CN109790605B

CN109790605B - 用于排气系统热交换器的具有减少的碳渣吸附的铁素体不锈钢及其制造方法

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Publication number: CN109790605B
Application number: CN201680089674.0A
Authority: CN
Inventors: 郑壹酂; 金锺哲; 沈在弘; 安德灿; 金镇锡
Original assignee: Posco Co Ltd
Current assignee: Posco Holdings Inc
Priority date: 2016-09-28
Filing date: 2016-11-22
Publication date: 2021-10-29
Anticipated expiration: 2036-11-22
Also published as: EP3521471A1; US11634801B2; WO2018062617A1; CN109790605A; JP6910429B2; JP2019534379A; KR101835021B1; US20210147966A1; EP3521471A4

Abstract

公开了用于排气系统热交换器的具有减少的碳渣吸附的铁素体不锈钢及其制造方法。根据本发明的一个实施方案的用于排气系统热交换器的具有减少的碳渣吸附的铁素体不锈钢包含：0.003重量％至0.1重量％的C、0.01重量％至2.0重量％的Si、0.01重量％至1.5重量％的Mn、0.05重量％或更少的P、0.005重量％或更少的S、10重量％至30重量％的Cr、0.001重量％至0.10重量％的Ti、0.001重量％至0.15重量％的Al、0.003重量％至0.03重量％的N、0.3重量％至0.6重量％的Nb、0.01重量％至2.5重量％的Mo，以及余量为Fe和不可避免的杂质，其中尺寸为0.1μm或更大的TiN析出物以2.5*10⁴ea/mm²或更小的量分散在表面部分的铁素体基体中。

Description

用于排气系统热交换器的具有减少的碳渣吸附的铁素体不锈钢及其制造方法

技术领域

本公开涉及用于排气系统热交换器的铁素体不锈钢及其制造方法，并且更具体地，涉及用于排气系统热交换器的具有减少的碳渣(carbon sludge)吸附的铁素体不锈钢以及制造所述铁素体不锈钢的方法。

背景技术

近年来，随着对环境问题的意识提高，废气法规变得更加严格并且对汽车领域中的二氧化碳排放设定了更严格的限制。除了开发替代燃料(例如生物乙醇和生物柴油)之外，已尝试通过降低车辆的重量或安装用于回收废热的热交换器或安装废气处理系统(例如废气再循环(EGR)系统、柴油微粒过滤器(DPF)和选择性催化还原(SCR)系统)来改善燃料效率。

在此，EGR系统旨在通过降低燃烧温度并在使发动机的废气冷却之后使发动机的废气再循环至进气系统，以及通过增加燃料混合器的热容量并降低燃烧室中的氧的量来减少作为有害气体的氮氧化物(NOx)。EGR系统基本上配备有EGR冷却器，从而在废气与冷却剂之间交换热以防止废气被过度加热。在此，EGR冷却器是用于通过发动机冷却剂或空气使废气冷却的装置，并且对于热交换部分需要高的热效率和热导率。

通常，EGR冷却器安装在柴油发动机中，但是正在研究将EGR冷却器应用于汽油发动机以实现燃料效率改善和氮氧化物减少二者。

常规上，奥氏体不锈钢(例如STS304和STS316)通常用于EGR冷却器。在另一方面，与奥氏体不锈钢相比具有更高价格竞争力的铁素体不锈钢近年来已被广泛使用，因为其在添加有少量的昂贵合金元素时具有高度耐腐蚀性。

铁素体不锈钢被用于废气热交换器，例如EGR冷却器。然而，当其长时间暴露于废气时，由于吸附碳渣，热效率降低，从而使热交换器的功能劣化。

因此，已积极地进行关于开发通过抑制吸附碳渣而具有高热效率的铁素体不锈钢材料的研究。因此，已尝试通过控制表面层中析出物的数量和各析出物的比例来抑制铁素体不锈钢中碳渣的吸附。然而，到目前为止尚没有有意义的研究结果。

(专利文献0001)韩国特许专利公开第10-2011-0036753号(2011年4月8日)

发明内容

技术问题

因此，本发明的一个方面提供了用于排气系统热交换器的具有减少的碳渣吸附的铁素体不锈钢，其可以防止排气系统热交换器的热效率降低等。

本发明的另一方面提供了通过控制铁素体不锈钢表面层中的析出物来制造用于排气系统热交换器的具有减少的碳渣吸附的铁素体不锈钢的方法。

技术方案

根据本公开的一个方面，用于排气系统热交换器的具有减少的碳渣吸附的铁素体不锈钢按全部组成的重量百分比(％)计包含：0.003％至0.1％的碳(C)、0.01％至2.0％的硅(Si)、0.01％至1.5％的锰(Mn)、0.05％或更少的磷(P)、0.005％或更少的硫(S)、10％至30％的铬(Cr)、0.001％至0.10％的钛(Ti)、0.001％至0.15％的铝(Al)、0.003％至0.03％的氮(N)、0.3％至0.6％的铌(Nb)、0.01％至2.5％的钼(Mo)，以及余量的铁(Fe)和其他不可避免的杂质，其中尺寸为0.1μm或更大的TiN析出物以2.5*10⁴ea/mm²或更小的浓度分布在铁素体基体的表面层中。

铁素体不锈钢还可以包含0.01％至0.15％的铜(Cu)。

尺寸分别为0.1μm或更大的TiN析出物、TiN·NbC复合析出物和NbC析出物可以分布在铁素体基体的表面层中，并且析出物可以满足以下表达式1。

{Z/(X+Y)}≥20------表达式1

在此，X为每单位面积的TiN析出物的数量(ea/mm²)，Y为每单位面积的TiN·NbC复合析出物的数量(ea/mm²)，以及Z为每单位面积的NbC析出物的数量(ea/mm²)。

TiN·NbC复合析出物可以以1.3*10⁴ea/mm²或更小的浓度分布在铁素体基体的表面层中。

NbC析出物可以以9.6*10⁵ea/mm²或更大的浓度分布在铁素体基体的表面层中。

根据本公开的一个方面，制造用于排气系统热交换器的具有减少的碳渣吸附的铁素体不锈钢的方法包括：在连铸过程期间以6℃/秒或更大的平均冷却速率冷却板坯，直到板坯的表面的温度达到1100℃，所述板坯由钢水制成，所述钢水按全部组成的重量百分比(％)计包含：0.003％至0.1％的碳(C)、0.01％至2.0％的硅(Si)、0.01％至1.5％的锰(Mn)、0.05％或更少的磷(P)、0.005％或更少的硫(S)、10％至30％的铬(Cr)、0.001％至0.10％的钛(Ti)、0.001％至0.15％的铝(Al)、0.003％至0.03％的氮(N)、0.3％至0.6％的铌(Nb)、0.01％至2.5％的钼(Mo)，以及余量的铁(Fe)和其他不可避免的杂质；将板坯再加热并保持在1100℃至1200℃的温度下5分钟至15分钟；以及将板坯水冷至400℃的温度。

有益效果

根据本公开的实施方案，应用于排气系统热交换器(例如EGR冷却器)的铁素体不锈钢的热效率可以通过控制铁素体不锈钢的组分和铁素体不锈钢的表面层中的析出物来降低其对碳渣的吸附而得到改善。

此外，根据本公开的实施方案，通过控制铁素体不锈钢的制造过程可以容易地控制铁素体不锈钢的表面层中的析出物，从而由于吸附废气中的烃类的位点减少而减少对碳渣的吸附。

附图说明

结合如下附图，从以下对实施方案的描述中，本公开的这些和/或其他方面将变得显而易见并且更容易理解：

图1是用于说明废气再循环(EGR)冷却器的配置的图。

图2是根据本公开的一个实施方案的0.4mm厚的冷轧退火板的显微组织的扫描电子显微镜(SEM)图像；以及

图3是用于说明根据本公开的一个实施方案的铁素体不锈钢的连铸中的冷却模式的图。

最佳实施方式

根据本公开的一个实施方案，用于排气系统热交换器的具有减少的碳渣吸附的铁素体不锈钢按全部组成的重量百分比(％)计可以包含：0.003％至0.1％的碳(C)、0.01％至2.0％的硅(Si)、0.01％至1.5％的锰(Mn)、0.05％或更少的磷(P)、0.005％或更少的硫(S)、10％至30％的铬(Cr)、0.001％至0.10％的钛(Ti)、0.001％至0.15％的铝(Al)、0.003％至0.03％的氮(N)、0.3％至0.6％的铌(Nb)、0.01％至2.5％的钼(Mo)，以及余量的铁(Fe)和其他不可避免的杂质。尺寸为0.1μm或更大的TiN析出物以2.5*10⁴ea/mm²或更小的浓度分布在铁素体基体的表面层中。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本公开的实施方案。提供以下实施方案是为了将本公开的技术概念传递给本领域普通技术人员。然而，本公开不限于这些实施方案，并且可以以另外的形式呈现。在附图中，可以不示出与描述无关的部分以便阐明本公开，此外，为了易于理解，组分的尺寸被或多或少夸大地示出。

图1是用于说明废气再循环(EGR)冷却器的配置的图。

参照图1，EGR冷却器包括圆柱形壳体1；形成在壳体1的一侧的冷却剂入口和冷却剂出口；以及沿壳体1的纵向方向形成的复数个冷却管2，所述复数个冷却管2用于通过冷却剂降低通过其的废气的温度。即，在从废气入口3引入的废气通过冷却管2并且废气经由废气出口4排出时，废气的温度根据冷却剂的温度被调节至适当的温度。

本公开的发明人进行了各种研究以在铁素体不锈钢用于排气系统热交换器时抑制碳渣吸附至铁素体不锈钢，并且获得了以下发现。

通常，向铁素体不锈钢中添加少量的Ti以改善耐腐蚀性，导致在铁素体基体的表面层中不可避免地产生大量的TiN析出物。当包含烃类的废气通过冷却管2时，用作催化剂的TiN析出物提供吸附烃类的位点，并且吸附的烃类彼此叠覆，从而使热交换器的热效率劣化。

此外，向铁素体不锈钢中添加少量的Nb以进一步改善耐腐蚀性。在包含Nb的铁素体不锈钢中，在表面层中TiN析出物充当核以产生TiN·NbC复合析出物。用作催化剂的TiN·NbC复合析出物也提供吸附烃类的位点，并且吸附的烃类彼此叠覆，导致形成碳渣，从而使热交换器的热效率劣化。

在另一方面，添加至铁素体不锈钢中的Nb组分可以在铁素体基体的表面层中独立地产生NbC析出物。因为独立的NbC析出物并不用作催化剂，因此与废气中烃的吸附无关。最终，NbC析出物可以抑制碳渣吸附至排气系统热交换器。

因此，当在排气系统热交换器中使用添加有少量Ti和Nb的铁素体不锈钢材料时，可以通过抑制TiN析出物的形成和通过使用TiN析出物作为核而产生的TiN·NbC复合析出物以及通过增加独立的NbC析出物的数量来减少碳渣的吸附。

在下文中，将详细描述根据本公开的一个实施方案的用于排气系统热交换器的具有减少的碳渣吸附的铁素体不锈钢的组分和表面析出物。

根据本公开的一个实施方案的用于排气系统热交换器的具有减少的碳渣吸附的铁素体不锈钢按全部组成的重量百分比(％)计可以包含：0.003％至0.1％的碳(C)、0.01％至2.0％的硅(Si)、0.01％至1.5％的锰(Mn)、0.05％或更少的磷(P)、0.005％或更少的硫(S)、10％至30％的铬(Cr)、0.001％至0.10％的钛(Ti)、0.001％至0.15％的铝(Al)、0.003％至0.03％的氮(N)、0.3％至0.6％的铌(Nb)、0.01％至2.5％的钼(Mo)，以及余量的铁(Fe)和其他不可避免的杂质。

C：0.003％至0.1％

碳是极大地影响钢的强度的元素。当C含量过多时，钢的强度过度增加而使延展性劣化，因此C含量限制为0.1％或更小。然而，当C含量太低时，强度过度降低，因此下限可以是0.005％。

Si：0.01％至2.0％

硅是添加用于在炼钢期间使钢水脱氧以及使铁素体稳定的元素。在本公开中，添加0.01％或更多的Si。然而，当含量过多时，材料硬化并且钢的延展性降低，因此Si含量限制为2.0％或更小。

Mn：0.01％至1.5％

锰是有效改善耐腐蚀性的元素。在本公开中，添加0.01％或更多，并且更优选添加0.5％或更多。然而，当Mn含量过多时，Mn烟尘的产生会迅速增加，从而使可焊性劣化，并且由于形成过多的MnS析出物而使钢的延展性劣化。Mn含量限制为1.5％或更小，更优选1.0％或更小。

P：0.05％或更少

磷是不可避免地包含在钢中的杂质，其在酸洗时引起晶间腐蚀，或者使可热加工性劣化。因此，P含量可以尽可能地低。在本公开中，P含量的上限控制为0.05％。

S：0.005％或更少

由于硫是不可避免地包含在钢中的杂质，其在晶界偏析并且主要阻碍可热加工性，因此，S含量可以尽可能地低。在本公开中，S含量的上限控制为0.005％。

Cr：10％至30％

铬是有效改善钢的耐腐蚀性的元素。在本公开中，Cr以10％或更大添加。然而，当Cr含量过多时，不仅制造成本增加而且发生晶界腐蚀，因此Cr含量限制为30％或更小。

Ti：0.001％至0.1％

钛将碳和氮固定以减少钢中固体碳和固体氮的量并且有效于改善钢的耐腐蚀性。然而，形成在表面层中的TiN析出物用作催化剂并充当吸附废气的烃类(例如吸附碳渣)的重要位点。因此，Ti含量限制为0.1％或更小，更优选0.05％或更小。然而，Ti组分可以作为不可避免的杂质存在于钢水中，并且为了完全除去Ti，制造成本增加，因此允许0.001％或更大。

Al：0.001％至0.15％

铝是强力脱氧剂，其用于降低钢水中的氧的含量，并且在本公开中以0.001％或更大的量添加。然而，当Al含量过多时，由于非金属夹杂物增加而发生冷轧带材的套筒缺陷(sleeve defect)并且可焊性劣化。Al含量限制为0.15％或更小，更优选0.1％或更小。

N：0.003％至0.03％

氮是促进热轧期间通过奥氏体析出而再结晶的元素。在本公开中，添加0.003％或更多的氮。然而，当含量过多时，钢的延展性劣化，并且N含量限制为0.03％或更小。

Nb：0.3％至0.6％

铌与溶解的C结合以析出NbC从而降低溶解的C含量并增加耐腐蚀性。表面层中的NbC由于NbC不与包含在废气中的烃类相互作用而起抑制碳渣吸附至热交换器的作用。因此，在本公开中，Nb含量可以为0.3％或更大。然而，当Nb含量过多时，再结晶受到抑制并且可成形性降低，因此Nb含量可以为0.6％或更小。

Mo：0.01％至2.5％

钼起增加铁素体不锈钢的耐腐蚀性和改善高温强度的作用。因此，Mo含量可以为0.01％或更大。然而，当含量过多时，由于产生金属间析出物而发生脆性。因此，Mo含量可以为2.5％或更小。

根据本公开的一个实施方案的用于排气系统热交换器的具有减少的碳渣吸附的铁素体不锈钢还可以包含0.01％至0.15％的Cu。

Cu：0.01％至0.15％

铜具有增加排气系统冷凝物环境中的耐腐蚀性的作用。因此，Cu含量可以为0.01％或更大。然而，当含量过多时，延展性降低并且模制产品的品质降低。因此，Cu含量可以为0.15％或更小。

图2是根据本公开的一个实施方案的0.4mm厚的冷轧退火板的显微组织的扫描电子显微镜(SEM)图像。

参照图2，TiN析出物、TiN·NbC复合析出物和NbC析出物可以通过扫描电子显微镜(SEM)观察0.4mm厚的板的表面层来目视确定。

参照图2，根据本公开的一个实施方案的用于排气系统热交换器的具有减少的碳渣吸附的铁素体不锈钢包含在铁素体基体的表面层中的浓度为2.5*10⁴ea/mm²或更小的尺寸为0.1μm或更大的TiN析出物。优选地，TiN析出物以2.3*10⁴ea/mm²或更小的浓度分布。

如上所述，TiN析出物由于催化作用而充当吸附废气的烃类(例如碳渣)的重要位点。因此，需要控制TiN析出物的分布。

当尺寸为0.1μm或更大的TiN析出物以大于2.5*10⁴ea/mm²的浓度分布在铁素体基体的表面层中时，无法获得与现有的铁素体不锈钢相比将碳渣的吸附量减少50％或更多的效果。

在根据本公开的一个实施方案的用于排气系统热交换器的具有减少的碳渣吸附的铁素体不锈钢中，尺寸分别为0.1μm或更大的TiN析出物、TiN·NbC复合析出物和NbC析出物分布在铁素体基体的表面层中，并且析出物可以满足以下表达式1。

{Z/(X+Y)}≥20------表达式1

在添加有Nb的铁素体不锈钢中，使用TiN析出物作为核来在表面层中形成TiN·NbC复合析出物，由于TiN析出物用作催化剂，TiN·NbC复合析出物也可以是吸附烃类的位点。因此，不仅需要控制TiN析出物，而且还需要控制TiN·NbC复合析出物的分布。

通过凭借与TiN析出物、TiN·NbC复合析出物和NbC析出物的分布相关的上述表达式1来控制各析出物的分布，可以减少碳渣的吸附。当根据以上表达式1的值小于20时，TiN析出物和TiN·NbC复合析出物的分布相对大于NbC析出物的分布，并且存在许多可以吸附烃类的位点。与常规的铁素体不锈钢相比，无法充分减少碳渣吸附量。

在根据本公开的一个实施方案的用于排气系统热交换器的具有减少的碳渣吸附的铁素体不锈钢中，尺寸为0.1μm或更大的TiN·NbC复合析出物以2.0*10⁴ea/mm²或更小的浓度分布在铁素体基体的表面层中。

当尺寸为0.1μm或更大的TiN·NbC复合析出物以大于2.0*10⁴ea/mm²的浓度分布在铁素体基体的表面层中时，无法获得与现有的铁素体不锈钢相比将碳渣的吸附量减少50％或更多的效果。

在根据本公开的一个实施方案的用于排气系统热交换器的具有减少的碳渣吸附的铁素体不锈钢中，尺寸为0.1μm或更大的NbC析出物以8.5*10⁵ea/mm²或更大的浓度分布在铁素体基体的表面层中。

当尺寸为0.1μm或更大的NbC析出物以小于8.5*10⁵ea/mm²的浓度分布在铁素体基体的表面层中时，无法获得与现有的铁素体不锈钢相比将碳渣的吸附量减少50％或更多的效果。

此外，TiN析出物、TiN·NbC复合析出物和NbC析出物的分布和尺寸可以通过控制后面将要描述的基于铁素体的不锈钢板坯的连铸中的冷却条件来获得。这根据常规的冷却条件无法实现。

制造用于排气系统热交换器的具有减少的碳渣吸附的铁素体不锈钢的方法包括：在连铸过程期间以6℃/秒或更大的平均冷却速率冷却板坯，直到板坯表面的温度达到1100℃，所述板坯由钢水制成，所述钢水按全部组成的重量百分比(％)计包含：0.003％至0.1％的碳(C)、0.01％至2.0％的硅(Si)、0.01％至1.5％的锰(Mn)、0.05％或更少的磷(P)、0.005％或更少的硫(S)、10％至30％的铬(Cr)、0.001％至0.10％的钛(Ti)、0.001％至0.15％的铝(Al)、0.003％至0.03％的氮(N)、0.3％至0.6％的铌(Nb)、0.01％至2.5％的钼(Mo)，以及余量的铁(Fe)和其他不可避免的杂质；将板坯再加热并保持在1100℃至1200℃的温度下5至15分钟；以及将板坯水冷至400℃的温度。

铁素体不锈钢的组分的含量和作用与上述那些相同，并且将省略重复的描述。

即，可以使用具有上述组分的钢水通过连铸来制造板坯，并且可以根据一般的铁素体不锈钢制造过程(例如热轧、热轧退火、冷轧和退火)来制造最终产品。

在此，可以在板坯的连铸期间控制冷却模式。可以通过控制冷却模式来控制TiN析出物、TiN·NbC复合析出物和NbC析出物的分布和尺寸。

参照图3，根据本公开的一个实施方案的方法的特征在于：在板坯的连铸期间以6℃/秒或更大的平均冷却速率冷却板坯，直到板坯表面的温度达到1100℃。此时，TiN析出物的析出鼻温度(precipitation nose temperature)为约1400℃。通过在板坯的凝固开始之后基于板坯的表面温度从1530℃至1100℃以高速率冷却板坯来避免约1400℃的温度范围，可以使TiN的析出最小化。

例如，板坯表面的温度可以在90秒内，优选在80秒内从1530℃降低至1100℃。

然后将冷却的板坯再加热并保持在1100℃至1200℃的温度下5至15分钟。此时，由于NbC析出物的析出鼻温度为约1150℃，因此通过在约1150℃的温度范围下将板坯再加热，可以使板坯表面上单独的NbC的析出最大化。

通过水淬将再加热的板坯冷却至400℃。将板坯快速淬火以抑制形成其它析出物，例如laves相和σ相。

因此，通过在铁素体不锈钢的连铸期间控制板坯表面温度的冷却模式，可以控制TiN析出物、TiN·NbC复合析出物、NbC析出物的尺寸、分布和相关性。

在下文中，将根据实施方案的实施例和比较例详细地描述根据本公开的一个实施方案的用于排气系统热交换器的具有减少的碳渣吸附的铁素体不锈钢。

实施例

制备具有下表1中所示的组成的钢水，并通过连铸制造板坯。

[表1]

重量％	C	N	Si	Mn	P	S	Cr	Ti	Al	Nb	Mo
												本发明的钢1	0.008	0.01	0.29	0.85	0.028	0.004	18.4	0.09	0.11	0.51	1.9
本发明的钢2	0.009	0.008	0.31	0.84	0.032	0.003	18.7	0.02	0.01	0.54	2
												比较钢1	<u>0.011</u>	0.009	0.25	0.87	0.031	0.003	18.5	<u>0.15</u>	0.12	0.53	2.1

在此，根据图3实施连铸中的板坯的冷却模式。

即，当经由根据本公开的一个实施方案的冷却模式制造根据本发明的钢和比较钢的板坯时，根据实施例1和2以及比较例4，分别以6℃/秒的速度将本发明的钢1和2以及比较钢1快速冷却，使得各种钢的表面温度从1530℃降至1100℃，再加热并保持在1150℃下10分钟，然后通过水淬冷却至400℃。

根据比较例1至3，经由常规的正常冷却模式制造板坯。

将制造的板坯经由热轧、热轧退火、冷轧和冷轧退火精制成0.4mm厚的冷轧板。

其后，通过使用透射电子显微镜(TEM)获得冷轧退火板的表面层的图像。通过图像分析仪测量尺寸分别为0.1μm或更大的TiN析出物、TiN·NbC复合析出物和NbC析出物的数量和比例(P)并示于下表2中。

[表2]

参照上表2，本发明的钢1和2包含浓度为4.7*10⁴ea/mm²或更小的TiN析出物和浓度为2.1*10⁴ea/mm²或更小的TiN·NbC复合析出物。即，可以看出，本发明的钢1和2与比较钢1相比具有更低量的TiN析出物和TiN·NbC复合析出物。在比较钢1的情况下，发现C和Ti的含量偏离本公开的组成比，并且TiN析出物以5.5*10⁴ea/mm²或更大的浓度分布，并且TiN·NbC复合析出物以2.4*10⁴ea/mm²或更大的浓度分布。

虽然满足了根据本公开的实施方案的组成比，但是当在板坯的连铸期间根据常规的冷却模式(其在本公开的实施方案之外)冷却板坯时，难以满足根据本公开的析出物的期望分布。

即，在实施例1和比较例1中，通过使用相同的本发明的钢1但根据不同的冷却模式(分别是图3中的冷却模式和常规冷却模式)制造板坯，然后，在其后制造冷轧退火板。

参照实施例1和比较例1，可以看出，当在相同组分体系的本发明的钢1的连铸期间根据不同的冷却模式制造板坯时，在最终的冷轧材料的表面上形成不同的析出物。即，发现根据实施例1(其中根据本公开的冷却模式制造板坯)，根据以上关于TiN析出物、TiN·NbC复合析出物和NbC析出物之间的相关性的表达式1获得的值为20或更大。

在实施例2和比较例2中，通过使用相同的本发明的钢2但根据不同的冷却模式(分别是图3中所示的冷却模式和常规冷却模式)制造板坯，然后，在其后制造冷轧退火板。以与实施例1和比较例1中相同的方式，发现根据实施例2(其中根据本公开的冷却模式制造板坯)，根据以上关于TiN析出物、TiN·NbC复合析出物和NbC析出物之间的相关性的表达式1获得的值为20或更大。

此外，将冷轧退火板制造成具有1.2mm的厚度以及0.4mm的厚度，并如图1所示使用其制造废气热交换器模拟器。然后，在使汽油废气以相同流量流动96小时后，通过测量热交换器模拟器的重量变化来量化吸附至其上的碳渣量，并且结果示于下表3中。

[表3]

	钢	碳污泥吸附量(g)
			实施例1	本发明的钢1	7
实施例2	本发明的钢2	5
			比较例1	本发明的钢1	12
比较例2	本发明的钢2	10.5
			比较例3	比较钢1	15
比较例4	比较钢1	13

参照表2和表3，在依据根据本公开的实施方案的组成比和板坯冷却模式制造的铁素体不锈钢中，尺寸为0.1μm或更大的TiN析出物以2.5*10⁴ea/mm²或更小的浓度分布。在使用废气热交换器模拟器的实验中，与相同钢型的比较例相比，碳渣的吸附量减少了50％或更多。

相比之下，在比较例3和4的情况下，虽然板坯是根据本公开的冷却模式制造的，但难以控制析出物，并且难以充分减少吸附的碳渣量。

虽然已参照示例性实施方案具体描述了本公开，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上做出各种改变。

工业适用性

根据本公开的实施方案的具有减少的碳渣吸附的铁素体不锈钢及其制造方法可以应用于排气系统热交换器，例如EGR冷却器。

Claims

1.一种用于排气系统热交换器的具有减少的碳渣吸附的铁素体不锈钢，所述铁素体不锈钢按全部组成的重量百分比(％)计由以下组成：0.003％至0.1％的碳(C)、0.01％至2.0％的硅(Si)、0.01％至1.5％的锰(Mn)、0.05％或更少的磷(P)、0.005％或更少的硫(S)、10％至30％的铬(Cr)、0.001％至0.10％的钛(Ti)、0.001％至0.15％的铝(Al)、0.003％至0.03％的氮(N)、0.3％至0.6％的铌(Nb)、0.01％至2.5％的钼(Mo)，以及余量的铁(Fe)和其他不可避免的杂质，

其中尺寸为0.1μm或更大的TiN析出物以2.5*10⁴ea/mm²或更小的浓度分布在铁素体基体的表面层中，

尺寸为0.1μm或更大的NbC析出物以9.6*10⁵ea/mm²或更大的浓度分布在铁素体基体的表面层中。

2.根据权利要求1所述的铁素体不锈钢，还包含0.01％至0.15％的铜(Cu)。

3.根据权利要求1所述的铁素体不锈钢，其中尺寸分别为0.1μm或更大的TiN析出物、TiN·NbC复合析出物和NbC析出物分布在所述铁素体基体的表面层中，

其中所述析出物满足以下表达式1，

{Z/(X+Y)}≥20------表达式1

其中X为每单位面积的TiN析出物的数量，ea/mm²，Y为每单位面积的TiN·NbC复合析出物的数量，ea/mm²，以及Z为每单位面积的NbC析出物的数量，ea/mm²。

4.根据权利要求3所述的铁素体不锈钢，其中所述TiN·NbC复合析出物以1.3*10⁴ea/mm²或更小的浓度分布在所述铁素体基体的表面层中。

5.一种制造用于排气系统热交换器的具有减少的碳渣吸附的铁素体不锈钢的方法，所述方法包括：

在连铸过程期间以6℃/秒或更大的平均冷却速率冷却板坯，直到所述板坯的表面的温度达到1100℃，所述板坯由钢水制成，所述钢水按全部组成的重量百分比(％)计由以下组成：0.003％至0.1％的碳(C)、0.01％至2.0％的硅(Si)、0.01％至1.5％的锰(Mn)、0.05％或更少的磷(P)、0.005％或更少的硫(S)、10％至30％的铬(Cr)、0.001％至0.10％的钛(Ti)、0.001％至0.15％的铝(Al)、0.003％至0.03％的氮(N)、0.3％至0.6％的铌(Nb)、0.01％至2.5％的钼(Mo)，以及余量的铁(Fe)和其他不可避免的杂质；

将所述板坯再加热并保持在1100℃至1200℃的温度下5分钟至15分钟；以及

将所述板坯水冷至400℃的温度。