鐵素體系不銹鋼板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種即使在1000℃附近的高溫下也具有高的氧化鐵皮剝離性的鐵素體系不銹鋼板，是含Mn氧化膜形成能力及氧化鐵皮剝離性優(yōu)良的鐵素體系不銹鋼板，其特征在于：含有C：0.001～0.020％、N：0.001～0.020％、Si：0.10～0.40％、Mn：0.20～1.00％、Cr：16.0～20.0％、Nb：0.30～0.80％、Mo：1.80～2.40％、W：0.05～1.40％、Cu：1.00～2.50％、B：0.0003～0.0030％，上述成分進一步滿足下記式(1)，剩余部分由鐵及不可避免的雜質(zhì)構成。此外，也可以在規(guī)定的含量范圍內(nèi)添加N、Al、V、Mg、Sn、Co、Zr、Hf、Ta中的1種以上。3≤(5×Mo)/(3×Mn)≤20(1)。
【專利說明】鐵素體系不銹鋼板

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及尤其要求耐氧化性的排氣系統(tǒng)部件等中使用的鐵素體系不銹鋼板。

【背景技術】
[0002] 汽車的排氣歧管等排氣系統(tǒng)部件由于流通從發(fā)動機排出的高溫的排氣氣體，所以 對于構成排氣部件的材料要求高溫強度、耐氧化性、熱疲勞特性等多種特性，一直使用耐熱 性優(yōu)良的鐵素體系不銹鋼。
[0003] 排氣溫度因車種而異，但近年來，多數(shù)為800?900°C的范圍。流通從發(fā)動機排出 的高溫的排氣氣體的排氣歧管的溫度達到750?850°C的高溫。因近年來環(huán)境問題的高漲， 進一步強化排氣限制、提高燃燒效率，其結果是，排氣溫度高溫化到KKKTC附近。
[0004] 作為近年使用的鐵素體系不銹鋼，有SUS429 (JIS標準，添加 Nb-Si鋼）、 SUS444 (JIS標準，添加 Nb-Mo鋼），以添加 Nb為基本，通過添加 Si、Mo來提高高溫強度及耐 氧化性?？墒牵鄬τ谂艢鉁囟融呄虺^850°C的高溫化，SUS444的高溫強度及耐氧化性不 足。因此，期望具有SUS444以上的高溫強度及耐氧化性的鐵素體系不銹鋼。這里所謂的耐 氧化性，以大氣中連續(xù)氧化試驗的氧化增量及氧化鐵皮剝離量進行評價，將兩者都少的一 方規(guī)定為優(yōu)良。由于汽車要長期使用，所以在l〇〇〇°C下保持200小時時的耐氧化性是必要 的。
[0005] 對于這樣的期望，一直在開發(fā)各式各樣的排氣系統(tǒng)部件的材料。例如，專利文獻 1?4中，公開了進行復合添加 Cu-Mo-Nb-Mn-Si的技術。在專利文獻1公開的鋼中，為了提 高高溫強度及韌性而添加 Cu-Mo,為了提高耐氧化鐵皮剝離性而添加 Μη。可是，關于氧化增 量沒有明確記載，連續(xù)氧化試驗的條件也為l〇〇〇°C X 100小時，對于超過100小時時的氧化 鐵皮剝離性沒有進行研究。在專利文獻2的公開中，為了提高添加 Cu鋼的耐氧化性而相互 調(diào)整各添加元素?？墒?，連續(xù)氧化試驗的溫度為950°C為止，實際上未進行1000°C的試驗。 專利文獻3中，公開了通過使Si及Μη的含量最佳化而飛躍性地提高鋼的重復氧化特性的 方法?？墒?，重復氧化試驗的最高溫度的總熱處理時間為大約133小時左右，沒有進行更長 時間的耐氧化性的研究。專利文獻4中，公開了通過調(diào)整Mo及W量來提高高溫強度及耐氧 化性的技術，但所評價的只有氧化增量，沒有評價氧化鐵皮剝離量。
[0006]
【發(fā)明者】們在專利文獻5中公開了通過復合添加 Nb-Mo-Cu-Ti-B而使Laves相及 ε -Cu相微細分散、得到在850°C下優(yōu)良的高溫強度的技術。此外，在專利文獻6中，公開了 在Nb-Mo-Cu-Ti-B鋼中通過使以Nb為主相的碳氮化物微細化而抑制Laves相的析出及粗 大化、得到在950°C下優(yōu)良的耐熱性的技術。
[0007] 現(xiàn)有技術文獻
[0008] 專利文獻
[0009] 專利文獻1:日本專利第2696584號公報
[0010] 專利文獻2:日本特開2009-235555號公報
[0011] 專利文獻3:日本特開2010-156039號公報
[0012] 專利文獻4:日本特開2009-1834號公報
[0013] 專利文獻5:日本特開2009-215648號公報
[0014] 專利文獻6:日本特開2011-190468號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 發(fā)明要解決的問題
[0016] 判明了 ：即使采用專利文獻5、6中公開的技術，在1000°C前后的溫度區(qū)域長時間 使用時，有時也不能穩(wěn)定地實現(xiàn)耐氧化性及氧化鐵皮剝離性。
[0017] 本發(fā)明的課題是，提供一種尤其在排氣氣體的最高溫度達到1000°C左右的環(huán)境化 中，具有比以往技術高的耐氧化性的鐵素體系不銹鋼。
[0018] 再者，以下的任何的記載的宗旨都不是限定本發(fā)明。
[0019] 用于解決課題的手段
[0020] 為了解決上述課題，本
【發(fā)明者】們反復進行了深入研究。其結果是發(fā)現(xiàn)：在添加 Si-Mn-Nb-Mo-W-Cu鋼中，在添加 Mo量達到1. 80%以上時，如果增加 Μη添加量，再以滿足下 述式（1) :3彡（5XM〇V(3XMn)彡20 (1)的方式控制Mo及Μη的平衡，則1000°C長時間 使用時的氧化增量及氧化鐵皮剝離量小，氧化膜的長期穩(wěn)定性優(yōu)異。此外，判明：在含有Ti 時，氧化鐵皮剝離性劣化。
[0021]
【發(fā)明者】們?nèi)蹮捔硕喾N組成的添加 Si-Mn-Nb-Mo-W-Cu鋼，試制板材，切出試驗片， 評價了 1000°C長時間使用時的氧化增量及氧化鐵皮剝離量。由上述評價結果發(fā)現(xiàn)2、3種組 成的添加 Si-Mn-Nb-Mo-W-Cu鋼的氧化膜的長期穩(wěn)定性優(yōu)異。通過從所述鋼中選擇氧化膜 的長期穩(wěn)定性最優(yōu)良的鋼，弄清楚了 l〇〇〇°C長時間使用時的氧化增量及氧化鐵皮剝離量與 化學組成的關系。
[0022] S卩，作為上述氧化膜的長期穩(wěn)定性優(yōu)異的鋼即添加 Si-Mn-Nb-Mo-W-Cu鋼，使用 了 0. 005 ?0. 008% C-0. 009 ?0. 013% N-16. 9 ?17. 5 % Cr-0. 13 ?0. 19% Si-0. 03 ? 1. 18 % Μη-0. 49 ?0. 55 % Nb-2. 14 ?2. 94 % Mo-0. 67 ?0. 80 % W-1. 40 ?1. 55 % Cu-0. 0003?0. 0006B鋼。圖1中示出在1000°C進行200小時的大氣中連續(xù)氧化試驗時的 氧化鐵皮剝離量的研究結果。得知：在Μη的添加量為0. 20%以上的鋼種中，氧化鐵皮剝離 量減少，如果達到〇. 30%以上，則氧化鐵皮剝離量大致為0。此外，圖2中示出將上述結果 代入Μο/Μη比（指式（1)的中間部分的（5XM〇V(3XMn))時的關系。判明：在Μο/Μη比滿 足20以下時，氧化鐵皮剝離量為l.Omg/cm 2以下，可得到優(yōu)良的氧化鐵皮剝離性。認為添 加 Μη使得氧化膜的長期穩(wěn)定性優(yōu)異的理由是因為，在本發(fā)明鋼的成分組成中，含Μη氧化膜 的形成能力優(yōu)良。通過長時間暴露在高溫下，生成在最外層中生成的（Mn、Cr) 304作為氧化 膜，生成具有厚度的氧化鐵皮。其結果是，可推測抑制了容易升華的M〇0 3的生成及升華，變 得難以在氧化鐵皮中產(chǎn)生缺陷，氧化鐵皮難剝離。為了確認該含Μη氧化膜的存在，可對熱 處理后的截面用ΕΡΜΑ進行元素測繪，通過Μη是否在最外層中濃化而判斷。
[0023] 再者，在本發(fā)明中，在按900?1000°C X 100?200小時的條件實施熱處理時，能 夠確認在氧化膜的最外層中生成（Mn、Cr) 304。將氧化的進展顯著、且排除了異常氧化的影 響的熱處理條件作為評價基準的熱處理。
[0024] 此外，發(fā)現(xiàn)：如果再以滿足式（2) :2· 28彡（5ΧΜο+2· 5WV(4XMn)彡8. 0(2)的方 式控制添加 W量，則1000°C長時間使用時的氧化增量及氧化鐵皮剝離量更小，氧化膜的長 期穩(wěn)定性更優(yōu)異，也就是說，W對耐氧化鐵皮剝離性的影響為Mo添加量的1/2。
[0025] 另外，圖3中示出作為所述氧化膜的長期穩(wěn)定性優(yōu)良而選擇的鋼在大氣中連續(xù)氧 化試驗的結果。也就是說,是使用〇· 005?0· 007% C-0. 0010?0· 012% N-17. 4?17. 8% Cr-0. 13 ?0. 15 % Si-0. 03 ?1. 18 % Μη-0. 49 ?0. 56 % Nb-1. 81 ?2. 15 % Mo-0. 35 ? 0· 70% W-1. 40?1. 53%Cu-0. 0004?0· 0005B鋼，將在1000°C下進行200小時的大氣中連 續(xù)氧化試驗時的氧化鐵皮剝離量代入Mo · W/Mn比（指式（2)的中間部分（(5XMO+2.5W)/ (4 X Μη))時的關系。在圖3中，?（黑圓圈）表不式（1)合格，〇（白圓圈）表不超出了 式（1)。得知：在式（1)合格的數(shù)據(jù)中，如果式（2)的中間部分再達到8.0以下，則大致沒 有氧化鐵皮剝離。其理由與Mo同樣，是因為通過具有（Mn、Cr) 304的氧化鐵皮，可抑制容易 升華的W03的生成及所述升華。因此，推測在氧化鐵皮中難以形成缺陷，難以產(chǎn)生氧化鐵皮 剝離。
[0026] 本發(fā)明的要點如下。
[0027] (1) -種含Μη鐵素體系不銹鋼板，其特征在于，以質(zhì)量％計含有C :0.001? 0· 020%、N :0· 001 ?0· 020%、Si :0· 10 ?（λ 40%、Mn :0· 20 ?L 00%、Cr :16· 0 ?20. 0%、 Nb :0. 30 ?0. 80%、M〇 :1. 80 ?2. 40%、W :0. 05 ?1. 40%、Cu :1. 00 ?2. 50%、B :0. 0003 ? 0.0030%，進一步滿足下記式（1)地含有上述成分，剩余部分由鐵及不可避免的雜質(zhì)構成。
[0028] 3 彡（5XMo)/(3XΜη)彡 20......(1)
[0029] 這里，式⑴的Μο、Μη意味為各自的含量（質(zhì)量％ )。
[0030] (2)根據(jù)上述⑴所述的含Μη鐵素體系不銹鋼板，其特征在于，進一步滿足下記式 (2)地含有上述成分。
[0031] 2. 28 ^ (5ΧΜο+2. 5Xff)/(4XMn) ^ 8. 0......(2)
[0032] 這里，式⑵的Mo、Mn、W意味為各自的含量（質(zhì)量％ )。
[0033] (3)根據(jù)上述⑴或⑵所述的含Μη鐵素體系不銹鋼板，其特征在于，以質(zhì)量％ 計，含有選自以下第1組?第4組的至少1組中的成分：
[0034] 第 1 組：含有 Ni :0· 10 ?1. 0%、Α1 :0· 01 ?1. 0%、V :0· 01 ?0· 50%中的 1 種或 2種以上、
[0035] 第 2 組：含有 Mg :0· 00010 ?0· 0100%、
[0036] 第 3 組：含有 Sn :0· 01 ?0· 50%、C〇 :0· 01 ?1. 50%中的 1 種或 2 種、
[0037] 第 4 組：含有 Zr :0· 01 ?1. 0%、Hf :0· 01 ?1. 0%、Ta :0· 01 ?2. 0%中的 1 種或 2種以上。
[0038] (4)根據(jù)上述⑴?（3)所述的具有含Μη氧化膜形成能力及氧化鐵皮剝離性的鐵 素體系不銹鋼板，其特征在于，在按900?1000°C X 100?200小時的條件下實施熱處理 時，在氧化膜的最外層中生成（Mn、Cr) 304。
[0039] (5)根據(jù)上述⑴?⑷所述的含Μη鐵素體系不銹鋼板，其特征在于，對于上述 (1)?（3)中所述的鐵素體系不銹鋼板，在1000°C下進行200小時的大氣中連續(xù)氧化試驗 時的氧化鐵皮剝離量為1. 〇mg/cm2以下。
[0040] 這里，對于無下限規(guī)定的，表示以不可避免的雜質(zhì)水平為止地含有。
[0041] 發(fā)明效果
[0042] 根據(jù)本發(fā)明，能夠提供可得到超過SUS444的高溫特性、即1000°C時的耐氧化性超 過SUS444的鐵素體系不銹鋼。特別是通過應用在汽車等的排氣系統(tǒng)部件中，可對應排氣的 l〇〇〇°C前后的高溫化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0043] 圖1是表示添加 Μη量和氧化鐵皮剝離量的結果。
[0044] 圖2是表示式（1)中間部分對氧化鐵皮剝離量的影響的結果。
[0045] 圖3是表示式（2)中間部分對氧化鐵皮剝離量的影響的結果。

【具體實施方式】
[0046] 以下，對本發(fā)明進行詳細說明。首先，對本發(fā)明的成分限定理由進行說明。以下只 要不特別說明，％就意味為質(zhì)量％。
[0047] C使成形性和耐蝕性劣化，促進Nb碳氮化物的析出而導致高溫強度的下降。其含 量越少越好?；谏鲜隼碛?，將上限規(guī)定為〇. 020 %，優(yōu)選規(guī)定為0. 015 %，更優(yōu)選規(guī)定為 0· 012%。
[0048] 但是，過度的減低導致精煉成本的增加，因此將下限規(guī)定為0.001%，優(yōu)選規(guī)定為 0. 002 %，更優(yōu)選規(guī)定為0. 003 %。
[0049] N與C同樣，使成形性和耐蝕性劣化，促進Nb碳氮化物的析出而導致高溫強度 的下降。其含量越少越好，因此規(guī)定為0.020%以下?；谏鲜隼碛?，將上限優(yōu)選規(guī)定為 0. 015%，更優(yōu)選規(guī)定為0. 012%。但是，過度的減低導致精煉成本的增加，因此將下限規(guī)定 為0. 001%，優(yōu)選規(guī)定為0. 003%，更優(yōu)選規(guī)定為0. 005%。
[0050] Si對于改善耐氧化性是非常重要的元素。此外，作為脫氧劑也是有用的元素。在 Si添加量低于0. 10%時，有容易產(chǎn)生異常氧化的傾向，在超過0. 40%時有容易產(chǎn)生氧化鐵 皮剝離的傾向，因此規(guī)定為〇. 10?〇. 40%?；谏鲜隼碛桑瑢⑸舷迌?yōu)選規(guī)定為0. 30%，更 優(yōu)選規(guī)定為〇. 25%?？墒?，關于高溫強度，如果設想Si在高溫下促進被稱為Laves相的以 Fe和Nb、Mo及W為主體的金屬間化合物的析出、降低固溶Nb、Mo、W量而使高溫強度降低， 則將下限規(guī)定為〇. 10%，優(yōu)選規(guī)定為〇. 12%，更優(yōu)選規(guī)定為0. 15%。
[0051] Μη在長時間使用中在表層部形成（Mn、Cr) 304，是對氧化鐵皮密合性及抑制異常氧 化有用的非常重要的元素。在0.20%以上時實現(xiàn)其效果。另一方面，超過1.00%的過度添 加使常溫的加工性降低?；谏鲜隼碛桑瑢⑸舷迌?yōu)選規(guī)定為〇. 87%，更優(yōu)選規(guī)定為0. 60%。 而且，將下限規(guī)定為0. 20%，優(yōu)選規(guī)定為0. 25%，更優(yōu)選規(guī)定為0. 30%。
[0052] Cr在本發(fā)明中為了確保耐氧化性是必需的元素。在本發(fā)明中，只要為16.0%以 上，就在1000°C下具有充分的耐氧化性，因此將下限規(guī)定為16.0%?；谏鲜隼碛?，將下限 優(yōu)選規(guī)定為16. 5%，更優(yōu)選規(guī)定為17. 0%。另一方面，在超過20. 0%時會導致加工性的下 降及韌性的劣化，因此將上限規(guī)定為20. 0%，優(yōu)選規(guī)定為19. 5%，更優(yōu)選規(guī)定為19. 0%。
[0053] Nb對于通過固溶強化及利用Laves相的微細析出的析出強化來提高高溫強度是 必需的元素。此外，還具有以碳氮化物固定C或N、有助于制品板的耐蝕性或影響r值的再 結晶織構的發(fā)達的作用。在本發(fā)明的添加 Si-Mn-Nb-Mo-W-Cu鋼中，通過添加0. 30%以上 的Nb可得到固溶Nb增加及析出強化?；谏鲜隼碛?，將下限規(guī)定為0. 30%，優(yōu)選規(guī)定為 0. 35 %，更優(yōu)選規(guī)定為0. 40 %。此外，超過0. 80 %的過度添加 Nb會促進Laves相的粗大化， 不有助于高溫強度，而且還使成本增加。從上述理由及制造性及成本方面考慮，將上限規(guī)定 為0. 80 %，優(yōu)選規(guī)定為0. 75 %，更優(yōu)選規(guī)定為0. 70 %。
[0054] Mo對于提高耐蝕性、同時抑制高溫氧化、通過利用Laves相的微細析出的析出強 化及固溶強化而提高高溫強度是有效的?？墒?，過度的添加會促進長時間使用中的氧化鐵 皮剝離，促進Laves相的粗大析出，使析出強化能力降低，此外使加工性劣化。本發(fā)明中在 上述的添加 Si-Mn-Nb-Mo-W-Cu鋼的情況下，通過添加1. 80%以上的Mo,可得到1000°C時的 高溫氧化的抑制、固溶Mo增加及析出強化?；谏鲜隼碛?，將下限規(guī)定為1. 80%，優(yōu)選規(guī)定 為1.82%，更優(yōu)選規(guī)定為1.86%。
[0055] 可是，超過2. 40%的過度的添加 Mo,會促進氧化鐵皮的剝離，不有助于耐氧化性， 且導致成本增加?；谏鲜隼碛桑瑢⑸舷抟?guī)定為2. 40 %，優(yōu)選規(guī)定為2. 35 %，更優(yōu)選規(guī)定為 2. 30%。考慮到促進Laves相的粗大化而不有助于高溫強度，且導致成本增加，優(yōu)選上述為 1. 90 ?2. 30%。
[0056] W具有與Mo同樣的效果，是提高高溫強度的元素，在本發(fā)明的添加 Si-Mn-Nb-Mo-W-Cu鋼中，通過添加0. 05 %以上可得到效果。基于上述理由，將下限規(guī)定為 0. 05 %，優(yōu)選規(guī)定為0. 08 %，更優(yōu)選規(guī)定為0. 10 %。但是，W如果過度地添加則在Laves相中 固溶，使析出物粗大化，而且使制造性及加工性劣化?；谏鲜隼碛?，將上限規(guī)定為1. 40%， 優(yōu)選規(guī)定為1. 35%，更優(yōu)選規(guī)定為1. 30%?？紤]到W也與Mo同樣，生成升華性高的氧化物， 使氧化鐵皮容易剝離，優(yōu)選上述為〇. 10?1. 30%。
[0057] Cu對于提高高溫強度向是有效的元素。這是利用ε _Cu析出而得到的析出硬化作 用，通過添加1.00%以上，可顯著地發(fā)揮作用?；谏鲜隼碛?，將下限規(guī)定為1.00%，優(yōu)選 規(guī)定為1. 03%，更優(yōu)選規(guī)定為1. 05%。
[0058] 另一方面，過度的添加會導致均勻伸長率的下降或常溫屈服強度的上升，對沖壓 成形性產(chǎn)生障礙。此外，如果將Cu添加2. 50%以上，則在高溫區(qū)域形成奧氏體相，在表面 產(chǎn)生異常氧化。基于上述理由，將上限規(guī)定為2. 50%，優(yōu)選規(guī)定為2. 40%，更優(yōu)選規(guī)定為 2. 20%?？紤]到制造性及氧化鐵皮密合性，優(yōu)選上述為1. 05?2. 20%。
[0059] B是提高制品的沖壓加工時的2次加工性的元素，通過添加0. 0003%以上可發(fā)揮 其效果。基于上述理由，將下限規(guī)定為0.0003%，優(yōu)選規(guī)定為0.00035%，更優(yōu)選規(guī)定為 0. 00040%。但是，過度的添加 B會導致硬質(zhì)化，使晶界腐蝕性劣化?？紤]到所述理由及成型 性或制造成本，而將上限規(guī)定為0. 0030%，優(yōu)選規(guī)定為0. 0025%，更優(yōu)選規(guī)定為0. 0029%。 考慮到成型性或制造成本，優(yōu)選B 0004?0. 0020%。
[0060] 如果過剩地添加 Mo,則生成升華性高的M〇03，成為氧化鐵皮剝離的主要原因。因 此，發(fā)現(xiàn)了：為了將Mo的不良影響除去，最好將其與具有抑制M〇03的效果的Μη的平衡設定 在3彡（5XM〇V(3XMn)彡20 (1)的適當?shù)姆秶▓D2)。如圖2所示，在本發(fā)明的成分 系中，要提高耐氧化性，最好使上述的Mo/Mn比在20以下。通過滿足此條件，能夠使氧化鐵 皮剝離性成為本發(fā)明的目標值、即l〇〇〇°C X200小時的大氣中連續(xù)氧化試驗中的氧化鐵皮 剝離量在l.〇g/cm2以下。如此一來，在使用本發(fā)明的鋼作為汽車的排氣系統(tǒng)材料時，壁厚 減薄變少，能夠使用。Mo/Mn比的上限及下限可根據(jù)Mo、Mn的成分范圍來決定。可是，為了 確保其效果，將Mo/Mn比的上限優(yōu)選規(guī)定為15以下，更優(yōu)選規(guī)定為10以下。由此，能夠?qū)?上述試驗的氧化鐵皮剝離量規(guī)定為l.Og/cm2以下。
[0061] 再者，從確保高溫強度及加工性的觀點出發(fā)，將Mo/Mn比的下限規(guī)定為3,優(yōu)選規(guī) 定為4,更優(yōu)選規(guī)定為5。為了大致消除氧化鐵皮剝離，可以使Mo/Mn比在3?10的范圍。
[0062] 另外發(fā)現(xiàn)：為了防止W的不良影響，通過使各元素的平衡在2. 28彡（5XM〇+2. 5W)/ (4XMn)彡8.0 (2)的適當?shù)姆秶軌虼笾孪趸F皮的剝離（圖3)?；谏鲜隼碛?， 將上限優(yōu)選規(guī)定為7. 5,更優(yōu)選規(guī)定為7. 0。下限可根據(jù)Mo、W、Μη的成分范圍決定，但優(yōu)選 規(guī)定為2. 5,更優(yōu)選規(guī)定為3. 0。
[0063] 此外，為進一步提高高溫強度等諸特性，也可以添加以下元素。
[0064] Ni是提高耐蝕性的元素，但過度的添加會在高溫區(qū)域形成奧氏體相，在表面產(chǎn) 生異常氧化及氧化鐵皮剝離?；谏鲜隼碛桑瑢⑸舷抟?guī)定為1.0%，優(yōu)選規(guī)定為0.8%，更 優(yōu)選規(guī)定為〇. 6%。此外，雖然其作用從Ni :0. 1 %開始穩(wěn)定地實現(xiàn)，但優(yōu)選將下限規(guī)定為 0. 15%，更優(yōu)選規(guī)定為0. 20%?？紤]到制造成本，Ni含量優(yōu)選為0. 2?0. 6%。
[0065] A1作為脫氧元素而添加，除此以外，還是提高耐氧化性的元素。此外，對于作為固 溶強化元素的強度提高也是有用的。雖從0. 10%開始穩(wěn)定地實現(xiàn)其作用，但過度的添加會 導致硬質(zhì)化，使均勻伸長率顯著下降，除此以外，還使韌性顯著下降。基于上述理由，將上限 規(guī)定為1. 0 %，優(yōu)選規(guī)定為0. 60 %，更優(yōu)選規(guī)定為0. 30 %。再者，在以脫氧的目的而添加 A1 時，在鋼中，低于0. 10%的A1作為不可避免的雜質(zhì)而殘存。考慮到表面缺陷的發(fā)生及焊接 性、制造性，將下限規(guī)定為0. 01 %，優(yōu)選規(guī)定為0. 03%，更優(yōu)選規(guī)定為0. 10%。
[0066] V與Nb-同形成微細的碳氮化物，產(chǎn)生析出強化作用，有助于提高高溫強度。但 是，如果添加超過0. 50%，則Nb及V碳氮化物粗大化，高溫強度降低，加工性下降?；谏?述理由，將上限規(guī)定為0. 50 %，優(yōu)選規(guī)定為0. 30 %，更優(yōu)選規(guī)定為0. 20 %?？紤]到制造成本 及耐氧化性，使下限為0. 01 %，優(yōu)選為0. 03%，更優(yōu)選為0. 05%。
[0067] Mg是改善2次加工性的元素。但是，如果添加超過0. 0100%則加工性顯著劣化。 基于上述理由，將上限規(guī)定為0. 0100%，優(yōu)選規(guī)定為0. 0050%，更優(yōu)選規(guī)定為0. 0010%。另 夕卜，考慮到成本及表面品位，使下限為0. 0001 %，優(yōu)選為0. 0003%，更優(yōu)選為0. 0004%。
[0068] Sn因原子半徑大，因此是通過固溶強化而有助于高溫強度的有效的元素。此外，不 會使常溫的機械特性太劣化。但是，如果添加超過〇. 50%，則使制造性及加工性顯著劣化。 基于上述理由，將上限規(guī)定為0. 50%，優(yōu)選規(guī)定為0. 30%，更優(yōu)選規(guī)定為0. 20%。此外，考 慮到耐氧化性等，將下限規(guī)定為0. 05%，優(yōu)選規(guī)定為0. 03%，更優(yōu)選規(guī)定為0. 01 %。
[0069] Co是提高高溫強度的元素。但是，如果添加超過1. 50%，則使制造性及加工性顯 著劣化?；谏鲜隼碛?，將上限規(guī)定為1.50%，優(yōu)選規(guī)定為1.00%，更優(yōu)選規(guī)定為0.50%。 另外，考慮到成本，將下限規(guī)定為0. 01 %，優(yōu)選規(guī)定為0. 03%，更優(yōu)選規(guī)定為0. 05%。
[0070] Zr是改善耐氧化性的元素。但是，如果添加超過1. 0%，則粗大的Laves相析出， 使制造性及加工性顯著劣化。基于上述理由，將上限規(guī)定為1.0%，優(yōu)選規(guī)定為0.80%， 更優(yōu)選規(guī)定為〇. 50 %。另外，考慮到成本及表面品位，將下限規(guī)定為0. 01 %，優(yōu)選規(guī)定為 0. 03 %，更優(yōu)選規(guī)定為0. 05 %。
[0071] Hf與Zr同樣，是改善耐氧化性的元素。但是，如果添加超過1. 0%，則粗大的Laves 相析出，使制造性及加工性顯著劣化?；谏鲜隼碛?，將上限規(guī)定為1.0%，優(yōu)選規(guī)定為 0. 80%，更優(yōu)選規(guī)定為0. 50%。另外，考慮到成本及表面品位，將下限規(guī)定為0. 01%，優(yōu)選 規(guī)定為0. 03 %，更優(yōu)選規(guī)定為0. 05 %。
[0072] Ta與Zr及Hf同樣，是改善耐氧化性的元素。但是，超過2. 0%的添加會使粗大的 Laves相析出，使制造性及加工性顯著劣化?；谏鲜隼碛桑瑢⑸舷抟?guī)定為2. 0%，優(yōu)選規(guī)定 為1.50%，更優(yōu)選規(guī)定為1.00%。另外，考慮到成本及表面品位，而將下限規(guī)定為0.01%， 優(yōu)選規(guī)定為〇. 03 %，更優(yōu)選規(guī)定為0. 05 %。
[0073] 本發(fā)明的鐵素體系不銹鋼板的特征在于：當在900?1000°C的范圍的溫度下按 100小時以上的條件實施熱處理時，在氧化膜的最外層中生成（Mn、Cr) 304。也就是說，由此 能夠確認具有含Μη氧化膜形成能力。此外，其特征在于：在1000°C進行200 (+10/ - 10)小 時的大氣中連續(xù)氧化試驗時的氧化鐵皮剝離量為l.Omg/cm2以下。也就是說，由此能夠確 認氧化鐵皮剝離性優(yōu)良。
[0074] 本發(fā)明的鋼板的制造方法能夠采用一般的鐵素體系不銹鋼的制造方法。例如，可 通過以下工序制造鋼板，將具有本發(fā)明范圍的組成的鐵素體系不銹鋼熔化，制造板坯，在加 熱至1000?1200°C后，在1100?700°C的范圍進行熱軋，制造板厚為4?6mm的熱軋板，然 后在800?1KKTC下退火后進行酸洗，對該退火酸洗板進行冷軋，制造板厚為1. 5?2. 5_ 的冷軋板，然后在900?1100°C進行了成品退火后進行酸洗。但是，在最終退火后的冷卻 速度中，在冷卻速度慢時，由于Laves相等的析出物大量析出，所以有高溫強度下降、常溫 延展性等加工性劣化的可能性。因此，優(yōu)選將從最終退火溫度到600°C為止的平均冷卻速 度控制在5°C /sec以上。此外，可以適宜選擇熱軋板熱軋條件、熱軋板厚、熱軋板退火的有 無、冷軋條件、熱軋板及冷軋板退火溫度、氣氛等。此外，也可以多次反復進行冷軋及退火， 或在冷軋及退火后附加調(diào)質(zhì)軋制及張力平整。另外，關于制品板厚，只要根據(jù)所要求的部件 的厚度選擇即可。
[0075] 實施例
[0076] <試樣制作方法>
[0077] 熔煉具有表1、表2所示的成分組成的鋼，鑄造成50kg的板坯，在1100?700°C對 板述進行熱乳，形成板厚為5mm的熱乳板。然后，在900?1000°C對熱乳板進行了退火后 實施酸洗，冷軋到板厚為2mm，實施退火及酸洗，形成制品板。將冷軋板的退火溫度控制在 1000?1200°C，將從退火溫度到600°C為止的冷卻速度控制在5°C /sec以上。表1中的 No. 1?23為本發(fā)明例，表2中的No. 24?49為比較例。在表2中，對不符合本發(fā)明范圍的 數(shù)值附加下劃線。在表1、2中，"一"意味著不積極添加，為不可避免的雜質(zhì)水平。此外用粗 體字表示式（2)的中間部分為優(yōu)選范圍外的數(shù)值。
[0078] <耐氧化性試驗方法>
[0079] 由如此得到的制品板中制作20mmX20mm、原板厚的氧化試驗片，在大氣中在 1000°C下進行200 (+10/- 10)小時的連續(xù)氧化試驗，評價有無發(fā)生異常氧化和氧化鐵皮剝 離（按照JIS Z 2281)。只要氧化增量為4.0mg/cm2以下，就作為無異常氧化規(guī)定為B (適 合），將其以外的情況作為有異常氧化而規(guī)定為C(不適合）。此外，只要氧化鐵皮剝離量為 1. Omg/cm2以下就規(guī)定為B (適合），只要無氧化鐵皮剝離就規(guī)定為A (優(yōu)良），將其以外的情 況作為有氧化鐵皮剝離而規(guī)定為C(不適合）。
[0080] <含Μη氧化膜的確認方法>
[0081] 對按耐氧化性試驗方法進行了連續(xù)氧化試驗的試驗片的截面，在用樹脂埋沒后進 行鏡面研磨，用ΕΡΜΑ對研磨過的試驗片進行元素測繪，確認Μη在最外層是否濃化。以2000 倍對氧化鐵皮最表層部進行Fe、Cr、Mn、Si、0的元素測繪，只要在最外層Μη濃化到8質(zhì)量％ 以上，就作為具有含Μη氧化膜而規(guī)定為Β (適合），將其以外的情況作為沒有而規(guī)定為C (不 適合）。
[0082] <高溫拉伸試驗方法>
[0083] 由制品板制作將軋制方向作為長度方向的長度為100mm的高溫拉伸試驗片，進行 1000°C拉伸試驗，測定了 0.2%屈服強度（按照JIS G 0567)。這里，將1000°C的0.2%屈 服強度為llMPa以上的情況規(guī)定為B (適合），將低于llMPa的情況規(guī)定為C(不適合）。
[0084] <常溫的加工性評價方法>
[0085] 按照JIS Z 2201制作了將與軋制方向平行的方向作為長度方向的JIS13B號試驗 片。采用這些試驗片進行拉伸試驗，測定了斷裂伸長率（按照JIS Z 2241)。這里，只要常 溫下的斷裂伸長率為30 %以上，就可加工成一般的排氣部件，因此將具有30 %以上的斷裂 伸長率的情況規(guī)定為B (適合），將低于30%的情況規(guī)定為C (不適合）。
[0086] i

【權利要求】
1. 一種含Μη鐵素體系不銹鋼板，其特征在于，以質(zhì)量％計含有C :0. 001?0. 020 %、N : 0. 001 ?0. 020%、Si :0. 10 ?0. 40%、Mn :0. 20 ?1. 00%、Cr :16. 0 ?20. 0%、Nb :0. 30 ? 0. 80%、M〇 :1. 80 ?2. 40%、W :0. 05 ?1. 40%、Cu :1. 00 ?2. 50%、B :0. 0003 ?0. 0030%， 進而以滿足下記式（1)的方式含有上述成分，剩余部分由鐵及不可避免的雜質(zhì)構成， 3 ^ (5XMo)/(3XMn) ^ 20 (1) 這里，式（1)的Μο、Μη意味為各自的含量，單位為質(zhì)量％。
2. 根據(jù)權利要求1所述的含Μη鐵素體系不銹鋼板，其特征在于，進而以滿足下記式 (2)的方式含有所述成分， 2. 28 ^ (5ΧΜο+2. 5Xff)/(4XMn) ^ 8. 0 (2) 這里，式⑵的Mo、Mn、W意味為各自的含量，單位為質(zhì)量％。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的含Μη鐵素體系不銹鋼板，其特征在于，以質(zhì)量％計，含有 選自以下第1組?第4組的至少1組中的成分， 第 1 組：含有 Ni :0· 10 ?1. 0%、Α1 :0· 01 ?1. 0%、V :0· 01 ?0· 50%中的 1 種以上、 第 2 組：含有 Mg :0· 00010 ?0· 0100%、 第3組：含有Sn :0. 01?0. 50%、Co :0. 01?1. 50%中的1種以上、 第 4 組：含有 Zr :0· 01 ?1. 0%、Hf :0· 01 ?1. 0%、Ta :0· 01 ?2. 0%中的 1 種以上。
4. 根據(jù)權利要求1?3中任一項所述的含Μη鐵素體系不銹鋼板，其特征在于，在按 900?1000°C Χ100小時以上的條件實施熱處理時，在氧化膜的最外層中生成（Mn、Cr) 304。
5. 根據(jù)權利要求1?4中任一項所述的含Μη鐵素體系不銹鋼板，其特征在于，對于權 利要求1?3中任一項所述的鐵素體系不銹鋼板，在1000°C進行200小時的大氣中連續(xù)氧 化試驗時的氧化鐵皮剝離量為1. 〇mg/cm2以下。
【文檔編號】C21D9/46GK104160054SQ201380012714
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年3月8日 優(yōu)先權日:2012年3月9日
【發(fā)明者】神野憲博, 濱田純一, 井上宜治 申請人:新日鐵住金不銹鋼株式會社