生物燃料供給系統(tǒng)部件用鐵素體系不銹鋼以及生物燃料供給系統(tǒng)部件的制作方法
【專利說明】生物燃料供給系統(tǒng)部件用鐵素體系不銹鋼以及生物燃料供 給系統(tǒng)部件
[0001] 本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2012年3月28日、中國(guó)申請(qǐng)?zhí)枮?01280015457. 9且發(fā)明名稱 為"生物燃料供給系統(tǒng)部件用鐵素體系不銹鋼、生物燃料供給系統(tǒng)部件、排熱回收器用鐵素 體系不銹鋼以及排熱回收器"的專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及適合用于供給生物酒精和生物柴油等生物燃料的汽車燃料供給系統(tǒng) 部件的鐵素體系不銹鋼、生物燃料供給系統(tǒng)部件。特別地，本發(fā)明涉及適合于如燃料噴射系 統(tǒng)部件等那樣接近發(fā)動(dòng)機(jī)而容易達(dá)到高溫的生物燃料供給系統(tǒng)部件的鐵素體系不銹鋼。
[0003] 另外，本發(fā)明涉及汽車的排熱回收器用鐵素體系不銹鋼以及排熱回收器。特別地， 本發(fā)明涉及適合于采用釬焊接合將熱交換部組裝而成的排熱回收器的鐵素體系不銹鋼。
[0004] 本申請(qǐng)基于2011年3月29日提出的日本專利申請(qǐng)?zhí)卦?011-071372號(hào)、2011年 3月29日提出的日本專利申請(qǐng)?zhí)卦?011-071812號(hào)、2012年3月14日提出的日本專利申 請(qǐng)?zhí)卦?012-057362號(hào)以及2012年3月14日提出的日本專利申請(qǐng)?zhí)卦?012-057363號(hào)并 主張其優(yōu)先權(quán)，這里引用其內(nèi)容。
【背景技術(shù)】
[0005] 近年來(lái)，在汽車領(lǐng)域，由于對(duì)環(huán)境問題的意識(shí)的提高，因而排放氣體限制更加強(qiáng) 化，而且面向二氧化碳?xì)怏w排出抑制的研究正在發(fā)展。
[0006] 除了更進(jìn)一步的輕量化以及設(shè)置EGR(ExhaustGasRecirculation)、DPF(Diesel ParticulateFilter)、尿素SCR(SelectiveCatalyticReduction)系統(tǒng)等排放氣體處理 裝置的研究以外，還正在進(jìn)行使用生物酒精和生物柴油燃料等燃料的研究。
[0007] 生物酒精是由生物質(zhì)生成的酒精，生物酒精與汽油混合，作為汽油發(fā)動(dòng)機(jī)用燃料 來(lái)使用。生物柴油燃料是將脂肪酸甲酯混合于輕油中的燃料，作為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)用燃料來(lái)使 用。在此，酒精以玉米或甘蔗為原料而進(jìn)行制造。脂肪酸甲酯以菜籽油、大豆油、椰子油等 植物油或廢油為原料，酯化后進(jìn)行制造。
[0008] 生物酒精和生物柴油燃料等生物燃料對(duì)金屬材料來(lái)說，一般認(rèn)為比以往腐蝕性更 高。在利用它們時(shí)，事前研究了其對(duì)構(gòu)成燃料系統(tǒng)部件的各種構(gòu)件的使用性能所產(chǎn)生的影 響。要求可靠性更高的原材料的需求由保證超長(zhǎng)期壽命的廠家提出，不銹鋼被認(rèn)為是候補(bǔ) 之一。
[0009] 在燃料系統(tǒng)部件中，作為油箱和給油管使用不銹鋼的現(xiàn)有技術(shù)，為人所知的有以 下的技術(shù)。
[0010] 在專利文獻(xiàn)1中，公開了一種以質(zhì)量％計(jì)，含有C:彡0.015%、Si:彡0. 5%、Cr: 11. 0 ~25.0%、K0.020%、Ti:0.05 ~0.50%、Nb:0· 10 ~0.50% 以及K0.0100%， 并根據(jù)需要進(jìn)一步含有選自Mo:彡3. 0%、Ni:彡2. 0%、Cu:彡2. 0%以及A1 :彡4. 0%之中 的1種以上的鐵素體系不銹鋼板。所述鋼板的斷裂拉伸率為30%以上，蘭克福特值為1. 3 以上。
[0011] 在專利文獻(xiàn)2中，公開了一種以質(zhì)量％計(jì)，含有C:彡0.01%、Si:彡1.0%、Μη: 彡 1. 5%、Ρ:彡 0· 06%、S:彡 0· 03%、Cr:11 ~23%、Ni:彡 2. 0%、Mo:0· 5 ~3. 0%、Α1 : 彡1.0%以及K0.04%，且滿足Cr+3.3Mo彡18的關(guān)系式的鐵素體系不銹鋼板。所述 鋼板滿足18 <NV(C+N)+2TV(C+N) < 60的關(guān)系式而進(jìn)一步含有Nb 0. 8%以及Ti: < 1. 0%之中的任一者或者兩者。所述鋼板的鐵素體晶粒的粒度號(hào)碼為6. 0以上，平均r值 為2. 0以上。
[0012] 在專利文獻(xiàn)3中，公開了一種以質(zhì)量％計(jì)，含有C:彡0.01%、Si:彡1.0%、Μη: 彡 1. 5%、Ρ:彡 0· 06%、S:彡 0· 03%、Α1 :彡 1. 0%、Cr:11 ~20%、Ni:彡 2· 0%、Μ〇 :0· 5 ~ 3. 0%、V:0· 02 ~1. 0% 以及Ν:彡 0· 04%，而且含有Nb:0· 01 ~0· 8% 以及Ti:0· 01 ~ 1. 0%之中的任一者或者兩者的鐵素體系不銹鋼板。在所述鋼板中，以單軸拉伸產(chǎn)生25%變 形時(shí)所發(fā)生的表面波紋的高度為50μπι以下。
[0013] 然而，所述專利文獻(xiàn)1~3是處理對(duì)通常的汽油的耐蝕性的技術(shù)。如后所述，生物 燃料的腐蝕性與汽油的情況大為不同，因而在這些技術(shù)中，對(duì)生物燃料的耐蝕性并不充分。
[0014] 而且以前，未必可以說生物燃料對(duì)不銹鋼的腐蝕性的詳細(xì)情況是清楚的，關(guān)于各 種不銹鋼種對(duì)生物燃料的耐蝕性，也難以說未必明確。
[0015] 作為對(duì)汽車領(lǐng)域的環(huán)境問題的研究，除了從前述的燃料方面進(jìn)行的研究以外，還 正在研究以混合動(dòng)力車為主體、安裝對(duì)排氣熱進(jìn)行熱回收的熱交換器即所謂的排熱回收器 以謀求每升油的行駛里程的提高的研究。排熱回收器是利用排放氣體對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水進(jìn)行 加熱，從而有效應(yīng)用于加熱器或發(fā)動(dòng)機(jī)的暖機(jī)的系統(tǒng)，也稱之為排氣熱再循環(huán)系統(tǒng)。由此， 在混合動(dòng)力車中，從冷啟動(dòng)到發(fā)動(dòng)機(jī)停止的時(shí)間縮短，特別是在冬季，有助于每升油的行駛 里程的提高。
[0016] 為了得到良好的熱效率，排熱回收器的熱交換部要求熱傳導(dǎo)性良好。而且為了與 排放氣體接觸，熱交換部要求對(duì)排放氣體冷凝水具有優(yōu)良的耐蝕性。另一方面，對(duì)于排熱回 收器的外表面，也要求對(duì)鹽害具有優(yōu)良的耐蝕性。這樣的耐蝕性對(duì)于以消音器為主體的排 氣系統(tǒng)下游構(gòu)件也是必要的。但是，排熱回收器一旦腐蝕，則有可能帶來(lái)冷卻水的泄漏這一 重大事故，因此，排熱回收器要求更進(jìn)一步的安全性，要求更為優(yōu)良的耐蝕性。
[0017] 以前，在以消音器為主體的排氣系統(tǒng)下游構(gòu)件中，特別是要求耐蝕性的部位，可以 使用如SUS430LX、SUS436J1L、SUS436L等那樣，含有17%以上的Cr的鐵素體系不銹鋼。排 熱回收器的材料要求具有與上述材料同等以上的耐蝕性。
[0018] 另外，熱交換部的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有時(shí)通過焊接接合進(jìn)行組裝，但有時(shí)也通過釬焊接合 進(jìn)行組裝。通過釬焊接合組裝的熱交換部的材料需要良好的釬焊性。再者，排熱回收器大 多設(shè)置于地板下面的催化式排氣凈化器下游，因而入口側(cè)的排放氣體高溫化。另外，排放氣 體通過熱交換而被強(qiáng)制冷卻。因此，排熱回收器還需要良好的熱疲勞特性。
[0019] 專利文獻(xiàn)4公開了一種由鐵素體系不銹鋼構(gòu)成的汽車排熱回收裝置。上述鐵素 體系不銹鋼含有C:0· 020% 以下、Si:0· 05 ~0· 70%、Μη:0· 05 ~0· 70%、P:0· 045% 以 下、S:0· 005% 以下、Ni:0· 70% 以下、Cr:18· 00 ~25. 50%、Cu:0· 70% 以下、Mo:2/(Cr- 17. 00)~2. 50 %以及N:0. 020 %以下。上述鐵素體系不銹鋼進(jìn)一步含有Ti:0. 50 %以下以 及Nb:0. 50%以下之中的任一者或者兩者，而且滿足（Ti+Nb)彡（7X(C+N)+0. 05)的關(guān)系 式，剩余部分包括Fe和不可避免的雜質(zhì)。在專利文獻(xiàn)4所記載的鐵素體系不銹鋼中，通過 在18%以上的Cr中添加Mo,可以確保對(duì)排放氣體冷凝水的耐蝕性。
[0020] 專利文獻(xiàn)5公開了一種耐縫隙腐蝕性優(yōu)良的鐵素體系不銹鋼板，其含有C:0. 05% 以下、Si:0· 02~L0%、Μη:0· 5% 以下、P:0· 04% 以下、S:0· 02% 以下、A1 :0· 1% 以下、Cr: 20 ~25%、Cu:0· 3 ~1. 0%、Ni:0· 1 ~3. 0%、Nb:0· 2 ~0· 6% 以及N:0· 05% 以下。所述 鋼板存在5μm以下的Nb碳氮化物，而且鋼板的表面粗糙度Ra為0. 4μm以下。在專利文 獻(xiàn)5所記載的鐵素體系不銹鋼板中，添加有20%以上的Cr，還復(fù)合添加Ni和Cu，從而確保 耐縫隙腐蝕性。
[0021] 專利文獻(xiàn)6公開了一種由鐵素體系不銹鋼構(gòu)成的汽車排放氣體流路構(gòu)件。所述 鐵素體系不銹鋼含有C:0.015%以下、Si:2. 0%以下、Mn:1.0%以下、P:0.045%以下、S: 0· 010% 以下、Cr:16 ~25%、Nb:0· 05 ~0· 2%、Ti:0· 05 ~0· 5%、N:0· 025% 以下以及A1 : 0· 02~1. 0%，所述鋼進(jìn)一步以（Ni+Cu)的合計(jì)含有0· 6%以上的選自Ni:0· 1~2. 0%以 及Cu:0. 1~1.0%之中的任一者或者兩者。在專利文獻(xiàn)6所記載的鐵素體系不銹鋼中，通 過合計(jì)添加〇. 6%以上的Ni和Cu，不使用昂貴的Mo便可以廉價(jià)地實(shí)現(xiàn)良好的耐蝕性。
[0022] 專利文獻(xiàn)7公開了一種高溫排熱回收裝置的熱管用不銹鋼，其含有Cr:16~ 30%、Ni:7 ~20%、C:0· 08 % 以下、N:0· 15 % 以下、Μη:0· 1 ~3%、S:0· 008 % 以下 以及Si:0· 1 ~5 %，而且滿足Cr+1. 5Si彡 21 以及 0· 009Ni+0. 014ΜΟ+0. 005Cu- (0. 085Si+0. 008Cr+0. 003Mn) < -0. 25。專利文獻(xiàn)7所記載的技術(shù)并不涉及在排熱和冷卻 水之間進(jìn)行熱交換的熱交換器，而是涉及使用熱管這一熱傳遞機(jī)構(gòu)的排熱回收器。專利文 獻(xiàn)7公開了一種適用于熱管的奧氏體系不銹鋼。
[0023] 排熱回收器要求具有與含有17%以上的Cr的鐵素體系不銹鋼同等以上的耐蝕 性。然而，以前的含有17%以上Cr的鐵素體系不銹鋼并沒有考慮釬焊后的耐蝕性。因此， 在排熱回收器使用現(xiàn)有的鐵素體系不銹鋼的情況下，由于釬焊部的金屬組織的變化和鋼表 面的氧化的進(jìn)行，不能充分確保釬焊后的耐蝕性。
[0024] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0025] 專利文獻(xiàn)
[0026] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2003-277992號(hào)公報(bào)
[0027] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2002-285300號(hào)公報(bào)
[0028] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開2002-363712號(hào)公報(bào)
[0029] 專利文獻(xiàn)4 :日本特開2009-228036號(hào)公報(bào)
[0030] 專利文獻(xiàn)5 :日本特開2009-7663號(hào)公報(bào)
[0031] 專利文獻(xiàn)6 :日本特開2007-92163號(hào)公報(bào)
[0032] 專利文獻(xiàn)7 :日本特開2010-24527號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0033] 發(fā)明所要解決的課題
[0034] 本發(fā)明是鑒于這樣以前的事情而提出的，其目的在于提供一種特別具有對(duì)生物燃 料的耐蝕性的生物燃料供給系統(tǒng)部件用鐵素體系不銹鋼。
[0035] 另外，本發(fā)明的目的在于：提供一種排熱回收器用鐵素體系不銹鋼板，其可以特 別優(yōu)選用于通過釬焊接合組裝而成的熱交換部，而且具有對(duì)排放氣體冷凝水的優(yōu)良的耐蝕 性。
[0036] 用于解決課題的手段
[0037] 以解決上述課題為目的的本發(fā)明的第1實(shí)施方式的要旨如下：
[0038] [1] -種生物燃料供給系統(tǒng)部件用鐵素體系不銹鋼，其特征在于：其以質(zhì)量％計(jì)， 含有(：：0.03%以下川 ：0.03%以下、5丨：超過0.1%且在1%以下、]?11:0.02%~1.2%、0 : 15%~23%、A1 :0. 002 %~0. 5%以及選自Nb和Ti之中的任一者或者兩者，剩余部分包 括Fe和不可避免的雜質(zhì)；而且滿足以下所示的式（1)以及式（2);通過在含有隊(duì)的10 2~ ltorr的真空氣氛中進(jìn)行熱處理，表面形成有以總陽(yáng)離子分?jǐn)?shù)計(jì)含有30%以上的Cr、Si、 Nb、Ti以及A1的氧化膜，而且在表面生成了（Nb，Ti)的碳氮化物。
[0039] 8 (C+N) +0· 03 彡Nb+Ti彡 0· 6 (1