本公开涉及一种生产双相不锈钢的管的方法，特别地适合于在用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室内的燃料喷射系统内使用的双相不锈钢。
背景技术：
：与用于汽车工业的汽油缸内直喷(gdi)系统的设计相关，已建议使用双相不锈钢以用于轨道，所述轨道用于引导燃料喷射到内燃机的燃烧室内。存在几个对于用作gdi轨道的管的要求，且所述要求在设计在此应用中使用的双相不锈钢时必须被考虑。因此，重要的是，与适当地选择的管制造工艺结合地选择双相不锈钢的化学成分，这导致预定的奥氏体/铁素体比，要求的耐腐蚀性(抵抗一般的腐蚀以及抵抗点腐蚀的抗耐性)，基本上无金属间相，特别是西格玛相和氮化铬的微观结构，预定的冲击韧性，预定的抗拉强度和预定的疲劳强度。此外，双相钢的机械性能应使得所获得的管将呈现预定的爆裂压力，即直至失效为止的内部压力，所述爆裂压力在管的壁厚相对小时对于所设想的应用也足够高，因此实现要求更小的空间和重量的gdi轨道。腐蚀和疲劳性能应保证管随时间的耐性。双相不锈钢的设计和生产假定满足gdi轨道的要求的双相不锈钢的管的工艺因此是复杂的任务。所选择的化学成分和生产工艺参数必须彼此相对调整。因此，一旦名义化学成分已被决定为用于双相不锈钢，则生产工艺参数也必须关于此选择。双相不锈钢的化学成分也应促进成本有效的生产工艺。换言之，化学成分不应使得将要求过度复杂、耗能或耗时的生产步骤。本公开的方面是提出生产双相不锈钢的管的方法，所述方法实现了所述双相不锈钢的管的生产，所述双相不锈钢的管呈现使该管适合于存在对于耐腐蚀性(抵抗一般腐蚀以及抵抗点腐蚀的抗耐性)、预定的冲击韧性、预定的抗拉强度和预定的疲劳强度的高要求的应用的性能。一个此应用是用于引导燃料喷射到内燃机的燃烧室内的gdi轨道。所述管的双相不锈钢应呈现基本上无金属间相、特别是西格玛相和氮化铬的微观结构。双相不锈钢的化学成分应在促进使用成本有效的工艺步骤方面实现双相不锈钢的管的成本有效的生产。技术实现要素：以上所述的方面通过本公开实现，本公开提供了生产双相不锈钢的管的方法，所述双相不锈钢的管包括以下成分，以重量百分比为单位(wt％)，c最大0.06；cr21-24.5；ni2.0-5.5；si最大1.5；mo0.01–1.0；cu0.01-1.0；mn最大2.0；n0.05–0.3；p最大0.04；s最大0.03；和平衡量的fe和不可避免的杂质，并且具有至少23.0的pre值，其中所述方法包括以下步骤：a)提供双相不锈钢的熔融物；b)从熔融物铸造双相不锈钢的本体；c)由所述本体形成棒；d)通过在棒内生成孔而由棒形成管；e)通过热挤出减小管的直径和/或壁厚；f)通过冷变形进一步减小管的直径和/或壁厚；和g)将冷变形的管退火；其中在步骤g)之后，所获得的管的双相不锈钢由40％至60％奥氏体和40％至60％铁素体构成，并且其中步骤g)包括使所述管经受在从950℃至1060℃的范围内的温度达从0.3至10分钟的时间段，且经受由气体混合物构成的气氛，所述气体混合物包括1％至6％的体积百分比的氮气，且剩余是h2或惰性气体。因此，已发现为达到最优材料性能的退火温度、退火时间和退火气氛。已发现退火温度应在从950℃至1060℃的范围内，且气氛应包括以下气体混合物，即所述气体混合物包括1％至6％的体积百分比的氮，且剩余从h2或惰性气体选择，且退火应在从0.3至10分钟的时间段内执行。如果使用更低的退火温度，则存在形成不希望的沉淀的风险，例如金属间相。另外，再结晶将更慢，且因此将要求升高的浸泡时间以完成再结晶，因此对于生产率具有负面影响。原理上，退火步骤的温度上限通过双相不锈钢将开始熔化的温度设定。然而，也存在退火温度应被进一步限制的实际的原因。在比所提供的区间高的温度下，双相不锈钢将变得更软，这将增加在退火步骤期间损坏的风险。在高温度下，晶粒生长也将增加，从而使得更难以获得良好的工艺和晶粒尺寸控制。也非常重要的是，使用将平衡相分数的退火温度，过低的温度将导致过低的铁素体含量，且过高的温度将提供过高的铁素体含量。退火步骤的温度也将影响铁素体相和奥氏体相的化学成分，因此退火温度需要与化学成分一起被平衡，以确保这两个相将具有良好的耐腐蚀性。管经受退火温度的时间段应在0.3至10分钟之间，例如0.3至5分钟，例如0.3至2.5分钟。此时间段需要足够得长，以确保完全地再结晶。然而，如果所述时间段过长，则所获得的管将具有粗糙结构，这将对于机械性能具有负面影响。管壁的厚度越大，则退火时间越长。构思了从约1mm直至约5mm的壁厚。此外，退火步骤的气氛非常重要。包括氮的气氛将影响双相不锈钢的表面内的氮的含量。因此，气氛内的氮的作用是维持表面处的材料的氮含量。在本方法的退火温度下，氮将扩散到材料内且从材料扩散出。氮含量应选择为使得维持表面内的氮含量。已发现其中执行退火的气氛内的过低的氮含量将导致表面内的氮的净损失，这将负面地影响如在上文或在下文所定义的双相不锈钢的耐腐蚀性和机械性能。已发现其中执行退火的气氛中的过高的氮水平将导致在退火期间材料的表面内的氮的增加，且因为氮是强奥氏体形成剂(former)，所以氮含量的改变可能因此影响相平衡。因此，气氛内的高含量的氮将为了在表面内形成奥氏体而提供。材料的表面内的氮含量也将影响相对于形成沉淀、例如氮化铬的敏感性的结构稳定性。沉淀的形成将对于如在上文中或在下文中定义的双相不锈钢的耐腐蚀性具有负面影响。耐点腐蚀性等同物pre被定义为pre＝cr(重量百分比)+3.3mo(重量百分比)+16n(重量百分比)。至少约23.0的pre指示，通过以上所限定的成分，铬、钼和氮中的全部三个不允许同时处于其最小值，而是必须组合，使得获得所定义的pre值。根据另一实施例，pre值至少约为24.0。如在上文中且在下文中使用的术语“约”指示整数的±10％。根据一个实施例，退火步骤(步骤g)的温度范围从970℃至1040℃。根据再一实施例，所述温度范围从1000℃至1040℃。根据一个实施例，所述退火步骤包括使所述管经受所述温度达从0.5至5分钟的时间段，例如从0.5至1.5分钟的时间段。根据一个实施例，惰性气体为氩或氦或其混合物。根据一个实施例，氮气在气体混合物中的含量小于或等于4％体积百分比。根据另一实施例，氮气在所述气体混合物中的含量小于或等于3％体积百分比。根据又一实施例，氮气在所述气体混合物中的含量高于或等于1.5％体积百分比。根据一个实施例，所述热挤出步骤(步骤e)包括使所述管在从1100℃至1200℃的范围内的温度下经受热挤出，且经受在从92％至98％的范围内的所述管的横截面面积减小。根据一个实施例，所述热挤出步骤(步骤e)包括使所述管在从1100℃至1170℃的范围内的温度下经受热挤出，且经受在从92％至98％的范围内的所述管的横截面面积减小。横截面面积减小定义为：(在挤出之前的(管的)横截面面积减去在挤出之后的横截面面积)/(在挤出之前的横截面面积)。挤出温度和变形度关于双相不锈钢的化学成分选择，使得其不具有对于双相不锈钢的微观结构的有害影响或将不导致双相不锈钢内的裂纹等，所述裂纹对于最终产品的机械性能将是有害的。根据一个实施例，冷变形步骤(步骤f)包括在不将管预热的情况下使管经受冷变形。根据一个实施例，所述冷变形步骤(步骤f)包括使所述管经受在50％至90％的范围内的管的横截面面积减小。横截面面积减小定义为：(在皮格尔式轧管(pilgering)之前的(管的)横截面面积减去在皮格尔式轧管之后的横截面面积)/(在皮格尔式轧管之前的横截面面积)。双相不锈钢的化学成分选择为实现双相不锈钢的此冷变形，而无材料内的不希望的裂纹生成或对于材料的微观结构的任何有害的负面影响。根据如上文中或下文中定义的方法的一个实施例，冷变形为皮格尔式轧管或冷拉。根据一个实施例，当冷变形为皮格尔式轧管时，在管的壁厚减小和外径减小之间的关系被表达为q值，其中q-值＝(wallh–wallt)*(odh–wallh)/wallh((odh–wallh)–(odt–wallt))，其中wallh＝中空壁＝在皮格尔式轧管之前的壁的厚度wallt＝管壁＝在皮格尔式轧管之后的壁的厚度odh＝中空od＝在皮格尔式轧管之前的管的直径odt＝管od＝在皮格尔式轧管之后的管的直径，且其中q在0.5至2.5的范围内。如果面积减小过高，则力将过高且材料可能开裂。根据再一实施例，q在从0.9至1.1的范围内。根据一个实施例，所述双相不锈钢具有以下的成分，以重量百分比为单位：c0.01-0.025；si0.35-0.6；mn0.8-1.5；cr21-23.5；ni3.0-5.5；mo0.10–1.0；cu0.15-0.70；n0.090–0.25；p小于或等于0.035；s小于或等于0.003；平衡量的fe和不可避免的杂质。具有此化学成分的双相不锈钢特别适合于经受具有以上所述的工艺参数的以上所述的工艺步骤。换言之，如在上文中或下文中定义的工艺步骤和参数被选择为特别适合于具有此化学成分的双相不锈钢，且导致具有以下性能的管，使得该管特别适合于作为用于将燃料引导到燃料喷射系统内的gdi轨道的应用，所述燃料喷射系统用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室内。根据另一实施例，管是用于将燃料引导到燃料喷射系统内的管，所述燃料喷射系统用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室内。本公开可作为替代被限定为生产用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室内的燃料喷射系统内的燃料引导器(conductor)的工艺，其中所述工艺包括上文中和/或下文中定义的用于生产双相不锈钢的管的方法。此工艺包括借助于硬钎焊将双相不锈钢的管附接到所述内燃机的进一步结构构件。进一步结构构件可以是金属，典型地是奥氏体或双相钢。生产管的方法，包括双相不锈钢的化学成分的选择，也旨在实现具有有利的硬钎焊性能、特别是对于由液态金属穿透导致的液态金属诱发脆性(lmie)的低易感性的管。硬钎焊包括铜钎焊，可能地是在连续熔炉内在从1100℃至1140℃的范围内的温度下进行。根据一个实施例，在所述皮格尔式轧管步骤之后，管具有在从15至35mm的范围内的外径。根据一个实施例，此管用作用于引导燃料喷射到内燃机的燃烧室内的燃料喷射系统内的gdi轨道。根据另一实施例，在所述皮格尔式轧管之后，管具有从7mm至10mm的外径。根据一个实施例，此管用作用于引导燃料喷射到内燃机的燃烧室内的燃料喷射系统内的燃料管线。在上文中和下文中定义的双相不锈钢的必要合金元素的功能和效果将在以下段落中给出。各合金元素的功能和效果的列举不视作完全的，而是可存在所述合金元素的进一步功能和效果。然而，提供了对于在设计双相不锈钢时应考虑的基础知识以及用于生产所述双相不锈钢的管的方法的工艺参数的观点，所述双相不锈钢的管特别是旨在引导燃料喷射系统内的燃料以用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室内的双相不锈管。碳c具有奥氏体稳定效果且在双相不锈钢的变形时抵抗从奥氏体结构到马氏体结构的转变。c对于双相不锈钢的强度具有积极效果。因此，c的含量应高于或等于0.01％重量百分比。然而，在过高的水平下，碳倾向于与其它合金元素形成不希望的碳化物。c的含量因此不应高于0.06％重量百分比。根据一个实施例，c的含量不应高于0.025％重量百分比。铬cr具有对于双相不锈钢的耐腐蚀性特别是点腐蚀的强影响。根据本公开，pre值高于23.0。此外，cr改进了屈服强度且在双相不锈钢的变形时抵抗从奥氏体结构到马氏体结构的转变。因此，cr的含量应高于或等于21.0％重量百分比。在高水平下，cr的增大的含量导致不希望的稳定的西格玛相的更高的温度和西格玛相的更迅速的生成。因此，cr的含量小于或等于24.5％重量百分比。cr也具有对于双相不锈钢的铁素体稳定效果。根据一个实施例，cr的含量小于或等于23.5％重量百分比。镍ni对于抵抗一般腐蚀的抗耐性具有积极效果。ni也具有强的奥氏体稳定效果且在双相不锈钢的变形时抵抗从奥氏体结构到马氏体结构的转变。ni的含量因此大于或等于2.0％重量百分比。根据另一实施例，ni的含量大于或等于3.5％重量百分比。在某种程度上，ni的奥氏体稳定效果可通过调整cr含量被补偿。然而，ni的含量不应大于或等于5.5％重量百分比。硅si经常存在于双相不锈钢中，因为硅可能会已经被用于钢熔融物的脱氧。si是铁素体稳定剂(stabilizer)，但也抵抗与双相不锈钢的变形有关的从奥氏体到马氏体的转变。硅也可在一些环境中改进耐腐蚀性。然而，si降低了氮和碳的可溶性，且如果以过高的水平存在，则可能形成不希望的硅化物。因此，根据一个实施例，si在双相不锈钢内的含量不超过1.5％重量百分比。根据一个实施例，si在双相不锈钢中的含量不超过0.6％重量百分比。根据一个实施例，si的含量可低至约0％重量百分比。根据一个实施例，si的含量应大于或等于0.35％重量百分比。钼mo对于双相不锈钢的耐腐蚀性具有强影响。mo强烈地影响双相不锈钢的pre。mo以大于或等于0.01％重量百分比的量添加。钼也具有对于双相不锈钢的铁素体稳定效果。根据一个实施例，mo的含量高于0.10％重量百分比。mo也增大了不希望的西格玛相稳定的温度，且促进了西格玛相的生成的速率。mo也是相对昂贵的合金元素。因此，mo的含量应小于或等于1.0％重量百分比。铜cu具有对于耐腐蚀性的积极效果。cu也在双相不锈钢的变形时抵抗从奥氏体到马氏体的转变。因此，可选地故意将cu添加到双相不锈钢。经常，cu在用于生产钢的废弃物品中存在，且被允许以中等水平保持在钢内。根据一个实施例，cu的含量可大于或等于0.01％重量百分比。根据另一实施例，cu的含量大于或等于0.15％重量百分比。根据一个实施例，cu的含量小于或等于1.0％重量百分比。根据另一实施例，cu的含量小于或等于0.7％重量百分比。锰mn对于双相不锈钢具有变形硬化效果，且在双相不锈钢的变形时抵抗从奥氏体结构到马氏体结构的转变。mn也具有奥氏体稳定效果。根据一个实施例，mn在双相不锈钢中的含量应高于或等于0.8％重量百分比。然而，mn对于酸性和含氯环境中的耐腐蚀性具有负面影响，且mn增大了金属间相的生成的趋势。因此，mn的最大含量不应高于2.0％重量百分比。根据一个实施例，mn的含量小于或等于1.0％重量百分比。氮n对于双相不锈钢的耐腐蚀性具有积极效果且也贡献于变形硬化。n对于耐点腐蚀性等价物pre具有强的效果。n也具有强的奥氏体稳定效果，且在双相不锈钢的塑形变形时抵抗从奥氏体结构到马氏体结构的转变，且因此以0.05％重量百分比或更高的量添加。根据一个实施例，n的含量应大于或等于0.090％重量百分比。在过高的水平下，n倾向于在双相不锈钢中形成氮化铬，所述氮化铬由于其对于延展性和耐腐蚀性的负面效果应被避免。因此，n的含量应低于或等于0.3％重量百分比。根据一个实施例，n的含量小于或等于0.25％重量百分比。磷p是双相不锈钢中含有的杂质，且已众所周知p负面地影响可热加工性。因此，p的含量设定在0.03％重量百分比或更低。硫s是奥氏体不锈钢中含有的杂质，且将使得可热加工性恶化。因此，s的可允许的含量小于或等于0.03％重量百分比，例如小于或等于0.005％重量百分比。如在上文中或在下文中所定义的双相不锈钢可以可选择地包括从以下的组选择的以下的元素中的一个或多个：al、v、nb、ti、o、zr、hf、ta、mg、ca、la、ce、y和b。这些元素可在制造工艺期间添加，以提高例如脱氧、耐腐蚀性、热延展性或可加工性。然而，如在本领域中已知，这些元素的添加必需取决于存在何种元素而被限制。因此，如果这些元素的添加的总含量小于或等于1.0％重量百分比。如在本文中涉及的术语“杂质”旨在意味着在工业生产双相不锈钢时由于例如矿石和废料的原材料且由于生产工艺中的各种其它因素将污染双相不锈钢的物质，且允许在并非不利地影响如上文中或下文中所定义的双相不锈钢的范围内污染。具体实施方式本公开通过以下非限制性示例进一步阐明。示例制造具有以下成分的两个熔融物：fe对于两者都是平衡量的。nocsimnpscrnimocun10.020.51.5<0.035<0.01022.23.30.250.250.1520.010.531.090.026<0.00322.883.150.120.210.25所获得的熔融物然后被相应地处理：所述熔融物通过使用连续铸造被铸造为本体。然后，通过锻造形成圆棒，并且然后通过在圆棒内钻孔形成管。管的直径然后通过使用在从1120℃至1150℃的范围内的温度下的热挤出被减小，所获得的管具有96％至98％的横截面面积减少。热挤出后面通过酸浸(pickling)移除玻璃珠。通过皮格尔式轧管进一步减小直径，且使管经受在80％至86％的范围内的其横截面面积减小。通过皮格尔式轧管的管然后在由气体混合物构成的气氛内退火，所述气体混合物包括约2％的氮气，剩余的是氩气，且使管经受约1030℃的温度达约1分钟的时间段。在皮格尔式轧管步骤中，q是约1.0。在退火后，使所获得的管经受矫直步骤。矫直在辊矫直机中执行，辊矫直机具有弯曲和椭圆化的组合。管通过一系列成角度的辊，所述辊使管旋转且向管施加一系列弯曲移动。在矫直期间超过屈服强度，以便得到形状的永久的改变，以获得直管。所获得的管具有30mm的外径，且管用作用于引导燃料喷射到内燃机的燃烧室内的燃料喷射系统内的gdi轨道。熔融物1制成的一个另外的管也根据以上所公开的方法制造。在皮格尔式轧管步骤之后，此管具有从8mm起的外径。此管也用作用于引导燃料喷射到内燃机的燃烧室内的燃料喷射系统内的燃料管线。当前第1页12