鐵素體不銹鋼板、其制法,及其尤其在排氣管路中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鐵素體不銹鋼，鐵素體不銹鋼的制造方法，以及鐵素體不銹鋼在制造 經(jīng)受高溫影響的機(jī)械焊接部件，諸如內(nèi)燃機(jī)的排氣管路的元件中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 對于鐵素體不銹鋼的特定應(yīng)用，諸如位于內(nèi)燃機(jī)的排氣管路的熱部位中的部件， 該內(nèi)燃機(jī)配備有脲或氨的污染控制系統(tǒng)（私家車、卡車、建筑機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械或海洋運輸機(jī) 械）以確保氮氧化物的減少，同時追求：
[0003] 良好的抗氧化性；
[0004] 在高溫時具有良好的機(jī)械抗性，即保留高機(jī)械性能及對蠕變和熱疲勞的良好抗 性；以及
[0005] 對由脲、氨、它們的分解產(chǎn)物引起的腐蝕具有良好的抗性。
[0006] 事實上，這些部件經(jīng)受在150°C至700°C之間的溫度，并且經(jīng)受脲和水混合物（典 型地為32. 5%的脲，67. 5%的水）的噴射，或經(jīng)受氨和水的混合物或純氨的噴射。脲和氨的 分解產(chǎn)物還可以使排氣管路的部件降解。
[0007] 高溫時的機(jī)械抗性還應(yīng)適應(yīng)于與發(fā)動機(jī)的加速和減速階段相關(guān)的熱循環(huán)。進(jìn)一步 地，金屬應(yīng)具有良好的冷成形性以便通過彎曲或通過液壓成形而成形，以及具有良好的焊 接性。
[0008] 不同等級的鐵素體不銹鋼可用于滿足排氣管路的各個區(qū)域的特定要求。
[0009] 因此，已知具有17%的Cr、經(jīng)0. 14%的鈦和0. 5%的鈮穩(wěn)定的鐵素體不銹鋼（類 型EN 1.4509，AISI 441)，允許在高達(dá)950°C下使用。
[0010] 還已知，具有較低鉻含量的鐵素體不銹鋼，例如具有12%的Cr、經(jīng)0. 2%的鈦穩(wěn)定 的鋼（類型EN 1.4512AISI 409)的最高溫度低于850°C，具有14%的Cr、經(jīng)0.5%的鈮穩(wěn) 定的沒有任何鈦的鋼（類型EN 1.4595)的最高溫度低于900°C。這些鐵素體不銹鋼具有與 之前等級的鐵素體不銹鋼相等的耐高溫性，但是具有更好的成形能力。
[0011] 最后，對于高達(dá)1050°C的非常高的溫度，或?qū)τ诟倪M(jìn)的熱疲勞抗性，已知等級EN 1.4521 AISI 444的替代物具有19%的Cr，經(jīng)0.6%的鈮穩(wěn)定，并且含有1.8%的鉬（參見 文件 EP-A-1 818 422)。
[0012] 但是，盡管它們在標(biāo)準(zhǔn)的廢氣氣氛中的氧化過程中具有良好的熱機(jī)械性能，但是 在存在水、脲和氨的混合物的噴射，并且溫度在150°C至700°C之間的情況下，上述鐵素體 等級在晶界處過度腐蝕。這使得這些鋼不足以適用于它們在排氣管路中的應(yīng)用，該排氣管 路配備有脲或氨的污染控制系統(tǒng)，而這在例如柴油發(fā)動機(jī)車輛上是常見的。
[0013] 此外，注意到，當(dāng)使用經(jīng)穩(wěn)定或未經(jīng)穩(wěn)定的奧氏體等級時（類型EN1. 4301 AISI 304、EN 1.4541 AISI 321或EN 1.4404 AISI 316L)，脲引起的晶粒間腐蝕現(xiàn)象惡化。因 此，對于所遇到的問題，這樣的等級不是完全滿意的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明的目標(biāo)是解決上述的腐蝕問題。具體地，本發(fā)明的目標(biāo)在于，使配備有含脲 或氨的廢氣的污染控制系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)的使用者得到一種鐵素體不銹鋼，與為了該目的的已 知等級相比，該鐵素體不銹鋼對水、脲和氨的混合物引起的腐蝕具有改進(jìn)的抗性。
[0015] 這種鋼在熱條件下還應(yīng)保持：良好的抗性，即在發(fā)生周期性改變并且可能達(dá)到幾 百攝氏度的使用溫度下保持高的對蠕變、熱疲勞和氧化的抗性；以及，與等級EN 1.4509 AISI 441相等的冷成形能力和焊接能力，即對于典型地具有300MPa彈性限值Re和490MPa 拉伸強(qiáng)度Rm的機(jī)械拉伸特性，保證在牽引時具有28%的最小斷裂伸長率。
[0016] 最后，使用這種鋼制得的排氣管路的焊接點的機(jī)械抗性應(yīng)當(dāng)是優(yōu)異的。
[0017] 為了這一目的，本發(fā)明的目標(biāo)是具有如下組成的鐵素體不銹鋼板，該組成以重量 百分比表示為：
[0018]痕量彡 C彡0.03%;
[0019] OKMnd
[0020] OK Si d
[0021] 痕量彡 S 彡 0.01%;
[0022] 痕量彡 P 彡 0.04%;
[0023] 15%^ Cr^ 22% ；
[0024]痕量彡 Ni 彡 0.5%;
[0025] 痕量彡Mo彡2%;
[0026]痕量彡 Cu彡0.5%;
[0027] 0. 160%^ Ti ^ 1% ；
[0028] 0. 02%^A1 ^ 1% ；
[0029] 0.2%^ Nb ^ 1% ；
[0030] 痕量彡V彡0.2%;
[0031] 0? 009%彡 N 彡 0? 03% ;優(yōu)選在 0? 010%至 0? 020%之間；
[0032]痕量彡 Co 彡 0.2%;
[0033] 痕量 <Sn<0.05%;
[0034] 稀土元素（REE)彡 0? 1 % ;
[0035] 痕量彡 Zr 彡 0.01%;
[0036] 組成的其余部分由鐵和精制（Elaboration)產(chǎn)生的不可避免的雜質(zhì)組成；
[0037] A1和稀土元素（REE)的含量滿足以下關(guān)系：
[0038] A1+30XREE ^ 0. 15% ；
[0039] 以％表不的Nb、C、N和Ti的含量彳兩足以下關(guān)系：
[0040] 1/ [Nb+ (7/4)XTi-7X(C+N) ] ^ 3 ；
[0041] 所述板具有完全再結(jié)晶的結(jié)構(gòu)，和在25 ym至65 ym之間的平均鐵素體晶粒大小。
[0042] 本發(fā)明的目標(biāo)還是兩種制造前述類型的鐵素體不銹鋼板的方法。
[0043] 根據(jù)第一種方法：
[0044] 精制具有上述組成的鋼；
[0045] 繼續(xù)由這種鋼鑄造半成品；
[0046] 使所述半成品升至1，000°C以上且1，250°C以下的溫度，并且對所述半成品進(jìn)行 熱乳以獲得厚度在2. 5mm至6mm之間的經(jīng)熱乳的板；
[0047] 在一個步驟中或在由中間的退火步驟分開的幾個步驟中，對所述經(jīng)熱軋的板在小 于300°C的溫度下進(jìn)行冷軋；
[0048] 在1，000°C至1，100°C之間的溫度下，進(jìn)行所述經(jīng)冷軋的板的最后的退火，并且保 持10秒至3分鐘之間的時間段，以獲得平均晶粒大小在25 y m至65 y m之間的完全再結(jié)晶 的結(jié)構(gòu)。
[0049] 根據(jù)第二種方法：
[0050] 精制具有上述組成的鋼；
[0051] 繼續(xù)由這種鋼鑄造半成品；
[0052] 使所述半成品升至1，000°C以上且1，250 °C以下的溫度，優(yōu)選在1，180°C至 1，200°C之間，并且對所述半成品進(jìn)行熱軋以獲得厚度在2. 5_至6_之間的經(jīng)熱軋的板；
[0053] 使所述經(jīng)熱軋的板在1，000°C至1，100°C之間的溫度下退火，并且保持30秒至6 分鐘之間的時間段；
[0054] 在一個步驟中或在由中間的退火步驟分開的幾個步驟中，對所述經(jīng)熱軋的板在小 于300°C的溫度下進(jìn)行冷軋；
[0055] 在1，000°C至1，100°C之間的溫度下，進(jìn)行所述經(jīng)冷軋的板的最后的退火，并且保 持10秒至3分鐘之間的時間段，以獲得平均晶粒大小在25 y m至65 y m之間的完全再結(jié)晶 的結(jié)構(gòu)。
[0056] 優(yōu)選地，在兩種方法中，熱軋溫度在1，180°C至1，200°C之間。
[0057] 優(yōu)選地，在兩種方法中，最終的退火溫度在1，050°C至1，090°C之間。
[0058] 本發(fā)明的目標(biāo)還