ES2706305T3

ES2706305T3 - Lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en caliente y recocida, procedimiento para producir la misma, y lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en frío y recocida

Info

Publication number: ES2706305T3
Application number: ES15746068T
Authority: ES
Inventors: Tetsuyuki Nakamura; Hiroki Ota; Chikara Kami
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2014-02-05
Filing date: 2015-02-03
Publication date: 2019-03-28
Anticipated expiration: 2035-02-03
Also published as: JPWO2015118855A1; TW201538749A; CN105960476B; EP3103889A4; WO2015118855A1; EP3103889A1; US10837075B2; JP5904306B2; TWI553129B; KR101841379B1; CN105960476A; EP3103889B1; KR20160103100A; US20170175217A1

Abstract

Lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en caliente y recocida que comprende una composición que consiste en, en porcentaje en masa, 0,015% o menos de C, 1,00% o menos de Si, 1,00% o menos de Mn, 0,040% o menos de P, 0,010% o menos de S, 12,0% o más y un 23,0% o menos de Cr, 0,20% o más y 1,00% o menos de Al, 0,020% o menos de N, 1,00% o más y 2,00% o menos de Cu, y 0,30% o más y 0,65% o menos de Nb, estando contenidos Si y Al para cumplir la expresión (1) que se describe a continuación, opcionalmente uno o más de 0,50% o menos de Ni, 1,00 % o menos de Mo, 0,50% o menos de Co, 0,50% o menos de Ti, 0,50% o menos de Zr, 0,50% o menos de V, 0,0030% o menos de B, 0,08% o menos de ETR, 0,0050% o menos de Ca, y 0,0050% o menos de Mg, siendo el resto Fe e impurezas incidentales, en el que Si >= Al (1) (donde, en la expresión (1), Si representa el contenido de Si (% en masa), y Al representa el contenido de Al (% en masa)), y en el que la lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en caliente y recocida tiene una dureza Vickers de menos de 205 medida de acuerdo con JIS Z2244.

Description

DESCRIPCIÓN

Lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en caliente y recocida, procedimiento para producir la misma, y lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en frío y recocida

Campo técnico

La presente invención se refiere a aceros que contienen Cr, en particular, a una lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en caliente y recocida que tiene buena resistencia a la oxidación y resistencia a la fatiga a alta temperatura y que se utiliza adecuadamente para piezas de escape, tales como tubos de escape y carcasas de convertidor para automóviles y motocicletas y conductos de escape de aire para centrales termoeléctricas, utilizados a altas temperaturas; un procedimiento para producir la lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en caliente y recocida; y una lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en frío y recocida producida sometiendo la lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en caliente y recocida a un tratamiento de laminado en frío y recocido.

Técnica anterior

Las piezas de escape, tales como colectores de escape, tubos de escape, carcasas de convertidor de automóviles, que se utilizan a altas temperaturas, se calientan y se enfrían durante el arranque y la parada del funcionamiento del motor respectivamente, de modo que la expansión y contracción térmica de los mismos se repite. Además, las piezas de escape están restringidas por las piezas de alrededor. Por lo tanto, su expansión y contracción térmica son limitadas y, como resultado, se produce una tensión térmica en sus materiales, lo que provoca fatiga térmica. Además, cuando los motores están en funcionamiento, como las piezas de escape se mantienen a altas temperaturas, las vibraciones producen fatiga a alta temperatura. Por lo tanto, para cada una de las partes se requiere un material que presente una buena resistencia a la oxidación, una buena resistencia a la fatiga térmica y una buena resistencia a la fatiga a altas temperaturas (en lo sucesivo, estas tres propiedades se denominan colectivamente "resistencia térmica").

Actualmente, los aceros que contienen Cr, tales como el Tipo 429 (14% en masa de Cr -0,9% en masa de Si - 0,4% en masa de Nb) que contiene Nb y Si, se utilizan ampliamente como materiales para partes de escape que se requieren que tengan resistencia térmica. Sin embargo, la mejora en el rendimiento del motor va acompañada de un aumento de la temperatura de los gases de escape a una temperatura superior a 900 °C. En este caso, el Tipo 429 no cumple completamente las propiedades requeridas, en particular, la resistencia a la fatiga térmica y la resistencia a la fatiga a altas temperaturas.

Para abordar los problemas anteriores, se han desarrollado materiales, tales como un acero que contiene Cr que contiene Mo además de Nb y que tiene una resistencia a prueba de altas temperaturas mejorada, SUS444 (19% en masa de Cr-0,5% en masa de Nb-2% en masa Mo) especificado en JIS G4305, y un acero inoxidable ferrítico que contiene Nb, Mo y W descritos en la literatura de patentes 1. En particular, el SUS444 y el acero inoxidable ferrítico descritos en la literatura de patentes 1 son excelentes en propiedades, tales como resistencia térmica y resistencia a la corrosión y, por lo tanto, se han utilizado ampliamente como materiales para piezas de escape utilizadas a altas temperaturas. Sin embargo, el reciente gran aumento y volatilidad en el precio de los metales raros, tales como Mo y W, ha exigido el desarrollo de un material que sea producido a partir de materias primas de bajo coste y que tengan una resistencia térmica comparable a la de un acero que contiene Cr que contiene Mo y W.

Para hacer frente a la demanda, se han reportado muchas técnicas para mejorar la resistencia térmica de los aceros inoxidables ferríticos sin utilizar Mo o W costosos.

Por ejemplo, la literatura de patente 2 describe un acero inoxidable ferrítico en el cual se añade 0,50% en masa o menos de Nb, entre 0,8% y 2,0% en masa de Cu, y entre 0,03% y 0,20% en masa de V a un acero que contiene entre 10% y 20% en masa de Cr, utilizándose el acero inoxidable para piezas de conductos de gases de escape de automóviles. La literatura de patentes 2 establece que la adición de V y Cu en combinación mejora la resistencia a alta temperatura a 900 °C o menos, la maleabilidad y la tenacidad a baja temperatura, que son comparables a las de un acero que contiene Nb y Mo.

La literatura de patente 3 describe un acero inoxidable ferrítico en el cual se añade entre 0,05% y 0,30% en masa de Ti, entre 0,10% y 0,60% en masa de Nb, entre 0,8% y 2,0% en masa de Cu y entre 0,0005% y 0,02% en masa de B a un acero que contiene entre 10% y 20% en masa de Cr, presentando el acero inoxidable ferrítico una microestructura para tener 10 precipitados o menos de una fase £-Cu (precipitados de Cu) por 25 pm2, presentando cada uno de los precipitados de Cu una longitud mayor de 0,5 pm o más. La literatura de patentes 3 establece que, en el caso en que la fase £-Cu presenta en un estado específico, tal como se ha mencionado anteriormente, la resistencia a la fatiga térmica del acero inoxidable ferrítico se mejora.

La literatura de patentes 4 describe un acero inoxidable ferrítico en el cual se añade entre 1% y 3% en masa de Cu a un acero que contiene entre 15% y 25% en masa de Cr, utilizándose el acero inoxidable ferrítico para piezas de escape de automóviles. La literatura de patentes 4 establece que la adición de una cantidad predeterminada de Cu da como resultado una intensificación de la precipitación debido al Cu en un rango de temperatura media (de 600 °C a 750 °C) y un endurecimiento de la solución sólida debido al Cu en un rango de temperatura alta, mejorando así la resistencia a la fatiga térmica del acero inoxidable ferrítico.

Cada una de las técnicas descritas en la bibliografía de patentes 2 a 4 tiene la característica de que la adición de Cu mejora la resistencia a la fatiga térmica de uno de los aceros inoxidables ferríticos correspondientes. La adición de Cu mejora la resistencia a la fatiga térmica del acero inoxidable ferrítico, pero deteriora significativamente la resistencia a la oxidación. Específicamente, en el caso en que se intenta mejorar la resistencia térmica de cada acero inoxidable ferrítico mediante la adición de Cu, aunque la resistencia a la fatiga térmica mejora, la resistencia a la oxidación del propio acero se deteriora, lo que deteriora por completo la resistencia térmica.

Se describen técnicas para mejorar la resistencia térmica de los aceros inoxidables ferríticos mediante la adición intencionada de Al.

Por ejemplo, la literatura de patente 5 describe un acero inoxidable ferrítico en el cual se añade entre 0,2% y 2,5% en masa de Al, que es un elemento de endurecimiento de la solución sólida, más de entre 0,5% y 1,0% en masa de Nb, y entre 3 x ([%C] [%N]) y 0,25% en masa de Ti (donde [%C] y [%N] representan el contenido de C y el contenido de N, respectivamente, expresados en unidades de % en masa) en a un acero que contiene entre 13% y 25% en masa de Cr, utilizándose el acero inoxidable ferrítico para piezas de escape de automóviles. La literatura de patentes 5 establece que la adición de cantidades predeterminadas de Al, Nb y Ti mejora la resistencia a la fatiga térmica del acero inoxidable ferrítico.

La literatura de patentes 6 describe un acero inoxidable ferrítico resistente al calor para un soporte de un catalizador en el cual se añade entre 0,1% y 2% en masa de Si, entre 1% y 2,5% en masa de Al, y entre 3 x (C N) y 20 x (C N) de Ti (% en masa) a un acero que contiene entre 10% y 25% en masa de Cr, en el que Si y Al se añaden de manera que Al 0,5 x Si se encuentra entre 1,5% y 2,8% en masa. La literatura de patentes 6 establece que la adición de cantidades predeterminadas de Si, Al y Ti permite formar una película de óxido compuesta principalmente de Al²Ü³que tiene altas propiedades de barrera en la superficie de contacto entre una capa de catalizador y un material base en una atmósfera de gas de escape del motor, mejorando así la resistencia a la oxidación del acero inoxidable ferrítico.

La literatura de patentes 7 describe un acero ferrítico que contiene Cr, en el cual se añade uno o dos o más de Ti, Nb, V y Al a un acero que contiene entre 6% y 20% en masa de Cr en una cantidad total de 1% en masa o menos. La literatura de patentes 7 establece que la adición de Al, etc. fija C, N como carbonitruro en el acero, mejorando de este modo la conformabilidad del acero ferrítico que contiene Cr.

Sin embargo, en la técnica descrita en la literatura de patentes 5 entre las técnicas que incluyen la adición intencionada de Al, el contenido de Si en el acero es bajo. Por lo tanto, incluso en el caso de la adición intencionada de Al, el Al se forma preferiblemente en un óxido o nitruro y, como resultado, la cantidad de Al en el soluto sólido se reduce, por lo que no se obtiene la resistencia de alta temperatura deseada al acero inoxidable ferrítico.

En la técnica descrita en la bibliografía de patentes 6, se añade una gran cantidad, 1% en masa o más, de Al. De este modo, la maleabilidad del acero inoxidable ferrítico a temperatura ambiente se deteriora significativamente. Además, el Al se combina fácilmente con O (oxígeno), deteriorándose así la resistencia a la oxidación. En la técnica descrita en la literatura de patentes 7, aunque se proporciona el acero inoxidable ferrítico que tiene buena conformabilidad, la cantidad de Cu o Al que se añade es pequeña, o no se añade Cu o Al; por lo tanto, no se proporciona una buena resistencia térmica.

Tal como se ha descrito anteriormente, cuando se intenta mejorar la resistencia a alta temperatura y la resistencia a la oxidación de un acero inoxidable ferrítico mediante la adición de Al, la adición intencionada de Al solo no proporciona los efectos suficientes. En el caso de la adición de Cu y Al en combinación, la adición de pequeñas cantidades de estos elementos no proporciona una buena resistencia térmica.

Para superar los problemas anteriores, los inventores han desarrollado un acero inoxidable ferrítico en el cual se añade entre 0,4% y 1,0% en masa de Si, entre 0,2% y 1,0% en masa de Al, entre 0,3% y 0,65% en masa de Nb y entre 1,0% y 2,5% en masa de Cu a un acero que contiene entre 16% y 23% en masa de Cr descrito en la literatura de patente 8, en el que se añade Si y Al para que se cumpla Si > Al. En este acero, la incorporación de cantidades predeterminadas de Nb y Cu en combinación aumenta la resistencia a altas temperaturas en un amplio rango de temperaturas para mejorar la resistencia a la fatiga térmica. Aunque contener Cu puede deteriorar la resistencia a la oxidación, contener una cantidad apropiada de Al previene este deterioro de la resistencia a la oxidación. Contener una cantidad adecuada de Al también mejora la resistencia a la fatiga térmica incluso en el rango de temperatura específico en el que contener Cu no mejora la resistencia a la fatiga térmica. Además, la optimización de la relación entre el contenido de Si y el contenido de Al mejora la resistencia a la fatiga a altas temperaturas.

Lista de citas

Literatura de patentes

PTL 1: Solicitud de patente japonesa no examinada n° de publicación 2004-18921

PTL 2: Publicación Internacional n° 2003/004714

PTL 3: Solicitud de patente japonesa no examinada n° de publicación 2006-117985

PTL 4: Solicitud de patente japonesa no examinada n° de publicación 2000-297355

PTL 5: Solicitud de patente japonesa no examinada n° de publicación 2008-285693

PTL 6: Solicitud de patente japonesa no examinada n° de publicación 2001-316773

PTL 7: Solicitud de patente japonesa no examinada n° de publicación 2005-187857

PTL 8: Solicitud de patente japonesa no examinada n° de publicación 2011-140709.

Descripción de la invención

Problema técnico

Se requieren reducciones de peso y contrapresión de escape de piezas de escape y, para este fin, se estudia una reducción adicional del grosor y la configuración en una forma compleja. En caso de someter una lámina delgada a un trabajo severo, el grosor de la lámina puede reducirse significativamente. Una parte que presente un grosor reducido puede romperse debido a fatiga a alta temperatura. Por lo tanto, puede formarse una grieta en la parte que tiene un grosor reducido por el trabajo severo a baja temperatura en lugar de una parte de la lámina a la temperatura máxima. Por esta razón, se ha requerido que los materiales de acero utilizados para las piezas de escape tengan una buena resistencia a la fatiga a altas temperaturas en un rango de temperaturas intermedio (aproximadamente 700 °C), así como a temperatura máxima. Sin embargo, el acero descrito en la literatura de patentes 8 se ha desarrollado estudiando la resistencia a la fatiga a altas temperaturas sólo a 850 °C. Por lo tanto, hay espacio para investigar la resistencia a la fatiga a altas temperaturas a unos 700 °C.

Un objeto de la presente invención es una lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en caliente y recocida que resuelva estos problemas y que presente una buena resistencia a la oxidación y una buena resistencia a la fatiga a alta temperatura a aproximadamente 700 °C, un procedimiento para producir la lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en caliente y recocida, y una lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en frío y recocida producida sometiendo la lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en caliente y recocida a un tratamiento de laminado en frío y recocido.

Solución al problema

Respecto al acero inoxidable ferrítico descrito en la literatura de patentes 8, es decir, el acero inoxidable ferrítico que contiene Cu, Al y Nb y que tiene una resistencia térmica mejorada, los inventores han realizado estudios intensivos para mejorar la resistencia a la fatiga a alta temperatura a la temperatura máxima (850 °C) y en un rango de temperaturas intermedio (aproximadamente 700 °C) en temperaturas de funcionamiento supuestas (entre temperatura ambiente y 850 °C) cuando el acero se utiliza para piezas de escape.

Los inventores observaron microestructuras de láminas de acero inoxidable ferrítico (láminas de acero laminadas en caliente y recocidas) producidas sometiendo un material de acero inoxidable ferrítico que contiene Cu, Al y Nb a laminado en caliente y recocido de una lámina de acero laminada en caliente bajo diversas condiciones y láminas de acero inoxidable ferrítico (láminas de acero laminadas en frío y recocidas) producidas, después de recocido, decapado, laminado en frío, recocido de lámina de acero laminada en frío, y decapado, A continuación, las láminas de acero inoxidable ferrítico (las láminas de acero laminadas en caliente y recocidas y las láminas de acero laminadas en frío y recocidas) se calentaron a 700 °C y se sometieron a una prueba de fatiga a alta temperatura.

Los resultados demostraron que una microestructura en la que se inhibe la precipitación de £-Cu proporciona una buena resistencia a la fatiga a altas temperaturas a aproximadamente 700 °C. Además, se encontró que, en la etapa de laminado en caliente, la optimización de la temperatura de enrollamiento permite inhibir la precipitación de £-Cu en las láminas de acero laminadas en caliente y recocidas y en las láminas de acero laminadas en frío y recocidas.

Los resultados demostraron que existe una correlación entre la cantidad de £-Cu precipitado y la dureza de cada una de las láminas de acero inoxidable ferrítico y que un aumento en la cantidad de £-Cu precipitado aumenta la dureza de cada una de las láminas de acero inoxidable ferrítico. En lugar de la cuantificación de la cantidad de £-Cu precipitada, se midió la dureza en las láminas de acero laminadas en caliente y recocidas y la resistencia a la fatiga a alta temperatura a 700 °C. Los resultados demostraron que, cuando la temperatura de enrollamiento se optimiza de tal manera que cada una de las láminas de acero laminada en caliente y recocida tiene una dureza Vickers inferior a 205, la cantidad de £-Cu precipitado se reduce para proporcionar las láminas de acero inoxidable ferrítico que tienen cada una resistencia a la fatiga a altas temperaturas a unos 700 °C.

Tal como se ha descrito anteriormente, los inventores han encontrado que la adición de cantidades predeterminadas de Cu, Al y Nb y la optimización de un historial térmico después del laminado en caliente para controlar la precipitación de s-Cu proporciona un acero que tiene una buena resistencia a la fatiga a altas temperaturas, no sólo a la temperatura máxima (850 °C) sino también en un rango de temperaturas intermedio (alrededor de 700 °C) a temperaturas de funcionamiento supuestas (entre temperatura ambiente y 850 °C) cuando el acero se utiliza para piezas de escape. Los hallazgos han conducido a la realización de la presente invención. A continuación, se describirá la idea general de la presente invención.

La invención se refiere a una lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en caliente y recocida de acuerdo con la reivindicación 1, una lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en frío y recocida de acuerdo con la reivindicación 2 y un procedimiento para producir la lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en caliente y recocida de acuerdo con la reivindicación 3.

[2] La lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en caliente y recocida descrita en el ítem [1] contiene, además, en porcentaje en masa, uno o dos o más seleccionados de entre 0,50% o menos de Ni, 1,00% o menos de Mo, y 0,50% o menos de Co, además de la composición.

[3] La lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en caliente y recocida descrita en el ítem [1] o [2] contiene, además, en porcentaje en masa, uno o dos o más seleccionados de 0,50% o menos de Ti, 0,50% o menos de Zr, 0,50 % o menos de V, 0,0030% o menos de B, 0,08% o menos de ETR, 0,0050% o menos de Ca, y 0,0050% o menos de Mg, además de la composición.

[4] Se produce una lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en frío y recocida sometiendo la lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en caliente y recocida descrita en cualquiera de los puntos [1] a [3] a un tratamiento de laminado en frío y recocido.

[5] Un procedimiento para producir la lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en caliente y recocida descrita en cualquiera de los ítems [1] a [4] incluye someter un bloque de acero a laminado en caliente y recocido de una lámina de acero laminada en caliente en ese orden,

en el que, en el laminado en caliente, una temperatura de enrollamiento es inferior a 600 °C.

Efectos ventajosos de la invención

De acuerdo con la presente invención, es posible proporcionar una lámina de acero inoxidable ferrítico recocida y laminada en caliente que presente una buena resistencia a la oxidación y una buena resistencia a la fatiga a alta temperatura y que sea adecuada para piezas de escape para automóviles, etc., un procedimiento para producir lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en caliente y recocida, y una lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en frío y recocida producida sometiendo la lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en caliente y recocida a un tratamiento de laminado en frío y recocido. En particular, de acuerdo con la presente invención, se proporciona la lámina de acero inoxidable ferrítico que tiene una buena resistencia a la fatiga a alta temperatura en un amplio rango de temperaturas y, por lo tanto, pueden ampliarse las aplicaciones de los aceros inoxidables ferríticos, lo que proporciona efectos destacados industrialmente.

Breve descripción de dibujos

[Figura 1] La figura 1 ilustra la forma de una muestra para una prueba de fatiga a alta temperatura en ejemplos.

Descripción de realizaciones

A continuación, se describirá específicamente la presente invención.

Una lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en caliente y recocida de la presente invención tiene una composición que contiene, en porcentaje en masa, 0,015% o menos de C, 1,00% o menos de Si, 1,00% o menos de Mn, 0,040% o menos de P, 0,010% o menos de S, 12,0% o más y 23,0% o menos de Cr, 0,20% o más y 1,00% o menos de Al, 0,020% o menos de N, 1,00% o más y 2,00% o menos de Cu, y 0,30% o más y 0,65% o menos de Nb, estando contenidos Si y Al para cumplir la expresión (1), es decir, Si > Al (donde, en la expresión, Si representa el contenido de Si (% en masa), y Al representa el contenido de Al (% en masa), siendo el resto Fe e impurezas incidentales, y la lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en caliente y recocida tiene una dureza Vickers inferior a 205.

Una lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en frío y recocida de la presente invención se produce sometiendo la lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en caliente y recocida de la presente invención a un tratamiento de laminado en frío y recocido.

A continuación, se describirán las razones para la limitación del contenido de los componentes de la lámina de acero inoxidable ferrítico recocida y laminada en caliente de la presente invención. Hay que tener en cuenta que el % utilizado para el contenido de cada componente representa % en masa, salvo que se especifique lo contrario.

C: 0,015% o menos

El C es un elemento eficaz para aumentar la resistencia del acero. Sin embargo, un contenido de C de más de 0,015% resulta en un deterioro significativo en la tenacidad y la conformabilidad del acero. Por lo tanto, el contenido de C es de 0,015% o menos. Desde el punto de vista de asegurar la conformabilidad del acero, el contenido de C es preferiblemente de 0,008% o menos. Desde el punto de vista de garantizar la resistencia requerida para las piezas de escape, el contenido de C es preferiblemente de 0,001% o más. Más preferiblemente, el contenido de C es de 0,003% o más.

Si: 1,00% o menos

El Si es un elemento que mejora la resistencia a la oxidación del acero y un elemento importante para utilizar eficazmente el endurecimiento de la solución sólida con Al, tal como se describe a continuación. Para proporcionar los efectos, el contenido de Si es preferiblemente de 0,02% o más. Un contenido excesivo de Si de más de 1,00% da como resultado un deterioro en la capacidad de trabajo del acero. Por lo tanto, el contenido de Si es de 1,00% o menos. El Si es un elemento eficaz para mejorar la resistencia a la oxidación del acero en una atmósfera de vapor de agua. En el caso en que requiere la resistencia a la oxidación en la atmósfera de vapor de agua, el contenido de Si es preferiblemente de 0,40% o más. Más preferiblemente, el contenido de Si es de 0,60% o más y de 0,90% o menos. Mn: 1,00% o menos

El Mn es un elemento añadido como agente desoxidante y añadido para aumentar la resistencia del acero. El Mn también tiene el efecto de mejorar la resistencia a la oxidación al inhibir la separación de escamas de óxido (desprendimiento de escamas de óxido). Para proporcionar los efectos, el contenido de Mn es preferiblemente de 0,02% o más. Sin embargo, es probable que un contenido excesivo de Mn superior a 1,00% dé lugar a la formación de una fase y a alta temperatura, lo que deteriora la resistencia térmica del acero. Por lo tanto, el contenido de Mn es de 1,00% o menos. El contenido de Mn es preferiblemente de 0,05% o más y de 0,80% o menos y más preferiblemente de 0,10% o más y de 0,50% o menos.

P: 0,040% o menos

El P es un elemento dañino que deteriora la tenacidad del acero y preferiblemente se minimiza. Por lo tanto, en la presente invención, el contenido de P es de 0,040% o menos. El contenido de P es preferiblemente de 0,030% o menos.

S: 0,010% o menos

El S es un elemento dañino que afecta negativamente a la conformabilidad reduciendo el alargamiento y el valor r del acero y que deteriora la resistencia a la corrosión. Por lo tanto, deseablemente, el contenido de S se minimiza en la presente invención. El contenido de S es de 0,010% o menos y preferiblemente de 0,005% o menos.

Cr: 12,0% o más y 23,0% o menos.

El Cr es un elemento importante para mejorar la resistencia a la corrosión y la resistencia a la oxidación. Si el contenido de Cr es inferior a 12,0% no se obtiene una resistencia a la oxidación suficiente. El Cr también es un elemento que aumenta la dureza del acero, lo que disminuye la ductilidad del acero por endurecimiento de la solución sólida a temperatura ambiente. En particular, un contenido de Cr de más de 23,0% produce inconvenientes significativos debido al aumento de la dureza y la disminución de la ductilidad. Por lo tanto, el contenido de Cr es de 12,0% o más y 23,0% o menos. El contenido de Cr es preferiblemente de 14,0% o más y 20,0% o menos.

Al: 0,20% o más y 1,00% o menos.

El Al es un elemento esencial para mejorar la resistencia a la oxidación de un acero que contiene Cu. El Al también es un elemento que se disuelve en acero y refuerza el acero mediante el endurecimiento de la solución sólida. En particular, el Al tiene el efecto de mejorar la resistencia térmica al aumentar la resistencia a altas temperaturas a una temperatura superior a 800 °C y, por lo tanto, es un elemento importante en la presente invención. En particular, para proporcionar una buena resistencia a la oxidación, el contenido de Al debe ser de 0,20% o más. Por otra parte, un contenido de Al superior a 1,00% conduce a un aumento de la dureza del acero, lo que deteriora la maleabilidad. Por lo tanto, el contenido de Al es de 0,20% o más y de 1,00% o menos. El contenido de Al es preferiblemente de 0,25% o más y de 0,80% o menos y más preferiblemente de 0,30% o más y de 0,60% o menos.

En la presente invención, Si y Al están contenidos para cumplir la expresión (1) que se describe a continuación. En la expresión (1), Si representa el contenido de Si (% en masa) y Al representa el contenido de Al (% en masa).

Si > Al (1)

Tal como se ha descrito anteriormente, el Al es un elemento que tiene la capacidad de endurecimiento de la solución sólida a altas temperaturas y, por lo tanto, el efecto de aumentar la resistencia del acero a altas temperaturas. Sin embargo, en el caso en que el contenido de Al de acero sea mayor que el contenido de Si, el Al forma preferiblemente un óxido y un nitruro a alta temperatura y la cantidad de Al disuelto se reduce, por lo que no contribuye suficientemente al endurecimiento de la solución sólida. Por el contrario, en el caso en que el contenido de Si del acero es igual o superior al contenido de Al, el Si se oxida preferiblemente y forma una capa de óxido densa sobre una superficie de una lámina de acero de manera continua. Esta capa de óxido tiene el efecto de inhibir la difusión de oxígeno y nitrógeno desde el exterior hacia el interior. La formación de la capa de óxido minimiza la oxidación y nitruración, en particular, la nitruración, de Al, garantizando así una cantidad suficiente de Al disuelto. Como resultado, la resistencia a la fatiga térmica y la resistencia a la fatiga a alta temperatura se mejoraron considerablemente debido al aumento de la resistencia a la alta temperatura del acero causada por el endurecimiento de la solución sólida con Al. Por este motivo, Si y Al están contenidos para cumplir Si (% en masa) > Al (% en masa).

N: 0,020% o menos

El N es un elemento que deteriora la tenacidad y la conformabilidad del acero. Con un contenido de N superior a 0,020%, estos fenómenos parecen ser significativos. Por lo tanto, el contenido de N es de 0,020% o menos. Desde el punto de vista de garantizar la tenacidad y la conformabilidad del acero, el contenido de N se minimiza deseablemente. El contenido de N es preferiblemente menor de 0,015% y más preferiblemente de 0,010% o menos. Sin embargo, una reducción excesiva del contenido de N aumenta el coste de producción de un material de acero ya que tal desnitrificación requiere mucho tiempo. Por lo tanto, en vista tanto del coste como de la conformabilidad, el contenido de N es preferiblemente de 0,004% o más.

Cu: 1,00% o más y 2,00% o menos

El Cu es un elemento significativamente efectivo para mejorar la resistencia a la fatiga térmica y la resistencia a la fatiga a altas temperaturas debido a que la resistencia a la alta temperatura del acero aumenta con la intensificación de la precipitación con £-Cu. Para proporcionar los efectos, el contenido de Cu debe ser de 1,00% o más. Sin embargo, con un contenido de Cu superior a un 2,00%, incluso si se optimiza la temperatura de enrollamiento en la etapa de laminado en caliente de la presente invención, el £-Cu se precipita en una lámina laminada en caliente y recocida, por lo que no proporciona una buena resistencia a la fatiga a alta temperatura a 700 °C. Por esta razón, el contenido de Cu es de 1,00% o más y de 2,00% o menos. El contenido de Cu es preferiblemente de 1,10% o más y de 1,60% o menos.

Nb: 0,30% o más y 0,65% o menos.

El Nb es un elemento que mejora la resistencia a la corrosión y la conformabilidad del acero y la resistencia a la corrosión intergranular en una zona de soldadura debido a la fijación de C y N en el acero formando un carbonitruro, y que mejora la resistencia a la fatiga térmica al aumentar la resistencia a altas temperaturas. Estos efectos se proporcionan en un contenido de Nb de 0,30% o más. Sin embargo, un contenido de Nb superior a 0,65% promueve la fragilidad del acero al formar la precipitación de una fase de Laves. Por lo tanto, el contenido de Nb es de 0,30% o más y de 0,65% o menos. El contenido de Nb es preferiblemente de 0,35% o más y de 0,55% o menos. En particular, cuando se requiere la tenacidad del acero, el contenido de Nb es preferiblemente de 0,40% o más y de 0,99% o menos y más preferiblemente de 0,40% o más y de 0,47% o menos.

Se han descrito anteriormente los componentes básicos del acero inoxidable ferrítico de la presente invención. En la presente invención, si es necesario, uno o dos o más seleccionados de Ni, Mo y Co pueden estar contenidos, además, en los rangos que se describen a continuación, además de los componentes básicos anteriores.

Ni: 0,50% o menos

El Ni es un elemento que mejora la tenacidad del acero. El Ni también tiene el efecto de mejorar la resistencia a la oxidación del acero. Para proporcionar los efectos, el contenido de Ni es preferiblemente de 0,05% o más. El Ni es un elemento de formación de fase ^yintensa (elemento de formación de fase austenita). Por lo tanto, un contenido de Ni más de 0,50% puede deteriorar la resistencia a la oxidación y la resistencia a la fatiga térmica por la formación de la fase ^ya alta temperatura. Por consiguiente, si se contiene Ni, el contenido de Ni es preferiblemente de 0,50% o menos. El contenido de Ni es más preferiblemente de 0,10% o más y de 0,40% o menos.

Mo: 1,00% o menos

El Mo es un elemento que tiene el efecto de mejorar la resistencia a la fatiga térmica y la resistencia a la fatiga a alta temperatura al aumentar la resistencia a altas temperaturas del acero. Para proporcionar los efectos, el contenido de Mo es preferiblemente de 0,05% o más. En un acero que contiene Al como en la presente invención, un contenido de Mo superior a un 1,00% puede producir un deterioro de la resistencia a la oxidación. Por lo tanto, si Mo está contenido, el contenido de Mo es preferiblemente de 1,00% o menos. El contenido de Mo es más preferiblemente de 0,60% o menos. Co: 0,50% o menos

El Co es un elemento eficaz para mejorar la tenacidad del acero. El Co también tiene el efecto de mejorar la resistencia a la fatiga térmica al reducir el coeficiente de expansión térmica del acero. Para proporcionar los efectos, el contenido de Co es preferiblemente de 0,005% o más. Sin embargo, el Co es un elemento caro. Además, si el contenido de Co es más de 0,50%, los efectos se saturan. Por consiguiente, si se contiene Co, el contenido de Co es preferiblemente de 0,50% o menos. El contenido de Co es más preferiblemente de 0,01% o más y de 0,20% o menos. Si se requiere una buena tenacidad, el contenido de Co es preferiblemente de 0,02% o más y de 0,20% o menos.

El acero inoxidable ferrítico de la presente invención puede contener, además, uno o dos o más seleccionados de Ti, Zr, V, B, ETR, Ca y Mg en intervalos descritos a continuación, según sea necesario.

Ti: 0,50% o menos

Al igual que con el Nb, el Ti es un elemento que fija C y N en el acero, lo que mejora de este modo la resistencia a la corrosión y la conformabilidad, y previene la corrosión intergranular en una zona de soldadura. Además, el Ti es un elemento eficaz para mejorar la resistencia a la oxidación del acero que contiene Al de la presente invención. Para proporcionar los efectos, el contenido de Ti es preferiblemente de 0,01% o más. Sin embargo, un contenido excesivo de Ti de más de 0,50% da lugar a la formación de un nitruro grueso para deteriorar la tenacidad del acero. El deterioro de la tenacidad del acero afecta negativamente a la productividad. Por ejemplo, una lámina de acero se rompe por ciclos de doblado y enderezamiento en una línea de recocido de láminas de acero laminadas en caliente. Por consiguiente, si está contenido Ti, el contenido de Ti es preferiblemente de 0,50% o menos. El contenido de Ti es más preferiblemente de 0,30% o menos y aún más preferiblemente de 0,25% o menos.

Zr: 0,50% o menos

El Zr es un elemento que mejora la resistencia a la oxidación del acero. Para proporcionar el efecto, el contenido de Zr es preferiblemente de 0,005% o más. Sin embargo, un contenido de Zr de más de 0,50% hace que el acero se deteriore por precipitación de un compuesto intermetálico de Zr. Por lo tanto, si Zr está contenido, el contenido de Zr es preferiblemente de 0,50% o menos. El contenido de Zr es más preferiblemente de 0,20% o menos.

V: 0,50% o menos

El V es un elemento eficaz para mejorar tanto la maleabilidad como la resistencia a la oxidación del acero. Los efectos se proporcionan significativamente si el contenido de V es de 0,01% o más. Un contenido excesivo de V de más de 0,50% da lugar a la precipitación de V grueso (C, N), degradando así las propiedades de la superficie del acero. Por lo tanto, si V está contenido, el contenido de V es preferiblemente de 0,01% o más y de 0,50% o menos. El contenido de V es más preferiblemente de 0,05% o más y de 0,40% o menos y todavía más preferiblemente de 0,05% o más y menos de 0,20%.

B: 0,0030% o menos

El B es un elemento eficaz para mejorar la maleabilidad, en particular, la manejabilidad secundaria, del acero. Para proporcionar el efecto, el contenido de B es preferiblemente de 0,0005% o más. Un contenido excesivo de B más de 0,0030% reduce la maleabilidad del acero al formar BN. Por lo tanto, si B está contenido, el contenido de B es preferiblemente de 0,0030% o menos. El contenido de B es más preferiblemente de 0,0010% o más y de 0,0030% o menos.

ETR: 0,08% o menos

Al igual que con el Zr, un elemento de tierras raras (ETR) es un elemento que mejora la resistencia a la oxidación del acero. Para proporcionar el efecto del ETR, el contenido del ETR es preferiblemente de 0,01% o más. Un contenido de ETR superior a un 0,08% da como resultado la fragilidad del acero. Por lo tanto, si el ETR está contenido, el contenido de ETR es preferiblemente de 0,08% o menos. El contenido del ETR es más preferiblemente de 0,04% o menos.

Ca: 0,0050% o menos

El Ca es un componente eficaz para prevenir obstrucciones en la boquilla que pueden producirse durante colada continua debido a precipitación de inclusiones basadas en Ti. Para proporcionar el efecto, el contenido de Ca es preferiblemente de 0,0005% o más. Para proporcionar buenas propiedades superficiales sin causar defectos superficiales del acero, el contenido de Ca debe ser de 0,0050% o menos. Por lo tanto, si se contiene Ca, el contenido de Ca es preferiblemente de 0,0050% o menos. El contenido de Ca es más preferiblemente de 0,0005% o más y de 0,0020% o menos y aún más preferiblemente un 0,0005% o más y un 0,0015% o menos.

Mg: 0,0050% o menos

El Mg es un elemento eficaz para mejorar la maleabilidad y la tenacidad del acero al aumentar la proporción de cristales equiaxiales de un bloque. Además, el Mg es un elemento eficaz para inhibir el engrosamiento de carbonitruros de Nb y Ti. Cuando un carbonitruro de Ti se endurece, sirve como punto de partida para un agrietamiento frágil, deteriorando de este modo la tenacidad del acero. Además, cuando un carbonitruro de Nb se endurece, la cantidad de soluto sólido Nb en el acero se reduce, lo que da lugar a un deterioro de la resistencia a la fatiga térmica. El Mg es un elemento eficaz para solucionar estos problemas. El contenido de Mg es preferiblemente de 0,0010% o más. Un contenido de Mg superior a un 0,0050% da lugar a la degradación de las propiedades de la superficie del acero. Por lo tanto, si el Mg está contenido, el contenido de Mg es preferiblemente de 0,0050% o menos. El contenido de Mg es más preferiblemente de 0,0010% o más y un 0,0025% o menos.

Los elementos (el resto) distintos de los descritos anteriormente contenidos en la lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en caliente y recocida de la presente invención son Fe e impurezas incidentales.

La lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en caliente y recocida de la presente invención tiene características de presentar la composición especificada tal como se ha descrito anteriormente y de presentar una dureza Vickers inferior a 205 debido a la microestructura en la que se minimiza la cantidad de £-Cu precipitado en la lámina de acero laminada en caliente y recocida.

Dureza Vickers de lámina de acero laminada en caliente y recocida: menos de 205

En la presente invención, el Cu tiene el efecto de endurecer el acero por endurecimiento de precipitación con £-Cu para mejorar la resistencia a la fatiga térmica y la resistencia a la fatiga a altas temperaturas. Sin embargo, en el caso de que el acero se utilice durante un largo período de tiempo a una temperatura (alrededor de 700 °C) a la que £-Cu precipita fácilmente, la resistencia a la fatiga a altas temperaturas se basa significativamente en el estado de precipitación inicial de £- Cu, es decir, el estado de precipitación de £-Cu antes de calentar a la temperatura.

En el caso de que £-Cu precipite en acero en el estado inicial, cuando se ha empezado a utilizar a 700 °C, los precipitados de £-Cu sirven como núcleos, por lo que se precipita £-Cu grueso, con lo que no se da un efecto de endurecimiento de la precipitación. En el caso de que £-Cu no precipite en acero en el estado inicial, después de empezar a utilizarse a 700 °C, se precipita £-Cu fino, lo que proporciona el efecto de endurecimiento. Además, la precipitación fina permite que el engrosamiento avance muy lentamente, lo que proporciona el efecto de endurecimiento de precipitación durante un período de tiempo más prolongado. Por esta razón, la minimización de la cantidad de £ -Cu precipitado en el acero en el estado inicial mejora significativamente la resistencia a la fatiga a altas temperaturas a una temperatura (aproximadamente 700 °C) a la que £-Cu se precipita fácilmente.

La lámina de acero inoxidable ferrítico utilizada como material para piezas de escape se produce típicamente sometiendo un material de acero, tal como un bloque, a laminado en caliente para formar una lámina de acero laminada en caliente y sometiendo la lámina de acero laminada en caliente a un tratamiento de recocido (recocido de lámina de acero laminado en caliente) para formar una lámina de acero laminada en caliente y recocida o, después del tratamiento de recocido (recocido de la lámina de acero laminada en caliente), sometiendo la lámina de acero laminada en caliente y recocida a decapado, sometiendo la lámina de acero laminada en caliente y recocida a laminado en frío para formar una lámina de acero laminada en frío, y sometiendo la lámina de acero laminada en frío a un tratamiento de recocido (recocido de lámina de acero laminada en frío) y decapado para formar una lámina de acero laminada en frío y recocida. Por lo tanto, para garantizar una suficiente resistencia a fatiga a alta temperatura a una temperatura (aproximadamente 700 °C) en la que £-Cu precipita fácilmente, es necesario minimizar la cantidad de £-Cu precipitado en la lámina de producto final, es decir, la lámina de acero laminada en caliente y recocida o la lámina de acero laminada en frío y recocida.

Como procedimiento para reducir la cantidad de £-Cu precipitado en la lámina de acero laminada en caliente y recocida, es concebible un procedimiento para disolver £-Cu en acero mediante el recocido de una lámina de acero laminada en caliente (recocido de lámina de acero laminada en caliente). Sin embargo, los resultados de los estudios realizados por los inventores revelaron que, en el recocido de la lámina de acero laminada en caliente, en el caso de que £-Cu precipita de forma gruesa en una lámina de acero o en el que una gran cantidad de £-Cu fino se precipita antes del recocido, £- El Cu no siempre se disuelve lo suficiente por el tratamiento de recocido dado que el tiempo en que la lámina de acero se mantiene en un rango de alta temperatura es corto. Los resultados también demuestran que, en la lámina de acero laminada en caliente antes del tratamiento de recocido, en el caso en que la cantidad de £-Cu precipitado se reduce suficientemente, el £-Cu precipita de manera despreciable en las etapas posteriores.

En el caso en que la lámina de acero laminada en frío y recocida es la lámina del producto final, se concibe un procedimiento para disolver £-Cu en acero mediante el recocido de la lámina de acero laminada en frío (recocido de la lámina de acero laminada en frío). Sin embargo, también en el recocido de la lámina de acero laminada en frío, en el caso de que £-Cu precipita de manera gruesa en una lámina de acero o cuando precipita una gran cantidad de £-Cu fino antes del recocido, el £-Cu no siempre se disuelve suficientemente por el tratamiento de recocido ya que el tiempo en que la lámina de acero se mantiene en un rango de alta temperatura es corto. Los inventores han llevado a cabo minuciosos estudios sobre la resistencia a la fatiga a alta temperatura de la lámina de acero laminada en frío y recocida y han encontrado que la resistencia a la fatiga a alta temperatura de la lámina de acero laminada en frío y recocida a aproximadamente 700 °C tiende a depender de la cantidad de £-Cu precipitado en la lámina de acero laminada en caliente y recocida que sirve de material.

Los inventores también han confirmado que existe una correlación entre la cantidad de £ -Cu precipitado en acero y las propiedades de dureza del acero y que la dureza aumenta a medida que aumenta la cantidad de £-Cu precipitado. Los resultados de los estudios realizados por los inventores revelaron que si la cantidad de £-Cu precipitado se controla de manera que la lámina de acero laminada en caliente y recocida tiene una dureza Vickers inferior a 205, se proporciona una resistencia a la fatiga a alta temperatura de manera suficiente a una temperatura (aproximadamente 700 °C) en la que £-Cu se precipita fácilmente. Los resultados también revelaron que si la cantidad de £-Cu precipitado se controla de manera que la lámina de acero laminada en caliente y recocida tiene una dureza Vickers inferior a 205, la lámina de acero laminada en frío y recocida producida a partir de la lámina de acero laminada en caliente y recocida que sirve de lámina madre también tiene una buena resistencia a la fatiga a altas temperaturas a una temperatura (alrededor de 700 °C) en la que £-Cu precipita fácilmente.

Por las razones anteriores, la lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en caliente y recocida de la presente invención tiene una dureza Vickers inferior a 205 y preferiblemente inferior a 195. La dureza Vickers puede medirse de acuerdo con JIS Z2244.

A continuación, se describirán unos procedimientos preferidos para producir la lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en caliente y recocida y la lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en frío y recocida de la presente invención.

Para la lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en caliente y recocida y la lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en frío y recocida de la presente invención, básicamente, puede emplearse adecuadamente un procedimiento habitual para producir una lámina de acero inoxidable ferrítico. Por ejemplo, se produce un acero fundido en un horno de fusión conocido, tal como, por ejemplo, un convertidor o un horno eléctrico, y después, opcionalmente, se somete a un afino secundario, por ejemplo, un afino en cuchara o afino al vacío, para producir un acero que presenta la composición anterior de la presente invención. Posteriormente, se forma un bloque por colada continua o formación de bloques por fundición de lingotes. A partir de entonces, el bloque se somete, por ejemplo, a laminado en caliente, recocido de lámina de acero laminada en caliente, y decapado o pulido de superficies, en ese orden, para formar una lámina de acero recocida y laminada en caliente. Para la lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en frío y recocida de la presente invención, la lámina de acero laminada en caliente y recocida obtenida mediante lo anterior se somete, por ejemplo, a laminado en frío, recocido de lámina de acero laminada en frío, y decapado, en ese orden, para formar una lámina de acero laminada en frío y recocida. Sin embargo, sólo la temperatura de enrollamiento de la lámina de acero laminada en caliente después del laminado en caliente (antes del recocido de la lámina de acero laminada en caliente) debe especificarse tal como se describe a continuación.

Temperatura de enrollamiento de lámina de acero laminada en caliente: inferior a 600 °C

En la presente invención, con el fin de mejorar la resistencia a la fatiga térmica y la resistencia a la fatiga a altas temperaturas, el acero contiene un 1,00% o más de Cu. Tal como se ha descrito anteriormente, con el fin de mejorar la resistencia a la fatiga a alta temperatura del acero que contiene un 1,00% o más de Cu cuando el acero se utiliza en un rango de temperatura (aproximadamente 700 °C) en el que £-Cu precipita y se vuelve grueso fácilmente, es importante inhibir la precipitación inicial de £-Cu.

En el proceso de producción de la lámina de acero, una gran cantidad de £-Cu precipita o se vuelve grueso cuando se enrolla una lámina de acero laminada en caliente. Cuando la lámina de acero laminada en caliente se enrolla a una temperatura de enrollamiento inferior a 600 °C, se minimiza la precipitación de £-Cu. Incluso si se precipita £-Cu, la cantidad precipitada es pequeña. De este modo, manteniendo la bobina resultante a una temperatura elevada durante el recocido de la lámina de acero laminada en caliente posterior se disuelve £-Cu en el acero. Es decir, cuando la lámina de acero laminada en caliente se enrolla a una temperatura de enrollamiento inferior a 600 °C, es posible evitar la precipitación de £-Cu durante el enrollamiento de la lámina de acero laminada en caliente. Incluso si precipita £-Cu, la cantidad de £-Cu precipitado se controla en la medida en que el £-Cu se disuelve en el acero mediante recocido laminado en caliente posterior. Esto mejora significativamente la resistencia a la fatiga a alta temperatura de la lámina del producto final a aproximadamente 700 °C. La cantidad de £-Cu precipitado después del enrollamiento de la lámina de acero laminada en caliente puede determinarse midiendo la dureza de la lámina de acero laminada en caliente y recocida. Tal como se ha descrito anteriormente, en la presente invención, se requiere que la lámina de acero laminada en caliente y recocida tenga una dureza Vickers inferior a 205.

Cuando la temperatura de enrollamiento de la lámina de acero laminada en caliente es de 600 °C o más, aumenta la cantidad de £-Cu precipitado durante el enrollamiento. Además, el engrasamiento del precipitado de £-Cu continúa. Si después se realiza el recocido de la lámina de acero laminada en caliente, el £-Cu no se disuelve suficientemente en el acero. Por lo tanto, la lámina de acero laminada en caliente y recocida tiene una dureza Vickers de 205 o más. Además, la lámina de acero laminada en caliente y recocida no tiene una buena resistencia a la fatiga a altas temperaturas a 700 °C.

Por esta razón, la temperatura de enrollamiento de la lámina de acero laminada en caliente es inferior a 600 °C. Esto proporciona la lámina de acero laminada en caliente y recocida que tiene muy poca cantidad de £-Cu precipitado y que tiene una dureza Vickers inferior a 205. La temperatura de enrollamiento de la lámina de acero laminada en caliente es preferiblemente inferior a 580 °C y más preferiblemente 550 °C o inferior.

Para producir la lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en caliente y recocida y la lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en frío y recocida de la presente invención, se prefieren las siguientes condiciones de producción además de la temperatura de enrollamiento de la lámina de acero laminada en caliente.

Un proceso de fabricación de acero para producir un acero fundido incluye preferiblemente someter acero fundido en, por ejemplo, un convertidor o un horno eléctrico a un afino secundario mediante un procedimiento VOD o similar para proporcionar un acero que contenga los componentes esenciales anteriores y un componente opcionalmente agregado. El acero fundido resultante puede formarse en un material de acero mediante un procedimiento conocido. En vista de la productividad y la calidad, se emplea preferiblemente un procedimiento de colada continua. Después, el material de acero se calienta preferiblemente a una temperatura de 1000 °C o superior y 1250 °C o inferior y se somete a laminado en caliente para formar una lámina de acero laminada en caliente que tiene un grosor deseado. El grosor de la lámina de acero laminada en caliente no está particularmente limitado y preferiblemente es de aproximadamente 4 mm o más y 6 mm o menos.

Tal como se ha descrito anteriormente, la temperatura de enrollamiento de la lámina de acero laminada en caliente (temperatura a la cual se forma un enrollamiento laminado en caliente) es inferior a 600 °C, preferiblemente inferior a 580 °C, y más preferiblemente a 550 °C o menos. Si bien el procedimiento por el cual la lámina de acero laminada en caliente se produce mediante el laminado en caliente que se ha descrito anteriormente, naturalmente, puede producirse una forma distinta de la lámina por trabajo en caliente.

Preferiblemente, la lámina de acero laminada en caliente resultante obtenida tal como se ha descrito anteriormente se somete después a recocido de la lámina de acero laminada en caliente en el que se realiza un recocido continuo a una temperatura de recocido de 900 °C o superior y de 1100 °C o inferior, seguido de decapado o pulido para desincrustación para proporcionar una lámina de acero laminada en caliente y recocida. La desincrustación puede realizarse mediante granallado antes del decapado, según sea necesario.

Después del recocido de la lámina de acero laminada en caliente, puede llevarse a cabo un enfriamiento. En el enfriamiento, las condiciones, tales como una velocidad de enfriamiento, no están particularmente limitadas.

La lámina de acero recocida y laminada en caliente resultante tal como se ha descrito anteriormente puede utilizarse como lámina de producto final. La lámina de acero laminada en frío y recocida puede utilizarse como lámina de producto final, produciéndose la lámina de acero laminada en frío y recocida sometiendo la lámina de acero laminada en caliente y recocida a laminado en frío para proporcionar una lámina de acero laminada en frío, seguido de recocido de la lámina de acero laminada en frío (recocido de acabado), decapado, etc.

El laminado en frío puede realizarse una o dos veces o más con un recocido intermedio realizado entre ellos. Cada una de las etapas del laminado en frío, el recocido final, y el decapado pueden repetirse. En caso de que se requiera que la lámina de acero tenga un brillo superficial y una rugosidad controlada, puede realizarse un laminado por calandrado después del laminado en frío o el recocido final. En caso de que se requiera que la lámina de acero tenga un mejor brillo superficial, puede realizarse un recocido brillante (BA).

El laminado en frío puede realizarse una vez. En vista de la productividad y la calidad requerida, el laminado en frío puede realizarse dos veces o más con el recocido intermedio realizado entre ellos. En el laminado en frío realizado una o dos veces o más, la reducción total del laminado es preferiblemente de un 60% o más y más preferiblemente de un 70% o más. La lámina de acero laminada en frío producida por laminado en frío se somete después a recocido continuo (recocido de acabado) a una temperatura preferiblemente de 900 °C o superior y de 1150 °C o inferior y más preferiblemente de 950 °C o superior y de 1120 °C o inferior y decapado para proporcionar una lámina de acero laminada en frío y recocida. El grosor de la lámina de acero laminada en frío y recocida no está particularmente limitado y es preferiblemente de aproximadamente 1 mm o más y 3 mm o menos.

Al igual que con el recocido de la lámina de acero laminada en caliente, después del recocido de la lámina de acero laminada en frío (después del recocido intermedio y el recocido de acabado), puede llevarse a cabo el enfriamiento. En el enfriamiento, condiciones, tales como una velocidad de enfriamiento, no están particularmente limitadas.

Después del recocido de acabado, puede ajustarse la forma, la rugosidad de la superficie, y la calidad del material de la lámina de acero laminada en frío y recocida, por ejemplo, mediante laminado por calandrado para proporcionar la lámina de producto final, dependiendo del uso previsto.

La lámina de producto final resultante (la lámina de acero laminada en caliente y recocida o la lámina de acero laminada en frío y recocida) se somete, por ejemplo, a corte, trabajo de doblado, trabajo de estiramiento, o trabajo de estirado, según el uso previsto, para formar, por ejemplo, tubos de escape y cajas de catalizadores de automóviles y motocicletas, conductos de escape de plantas de energía termoeléctrica, y elementos relacionados con celdas de combustible, tales como separadores, interconectores y reformadores. Un procedimiento para soldar estas piezas no está particularmente limitado. Ejemplos del procedimiento que puede emplearse incluyen procedimientos típicos de soldadura por arco, tales como los procedimientos de soldadura por arco por metal y gas inerte (MIG), metal y gas activo (MAG), y tungsteno y gas inerte (TIG); procedimientos de soldadura por resistencia, tales como soldadura por puntos y procedimientos de soldadura por costura; y procedimientos de soldadura por resistencia eléctrica, tales como soldadura por resistencia de alta frecuencia y procedimientos de soldadura por inducción de alta frecuencia.

EJEMPLOS

Se fundieron aceros en un horno de fundición al vacío y se fundieron en lingotes de acero (50 kg) con composiciones químicas enumeradas en la Tabla 1. Cada uno de los lingotes de acero se forjó y se dividió en dos piezas.

Una de las dos piezas divididas se calentó a 1170 °C durante 1 hora y después se laminó en caliente en una lámina de acero laminada en caliente con un grosor de 5 mm. La lámina de acero laminada en caliente resultante se mantuvo a una temperatura de enrollamiento simulada de 450 °C a 700 °C durante 1 hora y se enfrió a temperatura ambiente. Después, la lámina de acero laminada en caliente se sometió a recocido de lámina de acero laminada en caliente en el que se llevó a cabo una impregnación a 1030 °C durante 60 segundos, proporcionando así una lámina de acero laminada en caliente y recocida.

Para determinar si se precipitó o no £-Cu durante el enrollamiento, se midió la dureza Vickers en una sección de la lámina de acero laminada en caliente y recocida paralela a una dirección de laminada de acuerdo con JIS Z2244. La ubicación de la medición era una parte media de la lámina en las direcciones de anchura y grosor. La medición se realizó en 10 posiciones seleccionadas libremente de cada una de las láminas de acero laminadas en caliente y recocidas a una carga de 300 g, y el valor máximo se utilizó como el valor de la dureza Vickers de la lámina de acero laminada en caliente y recocida.

Cada una de las láminas de acero laminadas en caliente y recocidas resultantes se sometió a decapado y laminado en frío con una reducción de laminado de 60% para proporcionar una lámina de acero laminada en frío. La lámina de acero laminada en frío se sometió a un recocido final en el que se llevó a cabo una impregnación a 1030 °C durante 60 segundos, y decapado para proporcionar una lámina de acero laminada en frío y recocida con un grosor de 2 mm. Se tomaron muestras y especímenes de las láminas de acero laminadas en frío y recocidas resultantes y se utilizaron para una prueba de oxidación (prueba de oxidación continua en aire) y una prueba de fatiga a alta temperatura.

Se cortaron unas muestras de una longitud de 30 mm y una anchura de 20 mm de cada una de las láminas de acero laminadas en frío y recocidas resultantes. Se formó un orificio con un diámetro de 4 mm en una parte superior de cada una de las muestras. Las superficies y caras extremas de las muestras se pulieron con papel de lija de grano 320. Después de desengrasado, las muestras se colgaron en un horno. Las muestras se mantuvieron durante 200 horas en una atmósfera de aire caliente y se mantuvieron a 1000 °C en el horno. De esta manera, se realizó una prueba de oxidación continua en aire. Después de la prueba, se midió la masa de cada una de las muestras. Se determinó la diferencia entre un valor obtenido por la adición de la masa de escamas separadas a la masa de la muestra y el valor de la masa de la muestra medida previamente antes de la prueba. El aumento de peso por oxidación (g/m2) se calculó dividiendo el valor de la diferencia por el área de superficie total de las seis caras de la muestra (= 2 x (longitud x anchura longitud x grosor anchura x grosor)). La prueba se realizó con dos muestras para cada lámina de acero laminada en frío y recocida. La resistencia a la oxidación se evaluó de acuerdo con los siguientes criterios de evaluación.

O (Aceptable): No se produjo oxidación de ruptura o desprendimiento de la escama en cada una de las dos muestras.

A (No aceptable): No se produjo oxidación de ruptura en cada una de las dos muestras, y se produjo desprendimiento de la escala en una o dos de las dos muestras.

x (No aceptable): Se produjo oxidación de ruptura (ganancia de peso por oxidación > 100 g/m2) en una o dos de las dos muestras.

Se prepararon unas muestras, cada una con una forma ilustrada en la figura 1, a partir de láminas de acero laminadas en frío y recocidas obtenidas tal como se ha descrito anteriormente y se utilizaron para una prueba de fatiga a alta temperatura a 850 °C y una prueba de fatiga a alta temperatura a 700 °C. El esfuerzo de flexión máximo en una superficie de cada muestra fue de 75 MPa para la prueba a 850 °C y 110 MPa para la prueba a 700 °C. La muestra se sometió repetidamente a flexión a una relación de tensiones de -1 y una velocidad de 1300 rpm (= 22 Hz). Se contó el número de ciclos hasta que la muestra se fracturó. La relación de tensiones utilizada aquí indica la relación entre la tensión mínima y la tensión máxima. A una relación de tensiones de -1, la tensión alterna máxima es igual al valor absoluto de la tensión alterna mínima. La prueba se realizó dos veces para cada lámina de acero laminada en frío y recocida y para la evaluación se utilizó el número menor de ciclos cuando se fracturó la muestra. La resistencia a la fatiga a altas temperaturas se evaluó de acuerdo con los criterios de evaluación que se describen a continuación.

(1) Criterios de evaluación para prueba de fatiga a alta temperatura a 850 °C

O (Aceptable): el número de ciclos > 10 x 105

x (No aceptable): el número de ciclos <10 x 105

(2) Criterios de evaluación para prueba de fatiga a alta temperatura a 700 °C

O (Aceptable): el número de ciclos > 22 x 105

x (No aceptable): el número de ciclos <22 x 105

La tabla 1 enumera los resultados.

[Tabla 1]

Tal como queda claro a partir de la Tabla 1, en cada uno de los ejemplos (números 1 a 25), la lámina de acero laminada en caliente y recocida tenía una dureza Vickers inferior a 205, una buena resistencia a la oxidación, y una buena resistencia a la fatiga a altas temperaturas a 700 °C y 850 °C, y se logró el objetivo de la presente invención. Por el contrario, en los ejemplos comparativos (números 28 y 29) en los que las composiciones de acero se encontraban fuera del rango de la presente invención y los ejemplos comparativos (números 26, 27 y 30 a 34) en los que cada una de las láminas de acero laminadas en caliente y recocidas presentaban una dureza Vickers de 205 o más, la resistencia a la fatiga a alta temperatura a 700 °C era pobre y no se logró el objetivo de la presente invención.

Aplicabilidad industrial

La lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en caliente y recocida y la lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en frío y recocida de la presente invención se utilizan adecuadamente para piezas de escape para automóviles, etc., utilizándose las piezas de escape a altas temperaturas, y también se utilizan adecuadamente para piezas de escape para centrales térmicas eléctricas y elementos para celdas de combustible de óxido sólido, que se requiere que presenten características similares.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en caliente y recocida que comprende una composición que consiste en, en porcentaje en masa,

0,015% o menos de C, 1,00% o menos de Si,

1,00% o menos de Mn, 0,040% o menos de P,

0,010% o menos de S, 12,0% o más y un 23,0% o menos de Cr,

0,20% o más y 1,00% o menos de Al, 0,020% o menos de N,

1,00% o más y 2,00% o menos de Cu,

y 0,30% o más y 0,65% o menos de Nb,

estando contenidos Si y Al para cumplir la expresión (1) que se describe a continuación, opcionalmente uno o más de 0,50% o menos de Ni, 1,00 % o menos de Mo, 0,50% o menos de Co, 0,50% o menos de Ti, 0,50% o menos de Zr, 0,50% o menos de V, 0,0030% o menos de B, 0,08% o menos de ETR, 0,0050% o menos de Ca, y 0,0050% o menos de Mg, siendo el resto Fe e impurezas incidentales, en el que Si > Al (1) (donde, en la expresión (1), Si representa el contenido de Si (% en masa), y Al representa el contenido de Al (% en masa)), y

en el que la lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en caliente y recocida tiene una dureza Vickers de menos de 205 medida de acuerdo con JIS Z2244.

2. Lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en frío y recocida producida sometiendo la lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en caliente y recocida de acuerdo con la reivindicación 1 a un tratamiento de laminado en frío y recocido.

3. Procedimiento para producir la lámina de acero inoxidable ferrítico laminada en caliente y recocida de acuerdo con la reivindicación 1, comprendiendo el procedimiento:

someter un bloque de acero a laminado en caliente y recocido de una lámina de acero laminada en caliente en ese orden,