[发明专利]奥氏体系不锈钢

说明书

技术领域

本发明涉及奥氏体系不锈钢，更详细地说是涉及在高温加湿气体环境下的耐氧化皮剥离性优异的奥氏体系不锈钢。本发明的奥氏体系不锈钢，特别适于在高温加湿气体环境下被频繁重复加热-冷却循环的用途，例如分散型电源的热交换器和改质器。

背景技术

作为分散型电源(distributed generation)使用的微型燃气涡轮(microgas turbine)和各种燃料电池，从提高热效率的点出发，通常为具有利用燃烧废气的热来加热燃料用空气的热交换器(再生器)的热电联供系统(cogeneration system)。该热交换器由不锈钢制的波状散热片(corrugatedfin)、金属板(plate)等构成。在所使用的不锈钢中，期望具有高耐热性和良好的焊接性与加工性。

在燃料电池中，作为用于供给氢的燃料，天然气、DME(二甲醚dimethyl ether)、灯油、合成碳氢系燃料以及所谓醇系燃料等各种各样的燃料受到研究。该燃料通过水蒸气改质等方式被改质，使氢发生。对用于种改质器的制作的不锈钢来说，由于运转温度高，因此也期望具有高耐热性和良好的焊接性及加工性。

上述的热交换器和改质器所通过的气体，含有数％至数十％的水蒸气，且为高温。这样的高温加湿气体，若与大气和汽车排气系统的燃烧废气相比较，则带来更为严酷的腐蚀环境。

另外，在分散型电源中，与现有的火力发电厂不同，因为装置的运转和停止频繁发生，所以要经受加热-冷却的循环条件。因此，在运转加热中，在不锈钢的表面所形成的以Cr为主体的保护性的氧化皮会在冷却途中发生热应力而产生裂纹，直到最终地剥离。在氧化皮剥离了的部位，保护性氧化皮的再生困难，多是生成以Fe为主体的非保护性的氧化皮。其结果是，不锈钢的损耗加快，机器的耐用年限变短。此外，剥离的氧化皮使机器内的气体流路或连结在机器的输出侧的气体流路堵塞，再有就是引起因腐蚀导致的机器损伤的危险性非常高。

因此，对于被使用于分散型电源的热交换器和改质器这种用途的不锈钢来说，除了耐热性、加工性、焊接性以外，还要求在腐蚀性强的高温加湿环境下，即使反复加热-冷却循环也不会发生氧化皮剥离的所谓优异的耐氧化皮剥离性。

关于汽车尾气净化装置的催化剂载体的用途，至今为止提出有多种的耐热性Fe-Cr-Al铁素体系不锈钢。但是，铁素体系不锈钢一般加工性差，而且焊接困难，难以适用于上述用途。

一直以来，在一般性的高温用途中，多使用以SUS304、SUS316L及SUS310为代表的奥氏体系不锈钢。

在特开平7-188869号公报中，公开有一种高温的耐氧化性、耐磨耗及蠕变特性优异，且焊接性优异的廉价的奥氏体系不锈钢。该不锈钢具有如下钢组成：C：0.05～0.15％(在本说明书中，除非特指，“％”均为“质量％”的意思)、Si：低于1.0％、Mn：2.0％以下、P：0.04％以下、S：0.01％以下、Cr：20～30％、Ni：10～15％、N：0.10～0.30％、B：0.0010～0.01％、La+Ce：0.01～0.10％、Al：0.01～0.20％，余量实质上由Fe和不可避免的杂质构成，被作为{Ni+0.5Mn+30(C+N)-1.1(Cr+1.5Si)+8.2}规定的Ni平衡值处于-1.0％～+3％的范围。

特开2000-303150号公报中记载有一种直接扩散接合用不锈钢。其是由C：0.08％以下、Si：0.01～2％、Mn：0.05～1.5％、P：0.05％以下、S：0.01％以下、Al：0.005～0.1％、Cr：13～32％、Ni：0.01～4％、Mo：0.1～6％、Ti：0.05％以下、余量Fe及不可避免的杂质构成的铁素体系不锈钢，或由C：0.08％以下、Si：0.01～2％、Mn：0.05～1.5％、P：0.05％以下、S：0.01％以下、Al：0.005～0.1％、Cr：13～25％、Ni：7～15％、Si+Mo：1.5％以上、Mo：6％以下、Ti：0.05％以下、余量Fe及不可避免的杂质构成的奥氏体系不锈钢。该奥氏体系不锈钢被说明为轧制容易、加工性也优异。

但是，上述公报中所述的奥氏体系不锈钢没有考虑到有关上述耐氧化皮剥离性。