耐热奥氏体系不锈钢板的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及可在最高温度达到1100°C的高温环境下使用的耐热奥氏体系不锈钢 板。
[0002] 本申请基于2013年3月28日向日本提出的日本特愿2013-069220号主张优先权， 在此引用其内容。
【背景技术】
[0003] 伴随着近年来的汽车排气限制的强化，出现追求发动机的高效率化的倾向。如果 要提高发动机的燃烧效率，则有排气温度上升的倾向。此外，还有以涡轮增压器为代表的增 压器的使用也大大增加的倾向。因此，对于排气集管及涡轮增压器的罩壳等构件要求更优 异的耐热性。作为今后的动向，设想排气温度会达到1100°c。以往，如果达到该温度区，则 不能使用不锈钢板，而多使用铸钢，但在此种情况下，因重量加重、热容量大，而有热效率下 降、下游的排气净化催化剂转换器中的温度下降大、催化剂效率下降等问题。所以，期待着 可在最高温度1100°c下使用的不锈钢板。
[0004] 在耐热奥氏体系不锈钢中，作为代表性的钢，已知有SUS310S(25Cr-20Ni)及 SUSXM15Jl(19Cr-13Ni-3Si)等，但这些钢种能否在最高温度达到1100°C的环境下使用还 有疑问。
[0005] 作为具有超过SUS310S及SUSXM15J1的耐热性的奥氏体系不锈钢，有专利文献1 中公开的钢及专利文献2中公开的钢，但这些钢没有设想直至1KKTC下的使用。所以，迄今 没有可在最高温度ll〇〇°C下使用的不锈钢板。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1 :
[0009] 专利文献1 :日本特公昭56-24028号公报
[0010] 专利文献2 :日本特开2010-202936号公报
【发明内容】
[0011] 发明要解决的问题
[0012] 在以往的奥氏体系不锈钢板中，1KKTC下的高温强度或耐氧化性不充分，难以在 最高温度达到ll〇〇°C的环境下使用。因而本发明的课题是提供一种可在最高温度达到 1100°C的高温环境下使用的耐热奥氏体系不锈钢板。
[0013] 用于解决课题的手段
[0014] 本发明人等为了开发可在达到1100°c的环境下使用的耐热奥氏体系不锈钢板，首 先，对1KKTC下必要的奥氏体系不锈钢板的特性进行了调查。其结果是，关于高温强度，由 于需要防止变形，因此认为应以0. 2%屈服强度为指标进行评价。此外，关于耐氧化性，由于 奥氏体系不锈钢板与铁素体系不锈钢钢板相比热膨胀系数大，因此在汽车排气系统等温度 变化激烈的部位中使用时，与在最高温度下保持的连续氧化试验相比，认为通过重复最高 温度、室温的间断氧化试验进行评价更适合，因此考虑通过1100°c和室温下的重复的间断 氧化试验进行评价。其结果是，判明了：以往在l〇〇〇°C的环境下使用的不锈钢板实际上在 1100 °c下的耐热性不充分。
[0015] 本发明人等进行了进一步的研究，关于可在达到1100°C的环境下使用的奥氏体系 不锈钢的高温强度，发现添加C和N及Mo是有效的。判明了：在奥氏体系不锈钢中，C、N即 使单独添加也可提高高温强度，但通过与Mo的复合添加，特别是可提高1000°C以上时的高 温强度。推断这不是C、N和Mo的相互作用、例如集聚（cluster)形成所产生的效果。另 外，还判明了：在奥氏体系不锈钢中，除了C和N及Mo以外，添加Nb、V、W及Co中的任意1 种以上的元素也是有效的。可推断：在奥氏体系不锈钢中添加Nb、V、W及Co中的任意1种 以上的元素会相对于C、N起到与Mo的效果同样的作用。可是，如果在奥氏体系不锈钢中过 剩地添加Nb、V、W及Co中的任意1种以上的元素，则形成碳氮化物，且粗大化，由此可确认 提高高温强度的效果下降。
[0016] 此外，关于奥氏体系不锈钢的耐氧化性，判明了 ：除了Cr和Si、Mn以外，添加适当 量的Mo、以及抑制Ti的添加量是必要的。特别是，可知：在奥氏体系不锈钢中添加Si、Mo 是重要的，可抑制氧化皮的生长及剥离，使1100°C下的间断氧化试验中的氧化损失（厚度 减少量）显著减少。此外，还可知：如果在奥氏体系不锈钢中添加Ti，则促进氧化皮生长及 剥离，因此最好尽量抑制Ti的添加。
[0017] 本发明是基于上述见识而作出的发明，解决本发明的课题的手段即本发明的奥氏 体系不锈钢板如下。
[0018] (1) -种耐热奥氏体系不锈钢板，其特征在于：以质量％计含有C:0. 05~ 0? 15%、Si:1. 0 ~3. 5%、Mn:0? 5 ~2. 0%、P:0? 04% 以下、S:0? 01% 以下、Cr:23. 0 ~ 26. 0%、Ni:10. 0 ~15. 0%、Mo:0? 50 ~1. 20%、Ti:0? 1% 以下、A1 :0? 01 ~0? 10%、N: 0. 10~0. 30% ;C和N的合计量（C+N)为0. 25~0. 35% ;剩余部分包含Fe及不可避免的 杂质。
[0019] (2)根据上述（1)所述的耐热奥氏体系不锈钢板，其中，以质量％计进一步含有 Nb:0? 01 ~0? 5%、V:0? 01 ~0? 5%、W:0? 01 ~0? 5%、Co:0? 01 ~0? 5% 中的任意 1 种或 2 种以上；而且，]?〇、他、￥、￥和(：〇的合计量（]\1〇+他+￥+1+(：〇)为1.5%以下。
[0020] (3)根据上述⑴或⑵所述的耐热奥氏体系不锈钢板，其中，以质量％计进一步 含有Cu:0? 1~2. 0%、B:0? 0001~0? 01%、Sn:0? 005~0? 1%中的任意1种或2种以上。
[0021] (4)根据上述⑴~（3)中任一项所述的耐热奥氏体系不锈钢板，其中，1100°C高 温强度以〇. 2 %屈服强度计为20MPa以上。
[0022] (5)根据上述⑴~（3)中任一项所述的耐热奥氏体系不锈钢板，其中，1100°C高 温强度以〇. 2 %屈服强度计为30MPa以上。
[0023] (6)根据上述⑴~（5)中任一项所述的耐热奥氏体系不锈钢板，其中，1KKTC间 断氧化试验中的重量损失为50mg/cm2以下。
[0024] 发明效果
[0025] 根据本发明的耐热奥氏体系不锈钢，除了高温强度、耐氧化性优异以外，加工性也 优异，因此可提供耐热性优异的不锈钢板。
【具体实施方式】
[0026] 以下，对本发明的实施方式进行说明。首先，对限定本实施方式的不锈钢板的钢组 成的理由进行说明。再者，有关组成的％的标记，只要不特别说明，都意味着质量％。
[0027] (C:0? 05 ~0? 15% )
[0028] C对于提高奥氏体系不锈钢的高温强度是有效的。特别是，在超过600°C的区域也 存在该提高效果。认为这不是C单质的效果，而是N与其它合金元素（Mo、Nb、V等）的相互 作用而产生的。可是，过剩的C容易形成Cr碳化物，使成形性和耐腐蚀性、热乳板韧性劣化。 因此，将C的适当的添加量规定为0.05~0. 15%。C的添加量更优选为0.07%~0. 15%。
[0029] (N:0? 10 ~0? 30% )
[0030]N与C同样对于提高奥氏体系不锈钢的高温强度是有效的。特别是，在超过600°C的区域也存在该提高效果。认为这不是N单质的效果，而是N和其它合金元素（Mo、Nb、V等） 的相互作用而产生的。可是，过剩的N容易形成Cr氮化物，使成形性和耐腐蚀性、热乳板韧 性劣化。因此，将适当的N的添加量规定为0.1~0.30%。N的添加量更优选为0.15%~ 0? 25%〇
[0031] (C+N:0? 25 ~0? 35% )
[0032] C及N对于提高高温强度都具有效果，但为了得到充分的效果，C和N的合计量 (C+N)需要添加0.25%以上。可是，过剩的添加不仅招致形成粗大的碳氮化物，使提高高温 强度的效果降低，而且使加工性下降，因此将〇. 35%作为上限。C和N的合计量更优选为 0. 30%~0. 35%。
[0033] (Si:1. 0%~3. 5% )
[0034] Si作为脱氧剂也是有用的元素，同时也是提高奥氏体系不锈钢的耐氧化性的元 素，在本发明中是重要的元素。耐氧化性随着Si量的增加而提高。
[0035] 在Si含量为1. 0%以上时体现该效果，因此将下限规定为1. 0%。在超过1. 5% 时效果更显著。可是，Si是使韧性大大降低的元素，过度的添加使韧性以及常温延展性降 低。因此，将Si含量规定为3. 5%以下，优选规定为2.0%以下。更优选的Si含量的范围 为 1. 60%~2. 0%〇
[0036] (Mn:0? 5 ~2. 0% )
[0037] Mn是奥氏体稳定化元素，是作为脱氧剂添加在奥氏体系不锈钢中的元素。此外， 是有助于提高中温区的高温强度的元素。为了节约高价的Ni，而添加0.5%以上的Mn。另 一方面，Mn的过度的添加因形成MnS而使耐腐蚀性下降，因此将Mn的添加量的上限规定为 2. 0%。Mn的添加量更优选为0.7%~1.6%。
[0038] (P:0.04% 以下）
[0039]P是制造上不可避免地混入的元素，对焊接性产生不良影响，其含量需要尽量降 低。因此，将奥氏体系不锈钢中的P含量规定为0.04%以下。再者，优选为0.03%以下。再 者，P的含量的下限值没有特别的限定，但有时不可避地混入〇. 015%。
[0040] (S:0.01% 以下）
[0041] S是制造上不可避免地混入的元素，对焊接性产生不良影响。此外，形成MnS而 使耐腐蚀性、耐氧化性劣化。因此，奥氏体系不锈钢中的S含量需要尽量降低，将其规定为 0. 01%以下。再者，优选为0.002%以下。再者，S的含量的下限值没有特别的限定，但有时 不可避免地混入0. 0010%。
[0042] (Cr:23. 0 ~26. 0% )
[0043] Cr对于确保奥氏体系不锈钢的耐氧化性、耐腐蚀性是必需的元素。但是，也是如 果过剩地添加则容易产生〇脆性的元素。因此，将Cr的添加量的适当范围规定为23. 0~ 26. 0%。Cr的添加量更优选为23. 0%~25.0%。
[0044] (Ni:10. 0 ~15. 0% )
[0045] Ni是奥氏体稳定化元素，是提高奥氏体系不锈钢的耐腐蚀性的元素。如果Ni少则 不能稳定地形成奥氏体相，因此添加10. 〇%以上的Ni。可是，Ni是高价的元素，因此如果 过剩地添加则成为高成本。所以，将Ni的添加量的上限