耐熱奧氏體系不銹鋼板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及可在最高溫度達(dá)到1100°C的高溫環(huán)境下使用的耐熱奧氏體系不銹鋼 板。
[0002] 本申請(qǐng)基于2013年3月28日向日本提出的日本特愿2013-069220號(hào)主張優(yōu)先權(quán)， 在此引用其內(nèi)容。
【背景技術(shù)】
[0003] 伴隨著近年來(lái)的汽車(chē)排氣限制的強(qiáng)化，出現(xiàn)追求發(fā)動(dòng)機(jī)的高效率化的傾向。如果 要提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率，則有排氣溫度上升的傾向。此外，還有以渦輪增壓器為代表的增 壓器的使用也大大增加的傾向。因此，對(duì)于排氣集管及渦輪增壓器的罩殼等構(gòu)件要求更優(yōu) 異的耐熱性。作為今后的動(dòng)向，設(shè)想排氣溫度會(huì)達(dá)到1100°c。以往，如果達(dá)到該溫度區(qū)，則 不能使用不銹鋼板，而多使用鑄鋼，但在此種情況下，因重量加重、熱容量大，而有熱效率下 降、下游的排氣凈化催化劑轉(zhuǎn)換器中的溫度下降大、催化劑效率下降等問(wèn)題。所以，期待著 可在最高溫度1100°c下使用的不銹鋼板。
[0004] 在耐熱奧氏體系不銹鋼中，作為代表性的鋼，已知有SUS310S(25Cr-20Ni)及 SUSXM15Jl(19Cr-13Ni-3Si)等，但這些鋼種能否在最高溫度達(dá)到1100°C的環(huán)境下使用還 有疑問(wèn)。
[0005] 作為具有超過(guò)SUS310S及SUSXM15J1的耐熱性的奧氏體系不銹鋼，有專(zhuān)利文獻(xiàn)1 中公開(kāi)的鋼及專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)的鋼，但這些鋼沒(méi)有設(shè)想直至1KKTC下的使用。所以，迄今 沒(méi)有可在最高溫度ll〇〇°C下使用的不銹鋼板。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007] 專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0008] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1 :
[0009] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1 :日本特公昭56-24028號(hào)公報(bào)
[0010] 專(zhuān)利文獻(xiàn)2 :日本特開(kāi)2010-202936號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0012] 在以往的奧氏體系不銹鋼板中，1KKTC下的高溫強(qiáng)度或耐氧化性不充分，難以在 最高溫度達(dá)到ll〇〇°C的環(huán)境下使用。因而本發(fā)明的課題是提供一種可在最高溫度達(dá)到 1100°C的高溫環(huán)境下使用的耐熱奧氏體系不銹鋼板。
[0013] 用于解決課題的手段
[0014] 本發(fā)明人等為了開(kāi)發(fā)可在達(dá)到1100°c的環(huán)境下使用的耐熱奧氏體系不銹鋼板，首 先，對(duì)1KKTC下必要的奧氏體系不銹鋼板的特性進(jìn)行了調(diào)查。其結(jié)果是，關(guān)于高溫強(qiáng)度，由 于需要防止變形，因此認(rèn)為應(yīng)以0. 2%屈服強(qiáng)度為指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。此外，關(guān)于耐氧化性，由于 奧氏體系不銹鋼板與鐵素體系不銹鋼鋼板相比熱膨脹系數(shù)大，因此在汽車(chē)排氣系統(tǒng)等溫度 變化激烈的部位中使用時(shí)，與在最高溫度下保持的連續(xù)氧化試驗(yàn)相比，認(rèn)為通過(guò)重復(fù)最高 溫度、室溫的間斷氧化試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)更適合，因此考慮通過(guò)1100°c和室溫下的重復(fù)的間斷 氧化試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。其結(jié)果是，判明了：以往在l〇〇〇°C的環(huán)境下使用的不銹鋼板實(shí)際上在 1100 °c下的耐熱性不充分。
[0015] 本發(fā)明人等進(jìn)行了進(jìn)一步的研究，關(guān)于可在達(dá)到1100°C的環(huán)境下使用的奧氏體系 不銹鋼的高溫強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)添加C和N及Mo是有效的。判明了：在奧氏體系不銹鋼中，C、N即 使單獨(dú)添加也可提高高溫強(qiáng)度，但通過(guò)與Mo的復(fù)合添加，特別是可提高1000°C以上時(shí)的高 溫強(qiáng)度。推斷這不是C、N和Mo的相互作用、例如集聚（cluster)形成所產(chǎn)生的效果。另 外，還判明了：在奧氏體系不銹鋼中，除了C和N及Mo以外，添加Nb、V、W及Co中的任意1 種以上的元素也是有效的?？赏茢啵涸趭W氏體系不銹鋼中添加Nb、V、W及Co中的任意1種 以上的元素會(huì)相對(duì)于C、N起到與Mo的效果同樣的作用?？墒牵绻趭W氏體系不銹鋼中過(guò) 剩地添加Nb、V、W及Co中的任意1種以上的元素，則形成碳氮化物，且粗大化，由此可確認(rèn) 提高高溫強(qiáng)度的效果下降。
[0016] 此外，關(guān)于奧氏體系不銹鋼的耐氧化性，判明了 ：除了Cr和Si、Mn以外，添加適當(dāng) 量的Mo、以及抑制Ti的添加量是必要的。特別是，可知：在奧氏體系不銹鋼中添加Si、Mo 是重要的，可抑制氧化皮的生長(zhǎng)及剝離，使1100°C下的間斷氧化試驗(yàn)中的氧化損失（厚度 減少量）顯著減少。此外，還可知：如果在奧氏體系不銹鋼中添加Ti，則促進(jìn)氧化皮生長(zhǎng)及 剝離，因此最好盡量抑制Ti的添加。
[0017] 本發(fā)明是基于上述見(jiàn)識(shí)而作出的發(fā)明，解決本發(fā)明的課題的手段即本發(fā)明的奧氏 體系不銹鋼板如下。
[0018] (1) -種耐熱奧氏體系不銹鋼板，其特征在于：以質(zhì)量％計(jì)含有C:0. 05~ 0? 15%、Si:1. 0 ~3. 5%、Mn:0? 5 ~2. 0%、P:0? 04% 以下、S:0? 01% 以下、Cr:23. 0 ~ 26. 0%、Ni:10. 0 ~15. 0%、Mo:0? 50 ~1. 20%、Ti:0? 1% 以下、A1 :0? 01 ~0? 10%、N: 0. 10~0. 30% ;C和N的合計(jì)量（C+N)為0. 25~0. 35% ;剩余部分包含F(xiàn)e及不可避免的 雜質(zhì)。
[0019] (2)根據(jù)上述（1)所述的耐熱奧氏體系不銹鋼板，其中，以質(zhì)量％計(jì)進(jìn)一步含有 Nb:0? 01 ~0? 5%、V:0? 01 ~0? 5%、W:0? 01 ~0? 5%、Co:0? 01 ~0? 5% 中的任意 1 種或 2 種以上；而且，]?〇、他、￥、￥和(：〇的合計(jì)量（]\1〇+他+￥+1+(：〇)為1.5%以下。
[0020] (3)根據(jù)上述⑴或⑵所述的耐熱奧氏體系不銹鋼板，其中，以質(zhì)量％計(jì)進(jìn)一步 含有Cu:0? 1~2. 0%、B:0? 0001~0? 01%、Sn:0? 005~0? 1%中的任意1種或2種以上。
[0021] (4)根據(jù)上述⑴~（3)中任一項(xiàng)所述的耐熱奧氏體系不銹鋼板，其中，1100°C高 溫強(qiáng)度以〇. 2 %屈服強(qiáng)度計(jì)為20MPa以上。
[0022] (5)根據(jù)上述⑴~（3)中任一項(xiàng)所述的耐熱奧氏體系不銹鋼板，其中，1100°C高 溫強(qiáng)度以〇. 2 %屈服強(qiáng)度計(jì)為30MPa以上。
[0023] (6)根據(jù)上述⑴~（5)中任一項(xiàng)所述的耐熱奧氏體系不銹鋼板，其中，1KKTC間 斷氧化試驗(yàn)中的重量損失為50mg/cm2以下。
[0024] 發(fā)明效果
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的耐熱奧氏體系不銹鋼，除了高溫強(qiáng)度、耐氧化性優(yōu)異以外，加工性也 優(yōu)異，因此可提供耐熱性優(yōu)異的不銹鋼板。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。首先，對(duì)限定本實(shí)施方式的不銹鋼板的鋼組 成的理由進(jìn)行說(shuō)明。再者，有關(guān)組成的％的標(biāo)記，只要不特別說(shuō)明，都意味著質(zhì)量％。
[0027] (C:0? 05 ~0? 15% )
[0028] C對(duì)于提高奧氏體系不銹鋼的高溫強(qiáng)度是有效的。特別是，在超過(guò)600°C的區(qū)域也 存在該提高效果。認(rèn)為這不是C單質(zhì)的效果，而是N與其它合金元素（Mo、Nb、V等）的相互 作用而產(chǎn)生的?？墒?，過(guò)剩的C容易形成Cr碳化物，使成形性和耐腐蝕性、熱乳板韌性劣化。 因此，將C的適當(dāng)?shù)奶砑恿恳?guī)定為0.05~0. 15%。C的添加量更優(yōu)選為0.07%~0. 15%。
[0029] (N:0? 10 ~0? 30% )
[0030]N與C同樣對(duì)于提高奧氏體系不銹鋼的高溫強(qiáng)度是有效的。特別是，在超過(guò)600°C的區(qū)域也存在該提高效果。認(rèn)為這不是N單質(zhì)的效果，而是N和其它合金元素（Mo、Nb、V等） 的相互作用而產(chǎn)生的?？墒?，過(guò)剩的N容易形成Cr氮化物，使成形性和耐腐蝕性、熱乳板韌 性劣化。因此，將適當(dāng)?shù)腘的添加量規(guī)定為0.1~0.30%。N的添加量更優(yōu)選為0.15%~ 0? 25%〇
[0031] (C+N:0? 25 ~0? 35% )
[0032] C及N對(duì)于提高高溫強(qiáng)度都具有效果，但為了得到充分的效果，C和N的合計(jì)量 (C+N)需要添加0.25%以上?？墒?，過(guò)剩的添加不僅招致形成粗大的碳氮化物，使提高高溫 強(qiáng)度的效果降低，而且使加工性下降，因此將〇. 35%作為上限。C和N的合計(jì)量更優(yōu)選為 0. 30%~0. 35%。
[0033] (Si:1. 0%~3. 5% )
[0034] Si作為脫氧劑也是有用的元素，同時(shí)也是提高奧氏體系不銹鋼的耐氧化性的元 素，在本發(fā)明中是重要的元素。耐氧化性隨著Si量的增加而提高。
[0035] 在Si含量為1. 0%以上時(shí)體現(xiàn)該效果，因此將下限規(guī)定為1. 0%。在超過(guò)1. 5% 時(shí)效果更顯著?？墒牵琒i是使韌性大大降低的元素，過(guò)度的添加使韌性以及常溫延展性降 低。因此，將Si含量規(guī)定為3. 5%以下，優(yōu)選規(guī)定為2.0%以下。更優(yōu)選的Si含量的范圍 為 1. 60%~2. 0%〇
[0036] (Mn:0? 5 ~2. 0% )
[0037] Mn是奧氏體穩(wěn)定化元素，是作為脫氧劑添加在奧氏體系不銹鋼中的元素。此外， 是有助于提高中溫區(qū)的高溫強(qiáng)度的元素。為了節(jié)約高價(jià)的Ni，而添加0.5%以上的Mn。另 一方面，Mn的過(guò)度的添加因形成MnS而使耐腐蝕性下降，因此將Mn的添加量的上限規(guī)定為 2. 0%。Mn的添加量更優(yōu)選為0.7%~1.6%。
[0038] (P:0.04% 以下）
[0039]P是制造上不可避免地混入的元素，對(duì)焊接性產(chǎn)生不良影響，其含量需要盡量降 低。因此，將奧氏體系不銹鋼中的P含量規(guī)定為0.04%以下。再者，優(yōu)選為0.03%以下。再 者，P的含量的下限值沒(méi)有特別的限定，但有時(shí)不可避地混入〇. 015%。
[0040] (S:0.01% 以下）
[0041] S是制造上不可避免地混入的元素，對(duì)焊接性產(chǎn)生不良影響。此外，形成MnS而 使耐腐蝕性、耐氧化性劣化。因此，奧氏體系不銹鋼中的S含量需要盡量降低，將其規(guī)定為 0. 01%以下。再者，優(yōu)選為0.002%以下。再者，S的含量的下限值沒(méi)有特別的限定，但有時(shí) 不可避免地混入0. 0010%。
[0042] (Cr:23. 0 ~26. 0% )
[0043] Cr對(duì)于確保奧氏體系不銹鋼的耐氧化性、耐腐蝕性是必需的元素。但是，也是如 果過(guò)剩地添加則容易產(chǎn)生〇脆性的元素。因此，將Cr的添加量的適當(dāng)范圍規(guī)定為23. 0~ 26. 0%。Cr的添加量更優(yōu)選為23. 0%~25.0%。
[0044] (Ni:10. 0 ~15. 0% )
[0045] Ni是奧氏體穩(wěn)定化元素，是提高奧氏體系不銹鋼的耐腐蝕性的元素。如果Ni少則 不能穩(wěn)定地形成奧氏體相，因此添加10. 〇%以上的Ni?？墒牵琋i是高價(jià)的元素，因此如果 過(guò)剩地添加則成為高成本。所以，將Ni的添加量的上限