[发明专利]排气系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于机动车辆的包括由施有覆层的钢板制成的部件的排气系统。

背景技术

机动车辆中的排气系统的部件通常由诸如不锈钢之类的耐高温和抗腐蚀的材料制成。通常，这种部件由壁厚高达10mm的钢制成。为了满足由车辆制造商给出的对于排气系统的使用寿命的保证，需要较高的壁厚。出于外观的原因，部件通常设置有镍的基层和铬的覆层。

此外，已知也会使用设置有铝覆层的钢板。虽然覆有铝的钢板在抗热冲击负荷方面是稳定的，但是它们不足以抵抗诸如废气冷凝物之类的滞留的腐蚀液体且不足以抵抗缝隙腐蚀。

US-A3,762,884描述了一种对低合金奥氏体钢的使用，该低合金奥氏体钢覆有以火焰喷涂工艺施加的铬镍合金并且随后被转换成含铬的镍铝层。奥氏体钢的用途具有高的合金化成本。利用火焰喷涂方法来施加多成分层也是昂贵且能源消耗量大的。

因此，对于在用于机动车辆的排气系统中使用的低成本材料存在不断的需求，这该低成本材料应不仅适于加工且适用于轻质设计应用，而且也是抗腐蚀的且是抗热冲击的。

发明内容

根据本发明，该目的通过根据权利要求1所述的排气系统来实现。根据本发明的用于机动车辆的排气系统包括由施有覆层的钢板制成的部件并且其特征在于，该钢板的厚度至多为4.5mm，优选地至多为2.5mm，并且该钢板由铁素体不锈钢形成，该铁素体不锈钢的铬含量为10.5%至25%、钼含量为0%至2.5%、钛和/或铌含量每个均为0.1%至1.2%，并且该覆层由镍构成。

铁素体不锈钢是呈现出良好的成形性和良好的抗腐蚀性的廉价的大众产品。可以以低成本通过已知的卷对卷电镀系统将镍覆层施加到钢板上，并且该镍覆层同样呈现出对诸如废气冷凝物之类的滞留液体的和对环境影响的良好的抗腐蚀性。选定的铁素体钢材与镍覆层的结合意外地使得能够制造出价格合适且仍然具有适合于轻型结构的壁厚的机械稳定的部件，该部件仍然满足机动车辆制造商在保证的使用寿命内在排气系统的抗腐蚀性方面的要求。

在本发明的意图内，不锈钢被理解为意指碳含量至多为1.2%且铬含量至少为10.5%的钢。

除非指出不同的基准量，否则所有的百分数都基于重量百分比。

由于铌以与钽相结合的形式出现，并且这两种元素具有相同的冶金性能并且很难分离，因此出于本发明的目的，“铌”意指也包括铌和钽的混合物。

奥氏体钢以面心的立方晶格的形式结晶并且通常具有使奥氏体结构稳定的高镍含量。然而，由于高合金化成本，因此奥氏体钢的制造是昂贵的。

铁素体钢以体心的立方晶格的形式结晶并且通常呈现出比奥氏体钢更好的抗应力腐蚀开裂性。钼的添加进一步提高了该抗腐蚀性，并且另外使铁素体结构稳定。根据本发明，因此含钼的铁素体钢被随意地用于制造施有覆层的钢板。

根据本发明所使用的钢板还包括钛和/或铌，含量每个均为0.1%至1.2%。钛和/或铌的添加与游离碳相结合并带来了更好的焊接性。

在从属权利要求中指出了本发明的有利实施方式，这些有利实施方式可选择性地进行彼此结合。

按照根据本发明的排气系统的优选实施方式，钢板的铬含量处于10.5%至20%的范围。铬含量超过20%，特别是在高温下，会出现向奥氏体晶体结构的转变。

特别优选地，铬含量处于16%至20%的范围并且钼含量总计为0.8%至2.5%。这些钢种是容易获得的并且甚至在排气系统中出现的温度下，这些钢种也在铁素体结构中以稳定的状态存在。

钢板的碳含量优选地处于0.01%至0.15%的范围，特别优选地处于0.02%至0.1%的范围。低碳含量有利于钢板的抗腐蚀性。

优选地，根据本发明所使用的钢板的钛和/或铌含量每个均为0.1%至1%，特别优选地为0.1%至0.6%。更高的钛和/或铌含量将提高合金化成本，但出于在排气系统中使用的目的，并不导致性能的改善。

根据另一优选地实施方式，根据本发明所使用的钢板具有相对抗点蚀性，也被称为抗点蚀当量（Pitting Resistance Equivalent）或PRE值，其被定义为：

PRE=%Cr+3＊%Mo

PRE=10.5至25。PRE值表示不锈钢在含有氯化物的环境中的相对抗点蚀性。PRE值越高，钢的抗点蚀性就越大。