具有优良的耐冷凝液腐蚀性、成型性和抗高温氧化性的用于汽车排气系统的铁素体不锈 ...的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于汽车排放系统的铁素体不锈钢及其制造方法，更具体地，涉 及一种用于汽车排气系统的部件中以改善耐冷凝液腐蚀性并具有优良的成型性和抗高温 氧化性的铁素体不锈钢及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 通常，汽车排气系统的部件根据排气的温度分为热部件和冷部件。热部件的汽车 组件包括排气歧管、转换器和波纹管等。这些汽车组件主要用在600°C或更高的温度下，因 此它们需要具有优良的高温强度、热疲劳、高温盐腐蚀性质等。另一方面，冷部件（诸如用 于降低汽车排气的噪声的消声器）用在400°C或者更低的温度下。由于因汽车燃料中的硫 (S)成分而产生的冷凝液腐蚀性质、根据冬季使用的除雪盐的外部锈蚀/腐蚀性质等，诸如 不锈钢（或STS)409、409L、439、436L等的材料用于汽车排气系统的冷部件。
[0003] 具体地，不锈钢409或409L的材料是包括11%的Cr、具有被Ti固定的C和N、防 止焊缝敏化以及具有优良的可成形性的钢种。上述钢种主要使用在700°C或更低的温度下， 针对汽车排气系统中产生的冷凝水的成分具有一定程度的耐蚀性，因此上述钢种是最常用 的钢种。
[0004] 同时，不锈钢439具有被Ti固定的C和N，并具有大约17%的Cr。此外，不锈钢 436L是通过向不锈钢439添加约1 %的Mo而获得的钢，并具有优良的冷凝液腐蚀性质和耐 腐蚀性质。
[0005] 同时，汽车燃料组分中的S成分集中于SO广中，因此S成分变成了pH值为2或更 小的高腐蚀性的硫酸（H2S04)气氛。当最常用的不锈钢409L材料用作消声器材料（消声器 材料用于如上所述大量的S成分包含在汽油组分中的区域中）时，发生由于冷凝水等引起 的腐蚀。在这种情况下，存在汽车难以符合汽车制造商的保修的问题。因此，当前逐渐增加 了对包括17 %或更高的Cr成分的诸如不锈钢439或436L等的高Cr基不锈钢材料的使用。 然而，这种材料的资源价格逐渐增加，因此需要通过添加其它元素来替代加入诸如Mo等的 昂贵元素来开发不锈钢材料，以具有至少等于不锈钢439或436L材料的冷凝腐蚀性质。
[0006] 同时，为了改善由表面氧化或表面褪色的发生造成的外部锈蚀/腐蚀性质，已经 开发并使用了通过用铝热浸镀覆不锈钢409L材料制造的镀铝不锈钢板。然而，通常，钝化 膜存在于不锈钢板的表面上，钝化膜降低了热浸的润湿性。因此，问题在于在没有诸如气氛 控制的单独处理工艺的情况下难以执行镀铝。
【发明内容】
[0007] 技术问题
[0008] 本发明涉及一种具有优良的耐腐蚀性（具体地为耐冷凝液腐蚀性）和可成形性的 用于汽车排气系统的铁素体不锈钢。本发明的目的在于提供这样一种铁素体不锈钢及其制 造方法，其中，通过向铁素体不锈钢添加少量的Sn或者Sn和Cu的合金元素，所述铁素体不 锈钢在高硫燃料的使用环境下具有改善的耐冷凝液腐蚀性以及优良的可成形性。
[0009] 此外，本发明的目的在于提供这样一种铁素体不锈钢及其制造方法，其中，所述铁 素体不锈钢具有至少等于不锈439或436L材料（不锈439或436L材料通过向现有的17Cr 合金基体添加诸如Mo等的元素来改善抗腐蚀性）的抗冷凝腐蚀性的抗冷凝腐蚀性，并且所 述铁素体不锈钢也可以在不向其添加诸如Mo等的昂贵元素的情况下来制造。
[0010] 此外，本发明的目的在于提供这样一种铁素体不锈钢及其制造方法，其中，所述铁 素体不锈钢镀有铝以改善耐冷凝液腐蚀性、可成形性和高温抗氧化性质。
[0011] 技术方案
[0012] 根据本发明的一方面，提供了一种具有优良的耐冷凝液腐蚀性质、可成形性和抗 高温氧化性的铁素体不锈钢，其按wt%计包括，C:多于0且等于或少于0. 01%、Cr:9%至 13%、Si:0. 5%至1. 0%、Mn:多于0且等于或少于0. 5%、P:多于0且等于或少于0. 035%、 S:多于0且等于或少于0. 01%、Ti:0. 15至0. 5%、N:多于0且等于或少于0. 01%、Sn: 0. 05 %至0. 5 %，余量为Fe和不可避免的杂质，其中，集中在不锈钢的表面部分处的Sn是集 中在基体部分处的Sn的10倍或更多。
[0013] 根据本发明的实施例，可以在不锈钢的基体部分处包括0.05%至0. 15%的Sn，在 从不锈钢的表面沿深度方向延伸到1ym的深度的部分中可以包括0. 5至1. 5%的Sn。
[0014] 根据本发明的实施例，当在不锈钢的基体部分处包括0. 1 %的Sn时，在从不锈钢 的表面沿深度方向延伸到0. 1ym的深度的部分中可以包括至少1%的Sn。
[0015] 根据本发明的实施例，铁素体不锈钢还可以包括0. 5%至1. 0%的Cu。这里，优选 的是，（5Sn+Cu)在0? 5至2. 0的范围内。
[0016] 根据本发明的实施例，不锈钢优选地具有在50至90范围内的（Si+TiV(C+N)。
[0017] 根据本发明的实施例，不锈钢的表面可以用铝热浸覆为200ym或更小的厚度。
[0018] 根据本发明的实施例，不锈钢可以具有使用JASOM609-91方法（其是用于在冷凝 水的环境下测量耐腐蚀性的方法）测量的〇. 25_或更小的最大腐蚀深度。
[0019] 根据本发明的实施例，不锈钢可以具有在根据JASOM611-92方法重复3次循环之 后测量的5%或更少的腐蚀面积比例，以及在重复100次循环之后测量的0. 25mm或更小的 最大腐蚀深度，其中，JASOM611-92方法是用于测量汽车排气系统的外部锈蚀的方法。
[0020] 根据本发明的另一方面，提供了一种制造具有优良的耐冷凝液腐蚀性质、可成形 性和高温抗氧化性的铁素体不锈钢的方法，所述方法包括对铁素体不锈钢板进行冷轧和 退火，以及通过初次中性盐电解酸洗和二次硫酸电解酸洗来去除包括在退火鳞中的Si氧 化物，其中，所述铁素体不锈钢板按Wt%包括，C:多于0且等于或少于0. 01%、Cr:9%至 13%、Si:0. 5%至1. 0%、Mn:多于0且等于或少于0. 5%、P:多于0且等于或少于0. 035%、 S:多于0且等于或少于0. 01%、Ti:0. 15%至0. 5%、N:多于0且等于或少于0. 01%、Sn: 0. 05%至0. 5%，余量为Fe和不可避免的杂质，根据本发明的实施例，在980°C至1020°C的 温度范围内执行冷轧和退火。
[0021] 根据本发明的实施例，优选的是，初次中性盐电解酸洗的条件包括在70°C至90°C 的范围内的温度和在150g/L至250g/L的范围内的中性盐浓度，二次硫酸电解酸洗的条件 包括在30°C至50°C的范围内的温度和在65g/L至85g/L的范围内的硫酸浓度。
[0022] 此外，根据本发明的实施例，不锈钢的表面可以用铝热浸覆为200ym或更小的厚 度。
[0023] 根据本发明的又一方面，提供了一种制造具有优良的耐冷凝液腐蚀性质、可成形 性和高温抗氧化性的铁素体不锈钢的方法，所述方法包括：在1100 °C至1240°C的温度范 围内加热铁素体不锈钢板坯，所述铁素体不锈钢板坯按wt%包括，C:多于0且等于或少于 0? 01%、Cr:9%至13%、Si:0? 5%至1. 0%、Mn:多于0且等于或少于0? 5%、P:多于0且等 于或少于〇. 035%、S:多于0且等于或少于0. 01%、Ti:0. 15%至0. 5%、N:多于0且等于 或少于0.01%、Sn:0. 05%至0.5%，余量为Fe和不可避免的杂质；执行热轧，并且在热轧 铁素体不锈钢板坯之后，在1030°C至1070°C的温度范围内执行退火；执行冷轧并在980°C 至1020°C的温度范围内执行冷退火；在冷轧退火之后对铁素体不锈钢的基体金属进行预 处理；预加热和加热；用铝热浸覆。
[0024] 根据本发明的实施例，可以使用电解清洗的方法来执行不锈钢的预处理，其中， uqf?不锈钢浸于高温电解槽中的在60°C至80°C的温度范围内的具有2 %至5 %范围内的浓 度的苛性钠溶液中，以在电解工艺的条件下诸如油等的外来物质从铁素体不锈钢的基体金 属的表面去除，并在高温净化槽中执行最终净化。
[0025] 根据本发明的实施例，在对铁素体不锈钢进行预加热和加热的步骤中，可以在 530°C或更高的预加热温度和20ppm或更高的氧浓度的条件下执行预加热，使得在基体金 属的预处理表面上形成活化的Fe和Cr的复合氧化物层，在900°C至1000°C的范围内的加 热温度、30%或更高的氢浓度以及在-30°C到_45°C的范围内的露点温度的条件下对不锈 钢进行加热，并将不锈钢冷却到大约630°C到730°C的范围内的温度用于退火，使得活化的 Fe和Cr的复合氧化物层减少。
[0026] 根据本发明的实施例，在对不锈钢的用铝热浸覆的步骤中，在600°C至700°C的温 度范围内的熔融铝镀覆槽中对退火的基体金属进行镀覆，并将镀覆的钢板以20~40°C/ sec的范围内的冷却速率冷却到350°C或更低的温度，以制造镀覆钢板。
[0027] 根据本发明的实施例，熔融铝镀覆槽的组成可以包括88 %至92 %的A1和8 %至 11 %的Si，并且不锈钢被热浸覆有200ym或更小的厚