铁素体不锈钢板、其制法,及其尤其在排气管路中的应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及铁素体不锈钢，铁素体不锈钢的制造方法，以及铁素体不锈钢在制造 经受高温影响的机械焊接部件，诸如内燃机的排气管路的元件中的应用。
【背景技术】
[0002] 对于铁素体不锈钢的特定应用，诸如位于内燃机的排气管路的热部位中的部件， 该内燃机配备有脲或氨的污染控制系统（私家车、卡车、建筑机械、农业机械或海洋运输机 械）以确保氮氧化物的减少，同时追求：
[0003] 良好的抗氧化性；
[0004] 在高温时具有良好的机械抗性，即保留高机械性能及对蠕变和热疲劳的良好抗 性；以及
[0005] 对由脲、氨、它们的分解产物引起的腐蚀具有良好的抗性。
[0006] 事实上，这些部件经受在150°C至700°C之间的温度，并且经受脲和水混合物（典 型地为32. 5%的脲，67. 5%的水）的喷射，或经受氨和水的混合物或纯氨的喷射。脲和氨的 分解产物还可以使排气管路的部件降解。
[0007] 高温时的机械抗性还应适应于与发动机的加速和减速阶段相关的热循环。进一步 地，金属应具有良好的冷成形性以便通过弯曲或通过液压成形而成形，以及具有良好的焊 接性。
[0008] 不同等级的铁素体不锈钢可用于满足排气管路的各个区域的特定要求。
[0009] 因此，已知具有17%的Cr、经0. 14%的钛和0. 5%的铌稳定的铁素体不锈钢（类 型EN 1.4509，AISI 441)，允许在高达950°C下使用。
[0010] 还已知，具有较低铬含量的铁素体不锈钢，例如具有12%的Cr、经0. 2%的钛稳定 的钢（类型EN 1.4512AISI 409)的最高温度低于850°C，具有14%的Cr、经0.5%的铌稳 定的没有任何钛的钢（类型EN 1.4595)的最高温度低于900°C。这些铁素体不锈钢具有与 之前等级的铁素体不锈钢相等的耐高温性，但是具有更好的成形能力。
[0011] 最后，对于高达1050°C的非常高的温度，或对于改进的热疲劳抗性，已知等级EN 1.4521 AISI 444的替代物具有19%的Cr，经0.6%的铌稳定，并且含有1.8%的钼（参见 文件 EP-A-1 818 422)。
[0012] 但是，尽管它们在标准的废气气氛中的氧化过程中具有良好的热机械性能，但是 在存在水、脲和氨的混合物的喷射，并且温度在150°C至700°C之间的情况下，上述铁素体 等级在晶界处过度腐蚀。这使得这些钢不足以适用于它们在排气管路中的应用，该排气管 路配备有脲或氨的污染控制系统，而这在例如柴油发动机车辆上是常见的。
[0013] 此外，注意到，当使用经稳定或未经稳定的奥氏体等级时（类型EN1. 4301 AISI 304、EN 1.4541 AISI 321或EN 1.4404 AISI 316L)，脲引起的晶粒间腐蚀现象恶化。因 此，对于所遇到的问题，这样的等级不是完全满意的解决方案。
【发明内容】
[0014] 本发明的目标是解决上述的腐蚀问题。具体地，本发明的目标在于，使配备有含脲 或氨的废气的污染控制系统的发动机的使用者得到一种铁素体不锈钢，与为了该目的的已 知等级相比，该铁素体不锈钢对水、脲和氨的混合物引起的腐蚀具有改进的抗性。
[0015] 这种钢在热条件下还应保持：良好的抗性，即在发生周期性改变并且可能达到几 百摄氏度的使用温度下保持高的对蠕变、热疲劳和氧化的抗性；以及，与等级EN 1.4509 AISI 441相等的冷成形能力和焊接能力，即对于典型地具有300MPa弹性限值Re和490MPa 拉伸强度Rm的机械拉伸特性，保证在牵引时具有28%的最小断裂伸长率。
[0016] 最后，使用这种钢制得的排气管路的焊接点的机械抗性应当是优异的。
[0017] 为了这一目的，本发明的目标是具有如下组成的铁素体不锈钢板，该组成以重量 百分比表示为：
[0018]痕量彡 C彡0.03%;
[0019] OKMnd
[0020] OK Si d
[0021] 痕量彡 S 彡 0.01%;
[0022] 痕量彡 P 彡 0.04%;
[0023] 15%^ Cr^ 22% ；
[0024]痕量彡 Ni 彡 0.5%;
[0025] 痕量彡Mo彡2%;
[0026]痕量彡 Cu彡0.5%;
[0027] 0. 160%^ Ti ^ 1% ；
[0028] 0. 02%^A1 ^ 1% ；
[0029] 0.2%^ Nb ^ 1% ；
[0030] 痕量彡V彡0.2%;
[0031] 0? 009%彡 N 彡 0? 03% ;优选在 0? 010%至 0? 020%之间；
[0032]痕量彡 Co 彡 0.2%;
[0033] 痕量 <Sn<0.05%;
[0034] 稀土元素（REE)彡 0? 1 % ;
[0035] 痕量彡 Zr 彡 0.01%;
[0036] 组成的其余部分由铁和精制（Elaboration)产生的不可避免的杂质组成；
[0037] A1和稀土元素（REE)的含量满足以下关系：
[0038] A1+30XREE ^ 0. 15% ；
[0039] 以％表不的Nb、C、N和Ti的含量彳两足以下关系：
[0040] 1/ [Nb+ (7/4)XTi-7X(C+N) ] ^ 3 ；
[0041] 所述板具有完全再结晶的结构，和在25 ym至65 ym之间的平均铁素体晶粒大小。
[0042] 本发明的目标还是两种制造前述类型的铁素体不锈钢板的方法。
[0043] 根据第一种方法：
[0044] 精制具有上述组成的钢；
[0045] 继续由这种钢铸造半成品；
[0046] 使所述半成品升至1，000°C以上且1，250°C以下的温度，并且对所述半成品进行 热乳以获得厚度在2. 5mm至6mm之间的经热乳的板；
[0047] 在一个步骤中或在由中间的退火步骤分开的几个步骤中，对所述经热轧的板在小 于300°C的温度下进行冷轧；
[0048] 在1，000°C至1，100°C之间的温度下，进行所述经冷轧的板的最后的退火，并且保 持10秒至3分钟之间的时间段，以获得平均晶粒大小在25 y m至65 y m之间的完全再结晶 的结构。
[0049] 根据第二种方法：
[0050] 精制具有上述组成的钢；
[0051] 继续由这种钢铸造半成品；
[0052] 使所述半成品升至1，000°C以上且1，250 °C以下的温度，优选在1，180°C至 1，200°C之间，并且对所述半成品进行热轧以获得厚度在2. 5_至6_之间的经热轧的板；
[0053] 使所述经热轧的板在1，000°C至1，100°C之间的温度下退火，并且保持30秒至6 分钟之间的时间段；
[0054] 在一个步骤中或在由中间的退火步骤分开的几个步骤中，对所述经热轧的板在小 于300°C的温度下进行冷轧；
[0055] 在1，000°C至1，100°C之间的温度下，进行所述经冷轧的板的最后的退火，并且保 持10秒至3分钟之间的时间段，以获得平均晶粒大小在25 y m至65 y m之间的完全再结晶 的结构。
[0056] 优选地，在两种方法中，热轧温度在1，180°C至1，200°C之间。
[0057] 优选地，在两种方法中，最终的退火温度在1，050°C至1，090°C之间。
[0058] 本发明的目标还