ES2837114T3 - Acero inoxidable ferritico para un componente del sistema de escape que tiene excelente resistencia a la corrosión después del calentamiento - Google Patents

Acero inoxidable ferritico para un componente del sistema de escape que tiene excelente resistencia a la corrosión después del calentamiento Download PDF

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Abstract

Un acero inoxidable ferrítico para componentes del sistema de escape con excelente resistencia a la corrosión después del calentamiento, consistiendo el acero inoxidable ferrítico en: 0,002% en masa a 0,015% en masa de C; 0,002% en masa a 0,02% en masa de N; 0,03% en masa a 1,0% en masa de Si; 0,05% en masa a 1,0% en masa de Mn; 0,04% en masa o menos de P; 0,01% en masa o menos de S; 11,0% en masa a 22,5% en masa de Cr; 0,02% en masa a 0,5% en masa de Sn; 0,003% en masa a 0,2% en masa de Al; uno o ambos de 0,03% en masa a 0,35% en masa de Ti y 0,03% en masa a 0,6% en masa de Nb; y opcionalmente uno o más de 0,05% en masa a 1,5% en masa de Cu; 0,1% en masa a 1,2% en masa de Ni; 0,03% en masa a 3% en masa de Mo; 0,03% en masa a 1% en masa de W; 0,05% en masa a 0,5% en masa de V; 0,01% en masa a 0,5% en masa de Sb; 0,03% en masa a 0,5% en masa de Zr; 0,02% en masa a 0,2% en masa de Co; 0,0002% en masa a 0,002% en masa de Ca; 0,0002% en masa a 0,002% en masa de Mg; 0,0002% en masa a 0,005% en masa de B; 0,001% en masa a 0,01% en masa de REM; 0,0002% en masa a 0,01% en masa de Ga; y 0,01% en masa a 0,5% en masa de Ta; y un resto que consiste en Fe e impurezas inevitables, donde un valor del tamaño de grano en una superficie del acero inoxidable ferrítico es 6 o más, donde el tamaño de grano en una superficie Z, que es una superficie paralela a la superficie, se mide de acuerdo con JIS G0551, y donde el acero inoxidable ferrítico se calienta en la atmósfera bajo condiciones que satisfacen la fórmula (I), exp(-23000/T) × t >= 4,3 x 10-15 ⋯ (I) y el límite superior del valor representado por el lado izquierdo de la fórmula (I) es 4,5 × 10-9; donde T representa la temperatura en K y t representa el tiempo en s, para obtener de 2 a 15 nm de una capa concentrada de Sn que contiene Sn en una concentración dos veces o más de una concentración de Sn en un material base, estando la capa concentrada de Sn presente en el acero inoxidable ferrítico, y donde la capa concentrada de Sn está presente en y cerca de un borde entre una película de óxido y un material base.

Description

DESCRIPCIÓN
Acero inoxidable ferritico para un componente del sistema de escape que tiene excelente resistencia a la corrosión después del calentamiento
Campo técnico
La presente invención se refiere a un acero inoxidable ferrítico con excelente resistencia a la corrosión después del calentamiento y adecuado para su uso en un componente del sistema de escape para un automóvil, una motocicleta, un vehículo comercial y una máquina de construcción, un componente del sistema de escape y un método de fabricación del mismo. Específicamente, la presente invención se refiere a un acero inoxidable ferrítico adaptado para ser calentado de 573 a 1073 K para su uso con una película de óxido que se forma en una superficie del mismo.
Técnica antecedente
El acero inoxidable ferrítico se usa a menudo para componentes del sistema de escape de un automóvil, una motocicleta, un vehículo comercial, una máquina de construcción y similares. Especialmente, los componentes del sistema de escape aguas abajo (el denominado "extremo frío") a menudo están elaborados de acero SUH409L (un acero que contiene C y N fijado por Ti y 11% de Cr), acero SUS430LX (un acero que contiene C y N fijado por Ti y 17% de Cr), y SUS436J1L y SUS436L adicionados además con Mo, en términos de resistencia a la corrosión, facilidad de conformado y de soldadura.
En vista de la reciente cada vez mayor preocupación por los problemas ambientales globales, las regulaciones de gases de escape y de consumo de combustible se endurecen cada año. Por consiguiente, los fabricantes de automóviles y los fabricantes de piezas de automóviles han estudiado e implementado diversas medidas. Así, se requiere aumentar la resistencia a la corrosión o la resistencia de los materiales para reducir el grosor y, por consiguiente, el peso de los materiales. La demanda de un período de garantía más largo de los componentes también requiere la mejora de la resistencia a la corrosión.
Muchos de los componentes del sistema de escape se someten a calentamiento cuando se sueldan para su ensamblaje generando una película de óxido (el llamado "color de temple") en una zona afectada por el calor de soldadura (HAZ del inglés HeadAffectedZone). La película de óxido a veces se genera durante el viaje de un vehículo dependiendo de la ubicación de los componentes. Así, la resistencia a la corrosión de los materiales con la película de óxido que se está formando es prácticamente importante.
La resistencia a la corrosión en este documento incluye la resistencia a la corrosión contra el agua condensada de los gases de escape sobre una superficie interior y la resistencia a la corrosión contra la corrosión inducida por sal sobre una superficie exterior. En muchos casos, son problemas la reducción de la vida útil que tienen como resultado la rotura debido a la reducción local del grosor y la generación de picaduras pasantes que causan fugas de gas de escape. Por consiguiente, la resistencia a las picaduras tiene una gran importancia en la resistencia a la corrosión. Además, recientemente se ha considerado un problema la degradación de la apariencia debido a la generación de óxido.
Se han propuesto algunas soluciones para los problemas anteriores.
Por ejemplo, la literatura de patentes 1 describe una chapa delgada de acero inoxidable con resistencia mejorada a la corrosión por grietas, conteniendo el acero inoxidable 0,015% o menos de C, 0,02% o menos de N, 1,0% o menos de Si, más de 0,6% a 3,0% de Ni, 16,0 a 25,0% de Cr, opcionalmente uno o ambos de 3,0% o menos de Mo y 2,0% o menos de Cu según sea necesario, y uno o más de 2,0% o menos de Mn, 0,5% o menos de Ti, 0,5 % o menos de Nb, 0,5% o menos de Al y 0,01% o menos de B, donde una matriz con una cantidad restringida de 0,04% o menos de P y 0,02% o menos de S exhibe una textura monofásica de ferrita.
La literatura de patentes 2 describe un acero inoxidable ferrítico con excelente resistencia a la corrosión por grietas, conteniendo el acero inoxidable ferrítico 0,001 a 0,02% de C, 0,001 a 0,02% de N, 0,01 a 0,3% de Si, 0,05 a 1% de Mn, 0,04 % o menos de P, 0,15 a 2% de Ni, 11 a 22% de Cr, 0,01 a 0,5% de Ti y uno o más de 0,5 a 3,0% de Mo, 0,02 a 0,6% de Nb y 0,1 a 1,5% de Cu en una cantidad que satisface Cr 3Mo 6(Ni Nb Cu) > 22. Tanto las publicaciones de patentes 1 como 2 se refieren a un acero inoxidable que contiene Ni para proporcionar una resistencia mejorada a la corrosión por grietas, donde la velocidad de crecimiento de la corrosión está restringida para mejorar la resistencia a las picaduras. Sin embargo, no se describe nada sobre la resistencia a la corrosión cuando se forma una película de óxido por calentamiento.
La literatura de patentes 3 describe un acero inoxidable ferrítico que contiene 0,0010 a 0,30% de C, 0,0010 a 0,050% de N, 0,01 a 1,0% de Si, 0,01 a 1,0% de Mn, 0,04% o menos de P, 0,010% o menos de S , 1,0% o menos de Ni, 10,0 a 30,0% de Cr, 0,010% o menos de O, 0,005 a 0,10% de uno o ambos de Sn y Sb y, opcionalmente, 0,0050 a 0,5% de Ti y / o 0,01 a 1,0% de Nb según sea necesario. La presencia de uno o ambos de Sn y Sb evita la segregación de P en los límites de grano para restringir los defectos superficiales causados por corrosión intergranular durante el decapado con ácido sulfúrico.
La literatura de patentes 4 describe un método de fabricación de una chapa delgada de acero que contiene Cr de alta pureza con excelente conformabilidad por prensado, conteniendo la chapa delgada de acero 0,02% o menos de C, 0,02% o menos de N, 3 a 30% de Cr, y uno o ambos de Ti y Nb en una cantidad que satisface (Ti Nb) / (C N) > 8, donde el diámetro de partículas de ferrita de un producto colado y la temperatura de bobinado durante la etapa de laminado en caliente están definidos en intervalos predeterminados. También se describe que el 0,5% o menos del contenido de Sn es eficaz para contener la corrosión intergranular provocada por el carbonitruro de Cr.
La literatura de patentes 5 describe un acero inoxidable ferrítico con excelente resistencia a la corrosión por grietas, conteniendo el acero inoxidable ferrítico 0,001 a 0,02% de C, 0,001 a 0,02% de N, 0,01 a 0,5% de Si, 0,05 a 1% de Mn, 0,04 % o menos de P, 0,01% o menos de S, 12 a 25% de Cr, uno o ambos de 0,02 a 0,5% de Ti y 0,02 a 1% de Nb, y uno o ambos de 0,005 a 2% de Sn y 0,005 a 1% de Sb. De forma similar al Ni en las literaturas de patentes 1 y 2, la literatura de patentes 5 se refiere a un acero inoxidable que contiene Sn y/o Sb para proporcionar una resistencia mejorada a la corrosión por grietas, donde es inhibida la velocidad de crecimiento de la corrosión para mejorar la resistencia a las picaduras. Sin embargo, no se describe nada en las literaturas de patentes 3 a 5 sobre la resistencia a la corrosión en las circunstancias en las que se forma una película de óxido por calentamiento.
La literatura de patentes 6 describe un acero inoxidable ferrítico que ahorra aleación para un componente del sistema de escape de un automóvil con excelente resistencia a la corrosión después del calentamiento, conteniendo el acero inoxidable ferrítico 0,015% o menos de C, 0,015% o menos de N, 0,10 a 0,50% de Si, 0,05 a 0,50% de Mn, 0,050% o menos de P, 0,0100% o menos de S, 10,5 a 16,5% de Cr, uno o ambos de 0,03 a 0,30% de Ti y 0,03 a 0,30% de Nb, y uno o ambos de 0,03 a 0,50% de Sn y 0,03 a 0,50% de Sb en una cantidad que satisface Cr Si 0,5Mn 10Al 15(Sn Sb) > 13.
La literatura de patentes 7 describe un acero inoxidable ferrítico que ahorra Mo para un componente del sistema de escape de un automóvil con excelente resistencia a la corrosión después del calentamiento, conteniendo el acero inoxidable ferrítico 0,015% o menos de C, 0,015% o menos de N, 0,01 a 0,50% de Si, 0,01 a 0,50% de Mn, 0,050% o menos de P, 0,010% o menos de S, 16,5 a 22,5% de Cr, 0,01 a 0,100% de Al, uno o ambos de 0,03 a 0,30% de Ti y 0,03 a 0,30% de Nb, y uno o ambos de 0,03 a 1,00% de Sn y 0,05 a 1,00% de Sb.
La literatura de patentes 8 describe un acero inoxidable ferrítico para un componente de sistema de escape de un automóvil, conteniendo el acero inoxidable ferrítico 0,015% o menos de C, 0,015% o menos de N, 0,01 a 0,50% de Si, 0,01 a 0,50% de Mn, 0,050% o menos de P, 0,010% o menos de S, 0,5 a 2,0% de Ni, 16,5 a 22,5% de Cr, 0,010 a 0,100% de Al, 0,01 a 0,50% de Sn, y uno o ambos de 0,03 a 0,30% de Ti y 0,03 a 0,30% de Nb. Todas las literaturas de patentes 6 a 8 describen la resistencia a la corrosión bajo circunstancias en las que se forma una película de óxido por calentamiento. Sin embargo, la composición y las condiciones de formación de la película de óxido no se mencionan en las literaturas de patentes 6 a 8.
La literatura de patentes 9 se refiere a una chapa delgada de acero inoxidable ferrítico resistente al calor que incluye, en masa, C: 0,02% o menos, N: 0,02% o menos, Si: 2% o menos, Mn: 2% o menos, P: 0,005 a 0,025% y P [%] < -0,05 x Nb [%] 0,04, S: menos de 0,002%, Cr: 10 a 20%, Cu: 0,4 a 3%, Nb: 0,05 a 0,6%, Ti: 0,005 a 0,25%, Al: 0,2% o menos, B: 0,0001 a 0,0030%, siendo el resto Fe e impurezas inevitables. La chapa delgada de acero inoxidable ferrítico resistente al calor también puede contener uno o más de Mo: 0,01 a 1%, W: 1% o menos, V: 1% o menos, Co: 1% o menos, Ni: 0,5% o menos, Zr: 1% o menos y Sn: 0,3% o menos.
Lista de citas
Literatura de patentes
Literatura de patentes 1 JP 2005-89828 A
Literatura de patentes 2 JP 2006-257544 A
Literatura de patentes 4 JP 2002-38221 A
Literatura de patentes 5 JP 2008-190003 A
Literatura de patentes 6 JP 2010-31315 A
Literatura de patentes 7 JP 2010-116619 A
Literatura de patentes 8 JP 2011 -190504 A
Literatura de patentes 9 JP 2013-204059 A
Compendio de la invención
Problemas que resuelve la invención
Se requieren reducción del grosor y del peso y aumento de la vida útil de los componentes del sistema de escape para un automóvil, una motocicleta, un vehículo comercial, una máquina de construcción y similares. Se requiere además una mejora en la resistencia a la corrosión de los componentes del sistema de escape aguas abajo. En los componentes en su uso práctico se forma localmente una película de óxido debido al calor aplicado durante la soldadura para el montaje y desplazamiento. La película de óxido formada es inferior en resistencia a la corrosión en comparación con un material sin la película de óxido y, así, la vida útil frente a la corrosión por picaduras y la resistencia al óxido están muy influenciadas por la presencia de la película de óxido. Por consiguiente, una mejora en la resistencia a la corrosión con la película de óxido que se forma es eficaz para reducir el grosor, aumentar la vida útil y mantener la buena apariencia del componente.
La invención se ha conseguido a la vista de los problemas anteriores. Un objeto de la invención es proporcionar un acero inoxidable ferrítico con excelente resistencia a la corrosión después del calentamiento y convenientemente utilizable como material para un componente del sistema de escape, un componente del sistema de escape y un método de fabricación del acero inoxidable ferrítico y el componente del sistema de escape.
Medios para resolver el problema
La presente invención se resume en las reivindicaciones.
El acero inoxidable ferrítico de la invención es adecuado para un material de componentes del sistema de escape de un automóvil, una motocicleta, un vehículo comercial, una máquina de construcción y similares. Puesto que el acero inoxidable ferrítico de la invención mejora la resistencia a la corrosión de una porción que incluye una porción soldada que se somete a calentamiento durante el uso, el acero inoxidable ferrítico contribuye a aumentar la vida útil del componente del sistema de escape y a reducir el grosor y el peso del componente del sistema de escape.
Breve descripción de los dibujos
La Fig. 1 muestra la influencia del contenido de Sn ejercida sobre la profundidad máxima de picadura.
Descripción de las formas de realización
A continuación se describirán con detalle formas de realización ejemplares de la invención.
Al estudiar la resistencia a la corrosión después del calentamiento, los autores de la invención se centraron en una película de óxido formada por el calentamiento y llevaron a cabo estudios detallados. Esto se debe a que los autores de la invención sospecharon que el deterioro de la resistencia a la corrosión debido al calentamiento dependía principalmente del estado de formación de la película de óxido.
Cuando un acero inoxidable ferrítico se calienta a 573 a 1073 K en la atmósfera, se forma sobre la superficie del acero inoxidable ferrítico una película de óxido que tiene una capa externa rica en Fe y una capa interna rica en Cr. La película de óxido es inferior a una película de pasivación de acero inoxidable sin calentar en términos de rendimiento para proteger un material de un entorno corrosivo. Por consiguiente, con una composición química idéntica del material, el material calentado es inferior en resistencia a la corrosión. Por tanto, se cree que una mejora en el estado de formación de la película de óxido conduciría a una mejora en la resistencia a la corrosión después del calentamiento. Sin embargo, dado que el acero inoxidable ferrítico está formado mayoritariamente por Fe y Cr, es inevitable que la película de óxido esté formada principalmente por estos dos elementos. Por consiguiente, se intenta el uso de un tercer elemento distinto de Fe y Cr.
Cuando el acero se calienta a una temperatura que varía de 573 a 1073 K aproximadamente durante 24 horas como máximo, aunque se forma una película de óxido constituida principalmente por los elementos primarios (es decir, Fe y Cr) que tiene un grosor de aproximadamente 20 nm a submicrométrico, es difícil concentrar cantidades minúsculas de elementos metálicos añadidos en el acero en la totalidad de la película de óxido. Por consiguiente, se intentó concentrar el elemento o elementos eficaces para mejorar la resistencia a la corrosión en y cerca del borde entre la película de óxido y un material base. Si es menos probable que el elemento o los elementos se oxiden que el Fe y el Cr, el elemento o los elementos pueden concentrarse en forma de metal en un entorno en el que el Fe y el Cr se oxidan (por ejemplo, en la atmósfera). En vista de lo anterior, Cu, Ni y Sn se estudian como los elementos anteriores en términos de resistencia a la corrosión.
Cuando se compararon películas de óxido después de calentar en la atmósfera en aceros inoxidables ferríticos, cada una adicionada solo con Cu, solo con Ni y solo con Sn, se encontró que el elemento con mayor probabilidad de concentrarse en el borde entre la película de óxido y el material base entre los tres elementos era Sn. Como resultado del análisis del estado químico usando una espectroscopia fotoeléctrica de rayos X (denominada en lo sucesivo XPS), se encontró que Sn estaba concentrado en una forma metálica.
A continuación, se prepararon como muestras chapas delgadas de acero inoxidable ferrítico que contienen el sistema 0,004C-0,008N-0,1Si-0,1Mn-16,5Cr-0,2Nb-0,1Ti-0,03Al (los números que representan el contenido de elementos individuales (% en masa)) como componente base y variando el contenido de Sn de 0 a 0,5% en masa, y cada una de las muestras se sometió a un tratamiento térmico en la atmósfera a 673 K durante 24 horas y, posteriormente, se sometió a dos pruebas de corrosión cíclica. Cabe señalar que, cuando las chapas delgadas de acero se enfriaron desde una temperatura de recocido de acabado durante la producción de la chapa delgada de acero, la velocidad de enfriamiento de las chapas delgadas de acero fue de 15 grados C/s en un intervalo de temperatura de 800 a 600 grados C. El tamaño de grano en una superficie Z de las chapas delgadas de acero fue de 6,5.
En la primera de las pruebas de corrosión cíclica, cuyo objetivo es evaluar la resistencia a la corrosión por picadura, se repitió 120 veces (es decir, 120 ciclos) un ciclo de: pulverización de una solución de NaCl al 5% a 35 grados C durante dos horas; secado a 60 grados C durante cuatro horas; y humectación a 50 grados durante dos horas de acuerdo con JASO M609-91. Una vez completada la prueba, se eliminó el producto de corrosión usando una solución acuosa de citrato de hidrógeno de diamonio. A continuación, se midió la profundidad máxima de picadura usando un método de profundidad focal al microscopio. En la segunda de las pruebas de corrosión cíclicas, cuyo objetivo es evaluar la resistencia a la oxidación, se repitió tres veces (es decir, tres ciclos) un ciclo de: pulverización de agua de mar artificial diluida diez veces a 35 grados C durante cuatro horas; secado a 60 grados C durante dos horas; y humectación a 50 grados C durante dos horas. Después de completar la prueba, el nivel de generación de óxido se puntuó usando un valor de puntuación (abreviado como RN (del inglés Rating Numberen lo sucesivo) de acuerdo con JIS G0595. Cabe señalar que un mayor valor de RN representa una resistencia al óxido más sobresaliente.
La figura 1 muestra la influencia del contenido de Sn en la profundidad máxima de picadura medida en la primera prueba. Como se muestra en la Fig. 1, se entiende que la presencia de 0,02% en masa o más de Sn reduce claramente la profundidad máxima de picadura y la profundidad máxima de picadura se reduce de acuerdo con un aumento en el contenido de Sn. Por otro lado, aunque el RN puntuado en la segunda prueba fue de 5 cuando el contenido de Sn fue de 0,001%, el RN fue de 6 o más cuando estaba contenido el 0,02% en masa o más de Sn (es decir, se mejoró el nivel de generación de óxido). La presencia de óxido es fácilmente observable y la degradación de la apariencia es claramente reconocible cuando RN es 5. Por consiguiente, el acero se considera de calidad inferior cuando RN es 5 o menos mientras que el acero se considera excelente cuando RN es 6 o más. Como se describió anteriormente, se demuestra que la presencia de 0,02% en masa o más de Sn puede mejorar la resistencia al óxido además de la resistencia a la corrosión por picaduras.
Se sometió una muestra que contenía 0,021% en masa de Sn al mismo tratamiento térmico que en el ensayo de corrosión anterior y se examinó usando el XPS. Se encontró que se formó en una superficie de la muestra una película de óxido de aproximadamente 40 nm de grosor que tiene una capa externa rica en Fe y una capa interna rica en Cr y de 0,02 a 0,04 en % atómico en la fracción catiónica de Sn estaba presente en una región de aproximadamente 2 nm en y cerca del borde entre la película de óxido y el material base. El contenido de Sn en y cerca del borde entre la película de óxido y el material base aumenta de acuerdo con un aumento del contenido de Sn en la muestra. Cuando la muestra contenía 0,5% en masa de Sn, se detectó entre 0,47 y 0,7 en % atómico en la fracción catiónica de Sn en una región de aproximadamente 10 nm. Dado que la cantidad de Sn en el material base que contiene 0,5% en masa de Sn es aproximadamente 0,22 en % atómico, está claro que Sn se concentra en y cerca del borde entre la película de óxido y el material base. En la invención, una capa presente en y cerca del borde entre la película de óxido y el material de base y que contiene Sn en una concentración mayor que el contenido de Sn en el material de base se denominará en lo sucesivo capa concentrada de Sn. Se encuentra que, cuando el grosor de la capa concentrada de Sn es de 2 nm o más y la concentración de Sn en la capa concentrada de Sn es el doble o más del contenido de Sn en el material base, puede mostrarse el efecto de la invención para mejorar la resistencia a la corrosión.
El contenido de Sn y el grosor de la capa concentrada de Sn aumentan de acuerdo con un aumento en la temperatura de calentamiento y el tiempo de calentamiento. Sin embargo, un calentamiento excesivo da como resultado un crecimiento desigual de la película de óxido y, por consiguiente, un grosor desigual de la capa concentrada de Sn, y también da como resultado la saturación del efecto de mejora de la resistencia a la corrosión. Con la temperatura y el tiempo de calentamiento máximos (es decir, a 1073 K durante 24 horas), el grosor de la capa concentrada de Sn fue de aproximadamente 15 nm.
Aunque la razón por la cual la concentración de Sn en y cerca del borde entre la película de óxido y el material base reduce efectivamente la profundidad de picadura en la prueba de corrosión cíclica y mejora la resistencia a la oxidación no está totalmente comprendida, se especula que esto se debe a que se el Sn disuelto e ionizado actúa como un inhibidor (es decir, inhibidor de la corrosión). La velocidad de avance de la corrosión por picadura se reduce así para disminuir la profundidad de picadura y se detiene el crecimiento de las picaduras pequeñas generadas recientemente, mejorando así la resistencia al óxido. Se cree que, dado que el Sn está presente en forma de metal en y cerca del borde entre la película de óxido y el material base en una concentración más alta que en el material base, la corrosión del material base se puede restringir de forma más eficaz.
Para concentrar Sn en y cerca del borde entre la película de óxido y el material base, se lleva a cabo un calentamiento en la atmósfera de modo que se satisfaga la siguiente fórmula (I).
exp(-23000/T) x t > 4,3 x 10-15... (I)
T: temperatura (K), t: tiempo (s)
Un valor preferible para el lado derecho de la fórmula (I) es 8,6 x 10-15. Por otro lado, dado que un calentamiento excesivo da como resultado la saturación de la concentración de Sn, el límite superior del valor representado por el lado izquierdo de la fórmula (I) es 4,5 x 10-9.
Además, aunque el Fe y el Cr se oxidan por calentamiento para promover la concentración de Sn en y cerca del borde entre la película de óxido y el material base, es necesario que el valor del tamaño de grano en la superficie sea 6 o más para alcanzar la concentración de Sn requerida en la invención. La difusión del límite de grano se produce predominantemente en el intervalo de temperatura de 573 a 1073 K. Por consiguiente, con un tamaño de grano pequeño, la difusión de Sn se promueve para que progrese la concentración de Sn. Preferiblemente, el valor del tamaño de grano es 6,5 o más y, más preferiblemente, 7 o más. Además, para concentrar el Sn, es eficaz formar una capa procesada sobre la superficie mediante pulido y similares.
Los efectos de cada uno de los elementos de aleación de la invención y la razón del contenido especificado del mismo se detallarán a continuación. En lo que sigue, % se refiere a % en masa, salvo que se defina lo contrario.
C: 0,002% a 0,015%
Dado que el C disminuye la resistencia a la corrosión intergranular y la conformabilidad, el contenido de C debe mantenerse en un nivel bajo. Por consiguiente, el límite superior del contenido de C se establece en 0,015%, preferiblemente en 0,012%. Sin embargo, cuando el contenido de C es excesivamente bajo, no se puede obtener la resistencia necesaria y aumenta el coste de afinado. Por consiguiente, el límite inferior del contenido de C se establece en 0,002%, preferiblemente en 0,003%.
N: 0,002% a 0,02%
Aunque el N es un elemento eficaz para mejorar la resistencia a las picaduras, dado que el N disminuye la resistencia a la corrosión intergranular y la conformabilidad, el contenido de N debe mantenerse en un nivel bajo. Por consiguiente, el límite superior del contenido de N se establece en 0,02%, preferiblemente en 0,018%. Sin embargo, cuando el contenido de N es excesivamente bajo, no se puede obtener la resistencia necesaria y aumenta el coste de afinado. Por consiguiente, el límite inferior del contenido de N se establece en 0,002%, preferiblemente en 0,003%.
Si: 0,03% o más y 1,0% o menos
Dado que el Si es un elemento eficaz para mejorar la resistencia a la oxidación y está adaptado para mejorar la resistencia a la corrosión después del calentamiento, es necesario que el contenido de Si sea de 0,03% o más. El límite inferior del contenido de Si es preferiblemente 0,05%, más preferiblemente 0,1%, más preferiblemente 0,2%. Sin embargo, dado que la adición de una cantidad excesiva de Si da como resultado una disminución de la conformabilidad, el límite superior del contenido de Si se establece en el 1,0%. El límite superior del contenido de Si es preferiblemente 0,8%, más preferiblemente 0,6%, más preferiblemente 0,5%.
Mn: 0,05% a 1,0%
Dado que el Mn deteriora la resistencia a la corrosión, debe limitarse el contenido de Mn. Por consiguiente, el límite superior del contenido de Mn se establece en 1,0%, preferiblemente en 0,5%. Sin embargo, reducir extremadamente el contenido de Mn da como resultado un aumento en el coste de producción. Por consiguiente, el límite inferior del contenido de Mn se fija preferiblemente en 0,05%.
P: 0,04% o menos
Dado que el P deteriora la conformabilidad y la soldabilidad, debe limitarse el contenido de P. Por consiguiente, el límite superior del contenido de P se establece en 0,04%. Sin embargo, reducir extremadamente el contenido de P da como resultado un aumento del coste de producción. Por consiguiente, el límite superior del contenido de P se establece preferiblemente en 0,02%.
S: 0,01% o menos
Dado que el S deteriora la resistencia a la corrosión, debe limitarse el contenido de S. Por consiguiente, el límite superior del contenido de S se establece en 0,01%, preferiblemente en 0,005%, más preferiblemente en 0,002%.
Cr: 11% o más y 22,5% o menos
Dado que el Cr es un elemento básico para garantizar la resistencia a la corrosión, el límite inferior de contenido de Cr debe establecerse en el 11%. Preferiblemente, el contenido de Cr es 12,5% o más, más preferiblemente 14,0% o más. Por otro lado, aunque la resistencia a la corrosión se puede mejorar de acuerdo con el aumento del contenido de Cr, la adición excesiva de Cr conduce al deterioro de la conformabilidad y la productividad. Por consiguiente, el contenido de Cr es 22,5% o menos, preferiblemente 20,5% o menos, más preferiblemente 19,5% o menos, más preferiblemente 18,0% o menos.
Sn: 0,02% o más y 0,5% o menos
El Sn es un elemento extremadamente útil para mejorar la resistencia a la corrosión después del calentamiento y es el más importante de la invención. Por consiguiente, el límite inferior del contenido de Sn se establece en 0,02%, preferiblemente en 0,05%, más preferiblemente en 0,07% y más preferiblemente en 0,1%. Por otro lado, aunque la resistencia a la corrosión después del calentamiento puede mejorarse de acuerdo con un aumento en el contenido de Sn, una adición excesiva de Sn conduce al deterioro de la conformabilidad y la productividad. Por consiguiente, el contenido de Sn es 0,5% o menos, preferiblemente 0,4% o menos, más preferiblemente 0,3% o menos, más preferiblemente 0,25% o menos. Además, es preferible ajustar el contenido de Sn en función del nivel requerido de resistencia a la corrosión después del calentamiento. Específicamente, cuando el nivel requerido de resistencia a la corrosión después del calentamiento es bajo, el contenido de Cr se define adecuadamente para que sea 0,02% o más y menos de 0,05%. Cuando se requiere un nivel normal de resistencia a la corrosión después del calentamiento, el contenido de Cr se define adecuadamente para que sea 0,07% o más y 0,3% o menos. Cuando el nivel requerido de resistencia a la corrosión después del calentamiento es alto, el contenido de Cr se define adecuadamente para que sea 0,3% o más y 0,5% o menos. Es más preferible que el contenido de Cr sea 0,1% o menos cuando se requiere el nivel normal de resistencia a la corrosión después del calentamiento.
Al: 0,003% o más y 0,2% o menos
El Al es eficaz como elemento desoxidante y es necesario que contenga 0,003% o más de Al. El contenido de Al es preferiblemente 0,005% o más, más preferiblemente 0,01%. Sin embargo, dado que la adición de una cantidad excesiva de Al da como resultado el deterioro de la tenacidad y la productividad, el límite superior del contenido de Al se establece en 0,2%. El límite superior del contenido de Al es preferiblemente 0,15%, más preferiblemente 0,1%.
El acero inoxidable de la forma de realización ejemplar contiene uno o ambos de Ti y Nb en la siguiente cantidad.
Ti: 0,03% o más y 0,35% o menos
El Ti es un elemento que se fija con C y N para formar un carbonitruro de Ti para inhibir la corrosión intergranular. Además, el Ti también se fija con S para formar un sulfuro de Ti o un sulfuro de carbono-Ti para mejorar la resistencia a la corrosión. Por consiguiente, el límite inferior del contenido de Ti se establece en 0,03%, preferiblemente en 0,05%, más preferiblemente en 0,07%. Sin embargo, dado que la adición de una cantidad excesiva de Ti da como resultado un efecto adverso en términos de conformabilidad y productividad, el límite superior del contenido de Ti se establece en 0,35%. El límite superior del contenido de Ti es preferiblemente 0,32%, más preferiblemente 0,28%. Cabe señalar que el contenido de Ti debe ser 4(C N) 3S o más.
Nb: 0,03% o más y 0,6% o menos
De manera similar al Ti, el Nb es un elemento que se fija con C y N para formar un carbonitruro de Nb para inhibir la corrosión intergranular. Además, el Nb actúa para mejorar la resistencia a altas temperaturas. Por consiguiente, el límite inferior del contenido de Nb se establece en 0,03%, preferiblemente en 0,1%, más preferiblemente en 0,2%. Sin embargo, dado que la adición de una cantidad excesiva de Nb da como resultado un efecto adverso en términos de conformabilidad, el límite superior del contenido de Nb se establece en 0,6%. El límite superior del contenido de Nb es preferiblemente 0,55%, más preferiblemente 0,5%.
El acero inoxidable de la forma de realización ejemplar puede contener opcionalmente además, en % en masa, uno o más de 0,05 a 1,5% de Cu, 0,1 a 1,2% de Ni, 0,03 a 3% de Mo, 0,03 a 1% de W, 0,05 a 0,5% de V y 0,01 a 0,5% de Sb.
Cu: 0,05% o más y 1,5% o menos
El Cu es un elemento que mejora la resistencia a la corrosión y la resistencia. Por consiguiente, se puede añadir 0,05% o más de Cu según sea necesario. El contenido de Cu es preferiblemente 0,2% o más, más preferiblemente 0,3% o más. Sin embargo, dado que la adición de una cantidad excesiva de Cu da como resultado una disminución de la conformabilidad, el límite superior del contenido de Cu se establece preferiblemente en 1,5% o menos. El contenido de Cu es más preferiblemente 1,0% o menos y más preferiblemente 0,8% o menos.
Ni: 0,1% o más y 1,2% o menos
El Ni es un elemento que mejora la resistencia a la corrosión. Por consiguiente, se puede añadir 0,1% o más de Ni según sea necesario. El contenido de Ni es preferiblemente 0,2% o más, más preferiblemente 0,3% o más. Sin embargo, la adición excesiva de Ni, que es cara, da como resultado un deterioro de la conformabilidad y un aumento en el coste de producción. Por consiguiente, el contenido de Ni es preferiblemente 1,2% o menos, más preferiblemente 0,9% o menos y más preferiblemente menos del 0,5%.
Mo: 0,03% o más y 3% o menos
El Mo es un elemento que mejora la resistencia y la resistencia a la corrosión. Por consiguiente, se puede añadir 0,03% o más de Mo según sea necesario. Preferiblemente, el contenido de Mo es 0,1% o más, más preferiblemente 0,3% o más, más preferiblemente 0,7% o más. Sin embargo, la adición excesiva de Mo da como resultado el deterioro de la conformabilidad y, dado que el Mo es caro, aumenta el coste de producción. Por consiguiente, el contenido de Mo es preferiblemente 3% o menos, más preferiblemente 2,2% o menos y más preferiblemente 1,8% o menos.
W: 0,03% o más y 1% o menos
El W es un elemento que mejora la resistencia a la corrosión. Por consiguiente, se puede añadir 0,03% o más de W según sea necesario. El contenido de W es preferiblemente 0,2% o más, más preferiblemente 0,5% o más. Sin embargo, la adición excesiva de W, que es caro, da como resultado un deterioro de la conformabilidad y un aumento del coste de producción. Por consiguiente, el contenido de W es preferiblemente 1% o menos, más preferiblemente 0,8% o menos.
V: 0,05% o más y 0,5% o menos
El V es un elemento que mejora la resistencia a la corrosión. Por consiguiente, se puede añadir 0,05% o más de V según sea necesario. El contenido de V es además preferiblemente 0,1% o más. Sin embargo, la adición excesiva de V, que es caro, da como resultado un deterioro de la conformabilidad y un aumento del coste de producción. Por consiguiente, el contenido de V es preferiblemente 0,5% o menos, más preferiblemente 0,3% o menos.
Sb: 0,01% o más y 0,5% o menos
El Sb es un elemento que mejora la resistencia a la corrosión. Por consiguiente, se puede añadir 0,01% o más de Sb según sea necesario. El contenido de Sb es preferiblemente 0,03% o más, más preferiblemente 0,05% o más. Sin embargo, la adición excesiva de Sb da como resultado el deterioro de la conformabilidad y la productividad. Por consiguiente, el contenido de Sb es preferiblemente 0,5% o menos, más preferiblemente 0,3% o menos.
El acero inoxidable de la forma de realización ejemplar puede contener opcionalmente además, en % en masa, uno o más de 0,03 a 0,5% de Zr, 0,02 a 0,2% de Co, 0,0002 a 0,002% de Ca, 0,0002 a 0,002% de Mg, 0,0002 a 0,005% de B, 0,001 a 0,01% de REM, 0,0002 a 0,01% de Ga y 0,01 a 0,5% de Ta.
Zr: 0,03% o más y 0,5% o menos
El Zr es un elemento que mejora la resistencia a la corrosión, especialmente la resistencia a la corrosión intergranular. Por consiguiente, se puede añadir 0,03% o más de Zr según sea necesario. El contenido de Zr es preferiblemente 0,05% o más, más preferiblemente 0,1% o más. Sin embargo, la adición excesiva de Zr da como resultado el deterioro de la conformabilidad y, dado que Zr es caro, aumenta el coste de producción. Por consiguiente, el contenido de Zr es preferiblemente 0,5% o menos, más preferiblemente 0,3% o menos.
Co: 0,02% o más y 0,2% o menos
El Co es un elemento que mejora la conformabilidad secundaria y la tenacidad. Por consiguiente, se puede añadir 0,02% o más de Co según sea necesario. El contenido de Co es preferiblemente 0,05% o más, más preferiblemente 0,08% o más. Sin embargo, la adición excesiva de Co da como resultado un aumento en el coste de producción. Por consiguiente, el contenido de Co es preferiblemente 0,2% o menos, más preferiblemente 0,18% o menos.
Ca: 0,0002% o más y 0,002% o menos
El Ca es un elemento que tiene efecto desoxidante y similares y, por tanto, es útil en un proceso de refinado. Por consiguiente, se puede añadir 0,0002% o más de Ca según sea necesario. El contenido de Ca es más preferiblemente 0,0004% o más. Sin embargo, dado que el Ca forma sulfuro de Ca deteriorando la resistencia a la corrosión, el contenido de Ca es preferiblemente 0,002% o menos y más preferiblemente 0,0015% o menos.
Mg: 0,0002% o más y 0,002% o menos
El Mg es un elemento que tiene un efecto desoxidante y similares y, por tanto, es útil en un proceso de refinado. Además, el Mg miniaturiza la textura mejorando la conformabilidad y la tenacidad. Por consiguiente, puede estar contenido 0,0002% o más de Mg, y más preferiblemente puede estar contenido 0,0005% o más de Mg según sea necesario. Sin embargo, dado que la adición excesiva de Mg deteriora la resistencia a la corrosión, el contenido de Mg es preferiblemente 0,002% o menos y más preferiblemente 0,0015% o menos.
B: 0,0002% o más y 0,005% o menos
El B es un elemento que mejora la conformabilidad, especialmente la conformabilidad secundaria. Por consiguiente, se puede añadir 0,0002% o más de B según sea necesario. El contenido de B es más preferiblemente 0,0003% o más. Sin embargo, dado que la adición excesiva de B deteriora la resistencia a la corrosión intergranular, el contenido de B es preferiblemente 0,005% o menos y más preferiblemente 0,002% o menos.
REM: 0,001% o más y 0,01% o menos
REM representa un grupo de elementos que incluyen La, Y, Ce, Pr, Nd y similares que pertenecen a números atómicos de 57-71. REM es un grupo de elementos que tienen un efecto desoxidante y similares y, por tanto, es útil en un proceso de refinado. Por consiguiente, se puede añadir 0,001% o más de REM según sea necesario. Sin embargo, la adición excesiva de REM da como resultado un aumento en el coste de producción. Por consiguiente, el contenido de REM es preferiblemente 0,01% o menos.
Ga: 0,0002% o más y 0,01% o menos
El Ga es un elemento que forma un sulfuro estable mejorando la resistencia a la corrosión y la resistencia a la fragilización por hidrógeno. Por consiguiente, se puede añadir 0,0002% o más de Ga según sea necesario. Sin embargo, la adición excesiva de Ga da como resultado un aumento en el coste de producción. Por consiguiente, el contenido de Ga es preferiblemente 0,01% o menos.
Ta: 0,01% o más y 0,5% o menos
El Ta es un elemento que mejora la resistencia a la corrosión. Por consiguiente, se puede añadir 0,01% o más de Ta según sea necesario. El contenido de Ta es preferiblemente 0,05% o más, más preferiblemente 0,1% o más. Sin embargo, la adición excesiva de Ta da como resultado una disminución de la tenacidad y un aumento del coste de producción. Por consiguiente, el contenido de Ta es preferiblemente 0,5% o menos, más preferiblemente 0,4% o menos.
El acero inoxidable de la forma de realización ejemplar se fabrica básicamente de acuerdo con un método típicamente empleado para fabricar acero inoxidable ferrítico. Por ejemplo, el acero fundido que tiene la composición química anterior puede producirse en un horno convertidor o un horno eléctrico, refinarse en un horno AOD o un horno VOD, y formar una pieza de acero mediante un proceso de colada continua o un proceso de fabricación de lingotes. A continuación, la pieza de acero se somete secuencialmente a laminado en caliente, recocido de la chapa laminada en caliente, decapado, laminado en frío - recocido de acabado y decapado. El recocido de la chapa laminada en caliente puede omitirse y/o la secuencia de laminado en frío, recocido de acabado y decapado puede repetirse según sea necesario. El uso de un rodillo de pequeño diámetro que tenga un diámetro de 150 mm o menos en la etapa de laminado en frío es eficaz para concentrar Sn en y cerca del borde entre la película de óxido y el material base. Además, para promover la recristalización, la temperatura de recocido de acabado es preferiblemente 800 grados C o más y, para evitar que los granos se vuelvan más gruesos, la temperatura de recocido de acabado es de 1030 grados C o menos. Además, para mejorar la segregación del límite de grano de Sn y promover la concentración de Sn en y cerca del borde entre la película de óxido y el material base, la velocidad de enfriamiento en un intervalo de temperatura de 800 a 600 grados C durante el enfriamiento desde la temperatura de recocido de acabado es de menos de 5 grados C/s como promedio.
Para producir una chapa delgada de acero inoxidable ferrítico que contenga los componentes anteriores de la forma de realización ejemplar, la temperatura de recocido de acabado del laminado en frío se establece en una temperatura apropiada de 1030 grados C o menos y la velocidad de enfriamiento en un intervalo de temperatura de 800 a 600 grados C durante el enfriamiento desde la temperatura de recocido de acabado es menos de 5 grados C/s como promedio, de modo que el valor del tamaño de grano en la superficie del acero llega a ser 6 o más. Por consiguiente, cuando la chapa delgada de acero inoxidable ferrítico se calienta en la atmósfera bajo condiciones que satisfacen la fórmula (I), se pueden formar de 2 a 15 nm de la capa que contiene Sn a una concentración de dos veces o más del contenido de Sn en el material base.
Además, cuando se va a producir una chapa delgada de acero inoxidable ferrítico que contiene los componentes anteriores de la forma de realización ejemplar, la temperatura de recocido de acabado del laminado en frío se establece en una temperatura apropiada de 1030 grados C o menos, la velocidad de enfriamiento en un intervalo de temperatura de 800 a 600 grados C durante el enfriamiento desde la temperatura de recocido de acabado es menos de 5 grados C/s como promedio y la chapa delgada de acero se calienta en la atmósfera bajo condiciones que satisfacen la fórmula (1), de modo que se puede fabricar una chapa delgada de acero inoxidable ferrítico cuyo valor del tamaño de grano en la superficie es 6 o más y que tiene 2 a 15 nm de una capa que contenga Sn a una concentración dos veces o más del contenido de Sn en el material base.
El calentamiento en la atmósfera bajo condiciones que satisfacen la fórmula (I) corresponde al calentamiento aplicado sobre el componente del sistema de escape cuando se desplaza un vehículo. El calentamiento en la atmósfera bajo condiciones que satisfacen la fórmula (I) puede aplicarse sobre una chapa delgada de acero antes de ensamblarse en el componente del sistema de escape.
El componente del sistema de escape con excelente resistencia a la corrosión después del calentamiento de acuerdo con la forma de realización ejemplar se fabrica usando la chapa delgada de acero como material de acuerdo con un método de fabricación típico de una tubería de acero inoxidable para componentes del sistema de escape, tal como soldadura por resistencia eléctrica, soldadura TIG y soldadura láser.
Ejemplos
La invención se describirá con más detalle con referencia a los Ejemplos.
Se prepararon chapas delgadas de acero laminadas en frío de 1 mm de grosor: fundiendo acero inoxidable de las composiciones mostradas en la Tabla 1-1 en un horno de fusión a vacío de 180 kg; colando el acero inoxidable en lingotes de acero de 45 kg; y sometiendo los lingotes de acero a un proceso que incluye laminado en caliente, recocido de la chapa laminada en caliente, granallado, laminado en frío y recocido de acabado. Cada una de las chapas delgadas laminadas en caliente se preparó laminando cada uno de los lingotes de 50 mm de grosor hasta un grosor de 5 mm a una temperatura de calentamiento de 1200 grados C y posteriormente enfriando con aire la chapa delgada laminada en caliente. El recocido de la chapa delgada laminada en caliente se aplicó mediante enfriamiento por aire durante un minuto en un intervalo de temperatura de 850 a 1050 grados C. Posteriormente, se eliminaron las incrustaciones mediante granallado. A continuación, cada una de las chapas delgadas de acero se laminó en frío para obtener una chapa delgada de acero de 1 mm de grosor y se sometió al recocido final en el que las chapas delgadas de acero se mantuvieron durante un minuto a las temperaturas que se muestran en la Tabla 1-2. Posteriormente, las chapas delgadas de acero se enfriaron en las condiciones que se muestran en la Tabla 1-2.
Se cortó una probeta de 70 mm de ancho y 150 mm de largo de cada una de las chapas delgadas de acero laminadas en frío. Se pulió en húmedo una superficie de prueba de la probeta hasta #600 usando papel Emery. Posteriormente, la muestra se sometió a un tratamiento térmico a 673 K en la atmósfera durante 24 horas. El valor representado por el lado izquierdo de la fórmula (I) en este momento es 1,2 x 10-10. Con el objeto de comparar, el Ejemplo Comparativo 5 de la Tabla 1-2 (acero 7) se sometió a un tratamiento térmico a 523 K en la atmósfera durante 15 minutos en lugar del tratamiento térmico a 673 K durante 24 horas. El valor representado por el lado izquierdo de la fórmula (I) en este momento es 7,1 x 10-17.
La distribución del contenido de Sn en y cerca de la superficie de la chapa delgada de acero después del tratamiento térmico se midió usando un XPS. Cuando la probeta usada para el ensayo de corrosión cíclica antes mencionada se sometió al tratamiento térmico, la muestra para el análisis de superficie se sometió simultáneamente al tratamiento térmico. El XPS fue fabricado por ULVAC-PHI, Inc. con una fuente de rayos X de rayo mono-Al Ka, donde el análisis elemental en la dirección de la profundidad se realizó mediante pulverización catódica de iones de Ar. La velocidad de pulverización catódica fue de 1,5 nm/min en términos de SiÜ2. Se midió el grosor de la capa concentrada de Sn presente en la región del borde entre la película de óxido y el material base (mostrado en la Tabla 1-2). El grosor de la capa concentrada de Sn representa el grosor de la región en la que la concentración de Sn detectada era mayor que el contenido de Sn en el material base. La concentración más baja de Sn en la capa concentrada de Sn se muestra en la Tabla 1-2 en % atómico. En la Tabla 1-2 se muestra un valor obtenido al dividir la concentración de Sn en la capa concentrada de Sn por el contenido de Sn en el material base como "Grado de concentración".
La resistencia a la corrosión se evaluó usando los dos tipos de pruebas de corrosión cíclica. En la primera de las pruebas de corrosión cíclica, se repitió durante 120 veces (es decir, 120 ciclos) un ciclo de: pulverización de solución de NaCl al 5% a 35 grados C durante dos horas; secado a 60 grados C durante cuatro horas; y humectación a 50 grados durante dos horas de acuerdo con JASO M609-91. Una vez completada la prueba de corrosión cíclica, se eliminó el producto de corrosión usando una solución acuosa de citrato de hidrógeno de diamonio. Posteriormente, se midió la profundidad máxima de picadura usando un método de profundidad focal de microscopio. En la segunda de las pruebas de corrosión cíclica, se repitió tres veces (es decir, tres ciclos) un ciclo de: rociado con agua de mar artificial diluida diez veces a 35 grados C durante cuatro horas; secado a 60 grados C durante dos horas; y humectación a 50 grados durante dos horas. Después de completar la prueba, se calificó un nivel de generación de óxido usando el valor de puntuación de acuerdo con JIS G0595.
Se cortó una probeta de 20 mm de ancho y 20 mm de largo de la misma chapa delgada de acero laminada en frío. Se pulió una superficie de la muestra a espejo y posteriormente se decapó con ácido para exponer la microestructura. Se midió un tamaño de grano en una superficie Z (una superficie paralela a la superficie) de acuerdo con JIS G0551.
Tabla 1-1
Figure imgf000011_0001
(Nota)
Los subrayados muestran valores fuera del ámbito de la invención El Ejemplo 4 es un Ejemplo de referencia
Tabla 1-2
Figure imgf000012_0001
* Concentración mínima de Sn en la capa concentrada de Sn
(Nota)
Los subrayados muestran valores fuera del ámbito de la invención
Los Ejemplos 1 a 6, 8, 10, 11 y 13 a 18 están fuera del ámbito de la Reivindicación 9
Los resultados de la prueba se muestran en la Tabla 1-2. El valor del tamaño de grano muestra las medidas en la muestra cortada de la chapa delgada de acero laminada en frío. Cuando la probeta sometida al tratamiento térmico se evaluó en términos del valor del tamaño de grano, se obtuvieron los mismos resultados que los de la probeta de la chapa delgada de acero laminada en frío no sometida al tratamiento térmico. Cabe señalar que, dado que en los Ejemplos Comparativos 5 y 6 no se formó la capa concentrada de Sn, la concentración de Sn en y cerca del borde entre la película de óxido y el material base se describe en los Ejemplos Comparativos 5 y 6.
Como se muestra en la Tabla 1-2, los Ejemplos 1 a 18 muestran 400 pm o menos de la profundidad máxima de picadura y 6 o más de RN y por lo tanto son excelentes en cuanto a resistencia a la corrosión. El Ejemplo comparativo 1 cuyo contenido de Sn no satisface los requisitos de la invención, el Ejemplo comparativo 2 cuyo contenido de Cr no satisface los requisitos de la invención, el Ejemplo comparativo 3 cuyo contenido de Si no satisface los requisitos de la invención, el Ejemplo comparativo 5 cuyas condiciones de calentamiento no satisfacen la fórmula (I) y el Ejemplo comparativo 6 cuya velocidad de enfriamiento en el intervalo de temperatura de 800 a 600 grados C durante la etapa de recocido de acabado excede los 20 grados C/s, muestran todos la profundidad máxima de picadura de más de 500 pm y 5 o menos de RN y por lo tanto son inferiores en cuanto a resistencia a la corrosión. Aunque en el Ejemplo Comparativo 4 cuyo valor del tamaño de grano es 4 se forma la capa concentrada de Sn, la concentración de Sn no es suficiente debido a la influencia del valor del tamaño de grano. Por consiguiente, aunque se garantiza un cierto grado de resistencia a la corrosión por picadura como se muestra por los 400 a 500 pm de la profundidad máxima de picadura, el Ejemplo Comparativo 4 es inferior en cuanto a resistencia a la oxidación como lo muestra el RN de 5.
Aplicabilidad industrial
El acero inoxidable ferrítico de la invención es adecuado para componentes de sistemas de escape de un automóvil, una motocicleta, un vehículo comercial, una máquina de construcción y similares que están sometidos a calentamiento durante su uso. Ejemplos de componentes adecuados del sistema de escape incluyen una caja del convertidor, un tubo delantero, un tubo central y un silenciador.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Un acero inoxidable ferrítico para componentes del sistema de escape con excelente resistencia a la corrosión después del calentamiento, consistiendo el acero inoxidable ferrítico en:
0,002% en masa a 0,015% en masa de C;
0,002% en masa a 0,02% en masa de N;
0,03% en masa a 1,0% en masa de Si;
0,05% en masa a 1,0% en masa de Mn;
0,04% en masa o menos de P;
0,01% en masa o menos de S;
11,0% en masa a 22,5% en masa de Cr;
0,02% en masa a 0,5% en masa de Sn;
0,003% en masa a 0,2% en masa de Al;
uno o ambos de 0,03% en masa a 0,35% en masa de Ti y 0,03% en masa a 0,6% en masa de Nb;
y opcionalmente uno o más de
0,05% en masa a 1,5% en masa de Cu;
0,1% en masa a 1,2% en masa de Ni;
0,03% en masa a 3% en masa de Mo;
0,03% en masa a 1% en masa de W;
0,05% en masa a 0,5% en masa de V;
0,01% en masa a 0,5% en masa de Sb;
0,03% en masa a 0,5% en masa de Zr;
0,02% en masa a 0,2% en masa de Co;
0,0002% en masa a 0,002% en masa de Ca;
0,0002% en masa a 0,002% en masa de Mg;
0,0002% en masa a 0,005% en masa de B;
0,001% en masa a 0,01% en masa de REM;
0,0002% en masa a 0,01% en masa de Ga; y
0,01% en masa a 0,5% en masa de Ta; y
un resto que consiste en Fe e impurezas inevitables,
donde un valor del tamaño de grano en una superficie del acero inoxidable ferrítico es 6 o más,
donde el tamaño de grano en una superficie Z, que es una superficie paralela a la superficie, se mide de acuerdo con JIS G0551, y
donde el acero inoxidable ferrítico se calienta en la atmósfera bajo condiciones que satisfacen la fórmula (I),
exp(-23000/T) x t > 4,3 x 10-15... (I)
y el límite superior del valor representado por el lado izquierdo de la fórmula (I) es 4,5 x 10-9;
donde T representa la temperatura en K y t representa el tiempo en s, para obtener de 2 a 15 nm de una capa concentrada de Sn que contiene Sn en una concentración dos veces o más de una concentración de Sn en un material base, estando la capa concentrada de Sn presente en el acero inoxidable ferrítico, y
donde la capa concentrada de Sn está presente en y cerca de un borde entre una película de óxido y un material base.
2. El acero inoxidable ferrítico para componentes del sistema de escape con excelente resistencia a la corrosión después del calentamiento según la reivindicación 1, que comprende además al menos uno de un primer grupo y un segundo grupo, consistiendo el primer grupo en uno o más de 0,05% en masa a 1,5% en masa de Cu, 0,1% en masa a 1,2% en masa de Ni, 0,03% en masa a 3% en masa de Mo, 0,03% en masa a 1% en masa de W, 0,05% en masa a 0,5% en masa de V y 0,01% en masa a 0,5% en masa de Sb, consistiendo el segundo grupo en uno o más de 0,03% en masa a 0,5% en masa de Zr, 0,02% en masa a 0,2% en masa de Co, 0,0002% en masa a 0,002% en masa de Ca, 0,0002% en masa a 0,002% en masa de Mg , 0,0002% en masa a 0,005% en masa de B, 0,001% en masa a 0,01% en masa de REM, 0,0002% en masa a 0,01% en masa de Ga y 0,01% en masa a 0,5% en masa de Ta.
3. El acero inoxidable ferrítico para componentes del sistema de escape con excelente resistencia a la corrosión después del calentamiento según la reivindicación 1 o 2, donde el contenido de Sn es 0,02% en masa o más y menos de 0,05% en masa o 0,07% en masa o más y 0,3% en masa o menos.
4. El acero inoxidable ferrítico para componentes del sistema de escape con excelente resistencia a la corrosión después del calentamiento según la reivindicación 2 o 3, donde el contenido de Ni es 0,1% en masa o más y menos de 0,5% en masa.
5. Un componente del sistema de escape con excelente resistencia a la corrosión después del calentamiento, estando elaborado el componente del sistema de escape de un acero inoxidable ferrítico, consistiendo el acero inoxidable ferrítico en:
0,002% en masa a 0,015% en masa de C;
0,002% en masa a 0,02% en masa de N;
0,03% en masa a 1,0% en masa de Si;
0,05% en masa a 1,0% en masa de Mn;
0,04% en masa o menos de P;
0,01% en masa o menos de S;
11,0% en masa a 22,5% en masa de Cr;
0,02% en masa a 0,5% en masa de Sn;
0,003% en masa a 0,2% en masa de Al;
uno o ambos de 0,03% en masa a 0,35% en masa de Ti y 0,03% en masa a 0,6% en masa de Nb;
y opcionalmente uno o más de
0,05% en masa a 1,5% en masa de Cu;
0,1% en masa a 1,2% en masa de Ni;
0,03% en masa a 3% en masa de Mo;
0,03% en masa a 1% en masa de W;
0,05% en masa a 0,5% en masa de V;
0,01% en masa a 0,5% en masa de Sb;
0,03% en masa a 0,5% en masa de Zr;
0,02% en masa a 0,2% en masa de Co;
0,0002% en masa a 0,002% en masa de Ca;
0,0002% en masa a 0,002% en masa de Mg;
0,0002% en masa a 0,005% en masa de B;
0,001% en masa a 0,01 % en masa de REM;
0,0002% en masa a 0,01% en masa de Ga; y
0,01% en masa a 0,5% en masa de Ta; y
un resto que consiste en Fe e impurezas inevitables,
donde el valor del tamaño de grano en una superficie del acero inoxidable ferrítico es 6 o más,
donde el tamaño de grano en una superficie Z, que es una superficie paralela a la superficie, se mide de acuerdo con JIS G0551, y
donde el acero inoxidable ferrítico se calienta en la atmósfera bajo condiciones que satisfacen la fórmula (I),
exp(-23000/T) x t > 4,3 x 10-15... (I)
y el límite superior del valor representado por el lado izquierdo de la fórmula (I) es 4,5 x 10-9;
donde T representa la temperatura en K y t representa el tiempo en s, para obtener de 2 a 15 nm de una capa concentrada de Sn que contiene Sn en una concentración dos veces o más de una concentración de Sn en un material base, estando la capa concentrada de Sn presente en el acero inoxidable ferrítico, y donde la capa concentrada de Sn está presente en y cerca de un borde entre una película de óxido y un material base.
6. El componente del sistema de escape con excelente resistencia a la corrosión después del calentamiento y que está elaborado en acero inoxidable ferrítico según la reivindicación 5, donde el acero inoxidable ferrítico comprende además al menos uno de un primer grupo y un segundo grupo, consistiendo el primer grupo en uno o más de 0,05% en masa a 1,5% en masa de Cu, 0,1% en masa a 1,2% en masa de Ni, 0,03% en masa a 3% en masa de Mo, 0,03% en masa a 1% en masa de W, 0,05% en masa a 0,5% en masa de V y 0,01% en masa a 0,5% en masa de Sb, consistiendo el segundo grupo en uno o más de 0,03% en masa a 0,5% en masa de Zr, 0,02% en masa a 0,2% en masa de Co, 0,0002% en masa a 0,002% en masa de Ca, 0,0002% en masa a 0,002% en masa de Mg, 0,0002% en masa a 0,005% en masa de B, 0,001% en masa a 0,01% en masa de REM, 0,0002% en masa a 0,01% en masa de Ga y 0,01% en masa a 0,5% en masa de Ta.
7. El componente del sistema de escape con excelente resistencia a la corrosión después del calentamiento y que está elaborado en acero inoxidable ferrítico según la reivindicación 5 o 6, donde el contenido de Sn es 0,02% en masa o más y menos de 0,05% en masa o 0,07% en masa o más y 0,3% en masa o menos.
8. El componente del sistema de escape con excelente resistencia a la corrosión después del calentamiento y que está elaborado en acero inoxidable ferrítico según la reivindicación 6 o 7, donde el contenido de Ni es 0,1% en masa o más y menos de 0,5% en masa.
9. Un método de fabricación del acero inoxidable ferrítico para componentes del sistema de escape con excelente resistencia a la corrosión después del calentamiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde la temperatura de recocido de acabado en la etapa de recocido de acabado es 1030 grados C o menos, y la velocidad de enfriamiento en un intervalo de temperatura de 800 a 600 grados C durante el enfriamiento desde la temperatura de recocido de acabado es menos de 5 grados C/s.
10. Un método de fabricación de un componente del sistema de escape con excelente resistencia a la corrosión después del calentamiento, comprendiendo el método
fabricar el acero inoxidable ferrítico según la reivindicación 9; y
fabricar el componente del sistema de escape a partir del acero inoxidable ferrítico.
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