WO2010047131A1 - Egrクーラ用フェライト系ステンレス鋼板 - Google Patents
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Definitions
- Patent Document 3 listed below discloses a pre-coated brazing coated metal sheet produced by suspending a Ni-based brazing material together with an organic binder, spray-coating it on the surface of a stainless steel plate, and heating.
- Patent Document 5 C: 0.5% or less, Si: 2% or less, Mn: 3% or less, S: 0.2% or less, Ni: 8-18%, Cr: 12-25%, Mo : 0-4%, W: 0-2%, (Ni / Cu): 2 or more, Nb: 0-2.5%, substantially exhaust gas recirculation made of austenitic stainless cast steel Parts are disclosed.
- the EGR cooler acidic condensed water composed of sulfuric acid, nitric acid, and organic acid is generated due to SOx, NOx, and HC contained in the exhaust gas.
- the exhaust gas is directly under the engine and in front of the catalyst, and the exhaust gas before purification is targeted. Therefore, the acid concentration of the generated condensed water is also high.
- the sulfuric acid concentration in the condensed water also increases.
- Such an increase in acid concentration leads to a decrease in pH, and it is said that the pH of condensed water in the EGR cooler reaches about 1.5.
- the plate thickness of the heat exchanging part of an EGR cooler is as thin as 0.1 to 0.5 mm, so that excellent corrosion resistance is required in a condensate having a pH of about 1.5 consisting of sulfuric acid, nitric acid, and organic acid. .
- C + N 0.015% or more
- C + N is set to 0.015% or more from the viewpoint of suppressing the strength decrease accompanying the coarsening of crystal grains during brazing.
- C + N is desirably 0.02% or more. Since excessive addition of C and N reduces intergranular corrosion resistance and workability, it is desirable that C + N is 0.04% or less.
- Ni (Ni: 3% or less) Ni can be contained in an amount of 3% or less as required in order to improve the corrosion resistance. It is 0.2% or more that a stable effect is obtained. However, excessive addition deteriorates processability and increases the cost because it is expensive. Therefore, it is preferable to contain 0.2 to 3%.
- the wetting spread is “Good (good)”, and when the brazing area is less than twice The wetting spread was evaluated as “Bad (defect)”. Thereafter, the cross-sectional microstructure was observed. Then, the number of crystal grains existing in the plate thickness direction is measured over a range of 20 mm in length in parallel with the rolling direction, and the microstructure is “Good ( “Good” ”, the one having only one was evaluated as having a microstructure of“ Bad (defect) ”.
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Abstract
Description
〔1〕 質量%で、
C:0.03%以下、
N:0.05%以下、
Si:0.1%以上、1%以下、
Mn:0.02%以上、2%以下、
Cu:0.2%以上、1.5%以下、
Cr:15%以上、25%以下、
Nb:8(C+N)%以上、1%以下、
Al:0.5%以下
を少なくとも含有し、残部がFe及び不可避不純物からなり、
更に、質量%で、
Tiについて、下記式(1)及び(2)を満足する範囲とし、
C、Cuについて、下記式(3)を満足する範囲で含有することを特徴とするEGRクーラ用フェライト系ステンレス鋼板。
Ti-3N≦0.03 ・・・(1)
10(Ti-3N)+Al≦0.5 ・・・(2)
Cr+2.3Cu≧18 ・・・(3)
〔2〕 更に、質量%で、
Mo:3%以下、
Ni:3%以下
のうち何れか1種又は2種以上を含有し、なお且つ下記式(4)を満足する範囲で含有することを特徴とする前記〔1〕に記載のEGRクーラ用フェライト系ステンレス鋼板。
Cr+1.9Mo+1.6Ni+2.3Cu≧18 ・・・(4)
〔3〕 更に、質量%で、
V:3%以下、
W:5%以下
のうち何れか一方又は両方を含有することを特徴とする前記〔1〕又は〔2〕に記載のEGRクーラ用フェライト系ステンレス鋼板。
〔4〕 更に、質量%で、
Ca:0.002%以下、
Mg:0.002%以下、
B:0.005%以下
のうち何れか1種又は2種以上を含有することを特徴とする前記〔1〕~〔3〕の何れか一項に記載のEGRクーラ用フェライト系ステンレス鋼板。
〔5〕 C+N:0.015%以上であることを特徴とする前記〔1〕~〔4〕の何れか一項に記載のEGRクーラ用フェライト系ステンレス鋼板。
EGRクーラには、NiやCuによるろう付け性が要求される。このため、本発明者等は、ろう付け性に対する合金元素の影響について鋭意検討を行った。その結果、下記式(1)及び(2)に示すように、フェライト系ステンレス鋼板において、加工性や粒界腐食性の向上を目的として添加されることが多いTi、そして脱酸を目的として添加されるAlに、良好なろう付け性を確保できる上限値があることを知見した。
Ti-3N≦0.03 ・・・(1)
10(Ti-3N)+Al≦0.5 ・・・(2)
Cは、耐粒界腐食性、加工性を低下させるため、その含有量を低く抑える必要がある。このため、Cを0.03%以下とした。しかしながら、過度に低めることはろう付け時の結晶粒粗大化を助長し、かつ精練コストを上昇させるため、Cを0.002%以上とすることが好ましい。より好ましくは0.005~0.025%である。
Nは、耐孔食性に有用な元素であるが、耐粒界腐食性、加工性を低下させるため、その含有量を低く抑える必要がある。このため、Nを0.05%以下とした。しかしながら、過度に低めることはろう付け時の結晶粒粗大化を助長し、精練コストを上昇させるため、Nを0.002%以上とすることが好ましい。より好ましくは0.005~0.03%である。
Siは、脱酸元素として有用なTi、Alを制限しているため、脱酸元素として必要である。また、ろう付け熱処理により表面のCr濃度が低下するため、ろう付け後の耐酸化性向上にSiは有効な元素となる。このため、Siを少なくとも0.1%以上含有させる必要がある。しかしながら、過剰な添加は加工性を低下させるため、1%以下とすることが好ましい。より好ましくは0.1~0.5%である。
Mnは、脱酸元素として有用な元素であり、少なくとも0.02%以上必要である。しかしながら、過剰に含有させると耐食性を劣化させるので、2%以下とすることが好ましい。より好ましくは、0.1~1%である。
Cuは、排ガス凝縮水耐食性を確保する上で、Crと同様重要な元素であり、少なくとも0.2%以上必要である。一方、Cuは、その含有量を増加させるほど耐食性を向上させることができるが、過剰な添加は加工性を劣化させるため、1.5%以下とすることが好ましい。より好ましくは、0.2~1.0%である。
Crは、排ガス凝縮水耐食性、耐酸化性を確保する上で基本となる元素であり、少なくとも15%以上必要である。一方、Crは、その含有量を増加させるほど耐食性、耐酸化性を向上させることができるが、過剰な添加は加工性、製造性を低下させるため、25%以下とすることが好ましい。より好ましくは17~23%である。
Nbは、C、Nを固定し、溶接部の耐粒界腐食性を向上させる上で有用な元素であるため、(C+N)量の8倍以上含有させる必要がある。また、Nbは、高温強度向上にも有用であり、EGRクーラのように高温で使用される部材に必要である。また、Nbの炭窒化物は、ろう付け時の結晶粒粗大化の抑制に有用である。しかしながら、過剰の添加は、加工性、製造性を低下させるため、1.0%以下とすることが好ましい。より好ましくは10(C+N)~0.6%である。
さらに、ろう付け時に結晶粒粗大化に伴う強度低下を抑制する観点から、C+Nを0.015%以上とすることが好ましい。C+Nは、望ましくは0.02%以上である。CとNの過剰の添加は、耐粒界腐食性及び加工性を低下させるため、C+Nを0.04%以下とすることが望ましい。
Alは、脱酸効果等を有するので精練上有用な元素であり、成形性を向上させる効果があるが、本発明で最も重要な特性であるろう付け性を阻害するため0.5%以下とした。好ましくは0.001~0.1%であり、より好ましくは0.001~0.05%である。
本発明においては、最も重要な特性であるろう付け性において、良好なろうのぬれ広がり性を得るために上記式(1)及び式(2)を同時に満足させる必要がある。これを満足するため、上記知見に基づき、Tiについては上記式(1)及び(2)を満足する範囲とした。Ti-3Nの値は、望ましくは0.02%以下である。しかしながら、Tiの含有量が低すぎると、加工性を劣化させるため、Ti-3Nの値が-0.08%以上になるようにTiの含有量を調整することが望ましい。加工性などが特に要求されない場合は、Tiを添加しなくてもよい。
本発明においては、硫酸、硝酸、有機酸からなるpH1.5程度の排ガス凝縮液中において良好な耐食性を発現させるために、Cr、Cuについては下記式(3)を満足させる必要がある。
Cr+2.3Cu≧18 ・・・(3)
(Mo:3%以下)
Moは、耐食性を向上させる上で、必要に応じて3%以下含有させることができる。安定した効果が得られるのは0.3%以上である。しかしながら、過剰の添加は、加工性を劣化させると共に、高価であるためコストアップにつながる。したがって、0.3~3%含有させることが好ましい。
Niは、耐食性を向上させる上で、必要に応じて3%以下含有させることができる。安定した効果が得られるのは0.2%以上である。しかしながら、過剰の添加は、加工性を劣化させると共に、高価であるためコストアップにつながる。したがって、0.2~3%含有させることが好ましい。
Cr+1.9Mo+1.6Ni+2.3Cu≧18 ・・・(4)
(V:3%以下)
Vは、耐食性を向上させる上で、必要に応じて3%以下含有させることができる。安定した効果が得られるのは0.2%以上である。しかしながら、過剰の添加は、加工性を劣化させると共に、高価であるためコストアップにつながる。したがって、0.2~3%含有させることが好ましい。
Wは、耐食性を向上させる上で、必要に応じて3%以下含有させることができる。安定した効果が得られるのは0.5%以上である。しかしながら、過剰の添加は、加工性を劣化させると共に、高価であるためコストアップにつながる。したがって、0.5~5%含有させることが好ましい。
(Ca:0.002%以下)
Caは、脱酸効果等を有するので精練上有用な元素であり、必要に応じて0.002%以下含有させることができる。また、Caを含有させる場合には、安定した効果が得られる0.0002%以上とすることが好ましい。
Mgは、脱酸効果等を有するので精練上有用な元素であり、また、組織を微細化し、加工性、靭性の向上にも有用であることから、必要に応じて0.002%以下含有させることができる。また、Mgを含有させる場合には、安定した効果が得られる0.0002%以上とすることが好ましい。
Bは、2次加工性を向上させるのに有用な元素であり、必要に応じて0.005%以下含有させることができる。また、Bを含有させる場合には、安定した効果が得られる0.0002%以上とすることが好ましい。
以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
冷延鋼板より、幅50mm、長さ70mmの試験片を切り出した後、エメリー紙にて片面を#400まで湿式研磨を施した。その後、研磨面上に0.1gのNiろうを置き、1100℃、5×10-3torrの真空雰囲気で10分加熱した。そして、常温まで冷却後、加熱後のろう面積を測定した。その測定結果を表3に示す。
冷延鋼板より25W×40Lの試験片を切り出し、エメリー紙にて全面を#320まで湿式研磨した。試薬に塩化アンモニウム、硫酸、蟻酸、酢酸を用いて、50ppmCl-+5000ppmSO4 2-+5000ppmHCOO-+3000ppmCH3COO-の溶液を調製した。その後、硫酸もしくはアンモニア水を用いて、pH1.5とpH1.0に調整した。60℃に加熱したこの溶液に3h、試験片を浸漬し、浸漬前後の質量変化から腐食速度を求めた。その測定結果を表3に示す。
なお、表3中に示す腐食試験については、その腐食速度が0.1g・m-2・h-1以下のものを「Good(良好)」、0.1g・m-2・h-1を超えるものを「Bad(不良)」として評価を行った。
Claims (5)
- 質量%で、
C:0.03%以下、
N:0.05%以下、
Si:0.1%以上、1%以下、
Mn:0.02%以上、2%以下、
Cu:0.2%以上、1.5%以下、
Cr:15%以上、25%以下、
Nb:8(C+N)%以上、1%以下、
Al:0.5%以下
を少なくとも含有し、残部がFe及び不可避不純物からなり、
更に、質量%で、
Tiについて、下記式(1)及び(2)を満足する範囲とし、
Cr、Cuについて、下記式(3)を満足する範囲で含有することを特徴とするEGRクーラ用フェライト系ステンレス鋼板。
Ti-3N≦0.03 ・・・(1)
10(Ti-3N)+Al≦0.5 ・・・(2)
Cr+2.3Cu≧18 ・・・(3) - 更に、質量%で、
Mo:3%以下、
Ni:3%以下
のうち何れか一方又は両方を含有し、なお且つ下記式(4)を満足する範囲で含有することを特徴とする請求項1に記載のEGRクーラ用フェライト系ステンレス鋼板。
Cr+1.9Mo+1.6Ni+2.3Cu≧18 ・・・(4) - 更に、質量%で、
V:3%以下、
W:5%以下
のうち何れか一方又は両方を含有することを特徴とする請求項1又は2に記載のEGRクーラ用フェライト系ステンレス鋼板。 - 更に、質量%で、
Ca:0.002%以下、
Mg:0.002%以下、
B:0.005%以下
のうち何れか1種又は2種以上を含有することを特徴とする請求項1~3の何れか一項に記載のEGRクーラ用フェライト系ステンレス鋼板。 - C+N:0.015%以上であることを特徴とする請求項1~4何れか一項に記載のEGRクーラ用フェライト系ステンレス鋼板。
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