汽车排气材料用的热轧铁素体钢制造技术

汽车排气材料用热轧铁素体钢，其中含有必要的合金元素（重量％）Ｓｉ０．４－２％，Ｃｒ６－１７％，Ｐ０．０２５－０．１０％，Ｎｂ０．３５－０．６０％，杂质元素限制在下列范围内（重量％）Ｃ０．０２％以下，Ｍｎ０．８％以下，Ｎ０．０１５％以下，Ａｌ０．０２％以下，Ｔｉ０．０２以下，Ｚｒ０．０２％以下，并且，钢的成分（重量％）满足下列（１）式和（２）式 Ｎｂ／（Ｃ＋Ｎ）≥１３ （１） １１≤Ｃｒ＋３Ｓｉ＋４Ｎｂ－５０（Ｃ＋Ｎ＋Ｐ）－Ｍｎ－Ｎｉ－Ｃｏ＋Ｍｏ＋Ｃｕ≤１６．５ （２） 余量为Ｆｅ和不可避免的杂质。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可以在热轧退火状态下用作汽车的排气系统材料，特别是用作被加热至高温的排气歧管、废气管等的材料的铁素体钢。以往，汽车的排气歧管或废气管等排气系统材料，一直使用球墨铸铁或镀铝普通钢。近年来，为了降低汽车的燃料消耗、净化排出的废气、提高输出功率，人们力图使空气/燃料比达到最优化，结果使得从发动机中排出废气的温度上升至800℃以上，上述现有技术材料的抗氧化性、耐高温性等高温特性显得不足，因此，代替上述材料而主要使用SUH409L系不锈钢。壁厚在5mm以上的球墨铸铁制的排气歧管改用1.5-2.5mm的不锈钢制造，其重量可以减小百分之几十，汽车的燃油消耗大为改善。另外，改用薄壁的不锈钢制造后，热容量减小，从而避免了排气温度下降，使得用以净化排出废气中的NOx等的催化剂的活性效果可以及早地发挥，大大地提高了排气净化效果。如上所述，不锈钢用作排气系统材料是非常好的，尽管如此，使用不锈钢制的排气歧管、废气管只限于一部分车种，这是因为(1)成本高上述的不锈钢，其材料本身的成本比铸铁和镀铝普通钢要高。另外，铸铁的形状自由度大，相比之下，采用不锈钢，无论是管材还是板材，为了进行复杂的弯曲、冲压加工，必须进行冷轧—退火处理，导致生产成本提高。众所周知，如果钢坯加热温度或热轧开始温度低于1250℃，可以得到高的加工性能。但是，这样一来，热轧辊的磨损加大，并且由于压下载荷增大而引起设备的负荷增大，损害了由于在热轧退火状态下使用而带来的好处，导致生产成本提高。(2)加工困难汽车排气系统材料如果具有良好的高温耐力，就可以实现薄壁化，有助于减轻自身重量。众所周知，作为提高铁素体不锈钢的高温耐力的手段，一般是添加Nb。问题是，怎样才能既保持高温耐力，又减少室温加工性能的恶化，这样的现有技术有很多。但是，使用像本申请中所公开那样的热轧退火状态的材料加工成汽车排气系统，在以前是不可能的，也没有可以提供实用的材料。在汽车排气系统材料领域中的现有技术文献有很多，例如特开平4-74852、特开昭60-145359(US4640722)、特公平1-41694(US4286986)、特开昭64-68448(US4834808)、US44179、US3997373等。这些文献都是采用冷轧退火板，没有打算使用热轧板。一般地说，冷轧退火板由于冷轧加工而破坏了热轧组织，因此，只要有充分的压下率，热轧退火板的加工性就不成问题。这些文献中所述的材料，在热轧退火状态下作为汽车排气系统材料不具有足够的加工性能。有关使用热轧板的铁素体不锈钢的文献，例如特开昭57-85960(US4331474)、US3650731、特开平4-232231等。但是，如下所述，这些材料作为汽车排气系统材料使用，其性能不能充分满足要求。特开昭57-85960(US4331474)中公布的材料，如同该专利中的表II所示，热轧板的延伸率低，对于汽车排气系统材料用途来说，不具有足够的加工性能。另外，US3650731、特开平4-232231中所公开的材料的特征是为了改善韧性，在热轧的精轧时，γ相为50-100％。因此，将这些材料用于要求焊接部位具有弯曲加工性的汽车排气系统材料时，在焊接部位发生由γ相变成马氏体(α′)的相变，结果如表4所示，弯曲加工性恶化。另外，汽车排气系统材料由于在高温与室温之间反复地加热、冷却，如果是α＋α′的两相组织，α′将转变成α或γ相，其热胀、冷缩量与其它部位不同，诱发应力而造成破坏。如上所述，目前尚没有能同时满足可以在通常的热轧—退火状态下用于汽车排气部件的高温性能和加工性能而又成本较低的材料。因此，如果开发出这样的材料，将可以降低燃料消耗、改善排气净化特性、提高发动机的性能，是极其有益的。本专利技术的目的是，研制具有汽车排气系统的材料所需要的高温性能，即高温耐力、抗氧化性、高温盐害特性，用通常的制造方法也能确保常温下的高加工性能的、成本较低的热轧铁素体钢。为了实现上述任务，本专利技术人对材料成分和热轧板退火后的特性进行了详细的研究，结果发现，只要将以Nb、P为主的各种元素限制在适当的范围内，就能得到可以采用通常的热轧退火工艺制造的汽车排气系统材料用热轧铁素体钢，从而完成了本专利技术。本专利技术的第一方案是汽车排气材料用热轧铁素体钢，其特征是含有必要的合金元素(重量％)Si0.4-2％Cr6-17％P 0.025-0.10％Nb0.35-0.60％杂质元素限制在下列范围内C 0.02％以下Mn0.8％以下N 0.015％以下Al0.02％以下Ti0.02％以下Zr0.02％以下并且，钢的成分(重量％)满足下面的(1)式和(2)式Nb/(C＋N)≥13 (1)11≤Cr＋3Si＋4Nb－50(C＋N＋P)－Mn－Ni－Co＋Mo＋Cu≤16.5 (2)余量是铁和不可避免的杂质。本专利技术的第二方案是汽车排气材料用热轧铁素体钢，其特征是含有必要的合金元素(重量％)Si0.4-2％Cr6-17％P 0.025-0.10％Nb0.35-0.60％杂质元素限制在下列范围内C0.02％以下Mn0.8以下N 0.015％以下Al0.02％以下Ti0.02％以下Zr0.02％以下此外，还含有下列1种或2种适宜的合金元素Mo0.1-3.0％Cu0.1-1.0％并且，钢的成分(重量％)满足下列的(1)式和(2)式Nb/(C＋N)≥13 (1)11≤Cr＋3Si＋4Nb－50(C＋N＋P)－Mn－Ni－Co＋Mo＋Cu≤16.5 (2)余量是铁和不可避免的杂质。本专利技术的第三方案是汽车排气材料用热轧铁素体钢，其特征是含有必要的合金元素(重量％)Si0.4-2％Cr6-17％P 0.025-0.10％Nb0.35-0.60％杂质元素限制在下列范围内C 0.02％以下Mn0.8％以下N 0.015％以下Al0.02％以下Ti0.02％以下Zr0.02％以下此外，还含有下列的1种或2种适宜的合金元素Ni0.1％以下Co0.5％以下并且，钢的成分(重量％)满足下列的(1)式和(2)式Nb/(C＋N)≥13 (1)11≤Cr＋3Si＋4Nb－50(C＋N＋P)－Mn－Ni－Co＋Mo＋Cu≤16.5 (2)余量是铁和不可避免的杂质。本专利技术的第四种方案是汽车排气材料用热轧铁素体钢，其特征是含有必要的合金元素(重量％)Si0.4-2％Cr6-17％P 0.025-0.10％Nb0.35-0.60％杂质元素限制在下列范围内C 0.02％以下Mn0.8％以下N 0.015％以下Al0.02％以下Ti0.02％以下Zr0.02％以下此外，还含有下列1种或2种适宜的合金元素Mo0.1-3.0％Cu0.1-1.0％以及下列的1种或2种Ni1％以下Co0.5％以下并且，钢的成分(重量％)满足下列的(1)式和(2)式Nb/(C＋N)≥13 (1)11≤Cr＋3Si＋4Nb－50(C＋N＋P)－Mn－Ni－Co＋Mo＋Cu≤16.5 (2)余量是铁和不可避免的杂质。汽车排气材料所要求的性能主要是(A)加工性，(B)高温耐力、高温盐害特性、抗氧化性，(C)制造性，下面来说明对于(A)、(B)和(C)的评定标准以及为达到这些标准的本专利技术的技术构思。判定汽车排气材料性能的评定标准(A)对于汽车排气材本文档来自技高网...

【技术保护点】
汽车排气材料用热轧铁素体钢，其特征在于含有必要的合金元素（重量％）Ｓｉ０．４－２％，Ｃｒ６－１７％，Ｐ０．０２５－０．１０％，Ｎｂ０．３５－０．６０％，杂质元素限制在下列范围内（重量％）Ｃ０．０２％以下，Ｍｎ０．８％以下，Ｎ０．０１５％以下，Ａｌ０．０２％以下，Ｔｉ０．０２％以下，Ｚｒ０．０２％以下，并且，钢的成分（重量％）满足下列（１）式和（２）式Ｎｂ／（Ｃ＋Ｎ）≥１３ （１）１１≤Ｃｒ＋３Ｓｉ＋４Ｎｂ－５０（Ｃ＋Ｎ＋Ｐ）－Ｍｎ－Ｎｉ－Ｃｏ＋Ｍｏ＋Ｃｕ≤１６．５ （ ２）余量为Ｆｅ和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：宫崎淳，横田毅，富房夫，
申请(专利权)人：川崎制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]