在高温下具有优异的耐氧化性的不锈钢制造技术

技术编号:17771098 阅读:47 留言:0更新日期:2018-04-21 23:35
本发明专利技术公开一种不锈钢,其在高温环境下具有优异的抗拉强度、疲劳强度和耐氧化性。根据本发明专利技术的示例实施例,在高温下具有优异的耐氧化性的不锈钢包括:按重量%,C:0.01%至0.2%,Si:0.1%至1.0%,Mn:0.1%至2.0%,Cr:12.0%至30.0%,V:0.01%至0.5%,Nb:0.01%至0.5%,Al:0.1%至4.0%,Co:0.01%至5.0%,Mo:0.01%至4.0%,W:0.01%至4.0%,B:0.001%至0.15%,Ni:5.0%至20.0%,剩余部分为Fe和其它不可避免的杂质。

【技术实现步骤摘要】
在高温下具有优异的耐氧化性的不锈钢
本专利技术涉及一种在高温下具有优异的耐氧化性的不锈钢,并且更特别地,涉及一种在高温环境中具有优异的抗拉强度、疲劳强度和耐氧化性的不锈钢。
技术介绍
随着化石燃料储备达到其自然限度,由于国际油价的高度变化性导致对提高车辆的燃料效率的兴趣日益增长。作为响应,已经研究了用于提高车辆燃料效率的各种技术。用于提高燃料效率的一种可接受的方法是减少车辆重量。除了提高燃料效率以外,也已经针对各种应用研究了用于减少车辆重量的技术。例如,已经开发了用于在提高发动机输出的同时减小车辆的尺寸的技术。然而,在这些应用中,在较小的发动机中废气的温度随着增加的发动机输出而升高,导致在排气线路中的部件的耐久性减弱。为了处理这个问题,已经引进使用不锈钢的排气线路的修改,但是传统的不锈钢在车辆排气线路的高温环境中具有不足的强度和耐氧化性。已经进行尝试以通过在不锈钢的表面上形成涂层来处理使用不锈钢的缺点,但是导致在制造成本上的不期望的增加。
技术实现思路
本公开已经考虑在相关技术中出现的上述问题。本公开提供一种在高温环境中具有优异的抗拉强度、疲劳强度和耐氧化性的不锈钢,其通过优化合金的成分以在结构内生成稳定的复合碳化物和复合硼化物来制作。为了实现上述目的,根据本专利技术的一个方面,改进的不锈钢包括具有以下成分的合金:按重量%(wt%),C:0.01%至0.2%,Si:0.1%至1.0%,Mn:0.1%至2.0%,Cr:12.0%至30.0%,V:0.01%至0.5%,Nb:0.01%至0.5%,Al:0.1%至4.0%,Co:0.01%至5.0%,Mo:0.01%至4.0%,W:0.01%至4.0%,B:0.001%至0.15%,Ni:5.0%至20.0%,合金的剩余物包括Fe和少量的杂质。不锈钢的结构可以包括作为复合碳化物的NbC和(Cr,Mo)23C6以及作为复合硼化物的(Cr,Fe)2B。不锈钢的结构可以进一步包括作为复合硼化物的(Mo,Cr,W)2B和(Mo,W)3B2的至少一种。在示例实施例中,复合碳化物的尺寸等于或小于50nm。在又一示例实施例中,不锈钢在室温以上的温度下可以具有以下特性:大于或等于250Mpa的抗拉强度,大于或等于95Mpa的疲劳强度,以及小于或等于0.9g/m2的氧化权重。改进的不锈钢可以具有大于或等于710Mpa的室温抗拉强度和大于或等于50%的A5伸长率。附图说明从以下结合附图的详细描述,将更清楚地理解本专利技术的上述和其它的目的、特征和优点,其中:图1是示出示例实施例和比较示例实施例的组分的表;图2是示出图1中描述的示例实施例和比较示例实施例的物理性质和性能的表;图3是示出根据示例实施例改进的不锈钢根据温度的相变的曲线图;图4a和图4b是示出对于传统不锈钢(SUS310)的碳化物的摩尔分数和尺寸随退火时间变化的曲线图;图5a和图5b是示出对于本公开的改进的不锈钢的示例实施例的复合碳化物的摩尔分数和尺寸随退火时间变化的曲线图;图6是示出传统不锈钢(SUS304)的氧化性质的图片;以及图7是示出本公开的改进的不锈钢的示例实施例的氧化性质的图片。具体实施方式在下文中,参照附图详细描述示例实施例。然而,本专利技术不限于以下公开的示例性实施例,而是可以各种不同的形式实施。提供这些示例实施例仅为了使本专利技术的公开彻底并且允许本领域的技术人员了解本公开的范围。根据本公开的示例实施例在高温下具有优异的耐氧化性的不锈钢可期望用于车辆排气线路,因为其改善诸如在排气线路的高温环境中的高抗拉强度、高疲劳强度以及高耐氧化性的物理性质。这些特性可以通过优化不锈钢的成分来实现。在示例实施例中,改进的不锈钢包括:按重量%,C:0.01%至0.2%,Si:0.1%至1.0%,Mn:0.1%至2.0%,Cr:12.0%至30.0%,V:0.01%至0.5%,Nb:0.01%至0.5%,Al:0.1%至4.0%,Co:0.01%至5.0%,Mo:0.01%至4.0%,W:0.01%至4.0%,B:0.001%至0.15%,Ni:5.0%至20.0%,剩余物包括Fe和少量的杂质。每个合金组分的范围基于以下所述的性质来选择。在下文中,除非特别指出,否则%表示成分中特定元素的重量%。碳(C):0.01%至0.2%以陈述的范围添加碳(C)用于增大不锈钢的强度和硬度。特别地,形成诸如NbC和(Cr,Mo)23C6的复合碳化物,来提高总体耐腐蚀性和晶界耐腐蚀性。此外,由于在450℃和850℃之间的晶界敏化(grainboundarysensitization)而提高耐氧化性。当碳C的含量小于0.01%时,生成较少的碳化物并且强度相应地降低。另一方面,当碳(C)的含量超过0.2%时,晶界敏化可能过度地增加。因此,优选将碳(C)的含量限制为0.01%至0.2%的范围。硅(Si):0.1%至1.0%以陈述的范围添加硅(Si)用作脱氧剂并且用于控制伸长率。特别地,以陈述的范围添加硅提高耐氧化性、应力腐蚀开裂(SCC)性质以及可模塑性。当硅(Si)的含量小于0.1%时,不锈钢的耐氧化性和可模塑性可能降低。另一方面,当硅(Si)的含量超过1.0%时,不锈钢的柔性和可焊性可能降低。因此,优选将硅(Si)的含量限制为0.1%至1.0%的范围。锰(Mn):0.1%至2.0%以陈述的范围添加锰(Mn)用于提高强度。特别地,锰(Mn)提高淬透性、氮(N)溶解度以及屈服强度并且降低不锈钢的冷却速度。当锰(Mn)的含量小于0.1%时,不锈钢的硬度降低。另一方面,当锰(Mn)的含量超过2.0%时,其降低其它组分的有益效果。因此,优选将锰(Mn)的含量限制为0.1%至2.0%的范围。铬(Cr):12.0%至30.0%以陈述的范围添加铬(Cr)增强改进的不锈钢的耐腐蚀性,并且与镍和锰一起,帮助稳定不锈钢中的奥氏体。特别地,铬Cr用于提高耐腐蚀性、高温强度以及非磁性并且还用作固溶增强剂。当铬(Cr)的含量小于12.0%时,不锈钢的耐氧化性和结构稳定性可能降低。另一方面,当铬(Cr)的含量超过30.0%时,其降低其它元素的有益效果。因此,优选将铬(Cr)的含量限制为12.0%至30.0%的范围。钒(V):0.01%至0.5%以陈述的范围添加钒(V)用作固溶增强剂并且提供低温段的增加的强度。钒还用于提高不锈钢的淬透性。当钒(V)的含量小于0.01%时,低温强度和微观结构的精细化可能降低。另一方面,当钒(V)的含量超过0.5%时,铌(Nb)的有益效果可能降低。因此,优选将钒(V)的含量限制为0.01%至0.5%的范围。铌(Nb):0.01%至0.5%以陈述的范围添加铌(Nb)提高耐腐蚀性、晶界耐腐蚀性以及耐热性。特别地,铌提高高温强度、生成具有优异的机械物理性质的γ'相碳化物,生成铁素体,并且抑制γ相和拉夫斯相(lavesphase)的形成。进一步地,当铌(Nb)的含量高时,耐热性也提高。当铌(Nb)的含量小于0.01%时,不锈钢的低温强度和可焊性可能降低。另一方面,当铌(Nb)的含量超过0.5%时,其降低除碳化铌以外的碳化物的有益效果。因此,优选将铌(Nb)的含量限制为0.01至0.5%的范围。铝(Al):0.1%至4.0%当以陈述的范围添加时,铝(Al)用作本文档来自技高网...
在高温下具有优异的耐氧化性的不锈钢

【技术保护点】
一种改进的不锈钢,其在高温下具有优异的耐氧化性,其中所述不锈钢包括:在0.01和0.2重量%之间的碳;在0.01和0.1重量%之间的硅;在0.1和2.0重量%之间的锰;在12.0和30.0重量%之间的铬;在0.01和0.5重量%之间的钒;在0.01和0.5重量%之间的铌;在0.1和4.0重量%之间的铝;在0.01和5.0重量%之间的钴;在0.01和4.0重量%之间的钼;在0.01和4.0重量%之间的钨;在0.001和0.15重量%之间的硼;以及在5.0和20.0重量%之间的镍。

【技术特征摘要】
2016.10.12 KR 10-2016-01321081.一种改进的不锈钢,其在高温下具有优异的耐氧化性,其中所述不锈钢包括:在0.01和0.2重量%之间的碳;在0.01和0.1重量%之间的硅;在0.1和2.0重量%之间的锰;在12.0和30.0重量%之间的铬;在0.01和0.5重量%之间的钒;在0.01和0.5重量%之间的铌;在0.1和4.0重量%之间的铝;在0.01和5.0重量%之间的钴;在0.01和4.0重量%之间的钼;在0.01和4.0重量%之间的钨;在0.001和0.15重量%之间的硼;以及在5.0和20.0重量%之间的镍。2.根据权利要求1所述的改进的不锈钢,其中,剩余重量百分比大体上由铁组成。3.根据权利要求1所述的改进的不锈钢,其中,组分形成碳化铌、复合碳化物和复合硼化物结构。4.根据权利要求3所述的改进的不锈钢,其中,所述复合碳化物为(Cr,Mo)23C6。5.根据权利要求3所述的改进的不锈...

【专利技术属性】
技术研发人员:车星澈金益秀姜荣俊
申请(专利权)人:现代自动车株式会社
类型:发明
国别省市:韩国,KR

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