为了有利地解决与热膨胀、收缩有关的问题，提供使热膨胀系数降低的铁素体类含Ｃｒ钢材。具体而言，一种铁素体类含Ｃｒ钢材，其特征在于，以质量％计，含有Ｃ：０．０３％以下、Ｍｎ：５．０％以下、Ｃｒ：６～４０％、Ｎ：０．０３％以下、Ｓｉ：５％以下、Ｗ：２．０％以上、６．０％以下，余量Ｆｅ和不可避免的杂质构成，析出Ｗ为０．１％以下，２０℃～８００℃的平均热膨胀系数小于１２．６×１０↑［－６］／℃。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有低热膨胀系数(thermal expansion coefficient)的铁素体类含Cr钢材，特别涉及汽车的排气系统部件，例如排气歧管(exhaust manifolds)、排气管(exhaust pipes)、转换器外壳材料、金属蜂窝(metal honeycomb)材料或固体氧化物型燃料电池内的分离器(separators)、内部连接器(interconnectors)用材料、作为燃料电池(fuel cells)周边部件的改质器用部件(reformers)、发电厂(powergeneration plants)的排气管道(exhaust ducts)材料、热交换器(heatexchanger)等适合于在高温和低温之间重复热循环(heat cycle)用途的低热膨胀系数的铁素体类含Cr钢材。其中，本专利技术中所称的热膨胀系数均意味着线热膨胀系数。以下简略记为热膨胀系数。
技术介绍
在高温和低温之间重复热循环的各种部件重复进行热膨胀、收缩，其结果，在部件本身及其周边部件中都产生应变、应力，容易产生热疲劳破坏(fracture by thermal fatigue)。在这种环境下，越是具有低热膨胀系数的合金，所施加的热应变、热应力(heat stress)就越小，因而难以产生热疲劳破坏。作为使热膨胀系数降低的公知方法，存在利用磁体积效果(Magneto-volume effects)的方法。这是在温度下降时，通过原子磁矩的产生或大小的变化引起的磁应变补充相当于原来收缩的应变量的部分，从而使热膨胀系数降低的方法。对得到这种磁体积效果而言，原子磁矩的产生大小的温度依赖性很重要。例如，在显示器(display)的阴极射线管(cathode ray tube)中的显像管荫罩(shadowmask)中所用的Fe-36％Ni安珀合金(Invar alloy)，由于在居里温度(Curie temperature)(230-270℃)附近原子磁矩(Atomic magneticmomentum)的大小急剧地变化，因而在与该温度相比更低的温度下发现热膨胀系数的急剧下降(用作显像管荫罩的200℃左右的热膨胀系数为1×10-6/℃左右的非常低的值)。但是，该合金在800℃的热膨胀系数为18×10-6/℃左右，是非常高的热膨胀系数，与通常的奥氏体类不锈钢(austenitic stainless steel)相同级别。并且，由于该合金含有36％的Ni，因而成本很高，从而在通用的消费品中难以应用到如上所述的用途。由于这种原因，Fe-Cr类合金广泛地应用于上述用途。但是，在Fe-Cr类合金中，原子磁矩大小的温度依赖性较小，即使达到居里温度以下，也不能观察到磁体积效果。由此，在Fe-Cr类合金中，通过磁体积效果很难使热膨胀系数降低。因此，在以往，通过利用高合金化带来的高强度化或高延展性的方法提高热疲劳寿命(特开2003-213377号公报和特开2002-212685号公报)。但是，被指出基于高合金化的高强度化不可避免地产生加工性(workability)降低的问题，并且如果要得到高延展性，则强度过小，会产生其他问题(例如高温疲劳)。由于这些问题，强烈要求使Fe-Cr铁素体类合金的热膨胀系数降低而提高热疲劳寿命的新的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于降低Fe-Cr铁素体类合金中的热膨胀系数。本专利技术者们为了达成上述目的，反复进行锐意研究，结果发现向Fe-Cr铁素体类合金添加W，并且减少析出W的情况对降低上述合金的热膨胀系数具有很大贡献。虽然不知道其原理，但是知道上述合金的热膨胀系数还依赖于比热、体积弹性模量，认为W的添加通过所述物理量和之前说明的原子磁矩的大小的温度依赖性而产生影响。并且，特别重要的是，不是只简单地添加W就行，而是当析出W大量地存在时，反而不提高热膨胀系数。W的析出状态是指主要为拉夫斯相(Fe2M类型的金属间化合物Laves phase)或碳化物的析出状态，W处于析出W的状态时，阻碍热膨胀系数的降低。其原因不太清楚，本专利技术者们推测在于以下两点第一点，晶界原来就有热膨胀的缓冲作用，由于在此析出拉夫斯相，因而缓冲效果变小，从而热膨胀系数变高。第二点，认为上述合金的析出W的量变多时，固溶W量变少，从而阻碍上述合金的热膨胀系数的降低。但是，由于即使是析出W量超过0.1％的这样微小的量，也会阻碍上述合金的热膨胀系数的降低，因而仅通过增多上述合金中的固溶W量是说明不了的。认为还是前者的晶界的缓冲效果的降低的原因更大。关于这些原因，今后需要进行详细的研究。如上所述，由于发现通过控制W的状态可以实现低热膨胀系数化，因而除了各添加元素对其他特性，例如加工性、耐氧化性、耐腐蚀性产生的以往见解以外，还考虑热膨胀系数的见解，能够进行适合于施加热循环的环境的材料的成分设计。本专利技术是根据上述见解作出的，本专利技术的要旨如下所述1.一种铁素体类含Cr钢材，以质量％计，含有C0.03％以下、Mn5.0％以下、Cr6～40％、N0.03％以下、Si5％以下、W2.0％以上、6.0％以下，余量由Fe和不可避免的杂质构成，析出W为0.1％以下，20℃～800℃的平均热膨胀系数小于12.6×10-6/℃。2.根据1所述的铁素体类含Cr钢材，以质量％计，钢进一步含有选自Nb1％以下、Ti1％以下、Zr1％以下、Al1％以下以及V1％以下中的至少一种。3.根据1或2所述的铁素体类含Cr钢材，以质量％计，钢进一步含有Mo5.0％以下。4.根据1至3中任一项所述的铁素体类含Cr钢材，以质量％计，钢进一步含有选自Ni2.0％以下、Cu3.0％以下、Co1.0％以下中的至少一种。5.根据1至4中任一项所述的铁素体类含Cr钢材，以质量％计，钢进一步含有选自B0.01％以下、Mg0.01％以下中的至少一种。6.根据1至5中任一项所述的铁素体类含Cr钢材，以质量％计，钢进一步含有REM0.1％以下和Ca0.1％以下的一种或两种。7.一种铁素体类含Cr钢材的制造方法，钢水的组成调整为以质量％计含有C0.03％以下、Mn5.0％以下、Cr6～40％、N0.03％以下，并含有Si5％以下、W2.0％以上、6.0％以下，余量由Fe和不可避免的杂质构成，制成钢板坯后，进行热轧，进行热轧板退火温度为950～1150℃的热轧板退火和去氧化皮处理，并且进行冷轧、最终退火温度为1020℃～1200℃的最终退火，使析出W为0.1％以下。8.根据7所述的铁素体类含Cr钢材的制造方法，以质量％计，上述钢水的组成进一步含有选自Nb1％以下、Ti1％以下、Zr1％以下、Al1％以下以及V1％以下中的至少一种。9.根据7或8所述的铁素体类含Cr钢材的制造方法，以质量％计，上述钢水的组成进一步含有Mo5.0％以下。10.根据7至9中任一项所述的铁素体类含Cr钢材的制造方法，以质量％计，上述钢水的组成进一步含有选自Ni2.0％以下、Cu3.0％以下、Co1.0％以下中的至少一种。11.根据7至10中任一项所述的铁素体类含Cr钢材的制造方法，以质量％计，上述钢水的组成进一步含有选自B0.01％以下、Mg0.01％以下中的至少一种。12.根据7至11中任一项所述的铁素体类含Cr钢材的制造方本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铁素体类含Ｃｒ钢材，以质量％计，含有Ｃ：０．０３％以下、Ｍｎ：５．０％以下、Ｃｒ：６～４０％、Ｎ：０．０３％以下、Ｓｉ：５％以下、Ｗ：２．０％以上、６．０％以下，余量由Ｆｅ和不可避免的杂质构成，析出Ｗ为０．１％以下，２０℃～８００℃的平均热膨胀系数小于１２．６×１０↑［－６］／℃。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：宫崎淳，加藤康，古君修，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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