钎焊用铁素体系不锈钢材及热交换器部件制造技术

本发明专利技术提供一种作为热交换器部件的，暴露于高温钎焊时可防止粗粒化的铁素体系不锈钢材。该钢材按质量％计含有：C：0.03％以下、Si：大于0.1％且小于等于3％、Mn：0.1～2％、Cr：10～35％、Nb：0.2～0.8％、N：0.03％以下，根据需要含有Mo、Cu、V及W的1种以上合计4％以下，或进一步含有Ti及Zr的1种以上合计0.5％以下，或进一步含有Ni及Co的1种以上合计5％以下，或进一步含有Al：6％以下、REM(稀土类元素)：0.2％以下、Ca：0.1％以下的1种以上，其余为Fe及不可避免的杂质，具有通过冷加工后的加热生成的再结晶晶粒的面积率为10～80％的部分再结晶组织。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及适用于热交换器部件的铁素体系不锈钢材及使用其实施了钎焊的热交换器部件，镍钎焊等高温钎焊施用于所述热交换器部件。
技术介绍
在以汽车为主的安装有内燃机的车辆中，为了降低排气中的NOx和燃料费的上升，往往采用EGR(Exhaust Gas Recirculation：排气再循环)方法。这是取出从内燃机排出的一部分排气，从内燃机的吸气侧再度吸气的技术，主要已在柴油机得到普及，但近年来汽油机中也得到使用。在EGR系统中，需要有把排气冷却至可循环的温度的装置。这就是EGR冷却器。另外，在热水器的潜热回收器等中，为了减少燃烧排气中的CO2与热的再利用而使用热交换器，正在开发能将现有的以200℃左右排出的燃烧器气体的温度降低至50～80℃的二次热交换器等。图1、图2示意性地例示出了回收排气热的热交换器的一般结构。在由外筒构成的排气通路的一部分上设置由2块隔板隔开的热交换部件，在该部件中构成向冷却水供热的热交换器。隔板上设置孔的部位与通气管接合，在热交换部件中使排气在通气管中流动。在通气管的周围流过冷却水。通气管为仅由金属管构成的类型(图1)，或在管的内部设置有散热片(图2)等的类型。这种热交换器由外筒、隔板、通气管或进一步在通气管内称作散热片的金属部件而构成，这些部件用钎焊接合。作为钎焊料，可以使用铜钎焊料、铜合金钎焊料、镍钎焊料、铁钎焊料等。但是，在EGR冷却器等中，热交换部件的入口侧的排气温度最高达800℃左右，出口侧的温度最高达200℃左右，故多采用耐高温氧化性及高温强度优良的镍焊料(JIS Z3265的BNi-5、BNi-6等)。对于构成热交换器的金属部件，要求具有下列特性。(1)钎焊性良好。(2)在使用环境中耐腐蚀性良好。例如，在汽车用途中，对融雪盐的耐腐蚀性良好。特别是在EGR用途中，还要对LLC(长寿命冷却剂，例如乙二醇)的耐腐蚀性良好。在热水器用途中，暴露于室外环境时的耐腐蚀性良好。(3)对冷却水(热介质)的耐腐蚀性良好。例如，在EGR用途中，对LLC(长寿命冷却剂，例如乙二醇)的耐腐蚀性良好。(4)对冷凝水的结露的耐腐蚀性良好，这是由于对于暴露于发动机排气或燃烧排气的部件，运行中在排气出口侧附近易产生结露，运行后在接触排气的部位易产生结露。(5)高温强度与耐高温氧化性良好，这是由于回收排气热的热交换器暴露于高温气体中。现有技术文献专利文献专利文献1：特开2003-193205号公报专利文献2：特开平7-292446号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题由于上述的要求特性，目前回收排气热的热交换器的金属部件主要使用SUS304、SUS316为代表的奥氏体系不锈钢。例如，专利文献1中记载了采用奥氏体系不锈铸钢的排气再循环系部件。然而，由于奥氏体系不锈钢的热膨胀系数大，高温时生成的部件表面的氧化鳞片在冷却时发生剥离，流入管路中，或由于反复的加热·冷却易产生热疲劳破坏。对高温强度也希望更加改善。另外，由于含有大量昂贵的Ni，材料成本也高。另一方面，铁素体系不锈钢的热膨胀系数比奥氏体系钢种的热膨胀系数小，另外，材料成本一般也比奥氏体系钢种便宜。构成排气通路的废气歧管或消音器等多采用铁素体系不锈钢。然而，当暴露于高温时，存在晶粒容易变得粗大的问题。例如，在供给1100℃以上的高温钎焊时，通常铁素体系不锈钢的晶粒发生异常粗大化。该粗大化是在再结晶的进行过程中，成长快的再结晶粒通过与其他再结晶粒结合而成长的所谓二次再结晶，通过高温加热急剧进行的异常晶粒成长现象，在这里将该异常晶粒成长称作“粗粒化”。产生粗粒化的铁素体系不锈钢材的韧性下降。另外，在贯穿壁厚的粗大晶粒存在的部分，以晶界腐蚀作为基点，晶粒发生脱落，此时，部件上形成贯穿孔。专利文献2中公开了一种钎焊性良好的热交换器用铁素体系不锈钢。然而，该铁素体系不锈钢不是可用于暴露在设想为1100℃以上的高温钎焊的材料，例如，关于镍钎焊性的改善，或防止此时的粗粒化，仍旧没有解决。本专利技术的目的是提供一种铁素体系不锈钢材，该不锈钢材作为热交换器部件在暴露于上述这样的高温下时可防止粗粒化，以及提供由铁素体系不锈钢材构成的热交换器部件，该铁素体系不锈钢材在钎焊后不发生粗粒化。用于解决课题的手段上述目的通过采用钎焊用铁素体系不锈钢材得以实现，该钢材以质量％计含有：C：0.03％以下、Si：大于0.1％且小于等于3％、Mn：0.1～2％、Cr：10～35％、Nb：0.2～0.8％、N：0.03％以下，根据需要含有Mo、Cu、V及W的1种以上合计4％以下，或还含有Ti及Zr的1种以上合计0.5％以下，或还含有Ni及Co的1种以上合计5％以下，或还含有Al：6％以下、REM(稀土类元素)：0.2％以下、Ca：0.1％以下的1种以上，其余为Fe及不可避免的杂质，优选的是具有C及N的合计含量为0.01％以上的化学组成，具有通过冷加工后的加热生成的再结晶粒的面积率为10～80％的部分再结晶组织。另外，本专利技术提供如下的热交换器部件，其中，该部件是采用由JISZ3265规定的镍钎焊料、含Ni35质量％以上的镍钎焊料、由JIS Z3262规定的铜钎焊料或铜合金钎焊料、以及铁钎焊料(含铁35质量％以上的钎焊料)的任何一种进行对上述钢材进行钎焊而成的部件，该钢材的铁素体晶粒不贯穿壁厚并且平均晶体粒径在500μm以下的热交换器部件。具体地，可以例示出构成回收排气热的热交换器的外筒、隔板、通气管等。另外，特别是采用由JIS Z3265规定的镍钎焊料、或含Ni35质量％以上的镍钎焊料进行钎焊而成的汽车的EGR冷却器部件为合适的对象。平均结晶粒径，通过在钢材的壁厚方向及上述冷加工方向的垂直断面(L断面)的金属组织中，测定各个铁素体晶粒面积，算出相当于圆的直径，采用这些相当于圆的直径的平均值。观察区域为连续的1mm2以上的区域。可采用图像处理装置进行测定。专利技术的效果按照本专利技术，提供一种在供给镍钎焊这样的高温钎焊时，可防止粗粒化的铁素体系不锈钢材。通过采用该钢材，与部件采用奥氏体系不锈钢的现有热交换器相比，可以实现热疲劳特性更优良、氧化鳞片的剥离少且材料成本低的热交换器。附图的简单说明图1为示意性地例示回收排气热的热交换器结构的图。图2为示意性地例示通气管内具有散热片的类型的回收排气热的热交换器结构的图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.06.15 JP 2009-1426661.一种钎焊用铁素体系不锈钢材，该钢材具有如下的化学组成，
按质量％计：C：0.03％以下、Si：大于0.1％且小于等于3％、Mn：0.1～
2％、Cr：10～35％、Nb：0.2～0.8％、N：0.03％以下，其余为Fe及不可
避免的杂质，具有通过冷加工后的加热而生成的再结晶晶粒的面积率为
10～80％的部分再结晶组织。
2.权利要求1所述的铁素体系不锈钢材，其还具有以合计4％以
下的范围含有Mo、Cu、V及W的一种以上的化学组成。
3.权利要求1或2所述的铁素体系不锈钢材，其还具有以合计
0.5％以下的范围含有Ti及Zr的一种以上的化学组成。
4.权利要求1～3任一项所述的铁素体系不锈钢材，其还具有以
合计5％以下的范围含有Ni及Co的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥学，中村定幸，堀芳明，
申请(专利权)人：日新制钢株式会社，
类型：发明
国别省市：