耐热性优良的铁素体系不锈钢
2020-01-14

耐热性优良的铁素体系不锈钢

本发明提供不添加Mo、W等昂贵的元素、抗氧化性和耐热疲劳性能均优良的铁素体系不锈钢。具体而言,提供一种铁素体系不锈钢,含有C:0.015质量%以下、Si:1.0质量%以下、Mn:1.0质量%以下、P:0.04质量%以下、S:0.010质量%以下、Cr:16~23质量%、N:0.015质量%以下、Nb:0.3~0.65质量%、Ti:0.15质量%以下、Mo:0.1质量%以下、W:0.1质量%以下、Cu:1.0~2.5质量%、Al:0.2~1.5质量%,余量由Fe及不可避免的杂质构成。

如上述操作得到的本发明的铁素体系不锈钢,之后根据各种用途实施切割加工、弯曲加工、冲压加工等加工,从而作为汽车、摩托车的排气管、转炉外壳、火力发电设备的排气管道等在高温环境下使用的各种排气系统构件。另外,用于上述构件的本发明的不锈钢并不限于冷轧退火板,也可以使用热轧板或热轧退火板,而且可以根据需要进行除锈处理后使用。并且,安装上述构件时的焊接方法没有特别的限定,可以使用MIG(金属极惰性气体保护焊,MetalInertGas)、MAG(金属活性气体保护焊,MetalActiveGas)、TIG(钨极电弧惰性气体保护焊,TungstenInertGas)等通常的电弧焊、点焊、电子束焊等电阻焊、以及用于电阻焊的高频电阻焊、高频感应焊、激光焊等方法。

图4是表示大气气氛中的氧化试验的氧化增重与Al含量的关系的图。由该图可知,通过添加0.2质量%以上的Al,可以得到与SUS444同等以上的抗氧化性(氧化增重:27g/m2以下)。

S:0.010质量%以下

参考例 1:W02003/004714的发明钢No.3

另外,在本发明中,Ti是不需要特别积极地添加的元素,但Ti与Nb相比容易与N结合,从而容易形成粗大的TiN。粗大的TiN易成为裂纹产生的起点,使热轧板的韧性降低。因此,对于谋求更高韧性的情况,优选限制在0.01质量%以下。

REM:0.08质量%以下、Zr:0.5质量%以下

耐热性优良的铁素体系不锈钢

将实施例1中分割成2块的50kg钢锭的另一块钢锭加热至1170°C后,热轧成厚30mmX宽150mm的薄板坯。然后,锻造该薄板坯,制成截面为35mmX35mm的钢棒,在1030°C的温度下退火后,进行机械加工,加工成图1所示尺寸的热疲劳试验片,提供给下述的热疲劳试验。另外,作为参考例,与实施例1同样,对于W02003/004714号小册子、日本特开2006-117985号公报、日本特开2000-297355号公报的发明钢及SUS444,同样地制造样品,提供给热疲劳试验。

B是对提高加工性、特别是2次加工性有效的元素。该显著的效果虽然可以通过添加0.0005质量%以上的B来得到,但若大量添加而超过0.003质量%,则生成BN而使加工性降低。因此,添加B时,使其为0.003质量%以下。更优选为0.0005〜0.002质量%的范围。

N:0.015质量%以下

Co:0.5质量%以下

图5是表示Si添加量对抗水蒸气氧化性能(氧化增重)的影响的曲线图。具体实施方式

本发明涉及含Cr钢,特别涉及适合用于汽车(automobile)和摩托车(motorcycle)的排气管(exhaustpipe)、转炉夕卜壳(convertercase)禾口火力发电设备(thermalelectricpowerplant)的排气管道(exhaustairduct)等高温环境下使用的排气系统构件的、兼具高的热疲劳性能(thermalfatigueresistance)和抗氧化性(oxidationresistance)的铁素体系不绣钢(ferriticstainlesssteel)。

将上述实施例1的在大气中的连续氧化试验、在水蒸气气氛中的连续氧化试验的结果及实施例2的耐热疲劳性试验的结果归纳示于表2。由表2可知,适合本发明的发明例的钢均具有与SUS444同等以上的抗氧化特性和耐热疲劳性能,因而满足本发明的目标。与此相对,偏离本发明范围的比较例的钢或现有技术的参考例的钢,抗氧化特性和耐热疲劳性能两特性不同时优良,因而没有实现本发明的目标。