铁素体系不锈钢和汽车排气路径部件用铁素体系不锈钢制造技术

本发明专利技术涉及一种铁素体系不锈钢，其含有0.03质量％以下的C、0.1～0.8质量％的Si、1.0质量％以下的Mn、0.04质量％以下的P、0.01质量％以下的S、0.5质量％以下的Ni、12.0～15.0质量％的Cr、0.03质量％以下的N、0.1～0.5质量％的Nb、0.8～1.5质量％的Cu、0.1质量％以下的Al，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，并且下述式(1)所示的γmax为55以下。γmax＝420C－11.5Si+7Mn+23Ni－11.5Cr+470N+9Cu－52Al+189···(1)，式中C、Si、Mn、Ni、Cr、N、Cu和Al是指该元素的质量％。

Ferritic Stainless Steel and Ferritic Stainless Steel for Automotive Exhaust Path Components

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铁素体系不锈钢和汽车排气路径部件用铁素体系不锈钢
本专利技术涉及一种铁素体系不锈钢和汽车排气路径部件用铁素体系不锈钢。
技术介绍
与奥氏体系不锈钢相比，铁素体系不锈钢的热膨胀系数小，热疲劳特性及高温氧化特性优异，因此被用于热变形成为问题的耐热用途。作为其代表性的用途，可以列举排气歧管、前管、催化剂载体外筒、中心管、消音器、尾管等汽车排气路径部件。最近，汽车发动机为了提高排气气体净化效率及输出功率，处于提高排气气体温度的趋势，对排气歧管、前管、催化剂载体外筒等靠近发动机的部件特别要求高耐热性(高温强度、耐高温氧化性)。另外，近年来，排气路径部件的形状有复杂化的趋势。特别是，排气歧管及催化剂载体外筒通过机压成型、伺服冲压成型、旋压加工、液压成型等各种方法成型成复杂的形状。当形状变得复杂时，发动机的起动及停止所伴随的热变形集中在一处，容易发生热疲劳破坏，同时局部的材料温度上升，还容易发生异常氧化。因此，在谋求改善成型性方面，不能牺牲耐热性。作为耐热性高的铁素体系不锈钢，已知SUH409L及SUS430J1L。SUH409L的加工性良好，在排气路径部件中也大量使用。然而，若考虑其耐热性水平，则不优选在材料温度超过800℃的用途中使用。另一方面，SUS430J1L具有也可以在900℃下使用的优异的耐热性。然而，由于SUS430J1L为硬质，因此在加工性方面有可能难以应用。因此，开发了如下所述的铁素体系不锈钢。专利文献1提出了如下技术：以SUS429系的钢组成为基础，通过不添加Nb来提高加工性，同时通过添加Cu来抑制热疲劳特性的降低。然而，若在Cu析出温度范围长时间保持，则Cu的析出物会聚集变得粗大，高温强度的提高效果变小。因此，该铁素体系不锈钢的热疲劳特性有可能降低。专利文献2提出了如下技术：以SUS429系的钢组成为基础，通过添加Nb及Cu来提高热疲劳特性，同时通过提高γmax而在板坯中残留马氏体，以提高板坯韧性。然而，由于该铁素体系不锈钢的γmax高，所以如焊接等加热至高温时会生成马氏体相，热疲劳特性有可能下降。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2012－188748号公报专利文献2：日本特开2012－007195号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题如上所述，对用于汽车排气路径部件等用途的铁素体系不锈钢，可以通过各种成型法加工成复杂的形状，要求能够有助于扩大部件的设计自由度的优异的加工性。另外，对用于汽车排气路径部件等用途的铁素体系不锈钢，需要即使在高温下也具有优异的热疲劳特性及氧化特性，因此并不希望耐热性降低。然而，由上述专利文献可知：现状是还未获得同时改善了优异的加工性和优异的耐热性的铁素体系不锈钢。此外，作为提高加工性的手段，有作为一般手段的以低合金化为目的而减少Cr和Si的方法。然而，在该方法中，由于γmax上升，所以在高温下使用时容易生成马氏体相，热疲劳特性降低。另外，若减少Cr和Si，则高温氧化特性也降低。另外，作为一般的提高加工性的手段，有降低板坯的加热温度以增加热轧时的应变的方法，但在这种情况下，已知表面品质下降。而且，其原因及对策还尚未确定。本专利技术的目的在于：提供一种加工性及耐热性优异、同时表面品质也良好的铁素体系不锈钢及汽车排气路径部件用铁素体系不锈钢。用于解决问题的手段在铁素体系不锈钢中，为了提高加工性而减少Cr及Si时，γmax会上升，容易生成马氏体相，因此热疲劳特性下降。因此，在本专利技术中，探讨了γmax与马氏体相的生成及热疲劳特性的关系，结果发现：如果γmax为55以下，不会生成马氏体相，对热疲劳特性也没有影响。另外，为了提高加工性而在热轧时降低板坯的加热温度时，表面品质会下降。因此，在本专利技术中，着眼于在降低板坯的加热温度时氧化皮的生成状态，进行了各种研究。其结果发现了：在板坯加热时没有均匀地生成Fe主体的氧化皮而是局部生成，这是表面品质下降的原因之一。认为在局部生成Fe主体的氧化皮的情况下，由于Fe主体的氧化皮的薄的部分与热轧机的辊接触，产生表面缺陷。因此，本专利技术人进行了深入研究，结果发现：在降低热轧时的板坯加热温度的情况下，Si及Cr对局部的氧化皮的生成有较大影响。而且还发现：通过规定Si及Cr的添加量，即使降低板坯的加热温度，也均匀地生成Fe主体的氧化皮，能够提高热轧时的表面品质。即，本专利技术涉及一种铁素体系不锈钢，其含有0.03质量％以下的C、0.1～0.8质量％的Si、1.0质量％以下的Mn、0.04质量％以下的P、0.01质量％以下的S、0.5质量％以下的Ni、12.0～15.0质量％的Cr、0.03质量％以下的N、0.1～0.5质量％的Nb、0.8～1.5质量％的Cu、0.1质量％以下的Al，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，并且下述(1)式所示的γmax为55以下。γmax＝420C－11.5Si+7Mn+23Ni－11.5Cr+470N+9Cu－52Al+189···(1)式中，C、Si、Mn、Ni、Cr、N、Cu和Al是指该元素的质量％。另外，本专利技术还涉及一种汽车排气路径部件用铁素体系不锈钢，其含有0.03质量％以下的C、0.1～0.8质量％的Si、1.0质量％以下的Mn、0.04质量％以下的P、0.01质量％以下的S、0.5质量％以下的Ni、12.0～15.0质量％的Cr、0.03质量％以下的N、0.1～0.5质量％的Nb、0.8～1.5质量％的Cu、0.1质量％以下的Al，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，并且下述(1)式所示的γmax为55以下。γmax＝420C－11.5Si+7Mn+23Ni－11.5Cr+470N+9Cu－52Al+189···(1)式中，C、Si、Mn、Ni、Cr、N、Cu和Al是指该元素的质量％。专利技术的效果根据本专利技术，可以提供一种加工性及耐热性优异、同时表面品质也良好的铁素体系不锈钢及汽车排气路径部件用铁素体系不锈钢。具体实施方式本专利技术的铁素体系不锈钢含有C、Si、Mn、P、S、Ni、Cr、N、Nb、Cu和Al，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成。另外，该铁素体系不锈钢可以还含有选自Ti、Mo、V、Zr、W、Co和B中的一种以上作为任意成分。这里，在本说明书中，对于未规定下限的元素的含量，表示其含量可以达到不可避免的杂质水平。下面，对各元素的限定理由进行说明。C和N通常被视为是对提高蠕变强度等高温强度有效的元素。然而，若过剩含有C和N，则容易生成马氏体相，热疲劳特性、氧化特性及加工性会下降。在添加Nb作为将C和N以碳氮化物的形式固定的元素的钢组成中，需要添加符合C和N浓度的量的Nb，因此铁素体系不锈钢的成本上升。另一方面，若谋求大幅减少C和N，则炼钢的负担过大，导致成本增加。由于这些理由，在本专利技术中，C和N均规定在0.03质量％以下。此外，考虑到氧化特性及加工性，希望C和N均在0.015质量％以下。Si和Cr均对高温氧化特性及加工性有较大影响。Si和Cr的添加量越多，则高温氧化特性变得越好，但加工性下降。另外，在高温氧化特性变得良好的反面，在降低热轧时的板坯加热温度的情况下，没有均匀地生成Fe主体的氧化皮而是局部地生成，因此表面品质下降。为了赋予表面品质，也需要严格规定Si和Cr的添加范围。因此，为了兼具加工性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁素体系不锈钢，含有：C：0.03质量％以下、Si：0.1～0.8质量％、Mn：1.0质量％以下、P：0.04质量％以下、S：0.01质量％以下、Ni：0.5质量％以下、Cr：12.0～15.0质量％、N：0.03质量％以下、Nb：0.1～0.5质量％、Cu：0.8～1.5质量％、Al：0.1质量％以下，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，并且下述(1)式所示的γmax为55以下，γmax＝420C－11.5Si+7Mn+23Ni－11.5Cr+470N+9Cu－52Al+189···(1)式中，C、Si、Mn、Ni、Cr、N、Cu和Al是指该元素的质量％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.19 JP 2017-0078421.一种铁素体系不锈钢，含有：C：0.03质量％以下、Si：0.1～0.8质量％、Mn：1.0质量％以下、P：0.04质量％以下、S：0.01质量％以下、Ni：0.5质量％以下、Cr：12.0～15.0质量％、N：0.03质量％以下、Nb：0.1～0.5质量％、Cu：0.8～1.5质量％、Al：0.1质量％以下，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，并且下述(1)式所示的γmax为55以下，γmax＝420C－11.5Si+7Mn+23Ni－11.5Cr+470N+9Cu－52Al+189···(1)式中，C、Si、Mn、Ni、Cr、N、Cu和Al是指该元素的质量％。2.根据权利要求1所述的铁素体系不锈钢，其还含有选自如下成分中的一种以上：Ti：0.20质量％以下、Mo：0.5质量％以下、V：0.1质量％以下、Zr：0.5质量％以下、W：0.5质量％以下、Co：0.5质量％以下、B：0.01质量％以下，并且下述(2)式所示的γmax为55以下，γmax＝420C－11.5Si+7Mn+23Ni－11.5Cr+470N+9Cu－12Mo－49Ti－52Al+189···(2)式中，C、Si、Mn、Ni、Cr、N、Cu、Mo、Ti和Al是指该元素的质量％。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：冈义洋，藤村佳幸，今川一成，
申请(专利权)人：日铁不锈钢株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP