铁素体系不锈钢及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种铁素体系不锈钢，关于钢的成分组成，形成为以质量％计含有C：0.003～0.020％、Si：0.05～1.00％、Mn：0.10～0.50％、P：0.04％以下、S：0.01％以下、Cr：16.0～25.0％、Ni：0.05～0.60％、Nb：0.25～0.45％、Al：0.005～0.15％和N：0.005～0.030％、并且含有选自Mo：0.50～2.50％或Cu：0.05～0.80％中的至少一种、余量为Fe和不可避免的杂质的组成，并且，生成从表面到0.05μm的深度之间的氮浓度的峰值为0.03～0.30质量％的氮富集层，由此，在进行使用含Ni钎料的高温下的钎焊的情况下显示出良好的钎焊性，并且耐腐蚀性也优良。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在进行使用含Ni钎料的高温下的钎焊的情况下显示出良好的钎焊性、并且耐腐蚀性也优良的铁素体系不锈钢及其制造方法。
技术介绍
近年来，从保护地球环境的立场出发，对于汽车要求燃料效率的进一步提高、废气净化的强化。因此，废热回收器、EGR(ExhaustGasRecirculation，废气再循环)冷却器在汽车中的应用逐渐增大。在此，废热回收器是指通过将发动机冷却水的热用于供暖、或者利用废气的热将发动机的冷却水加热而缩短发动机启动时的暖机时间来提高燃料效率的装置。一般而言，废热回收器设置在催化剂转换器与消音器之间，由使管、板、翅片、侧板等组合而成的热交换器部分与入口侧和出口侧管部分构成。一般而言，为了减小背压阻力，翅片、板使用板厚较薄的材料(约0.1mm～约0.5mm)，另外，从确保强度的观点出发，侧板、管等使用板厚较厚的材料(约0.8mm～约1.5mm)。另外，废气从入口侧管进入到热交换器部分，因此，将该热经由翅片等的传热面而向冷却水传递，从出口侧管排出。另外，在这样的构成废热回收器的热交换器部分的板、翅片的粘接、组装中，主要使用利用含Ni钎料的钎焊。另外，EGR冷却器由从排气歧管等导入废气的管、将废气返回至发动机的进气侧的管和对废气进行冷却的热交换器构成。作为具体的结构，形成在使废气从排气歧管回流至发动机的进气侧的路径上具备同时具有水流通路和废气通路的热交换器的结构。通过形成这样的结构，形成如下系统：排气侧的高温的废气被热交换器冷却，冷却后的废气回流至进气侧而使发动机的燃烧温度降低，抑制容易在高温下生成的NOX。另外，从轻量化、紧凑化、削减成本等理由出发，EGR冷却器的热交换器部分是使薄板的翅片和板重叠而构成，在它们的粘接、组装中仍然主要使用利用含Ni钎料的钎焊。如此，废热回收器、EGR冷却器的热交换器部分通过使用含Ni钎料的钎焊进行粘接、组装，因此，对于这些热交换器部分中使用的原材料，要求对含Ni钎料的良好的钎焊性。另外，在这些热交换器部分，由于高温的废气通过，因此，还要求对高温的废气的抗氧化性。此外，在废气中含有若干氮氧化物(NOX)、硫化氧化物(SOX)、烃(HC)，因此，它们在热交换器中发生结露而形成腐蚀性强的酸性冷凝水。因此，对于这些热交换器部分中使用的原材料，还要求常温下的耐腐蚀性。特别是在钎焊热处理时达到高温，因此，需要防止晶界的Cr优先与C、N反应而形成缺Cr层即所谓的敏化从而确保耐腐蚀性。出于上述情况，在废热回收器、EGR冷却器的热交换器部分通常使用降低了碳含量的不易敏化的SUS316L、SUS304L等奥氏体系不锈钢。但是，奥氏体系不锈钢存在如下问题：由于含有大量Ni而导致成本高；由于热膨胀大，因此，像排气歧管周围部件那样，因高温下剧烈的振动而承受约束力的使用环境下的疲劳特性、高温下的热疲劳特性低。因此，研究了在废热回收器、EGR冷却器的热交换器部分使用奥氏体系不锈钢以外的钢。例如，在专利文献1中，作为废热回收器的热交换器构件，公开了添加有Mo、Ti、Nb并且进一步降低了Si和Al含量的铁素体系不锈钢。其中公开了：通过添加Ti、Nb，使钢中的C和N形成Ti和Nb碳氮化物而使其稳定化，从而防止敏化，并且通过降低Si和Al含量来改善钎焊性。另外，在专利文献2中，作为废热回收器的热交换器用构件，公开了一种耐冷凝水腐蚀性优良的铁素体系不锈钢，其利用Cr含量来规定Mo含量，并且利用C和N含量来规定Ti和Nb含量。此外，在专利文献3中，作为EGR冷却器用材料，公开了按照一定的关系式添加有Cr、Cu、Al、Ti等成分的铁素体系不锈钢。除此以外，在专利文献4和5中，作为EGR冷却器的构件和EGR冷却器的热交换器部分的材料，公开了含有0.3～0.8质量％或0.2～0.8质量％的Nb的铁素体系不锈钢。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平7-292446号公报专利文献2：日本特开2009-228036号公报专利文献3：日本特开2010-121208号公报专利文献4：日本特开2009-174040号公报专利文献5：日本特开2010-285683号公报专利文献6：日本特开2008-190035号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题但是，专利文献1所公开的钢以使用钎焊处理温度低的铜钎料为前提，在使用钎焊处理温度高的含Ni钎料(例如JIS标准(JISZ3265)的BNi-2、BNi-5等)的情况下，存在引起钎焊不良的问题。另外，对于专利文献2所公开的钢、特别是含有Al的钢，在使用含Ni钎料进行高温下的钎焊处理的情况下，存在如下问题：生成使钎料的润湿扩展性变差的Al氧化覆膜，使得钎焊性降低。此外，对于专利文献3所公开的钢，为了抑制在使用含Ni钎料的高温下的钎焊处理时生成的Al氧化覆膜，在成分组成方面已经做出一定考虑，但其抑制效果不能说是充分的。因此，例如，在将钢板重叠来进行钎焊的情况下，钎料向重叠部分的间隙部的渗透并不充分，并且无法得到令人满意的接合强度等，不一定得到充分的钎焊性。关于这一点，对于专利文献4和5所公开的钢，通过含有大量的Nb，抑制了使用含Ni钎料的钎焊处理时的晶粒的粗大化，防止了韧性的降低，并且在不含有Al的情况下，对于钎焊性也实现了一定的改善。但是，在含有Al的情况下，对于专利文献4和5所公开的钢，使用含Ni钎料的高温下的钎焊处理时生成的Al氧化覆膜的抑制效果仍然不能说是充分的。因此，例如，在将钢重叠来进行钎焊的情况下，钎料向重叠部分的间隙部的渗透并不充分，并且无法得到令人满意的接合强度等，不一定得到充分的钎焊性。另一方面，如专利文献6所公开的那样，Al在进行TIG焊接时选择性地形成Al氧化物，由此具有抑制焊接部的耐腐蚀性的劣化的效果，从这样的观点出发，使其含有一定量是有效的。本专利技术是鉴于上述现状而开发的，其目的在于提供即使在含有Al的情况下进行使用含Ni钎料的高温下的钎焊时也显示出良好的钎焊性、并且耐腐蚀性也优良的铁素体系不锈钢，并且提供其制造方法。用于解决问题的方法本专利技术人以含有Al为前提使成分组成和制造条件进行各种变化来制造含Al的铁素体系不锈钢，并且对制造的钢的各种特性、特别是进行使用含Ni钎料的高温下的钎焊时的钎焊性进行了深入研究。其结果，得出如下见解：通过使成分组成最优化并且在钎焊处理之前进行控制了气氛的热处理从而在钢的表层部形成规定的氮富集层，能够有效地防止钎焊处理时的Al氧化覆膜的生成，由此，即使在进行使用含Ni钎料的高温下的钎焊的情况下，也可以得到充分令人满意的良好的钎焊性。本专利技术是基于上述见解进一步加以研究而完成的。即，本专利技术的主旨构成如下所述。1.一种铁素体系不锈钢，其以质量％计含有C：0.003～0.020％、Si：0.05～1.00％、Mn：0.10～0.50％、P：0.04％以下、S：0.01％以下、Cr：16.0～25.0％、Ni：0.05～0.60％、Nb：0.25～0.45％、Al：0.005～0.15％和N：0.005～0.030％，并且含有选自Mo：0.50～2.50％或Cu：0.05～0.80％中的至少一种，余量由Fe和不可避免的杂质构成，该铁素体系不锈钢具备从表面到0.05μm的深度之间的氮浓度的峰值为0.03～0.30质量％的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁素体系不锈钢，其以质量％计含有C：0.003～0.020％、Si：0.05～1.00％、Mn：0.10～0.50％、P：0.04％以下、S：0.01％以下、Cr：16.0～25.0％、Ni：0.05～0.60％、Nb：0.25～0.45％、Al：0.005～0.15％和N：0.005～0.030％，并且含有选自Mo：0.50～2.50％或Cu：0.05～0.80％中的至少一种，余量由Fe和不可避免的杂质构成，该铁素体系不锈钢具备从表面到0.05μm的深度之间的氮浓度的峰值为0.03～0.30质量％的氮富集层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.31 JP 2014-1566091.一种铁素体系不锈钢，其以质量％计含有C：0.003～0.020％、Si：0.05～1.00％、Mn：0.10～0.50％、P：0.04％以下、S：0.01％以下、Cr：16.0～25.0％、Ni：0.05～0.60％、Nb：0.25～0.45％、Al：0.005～0.15％和N：0.005～0.030％，并且含有选自Mo：0.50～2.50％或Cu：0.05～0.80％中的至少一种，余量由Fe和不可避免的杂质构成，该铁素体系不锈钢具备从表面到0.05μm的深度之间的氮浓度的峰值为0.03～0.30质量％的氮富集层。2.如权利要求1所述的铁素体系不...

【专利技术属性】
技术研发人员：福田国夫，藤泽光幸，石井知洋，石川伸，上力，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP