本發(fā)明涉及一種鐵素體系不銹鋼及其制造方法。本發(fā)明特別涉及一種適合用于高溫下使用的排氣系統(tǒng)部件的具有優(yōu)異的高溫屈服強度和優(yōu)異的抗氧化性的鐵素體系不銹鋼。作為在高溫下使用的排氣系統(tǒng)部件，例如可以舉出汽車和摩托車的排氣管、排氣岐管、轉換器殼體和消聲器等(以下，也稱汽車的排氣管等)、以及火力發(fā)電廠的排氣管道等。

背景技術：

1、對汽車的排氣管等排氣系統(tǒng)部件要求優(yōu)異的高溫屈服強度。

2、作為這種汽車的排氣系統(tǒng)部件的坯材，大多使用例如將nb與si復合添加得到的type429(14mass％cr-0.9massmass％si-0.4mass％nb系)那樣的鐵素體系不銹鋼。

3、另外，正在開發(fā)將nb與mo復合添加而使高溫屈服強度提高的jis?g4305中規(guī)定的sus444(19mass％cr-0.4mass％nb-2mass％mo)。

4、進而，專利文獻1中公開了：“一種高溫強度優(yōu)異的鐵素體系不銹鋼板，其特征在于，以質量％計含有c：0.01％以下、n：0.02％以下、si：0.05～1％、mn：大于0.6且2％以下、cr：15～30％、mo：1～4％、cu：1～3.5％、nb：0.2～1.5％、ti：0.05～0.5％、b：0.0002～0.01％，剩余部分由fe和不可避免的雜質構成?！?/p>

5、專利文獻2中公開了：“一種高溫強度和焊接性優(yōu)異的耐熱用鐵素體系不銹鋼板，以質量％計，c：0.02％以下、si：小于0.6％、mn：0.6％～2.0％、s：0.006％以下、p：0.04％以下、cr：17.0％～22.0％、nb：大于0.6％且1.5％以下、mo：1.0％～3.0％、v：0.01％～0.5％、cu：0.1％以上且小于0.3％、n：0.02％以下、al：0.005％～0.05％、o：0.012％以下，其中，在上述的范圍內，以滿足關系：c+n≤0.03％mn/s≥20016.8≤0.6cr+1.1mo+8.2nb≤24.0的方式含有這些元素，剩余部分由fe和制造上的不可避免的雜質構成?！?/p>

6、此外，作為含有大量w的鐵素體系不銹鋼(以下，也稱含w的鐵素體系不銹鋼)，例如，專利文獻3中公開了“一種室溫下軟質且抗高溫氧化性優(yōu)異的鐵素體系不銹鋼，其特征在于，以質量％計，含有c：0.02％以下、si：0.1％以下、mn：2.0％以下、cr：12.0～16.0％、mo：1.0～5.0％、w：大于2.0％且5.0％以下、nb：5(c+n)～1.0％和n：0.02％以下，剩余部分為fe和不可避免的雜質的組成?！?/p>

7、現(xiàn)有技術文獻

8、專利文獻

9、專利文獻1：日本特開2009－215648號公報

10、專利文獻2：日本特開平06－088168號公報

11、專利文獻3：日本特開2004-018921號公報

技術實現(xiàn)思路

1、關于高溫屈服強度，例如，若比較800℃下的0.2％屈服強度，則type429為30mpa左右。與此相對，sus444為45mpa左右，專利文獻3公開的那種含w的鐵素體系不銹鋼為52mpa左右。即，sus444、含w的鐵素體系不銹鋼的屈服強度分別比type429高約1.5～1.7倍。另外，專利文獻1和2公開的鐵素體系不銹鋼板的高溫屈服強度也是與這些相同程度的水準。

2、然而，近年來，例如，從汽車車身的輕量化的觀點出發(fā)，有時傾向于使用薄壁的材料。在該情況下，需要比以往更高的高溫屈服強度。

3、另外，對于汽車的排氣系統(tǒng)部件等暴露在高溫廢氣的環(huán)境中使用的材料，抗氧化性也是重要的特性。如果抗氧化性不充分，則使用中生成大量氧化物。特別地，如果在薄壁的材料中生成大量氧化物，則在使用過程中厚度變得不足而對耐久性產(chǎn)生不良影響。另外，氧化物容易剝離，導致在排氣系統(tǒng)部件內因剝離的氧化物而引起堵塞等問題。

4、本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)狀而開發(fā)，目的在于提供一種具有比以往顯著優(yōu)異的高溫屈服強度和優(yōu)異的抗氧化性的鐵素體系不銹鋼。

5、另外，本發(fā)明的目的還在于提供上述的鐵素體系不銹鋼的制造方法。

6、應予說明，“優(yōu)異的高溫屈服強度”是指800℃下的0.2％屈服強度為60mpa以上。

7、另外，“優(yōu)異的抗氧化性”是指在1000℃、大氣氣氛中保持200小時后的氧化增量為20g/m2以下。

8、這里，氧化增量通過下式計算。

9、[氧化增量(g/m2)]＝[保持前后的試驗片的質量增加量(g)]÷[試驗片的表面積(m2)]

10、因此，發(fā)明者人等為了實現(xiàn)上述的目的，反復進行了深入研究。

11、其結果，得到了以下見解。

12、(a)通過適當?shù)乜刂瞥煞纸M成、特別是在1.10～3.00％的范圍內含有nb并使固溶nb量大于1.00質量％，高溫屈服強度與以往相比顯著提高。

13、(b)通過在如下范圍內含有si：0.05～2.00％，mn：0.05～0.80％，al：0.01～0.50％的基礎上滿足下式(1)，能夠在確保優(yōu)異的高溫屈服強度的同時大幅提高抗氧化性。

14、(c)為了確保規(guī)定的固溶nb量，有效的是準備如上述那樣適當?shù)乜刂屏顺煞纸M成的被處理材料，并在最終退火溫度：1120℃以上的條件下對該被處理材料實施最終退火處理。

15、本發(fā)明是根據(jù)上述的見解，進一步研究而完成的。

16、即，本發(fā)明的主要構成如下。

17、[1]一種鐵素體系不銹鋼，具有如下成分組成：

18、以質量％計，c：0.015％以下、si：0.05～2.00％、mn：0.05～0.80％、p：0.040％以下、s：0.010％以下、al：0.01～0.50％、n：0.020％以下、ni：0.02～1.00％、cr：14.0～25.0％、nb：1.10～3.00％和mo：1.0～4.0％，剩余部分為fe和不可避免的雜質，

19、滿足下式(1)的關系，

20、固溶nb量大于1.00質量％，

21、[si]－[mn]＞0.00···(1)

22、其中，[si]和[mn]分別為所述的成分組成的si和mn含量(質量％)。

23、[2]根據(jù)上述[1]所述的鐵素體系不銹鋼，其中，

24、上述成分組成以質量％計進一步含有選自cu：2.00％以下、v：0.50％以下、w：5.0％以下、ti：0.30％以下、rem：0.50％以下、zr：0.50％以下、co：0.50％以下、b：0.0050％以下、ca：0.0050％以下、mg：0.0050％以下、sb：0.50％以下和sn：0.50％以下中的一種或兩種以上。

25、[3]一種鐵素體系不銹鋼的制造方法，是用于制造上述[1]或[2]所述的鐵素體系不銹鋼的方法，具備如下工序：

26、準備具有上述[1]或[2]所述的成分組成的被處理材料的工序、以及

27、對該被處理材料在最終退火溫度：1120℃以上的條件下實施最終退火處理的工序。

28、根據(jù)本發(fā)明，可以得到具有比以往顯著優(yōu)異的高溫屈服強度、具體為800℃下的0.2％屈服強度為60mpa以上的高溫屈服強度和優(yōu)異的抗氧化性的鐵素體系不銹鋼。由此，在本發(fā)明的鐵素體系不銹鋼中，與type429(800℃下的0.2％屈服強度：30mpa左右)和sus444(800℃下的0.2％屈服強度：45mpa)相比，即使減少50～30％左右厚度，也可以得到同等程度的屈服強度。因此，本發(fā)明的鐵素體系不銹鋼通過應用于例如汽車的排氣系統(tǒng)部件，極大地有助于汽車車身的輕量化乃至通過改善油耗來削減二氧化碳的排出量。