Acero inoxidable ferrítico de alta pureza que presenta excelente resistencia a la corrosión, y método para la producción del mismo.

Un acero inoxidable ferrítico de alta pureza excelente en cuanto a resistencia frente a la corrosión, formado por, en % en masa,

C: de 0,001 a 0,02 %,

Si: de 0,01 a 0,6 %,

Mn: de 0,01 a 0,6 %,

P: de 0,005 a 0,04 %,

S: de 0,0001 a 0,01 %,

Cr: de 13 a 22 %,

N: de 0,001 a 0,02 %,

Al: de 0,005 a 0,05 %,

Sn: de 0,001 a 1 %, y opcionalmente uno o más de

Ti: de 0,05 a 0,35 %,

Ni: de 0,05 a 0,5 %,

Cu: de 0,05 a 0,5 %,

Nb: de 0,05 a 0,7 %,

Mo: de 0,005 a 0,5 %,

Mg: de 0,0001 a 0,005 %,

B: de 0,0003 a 0,005 %,

Ca: de 0,0003 a 0,005 % y

un equilibrio de Fe e impurezas inevitables,

en el que dicho acero se caracteriza por cumplir las dos relaciones de la fórmula

(1) y la fórmula (2) siguientes, en las que I(Fe), I(Cr), I(Sn) e I(O) son las intensidades de rayos-X de los óxidos de Fe, óxidos de Cr, óxidos de Sn y otros óxidos detectados en la superficie del acero medidas por medio de espectrómetro de fotoelectrones de rayos-X:

0< I(Fe) / I(Cr)< 5 .......... fórmula (1) y

0< I(O) / I(Sn)< 3 ........... fórmula (2).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/JP2009/070788.

Solicitante: Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corporation.

Nacionalidad solicitante: Japón.

Dirección: 6-1, Otemachi 2-chome Chiyoda-ku Tokyo 100-0004 JAPON.

Inventor/es: ISHIMARU,EIICHIRO, HATANO,MASAHARU, TAKAHASHI,AKIHIKO, TAKAHATA,SHIGENORI.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA; ALEACIONES FERROSAS O NO FERROSAS; TRATAMIENTO... > ALEACIONES (tratamiento de alegaciones C21D, C22F) > Aleaciones ferrosas, p. ej. aleaciones del acero... > C22C38/54 (con boro)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA; ALEACIONES FERROSAS O NO FERROSAS; TRATAMIENTO... > ALEACIONES (tratamiento de alegaciones C21D, C22F) > Aleaciones ferrosas, p. ej. aleaciones del acero... > C22C38/18 (que contienen cromo)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA; ALEACIONES FERROSAS O NO FERROSAS; TRATAMIENTO... > ALEACIONES (tratamiento de alegaciones C21D, C22F) > C22C38/00 (Aleaciones ferrosas, p. ej. aleaciones del acero (aleaciones de hierro colado C22C 37/00))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA DEL HIERRO > MODIFICACION DE LA ESTRUCTURA FISICA DE LOS METALES... > Tratamiento térmico, p. ej. recocido, endurecido,... > C21D9/46 (para láminas metálicas)

PDF original: ES-2531280_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Acero inoxidable ferrítico de alta pureza que presenta excelente resistencia a la corrosión, y método para la producción del mismo

Campo Técnico

La presente invención se refiere a un acero Inoxidable ferrítico de alta pureza de tipo de protección de aleación excelente en cuanto a resistencia frente a la corrosión y a un método para la producción del mismo.

Técnica Anterior

El acero Inoxidable ferrítico se usa en amplios campos tales como equipamiento para cocinas, electrodomésticos, equipos electrónicos, etc. No obstante, presenta una aptitud de conformación inferior en comparación con el acero inoxidable austenítico, por ello las aplicaciones resultan en ocasiones limitadas. En los últimos años, las mejoras en las técnicas de refinado han permitido la reducción extrema de carbono y nitrógeno, reducción de Si, y también la reducción de P, S y otros elementos de impurezas. El acero inoxidable ferrítico mejora su aptitud de conformación por medio de la adición de Ti u otros elementos estabilizadores (a continuación, "acero inoxidable ferrítico de alta pureza") y se usa para una gama cada vez más amplia de aplicaciones de conformación. Esto es debido a que el acero inoxidable ferrítico es más rentable en comparación con el acero inoxidable austenítico que contiene grandes cantidades de Ni - cuyo precio se ha disparado en los últimos años.

El acero Inoxidable ferrítico de alta pureza, como se entiende a partir de SUS43LX normalizado por JIS, con frecuencia presenta una cantidad menor de Cr en comparación con el acero inoxidable austenítico típico SUS34 (18Cr-8N¡) y tiene problemas de resistencia frente a la corrosión. Para los fregaderos de acero inoxidable y otros equipos de cocina o electrodomésticos en los cuales se demanda una cuestión estética, el deterioro de las propiedades superficiales debido a picadura, corrosión u otro tipo de corrosión, con frecuencia representa un problema.

Para mejorar la resistencia frente a la corrosión anterior, existe un método de aleación de Cr, Mo, etc. y el método de uso de recocido que evita la oxidación para modificar el revestimiento formado sobre la superficie del acero. El primero implica el aumento de coste debido a la aleación y se convierte en un factor que inhibe la aptitud de conformación, por ello no resulta preferido. El último es un método eficaz desde los puntos de vista de evitar el aumento de coste de los materiales y la disminución de la aptitud de conformación. Se han divulgado varias invenciones con respecto a la modificación de revestimientos que utilizan recocido que evita la oxidación.

Desde el último punto de vista, PLT 1 divulga una chapa de acero inoxidable ferrítico terminada y recocida evitando la oxidación, excelente en cuanto a resistencia frente a la corrosión y aptitud de conformación que tiene una proporción de concentración de Cr/Fe en el revestimiento de más que ,5 e incluye TÍO2 en el revestimiento y un método de producción de la misma. No obstante, en el acero que utiliza recocido que evita la oxidación para modificar el revestimiento, cuando tienen lugar la conformación y el pulldo/molienda posterior se provoca la exposición de nuevas superficies, persisten los problemas a la hora de garantizar la resistencia frente a la corrosión en las nuevas superficies. PLT 1 no describe medidas frente a estos problemas.

Como medio para solucionar los problemas anteriores, se puede considerar el método de utilización de cantidades traza de elementos para mejorar la resistencia frente a la corrosión. PLT 2 y PLT 3 describen un acero Inoxidable ferrítico en el que P se añade de forma deliberada para mejorar la resistencia frente a la Intemperie, resistencia frente a la corrosión y resistencia frente a la corrosión en el interior de las fisuras. PLT 2 describe acero Inoxidable ferrítico de alto contenido en Cr y P que contiene Cr: de más de 2 % a 4 % y P: de más de ,6 % a ,2 %. PLT 3 describe acero inoxidable ferrítico P que contiene Cr: de 11 % a menos de 2 % y P: de más de ,4 % a ,2 %. No obstante, P se convierte en un factor que Inhibe la aptitud de fabricación, aptitud de conformación y aptitud de soldadura.

PLT 4 divulga acero inoxidable ferrítico excelente en cuanto a resistencia frente a la temperatura que Incluye elementos traza de Sn y Pb y un método de producción del mismo. La mayoría de los aceros mostrados en los ejemplos de PLT 4 sin acero de bajo contenido de Crde Cr: de 1 a 12 %. Con acero de alto contenido de Crde Cr: 12 %, para garantizar la resistencia frente a la temperatura elevada, se añaden V, Mo, etc. Como efectos de Sn y Pb, se menciona la mejora de la resistencia a temperatura elevada, pero no existe descripción alguna relativa a la resistencia frente a la corrosión.

PLT 5 describe un método de producción de una chapa de acero Inoxidable ferrítico para su uso en un sistema de gases de escape para automóvil que resulta excelente en cuanto a aptitud de embutición Intensa que Incorpora adiciones de uno o más de Cu, NI, W y Sn. El acero mostrado en los ejemplos de PLT 5 requiere la adición de Mo costoso hasta un ,5 % o más. Como efecto de Sn, éste se describe como un elemento que mejora la resistencia frente a la corrosión de la misma manera que Cu, NI y W.

PLT 6 y PLT 7 divulgan aceros Inoxidables ferríticos excelentes en cuanto a propiedades superficiales y resistencia frente a la corrosión que incluyen Mg y Ca como elementos traza y métodos de producción de los mismos. Sn es un

elemento añadido de forma opcional. Se describe como un elemento preferido para la resistencia frente a la

corrosión.

Los aceros mostrados en los ejemplos de PLT 6 y PLT 7 tienen Sn y Co costosos, añadidos de forma conjunta a los mismos. Estos aceros son acero de 11,6 % de Cr o acero de 16 % de Cr que contienen grandes cantidades de Cu 5 otro elemento de impureza. Se describe el potencial de picadura como ,86 V y ,12 V, respectivamente. Este potencial de picadura, al final, no alcanza la resistencia frente a la corrosión correspondiente a SUS34 deseada por medio de la presente Invención.

PLT 8 describe un acero Inoxidable ferrítico excelente en cuanto a resistencia a la corrosión en el interior de las fisuras que tiene Sn y Sb como elementos traza, con la finalidad de mejorar la duración de la picadura de las partes 1 del automóvil, etc. Estos aceros mostrados en los ejemplos de PLT 8 tienen casi todos Sn y Ni, añadidos juntos para mejorar la resistencia frente a la picadura y en las partes de las fisuras. El acero de 16 % de Cr al cual se añade Sn solo presenta una elevada cantidad de Si y no corresponde al acero inoxidable ferrítico de alta pureza que abarca la presente Invención.

El documento JP 28 19 3 divulga un acero con una buena resistencia frente a la corrosión en el interior de las 15 fisuras que puede contener estaño.

Listado de Citas

Bibliografía de Patentes

PLT 1: Publicación de Patente Japonesa (A) N°. 28-1945 PLT 2: Publicación de Patente Japonesa (A) N° 6-172935 2 PLT 3: Publicación de Patente Japonesa (A) N° 7-3425.

PLT 4: Publicación de Patente Japonesa (A) N°. 2-169943.

PLT 5: Publicación de Patente Japonesa (A) N°. 21-262234.

PLT 6: Publicación de Patente Japonesa (A) N°. 21-288543.

PLT 7: Publicación de Patente Japonesa (A) N°. 21-288544.

PLT 8: W27/12973.

Sumario de la Invención Problema Técnico

Como se ha explicado anteriormente, en el pasado, la técnica para la mejora de la resistencia frente a la corrosión que utilizaba elementos traza consistía en añadir P solo o añadir Sn o Sb con elementos costosos raros de Co o Ni y 3 Mo juntos. Estos son problemas desde el punto de vista de aptitud de fabricación, aptitud de conformación... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1.- Un acero inoxidable ferrítico de alta pureza excelente en cuanto a resistencia frente a la corrosión, formado por, en % en masa,

C: de ,1 a ,2 %,

Si: de ,1 a ,6 %,

Mn: de ,1 a ,6 %,

P: de ,5 a ,4 %,

S: de ,1 a ,1 %,

Cr: de 13 a 22 %,

N: de ,1 a ,2 %,

Al: de ,5 a ,5 %,

Sn: de ,1 a 1 %, y opcionalmente uno o más de Ti: de ,5 a ,35 %,

Ni: de ,5 a ,5 %,

Cu: de ,5 a ,5 %,

Nb: de ,5 a ,7 %,

Mo: de ,5 a ,5 %,

Mg: de ,1 a ,5 %,

B: de ,3 a ,5 %,

Ca: de ,3 a ,5 % y

un equilibrio de Fe e impurezas inevitables,

en el que dicho acero se caracteriza por cumplir las dos relaciones de la fórmula (1) y la fórmula (2) siguientes, en las que l(Fe), l(Cr), l(Sn) e l(O) son las intensidades de rayos-X de los óxidos de Fe, óxidos de Cr, óxidos de Sn y otros óxidos detectados en la superficie del acero medidas por medio de espectrómetro de fotoelectrones de rayos-X:

< l(Fe) / l(Cr) <5.........fórmula (1) y

< l(O) / l(Sn) < 3..........fórmula (2).

2.- Un acero inoxidable ferrítico de alta pureza excelente en cuanto a resistencia frente a la corrosión como se explica en la reivindicación 1, caracterizado porque el acero contiene además, en % en masa, uno o más de:

Ti: de ,5 a ,35 %,

Ni: de ,5 a ,5 %,

Cu: de ,5 a ,5 %,

Nb: de ,5 a ,7 %,

Mo: de ,5 a ,5 %,

Mg: de ,1 a ,5 %,

B: de ,3 a ,5 %, y

Ca: de ,3 a ,5 %.

3.- Un acero inoxidable ferrítico de alta pureza excelente en cuanto a resistencia frente a la corrosión como se explica en la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que, en la superficie del acero, el potencial de picadura V'c1 en una disolución acuosa de NaCI de 3,5 % a 3 °C está por encima de ,2 V (V frente a AgCI).

4.- Un método de producción de un acero inoxidable ferrítico de alta pureza excelente en cuanto a resistencia frente a la corrosión que comprende forjar en caliente o laminar en caliente el acero inoxidable ferrítico de alta pureza que se explica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 para obtener un material de acero laminado en caliente y procesar en frío de forma repetida y recocer el mismo, en el que el método de producción del material de acero se 5 caracteriza por recocer a una temperatura mayor que 8 °C para el recocido final, posteriormente enfriarlo a una tasa de enfriamiento de 1 °C/s o más hasta 7 °C o menos, mantenerlo en un intervalo de temperatura de 2 a 7 °C durante al menos 1 minuto para el enfriamiento, posteriormente decapar en una disolución acuosa que contiene, en % en peso, al menos ácido nítrico de 5 %.

- Un método de producción de un acero inoxidable ferrítico de alta pureza excelente en cuanto a resistencia frente 1 a la corrosión que comprende forjar en caliente o laminar en caliente el acero inoxidable ferrítico de alta pureza que se explica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 para obtener un material de acero laminado en caliente y procesar en frío de forma repetida y recocer el mismo, en el que el método de producción del material de acero se caracteriza por llevar a cabo el recocido final por medio de recocido que evita la oxidación a una temperatura mayor que 8° C, siendo el gas atmosférico del mismo al menos 5 % en volumen de gas de hidrógeno y un equilibrio 15 sustancial de gas de nitrógeno e impurezas inevitables, siendo el punto de rocío del gas atmosférico de -5 °C a -2°C.