[发明专利]一种抗蠕变的铁素体不锈钢板及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及不锈钢新材料技术领域，特别涉及一种抗蠕变的铁素体不锈钢板及其制备方法和应用。本发明主要通过Nb、Cr以及Al元素的优化设计，获得一种具有较高室温及高温强度，尤其抗蠕变性能良好的新型铁素体不锈钢。本发明生产出的1.5－2mm厚的板材，具有较好的抗高温蠕变性能，且具有较好室温及高温强度，适用于汽车排气系统等部件中。本发明通过合理设计材料成分、优化热轧、热轧退火、冷轧和冷轧退火工艺，调控铁素体不锈钢的组织及综合性能，提升现有材料的室温、高温强度，尤其是提升高温下抗蠕变性能。

技术领域

本发明涉及不锈钢新材料技术领域，特别涉及一种抗蠕变的铁素体不锈钢板及其制备方法和应用。

背景技术

目前汽车排气系统热端材料普遍使用441、444等铁素体不锈钢制造歧管，双碳目标大背景下，推进了燃油汽车不断提升能源利用效率，各汽车厂家使用的涡轮增压技术不断发展，汽车发动机排气温度由900℃提高到950℃，未来发动机出口排气温度将达1000℃。目前使用的441、444不锈钢已无法满足该条件的使用要求，汽车主机厂和排气管集成零部件厂家急迫需要研制开发能适应在950℃排气温度环境的新型铁素体不锈钢。

汽车排气系统在使用中会经历频繁的启动－运行－停车－再启动的过程，同时又会遭遇快速的较大范围内的温度波动，这样必然受到静态载荷和循环载荷的共同作用，这要求铁素体耐热不锈钢必须具备一定的高温强度，以满足构件工作需求。蠕变性能是衡量高温强度的重要指标。在蠕变条件下的变形行为将直接影响材料使用中的安全性和可靠性，影响材料使用寿命。因此，在排气系统元件设计中蠕变性能是必不可少的参考指标。

CN109355478A提到了提高高温抗氧化性能的B444M2型铁素体不锈钢及其制备方法，该方法描述的是提高高温抗氧化性能的B444M2型铁素体不锈钢及其制备方法。其主要在传统444铁素体不锈钢的基础上添加W元素及稀土元素Ce，达到提高高温强度及成型性能的目的。其中W是一种稀有金属，属于次贵金属，储量较少，且成本较高。而关于稀土元素对抗氧化性能的影响机理观点并不统一，主要观点可归纳为：增强Cr的选择性氧化；改变Cr2O3的生长方式，以及增强氧化皮与基体的黏附性。

CN109913758A提到了高温强度和成形性能良好的铁素体不锈钢板及其制备方法，方法描述的是一种高温强度和成形性能良好的铁素体不锈钢板及其制备方法。其通过加入较高含量的W以提高铁素体不锈钢的高温强度。鉴于W的价格较高，该方法强度提高的同时生产成本也随之增加，同时较高的W元素易导致钢中析出相类型产生变化，生成Laves相及WC等，对性能产生一定影响。

综上所述，现有技术中铁素体不锈钢板包含稀土元素和次贵金属W，制造成本高，且抗蠕变性能有待提高。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种抗蠕变的铁素体不锈钢板及其制备方法和应用。

一种抗蠕变的铁素体不锈钢板，包括：

以质量百分比计，铁素体不锈钢成分为：C＜0.02％；Si：0.8～1.0％；Mn：0.1～0.2％；S：＜0.03％；P＜0.04％；Cr：18～25％；Nb：0.4～0.6％；N＜0.02％；Mo：1.0～1.5％；Al：1.0～1.1％，余量为Fe和不可去除的杂质。

一种抗蠕变的铁素体不锈钢板的制备方法，

将铸锭扒皮，经过热轧工艺和冷轧工艺得到铁素体不锈钢板；

所述铁素体不锈钢板以质量百分比计，成分为：C＜0.02％；Si：0.8～1.0％；Mn：0.1～0.2％；S：＜0.03％；P＜0.04％；Cr：18～25％；Nb：0.4～0.6％；N＜0.02％；Mo：1.0～1.5％；Al：1.0～1.1％，余量为Fe和不可去除的杂质。

进一步的，所述铸锭采用真空感应冶炼得到。