DE102017126967A1

DE102017126967A1 - Niederlegierter und korrosionsbeständiger Stahl für ein Fahrzeug, welcher eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit in einer korrosiven Umgebung hat, und Herstellungsverfahren davon

Info

Publication number: DE102017126967A1
Application number: DE102017126967.3A
Authority: DE
Inventors: Jae-Woong Choi; Won-seok Yang
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp; Hyundai Steel Co
Current assignee: Hyundai Motor Co; Hyundai Steel Co; Kia Corp
Priority date: 2017-05-10
Filing date: 2017-11-16
Publication date: 2018-11-15
Also published as: KR102373161B1; CN108866429A; US20180327877A1; US10640839B2; KR20180123837A

Abstract

Ein niederlegierter und korrosionsbeständiger Stahl für ein Fahrzeug kann aufweisen: in etwa 0,001 Gew.-% bis in etwa 0,1 Gew.-% von C, in etwa 0,01 Gew.-% bis in etwa 0,5 Gew.-% von Si, in etwa 0,1 Gew.-% bis in etwa 0,6 Gew.-% von Mn, mehr als 0 Gew.-% und in etwa 0,18 Gew.-% oder weniger von P, mehr als 0 Gew.-% und weniger als 0,02 Gew.-% von S, in etwa 0,001 Gew.-% bis in etwa 0,03 Gew.-% von Nb, mehr als 0 Gew.-% und in etwa 0,03 Gew.-% oder weniger von Cr, in etwa 0,05 Gew.-% bis in etwa 0,3 Gew.-% von Cu, in etwa 0,05 Gew.-% bis in etwa 0,2 Gew.-% von Ni und mehr als 0 Gew.-% und in etwa 0,2 Gew.-% oder weniger eines kombinierten Gewichts von Sn und Sb, und als Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2017-0058061 , eingereicht am 10. Mai 2017, deren gesamter Inhalt durch diese Bezugnahme für alle Zwecke hierin mitaufgenommen ist.
Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahl für ein Fahrzeug (z.B. Kraftfahrzeug) und ein Herstellungsverfahren davon, und insbesondere einen niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahl für ein Fahrzeug, welcher eine Korrosionsbeständigkeit eines Fahrzeugs in einer korrosiven Umgebung verbessert und welcher Geräusche und Vibrationen reduziert durch Steuern eines Legierungsbestandteils eines Stahlmaterials und einer Plattierung davon, und ein Herstellungsverfahren davon.
Beschreibung der bezogenen Technik
Ein (z.B. Auspuff-)Schalldämpfer, dessen Temperatur durch Hochtemperaturabgase von einem Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs gesteigert werden, wird schnell durch eine Umgebungstemperatur abgekühlt, wenn der Verbrennungsmotor gestoppt wird. Danach werden die Hochtemperaturabgase, welche innerhalb des Schalldämpfers vorliegen, in Kondenswasser durch Abkühlen umgewandelt, und die Abgaskomponenten und einige Materialien, welche von außerhalb eintreten, bilden eine stark-saure Umgebung, in welcher Schwefelsäure, Salpetersäure, Salzsäure und dergleichen im Verbrennungsmotor bzw. Abgassystem des Fahrzeugs gemischt sind.
Im Allgemeinen, wenn ein Fahrzeug wiederholt betrieben und gestoppt wird und wenn Kondenswasser durch das Abkühlen des Abgases gebildet und durch das Wiederholen des Betriebs und des Stoppens konzentriert wird, steigt eine Säurekonzentration. Am Ende beschleunigt das konzentrierte Kondenswasser die Korrosion von Metallen des Fahrzeugs. Für Teile des Fahrzeugs, in/an welchen das Kondenswasser vorliegt, wird gewöhnlich ein hoch-korrosionsbeständiger 400er oder 300er rostfreier Stahl (z.B. gemäß „SAE steel grades“) verwendet.
Ein legierter Stahl, welcher bei einem Vorwärmer, einem Wärmetauscher oder einem Schornsteinschlot eines thermischen Kraftwerks verwendet werden kann, wird ausgetauscht, nachdem eine vorbestimmte Zeit vergangen ist, und ein weiterer legierter Stahl, welcher hergestellt werden kann durch Hinzufügen eines Legierungsbestandteils von 3 Gew.-% oder weniger, wird bei solchen Teilen verwendet. Jedoch wird solch ein legierter Stahl in einem Kraftwerk verwendet, welches kontinuierlich bei einer vorbestimmten Temperatur arbeitet, beispielsweise einer Temperatur von 200°C oder weniger bei einem thermischen Kraftwerk.
Es ist wichtig festzuhalten, dass eine korrosive Umgebung eines Fahrzeugs völlig verschieden ist von einer korrosiven Umgebung eines typischen thermischen Kraftwerks. Bei genauerer Betrachtung wird ein Fahrzeug (z.B. dessen Abgassystem) bei einer Temperatur von -40 °C bis 400 °C betrieben, und wird das Fahrzeug ebenfalls wiederholt und diskontinuierlich für einige Minuten bis einige Stunden betrieben. Mit anderen Worten tritt die korrosive Umgebung des Fahrzeugs unter widrigeren Bedingungen als die korrosive Umgebung des Kraftwerks auf und wird die korrosive Umgebung des Fahrzeugs signifikant durch Umgebungsbedingungen beeinflusst.
Deshalb ist es bei Fahrzeugteilen schwierig, einen legierten Stahl zu verwenden, welcher in einer korrosiven Umgebung von kondensierter Schwefelsäure widerstandsfähig ist, da Automobilabgasteile einer korrosiven Umgebung, die durch Kondenswasser verursacht wird, welches verschiedenartige gemischte Säuren aufweist, und einer korrosiven Umgebung ausgesetzt sind, die während des Betriebsvorgangs erzeugt werden. Weiter, wenn legierter Stahl nur bei einigen Teilen unter den Teilen eines Schalldämpfers in dieser Umgebung verwendet wird, kann eine galvanische Korrosion auftreten, wenn rostfreier Stahl in Kontakt mit Stahl gebracht wird. Ebenfalls kann ein Stahlmaterial, wenn es als ein Teil für ein Fahrzeug verwendet wird, problematisch und/oder unerwünscht sein, wenn die Fahrzeugleistung, wie beispielsweise Geräusche und Störgeräusche (engl. „allophone“), berücksichtigt werden.
Deshalb ist die vorliegende Erfindung dazu gedacht, einen niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahl für ein Fahrzeug bereitzustellen, welcher eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit und eine exzellente Formbarkeit verglichen mit STS 409L- oder STS 439L-Stahl (z.B. gemäß „SAE steel grades“) in der bezogenen Technik in einer korrosiven Umgebung hat, welche aufgrund von Abgasen eines Fahrzeugs auftritt. Darüber hinaus kann der niederlegierte und korrosionsbeständige Stahl ein Erzeugen von Geräuschen reduzieren und kann das Auftreten einer galvanischen Korrosion sogar reduzieren, obwohl der niederlegierte und korrosionsbeständige Stahl in Kontakt mit rostfreiem Stahl gebracht wird. Ebenfalls ist hier ein Herstellungsverfahren eines solchen niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahls für ein Fahrzeug bereitgestellt.
Erläuterung der Erfindung
Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, einen niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahl für ein Fahrzeug (z.B. Kraftfahrzeug) bereitzustellen, um eine Korrosionsbeständigkeit bzw. einen Korrosionswiderstand (im Weiteren kurz: Korrosionsbeständigkeit) in einer korrosiven Umgebung zu verbessern, in welcher korrosives Kondenswasser, welches durch Abgase eines Fahrzeugs erzeugt wird, vorhanden ist.
Die vorliegende Erfindung wurde in zahlreichen Aspekten ebenfalls in dem Bestreben getätigt, ein Verfahren zum Herstellen eines niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahls für ein Fahrzeug bereitzustellen, welcher eine Korrosionsbeständigkeit verbessert und eine Geräuscherzeugung und eine Vibrationserzeugung reduziert durch Einstellen einer Walztemperatur, einer Abkühlrate, eines Walzgrads (z.B. Abwalzgrads) und dergleichen bei einem Herstellungsverfahren eines niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahls für ein Fahrzeug.
Die technischen Probleme, welche die vorliegende Erfindung löst, sind nicht auf die technischen Probleme beschränkt, welche oben genannt sind, und weitere andere Probleme, welche oben nicht genannt sind, werden dem Fachmann aus der Beschreibung der vorliegenden Erfindung klar werden.
Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, einen niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahl für ein Fahrzeug bereitzustellen, welcher beispielsweise aufweisen kann: in etwa 0,001 Gew.-% bis in etwa 0,1 Gew.-% von Kohlenstoff (C), in etwa 0,01 Gew.-% bis in etwa 0,5 Gew.-% von Silizium (Si), in etwa 0,1 Gew.-% bis in etwa 0,6 Gew.-% von Mangan (Mn), mehr als 0 Gew.-% und in etwa 0,18 Gew.-% oder weniger von Phosphor (P) (bspw. in einem Intervall von ausschließlich 0 Gew.-% bis einschließlich 0,18 Gew.-%), mehr als 0 Gew.-% und weniger als 0,02 Gew.-% von Schwefel (S) (bspw. in einem Intervall von ausschließlich 0 Gew.-% bis einschließlich 0,02 Gew.-%), in etwa 0,001 Gew.-% bis in etwa 0,03 Gew.-% von Niob (Nb), mehr als 0 Gew.-% und in etwa 0,03 Gew.-% oder weniger von Chrom (Cr) (bspw. in einem Intervall von ausschließlich 0 Gew.-% bis einschließlich 0,03 Gew.-%), in etwa 0,05 Gew.-% bis in etwa 0,3 Gew.-% von Kupfer (Cu), in etwa 0,05 Gew.-% bis in etwa 0,2 Gew.-% von Nickel (Ni) und mehr als 0 Gew.-% und in etwa 0,2 Gew.-% oder weniger eines kombinierten Gewichts von Zinn (Sn) und Antimon (Sb) (bspw. in einem Intervall von ausschließlich 0 Gew.-% bis einschließlich 0,2 Gew.-%)(bspw. können Kombinationen mit einem kombinierten Gewicht von Sn und Sb in einem Intervall von ausschließlich 0 Gew.-% bis einschließlich 0,2 Gew.-% des niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahls folgende Verteilungen aufweisen: 0% Sn und 100% Sb, 100% Sb und 0% Sn oder mehr als 0% Sn und weniger 100% Sb), und als Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen.
In zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen kann der niederlegierte und korrosionsbeständige Stahl z.B. eine Zugfestigkeit von in etwa 350 MPa bis in etwa 450 MPa haben.
In zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen kann der niederlegierte und korrosionsbeständige Stahl z.B. eine Streckgrenze (z.B. eine Dehngrenze) von in etwa 200 MPa bis in etwa 400 MPa haben.
In zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen kann der niederlegierte und korrosionsbeständige Stahl z.B. eine (z.B. Streck- bzw. Zug-)Längung bzw. Dehnung (z.B. eine Gleichmaß- oder Bruchdehnung; im Weiteren kurz: Längung) von in etwa 30% bis in etwa 45% haben.
In zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen kann eine Mikrostruktur des niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahls z.B. (bspw. zumindest im Wesentlichen) Ferrit sein.
In zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen kann der niederlegierte und korrosionsbeständige Stahl z.B. mit einem Plattierungsrohmaterial plattiert bzw. beschichtet (im Weiteren kurz: plattiert) sein.
In zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen kann der niederlegierte und korrosionsbeständige Stahl z.B. eine Plattierung mit einer Dicke von in etwa 1 µm bis in etwa 50 µm haben.
In zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen kann das Plattierungsrohmaterial z.B. aufweisen: mehr als 0 Gew.-% und weniger als in etwa 3 Gew.-% von Magnesium (Mg) und in etwa 5 Gew.-% bis in etwa 15 Gew.-% von Silizium (Si) und als Rest Aluminium (Al) und unvermeidbare Verunreinigungen.
In zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen kann eine Menge des Plattierungsrohmaterials, welches auf den niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahl plattiert ist, in etwa 10 g/m² bis in etwa 800 g/m² sein.
Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, ein Verfahren zum Herstellen eines niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahls für ein Fahrzeug bereitzustellen. Das Verfahren kann z.B. aufweisen: einen Warmwalzschritt des Warmwalzens des niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahls, einen Säure-Beizschritt des Entfernens von Eisenoxiden vom warmgewalzten niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahl und einen Kaltwalzschritt des Kaltwalzens des säure-gebeizten niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahls.
In Zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen kann eine Struktur im Warmwalzschritt (z.B. am Ende des Warmwalzschritts) z.B. Ferit-Perlit (FP) sein.
In Zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen kann eine Dicke im Warmwalzschritt (z.B. am Ende des Warmwalzschritts) z.B. in etwa 3 mm bis in etwa 4 mm sein.
In Zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen kann eine Salzsäurekonzentration im Säure-Beizschritt z.B. in etwa 17% oder mehr sein.
In Zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen kann eine Temperatur im Säure-Beizschritt z.B. in etwa 75°C bis in etwa 85°C sein.
In Zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen kann eine Glüh- bzw. Anlasstemperatur (im Weiteren kurz: Glühtemperatur) im (z.B. am Ende bzw. anschließend an den) Kaltwalzschritt z.B. in etwa 600°C bis in etwa 860°C sein.
In Zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen kann ein Wärmebehandlungsverfahren im (z.B. im Anschluss an den) Kaltwalzschritt z.B. durch Haubenglühen bzw. chargenweises Glühen (z.B. in einem Haubenglühofen) oder ein kontinuierliches Glühen (z.B. in einem Durchlaufglühofen) ausgeführt werden.
In Zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen kann das Verfahren z.B. weiter aufweisen: einen Plattierungsschritt (S107) des Plattierens des niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahls nach dem Kaltwalzschritt.
In Zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann eine Plattierungstemperatur im Plattierungsschritt z.B. in etwa 650°C bis in etwa 670°C sein.
In Zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren z.B. weiter aufweisen: einen Legierung-Wärmebehandlungsschritt des Wärmebehandelns des plattierten niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahls bei einer Temperatur von z.B. in etwa 690°C bis in etwa 790°C nach dem Plattierungsschritt.
Ein niederlegierter und korrosionsbeständiger Stahl für ein Fahrzeug der vorliegenden Erfindung hat einen Effekt des Bereitstellens eines niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahls für ein Fahrzeug, um eine Korrosionsbeständigkeit in einer korrosiven Umgebung zu verbessern, in welcher kondensiertes korrosives Wasser vorliegt, welches durch Abgase eines Fahrzeugs erzeugt wird.
Ein Verfahren zum Herstellen eines niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahls für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat einen Effekt des Bereitstellens eines Verfahrens zum Herstellen eines niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahls für ein Fahrzeug, welcher eine Korrosionsbeständigkeit eines Fahrzeugs in einer korrosiven Umgebung verbessert und eine Geräusch- und Vibrationserzeugung reduziert durch Steuern eines Legierungsbestandteils eines Stahlmaterials und eines Plattierens davon.
Figurenliste

1 ist eine Abbildung eines Schalldämpfers, welcher aus einem niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahl für ein Fahrzeug gemäß der bezogenen Technik geformt ist.
2 ist eine schematische Ansicht, welche das Prinzip von Korrosion darstellt.
3 ist eine schematische Ansicht, welche einen Effekt von Schwefelsäurekonzentration und Temperatur auf Korrosion zeigt
4 ist ein Diagramm, welches einen Unterschied in einer Korrosionsbeständigkeit gemäß der Anwesenheit und der Abwesenheit einer Al-Si-Plattierung zeigt.
5 ist ein Diagramm, welches eine Korrosionsrate gemäß der Menge von Cu, Sb, Mn, Si, P, Ni und Cr zeigt, welche zu einer künstlichen Kondenswasserlösung zugegeben sind, welche 10% Schwefelsäure aufweist.
6 ist eine vergrößerte Abbildung, welche eine Verlagerung nach einem Korrosionsexperiment eines niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahls für ein Fahrzeug durch eine Schwefelsäurelösung darstellt.
7 ist ein Diagramm, welches eine Gewichtszunahme durch Oxidation bei 700°C gemäß dem Si-Gehalt zeigt.
8 ist ein Diagramm, welches eine Gewichtszunahme durch Oxidation bei 700°C gemäß dem zusätzlichen Sb oder Sn zeigt.
9 ist ein Diagramm, welches eine Gewichtszunahme durch Oxidation bei 700°C gemäß dem zusätzlichen Sb oder Sn zeigt, wenn 0,03 Gew.-% von Si vorhanden ist.
10 ist eine Abbildung, welche eine Installationsart eines Geräuschdämmungstests zeigt.
11 ist eine Abbildung, welche eine Geräuschanalysevorrichtung zeigt.
12 ist ein Diagramm, welches Geräusche gemäß einer Temperatur und einer Vorbelastung zeigt.
13 ist ein Diagramm, welches eine Korrosionsrate eines Beispiels gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ein Vergleichsbeispiel, welches die bezogene Technik darstellt, gemäß einer Konzentration einer wässrigen Schwefelsäurelösung zeigt.
14 ist eine schematische Ansicht, welche Aspekte vor und nach einem Eintauchen eines Vergleichsbeispiels 1 gemäß der bezogenen Technik in künstliches Kondenswasser vergleicht.
15 ist eine schematische Ansicht, welche Aspekte vor und nach einem Eintauchen eines Vergleichsbeispiels 2 gemäß der bezogenen Technik in künstliches Kondenswasser vergleicht.
16 ist eine schematische Ansicht, welche Aspekte vor und nach einem Eintauchen eines Beispiels gemäß der bezogenen Technik in künstliches Kondenswasser vergleicht.
17 ist eine Abbildung eines Schalldämpferteils, welches aus einem niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahl gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung geformt ist.
18 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahls gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung
Nachfolgend sind zahlreiche beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Vor der Beschreibung sollte es verstanden werden, dass Begriffe oder Wörter, welche in der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen verwendet werden, nicht beschränkt auf typische oder wörterbuchgemäße Bedeutungen angesehen werden sollten, sondern als Bedeutungen und Konzepte angesehen werden sollten, welche der Technik der vorliegenden Erfindung auf der Basis des Prinzips entsprechen, dass ein Erfinder angemessen Konzepte und Begriffe definieren kann, um seine oder ihre Erfindung auf die bestmögliche Art zu beschreiben. Dementsprechend, da die Beispiele, welche in der vorliegenden Beschreibung beschrieben sind, und die Konfigurationen, welche in den Zeichnungen gezeigt sind, nur beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind und nicht die gesamte Technik der vorliegenden Erfindung repräsentieren, ist es zu verstehen, dass zahlreiche äquivalente und modifizierte Beispiele, welche diese Beispiele und Konfiguration ersetzen können, zum Zeitpunkt der vorliegenden Anmeldung möglich sind.
Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, einen niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahl für ein Fahrzeug (z.B. Kraftfahrzeug), wobei der Stahl eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit in einer Kondenswasser-Korrosionsumgebung hat, und ein Herstellungsverfahren davon bereitzustellen. In einem Aspekt sind zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung darauf gerichtet, eine niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahl für ein Fahrzeug bereitzustellen, welcher eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit in einer Korrosionsumgebung aufweist.
Bei genauerer Betrachtung wird ein thermisches Kraftwerk gewöhnlich zum Erzeugen von Leistung konsistent und kontinuierlich betrieben. Als solches wird eine Umgebung, bei welcher Korrosion aufgrund von Abgas auftritt, bei in etwa 200 °C und unter vorbestimmten und vorhersehbaren Bedingungen beibehalten. Letzten Endes werden in dem Fall von Teilen, welche solch einem Abgas ausgesetzt sind, das aus einem thermischen Kraftwerk ausgegeben wird, Teile verwendet, welche in der Lage sind, den vorbestimmten Bedingungen zu widerstehen, beispielsweise einer vorbestimmten Temperatur und einer vorbestimmten Säurekonzentration, und das Problem wird durch ein Verfahren des Austauschens der Teile nach einer vorbestimmten Zeitdauer gelöst.
Andererseits wird ein Fahrzeug wiederholt und diskontinuierlich gemäß von Fahreranforderungen betrieben bzw. gefahren, und darüber hinaus ist eine Fahrdauer nicht konstant oder vorhersehbar. Weiter erreicht die Temperatur von Abgas(bau)teilen und dergleichen, welche erzielt wird, wenn das Fahrzeug gefahren wird, 400°C oder mehr, und wird (z.B. im Winter) auf in etwa -40 °C oder weniger gemäß einer Umgebungstemperatur reduziert, nachdem das Fahren gestoppt worden ist. Deshalb sind die Temperaturbedingungen, welche bei einem Fahrzeugabgassystem auftreten, widriger als die Bedingungen eines thermischen Kraftwerks. Letzten Endes unterliegt eine korrosive Umgebung eines Fahrzeugs stärkeren Änderungen in der Temperatur und dergleichen als die korrosive Umgebung eines thermischen Kraftwerks, und die korrosive Umgebung des Fahrzeugs wird signifikant durch eine Umgebung beeinflusst, da das Fahrzeug ein Transportmittel ist.
Typischerweise wird säurehaltiges Kondenswasser erzeugt durch Abkühlen von Abgas eines Fahrzeugs, wenn ein Gas wie beispielsweise SOx, Cl oder NOx in eine starke Säure wie beispielsweise H₂SO₄, HCl und HNO₃ durch Kombination mit Feuchtigkeit in einem Vorgang umgewandelt wird, in welchen das Gas durch die Umgebungstemperatur kondensiert wird, wobei Teile des Fahrzeugs durch das Kondenswasser korrodieren. Das Kondenswasser kann stark Metalle korrodieren, und insbesondere rostfreiem Stahl, da das Kondenswasser eine Chromoxidschicht einfach auflöst, welche eine Passivierungsschicht von rostfreiem Stahl ist, der typischerweise bei Fahrzeugabgassystemen angewendet wird. Ein Durchrostungsphänomen kann auftreten, bei welchem Teile schnell durchrosten, sogar in schwefelsäurehaltigem Kondenswasser, welches eine Konzentration von 10% oder weniger verglichen mit der korrosiven Umgebung eines thermischen Kraftwerks hat. Die 1 ist eine Abbildung eines (z.B. Auspuff-)Schalldämpfers, welcher aus einem niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahl für ein Fahrzeug gemäß der bezogenen Technik geformt ist. Wie es in der 1 gezeigt ist, kann bestätigt werden, das Kondenswasser, welches durch Abgase eines Fahrzeugs erzeugt wird, nicht nur die Oberfläche des Schalldämpfers korrodiert, sondern ebenfalls Teile des Fahrzeugs selbst, und als ein Ergebnis tritt ein Durchrostungsphänomen auf.
Es ist wichtig festzuhalten, dass, wenn die Temperatur ansteigt, die Korrosionsrate ebenfalls ansteigt. Gewöhnlich wird in der bezogenen Technik das Problem gelöst unter Verwendung von rostfreiem Stahl, zu welchem Nickel (Ni) oder Molybdän (Mo) exzessiv hinzugegeben wird. Jedoch liegt ein Problem mit dieser Lösung vor, da durch das exzessive Hinzugeben von teurem Ni oder Mo die Kosten der rostfreien Stahllegierung dramatisch ansteigen und darüber hinaus solche Abgassystemteile einfach korrodieren, da eine Korrosionsbeständigkeit unzureichend bleibt.
Dementsprechend ist die vorliegende Erfindung dazu gedacht, einen schwefelsäurebeständigen Stahl bereitzustellen, welcher eine weiter verbesserte Korrosionsbeständigkeit und eine bessere ökonomische Effizienz als rostfreier Stahl des 400er Typs der bezogenen Technik (z.B. STS409L oder STS439L) in einer korrosiven Umgebung hat, die durch Kondenswasser erzeugt wird, das durch Abgase des Fahrzeugs erzeugt wird, wobei eine wässrige Schwefelsäurelösung der Hauptbestandteil ist. Das heißt, zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, einen niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahl bereitzustellen, welcher reduzierte Herstellungskosten und eine weiter verbesserte Korrosionsbeständigkeit, Schweißeignung und Formbarkeit als STS409L oder STS439L und dergleichen in der bezogenen Technik hat, da ein Legierungsbestandteil, der zum legierten Stahl, welcher eine geringe Menge Kohlenstoff aufweist, in einer geringen Menge von in etwa 3% oder weniger hinzugegeben wird.
Das Prinzip der Korrosion wird kurz wie folgt zusammengefasst. Die 2 ist eine schematische Ansicht, welche das Prinzip der Korrosion zeigt. Korrosion erfolgt aufgrund einer Kombination einer negativen Elektrode (Kathode) und einer positiven Elektrode (Anode), wie es in der 2 gezeigt ist, und es besteht eine Notwendigkeit einer elektrischen Verbindung oder eines Mediators, welcher die zwei Bereiche (Elektroden) verbindet. Es gibt kein Verfahren, welches thermodynamisch in der Lage ist, Korrosion zu verhindern. Wenn Korrosion jedoch in Begriffen der Kinetik betrachtet wird, kann die Rate, mit welcher Korrosion auftritt, das heißt, die Korrosionsrate, reduziert werden, falls erforderlich durch Steuern der Kathode, welche Elektronen aufnimmt, die von der Anode erzeugt werden, durch Steuern eines elektrischen Flusses, bei welchem die Anode mit der Kathode verbunden ist, oder eines Flusses von Ionen, welche im Material enthalten sind, oder durch Steuern der Konzentration eines Materials, welches erzeugt wird während es korrodiert wird.
Die Korrosionsrate, welche durch Säure erzeugt wird, wird insgesamt durch ein Material eines (korrodierenden) Teils, die Umgebung, eine Gestalt des Teils und dergleichen beeinflusst. In einer wässrigen Lösung sind Effekte von beispielsweise einer Konzentration eines Wasserstoffions (H⁺), einem Gegenion des Wasserstoffions, einer Temperatur, anderen Metallionen, einer Gestalt des Materials und einer Oberfläche des Materials ebenfalls wichtige Faktoren. Metallische Salze oder Metallfilme, welche durch Reaktion der Gegenionen mit der Oberfläche des Materials geformt werden, können ebenfalls verschieden auftreten. Die Effekte der Zusammensetzung, Eigenschaften, Kompaktheit/Dichte und Sättigungsraten, Auflösungsraten oder Masseübertragungsraten der metallischen Salze werden stark durch die Temperatur, die Konzentration und die Rate eines Elektrolyts, der Mikrostruktur und die Bestandteile des Materials und dergleichen beeinflusst.
Insbesondere tritt für das Verhalten von Metallen in einer wässrigen Schwefelsäurelösung eine Oberflächenreaktion in komplexer Weise gemäß der Konzentration und der Temperatur von Schwefelsäureionen auf. In der wässrigen Schwefelsäurelösung verursachen die Metalloberflächen zahlreiche Wasserstoffbindungen oder Van-der-Waals-Bindungen mit Sauerstoff (O) von H₂O, SO₄ ^2-, HSO₄ ^-, H₂O, SO₄ ^2- und H₂SO₄. Da diese Ionen eine hohe Aktivität gemäß der Temperatur ausüben, sit die Korrosionsrate des Metalls sehr stark gesteigert, wenn die Temperatur der wässrigen Lösung gesteigert ist. Die 3 ist eine schematische Ansicht, welche einen Effekt einer Schwefelsäurekonzentration und einer Temperatur auf Korrosion zeigt. Kubota et. al. („Nippon Kokan Technical Report No. 44 (1968), p. 140“) unterteilen Schwefelsäure-Korrosionsbereiche grob in vier Stufen und klassifizieren die Korrosionsraten gemäß der Temperatur und der Konzentration, wie es in der 3 gezeigt ist. In einem Bereich I in der 3 wird die Korrosionsrate gemäß der Konzentration nicht signifikant geändert, aber, wenn die Temperatur (bspw. auch die Konzentration) gesteigert wird, bewegt sich die Tendenz einfach zu einem Bereich II, in welchem die Korrosionsrate signifikant gesteigert ist.
Dementsprechend ist es unter Berücksichtigung von Faktoren bevorzugt, welche die Korrosionsrate, die Materialien, die Oberflächenqualität und das Herstellungsverfahren betreffen, dass die vorliegende Erfindung z.B. aufweist: in etwa 0,001 Gew.-% bis in etwa 0,1 Gew.-% (z.B., in etwa 0,001 Gew.-% bis in etwa 0,1 Gew.-%, in etwa 0,005 Gew.-% bis in etwa 0,1 Gew.-%, in etwa 0,01 Gew.-% bis in etwa 0,1 Gew.-%, in etwa 0,02 Gew.-% bis in etwa 0,1 Gew.-%, in etwa 0,03 Gew.-% bis in etwa 0,1 Gew.-%, in etwa 0,04 Gew.-% bis in etwa 0,1 Gew.-%, in etwa 0,05 Gew.-% bis in etwa 0,1 Gew.-%, in etwa 0,06 Gew.-% bis in etwa 0,1 Gew.-%, in etwa 0,07 Gew.-% bis in etwa 0,1 Gew.-%, in etwa 0,09 Gew.-% bis in etwa 0,1 Gew.-%, in etwa 0,09 Gew.-% bis in etwa 0,1 Gew.-%, in etwa 0,001 Gew.-% bis in etwa 0,01 Gew.-%, in etwa 0,001 Gew.-% bis in etwa 0,05 Gew.-%, oder in etwa 0,001 Gew.-% bis in etwa 0,09 Gew.-%) von C, in etwa 0,01 Gew.-% bis in etwa 0,5 Gew.-% (z.B., in etwa 0,01 Gew.-% bis in etwa 0,5 Gew.-%, in etwa 0,01 Gew.-% bis in etwa 0,4 Gew.-%, in etwa 0,01 Gew.-% bis in etwa 0,3 Gew.-%, in etwa 0,01 Gew.-% bis in etwa 0,2 Gew.-%, in etwa 0,01 Gew.-% bis in etwa 0,1 Gew.-%, in etwa 0,05 Gew.-% bis in etwa 0,1 Gew.-%, in etwa 0,05 Gew.-% bis in etwa 0,2 Gew.-%, in etwa 0,05 Gew.-% bis in etwa 0,3 Gew.-%, in etwa 0,05 Gew.-% bis in etwa 0,4 Gew.-%, oder in etwa 0,05 Gew.-% bis in etwa 0,5 Gew.-%) von Si, in etwa 0,1 Gew.-% bis in etwa 0,6 Gew.-% (z.B., in etwa 0,1 Gew.-%, in etwa 0,2 Gew.-%, in etwa 0,3 Gew.-%, in etwa 0,4 Gew.-%, in etwa 0,5 Gew.-%, oder in etwa 0,6 Gew.-%,) von Mn, mehr als 0 Gew.-% und in etwa 0,18 Gew.-% oder weniger (z.B., in etwa 0,18 Gew.-%, in etwa 0,17 Gew.-%, in etwa 0,16 Gew.-%, in etwa 0,15 Gew.-%, in etwa 0,14 Gew.-%, in etwa 0,13 Gew.-%, in etwa 0,12 Gew.-%, in etwa 0,11 Gew.-%, in etwa 0,10 Gew.-%, in etwa 0,09 Gew.-%, in etwa 0,08 Gew.-%, in etwa 0,07 Gew.-%, in etwa 0,06 Gew.-%, in etwa 0,05 Gew.-%, in etwa 0,01 Gew.-%, in etwa 0,005 Gew.-%, 0,001 Gew.-%, oder weniger) von P, mehr als 0 Gew.-% und weniger als in etwa 0,02 Gew.-% (z.B., in etwa 0,02 Gew.-%, in etwa 0,01 Gew.-%, in etwa 0,009 Gew.-%, in etwa 0,008 Gew.-%, in etwa 0,007 Gew.-%, in etwa 0,006 Gew.-%, in etwa 0,005 Gew.-%, in etwa 0,004 Gew.-%, in etwa 0,003 Gew.-%, in etwa 0,002 Gew.-%, in etwa 0,001 Gew.-%, oder weniger) von S, in etwa 0,001 Gew.-% bis in etwa 0,03 Gew.-% (z.B., in etwa 0,001 Gew.-% bis in etwa 0,03 Gew.-%, in etwa 0,005 Gew.-% bis in etwa 0,03 Gew.-%, in etwa 0,009 Gew.-% bis in etwa 0,03 Gew.-%, in etwa 0,01 Gew.-% bis in etwa 0,03 Gew.-%, in etwa 0,021 Gew.-% bis in etwa 0,03 Gew.-%, in etwa 0,001 Gew.-% bis in etwa 0,02 Gew.-%, in etwa 0,001 Gew.-% bis in etwa 0,02 Gew.-%, oder in etwa 0,001 Gew.-% bis in etwa 0,01 Gew.-%) von Nb, mehr als 0 Gew.-% und in etwa 0,03 Gew.-% oder weniger (z.B., in etwa 0,03 Gew.-%, in etwa 0,02 Gew.-%, in etwa 0,01 Gew.-%, in etwa 0,009 Gew.-%, in etwa 0,008 Gew.-%, in etwa 0,007 Gew.-%, in etwa 0,006 Gew.-%, in etwa 0,005 Gew.-%, in etwa 0,004 Gew.-%, in etwa 0,003 Gew.-%, in etwa 0,002 Gew.-%, in etwa 0,001 Gew.-%, oder weniger) von Cr, in etwa 0,05 Gew.-% bis in etwa 0,3 Gew.-% (z.B., in etwa 0,05 Gew.-% bis in etwa 0,3 Gew.-%, in etwa 0,05 Gew.-% bis in etwa 0,2 Gew.-%, in etwa 0,05 Gew.-% bis in etwa 0,1 Gew.-%, in etwa 0,05 Gew.-% bis in etwa 0,09 Gew.-%, in etwa 0,05 Gew.-% bis in etwa 0,08 Gew.-%, in etwa 0,05 Gew.-% bis in etwa 0,07 Gew.-%, in etwa 0,05 Gew.-% bis in etwa 0,06 Gew.-%, in etwa 0,05 Gew.-% bis in etwa 0,2 Gew.-%, in etwa 0,05 Gew.-% bis in etwa 0,1 Gew.-%, in etwa 0,1 Gew.-% bis in etwa 0,3 Gew.-%, oder in etwa 0,2 Gew.-% bis in etwa 0,3 Gew.-%) von Cu, in etwa 0,05 Gew.-% bis in etwa 0,2 Gew.-% (z.B., in etwa 0,05 Gew.-% bis in etwa 0,2 Gew.-%, in etwa 0,05 Gew.-% bis in etwa 0,1 Gew.-%, in etwa 0,05 Gew.-% bis in etwa 0,09 Gew.-%, in etwa 0,05 Gew.-% bis in etwa 0,08 Gew.-%, in etwa 0,05 Gew.-% bis in etwa 0,07 Gew.-%, in etwa 0,05 Gew.-% bis in etwa 0,06 Gew.-%, oder in etwa 0,1 Gew.-% bis in etwa 0,2 Gew.-%) von Ni, und mehr als 0 Gew.-% und in etwa 0,2 Gew.-% oder weniger (z.B., in etwa 0,2 Gew.-%, in etwa 0,1 Gew.-%, in etwa 0,09 Gew.-%, in etwa 0,08 Gew.-%, in etwa 0,07 Gew.-%, in etwa 0,06 Gew.-%, in etwa 0,05 Gew.-%, in etwa 0,04 Gew.-%, in etwa 0,03 Gew.-%, in etwa 0,02 Gew.-%, in etwa 0,01 Gew.-%, in etwa 0,005 Gew.-%, in etwa 0,001 Gew.-%, oder weniger) eines kombinierten Gewichts von Sn und Sb, und als Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen.
Es ist bevorzugt, dass der niederlegierte und korrosionsbeständige Stahl eine Zugfestigkeit von in etwa 350 MPa bis in etwa 450 MPa hat (z.B., in etwa 350 MPa, in etwa 360 MPa, in etwa 370 MPa, in etwa 380 MPa, in etwa 390 MPa, in etwa 400 MPa, in etwa 410 MPa, in etwa 420 MPa, in etwa 430 MPa, in etwa 440 MPa, oder in etwa 450 MPa), es ist bevorzugt, dass der niederlegierte und korrosionsbeständige Stahl eine Streckgrenze von in etwa 200 MPa bis in etwa 400 MPa hat (z.B., in etwa 200 MPa bis in etwa 400 MPa, in etwa 250 MPa bis in etwa 400 MPa, in etwa 300 MPa bis in etwa 400 MPa, in etwa 200 MPa bis in etwa 350 MPa, in etwa 200 MPa bis in etwa 300 MPa, oder in etwa 200 MPa bis in etwa 250 MPa), es ist bevorzugt, dass der niederlegierte und korrosionsbeständige Stahl eine Längung (z.B. Dehnung, bspw. Zugdehnung; z.B. eine Gleichmaß- oder Bruchdehnung) von in etwa 30% bis in etwa 45% hat (z.B., in etwa 30%, in etwa 31%, in etwa 32%, in etwa 33%, in etwa 34%, in etwa 35%, in etwa 36%, in etwa 37%, in etwa 38%, in etwa 39%, in etwa 40%, in etwa 41%, in etwa 42%, in etwa 43%, in etwa 44%, oder in etwa 45%) und es ist bevorzugt, dass eine Mikrostruktur des niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahls (z.B. zumindest im Wesentlichen) Ferrit ist.
Es ist bevorzugt, dass der niederlegierte und korrosionsbeständige Stahl plattiert ist, es ist bevorzugt, dass das Plattierungsrohmaterial aufweist: mehr als 0 Gew.-% und weniger als in etwa 3 Gew.-% von Mg (z.B., in etwa 2,9 Gew.-%, in etwa 2,5 Gew.-%, in etwa 2,0 Gew.-%, in etwa 1,9 Gew.-%, in etwa 1,5 Gew.-%, in etwa 1,3 Gew.-%, in etwa 1,1 Gew.-%, in etwa 1,0 Gew.-%, in etwa 0,9 Gew.-%, in etwa 0,5 Gew.-%, oder weniger oder mehr als 0 Gew.-%) und 5 Gew.-% bis 15 Gew.% von Si (z.B., in etwa 5 Gew.-%, in etwa 6 Gew.-%, in etwa 7 Gew.-%, in etwa 8 Gew.-%, in etwa 9 Gew.-%, in etwa 10 Gew.-%, in etwa 11 Gew.-%, in etwa 12 Gew.-%, in etwa 13 Gew.-%, in etwa 14 Gew.-%, oder in etwa 15 Gew.-%), und als Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen, und es ist bevorzugt, dass eine Menge von dem Plattierungsrohmaterial, welches auf den niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahl plattiert ist, in etwa 10 g/m² bis in etwa 800 g/m² ist (z.B., in etwa 10 g/m² bis in etwa 800 g/m², in etwa 50 g/m² bis in etwa 800 g/m², in etwa 100 g/m² bis in etwa 800 g/m², in etwa 200 g/m² bis in etwa 800 g/m², in etwa 300 g/m² bis in etwa 800 g/m², in etwa 400 g/m² bis in etwa 800 g/m², in etwa 500 g/m² bis in etwa 800 g/m², in etwa 600 g/m² bis in etwa 800 g/m², in etwa 700 g/m² bis in etwa 800 g/m², in etwa 10 g/m² bis in etwa 20 g/m², in etwa 10 g/m² bis in etwa 30 g/m², in etwa 10 g/m² bis in etwa 40 g/m², in etwa 10 g/m² bis in etwa 50 g/m², in etwa 10 g/m² bis in etwa 60 g/m², in etwa 10 g/m² bis in etwa 70 g/m², in etwa 10 g/m² bis in etwa 80 g/m², in etwa 10 g/m² bis in etwa 90 g/m², oder in etwa 10 g/m² bis in etwa 100 g/m²).
Bei genauerer Betrachtung weist eine korrosive Umgebung, welche innerhalb eines Schalldämpfers eines Fahrzeugs gebildet wird, einen Korrosionszyklus von Kondenswasserkorrosion-Hochtemperaturoxidation auf. Dementsprechend wird das folgende Steuer- bzw. Kontrollprinzip bei der vorliegenden Erfindung angewendet.
Als erstes ist eine Korrosionsbeständigkeit verbessert durch Steuern des Kondenswassers, d.h., des Kondenswassers, welches Schwefelsäure mit in etwa 1% bis etwa 10% (z.B., in etwa 1%, in etwa 2%, in etwa 3%, in etwa 4%, in etwa 5%, in etwa 6%, in etwa 7%, in etwa 8%, in etwa 9% oder in etwa 10%) und Spurenmengen von organischer Säure aufweist.
Bei genauerer Betrachtung wird ein anodisches Auflösen in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unterdrückt. Wenn ein Material für ein Fahrzeug einer komplexen Korrosionsumgebung von Kondenswasser ausgesetzt ist, kann eine dicke FeSO₄-SiO₂- oder Cu-Sb-Verbundschicht geformt werden, wodurch eine Materialabtragungsrate (z.B. Korrosionsrate) reduziert wird. Dementsprechend werden Cu- (Reduktionspotenzial von Cu: 0,345 V) und Sb-Bestandteile (Reduktionspotenzial von Sb: 0,11 V) hinzugegeben, welche ein größeres Reduktionspotenzial als 0 V haben, das eine Reduktionspotenzial von Wasserstoff ist, um die Korrosionsbeständigkeit in einer Umgebung zu verbessern, in welcher Wasserstoff erzeugt wird. Weiter dient das kathodische Steuern, das heißt, dass Hinzugeben von Sb und Sn und dergleichen dazu, Katalysatorgiftbestandteile hinzuzugeben, wodurch die Wasserstoffüberspannung gesteigert wird. Insbesondere bei der Korrosion von Eisen erlaubt es Wasserstoff der Korrosion, durch ein Aufbrauchen von Elektronen voranzuschreiten, welche von der Anode erzeugt werden. In diesem Fall kann die Gesamtkorrosionsrate gesenkt werden durch Unterdrücken, dass Wasserstoff erzeugt wird. Das heißt, eine Stabilität in einem Ionenzustand ist verbessert durch Steigern einer niedrigen Wasserstoffüberspannung von Eisen, um zu unterdrücken, dass Elektronen von der Kathode aufgebraucht werden, und als ein Ergebnis wird Korrosion verhindert bzw. reduziert. Weiter ist eine Al-Si-Plattierung gestaltet, um die Korrosionsbeständigkeit bei einer extrem niedrigen Konzentration sicherzustellen.
Weiter ist ein Einfluss von Wärmeoxidation abgemildert durch Verbessern einer Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit. Wenn eine wässrige Lösung verschwindet, wird Eisen bei einer hohen Temperatur in einer korrosiven Umgebung oxidiert, welche durch einen Gas erzeugt wird. Dementsprechend, wenn Si, welches eine Oxidationsschicht auf der Oberfläche des Eisens bildet, in einer Hochtemperatur-Korrosionsumgebung hinzugegeben wird (vorhanden ist), wird Oxidation bei einer hohen Temperatur unterdrückt. Weiter, wenn Bestandteile, welche einen großen Atomradius und einen geringen Schmelzpunkt haben, wie beispielsweise Sn und Sb, in Spurenmengen hinzu gegeben werden (vorhanden sind), ist es durch einen Blockierungseffekt möglich zu verhindern, dass Sauerstoff eindringt.
Weiter kann die Korrosionsbeständigkeit verbessert sein durch Steuern einer Korrosion, welche durch Kontakt von unterschiedlichen/heterogenen Materialien verursacht wird, das heißt, einer Heterokontaktkorrosion, und einer Korrosion, welche in Spalten, d.h., Spaltkorrosion, und an Zunder auftritt. Bei Teilen eines Fahrzeugs tritt nicht nur einfach Korrosion auf, welche durch Kondenswasser verursacht wird. In einer korrosiven Umgebung, welche durch Kondenswasser verursacht wird, das innerhalb eines Schalldämpfers eines Fahrzeugs erzeugt wird, liegt ein Spalt zwischen z.B. schalenförmigen Trenn-, Leit- bzw. Prallwänden oder Trenn-, Leit- bzw. Prallrohren vor. Falls der Spalt mit dem heterogenen Metallen in Kontakt gebracht wird, kann galvanische Korrosion, d.h. Korrosion, welche durch den Kontakt von heterogenen Metallen, oder lokale Korrosion durch Spaltkorrosion verursacht werden, so dass die Korrosionsrate in der Umgebung um das 10-fache bis 100-fache oder mehr als die Korrosionsrat der Umgebung gesteigert ist, in welcher Korrosion üblicherweise auftritt. Weiter, wenn blanker Stahl verwendet wird, liegt dahingehend ein Problem vor, dass eine extrem große Menge von Zunder erzeugt wird, welcher durch Korrosion verursacht wird, und es ist deshalb sehr wahrscheinlich, dass feiner Staub in Abgasen erzeugt wird. Dementsprechend, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, ist es bevorzugt, eine Al-Si-Plattierung auf dem niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahl der vorliegenden Erfindung zu bilden, welche eine Dicke von in etwa 1 µm bis in etwa 50 µm hat (z.B., in etwa 1 µm bis in etwa 50 µm, in etwa 5 µm bis in etwa 50 µm, in etwa 10 µm bis in etwa 50 µm, in etwa 20 µm bis in etwa 50 µm, in etwa 30 µm bis in etwa 50 µm, in etwa 40 µm bis in etwa 50 µm, in etwa 1 µm bis in etwa 40 µm, in etwa 1 µm bis in etwa 30 µm, in etwa 1 µm bis in etwa 20 µm, in etwa 1 µm bis in etwa 10 µm). Bei der Al-Si-Legierung werden Fe-Bestandteile des Materials bei in etwa 300°C bis in etwa 450°C diffundiert (z.B. in etwa 300°C bis in etwa 450°C, in etwa 350°C bis in etwa 450°C, in etwa 400°C bis in etwa 450°C, in etwa 300°C bis in etwa 400°C oder etwa 300°C bis in etwa 350°C), was eine Temperatur ist, bei welcher ein Fahrzeug betrieben wird, und als ein Ergebnis liegt ein Effekt des Verbesserns der Korrosionsbeständigkeit an der Oberfläche eines Teils vor, da Al-Si-Oxide auf der obersten Schicht davon geformt werden und eine unterste Schicht der obersten Schicht eine Al-Fe-Legierung ist.
Die 4 ist ein Diagramm, welches einen Unterschied in einer Korrosionsbeständigkeit gemäß der Anwesenheit und der Abwesenheit der Al-Si-Plattierung zeigt und vergleicht einen Unterschied zwischen der Korrosionsbeständigkeit eines Vergleichsbeispiels 1 und eines Beispiels unter Verwendung von Kondenswasser, welches eine Konzentration von 10% (z.B. Säure, bspw. Schwefelsäure) hat. Vergleichsbeispiel 1 ist ein Fall, in welchem die Al-Si-Plattierung unter Verwendung von STS409L nicht ausgeführt wird, und das Beispiel ist ein Fall, in welchem die Al-Si-Plattierung ausgeführt wird. Wie es oben beschrieben ist, kann es durch die 4 bestätigt werden, dass ein signifikanter Unterschied bei der Korrosionsbeständigkeit zwischen dem Vergleichsbeispiel 1 und dem Beispiel vorliegt. Insbesondere kann es durch die 4 gesehen werden, dass das Vergleichsbeispiel 1 vom Beispiel in etwa durch das 9-fache bei der Korrosionsrate verschieden ist, was durch einen Anstieg der Temperatur verursacht wird. Das heißt, es kann bestätigt werden, dass die Legierung (z.B. Plattierung) gemäß dem Beispiel 1 einen Effekt des Verbesserns der Korrosionsbeständigkeit unter Verwendung der Al-Si-Plattierung hat.
Sn und Sb Legierungselemente werden dem niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahl, welcher die vorliegende Erfindung ist, hinzugegeben, um eine Plattierungseigenschaft der Al-Si-Legierung zu stärken. Wenn (Legierungs-)Bestandteile, welche eine große Atomanzahl und einen niedrigen Schmelzpunkt haben, wie beispielsweise Sn und Sb, an der Oberfläche konzentriert sind, liegt ein Effekt des Verbesserns der Plattierungseigenschaft durch Absenken der Oberflächenspannung vor. Darüber hinaus ist es möglich einen Effekt des Blockierens von Sauerstoff zu verbessern, welcher durch die Plattierung hindurch tritt, durch Ausüben eines Blockierungseffekts an der Schnittstelle.
Weiter verbessert die vorliegende Erfindung die Korrosionsbeständigkeit durch Hinzugeben von Legierungsbestandteilen. Wenn Legierungsbestandteile hinzugegeben werden, um die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern, werden Effekte einer wässrigen Schwefelsäurelösung auf die Korrosionsbeständigkeit und Effekte einer hohen Temperatur auf die Korrosionsbeständigkeit berücksichtigt.
Bei genauerer Betrachtung von Effekten der wässrigen Schwefelsäurelösung auf die Korrosionsbeständigkeit stellt der niederlegierte und korrosionsbeständige Stahl typischerweise eine Korrosionsbeständigkeit sicher durch Hinzufügen von Legierungsbestandteilen in einer Menge von in etwa 3 Gew.-% oder weniger und wird mit rostfreiem Stahl verglichen, bei welchem Cr in einer Menge von in etwa 11 Gew.-% oder mehr hinzugegeben ist. Nachdem eine Bramme hergestellt worden ist durch Hinzufügen eines jeden der Legierungsbestandteile, wurden die Effekte der Legierungsbestandteile, welche hinzugefügt wurden, ermittelt unter Verwendung einer Probe einer flachen Platte, welche hergestellt wurde, nachdem die Bramme Warmwalz-Kaltwalz-Vorgängen unterzogen worden ist. Die 5 ist ein Diagramm, welches die Korrosionsrate gemäß den Mengen von Cu, Sb, Mn, Si, P, Ni und Cr darstellt, welche in eine künstliche Kondenswasserlösung hinzugegeben sind (bspw. wird die Probe mit den zuvor genannten Bestandteilen in das künstliche Kondenswasser eingetaucht), welche 10% Schwefelsäure aufweist, und zeigt eine Korrelation des Hinzugebens eines Bestandteils in eine wässrige Kondensatlösung auf, welche 10 % Schwefelsäure bei 80°C enthält. Insbesondere zeigt die 5 die Korrosionsrate gemäß den Mengen Cu, Sb, Mn, Si, P, Ni und Cr, welche basierend auf 0Cu, welches am Ende an der linken Seite des Diagramms angeordnet ist, hinzugegeben werden. Das 0Cu ist bei dieser Evaluierung ein Basislegierungsstahl (SPCC(KS D 3512)) und weist 0,002 Gew.-% von C, 0,002 Gew.-% von Si, 0,082 Gew.-% von Mn, 0,012 Gew.-% von P, 0,005 Gew.-% von S, 0,032 Gew.-% von Ti und 0,010 Gew.-% von Nb auf. In einem Test, bei welchem Effekte der Korrosion evaluiert werden durch Ausführen eines Legierungsdesigns basierend auf Gewichtsdaten wurde die Korrosionsrate erhalten durch Messen des Gewichts und der Dicke vor und nachdem der legierte Stahl in eine wässrige Schwefelsäurelösung für 6 Stunden eingetaucht wurde. Jedoch wurde Zunder (bspw. ein Korrosionsprodukt) gemessen, welcher nach dem (z.B. durch das) Eintauchen erzeugt wurde, nachdem eine Schicht unter Verwendung von Salzsäure gebildet wurde. Dementsprechend, wie es in der 5 gezeigt ist, kann es bestätigt werden, dass die Bestandteile, welche die Korrosionsrate am meisten beeinflussen, Cu und Sb sind.
Effekte des Hinzugebens von Cu Legierungsbestandteilen
Das (z.B. elektrische) Potenzial von Cu wird gewöhnlich häufig bei korrosionsbeständigem Stahl verwendet, da das Potenzial größer ist als das Wasserstoffreduktionspotenzial. Cu übt eine schnelle Abnahme einer Korrosionsrate aus, sogar wenn es in einer Menge von 0,05 Gew.-% zu dem niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahl der vorliegenden Erfindung hinzugegeben wird, und übt die größte Korrosionsbeständigkeit bei einem Gehalt von 0,3 Gew.-% aus. Falls der Gehalt von Cu mehr als 0,3 Gew.-% ist, liegt dahingehend ein Problem vor, dass die Korrosionsrate wieder gesteigert wird, so dass es in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bevorzugt ist, dass Cu in einer Menge von 0,05 Gew.-% bis 0,3 Gew.-% hinzugegeben wird.
Effekte des Hinzugebens von Sb Legierungsbestandteilen
In der 5 ist es möglich zu bestätigen, dass die Korrosionsrate des niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahls für ein Fahrzeug gemäß dem Gehalt von Sb sinkt. Sb ist ein Legierungsbestandteil, welcher die Korrosionsbeständigkeit in wässriger Schwefelsäurelösung steigert, da Sb ebenfalls ein Potenzial hat, welches größer ist als das Wasserstoffreduktionspotenzial. Insbesondere hat Sb einen signifikanten Effekt des Verbesserns der Korrosionsbeständigkeit in einer wässrigen Schwefelsäurelösung bei einer niedrigen Konzentration. Für diesen Effekt wird Sb auf einer Oberfläche ausgefällt, um eine Schicht zu bilden, wodurch es dazu dient, die Anode zu steuern, und Elektronen, welche von der Anode erzeugt werden, werden verbraucht, um eine Reaktion zu unterdrücken, bei welcher Wasserstoff erzeugt wird (kathodisches Steuern), wodurch die Korrosionsrate gesenkt wird. Wenn jedoch Sb exzessiv hinzugegeben wird, liegt dahingehend ein Problem vor, dass sich Sb an der Oberfläche konzentriert und Oberflächendefekte erzeugt, und darüber hinaus führt es zu einer Flüssigmetallversprödung (LME) (z.B. Spannungsrisskorrosion), und als ein Ergebnis sind Kennwerte eines n- und r-Werts gesenkt, was zu einer Verschlechterung der Formbarkeit führt. Dementsprechend ist es in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass ein kombinierter Gehalt von Sb und Sn Legierungsbestandteilen, welche z.B. Katalysatorgiftbestandteile sind, größer als 0 Gew.-% und (bis) 0,2 Gew.-% oder weniger ist (bspw. können die erfindungsgemäßen Effekte, z.B. eine gesteigerte Korrosionsbeständigkeit, eine Verbesserung der Plattierungseigenschaften, etc., durch jede Kombination der Legierungsbestandteile Sb und Sn im Bereich des angegebenen Gehalts der Kombination aus Sb und Sn erzielt werden).
Effekte anderer Bestandteile
Wie es in der 5 gezeigt ist, liegt ein signifikanter Effekt des Steigerns der Korrosionsbeständigkeit vor, wenn die Mengen von hinzugegebenem Cu und Sb gesteigert sind, und liegt ein schwacher Effekt des Steigerns der Korrosionsbeständigkeit vor, wenn die Mengen von hinzugegebenem Mn, S und Sn gesteigert sind. Weiter kann es bestätigt werden, dass, wenn die Menge von hinzugegebenem P gesteigert wird, die Korrosionsrate signifikant gesteigert wird, und die Korrosionsbeständigkeit ein wenig verringert wird, wenn die Mengen von hinzugegebenem Ni und Cr gesteigert sind. Jedoch, da Si und Mn signifikant die Materialqualität eines Materials beeinflussen, ist der Gehalt eines Si Legierungsbestandteils und der Gehalt eines Mn Legierungsbestandteils in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bevorzugt 0,01 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% bzw. 0,1 Gew.-% bis 0,6 Gew.-% und dienen die bevorzugten Gehalte, um die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern, welche (z.B. Korrosion) durch Abgase verursacht wird, und erfüllen die Materialqualität. Wenn die Menge von hinzugegebenem P gesteigert wird, wird ein sehr starker Anstieg der Korrosionsrate ausgeübt, so dass die Menge von hinzugegebenem P bevorzugt mehr als 0 Gew.-% und weniger als 0,18 Gew.-% oder weniger ist, und, da Oxide von Cr und Ni in Schwefelsäure lösbar sind, ist es bevorzugt, mehr als 0 Gew.-% und 0,03 Gew.-% oder weniger von Cr und 0,05 Gew.-% bis 0,2 Gew.-% von Ni hinzuzugeben, wobei diese (z.B. Gehalte) gleich oder geringer sind als die von (z.B. unerwünschten) Begleitbestandteilen (engl.: „tramp management components“). Da Nb Legierungselemente dazu dienen, eine Rate, mit welcher Metall aufgelöst wird, durch (Kristall-)Kornfeinung zu verzögern, ist es bevorzugt, Nb in einer Menge von 0,001 Gew.-% bis 0,03 Gew.-% in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorzusehen. C ist ein Legierungsbestandteil, welcher die Längung, Formbarkeit und dergleichen beeinflusst. Die vorliegende Erfindung ist ein niederlegierter und korrosionsbeständiger Stahl eines Fahrzeugs und wird bei Trenn-, Leit- bzw. Prallelementen, inneren Rohren und inneren Zellen (z.B. eines Auspuffschalldämpfers) eines Automobils verwendet, und in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, C in einer Menge von mehr als 0,001 Gew.-% und 0,1 Gew.-% oder weniger für ein hochqualitatives Erscheinungsbild und eine Formbarkeit eines Automobil-Schalldämpfers vorzusehen, welcher zur Verwendung geeignet ist, und die Längung der vorliegenden Erfindung ist bevorzugt 30% bis 45%.
Die 6 ist eine vergrößerte Abbildung, welche eine einzelne Schicht nach dem Korrosionsexperiment eines niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahls für ein Fahrzeug unter Verwendung einer Schwefelsäurelösung zeigt. Wie es in der 6 gezeigt ist, kann es bestätigt werden, dass die Position ① und die Position ② zu einer Matrix korrespondieren und aus Fe und Si gebildet sind. Im Gegensatz dazu ist es möglich, die korrespondierenden Bestandteile der Position ③ und der Position ⑦ zu bestätigen, welche zu Korrosionsprodukten bzw. Korrosionsproduktschichten korrespondieren, und es kann bestätigt werden, dass die Bestandteile von S und O an der Position ⑥ und an der Position ⑦ gesteigert (vermehrt vorhanden) sind, welche Positionen an der Oberfläche sind. Das heißt, wenn sich der Oberfläche angenähert wird, kann es bestätigt werden, dass eine FeSO₄-Schicht durch Korrosion gebildet wird.
Als nächstes, wenn Legierungselemente hinzu gegeben werden, um die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern, falls die Effekte einer hohen Temperatur, das heißt, die Effekte der Legierungsbestandteile auf eine Hochtemperatur-Korrosionsbeständigkeit, untersucht werden, hat eine Oxidation bei hoher Temperatur, das heißt, eine Hochtemperaturoxidation, einen Mechanismus, welcher von der Korrosion verschieden ist, die durch eine wässrige Lösung verursacht wird. Wie bei der Korrosion in der wässrigen Lösung werden der Transfer und das Aufbrauchen von Elektronen durch eine Reaktion von H₂O oder O₂ mit H unterbunden, und bei der Hochtemperaturoxidation dient O₂ in der Atmosphäre direkt in dieser Rolle. Die Oxidationsrate, das heißt, die Korrosionsrate, ist ebenfalls signifikant geringer als die Korrosionsrate in einer wässrigen Lösung, von den Bestandteilen verursachte Effekte können ebenfalls verschieden ausgeübt werden und Si, Cu und P, welche hinzugegebene Bestandteile von witterungsbeständigem Stahl sind, sind ebenfalls repräsentativ.
Die 7 ist ein Diagramm, welches eine Gewichtszunahme bei einer Oxidation bei 700°C gemäß dem Gehalt von Si zeigt. Wie es in der 7 gezeigt ist, kann es bestätigt werden, dass, wenn die Menge von einem hinzugegebenen Si Legierungsbestandteil gesteigert wird, die Korrosionsrate gesenkt wird, und als ein Ergebnis ist eine Anstiegsbetrag des Gewichts gesenkt.
Die 8 ist ein Diagramm, welches eine Gewichtszunahme bei einer Oxidation bei 700°C gemäß dem hinzugegebenen Sb oder Sn zeigt. Wie es in der 8 gezeigt ist, kann es bestätigt werden, dass wenn reines Eisen 0,05 Gew.-% von Sn oder 0,05 Gew.-% von Sb aufweist, eine Änderung im Gewicht nicht signifikant ist.
Wenn jedoch Si Legierungsbestandteile und Sb Legierungsbestandteile oder Sn zum reinen Eisen hinzugegeben werden (bspw. sind Si und Sb Legierungsbestandteile oder Si und Sn Legierungsbestandteile reinem Eisen hinzugegeben), ist eine Produktionsrate von Oxiden bei hohen Temperaturen gesenkt, und die 9 ist ein Diagramm, welches eine Gewichtszunahme bei einer Oxidation bei 700°C gemäß dem Hinzugeben von 0,05 Gew.-% von Sb oder 0,05 Gew.-% von Sn zeigt, wenn 0,03 Gew.-% von Si enthalten sind. Wie es in der 9 gezeigt ist, wenn reines Eisen 0,03 Gew.-% von Si enthält, kann es bestätigt werden, dass die Produktionsrate von Oxiden bei hohen Temperaturen gemäß dem Hinzugeben von 0,05 Gew.-% von Sb oder 0,05 Gew.-% von Sn gesenkt ist.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden Geräusche, Vibrationen und Rauheit (NHV) weiter berücksichtigt. Die 10 ist eine Abbildung, welche eine Installationsart eines Geräuschdämmungstests zeigt. Weiter ist die 11 eine Abbildung, welche eine Geräuschanalysevorrichtung zeigt. In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde die Stärke bzw. Festigkeit eines niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahls ermittelt durch Reflektieren eines Messergebnisses von Geräuschen, welche erzeugt wurden durch Fallenlassen einer Murmel mit einem Gewicht von 2,08 g aus einer Höhe von 2 m durch einen Geräuschdämmungstest bzw. eine Geräuschdämmungstestvorrichtung, wie es in der 10 gezeigt ist. Die 12 ist ein Diagramm, welches Geräusche gemäß der Temperatur und einer Vorbelastung (z.B. einer Vordehnung) darstellt. Wie es in der 12 gezeigt ist, beim Geräuschdämmungstestergebnis, wenn eine Festigkeit oder Härte durch Temperatur und Vorbelastung gesteigert ist, wurden die Geräusche mit 2 db bis 5 db gesteigert. Dementsprechend ist es in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bevorzugt, Mn mit einer Menge von 0,1 Gew.-% bis 0,6 Gew.-% aufzuweisen. Weiter ist in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine durchschnittliche Zugfestigkeit bevorzugt 350 MPa bis 450 MPa.
Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, einen niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahl für ein Fahrzeug, welcher eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit in einer korrosiven Umgebung hat, und ein Herstellungsverfahren davon bereitzustellen, und die vorliegende Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt ein Verfahren zum Herstellen eines niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahls für ein Fahrzeug, welcher eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit in einer korrosiven Umgebung hat.
Bei genauerer Betrachtung ist die 18 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahls gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung. Es wird ein Verfahren zum Herstellen eines niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahls für ein Fahrzeug bereitgestellt, wobei das Verfahren aufweist: einen Warmwalzschritt (S101) des Warmwalzens des niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahls, einen Säure-Beizschritt (S103) des Entfernens von Eisenoxiden vom warmgewalzten niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahl, und einen Kaltwalzschritt (S105) des Kaltwalzens des säure-gebeizten niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahls.
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Brammenerwärmungstemperatur (SRT) beim Warmwalzschritt bevorzugt in etwa 950°C bis 1.250°C (z.B., in etwa 950°C bis in etwa 1.250°C, in etwa 1.000°C bis in etwa 1.250°C, in etwa 1.000°C bis in etwa 1.250°C, in etwa 1.100°C bis in etwa 1.250°C, in etwa 950°C bis in etwa 1.150°C, in etwa 950°C bis in etwa 1.050°C, in etwa 950°C bis in etwa 1.000°C, in etwa 950°C bis in etwa 975°C, und dergleichen) und ist eine Endausgabetemperatur (FDT) beim Warmwalzschritt bevorzugt in etwa 800°C bis in etwa 950°C (z.B., in etwa 800°C bis in etwa 900°C, in etwa 800°C bis in etwa 850°C, in etwa 900°C bis in etwa 950°C und dergleichen). Weiter ist eine Abkühlungsrate beim Warmwalzschritt (z.B. und/oder beim Kaltwalzschritt) bevorzugt verursacht bzw. beeinflusst durch ein Scherkühlen (z.B. wird beim Warmwalzen die Abkühlungsrate durch Scherbeanspruchung des Werkstoffs beeinflusst, z.B. gesenkt) und ist eine Coiling- bzw. Aufwickeltemperatur (CT) beim Warmwalzschritt bevorzugt in etwa 100°C bis in etwa 740°C (z.B., in etwa 100°C bis in etwa 740°C, in etwa 200°C bis in etwa 740°C, in etwa 300°C bis in etwa 740°C, in etwa 400°C bis in etwa 740°C, in etwa 500°C bis in etwa 740°C, in etwa 600°C bis in etwa 740°C, in etwa 700°C bis in etwa 740°C, in etwa 400°C bis in etwa 640°C, in etwa 400°C bis in etwa 540°C, in etwa 400°C bis in etwa 500°C, und dergleichen). Weiter ist eine Struktur beim Warmwalzschritt bevorzugt Ferrit-Perlit (FP) und ist eine Dicke beim Warmwalzschritt bevorzugt 3 mm bis 4 mm (bspw. am Ende des Warmwalzschritts).
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Salzsäurekonzentration beim Säure-Beizschritt bevorzugt in etwa 17% oder mehr (z.B., 17%, 18%, 19%, 20%, oder mehr) und ist eine Temperatur beim Säure-Beizschritt bevorzugt in etwa 75°C bis in etwa 85°C (z.B., in etwa 75°C, in etwa 76°C, in etwa 77°C, in etwa 78°C, in etwa 79°C, in etwa 80°C, in etwa 81 °C, in etwa 82°C, in etwa 83°C, in etwa 84°C, und in etwa 85°C).
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Reduktionsgrad (z.B. ein Abwalzgrad) beim Kaltwalzschritt bevorzugt in etwa 50% oder mehr (z.B., 50%, 51%, 52%, 53%, 55%, 56%, 60% 70%, oder mehr), ist eine Glühtemperatur beim Kaltwalzschritt (z.B. im Anschluss daran) bevorzugt in etwa 600°C bis in etwa 860°C (z.B., in etwa 600°C bis in etwa 860°C, in etwa 700°C bis in etwa 860°C, in etwa 800°C bis in etwa 860°C, in etwa 600°C bis in etwa 760°C, in etwa 600°C bis in etwa 700°C, in etwa 600°C bis in etwa 800°C, in etwa 600°C bis in etwa 660°C, und dergleichen) und ist ein Wärmebehandlungsverfahren beim Kaltwalzschritt bevorzugt ein Haubenglühen (z.B. mittels eine Haubenglühofens) (BAF) oder ein kontinuierliches Glühen (bspw. mittels eines Durchlaufglühofens in einer Herstellungsstraße) (CAL).
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Verfahren weiter auf: einen Plattierungsschritt (S107) des Plattierens des niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahls nach dem Kaltwalzschritt, wobei es bevorzugt ist, dass die Plattierungsdicke beim Plattierungsschritt in etwa 1 µm bis in etwa 50 µm ist (z.B., in etwa 1 µm bis in etwa 50 µm, in etwa 5 µm bis in etwa 50 µm, in etwa 10 µm bis in etwa 50 µm, in etwa 20 µm bis in etwa 50 µm, in etwa 30 µm bis in etwa 50 µm, in etwa 40 µm bis in etwa 50 µm, in etwa 1 µm bis in etwa 40 µm, in etwa 1 µm bis in etwa 30 µm, in etwa 1 µm bis in etwa 20 µm, in etwa 1 µm bis in etwa 10 µm, und dergleichen), und es bevorzugt, dass ein Plattierungsrohmaterial beim Plattierungsschritt aufweist: mehr als 0 Gew.-% und weniger als 3 Gew.-% von Mg (z.B., mehr als 0 Gew.-%, in etwa 0,1 Gew.-%, in etwa 0,5 Gew.-%, in etwa 1 Gew.-%, in etwa 2 Gew.-%, in etwa 3 Gew.-% und dergleichen von Mg) und in etwa 5 Gew.-% bis in etwa 15 Gew.-% von Si (z.B., in etwa 5 Gew.-%, in etwa 6 Gew.-%, in etwa 7 Gew.-%, in etwa 8 Gew.-%, in etwa 9 Gew.-%, in etwa 10 Gew.-%, in etwa 11 Gew.-%, in etwa 12 Gew.-%, in etwa 13 Gew.-%, in etwa 14 Gew.-% und in etwa 15 Gew.-% von Si) und als Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen. In diesem Fall ist Si ein Element, welches eine Oxidationsbeständigkeit und eine Korrosionsbeständigkeit beeinflusst, und wie es durch die 6 bis 9 gesehen werden kann, wenn der Gehalt von Si gesteigert ist, ist die Oxidationsbeständigkeit gesteigert, so dass der Gehalt von Si bevorzugt 5 Gew.-% oder mehr ist. Wenn der Gehalt von Si jedoch sehr hoch ist, wird eine Versprödung der Plattierungsschicht groß, so dass die Plattierungsschicht während des Bearbeitens zerbrochen wird, und ein Schlackenproblem tritt beim Management des Plattierungs(herstellungs)gefäßes (z.B. ein Gefäß zum Schmelzen der Plattierungslegierung) auf, und als ein Ergebnis ist es bevorzugt, dass der Gehalt von Si 15 Gew.-% oder weniger ist.
Die Menge des Plattierungsrohmaterials, welches auf den niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahl plattiert wird, ist bevorzugt in etwa 10 g/m² bis in etwa 800 g/m² (z.B., in etwa 10 g/m² bis in etwa 800 g/m², in etwa 500 g/m² bis in etwa 800 g/m², in etwa 100 g/m² bis in etwa 800 g/m², in etwa 150 g/m² bis in etwa 800 g/m², in etwa 200 g/m² bis in etwa 800 g/m², in etwa 250 g/m² bis in etwa 800 g/m², in etwa 300 g/m² bis in etwa 800 g/m², in etwa 350 g/m² bis in etwa 800 g/m², in etwa 400 g/m² bis in etwa 800 g/m², in etwa 500 g/m² bis in etwa 800 g/m², in etwa 600 g/m² bis in etwa 800 g/m², in etwa 10 g/m² bis in etwa 500 g/m², in etwa 10 g/m² bis in etwa 200 g/m², in etwa 10 g/m² bis in etwa 100 g/m², und dergleichen), und eine Plattierungstemperatur beim Plattierungsschritt ist bevorzugt in etwa 650°C bis in etwa 670°C (z.B., in etwa 650°C, in etwa 655°C, in etwa 660°C, in etwa 665°C und in etwa 670°C). Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass das Verfahren weiter aufweist: einen Legierung-Wärmebehandlungsschritt (S109) des Wärmebehandelns des plattierten niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahls bei einer Temperatur von 690°C bis 790°C nach dem Plattierungsschritt.
Bei genauerer Betrachtung korrespondiert ein Legierungsbestandteil zum Verbessern der Korrosionsbeständigkeit im niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahl der vorliegenden Erfindung zu Cu und Sb. Cu hat ein Schmelzpunkt von 1.085°C, und Sb hat ein Schmelzpunkt von 630,6°C. Im Gegensatz dazu korrespondiert der Schmelzpunkt von Eisen zu 1.538°C. Dementsprechend, um die Qualität der Oberfläche während eines Warmwalzschritts, das heißt, einem Warmwalzen, und eines Kaltwalzschritts, das heißt, einem Kaltwalzen, nach einem kontinuierlichen Gießen zu verbessern, besteht ein Bedarf zum Managen einer Walztemperatur und einer Abkühlungsrate und des Steuerns eines Reduktionsgrads (einer Eingabedicke zu einer Produktdicke). Weiter ist es in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass eine Al-Si-Plattierung angewendet wird, um eine galvanische Korrosion und eine Spaltkorrosion zu verhindern, und ist es bevorzugt, dass ein Rohmaterial, welches für das Plattierten verwendet wird, Si in einer Menge von 5 Gew.-% bis 15 Gew.-% aufweist. In diesem Fall ist Si ein Element, welches eine Oxidationsbeständigkeit und eine Korrosionsbeständigkeit beeinflusst, wie es durch die 6 bis 9 gezeigt ist, und, wenn der Gehalt von Si gesteigert ist, ist die Oxidationsbeständigkeit gesteigert, so dass der Gehalt von Si bevorzugt in etwa 5 Gew.-% oder mehr ist (z.B., in etwa 5 Gew.-%, in etwa 6 Gew.-%, in etwa 7 Gew.-%, in etwa 8 Gew.-%, in etwa 9 Gew.-%, in etwa 10 Gew.-% oder mehr). Wenn der Gehalt von Si jedoch sehr hoch ist, wird eine Versprödung der Plattierungsschicht groß, so dass die Plattierungsschicht während des Bearbeitens zerbrochen wird, und ein Schlackenproblem tritt beim Management des Plattierungs(herstellungs)gefäßes auf, und als ein Ergebnis ist es bevorzugt, dass der Gehalt von Si in etwa 15 Gew.-% oder weniger ist (z.B., 15 Gew.-%, 14 Gew.-%, 13 Gew.-%, 12 Gew.-%, 11 Gew.-%, 10 Gew.-%, 9 Gew.-%, 8 Gew.-%, 7 Gew.-%, 6 Gew.-% oder weniger). Weiter ist es bevorzugt, dass in der Al-Legierung zusätzlich Mg in einer Menge von 0 Gew.-% bis 3 Gew.-% (z.B., 0 Gew.-% bis 3 Gew.-%, 0 Gew.-% bis 2,5 Gew.-%, 0 Gew.-% bis 2 Gew.-%, 0 Gew.-% bis 1,5 Gew.-%, 0 Gew.-% bis 1 Gew.-%, 0,1 Gew.-% bis 3 Gew.-%, 0,1 Gew.-% bis 2 Gew.-%, 0,1 Gew.-% bis 1 Gew.-% oder 0,5 Gew.-% bis 3 Gew.-%) gemäß der korrosiven Umgebung hinzugegeben ist, welche vorliegt.
Beispiele
Nachfolgend ist die vorliegende Erfindung im Detail durch Beispiele beschrieben. Diese Beispiele dienen nur zur Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung, und es ist dem Fachmann klar, dass der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht als durch diese Beispiele beschränkt zu interpretieren ist.
Die 13 ist ein Diagramm, welches die Korrosionsrate eines Beispiels gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und eines Vergleichsbeispiels zeigt, welches die bezogene Technik ist, bei Konzentrationen einer wässrigen Schwefelsäurelösung. In dem Beispiel gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann es bestätigt werden, dass bei niedrigen und hohen Konzentrationen von Schwefelsäure, das heißt, eine Konzentration von 0,5 Gew.-% und (bis) 30 Gew.-% oder weniger, der niederlegierte und korrosionsbeständige Stahl und das Al-Legierungsplattierungsmaterial, welche Beispiele der vorliegenden Erfindung sind, eine bessere Korrosionsbeständigkeit als das Vergleichsbeispiel haben, welches die bezogene Technik ist, das heißt, STS409L.
Die 14 ist eine schematische Ansicht, welche Aspekte vor und nach einem Eintauchen des Vergleichsbeispiels 1 gemäß der bezogenen Technik in ein künstliches Kondenswasser vergleicht. Wie es in der 14 gezeigt ist, kann es bestätigt werden, dass beim STS409L der bezogenen Technik, das heißt, dem Vergleichsbeispiel 1, zwei Testproben, welche vollständig im künstlichen Kondenswasser eingetaucht waren, aufgrund einer Reaktion vollständig aufgelöst und verloren sind, und zwei Testproben, welche zur Hälfte in das künstliche Kondenswasser eingetaucht waren, einen aufgelösten eingetauchten Abschnitt aufweisen. Weiter ist die 15 eine schematische Ansicht, welche Aspekte vor und nach einem Eintauchen eines Vergleichsbeispiels 2 gemäß der bezogenen Technik in künstliches Kondenswasser vergleicht. Wie es in der 15 gezeigt ist, kann es bestätigt werden, dass beim STS439L der bezogenen Technik, das heißt, dem Vergleichsbeispiel 2, zwei Testproben, welche vollständig im künstlichen Kondenswasser eingetaucht waren, aufgrund einer Reaktion vollständig aufgelöst und verloren sind, und zwei Testproben, welche zur Hälfte in das künstliche Kondenswasser eingetaucht waren, einen aufgelösten eingetauchten Abschnitt aufweisen. Im Gegensatz dazu ist die 16 eine schematische Ansicht, welche Aspekte vor und nach einem Eintauchen des Beispiels gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in künstliches Kondenswasser vergleicht. In einem Beispiel der vorliegenden Erfindung kann es bestätigt werden, dass zwei Testproben gebildet wurden und vollständig eingetaucht wurden, aber die Gestalt beibehalten wurde, während die Proben sogar nach einer abgelaufenen Zeitdauer nicht aufgelöst wurden. Darüber hinaus wurde das künstliche Kondenswasser in den 14 bis 16 mit der gleichen Konzentration von 10% (z.B. Schwefelsäure) verwendet.
Die 17 ist eine Abbildung eines (z.B. Abgas-)Schalldämpferteils, welches aus einem niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahl gemäß dem Beispiel der vorliegenden Erfindung geformt ist. Obwohl ein Teil, das heißt, der Schalldämpfer, aus dem niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahl der vorliegenden Erfindung geformt ist, kann es bestätigt werden, dass die Formbarkeit exzellent ist, da Risse oder Falten nicht gebildet werden, wie es in der 17 gezeigt ist.
Die vorliegende Erfindung hat einen Effekt des Reduzierens von Kosten von in etwa 20 % bis in etwa 40 % (z.B., in etwa 20% bis in etwa 40%, in etwa 20% bis in etwa 38%, in etwa 20% bis in etwa 35%, in etwa 20% bis in etwa 30%, in etwa 25% bis in etwa 40%, in etwa 30% bis in etwa 40% und dergleichen) verglichen mit rostfreiem Stahl der bezogenen Technik durch Reduzieren der zusätzlichen Menge von Legierungsbestandteilen, welche in der bezogenen Technik vorhanden sind.
Die vorliegende Erfindung hat dahingehend Vorteile, dass durch Weglassen von teuren Legierungsbestandteilen, welche in der bezogenen Technik vorhanden sind, Ermitteln eines enthaltenen Legierungsbestandteils gemäß einer Eigenschaft eines jeden Legierungsbestandteils und gleichzeitiges Einstellen einer Walztemperatur, einer Abkühlungsrate und eines Reduktionsverhältnisses (z.B. Abwalzgrads) während des Herstellungsvorgangs die Korrosionsbeständigkeit eines Fahrzeugs in einer korrosiven Umgebung verbessert ist, Geräusche und Vibrationen reduziert sind, Herstellungskosten niedrig sind, eine Stabilität und eine lange Lebensdauer eines Materials erreicht werden und der Bereich, in welchem das Material anwendbar ist, erweitert ist.
Wie es oben beschrieben ist, wurde die vorliegende Erfindung in Bezug auf spezifische beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, aber die spezifischen beispielhaften Ausführungsform dienen nur der Darstellung, und die vorliegende Erfindung ist darauf nicht beschränkt. Beschriebene beispielhafte Ausführungsformen können durch den Fachmann, welchen die vorliegende Erfindung betrifft, geändert oder modifiziert werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und zahlreiche Abwandlungen und Modifikationen sind innerhalb der Technik der vorliegenden Erfindung und dem äquivalenten Umfang der Ansprüche möglich, welche nachfolgend beschrieben sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 1020170058061 [0001]

Claims

Ein niederlegierter und korrosionsbeständiger Stahl für ein Fahrzeug, aufweisend: in etwa 0,001 Gew.-% bis in etwa 0,1 Gew.-% von C, in etwa 0,01 Gew.-% bis in etwa 0,5 Gew.-% von Si, in etwa 0,1 Gew.-% bis in etwa 0,6 Gew.-% von Mn, mehr als 0 Gew.-% und in etwa 0,18 Gew.-% oder weniger von P, mehr als 0 Gew.-% und weniger als 0,02 Gew.-% von S, in etwa 0,001 Gew.-% bis in etwa 0,03 Gew.-% von Nb, mehr als 0 Gew.-% und in etwa 0,03 Gew.-% oder weniger von Cr, in etwa 0,05 Gew.-% bis in etwa 0,3 Gew.-% von Cu, in etwa 0,05 Gew.-% bis in etwa 0,2 Gew.-% von Ni und mehr als 0 Gew.-% und in etwa 0,2 Gew.-% oder weniger eines kombinierten Gewichts von Sn und Sb, und als Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen.
Der niederlegierte und korrosionsbeständige Stahl gemäß Anspruch 1, wobei der niederlegierte und korrosionsbeständige Stahl eine Zugfestigkeit von in etwa 350 MPa bis in etwa 450 MPa hat.
Der niederlegierte und korrosionsbeständige Stahl gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der niederlegierte und korrosionsbeständige Stahl eine Streckgrenze von in etwa 200 MPa bis in etwa 400 MPa hat.
Der niederlegierte und korrosionsbeständige Stahl gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der niederlegierte und korrosionsbeständige Stahl eine Längung von in etwa 30%bis in etwa 45% hat.
Der niederlegierte und korrosionsbeständige Stahl gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Mikrostruktur des niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahls Ferrit ist.
Der niederlegierte und korrosionsbeständige Stahl gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der niederlegierte und korrosionsbeständige Stahl mit einem Plattierungsrohmaterial plattiert ist.
Der niederlegierte und korrosionsbeständige Stahl gemäß Anspruch 6, wobei der niederlegierte und korrosionsbeständige Stahl eine Plattierungsdicke von in etwa 1 µm bis in etwa 50 µm hat.
Der niederlegierte und korrosionsbeständige Stahl gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei das Plattierungsrohmaterial aufweist: mehr als 0 Gew.-% und weniger als in etwa 3 Gew.-% von Mg und in etwa 5 Gew.-% bis in etwa 15 Gew.-% von Si und als Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen.
Der niederlegierte und korrosionsbeständige Stahl gemäß Anspruch 8, wobei eine Menge des Plattierungsrohmaterials, welches auf den niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahl plattiert ist, in etwa 10 g/m² bis in etwa 800 g/m² ist.
Ein Verfahren zum Herstellen eines niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahls für ein Fahrzeug, wobei das Verfahren aufweist: einen Warmwalzschritt (S101) des Warmwalzens des niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahls gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, einen Säure-Beizschritt (S103) des Entfernens von Eisenoxiden vom warmgewalzten niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahl, und einen Kaltwalzschritt (S105)des Kaltwalzens des säure-gebeizten niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahls.
Das Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei eine Struktur im Warmwalzschritt (S101) Ferrit-Perlit ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei eine Dicke im Warmwalzschritt (S101) in etwa 3 mm bis in etwa 4 mm ist.
Das Verfahren gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 12, wobei eine Salzsäurekonzentration beim Säure-Beizschritt (S103) in etwa 17% oder mehr ist.
Das Verfahren gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 13, wobei eine Temperatur beim Säure-Beizschritt (S103) in etwa 75°C bis in etwa 85°C ist.
Das Verfahren gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 14, wobei eine Glühtemperatur beim Kaltwalzschritt (S105) in etwa 600°C bis in etwa 860°C ist.
Das Verfahren gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 15, wobei ein Wärmebehandlungsverfahren beim Kaltwalzschritt (S105) ein Haubenglühen oder ein kontinuierliches Glühen ist.
Das Verfahren gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 16, weiter aufweisend: einen Plattierungsschritt (S107) des Plattierens des niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahls nach dem Kaltwalzschritt (S105).
Das Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei eine Plattierungstemperatur beim Plattierungsschritt (S107) in etwa 650°C bis in etwa 670°C ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 17 oder 18, weiter aufweisend: einen Legierung-Wärmebehandlungsschritt (S109) des Wärmebehandelns des plattierten niederlegierten und korrosionsbeständigen Stahls bei einer Temperatur von in etwa 690°C bis in etwa 790°C nach dem Plattierungsschritt (S107).