[发明专利]排气通路部件用铁素体类不锈钢

说明书

本申请是申请日为2008年1月31日、申请号为200880003793.5、发明名称为“排气通路部件用铁素体类不锈钢”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及以排气歧管、催化转化器壳(外壳)、前管、中心管为代表的排气通路部件所使用的铁素体类不锈钢及应用它们的汽车排气通路部件。

背景技术

排气歧管、催化转化器壳、前管、中心管等的排气通路部件，多使用耐热性良好的SUS444系材料。另外，作为改善超过700℃高温区域的耐高温氧化性及高温强度的材料，在专利文献1、2中公开有添加了1～2质量％左右的Cu的铁素体类不锈钢。钢中的Cu通过加热作为Cu相析出，有使高温强度和热疲劳特性提高的作用。这种含有Cu的钢特别适合于与排气温度高的类型的发动机连接的排气通路部件。

专利文献1：国际公开第03/004714号小册子

专利文献2：特开2006-117985号公报

近年的汽车发动机的排气通路部件伴随安装于发动机周围的各种装置的增加而收容于有限空间中的必要性提高，且实施严格的加工而使用的情况增多。因此，即使应用于排气温度不那么高的发动机的部件中，也要求具备优异的热疲劳特性，且要求具有优异的低温韧性。

作为改善铁素体类不锈钢的高温强度和热疲劳特性的方法，公知的有上述专利文献1、2所述的添加适量Cu的方法，尤其是在专利文献2中采用的以提高超过700℃的高温区域的高温强度为目的含Nb量最大达到0.6质量％的方法。但是，根据本发明人详细的调查表明，专利文献1、2的含有Cu的钢在最高到达温度高的情况下的热疲劳特性(例如200～900℃)良好，但是，关于最高到达温度低的情况下的热疲劳特性(例如200～750℃)有时比SUS444系材料稍差。因此，专利文献1、2的钢对于安装有排气温度高的高输出发动机的车的应用是有利的，但是，对于安装有排气温度比较低的小型发动机的车的应用不太适合。另外，即使是高输出发动机，根据使用方法不同排气温度会变动，因此，作为排气通路部件在最高到达温度低的情况下也希望使用呈现良好的热疲劳特性的材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铁素体类不锈钢，其即使用于最高到达温度高的情况和低的情况的任一排气通路部件都呈现优异的热疲劳特性，且低温韧性也优异。

如上所述，最高到达温度为例如高达900℃以上的情况下的热疲劳特性通过利用Cu相的析出而得到改善。但是，进一步研究的结果表明，对于最高到达温度为例如低至750℃以下的情况下的热疲劳特性可以通过控制Nb的析出形态来改善。即，通过控制Cu相和Ni化合物相的析出形态，能够实现可与最高到达温度高的情况和低的情况两者都能够对应的铁素体类不锈钢。

本发明提供一种排气通路部件用不锈钢，其中，以质量％计，包含C：0.03％以下、Si：1％以下、Mn：1.5％以下、Ni：0.6％以下、Cr：10～20％、Nb：大于0.5～小于等于0.7％、Ti：0.05～0.3％、Cu：大于1～小于等于2％、V：0.2％以下、N：0.03％以下、B：0.0005～0.02％、还根据需要含有Al：0.1％以下、或者还合计含有4％以下范围的Mo、W、Zr、Co的一种以上，剩余部分为Fe及不可避免的杂质，且具有根据下述(1)式定义的[Ti]值，用下述(2)式或(3)式定义的[Nb]值为0.5～0.65范围的组成，并具有将长径0.5μm以上的Cu相调整为10个/25μm²以下、且将长径0.5μm以上的Nb化合物相调整为10个/25μm²以下的组织。

[Ti]＝Ti-4(C+N)......(1)

[Ti]≥0时，[Nb]＝Nb......(2)

[Ti]＜0时，[Nb]＝Nb+0.5[Ti]......(3)

在(1)式的Ti、C、N的位置及(2)式、(3)式的Nb的位置，代入以质量％表示的该元素的含量值。作为该排气通路部件，例如汽车的排气歧管、催化转化器、前管、中心管为合适的对象。当然，作为汽车以外的各种排气通路部件也可以使用。