[发明专利]耐热性和加工性优良的铁素体系不锈钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及特别适合用于需要高温强度和抗氧化性的排气系统部件等的耐热性优良的铁素体系不锈钢板。

背景技术

汽车的排气歧管、前管（front pipe）及中心管（center pipe）等排气系统部件中流通从引擎排出的高温的排气，因此对于构成排气系统部件的材料，要求具有抗氧化性、高温强度、热疲劳特性等多种特性。

以往，在汽车排气部件中，一般使用铸铁，但是从排气限制的强化、引擎性能的提高、车身轻量化等观点出发，开始使用不锈钢制的排气歧管。

排气温度根据车辆种类和引擎构造而不同，多为600～800℃左右，希望得到在这样的温度区域长时间使用的环境中具有较高的高温强度和抗氧化性的材料。

在不锈钢中，奥氏体系不锈钢的耐热性和加工性优良。但是，奥氏体系不锈钢的热膨胀系数大，因此应用于像排气歧管那样反复受到加热、冷却的部件时，容易发生热疲劳破坏。

另一方面，铁素体系不锈钢与奥氏体系不锈钢相比热膨胀系数小，因此热疲劳特性和抗氧化皮剥离性优良。此外，由于不含Ni，因此与奥氏体系不锈钢相比材料成本较低，从而被广泛地使用。

铁素体系不锈钢与奥氏体系不锈钢相比高温强度低，因此开发了使高温强度提高的技术。

作为提高了高温强度的铁素体系不锈钢，例如有SUS430J1（Nb添加钢）、Nb-Si添加钢、SUS444（Nb-Mo添加钢）。这些钢均为利用由Nb添加产生的固溶强化或析出强化而使高温强度提高的钢。

Nb添加钢存在产品板硬质化、伸长率降低以及作为深拉深性的指标的r值低这样的问题。

产品板的硬质化是由于固溶Nb或析出Nb的存在而在常温下发生硬质化的现象。

由于再结晶织构的发达受到抑制，因此伸长率降低或者r值减小，排气构件成型时的冲压性、形状自由度降低。

此外，Nb的原料成本高，大量添加时，制造成本上升。

如果能通过Nb以外的添加元素得到优良的高温强度，则能够抑制Nb添加量，从而能够以低成本提供加工性优良的耐热铁素体系不锈钢板。

专利文献1~6中公开了涉及添加Cu的技术。

专利文献1中，为了提高低温韧性，进行了添加0.5%以下的Cu的研究。

专利文献2中记载的技术是利用Cu的提高钢的耐腐蚀性及耐候性的作用的技术。

专利文献3～6中公开了利用由Cu析出物产生的析出强化而使600℃或700～800℃的温度区域的高温强度提高的技术。

这些技术均需要添加Nb，因而存在成本和加工性方面的问题。

此外，为了利用Cu析出物提高高温强度而使Cu析出物长时间暴露在高温下时，因析出物的凝聚、合并而快速地发生粗大化，因此析出强化能力显著降低。

其结果是，当用于像排气歧管那样受到伴随着引擎的起动、停止的热循环的部件中时，会因长时间的使用而导致高温强度显著降低，从而产生引起热疲劳破坏的危险性。

此外，在大量添加有Nb的成分体系中，在高温加热时Cu析出物在粗大的Laves相与母相的界面处析出，因此无法得到由Cu析出物产生的析出强化的效果。

专利文献6中公开了通过Nb-Cu-B复合添加而使微细的Cu析出的技术。但是，该方法也无法避免与Laves相的复合析出，而且需要添加微量的Mo，因而存在加工性和成本方面的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-37176号公报

专利文献2：日本专利第3446667号公报

专利文献3：国际公开WO2003/004714号公报

专利文献4：日本专利第3468156号公报

专利文献5：日本专利第3397167号公报

专利文献6：日本特开2008-240143号公报

发明内容

发明所要解决的问题

从耐热性的观点出发，为了提高高温强度，进行了使Cu微细地析出的研究，但其从加工性和成本的观点考虑是不充分的。此外，长时间保持于高温时析出物的粗大化所伴随的强度大幅降低的问题未得到解决。

期待解决了这些问题的低成本且强度稳定性优良的排气构件用铁素体系不锈钢。

本发明所要解决的问题在于提供即使在长时间的热环境下高温强度稳定性也高、耐热性和加工性优良的铁素体系不锈钢。本发明所要解决的问题特别是在于廉价地提供要求高加工性和强度的适合在达到600～800℃的热环境下使用的排气构件的排气构件用铁素体系不锈钢。