JP2000336462A - 高温強度に優れた高純度フェライト系ステンレス鋼 - Google Patents
高温強度に優れた高純度フェライト系ステンレス鋼Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、６５０℃から７５０℃におけるＮ
ｂの析出を有利に防止し、長時間使用後も優れた高温強
度を有するＴｉ添加フェライト系ステンレス鋼を提供す
る。 【解決手段】 重量％で、Ｃ：０．０２％以下、Ｎ：
０．０２％以下、Ｓｉ：０．１〜２．０％、Ｍｎ：０．
１〜２．０％、Ｃｒ：１０．０〜２０．０％、Ａｌ：
０．２０％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．００２
％以下、Ｔｉ：０．０１〜０．３５％、Ｎｂ：０．１〜
０．８％、Ｍｇ：０．０００５〜０．０１０％を含み、
さらに必要に応じ、Ｍｏ：０．０５〜３．０％、Ｃｕ：
０．０５〜２．０％、Ｗ：０．０１〜１．０％、Ｖ：
０．０１〜１．０％、Ｂ：０．０００３〜０．００５０
％の少なくとも１種を含み、残部が鉄及び不可避的不純
物からなる。
ｂの析出を有利に防止し、長時間使用後も優れた高温強
度を有するＴｉ添加フェライト系ステンレス鋼を提供す
る。 【解決手段】 重量％で、Ｃ：０．０２％以下、Ｎ：
０．０２％以下、Ｓｉ：０．１〜２．０％、Ｍｎ：０．
１〜２．０％、Ｃｒ：１０．０〜２０．０％、Ａｌ：
０．２０％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．００２
％以下、Ｔｉ：０．０１〜０．３５％、Ｎｂ：０．１〜
０．８％、Ｍｇ：０．０００５〜０．０１０％を含み、
さらに必要に応じ、Ｍｏ：０．０５〜３．０％、Ｃｕ：
０．０５〜２．０％、Ｗ：０．０１〜１．０％、Ｖ：
０．０１〜１．０％、Ｂ：０．０００３〜０．００５０
％の少なくとも１種を含み、残部が鉄及び不可避的不純
物からなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のエキゾー
ストマニホールド、フロントパイプ、センターパイプ、
マフラーや二輪車のマフラーなどとして使用される高温
強度に優れ、かつその使用中の低下が小さい高温強度に
優れた高純度フェライト系ステンレス鋼の成分組成を提
供するものである。
ストマニホールド、フロントパイプ、センターパイプ、
マフラーや二輪車のマフラーなどとして使用される高温
強度に優れ、かつその使用中の低下が小さい高温強度に
優れた高純度フェライト系ステンレス鋼の成分組成を提
供するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車の排気系のうち、マフラー、セン
ターパイプ、エンドパイプはほぼ１００％ステンレス鋼
化されている。この理由は、自動車の排気ガス規制が行
われ、ＮＯｘ，ＳＯｘガスを低減する目的で触媒を用い
た浄化装置が搭載されるようになった結果、マフラーの
凝縮液腐食環境が厳しくなったことおよびマフラー耐久
性に対する消費者の要求が大きくなったことが挙げられ
る。
ターパイプ、エンドパイプはほぼ１００％ステンレス鋼
化されている。この理由は、自動車の排気ガス規制が行
われ、ＮＯｘ，ＳＯｘガスを低減する目的で触媒を用い
た浄化装置が搭載されるようになった結果、マフラーの
凝縮液腐食環境が厳しくなったことおよびマフラー耐久
性に対する消費者の要求が大きくなったことが挙げられ
る。
【０００３】直近の環境指向への高まりから今後一層厳
しい排気ガス規制が適用される。この規制を満足するた
めには、エンジン燃焼効率の向上と触媒作用の効率向上
が必須で、そのためエンジンから排出される排気ガス温
度は９００℃以上に高温化する場合が生じる。従って、
エキゾーストマニホールドやそれに続くフロントパイプ
用の材料には優れた耐熱性、特に高温強度が求められ
る。
しい排気ガス規制が適用される。この規制を満足するた
めには、エンジン燃焼効率の向上と触媒作用の効率向上
が必須で、そのためエンジンから排出される排気ガス温
度は９００℃以上に高温化する場合が生じる。従って、
エキゾーストマニホールドやそれに続くフロントパイプ
用の材料には優れた耐熱性、特に高温強度が求められ
る。
【０００４】排気ガスの高温化のためにはエキゾースト
マニホールドの熱容量の低減が必要で、このため薄肉化
が必要になる。薄肉化は燃費向上のための部品軽量化の
ニーズからも必要に迫られている。従来エキゾーストマ
ニホールドは鋳物製が大部分であったが、鋳物での薄肉
化は限界に近く、熱膨張の小さいフェライト系ステンレ
ス鋼板・鋼管で成形したエキゾーストマニホールドが急
速に普及する傾向がみられる。この様な背景から、高温
強度に優れたフェライト系ステンレス鋼が強く市場から
求められている。
マニホールドの熱容量の低減が必要で、このため薄肉化
が必要になる。薄肉化は燃費向上のための部品軽量化の
ニーズからも必要に迫られている。従来エキゾーストマ
ニホールドは鋳物製が大部分であったが、鋳物での薄肉
化は限界に近く、熱膨張の小さいフェライト系ステンレ
ス鋼板・鋼管で成形したエキゾーストマニホールドが急
速に普及する傾向がみられる。この様な背景から、高温
強度に優れたフェライト系ステンレス鋼が強く市場から
求められている。
【０００５】このような要求に応える鋼として、これま
でに高純度耐熱フェライト系ステンレス鋼が提案されて
きた。従来この種の鋼を大別すると以下の３つに分類で
きる。すなわち、（１）１８〜１９Ｃｒ系の高級フェラ
イト系ステンレス鋼（特開昭６４−８２５４号公報参
照）、（２）これの廉価型として開発された１４〜１５
Ｃｒ系のフェライト系ステンレス鋼（特開平６−２０３
６号公報参照）、さらに（３）Ｃｒを低減した１１Ｃｒ
系のフェライト鋼（特開平８−１２０４１７号公報参
照）である。
でに高純度耐熱フェライト系ステンレス鋼が提案されて
きた。従来この種の鋼を大別すると以下の３つに分類で
きる。すなわち、（１）１８〜１９Ｃｒ系の高級フェラ
イト系ステンレス鋼（特開昭６４−８２５４号公報参
照）、（２）これの廉価型として開発された１４〜１５
Ｃｒ系のフェライト系ステンレス鋼（特開平６−２０３
６号公報参照）、さらに（３）Ｃｒを低減した１１Ｃｒ
系のフェライト鋼（特開平８−１２０４１７号公報参
照）である。
【０００６】これら従来鋼の高温強度を得る基本的考え
方は、Ｎｂを添加してその固溶強化によって高温強度を
得るというものである。さらに、単にＮｂを添加しただ
けでは、Ｎｂ6 Ｃ型の炭化物が析出して固溶ＮｂがＣに
奪われてしまうので、Ｎｂ−Ｔｉを複合添加することの
有効性が開示されている（前述、特開平６−２０３６号
公報）。
方は、Ｎｂを添加してその固溶強化によって高温強度を
得るというものである。さらに、単にＮｂを添加しただ
けでは、Ｎｂ6 Ｃ型の炭化物が析出して固溶ＮｂがＣに
奪われてしまうので、Ｎｂ−Ｔｉを複合添加することの
有効性が開示されている（前述、特開平６−２０３６号
公報）。
【０００７】これら従来鋼ではＮｂ添加により確かに短
時間加熱後の高温強度は要求レベルを満足するものにな
っている。しかし、高温で長時間使用すると、Ｎｂが析
出して高温強度が低下してしまう。この析出はいわゆる
時効析出現象で、６５０℃から７５０℃で顕著になる。
Ｎｂ−Ｔｉ複合添加を行えば、確かにＮｂ6 Ｃ型の炭化
物析出は抑制されるが、６５０℃〜７５０℃の時効によ
る強度低下は後述するようにＮｂの金属間化合物の析出
によるもので、これの析出を促進する逆の効果をＴｉ添
加がもたらす。
時間加熱後の高温強度は要求レベルを満足するものにな
っている。しかし、高温で長時間使用すると、Ｎｂが析
出して高温強度が低下してしまう。この析出はいわゆる
時効析出現象で、６５０℃から７５０℃で顕著になる。
Ｎｂ−Ｔｉ複合添加を行えば、確かにＮｂ6 Ｃ型の炭化
物析出は抑制されるが、６５０℃〜７５０℃の時効によ
る強度低下は後述するようにＮｂの金属間化合物の析出
によるもので、これの析出を促進する逆の効果をＴｉ添
加がもたらす。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ＴｉはＮｂ６Ｃ型の粗
大炭化物析出を防止するので、高温強度を維持するのに
添加したい元素である。そこで本発明では、Ｔｉ−Ｎｂ
複合添加を前提に、Ｎｂの時効析出による高温強度の低
下を抑制することを課題とする。すなわち本発明は、従
来鋼が有している欠点であるところの高温長時間使用中
に生じる高温強度の低下を解決することであり、特に６
５０℃から７５０℃におけるＮｂの析出を有利に防止
し、もって、長時間使用後も優れた高温強度を有するフ
ェライト系ステンレス鋼を提供することを目的とする。
大炭化物析出を防止するので、高温強度を維持するのに
添加したい元素である。そこで本発明では、Ｔｉ−Ｎｂ
複合添加を前提に、Ｎｂの時効析出による高温強度の低
下を抑制することを課題とする。すなわち本発明は、従
来鋼が有している欠点であるところの高温長時間使用中
に生じる高温強度の低下を解決することであり、特に６
５０℃から７５０℃におけるＮｂの析出を有利に防止
し、もって、長時間使用後も優れた高温強度を有するフ
ェライト系ステンレス鋼を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは６５０℃か
ら７５０℃におけるＮｂの析出が鋼中のＴｉ・Ｐの析出
物により促進されるという現象を突き止めた。そしてこ
のＴｉ・Ｐの弊害を防止するためにＭｇの添加が有効で
あることをも知見し、本発明をなすに至った。すなわ
ち、本発明の要旨とするところは、重量％で、 Ｃ ：０．０２％以下、 Ｎ ：０．０２％以下、 Ｓｉ：０．１〜２．０％、 Ｍｎ：０．１〜２．０％、 Ｃｒ：１０．０〜２０．０％、 Ａｌ：０．２０％以下、 Ｐ ：０．０４％以下、 Ｓ ：０．００２％以下、 Ｔｉ：０．０１〜０．３５％、 Ｎｂ：０．１〜０．８％、 Ｍｇ：０．０００５〜０．０１０％ を含み、さらに必要に応じ、 Ｍｏ：０．０５〜３．０％、 Ｃｕ：０．０５〜２．０％、 Ｗ ：０．０１〜１．０％、 Ｖ ：０．０１〜１．０％、 Ｂ ：０．０００３〜０．００５０％から選ばれた少なくとも１種 を含み、残部が鉄及び不可避的不純物からなる、ＦｅＴ
ｉＰとして析出したＰ量が０．０１％以下であることを
特徴とする高温強度に優れた高純度フェライト系ステン
レス鋼である。
ら７５０℃におけるＮｂの析出が鋼中のＴｉ・Ｐの析出
物により促進されるという現象を突き止めた。そしてこ
のＴｉ・Ｐの弊害を防止するためにＭｇの添加が有効で
あることをも知見し、本発明をなすに至った。すなわ
ち、本発明の要旨とするところは、重量％で、 Ｃ ：０．０２％以下、 Ｎ ：０．０２％以下、 Ｓｉ：０．１〜２．０％、 Ｍｎ：０．１〜２．０％、 Ｃｒ：１０．０〜２０．０％、 Ａｌ：０．２０％以下、 Ｐ ：０．０４％以下、 Ｓ ：０．００２％以下、 Ｔｉ：０．０１〜０．３５％、 Ｎｂ：０．１〜０．８％、 Ｍｇ：０．０００５〜０．０１０％ を含み、さらに必要に応じ、 Ｍｏ：０．０５〜３．０％、 Ｃｕ：０．０５〜２．０％、 Ｗ ：０．０１〜１．０％、 Ｖ ：０．０１〜１．０％、 Ｂ ：０．０００３〜０．００５０％から選ばれた少なくとも１種 を含み、残部が鉄及び不可避的不純物からなる、ＦｅＴ
ｉＰとして析出したＰ量が０．０１％以下であることを
特徴とする高温強度に優れた高純度フェライト系ステン
レス鋼である。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明者らはＮｂが時効析出する
現象を解明するため、１４Ｃｒ−０．３Ｎｂ鋼、１４Ｃ
ｒ−０．３Ｎｂ−０．１５Ｔｉ鋼を実験室で溶製し、実
機と同様の熱延・冷延・焼鈍を行い試験用鋼板を作製し
た。得られた鋼板から作製した熱処理用試験片を６００
℃，７００℃で５００時間まで加熱して時効析出処理を
行った。これにより生成した析出物をレプリカに採取し
て電子顕微鏡で観察した。
現象を解明するため、１４Ｃｒ−０．３Ｎｂ鋼、１４Ｃ
ｒ−０．３Ｎｂ−０．１５Ｔｉ鋼を実験室で溶製し、実
機と同様の熱延・冷延・焼鈍を行い試験用鋼板を作製し
た。得られた鋼板から作製した熱処理用試験片を６００
℃，７００℃で５００時間まで加熱して時効析出処理を
行った。これにより生成した析出物をレプリカに採取し
て電子顕微鏡で観察した。
【００１１】１４Ｃｒ−０．３Ｎｂ鋼では、ＮｂがＮｂ
6 Ｃ型の粗大な炭化物および微細な金属間化合物Ｌａｖ
ｅｓ（Ｆｅ2 Ｎｂ）として析出することを確認した。一
方、Ｎｂ−Ｔｉを複合添加した１４Ｃｒ−０．３Ｎｂ−
０．１５Ｔｉ鋼では、Ｔｉ添加の効果によりＮｂ6 Ｃ型
の粗大炭化物は認められなかったが、Ｌａｖｅｓは１４
Ｃｒ−０．３Ｎｂ鋼と同様に析出していた。
6 Ｃ型の粗大な炭化物および微細な金属間化合物Ｌａｖ
ｅｓ（Ｆｅ2 Ｎｂ）として析出することを確認した。一
方、Ｎｂ−Ｔｉを複合添加した１４Ｃｒ−０．３Ｎｂ−
０．１５Ｔｉ鋼では、Ｔｉ添加の効果によりＮｂ6 Ｃ型
の粗大炭化物は認められなかったが、Ｌａｖｅｓは１４
Ｃｒ−０．３Ｎｂ鋼と同様に析出していた。
【００１２】本発明者らはさらに詳細な電子顕微鏡観察
により、上記のＬａｖｅｓがそれに先行して析出してい
たＦｅＴｉＰを核として析出することを解明した。すな
わち、Ｔｉ添加は、Ｎｂ6 Ｃ型の炭化物は抑制するもの
の、ＦｅＴｉＰを形成して、ＬａｖｅｓとしてＮｂが析
出することをむしろ促進することを知見した。本発明者
らは、Ｎｂの時効析出に際して核として機能するＦｅＴ
ｉＰは、冷延・焼鈍段階で既に鋼中に析出しており、さ
らに遡って、熱延段階で析出することを確認した。
により、上記のＬａｖｅｓがそれに先行して析出してい
たＦｅＴｉＰを核として析出することを解明した。すな
わち、Ｔｉ添加は、Ｎｂ6 Ｃ型の炭化物は抑制するもの
の、ＦｅＴｉＰを形成して、ＬａｖｅｓとしてＮｂが析
出することをむしろ促進することを知見した。本発明者
らは、Ｎｂの時効析出に際して核として機能するＦｅＴ
ｉＰは、冷延・焼鈍段階で既に鋼中に析出しており、さ
らに遡って、熱延段階で析出することを確認した。
【００１３】前述のようにＴｉは、Ｎｂ6 Ｃ型の粗大炭
化物析出を防止するので、高温強度を維持するのに添加
したい元素である。そこで本発明者らは、Ｔｉが鋼中の
Ｐと結合してＦｅＴｉＰを形成するのを防止する方策を
検討した。種々の元素の添加効果を調査した結果、Ｍｇ
を添加することによりＦｅＴｉＰの形成が著しく低減す
ることを知見した。以下に実験により説明する。
化物析出を防止するので、高温強度を維持するのに添加
したい元素である。そこで本発明者らは、Ｔｉが鋼中の
Ｐと結合してＦｅＴｉＰを形成するのを防止する方策を
検討した。種々の元素の添加効果を調査した結果、Ｍｇ
を添加することによりＦｅＴｉＰの形成が著しく低減す
ることを知見した。以下に実験により説明する。
【００１４】供試鋼は、実験室溶製した１４Ｃｒ−０．
５Ｎｂ−０．１５Ｔｉ鋼で、Ｐの添加量を０．０１５
％，０．０２５％，０．０３５％（mass）と変化させ、
またＭｇの添加量を０〜５０ppm と変化させた。この供
試鋼を各成分条件に対して２試料ずつ作成して、熱延・
冷延・焼鈍を施した後、１試料についてＪＩＳ Ｇ ０
５６７に準拠して高温引張試験を行った。同様にもう１
試料に対して７００℃×１００ｈの時効処理を施した
後、高温引張試験を行った。
５Ｎｂ−０．１５Ｔｉ鋼で、Ｐの添加量を０．０１５
％，０．０２５％，０．０３５％（mass）と変化させ、
またＭｇの添加量を０〜５０ppm と変化させた。この供
試鋼を各成分条件に対して２試料ずつ作成して、熱延・
冷延・焼鈍を施した後、１試料についてＪＩＳ Ｇ ０
５６７に準拠して高温引張試験を行った。同様にもう１
試料に対して７００℃×１００ｈの時効処理を施した
後、高温引張試験を行った。
【００１５】図１にＭｇ添加量と７００℃耐力差（時効
処理を行った試料と行わなかった試料の耐力の差）との
関係を、Ｐ添加量別に示す。Ｐが０．０１５および０．
０２５％の場合は、１０ppm までのＭｇ添加の効果が著
しく、添加量に応じて耐力差が小さくなる。そしてＭｇ
が１０ppm 以上ではその効果は飽和している。これに対
してＰが０．０３５％の場合は、耐力差を小さくするの
に必要なＭｇ添加量が増え、また耐力差は０．０１５Ｐ
や０．０２５Ｐの場合ほどには小さくなっていない。
処理を行った試料と行わなかった試料の耐力の差）との
関係を、Ｐ添加量別に示す。Ｐが０．０１５および０．
０２５％の場合は、１０ppm までのＭｇ添加の効果が著
しく、添加量に応じて耐力差が小さくなる。そしてＭｇ
が１０ppm 以上ではその効果は飽和している。これに対
してＰが０．０３５％の場合は、耐力差を小さくするの
に必要なＭｇ添加量が増え、また耐力差は０．０１５Ｐ
や０．０２５Ｐの場合ほどには小さくなっていない。
【００１６】また、図２は上記の供試材で時効処理を施
していない試料の、ＦｅＴｉＰとして析出しているＰ量
を示す。このＰ量はＦｅＴｉＰの析出量の多さに対応す
るものである。この図から、図１の時効に伴う耐力差の
低下は、ＦｅＴｉＰの析出量の低下に対応していること
が分かる。そしてこの結果から、時効に伴う耐力差を小
さくするためには、ＰｅＴｉＰとして析出したＰ量が、
０．０１０％以下、好ましくは０．００５％以下となる
ようにすれば良いことを知見した。
していない試料の、ＦｅＴｉＰとして析出しているＰ量
を示す。このＰ量はＦｅＴｉＰの析出量の多さに対応す
るものである。この図から、図１の時効に伴う耐力差の
低下は、ＦｅＴｉＰの析出量の低下に対応していること
が分かる。そしてこの結果から、時効に伴う耐力差を小
さくするためには、ＰｅＴｉＰとして析出したＰ量が、
０．０１０％以下、好ましくは０．００５％以下となる
ようにすれば良いことを知見した。
【００１７】Ｍｇ添加の直接の効果は、ＦｅＴｉＰの析
出量を減じることである。ＭｇがＦｅＴｉＰの析出を抑
制する機構は明確ではないが、鋼中でＭｇがＦｅＴｉＰ
に優先してＰ化物を形成することによると考えている。
こうしてＭｇ添加によりＦｅＴｉＰの析出が減じる結
果、これを核としたＮｂの時効析出が抑制され、時効に
伴う耐力差が小さくなると理解できる。そして、Ｐが増
大すると、必要なＭｇ添加量が増えるのみならず、得ら
れる耐力差が小さくならない理由は、Ｐの増加のために
Ｍｇが捕捉しきれなくなるためと考えられる。
出量を減じることである。ＭｇがＦｅＴｉＰの析出を抑
制する機構は明確ではないが、鋼中でＭｇがＦｅＴｉＰ
に優先してＰ化物を形成することによると考えている。
こうしてＭｇ添加によりＦｅＴｉＰの析出が減じる結
果、これを核としたＮｂの時効析出が抑制され、時効に
伴う耐力差が小さくなると理解できる。そして、Ｐが増
大すると、必要なＭｇ添加量が増えるのみならず、得ら
れる耐力差が小さくならない理由は、Ｐの増加のために
Ｍｇが捕捉しきれなくなるためと考えられる。
【００１８】以上のように本発明者らは、時効後耐力低
下防止に対するＭｇ添加効果を知見するに至り、本発明
を完成することができた。
下防止に対するＭｇ添加効果を知見するに至り、本発明
を完成することができた。
【００１９】次に、本発明における成分の限定理由を説
明する。Ｃは加工性と耐食性を確保する目的で制限され
る。特に、深絞り加工性向上には低い方が望ましいが、
製鋼工程での脱炭時間を増長しコストの上昇を招く。伸
びに優れ、高ｒ値を維持する条件としてその上限を０．
０２％とする。
明する。Ｃは加工性と耐食性を確保する目的で制限され
る。特に、深絞り加工性向上には低い方が望ましいが、
製鋼工程での脱炭時間を増長しコストの上昇を招く。伸
びに優れ、高ｒ値を維持する条件としてその上限を０．
０２％とする。
【００２０】ＮはＣと同様、加工性と耐食性を確保する
目的で制限される。深絞り加工性向上には低い方が望ま
しいが、コストの上昇を招くのでその上限を０．０２％
以下に制限する。
目的で制限される。深絞り加工性向上には低い方が望ま
しいが、コストの上昇を招くのでその上限を０．０２％
以下に制限する。
【００２１】Ｓｉは耐酸化性を高めるために有効な元素
であり、０．１％以上、望ましくは１．０％程度の添加
が効果的であるが、過度に添加すると靱性を低下するの
で、上限を２．０％とする。
であり、０．１％以上、望ましくは１．０％程度の添加
が効果的であるが、過度に添加すると靱性を低下するの
で、上限を２．０％とする。
【００２２】Ｍｎは脱酸元素として用いるだけでなく、
耐酸化性を高めるために０．１％以上添加するが、多量
に添加すると加工性を損なうために、上限を２．０％と
する。
耐酸化性を高めるために０．１％以上添加するが、多量
に添加すると加工性を損なうために、上限を２．０％と
する。
【００２３】Ｃｒは必要量添加される。Ｃｒは本発明品
に耐食性を付与する基本元素である。その量が１０．０
％未満では耐食性が不足し、２０．０％を超えると冷間
加工性が低下し製造性が劣化する。従って、Ｃｒは１
０．０〜２０．０％の範囲で添加する。
に耐食性を付与する基本元素である。その量が１０．０
％未満では耐食性が不足し、２０．０％を超えると冷間
加工性が低下し製造性が劣化する。従って、Ｃｒは１
０．０〜２０．０％の範囲で添加する。
【００２４】Ａｌは脱酸生成物が残存したものである
が、過剰に添加すると、鋼の清浄度を低下し、加工性に
悪影響をもたらすので上限を０．２０％とする。
が、過剰に添加すると、鋼の清浄度を低下し、加工性に
悪影響をもたらすので上限を０．２０％とする。
【００２５】Ｐは本発明鋼の加工性、耐食性を低下する
うえ、熱間圧延中にＦｅＴｉＰを析出し、時効過程にお
いてＮｂの析出を促進するので、その含有量は少ないほ
ど好ましい。しかし、Ｐの低減は工業的な精錬過程では
限界があり、Ｐ含有量の少ない原料を用いる必要があ
る。従って、必要以上の低Ｐ化は著しい製造コスト増を
もたらす。そこで、Ｐの上限は、汎用フェライト系ステ
ンレス鋼の上限と同じ０．０４％とした。ただし、本発
明では図１で説明したように、Ｐが０．０３０未満なら
ば、Ｍｇ添加の効果が顕著に発揮されるのに対して、Ｐ
が０．０３５％になるとＭｇの必要量が増し、その効果
も低減する。また、このようなＰの影響はＺｒやＣａを
添加してＮｂの時効析出を抑制する場合にも認められ
る。従って、本発明の目的をよりよく達成するために
は、Ｐは０．０３％以下であることが望ましい。
うえ、熱間圧延中にＦｅＴｉＰを析出し、時効過程にお
いてＮｂの析出を促進するので、その含有量は少ないほ
ど好ましい。しかし、Ｐの低減は工業的な精錬過程では
限界があり、Ｐ含有量の少ない原料を用いる必要があ
る。従って、必要以上の低Ｐ化は著しい製造コスト増を
もたらす。そこで、Ｐの上限は、汎用フェライト系ステ
ンレス鋼の上限と同じ０．０４％とした。ただし、本発
明では図１で説明したように、Ｐが０．０３０未満なら
ば、Ｍｇ添加の効果が顕著に発揮されるのに対して、Ｐ
が０．０３５％になるとＭｇの必要量が増し、その効果
も低減する。また、このようなＰの影響はＺｒやＣａを
添加してＮｂの時効析出を抑制する場合にも認められ
る。従って、本発明の目的をよりよく達成するために
は、Ｐは０．０３％以下であることが望ましい。
【００２６】Ｓの量は制限される。Ｓは結晶粒界に偏析
し、高温での粒界脆化を促進する有害な元素であるた
め、その上限を０．００２％とした。
し、高温での粒界脆化を促進する有害な元素であるた
め、その上限を０．００２％とした。
【００２７】Ｔｉは溶接熱影響部の耐食性低下を防止す
る目的で、安定化元素として添加する。また、Ｔｉは中
高温域での強度確保を目的として添加するＮｂの効果を
有効に得るためにも添加する。Ｎｂ添加による中高温域
での強化は固溶Ｎｂの作用で得られるが、この温度域で
はＮｂの炭窒化物が析出しやすい。そこでＮｂよりも炭
窒化物を形成しやすいＴｉをＮｂとともに複合添加して
固溶Ｎｂが低下するのを防止する。以上の効果を発現せ
しめるために本発明では、Ｔｉを０．０１％以上添加す
る。しかし、多量に添加すると、Ｎｂの析出核として機
能するＦｅＴｉＰの生成抑制が困難になるので上限を
０．３５％とする。
る目的で、安定化元素として添加する。また、Ｔｉは中
高温域での強度確保を目的として添加するＮｂの効果を
有効に得るためにも添加する。Ｎｂ添加による中高温域
での強化は固溶Ｎｂの作用で得られるが、この温度域で
はＮｂの炭窒化物が析出しやすい。そこでＮｂよりも炭
窒化物を形成しやすいＴｉをＮｂとともに複合添加して
固溶Ｎｂが低下するのを防止する。以上の効果を発現せ
しめるために本発明では、Ｔｉを０．０１％以上添加す
る。しかし、多量に添加すると、Ｎｂの析出核として機
能するＦｅＴｉＰの生成抑制が困難になるので上限を
０．３５％とする。
【００２８】Ｎｂは高温強度を得るために０．１％以上
添加する。高温強度を安定して確保するためには望まし
くは０．３％以上の添加が好ましい。しかし過剰な添加
は延性を損なったり、鋼板の再結晶温度を上昇して製造
性を低下させるので上限を０．８％に制限する。
添加する。高温強度を安定して確保するためには望まし
くは０．３％以上の添加が好ましい。しかし過剰な添加
は延性を損なったり、鋼板の再結晶温度を上昇して製造
性を低下させるので上限を０．８％に制限する。
【００２９】Ｍｇは本発明において重要な添加元素であ
る。Ｍｇは熱延中のＦｅＴｉＰの析出を抑制して、それ
を核としたＮｂの時効析出を防止するので、Ｎｂ−Ｔｉ
を含有する耐熱フェライト系ステンレス鋼の高温強度を
高温長時間使用後も維持するという従来鋼では実現し得
なかった有利な効果をもたらす。このようなＭｇの効果
を得るために少なくとも０．０００５％以上のＭｇを添
加する必要がある（図１）。Ｍｇは製鋼段階で添加する
が、その歩留が一定し難く、０．０００５から０．００
５％程度まで容易に変化する。しかし、この範囲内で本
発明のＭｇ添加効果は安定して得られるので、歩留の変
化が高温強度低下防止に影響しないという利点がある。
しかし、過度の添加は多量の介在物を生成して鋼を汚染
し、圧延ヘゲ疵の原因となるので、上限を０．０１０％
とする。
る。Ｍｇは熱延中のＦｅＴｉＰの析出を抑制して、それ
を核としたＮｂの時効析出を防止するので、Ｎｂ−Ｔｉ
を含有する耐熱フェライト系ステンレス鋼の高温強度を
高温長時間使用後も維持するという従来鋼では実現し得
なかった有利な効果をもたらす。このようなＭｇの効果
を得るために少なくとも０．０００５％以上のＭｇを添
加する必要がある（図１）。Ｍｇは製鋼段階で添加する
が、その歩留が一定し難く、０．０００５から０．００
５％程度まで容易に変化する。しかし、この範囲内で本
発明のＭｇ添加効果は安定して得られるので、歩留の変
化が高温強度低下防止に影響しないという利点がある。
しかし、過度の添加は多量の介在物を生成して鋼を汚染
し、圧延ヘゲ疵の原因となるので、上限を０．０１０％
とする。
【００３０】さらに本発明では、その好適使用形態に応
じてＭｏ，Ｃｕ，Ｗ，Ｖ，Ｂを選択的に添加する。Ｍｏ
は耐食性向上のために必要に応じて０．０５％以上添加
する。Ｍｏはステンレス鋼板特有の孔食の進展を抑制す
る効果がある。しかし３．０％を超える添加は効果が飽
和し、かつ、コストの上昇を招くので上限を３．０％と
する。Ｃｕは少量添加で多くの腐食環境における全面腐
食を抑制する効果がある。しかし、２．０％を超えると
その効果が飽和するうえ、熱間加工性を低下するので、
添加量を０．０５〜２．０％とする。ＷおよびＶは高温
強度を高めるために必要に応じて０．０１％以上添加す
る。ＷおよびＶは鋼の固溶強化に寄与する。しかし、過
度に添加すると加工性を低下させるので１．０％を上限
とする。Ｂは厳しいプレス加工などの加工後に行う２次
加工で生じる割れを防止する目的で必要に応じて０．０
００３％以上添加する。しかし、０．００５０％を超え
て添加してもその効果が飽和する上、伸びを減じて加工
性を低下させるので０．００５０％を上限とする。
じてＭｏ，Ｃｕ，Ｗ，Ｖ，Ｂを選択的に添加する。Ｍｏ
は耐食性向上のために必要に応じて０．０５％以上添加
する。Ｍｏはステンレス鋼板特有の孔食の進展を抑制す
る効果がある。しかし３．０％を超える添加は効果が飽
和し、かつ、コストの上昇を招くので上限を３．０％と
する。Ｃｕは少量添加で多くの腐食環境における全面腐
食を抑制する効果がある。しかし、２．０％を超えると
その効果が飽和するうえ、熱間加工性を低下するので、
添加量を０．０５〜２．０％とする。ＷおよびＶは高温
強度を高めるために必要に応じて０．０１％以上添加す
る。ＷおよびＶは鋼の固溶強化に寄与する。しかし、過
度に添加すると加工性を低下させるので１．０％を上限
とする。Ｂは厳しいプレス加工などの加工後に行う２次
加工で生じる割れを防止する目的で必要に応じて０．０
００３％以上添加する。しかし、０．００５０％を超え
て添加してもその効果が飽和する上、伸びを減じて加工
性を低下させるので０．００５０％を上限とする。
【００３１】
【実施例】表１において、本発明１から本発明６および
比較例１，２の成分の鋼を実験室の５０kg真空溶解炉で
溶製した。いずれも実験室で熱間圧延後、冷間圧延、焼
鈍を行った。本発明７から本発明１６および比較例３か
ら比較例６の鋼は実機で転炉溶製後連続鋳造でスラブを
製造した。スラブを通常の方法で熱間圧延後、本発明１
０，１１，１２，１５および比較例４は熱延鋼帯の焼鈍
を行い、その他は熱延のまま酸洗を行って冷間圧延に供
した。冷間圧延後焼鈍を行った。冷延・焼鈍後、ＪＩＳ
Ｇ ０５６７に準拠して高温引張試験を行った。同様
に冷延・焼鈍板を７００℃×１００ｈ時効処理した後、
高温引張試験を行った。表１には、７００℃の耐力、７
００℃×１００時間時効後の７００℃の耐力、時効によ
る７００℃の耐力低下を列記する。
比較例１，２の成分の鋼を実験室の５０kg真空溶解炉で
溶製した。いずれも実験室で熱間圧延後、冷間圧延、焼
鈍を行った。本発明７から本発明１６および比較例３か
ら比較例６の鋼は実機で転炉溶製後連続鋳造でスラブを
製造した。スラブを通常の方法で熱間圧延後、本発明１
０，１１，１２，１５および比較例４は熱延鋼帯の焼鈍
を行い、その他は熱延のまま酸洗を行って冷間圧延に供
した。冷間圧延後焼鈍を行った。冷延・焼鈍後、ＪＩＳ
Ｇ ０５６７に準拠して高温引張試験を行った。同様
に冷延・焼鈍板を７００℃×１００ｈ時効処理した後、
高温引張試験を行った。表１には、７００℃の耐力、７
００℃×１００時間時効後の７００℃の耐力、時効によ
る７００℃の耐力低下を列記する。
【００３２】
【表１】
【００３３】表１を見て明らかなように、本発明に関わ
る成分組成を有する鋼は、時効後の高温強度低下が比較
例に比べて著しく小さく、本発明の効果は明瞭である。
る成分組成を有する鋼は、時効後の高温強度低下が比較
例に比べて著しく小さく、本発明の効果は明瞭である。
【００３４】
【発明の効果】本発明により、高温強度に優れるのみな
らず、従来鋼では達成できなかった、使用中のＮｂの時
効析出による強度低下が小さいという優れた特性を併せ
持つ高温強度に優れた高純度フェライト系ステンレス鋼
が提供できるため工業的効果は非常に大きい。
らず、従来鋼では達成できなかった、使用中のＮｂの時
効析出による強度低下が小さいという優れた特性を併せ
持つ高温強度に優れた高純度フェライト系ステンレス鋼
が提供できるため工業的効果は非常に大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】ステンレス鋼の時効前後の高温強度差（７００
℃の耐力差）に及ぼすＭｇ添加の効果をＰ添加量別に示
したものである。
℃の耐力差）に及ぼすＭｇ添加の効果をＰ添加量別に示
したものである。
【図２】Ｍｇ添加量に対するＦｅＴｉＰ析出量を示した
ものである。
ものである。
Claims (5)
- 【請求項１】 重量％で、 Ｃ ：０．０２％以下、 Ｎ ：０．０２％以下、 Ｓｉ：０．１〜２．０％、 Ｍｎ：０．１〜２．０％、 Ｃｒ：１０．０〜２０．０％、 Ａｌ：０．２０％以下、 Ｐ ：０．０４％以下、 Ｓ ：０．００２％以下、 Ｔｉ：０．０１〜０．３５％、 Ｎｂ：０．１〜０．８％、 Ｍｇ：０．０００５〜０．０１０％ を含み、残部が鉄及び不可避的不純物からなり、ＦｅＴ
ｉＰとして析出したＰ量が０．０１％以下であることを
特徴とする高温強度に優れた高純度フェライト系ステン
レス鋼。 - 【請求項２】 重量％でさらに、 Ｍｏ：０．０５〜３．０％ を含むことを特徴とする請求項１記載の高温強度に優れ
た高純度フェライト系ステンレス鋼。 - 【請求項３】 重量％でさらに、 Ｃｕ：０．０５〜２．０％ を含むことを特徴とする請求項１または２記載の高温強
度に優れた高純度フェライト系ステンレス鋼。 - 【請求項４】 重量％でさらに、 Ｗ ：０．０１〜１．０％、 Ｖ ：０．０１〜１．０％ の１種または２種を含むことを特徴とする請求項１，２
または３記載の高温強度に優れた高純度フェライト系ス
テンレス鋼。 - 【請求項５】 重量％でさらに、 Ｂ ：０．０００３〜０．００５０％ を含むことを特徴とする請求項１，２，３もしくは４記
載の高温強度に優れた高純度フェライト系ステンレス
鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14876099A JP4301638B2 (ja) | 1999-05-27 | 1999-05-27 | 高温強度に優れた高純度フェライト系ステンレス鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14876099A JP4301638B2 (ja) | 1999-05-27 | 1999-05-27 | 高温強度に優れた高純度フェライト系ステンレス鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000336462A true JP2000336462A (ja) | 2000-12-05 |
| JP4301638B2 JP4301638B2 (ja) | 2009-07-22 |
Family
ID=15460040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14876099A Expired - Lifetime JP4301638B2 (ja) | 1999-05-27 | 1999-05-27 | 高温強度に優れた高純度フェライト系ステンレス鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP4301638B2 (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002322544A (ja) * | 2001-04-24 | 2002-11-08 | Nippon Steel Corp | 耐酸化性およびスケール密着性に優れたフェライト系ステンレス鋼 |
| EP1452616A1 (en) * | 2001-12-06 | 2004-09-01 | Nippon Steel Corporation | Ferritic stainless steel sheet excellent in press formability and workability and method for production thereof |
| JP2005154862A (ja) * | 2003-11-27 | 2005-06-16 | Jfe Steel Kk | 耐面歪み性に優れたフェライト系ステンレス鋼板 |
| JP2005298911A (ja) * | 2004-04-13 | 2005-10-27 | Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corp | フェライト系耐熱鋼鋼板の高効率脱スケール酸洗方法 |
| KR100545088B1 (ko) * | 2001-12-26 | 2006-01-24 | 주식회사 포스코 | 고온강도가 높은 안정화 페라이트계 스테인레스강 |
| JP2006225739A (ja) * | 2005-02-18 | 2006-08-31 | Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corp | 加工性および耐熱性に優れたフェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法 |
| KR100742949B1 (ko) * | 2005-05-03 | 2007-07-25 | 주식회사 포스코 | 가공성이 우수한 소부경화형 냉연강판과 그 제조방법 |
| WO2008004506A1 (fr) * | 2006-07-04 | 2008-01-10 | Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corporation | Acier au chrome présentant une excellente résistance à la fatigue thermique |
| US7494551B2 (en) * | 2002-06-17 | 2009-02-24 | Jfe Steel Corporation | Ferritic stainless steel plate with Ti and method for production thereof |
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| WO2012133573A1 (ja) | 2011-03-29 | 2012-10-04 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | 耐熱性と加工性に優れたフェライト系ステンレス鋼板及びその製造方法 |
| WO2018181060A1 (ja) * | 2017-03-27 | 2018-10-04 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | フェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法、ならびに、排気部品 |
| JP2021505771A (ja) * | 2017-12-11 | 2021-02-18 | ポスコＰｏｓｃｏ | 高温耐酸化性に優れたフェライト系ステンレス鋼およびその製造方法 |
-
1999
- 1999-05-27 JP JP14876099A patent/JP4301638B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN110462088A (zh) * | 2017-03-27 | 2019-11-15 | 日铁不锈钢株式会社 | 铁素体系不锈钢钢板及其制造方法、以及排气部件 |
| KR20190132455A (ko) | 2017-03-27 | 2019-11-27 | 닛테츠 스테인레스 가부시키가이샤 | 페라이트계 스테인리스 강판 및 그 제조 방법, 및, 배기 부품 |
| JPWO2018181060A1 (ja) * | 2017-03-27 | 2020-03-26 | 日鉄ステンレス株式会社 | フェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法、ならびに、排気部品 |
| KR102306578B1 (ko) * | 2017-03-27 | 2021-09-29 | 닛테츠 스테인레스 가부시키가이샤 | 페라이트계 스테인리스 강판 및 그 제조 방법, 및, 배기 부품 |
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