奥氏体系不锈钢板和金属密封垫制造技术

本发明专利技术的课题在于，降低奥氏体系不锈钢板中由氧化物系夹杂物引起的加工性和耐疲劳特性的各向异性。其解决手段为一种奥氏体系不锈钢热轧钢板，其以质量％计，包含C：0.030～0.300％、Si：0.30～3.20％、Mn：0.90～17.00％、Ni：1.00～8.00％、Cr：14.00～19.00％、Cu：0.50～3.50％、N：0.045～0.250％、Al：0.0001～0.0300％、V：0～0.50％、Nb：0～0.50％、Ti：0～0.30％、B：0～0.010％、余量Fe和不可避免的杂质，氧化物系夹杂物的换算平均组成为Al

Austenitic stainless steel plate and metal gasket

The subject of the present invention is to reduce the anisotropy of machinability and fatigue resistance caused by oxide inclusions in austenitic stainless steel plates. The solution is a kind of austenitic stainless steel hot rolled steel plate, with the mass%, including C:0.030 ~ 0.300%, Si:0.30 ~ 3.20%, Mn:0.90 ~ 17%, Ni:1.00 ~ 8%, Cr:14.00 ~ 19%, Cu:0.50 ~ 3.50%, N:0.045 ~ 0.250%, Al:0.0001 ~ 0.0300%, V:0 ~ 0.50%, Nb: 0 ~ 0.50%, Ti:0 ~ 0.30% B:0 ~ 0.010%, and the balance of Fe and unavoidable impurities, conversion of oxide inclusions average composition of Al

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】奥氏体系不锈钢板和金属密封垫
本专利技术涉及一种强度、疲劳特性和耐高温软化特性优异的金属密封垫用不锈钢板以及使用该不锈钢板的金属密封垫。
技术介绍
汽车、摩托车等中的发动机的气缸盖密封垫、排气歧管密封垫暴露于发动机特有的高温、高压、高振动下的反复的压力变化。其中由于汽车发动机的气缸密封垫在压缩时被施以高压，因此为了维持密封性必须以高的接触压力(面压)与双方的接触配合部件接触。对于发动机、排气通路中所使用的金属密封垫，为了确保足够的接触压力，通常通过利用压制的凸缘成形来形成一定高度的凸缘(ビード)(连续的隆起部)。该类型的金属密封垫通过将凸缘凸部的最高部(以下称为“凸缘头顶部”)按压在接触配合部件上使用来确保高的密封性，因此使用时必须具备高强度和高疲劳特性。以往，多将加工硬化型的亚稳态奥氏体系不锈钢(SUS301系列等)用于适用汽车发动机、其排气通路的密封垫。这种钢是通过在冷轧中使加工诱发马氏体生成来实现高强度化。但是，为了提高强度水平，有必要提高冷轧压下率。冷轧压下率的增大成为使韧性、耐疲劳特性和加工性降低的主要原因。在专利文献1、2中，公开了改善了这些特性的亚稳态奥氏体系不锈钢。另一方面，存在作为不依赖于冷轧压下率的增大而实现高强度的基材的马氏体系不锈钢。在专利文献3中，记载了将马氏体系钢种应用于密封垫。现有技术文献专利文献专利文献1：特开2003－82441号公报专利文献2：特开2011－252208号公报专利文献3：特开2000－109957号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题亚稳态奥氏体系不锈钢如上所述是通过冷轧来实现高强度化。当为了提高强度水平而增加冷轧压下率时，在板材的与轧制平行的方向(L方向)和与轧制成直角的方向(C方向)，弯曲加工性、疲劳特性产生各向异性。这样的各向异性在作为金属密封垫使用时成为将凸缘头顶部与接触配合部件的接触面压维持均匀的障碍因素，成为金属密封垫性能降低的原因之一。另一方面，在马氏体系不锈钢的情况下，由于没有必要赋予高的冷轧压下率来使其加工硬化，因此伴随加工硬化的各向异性的问题本质上不易产生。然而，根据专利技术人的调查可知，即使在使用避免过度冷轧而制造的奥氏体系不锈钢钢板、马氏体系不锈钢板来进行凸缘成形而成的金属密封垫中，若在严酷的试验条件下评价性能，被认为起因于材料的各向异性的性能降低仍可成为问题。作为其主要原因，认为是由于材料(钢板)中在轧制方向连续存在的粗大氧化物系夹杂物使得特定方向的加工性、耐疲劳特性降低。本专利技术公开了一种在奥氏体系不锈钢板中降低由氧化物系夹杂物引起的加工性、耐疲劳特性的“各向异性”的技术。另外，同时公开了一种在高温下使用的金属密封垫的用途中，赋予可维持高耐久性的“耐高温软化特性”，且防止热轧中的“热轧裂纹”的方法。用于解决课题的手段已知上述的“各向异性”的降低可通过将存在于钢板中的氧化物系夹杂物软质化来解决。另外，设定为加工诱发马氏体相不易过度生成的化学组成对于各向异性的降低、加工性的维持也是有效的。已知的是，为了提高“耐高温软化特性”，重要的是设定为负责应变时效的间隙型固溶元素(C、N)的位错固定(転位固着)作用难以释放的组成，为此，在增加Mn含量的基础上充分确保N含量的方法是有效的。此外，为了防止“热轧裂纹”，优化δ铁素体相的生成量是有效的。即，在本专利技术中，提供一种奥氏体系不锈钢热轧钢板，以质量％计，包含C：0.030～0.300％、Si：0.30～3.20％、Mn：0.90～17.00％、Ni：1.00～8.00％、Cr：14.00～19.00％、Cu：0.50～3.50％、N：0.045～0.250％、Al：0.0001～0.0300％、V：0～0.50％、Nb：0～0.50％、Ti：0～0.30％、B：0～0.010％、余量Fe和不可避免的杂质，具有由下述(1)式规定的Md30值为50.0以下、由下述(2)式规定的δ1230值为8.0以下的钢组成，金相组织中观察的氧化物系夹杂物的平均组成以Al2O3、SiO2和MnO的质量比例换算计为Al2O3：30质量％以下、SiO2：60质量％以下、MnO：15质量％以上，且满足下述(3)式，Md30＝551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-29(Ni+Cu)-13.7Cr…(1)δ1230＝-101.5-78.6C+3.1Si+0.4Mn-2.4Ni+7.7Cr-1.5Cu-51.4N…(2)MnO≥-3SiO2+110…(3)此处，在(1)式和(2)式的元素符号的位置代入钢组成中的该元素的质量％值，在(3)式的MnO和SiO2的位置分别代入上述氧化物系夹杂物的平均组成中的MnO和SiO2的换算质量％值。在上述钢成分元素中，V、Nb、Ti、B为任意添加元素。钢成分元素的Al的含量为总的Al含量。所谓“Al2O3、SiO2和MnO的质量比例换算”，是指将氧化物系夹杂物的Al、Si和Mn的含有率分别换算为Al2O3、SiO2和MnO的单独氧化物的质量比例。作为适合于金属密封垫的加工基材的钢板，可举出来自上述热轧钢板的奥氏体系不锈钢冷轧钢板。该奥氏体系不锈钢冷轧钢板的板面(轧制面)的维氏硬度例如被调整为400～500HV。其板厚可设定为例如0.05～0.5mm，也可以控制为0.1～0.3mm。另外，在本专利技术中，提供一种金属密封垫，其为对上述的冷轧钢板进行成形而得到的金属密封垫，具有通过压制(冲压)成形而得到的凸缘，将凸缘头顶部按压在接触配合部件上来使用。在凸缘成形后，根据需要例如可在100～500℃下实施时效处理。“凸缘头顶部”是指与接触配合部件相接触的凸缘凸部的最高部。专利技术效果根据本专利技术，由于将材料中存在的氧化物系夹杂物低熔点化·软质化，因此在热轧时及其后的冷轧时，氧化物系夹杂物追随钢基体(基质)的变形在轧制方向伸展，避免在薄壁化了的冷轧钢板中以粗大粒子的形态残留。因此，显着改善了以氧化物系夹杂物为起点的加工性、耐疲劳特性的下降。以往，氧化物系夹杂物因热轧而以某种程度被截断，由此产生的粗大粒子接近轧制方向地分布，因此使得弯曲棱线成为轧制方向那样的弯曲加工性、耐疲劳特性恶化，这成为使加工性、耐疲劳特性产生各向异性的主要原因。根据本专利技术的冷轧钢板减轻了这样的各向异性，在实施凸缘成形后可获得尺寸精度高的的密封垫。另外，即使在使用密封垫时，由于耐疲劳特性的各向异性小，因此施加在凸缘头顶部的接触面压也维持均匀。其结果，实现了耐泄露性优异的金属密封垫。而且，由于本专利技术的冷轧钢板耐高温软化特性优异，因此对于高温下使用的金属密封垫的用途是非常有用的。附图说明图1是示出Al2O3、SiO2、MnO三元系氧化物组成与氧化物系夹杂物的伸展性的关系的图。图2是在L截面观察的氧化物系夹杂物的光学显微镜照片。图3是示意性地示出在疲劳试样的凸缘部附近的形状的图。图4是关于调质轧制后实施了120小时的加热试验的材料例示了加热温度和硬度的关系的曲线图。具体实施方式[氧化物系夹杂物]钢中存在的夹杂物大致分为高延伸性类型和难变形性类型。前者主要是硫化物系、后者主要是氧化物系。其中，难变形性类型的氧化物系夹杂物在冷轧时也难以伸展，作为粗大的粒子残留于钢板中。粗大的氧化物系夹杂物的粒子成为使加工性、耐疲劳特性恶化的主要原因本文档来自技高网...

【技术保护点】
奥氏体系不锈钢热轧钢板，以质量％计，包含C：0.030～0.300％、Si：0.30～3.20％、Mn：0.90～17.00％、Ni：1.00～8.00％、Cr：14.00～19.00％、Cu：0.50～3.50％、N：0.045～0.250％、Al：0.0001～0.0300％、V：0～0.50％、Nb：0～0.50％、Ti：0～0.30％、B：0～0.010％、余量Fe和不可避免的杂质，具有由下述(1)式规定的Md

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.19 JP 2014-1665231.奥氏体系不锈钢热轧钢板，以质量％计，包含C：0.030～0.300％、Si：0.30～3.20％、Mn：0.90～17.00％、Ni：1.00～8.00％、Cr：14.00～19.00％、Cu：0.50～3.50％、N：0.045～0.250％、Al：0.0001～0.0300％、V：0～0.50％、Nb：0～0.50％、Ti：0～0.30％、B：0～0.010％、余量Fe和不可避免的杂质，具有由下述(1)式规定的Md30值为50.0以下、由下述(2)式规定的δ1230值为8.0以下的钢组成，金相组织中观察的氧化物系夹杂物的平均组成以Al2O3、SiO2和MnO的质量比例换算计为Al2O3：30质量％以下、SiO2：60质量％以下、MnO：15质量％以上，且满足下述(3)式，Md30＝551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-29(Ni+Cu)-13.7Cr…(1)δ1230＝-101.5-78.6C+3.1Si+0.4Mn-2.4Ni+...

【专利技术属性】
技术研发人员：松林弘泰，中村定幸，香月淳一，广田龙二，
申请(专利权)人：日新制钢株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP