JP2016183415A - Ferritic stainless steel sheet excellent in carburization and oxidation resistance - Google Patents

Ferritic stainless steel sheet excellent in carburization and oxidation resistance Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ferritic stainless steel sheet and a method of manufacturing the same, the ferritic stainless steel sheet being excellent in carburization and oxidation resistance, used for an automotive exhaust system or a fuel reformer that become a carburizing atmosphere.SOLUTION: There is provided a ferritic stainless steel sheet containing, by mass%, Si: 0.05-3.0%, Mn: 0.05-2.0%, Cr: 12.0-25.0%, Cu: 0.01-2.0%, Ni: 0.01-2.0%, Mo: 0.01-2.0%, Nb: 0.001-1.0%, Ti: 0.001-0.40%, Al: 0.002-0.25%, V: 0.01-0.20%, and B: 0.0002-0.0050%, satisfying formulas (i) and (ii). The formulas are: (i) . . . Cr+12Si-4Mn-14.5≥0 and (ii) . . . aCr+bSi+1.6Mn+27Ti+33Al+13.5≥0 (a, b are constants fixed by contents of Cr and Si).SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、特に高温強度や耐酸化性が必要な自動車排気系部材に使用することに最適な耐熱性ステンレス鋼において、特に耐浸炭性及び耐酸化性に優れた浸炭性を有する雰囲気となる自動車排気系用フェライト系ステンレス鋼板及びその製造方法に関するものである。また、都市ガス、メタン、天然ガス、プロパン、灯油、ガソリン等の炭化水素系燃料を水素に改質する際に使用される改質器、熱交換器などの燃料電池高温部材に使用することに最適なフェライト系ステンレス鋼において、特に耐浸炭性及び耐酸化性に優れた浸炭性を有する雰囲気となる燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a heat-resistant stainless steel that is most suitable for use in an automobile exhaust system member that particularly requires high-temperature strength and oxidation resistance, and in particular, an automobile that has a carburizing atmosphere with excellent carburization resistance and oxidation resistance. The present invention relates to a ferritic stainless steel sheet for exhaust system and a manufacturing method thereof. In addition, it is used for high-temperature members of fuel cells such as reformers and heat exchangers used when reforming hydrocarbon fuels such as city gas, methane, natural gas, propane, kerosene, and gasoline into hydrogen. More particularly, the present invention relates to a ferritic stainless steel sheet for a fuel reformer, which is an atmosphere having carburizing properties excellent in carburizing resistance and oxidation resistance, and a manufacturing method thereof.

自動車の排気マニホールド、フロントパイプ及びセンターパイプなどの排気系部材は、エンジンから排出される高温の排気ガスを通すため、排気部材を構成する材料には耐酸化性、高温強度、熱疲労特性など多様な特性が要求される。   Exhaust system members such as automobile exhaust manifolds, front pipes and center pipes pass high-temperature exhaust gas exhausted from the engine, so the materials that make up the exhaust members have various characteristics such as oxidation resistance, high-temperature strength, thermal fatigue characteristics, etc. Is required.

従来、自動車排気部材には鋳鉄が使用されるのが一般的であったが、排ガス規制の強化、エンジン性能の向上、車体軽量化などの観点から、ステンレス鋼製の排気マニホールドが使用されるようになった。排気ガス温度は、車種によって異なり、近年では750〜850℃程度が多いが、更に高温に達する場合もある。このような温度域で長時間使用される環境において高い高温強度、耐酸化性を有する材料が要望されている。   Conventionally, cast iron is generally used for automobile exhaust members, but stainless steel exhaust manifolds are likely to be used from the viewpoints of strengthening exhaust gas regulations, improving engine performance, and reducing vehicle weight. Became. The exhaust gas temperature differs depending on the vehicle type, and in recent years, it is about 750 to 850 ° C., but it may reach a higher temperature. There is a demand for a material having high high-temperature strength and oxidation resistance in an environment that is used for a long time in such a temperature range.

ステンレス鋼の中でオーステナイト系ステンレス鋼は、耐熱性や加工性に優れているが、熱膨張係数が大きいために、排気マニホールドのように加熱・冷却を繰り返し受ける部材に適用した場合、熱疲労破壊が生じやすい。   Among stainless steels, austenitic stainless steel has excellent heat resistance and workability, but due to its large thermal expansion coefficient, thermal fatigue failure occurs when applied to a member that repeatedly receives heating and cooling, such as an exhaust manifold. Is likely to occur.

フェライト系ステンレス鋼は、オーステナイト系ステンレス鋼に比べて熱膨張係数が小さいため、熱疲労特性に優れている。また、オーステナイト系ステンレス鋼に比べて、高価なNiをほとんど含有しないため材料コストも安く、汎用的に使用されている。但し、フェライト系ステンレス鋼は、オーステナイト系ステンレス鋼に比べて、高温強度が低いために、高温強度を向上させる技術が開発されてきた。   Ferritic stainless steel has a lower thermal expansion coefficient than austenitic stainless steel, and therefore has excellent thermal fatigue characteristics. Moreover, compared with austenitic stainless steel, since it contains almost no expensive Ni, the material cost is low and it is used for general purposes. However, since ferritic stainless steel has lower high-temperature strength than austenitic stainless steel, a technique for improving high-temperature strength has been developed.

例えば、SUS430J1L(Nb添加鋼)、Nb−Si添加鋼、SUS444(Nb−Mo添加鋼)があり、Nb添加を基本に、Si、Moの添加によって高温強度を向上させるものであった。しかし、様々なエンジンの仕様に応じて、これらのフェライト系ステンレス鋼に、更に、低コスト化、高温強度向上、付加価値の追加が要望されている。   For example, there are SUS430J1L (Nb-added steel), Nb-Si-added steel, and SUS444 (Nb-Mo-added steel). Based on the addition of Nb, the high-temperature strength is improved by adding Si and Mo. However, according to various engine specifications, there is a demand for further reduction in cost, improvement in high temperature strength, and addition of added value to these ferritic stainless steels.

低コストの観点からは、低Cr化、低Nb化もしくはNb無添加、低Mo化もしくはMo無添加、高C化、高N化等が考えられる。   From the viewpoint of low cost, low Cr, low Nb or no Nb addition, low Mo or no Mo addition, high C, high N, etc. can be considered.

Cr、Nb、Moは高温強度の観点から重要な元素であるが、高価な元素でもある。また、Nbは生産の9割がブラジルであり、供給偏在性が高いため、資源リスクが高いという問題もある。Cr、Nb及びMoをエンジン仕様に合わせて適正な量まで低減する、もしくは、安価な元素で代替することによって、低コスト化が図れる。   Cr, Nb, and Mo are important elements from the viewpoint of high temperature strength, but are also expensive elements. In addition, 90% of production of Nb is Brazil, and there is a problem that resource risk is high because supply unevenness is high. The cost can be reduced by reducing Cr, Nb and Mo to an appropriate amount according to the engine specifications, or by substituting with an inexpensive element.

C及びNは成型性、耐食性、高温強度の観点から低減することが求められる元素であるが、低減に従い加速度的に精錬コストが増大する。また、一定以上のC及びNの低減には特殊な設備が必要となることや、生産性を著しく損なうこともある。そのため、生産体制に応じたC及びNの低減に留めることによって、コスト増大の回避が図れる。   C and N are elements that are required to be reduced from the viewpoints of moldability, corrosion resistance, and high-temperature strength, but the refining cost increases at an accelerated rate as the reduction occurs. Moreover, special equipment is required to reduce C and N above a certain level, and productivity may be significantly impaired. Therefore, it is possible to avoid an increase in cost by limiting C and N according to the production system.

高温強度向上の観点からは、Nb、Si、Mo以外にも種々の添加元素が検討されてきた。特許文献1〜4には、Cuの固溶強化、Cuの析出物(ε−Cu相)による析出強化を利用したCu添加技術も開示されている。Cu添加により、更なる高温強度向上、もしくは、高価な高温強度向上元素の代替が図れる。   Various additive elements other than Nb, Si, and Mo have been studied from the viewpoint of improving the high-temperature strength. Patent Documents 1 to 4 also disclose a Cu addition technique using Cu solid solution strengthening and precipitation strengthening by Cu precipitates (ε-Cu phase). By adding Cu, it is possible to further improve the high temperature strength or to substitute an expensive high temperature strength improving element.

付加価値の追加の観点からは、例えば耐食性向上として、Ni添加、Ti添加等が考えられる。また、Niは高温強度や靭性を向上するために添加されることもある。Tiは耐粒界腐食性や深絞り性を向上するために添加されることもある。   From the viewpoint of adding added value, for example, Ni addition, Ti addition, etc. are conceivable as an improvement in corrosion resistance. Ni may also be added to improve high temperature strength and toughness. Ti may be added to improve intergranular corrosion resistance and deep drawability.

しかし、上記の低コスト化、高温強度向上、付加価値の追加を目的とした、低Cr化、低Nb化もしくはNb無添加、低Mo化もしくはMo無添加、高C化、高N化、Cu添加、Ni添加及びTiの過剰添加は、いずれも耐酸化性を低下させるという問題がある。耐酸化性とは、異常酸化を起こさず酸化増量が少ないことと、耐スケール剥離性が良好であるという2点である。   However, low Cr, low Nb or no Nb addition, low Mo or no Mo addition, high C, high N, Cu for the purpose of reducing the cost, improving the high temperature strength, and adding added value. Addition, Ni addition, and excessive addition of Ti all have a problem of reducing oxidation resistance. The oxidation resistance has two points, that is, no abnormal oxidation occurs and the oxidation increase is small, and the scale peeling resistance is good.

ステンレス鋼を加熱した場合、表面にはCr23を主体とする保護性の高いスケールが生成する。保護性の高いスケールの維持に必要なCr消費に対し、母材からのCr供給が不足すると、Feが酸化される。この時、生成されるFeを多量に含む酸化物は、酸化速度が非常に大きい。そのため、酸化が急速に進み、著しく母材を侵食してしまう。これを異常酸化という。 When stainless steel is heated, a highly protective scale mainly composed of Cr 2 O 3 is formed on the surface. If Cr supply from the base material is insufficient for Cr consumption necessary for maintaining a highly protective scale, Fe is oxidized. At this time, the generated oxide containing a large amount of Fe has a very high oxidation rate. As a result, the oxidation proceeds rapidly, and the base material is eroded remarkably. This is called abnormal oxidation.

また、異常酸化を起こさない良好なスケールを形成できても、例えば自動車排気系などの冷却過程でスケールが剥離してしまえば問題である。スケールが剥離してしまうと、加熱時に雰囲気中の酸素が鋼素地に触れてしまい、酸化が急速に進む。スケールの修復が健全にできなければ、異常酸化の原因となりえる。また、剥離したスケールが飛散すると、下流機器のエロージョンや、堆積による流路閉塞などの問題を引き起こす可能性がある。   Even if a good scale that does not cause abnormal oxidation can be formed, there is a problem if the scale peels off in the cooling process of an automobile exhaust system, for example. When the scale peels off, oxygen in the atmosphere touches the steel substrate during heating, and oxidation proceeds rapidly. If scale repair is not healthy, it can cause abnormal oxidation. Moreover, if the peeled scale is scattered, there is a possibility of causing problems such as erosion of downstream equipment and blockage of the flow path due to accumulation.

自動車の排気系部材におけるスケール剥離は、鋼素地と酸化物の熱膨張差が大きい場合や、加熱・冷却の繰り返しによって生じることが多く、熱応力が主因子であると考えられている。フェライト系ステンレス鋼は、オーステナイト系ステンレス鋼に比べて、スケールとの熱膨張差が小さいため、耐スケール剥離性で優位である。   Scale peeling in an exhaust system member of an automobile is often caused by a large difference in thermal expansion between a steel substrate and an oxide or by repeated heating and cooling, and it is considered that thermal stress is a main factor. Since ferritic stainless steel has a smaller difference in thermal expansion from the scale than austenitic stainless steel, it is superior in scale peel resistance.

耐酸化性を改善するために種々の技術が検討されており、Cu添加による耐酸化性の低減を補うことを目的としていると考えられる技術も開示されている。   Various techniques have been studied in order to improve the oxidation resistance, and a technique considered to be aimed at supplementing the reduction in oxidation resistance due to the addition of Cu is also disclosed.

特許文献5には、Siの増量、Mnの増量及びMn/Si比を調整することで、異常酸化抑制とスケール密着性を改善する技術を開示している。Siの増量は、Cr23を主体とする酸化物を表層に形成するため、異常酸化を抑制すると考えられている。Mnの増量は、Cr23を主体とする酸化物と鋼素地との中間の熱膨張率を有するMnを含むスピネル系の酸化物を生成し、鋼素地との熱膨張差を緩和するため、スケール密着性を改善すると考えられている。更に、Siの増量により耐スケール剥離性が低下し、Mnの増量により酸化増量が多くなっても、Mn/Si比の調整により異常酸化抑制と耐スケール剥離性の改善ができる。しかし、Cu濃度が質量%で0.02〜0.30%未満であり、Cuの固溶強化、Cuの析出物(ε−Cu相)による析出強化といったCu添加技術を利用したものではなく、Cu添加による耐酸化性低下を考慮しているとは言い難い。 Patent Document 5 discloses a technique for improving abnormal oxidation suppression and scale adhesion by adjusting the amount of Si, the amount of Mn, and the Mn / Si ratio. An increase in Si is considered to suppress abnormal oxidation because an oxide mainly composed of Cr 2 O 3 is formed on the surface layer. Increasing the amount of Mn produces a spinel-based oxide containing Mn having an intermediate coefficient of thermal expansion between the oxide mainly composed of Cr 2 O 3 and the steel substrate, and relaxes the difference in thermal expansion from the steel substrate. , Is believed to improve scale adhesion. Furthermore, even if the increase in Si decreases the scale peel resistance, and the increase in oxidation due to the increase in Mn increases, abnormal oxidation can be suppressed and the scale peel resistance can be improved by adjusting the Mn / Si ratio. However, the Cu concentration is less than 0.02 to 0.30% by mass, and it does not utilize Cu addition technology such as solid solution strengthening of Cu, precipitation strengthening by Cu precipitates (ε-Cu phase), It is hard to say that the reduction in oxidation resistance due to the addition of Cu is taken into consideration.

特許文献6には、Cu添加により異常酸化が増える原因が推測されている。Cuはオーステナイト形成元素であり、酸化の進行に伴う、表層部のCr低下により、表層部のみフェライト相からオーステナイト相へ相変態することを助長する。オーステナイト相は、フェライト相に比べてCr拡散が遅いため、オーステナイト相が表層部となることで、母材からスケールへのCr供給が阻害される。これにより、表層部はCr欠乏となり、耐酸化性が劣化すると推定している。このことから、フェライト形成元素とオーステナイト形成元素を相互調整し、オーステナイト相を抑制することで、異常酸化を抑制する技術を開示している。しかし、スケールの特徴と異常酸化との関係性の開示はなく、また、耐スケール剥離性に関しての検討がない。   In Patent Document 6, it is estimated that abnormal oxidation increases due to the addition of Cu. Cu is an austenite forming element and promotes the phase transformation of the surface layer portion from the ferrite phase to the austenite phase due to the decrease in Cr of the surface layer portion as the oxidation proceeds. Since the austenite phase has a slower Cr diffusion than the ferrite phase, the austenite phase becomes a surface layer portion, which inhibits the supply of Cr from the base material to the scale. Thereby, it is estimated that the surface layer portion is Cr-deficient and the oxidation resistance is deteriorated. For this reason, a technique for suppressing abnormal oxidation by mutually adjusting the ferrite forming element and the austenite forming element and suppressing the austenite phase is disclosed. However, there is no disclosure of the relationship between the scale characteristics and abnormal oxidation, and there is no study on the scale peeling resistance.

特許文献7には、Cu濃度が質量濃度で0.8〜1.6%の範囲内において、V濃度を質量濃度で0.15〜0.60%とすることで耐酸化性を改善する技術を開示している。しかし、VNの析出を利用することで高温強度を向上する技術でもあり、N濃度が質量%で0.15〜0.40%である。そのため、窒化物を形成しやすいTi、Zr、Taを添加することができない。   Patent Document 7 discloses a technique for improving oxidation resistance by setting the V concentration to 0.15 to 0.60% by mass concentration in the range of Cu concentration to 0.8 to 1.6% by mass concentration. Is disclosed. However, it is also a technique for improving the high temperature strength by utilizing the precipitation of VN, and the N concentration is 0.15 to 0.40% by mass. Therefore, Ti, Zr, and Ta that easily form nitrides cannot be added.

特許文献8には、Cu濃度が質量濃度で1.0%以下の範囲内において、Si濃度を質量濃度で0.40%以上、Al濃度を質量濃度で0.20%以上、かつSi≧Alを同時に満たすことで、鋼板表面に緻密なSi酸化物層が連続的に生成し、外部からの酸素侵入を抑制するとともに、Si酸化物層を通過して内部に侵入してきた一部の酸素もAlと結びついて酸化物を形成し、FeやCrの酸化を抑制することで、耐酸化性を改善する技術を開示している。しかし、通常のフェライト系ステンレス鋼より、Si及びAlを極度に高くする必要があり、加工性を損なう可能性がある。   In Patent Document 8, in the range where the Cu concentration is 1.0% or less in terms of mass concentration, the Si concentration is 0.40% or more in terms of mass concentration, the Al concentration is 0.20% or more in terms of mass concentration, and Si ≧ Al By simultaneously satisfying the above, a dense Si oxide layer is continuously generated on the surface of the steel sheet, and oxygen entry from the outside is suppressed, and some oxygen that has entered the interior through the Si oxide layer is also present. A technique for improving oxidation resistance by forming an oxide in combination with Al and suppressing oxidation of Fe and Cr is disclosed. However, Si and Al need to be made extremely higher than ordinary ferritic stainless steel, which may impair workability.

特許文献9及び10には、Cu濃度が質量濃度で0.8〜1.5%の範囲内において、SiとMnの成分バランスを調整し、鋼素地表層のCu濃化を最終焼鈍及び酸洗で調整することで耐酸化性及び耐スケール剥離性を改善する技術を開示している。しかし、スケールの特徴と異常酸化との関係性の開示はない。   In Patent Documents 9 and 10, the Cu concentration is within the range of 0.8 to 1.5% by mass concentration, the component balance of Si and Mn is adjusted, and the Cu concentration on the steel surface layer is subjected to final annealing and pickling. The technique which improves oxidation resistance and scale peeling resistance by adjusting by this is disclosed. However, there is no disclosure of the relationship between scale characteristics and abnormal oxidation.

特開2008−189974号公報JP 2008-189974 A 特開2009−120893号公報JP 2009-120893 A 特開2009−120894号公報JP 2009-120894 A 特開2011−190468号公報JP 2011-190468 A 特許第2896077号公報Japanese Patent No. 2896077 特開2009−235555号公報JP 2009-235555 A 特許第5239643号公報Japanese Patent No. 5239643 特開2012−102376号公報JP 2012-102376 A 特開2013−189709号公報JP 2013-189709 A 特開2013−227659号公報JP 2013-227659 A

また、特許文献5〜10の技術による耐酸化性の改善は、いずれも大気中における耐酸化性を評価しており、自動車の排ガス雰囲気を想定して評価していない。   Moreover, all of the improvement of the oxidation resistance by the technique of patent documents 5-10 are evaluating the oxidation resistance in air | atmosphere, and are not evaluating supposing the exhaust gas atmosphere of a motor vehicle.

本発明者は、自動車の排ガスを想定した様々な雰囲気組成において耐酸化性を検討する中で、浸炭性を有する排ガス雰囲気においては、耐酸化性が低下することを見出した。更に、低コスト化、高温強度向上、付加価値の追加を目的とし、低Cr化、低Nb化もしくはNb無添加、低Mo化もしくはMo無添加、高C化、高N化、Cu添加、Ni添加及びTiの過剰添加のいずれかを実施している場合、この耐酸化性の低下が顕著になることも見出した。つまり、浸炭性を有する雰囲気においては、耐酸化性に加えて、耐浸炭性も有する必要があることを見出した。   The present inventor has discovered that oxidation resistance is lowered in an exhaust gas atmosphere having carburizing properties while examining oxidation resistance in various atmospheric compositions assuming exhaust gas of automobiles. Furthermore, for the purpose of cost reduction, high temperature strength improvement and added value addition, low Cr, low Nb or no Nb addition, low Mo or no Mo addition, high C, high N, Cu addition, Ni It has also been found that when either the addition or the excessive addition of Ti is performed, this reduction in oxidation resistance becomes significant. That is, the present inventors have found that in an atmosphere having carburizing properties, it is necessary to have carburizing resistance in addition to oxidation resistance.

浸炭性を有する雰囲気とは、雰囲気中のC活量が鋼中のC活量より大きい雰囲気であり、例えば、雰囲気中に一酸化炭素もしくは炭化水素系ガスを含み、雰囲気に含まれる酸素が全て一酸化炭素もしくは炭化水素系ガスと反応しても一酸化炭素もしくは炭化水素系ガスが残存する組成の雰囲気である。浸炭反応は一酸化炭素もしくは炭化水素系ガスのCが乖離し鋼中に浸入する反応である。また、雰囲気中に多量の二酸化炭素を含み、酸化に使用される酸素源として二酸化炭素が使用されると想定される雰囲気でも浸炭性があると考えられる。二酸化炭素が酸化に使用される場合は、二酸化炭素のCが乖離し鋼中に侵入する、もしくは、二酸化炭素の酸素が酸化で使用され一酸化炭素が生成し、一酸化炭素のCが乖離し鋼中に侵入すると考えられる。   The atmosphere having a carburizing property is an atmosphere in which the C activity in the atmosphere is greater than the C activity in the steel. For example, the atmosphere contains carbon monoxide or a hydrocarbon-based gas, and all the oxygen contained in the atmosphere is present. The atmosphere has a composition in which carbon monoxide or hydrocarbon gas remains even if it reacts with carbon monoxide or hydrocarbon gas. The carburization reaction is a reaction in which carbon monoxide or hydrocarbon gas C is dissociated and enters the steel. In addition, it is considered that even an atmosphere containing a large amount of carbon dioxide in the atmosphere and assumed to use carbon dioxide as an oxygen source used for oxidation is carburizable. When carbon dioxide is used for oxidation, carbon dioxide C dissociates and enters the steel, or carbon dioxide oxygen is used in oxidation to produce carbon monoxide, and carbon monoxide C dissociates. It is thought that it penetrates into steel.

従来の自動車排気系部材においては、耐浸炭性が要求されることはなかった。しかし、自動車排気系には、今後、高温化や薄肉化が求められる。高温化することで、浸炭や酸化といった化学反応の速度が大きくなり、高い浸炭性及び酸化性となると考えられる。また、薄肉化することで、鋼中のC濃度が上昇しやすくなること、耐酸化性維持に必要なCrの総量が少なくなること、物温が上昇し易くなることで、高い浸炭性及び酸化性となると考えられる。   In conventional automobile exhaust system members, carburization resistance has not been required. However, higher temperatures and thinner walls will be required for automobile exhaust systems in the future. By increasing the temperature, the rate of chemical reaction such as carburization and oxidation increases, and it is considered that the carburizability and oxidization become high. In addition, by reducing the thickness, the C concentration in the steel is likely to increase, the total amount of Cr necessary for maintaining oxidation resistance is reduced, and the material temperature is easily increased, so that high carburization and oxidation are achieved. It is considered to be sex.

また、低コスト化、高温強度向上、付加価値の追加を目的とし、低Cr化、低Nb化もしくはNb無添加、低Mo化もしくはMo無添加、高C化、高N化、Cu添加、Ni添加及びTiの過剰添加のいずれかの実施により耐酸化性が低下している場合、浸炭による更なる耐酸化性の低下は致命的となると考えられる。   In addition, for the purpose of cost reduction, high temperature strength improvement and added value addition, low Cr, low Nb or no Nb addition, low Mo or no Mo addition, high C, high N, Cu addition, Ni If the oxidation resistance is reduced by either the addition or the excessive addition of Ti, further reduction in oxidation resistance due to carburization is considered fatal.

つまり、今後、自動車排気系に求められる高温化や薄肉化のニーズに対応することや、低コスト化、高温強度向上、付加価値の追加を目的とした材料の成分変更に対応することで、初めて高い浸炭性雰囲気となる用途があることが見出された。   In other words, for the first time by responding to the needs for higher temperatures and thinner walls required for automobile exhaust systems in the future, as well as responding to component changes of materials for the purpose of lowering costs, improving high temperature strength, and adding value. It has been found that there are uses that result in a highly carburizing atmosphere.

浸炭性を有する雰囲気中において、フェライト系ステンレス鋼の耐酸化性が低下するメカニズムの詳細は必ずしも明確になっているわけではないが、以下のように考えられる。   The details of the mechanism by which the oxidation resistance of ferritic stainless steel decreases in a carburizing atmosphere is not necessarily clear, but can be considered as follows.

浸炭性を有する雰囲気中でフェライト系ステンレス鋼を加熱した際、母材表面にスケールとしてCr23が健全に形成されれば、浸炭から保護されると考えられている。しかし、スケール中の亀裂、ボイド、空孔などを介して一酸化炭素もしくは炭化水素系ガスがスケールを透過し母材と直接接触した場合、浸炭が発生する可能性がある。浸炭が発生した場合、Cr炭化物を形成すればCr23の維持に必要なCrが消費されてしまうので、異常酸化が起きやすくなると考えられる。また、Cr炭化物を形成しなくても、オーステナイト形成元素であるCが母材表層部に固溶し、母材表層部がフェライト相からCr拡散が遅いオーステナイト相に変態した場合、母材からスケールへのCr供給が阻害され、異常酸化が起きやすくなると考えられる。 It is considered that when ferritic stainless steel is heated in a carburizing atmosphere, if Cr 2 O 3 is soundly formed as a scale on the surface of the base material, it is protected from carburizing. However, carburization may occur when carbon monoxide or hydrocarbon gas passes through the scale and directly contacts the base material through cracks, voids, vacancies and the like in the scale. When carburization occurs, if Cr carbide is formed, Cr necessary for maintaining Cr 2 O 3 is consumed, and thus abnormal oxidation is likely to occur. In addition, even when Cr carbide is not formed, when the austenite forming element C is dissolved in the surface layer of the base material and the base material surface portion is transformed from the ferrite phase to the austenite phase in which Cr diffusion is slow, the scale is changed from the base material. It is thought that the supply of Cr to the metal is hindered and abnormal oxidation is likely to occur.

また、CrはCr23の維持に必要である。更に、Cr、Nb、Moはフェライト形成元素であるため、低減によりオーステナイト相が形成しやすくなる。C、N、Cu、Niはオーステナイト形成元素であるため、添加及び増加によりオーステナイト相が形成しやすくなる。そのため、低Cr化、低Nb化もしくはNb無添加、低Mo化もしくはMo無添加、高C化、高N化、Cu添加、Ni添加は、浸炭性を有する雰囲気中においては、浸炭によるオーステナイト形成を促進することになり、耐酸化性の低下が顕著となると考えられる。また、Tiの過剰添加は、Crの酸化を促進して母材表層部のCr低下を促進する、もしくは、スケール中のボイドや空孔などを増加することにより一酸化炭素もしくは炭化水素系ガスがスケールを透過し易くすることで、浸炭性を有する雰囲気中における耐酸化性の低下が顕著となると考えられる。 Cr is necessary for maintaining Cr 2 O 3 . Furthermore, since Cr, Nb, and Mo are ferrite forming elements, an austenite phase is easily formed by reduction. Since C, N, Cu, and Ni are austenite forming elements, an austenite phase is easily formed by addition and increase. Therefore, low Cr, low Nb or no Nb addition, low Mo or no Mo addition, high C, high N, Cu addition, Ni addition, austenite formation by carburizing in a carburizing atmosphere It is considered that the decrease in oxidation resistance becomes remarkable. Moreover, excessive addition of Ti promotes the oxidation of Cr and promotes the reduction of Cr in the surface layer of the base material, or increases the voids and vacancies in the scale, so that the carbon monoxide or hydrocarbon gas is increased. By facilitating the permeation of the scale, it is considered that the reduction in oxidation resistance in an atmosphere having carburizing properties becomes remarkable.

また、浸炭性を有する雰囲気は酸素分圧の低い雰囲気でもある。酸素分圧が低い雰囲気では、酸素解離圧の小さい酸化物を形成する元素が酸化し易くなるため、浸炭性を有する雰囲気と大気中で形成されるスケールは異なってくる。そのため、浸炭性を有する雰囲気と大気中で耐酸化性向上に有効な添加元素、または、添加元素の影響代は異なると考えられる。しかし、浸炭性を有する雰囲気で形成されるスケール及び、そのスケールの構造の耐酸化性に及ぼす影響に関する検討はないのが現状である。   The atmosphere having carburizing properties is also an atmosphere having a low oxygen partial pressure. In an atmosphere having a low oxygen partial pressure, an element that forms an oxide having a low oxygen dissociation pressure is easily oxidized. Therefore, the scale formed in the atmosphere differs from the atmosphere having carburizing properties. Therefore, it is considered that the additive element effective for improving the oxidation resistance in the atmosphere having carburizing property and the influence of the additive element are different in the atmosphere. However, at present, there is no study on the scale formed in a carburizing atmosphere and the influence of the scale structure on the oxidation resistance.

以上の検討により、自動車排気系部材の耐酸化性向上のための従来知見は、大気中における耐酸化性の評価から得た知見であり、自動車排気系部材が浸炭性を有する排ガス雰囲気に曝される可能性を考慮した技術ではなかった。   Based on the above consideration, the conventional knowledge for improving the oxidation resistance of automobile exhaust system members is the knowledge obtained from the evaluation of oxidation resistance in the atmosphere, and the automobile exhaust system members are exposed to the carburizing exhaust gas atmosphere. It was not a technology that considered the possibility of

また、今後、自動車排気系が高温化や薄肉化する場合や、低コスト化、高温強度向上、付加価値の追加を目的とし、低Cr化、低Nb化もしくはNb無添加、低Mo化もしくはMo無添加、高C化、高N化、Cu添加、Ni添加及びTiの過剰添加のいずれかを実施する場合、浸炭性を有する雰囲気中における耐酸化性が顕著に低下するという新たな課題があることが分かった。   In the future, when the exhaust system of automobiles becomes hot or thin, or for the purpose of reducing costs, improving high temperature strength, and adding value, low Cr, low Nb or no Nb addition, low Mo or Mo When any of additive-free, high-C, high-N, Cu-added, Ni-added, and excessive Ti-added is performed, there is a new problem that the oxidation resistance in an atmosphere having carburizing properties is significantly reduced. I understood that.

つまり、耐酸化性に加えて、今まで考慮していなかった耐浸炭性を考慮した新たな用途の鋼を開発する必要があり、また、浸炭性を有する雰囲気中における耐酸化性向上技術を開発する必要があった。   In other words, in addition to oxidation resistance, it is necessary to develop steel for new applications that consider carburization resistance, which had not been considered before, and also developed technology for improving oxidation resistance in an atmosphere with carburization resistance. There was a need to do.

本発明は、耐浸炭性及び耐酸化性に優れた浸炭性を有する雰囲気となる自動車排気系用フェライト系ステンレス鋼板及びその製造方法を提供するものである。   The present invention provides a ferritic stainless steel sheet for an automobile exhaust system that provides a carburizing atmosphere excellent in carburizing resistance and oxidation resistance, and a method for producing the same.

また、同様に浸炭性を有する高温環境となる、都市ガス、メタン、天然ガス、プロパン、灯油、ガソリン等の炭化水素系燃料を水素に改質する際に使用される改質器、熱交換器などの燃料電池高温部材として使用される耐浸炭性及び耐酸化性に優れた浸炭性を有する雰囲気となる燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板及びその製造方法も提供する。   In addition, reformers and heat exchangers used when reforming hydrocarbon fuels such as city gas, methane, natural gas, propane, kerosene, and gasoline into hydrogen, which also has a high temperature environment with carburizing properties. Also provided is a ferritic stainless steel sheet for a fuel reformer that is used as a fuel cell high-temperature member such as a carburizing atmosphere excellent in carburizing resistance and oxidation resistance, and a method for producing the same.

発明者らは、浸炭性を有する雰囲気中における耐酸化性の評価を行っている過程において、スケール中に占めるCr23層厚みの割合及びスケールと母材との間のSi濃化が耐浸炭性及び耐酸化性に影響することを見出した。更に、各種成分の影響を鋭意検討した結果、耐浸炭性及び耐酸化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を発明した。 In the process of evaluating oxidation resistance in a carburizing atmosphere, the inventors have confirmed that the ratio of the Cr 2 O 3 layer thickness in the scale and the Si concentration between the scale and the base material are resistant to oxidation. It was found to affect carburization and oxidation resistance. Furthermore, as a result of intensive studies on the influence of various components, a ferritic stainless steel sheet excellent in carburization resistance and oxidation resistance and a method for producing the same were invented.

上記課題を解決するために、発明者らは850℃における浸炭性を有する雰囲気に曝されるフェライト系ステンレス鋼の耐酸化性とその鋼が形成するスケールの特徴との関係について詳細に検討を行った。更に、発明者らは浸炭性を有する雰囲気中において形成されたスケールの密着性及び長期使用を考慮した上での保護性について、当該スケール付きのフェライト系ステンレス鋼板を大気中において950℃の熱処理を行い、スケール剥離に対する負荷増大と、スケール成長の加速を模擬することで詳細に検討を行った。その結果、下記(i)式及び(ii)式を満足し、更に浸炭性を有する雰囲気中において、ステンレス鋼の表面にスケールの厚みに占めるCr23層厚みの割合xが20%以上、スケールと母材との間のSi濃化層のSi濃度yが0.4%以上、かつ、下記(iii)式を満足するスケールを形成することを特徴とすることが、耐浸炭性及び耐酸化性が改善し、更に、スケールの密着性が改善され、長期使用を考慮した上での保護性を有することが分かった。
Cr+12Si−4Mn−14.5≧0 ・・・式(i)
aCr+bSi+1.6Mn+27Ti+33Al+13.5≧0 ・・・式(ii)
Cr+Si≧19.5の場合、a=−0.8、b=−0.2
Cr+Si<19.5かつSi≦0.20の場合、a=−1、b=29
Cr+Si<19.5かつSi>0.20の場合、a=−1、b=−3.7
x+10y/Si−50≧0 ・・・式(iii)
但し、式中の元素記号は、当該元素の含有量(質量%)を意味する。
In order to solve the above problems, the inventors have studied in detail the relationship between the oxidation resistance of ferritic stainless steel exposed to a carburizing atmosphere at 850 ° C. and the characteristics of the scale formed by the steel. It was. Furthermore, the inventors conducted heat treatment of the ferritic stainless steel sheet with scales at 950 ° C. in the atmosphere for the adhesion of the scale formed in the carburizing atmosphere and the protection after considering long-term use. We conducted a detailed study by simulating the increase in load against scale peeling and the acceleration of scale growth. As a result, the ratio x of the Cr 2 O 3 layer occupying the thickness of the scale on the surface of the stainless steel is 20% or more in an atmosphere that satisfies the following formulas (i) and (ii) and further has carburizability. It is characterized by forming a scale in which the Si concentration y of the Si concentrated layer between the scale and the base material is 0.4% or more and satisfies the following formula (iii): carburization resistance and acid resistance It has been found that the chemical property is improved, the adhesion of the scale is improved, and the protective property is considered in consideration of long-term use.
Cr + 12Si-4Mn-14.5 ≧ 0 Formula (i)
aCr + bSi + 1.6Mn + 27Ti + 33Al + 13.5 ≧ 0 Formula (ii)
When Cr + Si ≧ 19.5, a = −0.8, b = −0.2
When Cr + Si <19.5 and Si ≦ 0.20, a = −1, b = 29
In the case of Cr + Si <19.5 and Si> 0.20, a = −1, b = −3.7
x + 10y / Si-50 ≧ 0 Formula (iii)
However, the element symbol in a formula means content (mass%) of the said element.

上述の浸炭性を有する雰囲気中における耐浸炭性及び耐酸化性の改善のメカニズムについては必ずしも明確になっているわけではないが、以下のように考えられる。   The mechanism for improving the carburization resistance and oxidation resistance in the above-mentioned atmosphere having carburization is not necessarily clear, but is considered as follows.

Cr23は浸炭の原因となる一酸化炭素もしくは炭化水素系ガスを透過しにくいが、Fe酸化物、Mn酸化物及びFeやMnを多量に含むスピネル系酸化物である(Fe,Mn,Cr)34は一酸化炭素もしくは炭化水素系ガスを透過しやすいと考えられる。また、スケールが多層構造である場合、スケールの厚みに占めるCr23層厚みの割合が低い場合、Cr23層に僅かなボイドや亀裂、または他相との混在箇所が存在することで、一酸化炭素もしくは炭化水素系ガスの透過経路が母材まで達してしまうと考えられる。つまり、スケールの厚みに占めるCr23層厚みの割合が大きいほど、一酸化炭素もしくは炭化水素系ガスの透過を抑制し、耐浸炭性を改善、更に耐酸化性を改善すると考えられる。 Cr 2 O 3 is hard to permeate carbon monoxide or hydrocarbon gas that causes carburization, but is Fe oxide, Mn oxide, and spinel oxide containing a large amount of Fe and Mn (Fe, Mn, It is considered that Cr) 3 O 4 is easy to permeate carbon monoxide or hydrocarbon gas. In addition, when the scale has a multi-layer structure, when the ratio of the Cr 2 O 3 layer thickness to the thickness of the scale is low, the Cr 2 O 3 layer should have a few voids, cracks, or mixed portions with other phases. Therefore, it is considered that the permeation path of carbon monoxide or hydrocarbon gas reaches the base material. That is, it is considered that as the ratio of the Cr 2 O 3 layer thickness to the thickness of the scale is larger, the permeation of carbon monoxide or hydrocarbon gas is suppressed, carburization resistance is improved, and oxidation resistance is further improved.

また、スケールと母材の間に濃化したSiは、何らかの原因で一酸化炭素もしくは炭化水素系ガスがCr23を透過してきたとしても浸炭を抑止もしくは遅延する効果があると考えられる。遅延効果であっても、その間にCr23内の一酸化炭素もしくは炭化水素の透過経路が修復されれば再びCr23の耐浸炭性が有効となる。このSiの濃化は酸化物であれば保護皮膜として働き浸炭の抑止効果がある。また、母材表層部内での濃化であれば、Siの相互作用により母材表層部内のC活量が増加し雰囲気とのC活量差を軽減することで浸炭を遅延する効果がある。 Further, it is considered that Si concentrated between the scale and the base material has an effect of suppressing or delaying carburization even if carbon monoxide or hydrocarbon gas permeates Cr 2 O 3 for some reason. Even retarding effect, carburization resistance of Cr 2 O 3 CO or transmission path hydrocarbons in again if repaired Cr 2 O 3 is effective in the meantime. If the concentration of Si is an oxide, it acts as a protective film and has an effect of inhibiting carburization. In addition, concentration in the base material surface layer portion has an effect of delaying carburization by increasing the C activity in the base material surface layer portion due to the interaction of Si and reducing the difference in C activity from the atmosphere.

また、Crはスケールの厚みに占めるCr23層厚みの割合増加、酸化速度の低減、フェライト相の安定化と耐浸炭性及び耐酸化性を改善する効果がある。Siはスケールと母材との間のSi濃化、酸化速度の低減、フェライト相の安定化と耐浸炭性及び耐酸化性を改善する効果がある。Mnはスケールの厚みに占めるMn酸化物層及び(Fe,Mn,Cr)34層厚みの割合増加、酸化速度の増大、オーステナイト相の安定化と耐浸炭性及び耐酸化性を劣化する効果がある。 Cr also has the effect of increasing the proportion of the Cr 2 O 3 layer thickness in the thickness of the scale, reducing the oxidation rate, stabilizing the ferrite phase, and improving the carburization resistance and oxidation resistance. Si has an effect of concentrating Si between the scale and the base material, reducing the oxidation rate, stabilizing the ferrite phase, and improving the carburization resistance and oxidation resistance. Mn increases the proportion of the Mn oxide layer and (Fe, Mn, Cr) 3 O 4 layer in the thickness of the scale, increases the oxidation rate, stabilizes the austenite phase, and reduces the carburization and oxidation resistance. There is.

上述の浸炭性を有する雰囲気において形成したスケールの密着性の改善のメカニズムについては必ずしも明確になっているわけではないが、以下のように考えられる。   The mechanism for improving the adhesion of the scale formed in the above-described atmosphere having carburizing properties is not necessarily clear, but is considered as follows.

Cr及びSiは耐酸化性を向上するため、ミクロ的に耐酸化性が劣位である箇所が深く酸化することによるスケール/母材界面の起伏を低減するためスケールの密着性を劣化する効果があると考えられる。一方、Cr及びSiはCr23を緻密にする効果があり、Cr23が割れにくくなり、スケールの密着性を改善する効果もあると考えられる。また、Siは酸化速度を低減しスケールを薄くする効果があり、スケールの密着性を改善する効果もあると考えられる。これらの相反する効果のバランスによってCr及びSiのスケールの密着性に及ぼす効果が変わってくる。基本的にはCr及びSiはスケールの密着性を劣化する効果の方が強いが、Cr+Si≧19.5の場合、Cr23が緻密になる効果が大きくなり、Cr及びSiのスケール密着性を劣化する効果はマイルドになると考えられる。また、Cr+Si<19.5かつSi≦0.20の場合、スケールが薄くなる効果が大きく、むしろSiはスケールの密着性を向上すると考えられる。これらの中間であるCr+Si<19.5かつSi>0.20の場合、Cr23が緻密になる効果及びスケールが薄くなる効果は少なく、Cr及びSiのスケールの密着性を劣化する効果は大きいと考えられる。Mnはスケールを厚くするが、スケールの厚みに占める(Fe,Mn,Cr)34層厚みの割合を増加する効果が大きくスケールの密着性を改善する。これは、(Fe,Mn,Cr)34はCr23よりも母材との熱膨張係数差が小さいため、スケール剥離の原因となる冷却過程で発生する熱応力を低減するためである。Ti及びAlは母材表層部で内部酸化することでスケールの密着性を改善する効果がある。Ti及びAlの内部酸化はスケールから根を生やすような形態であれば、投錨効果が発生し、スケールの密着性が改善する。また、Ti及びAlの内部酸化が分散的で、スケールと連結していない形態であっても、Alの内部酸化物が母材の熱収縮を緩和し、結果として熱応力を低減し、スケールの密着性が改善する。 Since Cr and Si improve the oxidation resistance, there is an effect of deteriorating the adhesion of the scale to reduce the undulations at the scale / base metal interface caused by deep oxidation at a location where the microscopic oxidation resistance is inferior. it is conceivable that. On the other hand, Cr and Si is effective to densify the Cr 2 O 3, Cr 2 O 3 is less likely to crack, is considered to be effective to improve the adhesion of the scale. Further, Si has an effect of reducing the oxidation rate and thinning the scale, and is considered to have an effect of improving the adhesion of the scale. The effect on the adhesion of the Cr and Si scales varies depending on the balance of these conflicting effects. Basically, Cr and Si have a stronger effect of degrading the adhesion of the scale, but when Cr + Si ≧ 19.5, the effect of increasing the density of Cr 2 O 3 is increased, and the scale adhesion of Cr and Si is increased. It is considered that the effect of deteriorating the condition becomes mild. Further, when Cr + Si <19.5 and Si ≦ 0.20, the effect of thinning the scale is large, and rather Si is considered to improve the adhesion of the scale. In the case of Cr + Si <19.5 and Si> 0.20, which are intermediate between these, the effect of Cr 2 O 3 becoming dense and the effect of thinning the scale are small, and the effect of deteriorating the adhesion of Cr and Si scale is It is considered large. Mn thickens the scale, but the effect of increasing the ratio of the (Fe, Mn, Cr) 3 O 4 layer thickness to the thickness of the scale is large and improves the adhesion of the scale. This is because (Fe, Mn, Cr) 3 O 4 has a smaller difference in thermal expansion coefficient from that of the base material than Cr 2 O 3, and thus reduces the thermal stress generated in the cooling process that causes scale peeling. is there. Ti and Al have the effect of improving the adhesion of the scale by internal oxidation at the surface layer of the base material. If the internal oxidation of Ti and Al forms roots from the scale, a throwing effect is generated and the adhesion of the scale is improved. Moreover, even if the internal oxidation of Ti and Al is dispersive and not connected to the scale, the internal oxide of Al alleviates the thermal shrinkage of the base material, resulting in a reduction in thermal stress, Adhesion improves.

以上のような効果の検討の結果、耐浸炭性及び耐酸化性に優れた浸炭性を有する雰囲気となる自動車排気系又は燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板及びその製造方法を発明するに至った。本発明において「耐浸炭性及び耐酸化性に優れた浸炭性を有する雰囲気となる自動車排気系又は燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板」とは、耐浸炭性及び耐酸化性に優れたフェライト系ステンレス鋼板であって、浸炭性を有する雰囲気となる自動車排気系用、又は浸炭性を有する雰囲気となる燃料改質器用として用いられるフェライト系ステンレス鋼板を意味する。   As a result of the examination of the effects as described above, the inventors have invented a ferritic stainless steel sheet for an automobile exhaust system or fuel reformer that has a carburizing atmosphere excellent in carburizing resistance and oxidation resistance, and a manufacturing method thereof. In the present invention, “a ferritic stainless steel sheet for an automobile exhaust system or fuel reformer that provides a carburizing atmosphere with excellent carburization resistance and oxidation resistance” means a ferritic stainless steel excellent in carburization resistance and oxidation resistance. It means a ferritic stainless steel plate that is a steel plate and is used for an automobile exhaust system that has a carburizing atmosphere or a fuel reformer that has a carburizing atmosphere.

すなわち、上記課題を解決することを目的とした本発明の要旨は、以下のとおりである。
(1)質量%で、
C:0.02%以下、
N:0.02%以下、
Si:0.05%以上、3.0%以下、
Mn:0.05%以上、2.0%以下、
P:0.04%以下、
S:0.01%以下、
Cr:12.0%以上、25.0%以下、
Ni:0.01%以上、2.0%以下、
Ti:0.001%以上、0.40%以下、
Al:0.002%以上、0.25%以下、
V:0.01%以上、0.20%以下、
B:0.0002%以上、0.0050%以下、
を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなり、かつ、下記(i)式及び(ii)式を満たす組成を有するステンレス鋼の表面に、スケールの厚みに占めるCr23層厚みの割合xが20%以上、スケールと母材との間のSi濃化層のSi濃度yが0.4%以上、かつ、下記(iii)式を満足するスケールを有することを特徴とする耐浸炭性及び耐酸化性に優れた浸炭性を有する雰囲気となる自動車排気系又は燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板。
Cr+12Si−4Mn−14.5≧0 ・・・式(i)
aCr+bSi+1.6Mn+27Ti+33Al+13.5≧0 ・・・式(ii)
Cr+Si≧19.5の場合、a=−0.8、b=−0.2
Cr+Si<19.5かつSi≦0.20の場合、a=−1、b=29
Cr+Si<19.5かつSi>0.20の場合、a=−1、b=−3.7
x+10y/Si−50≧0 ・・・式(iii)
但し、式中の元素記号は、当該元素の含有量(質量%)を意味する。
(2)質量%で、更に
Cu:2.0%以下、
Mo:2.0%以下、
Nb:1.0%以下、の1種または2種以上を含有することを特徴とする(1)に記載の耐浸炭性及び耐酸化性に優れた浸炭性を有する雰囲気となる自動車排気系又は燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板。
(3)質量%にて、更に
Cr:14.5%未満、
Nb:0.35%未満、
Mo:0.50%未満、
C+N:0.020%超、
Cu+2Ni:0.30%超、
Ti:0.20%超、
の1種または2種以上を満足する前記(1)または前記(2)に記載の耐浸炭性及び耐酸化性に優れた浸炭性を有する雰囲気となる自動車排気系又は燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板。
(4)質量%にて、更に
Ca:0.0002%以上、0.0030%以下、
Zr:0.01%以上、0.30%以下、
Y:0.001%以上、0.20%以下、
Hf:0.001%以上、1.0%以下、
REM:0.001%以上、0.20%以下、
の1種または2種以上を含有することを特徴とする前記(1)〜前記(3)のいずれかに記載の耐浸炭性及び耐酸化性に優れた浸炭性を有する雰囲気となる自動車排気系又は燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板。
(5)質量%にて、更に
W:0.01%以上、5.0%以下、
Sn:0.002%以上、1.0%以下、
Mg:0.0002%以上、0.0030%以下、
Co:0.01%以上、0.30%以下、
Sb:0.005%以上、0.50%以下、
Bi:0.001%以上、1.0%以下、
Ta:0.001%以上、1.0%以下、
Ga:0.0002%以上、0.30%以下、
の1種または2種以上を含有することを特徴とする前記(1)〜前記(4)のいずれかに記載の耐浸炭性及び耐酸化性に優れた浸炭性を有する雰囲気となる自動車排気系又は燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板。
(6)前記(1)〜前記(5)のいずれかに記載の組成を有するステンレス鋼板を、一酸化炭素、二酸化炭素、炭化水素系ガスのいずれか1種または2種以上と水蒸気を含む雰囲気中において、600〜1000℃の範囲で熱処理することにより、前記ステンレス鋼板の表面に、スケールの厚みに占めるCr23層厚みの割合xが20%以上、スケールと母材との間のSi濃化層のSi濃度yが0.4%以上、かつ、下記(iii)式を満足するスケールを形成することを特徴とする耐浸炭性及び耐酸化性に優れた浸炭性を有する雰囲気となる自動車排気系又は燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
x+10y/Si−50≧0 ・・・式(iii)
但し、式中の元素記号は、当該元素の含有量(質量%)を意味する。
That is, the gist of the present invention aimed at solving the above problems is as follows.
(1) In mass%,
C: 0.02% or less,
N: 0.02% or less,
Si: 0.05% or more, 3.0% or less,
Mn: 0.05% or more, 2.0% or less,
P: 0.04% or less,
S: 0.01% or less,
Cr: 12.0% or more, 25.0% or less,
Ni: 0.01% or more, 2.0% or less,
Ti: 0.001% or more, 0.40% or less,
Al: 0.002% or more, 0.25% or less,
V: 0.01% or more, 0.20% or less,
B: 0.0002% or more, 0.0050% or less,
Of the thickness of the Cr 2 O 3 layer in the thickness of the scale on the surface of the stainless steel containing the composition, the balance being Fe and inevitable impurities, and satisfying the following formulas (i) and (ii) Carburization resistance, wherein x is 20% or more, the Si concentration y of the Si concentrated layer between the scale and the base material is 0.4% or more, and the scale satisfies the following formula (iii): And a ferritic stainless steel sheet for an automobile exhaust system or a fuel reformer that provides a carburizing atmosphere with excellent oxidation resistance.
Cr + 12Si-4Mn-14.5 ≧ 0 Formula (i)
aCr + bSi + 1.6Mn + 27Ti + 33Al + 13.5 ≧ 0 Formula (ii)
When Cr + Si ≧ 19.5, a = −0.8, b = −0.2
When Cr + Si <19.5 and Si ≦ 0.20, a = −1, b = 29
In the case of Cr + Si <19.5 and Si> 0.20, a = −1, b = −3.7
x + 10y / Si-50 ≧ 0 Formula (iii)
However, the element symbol in a formula means content (mass%) of the said element.
(2) By mass%, further Cu: 2.0% or less,
Mo: 2.0% or less,
Nb: 1.0% or less, 1 type or 2 or more types, (1) characterized in that the car exhaust system or car exhaust system excellent in carburization resistance and oxidation resistance, or Ferritic stainless steel sheet for fuel reformers.
(3) In mass%, further Cr: less than 14.5%,
Nb: less than 0.35%,
Mo: less than 0.50%,
C + N: more than 0.020%,
Cu + 2Ni: more than 0.30%,
Ti: more than 0.20%,
Ferritic stainless steel for an automobile exhaust system or fuel reformer that satisfies the above-mentioned (1) or (2) and has an excellent carburizing resistance and oxidation resistance and an atmosphere having carburizing properties steel sheet.
(4) In mass%, Ca: 0.0002% or more, 0.0030% or less,
Zr: 0.01% or more, 0.30% or less,
Y: 0.001% or more, 0.20% or less,
Hf: 0.001% or more, 1.0% or less,
REM: 0.001% or more, 0.20% or less,
1 type or 2 types or more of these, The automobile exhaust system used as the atmosphere which has the carburizing property excellent in the carburizing resistance and oxidation resistance in any one of said (1)-(3) characterized by the above-mentioned Or a ferritic stainless steel sheet for a fuel reformer.
(5) In mass%, W: 0.01% or more, 5.0% or less,
Sn: 0.002% or more, 1.0% or less,
Mg: 0.0002% or more, 0.0030% or less,
Co: 0.01% or more, 0.30% or less,
Sb: 0.005% or more, 0.50% or less,
Bi: 0.001% or more, 1.0% or less,
Ta: 0.001% or more, 1.0% or less,
Ga: 0.0002% or more, 0.30% or less,
1 type or 2 types or more of said (1)-the automobile exhaust system used as the atmosphere which has the carburizing property excellent in carburization resistance and oxidation resistance in any one of said (4) characterized by the above-mentioned Or a ferritic stainless steel sheet for a fuel reformer.
(6) An atmosphere containing any one or more of carbon monoxide, carbon dioxide, and hydrocarbon-based gas and water vapor in the stainless steel plate having the composition according to any one of (1) to (5). In the heat treatment in the range of 600 to 1000 ° C., the ratio x of the Cr 2 O 3 layer thickness to the thickness of the scale is 20% or more on the surface of the stainless steel plate, and Si between the scale and the base material The concentrated layer has an Si concentration y of 0.4% or more, and forms a scale that satisfies the following formula (iii). This provides an atmosphere having carburization resistance and excellent carburization resistance and oxidation resistance. Manufacturing method of ferritic stainless steel sheet for automobile exhaust system or fuel reformer.
x + 10y / Si-50 ≧ 0 Formula (iii)
However, the element symbol in a formula means content (mass%) of the said element.

(7)質量%で、
C:0.02%以下、
N:0.02%以下、
Si:0.05%以上、3.0%以下、
Mn:0.05%以上、2.0%以下、
P:0.04%以下、
S:0.01%以下、
Cr:12.0%以上、25.0%以下、
Ni:0.01%以上、2.0%以下、
Ti:0.001%以上、0.40%以下、
Al:0.002%以上、0.25%以下、
V:0.01%以上、0.20%以下、
B:0.0002%以上、0.0050%以下、
を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなり、かつ、下記(i)式及び(ii)式を満たす組成を有し、水蒸気が10体積%、二酸化炭素が10体積%、一酸化炭素が10体積%、残りが窒素である雰囲気中で800℃に加熱し100時間継続した後で室温まで冷却したとき、ステンレス鋼板の表面に、スケールの厚みに占めるCr23層厚みの割合xが20%以上、スケールと母材との間のSi濃化層のSi濃度yが0.4%以上、かつ、下記(iii)式を満足するスケールを形成することを特徴とする耐浸炭性及び耐酸化性に優れた浸炭性を有する雰囲気となる自動車排気系又は燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板。
Cr+12Si−4Mn−14.5≧0 ・・・式(i)
aCr+bSi+1.6Mn+27Ti+33Al+13.5≧0 ・・・式(ii)
Cr+Si≧19.5の場合、a=−0.8、b=−0.2
Cr+Si<19.5かつSi≦0.20の場合、a=−1、b=29
Cr+Si<19.5かつSi>0.20の場合、a=−1、b=−3.7
x+10y/Si−50≧0 ・・・式(iii)
但し、式中の元素記号は、当該元素の含有量(質量%)を意味する。
(8)質量%で、更に
Cu:2.0%以下、
Mo:2.0%以下、
Nb:1.0%以下、の1種または2種を含有することを特徴とする(7)に記載の耐浸炭性及び耐酸化性に優れた浸炭性を有する雰囲気となる自動車排気系又は燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板。
(9)質量%にて、更に
Cr:14.5%未満、
Nb:0.35%未満、
Mo:0.50%未満、
C+N:0.020%超、
Cu+2Ni:0.30%超、
Ti:0.20%超、
の1種または2種以上を満足する前記(7)または前記(8)に記載の浸炭性を有する雰囲気中における耐浸炭性及び耐酸化性に優れた浸炭性を有する雰囲気となる自動車排気系又は燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板。
(10)質量%にて、更に
Ca:0.0002%以上、0.0030%以下、
Zr:0.01%以上、0.30%以下、
Y:0.001%以上、0.20%以下、
Hf:0.001%以上、1.0%以下、
REM:0.001%以上、0.20%以下、
の1種または2種以上を含有することを特徴とする前記(7)〜前記(9)に記載の耐浸炭性及び耐酸化性に優れた浸炭性を有する雰囲気となる自動車排気系又は燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板。
(11)質量%にて、更に
W:0.01%以上、5.0%以下、
Sn:0.002%以上、1.0%以下、
Mg:0.0002%以上、0.0030%以下、
Co:0.01%以上、0.30%以下、
Sb:0.005%以上、0.50%以下、
Bi:0.001%以上、1.0%以下、
Ta:0.001%以上、1.0%以下、
Ga:0.0002%以上、0.30%以下、
の1種または2種以上を含有することを特徴とする前記(7)〜前記(10)のいずれかに記載の耐浸炭性及び耐酸化性に優れた浸炭性を有する雰囲気となる自動車排気系又は燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板。
(7) By mass%
C: 0.02% or less,
N: 0.02% or less,
Si: 0.05% or more, 3.0% or less,
Mn: 0.05% or more, 2.0% or less,
P: 0.04% or less,
S: 0.01% or less,
Cr: 12.0% or more, 25.0% or less,
Ni: 0.01% or more, 2.0% or less,
Ti: 0.001% or more, 0.40% or less,
Al: 0.002% or more, 0.25% or less,
V: 0.01% or more, 0.20% or less,
B: 0.0002% or more, 0.0050% or less,
And the balance is composed of Fe and inevitable impurities, and satisfies the following formulas (i) and (ii): water vapor is 10% by volume, carbon dioxide is 10% by volume, carbon monoxide is When heated to 800 ° C. in an atmosphere of 10% by volume and the rest being nitrogen and continued for 100 hours and then cooled to room temperature, the ratio x of the Cr 2 O 3 layer thickness to the thickness of the scale is on the surface of the stainless steel plate. Carburization resistance, characterized by forming a scale satisfying the following formula (iii): the Si concentration y of the Si concentrated layer between the scale and the base material is 20% or more and 0.4% or more A ferritic stainless steel sheet for an automobile exhaust system or fuel reformer that provides a carburizing atmosphere with excellent oxidation resistance.
Cr + 12Si-4Mn-14.5 ≧ 0 Formula (i)
aCr + bSi + 1.6Mn + 27Ti + 33Al + 13.5 ≧ 0 Formula (ii)
When Cr + Si ≧ 19.5, a = −0.8, b = −0.2
When Cr + Si <19.5 and Si ≦ 0.20, a = −1, b = 29
In the case of Cr + Si <19.5 and Si> 0.20, a = −1, b = −3.7
x + 10y / Si-50 ≧ 0 Formula (iii)
However, the element symbol in a formula means content (mass%) of the said element.
(8) By mass%, Cu: 2.0% or less,
Mo: 2.0% or less,
Nb: 1.0% or less, 1 type or 2 types, Car exhaust system or fuel which becomes carburizing atmosphere excellent in carburizing resistance and oxidation resistance as described in (7) Ferritic stainless steel sheet for reformers.
(9) In mass%, further Cr: less than 14.5%,
Nb: less than 0.35%,
Mo: less than 0.50%,
C + N: more than 0.020%,
Cu + 2Ni: more than 0.30%,
Ti: more than 0.20%,
Or (7) or (8) satisfying one or more of the following: an automobile exhaust system that is an atmosphere having carburization resistance excellent in carburization resistance and oxidation resistance in the carburization atmosphere described in (8) or Ferritic stainless steel sheet for fuel reformers.
(10) In mass%, Ca: 0.0002% or more, 0.0030% or less,
Zr: 0.01% or more, 0.30% or less,
Y: 0.001% or more, 0.20% or less,
Hf: 0.001% or more, 1.0% or less,
REM: 0.001% or more, 0.20% or less,
(7) to (9), characterized in that it contains an carburizing resistance and an excellent carburizing atmosphere as described in (7) to (9) above. Ferritic stainless steel sheet for temperament.
(11) In mass%, W: 0.01% or more, 5.0% or less,
Sn: 0.002% or more, 1.0% or less,
Mg: 0.0002% or more, 0.0030% or less,
Co: 0.01% or more, 0.30% or less,
Sb: 0.005% or more, 0.50% or less,
Bi: 0.001% or more, 1.0% or less,
Ta: 0.001% or more, 1.0% or less,
Ga: 0.0002% or more, 0.30% or less,
1 type or 2 types or more of the following, The automobile exhaust system used as the atmosphere which has the carburizing property excellent in the carburizing resistance and oxidation resistance in any one of said (7)-(10) characterized by the above-mentioned Or a ferritic stainless steel sheet for a fuel reformer.

(12)水蒸気が10体積%、二酸化炭素が10体積%、一酸化炭素が10体積%、残りが窒素である雰囲気中で850℃に加熱し200時間継続した後で室温まで冷却したときの酸化増量が1.30mg/cm2以下であり、かつ、水蒸気が10体積%、二酸化炭素が10体積%、一酸化炭素が10体積%、残りが窒素である雰囲気中で850℃に加熱し200時間継続した後のスケール付きのフェライト系ステンレス鋼板を大気950℃に加熱し200時間継続した後で室温まで冷却したときの酸化増量が2.50mg/cm2以下、スケール剥離量が0.50mg/cm2以下であることを特徴とする前記(1)〜(5)、(7)〜(11)のいずれかに記載の耐浸炭性及び耐酸化性に優れた浸炭性を有する雰囲気となる自動車排気系又は燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板。
(13)雰囲気中に含まれる一酸化炭素もしくは炭化水素系ガスが、雰囲気中に含まれる酸素と全て反応しても、1体積%程度以上の一酸化炭素もしくは炭化水素系ガスが残存する組成の浸炭性雰囲気または、雰囲気中の酸素が1体積%以下であり、かつ、酸素の10倍以上の体積の二酸化炭素を含む浸炭性雰囲気に曝される可能性のある自動車排気系部材または燃料電池高温部材として用いることを特徴とする前記(1)〜(5)、(7)〜(12)のいずれかに記載の耐浸炭性及び耐酸化性に優れた浸炭性を有する雰囲気となる自動車排気系又は燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板。
(12) Oxidation when heated to 850 ° C. and continued for 200 hours in an atmosphere of 10% by volume of water vapor, 10% by volume of carbon dioxide, 10% by volume of carbon monoxide, and the remainder of nitrogen, and then cooled to room temperature Heating at 850 ° C. for 200 hours in an atmosphere where the increase is 1.30 mg / cm 2 or less, water vapor is 10% by volume, carbon dioxide is 10% by volume, carbon monoxide is 10% by volume, and the remainder is nitrogen. When the ferritic stainless steel plate with scale after being continued is heated to 950 ° C. for 200 hours and then cooled to room temperature, the increase in oxidation is 2.50 mg / cm 2 or less, and the amount of scale peeling is 0.50 mg / cm. 2 or less, the exhaust of the automobile having an atmosphere having excellent carburization resistance and oxidation resistance according to any one of (1) to (5) and (7) to (11) System or Fuel reformer ferritic stainless steel sheet.
(13) Even if all of the carbon monoxide or hydrocarbon gas contained in the atmosphere reacts with the oxygen contained in the atmosphere, the carbon monoxide or hydrocarbon gas of about 1% by volume or more remains. Automotive exhaust system members or fuel cell high temperatures that may be exposed to a carburizing atmosphere or a carburizing atmosphere containing less than 1% by volume of oxygen and 10% or more volume of carbon dioxide than oxygen An automobile exhaust system having an atmosphere having excellent carburization resistance and oxidation resistance according to any one of (1) to (5) and (7) to (12), characterized by being used as a member. Or a ferritic stainless steel sheet for a fuel reformer.

また、上記本発明で、下限の規定をしないものについては、不可避的不純物レベルまで含むことを示す。   In addition, in the present invention, those that do not define the lower limit are included to include inevitable impurity levels.

本発明によれば、特に浸炭性を有する雰囲気となる可能性の高い触媒前の自動車排気系部材として使用される耐浸炭性及び耐酸化性に優れた浸炭性を有する雰囲気となる自動車排気系用フェライト系ステンレス鋼板及びその製造方法を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is for car exhaust systems used as the atmosphere which has the carburization resistance excellent in the carburization resistance and oxidation resistance used as a car exhaust system member before a catalyst with high possibility of becoming the atmosphere which has carburizing property especially. A ferritic stainless steel sheet and a method for producing the same can be provided.

また、本発明によれば、酸化環境が過酷となり、浸炭による耐酸化性の低下を抑制することが重要になる場合においても優れた耐浸炭性及び耐酸化性を付与できることから、酸化環境が苛酷となる高温化及び薄肉化などに対応することもできる。   In addition, according to the present invention, even when the oxidizing environment becomes severe and it is important to suppress the decrease in oxidation resistance due to carburization, it is possible to provide excellent carburization resistance and oxidation resistance, so that the oxidizing environment is severe. It is also possible to cope with higher temperatures and thinner walls.

また、本発明によれば、低Cr化、低Nb化もしくはNb無添加、低Mo化もしくはMo無添加、高C化、高N化、Cu添加、Ni添加及びTiの過剰添加のいずれかを実施する場合においても優れた耐浸炭性及び耐酸化性を付与できることから、自動車排気系部材に適用することにより、低コスト化、高温強度向上、耐食性などの付加価値の追加ができ、環境対策や部品の低コスト化などに大きな効果が得られる。   Further, according to the present invention, any one of low Cr, low Nb or no Nb addition, low Mo or no Mo addition, high C, high N, Cu addition, Ni addition, and excessive addition of Ti Since it can give excellent carburization resistance and oxidation resistance even when it is implemented, it can be added to automobile exhaust system members to add value such as cost reduction, high temperature strength improvement, corrosion resistance, etc. A great effect can be obtained for cost reduction of parts.

また、同様に浸炭性を有する高温環境となる、都市ガス、メタン、天然ガス、プロパン、灯油、ガソリン等の炭化水素系燃料を水素に改質する際に使用される改質器、熱交換器などの燃料電池高温部材として使用される耐浸炭性及び耐酸化性に優れた浸炭性を有する雰囲気となる燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板及びその製造方法も提供できる。   In addition, reformers and heat exchangers used when reforming hydrocarbon fuels such as city gas, methane, natural gas, propane, kerosene, and gasoline into hydrogen, which also has a high temperature environment with carburizing properties. A ferritic stainless steel sheet for a fuel reformer that is used as a fuel cell high-temperature member such as the above and has a carburizing atmosphere excellent in carburizing resistance and oxidation resistance, and a method for producing the same.

表1の本発明例1〜19及び比較例23〜41について、水蒸気が10体積%、二酸化炭素が10体積%、一酸化炭素が10体積%、残りが窒素である浸炭性を有する雰囲気中における850℃、200時間の連続酸化試験及び、表1の本発明例1〜19及び比較例32〜41について、水蒸気が10体積%、二酸化炭素が10体積%、一酸化炭素が10体積%、残りが窒素である浸炭性を有する雰囲気中における850℃、200時間の連続酸化試験の後に、続けて実施する大気における950℃、200時間の連続酸化試験における耐酸化性の評価に及ぼす、水蒸気が10体積%、二酸化炭素が10体積%、一酸化炭素が10体積%、残りが窒素である浸炭性を有する雰囲気中における800℃、100時間の連続酸化後のスケールの厚みに占めるCr23層厚みの割合x及びスケールと母材との間のSi濃化層のSi濃度yを用いた本発明規定の(iii)式の影響を示した図である。Inventive Examples 1 to 19 and Comparative Examples 23 to 41 in Table 1 are in a carburizing atmosphere in which water vapor is 10% by volume, carbon dioxide is 10% by volume, carbon monoxide is 10% by volume, and the remainder is nitrogen. About 850 degreeC, the continuous oxidation test of 200 hours, and this invention examples 1-19 and comparative examples 32-41 of Table 1, water vapor | steam is 10 volume%, carbon dioxide is 10 volume%, carbon monoxide is 10 volume%, and the remainder 10% of water vapor is exerted on the evaluation of oxidation resistance in a continuous oxidation test at 950 ° C. for 200 hours in the air that is subsequently carried out after the continuous oxidation test at 850 ° C. for 200 hours in an atmosphere having a carburizing property of nitrogen. Scale thickness after continuous oxidation at 800 ° C. for 100 hours in a carburizing atmosphere with volume%, carbon dioxide 10 volume%, carbon monoxide 10 volume%, and the remainder being nitrogen It illustrates the effects of the present invention defined in (iii) expression using the Si concentration y of Si-concentrated layer between the Cr 2 O 3 layer ratio x and the scale and the base material of thickness occupied. 表1の本発明例1〜19及び比較例23〜41について、水蒸気が10体積%、二酸化炭素が10体積%、一酸化炭素が10体積%、残りが窒素である浸炭性を有する雰囲気中における800℃、100時間の連続酸化後のスケールの厚みに占めるCr23層厚みの割合x及びスケールと母材との間のSi濃化層のSi濃度yを用いた本発明規定の(iii)式に及ぼす、本発明規定の(i)式の影響を示した図である。Inventive Examples 1 to 19 and Comparative Examples 23 to 41 in Table 1 are in a carburizing atmosphere in which water vapor is 10% by volume, carbon dioxide is 10% by volume, carbon monoxide is 10% by volume, and the remainder is nitrogen. (Iii) of the present invention using the ratio x of the Cr 2 O 3 layer thickness to the thickness of the scale after continuous oxidation at 800 ° C. for 100 hours and the Si concentration y of the Si concentrated layer between the scale and the base material. It is the figure which showed the influence of (i) Formula prescribed | regulated to this invention which acts on Formula. 表1の本発明例1〜19及び比較例34〜41について、水蒸気が10体積%、二酸化炭素が10体積%、一酸化炭素が10体積%、残りが窒素である浸炭性を有する雰囲気中における850℃、200時間の連続酸化試験の後に、続けて実施する大気における950℃、200時間の連続酸化試験におけるスケール密着性の評価に及ぼす、本発明規定の(ii)式の影響を示した図である。Inventive Examples 1 to 19 and Comparative Examples 34 to 41 in Table 1 are in a carburizing atmosphere in which water vapor is 10% by volume, carbon dioxide is 10% by volume, carbon monoxide is 10% by volume, and the remainder is nitrogen. The figure which showed the influence of (ii) Formula of this invention prescription | regulation on evaluation of the scale adhesiveness in the continuous oxidation test of 950 degreeC and 200 hours in the air | atmosphere continued after 850 degreeC and 200 hours continuous oxidation test. It is.

本発明を実施するための形態と限定条件について詳細に説明する。なお、本発明において特に注記のない場合、元素含有量等で記載する%は質量%を意味する。発明者らは、フェライト系ステンレス鋼の高温特性を調査している過程において、わずかな成分の違いで浸炭性を有する雰囲気中における耐酸化性が大きく異なることを見出した。   The mode for carrying out the present invention and the limiting conditions will be described in detail. In the present invention, unless otherwise noted,% described in terms of element content means mass%. The inventors have found that in the process of investigating the high temperature characteristics of ferritic stainless steel, the oxidation resistance in an atmosphere having carburizing properties varies greatly depending on slight differences in components.

(試験1)
先ず、表1の本発明例1〜19及び比較例20〜41が浸炭性を有する雰囲気中において形成するスケールを調査するために、水蒸気が10体積%、二酸化炭素が10体積%、一酸化炭素が10体積%、残りが窒素である浸炭性を有する雰囲気中における800℃、100時間の連続酸化試験を実施した。この酸化条件ではいずれも異常酸化せず、正常酸化時のスケールを評価できる。
(Test 1)
First, in order to investigate the scale formed in Examples 1 to 19 and Comparative Examples 20 to 41 in Table 1 in a carburizing atmosphere, water vapor is 10% by volume, carbon dioxide is 10% by volume, carbon monoxide. A continuous oxidation test was carried out at 800 ° C. for 100 hours in an atmosphere having a carburizing property with 10% by volume of nitrogen and the balance of nitrogen. None of these oxidation conditions cause abnormal oxidation, and the scale during normal oxidation can be evaluated.

上記浸炭性を有する雰囲気中で形成したスケールの層構造は、グロー放電発光分析(GDS)により評価した。CrがOとともに検出され、Cr濃度の最大値が50質量%以上検出されるスケール層をCr23層、CrとFeとMnがOとともに検出され、Cr濃度の最大値が10質量%以上、Fe濃度とMn濃度の最大値の合計が10質量%以上、Cr濃度とFe濃度とMn濃度の最大値の合計が50質量%以上検出されるスケール層を(Fe,Mn,Cr)34層、MnがOとともに検出され、Mn濃度の最大値が10質量%以上検出され、Cr濃度が10質量%未満であるスケール層をMn酸化物層とした。 The scale layer structure formed in the carburizing atmosphere was evaluated by glow discharge emission analysis (GDS). A scale layer in which Cr is detected together with O and the maximum value of Cr concentration is detected 50 mass% or more is a Cr 2 O 3 layer, Cr, Fe and Mn are detected together with O, and the maximum value of Cr concentration is 10 mass% or more. A scale layer in which the sum of the maximum values of Fe concentration and Mn concentration is 10% by mass or more and the sum of the maximum values of Cr concentration, Fe concentration and Mn concentration is 50% by mass or more is detected as (Fe, Mn, Cr) 3 O Four layers, Mn was detected together with O, the maximum value of Mn concentration was detected by 10% by mass or more, and the scale layer having a Cr concentration of less than 10% by mass was defined as a Mn oxide layer.

例えば、Cr23層と(Fe,Mn,Cr)34層が隣接する場合、互いのCrのピークが干渉し、低Cr濃度である(Fe,Mn,Cr)34層のCrのピークが不明確となりCr濃度の最大値も判定できないことがある。このような場合は、FeやMnのピークが明確であれば、その位置のCr濃度を最大値とした。または、Cr濃度曲線の傾きの絶対値が最小となる点のCr濃度を最大値とした。 For example, if the Cr 2 O 3 layer and (Fe, Mn, Cr) 3 O 4 layer is adjacent, interfering peaks of mutual Cr, the low Cr concentration (Fe, Mn, Cr) 3 O 4 layer The peak of Cr may become unclear and the maximum value of Cr concentration may not be determined. In such a case, if the peak of Fe or Mn is clear, the Cr concentration at that position is set to the maximum value. Alternatively, the Cr concentration at the point where the absolute value of the slope of the Cr concentration curve is minimum is taken as the maximum value.

Cr23層と(Fe,Mn,Cr)34層の境界がある場合、その境界は(Fe,Mn,Cr)34層のFeとMnの濃度が高い方の濃度が最大値の半値となる位置とした。Cr23層とMn酸化物層の境界がある場合、その境界はMn酸化物層のMn濃度が最大値の半値となる位置とした。(Fe,Mn,Cr)34層とMn酸化物層の境界がある場合、その境界は(Fe,Mn,Cr)34層のCr濃度が最大値の半値となる位置とした。Cr23層と母材の境界がある場合、その境界はCr23層のCr濃度が最大値の半値となる位置とした。(Fe,Mn,Cr)34層と母材の境界がある場合、その境界は(Fe,Mn,Cr)34層のMn濃度が最大値の半値となる位置とした。Mn酸化物層と母材の境界がある場合、その境界はMn酸化物層のMn濃度が最大値の半値となる位置とした。それぞれの境界から厚みを求めることで、スケール中に占めるCr23層厚みの割合を求めた。また、スケールと母材との間のSi濃化層のSi濃度もGDS分析結果から判定した。スケールと母材との間に母材のSi濃度よりも高いSi濃度のピークがある場合、そのピークのSi濃度をSi濃化層のSi濃度とした。なお、スケールと母材との間に母材のSi濃度より高いSi濃度のピークがなく、Si濃化層が確認できない場合は、母材のSi濃度をSi濃化層のSi濃度とする。また、スケールの中にその他の酸化物も含んで良く、その他の酸化物層を構成する特徴的な元素を用いて上記と同様の手段によって各層の境界、厚みを判定した。 When there is a boundary between the Cr 2 O 3 layer and the (Fe, Mn, Cr) 3 O 4 layer, the boundary has the highest concentration of the higher Fe and Mn concentration in the (Fe, Mn, Cr) 3 O 4 layer. The position was half the value. When there was a boundary between the Cr 2 O 3 layer and the Mn oxide layer, the boundary was set at a position where the Mn concentration of the Mn oxide layer was half the maximum value. When there was a boundary between the (Fe, Mn, Cr) 3 O 4 layer and the Mn oxide layer, the boundary was set at a position where the Cr concentration of the (Fe, Mn, Cr) 3 O 4 layer was half the maximum value. When there was a boundary between the Cr 2 O 3 layer and the base material, the boundary was set at a position where the Cr concentration of the Cr 2 O 3 layer was half the maximum value. When there was a boundary between the (Fe, Mn, Cr) 3 O 4 layer and the base material, the boundary was set at a position where the Mn concentration of the (Fe, Mn, Cr) 3 O 4 layer was half the maximum value. When there was a boundary between the Mn oxide layer and the base material, the boundary was set at a position where the Mn concentration of the Mn oxide layer was half the maximum value. By determining the thickness from each boundary, the ratio of the Cr 2 O 3 layer thickness in the scale was determined. Further, the Si concentration of the Si concentrated layer between the scale and the base material was also determined from the GDS analysis result. When there is a peak of Si concentration higher than the Si concentration of the base material between the scale and the base material, the Si concentration of the peak was taken as the Si concentration of the Si concentrated layer. When there is no Si concentration peak higher than the Si concentration of the base material between the scale and the base material, and the Si concentrated layer cannot be confirmed, the Si concentration of the base material is set as the Si concentration of the Si concentrated layer. In addition, other oxides may be included in the scale, and the boundary and thickness of each layer were determined by the same means as described above using characteristic elements constituting other oxide layers.

(試験2)
更に、上記試験1で評価したスケールを形成することができる表1の本発明例1〜19及び比較例20〜41の浸炭性を有する雰囲気中における耐酸化性を評価するために、表1の本発明例1〜19及び比較例20〜41について、水蒸気が10体積%、二酸化炭素が10体積%、一酸化炭素が10体積%、残りが窒素である浸炭性を有する雰囲気中における850℃、200時間の連続酸化試験を実施した。酸化試験に用いる試験片は全面#600研磨仕上げを施したものを使用した。なお、剥離したスケールも含む酸化試験片の重量増加の値を酸化試験片の表面積の値で除した値を酸化増量として評価した。
(Test 2)
Furthermore, in order to evaluate the oxidation resistance in the carburizing atmospheres of Invention Examples 1 to 19 and Comparative Examples 20 to 41 of Table 1 that can form the scales evaluated in Test 1 above, For Invention Examples 1 to 19 and Comparative Examples 20 to 41, 850 ° C. in a carburizing atmosphere in which water vapor is 10% by volume, carbon dioxide is 10% by volume, carbon monoxide is 10% by volume, and the remainder is nitrogen, A 200 hour continuous oxidation test was performed. A test piece used for the oxidation test was subjected to # 600 polishing finish on the entire surface. In addition, the value which remove | divided the value of the weight increase of the oxidation test piece also including the peeled scale by the value of the surface area of the oxidation test piece was evaluated as the oxidation increase.

上記試験2における酸化増量測定結果を表2に示す。上記試験2における酸化増量が、1.30mg/cm2より大きい表1の比較例20〜31は、表面にFeを多量に含む酸化物からなるノジュールを形成しており、異常酸化していた。一方、表1の本発明例1〜19及び比較例32〜41は同様のノジュールは観察されなかった。このことから、酸化増量が1.30mg/cm2以下の場合、異常酸化状態に該当せず、良好な耐酸化性を示し、正常酸化していると判定した。 Table 2 shows the results of measurement of increase in oxidation in Test 2 above. In Comparative Examples 20 to 31 in Table 1 where the increase in oxidation in Test 2 was greater than 1.30 mg / cm 2, nodules made of oxide containing a large amount of Fe were formed on the surface, and abnormal oxidation occurred. On the other hand, similar nodules were not observed in Invention Examples 1 to 19 and Comparative Examples 32 to 41 in Table 1. From this, when the oxidation increase was 1.30 mg / cm 2 or less, it did not correspond to the abnormal oxidation state, showed good oxidation resistance, and was determined to be normally oxidized.

(試験3)
更に、試験2で形成されたスケールの密着性及び長期使用を考慮した上での保護性を評価するために、表1の本発明例1〜19及び比較例32〜41について、試験2のスケールが付いた状態で、大気における950℃、200時間の連続酸化試験を実施した。つまり、水蒸気が10体積%、二酸化炭素が10体積%、一酸化炭素が10体積%、残りが窒素である浸炭性を有する雰囲気中における850℃、200時間の連続酸化試験の後に、続けて大気における950℃、200時間の連続酸化試験を実施したことになる。
(Test 3)
Furthermore, in order to evaluate the adhesion of the scale formed in Test 2 and the protection after considering long-term use, the scales of Test 2 were tested for Examples 1 to 19 of the present invention and Comparative Examples 32-41 of Table 1. In the state marked with, a continuous oxidation test was conducted in the atmosphere at 950 ° C. for 200 hours. That is, 10% by volume of water vapor, 10% by volume of carbon dioxide, 10% by volume of carbon monoxide, and the remainder is nitrogen, followed by a continuous oxidation test at 850 ° C. for 200 hours in an atmosphere having a carburizing property. The continuous oxidation test was conducted at 950 ° C. for 200 hours.

950℃、200時間といった条件は、850℃に換算するとスケールの成長、つまりCrの消費は約1600時間相当になる。また、スケール剥離の原因となる冷却時に発生する熱ひずみは約1.1倍となり、また、スケールが厚くなり剥離が助長されるといった様に、スケール剥離に対する負荷は大きくなる。つまり、実環境においてスケール剥離に対して何らかの過負荷が生じることを踏まえることができ、スケール密着性及び長期使用を考慮した上での保護性を模擬的に評価できる。   When the conditions such as 950 ° C. and 200 hours are converted to 850 ° C., the scale growth, that is, the consumption of Cr is equivalent to about 1600 hours. Further, the thermal strain generated at the time of cooling, which causes the scale peeling, is about 1.1 times, and the load on the scale peeling becomes large as the scale becomes thick and the peeling is promoted. That is, it can be considered that some overload occurs with respect to scale peeling in an actual environment, and it is possible to evaluate the protection in consideration of scale adhesion and long-term use in a simulated manner.

上記試験3における酸化増量及びスケール剥離量の測定結果を表2に示す。上記試験3における酸化増量が、2.50mg/cm2より大きい表1の比較例32、33は、表面にFeを多量に含む酸化物からなるノジュールを形成しており、異常酸化していた。一方、表1の本発明例1〜19及び比較例34〜41は同様のノジュールは観察されなかった。このことから、酸化増量が2.50mg/cm2以下の場合、異常酸化状態に該当せず、良好な耐酸化性を示し、正常酸化していると判定した。 Table 2 shows the measurement results of the increase in oxidation and the amount of scale peeling in Test 3 above. In Comparative Examples 32 and 33 in Table 1 where the increase in oxidation in Test 3 was greater than 2.50 mg / cm 2, nodules made of oxide containing a large amount of Fe were formed on the surface, and abnormal oxidation occurred. On the other hand, similar nodules were not observed in Invention Examples 1 to 19 and Comparative Examples 34 to 41 in Table 1. From this, when the amount of oxidation increase was 2.50 mg / cm 2 or less, it did not correspond to the abnormal oxidation state, showed good oxidation resistance, and was determined to be normally oxidized.

上記試験3におけるスケール剥離量が0.50mg/cm2より大きい表1の比較例34〜41は、スケール剥離により、金属面の露出が散見した。一方、表1の本発明例1〜19は、金属面の露出が観察されなかった。金属面が露出するような剥離状況に至らなければ実用上問題ない。このことから、スケール剥離量が0.50mg/cm2以下の場合を、スケールの密着性及び長期使用を考慮した上での保護性に優れている条件とした。 In Comparative Examples 34 to 41 in Table 1 in which the scale peeling amount in Test 3 was larger than 0.50 mg / cm 2 , the metal surface was exposed by scale peeling. On the other hand, in the inventive examples 1 to 19 in Table 1, the exposure of the metal surface was not observed. There is no practical problem unless a peeling situation is reached in which the metal surface is exposed. From this, the case where the amount of scale peeling was 0.50 mg / cm 2 or less was determined as a condition excellent in the protection property in consideration of the adhesion of the scale and long-term use.

発明者らは、上記試験2の酸化増量が1.30mg/cm2以下となり優れた浸炭性を有する雰囲気中における耐酸化性を有し、且つ、上記試験3の酸化増量が2.50mg/cm2以下となり長期使用を考慮した上で異常酸化を発生しない優れた保護性を有するための条件を鋭意検討した結果を図1に示す。この結果、上記試験1でステンレス鋼の表面に、スケールの厚みに占めるCr23層厚みの割合xが20%以上、スケールと母材との間のSi濃化層のSi濃度yが0.4%以上、かつ、下記(iii)式を満足するスケールを形成することを特徴とすることが耐浸炭性を改善し、更に耐酸化性を改善することが分かった。
x+10y/Si−50≧0 ・・・式(iii)
但し、式中の元素記号は、当該元素の含有量(質量%)を意味する。
The inventors have oxidation resistance in an atmosphere having an excellent carburizing property with an oxidation increase in Test 2 of 1.30 mg / cm 2 or less, and an oxidation increase in Test 3 of 2.50 mg / cm 2. the results of conditions of intensive studies of for having excellent protective properties which does not generate abnormal oxidation in consideration of the long-term use becomes 2 or less shown in Fig. As a result, the ratio x of the Cr 2 O 3 layer thickness to the thickness of the scale in the test 1 above is 20% or more, and the Si concentration y of the Si concentrated layer between the scale and the base material is 0. It was found that the feature of forming a scale that satisfies .4% or more and satisfies the following formula (iii) improves carburization resistance and further improves oxidation resistance.
x + 10y / Si-50 ≧ 0 Formula (iii)
However, the element symbol in a formula means content (mass%) of the said element.

また、望ましくは、上記試験1でステンレス鋼の表面に、スケールの厚みに占めるCr23層厚みの割合xが30%以上、スケールと母材との間のSi濃化層のSi濃度yが0.6%以上、かつ、下記(iii´)式を満足するスケールを形成することを特徴とすると良い。
x+10y/Si−60≧0 ・・・式(iii´)
Desirably, the ratio x of the Cr 2 O 3 layer occupying the scale thickness is 30% or more on the surface of the stainless steel in Test 1 above, and the Si concentration y of the Si concentrated layer between the scale and the base material is y. Is preferably 0.6% or more and a scale satisfying the following formula (iii ′) is formed.
x + 10y / Si-60 ≧ 0 Formula (iii ′)

更に、発明者らは、上記試験1でステンレス鋼の表面に、スケールの厚みに占めるCr23層厚みの割合xが20%以上、スケールと母材との間のSi濃化層のSi濃度yが0.4%以上、かつ、上記(iii)式を満足するスケールを形成する条件を鋭意検討した結果を図2に示す。この結果、下記(i)式を満足することを特徴とすることが耐浸炭性を改善し、更に耐酸化性を改善するために必要であるスケールを形成することが分かった。
Cr+12Si−4Mn−14.5≧0 ・・・式(i)
但し、式中の元素記号は、当該元素の含有量(質量%)を意味する。
Further, the inventors have found that the ratio x of the Cr 2 O 3 layer occupying the thickness of the scale is 20% or more on the surface of the stainless steel in Test 1 above, and Si in the Si concentrated layer between the scale and the base material. FIG. 2 shows the result of intensive studies on the conditions for forming a scale where the concentration y is 0.4% or more and the above formula (iii) is satisfied. As a result, it was found that satisfying the following formula (i) improves the carburization resistance and further forms a scale necessary for improving the oxidation resistance.
Cr + 12Si-4Mn-14.5 ≧ 0 Formula (i)
However, the element symbol in a formula means content (mass%) of the said element.

また、望ましくは、下記(i´)式を満足すると良い。
Cr+12Si−4Mn−16.5≧0 ・・・式(i´)
Desirably, the following equation (i ′) is satisfied.
Cr + 12Si-4Mn-16.5 ≧ 0 Formula (i ′)

更に、発明者らは、上記試験3のスケール剥離量が0.50mg/cm2以下となりスケールの密着性及び長期使用を考慮した上での保護性を有するための条件を鋭意検討した結果を図3に示す。この結果、下記(ii)式を満足することを特徴とすることが耐浸炭性を改善し、更に耐酸化性を改善することが分かった。
aCr+bSi+1.6Mn+27Ti+33Al+13.5≧0 ・・・式(ii)
Cr+Si≧19.5の場合、a=−0.8、b=−0.2
Cr+Si<19.5かつSi≦0.20の場合、a=−1、b=29
Cr+Si<19.5かつSi>0.20の場合、a=−1、b=−3.7
但し、式中の元素記号は、当該元素の含有量(質量%)を意味する。
Furthermore, the inventors have shown the result of earnestly examining the conditions for providing the protective property after considering the adhesion of the scale and the long-term use with the scale peeling amount of the above test 3 being 0.50 mg / cm 2 or less. 3 shows. As a result, it was found that the fact that the following formula (ii) is satisfied improves the carburization resistance and further improves the oxidation resistance.
aCr + bSi + 1.6Mn + 27Ti + 33Al + 13.5 ≧ 0 Formula (ii)
When Cr + Si ≧ 19.5, a = −0.8, b = −0.2
When Cr + Si <19.5 and Si ≦ 0.20, a = −1, b = 29
In the case of Cr + Si <19.5 and Si> 0.20, a = −1, b = −3.7
However, the element symbol in a formula means content (mass%) of the said element.

また、望ましくは、下記(ii´)式を満足することを特徴とすると良い。
aCr+bSi+1.6Mn+27Ti+33Al+13.2≧0 ・・・式(ii´)
Cr+Si≧19.5の場合、a=−0.8、b=−0.2
Cr+Si<19.5かつSi≦0.20の場合、a=−1、b=29
Cr+Si<19.5かつSi>0.20の場合、a=−1、b=−3.7
Desirably, the following equation (ii ′) is satisfied.
aCr + bSi + 1.6Mn + 27Ti + 33Al + 13.2 ≧ 0 Formula (ii ′)
When Cr + Si ≧ 19.5, a = −0.8, b = −0.2
When Cr + Si <19.5 and Si ≦ 0.20, a = −1, b = 29
In the case of Cr + Si <19.5 and Si> 0.20, a = −1, b = −3.7

更に、個々の元素の効果についても検討を進め、浸炭性を有する雰囲気中における耐酸化性に優れたフェライト系ステンレス鋼板を発明した。   Furthermore, the effects of individual elements were also studied, and a ferritic stainless steel sheet excellent in oxidation resistance in an atmosphere having carburizing properties was invented.

以下、本発明における各組成を限定した理由について説明する。   Hereinafter, the reason why each composition in the present invention is limited will be described.

(C:0.02%以下)
Cは、成形性と耐食性を劣化させ、高温強度の低下をもたらす。したがって、0.02%以下、好ましくは0.015%以下とする。但し、過度の低減は精錬コストの増加に繋がるため、下限は0.001%とするのが望ましい。また、Cは過度でなくとも低減に従い加速度的に精錬コストが増大する。また、一定以上のCの低減には特殊な設備が必要となることや、生産性を著しく損なうこともある。そのため、低コスト化を図るためにCの低減の緩和が望まれる場合がある。しかし、Cはオーステナイト形成元素であり、酸化の進行に伴う表層部のCr低下により、表層部のみフェライト相からオーステナイト相へ相変態することを助長する。浸炭性を有する雰囲気中においては、鋼中のCに加えて、浸炭により更にCが増加するため、表層部のフェライト相からオーステナイト相へ相変態することが助長される。同様にNもオーステナイト形成元素であり同様の効果がある。そのため、浸炭性を有する雰囲気中における耐酸化性を考慮すると、C+Nを0.020%超とすることは難しい。しかし、本発明の規定の範囲内であれば、C+Nを0.020%超とすることも可能である。
(C: 0.02% or less)
C deteriorates moldability and corrosion resistance and brings about a decrease in high temperature strength. Therefore, it is 0.02% or less, preferably 0.015% or less. However, excessive reduction leads to an increase in refining costs, so the lower limit is preferably 0.001%. Further, even if C is not excessive, the refining cost increases at an accelerated rate as it decreases. Moreover, special equipment is required to reduce C above a certain level, and productivity may be significantly impaired. Therefore, there is a case where reduction of C is desired to reduce the cost. However, C is an austenite-forming element and promotes the phase transformation of the surface layer portion from the ferrite phase to the austenite phase due to the decrease in Cr of the surface layer portion as the oxidation proceeds. In an atmosphere having carburizing properties, in addition to C in steel, C further increases due to carburizing, which facilitates phase transformation from the ferrite phase of the surface layer portion to the austenite phase. Similarly, N is an austenite forming element and has the same effect. Therefore, considering oxidation resistance in an atmosphere having carburizing properties, it is difficult to make C + N more than 0.020%. However, C + N may be more than 0.020% within the range specified in the present invention.

(N:0.02%以下)
NはCと同様、成形性と耐食性を劣化させ、高温強度の低下をもたらす。したがって、0.02%以下とする。但し、過度の低減は精錬コストの増加に繋がるため、下限は0.003%とするのが望ましい。また、Nは過度でなくとも低減に従い加速度的に精錬コストが増大する。また、一定以上のNの低減には特殊な設備が必要となることや、生産性を著しく損なうこともある。そのため、低コスト化を図るためにNの低減の緩和が望まれる場合がある。しかし、Nはオーステナイト形成元素であり、酸化の進行に伴う表層部のCr低下により、表層部のみフェライト相からオーステナイト相へ相変態することを助長する。浸炭性を有する雰囲気中においては、浸炭により表層部のフェライト相からオーステナイト相へ相変態することが助長されているので、N低減の緩和による耐酸化性の劣化は大きい。同様にCもオーステナイト形成元素であり同様の効果がある。そのため、浸炭性を有する雰囲気中における耐酸化性を考慮すると、C+Nを0.020%超とすることは難しい。しかし、本発明の規定の範囲内であれば、C+Nを0.020%超とすることも可能である。
(N: 0.02% or less)
N, like C, degrades moldability and corrosion resistance and causes a reduction in high-temperature strength. Therefore, it is made 0.02% or less. However, excessive reduction leads to an increase in refining costs, so the lower limit is preferably 0.003%. Further, even if N is not excessive, the refining cost increases at an accelerated rate as it decreases. Moreover, special equipment is required to reduce N above a certain level, and productivity may be significantly impaired. Therefore, there is a case where reduction of N is desired to reduce the cost. However, N is an austenite-forming element, and promotes the phase transformation from the ferrite phase to the austenite phase only in the surface layer portion due to the Cr decrease in the surface layer portion as the oxidation proceeds. In an atmosphere having carburizing properties, the carburization promotes the phase transformation from the ferrite phase of the surface layer portion to the austenite phase, so that the deterioration of oxidation resistance due to relaxation of N reduction is large. Similarly, C is an austenite forming element and has the same effect. Therefore, considering oxidation resistance in an atmosphere having carburizing properties, it is difficult to make C + N more than 0.020%. However, C + N may be more than 0.020% within the range specified in the present invention.

(Si:0.05%以上、3.0%以下)
Siは、脱酸剤として添加される元素であるとともに、大気においても浸炭性を有する雰囲気中においても耐酸化性を改善する重要な元素である。耐酸化性を維持するためには0.05%以上の添加を必要とする。また、前述のように、本発明範囲においては、Si添加は、スケールの密着性を低下させる場合もある。また、過度に添加すると加工性が低下する。したがって、3.0%以下とする。更に、過度の低減は耐酸化性の低下に加え、脱酸不良やコスト増加を招き、過度の添加による加工性の低下を更に考慮すると、下限は0.10%とすることが望ましく、上限は2.8%が望ましい。より望ましくは、0.15〜1.2%の範囲である。
(Si: 0.05% or more, 3.0% or less)
Si is an element added as a deoxidizer and is an important element that improves oxidation resistance both in the atmosphere and in an atmosphere having carburizing properties. In order to maintain oxidation resistance, addition of 0.05% or more is required. In addition, as described above, in the scope of the present invention, Si addition may reduce the adhesion of the scale. Moreover, when it adds excessively, workability will fall. Therefore, it is 3.0% or less. Furthermore, excessive reduction leads to poor deoxidation and cost increase in addition to a decrease in oxidation resistance, and further considering the decrease in workability due to excessive addition, the lower limit is preferably 0.10%, the upper limit is 2.8% is desirable. More desirably, it is 0.15 to 1.2% of range.

(Mn:0.05%以上、2.0%以下)
Mnは、脱酸剤として添加される元素であるとともに、大気においても浸炭性を有する雰囲気中においてもスケールの密着性を改善する重要な元素である。スケールの密着性を維持するためには0.05%以上の添加を必要とする。また、前述のように、本発明範囲においては、Mn添加は浸炭性を有する雰囲気中における耐酸化性を低下させる。したがって、2.00%以下とする。更に、過度の低減はコスト増加を招き、また、過度に添加は耐酸化性の低下に加え、常温の均一伸びが低下する他、MnSを形成して耐食性が低下することを考慮すると、下限は0.10%とすることが望ましく、上限は1.50%が望ましい。より望ましくは、0.15〜1.20%の範囲である。
(Mn: 0.05% or more, 2.0% or less)
Mn is an element added as a deoxidizer, and is an important element that improves the adhesion of the scale both in the atmosphere and in an atmosphere having carburizing properties. In order to maintain the adhesion of the scale, addition of 0.05% or more is required. Further, as described above, in the scope of the present invention, the addition of Mn reduces the oxidation resistance in an atmosphere having carburizing properties. Therefore, it is 2.00% or less. Furthermore, excessive reduction leads to an increase in cost, and in addition to excessive reduction of oxidation resistance, uniform elongation at room temperature decreases, and considering that corrosion resistance decreases by forming MnS, the lower limit is The upper limit is desirably 0.10%, and the upper limit is desirably 1.50%. More desirably, it is 0.15 to 1.20% of range.

(P:0.04%以下)
Pは、製鋼精錬時に主として原料から混入してくる不純物であり、含有量が高くなると、靭性や溶接性が低下するため、その含有量は少ないほど良い。したがって、0.04%以下とする。但し、過度の低減は精錬コストの増加に繋がるため、下限は0.01%とするのが望ましい。
(P: 0.04% or less)
P is an impurity mainly mixed from raw materials at the time of steelmaking refining, and as the content increases, the toughness and weldability decrease, so the smaller the content, the better. Therefore, it is made 0.04% or less. However, excessive reduction leads to an increase in refining costs, so the lower limit is preferably 0.01%.

(S:0.01%以下)
Sは、製鋼精錬時に主として原料から混入してくる不純物であり、耐食性を劣化させるため、その含有量は少ないほど良い。したがって、0.01%以下とする。但し、過度の低減は精錬コストの増加に繋がるため、下限は0.0003%とするのが望ましい。
(S: 0.01% or less)
S is an impurity mainly mixed from raw materials during steelmaking refining, and deteriorates the corrosion resistance. Therefore, the smaller the content, the better. Therefore, it is 0.01% or less. However, excessive reduction leads to an increase in refining costs, so the lower limit is preferably 0.0003%.

(Cr:12.0%以上、25.0%以下)
Crは、耐酸化性を付与するためには非常に有効な元素であり、耐酸化性を維持するためには12.0%以上の添加を必要とする。一方、25.0%超では加工性が低下するとともに靭性の劣化をもたらすため、12.0〜25.0%とする。更に、耐酸化性に加え、高温強度、高温疲労特性や製造コストを考慮すると、下限は12.5%とすることが望ましく、上限は20%が望ましい。更に望ましくは、13.0〜18.0%である。また、Crは高価な元素であるため、低コスト化を図るために極力低減することが望まれる場合がある。しかし、浸炭性を有する雰囲気中における耐酸化性に特に重要な元素であり、14.5%未満とすることは難しい。しかし、本発明の規定の範囲内であれば、Crを14.5%未満とすることも可能である。さらに、低コスト化に加え、加工性の向上も考慮して、Crを14.0%未満とすることも可能である。
(Cr: 12.0% or more, 25.0% or less)
Cr is an extremely effective element for imparting oxidation resistance, and addition of 12.0% or more is required to maintain oxidation resistance. On the other hand, if it exceeds 25.0%, the workability is lowered and the toughness is deteriorated, so the content is made 12.0 to 25.0%. Furthermore, when considering high temperature strength, high temperature fatigue characteristics and manufacturing cost in addition to oxidation resistance, the lower limit is desirably 12.5%, and the upper limit is desirably 20%. More desirably, it is 13.0 to 18.0%. Further, since Cr is an expensive element, it may be desired to reduce it as much as possible in order to reduce the cost. However, it is an element particularly important for oxidation resistance in a carburizing atmosphere, and it is difficult to make it less than 14.5%. However, if it is within the prescribed range of the present invention, Cr can be made less than 14.5%. Furthermore, considering the improvement in workability in addition to cost reduction, Cr can be made less than 14.0%.

(Ni:0.01%以上、2.0%以下)
Niは耐食性を向上させる元素であるとともに、高温強度及び靭性を向上させる効果もある。しかし、過度な添加は成型性を低下させる。したがって、0.01〜2.0%とする。更に、Niは高価であることを考慮すると、上限は1.0%が望ましい。更に望ましくは、0.50%である。また、Niの耐食性向上効果は大きく、耐食性という付加価値を追加する上では有効的な活用が望まれる場合がある。しかし、Niはオーステナイト形成元素であり、酸化の進行に伴う表層部のCr低下により、表層部のみフェライト相からオーステナイト相へ相変態することを助長する。浸炭性を有する雰囲気中においては、浸炭により表層部のフェライト相からオーステナイト相へ相変態することが助長されているので、Ni添加による耐酸化性の劣化は大きい。同様にCuもオーステナイト形成元素であり、Niのオーステナイト形成能はCuの約2倍である。そのため、浸炭性を有する雰囲気中における耐酸化性を考慮すると、Cu+2Niを0.30%超とすることは難しい。しかし、本発明の規定の範囲内であれば、Cu+2Niを0.30%超とすることも可能である。さらに、これら元素の効果を積極的に活用するために、Cu+2Niを1.00%超とすることも可能である。
(Ni: 0.01% or more, 2.0% or less)
Ni is an element that improves corrosion resistance, and also has an effect of improving high-temperature strength and toughness. However, excessive addition reduces moldability. Therefore, the content is set to 0.01 to 2.0%. Furthermore, considering that Ni is expensive, the upper limit is desirably 1.0%. More preferably, it is 0.50%. Further, the effect of improving the corrosion resistance of Ni is large, and there are cases where effective use is desired in order to add the added value of corrosion resistance. However, Ni is an austenite-forming element, and promotes the phase transformation from the ferrite phase to the austenite phase only in the surface layer portion due to the decrease in Cr of the surface layer portion as the oxidation proceeds. In an atmosphere having carburizing properties, the carburization promotes the phase transformation from the ferrite phase of the surface layer portion to the austenite phase, so the deterioration of oxidation resistance due to the addition of Ni is large. Similarly, Cu is an austenite forming element, and Ni has an austenite forming ability approximately twice that of Cu. Therefore, considering oxidation resistance in an atmosphere having carburizing properties, it is difficult to make Cu + 2Ni exceed 0.30%. However, Cu + 2Ni can be more than 0.30% within the specified range of the present invention. Furthermore, in order to actively utilize the effects of these elements, it is possible to make Cu + 2Ni exceed 1.00%.

(Ti:0.001%以上、0.40%以下)
Tiは、C,N,Sと結合して耐食性、耐粒界腐食性、深絞り性の指標となるr値を向上させる元素である。また、Tiは、大気においても浸炭性を有する雰囲気中においても耐スケール剥離性を向上させる元素である。しかし、多量のTiは固溶Ti量が増加して均一伸びを低下させる。したがって、0.001〜0.40%以下とする。更に、精錬コストを考慮すると、下限は0.003%とするのが望ましい。更に、粗大なTi系析出物を形成し、穴拡げ加工時の割れの起点になり、穴拡げ性を劣化させることを考慮すると、上限は0.30%が望ましい。更に、表面疵の発生を考慮すると、上限は0.25%が更に望ましい。また、Tiの耐食性向上効果は大きく、耐食性という付加価値を追加する上では有効的な活用が望まれる場合がある。しかし、過度に添加すると、Crの酸化を促進して母材表層部のCr低下を促進する、もしくは、スケール中のボイドや空孔などを増加することにより一酸化炭素もしくは炭化水素系ガスがスケールを透過し易くすることで、浸炭性を有する雰囲気中における耐酸化性が低下する。そのため、浸炭性を有する雰囲気中における耐酸化性を考慮すると、Tiを0.20%超とすることは難しい。しかし、本発明の規定の範囲内であれば、Tiを0.20%超とすることも可能である。
(Ti: 0.001% or more, 0.40% or less)
Ti is an element that combines with C, N, and S to improve the r value that serves as an index of corrosion resistance, intergranular corrosion resistance, and deep drawability. Further, Ti is an element that improves the scale peel resistance both in the air and in a carburizing atmosphere. However, a large amount of Ti increases the amount of solid solution Ti and decreases the uniform elongation. Therefore, it is made 0.001 to 0.40% or less. Furthermore, considering the refining cost, the lower limit is preferably 0.003%. Furthermore, considering the fact that coarse Ti-based precipitates are formed, become the starting point of cracks during hole expansion processing, and the hole expandability is deteriorated, the upper limit is preferably 0.30%. Furthermore, considering the occurrence of surface defects, the upper limit is more preferably 0.25%. Further, Ti has a large effect of improving corrosion resistance, and there are cases where effective use is desired in order to add an added value of corrosion resistance. However, if added excessively, the oxidation of Cr is promoted to promote Cr reduction in the surface layer of the base material, or the carbon monoxide or hydrocarbon gas is scaled by increasing voids and vacancies in the scale. By making it easy to permeate, oxidation resistance in an atmosphere having carburizing properties is lowered. Therefore, considering oxidation resistance in an atmosphere having carburizing properties, it is difficult to make Ti more than 0.20%. However, if it is within the prescribed range of the present invention, Ti may be more than 0.20%.

(Al:0.002%以上、0.25%以下)
Alは、脱酸元素として添加される他、固溶強化元素として高温強度向上に有用である。また、Alは、大気においても浸炭性を有する雰囲気中においても耐スケール剥離性を向上させる元素である。しかし、過度の添加は硬質化して均一伸びを著しく低下させる他、靭性が著しく低下する。したがって、0.002〜0.25%とする。更に、精錬コストを考慮すると、下限は0.005%とするのが更に望ましい。更に、表面疵の発生や溶接性を考慮すると、上限は0.20%が望ましい。
(Al: 0.002% or more, 0.25% or less)
In addition to being added as a deoxidizing element, Al is useful as a solid solution strengthening element for improving high-temperature strength. In addition, Al is an element that improves the scale peel resistance both in the air and in a carburizing atmosphere. However, excessive addition hardens and significantly reduces the uniform elongation, and toughness significantly decreases. Therefore, it is made 0.002 to 0.25%. Furthermore, considering the refining cost, the lower limit is more preferably 0.005%. Furthermore, considering the occurrence of surface flaws and weldability, the upper limit is preferably 0.20%.

(V:0.01%以上、0.20%以下)
Vは、微細な炭窒化物を形成し、析出強化作用が生じて高温強度向上に寄与する。しかし、過度の添加は析出物を粗大化して高温強度が低下し、熱疲労寿命は低下してしまう。したがって、0.01〜0.20%とする。
(V: 0.01% or more, 0.20% or less)
V forms fine carbonitrides and causes a precipitation strengthening action, which contributes to an improvement in high temperature strength. However, excessive addition coarsens the precipitate, lowers the high-temperature strength, and reduces the thermal fatigue life. Therefore, the content is set to 0.01 to 0.20%.

(B:0.0002%以上、0.0050%以下)
Bは、高温強度や熱疲労特性を向上させる元素である。しかし、過度の添加は熱間加工性や鋼表面の表面性状を低下させる。したがって、0.0002〜0.0050%以下とする。
(B: 0.0002% or more, 0.0050% or less)
B is an element that improves high-temperature strength and thermal fatigue characteristics. However, excessive addition reduces the hot workability and the surface properties of the steel surface. Therefore, the content is 0.0002 to 0.0050% or less.

加えて、本発明では、Cu、Mo、Nbの1種または2種以上を添加することにより、特性を更に向上させることができる。   In addition, in the present invention, the characteristics can be further improved by adding one or more of Cu, Mo, and Nb.

(Cu:2.0%以下)
Cuは、耐食性向上に有効な元素である。また、Cuは高温強度を向上する元素であり、Cr、Nb、Moの代替もしくは、Cr、Nb、Moを利用した上で更なる高温強度向上を図るために有効的な活用が望まれる場合がある。高温強度はε−Cuが析出することによる析出硬化作用により向上される。しかし、過度な添加は熱間加工性を低下させる。したがって、2.0%以下とする。ただし、NbまたはMoが本発明の規定の範囲内であれば無添加でもよい。また、過度な添加はプレス成型性を低下させることを考慮すると、上限は1.50%が望ましい。更に望ましくは、1.30%である。また、Cuはオーステナイト形成元素であり、酸化の進行に伴う表層部のCr低下により、表層部のみフェライト相からオーステナイト相へ相変態することを助長する。浸炭性を有する雰囲気中においては、浸炭により表層部のフェライト相からオーステナイト相へ相変態することが助長されているので、Cu添加による耐酸化性の劣化は大きい。同様にNiもオーステナイト形成元素であり、Niのオーステナイト形成能はCuの約2倍である。そのため、浸炭性を有する雰囲気中における耐酸化性を考慮すると、Cu+2Niを0.30%超とすることは難しい。しかし、本発明の規定の範囲内であれば、Cu+2Niを0.30%超とすることも可能である。さらに、これら元素の効果を積極的に活用するために、Cu+2Niを1.00%超とすることも可能である。Cu含有量を0.01%以上とすると好ましい。
(Cu: 2.0% or less)
Cu is an element effective for improving corrosion resistance. Cu is an element that improves high-temperature strength, and may be used effectively to replace Cr, Nb, and Mo, or to further improve high-temperature strength after using Cr, Nb, and Mo. is there. The high temperature strength is improved by the precipitation hardening action caused by the precipitation of ε-Cu. However, excessive addition reduces hot workability. Therefore, it is set to 2.0% or less. However, as long as Nb or Mo is within the specified range of the present invention, no addition may be performed. Further, considering that excessive addition reduces press moldability, the upper limit is desirably 1.50%. More desirably, it is 1.30%. Moreover, Cu is an austenite forming element, and promotes the phase transformation from the ferrite phase to the austenite phase only in the surface layer portion due to the decrease in Cr of the surface layer portion as the oxidation proceeds. In an atmosphere having carburizing properties, the carburization promotes the phase transformation from the ferrite phase of the surface layer portion to the austenite phase, so that the deterioration of oxidation resistance due to the addition of Cu is large. Similarly, Ni is an austenite forming element, and Ni has an austenite forming ability approximately twice that of Cu. Therefore, considering oxidation resistance in an atmosphere having carburizing properties, it is difficult to make Cu + 2Ni exceed 0.30%. However, Cu + 2Ni can be more than 0.30% within the specified range of the present invention. Furthermore, in order to actively utilize the effects of these elements, it is possible to make Cu + 2Ni exceed 1.00%. The Cu content is preferably 0.01% or more.

(Mo:2.00%以下)
Moは、耐食性を向上させるとともに、固溶強化による高温強度向上に対して有効である。しかし、過度な添加は成型性を低下させる。したがって、2.00%以下とする。更に、製造性を考慮すると、上限は1.50%が望ましい。また、Moは高価な元素であるため、低コスト化を図るために低減もしくは無添加とすることが望まれる場合がある。しかし、Moはフェライト形成元素であり、酸化の進行に伴う表層部のCr低下により、表層部のみフェライト相からオーステナイト相へ相変態することを抑制する。浸炭性を有する雰囲気中においては、浸炭により表層部のフェライト相からオーステナイト相へ相変態することが助長されているので、Mo添加による耐酸化性の改善は大きい。そのため、浸炭性を有する雰囲気中における耐酸化性を考慮すると、Moを0.50%未満もしくは無添加とすることは難しい。しかし、本発明の規定の範囲内であれば、Moを0.50%未満もしくは無添加とすることも可能である。Mo含有量を0.01%以上とすると好ましい。
(Mo: 2.00% or less)
Mo is effective for improving corrosion resistance and improving high-temperature strength by solid solution strengthening. However, excessive addition reduces moldability. Therefore, it is 2.00% or less. Further, considering the manufacturability, the upper limit is desirably 1.50%. Further, since Mo is an expensive element, it may be desired to reduce or not add it in order to reduce the cost. However, Mo is a ferrite-forming element and suppresses a phase transformation from the ferrite phase to the austenite phase only in the surface layer portion due to the Cr decrease in the surface layer portion as the oxidation proceeds. In an atmosphere having carburizing properties, the carburization promotes the phase transformation from the ferrite phase of the surface layer portion to the austenite phase, so that the oxidation resistance improvement by adding Mo is great. Therefore, considering oxidation resistance in an atmosphere having carburizing properties, it is difficult to make Mo less than 0.50% or no additive. However, it is possible to make Mo less than 0.50% or no addition as long as it is within the specified range of the present invention. The Mo content is preferably 0.01% or more.

(Nb:1.00%以下)
Nbは、固溶強化及び析出物微細化強化により高温強度を向上させるとともに、CやNを炭窒化物として固定し、耐食性、耐粒界腐食性を向上させる。しかし、過度な添加は均一伸びを低下させ、穴拡げ性が劣化する。したがって、1.00%以下とする。更に、製造性を考慮すると、上限は0.60%が望ましい。また、Nbは高価な元素であり、また、生産の9割がブラジルであり、供給偏在性が高いため、資源リスクが高く、低コスト化を図るために低減もしくは無添加とすることが望まれる場合がある。しかし、Nbはフェライト形成元素であり、酸化の進行に伴う表層部のCr低下により、表層部のみフェライト相からオーステナイト相へ相変態することを抑制する。浸炭性を有する雰囲気中においては、浸炭により表層部のフェライト相からオーステナイト相へ相変態することが助長されているので、Nb添加による耐酸化性の改善は大きい。更に浸炭性を有する雰囲気中においては、浸炭してくるCと反応して浸炭速度を遅延する効果もある。そのため、浸炭性を有する雰囲気中における耐酸化性を考慮すると、Nbを0.35%未満もしくは無添加とすることは難しい。しかし、本発明の規定の範囲内であれば、Nbを0.35%未満もしくは無添加とすることも可能である。Nb含有量を0.001%以上とすると好ましい。
(Nb: 1.00% or less)
Nb improves the high temperature strength by solid solution strengthening and precipitate refinement strengthening, and fixes C and N as carbonitrides to improve corrosion resistance and intergranular corrosion resistance. However, excessive addition reduces the uniform elongation and deteriorates the hole expandability. Therefore, it is 1.00% or less. Further, considering the manufacturability, the upper limit is preferably 0.60%. Also, Nb is an expensive element, and 90% of production is Brazil. Since supply is highly uneven, resource risk is high, and it is desirable to reduce or add no element to reduce costs. There is a case. However, Nb is a ferrite-forming element and suppresses the phase transformation of the surface layer portion from the ferrite phase to the austenite phase only due to the decrease in Cr of the surface layer portion as the oxidation proceeds. In an atmosphere having carburizing properties, the carburization promotes the phase transformation from the ferrite phase of the surface layer portion to the austenite phase, so that the oxidation resistance is greatly improved by the addition of Nb. Further, in an atmosphere having carburizing properties, there is an effect of delaying the carburizing rate by reacting with carburizing C. Therefore, considering oxidation resistance in an atmosphere having carburizing properties, it is difficult to make Nb less than 0.35% or no additive. However, Nb may be less than 0.35% or not added as long as it is within the specified range of the present invention. The Nb content is preferably 0.001% or more.

加えて、本発明では、Ca、Zr、Y、Hf、REMの1種または2種以上を添加することにより、特性を更に向上させることができる。   In addition, in the present invention, the characteristics can be further improved by adding one or more of Ca, Zr, Y, Hf, and REM.

(Ca:0.0002%以上、0.0030%以下)
Caは、脱硫のために必要に応じて添加される。この作用は0.0002%未満では発現しないため、下限を0.0002%とする。しかし、過度の添加は水溶性の介在物であるCaSの生成により耐食性を低下させるため、上限を0.0030%とする。また、Caは耐酸化性を向上する元素でもある。
(Ca: 0.0002% or more, 0.0030% or less)
Ca is added as necessary for desulfurization. Since this effect does not appear at less than 0.0002%, the lower limit is made 0.0002%. However, excessive addition reduces the corrosion resistance due to the formation of CaS which is a water-soluble inclusion, so the upper limit is made 0.0030%. Ca is also an element that improves oxidation resistance.

(Zr:0.01%以上、0.30%以下)
Zrは、耐食性、耐粒界腐食性、高温強度を向上するため、必要に応じて0.01%以上添加する。しかし、過度の添加は加工性、製造性を低下させるため、上限を0.30%とする。また、Zrは耐酸化性を向上する元素でもある。
(Zr: 0.01% or more, 0.30% or less)
Zr is added in an amount of 0.01% or more as necessary to improve corrosion resistance, intergranular corrosion resistance, and high temperature strength. However, excessive addition reduces workability and manufacturability, so the upper limit is made 0.30%. Zr is also an element that improves oxidation resistance.

(Y:0.001%以上、0.20%以下)
Yは、鋼の清浄度を向上し、耐銹性、熱間加工性を向上するため、必要に応じて0.001%以上添加する。しかし、過度の添加は合金コストの上昇と製造性の低下に繋がるため、上限を0.20%とする。また、Yは耐酸化性を向上する元素でもある。
(Y: 0.001% or more, 0.20% or less)
Y is added in an amount of 0.001% or more as necessary in order to improve the cleanliness of the steel and improve the weather resistance and hot workability. However, excessive addition leads to an increase in alloy cost and a decrease in manufacturability, so the upper limit is made 0.20%. Y is also an element that improves oxidation resistance.

(Hf:0.001%以上、1.0%以下)
Hfは耐食性、耐粒界腐食性、高温強度を向上するため、必要に応じて0.001%以上添加する。しかし、過度の添加は加工性、製造性を低下させるため、上限を1.0%とする。また、Hfは耐酸化性を向上する元素でもある。
(Hf: 0.001% or more, 1.0% or less)
Hf is added in an amount of 0.001% or more as necessary to improve corrosion resistance, intergranular corrosion resistance, and high temperature strength. However, excessive addition reduces workability and manufacturability, so the upper limit is made 1.0%. Hf is also an element that improves oxidation resistance.

(REM:0.001%以上、0.20%以下)
REM(希土類元素)は、鋼の清浄度を向上し、耐銹性、熱間加工性を向上するため、必要に応じて0.001%以上添加する。しかし、過度の添加は合金コストの上昇と製造性の低下に繋がるため、上限を0.20%とする。また、REMは耐酸化性を向上する元素でもある。REMは、一般的な定義に従う。スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)の2元素と、ランタン(La)からルテチウム(Lu)までの15元素(ランタノイド)の総称を指す。単独で添加しても良いし、混合物であっても良い。
(REM: 0.001% or more, 0.20% or less)
REM (rare earth element) is added in an amount of 0.001% or more as necessary in order to improve the cleanliness of the steel and improve the weather resistance and hot workability. However, excessive addition leads to an increase in alloy cost and a decrease in manufacturability, so the upper limit is made 0.20%. REM is also an element that improves oxidation resistance. REM follows the general definition. It is a generic term for two elements of scandium (Sc) and yttrium (Y) and 15 elements (lanthanoid) from lanthanum (La) to lutetium (Lu). It may be added alone or as a mixture.

加えて、本発明では、W、Sn、Mg、Co、Sb、Bi、Ta、Gaの1種または2種以上を添加することにより、特性を更に向上させることができる。   In addition, in the present invention, the characteristics can be further improved by adding one or more of W, Sn, Mg, Co, Sb, Bi, Ta, and Ga.

(W:0.01%以上、5.0%以下)
Wは、耐食性と高温強度を向上するため、必要に応じて0.01%以上添加する。しかし、過度の添加は靭性、製造性を低下させるため、上限を5.0%とする。
(W: 0.01% or more, 5.0% or less)
W is added in an amount of 0.01% or more as necessary to improve corrosion resistance and high-temperature strength. However, excessive addition reduces toughness and manufacturability, so the upper limit is made 5.0%.

(Sn:0.002%以上、1.0%以下)
Snは、耐食性と高温強度を向上するため、必要に応じて0.002%以上添加する。しかし、過度の添加は靭性、製造性を低下させるため、上限を1.0%とする。
(Sn: 0.002% or more, 1.0% or less)
Sn is added in an amount of 0.002% or more as necessary in order to improve the corrosion resistance and the high temperature strength. However, excessive addition reduces toughness and manufacturability, so the upper limit is made 1.0%.

(Mg:0.0002%以上、0.0030%以下)
Mgは、脱酸元素として添加させる場合がある他、スラブの組織を微細化させ、成型性向上に利用できるため、必要に応じて0.0002%以上添加する。しかし、過度の添加は耐食性、溶接性、表面品質を低下させるため、上限を0.0030%とする。
(Mg: 0.0002% or more, 0.0030% or less)
In addition to adding Mg as a deoxidizing element, Mg can be refined and used to improve moldability, so 0.0002% or more is added as necessary. However, excessive addition lowers the corrosion resistance, weldability, and surface quality, so the upper limit is made 0.0030%.

(Co:0.01%以上、0.30%以下)
Coは、高温強度を向上するため、必要に応じて0.01%以上添加する。しかし、過度の添加は靭性、製造性を低下させるため、上限を0.30%とする。
(Co: 0.01% or more, 0.30% or less)
Co is added in an amount of 0.01% or more as necessary to improve the high temperature strength. However, excessive addition reduces toughness and manufacturability, so the upper limit is made 0.30%.

(Sb:0.005%以上、0.50%以下)
Sbは、高温強度を向上するため、必要に応じて0.005%以上添加する。しかし、過度の添加は溶接性、靭性を低下させるため、上限を0.50%とする。
(Sb: 0.005% or more, 0.50% or less)
Sb is added in an amount of 0.005% or more as necessary in order to improve the high temperature strength. However, excessive addition reduces weldability and toughness, so the upper limit is made 0.50%.

(Bi:0.001%以上、1.0%以下)
Biは、冷間圧延時に発生するローピングを抑制し、製造性を向上するため、必要に応じて0.001%以上添加する。しかし、過度の添加は熱間加工性を低下させるため、上限を1.0%とする。
(Bi: 0.001% or more, 1.0% or less)
Bi is added in an amount of 0.001% or more as necessary to suppress roping that occurs during cold rolling and improve manufacturability. However, excessive addition reduces hot workability, so the upper limit is made 1.0%.

(Ta:0.001%以上、1.0%以下)
Taは、高温強度を向上するため、必要に応じて0.001%以上添加する。しかし、過度の添加は靭性、製造性を低下させるため、上限を1.0%とする。
(Ta: 0.001% or more, 1.0% or less)
Ta is added in an amount of 0.001% or more as necessary in order to improve the high temperature strength. However, excessive addition reduces toughness and manufacturability, so the upper limit is made 1.0%.

(Ga:0.0002%以上、0.30%以下)
Gaは、耐食性と耐水素脆化特性を向上するため、必要に応じて0.0002%以上添加する。しかし、過度の添加は加工性を低下させるため、上限を0.30%とする。
(Ga: 0.0002% or more, 0.30% or less)
Ga is added in an amount of 0.0002% or more as necessary to improve corrosion resistance and hydrogen embrittlement resistance. However, excessive addition reduces workability, so the upper limit is made 0.30%.

更に、浸炭性を有する雰囲気中における耐酸化性の指標は、水蒸気が10体積%、二酸化炭素が10体積%、一酸化炭素が10体積%、残りが窒素である雰囲気中で850℃に加熱し200時間継続した後で室温まで冷却したときの酸化増量とした。この値が、1.30mg/cm2以下の場合、異常酸化状態に該当せず、良好な浸炭性を有する雰囲気中における耐酸化性を示しているとした。 Furthermore, the index of oxidation resistance in an atmosphere having carburizing properties is that the water vapor is heated to 850 ° C. in an atmosphere of 10% by volume, carbon dioxide of 10% by volume, carbon monoxide of 10% by volume, and the balance being nitrogen. The amount of increase in oxidation was determined after cooling to room temperature after 200 hours. When this value is 1.30 mg / cm 2 or less, it does not correspond to the abnormal oxidation state, and indicates oxidation resistance in an atmosphere having good carburizing properties.

また、浸炭性を有する雰囲気中において形成されたスケールの密着性及び長期使用を考慮した上での保護性の指標は、水蒸気が10体積%、二酸化炭素が10体積%、一酸化炭素が10体積%、残りが窒素である雰囲気中における850℃、200時間の連続酸化試験の後に、続けて大気における950℃、200時間の連続酸化試験を実施した後で室温まで冷却したときの酸化増量とスケール剥離量とした。この酸化増量の値が、2.50mg/cm2以下の場合、異常酸化に該当せず、スケール剥離量が0.50mg/cm2以下であれば金属面が露出するような剥離状況に至らず、良好なスケールの密着性及び長期使用を考慮した上での保護性を示しているとした。 In addition, the protection index after considering the adhesion of the scale formed in the carburizing atmosphere and long-term use is 10% by volume of water vapor, 10% by volume of carbon dioxide, and 10% by volume of carbon monoxide. %, Oxidation increase and scale when cooled to room temperature after continuous oxidation test at 850 ° C. for 200 hours in the atmosphere of nitrogen at 850 ° C. for 200 hours. The amount peeled. The value of the oxidation increase is, in the case of 2.50 mg / cm 2 or less, does not correspond to abnormal oxidation, not lead to a release situation where scale peeling amount to expose the metal surface as long as 0.50 mg / cm 2 or less In addition, it is assumed that the protective property is taken into consideration in consideration of good scale adhesion and long-term use.

次に、本発明における浸炭性を有する雰囲気について説明する。   Next, the atmosphere having carburizing properties in the present invention will be described.

本発明における浸炭性を有する雰囲気とは、雰囲気中のC活量が鋼中のC活量より大きい雰囲気であり、例えば、雰囲気中に一酸化炭素もしくは炭化水素系ガスを含み、雰囲気に含まれる酸素が全て一酸化炭素もしくは炭化水素系ガスと反応しても一酸化炭素もしくは炭化水素系ガスが残存する組成の雰囲気である。また、雰囲気中に多量の二酸化炭素を含み、酸化に使用される酸素源として二酸化炭素が使用されると想定される雰囲気も浸炭性を有する雰囲気である。   The atmosphere having a carburizing property in the present invention is an atmosphere in which the C activity in the atmosphere is larger than the C activity in the steel. For example, the atmosphere contains carbon monoxide or a hydrocarbon-based gas and is included in the atmosphere. The atmosphere has a composition in which carbon monoxide or hydrocarbon gas remains even if all oxygen reacts with carbon monoxide or hydrocarbon gas. In addition, an atmosphere that contains a large amount of carbon dioxide in the atmosphere and that carbon dioxide is assumed to be used as an oxygen source used for oxidation is also an atmosphere having carburizing properties.

更に、雰囲気中の一酸化炭素もしくは炭化水素系ガスが酸素と反応している間は浸炭が緩やかになっていると考えられるので、酸素量が少ない方がその反応時間もしくは頻度が短くなり浸炭が発生する可能性は高くなると考えられる。また、二酸化炭素による浸炭の場合は、酸素が酸化に使用され鋼材表面の狭い範囲において酸素が欠乏することで二酸化炭素が酸化に使用され始め、それに伴い浸炭が発生すると考えられる。つまり、酸素量が少ない方が二酸化炭素による酸化及び浸炭が発生する可能性が高くなると考えられる。したがって、本発明における浸炭性を有する雰囲気は、一酸化炭素及び炭化水素系ガスを合計で1体積%以上且つ酸素が1体積%以下を含み、一酸化炭素及び炭化水素系ガスの合計量が酸素量の2倍以上を含む雰囲気もしくは、二酸化炭素が5%以上且つ酸素が1体積%を含む雰囲気と解釈することが望ましい。   Furthermore, carburization is considered to be slow while the carbon monoxide or hydrocarbon gas in the atmosphere reacts with oxygen. Therefore, the smaller the amount of oxygen, the shorter the reaction time or frequency and the carburization. The possibility of occurrence is considered to be high. In the case of carburizing with carbon dioxide, oxygen is used for oxidation, and oxygen is deficient in a narrow range on the surface of the steel material, so carbon dioxide begins to be used for oxidation, and carburization is thought to occur accordingly. That is, it is considered that the smaller the amount of oxygen, the higher the possibility of oxidation and carburization by carbon dioxide. Therefore, the atmosphere having a carburizing property in the present invention includes carbon monoxide and hydrocarbon-based gas in a total amount of 1% by volume or more and oxygen of 1% by volume or less, and the total amount of carbon monoxide and hydrocarbon-based gas is oxygen. It is desirable to interpret it as an atmosphere containing twice or more of the amount or an atmosphere containing 5% or more of carbon dioxide and 1% by volume of oxygen.

更に、雰囲気中の一酸化炭素及び炭化水素系ガスの合計量と酸素量の乖離が大きいほど、一酸化炭素もしくは炭化水素系ガスと酸素の反応と一酸化炭素もしくは炭化水素系ガスによる浸炭反応が平行して同時に発生し易くなると考えられる。また、二酸化炭素量が多いほど、酸素による酸化と二酸化炭素による酸化が平行して同時に発生し易くなると考えられる。したがって、本発明における浸炭性を有する雰囲気は、一酸化炭素及び炭化水素系ガスを合計で2体積%以上且つ酸素が1体積%以下を含み、一酸化炭素及び炭化水素系ガスの合計が酸素の5倍以上を含む雰囲気もしくは、二酸化炭素が10%以上且つ酸素が1体積%を含む雰囲気と解釈することが更に望ましい。   Furthermore, the greater the difference between the total amount of carbon monoxide and hydrocarbon gas in the atmosphere and the amount of oxygen, the greater the reaction between carbon monoxide or hydrocarbon gas and oxygen and the carburization reaction with carbon monoxide or hydrocarbon gas. It is thought that it becomes easy to generate | occur | produce simultaneously in parallel. Further, it is considered that as the amount of carbon dioxide increases, oxidation by oxygen and oxidation by carbon dioxide are more likely to occur simultaneously in parallel. Therefore, the atmosphere having carburizing properties in the present invention includes carbon monoxide and hydrocarbon-based gas in a total amount of 2% by volume or more and oxygen of 1% by volume or less, and the total of carbon monoxide and hydrocarbon-based gas is oxygen. More preferably, it is interpreted as an atmosphere containing 5 times or more, or an atmosphere containing 10% or more of carbon dioxide and 1% by volume of oxygen.

次に、本発明における耐浸炭性及び耐酸化性に優れた浸炭性を有する雰囲気となる自動車排気系又は燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板の製造方法について説明する。   Next, a method for producing a ferritic stainless steel sheet for an automobile exhaust system or a fuel reformer that provides an atmosphere having a carburizing property excellent in carburizing resistance and oxidation resistance in the present invention will be described.

本発明の鋼板の製造方法については、フェライト系ステンレス鋼を製造する一般的な工程を採用できる。一般に、転炉又は電気炉で溶鋼とし、AOD炉やVOD炉などで精練して、連続鋳造法又は造塊法で鋼片とした後、熱間圧延−熱延板の焼鈍−酸洗−冷間圧延−仕上げ焼鈍−酸洗の工程を経て製造される。必要に応じて、熱延板の焼鈍を省略してもよいし、冷間圧延−仕上げ焼鈍−酸洗を繰り返し行ってもよい。これら各工程の条件は一般的条件で良く、例えば熱延加熱温度1000〜1300℃、熱延板焼鈍温度900〜1200℃、冷延板焼鈍温度800〜1200℃等で行うことが出来る。但し、本発明は製造条件を特徴とするものではなく、その製造条件は限定されるものではない。そのため、製造された鋼が本発明の効果が得られる限りにおいて、熱延条件、熱延板厚、熱延板焼鈍の有無、冷延条件、熱延板及び冷延板焼鈍温度、雰囲気などは適宜選択することが出来る。
また、仕上酸洗前の処理は一般的な処理を行って良く、例えば、ショットブラストや研削ブラシなどの機械的処理や、溶融ソルト処理や中性塩電解処理などの化学的処理を行うことができる。また、冷延・焼鈍後に調質圧延やテンションレベラーを付与しても構わない。更に、製品板厚についても、要求部材厚に応じて選択すれば良い。また、この鋼板を素材として電気抵抗溶接、TIG溶接、レーザー溶接などの通常の排気系部材用ステンレス鋼管の製造方法によって溶接管として製造しても良い。
About the manufacturing method of the steel plate of this invention, the general process which manufactures ferritic stainless steel is employable. Generally, it is made into molten steel in a converter or electric furnace, scoured in an AOD furnace or VOD furnace, and made into a steel piece by a continuous casting method or an ingot-making method, and then hot-rolled-annealed hot-rolled sheet-pickled-cooled It is manufactured through a process of hot rolling, finish annealing and pickling. If necessary, annealing of the hot-rolled sheet may be omitted, or cold rolling-finish annealing-pickling may be repeated. The conditions of these steps may be general conditions, for example, a hot rolling heating temperature of 1000 to 1300 ° C, a hot rolled sheet annealing temperature of 900 to 1200 ° C, a cold rolled sheet annealing temperature of 800 to 1200 ° C, and the like. However, the present invention is not characterized by manufacturing conditions, and the manufacturing conditions are not limited. Therefore, as long as the produced steel can achieve the effects of the present invention, hot rolling conditions, hot rolled sheet thickness, presence or absence of hot rolled sheet annealing, cold rolled conditions, hot rolled sheet and cold rolled sheet annealing temperature, atmosphere, etc. It can be selected as appropriate.
In addition, the treatment before the finish pickling may be a general treatment, for example, mechanical treatment such as shot blasting or grinding brush, chemical treatment such as molten salt treatment or neutral salt electrolysis treatment may be performed. it can. Further, temper rolling or tension leveler may be applied after cold rolling and annealing. Further, the product plate thickness may be selected according to the required member thickness. Moreover, you may manufacture as a welded pipe by the manufacturing method of the normal stainless steel pipe for exhaust system members, such as electrical resistance welding, TIG welding, and laser welding, using this steel plate as a raw material.

次に、浸炭性を有する雰囲気中での使用について説明する。   Next, the use in the atmosphere which has carburizing property is demonstrated.

フェライト系ステンレス鋼板を浸炭性を有する雰囲気中で使用する場合、その雰囲気中において鋼板の表面にスケールの厚みに占めるCr23層厚みの割合xが20%以上、スケールと母材との間のSi濃化層のSi濃度yが0.4%以上、かつ、下記(iii)式を満足するスケールを形成することが優れた耐浸炭性及び耐酸化性を有するために必要である。
x+10y/Si−50≧0 ・・・式(iii)
但し、式中の元素記号は、当該元素の含有量(質量%)を意味する。
When a ferritic stainless steel sheet is used in an atmosphere having carburizing properties, the ratio x of the Cr 2 O 3 layer thickness to the thickness of the scale on the surface of the steel sheet in the atmosphere is 20% or more, between the scale and the base material. In order to have excellent carburization resistance and oxidation resistance, it is necessary to form a scale satisfying the following formula (iii) in which the Si concentration y of the Si concentrated layer is 0.4% or more.
x + 10y / Si-50 ≧ 0 Formula (iii)
However, the element symbol in a formula means content (mass%) of the said element.

この優れた耐浸炭性及び耐酸化性を有するために必要であるスケールは上記本発明に規定する成分を有するフェライト系ステンレス鋼を用い、浸炭性を有する雰囲気中においてステンレス鋼の表面に形成される。浸炭性を有する雰囲気中とは、一酸化炭素、二酸化炭素、炭化水素系ガスのいずれか1種または2種以上と水蒸気を含む雰囲気中であり、600〜1000℃の範囲で熱処理することにより、本発明のフェライト系ステンレス鋼の表面に形成される。また、浸炭性を有する雰囲気には窒素、水素、アルゴン、窒素酸化物、硫黄酸化物などのその他ガスを含んでも良い。   The scale necessary for having excellent carburization resistance and oxidation resistance is formed on the surface of stainless steel in a carburizing atmosphere using ferritic stainless steel having the components specified in the present invention. . In the atmosphere having carburizing properties is an atmosphere containing one or more of carbon monoxide, carbon dioxide, hydrocarbon-based gas and water vapor, and heat treatment in the range of 600 to 1000 ° C., It is formed on the surface of the ferritic stainless steel of the present invention. The atmosphere having carburizing properties may contain other gases such as nitrogen, hydrogen, argon, nitrogen oxide, and sulfur oxide.

また、優れた耐浸炭性及び耐酸化性を有するために必要であるスケールは予め浸炭性を有する雰囲気中において鋼板に形成していても良いが、最終製品のシステム運転初期の試運転等で形成しても良いし、ユーザーが実運転する中で浸炭性を有する雰囲気になった時に形成しても良い。但し、運転中において形成されたスケールの構造を確認することはできない。そのため、最終製品を構成する鋼板が優れた耐浸炭性及び耐酸化性を有するために必要であるスケールを形成し得るか評価する必要がある。   In addition, the scale necessary for having excellent carburization resistance and oxidation resistance may be formed on the steel plate in a carburizing atmosphere in advance, but it is formed by a trial operation at the initial stage of system operation of the final product. Alternatively, it may be formed when an atmosphere having a carburizing property is obtained during actual operation by the user. However, the scale structure formed during operation cannot be confirmed. Therefore, it is necessary to evaluate whether or not the steel sheet constituting the final product can form a scale necessary for having excellent carburization resistance and oxidation resistance.

優れた耐浸炭性及び耐酸化性を有するために必要であるスケールを形成し得るか評価する方法としては、フェライト系ステンレス鋼板を浸炭性を有する雰囲気中で熱処理を行い、形成されたスケールを評価すると良い。   As a method of evaluating whether it is possible to form a scale that is necessary to have excellent carburization resistance and oxidation resistance, heat treatment is performed on a ferritic stainless steel sheet in an atmosphere having carburization property, and the formed scale is evaluated. Good.

優れた耐浸炭性及び耐酸化性を有するために必要であるスケールを形成し得るか評価する際に使用する熱処理条件は限定されるものではないが、雰囲気は浸炭性を有し、酸化源として水蒸気が含まれていれば良い。浸炭性を有するには、雰囲気中のC活量が鋼中のC活量より大きければ良い。例えば、雰囲気中に一酸化炭素もしくは炭化水素系ガスを含み、雰囲気に含まれる酸素が全て一酸化炭素もしくは炭化水素系ガスと反応しても1体積%程度以上の一酸化炭素もしくは炭化水素系ガスが残存する組成の雰囲気であれば良い。また、雰囲気中のC活量の目安としては、熱処理温度において0.00001以上あれば良い。例えば、水蒸気が10体積%、二酸化炭素が10体積%、一酸化炭素が10体積%、残りが窒素である浸炭性を有する雰囲気中で800℃に加熱し100時間の熱処理を実施すれば良い。   Although the heat treatment conditions used in evaluating whether the scale necessary for having excellent carburization resistance and oxidation resistance can be formed are not limited, the atmosphere has carburization resistance and serves as an oxidation source. It only has to contain water vapor. In order to have carburizing properties, it is sufficient that the C activity in the atmosphere is larger than the C activity in the steel. For example, the atmosphere contains carbon monoxide or a hydrocarbon-based gas, and even if all the oxygen contained in the atmosphere reacts with the carbon monoxide or hydrocarbon-based gas, the carbon monoxide or hydrocarbon-based gas is about 1% by volume or more. As long as the atmosphere has a composition in which the residual amount remains. Moreover, as a standard of C activity in atmosphere, what is necessary is just 0.00001 or more in heat processing temperature. For example, the heat treatment may be performed for 100 hours by heating to 800 ° C. in a carburizing atmosphere in which water vapor is 10% by volume, carbon dioxide is 10% by volume, carbon monoxide is 10% by volume, and the remainder is nitrogen.

優れた耐浸炭性及び耐酸化性を有するために必要であるスケールを形成し得るか評価する際のスケールの評価方法はグロー放電発光分析(GDS)を用いる。具体的な評価方法については、上記試験1と同様に実施すると良い。   A glow discharge emission analysis (GDS) is used as a scale evaluation method for evaluating whether a scale necessary for having excellent carburization resistance and oxidation resistance can be formed. About a concrete evaluation method, it is good to carry out similarly to the said Test 1.

上記の評価により、鋼板の表面にスケールの厚みに占めるCr23層厚みの割合xが20%以上、スケールと母材との間のSi濃化層のSi濃度yが0.4%以上、かつ、下記(iii)式を満足するスケールを形成するフェライト系ステンレス鋼板であって、更に、上記規定の鋼成分を有し、下記(i)式及び(ii)式を満足することで、優れた耐浸炭性及び耐酸化性を有し、更に、優れたスケール密着性を有し、長期使用を考慮した上でも保護性に優れるフェライト系ステンレス鋼板として、浸炭性を有する雰囲気となる可能性のある環境で使用できる。
Cr+12Si−4Mn−14.5≧0 ・・・式(i)
aCr+bSi+1.6Mn+27Ti+33Al+13.5≧0 ・・・式(ii)
Cr+Si≧19.5の場合、a=−0.8、b=−0.2
Cr+Si<19.5かつSi≦0.20の場合、a=−1、b=29
Cr+Si<19.5かつSi>0.20の場合、a=−1、b=−3.7
x+10y/Si−50≧0 ・・・式(iii)
但し、式中の元素記号は、当該元素の含有量(質量%)を意味する。
According to the above evaluation, the ratio x of the Cr 2 O 3 layer thickness to the thickness of the scale on the surface of the steel sheet is 20% or more, and the Si concentration y of the Si concentrated layer between the scale and the base material is 0.4% or more. And a ferritic stainless steel sheet forming a scale that satisfies the following formula (iii), further having the steel components specified above, and satisfying the following formulas (i) and (ii): Ferritic stainless steel sheet with excellent carburization resistance and oxidation resistance, excellent scale adhesion, and excellent protection even after considering long-term use. Can be used in environments with
Cr + 12Si-4Mn-14.5 ≧ 0 Formula (i)
aCr + bSi + 1.6Mn + 27Ti + 33Al + 13.5 ≧ 0 Formula (ii)
When Cr + Si ≧ 19.5, a = −0.8, b = −0.2
When Cr + Si <19.5 and Si ≦ 0.20, a = −1, b = 29
In the case of Cr + Si <19.5 and Si> 0.20, a = −1, b = −3.7
x + 10y / Si-50 ≧ 0 Formula (iii)
However, the element symbol in a formula means content (mass%) of the said element.

以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。   Hereinafter, the effects of the present invention will be made clearer by examples. In addition, this invention is not limited to a following example, In the range which does not change the summary, it can change suitably and can implement.

表1に示す成分組成を有する供試材(本発明鋼1〜19,比較鋼20〜41)を真空溶解炉で溶製して30kgインゴットに鋳造した。得られたインゴットは厚さ4.5mmの熱延鋼板とした。熱間圧延の加熱条件は、1200℃であった。熱延板焼鈍は、1000℃とした。アルミナブラストで脱スケール処理した後、冷間圧延にて1.0mmの厚さの板とし、1100℃保持の仕上焼鈍を実施した。このようにして得られた冷延焼鈍板から、厚さ1.0mm×幅20mm×長さ25mmの試験片を採取し、全面#600研磨仕上げを施したものを、酸化試験に使用した。   Test materials (invention steels 1 to 19 and comparative steels 20 to 41) having the composition shown in Table 1 were melted in a vacuum melting furnace and cast into a 30 kg ingot. The obtained ingot was a hot-rolled steel sheet having a thickness of 4.5 mm. The heating condition for hot rolling was 1200 ° C. Hot-rolled sheet annealing was set to 1000 ° C. After descaling with alumina blasting, a plate having a thickness of 1.0 mm was formed by cold rolling, and finish annealing was performed at 1100 ° C. A test piece having a thickness of 1.0 mm, a width of 20 mm, and a length of 25 mm was collected from the cold-rolled annealed plate thus obtained, and subjected to an overall # 600 polishing finish for use in the oxidation test.

Figure 2016183415
Figure 2016183415
Figure 2016183415
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(試験1)
先ず、表1の本発明例1〜19及び比較例20〜41に浸炭性を有する雰囲気中において形成されるスケールを調査した。浸炭性を有する雰囲気中でスケールを形成するための酸化試験には、雰囲気制御可能である管状炉を使用した。試験片を炉内に設置した後、窒素雰囲気で800℃まで昇温した。その後、雰囲気を、水蒸気が10体積%、二酸化炭素が10体積%、一酸化炭素が10体積%、残りが窒素の混合雰囲気に切り替え、800℃で100時間保持した。その後、窒素雰囲気に切り替え室温まで冷却した。
(Test 1)
First, the scales formed in the carburizing atmospheres of Examples 1 to 19 and Comparative Examples 20 to 41 in Table 1 were investigated. In the oxidation test for forming a scale in an atmosphere having carburizing properties, a tubular furnace capable of controlling the atmosphere was used. After placing the test piece in the furnace, the temperature was raised to 800 ° C. in a nitrogen atmosphere. Thereafter, the atmosphere was switched to a mixed atmosphere of 10% by volume of water vapor, 10% by volume of carbon dioxide, 10% by volume of carbon monoxide, and the balance of nitrogen, and held at 800 ° C. for 100 hours. Then, it switched to nitrogen atmosphere and cooled to room temperature.

上記浸炭性を有する雰囲気中で形成したスケールの層構造は、グロー放電発光分析(GDS)により評価した。CrがOとともに検出され、Cr濃度の最大値が50質量%以上検出されるスケール層をCr23層、CrとFeとMnがOとともに検出され、Cr濃度の最大値が10質量%以上、Fe濃度とMn濃度の最大値の合計が10質量%以上、Cr濃度とFe濃度とMn濃度の最大値の合計が50質量%以上検出されるスケール層を(Fe,Mn,Cr)34層、MnがOとともに検出され、Mn濃度の最大値が10質量%以上検出され、Cr濃度が10質量%未満であるスケール層をMn酸化物層とした。 The scale layer structure formed in the carburizing atmosphere was evaluated by glow discharge emission analysis (GDS). A scale layer in which Cr is detected together with O and the maximum value of Cr concentration is detected 50 mass% or more is a Cr 2 O 3 layer, Cr, Fe and Mn are detected together with O, and the maximum value of Cr concentration is 10 mass% or more. A scale layer in which the sum of the maximum values of Fe concentration and Mn concentration is 10% by mass or more and the sum of the maximum values of Cr concentration, Fe concentration and Mn concentration is 50% by mass or more is detected as (Fe, Mn, Cr) 3 O Four layers, Mn was detected together with O, the maximum value of Mn concentration was detected by 10% by mass or more, and the scale layer having a Cr concentration of less than 10% by mass was defined as a Mn oxide layer.

例えば、Cr23層と(Fe,Mn,Cr)34層が隣接する場合、互いのCrのピークが干渉し、低Cr濃度である(Fe,Mn,Cr)34層のCrのピークが不明確となりCr濃度の最大値も判定できないことがある。このような場合は、FeやMnのピークが明確であれば、その位置のCr濃度を最大値とした。または、Cr濃度曲線の傾きの絶対値が最小となる点のCr濃度を最大値とした。 For example, if the Cr 2 O 3 layer and (Fe, Mn, Cr) 3 O 4 layer is adjacent, interfering peaks of mutual Cr, the low Cr concentration (Fe, Mn, Cr) 3 O 4 layer The peak of Cr may become unclear and the maximum value of Cr concentration may not be determined. In such a case, if the peak of Fe or Mn is clear, the Cr concentration at that position is set to the maximum value. Alternatively, the Cr concentration at the point where the absolute value of the slope of the Cr concentration curve is minimum is taken as the maximum value.

Cr23層と(Fe,Mn,Cr)34層の境界がある場合、その境界は(Fe,Mn,Cr)34層のFeとMnの濃度が高い方の濃度が最大値の半値となる位置とした。Cr23層とMn酸化物層の境界がある場合、その境界はMn酸化物層のMn濃度が最大値の半値となる位置とした。(Fe,Mn,Cr)34層とMn酸化物層の境界がある場合、その境界は(Fe,Mn,Cr)34層のCr濃度が最大値の半値となる位置とした。Cr23層と母材の境界がある場合、その境界はCr23層のCr濃度が最大値の半値となる位置とした。(Fe,Mn,Cr)34層と母材の境界がある場合、その境界は(Fe,Mn,Cr)34層のMn濃度が最大値の半値となる位置とした。Mn酸化物層と母材の境界がある場合、その境界はMn酸化物層のMn濃度が最大値の半値となる位置とした。それぞれの境界から厚みを求めることで、スケール中に占めるCr23層厚みの割合を求めた。また、スケールと母材との間のSi濃化層のSi濃度もGDS分析結果から判定した。スケールと母材との間に母材のSi濃度よりも高いSi濃度のピークがある場合、そのピークのSi濃度をSi濃化層のSi濃度とした。なお、スケールと母材との間に母材のSi濃度より高いSi濃度のピークがなく、Si濃化層が確認できない場合は、母材のSi濃度をSi濃化層のSi濃度とする。また、スケールの中にその他の酸化物を含む場合、その他の酸化物層を構成する特徴的な元素を用いて上記と同様の手段によって各層の境界、厚みを判定した。 When there is a boundary between the Cr 2 O 3 layer and the (Fe, Mn, Cr) 3 O 4 layer, the boundary has the highest concentration of the higher Fe and Mn concentration in the (Fe, Mn, Cr) 3 O 4 layer. The position was half the value. When there was a boundary between the Cr 2 O 3 layer and the Mn oxide layer, the boundary was set at a position where the Mn concentration of the Mn oxide layer was half the maximum value. When there was a boundary between the (Fe, Mn, Cr) 3 O 4 layer and the Mn oxide layer, the boundary was set at a position where the Cr concentration of the (Fe, Mn, Cr) 3 O 4 layer was half the maximum value. When there was a boundary between the Cr 2 O 3 layer and the base material, the boundary was set at a position where the Cr concentration of the Cr 2 O 3 layer was half the maximum value. When there was a boundary between the (Fe, Mn, Cr) 3 O 4 layer and the base material, the boundary was set at a position where the Mn concentration of the (Fe, Mn, Cr) 3 O 4 layer was half the maximum value. When there was a boundary between the Mn oxide layer and the base material, the boundary was set at a position where the Mn concentration of the Mn oxide layer was half the maximum value. By determining the thickness from each boundary, the ratio of the Cr 2 O 3 layer thickness in the scale was determined. Further, the Si concentration of the Si concentrated layer between the scale and the base material was also determined from the GDS analysis result. When there is a peak of Si concentration higher than the Si concentration of the base material between the scale and the base material, the Si concentration of the peak was taken as the Si concentration of the Si concentrated layer. When there is no Si concentration peak higher than the Si concentration of the base material between the scale and the base material, and the Si concentrated layer cannot be confirmed, the Si concentration of the base material is set as the Si concentration of the Si concentrated layer. Further, when other oxides were included in the scale, the boundary and thickness of each layer were determined by the same means as described above using characteristic elements constituting the other oxide layers.

浸炭性を有する雰囲気中において形成されるスケールの厚みに占めるCr23層厚みの割合x及びスケールと母材との間のSi濃化層のSi濃度yの評価結果を表2に示す。 Table 2 shows the evaluation result of the ratio x of the Cr 2 O 3 layer thickness to the thickness of the scale formed in the carburizing atmosphere and the Si concentration y of the Si concentrated layer between the scale and the base material.

Figure 2016183415
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(試験2)
次に、上記試験1で評価した表2に示されるスケールを形成することができる表1の本発明例1〜19及び比較例20〜41の耐浸炭性及び耐酸化性を評価した。本評価のための酸化試験には、試験1と同じ雰囲気制御可能である管状炉を使用した。試験片を炉内に設置した後、窒素雰囲気で850℃まで昇温した。その後、雰囲気を、水蒸気が10体積%、二酸化炭素が10体積%、一酸化炭素が10体積%、残りが窒素である浸炭性を有する雰囲気に切り替え、850℃で200時間保持した。その後、窒素雰囲気に切り替え室温まで冷却した。この酸化試験では酸化後試験片のスケールが剥離することはほぼないが、スケールが剥離した場合は、剥離したスケールも回収し、剥離したスケールも含む酸化後試験片の重量増加の値を試験片の表面積の値で除した値を酸化増量とした。このような、浸炭性を有する雰囲気中、850℃、200時間の連続酸化試験における酸化増量を用いて、耐浸炭性及び耐酸化性を評価した。酸化増量が1.30mg/cm2以下であれば、耐酸化性は良好とし、浸炭による酸化の促進もなかったと考えられるので、耐浸炭性も良好とした。
(Test 2)
Next, the carburization resistance and oxidation resistance of Invention Examples 1 to 19 and Comparative Examples 20 to 41 in Table 1 capable of forming the scale shown in Table 2 evaluated in Test 1 were evaluated. In the oxidation test for this evaluation, a tubular furnace that can control the atmosphere as in Test 1 was used. After placing the test piece in the furnace, the temperature was raised to 850 ° C. in a nitrogen atmosphere. Thereafter, the atmosphere was switched to a carburizing atmosphere in which water vapor was 10% by volume, carbon dioxide was 10% by volume, carbon monoxide was 10% by volume, and the remainder was nitrogen, and the atmosphere was maintained at 850 ° C. for 200 hours. Then, it switched to nitrogen atmosphere and cooled to room temperature. In this oxidation test, the scale of the specimen after oxidation is hardly peeled off. However, when the scale peels off, the peeled scale is also collected, and the weight increase value of the post-oxidation specimen including the peeled scale is measured. The value obtained by dividing by the value of the surface area was defined as the amount of increase in oxidation. In such an atmosphere having carburizing properties, carburization resistance and oxidation resistance were evaluated using an increase in oxidation in a continuous oxidation test at 850 ° C. for 200 hours. If the increase in oxidation was 1.30 mg / cm 2 or less, the oxidation resistance was good, and it was considered that oxidation was not accelerated by carburization, so the carburization resistance was also good.

浸炭性を有する雰囲気中、850℃、200時間の連続酸化試験における酸化増量の測定結果を表2に示す。   Table 2 shows the measurement results of the increase in oxidation in a continuous oxidation test at 850 ° C. for 200 hours in an atmosphere having carburizing properties.

(試験3)
更に、上記試験2で耐浸炭性及び耐酸化性が良好であると評価された、表1の本発明例1〜19及び比較例32〜41について、浸炭性を有する雰囲気中において形成されるスケールの密着性及び長期使用を考慮した上での保護性を評価した。本評価のための酸化試験は、浸炭性を有する雰囲気中の酸化試験と大気中の酸化試験を連続で実施する試験とした。浸炭性を有する雰囲気中の酸化試験には、試験1及び試験2と同じ雰囲気制御可能である管状炉を使用した。試験片を炉内に設置した後、窒素雰囲気で850℃まで昇温した。その後、雰囲気を、水蒸気が10体積%、二酸化炭素が10体積%、一酸化炭素が10体積%、残りが窒素である浸炭性を有する雰囲気に切り替え、850℃で200時間保持した。その後、窒素雰囲気に切り替え室温まで冷却した。この浸炭性を有する雰囲気中の酸化後試験片を用いて、続けて大気中の酸化試験を実施した。大気中の酸化試験には静止大気中での熱処理を行うマッフル炉を使用した。浸炭性を有する雰囲気中の酸化後試験片を炉内に設置した後、950℃まで昇温した。その後、950℃で200時間保持した後、室温まで冷却した。酸化後冷却過程においてスケールが剥離した場合は、剥離したスケールも回収し、剥離したスケールも含む酸化後試験片の重量増加の値を試験片の表面積の値で除した値を酸化増量とした。また、剥離したスケールの重量の値を試験片の表面積の値で除した値をスケール剥離量とした。このような、浸炭性を有する雰囲気中、850℃、200時間の連続酸化試験と、大気中、950℃、200時間の連続酸化試験を連続で行う試験における酸化増量とスケール剥離量を用いて、浸炭性を有する雰囲気中において形成されるスケールの密着性及び長期使用を考慮した上での保護性を評価した。酸化増量を2.50mg/cm2以下、スケール剥離量を0.50mg/cm2以下を良好とした。
(Test 3)
Furthermore, the scale formed in the atmosphere which has carburizing property about the present invention examples 1-19 and comparative examples 32-41 of Table 1 evaluated that the carburization resistance and oxidation resistance were favorable in the test 2 above. The protective properties were evaluated in consideration of the adhesion and long-term use. The oxidation test for this evaluation was a test in which an oxidation test in an atmosphere having carburizing properties and an oxidation test in the atmosphere were continuously performed. For the oxidation test in an atmosphere having carburizing properties, a tubular furnace that can control the same atmosphere as in Test 1 and Test 2 was used. After placing the test piece in the furnace, the temperature was raised to 850 ° C. in a nitrogen atmosphere. Thereafter, the atmosphere was switched to a carburizing atmosphere in which water vapor was 10% by volume, carbon dioxide was 10% by volume, carbon monoxide was 10% by volume, and the remainder was nitrogen, and the atmosphere was maintained at 850 ° C. for 200 hours. Then, it switched to nitrogen atmosphere and cooled to room temperature. Using the post-oxidation test piece in the atmosphere having the carburizing property, an oxidation test in the atmosphere was subsequently performed. A muffle furnace that performs heat treatment in a static atmosphere was used for the oxidation test in the atmosphere. After the post-oxidation test piece in an atmosphere having carburizing properties was placed in the furnace, the temperature was raised to 950 ° C. Thereafter, the mixture was kept at 950 ° C. for 200 hours and then cooled to room temperature. When the scale peeled off during the cooling process after oxidation, the peeled scale was also collected, and the value obtained by dividing the weight increase value of the post-oxidation test piece including the peeled scale by the surface area value of the test piece was taken as the oxidation increase. Moreover, the value which remove | divided the value of the weight of the peeled scale by the value of the surface area of the test piece was made into the scale peeling amount. In such an atmosphere having carburizing properties, by using an oxidation increase and a scale peeling amount in a continuous oxidation test at 850 ° C. for 200 hours and a continuous oxidation test in air at 950 ° C. for 200 hours, The protective property was evaluated in consideration of the adhesion and long-term use of the scale formed in an atmosphere having carburizing properties. The oxidation weight gain 2.50 mg / cm 2 or less, the peeling of scale amount was considered good 0.50 mg / cm 2 or less.

浸炭性を有する雰囲気中、850℃、200時間の連続酸化試験と、大気中、950℃、200時間の連続酸化試験を連続で行う試験における酸化増量とスケール剥離量の測定結果を表2に示す。   Table 2 shows the measurement results of the amount of increase in oxidation and the amount of scale peeling in a test in which a continuous oxidation test at 850 ° C. for 200 hours in a carburizing atmosphere and a continuous oxidation test in air at 950 ° C. for 200 hours are performed. .

本発明例1〜19は、成分組成、浸炭性を有する雰囲気中において形成されるスケールの厚みに占めるCr23層厚みの割合x、スケールと母材との間のSi濃化層のSi濃度yが本発明の規定の範囲内であり、更に、(i)式、(ii)式、(iii)式を満足しており、浸炭性を有する雰囲気中における耐酸化性、浸炭性を有する雰囲気中において形成されるスケールの密着性及び長期使用を考慮した上での保護性のいずれも良好である。 Inventive Examples 1 to 19 are the component composition, the ratio x of the Cr 2 O 3 layer thickness to the thickness of the scale formed in an atmosphere having carburizing properties, Si of the Si concentrated layer between the scale and the base material Concentration y is within the prescribed range of the present invention, and further satisfies formulas (i), (ii), and (iii), and has oxidation resistance and carburizing properties in a carburizing atmosphere. Both the adhesion of the scale formed in the atmosphere and the protective property in consideration of long-term use are good.

比較例20はCrが適正範囲の下限を外れており、x及び(iii)式を満足せず、試験2の酸化増量が1.30mg/cm2超であり、耐浸炭性及び耐酸化性が不十分である。 In Comparative Example 20, Cr is outside the lower limit of the appropriate range, x and (iii) are not satisfied, the increase in oxidation in Test 2 is greater than 1.30 mg / cm 2 , and the carburization resistance and oxidation resistance are It is insufficient.

比較例21はSiが適正範囲の下限を外れており、yを満足せず、試験2の酸化増量が1.30mg/cm2超であり、耐浸炭性及び耐酸化性が不十分である。 In Comparative Example 21, Si is outside the lower limit of the appropriate range, y is not satisfied, the increase in oxidation in Test 2 is greater than 1.30 mg / cm 2 , and the carburization resistance and oxidation resistance are insufficient.

比較例22はMnが適正範囲の上限を外れており、xを満足せず、試験2の酸化増量が1.30mg/cm2超であり、耐浸炭性及び耐酸化性が不十分である。 In Comparative Example 22, Mn is outside the upper limit of the appropriate range, x is not satisfied, the increase in oxidation in Test 2 is more than 1.30 mg / cm 2 , and the carburization resistance and oxidation resistance are insufficient.

比較例23〜31は個別の成分組成は適正範囲内であるが(i)式が適正範囲外であってその点で成分組成が外れており、比較例24はxと(iii)式を満足せず、比較例23、25、28、30はyと(iii)式を満足せず、比較例26、27、29、31は(iii)式を満足せず、試験2の酸化増量が1.30mg/cm2超であり、耐浸炭性及び耐酸化性が不十分である。 In Comparative Examples 23 to 31, the individual component compositions are within the appropriate range, but the formula (i) is outside the proper range and the component composition is out of that point, and Comparative Example 24 satisfies x and (iii). Comparative Examples 23, 25, 28 and 30 do not satisfy y and the formula (iii), Comparative Examples 26, 27, 29 and 31 do not satisfy the formula (iii), and the oxidation increase in Test 2 is 1. More than 30 mg / cm 2 , and the carburization resistance and oxidation resistance are insufficient.

比較例32、33は個別の成分組成は適正範囲内であるが(i)式が僅かに適正範囲外であり、(iii)式を僅かに満足せず、試験2の酸化増量は1.30mg/cm2以下であるが、試験3の酸化増量が2.50mg/cm2超であり、長期使用を考慮した上での保護性が不十分である。 In Comparative Examples 32 and 33, the individual component compositions are within the proper range, but the formula (i) is slightly outside the proper range, the formula (iii) is not satisfied a little, and the oxidation increase in Test 2 is 1.30 mg. / Cm 2 or less, but the amount of increase in oxidation in Test 3 is more than 2.50 mg / cm 2 , and the protective property is insufficient in consideration of long-term use.

比較例34、35は、成分組成のSi上限またはMn下限が外れるため、スケール剥離量が多く、保護性が不十分である。   In Comparative Examples 34 and 35, since the Si upper limit or the Mn lower limit of the component composition deviates, the amount of scale peeling is large and the protective property is insufficient.

比較例36〜41は個別の成分組成及び(i)式は適正範囲内であり、x、y及び(iii)式を満足し、試験2の酸化増量は1.30mg/cm2以下であり、試験3の酸化増量は2.50mg/cm2以下であるが、(ii)式が適正範囲外であってその点で成分組成が外れており、試験3のスケール剥離量が0.50mg/cm2超であり、浸炭性を有する雰囲気中において形成されるスケールの密着性及び長期使用を考慮した上での保護性が不十分である。 In Comparative Examples 36 to 41, the individual component compositions and the formula (i) are within the appropriate ranges, satisfy the formulas x, y and (iii), and the oxidation increase in Test 2 is 1.30 mg / cm 2 or less. The increase in oxidation in Test 3 is 2.50 mg / cm 2 or less, but the formula (ii) is outside the proper range and the component composition is deviated at that point, and the scale peeling amount in Test 3 is 0.50 mg / cm. It is more than 2 , and the protective property is insufficient in consideration of adhesion and long-term use of the scale formed in an atmosphere having carburizing properties.

これらから明らかなように、本発明で規定する個別の成分組成を有し、(i)式及び(ii)式を満足して本発明の成分組成を具備し、浸炭性を有する雰囲気中において形成されるスケールの厚みに占めるCr23層厚みの割合xが20%以上、スケールと母材との間のSi濃化層のSi濃度yが0.4%以上、かつ、(iii)式を満足する本発明例は、比較例に比べて浸炭性を有する雰囲気中、850℃、200時間の連続酸化試験における酸化増量が非常に少なく、耐浸炭性及び耐酸化性に優れており、更に、浸炭性を有する雰囲気中、850℃、200時間の連続酸化試験と、大気中、950℃、200時間の連続酸化試験を連続で行う試験における酸化増量とスケール剥離量が非常に少なく、浸炭性を有する雰囲気中において形成されるスケールの密着性及び長期使用を考慮した上での保護性に優れていることがわかる。 As is clear from these, each component composition defined in the present invention has the component composition of the present invention satisfying the formulas (i) and (ii), and is formed in a carburizing atmosphere. The ratio x of the Cr 2 O 3 layer thickness to the scale thickness to be formed is 20% or more, the Si concentration y of the Si concentrated layer between the scale and the base material is 0.4% or more, and the formula (iii) In the present invention satisfying the above conditions, the amount of increase in oxidation in the continuous oxidation test at 850 ° C. for 200 hours in the atmosphere having carburizing properties is very small compared to the comparative example, and the carburizing resistance and oxidation resistance are excellent. , Carrying ability is very small in oxidation increase and scale peeling in continuous oxidation test at 850 ° C for 200 hours in a carburizing atmosphere and continuous oxidation test in air at 950 ° C for 200 hours. Formed in an atmosphere having It turns out that it is excellent in the protection property in consideration of the adhesion of the scale and long-term use.

以上から、本発明が極めて優れた特性を有することは明らかである。   From the above, it is clear that the present invention has extremely excellent characteristics.

一酸化炭素及び炭化水素系ガスを合計で1体積%以上且つ酸素が1体積%以下を含み、一酸化炭素及び炭化水素系ガスの合計量が酸素量の2倍以上を含む浸炭性を有する雰囲気もしくは、二酸化炭素が5体積%以上且つ酸素が1体積%以下を含む浸炭性を有する雰囲気に曝される可能性のある自動車排気系部材または燃料電池高温部材として用いることが特徴であり、
質量%で、
C:0.02%以下、
N:0.02%以下、
Si:0.05%以上、3.0%以下、
Mn:0.05%以上、2.0%以下、
P:0.04%以下、
S:0.01%以下、
Cr:12.0%以上、25.0%以下、
Ni:0.01%以上、2.0%以下、
Ti:0.001%以上、0.40%以下、
Al:0.002%以上、0.25%以下、
V:0.01%以上、0.20%以下、
B:0.0002%以上、0.0050%以下、
を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなり、かつ、下記(i)式及び(ii)式を満たす組成を有し、水蒸気が10体積%、二酸化炭素が10体積%、一酸化炭素が10体積%、残りが窒素である雰囲気中で800℃に加熱し100時間継続した後で室温まで冷却したとき、ステンレス鋼板の表面に、スケールの厚みに占めるCr23層厚みの割合xが20%以上、スケールと母材との間のSi濃化層のSi濃度yが0.4%以上、かつ、下記(iii)式を満足するスケールを形成することを特徴とする耐浸炭性及び耐酸化性に優れた自動車排気系又は燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板。
Cr+12Si−4Mn−14.5≧0 ・・・式(i)
aCr+bSi+1.6Mn+27Ti+33Al+13.5≧0 ・・・式(ii)
Cr+Si≧19.5の場合、a=−0.8、b=−0.2
Cr+Si<19.5かつSi≦0.20の場合、a=−1、b=29
Cr+Si<19.5かつSi>0.20の場合、a=−1、b=−3.7
x+10y/Si−50≧0 ・・・式(iii)
但し、式中の元素記号は、当該元素の含有量(質量%)を意味する。
)質量%で、更に
Cu:2.0%以下、
Mo:2.0%以下、
Nb:1.0%以下、の1種または2種以上を含有することを特徴とする()に記載の耐浸炭性及び耐酸化性に優れた自動車排気系又は燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板。
)質量%にて、更に
Cr:14.5%未満、
Nb:0.35%未満、
Mo:0.50%未満、
C+N:0.020%超、
Cu+2Ni:0.30%超、
Ti:0.20%超、
の1種または2種以上を満足する前記()または前記()に記載の浸炭性を有する雰囲気中における耐浸炭性及び耐酸化性に優れた自動車排気系又は燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板。
)質量%にて、更に
Ca:0.0002%以上、0.0030%以下、
Zr:0.01%以上、0.30%以下、
Y:0.001%以上、0.20%以下、
Hf:0.001%以上、1.0%以下、
REM:0.001%以上、0.20%以下、
の1種または2種以上を含有することを特徴とする前記()〜前記(のいずれかひとつに記載の耐浸炭性及び耐酸化性に優れた自動車排気系又は燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板。
)質量%にて、更に
W:0.01%以上、5.0%以下、
Sn:0.002%以上、1.0%以下、
Mg:0.0002%以上、0.0030%以下、
Co:0.01%以上、0.30%以下、
Sb:0.005%以上、0.50%以下、
Bi:0.001%以上、1.0%以下、
Ta:0.001%以上、1.0%以下、
Ga:0.0002%以上、0.30%以下、
の1種または2種以上を含有することを特徴とする前記()〜前記()のいずれかひとつに記載の耐浸炭性及び耐酸化性に優れた自動車排気系又は燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板。
( 1 ) Carburizability including 1% by volume or more of carbon monoxide and hydrocarbon-based gas in total and 1% by volume or less of oxygen, and the total amount of carbon monoxide and hydrocarbon-based gas including at least twice the amount of oxygen. Or an automobile exhaust system member or a fuel cell high temperature member that may be exposed to a carburizing atmosphere containing 5% by volume or more of carbon dioxide and 1% by volume or less of carbon dioxide. ,
% By mass
C: 0.02% or less,
N: 0.02% or less,
Si: 0.05% or more, 3.0% or less,
Mn: 0.05% or more, 2.0% or less,
P: 0.04% or less,
S: 0.01% or less,
Cr: 12.0% or more, 25.0% or less,
Ni: 0.01% or more, 2.0% or less,
Ti: 0.001% or more, 0.40% or less,
Al: 0.002% or more, 0.25% or less,
V: 0.01% or more, 0.20% or less,
B: 0.0002% or more, 0.0050% or less,
And the balance is composed of Fe and inevitable impurities, and satisfies the following formulas (i) and (ii): water vapor is 10% by volume, carbon dioxide is 10% by volume, carbon monoxide is When heated to 800 ° C. in an atmosphere of 10% by volume and the rest being nitrogen and continued for 100 hours and then cooled to room temperature, the ratio x of the Cr 2 O 3 layer thickness to the thickness of the scale is on the surface of the stainless steel plate. Carburization resistance, characterized by forming a scale satisfying the following formula (iii): the Si concentration y of the Si concentrated layer between the scale and the base material is 20% or more and 0.4% or more Ferritic stainless steel sheet for automobile exhaust system or fuel reformer with excellent oxidation resistance.
Cr + 12Si-4Mn-14.5 ≧ 0 Formula (i)
aCr + bSi + 1.6Mn + 27Ti + 33Al + 13.5 ≧ 0 Formula (ii)
When Cr + Si ≧ 19.5, a = −0.8, b = −0.2
When Cr + Si <19.5 and Si ≦ 0.20, a = −1, b = 29
In the case of Cr + Si <19.5 and Si> 0.20, a = −1, b = −3.7
x + 10y / Si-50 ≧ 0 Formula (iii)
However, the element symbol in a formula means content (mass%) of the said element.
( 2 ) By mass%, Cu: 2.0% or less,
Mo: 2.0% or less,
Ferritic stainless steel for automobile exhaust system or fuel reformer with excellent carburization resistance and oxidation resistance as described in ( 1 ), characterized in that it contains one or more of Nb: 1.0% or less steel sheet.
( 3 ) In mass%, further Cr: less than 14.5%,
Nb: less than 0.35%,
Mo: less than 0.50%,
C + N: more than 0.020%,
Cu + 2Ni: more than 0.30%,
Ti: more than 0.20%,
Ferrite stainless steel for automobile exhaust system or fuel reformer excellent in carburization resistance and oxidation resistance in the carburizing atmosphere described in ( 1 ) or ( 2 ) satisfying one or more of steel sheet.
( 4 ) In mass%, further Ca: 0.0002% or more, 0.0030% or less,
Zr: 0.01% or more, 0.30% or less,
Y: 0.001% or more, 0.20% or less,
Hf: 0.001% or more, 1.0% or less,
REM: 0.001% or more, 0.20% or less,
1 or 2 or more types described above, ( 1 ) to ( 3 ) , the car exhaust system and the fuel reformer ferrite excellent in carburization resistance and oxidation resistance Stainless steel sheet.
( 5 ) In mass%, W: 0.01% or more, 5.0% or less,
Sn: 0.002% or more, 1.0% or less,
Mg: 0.0002% or more, 0.0030% or less,
Co: 0.01% or more, 0.30% or less,
Sb: 0.005% or more, 0.50% or less,
Bi: 0.001% or more, 1.0% or less,
Ta: 0.001% or more, 1.0% or less,
Ga: 0.0002% or more, 0.30% or less,
One or above, wherein the containing two or more (1) to (4) above automotive exhaust system or the fuel reformer ferrite having excellent carburization resistance and oxidation resistance according to any one of the Stainless steel sheet.

)水蒸気が10体積%、二酸化炭素が10体積%、一酸化炭素が10体積%、残りが窒素である雰囲気中で850℃に加熱し200時間継続した後で室温まで冷却したときの酸化増量が1.30mg/cm2以下であり、かつ、水蒸気が10体積%、二酸化炭素が10体積%、一酸化炭素が10体積%、残りが窒素である雰囲気中で850℃に加熱し200時間継続した後のスケール付きのフェライト系ステンレス鋼板を大気950℃に加熱し200時間継続した後で室温まで冷却したときの酸化増量が2.50mg/cm2以下、スケール剥離量が0.50mg/cm2以下であることを特徴とする前記(1)〜(5)のいずれかひとつに記載の耐浸炭性及び耐酸化性に優れた自動車排気系又は燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板 ( 6 ) Oxidation when heated to 850 ° C. for 200 hours in an atmosphere of 10% by volume of water vapor, 10% by volume of carbon dioxide, 10% by volume of carbon monoxide, and the remainder of nitrogen, and then cooled to room temperature. Heating at 850 ° C. for 200 hours in an atmosphere where the increase is 1.30 mg / cm 2 or less, water vapor is 10% by volume, carbon dioxide is 10% by volume, carbon monoxide is 10% by volume, and the remainder is nitrogen. When the ferritic stainless steel plate with scale after being continued is heated to 950 ° C. for 200 hours and then cooled to room temperature, the increase in oxidation is 2.50 mg / cm 2 or less, and the amount of scale peeling is 0.50 mg / cm. above, wherein the 2 or less (1) to (5) automotive exhaust system or the fuel reformer ferritic stainless steel excellent in carburization resistance and oxidation resistance according to any one of .

更に、雰囲気中の一酸化炭素もしくは炭化水素系ガスが酸素と反応している間は浸炭が緩やかになっていると考えられるので、酸素量が少ない方がその反応時間もしくは頻度が短くなり浸炭が発生する可能性は高くなると考えられる。また、二酸化炭素による浸炭の場合は、酸素が酸化に使用され鋼材表面の狭い範囲において酸素が欠乏することで二酸化炭素が酸化に使用され始め、それに伴い浸炭が発生すると考えられる。つまり、酸素量が少ない方が二酸化炭素による酸化及び浸炭が発生する可能性が高くなると考えられる。したがって、本発明における浸炭性を有する雰囲気は、一酸化炭素及び炭化水素系ガスを合計で1体積%以上且つ酸素が1体積%以下を含み、一酸化炭素及び炭化水素系ガスの合計量が酸素量の2倍以上を含む雰囲気もしくは、二酸化炭素が5体積%以上且つ酸素が1体積%以下を含む雰囲気と解釈することが望ましい。 Furthermore, carburization is considered to be slow while the carbon monoxide or hydrocarbon gas in the atmosphere reacts with oxygen. Therefore, the smaller the amount of oxygen, the shorter the reaction time or frequency and the carburization. The possibility of occurrence is considered to be high. In the case of carburizing with carbon dioxide, oxygen is used for oxidation, and oxygen is deficient in a narrow range on the surface of the steel material, so carbon dioxide begins to be used for oxidation, and carburization is thought to occur accordingly. That is, it is considered that the smaller the amount of oxygen, the higher the possibility of oxidation and carburization by carbon dioxide. Therefore, the atmosphere having a carburizing property in the present invention includes carbon monoxide and hydrocarbon-based gas in a total amount of 1 vol% or more and oxygen of 1 vol% or less, and the total amount of carbon monoxide and hydrocarbon-based gas is oxygen It is desirable to interpret it as an atmosphere containing twice or more of the amount or an atmosphere containing 5% by volume or more of carbon dioxide and 1% by volume or less of oxygen.

更に、雰囲気中の一酸化炭素及び炭化水素系ガスの合計量と酸素量の乖離が大きいほど、一酸化炭素もしくは炭化水素系ガスと酸素の反応と一酸化炭素もしくは炭化水素系ガスによる浸炭反応が平行して同時に発生し易くなると考えられる。また、二酸化炭素量が多いほど、酸素による酸化と二酸化炭素による酸化が平行して同時に発生し易くなると考えられる。したがって、本発明における浸炭性を有する雰囲気は、一酸化炭素及び炭化水素系ガスを合計で2体積%以上且つ酸素が1体積%以下を含み、一酸化炭素及び炭化水素系ガスの合計が酸素の5倍以上を含む雰囲気もしくは、二酸化炭素が10体積%以上且つ酸素が1体積%以下を含む雰囲気と解釈することが更に望ましい。 Furthermore, the greater the difference between the total amount of carbon monoxide and hydrocarbon gas in the atmosphere and the amount of oxygen, the greater the reaction between carbon monoxide or hydrocarbon gas and oxygen and the carburization reaction with carbon monoxide or hydrocarbon gas. It is thought that it becomes easy to generate simultaneously in parallel. Further, it is considered that as the amount of carbon dioxide increases, oxidation by oxygen and oxidation by carbon dioxide are more likely to occur simultaneously in parallel. Therefore, the atmosphere having carburizing properties in the present invention includes carbon monoxide and hydrocarbon-based gas in a total amount of 2% by volume or more and oxygen of 1% by volume or less, and the total of carbon monoxide and hydrocarbon-based gas is oxygen. More preferably, it is interpreted as an atmosphere containing 5 times or more, or an atmosphere containing 10% by volume or more of carbon dioxide and 1% by volume or less of oxygen.

Claims (13)

質量%で、
C:0.02%以下、
N:0.02%以下、
Si:0.05%以上、3.0%以下、
Mn:0.05%以上、2.0%以下、
P:0.04%以下、
S:0.01%以下、
Cr:12.0%以上、25.0%以下、
Ni:0.01%以上、2.0%以下、
Ti:0.001%以上、0.40%以下、
Al:0.002%以上、0.25%以下、
V:0.01%以上、0.20%以下、
B:0.0002%以上、0.0050%以下、
を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなり、かつ、下記(i)式及び(ii)式を満たす組成を有するステンレス鋼の表面に、スケールの厚みに占めるCr23層厚みの割合xが20%以上、スケールと母材との間のSi濃化層のSi濃度yが0.4%以上、かつ、下記(iii)式を満足するスケールを有することを特徴とする耐浸炭性及び耐酸化性に優れた浸炭性を有する雰囲気となる自動車排気系又は燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板。
Cr+12Si−4Mn−14.5≧0 ・・・式(i)
aCr+bSi+1.6Mn+27Ti+33Al+13.5≧0 ・・・式(ii)
Cr+Si≧19.5の場合、a=−0.8、b=−0.2
Cr+Si<19.5かつSi≦0.20の場合、a=−1、b=29
Cr+Si<19.5かつSi>0.20の場合、a=−1、b=−3.7
x+10y/Si−50≧0 ・・・式(iii)
但し、式中の元素記号は、当該元素の含有量(質量%)を意味する。
% By mass
C: 0.02% or less,
N: 0.02% or less,
Si: 0.05% or more, 3.0% or less,
Mn: 0.05% or more, 2.0% or less,
P: 0.04% or less,
S: 0.01% or less,
Cr: 12.0% or more, 25.0% or less,
Ni: 0.01% or more, 2.0% or less,
Ti: 0.001% or more, 0.40% or less,
Al: 0.002% or more, 0.25% or less,
V: 0.01% or more, 0.20% or less,
B: 0.0002% or more, 0.0050% or less,
Of the thickness of the Cr 2 O 3 layer in the thickness of the scale on the surface of the stainless steel containing the composition, the balance being Fe and inevitable impurities, and satisfying the following formulas (i) and (ii) Carburization resistance, wherein x is 20% or more, the Si concentration y of the Si concentrated layer between the scale and the base material is 0.4% or more, and the scale satisfies the following formula (iii): And a ferritic stainless steel sheet for an automobile exhaust system or a fuel reformer that provides a carburizing atmosphere with excellent oxidation resistance.
Cr + 12Si-4Mn-14.5 ≧ 0 Formula (i)
aCr + bSi + 1.6Mn + 27Ti + 33Al + 13.5 ≧ 0 Formula (ii)
When Cr + Si ≧ 19.5, a = −0.8, b = −0.2
When Cr + Si <19.5 and Si ≦ 0.20, a = −1, b = 29
In the case of Cr + Si <19.5 and Si> 0.20, a = −1, b = −3.7
x + 10y / Si-50 ≧ 0 Formula (iii)
However, the element symbol in a formula means content (mass%) of the said element.
質量%で、更に
Cu:2.0%以下、
Mo:2.0%以下、
Nb:1.0%以下、
の1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載の耐浸炭性及び耐酸化性に優れた浸炭性を有する雰囲気となる自動車排気系又は燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板。
% By mass, further Cu: 2.0% or less,
Mo: 2.0% or less,
Nb: 1.0% or less,
The ferritic stainless steel sheet for an automobile exhaust system or fuel reformer having a carburizing atmosphere excellent in carburizing resistance and oxidation resistance according to claim 1, characterized by containing one or more of .
質量%にて、更に
Cr:14.5%未満、
Nb:0.35%未満、
Mo:0.50%未満、
C+N:0.020%超、
Cu+2Ni:0.30%超、
Ti:0.20%超、
の1種または2種以上を満足する請求項1または請求項2に記載の浸炭性を有する雰囲気中における耐浸炭性及び耐酸化性に優れた浸炭性を有する雰囲気となる自動車排気系又は燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板。
In mass%, further Cr: less than 14.5%,
Nb: less than 0.35%,
Mo: less than 0.50%,
C + N: more than 0.020%,
Cu + 2Ni: more than 0.30%,
Ti: more than 0.20%,
An automobile exhaust system or a fuel reformer that provides an atmosphere having carburization resistance and excellent carburization resistance in an atmosphere having carburization characteristics according to claim 1 or claim 2 satisfying one or more of the above. Ferritic stainless steel sheet for temperament.
質量%にて、更に
Ca:0.0002%以上、0.0030%以下、
Zr:0.01%以上、0.30%以下、
Y:0.001%以上、0.20%以下、
Hf:0.001%以上、1.0%以下、
REM:0.001%以上、0.20%以下、
の1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の耐浸炭性及び耐酸化性に優れた浸炭性を有する雰囲気となる自動車排気系又は燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板。
In mass%, further Ca: 0.0002% or more, 0.0030% or less,
Zr: 0.01% or more, 0.30% or less,
Y: 0.001% or more, 0.20% or less,
Hf: 0.001% or more, 1.0% or less,
REM: 0.001% or more, 0.20% or less,
4. An automobile exhaust system or fuel having an atmosphere having excellent carburization resistance and oxidation resistance according to any one of claims 1 to 3, characterized by containing at least one of Ferritic stainless steel sheet for reformers.
質量%にて、更に
W:0.01%以上、5.0%以下、
Sn:0.002%以上、1.0%以下、
Mg:0.0002%以上、0.0030%以下、
Co:0.01%以上、0.30%以下、
Sb:0.005%以上、0.50%以下、
Bi:0.001%以上、1.0%以下、
Ta:0.001%以上、1.0%以下、
Ga:0.0002%以上、0.30%以下、
の1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の耐浸炭性及び耐酸化性に優れた浸炭性を有する雰囲気となる自動車排気系又は燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板。
In mass%, W: 0.01% or more, 5.0% or less,
Sn: 0.002% or more, 1.0% or less,
Mg: 0.0002% or more, 0.0030% or less,
Co: 0.01% or more, 0.30% or less,
Sb: 0.005% or more, 0.50% or less,
Bi: 0.001% or more, 1.0% or less,
Ta: 0.001% or more, 1.0% or less,
Ga: 0.0002% or more, 0.30% or less,
The vehicle exhaust system or fuel which becomes the atmosphere which has the carburizing property excellent in carburizing resistance and oxidation resistance according to any one of claims 1 to 4, Ferritic stainless steel sheet for reformers.
請求項1〜請求項5のいずれかに記載の組成を有するステンレス鋼板を、一酸化炭素、二酸化炭素、炭化水素系ガスのいずれか1種または2種以上と水蒸気を含む雰囲気中において、600〜1000℃の範囲で熱処理することにより、前記ステンレス鋼板の表面に、スケールの厚みに占めるCr23層厚みの割合xが20%以上、スケールと母材との間のSi濃化層のSi濃度yが0.4%以上、かつ、下記(iii)式を満足するスケールを形成することを特徴とする耐浸炭性及び耐酸化性に優れた浸炭性を有する雰囲気となる自動車排気系又は燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
x+10y/Si−50≧0 ・・・式(iii)
但し、式中の元素記号は、当該元素の含有量(質量%)を意味する。
The stainless steel sheet having the composition according to any one of claims 1 to 5, wherein the stainless steel sheet is 600 to 600 in an atmosphere containing one or more of carbon monoxide, carbon dioxide, and hydrocarbon gas and water vapor. By performing heat treatment in the range of 1000 ° C., the ratio x of the Cr 2 O 3 layer thickness to the thickness of the scale on the surface of the stainless steel plate is 20% or more, and Si of the Si concentrated layer between the scale and the base material An automobile exhaust system or fuel that has a carburizing atmosphere excellent in carburizing resistance and oxidation resistance, characterized by forming a scale that has a concentration y of 0.4% or more and that satisfies the following formula (iii): Manufacturing method of ferritic stainless steel sheet for reformer.
x + 10y / Si-50 ≧ 0 Formula (iii)
However, the element symbol in a formula means content (mass%) of the said element.
質量%で、
C:0.02%以下、
N:0.02%以下、
Si:0.05%以上、3.0%以下、
Mn:0.05%以上、2.0%以下、
P:0.04%以下、
S:0.01%以下、
Cr:12.0%以上、25.0%以下、
Ni:0.01%以上、2.0%以下、
Ti:0.001%以上、0.40%以下、
Al:0.002%以上、0.25%以下、
V:0.01%以上、0.20%以下、
B:0.0002%以上、0.0050%以下、
を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなり、かつ、下記(i)式及び(ii)式を満たす組成を有し、水蒸気が10体積%、二酸化炭素が10体積%、一酸化炭素が10体積%、残りが窒素である雰囲気中で800℃に加熱し100時間継続した後で室温まで冷却したとき、ステンレス鋼板の表面に、スケールの厚みに占めるCr23層厚みの割合xが20%以上、スケールと母材との間のSi濃化層のSi濃度yが0.4%以上、かつ、下記(iii)式を満足するスケールを形成することを特徴とする耐浸炭性及び耐酸化性に優れた浸炭性を有する雰囲気となる自動車排気系又は燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板。
Cr+12Si−4Mn−14.5≧0 ・・・式(i)
aCr+bSi+1.6Mn+27Ti+33Al+13.5≧0 ・・・式(ii)
Cr+Si≧19.5の場合、a=−0.8、b=−0.2
Cr+Si<19.5かつSi≦0.20の場合、a=−1、b=29
Cr+Si<19.5かつSi>0.20の場合、a=−1、b=−3.7
x+10y/Si−50≧0 ・・・式(iii)
但し、式中の元素記号は、当該元素の含有量(質量%)を意味する。
% By mass
C: 0.02% or less,
N: 0.02% or less,
Si: 0.05% or more, 3.0% or less,
Mn: 0.05% or more, 2.0% or less,
P: 0.04% or less,
S: 0.01% or less,
Cr: 12.0% or more, 25.0% or less,
Ni: 0.01% or more, 2.0% or less,
Ti: 0.001% or more, 0.40% or less,
Al: 0.002% or more, 0.25% or less,
V: 0.01% or more, 0.20% or less,
B: 0.0002% or more, 0.0050% or less,
And the balance is composed of Fe and inevitable impurities, and satisfies the following formulas (i) and (ii): water vapor is 10% by volume, carbon dioxide is 10% by volume, carbon monoxide is When heated to 800 ° C. in an atmosphere of 10% by volume and the rest being nitrogen and continued for 100 hours and then cooled to room temperature, the ratio x of the Cr 2 O 3 layer thickness to the thickness of the scale is on the surface of the stainless steel plate. Carburization resistance, characterized by forming a scale satisfying the following formula (iii): the Si concentration y of the Si concentrated layer between the scale and the base material is 20% or more and 0.4% or more A ferritic stainless steel sheet for an automobile exhaust system or fuel reformer that provides a carburizing atmosphere with excellent oxidation resistance.
Cr + 12Si-4Mn-14.5 ≧ 0 Formula (i)
aCr + bSi + 1.6Mn + 27Ti + 33Al + 13.5 ≧ 0 Formula (ii)
When Cr + Si ≧ 19.5, a = −0.8, b = −0.2
When Cr + Si <19.5 and Si ≦ 0.20, a = −1, b = 29
In the case of Cr + Si <19.5 and Si> 0.20, a = −1, b = −3.7
x + 10y / Si-50 ≧ 0 Formula (iii)
However, the element symbol in a formula means content (mass%) of the said element.
質量%で、更に
Cu:2.0%以下、
Mo:2.0%以下、
Nb:1.0%以下、の1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項7に記載の耐浸炭性及び耐酸化性に優れた浸炭性を有する雰囲気となる自動車排気系又は燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板。
% By mass, further Cu: 2.0% or less,
Mo: 2.0% or less,
Nb: 1.0% or less, 1 type or 2 types or more, The car exhaust system which becomes the atmosphere which has the carburizing property which was excellent in carburizing resistance and oxidation resistance of claim 7 characterized by the above-mentioned Ferritic stainless steel sheet for fuel reformers.
質量%にて、更に
Cr:14.5%未満、
Nb:0.35%未満、
Mo:0.50%未満、
C+N:0.020%超、
Cu+2Ni:0.30%超、
Ti:0.20%超、
の1種または2種以上を満足する請求項7または請求項8に記載の耐浸炭性及び耐酸化性に優れた浸炭性を有する雰囲気となる自動車排気系又は燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板。
In mass%, further Cr: less than 14.5%,
Nb: less than 0.35%,
Mo: less than 0.50%,
C + N: more than 0.020%,
Cu + 2Ni: more than 0.30%,
Ti: more than 0.20%,
9. A ferritic stainless steel sheet for an automobile exhaust system or fuel reformer, which satisfies one or more of the above, and is an atmosphere having carburizing properties excellent in carburizing resistance and oxidation resistance according to claim 7 or claim 8.
質量%にて、更に
Ca:0.0002%以上、0.0030%以下、
Zr:0.01%以上、0.30%以下、
Y:0.001%以上、0.20%以下、
Hf:0.001%以上、1.0%以下、
REM:0.001%以上、0.20%以下、
の1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項7〜請求項9のいずれかに記載の耐浸炭性及び耐酸化性に優れた浸炭性を有する雰囲気となる自動車排気系又は燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板。
In mass%, further Ca: 0.0002% or more, 0.0030% or less,
Zr: 0.01% or more, 0.30% or less,
Y: 0.001% or more, 0.20% or less,
Hf: 0.001% or more, 1.0% or less,
REM: 0.001% or more, 0.20% or less,
10. An automobile exhaust system or fuel that is an atmosphere having a carburizing resistance excellent in carburizing resistance and oxidation resistance according to any one of claims 7 to 9, characterized by containing at least one of Ferritic stainless steel sheet for reformers.
質量%にて、更に
W:0.01%以上、5.0%以下、
Sn:0.002%以上、1.0%以下、
Mg:0.0002%以上、0.0030%以下、
Co:0.01%以上、0.30%以下、
Sb:0.005%以上、0.50%以下、
Bi:0.001%以上、1.0%以下、
Ta:0.001%以上、1.0%以下、
Ga:0.0002%以上、0.30%以下、
の1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項7〜請求項10のいずれかに記載の耐浸炭性及び耐酸化性に優れた浸炭性を有する雰囲気となる自動車排気系又は燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板。
In mass%, W: 0.01% or more, 5.0% or less,
Sn: 0.002% or more, 1.0% or less,
Mg: 0.0002% or more, 0.0030% or less,
Co: 0.01% or more, 0.30% or less,
Sb: 0.005% or more, 0.50% or less,
Bi: 0.001% or more, 1.0% or less,
Ta: 0.001% or more, 1.0% or less,
Ga: 0.0002% or more, 0.30% or less,
11. An automobile exhaust system or a fuel having an atmosphere having excellent carburization resistance and oxidation resistance according to any one of claims 7 to 10, characterized by containing at least one of Ferritic stainless steel sheet for reformers.
水蒸気が10体積%、二酸化炭素が10体積%、一酸化炭素が10体積%、残りが窒素である雰囲気中で850℃に加熱し200時間継続した後で室温まで冷却したときの酸化増量が1.30mg/cm2以下であり、かつ、水蒸気が10体積%、二酸化炭素が10体積%、一酸化炭素が10体積%、残りが窒素である雰囲気中で850℃に加熱し200時間継続した後のスケール付きのフェライト系ステンレス鋼板を大気950℃に加熱し200時間継続した後で室温まで冷却したときの酸化増量が2.50mg/cm2以下、スケール剥離量が0.50mg/cm2以下であることを特徴とする請求項1〜5、7〜11のいずれかに記載の耐浸炭性及び耐酸化性に優れた浸炭性を有する雰囲気となる自動車排気系又は燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板。 Heating to 850 ° C. in an atmosphere of 10% by volume of water vapor, 10% by volume of carbon dioxide, 10% by volume of carbon monoxide, and the remainder being nitrogen and continuing for 200 hours followed by an increase in oxidation when cooled to room temperature is 1 After heating to 850 ° C. for 200 hours in an atmosphere of 30 mg / cm 2 or less, 10% by volume of water vapor, 10% by volume of carbon dioxide, 10% by volume of carbon monoxide, and the rest being nitrogen the ferritic stainless steel sheet with scales oxidation weight gain when cooled to room temperature after heating continued to 200 hours to the atmosphere 950 ° C. is 2.50 mg / cm 2 or less, peeling of scale weight of 0.50 mg / cm 2 in the following 12. An automobile exhaust system or a fuel reformer ferrule having an atmosphere having excellent carburization resistance and oxidation resistance according to any one of claims 1 to 5 and 7 to 11. System stainless steel plate. 雰囲気中に含まれる一酸化炭素もしくは炭化水素系ガスが、雰囲気中に含まれる酸素と全て反応しても、1体積%程度以上の一酸化炭素もしくは炭化水素系ガスが残存する組成の浸炭性雰囲気または、雰囲気中の酸素が1体積%以下であり、かつ、酸素の10倍以上の体積の二酸化炭素を含む浸炭性雰囲気に曝される可能性のある自動車排気系部材または燃料電池高温部材として用いることを特徴とする請求項1〜5、7〜12のいずれかに記載の耐浸炭性及び耐酸化性に優れた浸炭性を有する雰囲気となる自動車排気系又は燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼板。   A carburizing atmosphere having a composition in which carbon monoxide or hydrocarbon-based gas remains in an amount of about 1% by volume or more even if carbon monoxide or hydrocarbon-based gas contained in the atmosphere reacts with all oxygen contained in the atmosphere. Alternatively, it is used as an automobile exhaust system member or a fuel cell high-temperature member that may be exposed to a carburizing atmosphere that contains carbon dioxide having a volume of oxygen of 1 volume% or less and 10 or more times that of oxygen. The ferritic stainless steel sheet for an automobile exhaust system or a fuel reformer having an atmosphere having a carburizing property excellent in carburizing resistance and oxidation resistance according to any one of claims 1 to 5 and 7 to 12.
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