[发明专利]EGR冷却器用铁素体系不锈钢及EGR冷却器

说明书

技术领域

本发明涉及作为构成EGR冷却器的部件使用的铁素体系不锈钢及使用该部件构成的EGR冷却器。

背景技术

以汽车为主的安装有内燃机的车辆中，为了降低排气中的NO_x和燃料费的上升，有时采用EGR(Exhaust Gas Recirculation，排气再循环)的方法。其为取出从内燃机排出的排气的一部分，从内燃机的吸气侧再次吸气的技术，主要已在柴油发动机中普及，但近年来也逐渐应用于汽油发动机。

在EGR系统中，需要将排气冷却到可循环的温度的装置。这就是EGR冷却器。

图1、图2中示意性地例示了一般的EGR冷却器的构造。在由外筒构成的排气通路的一部分上设置用两块隔板隔开的部分，在该部分中构成向冷却水排放热的热交换器。在此，将由隔板隔开的该部分称为“热交换部分”。隔板中设有孔的部位与通气管接合，在热交换部分，排气在通气管中流过。在通气管的周围流过冷却水。通气管有仅由金属制的管构成的类型(图1)，或在管的内部设置有散热片的类型(图2)等。

EGR冷却器由外筒、隔板、通气管、或进一步通气管内的称作散热片的金属部件而构成，这些部件通过钎焊来接合。但是，热交换部分入口侧的排气温度有时最高达到800℃左右、出口侧的温度有时最高达到200℃左右，因此在一般的热交换器的组装中所使用的Cu焊料耐久性不足。因此，EGR冷却器中适用耐高温氧化性及高温强度优异的Ni焊料(JIS Z3265的BNi-5、BNi-6等)。

构成EGR冷却器的金属部件中要求如下的特性。

(1)Ni钎焊性良好。

(2)对融雪盐的耐腐蚀性良好。这是因为EGR冷却器设置于发动机室内，处于容易附着撒于路面的融雪盐的环境。

(3)对LLC(长寿命冷却剂，例如乙二醇)的耐腐蚀性良好。这是因为EGR的冷却水中通常添加有LLC。

(4)高温强度和耐高温氧化性良好。这是因为EGR冷却器暴露于高温的排气中。

(5)对冷凝水的结露的耐腐蚀性良好。这是因为在EGR冷却器中，运转中在排气出口侧附近容易产生结露，另外，运转后在排气接触部位容易产生结露。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开平7-292446号公报

专利文献2：特开平2003-193205号公报

发明内容

发明所要解决的课题

根据上述特性要求，现在，构成EGR冷却器的金属部件主要使用以SUS304、SUS316为代表的奥氏体系不锈钢。但是，由于奥氏体系不锈钢的热膨胀系数大，因此高温下生成的氧化鳞片在冷却时剥落而流入发动机内，或容易产生由于反复加热·冷却引起的热疲劳破坏。对高温强度也希望进一步的改善。另外，由于大量含有高价的Ni，因此材料成本也高。

另一方面，铁素体系不锈钢的热膨胀系数比奥氏体系钢种小，并且材料成本一般也比奥氏体系钢种便宜。构成排气通路的排气歧管或消声器等多采用铁素体系不锈钢。但是，在实施Ni钎焊的情况下需要将材料暴露在例如1100℃以上的高温中。在这样的高温下，通常引起铁素体系不锈钢的晶粒粗大化，容易导致韧性的降低。

上述专利文献1中公开了钎焊性良好的热交换器用铁素体系不锈钢。但是，对于钎焊性，假设的是Cu钎焊，其意图并不是Ni钎焊性的改善及此时的晶粒粗大化的抑制。

本发明要提供一种适于作为供Ni钎焊的EGR冷却器部件的铁素体系不锈钢及使用该部件的EGR冷却器。

用于解决课题的手段

上述目的由EGR冷却器部件用铁素体系不锈钢来实现，该不锈钢以质量％计含有：C：0.03％以下、Si：大于0.1％且小于等于3％、Mn：0.1％～2％、Cr：10％～25％、Nb：0.3％～0.8％、N：0.03％以下，优选C和N的合计含量为0.01％以上，此外根据需要，分别选择性地含有：

(a)合计4％以下范围的Mo、Cu、V及W的1种以上、

(b)合计0.3％以下范围的Ti、Al及Zr的1种以上、

(c)合计5％以下范围的Ni及Co的1种以上、

(d)合计0.2％以下范围的REM(稀土元素)及Ca的1种以上，

剩余部分为Fe及不可避免的杂质。

另外，本发明提供一种EGR冷却器，由上述钢构成的钢材担当构成部件，且具有至少将该部件与其它部件通过Ni钎焊接合的构造。作为该部件可举出例如外筒、隔板、通气管、安装于通气管中的散热片等。