专利名称：：一种汽车排气系统用含钇高铝铁素体不锈钢的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种铁素体不锈钢，具体地说是一种汽车排气系统用含钇高铝铁素体不锈钢，应用于汽车的高温排气歧管。
背景技术：
：对于汽车发动机的排气系统，其所用的热端部件需要有较好的耐高温性能、成型性能和焊接性能，满足高温氧化、耐腐蚀、疲劳性能等要求，冷端部件主要要求其有耐尾气冷凝液腐蚀性能。在20世纪70年代，为改善催化效率和降低排放，不断地提高发动机排气温度，排气歧管工作温度由75080CTC提高到了90095(TC，同时为了提高燃油经济性，减轻车重，目前排气温度已经升高至950100(TC，这就对排气歧管的选用材料提出了更高的要求。铁素体不锈钢与奥氏体不锈钢相比，生产成本低、线膨胀系数小、导热系数大，国外汽车排气系统中排气岐管用不锈钢由低等级的SUS409、高等级的SUS430JIL进展到高性能材料SUS444，其消声器系统的温度可达到30(TC，用材也有类似的变化趋势。为了适应有限的车体空间，把汽车排气系统设计成较复杂的形状，同时还要考虑材料的高成型性，因此，低成本抗高温氧化材料成为材料合金化的发展趋势。
专利名称：为《用作排放汽车废气的管道构件的铁素体不锈钢》，专利权人为日新制钢株式会社，其专利号CN02813138.X、申请日2002.07.04、公开日2004.08.25、公开号CN1524130，在专利文献中公开了其成份的重量百分比含量为C《0.03、Si《1.00、Mn《1.50、Ni《0.60、16《Cr《20、Nb《0.5、0-8《Cu《2.0、Al《0.03、0KV《0.20、N《0.03、Nb^8(C+N)，该铁素体不锈钢不含钼耐热元素，同时采用0.05-0.30的Ti作为改进成型性元素，为提高热性能可以添加W、Zr、Y和稀土金属中至少一种，或为加工性能添加Ca、Mg和Co中至少一种元素；日新制钢株式会社的《用于汽车通道部件的铁素体不锈钢和焊接管道》，申请号CN200710169174.0，申请日2007.10.31，公开号CN101250672,公开日2008.08.27，文献中记载采用C《0.03，Si《1.00，Mn《1.50，Ni《0.60,10《Cr《20，Nb《0.5,KCu《2.0，0.03《A1《0.12,V《0.20，N《0.03'0.05《Ti《0.3，Nb》8(C+N)，0.0005《B《0.02，氧含量不高于0.01，任选Mo、W、Zr和Co其中一种或多种总量不超过4%，并且Nb^8(C+N)。国内生产的轿车排气系统用不锈钢，奥氏体型不锈钢主要是304、309、321等，铁素体型不锈钢主要是409、409L、430、436、439L、444。上述所列的铁素体不锈钢的成分重量百分比含量见下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>对于这些材料的不足之处在于采用增加钼含量、单纯利用Ti和Nb合金化，利用铜改善冷加工成型，目前所用的铁素体不锈钢耐温性能只能达到90(TC，作为汽车排气歧管使用时，其焊接性能较差，耐高温和抗氧化性能较差，縮短了汽车排气歧管的使用寿命。
发明内容本发明的目的在于提供一种焊接性能、耐高温、抗氧化性能高，适用于汽车排气歧管使用的一种汽车排气系统用含钇高铝铁素体不锈钢。为达到以上目的，本发明所采用的技术方案是该一种汽车排气系统用含钇高铝铁素体不锈钢，其特征在于它由以下重量百分比的成分组成0.02%《Y《0.12。/。、C《0.03%、Si《0.05%、0.4Q/。《Mn《l.0%、16%《Cr《20%、0.2%《Nb《0.5%、0.15%《A1《0.3%、N《0.02%、0.05%《Ti《0.2%、P《0.025%和S《0.010%，并且Nb+Ti^8(C+N)、Nb/Ti》2，以及余量为铁。本发明还通过如下措施实施在材料中加入钇，可以在含铬不锈钢的表面形成钇和铬的双重氧化物膜，在温度发生剧烈变化时无裂断倾向，显著提高钢材的耐温特性，降低了钢的氧化速度2-ll倍，形成的双重氧化物膜与基体粘结紧密，在温度剧烈变化条件下具有显著优越性，非常适合汽车排气系统使用，同时加入稀土钇可以进一步净化钢水，细化钢的凝固组织，改善夹杂物性质、形态和分布，减少夹杂物对材料成形性和焊接的影响，加入钇含量的最佳重量百分比范围为0.05-0.09%;Al作为脱氧剂和改善高温抗氧化性能的元素，在钢水冶炼过程中加入铝进行完全脱氧，可以减少硅酸盐类夹杂物的数量，同时金属铝和钢水中的N结合，在钢中析出氮化铝，固定奥氏体元素N，细化钢坯凝固组织，从而细化钢材的组织，改善材料的成型性，采用氩气保护条件下焊接，可避免材料中的铝氧化，在凝固过程中，析出氮化铝细化焊接组织，加入铝含量的最佳重量百分比范围为0.15-0.25%;为提高耐热性能可以增加耐热元素硅，增加硅含量以降低材料的塑性，从而影响材料的成形性能，含硅高在焊接过程中，容易形成硅酸盐夹杂物，从而降低焊缝质量，因此将硅含量降低到深冲压用钢的范围，不采用含硅脱氧剂，减少钢坯硅酸盐夹杂物，提高材料深冲性能，满足汽车排气构件成形过程对塑性的要求，为此，硅含量最佳重量百分比控制在0.03%以下；络元素的加入主要是稳定铁素体，并保证高温条件下的抗氧化性能，过量的络会造成塑性降低，影响材料的成形性，同时增加加入合金数量，成本也增加，根据汽车排气歧管的工作环境高于95(TC的要求，铬元素含量的重量百分比最佳控制范围应在17.5-19.5%之间；碳和氮作为不锈钢中的元素，都是奥氏体化元素，为提高材料的耐腐蚀性，必须降低其他组织的含量，减少加入Ti和Nb的数量，避免形成Ti和Nb的碳氮夹杂物的富集，提高基体的洁净度，同时降低含碳量可以降低材料的变形抗力，提高材料的塑性，为保证其成形性能，碳含量重量百分比控制在0.03%以下，最佳范围为C《0.02%;对于氮的控制，根据企业的自身生产条件，在降低生产成本的情况下，控制氮含量越低越好，采用真空处理才能降低到0.005%以下，对于常规条件下生产和浇注过程，不能避免氮的进入，在常规条件下重量百分比控制在0.015%以下；Nb和Ti作为C和N的固定元素，可以改进高温条件下材料的高温强度，采用Nb和Ti同时使用，可以进一步固定C和N，并且，当Nb:Ti为2:l时，更适合铁素体不锈钢实现稳定化，加入Nb保持合适的可成形和低温韧性，过量的Ti可能产生TiN，降低材料的可成形和低温韧性，Ti含量的重量百分比控制在0.10-0.20%;Nb含量的重量百分比控制在0.25-0.线Mn是弱奥氏体元素，具有强烈的稳定奥氏体的作用，同时可以增加氮在不锈钢中的溶解度，大量加入可以导致强度增加、可加工性能降低，损坏材料的焊接性，其含量的最佳重量百分比控制范围为0.40-0.60%;对于杂质含量P、S在实际控制中尽量做到最低，减少材料化学腐蚀的影响，其中要求S含量降低到0.010。/。以下，减少硫化物夹杂对性能不利影响；在实际生产过程中，做到P在0.025y。以下，生产比较容易控制，在降低到0.015%以下时，生产过程成本则较大，因此P含量的重量百分比控制在小于0.020%。用本发明所做的材料，经检测，其耐温性能达到96(TC以上，延伸率达到55%以上，钢材中的夹杂物含量硫化夹杂物在0.5级以下，氧化铝夹杂在l级以下，硅酸盐夹杂在l级以下，球形氧化物夹杂在0.5级以下，在100(TC时没有出现异常氧化情况。本发明的有益效果在于与目前汽车排气歧管所用的铁素体不锈钢相比，由于提高了铝含量和加入钇，提高了材料的耐高温和抗氧化性能，能耐95(TC以上的高温，同时提高了材料的成型性能，在作为汽车排气歧管使用时，可以有效地延长歧管的使用寿命。具体实施例方式实施例1:一种汽车排气系统用含钇高铝铁素体不锈钢，其特征在于它由以下重量百分比的成分组成Y:0.06°/。、C:0.02%、Si:0.03%、Mn:0.046%、Cr:17.8%、Nb:0.25%、Al:0.20%、N:0.015%、Ti:0.11%、P:O.O賜和S:0.005%，并且Nb+Ti〉8(C+N)、Nb/Ti〉2，以及余量为铁。该汽车排气系统用含钇高铝铁素体不锈钢，材料耐温性能达到97(TC，延伸率达到58%，钢材中的夹杂物含量硫化夹杂物0.5级，氧化铝夹杂0.5级，硅酸盐夹杂0.5级，球形氧化物夹杂0.5级，在100(TC时没有出现异常氧化情况。实施例2:一种汽车排气系统用含钇高铝铁素体不锈钢，其特征在于它由以下重量百分比的成分组成Y:0.08%、C:0.02%、Si:0.03%、Mn:0.042%、Cr:19.2%、Nb:0.32%、Al:0.15%、N:0.012%、Ti:0.15%、P:0.015%和S:0.003%，并且Nb+Ti>8(C+N)、Nb/Ti〉2，以及余量为铁。该汽车排气系统用含钇高铝铁素体不锈钢，材料耐温性能达到990。C，延伸率达到58%，钢材中的夹杂物含量硫化夹杂物0.5级，氧化铝夹杂1级，硅酸盐夹杂0.5级，球形氧化物夹杂1级，通过检测，在100(TC时没有出现异常氧化情况。权利要求1、一种汽车排气系统用含钇高铝铁素体不锈钢，其特征在于它由以下重量百分比的成分组成0.02％≤Y≤0.12％、C≤0.03％、Si≤0.05％、0.4％≤Mn≤1.0％、16％≤Cr≤20％、0.2％≤Nb≤0.5％、0.15％≤Al≤0.3％、N≤0.02％、0.05％≤Ti≤0.2％、P≤0.025％和S≤0.010％，并且Nb+Ti≥8(C+N)、Nb/Ti≥2，以及余量为铁。2、根据权利要求l所述的一种汽车排气系统用含钇高铝铁素体不锈钢，其特征在于加入钇含量的重量百分比范围为0.05-0.09%;加入铝含量的重量百分比范围为0.15-0.25%。3、根据权利要求l所述的一种汽车排气系统用含钇高铝铁素体不锈钢，其特征在于硅含量的重量百分比控制在0.03%以下。4、根据权利要求l所述的一种汽车排气系统用含钇高铝铁素体不锈钢，其特征在于碳含量重量百分比控制在0.02%以下；对于常规条件下生产和浇注过程，氮含量重量百分比控制在0.015%以下。5、根据权利要求l所述的一种汽车排气系统用含钇高铝铁素体不锈钢，其特征在于Ti含量的重量百分比控制在O.10-0.20%;Nb含量的重量百分比控制在0.25-0.40%。全文摘要本发明公开了一种汽车排气系统用含钇高铝铁素体不锈钢，适用于汽车排气歧管，其特征在于它由以下重量百分比的成分组成0.02％≤Y≤0.12％、C≤0.03％、Si≤0.05％、0.4％≤Mn≤1.0％、16％≤Cr≤20％、0.2％≤Nb≤0.5％、0.15％≤Al≤0.3％、N≤0.02％、0.05％≤Ti≤0.2％、P≤0.025％和S≤0.010％，并且Nb+Ti≥8(C+N)、Nb/Ti≥2，以及余量为铁。本发明与目前汽车排气歧管所用的铁素体不锈钢相比，由于提高了铝含量和加入钇，提高了材料的抗氧化性能，能耐950℃以上的高温，在作为汽车排气歧管使用时，有效地延长歧管的使用寿命。文档编号C22C38/28GK101440457SQ200810238269公开日2009年5月27日申请日期2008年12月12日优先权日2008年12月12日发明者亓海燕,刘祥银,吴玉红,曹旭东,波杨,王俊海,王宏霞,坤陈,陈培敦申请人:山东泰山钢铁集团有限公司