專利名稱：：波紋管原管用鐵素體類不銹鋼板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于波紋管的原管(rawmaterialpipeforbellowspipe)的鐵素體類不銹鋼板(ferriticstainlesssheet)，所述波紋管原管設(shè)置于液體、氣體的輸送管等的一部分上，具有吸收熱膨脹(thermalexpansion)弓l起白勺4申縮應(yīng)變(expansionandcontractionstrain)、應(yīng)力、機(jī)械振動(dòng)應(yīng)變(mechanicalvibrationalstrain)等的功能
背景技術(shù)：
：波紋管(bellows)、柔性管(flexibletubing)(以后，還僅稱為"波紋管")是具有與管軸成直角的平行波形的壁(parallelcorrugatedwall)的折皺狀的金屬制管(accordionsteelpipe)，由于能夠使其伸縮(elongateendcontract)、施力口撓曲(deflection)或進(jìn)行彎曲(bending)，因而不僅能夠在汽車中使用，還能在以船舶、航空器等運(yùn)輸機(jī)為首的空調(diào)設(shè)備(air-conditioning)、工業(yè)用工廠設(shè)備(industrialplantequipment)、真空裝置(vacuumequipment)等禾斗學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備(scientificexperimentsequipment)等廣大領(lǐng)域中使用。特別是，最近以來(lái)，在汽車排氣系統(tǒng)配管(automotiveexhaustpipe)的連接部分采用，從而發(fā)揮有效地吸收高溫的排氣(autoemission)引起的熱應(yīng)變(thermalstrain)、發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)(throbofanengine)的功能。在金屬制波紋管、軟性管的加工方法中，如在浮田，"波紋管和軟性管的最新制造技術(shù)"，塑性和加工，1991年7月，第32巻，第366號(hào)，p.818-824中記載，有滾壓成形(rollforming)、液壓成形(hydrostaticforming)、彈性成形(elastomericforming)、膨脹成形(expansionforming)等各種方法，可根據(jù)各尺寸、用途來(lái)選擇最適合的加工方法。圖1用于示意性地表示作為汽車排氣系統(tǒng)波紋管的一種制造方法的、單牙成形方式的液壓成形方法。具體為如下方法l是波紋管的原管，將其如圖l一樣配置后，在原管內(nèi)充滿液體后進(jìn)行加壓，從而使原管的管壁在夾緊模(clampdie)3和成形模(formingdie)4之間膨脹，然后，通過將夾緊模3沿軸方向進(jìn)行壓縮而形成牙6，重復(fù)該操作而制造具有多個(gè)牙的波紋管。該方法，雖然與通過一次液壓成形制成規(guī)定數(shù)的牙的方法相比，金屬模費(fèi)用廉價(jià)，但另一方面存在生產(chǎn)率較低的問題，由于可用比較簡(jiǎn)單的金屬模進(jìn)行加工，能夠自由地制成牙的個(gè)數(shù)、牙高度H，從而具有能夠形成所希望的形狀、牙數(shù)的波紋管的優(yōu)點(diǎn)。另一方面，加工成波紋管的原管，通常結(jié)構(gòu)為，將銅、SUS304(奧氏體類不銹鋼(austeniticstainlesssteel))等為代表的FCC金屬(facecenteredcubicmetal)重疊單層或雙層。使用FCC金屬、奧氏體類不銹鋼板的原因在于，用其他金屬材料難以加工成波紋管。但是，將奧氏體類不銹鋼板作為原材的原管，雖然容易加工成波紋管，但在通過波紋管內(nèi)部的氣體或液體等高溫的情況或腐蝕性強(qiáng)的情況下，容易引起氧4七(oxidization)、高《顯腐t蟲(high-temperaturecorrosion)或應(yīng)力腐蝕裂紋(stresscorrosioncrack)。年寺另lj是，用于汽車排氣系統(tǒng)(automotiveexhaustsystem)的奧氏體類不銹鋼板制的波紋管，由于使用中的溫度(servicetemperature)上升至50075(TC程度，由此在附著因融雪(snowmelting)而散布在道路上的鹽類的情況下，存在原材本身變得敏化(sensitization)，從而容易引起高溫鹽害腐蝕(high-temperaturesaltcorrosion)的問題。并且，奧氏體類不銹鋼，雖然加工性優(yōu)良，但由于大量含有Ni，因而還存在價(jià)格昂貴的問題。因此，要求開發(fā)出價(jià)格低廉且加工性優(yōu)良的波紋管原管用原材。從這種背景出發(fā)，發(fā)明出了不含Ni的各種波紋管原管用鐵素體類不銹鋼板。例如，在特開平7-268560號(hào)公報(bào)中，公開有一種通過將C、Si、Mn、S、Cr、Al、Ti、N、O量規(guī)定為特定范圍來(lái)達(dá)成35%以上的延伸率和1.5以上的r值的波紋管加工性優(yōu)良的鐵素體類不銹鋼板。并且，在特開平8-176750號(hào)公報(bào)中，公開有一種通過將C、Cr、Al、N、Si、Mn、Ti、Nb、Mo、Cu、Ni量規(guī)定為特定范圍，并且將結(jié)晶粒徑限定在最適合的范圍而波紋管加工性優(yōu)良的鐵素體類不銹鋼板。并且，在特開平8-188854號(hào)公報(bào)中，公開有一種通過將C、Cr、Al、N、Si、Mn、Ti、Nb、Mo、Cu、Ni量規(guī)定為特定范圍，波紋管加工性和高溫疲勞特性優(yōu)良的鐵素體類不銹鋼板。并且，在特開平9-125208號(hào)公報(bào)中，公開有一種通過將C、Cr、N、Ti、Mo量規(guī)定為特定范圍，并且將原材的表面粗糙度限定在最適合的范圍而波紋管加工性和高溫鹽害腐蝕性優(yōu)良的鐵素體類不銹鋼板。但是，將上述鐵素體類不銹鋼板作為原材的波紋管原管的波紋管加工性(bellowsformability)，與將奧氏體類不銹鋼板作為原材相比還不充分，不能應(yīng)用于牙高H更高形狀的波紋管中。在此，波紋管的牙高H，是指如圖1所示，波紋管的牙頂部外徑(outsidediameterofpeak)。和牙底部外徑(outsidediameterofbottom)A(波紋原管的外徑A)之差的2分之1。并且，現(xiàn)狀是，對(duì)于用于波紋管原管的原材的鐵素體類不銹鋼板的哪一個(gè)特性對(duì)波紋管原管的加工性產(chǎn)生影響，實(shí)際上沒有充分掌握。
發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的在于，在了解作為波紋管原管的鐵素體類不銹鋼板所要求的特性的基礎(chǔ)上，提供波紋管加工性優(yōu)良的波紋管原管用鐵素體類不銹鋼板。發(fā)明人等為了開發(fā)出加工性優(yōu)良的波紋管原管，關(guān)于作為其原材的鐵素體類不銹鋼板的機(jī)械特性和波紋管原管的加工性之間的關(guān)系進(jìn)行銳意研究。其結(jié)果，發(fā)現(xiàn)波紋管加工中的可成形的最大牙高Hmax(maximumpeakheight)(或最大牙頂部外徑①M(fèi)AX,以后僅稱為①M(fèi)AX)與原材的屈服應(yīng)力(yieldstress)YS及屈服應(yīng)力和均勻延伸率(uniformelongationproperties)(一致延伸率)的乘積(YSXUE1)相關(guān)，另一方面，波紋管加工中的可成形的最小牙高Hmin(或最小牙頂部外徑①M(fèi)IN，以后僅稱為①M(fèi)IN)與原材的屈服應(yīng)力YS相關(guān)，并且，可成形的最大牙高Hmax與最小牙高Hmin之差，即可成形的牙高的范圍(寬度)(或(OMAX-①M(fèi)IN)的2分之1)與原材的屈服應(yīng)力YS、以及與屈服應(yīng)力和均勻延伸率的乘積(YSXUE1)相關(guān)，從而完成了本發(fā)明。其中，在此，如下所述地求出最大牙頂部外徑①M(fèi)AX、最小牙頂部外徑①M(fèi)IN。通過圖1所示的單牙成形方式的液壓成形法，使波紋管的牙底部外徑A—定(50mmcl))，使牙頂部外徑①的目標(biāo)值發(fā)生各種變化，從而在相同條件下連續(xù)形成IO個(gè)牙，測(cè)定該10個(gè)牙的各頂點(diǎn)的外徑而得到4)(1)、cj)(2)、4)(3)…4)(10)，設(shè)其中的最小值為4)min，最大值為4)max以及其平均值為4)av。并且，將滿足以下式0.98小av《4)min《4>av《cj)max《i.02d)av的卞見為合格品。并且，將該合格品的cbav中的最小值定義為可成形的最小牙頂部外徑4)MIN，最大且不發(fā)生液壓成形時(shí)的裂紋的值定義為可成形的最大牙頂部外徑4)MAX。另外，上述式中，牙頂部外徑4)的偏差較小，即表示成形穩(wěn)定性，其特別對(duì)容易使成形不穩(wěn)定的可成形的最小牙頂部外徑d)MIN進(jìn)行評(píng)價(jià)有效。另一方面，可成形的最大牙頂部外徑4>MAX通常為由成形時(shí)的裂紋發(fā)生所決定的值，牙高H的偏差的影響較小。艮口，本發(fā)明的波紋管原管用鐵素體類不銹鋼板，其特征在于，含有1025質(zhì)量％的Cr，屈服應(yīng)力為300450MPa，屈服應(yīng)力和均勻延伸率的乘積在5200(MPa'%)以上。并且，本發(fā)明的上述不銹鋼板，其特征在于，用于板厚在0.5mm以下、波紋管原管的外徑A為2880mm4)的單層或雙層的汽車排氣系統(tǒng)波紋管的原管。在此，如圖1所示，波紋管原管的外徑A是在形成波紋管之前的鋼管的外徑，大致與波紋管的牙底部外徑A相同。并且，本發(fā)明的不銹鋼板是上述不銹鋼板的平均結(jié)晶粒徑在35um以下的波紋管原管用鐵素體類不銹鋼板。并且，本發(fā)明的不銹鋼板是上述不銹鋼板的表面粗糙度Ra為0.40以下的波紋管原管用鐵素體類不銹鋼板。在此，上述表面粗糙度Ra是使用依據(jù)JISB0651的接觸式表面粗糙度檢測(cè)儀，根據(jù)JISB0601(1997年版)，測(cè)定與鋼板的軋制方向成直角的方向的算術(shù)平均粗糙度的值。將本發(fā)明的鐵素體類不銹鋼板用于原材料的波紋管原管，由于價(jià)格低廉，加工性優(yōu)良，因而適用于在汽車排氣系統(tǒng)中使用的波紋管的原管。圖1是說(shuō)明單牙成形方式的液壓成形方法的示意圖。圖2是表示屈服應(yīng)力YS和可成形的最小牙頂部牙徑①M(fèi)IN之間的關(guān)系的圖表。圖3是表示屈服應(yīng)力YS和可成形的最大牙頂部外徑①M(fèi)AX之間的關(guān)系的圖表。圖4是表示均勻延伸率UE1和可成形的最大牙頂部外徑①M(fèi)AX之間的關(guān)系的圖表。圖5是表示屈服應(yīng)力和均勻延伸率的乘積(YSXUE1)與可成形的最大牙頂部外徑OMAX之間的關(guān)系的圖表。圖6是表示屈服應(yīng)力和均勻延伸率的乘積(YSXUE1)與OMAX-①M(fèi)IN(可成形的牙高H的寬度的2倍)之間的關(guān)系的圖表。標(biāo)號(hào)說(shuō)明1:波紋管原管2:桿(rod)3:夾緊模4:成形模5:密圭寸圈(sealpacking)6:成形牙(formedpeak)牙頂部外徑A:牙底部外徑(波紋管原管的外徑)H:牙高具體實(shí)施例方式發(fā)明人等，使用先前說(shuō)明的單牙成形方式的液壓成形法，研究用于波紋管原管的原材的鐵素體類不銹鋼板的哪個(gè)特性對(duì)加工性產(chǎn)生影響。在液壓成形(hydraulicforming)中，通常由在膨脹的原管(evaginateduntreatedpipe)的管壁產(chǎn)生裂紋來(lái)決定由原管(untreatedpipe)制造波紋管時(shí)的可成形的最大牙高Hmax(或OMAX)。并且，作為原管的原材所要求的特性，認(rèn)為均勻延伸率(uniformelongationproperties)(—致延伸率)重要。這是因?yàn)?，成形時(shí)即使在一處引起不均勻變形(nonuniformitydeformation)日寸，局部地液壓(fluidpressure)上升而成為裂紋(crack)的起點(diǎn)(source)，例如，即使不導(dǎo)致裂紋，也會(huì)使作為波紋管的耐久性能顯著變差。發(fā)明人等，關(guān)于各種鐵素體類不銹鋼板，進(jìn)行拉伸試驗(yàn)和由液壓成形進(jìn)行的波紋管成形，并調(diào)査拉伸特性和可成形的波紋管的最大牙高Hmax(或OMAX)之間的關(guān)系。其結(jié)果，還確認(rèn)可成形的最大牙高Hmax(或OMAX)與均勻延伸率之間的相關(guān)性，反而知曉了與屈服應(yīng)力YS、以及與屈服應(yīng)力與均勻延伸率的乘積(YSXUE1)之間具有強(qiáng)烈的相關(guān)性，YS在某個(gè)值以下、且YSXUE1在某個(gè)值以上時(shí)可成形的最大牙高Hmax(或OMAX)變大。并且可知，可成形的最大牙高Hmax(或OMAX)與平均結(jié)晶粒徑D之間具有強(qiáng)烈的相關(guān)關(guān)系，D在某個(gè)值以下可成形的最大牙高Hmax(或①M(fèi)AX)進(jìn)一步變大。并且可知，可成形的最大牙高Hmax(或①M(fèi)AX)與表面粗糙度Ra之間也具有強(qiáng)烈的相關(guān)關(guān)系，Ra在某個(gè)值以下可成形的最大牙高Hmax(或OMAX)進(jìn)一步變大。另一方面，在液壓成形中，通過以相同成形條件得到的牙高H(或牙頂部外徑O)的偏差來(lái)決定由原管制造波紋管時(shí)的可成形的最小牙高Hmin(或OMIN)。這是因?yàn)?，在牙高H(或牙頂部外徑O)較低的加工應(yīng)變較小的區(qū)域，雖然不會(huì)引起裂紋，但牙高H(或牙頂部外徑O)的偏差變大時(shí)，不能滿足作為產(chǎn)品的品質(zhì)要求。并且，調(diào)査該牙高H(或牙頂部外徑O)的偏差和與作為原管的原材的鐵素體類不銹鋼板的機(jī)械特性之間的關(guān)系。其結(jié)果，如后述的實(shí)施例1的圖2所示，可知該牙高H(或牙頂部外徑O)的偏差和原管的屈服應(yīng)力之間具相關(guān)性，屈服應(yīng)力YS在規(guī)定值以上的情況下，牙高H(或牙頂部外徑O)的偏差變小，由此可成形的最小牙高Hmin(或OMIN)變小。關(guān)于可成形的最大牙高Hmax(或①M(fèi)AX)，在原材的屈服應(yīng)力YS在某個(gè)值以下且屈服應(yīng)力和均勻延伸率的乘積(YSXUE1)在某個(gè)值以上時(shí)變大的原因，發(fā)明人等考慮如下。YS變得過高時(shí)，n值(n-value)變小，加工應(yīng)變的傳播不均勻，結(jié)果，均勻延伸率降低，可成形的最大牙高Hmax(或①M(fèi)AX)減低。并且，波紋管的成形是由來(lái)自內(nèi)部的液壓引起的拉伸成形(stretchforming)和由軸向壓縮引起的壓曲成形(bucklingforming)的復(fù)合成形(compositeforming)，相對(duì)于拉伸成形，有利的是材料的均勻延伸率UE1較大，并且，相對(duì)于壓曲成形，有利的是材料的屈服應(yīng)力較小。另一方面，由于UE1、YS都較小的材料，一般其作為材料的斷裂強(qiáng)度(rupturestrength)的TS(tensilestrength)也低，因而直到達(dá)到斷裂的成形極限較低。作為結(jié)果，認(rèn)為YSxUEl在某個(gè)值(5200MPa'%)以上時(shí)，可成形的最大牙高Hmax(OMAX)變大。另一方面，可成形的最小牙高Hmin(或OMIN)，在原材的屈服應(yīng)力YS在規(guī)定值以上時(shí)變小的原因在于，通常，YS較低，雖然意味著容易引起塑性變形(plasticstrain)，但在容易變形且變形量較小的情況下，難以控制成形，反而成為發(fā)生牙高H(或牙頂部外徑①)的偏差的原因。特別是，對(duì)波紋管進(jìn)行液壓成形的情況下，如上所述，由液壓引起的拉伸及成形和軸向壓縮(axialcompression)引起的壓曲成形這2種變形的組合成為使成形的控制變得更難的原因。因此，為了減少牙高H(或牙頂部外徑①)的偏差，認(rèn)為優(yōu)選YS高至一定程度。本發(fā)明是根據(jù)上述見解完成的。另外，由于原材的屈服應(yīng)力YS和屈服應(yīng)力與均勻延伸率的乘積(YSXUE1)為不同的特性，因而在要增大可成形的最大牙高Hmax(或OMAX)的情況下，使YS在規(guī)定值以下，YSXUE1在規(guī)定值以上，另一方面在要減小可成形的最小牙高Hmin(或OMIN)的情況下，使YS在規(guī)定值以上即可。并且，為了擴(kuò)大可成形的牙高H(或牙頂部外徑O)的加工范圍(寬度)，增大最大牙高Hmax(或OMAX)，減小最小牙高Hmin(或OMIN)就可以，但由于YS和YSXUE1引起的最大牙高Hmax(或OMAX)的變化，大于YS引起的最小牙高Hmin(或①M(fèi)IN)的變化，因而結(jié)果對(duì)控制減小YS，增大YSXUE1有效。并且，關(guān)于可成形的最大牙高Hmax(或OMAX)在平均結(jié)晶粒徑D為某個(gè)值以下時(shí)變大的原因，發(fā)明人等考慮如下認(rèn)為平均結(jié)晶粒徑D變小時(shí)，鋼板斷面的板厚方向上的結(jié)晶粒的數(shù)量增加、變形時(shí)的應(yīng)變均勻地進(jìn)行的情況和由微細(xì)化引起的強(qiáng)度上升而難以引起裂紋的情況互相作用，由此提高均勻延伸率，導(dǎo)致可成形的最大牙高Hmax(或OMAX)的增大。通常，鋼鐵材料包含無(wú)數(shù)的結(jié)晶粒，各個(gè)結(jié)晶粒沿著基于結(jié)晶取向的特定的滑移面、滑移方向，進(jìn)行具有各向異性的變形，作為綜合具有各取向的各個(gè)結(jié)晶粒的變形的結(jié)果，宏觀性塑性變形明顯化。但是，結(jié)晶粒變大、沿材料斷面的板厚方向并列的結(jié)晶粒的數(shù)量減少時(shí)，各個(gè)結(jié)晶粒的各向異性的影響強(qiáng)烈地顯現(xiàn)，由結(jié)晶取向不同，存在容易產(chǎn)生局部縮頸的部位。在板材、管材中，這種部位成為裂紋的起點(diǎn)而使成形性降低。因此，多使用薄壁材料的波紋管的成形性，容易受到平均結(jié)晶粒徑的影響。另外，在要進(jìn)一步增大可成形的最大牙高Hmax(或OMAX)情況下，使平均結(jié)晶粒徑D在規(guī)定值以下就可以。并且，關(guān)于可成形的最大牙高Hmax(或①M(fèi)AX)在表面粗糙度Ra為某個(gè)值以下時(shí)變大的原因，發(fā)明人等考慮如下。認(rèn)為表面粗糙度Ra變小時(shí)，鋼板表面的凹凸變小，加工時(shí)成為裂紋的起點(diǎn)的部位減少的結(jié)果，均勻延伸率變大而導(dǎo)致可成形的最大牙高Hmax(或OMAX)的增大。另外，在要進(jìn)一步增大可成形的最大牙高Hmax(或OMAX)情況下，使表面粗糙度Ra在規(guī)定值以下就可以。接著對(duì)本發(fā)明的鐵素體類不銹鋼板的機(jī)械特性進(jìn)行具體說(shuō)明。屈服應(yīng)力YS:300450MPa一般來(lái)說(shuō)，原材的屈服應(yīng)力YS越低成形性就越良好。但是，關(guān)于波紋管原管的加工性，YS過低時(shí)反而不優(yōu)選。這是因?yàn)?，如上所述，YS較低，意味著容易變形，但在對(duì)波紋管進(jìn)行液壓成形的情況下，反而會(huì)成為牙頂部外徑。(或牙高H)的偏差(variation)的原因。特別是，還如后文所述的實(shí)施例1的圖2所示，屈服應(yīng)力YS低于300MPa時(shí)，牙頂部外徑①(或牙高H)的偏差變大，從而有可成形的最小牙頂部外徑①M(fèi)IN(或Hmin)也具有變大的趨勢(shì)。另一方面，如后文所述的實(shí)施例1的圖3所示，原材的YS超過450MPa而過高時(shí)，均勻延伸率降低而導(dǎo)致可成形的最大牙頂部外徑cDMAX(或Hmax)的降低，此外，波紋管的強(qiáng)度變高而有損柔軟性，其結(jié)果，作為波紋管的吸收位移、振動(dòng)的能力降低。這樣，屈服應(yīng)力YS需要限制在300450MPa的范圍?！銮?yīng)力和均勻延伸率的乘積(YSxUEl)》5200(MPa'%)作為決定波紋管加工性的另一因素的可成形的最大牙高Hmax(或OMAX)，即能夠沒有裂紋地成形的最大牙高，還確認(rèn)與單純的總延伸率、均勻延伸率(后文所述的實(shí)施例1的圖4)也具有較弱的相關(guān)性，還如后文所述的實(shí)施例1的圖5所示，強(qiáng)烈取決于屈服應(yīng)力和均勻延伸率的乘積(YSxUEl)，該值越大，可成形的最大牙頂部外徑①M(fèi)AX(或Hmax)變大。特別是，在原管的原材所具有的YSxUEl在5200(MPa'%)以上時(shí)，可成形的最大牙高Hmax(①M(fèi)AX)顯著變大。并且，還如后文所述的實(shí)施例1的圖6所示，可成形的最大牙頂部外景(DMAX和最小牙頂部外徑①M(fèi)IN之差，即，可成形的牙高H的范圍(寬度)(或OMAX-(DMIN的2分之1)也具有YSxUEl越大則越擴(kuò)大的趨勢(shì)。這樣，YSxUEl需要在5200(MPa'%)以上?！銎骄Y(jié)晶粒徑D:35/rni以下作為決定波紋管加工性的另一因素的可成形的最大牙高Hmax(或①M(fèi)AX)，即能夠沒有裂紋地成形的最大牙高，除了取決于屈服應(yīng)力和均勻延伸率的乘積(YSxUEl)在5200(MPa'%)以上，還較大地取決于原材鋼板的平均結(jié)晶粒徑D，平均結(jié)晶粒徑越小，可成形的最大牙頂部外徑①M(fèi)AX(或Hmax)進(jìn)一步變大。特別是，在原材的平均結(jié)晶粒徑D在35/rni的情況下，均勻延伸率提高，結(jié)果，可抑制裂紋的產(chǎn)生，由此可成形的最大牙高Hmax(OMAX)顯著變大。并且，可成形的最大牙頂部外徑OMAX和最小牙頂部外徑①M(fèi)IN之差，艮卩，可成形的牙高H的范圍(寬度)(或OMAX-OMIN的2分之1)具有平均結(jié)晶粒徑D越小則越擴(kuò)大的趨勢(shì)。這樣，平均結(jié)晶粒徑D需要在35um以下。另外，從使可成形的尺寸范圍變寬的觀點(diǎn)出發(fā)，平均結(jié)晶粒徑D優(yōu)選為1025um的范圍?！霰砻娲植诙萊a:0.40/im以下作為決定波紋管加工性的另一因素的可成形的最大牙高Hmax(或①M(fèi)AX)，即能夠沒有裂紋地成形的最大牙高，除了取決于屈服應(yīng)力和均勻延伸率的乘積(YSxUEl)在5200(MPa'%)以上，還較大地取決于原材鋼板的表面粗糙度Ra，表面粗糙度越小，可成形的最大牙頂部外徑OMAX(或Hmax)進(jìn)一步變大。特別是，在原材的表面粗糙度以算術(shù)平均粗糙度Ra計(jì)在0.40/mi的情況下，提高均勻延伸率，抑制裂紋的產(chǎn)生，由此可成形的最大牙高Hmax(OMAX)顯著變大。并且，可成形的最大牙高Hmax和最小牙高Hmin之差，E卩，可成形的牙高的范圍(寬度)Hmax-Hmin(或OMAX-OMIN的2分之1)，也具有表面粗糙度Ra越小則越擴(kuò)大的趨勢(shì)。這樣，表面粗糙度以算術(shù)平均粗糙度Ra計(jì)需要在0.40um以下。另外，從使可成形的尺寸范圍變寬，或提高光澤等產(chǎn)品的設(shè)計(jì)性的觀點(diǎn)出發(fā)，表面粗糙度Ra優(yōu)選在0.20um以下。本發(fā)明的鐵素體類不銹鋼板所具有的上述機(jī)械特性，優(yōu)選通過以下方法制造。熔煉具有后文所述的優(yōu)選的成分組成的鐵素體類不銹鋼并制成鋼板坯，用公知的方法對(duì)其進(jìn)行熱軋，并根據(jù)需要進(jìn)行熱軋板退火、酸洗、冷軋、最終退火而制成成品。各條件雖然不特別限定，優(yōu)選的是，熱軋的條件為，鋼板坯加熱溫度為10001250'C;粗軋的軋制溫度為1000115(TC，軋制率在60%以上；終軋的軋制溫度為600900°C，軋制率在60%以上，巻取溫度為400700°C。優(yōu)選的是，熱軋后，施行8001050°CX20秒以上的連續(xù)退火或700850°CX4小時(shí)以上的分批退火的熱軋板退火，然后，進(jìn)行酸洗而去氧化皮。接著，優(yōu)選的是，進(jìn)行每次軋制率在50%以上的一次冷軋或夾著中間退火的2次以上的冷軋后，施行基8001050°CX10秒以上的連續(xù)退火的最終退火，并根據(jù)需要，施行軋制率在0.3%以上的調(diào)質(zhì)軋制而制成成品板，即波紋管用鋼板。此時(shí)，為了將屈服應(yīng)力YS和屈服應(yīng)力與均勻延伸率的乘積(YSXUE1)控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，特別優(yōu)選的是，在上述優(yōu)選的制造條件的范圍內(nèi)，提高最終冷軋軋制率，以較低的溫度進(jìn)行最終退火而提高UE1，或者通過改變最終工序的調(diào)質(zhì)軋制的軋制率來(lái)調(diào)整YS。其中，YS和YSXUE1，不言而喻受到成分組成的影響，但還受到經(jīng)由熱軋、其后的熱軋板退火、冷軋等而制成最終產(chǎn)品的各制造工序的條件的影響，在工業(yè)上批量生產(chǎn)時(shí)，優(yōu)選的是對(duì)各制造生產(chǎn)線的條件進(jìn)行控制，以成為最適合的條件。并且為了將平均結(jié)晶粒徑D控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，特別優(yōu)選的是，在上述優(yōu)選的制造條件的范圍內(nèi)，提高最終冷軋軋制率，通過以較低的溫度進(jìn)行最終退火而減小平均結(jié)晶粒徑D。其中，平均結(jié)晶粒徑D，本來(lái)就受到成分組成的影響，當(dāng)然還受到經(jīng)由熱軋、其后的熱軋板退火、冷軋等而制成最終產(chǎn)品的各制造工序的條件的影響，在工業(yè)上批量生產(chǎn)時(shí)，優(yōu)選的是對(duì)各制造生產(chǎn)線的條件進(jìn)行控制，以成為最適合的條件。并且，鋼板的表面粗糙度的算術(shù)平均粗糙度Ra，在控制調(diào)質(zhì)軋制的工作輥的表面粗糙度的算術(shù)平均粗糙度Ra或省略調(diào)質(zhì)軋制的情況下，可以通過控制最終冷軋的工作輥的表面粗糙度的算術(shù)平均粗糙度Ra而進(jìn)行調(diào)整。另外，由于調(diào)質(zhì)軋制不僅能夠調(diào)整表面粗糙度Ra，通過使軋制率變化而還能夠調(diào)整YS，因而優(yōu)選的是，與上述冷軋軋制率、最終退火溫度組合而調(diào)整YS和表面粗糙度Ra。其中，YS、拉伸率等的機(jī)械特性，本來(lái)就受到成分組成的影響，當(dāng)然還受到經(jīng)由熱軋、其后的熱軋板退火、冷軋等而制成最終產(chǎn)品的各制造工序的條件的影響，在工業(yè)上批量生產(chǎn)時(shí)，優(yōu)選的是對(duì)各制造生產(chǎn)線的條件進(jìn)行控制，以成為最適合的條件。另外，本發(fā)明的鐵素體類不銹鋼板優(yōu)選板厚在0.5mm以下的鋼板。如上所述，波紋管形成平行波形的折皺狀，具有吸收熱膨脹、振動(dòng)等引起的位移的功能。位移作為彎曲而在波紋管上施加負(fù)荷，此時(shí)，板厚大時(shí)在波紋管上產(chǎn)生的變形變大。并且，在上述變形超過波紋管的彈性極限的情況下，成為塑性變形，成為使波紋管疲勞破壞的原因。因此，從防止疲勞破壞的觀點(diǎn)出發(fā)，板厚越薄越優(yōu)選，但在本發(fā)明中，考慮作為原材的不銹鋼板、不銹鋼管的可制造性、制造成本，作為實(shí)際上不發(fā)生問題的范圍，優(yōu)選板厚在0.5mm以下。使用這樣制造而得到的冷軋退火板，施行彎曲加工，通過TIG(TungstenInertGas)、等離子體焊接(plasmawelding)等普通的電弧焊方法(arcweldingprocess)制造外徑為A的波紋管原管。對(duì)所得到的波紋管原管通過液壓成形方法，制造規(guī)定的牙頂部外徑O和牙底部外徑為A的波紋管。將本發(fā)明的鐵素體不銹鋼板作為原材的波紋管原管，優(yōu)選外徑A為2880mmcJ)的單層或雙層結(jié)構(gòu)。波紋管在彈性極限的范圍內(nèi)能夠吸收的位移量，主要由其牙高來(lái)決定，但即使是相同的牙高H，原管外徑A(還稱作牙底部外徑A)越細(xì)，牙頂部的擴(kuò)管率就越大，成形變得困難。即，可成形的最大牙高Hmax變小。因此，在原管外徑A較細(xì)的情況下，還限制能夠吸收的位移量。因此，在汽車排氣系統(tǒng)波紋管用途中，為了能夠吸收規(guī)定的位移量，原管外徑A優(yōu)選在28mm4)以上。并且，在原管外徑A較大，薄壁的情況下，由于波紋管本身的剛性不足，因而容易產(chǎn)生壓潰、壓曲，并由于實(shí)際上難以使用，因而原管外徑A優(yōu)選在80mm4)以下。另外，在設(shè)計(jì)上需要波紋管的剛性的情況下，考慮增大壁厚t(板厚t)，但如上所述，由于壁厚t(板厚t)的增大成為疲勞破壞的原因，從而不優(yōu)選。為了避免這種情況，可通過使薄壁的鋼板重疊而形成多層管來(lái)確保剛性、強(qiáng)度。具體來(lái)說(shuō)，優(yōu)選制成雙層管，制成三層管以上時(shí)，在可制造性、制造成本的方面不優(yōu)選。并且，壁厚相同時(shí)，制成雙層管的一方，由于剛性降低，柔軟性增加，因而還具有提高疲勞強(qiáng)度的效果。并且，根據(jù)使用環(huán)境，有時(shí)在波紋管的內(nèi)表面和外表面要求特性不同，在這種情況下，優(yōu)選制成使用符合各要求的原材的雙層管。接著對(duì)本發(fā)明的鐵素體類不銹鋼板的成分組成進(jìn)行說(shuō)明。Cr:1025質(zhì)量％Cr是為了賦予耐腐蝕性而添加的必需元素。Cr含量不足10質(zhì)量%時(shí)，不能確保作為不銹鋼的耐腐蝕性。另一方面，Cr含量超過25質(zhì)量％而添加時(shí)，有時(shí)脆性變差而降低制造性。另外，Cr是價(jià)格昂貴的元素，從減少原料成本的觀點(diǎn)出發(fā)，Cr含量進(jìn)而優(yōu)選為1018質(zhì)量％的范圍。本發(fā)明的鐵素體類不銹鋼板，除了Cr以外，可根據(jù)要求特性添加以下元素，從而實(shí)現(xiàn)耐腐蝕性、機(jī)械特性、化學(xué)特性的改善。-C:0.05質(zhì)量％以下、N:0.05質(zhì)量％以下C和N，由于除了與Cr形成化合物而使耐腐蝕性變差以外，還對(duì)加工性產(chǎn)生不良影響，因而越少越好。因此，優(yōu)選的是，C限定在0.05質(zhì)量％以下，N限定在0.05質(zhì)量M以下。進(jìn)而優(yōu)選在C:0.01質(zhì)量％以下(此處原文標(biāo)記有誤)。進(jìn)而優(yōu)選在N:0.01質(zhì)量％以下。另外，由于C量和N量極其微量時(shí)不會(huì)對(duì)作為波紋管的特性產(chǎn)生任何不良影響，因而不限定下限值。■Si:0.21質(zhì)量％Si是對(duì)改善耐氧化性、耐高溫鹽害特性有效的元素，并且也是使鋼硬質(zhì)化，使延展性降低的元素。為了得到上述的提高耐氧化性、耐高溫鹽害特性的效果，優(yōu)選添加0.2質(zhì)量％以上。但是，超過1質(zhì)量％而添加時(shí)，由于過度成為硬質(zhì)，對(duì)波紋管加工性產(chǎn)生不良影響，因而上限優(yōu)選在1質(zhì)量％以上。進(jìn)而優(yōu)選為0.30.6質(zhì)量％?！鯩n:0.5質(zhì)量％以下Mn是為了改善脫氧、脫硫以及熱加工性而添加的元素。為了得到其效果，優(yōu)選在0.1質(zhì)量％以上。但是，由于Mn硫化物使耐腐蝕性變差，因而含量?jī)?yōu)選較低因此，考慮制造成本和生產(chǎn)率，Mn優(yōu)選在0.5質(zhì)量％以下另外，雖然不特別設(shè)置Mn的下限，但從將焊接凝固裂紋感受性抑制成較低的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選含有0.2質(zhì)量％以上?！鯬:0.04質(zhì)量％以下由于P在晶界偏析而使韌性降低，因而優(yōu)選減少。但是，由于過度的脫磷導(dǎo)致制造成本的上升，因而P優(yōu)選在0.04質(zhì)量。/。以下。進(jìn)而優(yōu)選在0.03質(zhì)量％以下。另外，由于P含量即使較低也不會(huì)對(duì)本發(fā)明的效果產(chǎn)生不良影響，因而不必限定下限?！鯯:0.01質(zhì)量％以下S是對(duì)耐腐蝕性、耐氧化性產(chǎn)生不良影響的元素，特別是超過0.01質(zhì)量％時(shí)，由于該影響變得顯著，因而上限優(yōu)選為0.01質(zhì)量％。進(jìn)而優(yōu)選在0.007質(zhì)量％以下。另外，S較低時(shí)不會(huì)對(duì)波紋管特性產(chǎn)生不良影響，因而越低越好?！鯪i:1.0質(zhì)量％以下Ni是使耐腐蝕性提高的元素。為了得到其效果，優(yōu)選在0.1質(zhì)量%以上。但是，超過1.0質(zhì)量％而添加時(shí)，由于不僅該效果飽和，而且導(dǎo)致成本上升，因而優(yōu)選在1.0。/。以下的范圍內(nèi)添加Ni。進(jìn)而優(yōu)選的范圍為Ni:0.20.6質(zhì)量％?！鯰i:小于0.5質(zhì)量％、Nb:小于1.0質(zhì)量％Ti和Nb，由于與C、N反應(yīng)而形成析出物，使結(jié)晶粒微細(xì)化而具有提高均勻延伸率的效果，因而使可根據(jù)需要添加的元素。為了得到其效果，分別優(yōu)選Ti:0.02質(zhì)量％以上、Nb:0.04質(zhì)量％以上。但是，過度添加時(shí)，析出物的增加引起的表面性狀的劣化、金屬間化合物的生成引起強(qiáng)度上升、并且由此引起加工性的劣化。由此，Ti和Nb的添加量，分別優(yōu)選Ti:小于0.5質(zhì)量％、Nb:小于1.0質(zhì)量％。進(jìn)而優(yōu)選為Ti:0.050.4質(zhì)量％、Nb:0.10.8質(zhì)量％。層2Ti+Nb》16(C+N)并且，Ti和Nb將C、N作為析出物而固定，具有改善冷軋后退火的再結(jié)晶粒的取向，使r值提高的效果。為了發(fā)揮該效果，優(yōu)選滿足2Ti+Nb》16(C+N)而添加?！鯩o:4.0質(zhì)量％以下、Cu:4.0質(zhì)量％以下Mo和Cu都具有提高耐腐蝕性的效果。為了得到其效果，分別優(yōu)選Mo:1.2質(zhì)量％以上、Cu:1.2質(zhì)量％以上。但是，過度添加時(shí)，引起脆化而在熱軋工序中產(chǎn)生表面缺陷，從而使產(chǎn)品的表面品質(zhì)變差。因此，在添加所述元素的情況下，優(yōu)選的是，分別限定在Mo:4.0質(zhì)量％以下、Cu:4.0質(zhì)量％以下。進(jìn)而優(yōu)選為Mo:1.53.0質(zhì)量％以下、Cu:1.53.0質(zhì)量％?！鯳:小于5.0質(zhì)量％w使強(qiáng)度上升，對(duì)波紋管所要求的常溫和高溫下的疲勞耐久性的提高有效。為了得到其效果，優(yōu)選在0.5質(zhì)量％以上。但是，由于過度含有時(shí)導(dǎo)致延展性的降低，對(duì)成形性產(chǎn)生不良影響，因而其上限優(yōu)選為不足5.0質(zhì)量％。進(jìn)而優(yōu)選在4.0質(zhì)量％以下。實(shí)施例實(shí)施例1熔煉具有表1所示的各種成分組成的鐵素體類不銹鋼并制成鋼板坯，根據(jù)通常方法對(duì)該鋼板坯進(jìn)行熱軋、熱軋板退火、酸洗、冷軋，然后進(jìn)行最終退火、調(diào)質(zhì)軋制而制成板厚為0.3mm的調(diào)質(zhì)軋制板。此時(shí)的各工序的制造條件設(shè)為上述優(yōu)選的范圍，主要通過改變熱軋板退火、最終退火、調(diào)質(zhì)軋制的條件而使機(jī)械特性發(fā)生變化。從該調(diào)質(zhì)軋制板選取樣品，從與軋制方向成直角的方向選取JIS13號(hào)B試驗(yàn)片，根據(jù)JISZ2241進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，求出屈服應(yīng)力YS和均勻延伸率UE1。并且，將上述調(diào)質(zhì)軋制板作為原材，制造外徑為50mm4)的雙層管(壁厚0.6mm)，將其作為波紋管而供于以下成形試驗(yàn)中。(波紋管成形試驗(yàn))通過圖1所示的單牙成形方式的液壓成形法，使波紋管的牙底部外徑A為一定(50mmci))，使牙頂部外徑0>的目標(biāo)值發(fā)生各種變化，從而在相同條件下連續(xù)形成IO個(gè)牙，測(cè)定該IO個(gè)牙的各頂點(diǎn)的外徑而得到々(1)、d)(2)、4)(3)……4>(10)，設(shè)其中的最小值為4>min，最大值為4)max以及其平均值為4)av。并且，將滿足以下式0.984>av《4>min《小av《小max《1.02(J)av的視為合格品。并且，將該合格品的4)av中的最小值定義為可成形的最小牙頂部外徑4)MIN，最大且不發(fā)生液壓成形時(shí)的裂紋的值定義為可成形的最大牙頂部外徑4)MAX。另外，上述式中，牙頂部外徑小的偏差較小，即表示成形穩(wěn)定性，其特別對(duì)容易使成形不穩(wěn)定的可成形的最小牙頂部外徑4)MIN進(jìn)行評(píng)價(jià)有效。另一方面，可成形的最大牙頂部外徑小MAX通常為由成形時(shí)的裂紋發(fā)生決定的值，牙高H的偏差的影響較小。上述拉伸試驗(yàn)和波紋管成形試驗(yàn)的結(jié)果如表2所示。并且，以表2的結(jié)果作為基礎(chǔ)，將屈服應(yīng)力YS和可成形的最小牙頂部外徑OMIN之間的關(guān)系表示于圖2;屈服應(yīng)力YS和可成形的最大牙頂部外徑①M(fèi)AX之間的關(guān)系表示于圖3;均勻延伸率UE1和可成形的最大牙頂部外徑OMAX之間的關(guān)系表示于圖4;屈服應(yīng)力與均勻延伸率的乘積(YSXUE1)和可成形的最大牙頂部外徑OMAX之間的關(guān)系表示于圖5;屈服應(yīng)力與均勻延伸率的乘積(YSXUE1)和①M(fèi)AX-OMIN(可成形的牙高的寬度的2倍)之間的關(guān)系表示于圖6。從上述結(jié)果可知，在YS為300450MPa且YSxUEl為5200MPa'%以上的范圍內(nèi)，可成形的最小牙頂部外徑OMIN變小，可成形的最大牙頂部外徑OMAX以及OMAX-OMIN(可成形的牙高的寬度的2倍)變大。實(shí)施例2在實(shí)施例1的表2的結(jié)果中為適合例的鋼17，其冷軋后的退火的溫度在80086(TC的范圍內(nèi)變更，使退火保持時(shí)間在1590秒的范圍內(nèi)變更而調(diào)整產(chǎn)品粒徑，同樣供于波紋管成形實(shí)驗(yàn)的結(jié)果如表3所示?？芍ㄟ^將產(chǎn)品粒徑設(shè)定為D《35um，可成形的最大牙頂部外徑OMAX以及OMAX-OMIN變大，從而進(jìn)一步提高波紋管成形性。實(shí)施例3在實(shí)施例1的表2的結(jié)果中為適合例的鋼10，通過對(duì)調(diào)質(zhì)軋制輥的粗糙度在0.30.6um的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整而調(diào)整產(chǎn)品的表面粗糙度Ra，同樣供于波紋管成形實(shí)驗(yàn)的結(jié)果如表4所示?？芍ㄟ^將產(chǎn)品粗糙度設(shè)定為Ra《0.4um，可成形的最大牙頂部外徑OMAX以及①M(fèi)AX-①M(fèi)IN變大，從而進(jìn)一步提高波紋管成形性。產(chǎn)業(yè)上的利用可能性本發(fā)明的鐵素體類不銹鋼板，還能夠用于以熱交換器、燃料電池的領(lǐng)域?yàn)槭椎囊蟾邷靥匦缘挠猛?、領(lǐng)域中。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>表3<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>表4<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>權(quán)利要求1.一種波紋管原管用鐵素體類不銹鋼板，其中，含有10～25質(zhì)量％的Cr，屈服應(yīng)力為300～450MPa，屈服應(yīng)力和均勻延伸率的乘積在5200(MPa·％)以上。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的波紋管原管用鐵素體類不銹鋼板，用于板厚在0.5mm以下、外徑為2880mm4)的單層或雙層的汽車排氣系統(tǒng)波紋管的原管。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的波紋管原管用鐵素體類不銹鋼板，其中，平均結(jié)晶粒徑在35iim以下。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的波紋管原管用鐵素體類不銹鋼板，其中，表面粗糙度Ra為0.40mm以下。5.—種波紋管原管用鐵素體類不銹鋼板，其中，含有1025質(zhì)量％的Cr，屈服應(yīng)力為300450MPa，平均結(jié)晶粒徑在35ym以下。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的波紋管原管用鐵素體類不銹鋼板，用于板厚在0.5mm以下、外徑為2880mm4)的單層或雙層的汽車排氣系統(tǒng)波紋管的原管。7.—種波紋管原管用鐵素體類不銹鋼板，其中，含有1025質(zhì)量％的Cr，屈服應(yīng)力為300450MPa，表面粗糙度Ra為0.40ixm以下。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的波紋管原管用鐵素體類不銹鋼板，用于板厚在0.5mm以下、外徑為2880mm4)的單層或雙層的汽車排氣系統(tǒng)波紋管的原管。全文摘要本發(fā)明提供一種加工性優(yōu)良的波紋管原管用鐵素體類不銹鋼板。具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的波紋管原管用鐵素體類不銹鋼板，其特征在于，Cr含有10～25質(zhì)量％，屈服應(yīng)力為300～450MPa，屈服應(yīng)力和均勻延伸率的乘積在5200(MPa·％)以上。并且，波紋管原管用鐵素體類不銹鋼板，優(yōu)選的是，上述鋼板的平均結(jié)晶粒徑D在35μm以下，或者，上述鋼板的表面粗糙度Ra在0.40μm以下。文檔編號(hào)C22C38/00GK101171352SQ200680014858公開日2008年4月30日申請(qǐng)日期2006年5月29日優(yōu)先權(quán)日2005年6月9日發(fā)明者井口貴朗,加藤康,尾崎芳宏申請(qǐng)人:杰富意鋼鐵株式會(huì)社