[发明专利]一种汽车排气系统用含钇高铝铁素体不锈钢

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁素体不锈钢，具体地说是一种汽车排气系统用含钇高铝铁素体不锈钢，应用于汽车的高温排气歧管。

背景技术

对于汽车发动机的排气系统，其所用的热端部件需要有较好的耐高温性能、成型性能和焊接性能，满足高温氧化、耐腐蚀、疲劳性能等要求，冷端部件主要要求其有耐尾气冷凝液腐蚀性能。在20世纪70年代，为改善催化效率和降低排放，不断地提高发动机排气温度，排气歧管工作温度由750～800℃提高到了900～950℃，同时为了提高燃油经济性，减轻车重，目前排气温度已经升高至950～1000℃，这就对排气歧管的选用材料提出了更高的要求。铁素体不锈钢与奥氏体不锈钢相比，生产成本低、线膨胀系数小、导热系数大，国外汽车排气系统中排气岐管用不锈钢由低等级的SUS409、高等级的SUS430JIL进展到高性能材料SUS444，其消声器系统的温度可达到300℃，用材也有类似的变化趋势。为了适应有限的车体空间，把汽车排气系统设计成较复杂的形状，同时还要考虑材料的高成型性，因此，低成本抗高温氧化材料成为材料合金化的发展趋势。专利名称为《用作排放汽车废气的管道构件的铁素体不锈钢》，专利权人为日新制钢株式会社，其专利号CN02813138.X、申请日2002.07.04、公开日2004.08.25、公开号CN1524130，在专利文献中公开了其成份的重量百分比含量为：C≤0.03、Si≤1.00、Mn≤1.50、Ni≤0.60、16≤Cr≤20、Nb≤0.5、0.8≤Cu≤2.0、Al≤0.03、0.03≤V≤0.20、N≤0.03、Nb≥8(C+N)，该铁素体不锈钢不含钼耐热元素，同时采用0.05-0.30的Ti作为改进成型性元素，为提高热性能可以添加W、Zr、Y和稀土金属中至少一种，或为加工性能添加Ca、Mg和Co中至少一种元素；日新制钢株式会社的《用于汽车通道部件的铁素体不锈钢和焊接管道》，申请号CN200710169174.0，申请日2007.10.31，公开号CN101250672，公开日2008.08.27，文献中记载采用C≤0.03，Si≤1.00，Mn≤1.50，Ni≤0.60，10≤Cr≤20，Nb≤0.5，1≤Cu≤2.0，0.03≤Al≤0.12，V≤0.20，N≤0.03，0.05≤Ti≤0.3，Nb≥8(C+N)，0.0005≤B≤0.02，氧含量不高于0.01，任选Mo、W、Zr和Co其中一种或多种总量不超过4％，并且Nb≥8(C+N)。国内生产的轿车排气系统用不锈钢，奥氏体型不锈钢主要是304、309、321等，铁素体型不锈钢主要是409、409L、430、436、439L、444。上述所列的铁素体不锈钢的成分重量百分比含量见下表：

对于这些材料的不足之处在于：采用增加钼含量、单纯利用Ti和Nb合金化，利用铜改善冷加工成型，目前所用的铁素体不锈钢耐温性能只能达到900℃，作为汽车排气歧管使用时，其焊接性能较差，耐高温和抗氧化性能较差，缩短了汽车排气歧管的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种焊接性能、耐高温、抗氧化性能高，适用于汽车排气歧管使用的一种汽车排气系统用含钇高铝铁素体不锈钢。

为达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：该一种汽车排气系统用含钇高铝铁素体不锈钢，其特征在于：它由以下重量百分比的成分组成：0.02％≤Y≤0.12％、C≤0.03％、Si≤0.05％、0.4％≤Mn≤1.0％、16％≤Cr≤20％、0.2％≤Nb≤0.5％、0.15％≤Al≤0.3％、N≤0.02％、0.05％≤Ti≤0.2％、P≤0.025％和S≤0.010％，并且Nb+Ti≥8(C+N)、Nb/Ti≥2，以及余量为铁。本发明还通过如下措施实施：在材料中加入钇，可以在含铬不锈钢的表面形成钇和铬的双重氧化物膜，在温度发生剧烈变化时无裂断倾向，显著提高钢材的耐温特性，降低了钢的氧化速度2-11倍，形成的双重氧化物膜与基体粘结紧密，在温度剧烈变化条件下具有显著优越性，非常适合汽车排气系统使用，同时加入稀土钇可以进一步净化钢水，细化钢的凝固组织，改善夹杂物性质、形态和分布，减少夹杂物对材料成形性和焊接的影响，加入钇含量的最佳重量百分比范围为0.05-0.09％；