[发明专利]耐热性优良的铁素体系不锈钢板

说明书

技术领域

本发明涉及一种最适合于需要耐热性、特别是热疲劳特性的排气系统构件等的耐热性优良的铁素体系不锈钢板。

本申请基于2013年3月6日提出的日本专利申请特愿2013-043975号并主张其优先权，这里引用其内容。

背景技术

汽车的排气歧管等排气系统构件由于通过由发动机排出的高温排放气体，因而构成排气构件的材料要求高温强度、耐氧化性、热疲劳特性等多种特性。排气构件一般使用耐热性优良的铁素体系不锈钢。

排放气体温度根据车的种类的不同而不同，但近年来，大多为800～900℃左右，使从发动机排出的高温排放气体通过的排气歧管的温度达到高温，为750～850℃。但是，由于近年来的环境问题愈加严峻，因而排放气体的限制进一步强化，正在推进燃烧效率的提高，排放气体温度一般认为进一步高温化，直至1000℃。

在近年使用的铁素体系不锈钢中，有SUS429(添加Nb-Si的钢)、SUS444(添加Nb-Mo的钢)，它们以添加Nb的钢为基，通过Si、Mo的添加而提高高温强度。其中，SUS444由于含有2％左右的Mo，因而达到最高强度。但是，在排放气体温度超过900℃的高温化中，SUS444不能与之相适应，要求具有SUS444以上的耐热性的铁素体系不锈钢。

针对这样的要求，正在开发各种各样的排气系统构件的材料。例如，在专利文献1中，为了提高热疲劳特性，研究了将长径为0.5μm以上的Cu相控制在10个/25μm²以下、而且将长径为0.5μm以上的Nb化合物相控制在10个/25μm²以下的方法。但是，仅规定了拉弗斯(Laves)相和ε-Cu相的粗大析出物，对于0.5μm以下的析出物，则并没有公开。在专利文献2、3中，公开了通过规定析出物的量，除得到Nb、Mo的固溶强化以外，还得到Cu的固溶强化、由ε-Cu相产生的析出强化，从而实现SUS444以上的高温强度的方法。但是，对于热疲劳特性，则并没有公开。在专利文献5、6中，公开了除添加Nb、Mo、Cu以外还进行W的添加的技术。在专利文献5中，虽然公开了使用Cu、Nb、Mo、W的固溶强化的方法，但对于热疲劳寿命，则并没有公开。在专利文献6中，公开了通过利用Fe和P的化合物作为析出位点，使Laves相和ε-Cu在晶粒内均匀地微细析出，从而提高950℃下的析出强化的强度稳定性和热疲劳寿命的方法。但是，热疲劳寿命将2000cycle(循环)以上设定为合格，从而没有进行进一步长时间的热疲劳寿命的研究。

最近，在专利文献7中，公开了除Laves相以外还利用Nb碳氮化物，由此维持Nb以及Mo的固溶强化，进而利用由B产生的使Laves相和ε-Cu相微细分散的效果，得到在950℃下优良的热疲劳寿命(1500cycle以上)的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-189974号公报

专利文献2：日本特开2009-120893号公报

专利文献3：日本特开2009-120894号公报

专利文献4：日本特开2009-197306号公报

专利文献5：日本特开2009-197307号公报

专利文献6：日本特开2012-207252号公报

专利文献7：日本特开2011-190468号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明的课题在于：提供一种特别在排放气体的最高温度为1000℃左右、且汽车的排气部件处于950℃左右的环境下，具有比现有技术高的热疲劳特性的铁素体系不锈钢。当在950℃左右的温度区域长时间使用时，其课题在于以充分高的水平表现出热疲劳特性，而且使稳定度得以更加提高。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明人反复进行了潜心的研究。其结果是，在添加Cu-Nb-Mo的钢中，发现如果将Cu含量设定为超过2.00％，而且将产品的晶粒内的ε-Cu的尺寸以最大粒径计设定为20nm～200nm，则最高温度950℃下的热疲劳特性比SUS444更加提高，进而热疲劳寿命为具有比以往的见解更长寿命的2500clcye以上。以往，一般认为最好使ε-Cu尽量不在产品中析出。但是，在Cu的含量超过2.00％的情况下，发现如果处于上述的析出状态，则热疲劳特性与在产品时基本上不会析出ε-Cu而在热疲劳试验时使ε-Cu析出这种状态的热疲劳特性几乎没有差别，进而可以确保加工性。