ES2839079T3 - Acero inoxidable que tiene una excelente soldabilidad - Google Patents

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Abstract

Un acero inoxidable que presenta una excelente soldabilidad, que comprende, en % en masa: C: del 0,001 % al 0,1 %; Si: desde más del 1,5 % hasta el 4,0 %; Mn: del 0,05 % al 4,0 %; Cr: del 10,5 % al 30 %; Ni: 35 % o menos; N: del 0,001 % al 0,4 %; uno o ambos de Ti: del 0,002 % al 0,030 % y Al: del 0,002 % al 0,10 %; opcionalmente en % en masa: al menos uno de: un primer grupo que es al menos uno de Sn: del 0,001 % al 0,5 %, Co: del 0,01 % al 0,5 %, Bi: del 0,001 % al 0,01 %, y B: del 0,0002 % al 0,005 %; un segundo grupo que es al menos uno de Mo: del 0,3 % al 8 %, W: del 0,3 % al 4 %, V: del 0,05 % al 0,5 %, Nb: del 0,01 % al 1 %, Cu: del 0,1 % al 6 %, Sb: del 0,001 % al 0,5 %, Zr: del 0,001 % al 0,3 %, Ga: del 0,0001 % al 0,01 % y Ta: del 0,0001 % al 0,01 %; y un tercer grupo que es al menos uno de Ca: del 0,0002 % al 0,005 %, Mg: del 0,0002 % al 0,005 %, y MTR: del 0,005 % al 0,1 %; y siendo el resto Fe e impurezas inevitables, en donde un contenido de Si, un contenido de Ti y un contenido de Al satisfacen la Fórmula 1, en donde el acero inoxidable es un acero inoxidable austenítico, un acero inoxidable ferrítico o un acero inoxidable de doble fase (ferrita + austenita); y una lámina de óxido con una composición que satisface la Fórmula 2 se forma sobre una superficie del acero inoxidable, Sim/(Tim+Alm) >= 40 Fórmula 1 1,2 × Sim/Fem <= Sif/Fef <= 5×Sim/Fem Fórmula 2 donde: en la Fórmula 1 y la Fórmula 2, un elemento con un sufijo "f" expresa un contenido del elemento en la película de óxido, indicándose el contenido por una unidad de % en átomos, y un elemento con un sufijo "m" expresa un contenido del elemento en el acero inoxidable que es un material de base, estando el contenido indicado por una unidad de % en masa, y en donde los elementos en la película de óxido se miden por XPS.

Description

DESCRIPCIÓN
Acero inoxidable que tiene una excelente soldabilidad
Campo técnico
La presente invención se refiere a un acero inoxidable que tiene una excelente soldabilidad, que se utiliza como elemento para ensamblar mediante soldadura fuerte. Ejemplos de componentes de automóviles que se ensamblan mediante soldadura fuerte incluyen un enfriador de EGR (recirculación de gases de escape), un enfriador de aceite, un equipo de recuperación de calor de escape y un componente del sistema de suministro de combustible. Asimismo, en el campo de un suministrador de agua caliente, los ejemplos de los componentes que se ensamblarán mediante soldadura fuerte incluyen un intercambiador de calor secundario de un suministrador de agua caliente de gas del tipo de recuperación de calor latente y un intercambiador de calor de un suministrador de agua caliente de tipo bomba de calor con refrigerante CO2 (comercializado como EcoCute (marca registrada)). Además, se pueden utilizar varios aceros inoxidables como un elemento para ensamblar mediante soldadura fuerte.
Antecedentes de la técnica
En los últimos años, en la industria del automóvil, debido a la creciente conciencia sobre los problemas ambientales, se han endurecido aún más las regulaciones sobre gases de escape y se han tomado medidas para disminuir las emisiones de dióxido de carbono. Además de las medidas desde el punto de vista del combustible como el bioetanol y los combustibles biodiésel, se han adoptado medidas para reducir aún más el peso del vehículo e instalar un dispositivo de tratamiento de gases de escape como un EGR, un DPF (filtro de partículas diésel) y un sistema SCR (reducción catalítica selectiva) de urea. Asimismo, para mejorar la eficiencia del combustible, se ha comenzado a instalar un equipo de recuperación de calor de escape para recuperar el calor de escape.
Entre estos, un objetivo del enfriador de EGR es reducir la temperatura de combustión y disminuir los NOx, que es un gas venenoso, enfriando los gases de escape del motor con agua de enfriamiento del motor y, posteriormente, devolviendo los gases de escape a una zona de admisión para su recombustión. El equipo de recuperación de calor de escape es un sistema para calentar el agua de enfriamiento del motor con el gas de escape que se utilizará para calentar un calentador y el motor. El equipo de recuperación de calor de escape también se denomina sistema de recirculación de calor de escape. Esta disposición acorta el tiempo entre un arranque en frío y una parada del motor en un automóvil híbrido y contribuye a una mejora en la eficiencia del combustible, especialmente en invierno.
Asimismo, también en el campo del suministrador de agua caliente, la aplicación del intercambiador de calor se ha incrementado de acuerdo con un uso generalizado de un dispositivo sensible al medio ambiente. En el campo del suministrador de agua caliente, se ha generalizado un suministrador de agua caliente de gas de recuperación de calor latente con un intercambiador de calor secundario de acero inoxidable para recuperar un calor latente de un gas de escape que tiene una temperatura alta aproximadamente de 150 grados C a 200 grados C, habiéndose descargado normalmente los gases de escape sin ningún tratamiento. Asimismo, un suministrador de agua caliente eléctrico típico que incluye un calentador incorporado se ha ido sustituyendo paulatinamente por un suministrador de agua caliente de tipo bomba de calor con refrigerante CO2 (comercializado como EcoCute (marca registrada) que puede reducir la energía eléctrica a 1/3 o menos. En el suministrador de agua caliente de tipo bomba de calor con refrigerante CO2 también se usa un intercambiador de calor.
Se requiere que dicho intercambiador de calor tenga una conductividad térmica favorable para una eficiencia térmica favorable y una excelente resistencia a la corrosión contra el agua condensada de los gases de escape, ya que el intercambiador de calor está en contacto con un gas de escape. En los componentes de automóviles, el enfriador de EGR y el equipo de recuperación de calor de escape deben tener una seguridad mucho mayor y una resistencia a la corrosión más excelente, ya que es probable que la fuga de agua de enfriamiento cause una rotura crítica en el enfriador de EGR y el equipo de recuperación de calor de escape.
Un acero inoxidable austenítico (por ejemplo, SUS304 y SUS316L) con resistencia a la corrosión y resistencia se usa generalmente como material para el intercambiador de calor.
Debido a la complicada estructura del intercambiador de calor, algunos intercambiadores de calor se ensamblan mediante soldadura y otros se ensamblan mediante soldadura fuerte. Se requiere que un material para una parte de intercambio de calor que se ensamble mediante soldadura fuerte tenga una soldabilidad favorable.
La Bibliografía de patentes 1 divulga un proceso de soldadura fuerte para recubrir una aleación de níquel que contiene fósforo mediante galvanizado no electrolítico sobre una superficie de un componente de un intercambiador de calor hecho de un material de acero inoxidable y, posteriormente, fundir la aleación de níquel que contiene fósforo en vacío a alta temperatura para usar la sustancia fundida como material de soldadura fuerte. El acero inoxidable utilizable está ejemplificado por SUS304.
La Bibliografía de patentes 2 divulga un cuerpo estructural cilíndrico utilizable como miembro de soldadura fuerte hecho de acero inoxidable austenítico, siendo el cuerpo estructural cilindrico parte de un dispositivo de purificación de gases de escape de motor y que aloja un soporte metálico que soporta un catalizador de purificación de gases de escape sobre el mismo. La Bibliografía de patentes 3 divulga un riel común usado para un combustible de baja presión. Ni la Bibliografía de patentes 2 ni la Bibliografía de patentes 3 divulgan ningún tipo de aceros. De manera similar, la Bibliografía de patentes 4 divulga un tubo intercambiador de calor para un intercambiador de calor de un enfriador de gas de EGR. Los ejemplos de un acero inoxidable austenítico utilizado para un cuerpo con estructura de aleta ondulada del tubo del intercambiador de calor incluyen SUS304, SUS304L, SUS316 y SUS316L.
La Bibliografía de patentes 5 divulga un material compuesto utilizado para soldadura fuerte, que se obtiene formando una capa de material de soldadura fuerte que tiene una estructura multicapa, en la que una capa de Fe o aleación de Fe, una capa de Ti o aleación de Ti y una capa de Ni o aleación de Ni se colocan en capas, sobre una superficie de un material base hecho de una aleación que contiene Ni. En el presente documento, el material de base hecho de una aleación que contiene Ni se ejemplifica por un acero inoxidable austenítico (por ejemplo, SUS304) y un acero inoxidable de doble fase.
La Bibliografía de patentes 6 divulga un acero inoxidable austenítico que tiene una excelente resistencia a la corrosión y soldabilidad y que contiene C: 0,080 % o menos, Si: del 1,2% al 3,0%, Mn: del 0,4% al 2,0%, P: 0,03 % o menos, S: 0,003 % o menos, Ni: del 6,0 % al 12,0 %, Cr: del 16,0 % al 20,0 %, Cu: del 0,2 % al 3,0 %, Mo: del 0,1 % al 1,0 %, Al: del 0,002 % al 0,10 %, y N: del 0,030 % al 0,150 %, de modo que se satisfaga una relación de 1,6 < Cu X Si < 4,4 y una relación de 0,16 < 2N Mo < 1,0.
La Bibliografía de patentes 7 divulga un acero inoxidable austenítico utilizable como elemento para una trayectoria de flujo de gas de escape, conteniendo el acero inoxidable austenítico C: del 0,001 % al 0,03 %, Si: del 0,10 % al 0,70 %, Mn: del 0,10 % al 1,00 %, P: del 0,005 % al 0,045 %, S: 0,003 % o menos, Ni: del 18,00 % al 40,00 %, Cr: del 20,00 % al 30,00 %, Cu: 2,00 % o menos, Mo: del 3,00 % al 8,00 %, Al: 0,13 % o menos, y N: del 0,05 % al 0,30 % de modo que se satisfaga una relación de Cr 2Mo 0,5Ni > 40.
La Bibliografía de patentes 8 divulga un acero inoxidable ferrítico adecuado para un elemento intercambiador de calor con soldadura fuerte de Ni o soldadura fuerte de Cu, conteniendo el acero inoxidable ferrítico C: 0,03 % o menos, Si: 3 % o menos, Mn: 2 % o menos, P: 0,005 % o menos, S: 0,03 % o menos, Cr: del 11 % al 30 %, Nb: del 0,15 % al 0,8 %, N: 0,03 % o menos de modo que se satisfaga una relación de Nb - (C * 92,9/12 N * 92,9/14) > 0,10.
La Bibliografía de patentes 9 divulga un material de acero inoxidable ferrítico utilizado para soldadura fuerte, conteniendo el material de acero inoxidable ferrítico C: 0,03 % o menos, Si: más del 0,1 % al 3 %, Mn: del 0,1 % al 2%, Cr: del 10% al 35%, Nb: del 0,2% al 0,8%, y N: 0,03% o menos, y que tiene una estructura de recristalización parcial con una relación de área del 10 % al 80 % de las partículas de recristalización generadas por calentamiento después del trabajo en frío. El documento JP 2009-174040 divulga un acero inoxidable ferrítico para un enfriador de EGR.
Listado de citas
Bibliografía de patentes
Bibliografía de patentes 1: JP2004-205059A
Bibliografía de patentes 2: JP2004-100598A
Bibliografía de patentes 3: JP2005-171938A
Bibliografía de patentes 4: JP2008-202846A
Bibliografía de patentes 5: JP2006-334602A
Bibliografía de patentes 6: JP2012-207259A
Bibliografía de patentes 7: JP2013-199661A
Bibliografía de patentes 8: JP2009-299182A
Bibliografía de patentes 9: JP2010-285683A
Sumario de la invención
Problema(s) a resolver mediante la invención
Un acero inoxidable austenítico (por ejemplo, SUS304 y SUS316L) utilizable para fines generales se usa generalmente como intercambiador de calor representado por un enfriador de EGR y un equipo de recuperación de calor de escape. El uso y una cantidad usada de acero inoxidable austenítico tienden a expandirse. En consecuencia, se ha exigido la reducción del coste del material y una mejora de la productividad para la fabricación de los intercambiadores de calor. El uso de un acero inoxidable ferrítico económico y un acero inoxidable de doble fase (ferrita austenita) puede reducir el costo del material.
Si se comparan varios aceros inoxidables en términos de soldabilidad, no se puede decir que la soldabilidad del acero inoxidable ferrítico y del acero inoxidable de doble fase sean superiores en soldabilidad a la del acero inoxidable austenítico.
Este es uno de los problemas que existen cuando se utiliza acero inoxidable ferrítico y acero inoxidable de doble fase para los intercambiadores de calor, como el enfriador de EGR y el equipo de recuperación de calor de escape. Asimismo, también se requiere que el acero inoxidable austenítico tenga una soldabilidad más favorable que una soldabilidad actual.
La invención se ha realizado teniendo en cuenta las anteriores circunstancias típicas. Un objetivo de la invención es proporcionar un acero inoxidable austenítico, un acero inoxidable ferrítico o un acero inoxidable de doble fase (ferrita austenita), que se pueda usar adecuadamente como un elemento (por ejemplo, un intercambiador de calor) para ensamblar mediante soldadura fuerte, presentando el acero inoxidable austenítico una soldabilidad más excelente que la de un acero inoxidable austenítico general como SUS304 y SUS316L, siendo el acero inoxidable ferrítico y un acero inoxidable de doble fase (ferrita austenita) económicos y teniendo cada uno soldabilidad equivalente a la del acero inoxidable austenítico general.
Medios para resolver el problema(s)
En las reivindicaciones se expone un resumen de la invención capaz de lograr el objetivo anterior.
De acuerdo con los aspectos de la invención expuestos en las reivindicaciones, se puede proporcionar un acero inoxidable que tiene una excelente soldabilidad, que se utiliza como un elemento para ensamblar mediante soldadura fuerte. El acero inoxidable de acuerdo con los aspectos anteriores de la invención se puede utilizar adecuadamente para: componentes de automóviles tales como un enfriador de EGR, un enfriador de aceite, un equipo de recuperación de calor de escape y componentes del sistema de suministro de combustible; un intercambiador de calor para un suministrador de agua caliente, tal como un intercambiador de calor secundario de un suministrador de agua caliente del tipo de recuperación de calor latente operado por gas, y un intercambiador de calor del tipo de placas de un EcoCute (marca registrada) operado por electricidad; y elementos que se ensamblarán mediante soldadura fuerte usando soldadura fuerte de Ni o soldadura fuerte de Cu.
Descripción breve del dibujo(s)
La figura 1 es una ilustración que muestra una relación entre el contenido de Si y el coeficiente de difusión de la soldadura fuerte en un acero inoxidable ferrítico de 17Cr.
La figura 2A muestra un resultado del análisis XPS en las proximidades de una superficie de un acero que incluye un contenido de Si del 0,49 % en masa.
La figura 2B muestra un resultado del análisis XPS en las proximidades de una superficie de un acero que incluye un contenido de Si del 1,89 % en masa.
Descripción de las realizaciones
Se describirán en detalle a continuación realizaciones de ejemplo de la invención.
Un ejemplo de realización de la invención se refiere a un acero inoxidable que tiene una excelente soldabilidad. La soldadura fuerte se realiza utilizando una soldadura fuerte de Ni o una soldadura fuerte de Cu a una temperatura de 950 grados C a 1200 grados C en vacío o en atmósfera de hidrógeno. En ese momento, un gas argón, gas nitrógeno o similar se puede utilizar en algunos casos para controlar o reemplazar una atmósfera de soldadura fuerte. En la soldadura fuerte, se difunde la soldadura fuerte sobre piezas de un material base para llenar un espacio entre las piezas, uniendo de este modo las piezas. Cuando hay una película de óxido en una superficie del material base, la soldadura fuerte no se extiende fácilmente sobre el material base, inhibiendo de este modo la soldabilidad.
Sobre la superficie del acero inoxidable, se forma una película de óxido (Fe, Cr) que es rica en Cr y, por lo tanto, presenta una excelente resistencia a la corrosión. Con el fin de garantizar la humectabilidad, es necesario eliminar esta película. Por lo tanto, para reducir la película, la soldadura fuerte se realiza en condiciones de bajo grado de vacío o bajo punto de rocío. Específicamente, la soldadura fuerte del acero inoxidable se realiza a una temperatura de soldadura fuerte en condiciones de un grado de vacío más bajo o un punto de rocío más bajo que aquellas en las que al menos el Cr y el Cr2O3 están en equilibrio. En consecuencia, los inventores consideran que la soldabilidad se puede mejorar concentrando un elemento eficaz para la soldabilidad en la superficie.
En vista de lo anterior, los inventores se han centrado en los elementos de aleación y la composición de la superficie con respecto a la soldabilidad del acero inoxidable y han realizado un exhaustivo estudio de los elementos de aleación y de la composición de la superficie.
En la descripción de la comparación entre los contenidos de Si y Fe en el acero y los de la película de óxido, se adjunta un sufijo "m" para expresar el contenido de Si y Fe (% en masa) en el acero y se adjunta un sufijo "f" para expresar los contenidos de Si y Fe (% en átomos) en la película de óxido.
Como resultado de esta consideración, se ha encontrado que para mejorar la soldabilidad en el acero inoxidable éste contenga Si en una cantidad predeterminada o más y formar una película de óxido, en la cual de antemano se concentra Si, sobre una superficie del acero inoxidable. Específicamente, se observan las siguientes condiciones:
(1) contenido de Si de más del 1,5 % y un contenido de 40 veces o más la cantidad total de Ti y Al en el acero; y (2) se establece una relación (Si/Fe) entre Si y Fe de modo que una relación en % en átomos (Sif/Fef) entre una cantidad de Sif y una cantidad de Fef contenida en la película de óxido sobre la superficie esté en un intervalo de 1,2 veces a 5 veces la relación en % en masa (Sim/Fem) entre una cantidad de Sim y una cantidad de Fem contenida en el acero.
En primer lugar, se evaluó la relación entre el contenido de Si en el acero y la soldabilidad. La soldabilidad se evaluó de acuerdo con una prueba de difusión de la soldadura fuerte. Antes de la prueba de difusión de la soldadura fuerte, se pulió en seco una pieza de muestra utilizando papel de lija de hasta n.° 600. Posteriormente, la pieza de muestra se colocó en un dispositivo de conformidad con JISZ2371 (método de prueba de niebla salina) y se roció con agua corriente a una temperatura de 35 grados C a una humedad relativa (HR) del 99 % durante 30 minutos. Se obtuvo el coeficiente de difusión de la soldadura fuerte de cada soldadura fuerte de Ni y soldadura fuerte de Cu después de calentar la pieza de muestra usando 0,1 g de soldadura fuerte de Ni y soldadura de fuerte de Cu durante 10 minutos en una atmósfera de vacío a 1130 grados C. El coeficiente de difusión de la soldadura fuerte se define por (área de soldadura fuerte después de la prueba)/(área de soldadura fuerte antes de la prueba). La Figura 1 muestra el coeficiente de difusión de la soldadura fuerte de Ni y la soldadura fuerte de Cu respecto a la cantidad de Si utilizando un acero inoxidable ferrítico 17Cr en el que se cambió la cantidad de Si. Como es obvio en la figura 1, la adición de Si en más del 1,5 % en el acero aumenta claramente el coeficiente de difusión de la soldadura fuerte, pero la adición de Si en más del 4 % no aumenta el coeficiente de difusión de la soldadura fuerte. En otras palabras, se entiende que la soldabilidad se mejora aumentando la cantidad de Si en el acero, pero el efecto de la cantidad de Si sobre la soldabilidad se satura cuando la cantidad de Si supera el 4 %. Aunque no se conoce la razón por la que el Si mejora la soldabilidad, se infiere que el Si tiene el efecto de disminuir la tensión de la interfaz entre el acero inoxidable y la soldadura fuerte y el efecto mejora la soldabilidad. Además, también se infiere que una razón para mejorar la soldabilidad es que el Si es un elemento fácilmente soluble en sólidos en la soldadura fuerte de Ni y la soldadura fuerte de Cu.
En muchos casos, el Si está presente en forma de óxido en la película de óxido de la superficie del acero. Un óxido de Si, que es un óxido estable, es generalmente más difícil de reducir que un óxido de Cr. Cuando la película de óxido no se reduce suficientemente antes de la soldadura fuerte, disminuye la soldabilidad. Por el contrario, cuando la película de óxido que contiene Si se reduce suficientemente, la soldabilidad mejora por el efecto del Si per se, en comparación con la película de óxido que no contiene Si. Aunque aumentar el grado de vacío en la atmósfera de vacío es eficaz para mejorar la reducibilidad de la película de óxido, no es fácil aumentar el grado de vacío ya que a menudo se usa un gas portador para fines industriales. Se infiere que la ligera disminución observada en la mejora del coeficiente de difusión de la soldadura fuerte cuando la cantidad de Si es superior al 4 % se debe a que la película de óxido no se reduce suficientemente para compensar una mejora en la soldabilidad mediante el uso de Si.
Se analizó una superficie de un material sin soldadura fuerte de acero inoxidable ferrítico 17Cr en el que se cambió la cantidad de Si mediante espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (en lo sucesivo, denominado XPS). El resultado revela que, en la relación (Si/Fe) entre Si y Fe en el acero que contiene Si en una cantidad superior al 1,5%, la relación en % de átomos (Sif/Fef) entre la cantidad de Sif y la cantidad de Fef contenida en la película de óxido sobre la superficie resultó ser 1,2 veces o más la relación en % en masa (Sim/Fem) entre la cantidad de Sim y la cantidad de Fem contenida en el acero. Un espesor de la película de óxido era aproximadamente 3 nm independientemente de la cantidad de Si. En el presente documento, el espesor de la película de óxido se define como un espesor en el que la resistencia del pico O en el análisis de la dirección de profundidad es la mitad de la resistencia máxima. Por tanto, la concentración de Si en la superficie hace que el Si muestre más fácilmente un efecto sobre la soldabilidad. Las figuras 2A y 2B muestran los resultados del análisis XPS de un acero que contiene 0,49 % de Si y un acero que contiene 1,89 % de Si antes de que los aceros se sometan a soldadura fuerte, en el acero inoxidable ferrítico 17Cr en el que se cambió la cantidad de Si. En el presente documento, en la figura 2A, el acero que contiene 0,49 % de Si tiene 0,002 % de Ti y 0,011 % de Al. En la figura 2B, el acero que contiene 1,89 % de Si tiene 0,002 % de Ti y 0,013 % de Al. Como se muestra en la figura 2A, no se observó Si concentrado en la película de óxido del acero que tiene una cantidad de Si de 1,5 % o menos, pero se observó que el Al, que se añadió en una pequeña cantidad como elemento desoxidante, estaba concentrado en la película de óxido. En muchos casos, de manera similar al Si, el Al también está presente en forma de óxido en la película de óxido y es más difícil reducir el óxido de Al que el óxido de Si. En consecuencia, el óxido de Al en la película de óxido afecta negativamente a la soldabilidad. En cambio, como se muestra en la Fig. 2B, no se observó la concentración de Al en la película de óxido del acero que tiene una cantidad de Si de 1,5 % o menos. Se considera que la concentración de Al se inhibe por la concentración de Si en la película.
Dado que se encontró que la concentración de Al en la superficie se podía inhibir aumentando la cantidad de Si en el acero como se describió anteriormente, se estudió si el Ti afectaba negativamente a la soldabilidad de modo similar al Al. Como resultado del estudio, se encontró que en la película de óxido superficial no se observaba concentración de Ti y Al cuando el contenido de Si era de 40 veces o más la cantidad total de Ti y Al en el acero, dando como resultado una capacidad de difusión de la soldadura fuerte favorable. Es deseable que la cantidad de Si sea 45 veces o más que la cantidad total de Ti y Al como componente contenido en el acero. La cantidad de Si es más preferentemente 50 veces o más.
Como se ha descrito anteriormente, se obtiene una soldabilidad excelente cuando el acero contiene una cantidad de Si del 1,5% o más y se ajusta para una relación a 1,2 o más (en lo sucesivo, referido como "relación A de abundancia de Si en la película de óxido A*") obtenida dividiendo la relación en % en átomos (Sif/Fef) entre la cantidad de Sif y la cantidad de Fef por la relación en % en masa (Sim/Fem) entre la cantidad de Sim y la cantidad de Fem contenida en el acero. Para potenciar el efecto de una soldabilidad excelente, la relación de abundancia de Si en la capa de óxido A* es preferentemente 1,5 o más. Sin embargo, cuando la relación de abundancia de Si en la capa de óxido A* es superior a 5, la reducción de la película de óxido no es suficiente para alterar la soldabilidad. En consecuencia, la relación de abundancia de Si en la capa de óxido A* se define en 5 o menos, deseablemente 4 o menos.
El espesor de la película de óxido es deseablemente de 1 nm o más para que se produzcan los efectos del Si. Dado que la película de óxido no se reduce suficientemente cuando el espesor de la película de óxido es superior a 6 nm, el espesor de la película de óxido es deseablemente de 1 nm a 6 nm. Además, preferentemente, el espesor de la película de óxido es de 1,5 nm a 5 nm.
Como se ha descrito anteriormente, la relación en % en átomos (Sif/Fef) entre la cantidad de Sif y la cantidad de Fef contenida en la película de óxido en la superficie está deseablemente en un intervalo de 1,2 veces a 5 veces la relación en % en masa (Sim/Fem) entre la cantidad de Sim y la cantidad de Fem contenida en el acero. Una película de óxido de este tipo puede obtenerse cuando contiene un 1,5 % o más de Si en el acero y exponiendo el acero a una atmósfera de vapor de agua con una humedad relativa (en lo sucesivo, referido como HR) del 95 % o más. La temperatura se ajusta de 30 a 80 grados C, deseablemente a 35 grados C o más. El tiempo de exposición debe ser de tres minutos o más a una HR del 95 % y de 30 segundos o más a una HR del 100 %. De manera deseable, el tiempo de exposición es de cinco minutos o más a una HR del 95 % y de un minuto o más a una a HR del 100 %. Dado que la concentración de Si en la película de óxido se promueve según el tiempo transcurrido, el tiempo de exposición debe establecerse en 180 minutos como máximo, deseablemente 120 minutos o menos.
Un objetivo de la invención es proporcionar un acero inoxidable que presente una excelente soldabilidad como se describe en el alcance de la invención, teniendo en cuenta el estudio anterior.
La razón para definir específicamente las composiciones de un acero inoxidable que presenta una excelente soldabilidad se describirá a continuación. Un símbolo de % con respecto a cada una de las composiciones significa un % en masa a menos que se indique particularmente lo contrario.
C: del 0,001 % al 0,1 %
El contenido de C debe ser del 0,001 % o más para aumentar la resistencia, preferentemente el 0,003 % o más. Sin embargo, dado que una adición excesiva de C disminuye la resistencia a la corrosión intergranular, el contenido de C se establece en 0,1 % o menos, preferentemente en 0,08 % o menos.
Si: desde más del 1,5 % al 4,0 %
El Si es el elemento más importante en el ejemplo de realización y mejora la soldabilidad. El Si también es eficaz para la resistencia a la oxidación, que requiere que el contenido de Si sea superior al 1,5 %, preferentemente del 1,7 % o más, más preferentemente del 1,9 % o más. Sin embargo, dado que una adición excesiva de Si satura el efecto de la soldabilidad y disminuye la capacidad de soldabilidad, el contenido de Si se establece en 4 % o menos, preferentemente 3,7 % o menos, más preferentemente 3,4 % o menos.
Mn: del 0,05 % al 4,0 %
El Mn es un elemento útil como elemento desoxidante, lo que requiere un contenido de Mn de al menos 0,05 % o más, preferentemente, del 0,1 % o superior. Sin embargo, dado que una adición excesiva de Mn deteriora la resistencia a la corrosión, el contenido de Mn se establece en 4,0 % o menos, preferentemente en 3,5 % o menos. Cr: del 10,5 % al 30 %
El Cr es un elemento básico para asegurar la resistencia a la corrosión. En los intercambiadores de calor (es decir, un objetivo principal al que se aplica la realización de ejemplo), en la mayoría de los casos, el gas de escape de combustión fluye en un pasaje para ser enfriado por agua de refrigeración o similar y se condensa, produciendo así agua condensada corrosiva. En consecuencia, se requiere que una lámina de acero utilizada para los intercambiadores de calor tenga resistencia a la corrosión del agua condensada de los gases de escape. Además, en el caso de intercambiadores de calor utilizados en el exterior, se requiere que los intercambiadores de calor tengan en su superficie exterior resistencia a la corrosión por sal. Por este motivo, se requiere que el contenido de Cr se establezca en al menos el 10,5 % o más, preferentemente del 13 % o más, más preferentemente del 15 % o más, preferentemente además del 17% o más. A medida que el aumenta el contenido de Cr, puede aumentar la resistencia a la corrosión. Sin embargo, dado que el Cr deteriora la conformabilidad y la productividad, el contenido de Cr se establece en 30 % o menos, preferentemente 29 % o menos, más preferentemente 28 % o menos, incluso más preferentemente 26 % o menos.
Ni: 35 % o menos
El Ni es un elemento que mejora la resistencia a la corrosión y un elemento eficaz para formar una fase austenítica. El contenido de Ni es preferentemente del 0,1 % o más. Sin embargo, dado que una adición excesiva de Ni disminuye la productividad y aumenta los costos debido a que el Ni es caro, el contenido de Ni se establece en 35 % o menos, preferentemente en 34 % o menos. En un acero monofásico de ferrita, el contenido de Ni está preferentemente en un intervalo del 0,1 % al 3 %. En un acero de doble fase de ferrita y austenita, el contenido de Ni está preferentemente en un intervalo del 1,5 % al 9 %. En un acero monofásico de austenita, el contenido de Ni está preferentemente en un intervalo del 7 % al 34 %. El límite inferior es más preferentemente del 0,25 % o más en el acero monofásico de ferrita, del 1,9 % o más en el acero de doble fase de ferrita y austenita, y del 7,5 % o más en el acero monofásico de austenita. El límite superior es más preferentemente del 2,5 % o menos en el acero monofásico de ferrita, del 8,5 % o menos en el acero de doble fase de ferrita y austenita, y del 32 % o menos en el acero monofásico de austenita.
El acero inoxidable de la realización de ejemplo contiene uno o ambos de Ti y Al en los siguientes intervalos de composición.
Ti: del 0,002 % al 0,030 %
Dado que el Ti es un elemento que fija C y N para mejorar la resistencia a la corrosión intergranular y útil para la conformabilidad, el contenido de Ti se establece en el 0,002 % o superior, preferentemente, el 0,003 % o superior. Sin embargo, dado que el Ti deteriora la soldabilidad, el contenido de Ti tiene que limitarse al 0,030 % o menos, preferentemente 0,025 % o menos, más preferentemente 0,020 % o menos.
Al: del 0,002 % al 0,10 %
El Al es un elemento útil en términos de refinamiento por sus efectos desoxidantes y similares. El contenido de Al es del 0,002% o más, preferentemente, el 0,003 % o superior. Sin embargo, dado que el Al deteriora la soldabilidad, el contenido de Al tiene que limitarse al 0,10% o menos, preferentemente 0,075 % o menos, más preferentemente 0,05 % o menos, incluso más preferentemente 0,03 % o menos, lo más preferentemente 0,015 % o menos.
N: del 0,001 % al 0,4 %
Dado que el N es un elemento útil para la resistencia y la resistencia a la corrosión por picadura, el contenido de N debe ser del 0,001 % o más, preferentemente 0,004 % o más, más preferentemente 0,007 % o más. Sin embargo, dado que una adición excesiva de N disminuye la resistencia a la corrosión intergranular, el contenido de N se establece en 0,4 % o menos, preferentemente 0,35 % o menos, más preferentemente 0,3 % o menos.
El acero inoxidable puede contener preferentemente además los siguientes elementos según sea necesario.
Sn: del 0,001 % al 0,5 %
Para mejorar la soldabilidad, se puede añadir 0,001 % o más de Sn según sea necesario. La adición de Sn también es eficaz para mejorar la resistencia a la corrosión. El contenido de Sn es más preferentemente del 0,01 % o más, preferentemente además del 0,05 % o más. Sin embargo, dado que una adición excesiva de Sn disminuye la productividad y la tenacidad, el contenido de Sn es preferentemente del 0,5 % o menos, más preferentemente 0,3 % o menos, incluso más preferentemente 0,25 % o menos.
Co: del 0,01 % al 0,5 %
Para mejorar la soldabilidad, se puede añadir 0,01 % o más de Co según sea necesario. El contenido de Co es más preferentemente del 0,03 % o más. Dado que una adición excesiva de Co aumenta los costes, el contenido de Co es preferentemente del 0,5 % o menos, más preferentemente 0,4 % o menos.
Bi: del 0,001 % al 0,01 %
Para mejorar la soldabilidad, se puede añadir 0,001 % o más de Bi según sea necesario. El contenido de Bi es más preferentemente del 0,002 % o más. Dado que una adición excesiva de Bi disminuye la productividad, el contenido de Bi es preferentemente del 0,01 % o menos, más preferentemente 0,008 % o menos.
B: del 0,0002 % al 0,005 %
Para mejorar la soldabilidad, se puede añadir 0,0002 % o más de B según sea necesario. La adición de B también es eficaz para mejorar la conformabilidad secundaria. El contenido de B es más preferentemente del 0,0004 % o más. Sin embargo, dado que una adición excesiva de B disminuye la resistencia a la corrosión intergranular, el contenido de B es preferentemente del 0,005 % o menos, más preferentemente 0,004 % o menos.
Mo: del 0,3 % al 8 %
Para mejorar la fuerza y la resistencia a la corrosión, se puede añadir del 0,3 % al 8 % de Mo según sea necesario. Particularmente, con respecto a la resistencia a la corrosión del agua condensada de los gases de escape y la resistencia a la corrosión de la sal de la superficie exterior, que se requiere para los intercambiadores de calor (es decir, un objetivo principal al que se aplica la realización de ejemplo), el Mo tiene el efecto de mejorar la resistencia a la oxidación y la resistencia a la penetración. El contenido de Mo es preferentemente del 0,8% o más, más preferentemente 1,2 % o más. Sin embargo, una adición excesiva de Mo disminuye la productividad y aumenta los costos debido a que el Mo es caro. El contenido de Mo es preferentemente del 7,2 % o menos, más preferentemente 6,4 % o menos.
W: del 0,3 % al 4 %
Con el fin de aumentar la resistencia a la corrosión, se puede añadir del 0,3 % al 4 % de W según sea necesario. Particularmente, con respecto a la resistencia a la corrosión del agua condensada de los gases de escape y la resistencia a la corrosión de la sal de la superficie exterior, que se requiere para los intercambiadores de calor (es decir, un objetivo principal al que se aplica la realización de ejemplo), el W tiene el efecto de mejorar la resistencia a la oxidación y la resistencia a la penetración. El contenido de W es preferentemente del 0,5 % o más. Sin embargo, una adición excesiva de W deteriora la productividad y aumenta los costos debido a que el W es caro. El contenido de W es preferentemente del 3,6 % o menos.
V: del 0,05 % al 0,5 %
Con el fin de aumentar la resistencia a la corrosión, se puede añadir 0,05 % o más de V según sea necesario. Sin embargo, dado que una adición excesiva de V deteriora la productividad y aumenta los costos debido a que el V es caro, el contenido de V es preferentemente del 0,5 % o menos.
Nb: del 0,01 % al 1 %
Dado que el Nb fija C y N para mejorar la resistencia a la corrosión intergranular de una porción de soldadura y mejora la resistencia a altas temperaturas, el contenido de Nb es preferentemente del 0,01 % o más, preferentemente 0,03% o más, más preferentemente 0,05% o más. Sin embargo, dado que una adición excesiva de Nb disminuye la soldabilidad, un límite superior del contenido de Nb se establece en el 1 %. El contenido de Nb es preferentemente del 0,5 % o menos, más preferentemente 0,45 % o menos.
Cu: del 0,1 % al 6 %
Con el fin de aumentar la resistencia a la corrosión, se puede añadir 0,1 % o más de Cu según sea necesario. El contenido de Cu es preferentemente del 0,2 % o más, más preferentemente 0,3 % o más. Dado que una adición excesiva de Cu disminuye la conformabilidad, el contenido de Cu es preferentemente del 6 % o menos, preferentemente 5 % o menos, más preferentemente 3,5 % o menos.
Sb: del 0,001 % al 0,5 %
Dado que el Sb es un elemento que mejora la resistencia a la corrosión general, se puede añadir 0,001 % o más de Sb según sea necesario. Sin embargo, el contenido de Sb superior al 0,5 % aumenta los costes. En consecuencia, el contenido de Sb se establece en 0,5 % o menos. El contenido de Sb es preferentemente del 0,3 % o menos. Para obtener de forma estable el efecto anterior, el contenido de Sb es preferentemente del 0,005 % o más, más preferentemente 0,01 % o más.
Zr: del 0,001 % al 0,3 %
Dado que el Zr es un elemento que mejora la resistencia a la corrosión, se puede añadir 0,001 % o más de Zr según sea necesario. Sin embargo, el contenido de Zr superior al 0,3 % aumenta los costes. En consecuencia, el contenido de Zr se establece en 0,3 % o menos. El contenido de Zr es preferentemente del 0,2 % o menos. Para obtener de forma estable el efecto anterior, el contenido de Zr es preferentemente del 0,01 % o más, más preferentemente 0,02 % o más.
Ga: del 0,0001 % al 0,01 %
Dado que el Ga es un elemento que mejora la resistencia a la corrosión y la resistencia a la fragilización por hidrógeno, se puede añadir Zr según sea necesario. Sin embargo, el contenido de Zr superior al 0,01 % aumenta los costes. En consecuencia, el contenido de Ga se establece en 0,01 % o menos. El contenido de Ga es preferentemente del 0,005% o menos. Para obtener de forma estable el efecto anterior, el contenido de Ga es preferentemente del 0,0001 % o más, más preferentemente 0,0005 % o más.
Ta: del 0,0001 % al 0,01 %
Dado que el Ta es un elemento que mejora la resistencia a la corrosión, se puede añadir Ta según sea necesario. Sin embargo, el contenido de Ta superior al 0,01 % aumenta los costes. En consecuencia, el contenido de Ta se establece en 0,01 % o menos. El contenido de Ta es preferentemente del 0,005 % o menos. Para obtener de forma estable el efecto anterior, el contenido de Ta es preferentemente del 0,0001 % o más, más preferentemente 0,0005 % o más.
Ca: del 0,0002 % al 0,005 %
Dado que el Ca es un elemento útil en términos de refinamiento por sus efectos de desoxidación y similares y es eficaz para la conformabilidad en caliente, se puede añadir del 0,0002 % al 0,005 % de Ca según sea necesario. El contenido de Ca es preferentemente del 0,0005 % o más y es preferentemente 0,003 % o menos.
Mg: del 0,0002 % al 0,005 %
Dado que el Mg es un elemento útil en términos de refinamiento por sus efectos desoxidantes y similares, se puede añadir del 0,0002 % al 0,005 % de Mg según sea necesario. El contenido de Mg es preferentemente del 0,0004 % o más y es preferentemente 0,002 % o menos.
MTR: del 0,005 % al 0,1 %
Dado que los MTR (elementos de metales de tierras raras) son un elemento útil en términos de refinamiento por sus efectos de desoxidación y similares, y también útil para la soldabilidad y resistencia a la oxidación, se puede añadir del 0,005 % al 0,1 % de MTR según sea necesario. El contenido de mTr es preferentemente del 0,008 % o más y es preferentemente 0,08 % o menos.
Entre las impurezas inevitables, desde el punto de vista de la soldabilidad, el contenido de P es preferentemente del 0,05 % o menos, más preferentemente 0,04 % o menos. Además, desde el punto de vista de la resistencia a la corrosión, el contenido de S es preferentemente del 0,02 % o menos, más preferentemente 0,01 % o menos.
Además de los elementos anteriormente descritos, pueden estar contenidos otros elementos siempre que el efecto de la invención no se vea afectado. No sólo los contenidos de P y S descritos anteriormente, que son elementos típicos de impurezas, sino también los contenidos de Zn, Pb, Se, H y similares son preferentemente lo más pequeños posible. Por otro lado, en la medida en que se pueda solucionar el problema de la invención, se controlan los contenidos de estos elementos. Al menos están contenidos uno de Zn < 100 ppm, Pb < 100 ppm, Se < 100 ppm, y H < 100 ppm según sea necesario.
El acero inoxidable de la realización de ejemplo se fabrica básicamente mediante un proceso típico. Por ejemplo, un acero fundido con la composición química descrita anteriormente se produce en un horno eléctrico y el acero fundido se refina en un horno AOD, un horno VOD o similar para convertirse en una pieza de acero mediante un método de colada continua o de producción de lingote. Posteriormente, la pieza de acero se somete a procesos de laminación en caliente, recocido de la lámina de acero laminada en caliente, decapado, laminado en frío, recocido de acabado y decapado. Según sea necesario, se puede omitir el recocido de la lámina de acero laminada en caliente y se pueden realizar repetidamente el laminado en frío, el recocido de acabado y el decapado.
La película de óxido superficial definida en la invención se puede formar exponiendo el acero inoxidable fabricado anteriormente a la atmósfera de vapor de agua con una humedad relativa (Hr ) del 95 % o más como se describe anteriormente antes de la soldadura fuerte.
Ejemplos
Los efectos de la invención se aclararán a continuación con referencia a los Ejemplos. Cabe señalar que la invención no se limita de ningún modo a los Ejemplos siguientes, sino que puede implementarse con las modificaciones apropiadas sin apartarse del alcance de la invención.
Se fundieron 30 kg de aceros fundidos con las composiciones químicas mostradas en las Tablas 1-1 a 1-3 en un horno de fusión al vacío para preparar 17 kg de lingotes de acero plano. Posteriormente, los lingotes se sometieron a laminación en caliente a una temperatura de calentamiento de 1200 grados C para obtener láminas de acero laminadas en caliente con un espesor cada una de 4,5 mm. Las láminas de acero laminadas en caliente se sometieron a recocido a una temperatura de 950 grados C y las escamas se eliminaron mediante granallado de alúmina. A continuación, las láminas de acero se sometieron a laminación en frío hasta obtener un espesor de 1 mm. Posteriormente, las láminas de acero se sometieron a un recocido de acabado para obtener piezas de muestra para evaluar la capacidad de difusión de la soldadura fuerte y analizar una película superficial.
Las tablas 2-1 a 2-3 describen un número de acero y las condiciones de procesamiento de la superficie antes de la soldadura fuerte en cada uno de los Ejemplos. Los números de acero de las Tablas 2-1 a 2-3 corresponden a los números de acero de las Tablas 1-1 a 1-3. Las Tablas 1-1 a 1-3 muestran Sim/(Tim+Alm)(% en masa). Las Tablas 2-1 a 2-3 muestran (Sim/Fem) (% en masa). En las Tablas 1-1 a 2-3, los números que quedan fuera del alcance de la invención están subrayados.
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Tabla 1-3
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Tabla 2-1
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Tabla 2-3
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Procesamiento previo a la soldadura fuerte
Se cortaron seis piezas de muestra, cada una con una anchura de 60 mm y una longitud de 60 mm, de cada una de las láminas de acero laminadas en frío. Después de pulirse en seco utilizando papel de lija de hasta n.°600, las piezas de muestra se sometieron a un procesamiento previo como se muestra en las Tablas 2-1 a 2-3. En los Ejemplos 1 a 3 y 5 a 26 y Comparativos 1, 2 y 6 a 12, las piezas de muestra se mantuvieron a 50 grados C a una HR del 95 % durante 30 minutos. Como comparación, el acero 3 y el acero 15 solo se pulieron en seco sin mantenerse a 50 grados C a una HR del 95 % durante 30 minutos, preparando así las muestras (Comparativos 3 y 13). Asimismo, después de pulir en seco el acero 3 utilizando los papeles de lija de hasta n.°600, el acero 3 se mantuvo a 50 grados C a una HR del 95 % durante un minuto para preparar una muestra (Comparativo 4) y el acero 3 se mantuvo a 50 grados C a temperatura ambiente a una HR del 95 % durante 6 horas para preparar una muestra (Comparativo 5). Asimismo, después de pulir en seco el acero 3 utilizando los papeles de lija de hasta n.° 600, El acero 3 se colocó en un dispositivo de conformidad con JIS Z2371 (método de prueba de niebla salina) y se roció con agua corriente a una temperatura de 35 grados C a una HR del 99 % durante 30 minutos para preparar una muestra (Ejemplo 4). Análisis de la película superficial del material
Con respecto a las láminas de acero sometidas al mismo procesamiento que en la evaluación de la capacidad de difusión de la soldadura fuerte, se analizó una película de óxido superficial mediante espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS). El aparato XPS fue fabricado por ULVAC-PHI, Inc. La XPS se realizó utilizando un rayo mono-AlKa como fuente de rayos X en la condición en la que el diámetro del haz de un rayo X era de aproximadamente 100 pm y su ángulo de salida era de 45 grados C. Del resultado del análisis cuantitativo de la superficie más externa por XPS, se obtuvo un valor (% en átomos) de Sif/Fef en la capa de óxido. Asimismo, las piezas de muestra se sometieron a análisis de dirección de profundidad mediante pulverización catódica de Ar. El espesor de la película de óxido se definió como un espesor en el que la resistencia del pico O en el análisis de la dirección de profundidad era la mitad de la resistencia máxima.
Las columnas de la derecha de las Tablas 2-1 a 2-3 muestran los espesores y valores de Sif/Fef de la película de óxido. Las Tablas 2-1 a 2-3 también muestran valores de A*=(Sif/Fef)/(Sim/Fem).
Difusión de la soldadura fuerte
Las láminas de acero sometidas soldadura fuerte previa se desengrasaron con un disolvente orgánico antes del ensayo de difusión de la soldadura fuerte. Después de desengrasar las láminas de acero, se colocaron 0,1 g de soldadura fuerte de Cu (BCu-1) y soldadura fuerte de Ni ((sistema BNi-5) en el centro de cada una de las láminas de acero y se calentaron a 1130 grados C en un horno de vacío durante 10 minutos. La soldadura fuerte de Cu y la soldadura fuerte de Ni se colocaron cada una sobre tres láminas de acero y el grado de vacío del horno fue de aproximadamente 50 Pa. Las láminas de acero se enfriaron después del calentamiento y se obtuvo un área de soldadura fuerte de cada una de las láminas de acero después del calentamiento mediante un análisis de imagen. Se calculó el coeficiente de dispersión de la soldadura mediante la siguiente ecuación basada en el área de soldadura fuerte obtenida.
coeficiente de difusión de la soldadura = área de soldadura fuerte después del calentamiento / área de soldadura fuerte inicial
Las columnas de la derecha de las Tablas 2-1 a 2-3 muestran los coeficientes de difusión de la soldadura fuerte. Hay que señalar que cada uno de los coeficientes de dispersión de la soldadura fuerte es un valor promedio de las tres piezas de muestra. Con respecto a los aceros inoxidables austeníticos de los Ejemplos 13 a 18, dado que la soldadura fuerte se extendió desde el medio hacia los extremos, los coeficientes de difusión de la soldadura fuerte se mostraron con un signo de desigualdad.
El Comparativo 1 (Acero 18) de la Tabla 2-1 muestra un acero inoxidable ferrítico de bajo contenido de Si típico y el Comparativo 6 (Acero 20) de la Tabla 2-2 muestra un acero inoxidable austenítico de bajo contenido de Si típico. Como es obvio en la Tabla 2-2, el acero inoxidable austenítico en el Comparativo 6 presenta un coeficiente de difusión de soldadura más favorable. Un objetivo de la invención es obtener una soldabilidad del acero inoxidable ferrítico y del acero inoxidable de doble fase igual a la soldabilidad de un acero inoxidable austenítico típico, y mejorar la soldabilidad del acero inoxidable austenítico. En consecuencia, un coeficiente de difusión de la soldadura fuerte objetivo del acero inoxidable ferrítico y el acero inoxidable de doble fase se define como 4 o más para la soldadura fuerte de Cu y 10 o más para la soldadura fuerte de Ni. Un coeficiente de difusión de la soldadura fuerte objetivo del acero inoxidable austenítico se define como 10 o más para la soldadura fuerte de Cu y 15 o más para la soldadura fuerte de Ni.
En las Tablas 2-1 a 2-3, los Ejemplos 1 a 7 y 19 a 22 que utilizan los aceros inoxidables ferríticos y los Ejemplos 8 a 12 y 23 que utilizan el acero inoxidable de doble fase (ferrita austenita) muestran una excelente difusión de soldadura fuerte de 4 o más para la soldadura fuerte de Cu y 10 o más para la soldadura fuerte de Ni. Particularmente, en el Ejemplo 6 que usa el acero obtenido añadiendo 0,12% de Sn al acero del Ejemplo 1, se observa que tanto la capacidad de difusión de la soldadura fuerte de Cu como la capacidad de difusión de la soldadura fuerte de Ni se mejoraron mediante la adición de Sn.
En el Comparativo 1, que usa el acero inoxidable ferrítico correspondiente a SUS430J1L y que contiene una cantidad diferente de Si de la del Ejemplo 2, el coeficiente de difusión de la soldadura fuerte para la soldadura fuerte de Cu es 4 o menos y el coeficiente de difusión de la soldadura fuerte para la soldadura fuerte de Ni es 10 o menos, lo que muestra una escasa capacidad de difusión de la soldadura fuerte. El comparativo 2 muestra un caso en el que no se satisface la fórmula 1. Los comparativos 3 y 4 muestran casos donde A*=(Sif/Fef)/(Sim/Fem) es menos de 1,2. El comparativo 5 muestra un caso en el que A* es superior a 5. En todos los casos, el coeficiente de difusión de la soldadura fuerte para la soldadura fuerte de Cu es 4 o menos y el coeficiente de difusión de la soldadura fuerte para la soldadura fuerte de Ni es 10 o menos, lo que muestra una escasa capacidad de difusión de la soldadura fuerte. El Comparativo 7 muestra un caso en el que la cantidad de Ti es diferente de la del Ejemplo 2. El Comparativo 8 muestra un caso en el que la cantidad de Al es diferente de la del Ejemplo 2. En ambos casos, el coeficiente de difusión de la soldadura fuerte para la soldadura fuerte de Cu es 4 o menos y el coeficiente de difusión de la soldadura fuerte para la soldadura fuerte de Ni es 10 o menos, lo que muestra una escasa capacidad de difusión de la soldadura fuerte. En el Comparativo 9, que usa un acero inoxidable de doble fase que contiene una cantidad diferente de Si de la del Ejemplo 9, el coeficiente de difusión de la soldadura fuerte para la soldadura fuerte de Cu es 4 o menos y el coeficiente de difusión de la soldadura fuerte para la soldadura fuerte de Ni es 10 o menos, lo que muestra una escasa capacidad de difusión de la soldadura fuerte.
Se observa que los aceros inoxidables austeníticos de los Ejemplos 13 a 18 y 24 a 26 presentaban coeficientes de difusión de la soldadura fuerte para la soldadura fuerte de Cu y la soldadura fuerte de Ni que son cinco veces o más los coeficientes de difusión de la soldadura fuerte del acero inoxidable austenítico correspondiente a SUS304. en el Comparativo 6, y se mejoró notablemente la capacidad de difusión de la soldadura fuerte. El Comparativo 10 muestra un caso en el que la cantidad de Ti es diferente de la del Ejemplo 15. El Comparativo 11 muestra un caso en el que la cantidad de Al es diferente de la del Ejemplo 15. El Comparativo 12 muestra un caso en el que el valor obtenido de la fórmula 1 es diferente del valor del Ejemplo 15. En todos los casos, el coeficiente de difusión de la soldadura fuerte para la soldadura fuerte de Cu es 10 o menos y el coeficiente de difusión de la soldadura fuerte para la soldadura fuerte de Ni es 15 o menos, lo que muestra una escasa capacidad de difusión de la soldadura fuerte. En el comparativo 13 que muestra un caso en el que A* es menos de 1,2, el coeficiente de difusión de la soldadura fuerte para la soldadura fuerte de Cu es 10 o menos y el coeficiente de difusión de la soldadura fuerte para la soldadura fuerte de Ni es 15 o menos, lo que muestra una escasa capacidad de difusión de la soldadura fuerte.
Aplicabilidad industrial
Un acero inoxidable que presenta una excelente soldabilidad de la invención se usa adecuadamente como material para un intercambiador de calor ensamblado por soldadura fuerte, tal como un enfriador de EGR y un equipo de recuperación de calor de escape que son componentes de automóviles, un intercambiador de calor secundario de un suministrador de agua caliente del tipo de recuperación de calor latente y un intercambiador de calor de tipo placa de un EcoCute (marca registrada).

Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. Un acero inoxidable que presenta una excelente soldabilidad, que comprende, en % en masa:
C: del 0,001 % al 0,1 %;
Si: desde más del 1,5 % hasta el 4,0 %;
Mn: del 0,05 % al 4,0 %;
Cr: del 10,5 % al 30 %;
Ni: 35 % o menos;
N: del 0,001 % al 0,4 %;
uno o ambos de Ti: del 0,002 % al 0,030 % y Al: del 0,002 % al 0,10 %;
opcionalmente en % en masa: al menos uno de:
un primer grupo que es al menos uno de Sn: del 0,001 % al 0,5 %, Co: del 0,01 % al 0,5 %, Bi: del 0,001 % al 0,01 %, y B: del 0,0002 % al 0,005 %;
un segundo grupo que es al menos uno de Mo: del 0,3 % al 8 %, W: del 0,3 % al 4 %, V: del 0,05 % al 0,5 %, Nb: del 0,01 % al 1 %, Cu: del 0,1 % al 6 %, Sb: del 0,001 % al 0,5 %, Zr: del 0,001 % al 0,3 %, Ga: del 0,0001 % al 0,01 % y Ta: del 0,0001 % al 0,01 %; y
un tercer grupo que es al menos uno de Ca: del 0,0002 % al 0,005 %, Mg: del 0,0002 % al 0,005 %, y MTR: del 0,005 % al 0,1 %; y
siendo el resto Fe e impurezas inevitables, en donde
un contenido de Si, un contenido de Ti y un contenido de Al satisfacen la Fórmula 1, en donde el acero inoxidable es un acero inoxidable austenítico, un acero inoxidable ferrítico o un acero inoxidable de doble fase (ferrita austenita); y
una lámina de óxido con una composición que satisface la Fórmula 2 se forma sobre una superficie del acero inoxidable,
Si m /(Ti m +Al m ) > 40 Fórmula 1
1,2 x Si m /Fe m < Si f /Fe f < 5xSi m /Fe m Fórmula 2
donde: en la Fórmula 1 y la Fórmula 2, un elemento con un sufijo "f" expresa un contenido del elemento en la película de óxido, indicándose el contenido por una unidad de % en átomos, y un elemento con un sufijo "m" expresa un contenido del elemento en el acero inoxidable que es un material de base, estando el contenido indicado por una unidad de % en masa, y en donde los elementos en la película de óxido se miden por XPS.
2. El acero inoxidable que presenta una excelente soldabilidad de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende, en % en masa: al menos uno de:
un primer grupo que es al menos uno de Sn: del 0,001 % al 0,5 %, Co: del 0,01 % al 0,5 %, Bi: del 0,001 % al 0,01 %, y B: del 0,0002 % al 0,005 %;
un segundo grupo que es al menos uno de Mo: del 0,3 % al 8 %, W: del 0,3 % al 4 %, V: del 0,05 % al 0,5 %, Nb: del 0,01 % al 1 %, Cu: del 0,1 % al 6 %, Sb: del 0,001 % al 0,5 %, Zr: del 0,001 % al 0,3 %, Ga: del 0,0001 % al 0,01 % y Ta: del 0,0001 % al 0,01 %; y
un tercer grupo que es al menos uno de Ca: del 0,0002 % al 0,005 %, Mg: del 0,0002 % al 0,005 %, y MTR: del 0,005 % al 0,1 %.
3. El acero inoxidable que presenta una excelente soldabilidad de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en donde el al menos uno del contenido de Si, el contenido de Ti y el contenido de Al en % en masa satisfacen los intervalos respectivos siguientes:
Si: del 1,9 % al 3,4%;
Ti: del 0,003 % al 0,020 %; y
Al: del 0,003 % al 0,03 %.
4. El acero inoxidable que presenta una excelente soldabilidad de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, para un elemento unido para la soldadura fuerte con una soldadura fuerte de Ni o una soldadura fuerte de Cu.
5. El acero inoxidable que presenta una excelente soldabilidad de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, para un intercambiador de calor.
6. El acero inoxidable que presenta una excelente soldabilidad de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, para un componente de automóviles que es un enfriador de EGR, un equipo de recuperación de calor de escape, o un componente de suministro de combustible.
7. El acero inoxidable que presenta una excelente soldabilidad de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, para un suministrador de agua caliente del tipo de bomba de calor con refrigerante CO2, un intercambiador de calor secundario de un suministrador de agua caliente del tipo de recuperación de calor latente, o un intercambiador de calor de tipo placa.
8. El acero inoxidable que presenta una excelente soldabilidad de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde el contenido de Ni en % en masa es del 0,1 % o más al 35 % o menos.
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