MX2013004053A

MX2013004053A - Acero inoxidable ferritico excelente en resistencia al calor y formabilidad.

Info

Publication number: MX2013004053A
Application number: MX2013004053A
Authority: MX
Inventors: Hiroyuki Ogata; Tetsuyuki; Nakamura; Hiroki Ota; Yasushi Kato
Original assignee: Jfe Steel Corp
Priority date: 2010-10-14
Filing date: 2011-10-12
Publication date: 2013-06-05
Also published as: EP2628814A1; WO2012050226A1; MY165138A; KR101581886B1; MX339281B; TW201221658A; EP2628814A4; KR20130058070A; EP2628814B1; CN103154294A; JP5152387B2; US20130183190A1; CN103154294B; ES2720733T3; JP2012102397A; TWI472629B

Abstract

Se proporciona un acero inoxidable ferrítico excelente tanto en la resistencia al calor (resistencia a la oxidación, propiedad de fatiga térmica y propiedad de fatiga a alta temperatura) como en la formabilidad sin agregar elementos químicos caros tales como Mo y W, mientras que se evita una disminución en la resistencia a la oxidación causada por utilizar Cu. Específicamente, un acero inoxidable ferrítico que contiene, en % en masa, C: 0.015% o menos, Si: 0.4 a 1.0%, Mn: 1.0% o menos, P: 0.040% o menos, S: 0.010% o menos, Cr: 12% o más a menos de 16%, N: 0.015% o menos, Nb: 0.3 a 0.65%, Ti: 0.15% o menos, Mo: 0.1% o menos, W: 0.1% o menos, Cu: 1.0 a 2.5%, Al: 0.2 a 1.0%, en donde se satisface la relación Si=Al, y el resto siendo Fe e impurezas inevitables.

Description

ACERO INOXIDABLE FERRITICO EXCELENTE EN RESISTENCIA AL CALOR Y FORMABILIDAD CAMPO TECNICO l La presente invención se refiere a acero inoxidable ferritico que tiene alta resistencia al calor (una propiedad de fatiga térmica, resistencia a la oxidación y una propiedad de fatiga a alta temperatura) y formabilidad, el cual se puede utilizar idealmente para las partes de un sistema de escape que se ' utilizan en un entorno a alta temperatura tales como un tubo de escape y un cilindro externo de catalizador (también llamado una cubierta de convertidor) de un automóvil y una motocicleta y un conducto de aire de escape de una planta térmica de energía eléctrica.

ANTECEDENTES DE LA TECNICA Se requiere que las partes de un sistema de escape tales como un colector de escape, un tubo de escape, una cubierta de convertidor y un silenciador de tubo de escape que se utilizan en el entorno del sistema de escape de un automóvil sean excelentes en una propiedad de fatiga térmica, una propiedad de fatiga a alta temperatura y resistencia a la oxidación (en lo sucesivo, estas propiedades son llamadas colectivamente resistencia al calor) . Debido a que las partes tal como un colector de escape están sometidas a calentamiento y enfriamiento debido a la repetición de arrancar y parar de la operación del motor en un estado en el cual están contenidas por las partes circundantes, la expansión y la contracción térmicas del material de las partes están limitadas, lo cual resulta en la existencia de deformación térmica. El fenómeno de fatiga debido a esta deformación térmica es fatiga térmica. Por otra parte, las partes se someten continuamente a vibración, mientras que se calientan durante la operación del motor. El fenómeno de fatiga debido a la acumulación de deformación causada por esta vibración es fatiga a alta temperatura. La primera es fatiga de ciclo bajo y la última es fatiga de ciclo alto y ambas son fenómenos de fatiga completamente diferentes.

Para aplicaciones en las cuales se requiere resistencia al calor como se describió anteriormente, hoy en día, a menudo se utiliza el acero que contiene Cr al cual se agregan Nb y Si tal como Tipo429 (que contiene 14 de Cr-0.9 de Si-0.4 de Nb) . Sin embargo, debido a que la temperatura de gas de escape se ha vuelto mayor de 900 °C con la mejora del rendimiento del motor, la propiedad de fatiga térmica del Tipo429 se ha vuelto insatisfactoria .

Con el fin de resolver este problema, acero que contiene Cr que tiene un limite elástico a alta temperatura aumentado agregando Nb y o, SUS444 (que contiene 19 de Cr-0.5 de Nb-2 de Mo) que conforma al JIS G 4305 y acero inoxidable ferritico que contiene menos Cr al cual se agregan Nb, Mo y W y similares se han desarrollado (referirse a, por ejemplo, Documento de Patente 1). Sin embargo, debido a que los precios de metales raros tales como Mo y W recientemente se han elevado sensiblemente, se ha llegado a requerir el desarrollo de un material que tiene resistencia al calor equivalente a la de estos tipos de acero utilizando materias primas económicas.

Ejemplos de materiales que tienen excelente resistencia al calor sin utilizar elementos químicos caros tales como Mo y W se describen en los Documentos de Patente 2 a . El Documento de Patente 2 describe acero inoxidable ferritico que será utilizado para las partes de un canal de flujo de gas de escape de un automóvil. En el Documento de Patente 2, Nb: 0.50% en masa o menos, Cu: 0.8% en masa o más y 2.0% en masa o menos y V: 0.03% en masa o más y 0.20% en masa o menos se agregan al acero que tiene un contenido de Cr de 10% en masa o más y 20% en masa o menos. El Documento de Patente 3 describe acero inoxidable ferritico excelente en una propiedad de fatiga térmica. En el Documento de Patente 3, Ti: 0.05% en masa o más y 0.30% en masa o menos, Nb: 0.10% en masa o más y 0.60% en masa o menos, Cu: 0.8% en masa o más y 2.0% en masa o menos y B: 0.0005% en masa o más y 0.02% en masa o menos se agregan al acero que tiene un contenido de Cr de 10% en masa o más y 20% en masa o menos. El Documento de Patente 4 describe acero inoxidable ferritico que será utilizado para las partes de un canal de flujo de gas de escape de un automóvil. En el Documento de Patente 4, Cu: 1% en masa o más y 3% en masa o menos se agregan al acero que tiene un contenido de Cr de 15% en masa o más y 25% en masa o menos. Estos tipos de acero descritos todos se caracterizan por tener una propiedad de fatiga térmica mejorada agregando Cu.

DOCUMENTOS DE PATENTE [PTL 1]: Publicación de Solicitud de Patente Japonesa no examinada No. 2004-018921 [PTL 2] : Publicación Internacional No. WO2003/004714 [PTL 3] : Publicación de Solicitud de Patente Japonesa no examinada No. 2006-117985 [PTL 4] : Publicación de Solicitud de Patente Japonesa no examinada No. 2000-297355 DESCRIPCION BREVE DE LA INVENCION PROBLEMA TECNICO Sin embargo, de conformidad con investigaciones llevadas a cabo por los presentes inventores, en el caso en donde se agrega Cu como en los métodos descritos por los Documentos de Patente 2 a 4, se ha encontrado que, mientras una propiedad de fatiga térmica se mejora, por el contrario, la resistencia a la oxidación se disminuye, lo cual resulta en el deterioro de la resistencia al calor total .

Adicionalmente, debido a que el espacio que puede ocupar un colector de escape en el espacio de un motor se ha vuelto más pequeño con la reducción de peso de un automóvil, se ha llegado a requerir que un colector de escape se pueda formar en una forma compleja.

La presente invención se ha terminado en vista de la situación descrita anteriormente, y un objeto de la presente invención es proporcionar acero inoxidable ferritico excelente en resistencia al calor (resistencia a la oxidación, una propiedad de fatiga térmica y una propiedad de fatiga a alta temperatura) y formabilidad, mientras que se evita una disminución en la resistencia a la oxidación debido al Cu, sin agregar elementos químicos caros tales como Mo y W.

A manera de explicación, el significado de "excelente en resistencia al calor" de conformidad con la invención es que la resistencia a la oxidación, una propiedad de fatiga térmica y una propiedad de fatiga a alta temperatura son equivalentes a o mejores que las de SUS444. Específicamente, significa que la resistencia a la oxidación a una temperatura de 950 °C es equivalente a o mejor que la de SUS444, que una propiedad de fatiga térmica cuando ocurren repetidamente fluctuaciones de temperatura entre las temperaturas de 100 °C y 850 °C es equivalente a o mejor que la de SUS444 y que una propiedad de fatiga a alta temperatura a una temperatura de 850 °C es equivalente a o mejor que ia de SUS444. Adicionalmente, el significado de "excelente en formabilidad" de conformidad con la presente invención es que un alargamiento medio en las tres direcciones a temperatura ambiente es de 36% o más.

SOLUCION AL PROBLEMA Los presentes inventores condujeron diligentemente investigaciones con el fin de desarrollar acero inoxidable ferrítico excelente en resistencia a la oxidación y una propiedad de fatiga térmica evitando una disminución en la resistencia a la oxidación debido al Cu lo cual ocurre en los métodos convencionales sin agregar elementos químicos caros tales como Mo o W. Como un resultado, los presentes inventores encontraron que se puede obtener una alta resistencia a alta temperatura agregando la combinación de Nb: 0.3% en masa o más y 0.65% en masa o menos y Cu: 1.0% en masa o más y 2.5% en masa o menos. Al obtener la alta resistencia, se puede mejorar una propiedad de fatiga térmica en un rango de temperatura amplio. Los presentes inventores encontraron que una disminución en la resistencia a la oxidación debido a la adición de Cu se puede evitar agregando una cantidad apropiada de Al (0.2% en masa o más y 1.0% en masa o menos) . Los presentes inventores encontraron que, por lo tanto, la resistencia al calor (una propiedad de fatiga térmica y la resistencia a la oxidación) equivalente a o mejor que la de SUS444 se puede obtener solamente controlando el contenido de Nb, Cu y Al a un intervalo apropiado como se describió anteriormente sin agregar Mo o W. Adicionalmente, los presentes inventores condujeron diligentemente investigaciones con respecto a un método para mejorar la resistencia a la oxidación en un entorno que contiene vapor de agua que se supuso en el caso en donde el acero inoxidable ferritico se utiliza en la práctica para un colector de escape y similares, y encontraron que la resistencia a la oxidación en una atmósfera que contiene vapor de agua (en lo sucesivo, llamada resistencia a la oxidación de vapor de agua) también llega a ser equivalente a o mejor que la de SUS444 ajusfando el contenido de Si (0.4% en masa o más y 1.0% en masa o menos) .

Adicionalmente, una propiedad de resistencia a la fatiga contra la vibración en condiciones de servicio en la práctica de las partes de un sistema de escape de un automóvil tal como un colector de escape también es importante. Por lo tanto, los presentes inventores condujeron diligentemente investigaciones con respecto a un método para mejorar una propiedad de fatiga a alta temperatura, y encontraron que una propiedad de fatiga a alta temperatura también llega a ser equivalente a o mejor que la de SUS444 ajustando el balance de contenido de Si y de contenido de Al (Si Al) .

Además, los presentes inventores condujeron diligentemente investigaciones con respecto a la influencia del Cr sobre la formabilidad y la resistencia a la oxidación, y encontraron que la formabilidad se puede mejorar reduciendo el contenido de Cr sin haber una influencia significativa sobre la resistencia a la oxidación .

Aunque se ha sabido bien en el pasado que la formabilidad se puede mejorar reduciendo el contenido de Cr. Pero hay una disminución en la resistencia a la oxidación reduciendo el contenido de Cr. La disminución en la resistencia a la oxidación se ha compensado agregando Mo y , en lugar de Cr, en el pasado como se describe en el Documento de Patente 1. En contraste con esto, de conformidad con la presente invención, se ha encontrado que tanto la resistencia a la oxidación como la formabilidad excelentes se pueden obtener agregando una cantidad apropiada de Al sin agregar elementos químicos caros tales como Mo y W, aun si se reduce el contenido de Cr.

La presente invención se ha terminado sobre la base del conocimiento de los presentes inventores descrito anteriormente .

Es decir, la presente invención proporciona acero inoxidable ferrítico excelente en resistencia al calor y formabilidad que tiene una composición química que contiene, en % en masa, C: 0.015% o menos, Si: 0.4% o más y 1.0% o menos, Mn: 1.0% o menos, P: 0.040% o menos, S: 0.010% o menos, Cr: 12% o más y menos de 16%, N: 0.015% o menos, Nb: 0.3% o más y 0.65% o menos, Ti: 0.15% o menos, Mo: 0.1% o menos, W: 0.1% o menos, Cu: 1.0% o más y 2.5% o menos y Al: 0.2% o más y 1.0% o menos, mientras que se satisface la relación Si=Al, y el balance siendo Fe e impurezas inevitables.

Adicionalmente, la presente invención proporciona acero inoxidable ferrítico excelente en resistencia al calor y formabilidad que tiene una composición química que contiene adicionalmente uno, dos o más elementos químicos seleccionados de entre, en % en masa, B: 0.003% o menos, EM: 0.08% o menos, Zr: 0.5% o menos, V: 0.5% o menos, Co: 0.5% o menos y Ni : 0.5% o menos.

EFECTOS VENTAJOSOS DE LA INVENCION De conformidad con la presente invención, acero inoxidable ferritico que tiene resistencia al calor (una propiedad de fatiga térmica, resistencia a la oxidación y una propiedad de fatiga a alta temperatura) equivalente a o mejor que la de SUS444 (JIS G 4305) y formabilidad excelente se puede obtener sin agregar Mo o caros. Por lo tanto, el acero de conformidad con la presente invención se puede utilizar idealmente para las partes del sistema de escape de un automóvil.

DESCRIPCION BREVE DE LAS FIGURAS La FIG. 1 es un diagrama que ilustra una muestra de prueba de fatiga térmica.

La FIG. 2 es un diagrama que ilustra condiciones de temperatura y restricción en una prueba de fatiga térmica .

La FIG. 3 es un diagrama que ilustra una muestra de prueba de fatiga a alta temperatura.

La . FIG. 4 es una gráfica que ilustra la influencia de un contenido de Cu sobre una propiedad de fatiga térmica.

La FIG. 5 es una gráfica que ilustra la influencia de un contenido de Al sobre la resistencia a la oxidación (un aumento en peso debido a la oxidación) .

La FIG. 6 es una gráfica que ilustra la influencia de un contenido de Si sobre la resistencia a la oxidación de vapor de agua (un aumento en peso debido a la oxidación) .

La FIG. 7 es una gráfica que ilustra la influencia de un contenido de Si - un contenido de Al (Si -Al) sobre una propiedad de fatiga a alta temperatura.

La FIG . 8 es una gráfica que ilustra la influencia de un contenido de Cr sobre la resistencia a la oxidación de vapor de agua (un aumento en peso debido a la oxidación) .

La FIG. 9 es una gráfica que ilustra la influencia de un contenido de Cr sobre un alargamiento medio en las tres direcciones a temperatura ambiente.

DESCRIPCION DE LAS MODALIDADES En primer lugar, se describirán los experimentos fundamentales que condujeron a la terminación de la presente invención. En lo sucesivo, % utilizado cuando se describe una composición química siempre indica % en masa.

Acero que tiene una composición química básica que contiene C: 0.005% o más y 0.007% o menos, N: 0.004% o más y 0.006% o menos, P: 0.02% o más y 0.03% o menos, S: 0.002% o más y 0.004% o menos, Si: 0.85%, Mn: 0.4%, Cr: 14%, Nb: 0.45%, Al: 0.35%, Ti: 0.007%, Mo : 0.01% o más y 0.03% o menos y W: 0.01% o más y 0.03% o menos y un contenido de Cu que se ajustó varias veces en el intervalo de 0% o más y 3% o menos, se fundió utilizando un método experimental y se hizo en un lingote de acero de 50 kg, posteriormente el lingote de acero se sometió a forjado y a un tratamiento térmico en un materia de acero que tenia una sección transversal de 35 mm x 35 mm, posteriormente una muestra de prueba de fatiga térmica que tenia las dimensiones ilustradas en la Fig. 1 se hizo del material de acero. Posteriormente, se observó la duración de fatiga térmica de la muestra llevando a cabo un tratamiento térmico en el cual la relación de restricción fue de 0.30 y en el cual calentamiento y enfriamiento se repitieron de manera que las fluctuaciones de temperatura ocurrieron repetidamente entre 100 °C y 850 °C como se ilustra en la Fig. 2. La duración de fatiga térmica representa como el número de ciclos a los cuales el primer esfuerzo empezó a disminuir continuamente de aquel en el ciclo anterior. El esfuerzo se obtuvo calculando como el cociente de la carga detectada a 100 °C dividido entre el área de sección transversal de la porción paralela impregnada de una muestra de prueba indicada en la Fig. 1. Este número de ciclos correspondió a aquel en el cual ocurrió una grieta en la muestra de prueba. A manera de explicación, una prueba similar se llevó a cabo con SUS444 (un acero de 19% de Cr-2% de Mo-0.5% de Nb) para comparación.

La Fig. 4 ilustra la influencia de contenido de Cu sobre la duración de fatiga térmica en la prueba de fatiga térmica descrita anteriormente. Esta figura indica que la duración de fatiga térmica equivalente a o más larga que la de SUS 44 (aproximadamente 1350 ciclos) se puede obtener ajustando el contenido de Cu para ser de 1.0% o más. Por lo tanto, es necesario que el contenido de Cu sea 1.0% o más con el fin de mejorar la propiedad de fatiga térmica .

Acero que tiene una composición química básica que contiene C: 0.006%, N: 0.007%, P: 0.02% o más y 0.03% o menos, S: 0.002% o más y 0.004% o menos, Mn : 0.2%, Si: 0.85%, Cr: 14%, Nb: 0.49%, Cu: 1.5%, Ti: 0.007%, Mo: 0.01% o más y 0.03% o menos y W: 0.01% o más y 0.03% o menos y un contenido de Al que se ajustó varias veces en el intervalo de 0% o más y 2% o menos se fundió utilizando un método experimental y se hizo en un lingote de acero de 50 kg, posteriormente el lingote de acero se sometió a laminación en caliente, recocido de laminado en caliente, laminación en frío y recocido de acabado y se hizo en una lámina de acero laminada en frío y recocida que tenía un grosor de 2 mm. Una muestra de prueba de 30 mm x 20 mm se cortó de la lámina de acero laminada en frío obtenida como se describió anteriormente, posteriormente un agujero de 4 mm<E> se perforó en la parte superior de la muestra de prueba, posteriormente la superficie y la cara del borde de la muestra se pulieron con un lija #320, posteriormente se desgrasó y posteriormente se utilizó en una prueba de oxidación continua en aire descrita a continuación. <Prueba de oxidación continua en aire> La muestra de prueba descrita anteriormente se mantuvo en un horno en aire a una temperatura de 950 °C durante 200 horas, y posteriormente un aumento en peso por unidad de área debido a la oxidación (g/m2) se obtuvo a partir de la diferencia observada en la masa de la muestra de prueba antes y después de la prueba de calentamiento.

La Fig. 5 ilustra la influencia del contenido de Al sobre el aumento en peso debido a la oxidación en la prueba de oxidación continua en aire descrita anteriormente. Esta figura indica que la resistencia a la oxidación equivalente a o mejor que la de SUS444 (aumento en peso debido a la oxidación: 19 g/m2 o menos) se puede obtener ajusfando el contenido de Al para ser de 0.2% o más .

Acero que tiene una composición química básica que contiene C: 0.006%, N: 0.007%, P: 0.02% o más y 0.03% o menos, S: 0.002% o más y 0.004% o menos, Mn : 0.2%, Al: 0.45%, Cr: 14%, Nb: 0.49%, Cu: 1.5%, Ti: 0.007%, Mo: 0.01% o más y 0.03% o menos y W: 0.01% o más y 0.03% o menos y un contenido de Si que se ajustó varias veces se fundió utilizando un método experimental y se hizo en un lingote de acero de 50 kg. Posteriormente el lingote de acero se sometió a laminación en caliente, recocido de laminado en caliente, laminación en frió y recocido de acabado y se hizo en una lámina de acero laminada en frió y recocida que tenia un grosor de 2 mm. Una muestra de prueba de 30 mm x 20 mm se cortó de la lámina de acero laminada en frió obtenida como se describió anteriormente. Posteriormente un agujero de 4 p???F se perforó en la parte superior de la muestra de prueba, posteriormente la superficie y la cara del borde de la muestra se pulieron con una lija #320. Posteriormente se desgrasó y posteriormente se utilizó en una prueba de oxidación continua en una atmósfera de vapor de agua descrita a continuación. <Prueba de oxidación continua en una atmósfera de vapor de agua> La muestra de prueba descrita anteriormente se mantuvo en un horno en una atmósfera de vapor de agua en la cual había un gas con un balance-10% en volumen de CO2-20% en volumen de H20-5% en volumen de 02. N2 se sopló a una relación de 0.5 1/min, y posteriormente un aumento en peso por unidad de área debido a la oxidación (g/m2) se obtuvo a partir de la diferencia observada en la masa de la muestra antes y después de la prueba de calentamiento.

La Fig. 6 ilustra la influencia del contenido de Si sobre el aumento en peso debido a la oxidación en la prueba de oxidación en una atmósfera de vapor de agua descrita anteriormente. Esta figura indica que la resistencia a la oxidación de vapor de agua equivalente a la de SUS444 (aumento en peso debido a la oxidación: 37 g/m2 o menos) no se puede obtener, a menos que el contenido de Si se ajuste para ser de 0.4% o más.

Acero que tiene una composición química básica que contiene C: 0.006%, N: 0.007%, P: 0.02% o más y 0.03% o menos, S: 0.002% o más y 0.004% o menos, n: 0.2%, Cr: 14%, Nb: 0.49%, Cu: 1.5%, Ti: 0.007%, o: 0.01% o más y 0.03% o menos y : 0.01% o más y 0.03% o menos y los contenidos de Si y Al que se ajustaron varias veces se fundió utilizando un método experimental y se hizo en un lingote de acero de 50 kg. Posteriormente el lingote de acero se sometió a laminación en caliente, recocido de laminado en caliente, laminación en frío y recocido de acabado y se hizo en una lámina de acero laminada en frío y recocida que tenía un grosor de 2 mm. Una muestra de prueba de fatiga a alta temperatura que tiene una forma ilustrada en la Fig. 3 se hizo de la lámina de acero laminada en frío obtenida como se describió anteriormente y posteriormente se utilizó en una prueba de fatiga a alta temperatura descrita a continuación . <Prueba de fatiga a alta temperatura> La propiedad de fatiga a alta temperatura de la muestra de prueba descrita anteriormente se evaluó utilizando una máquina de prueba de fatiga tipo Schenck y llevando a cabo vibración inversa de 22 Hz (1300 rpm) a una temperatura de 850 °C. Aquí, un esfuerzo de flexión de 70 MPa se ejerció sobre la superficie de la lámina de acero durante la prueba, y la propiedad de fatiga se evaluó en términos de un número de ciclos hasta que ocurrió una fractura .

La Fig. 7 ilustra la influencia de Si - Al sobre el número de ciclos en la prueba de fatiga a alta temperatura descrita anteriormente. Esta figura indica que es necesario satisfacer la relación Si=Al con el fin de obtener una propiedad de fatiga a alta temperatura equivalente a la de SUS444 (24xl05 ciclos) .

Acero que tiene una composición química básica que contiene C: 0.006%, N: 0.007%, P: 0.02% o más y 0.03% o menos, S: 0.002% o más y 0.004% o menos, Mn: 0.2%, Si: 0.85%, Al: 0.45%, Nb: 0.49%, Cu: 1.5%, Ti: 0.007%, Mo: 0.01% o más y 0.03% o menos y W: 0.01% o más y 0.03% o menos y un contenido de Cr que se ajustó varias veces se fundió utilizando un método experimental y se hizo en un lingote de acero de 50 kg. Posteriormente el lingote de acero se sometió a laminación en caliente, recocido de laminado en caliente, laminación en frío y recocido de acabado y se hizo en una lámina de acero laminada en frío y recocida que tenia un grosor de 2 mra. Una muestra de prueba de 30 mm x 20 mm se cortó de la lámina de acero laminada en frío y recocida obtenida como se describió anteriormente, posteriormente un agujero de 4 mm<í> se perforó en la parte superior de la muestra de prueba. Posteriormente la superficie y la cara del borde de la muestra se pulieron con una lija #320, posteriormente se desgrasó y posteriormente se utilizó en la prueba de oxidación en una atmósfera de vapor de agua descrita anteriormente.

La Fig. 8 ilustra la influencia del contenido de Cr sobre el aumento en peso debido a la oxidación en la prueba de oxidación en una atmósfera de vapor de agua descrita anteriormente. Esta figura indica que la resistencia a la oxidación de vapor de agua equivalente a la de SUS444 (aumento en peso debido a la oxidación: 37 g/m2 o menos) se puede obtener en el caso en donde el contenido de Cr es de 12% o más.

Adicionalmente, se llevaron a cabo ensayos de tracción a temperatura ambiente con piezas de ensayo de tracción que conforman a JIS NO. 13B que se hicieron de estas láminas de acero laminadas en frió y recocidas. Las piezas de ensayo de tracción tuvieron las direcciones de tensión respectivamente en la dirección de laminación (dirección L) , en la dirección a ángulos rectos con respecto a la dirección de laminación (dirección C) y en la dirección a ángulos de 45° con respecto a la dirección de laminación (dirección D) . Un alargamiento medio se obtuvo a partir de los alargamientos de ruptura que se obtuvieron llevando a cabo ensayos de tracción en las tres direcciones a temperatura ambiente y se calcularon mediante la ecuación de abajo. (%) de Alargamiento medio El = (EL + 2ED + Ec)/4, en donde EL: (%) El en la dirección L, ED: (%) El en la dirección D y Ec: (%) El en la dirección C.

La Fig. 9 ilustra la influencia del contenido de Cr sobre el valor medio de alargamientos en las tres direcciones (direcciones L, C y D) en el ensayo de tracción. Esta figura indica que una excelente formabilidad en términos del alargamiento medio en las tres direcciones (direcciones L, C y D) de 36% o más se puede obtener en el caso en donde el contenido de Cr es de menos de 16%.

La presente invención se ha terminado conduciendo investigaciones adicionales con base en los resultados de los experimentos fundamentales descritos anteriormente.

El acero inoxidable ferritico de conformidad con la presente invención será descrito con detalle en lo sucesivo .

En primer lugar, será descrita la composición química de conformidad con la presente invención.

C: 0.015% o menos Aunque el C es un elemento químico que es eficaz para aumentar la resistencia del acero, existe una disminución significativa en la tenacidad y la formabilidad en el caso en donde el contenido de C es de más de 0.015%. Por lo tanto, de conformidad con la presente invención, el contenido de C se establece para ser de 0.015% o menos. A manera de explicación, es preferible que el contenido de C sea tan pequeño como sea posible desde el punto de vista de obtener la formabilidad y que el contenido de C sea de 0.008% o menos. Por otra parte, es preferible que el contenido de C sea de 0.001% o más con el fin de obtener la resistencia que se requiere para las partes de un sistema de escape, de manera más preferible de 0.002% o más y 0.008% o menos.

Si: 0.4% o más y 1.0% o menos El Si es un elemento químico que es importante para mejorar la resistencia a la oxidación en una atmósfera de vapor de agu¿i. Como se indica en la Fig. 6, es necesario establecer el contenido de Si para ser de 0.4% o más con el fin de obtener una resistencia a la oxidación de vapor de agua equivalente a la de SUS444. Por otra parte, existe un disminución significativa en la formabilidad en el caso en donde el contenido de Si es más de 1.0%. Por lo tanto, el contenido de Si se establece para ser de 0.4% o más y 1.0% o menos, preferentemente de 0.5% o más y 0.9% o menos.

Aunque el mecanismo a través del cual la resistencia a la oxidación de v¿ipor de agua se aumenta en el caso en donde el contenido de Si es de 0.4% o más no es claro, se considera que una capa de óxido continua densa se forma sobre la superficie de una lámina de acero en el caso en donde el contenido de Si es de 0.4% o más y se evita la penetración de elementos gaseosos del exterior, lo cual resulta en un iumento en la resistencia a la oxidación de vapor de agua. Es preferible que el contenido de Si sea de 0.5% o más en el caso en donde existe la necesidad de resistencia a la oxidación en un ambiente severo.

Mn: 1.0% o menos Aunque el Mn es un elemento químico que causa un aumento en la resistencia del acero y que es eficaz como un agente de desoxidación, una fase ? tiende a formarse a una alta temperatura en el caso en donde el contenido de Mn es excesivamente grande, el contenido de Mn excesivo resulta en una disminución en la resistencia al calor. Por lo tanto, el contenido de Mn se establece para ser de 1.0% o menos, preferentemente de 0.7% o menos. Es preferible que el contenido de Mn sea de 0.05% o más con el fin de llevar a cabo el efecto de aumentar la resistencia y la desoxidación .

P: 0.040% o menos Debido a que el P es un elemento químico dañino que causa una disminución en la ductilidad, es preferible que el contenido de P sea tan pequeño como sea posible. Por lo tanto, el contenido de P se establece para ser de 0.040% o menos, preferentemente 0.030% o menos.

S: 0.010% o menos Debido a que el S es un elemento químico dañino que causa una disminución en el alargamiento y un valor r. S tiene una influencia negativa sobre la formabilidad y S causa una disminución en la resistencia a la corrosión que es la propiedad básica del acero inoxidable. Es preferible que el contenido de S sea tan pequeño como sea posible. Por lo tanto, el contenido de S se establece para ser de 0.010% o menos, preferentemente 0.005% o menos.

Cr: 12% o más y menos de 16% El Cr es un elemento químico que es eficaz para aumentar la resistencia a la corrosión y la resistencia a la oxidación, que son las características del acero inoxidable. No se puede obtener una resistencia a la oxidación suficiente en el caso en donde el contenido de Cr es menos de 12%. Por otra parte, el Cr es un elemento químico que causa un aumento en la dureza y una disminución en la ductilidad del acero a temperatura ambiente mediante un refuerzo de solución sólida, estas influencias negativas llegan a ser significativas en el caso en donde el contenido de Cr es de 16% o más. Por lo tanto, el contenido de Cr se establece para ser de 12% o más y menos de 16%, preferentemente 12% o más y 15% o menos.

N: 0.015% o menos El N es un elemento químico que causa una disminución en la ductilidad y la formabilidad del acero, y estas influencias negativas son significativas en el caso en donde el contenido de N es de más de 0.015%. Por lo tanto, el contenido de N se establece para ser de 0.015% o menos. A manera de explicación, es preferible que el contenido de N sea tan pequeño como sea posible desde el punto de vista de obtener ductilidad y formabilidad y que el contenido de N sea de menos de 0.010% Nb: 0.3% o más y 0.65% o menos El Nb es un elemento químico que es eficaz para aumentar la resistencia a la corrosión, formabilidad y resistencia a la corrosión intergranular en soldaduras mediante la formación de carburo, nitruro, y carbonitruro en combinación con C y N. El Nb es eficaz para aumentar una propiedad de fatiga térmica aumentando la resistencia a alta temperatura. Estos efectos se pueden llevar a cabo estableciendo el contenido de Nb para ser de 0.3% o más. Por otra parte, una fase de Laves (Fe2Nb) tiende a precipitarse en el caso en donde el contenido de Nb es de más de 0.65%, lo cual resulta en la aceleración de la fragilidad. Por lo tanto, el contenido de Nb se establece para ser de 0.3% o más y 0.65% o menos, preferentemente de 0.4% o más y 0.55% o menos.

Mo: 0.1% o menos Debido a que el Mo es un elemento químico caro, adicionalmente en vista del propósito de la presente invención, el Mo no se agrega de manera positiva. Sin embargo, el Mo se puede mezclar en el material de acero tal como un residuo en el intervalo de 0.1% o menos. Por lo tanto, el contenido de Mo se establece para ser de 0.1% o menos .

W: 0.1% o menos Debido a que el W es un elemento químico caro como el Mo, adicionalmente en vista del propósito de la presente invención, el W no se agrega de manera positiva. Sin embargo, el W se puede mezclar en el material de acero tal como un residuo en el intervalo de 0.1% o menos. Por lo tanto, el contenido de W se establece para ser de 0.1% o menos .

Cu: 1.0% o más y 2.5% o menos El Cu es un elemento químico que es muy eficaz para mejorar una propiedad de fatiga térmica. Como se indica en la Fig. 3, es necesario que el contenido de Cu sea de 1.0% con el fin de obtener una propiedad de fatiga térmica equivalente a o mejor que la de SUS444. Sin embargo, en el caso en donde el contenido de Cu es de más de 2.5%, e-Cu se precipita cuando el enfriamiento se lleva a cabo después de un tratamiento térmico, lo cual resulta en un aumento en la dureza del acero y resulta en fragilidad que tiende a ocurrir cuando se lleva a cabo el trabajo caliente. De manera más importante, mientras que una propiedad de fatiga térmica se mejora agregando Cu, por el contrario, la resistencia a la oxidación del acero se disminuye, lo cual resulta en el deterioro de la resistencia al calor total. La razón de esto, no se ha identificado completamente. Sin embargo, el Cu parece concentrarse en una capa de agotamiento de Cr en donde se ha formado una escama sobre la misma y evita que el Cr, un elemento que debería mejorar la resistencia a la oxidación intrínseca del acero inoxidable, sea esparcido de nuevo. Por lo tanto, el contenido de Cu se establece para ser de 1.0% o más y 2.5% o menos, preferentemente de 1.1% o más y 1.8% o menos .

Ti: 0.15% o menos El Ti es eficaz para mejorar la resistencia a la corrosión, formabilidad, y resistencia a la corrosión intergranular de una parte soldada ajustando el C y el N como se ajusta el Nb. Sin embargo, este efecto satura y existe un aumento en la dureza del acero en el caso en donde el contenido de Ti es de más de 0.15% en la presente invención en donde el Nb está contenido. Por lo tanto, el contenido de Ti se establece para ser de 0.15% o menos. Debido a que el Ti tiene una afinidad mayor para el N que para el Nb, el Ti tiende a formar TiN de un tamaño grande. Debido a que el TiN de un tamaño grande tiende a volverse el origen de una grieta y causa una disminución en la tenacidad, es preferible que el contenido de Ti sea de 0.01% o menos en el caso en donde sea necesaria la tenacidad de una lámina de acero laminada en caliente. ? manera de explicación, debido a que no es necesario agregar de manera positiva Ti en la presente invención, el limite inferior del contenido de Ti incluye 0%.

Al: 0.2% o más y 1.0% o menos El Al es un elemento químico que es esencial para aumentar la resistencia a la oxidación de un acero que contiene Cu como se indica en la Fig. 5. Adicionalmente, debido a que el Al es eficaz como un elemento de refuerzo de solución sólida y, en particular, es eficaz para aumentar la resistencia a alta temperatura a una temperatura mayor de 800 °C, el Al es un elemento químico que es importante para mejorar una propiedad de fatiga a alta temperatura en la presente invención. Es necesario que el contenido de Al sea de 0.2% o más con el fin de obtener una resistencia a la oxidación equivalente a o mejor que la de SUS444. Por otra parte, existe una disminución en la formabilidad debido a un aumento en la dureza de acero en el caso en donde el contenido de Al es de más de 1.0%. Por lo tanto, el contenido de Al se establece para ser de 0.2% o más y 1.0% o menos, preferentemente de 0.3% o más y 1.0% o menos, de manera más preferente de 0.3% o más y de 0.5% o menos .

Si=Al Debido a que el Al es eficaz como un elemento de refuerzo de solución sólida y, en particular, eficaz para aumentar la resistencia a alta temperatura a una temperatura mayor de 800 °C, el Al es un elemento químico que es importante para mejorar una propiedad de fatiga a alta temperatura en la presente invención como se describió anteriormente, y el Si es un elemento químico que es importante para utilizar eficazmente este efecto de refuerzo de solución sólida del Al. En el caso en donde la cantidad del Si es menor que la del Al, existe una disminución en las cantidades de solución sólida de Al, debido a que el Al forma preferentemente óxidos y nitruros a una alta temperatura, lo cual disminuye la contribución del Al al refuerzo. Por otra parte, en el caso en donde la cantidad del Si es mayor que la del Al, el Si se oxida de manera preferente y forma una capa de óxido continua densa sobre la superficie de una lámina de acero. Debido a que este óxido se vuelve una barrera para la difusión de oxígeno y nitrógeno, el Al se conserva en el estado de una solución sólida sin ser oxidado o nitrurado, lo cual hace posible mejorar una propiedad de fatiga a alta temperatura reforzando acero a través del refuerzo de solución sólida. Por lo tanto, es necesario que la relación de Si=Al se satisfaga con el fin de obtener una propiedad de fatiga a alta temperatura equivalente a o mejor que la de SUS444.

Uno, dos o más elementos químicos seleccionados entre B, REM, Zr, V, Co y Ni pueden estar contenidos adicionalmente en el acero inoxidable ferrítico de conformidad con la presente invención además de la composición química descrita anteriormente.

B: 0.003% o menos El B es un elemento químico que es eficaz para mejorar la formabilidad, en particular, una formabilidad secundaria. Sin embargo, en el caso en donde el contenido de B es más de 0.003%, el B causa una disminución en la formabilidad formando BN. Por lo tanto, en el caso en donde B esté contenido, el contenido de B se establece para ser de 0.003% o menos. Debido a que el efecto descrito anteriormente se llevó a cabo en el caso en donde el contenido de B es de 0.0004% o más, es más preferible que el contenido de B sea de 0.0004% o más y 0.003% o menos.

REM: 0.08% o menos y Zr: 0.5% o menos Los REM (elementos de tierras raras) y el Zr son elementos químicos que son eficaces para mejorar la resistencia a la oxidación y se pueden agregar según se necesite en la presente invención. Sin embargo, en el caso en donde el contenido de REM es más de 0.080%, el acero llega a ser más fácil que experimente la grieta por fragilidad, y, en el caso en donde el contenido de Zr es más de 0.50%, el acero también llega a ser más fácil que experimente leí grieta por fragilidad debido a la precipitación de un compuesto intermetálico de Zr. Por lo tanto, en el caso en donde los REM estén contenidos, el contenido de REM se establece para ser de 0.080% o menos, y, en el caso en donde Zr esté contenido, el contenido de Zr se establece para ser de 0.50% o menos. Debido a que el efecto descrito anteriormente se lleva a cabo en el caso en donde el contenido de REM es de 0.01% o más y en el caso en donde el contenido de Zr es de 0.0050% o más, es preferible que el contenido de REM sea de 0.001% o más y de 0.080% o menos y que el contenido de Zr sea de 0.0050% o más y de 0.50% o menos .

V: 0.5% o menos El V es un elemento químico que es eficaz para mejorar la formabilidad y la resistencia a la oxidación. Sin embargo, en el caso en donde el contenido de V es de más de 0.50%, V(C,N) de un tamaño grande se precipita, lo cual resulta en el deterioro de la calidad de la superficie. Por lo tanto, en el caso en donde V esté contenido, el contenido de V se establece para ser de 0.50% o menos. Es preferible que el contenido de V sea de 0.15% o más y 0.50% o menos con el fin de llevar a cabo el efecto de mejorar la formabilidad y la resistencia a la oxidación, de manera más preferible de 0.15% o más y de 0.4% o menos.

Co: 0.5% o menos El Co es un elemento químico que es eficaz para mejorar la tenacidad. Sin embargo, el Co es un elemento químico caro y el efecto del Co se satura en el caso en donde el contenido de Co es más de 0.5%. Por lo tanto, en el caso en donde el Co está contenido, el contenido de Co se establece para ser de 0.5% o menos. Debido a que el efecto descrito anteriormente se lleva a cabo eficazmente en el caso en donde el contenido de Co es de 0.02% o más, es preferible que el contenido de Co sea de 0.02% o más y 0.5% o menos, de manera más preferida de 0.02% o más y de 0.2% o menos.

Ni: 0.5% o menos El Ni es un elemento químico que mejora la tenacidad. Sin embargo, el Ni es caro y un elemento químico que forma fuertemente una fase ?, el Ni causa una disminución en la resistencia a la oxidación formando una fase y a una alta temperatura en el caso en donde el contenido de Ni es más de 0.5%. Por lo tanto, en el caso en donde el Ni está contenido, el contenido de Ni se establece para ser de 0.5% o menos. Debido a que el efecto descrito anteriormente se lleva a cabo eficazmente en el caso en donde el contenido de Ni es de 0.05% o más, es preferible que el contenido de Ni sea 0.05% o más y 0.5% o menos, de manera más preferida de 0.05% o más y de 0.4% o menos.

El resto de la composición química consiste de Fe e impurezas inevitables. Entre las impurezas inevitables, es preferible que el contenido de O sea de 0.010% o menos, el contenido de Sn sea de 0.005% o menos, el contenido de Mg sea de 0.005% o menos y el contenido de Ca sea de 0.005% o menos, de manera más preferida que el contenido de O sea de 0.005% o menos, el contenido de Sn sea de 0.003% o menos, el contenido de Mg sea de 0.003% o menos y el contenido de Ca sea de 0.003% o menos.

El método para fabricar el acero inoxidable ferrítico será descrito en lo sucesivo.

El acero inoxidable de conformidad con la presente invención se puede fabricar en un método común para fabricar acero inoxidable ferrítico y no hay ninguna limitación particular en cuanto a las condiciones de fabricación. Ejemplos de fabricación ideales incluyen fundición de acero utilizando un horno de fundición bien conocido tal como un convertidor de acero o un horno eléctrico, además, opcionalmente, hacer que el acero tenga una composición química de conformidad con la presente invención como se describió anteriormente llevando a cabo refinación secundaria tales como refinación de cuchara o refinación al vacio, posteriormente hacer una placa del acero utilizando un método de fundición continuo o un método de laminación desbastador-fundición de lingotes, y posteriormente hacer la placa una lámina de acero laminada en frió y recocida a través de los procesos tales como laminación en caliente, recocido de laminación en caliente, decapado, laminación en frío, recocido de acabado, decapado, etcétera. A manera de explicación, la laminación en frío descrita anteriormente se puede llevar a cabo una vez o dos o más veces con el proceso de recocido intermedio, y los procesos de laminación en frió, recocido de acabado y decapado se pueden llevar a cabo repetidamente. Además, opcionalmente, el recocido de laminado en caliente se puede omitir, y laminación Skin-Pass se puede llevar a cabo después de la laminación en frío o del recocido de acabado en el caso en donde se requiera el brillo del acero inoxidable.

Ejemplos de condiciones de fabricación más preferibles son las siguientes.

Es preferible que se especifiquen algunas de las condiciones de un proceso de laminación en caliente y de un proceso de laminación en frío. Adicionalmente, en un proceso para elaborar acero, es preferible fundir acero liquido que tiene la composición química esencial descrita anteriormente y los elementos químicos opcionales se agregan según sea necesario, y llevar a cabo refinación secundaria utilizando un método VOD (método de Descarburización del Oxígeno al Vacío) . Aunque el acero líquido fundido se puede hacer en un material de acero utilizando un método bien conocido, es preferible utilizar un método de fundición continua desde el punto de vista de productividad y calidad del material. El material de acero obtenido a través de un proceso de fundición continua se calienta hasta una temperatura de, por ejemplo, de 1000 °C o superior y 1250 °C o inferior, y posteriormente se hace en una lámina de acero laminada en caliente que tiene un grosor específico. No hay necesidad de decir que el material de acero se puede hacer en un material de una forma diferente de una lámina. Esta lámina de acero laminada en caliente se somete a, según sea necesario, recocido intermitente a una temperatura de 600 °C o superior y 800 °C o inferior o recocido continuo a una temperatura de 900 °C o superior y 1100 °C o inferior, y posteriormente se hace en un producto de acero de laminado en caliente antes de ser descascarillado llevando a cabo decapado o similares. Adicionalmente , según sea necesario, el descascarillado se puede llevar a cabo utilizando un método de granallado antes de que el decapado se lleve a cabo .

Además, con el fin de obtener una lámina de acero laminada en frío, la lámina de acero laminada en caliente y recocida obtenida como se describió anteriormente se hace en una lámina de acero laminada en frío a través de un proceso de laminación en frío. En este proceso de laminación en frío, de conformidad con las circunstancias de fabricación, la laminación en frío se puede llevar a cabo dos o más veces con un proceso de recocido intermedio según sea necesario. La relación de laminación total del proceso de laminación en frío, en el cual la laminación en frío se lleva a cabo una, dos o más veces, se establece para ser 60% o más, preferentemente 70% o más. La lámina de acero laminada en frío se somete a recocido continuo (recocido de acabado) a una temperatura de 900 °C o superior y 1150 °C o inferior, preferentemente 950 °C o superior y 1120 °C o inferior, y a decapado, y posteriormente se hace en una lámina de acero laminada en frío y recocida. Adicionalmente, de conformidad con una aplicación de uso, la forma y la calidad del material de la lámina de acero se pueden ajusfar llevando a cabo laminación con una relación de reducción de luz tal como laminación Skin-Pass después de que se lleva a cabo el recocido de laminado en frío.

El producto de lámina laminada en caliente o el producto de lámina laminada en frío recocida obtenidos como se describió anteriormente se forman en el tubo de escape de un automóvil o de una motocicleta, un material que será utilizado para un cilindro externo de catalizador, el ducto de aire de escape de una planta térmica de energía eléctrica, o una parte relacionada con una pila de combustible (tales como un separador, un conector interno, o un reformador) llevando a cabo trabajo de flexión u otros tipos de trabajo de conformidad con la aplicación de uso. No existe ninguna limitación en cuanto a los métodos de soldadura para montar estas partes, y métodos de soldadura de arco comunes tales como MIG (Gas Inerte de Metal) , MAG (Gas Activo de Metal) y TIG (Gas Inerte de Tungsteno), métodos de soldadura por resistencia tales como soldadura por puntos y soldadura a la moleta, métodos de soldadura por resistencia a alta frecuencia tal como soldadura por resistencia eléctrica y métodos de soldadura por inducción a alta frecuencia, se pueden aplicar.

EJEMPLOS EJEMPLO 1 Cada uno de los aceros del No. 1 al 23 que tienen composiciones químicas dadas en la Tabla 1 se fundieron utilizando un horno de fundición al vacío y se hicieron en un lingote de acero de 50 kg, posteriormente el lingote de acero se sometió a forjado, y posteriormente el lingote forjado se dividió en dos piezas. Después de lo cual, uno de los lingotes divididos se calentó hasta una temperatura de 1170 °C, posteriormente se sometió a laminación en caliente y se hizo en una lámina de acero laminada en caliente que tenia un grosor de 5 mm, posteriormente se sometió a recocido de laminado en caliente, decapado, laminación en frió con una relación de laminación de 60%, recocido de acabado a una temperatura de 1040 °C, enfriamiento a una relación de enfriamiento de 5 °C/seg, decapado y posteriormente se hizo en una lámina de acero laminada en frío y recocida que tenia un grosor de 2 mm. Cada uno de los aceros del No. 1 al 11 es un ejemplo en el intervalo de conformidad con la presente invención, y cada uno de los aceros del No. 12 al 23 es un ejemplo comparativo fuera del intervalo de conformidad con la presente invención. A manera de explicación, entre los ejemplos comparativos, el acero No. 19 tiene una composición química correspondiente al Tipo 429, el No. 20 tiene una composición química correspondiente al SUS444, y el No. 21, el No. 22 y el No. 23, respectivamente, tienen composiciones químicas correspondientes al ejemplo 3 del Documento de Patente 2, ejemplo 3 del Documento de Patente 3, y ejemplo 5 del Documento de Patente 4.

Las láminas de acero laminadas en frío del No. 1 al 23 se utilizaron en los dos tipos de pruebas de oxidación continua, una prueba de fatiga a alta temperatura y un ensayo de tracción a temperatura ambiente como se describió anteriormente. <Prueba de oxidación continua en aire> Una muestra de 30 mm x 20 mm se cortó de cada una de las láminas de acero laminadas en frío y recocidas obtenidas como se describió anteriormente, posteriormente un agujero de 4 p?t?F se perforó en la parte superior de la muestra, posteriormente la superficie y la cara del borde de la muestra se pulieron con una lija #320, posteriormente se desgrasó y posteriormente la muestra se suspendió en un horno calentado hasta una temperatura de 950 °C en aire durante un tiempo de retención de 200 horas. Después de la prueba, se observó la masa de la muestra, y posteriormente un aumento en peso debido a la oxidación (g/m2) se calculó obteniendo la diferencia entre la masa observada antes y después de la prueba. A manera de explicación, la prueba se repitió dos veces, y la resistencia a la oxidación en aire se evaluó utilizando el valor medio de la diferencia en masa. <Prueba de oxidación continua en una atmósfera de vapor de agua> Una muestra de 30 mm x 20 mm se cortó de cada una de las láminas de acero laminadas en frío y recocidas obtenidas como se describió anteriormente. Posteriormente un agujero de 4 mm se perforó en la parte superior de la muestra, posteriormente la superficie y la cara del borde de la muestra se pulieron con una lija #320 y posteriormente se desgrasó. Después de lo cual, la muestra se mantuvo en un horno calentado hasta una temperatura de 950 °C en una atmósfera de vapor de agua en la cual había un gas con un balance-10% en volumen de CO2~20% en volumen de H20-5% en volumen de O2. N2 se sopló a una relación de 0.5 1/min, durante un tiempo de retención de 200 horas, posteriormente, después de la prueba, se observó la masa de la muestra, y posteriormente un aumento en peso debido a la oxidación (g/m2) se calculó obteniendo la diferencia entre la masa observada antes y después de la prueba. <Prueba de fatiga a alta temperatura> Una muestra de prueba ilustrada en la Fig. 3 que se cortó de la lámina de acero laminada en frío y recocida obtenida como se describió anteriormente, se sometió a vibración invertida de 1300 rpm (22 Hz) a una temperatura de 850 °C utilizando una máquina de prueba de fatiga tipo Schenck. A manera de explicación, un esfuerzo de flexión de 70 MPa se ejerció sobre la superficie de la lámina de acero durante la prueba, y la evaluación se realizó en términos de un número de ciclos hasta que ocurrió una fractura. <Ensayo de tracción a temperatura ambiente> Una pieza de ensayo de tracción que conforma a JIS No. 13B que tenia las direcciones de tensión respectivamente en la dirección de laminación (dirección L) , en la dirección en ángulo recto con respecto a la dirección de laminación (dirección C) y en la dirección en ángulos de 45° con respecto a la dirección de laminación (dirección D) , se cortó de la lámina de acero laminada en frió y recocida descrita anteriormente. Posteriormente los ensayos de tracción en estas direcciones se condujeron a temperatura ambiente, posteriormente se observaron alargamientos de ruptura y posteriormente un alargamiento medio se obtuvo utilizando la ecuación de abajo. (%) de Alargamiento medio El = (EL + 2ED + Ec)/4, en donde EL: (%) El en la dirección L, ED: (%) El en la dirección D y Ec: (%) El en la dirección C.

[EJEMPLO 2] El resto de las piezas que se obtuvieron dividiendo el lingote de 50 kg en dos piezas en el Ejemplo 1 se calentaron hasta una temperatura de 1170 °C, y posteriormente se laminaron en caliente en una barra de lámina que tenia un grosor de 30 mm y una anchura de 150 mm. Después de lo cual, esta barra de lámina se sometió a forjado y se hizo en una barra de 35 mm x 35 mm, recociendo a una temperatura de 1040 °C, posteriormente se elaboró a máquina en una muestra de prueba de fatiga térmica que tenia las dimensiones ilustradas en la Fig. 1, y posteriormente se utilizó en una prueba de fatiga térmica descrita a continuación. <Prueba de fatiga térmica> En una prueba de fatiga térmica, se observó la duración de fatiga térmica calentando y enfriando repetidamente la muestra de prueba entre las temperaturas de 100 °C y 850 °C a una relación de restricción de 0.30. Aquí, la relación de calentamiento y la relación de enfriamiento ambas fueron de 10 °C/seg, un tiempo de retención a una temperatura de 100 °C fue de 2 minutos y un tiempo de retención a una temperatura de 850 °C fue de 5 minutos. La duración de la fatiga térmica representa como el número de ciclos a los cuales el primer esfuerzo empezó a disminuir continuamente de aquel en el ciclo anterior. El esfuerzo se obtuvo calculando como el coeficiente de la carga detectada a 100 °C dividido entre el área de sección transversal de la porción paralela impregnada de una muestra de prueba indicada en la Fig. 1.

Los resultados de la prueba de oxidación continua en aire, la prueba de oxidación continua en una atmósfera de vapor de agua, la prueba de fatiga a alta temperatura y el ensayo de tracción a temperatura ambiente en el Ejemplo 1 y aquellos de la prueba de fatiga térmica en el Ejemplo 2 se resumen en la Tabla 2. Como se indica en la Tabla 2, es claro que cualquiera de los aceros del ejemplo de la presente invención que está dentro del intervalo de la presente invención tiene resistencia al calor (resistencia a la oxidación, una propiedad de fatiga térmica y una propiedad de fatiga a alta temperatura) equivalente a o mejores que la de SUS444 y excelente formabilidad en términos de un alargamiento medio en las tres direcciones (dirección L, C, y D) a temperatura ambiente de 36% o más, lo cual significa que se ha confirmado que el acero satisface el objeto de la presente invención. En contraste, el acero del ejemplo comparativo que está fuera del intervalo de conformidad con la presente invención es pobre en cualquiera de resistencia a la oxidación, resistencia a la fatiga térmica, una propiedad de fatiga a alta temperatura o formabilidad, lo cual significa que se ha confirmado que el acero no satisface el objeto de la presente invención.

[Aplicación Industrial] El acero de conformidad con la presente invención se puede utilizar idealmente no solamente para las partes de un sistema de escape de un automóvil sino también para las partes de un sistema de escape de un sistema térmico de energía eléctrica y para las partes de una pila de combustible de óxido sólido para las cuales se requieren propiedades similares a las de las partes de un sistema de escape de un automóvil. o (Ji O El s--fcrayedo indica el valor fuera del intervalo de eoníomidad eos la presente invención . •1: Iipo429 -2: 5US444 '3: Ejemplo 3 del Docieento de Patente 2 •4: Ejersplc 3 del Documento de Fatente 3 *5: Ejersplo 5 del Doc Kento de Patente 4 Tabla 2 El subr y do indica el valor fuera del intervalo de conformidad con la presente i vención .

*I: Tipo429 *2: SUS444 *3: Ejemplo 3 del Documento de Patente 2 * 4 : Ej err.plo 3 del Documento de Pa ent 3 A 5 : E emplo 5 del Documento de Patente 4

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un acero inoxidable ferrítico que tiene una composición química que contiene, en % en masa, C: 0.015% o menos, Si: 0.4% o más y 1.0% o menos, Mn: 1.0% o menos, P: 0.040% o menos, S: 0.010% o menos, Cr: 12% o más y menos de 16%, N: 0.015% o menos, Nb: 0.3% o más y 0.65% o menos, Ti: 0.15% o menos, Mo: 0.1% o menos, W: 0.1% o menos, Cu: 1.0% o más y 2.5% o menos y Al: 0.2% o más y 1.0% o menos, mientras que se satisface la relación Si=Al, y el balance siendo Fe e impurezas inevitables.

2. Un acero inoxidable ferrítico que tiene una composición química que contiene adicionalmente uno, dos o más elementos químicos seleccionados de entre, en % en masa, B: 0.003% o menos, RE : 0.08% o menos, Zr: 0.5% o menos, V: 0.5% o menos, Co: 0.5% o menos y Ni: 0.5% o menos .