[发明专利]用于汽车废气通道部件的铁素体不锈钢和焊接钢管

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁素体不锈钢及其用于汽车废气通道部件，典型用于排气集管、催化转化器壳体(圆筒形管壳)、前管和中心管的焊接管，并且涉及采用此铁素体不锈钢制备的汽车废气通道部件和焊接钢管。

背景技术

要求汽车废气通道部件，例如排气集管、催化转化器壳体、前管和中心管，在超过700℃的高温区域中具有优异的高温抗氧化性和高温强度。作为具有这样的耐高温性的材料，专利文献1和2教导了添加有约1-2质量％Cu的铁素体不锈钢。钢中的Cu在加热时以Cu相析出从而提高了钢的高温强度和热疲劳性能。

大多数上述汽车废气通道部件是通过对焊接钢管进行成型制成。由于近年来在引擎舱内安装的元件数目日益增多，可用于安装废气通道部件的可用空间大小不断减小。这就导致了通过特殊工艺以复杂形状制成的许多废气通道部件。因此要求用于废气通道部件的焊接钢管具有比以前更好的可成型性。

至于用于改善由铁素体不锈钢制备的焊接钢管的可成型性的技术，专利文献3教导加入微量的Al或Ti来增强焊接处的韧性和可二次加工性。然而，本发明人进行的研究表明向上述通过含有1-2％Cu而具有改良高温强度的铁素体不锈钢中加入微量Al或Ti并不能确保通过高频焊接制备的钢管具有足够的韧性。此外，在例如催化转化器壳体的部件中更难以获得足够的韧性，这是因为这种部件是通过对由TIG焊接或激光焊接的钢管进行剧烈的压制加工(挤压或旋压)而制备的。换句话说，已发现按照专利文献3教导的仅仅通过添加微量的Al或Ti不能充分改善由含有约1-2％Cu的铁素体不锈钢制备的焊接钢管的韧性。

另外，由顶锻(upset)量和热量输入决定的钢管制造条件特别容易影响高频焊接管的焊接处韧性。对于含有1-2％Cu的铁素体不锈钢，当制管条件偏离最适宜的条件时，一致地确保良好韧性的难度变得更大。

专利文献1：WO03/004714

专利文献2：JP2006-117985A

专利文献3：JP2005-264269A。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于汽车废气通道部件的铁素体不锈钢，这种铁素体不锈钢是具有优异的高温抗氧化性和高温强度的含有Cu的铁素体不锈钢，其在制管期间形成的焊接处的韧性优异(在本说明书中，“焊接处”定义为包括焊接金属和周围的热影响金属)，并且在选择合适的制管条件方面特别是当进行高频焊接制管时提供了宽广范围的自由度。

本发明人的深入研究揭示了由Cu相析出在高温强度方面增强的铁素体不锈钢的良好的焊接处韧性可通过如下方式有效地获得：组合添加Ti和Al以及进一步严格限定钢中的相对于O(氧)含量的Al含量，从而扩大了在高频焊接制管中适合的制管条件的范围。

具体地，通过用于汽车废气通道部件的铁素体不锈钢实现了前述目的，其包括，按照质量百分比，C：不高于0.03％，Si：不高于1％，Mn：不高于1.5％，Ni：不高于O.6％，Cr：10-20％，Nb：不高于0.5％，Ti：0.05-0.3％，Al：高于0.03％至0.12％，Cu：高于1％至2％，V：不高于0.2％，N：不高于0.03％，B：0.0005-0.02％，O：不高于0.01％，任选地Mo、W、Zr和Co中的一种或多种：总量不高于4％，且余量为Fe和不可避免的杂质，组成满足式(1)和(2)

Nb≥8(C+N)                     ......(1)，

0.02≤Al-(54/48)O≤0.1         ......(2)。

式(1)和(2)中的每个元素符号均表示按照质量百分比计算的元素含量的值。

此外，本发明提供了汽车的废气通道部件，典型为排气集管、催化转化器、前管、中心管，以及利用前述钢制成的焊接钢管的其它废气通道。

本发明能够实现具有汽车废气通道部件所要求的耐热性(高温抗氧化性和高温强度)并且表现出优异的焊接处韧性的焊接铁素体不锈钢管。此外，本发明在生产焊接管时在选择适宜的制管条件方面提供了更大的自由度。因此，即使在例如高生产线速度下进行的高频焊接制管的情况下，也能可靠的制造出具有良好的焊接处韧性的高品质钢管。

附图说明

图1是显示高频焊接管的焊接处横截面处观察的金属流实例的显微照片。

图2是显示合适的制管条件比率如何随着有效铝含量(Al-(54/48)O)变化的坐标图。

具体实施方式

现在将说明铁素体不锈钢的组成。