[发明专利]高Al含量减振性铁素体系不锈钢材及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有铁磁性型的振动衰减机制的高Al含量减振性铁素体系不锈钢材及其制造方法。

背景技术

对于构成汽车排气通路部件的排气流路管或其隔热罩，除了耐热性之外，还要求耐盐害腐蚀性，因此多使用耐热性优异的铁素体系不锈钢钢种。由于发动机的振动被传递到排气流路管，因此由该振动产生的噪音成为问题。近年来，为了改善耗油率，要求汽车的各部件轻量化。在为了轻量化而使排气流路管薄壁化时，由该振动引起的噪音更加容易增大。另外，有时在隔热罩内产生的来自发动机的振动成为闷响(こもり音)，成为令人不快的噪音源。期待着抑制来自排气流路管的振动、噪音的性能优异的耐热不锈钢材的出现。另外，不限于汽车用耐热部件，对于改善铁素体系不锈钢材的减振性的要求也高。

以金属材料单体使自外部施加的振动能量衰减的机制分类为孪晶型、位错型、铁磁性型、复合型、其它。由于基质(金属基体)是铁素体相的钢材为铁磁性体，因此提出了各种利用铁磁性型的振动衰减机制的减振材料。

例如，在专利文献1中示出了对于含Cr钢材赋予了减振性的例子。记载了Cr具有提高减振特性的作用，以及在20.0wt％之前，添加效果提高(第0026段)。然而，在实施例中所示的具体例的Cr含量最高不过3.08％。

在专利文献2中公开了一种使用大量含有Si和Co的钢材来赋予减振性的技术。其教导了虽然Cr提高磁致伸缩的效果显著，但超过9％则反而使损耗系数下降(第0015段)。

在专利文献3中记载了一种不大量添加Al、Si、Cr等合金元素，而是通过控制结晶粒径、最大相对磁导率、剩余磁通密度来赋予减振性的技术。关于结晶粒径，考虑加工时的表面粗糙而设为300μm以下(第0023段)。

在专利文献4中记载了使用大量含有Cr和Ga的铁合金来赋予减振性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平10-72643号公报

专利文献2：日本特开2002-294408号公报

专利文献3：日本特开2007-254880号公报

专利文献4：日本特开2011-241438号公报

发明内容

本发明所要解决的问题

如上述专利文献所示，认为Cr在提高钢材的减振性方面是有效的。但是，在使用铁素体系不锈钢这样的高Cr含量的钢的钢材中，尚未确立改善其减振性的技术。特别是在具备可耐受于数百℃以上这样的高温下长时间使用的耐热性的钢材中，赋予了例如根据依照JIS K7391:2008的中央加振法的常温下的损耗系数η在10～10000Hz范围被观测到的各共振峰中成为0.0070以上这样的优异减振性的材料还没有出现。

本发明所要提供一种兼具能够在数百℃以上的高温下使用的优异耐热性、以及优异减振性的铁素体系不锈钢材。

用于解决问题的手段

根据本发明人的详细研究已经清楚的是，为了向铁素体系不锈钢材赋予利用铁磁性型振动衰减机制的优异减振性，在加工成规定形状的钢材后，在高温下进行加热使得通过最终退火平均结晶粒径成为非常大的0.3mm以上是非常有效的。而且发现，特别是通过复合添加Cr和Al，减振性显著提高。基于这样的发现完成了本发明。

即，上述目的通过以下的减振性铁素体系不锈钢材来实现，该不锈钢具有以质量％计，C：0.001～0.04％、Si：0.1～2.0％、Mn：0.1～1.0％、Ni：0.01～0.6％、Cr：10.5～20.0％、Al：0.5～5.0％、N：0.001～0.03％、Nb：0～0.8％、Ti：0～0.5％、Cu：0～0.3％、Mo：0～0.3％、V：0～0.3％、Zr：0～0.3％、Co：0～0.6％、REM(稀土元素)：0～0.1％、Ca：0～0.1％、余量Fe和不可避免的杂质的化学组成，具有基质为铁素体单相、铁素体晶粒的平均结晶粒径为0.3～3.0mm的金相组织，剩余磁通密度为45mT以下。

在此，Nb、Ti、Cu、Mo、V、Zr、Co、REM(稀土元素)和Ca各元素是任意添加元素。REM是Sc、Y和镧系元素。

作为上述减振性铁素体系不锈钢材的制造方法，提供如下的制造方法，其中对于具有上述化学组成的钢材，在非氧化性气氛中、在900～1250℃的温度范围保持10min以上以使铁素体晶粒的平均结晶粒径为0.3～3.0mm的条件下实施最终退火。