Acero inoxidable ferrítico para un miembro de conducto de gas de escape.

Un acero inoxidable para miembros de conductos de gas de escape,

el cual presenta una composición que comprende, en términos de % en masa, como mucho un 0,03% de C, como mucho un 1% de Si, como mucho un 1,5% de Mn, como mucho un 0,6% de Ni, de un 10 a un 20% de Cr, de más de un 0,5 a un 0,7% de Nb, de un 0,05 a un 0,3% de Ti, de más de un 1 a 2% de Cu, como mucho un 0,2% de V, como mucho un 0,03% de N, de un 0,0005 a un 0,02% de un B, y de manera opcional como mucho un 0,1% en masa de Al, también de manera opcional al menos uno de Mo, W, Zr y Co en una cantidad de cómo mucho un 4% en total, estando constituido el resto por Fe y por inevitables impurezas, y presentando un valor de [Nb] tal como se define por la fórmula (2) o (3) siguiente en función de su valor de [Ti ] según se define por la fórmula (1) siguiente, incluyéndose dentro de un intervalo de 0,5 a 0,65 y que presenta una textura en la que la fase de Cu que presenta un diámetro mayor de al menos 0,5 μm es controlada para que sea una cantidad de cómo mucho 10 granos / 25 μm2 y la fase de compuesto Nb que presenta un diámetro mayor de al menos 0,5 μm esté en una cantidad de cómo mucho 10 granos / 25 μm2:

[Ti] ≥ Ti - 4 (C + N) (1),

cuando [Ti] ≥ 0, [Nb] ≥ Nb (2),

cuando [Ti]< 0, [Nb] ≥ Nb + 0,5 [Ti] (3).

Acero inoxidable ferrítico para un miembro de conducto de gas de escape Campo técnico

La presente invención se refiere a un acero inoxidable ferrítico para su uso como miembros de conductos de gas de 5 escape, como por ejemplo colectores de escape, envueltas de convertidores catalíticos (envueltas exteriores), tubos delanteros y tubos centrales y para un miembro de conducto de gas de escape en un automóvil, que usa el mismo.

Técnica antecedente

Los materiales tipo SUS444 de resistencia al calor satisfactoria son muy utilizados para miembros de conductos de gas de escape, por ejemplo colectores de escapes, envueltas de convertidores catalíticos, tubos delanteros, tubos 1 centrales y similares. Como material mejorado con respecto a su resistencia a la oxidación a altas temperaturas y su resistencia a altas temperaturas en un intervalo de altas temperaturas por encima de 7 °C, las referencias de Patente 1 y 2 divulgan un acero inoxidable ferrítico con aproximadamente de un 1 a un 2% en masa de Cu añadido al mismo. El Cu en el acero precipita como una fase de Cu cuando se calienta, y actúa para potenciar la resistencia a las altas temperaturas y la resistencia a la fatiga térmica del acero. El acero del tipo que contiene Cu está indicado 15 para su utilización en miembros de conducto de gas de escape para ser conectado a motores de un tipo en el que la temperatura del gas de escape es alta.

Referencia de Patente 1: W3/4714

Referencia de Patente 2: JP-A-26-117985

Problemas que la invención debe resolver

Recientemente, está aumentando la necesidad de albergar miembros de conductos de gas de escape de motores de automóvil dentro de un espacio limitado debido a la necesidad de ser montados en diversos dispositivos alrededor de los motores, y están aumentando los casos de tener que trabajar duramente y utilizarlos. Por consiguiente, incluso los miembros que son aplicados a motores en los que la temperatura del gas de escape no es alta ha resultado necesario que ofrezcan una resistencia a la fatiga térmica sobresaliente en extremo y una dureza a 25 las bajas temperaturas excelente.

Para potenciar la resistencia a las altas temperaturas y la resistencia a la fatiga térmica del acero inoxidable ferrítico, existe un procedimiento consistente en añadir una cantidad adecuada de Cu al acero, como en las Referencias de Patente 1 y 2 anteriormente mencionadas; y en la Referencia de Patente 2, en particular, se emplea un procedimiento consistente en añadir Nb al acero en una cantidad de, como mucho, un ,6% en masa con la finalidad 3 de potenciar la resistencia a las altas temperaturas del acero en un nivel de altas temperaturas por encima de 7 °C. Sin embargo, los estudios detallados de los actuales inventores han revelado que el acero que contiene Cu de las Referencias de Patente 1 y 2 puede presentar una resistencia a la fatiga térmica satisfactoria cuando su temperatura límite máxima es alta (por ejemplo de 2 a 9 °C), pero cuando su temperatura límite máxima es baja, (por ejemplo de 2 a 7 °C) su resistencia a la fatiga térmica es algo inferior a la de los materiales tipo 35 SUS444. Por consiguiente, el acero de las Referencias de Patente 1 y 2 está indicado para automóviles con motores

de gran potencia montados en ellos en los que la temperatura del gas de escape es alta, pero no está indicado tanto para su aplicación en automóviles con motores de tamaño medio montados en ellos en los que la temperatura del gas de escape es relativamente baja. Dependiendo del modo de uso, la temperatura del gas de escape en un motor de gran potencia puede variar y, por tanto, para miembros de conducto del gas de escape, se desea utilizar un 4 material que ofrezca una resistencia a la fatiga térmica satisfactoria incluso en el caso de que la temperatura límite máxima sea baja.

Un objeto de la presente invención es el de proporcionar un acero inoxidable ferrítico capaz de mostrar una resistencia a la fatiga térmica excelente cuando se aplica en miembros de conductos de gas de escape tanto en casos en los que la temperatura límite máxima es alta como cuando es baja, y que presente una excelente dureza a 45 las bajas temperaturas.

Medios para resolver los problemas

Como se ha descrito anteriormente, en el supuesto de que la temperatura límite máxima sea alta, por ejemplo, de 9 °C o más, la resistencia a la fatiga térmica del acero se puede potenciar mediante la precipitación en aquél de una fase de Cu. Sin embargo, como resultado de estudios suplementarios, se ha clarificado que la resistencia a la 5 fatiga térmica del acero en el caso de que la temperatura límite máxima sea baja, por ejemplo, de alrededor de 75 °C o inferior, puede ser potenciada mediante el control de la morfología de la precipitación de Nb en acero. Concretamente, mediante el control de la morfología de precipitación de la fase de Cu y de la fase de compuesto Nb en aquél, puede obtenerse un acero inoxidable ferrítico capaz de ser satisfactoriamente aplicable a ambos casos en los que la temperatura límite máxima sea tanto alta como baja.

La presente invención proporciona un acero inoxidable para miembros de conducto de gas de escape, que presenta una composición que comprende, en términos de porcentaje en masa, como mucho un ,3% de Cu, como mucho un 1% de Si, como mucho un 1,5% de Mn, como mucho un ,6% de Ni, de un 1 a un 2% de Cr, de más de un ,5 a un ,7% de Nb, de un ,5 a un ,3% de Ti, de más de un 1 a un 2% de Cu, como mucho un ,2% de V, como mucho un ,3% de N, de un ,5 a un ,2% de B y, de manera opcional, como mucho un ,1% de Al, y también de manera opcional al menos un elemento entre Mo, W, Zr y Co en una cantidad de como mucho un 4% en total, con un equilibrio de Fe y las inevitables impurezas, y que presente un valor de [Nb], tal como se define mediante la fórmula (2) o (3) de acuerdo con su valor de [Ti] definido por la siguiente fórmula (1), que se incluye en un intervalo desde ,5 a ,65, y que presenta una textura en la que la fase de Cu que presenta un diámetro mayor de al menos 5, pm es controlada para que resulte una cantidad de como mucho 1 granos / 25 pm2 y la fase de compuesto Nb que presente un diámetro mayor de al menos ,5 pm es una cantidad de como mucho 1 granos / 25 pm2

Los emplazamientos de Ti, C y N en la fórmula (1), y el emplazamiento de Nb en la fórmula (2) y la fórmula (3) son cada uno sustituido por el valor del contenido del correspondiente elemento en términos de % en masa. Formas de realización preferentes de los miembros de conducto de gas de escape incluyen, por ejemplo, colectores de escape de automóviles, convertidores de catalizadores, tubos delanteros y tubos delanteros. Ni que decir tiene que los miembros pueden ser aplicables a cualquier otro miembro de conducto de gas de escape distinto del de los automóviles.

La presente invención ha desarrollado un acero inoxidable ferrítico con relación tanto a su resistencia a la fatiga térmica en el caso de que la temperatura límite máxima es alta (por ejemplo de 2 a 9 °C) como a su resistencia a la fatiga térmica en el supuesto de que la temperatura límite máxima sea baja (por ejemplo de 2 a 7 °C). Por consiguiente, el acero inoxidable ferrítico de la invención es aplicable de forma que abarque el supuesto en el que los miembros d conducto de gas de escape que lo comprenden sean utilizados a una temperatura de gas de escape alta y al caso en el que sean utilizados a una temperatura de gas de escape baja. Así mismo, el material de acero satisface la resistencia térmica fundamental (resistencia a la oxidación a altas temperaturas, resistencia a altas temperaturas) requerida para los miembros de conducto de gas de escape requerida para los automóviles, y presenta una excelente dureza a las bajas temperaturas y, por tanto, es Utilísimo en los actuales miembros de conductos de gas de escape respecto de los cuales se requiere sean trabajados bajo severas condiciones.

Formas de realización preferentes de la invención

El acero de la invención contiene Cu y Nb, en los que se forman diferentes tipos de fases de precipitación de fase de una fase de Cu y de una fase de compuesto Nb en entorno de servicios reales y, por tanto, el acero muestra una resistencia a la fatiga térmica excelente tanto en los casos en los que la temperatura límite máxima sea alta como

baja.

Distintos estudios han revelado que en los estudios que satisface la composición mencionada... [Seguir leyendo]

1.- Un acero inoxidable para miembros de conductos de gas de escape, el cual presenta una composición que comprende, en términos de % en masa, como mucho un ,3% de C, como mucho un 1% de Si, como mucho un 1,5% de Mn, como mucho un ,6% de Ni, de un 1 a un 2% de Cr, de más de un ,5 a un ,7% de Nb, de un ,5 5 a un ,3% de Ti, de más de un 1 a 2% de Cu, como mucho un ,2% de V, como mucho un ,3% de N, de un ,5 a un ,2% de un B, y de manera opcional como mucho un ,1% en masa de Al, también de manera opcional al menos uno de Mo, W, Zr y Co en una cantidad de cómo mucho un 4% en total, estando constituido el resto por Fe y por inevitables impurezas, y presentando un valor de [Nb] tal como se define por la fórmula (2) o (3) siguiente en función de su valor de [Ti ] según se define por la fórmula (1) siguiente, incluyéndose dentro de un 1 intervalo de ,5 a ,65 y que presenta una textura en la que la fase de Cu que presenta un diámetro mayor de al menos ,5 pm es controlada para que sea una cantidad de cómo mucho 1 granos / 25 pm2 y la fase de compuesto Nb que presenta un diámetro mayor de al menos ,5 pm esté en una cantidad de cómo mucho 1 granos / 25 pm2:

2.- El acero inoxidable para miembros de conductos de gas de escape de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la fase Cu es una fase s-Cu.

3.- El acero inoxidable para miembros de conductos de gas de escape de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que el compuesto Nb comprende principalmente Fe2Nb cuando no hay ningún Mo presente, y en general presenta

una morfología de Fe2(Mo, Nb) cuando Mo está presente.

4.- Un miembro de gas de escape de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el miembro de conducto de gas de escape es cualquiera de colectores de escape de automóviles, convertidores catalíticos, tubos delanteros y tubos centrales.

[TI] = TI - 4 (C + N)

cuando [TI] > , [Nb] = Nb

cuando [TI] < , [Nb] = Nb + ,5 [Ti]

(1),

(2),

(3).