耐氧化性優良的耐熱鐵素體系不銹鋼板制造技術

本發明專利技術涉及一種耐熱性以及耐氧化性優良的鐵素體系不銹鋼板，其是最適合用于排氣系部件用途的低成本且耐氧化性優良的耐熱鐵素體系不銹鋼板，其中，以質量%計，在C：0.015%以下、N：0.020%以下、P：0.04%以下、S：0.001%以下、Si：0.3～1.5%、Mn：0.3～0.7%、Cr：11.0～17.0%、Cu：0.8～1.5%、Ni：0.05～1.0%、V：0.5%以下、Al：大于0.01%且小于等于0.1%、Ti：10(C+N)～0.3%的范圍內含有元素，所述元素以由下述式(1)規定的γ值達到35以下的方式相互進行了元素量的調節。γ=23[%Ni]+9[%Cu]+7[%Mn]-11.5[%Cr]-11.5[%Si]-52[%Al]-49[[Ti%]-4([%C]+[%N])]-23[%V]-12[%Mo]-47[%Nb]+189?(1)。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及最適合用于特別需要高溫強度和耐氧化性的排氣系構件等中的耐氧化性優良的耐熱性鐵素體系不銹鋼板。
技術介紹
汽車的排氣歧管、前排氣管以及中心排氣管等排氣系構件之中要通過從發動機排出的高溫的廢氣，因此對于構成排氣構件的材料要求耐氧化性、高溫強度、熱疲勞特性等多種特性。以往，汽車排氣構件中排氣歧管通常使用鑄鐵，但從排氣限制的強化、發動機性能的提高、車體輕量化等觀點考慮，使用不銹鋼制的排氣歧管。排氣溫度根據車種和發動機結構而不同，但多數情況下為600 800°C左右，在這樣的溫度范圍內長時間使用的環境下，要求具有高的高溫強度、耐氧化性的材料。在不銹鋼中奧氏體系不銹鋼的耐熱性和加工性優良，但熱膨脹系數大，因此在像排氣歧管這樣反復受到加熱、冷卻的構件中應用的情況下，容易產生熱疲勞破壞。另一方面，鐵素體系不銹鋼與奧氏體系不銹鋼相比，熱膨脹系數小，因此熱疲勞特性和耐氧化皮剝離性優良。另外，與奧氏體系不銹鋼相比，由于不含有Ni，因此材料成本也低，從而被廣泛使用。但是，鐵素體系不銹鋼與奧氏體系不銹鋼相比，高溫強度低，因此不斷開發使高溫強度提高的技術。例如有:SUS430J1L(添加了 Nb的鋼)、添加了 Nb-Si的鋼、SUS444(添加了 Nb-Mo鋼)，均以添加Nb作為前提。這是由于,通過由Nb產生的固溶強化或者析出強化，提高高 溫強度。但是，添加了 Nb的鋼也具有作為制品板的硬質化、伸長率的降低、深拉深性的指標的r值低的問題。這是由于，通過固溶Nb和析出Nb的存在，常溫下的硬質化和再結晶集合組織的發達受到抑制，由此阻礙了成形排氣部件時的壓制性、形狀自由度。另外，Nb的原料成本高，制造成本也上升，因此如果能夠通過Nb以外的添加元素來確保高溫特性，則可以抑制Nb的添加量，從而能夠以低成本提供加工性優良的耐熱鐵素體系不銹鋼板。在SUS444中添加的Mo由于合金成本高，因此也產生部件成本顯著上升的問題。在專利文獻I 6中公開了關于添加Cu的技術。由于添加Cu能夠提高低溫韌性，因此專利文獻I研究了添加0.5%以下的Cu，并不是從耐熱性的觀點考慮的添加。專利文獻2是利用了提高鋼的耐腐蝕性以及耐候性的作用的技術，并不是從耐熱性的觀點考慮的添加。專利文獻3 6公開了利用由Cu析出物引起的析出固化而使得在600°C或者700 800 0C的溫度范圍內的高溫強度提高的技術。現有技術文獻專利文獻專利文獻1:日本特開2006-37176號公報專利文獻2:日本專利第3446667號公報專利文獻3:國際公開W02003/004714號公報專利文獻4:日本專利第3468156號公報專利文獻5:日本專利第3397167號公報專利文獻6:日本特開2008-240143號公報
技術實現思路
專利技術所要解決的問題專利技術者們對在未添加Nb的鋼成分中添加Cu而使由Cu析出物的微小分散而產生的高溫強度提高進行了研究。此外，對就耐熱鋼板而言重要的耐氧化性也進行了詳細的研究。其結果，觀察到如下例子:對于大量添加了 Cu的鋼來說，與沒有添加的鋼相比，在超過900°C的范圍內耐氧化性極度降低。特別是對于低Cr鋼觀察到該傾向。對于排氣系構件來說，就連為非正常狀態下排氣溫度也有可能上升，優選能夠保持在超過900°C下也穩定的耐氧化性。另外，也能夠作為不那么要求強度的構件使用。由上可知，本專利技術的目的在于，改善添加了 Cu鋼的耐氧化性，提供耐氧化性優良的耐熱鐵素體系不銹鋼板。用于解決問題的手段本專利技術中，為了以低成本材料提供耐熱材料，盡量抑制添加價格高的Nb、Mo，利用比較廉價的Cu，詳細研究了能夠適宜地用于排氣部件的新型鐵素體系不銹鋼板。其結果，專利技術了耐熱性優良的添加了 Cu的鐵素體系不銹鋼，已經進行了申請(日本特愿2010-055944、日本特愿 2010-072889)。 本專利技術進一步對耐氧化性也進行了詳細的研究，結果發現，在添加了 Cu的低Cr鋼的情況下，產生了下述現象:在超過900°C的溫度范圍內耐氧化性急劇劣化(變差)。還發現，該現象與氧化皮正下面的Y相的生成相關，通過生成Y相，具有耐氧化性降低的傾向。但是也判定，即使生成Y相，如果是少量的話，則也能夠維持充分的耐氧化性。基于這些新的見解，對各種合金成分的添加進行研究，結果發現，用下述式(I)規定的Y值與耐氧化性具有相關性。y = 23[% Ni]+9[% Cu]+7[% Mn]-ll.5[% Cr]-ll.5[% Si]-52[% Al]-49[[Ti% ]-4([% C] + [% N])]-23[% V]-12[% Mo]-47 [% Nb]+189(I)該式是以評價Y相的穩定度的式子即CastooS (下述式(2))為基礎而得到的。式(2)中，碳、氮直接對Y相的穩定化產生影響。另一方面，在作為本專利技術的對象的高純度鐵素體系不銹鋼中，在1000°C以下碳、氮通過Ti以碳氮化物的形式基本固定，因此對Y穩定度沒有直接貢獻。另外，Ti產生的影響限定于在Ti中沒有以碳氮化物的形式固定的部分。因此，基于如上的考慮方式，將式(2)進行變形，導出了上述式(I)。Yp = 420[% C] +470[% N] +23[% Ni]+9[% Cu]+7[% Mn]-11.5[% Cr]-ll.5[% Si]-52[% Al]-49[[Ti% ]-23[% V]-12[% Mo]-47[% Nb] +189(2)上述式(I)是表示高純度鐵素體系不銹鋼的900°C 1000°C下的Y相的生成容易程度的指標，數字越大，具有越容易生成Y相的傾向。根據該式(1)，當Y值為一定值(35)以下時，在930°C也不會引起異常氧化以及氧化皮剝離，耐氧化性顯著改善。也就是說，根據該式子，通過將合金成分相互調節，能夠維持由添加Cu而引起的高溫強度的提高，并且能夠得到耐氧化性優良的耐熱鐵素體系不銹鋼。 本專利技術是基于上述見解而完成的，該主旨如下。(I) 一種耐熱性以及耐氧化性優良的鐵素體系不銹鋼板，其特征在于，以質量％計，在 C:0.015% 以下、N:0.020% 以下、P:0.04% 以下、S:0.01% 以下、Si:0.3 L 5%,Mn:0.3 0.7%、Cr:11.0 17.0%、Cu:0.8 1.5%、N1:0.05 1.0%、V:0.5% 以下、Al:0.01 0.l%,Ti:10(C+N) 0.3%的范圍內含有元素，所述元素以由下述式(I)規定的Y值達到35以下的方式相互進行了元素量的調節，剩余部分由Fe及不可避免的雜質構成，y = 23[% Ni]+9[% Cu]+7[% Mn]-ll.5[% Cr]-ll.5[% Si]-52[% Al]-49[[Ti% ]-4([% C] + [% N])]-23[% V]-12[% Mo]-47[% Nb]+189(I)。(2)根據(I)所述的耐熱性以及耐氧化性優良的鐵素體系不銹鋼板，其特征在于，以質量％計，還含有 Nb:0.001 0.3%, Mo:0.01 0.5%, B:0.0003 0.0050%中的一種以上。(3)根據(I)或(2)所述的耐熱性以及耐氧化性優良的鐵素體系不銹鋼板，其特征在于，以質量％計，還含有Zr:1.0%以下、Sn:1.0%以下、Co:0.本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.09.16 JP 2010-2079251.一種耐熱性以及耐氧化性優良的鐵素體系不銹鋼板，其特征在于，以質量％計，在C:0.015% 以下、N:0.020% 以下、P:0.04% 以下、S:0.01% 以下、S1:0.3 1.5%、Mn:0.3 0.7%,Cr: 11.0 17.0%、Cu:0.8 1.5%、N1:0.05 1.0%、V:0.5% 以下、Al:0.01 0.1%、Ti:10(C+N) 0.3%的范圍內含有元素，所述元素以由下述式(I)規定的Y值達到35以下的方式相互進行了元素量的調節，剩余部分由Fe及不可避免的雜質...

【專利技術屬性】
技術研發人員：井上宜治，濱田純一，神野憲博，寺岡慎一，
申請(專利權)人：新日鐵住金不銹鋼株式會社，
類型：
國別省市：