 1.000°C es disminuida también y la capacidad de fabricación en caliente es perjudicada en gran medida. Por esta razón, en el acero de la presente realización, Ca/O se limita para que esté en un intervalo de 0,3 o más. Por otra parte, cuando se añade una cantidad excesiva de Ca y Ca/O excede de 1,0, la resistencia a la picadura es perjudicada. Además, cuando la cantidad de Ca es excesiva, la ductilidad a alta temperatura a una temperatura de 1.000 a 1.100°C es perjudicada también. Por esta razón, el límite superior de Ca/O se ajusta para que esté en un intervalo de 1,0. Ca/O está preferiblemente en un intervalo de 0,4 a 0,8.

O es una impureza inevitable, y no se ajusta particularmente un límite superior del mismo; sin embargo, O es un elemento importante que configura óxidos que son representativos de inclusiones no metálicas. El control de la composición de los óxidos es extremadamente importante para la mejora de la capacidad de fabricación en caliente. Además, se causan defectos superficiales cuando se generan óxidos gruesos con forma de racimos. Por esta razón, es necesario limitar la cantidad de O para que sea baja. En la presente realización, como se describió anteriormente, ajustando la relación de la cantidad de Ca y la cantidad de O para que esté en un intervalo de 0,3 o más, la cantidad de O se limita. El límite superior de la cantidad de O está preferiblemente en un intervalo de 0,005% o menos.

Además, puede estar contenido uno cualquiera o ambos de Mo: 0,2% a 2,0% y W: 0,1% a 1,0%. Estos son elementos que aumentan de manera incremental la resistencia a la corrosión. Se dará una descripción de las razones para estos límites.

Mo es un elemento que es extremadamente eficaz en aumentar de manera incremental la resistencia a la corrosión del acero inoxidable, y Mo puede estar contenido según la necesidad. A fin de mejorar la resistencia a la corrosión, está contenido 0,2% o más de Mo. Por otra parte, Mo es un elemento caro, y desde el punto de vista de suprimir el coste de la aleación en el acero de la presente realización, el límite superior de la cantidad de Mo se ajusta a 2,0%.

W es un elemento que aumenta de manera incremental la resistencia a la corrosión del acero inoxidable de la misma manera que Mo, y es posible añadir W según la necesidad. Para el fin de aumentar la resistencia a la corrosión en el acero de la presente realización, el límite superior de la cantidad de W se ajusta a 1,0%. La cantidad de W está preferiblemente en un intervalo de 0,1% a 0,8%.

Además, pueden estar contenidos uno o más seleccionados de V: 0,05% a 0,5%, Nb: 0,01% a 0,15%, y Ti: 0,003% a 0,05%. Estos son elementos que es más probable que generen nitruros que Cr. Es posible añadir cualquiera de V, Nb y Ti según la necesidad, y hay una tendencia a que la resistencia a la corrosión sea mejorada en casos donde estos estén contenidos en cantidades traza.

Los nitruros y carburos que son formados por V se generan en el trabajo en caliente y el procedimiento de enfriamiento del material de acero, y estos tienen el efecto de aumentar la resistencia a la corrosión. Las razones para lo mismos no están confirmadas suficientemente; sin embargo, se considera que hay una probabilidad de suprimir la velocidad de generación de los nitruros de cromo a una temperatura de 700°C o menos. Es deseable que esté contenido 0,05% o más de V a fin de mejorar la resistencia a la corrosión. Cuando está contenido más que 0,5% de V, se generan carbonitruros de V gruesos y la tenacidad se degrada. Por lo tanto, el límite superior de la cantidad de V se limita a 0,5%. En un caso donde se añade V, la cantidad está preferiblemente en un intervalo de 0,1% a 0,3%.

Los nitruros y carburos que son formados por Nb se generan en el trabajo en caliente y el procedimiento de enfriamiento del material de acero, y estos tienen el efecto de aumentar la resistencia a la corrosión. Las razones para lo mismo no están confirmadas suficientemente; sin embargo, se considera que hay una probabilidad de suprimir la velocidad de generación de los nitruros de cromo a una temperatura de 700°C o menos. Es deseable que esté contenido 0,01% o más de Nb a fin de mejorar la resistencia a la corrosión. Por otra parte, en el caso donde se añada una cantidad excesiva de Nb, Nb se precipita como precipitados solubilizados no en sólido durante el calentamiento antes de la laminación en caliente; y de este modo, la tenacidad es inhibida. Por esta razón, el límite superior de la cantidad de Nb se ajusta a 0,15%. En un caso donde se añada Nb, el intervalo de la cantidad está preferiblemente en un intervalo de 0,03% a 0,10%.

B, Mg y REM son todos ellos elementos que mejoran la maleabilidad en caliente del acero, y es deseable que se añada uno o más para este fin. La adición de una cantidad excesiva de cualquiera de B, Mg y REM tiene el efecto opuesto de disminuir la maleabilidad en caliente y la tenacidad. Por esta razón, los límites superiores de las cantidades anteriores se ajustan como sigue. El límite superior de la cantidad de B es 0,0050%. El límite superior de la cantidad de Mg es 0,0030%. El límite superior de la cantidad de REM es 0,10%. Las cantidades preferibles de los elementos respectivos son B: 0,0005% a 0,0030%, Mg: 0,0001% a 0,0015%, y REM 0,005% a 0,05%. Aquí, REM es la suma de las cantidades de elementos de tierras raras lantánidos tales como Ce, La y similares.

Anteriormente, teniendo las características del acero inoxidable dúplex de la presente realización descritas anteriormente, es posible mejorar en gran medida la capacidad de fabricación en caliente del acero inoxidable dúplex de uso general que contiene Sn.

Ejemplos

(Ejemplo 1)

Se dará una descripción de ejemplos del acero inoxidable dúplex de tipo ahorrador en aleación a continuación. Las composiciones químicas de aceros de ensayo se muestran en las Tablas 1 a 4. Aquí, el resto distinto a los componentes que se describen en la Tabla 1 es Fe y elementos de impurezas inevitables. Además, para los componentes que se muestran en las Tablas 1 a 4, las porciones donde las cantidades no se describen muestran los niveles de impurezas. REM indica elementos de tierras raras lantánidos, y la cantidad de REM muestra el total de estos elementos. Los números que están subrayados en las tablas indican valores fuera de los intervalos que se definen en la primera realización.

Para todos los aceros, en primer lugar, se preparó un acero colado con un espesor de 100 mm, y se evaluó la reducción de fractura de área. La evaluación se realizó como sigue. Primero, se calentó una sección paralela de una barra redonda de 8 mm$ hasta 1.200°C usando una alta frecuencia. A continuación, se disminuyó la temperatura hasta una temperatura (1.000°C) a la que se realizó un ensayo de rotura. La ruptura a la tracción se realizó a una velocidad de 20 mm/segundo a esta temperatura, y se midió el encogimiento de la sección transversal. Los aceros donde la reducción de fractura de área estuvo en un intervalo de 70% o más se evaluaron como A (buenos), los aceros donde la reducción de área estuvo en un intervalo de 60% o más a menos que 70% se evaluaron como B (aceptables), los aceros donde la reducción de área estuvo en un intervalo menor que 60% se evaluaron como C (malos), y los resultados se dan en las Tablas 5 y 6.

El acero colado se sometió a forja en caliente para obtener un producto semiacabado con un espesor de 60 mm, y este producto semiacabado se usó como material laminado en caliente. El producto semiacabado se calentó hasta una temperatura predeterminada de 1.150 a 1.250°C, y después se realizó la laminación en caliente usando una máquina de laminación de dos etapas en un laboratorio en las condiciones siguientes. Primero, se realizó repetidamente una reducción para ajustar el espesor de placa para que fuera 25 mm. Después, se realizó una laminación de acabado a partir de 1.000°C, y la laminación de acabado final se llevó a cabo a 900°C. Esta laminación se realizó de tal manera que el espesor de placa final llegó a ser 12 mm y la anchura de placa llegó a ser 120 mm para obtener una placa de acero laminada en caliente. Se midieron las longitudes máximas de los agrietamientos en los bordes que se generaron en las secciones de los bordes izquierdo y derecho de la placa de acero laminada en caliente obtenida, y se determinó la suma de las longitudes máximas de los agrietamientos en los bordes en las secciones de los bordes izquierdo y derecho. Los aceros donde la suma de los agrietamientos en los bordes estuvo en un intervalo menor que 5 mm se evaluaron como A (buenos), los aceros donde la suma de los agrietamientos en los bordes estuvo en un intervalo de 5 a 10 mm se evaluaron como B (aceptables), los aceros donde la suma de los agrietamientos en los bordes excedió de 10 mm se evaluaron como C (malos), y los resultados se dan en las Tablas 5 y 6.

Además, las placas de acero se sometieron a un tratamiento de calor de solubilización de la siguiente manera. La placa de acero se insertó en un horno de tratamiento de calor a 1.000°C y se calentó durante aproximadamente 5 minutos. A continuación, se extrajo la placa de acero, y después se sometió a un enfriamiento en agua a temperatura ambiente.

La resistencia a la corrosión de la placa de acero se evaluó mediante la velocidad de corrosión en ácido sulfúrico.

La velocidad de corrosión en el ácido sulfúrico se midió como sigue. Se sometieron piezas de ensayo de 3 mm de espesor * 25 mm de ancho * 25 mm de largo a un ensayo de inmersión durante 6 horas en ácido sulfúrico al 5% en ebullición. Se midió el peso antes y después de la inmersión, y se calculó la velocidad de disminución en peso. Los aceros donde la velocidad de corrosión en el ácido sulfúrico estuvo en un intervalo menor que 0,3 g/m2 por hora se evaluaron como A (buenos), los aceros donde la velocidad de corrosión en el ácido sulfúrico estuvo en un intervalo de 0,3 a 1 g/m2 por hora se evaluaron como B (aceptables), los aceros donde la velocidad de corrosión en el ácido sulfúrico estuvo en un intervalo de 1 g/m2 por hora o más se evaluaron como C (malos), y los resultados de la evaluación se dan en las Tablas 5 y 6.

Las características de impacto se midieron usando piezas de ensayo de Charpy que se tomaron en la dirección de la anchura. Las piezas de ensayo se prepararon procesando muescas en V de 2 mm a tamaño completo en la dirección de laminación. El ensayo se llevó a cabo a -20°C usando dos piezas de ensayo para cada uno de los aceros, y las características de impacto se evaluaron mediante los valores medios de los valores de impacto obtenidos. Los aceros donde el valor de impacto estuvo en un intervalo de más que 100 J/cm2 se evaluaron como A (buenos), los aceros donde el valor de impacto estuvo en un intervalo de 50 a 100 J/cm2 se evaluaron como B (aceptables), los aceros donde el valor de impacto fue menos que 50 J/cm2 se evaluaron como C (malos), y los resultados de la evaluación se dan en las Tablas 5 y 6.

Tabla 5

Tabla 6

A partir de los ejemplos que se muestran en la Tabla 5 y 6, los aceros N° 1-1 a 1-33, que satisfacen las condiciones de la primera realización, tienen una capacidad de fabricación en caliente, resistencia a la corrosión y características de impacto favorables. Por otra parte, los aceros N° 1-A a 1-U, que no satisfacen las condiciones de la primera realización, fueron inferiores en todas de la capacidad de fabricación en caliente, la resistencia a la corrosión y las características de impacto.

Como se ve a partir de los ejemplos anteriores, es claro que es posible obtener un acero inoxidable dúplex de tipo ahorrador en aleación económico con una capacidad de fabricación en caliente favorable donde la resistencia a la corrosión es mejorada por la adición de Sn según la primera realización.

(Ejemplo 2)

Se dará una descripción de ejemplos del acero inoxidable dúplex de uso general a continuación. Las composiciones químicas de los aceros de ensayo se muestran en lasTablas 7 a 10. Aquí, el resto distinto a los componentes que se describen en las Tablas 7 a 10 es Fe y elementos de impurezas inevitables. Además, para los componentes que se muestran en las Tablas 7 a 10, las porciones donde las cantidades no se describen muestran los niveles de impurezas. REM indica elementos de tierras raras lantánidos, y la cantidad de REM muestra el total de estos elementos. Los números que están subrayados en las tablas indican valores fuera de los intervalos que se definen en la segunda realización.

En las mismas condiciones que el Ejemplo 1, se realizó la fabricación del acero colado, la evaluación de la reducción de fractura de área del acero colado, la fabricación del material laminado en caliente, la realización de la laminación en caliente con respecto al material laminado en caliente, y la evaluación del agrietamiento en los bordes. Los resultados de la evaluación obtenidos se dan en las Tablas 11 y 12.

Además, las placas de acero se sometieron a un tratamiento de calor de solubilzación de la siguiente manera. La placa de acero se insertó en un horno de tratamiento de calor a 1.050°C y se calentó durante aproximadamente 5 minutos. A continuación, se extrajo la placa de acero, y después se sometió a un enfriamiento en agua a temperatura ambiente.

La velocidad de corrosión en el ácido sulfúrico se midió como sigue. Se sometieron piezas de ensayo de 3 mm de espesor * 25 mm de ancho * 25 mm de largo a un ensayo de inmersión durante 6 horas en ácido sulfúrico que incluía 2.000 ppm de iones Cl, donde la concentración fue 15% y la temperatura fue 40% Se midió el peso antes y después de la inmersión, y se calculó la velocidad de disminución en peso. Los aceros donde la velocidad de corrosión en el ácido sulfúrico estuvo en un intervalo menor que 0,1 g/m2 por hora se evaluaron como A (buenos), los aceros donde la velocidad de corrosión en el ácido sulfúrico estuvo en un intervalo de 0,1 a 0,3 g/m2 por hora se evaluaron como B (aceptables), los aceros donde la velocidad de corrosión en el ácido sulfúrico estuvo en un intervalo demás que 0,3 g/m2 por hora o más se evaluaron como C (malos), y los resultados de la evaluación se dan en las Tablas 11 y 12.

En las mismas condiciones que el Ejemplo 1, se midieron las características de impacto. Los resultados de la evaluación obtenidos se dan en las Tablas 11 y 12.

Tabla 11

Tabla 12

A partir de los ejemplos que se muestran en la Tabla 11 y 12, los aceros inoxidables dúplex de uso general N° 2-1 a 2-23, que satisfacen las condiciones de la segunda realización, tienen una capacidad de fabricación en caliente, resistencia a la corrosión y características de impacto favorables. Por otra parte, los aceros N° 2-A a 2-K y 2-M a 2-T, que no satisfacen las condiciones de la segunda realización, fueron inferiores en capacidad de fabricación en caliente, resistencia a la corrosión y características de impacto. Además, el ejemplo comparativo 2-L satisfizo las características; sin embargo, dado que estaba contenido una gran cantidad de Co, el ejemplo comparativo 2-L fue inferior en términos de coste. Además, el ejemplo comparativo 2-U es acero S31803 y es favorable en todas de la capacidad de fabricación en caliente, la resistencia a la corrosión y la capacidad de fabricación. Sin embargo, las cantidades de Ni y Mo son altas, y el ejemplo comparativo 2-U es inferior en términos de coste para el fin de la segunda realización.

Como se ve a partir de los ejemplos anteriores, es claro que es posible obtener un acero inoxidable dúplex de uso general económico con una capacidad de fabricación en caliente favorable donde la resistencia a la corrosión es mejorada debido a la adición de Sn y Cu según la segunda realización.

Aplicabilidad industrial

Según la primera y segunda realizaciones, es posible proporcionar un acero inoxidable dúplex de tipo ahorrador en aleación y un acero inoxidable dúplex de uso general que son económicos y donde la resistencia a la corrosión es mejorada. Estos materiales de acero inoxidable dúplex hacen una contribución extremadamente significativa a las industrias, porque es posible usar los materiales de acero inoxidable dúplex en una unidad de desalación de agua de mar, tanques para un barco de transporte, diversos tipos de contenedores, o similares.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un acero inoxidable dúplex que consiste en, en % en masa:

C: 0,03% o menos;

Si: 0,05% a 1,0%;

Mn: 0,1% a 7,0%;

P: 0,05% o menos;

S: 0,0001% a 0,0010%;

Ni: 0,5% a 5,0%;

Cr: 18,0% a 25,0%;

N: 0,10% a 0,30%;

Al: 0,05% o menos;

Ca: 0,0010% a 0,0040%;

Sn: 0,01% a 0,2%;

opcionalmente uno o más seleccionados de

Mo: 1,5% o menos,

Cu: 0,3% a 2,0%,

W: 0,05% a 1,0%,

Co: 2,0% o menos,

V: 0,05% a 0,5%,

Nb: 0,01% a 0,20%,

Ti: 0,003% a 0,05%,

B: 0,0005% a 0,0050%,

Mg: 0,0001% a 0,0030%, y

REM: 0,005 a 0,10%; y

siendo el resto Fe e impurezas inevitables,

en donde una relación Ca/O de las cantidades de C ay O está en un intervalo de 0,3 a 1,0, y un índice de picadura PI mostrado por la fórmula (1) está en un intervalo menor que 30,

PI=Cr+3,3Mo+16N (1),

en donde los símbolos químicos en la fórmula (1) indican las cantidades de los elementos.

2. El acero inoxidable dúplex según la reivindicación 1, que comprende:

uno o más seleccionados de

Mo: 1,5% o menos,

Cu: 0,3% a 2,0%,

W: 0,05% a 1,0%, y

Co: 2,0% o menos.

3. El acero inoxidable dúplex según la reivindicación 1 o 2, que comprende:

uno o más seleccionados de

V: 0,05% a 0,5%,

Nb: 0,01% a 0,20%, y

Ti: 0,003% a 0,05%.

4. El acero inoxidable dúplex según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende:

uno o más seleccionados de

B: 0,0005% a 0,0050%,

Mg: 0,0001% a 0,0030%, y

REM: 0,005 a 0,10%.

5. Un acero inoxidable dúplex que consiste en, en % en masa:

C: 0,03% o menos;

Si: 0,05% a 1,0%;

Mn: 0,1% a 4,0%;

P: 0,05% o menos;

S: 0,0001% a 0,0010%;

Cr: 23,0% a 28,0%;

Ni: 2,0% a 6,0%;

Co: 0% a 1,0%;

Cu: 0,2% a 2,0%;

Sn: 0,01% a 0,2%;

N: 0,20% a 0,30%;

Al: 0,05% o menos;

Ca: 0,0010% a 0,0040%,

opcionalmente uno o más seleccionados de

Mo: 0,2% a 2,0%,

W: 0,1% a 1,0%,

V: 0,05% a 0,5%,

Nb: 0,01% a 0,15%,

Ti: 0,003% a 0,05%,

B: 0,0005% a 0,0050%,

Mg: 0,0001% a 0,0030%, y

REM: 0,005 a 0,10%; y

siendo el resto Fe e impurezas inevitables,

en donde Ni+Co está en un intervalo de 2,5% o más y una relación Ca/O de las cantidades de Ca y O está en un intervalo de 0,3 a 1,0, y

PI mostrado por la fórmula (1) está en un intervalo de 30 o más a menos que 40,

PI=Cr+3,3Mo+16N (1),

6. El acero inoxidable dúplex según la reivindicación 5, que comprende:

uno cualquiera o ambos de

Mo: 0,2% a 2,0%, y

W: 0,1% a 1,0%.

7. El acero inoxidable dúplex según la reivindicación 5 o 6, que comprende:

uno o más seleccionados de

V: 0,05% a 0,5%,

Nb: 0,01% a 0,15%, y

Ti: 0,003% a 0,05%.

8. El acero inoxidable dúplex según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, que comprende:

uno o más seleccionados de

B: 0,0005% a 0,0050%,

Mg: 0,0001% a 0,0030%, y

REM: 0,005 a 0,10%.

9. Un acero colado de un acero inoxidable dúplex que tiene una composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8,

en donde el acero colado es un acero en un estado después de colar y antes de procesar, y

una reducción de fractura de área a 1.000°C está en un intervalo de 70% o más.

10. Un material de acero inoxidable dúplex que es obtenible trabajando en caliente el acero colado del acero inoxidable dúplex según la reivindicación 9,

en donde el material de acero inoxidable es un producto semiacabado, una placa de acero laminada en caliente, una placa de acero laminada en frío, un alambre de acero o una tubería de acero.