耐熱性優(yōu)良的鐵素體系不銹鋼板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及在高溫下使用的薄板結(jié)構(gòu)物用材料，特別是涉及如汽車排氣系統(tǒng)材料 那樣常溫下的耐腐蝕性、同時(shí)難以發(fā)生因高溫下使用導(dǎo)致的脆化的鐵素體系不銹鋼。
【背景技術(shù)】
[0002] 鐵素體系不銹鋼與奧氏體系不銹鋼相比，雖然加工性、韌性及高溫強(qiáng)度很差，但由 于不含大量的Ni，因此廉價(jià)，另外由于熱膨脹小，因此近年來(lái)被使用在屋頂?shù)冉ㄖ牧匣蛘?處于高溫的汽車排氣系統(tǒng)部件材料等熱應(yīng)變成為問(wèn)題的用途中。特別是作為汽車排氣系統(tǒng) 部件材料進(jìn)行使用時(shí)，重要的是高溫強(qiáng)度、常溫下的耐腐蝕性、伴隨高溫使用的高韌性。一 般來(lái)說(shuō)，使用SUH409L、SUS429、SUS430LX、SUS436J1L、SUS432、SUS444 等鋼種作為適于這些 用途的鐵素體系不銹鋼。
[0003] 在這些材料中，專利文獻(xiàn)1公開(kāi)了使用0. 05~2%的Sn而提高了高溫強(qiáng)度的材 料。另外，專利文獻(xiàn)2公開(kāi)了通過(guò)添加0.005~0. 10%的Sn而改善不銹鋼板的表面品質(zhì)的 技術(shù)。另外，近年來(lái)，通過(guò)使用含有表面處理鋼板的碎鐵作為原料，從而作為不可避免的雜 質(zhì)超過(guò)0.05%的大量的Sn含有在不銹鋼中。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2000-169943號(hào)公報(bào)
[0007] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開(kāi)平11-92872號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 發(fā)明要解決的課題
[0009] 可知，當(dāng)在高溫下使用【背景技術(shù)】中記載的含Sn的不銹鋼時(shí)，發(fā)生以往未知的晶界 脆化現(xiàn)象，發(fā)生損害部件強(qiáng)度的問(wèn)題。本發(fā)明的目的在于提供如汽車排氣系統(tǒng)材料那樣即 便長(zhǎng)時(shí)間暴露于高溫下的情況、常溫中的韌性也不會(huì)劣化的鐵素體系不銹鋼。
[0010] 用于解決課題的手段
[0011] 本發(fā)明人們對(duì)含Sn的鐵素體系不銹鋼的高溫長(zhǎng)時(shí)間時(shí)效后的處于常溫中的韌性 降低進(jìn)行了各種探討。首先可知，在SUS430LX含有0. 3%的Sn的情況下，當(dāng)研宄在怎樣的溫 度區(qū)域內(nèi)進(jìn)行使用會(huì)發(fā)生韌性降低時(shí)，溫度區(qū)域是500~800°C。而且已知，特別是短時(shí)間 內(nèi)發(fā)生韌性降低的溫度為700°C，在短短1小時(shí)內(nèi)發(fā)生了大幅度的韌性降低。如圖1所示， 發(fā)生了脆性破壞的斷面形態(tài)與一般的解理斷面不同，具有顯示晶界斷面的特征。在AES(俄 歇電子分光）裝置內(nèi)將試樣冷卻至低溫后發(fā)生破壞、對(duì)晶界斷面進(jìn)行分析時(shí)，以約lnm的厚 度觀察到明顯的Sn偏析。即，認(rèn)為高溫長(zhǎng)時(shí)間使用所致的韌性降低是Sn的晶界偏析引起 而產(chǎn)生的。
[0012] 為了防止這種晶界脆化，最有效的是降低Sn的含量。但是，為了環(huán)境保護(hù)難以避 免進(jìn)行表面處理鋼板的再利用，因此實(shí)際情況是不得不使用含Sn的廢料。另外，現(xiàn)有技術(shù) 中也難以通過(guò)精煉將Sn除去，迫切希望即便含Sn也難以發(fā)生晶界脆化的材料。
[0013] 因此，為了防止Sn的晶界偏析引起的脆化，對(duì)于各種合金元素的影響詳細(xì)地進(jìn)行 了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)為了確保耐腐蝕性，用于固定不銹鋼中的C、N而添加的穩(wěn)定化元素Ti、Nb的影 響是很大的。即，如圖1及2所示可知，當(dāng)用Ti進(jìn)行了穩(wěn)定化的鋼含Sn時(shí)、隨著高溫使用 的晶界脆化很明顯，用Nb進(jìn)行了穩(wěn)定化的鋼那樣含Sn、也難以發(fā)生脆化。
[0014] 基于該發(fā)現(xiàn)，對(duì)于單獨(dú)添加穩(wěn)定化元素Ti、Nb的情況或者進(jìn)行復(fù)合添加的情況， 調(diào)查了對(duì)韌性的影響，能夠開(kāi)發(fā)難以發(fā)生因高溫使用導(dǎo)致的韌性降低的鋼。
[0015] 本發(fā)明是基于這些發(fā)現(xiàn)而作出的，用于解決本發(fā)明課題的手段，即本發(fā)明的鐵素 體系不銹鋼板如下所述。
[0016] (1) -種鐵素體系不銹鋼，其特征在于，其以質(zhì)量％計(jì)含有Cr:13. 0~21.0%、Sn: 0? 01 ~0? 50%、Nb:0? 05 ~0? 60%，限制C:0? 015% 以下、Si:1. 5% 以下、Mn:1. 5% 以下、 N:0. 020%以下、P:0. 035%以下及S:0. 015%以下，滿足式1及式2,剩余部分為Fe及不可 避免的雜質(zhì)，且在600~750°C的溫度下實(shí)施了式3所示的L值達(dá)到1. 91X104以上的熱處 理時(shí)的晶界Sn濃度為2原子％以下，
[0017] 8 ^CI= 0. 52Nb/ (C+N) ^ 26 (式 1)
[0018] GBSV = Sn-2Nb-0. 2^0 (式 2)
[0019]L= (273+T)(log(t)+20) (式 3)
[0020] 其中，T:溫度（°C)、t:時(shí)間（小時(shí)）。
[0021] (2)上述（1)所述的鐵素體系不銹鋼，其特征在于，上述熱處理在700°C下保持1 小時(shí)。
[0022] (3)上述（1)或（2)所述的鐵素體系不銹鋼，其特征在于，其進(jìn)一步以質(zhì)量％計(jì)含 有Ti:0? 32% 以下、Ni:1. 5% 以下、Cu:1. 5% 以下、Mo:2% 以下、V:0? 3% 以下、A1 :0? 3% 以 下、B:0. 0030%以下中的1種或2種以上，
[0023] 其中，使式1'及式2'代替式1及式2，
[0024] 8 ^Cl=(Ti+0.52Nb)/(C+N) ^ 26 (式 1'）
[0025]GBSV=Sn+Ti-2Nb-0.3M〇-〇.2^0 (式2'）。
[0026] (4)上述⑴~⑶中任一項(xiàng)所述的鐵素體系不銹鋼，其特征在于，其進(jìn)一步以質(zhì) 量％計(jì)含有w:0? 20% 以下、Zr:0? 20% 以下、Sb:0? 5% 以下、Co:0? 5% 以下、Ca:0? 01% 以 下、]\%:0.01%以下、1?]\1:0.1%以下中的1種或2種以上。
[0027] (5)上述（1)~（4)中任一項(xiàng)所述的鐵素體系不銹鋼，其特征在于，使冷軋板退火 后的晶體粒度號(hào)為5. 0以上且9. 0以下。
[0028] (6)上述⑴~（5)中任一項(xiàng)所述的鐵素體系不銹鋼的制造方法，其特征在于，以 850°C~1KKTC的退火溫度對(duì)（1) (3)或（4)所述的組成的不銹鋼進(jìn)行退火，之后在從冷軋 板退火溫度開(kāi)始進(jìn)行冷卻時(shí)，在800~500°C的溫度范圍內(nèi)使冷卻速度為5°C/s以上。
[0029] 發(fā)明效果
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的含Sn的鐵素體系不銹鋼，由于進(jìn)行了穩(wěn)定化元素Nb、Ti的最適合 化，因此即便在高溫下使用，也可獲得韌性的劣化小、且耐腐蝕性也優(yōu)良的不銹鋼板。
【附圖說(shuō)明】
[0031] 圖1是下述斷面照片：對(duì)于本實(shí)施方式中的鐵素體系不銹鋼和比較鋼，以板厚為 4. 0mm的熱軋退火板原樣的狀態(tài)，對(duì)熱軋退火板在700°C下進(jìn)行1小時(shí)熱處理之后，在夏比 沖擊試驗(yàn)中顯示出脆性破壞的試驗(yàn)片的斷面照片。
[0032] 圖2是下述圖表：對(duì)于本實(shí)施方式中的鐵素體系不銹鋼和比較鋼，以板厚為4. 0mm 的熱軋退火板原樣的狀態(tài)，對(duì)熱軋退火板在700°C下進(jìn)行保持1小時(shí)的熱處理之后，利用板 厚為4. 0_的小尺寸試驗(yàn)片進(jìn)行V形缺口夏比沖擊試驗(yàn)，顯示出所測(cè)定的延展性-脆性轉(zhuǎn) 變溫度的圖表。
[0033] 圖3是下述圖表：將本實(shí)施方式中的鐵素體系不銹鋼和比較鋼制成板厚為4. 0mm 的熱軋退火板，進(jìn)而在700°C下進(jìn)行1小時(shí)熱處理時(shí)，利用板厚為4. 0mm的小尺寸試驗(yàn)片進(jìn) 行V形缺口夏比沖擊試驗(yàn)，顯示表示所測(cè)定的延展性-脆性轉(zhuǎn)變溫度（DBTT)與Sn的晶界 偏析傾向的指標(biāo)（GBSV)的關(guān)系的圖表。
[0034] 圖4是下述圖表：將本實(shí)施方式中的鐵素體系不銹鋼和比較鋼制成板厚為4. 0_ 的熱軋退火板，進(jìn)而在700°C下進(jìn)行1小時(shí)熱處理時(shí)，利用AES測(cè)定晶界斷面的Sn濃度，同 時(shí)用夏比沖擊試驗(yàn)測(cè)定延展性-脆性轉(zhuǎn)變溫度OBTT)，表示晶界的Sn濃度與DBTT的關(guān)系 的圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 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。另外，關(guān)于組成的％的標(biāo)記在無(wú)特別說(shuō)明時(shí)是指質(zhì)量％。
[0036] C:0.015%以下
[0037] 由于C會(huì)使成型性、耐腐蝕性、熱軋板韌性劣化，因此其含量?jī)?yōu)選越少越好，因而 使上限為〇. 015%。但是，過(guò)度的減少會(huì)導(dǎo)致精煉成本的增加，因此下限可以為0. 001 %。另 外，從耐腐蝕性的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選使下限為0. 002%、上限為0. 009%。
[0038] N:0.020%以下
[0039] 由于N與C同樣地會(huì)使成型性、耐腐蝕性、熱軋板韌性劣化，因此其含量?jī)?yōu)選越少 越好，因而為〇. 02%以下。但是，過(guò)度的減少會(huì)導(dǎo)致精煉成本的增加，因此下限為0. 001