[发明专利]铁素体系不锈钢

说明书

本发明提供耐蠕变特性和热疲劳特性优异的铁素体系不锈钢。铁素体系不锈钢具有下述成分组成，该成分组成以质量％计含有C：0.020％以下、Si：0.1～1.0％、Mn：0.05～0.60％、P：0.050％以下、S：0.008％以下、Ni：0.02～0.60％、Al：0.001～0.25％、Cr：18.0～20.0％、Nb：0.30～0.80％、Mo：1.80～2.50％、N：0.015％以下、Sb：0.002～0.50％，且满足以下的式(1)，余量为Fe及不可避免的杂质。Nb+Mo：2.3～3.0％(1)(式(1)中的Nb、Mo表示各元素的含量(质量％)。)。

技术领域

本发明涉及铁素体系不锈钢，特别是涉及下述具有优异的耐蠕变特性和热疲劳特性的铁素体系不锈钢，其适用于汽车、摩托车的排气管、转换器壳体、火力发电厂的排气管道等在高温下使用的排气系统构件。

背景技术

对于汽车的排气歧管、排气管、转换器壳体及消音器等排气系统构件，要求优异的耐热性。耐热性包括若干种类，能够举出热疲劳特性、高温疲劳特性、高温强度(高温屈服强度)、耐氧化性、蠕变特性、耐高温盐害腐蚀特性(hot salt corrosion resistance)等。其中，热疲劳特性是特别重要的耐热性之一。排气系统构件随着发动机的起动及停止而反复受到加热及冷却。此时，排气系统构件由于与周边的部件连接而使得热膨胀及收缩受到限制，在材料自身中产生热应变。将因反复受到该热应变而达到破坏的低循环疲劳现象称为热疲劳。

作为要求上述热疲劳特性的构件所使用的材料，目前大多使用添加有Nb和Si的Type429(14％Cr-0.9％Si-0.4％Nb系)这样的铁素体系不锈钢。但是，当随着发动机性能的提高而使得排气温度上升至超过900℃的温度时，Type429不再能够充分满足尤其是所需的热疲劳特性。

作为能够应对该问题的材料，例如开发了作为添加Nb和Mo来提高高温屈服强度的铁素体系不锈钢的、JIS G4305规定的SUS444(19％Cr-0.5％Nb-2％Mo)或者添加有Nb、Mo及W的铁素体系不锈钢等(例如参见专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-018921号公报

发明内容

发明要解决的课题

为了应对近年来的排气限制强化、提高燃料效率，排气温度具有高温化的趋势，SUS444等也出现了耐热性、特别是热疲劳特性不足的情况。另外，若排气温度高温化至超过900℃，则不锈钢将容易蠕变变形，因此耐蠕变特性也变得必要。

SUS444在铁素体系不锈钢中具有最高级别的耐热性，但是，随着近年来的排气限制强化、燃料效率提高而使得排气温度上升的情况下，并不能说耐热性是充分的。由于随着排气温度的高温化，排气系统构件在升温时的热膨胀变大，因此被施加更严苛的热应变，导致排气系统构件所使用的铁素体系不锈钢变得容易发生热疲劳破坏。此外，在高温区域保持长时间的情况下，铁素体系不锈钢容易产生蠕变变形，若产生蠕变变形，则因蠕变变形而以减薄的部分为起点发展至破坏，因此还需要提高耐蠕变特性。

像这样，在包括SUS444在内的现有技术中，未能获得在排气温度高温化时热疲劳特性也充分的铁素体系不锈钢。另外，也没有充分地对在排气温度超过900℃的情况下尤为必要的耐蠕变特性进行评价。

因而，本发明目的在于解决上述课题，提供耐蠕变特性和热疲劳特性优异的铁素体系不锈钢。

需要说明的是，本发明的“耐蠕变特性优异”是指于900℃进行蠕变试验时的断裂时间优于SUS444。另外，“热疲劳特性优异”是指具有优于SUS444的特性，具体来说，是指在200～950℃间反复升温和降温时的热疲劳寿命优于SUS444。

用于解决课题的方案