JP2022155181A - オーステナイト系ステンレス鋼 - Google Patents
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Abstract
【課題】低コストで製造可能であり、耐赤スケール性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼を実現する。【解決手段】本発明のオーステナイト系ステンレス鋼は、質量％で、Ｃ：０．１２％以下、Ｓｉ：０．２０～４．０％、Ｍｎ：０．０５～２．５％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｎｉ：８．０～１７．０％、Ｃｒ：１５～２５．０％、Ｃｕ：２．５％以下、Ａｌ：０.０１～１．０％、Ｎ：０．３５％以下、Ｍｏ：３．０％以下、Ｎｂ：０．８％以下およびＴｉ：１．０％以下を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物を含み、表面にＣｒ、ＳｉおよびＡｌを含む酸化物が形成され、前記酸化物において、Ｃｒの濃度と、ＳｉおよびＡｌの少なくとも一方の濃度と、の合計が４．０～１２．０質量％である。【選択図】なし
Description
本発明は、耐赤スケール性に優れるオーステナイト系ステンレス鋼に関する。
オーステナイト系ステンレス鋼を、排ガス経路部材、ストーブの燃焼等、燃料電池用部材等の用途に用いる場合、使用時に通常３００～９００℃の高温まで加熱される。また上記の用途では、水蒸気が含まれる環境下で当該オーステナイト系ステンレス鋼が用いられるため、Ｆｅ系酸化物である赤スケールが表面に生成することがある。
この生成した赤スケールは、場合によっては飛散することで他部品へ付着し悪影響を及ぼす可能性があることに加え、酸化による減肉で高温強度を低下させる虞がある。そのため、高温水蒸気雰囲気下において、耐赤スケール性を有するオーステナイト系ステンレス鋼が所望される。従来、高い耐赤スケール性を向上させるために様々な方法が知られている。
特許文献１には、含有するＳｉおよびＡｌの合計量を調整し、機械研磨仕上げを行うことで得られる、耐赤スケール性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼材が開示されている。
特許文献１に記載の技術によれば、鋼中のＣｒ拡散が促進されることで赤スケールを防止できる。しかしながら、このような従来技術によって耐赤スケール性を改善するには、添加する元素量の増加または製造工程の追加等により製造コストが増加してしまう。
本発明の一態様は、低コストで製造可能であり、耐赤スケール性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼を実現することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、質量％で、Ｃ：０．１２％以下、Ｓｉ：０．２０～４．０％、Ｍｎ：０．０５～２．５％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｎｉ：８．０～１７．０％、Ｃｒ：１５～２５．０％、Ｃｕ：２．５％以下、Ａｌ：０.０１～１．０％、Ｎ：０．３５％以下、Ｍｏ：３．０％以下、Ｎｂ：０．８％以下およびＴｉ：１．０％以下を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物を含み、表面に、長径が０．１～５μｍの、Ｃｒ、ＳｉおよびＡｌを含む酸化物が形成され、前記酸化物において、Ｃｒの濃度と、ＳｉおよびＡｌの少なくとも一方の濃度と、の合計が４．０～１２．０質量％である。
本発明の一態様に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、前記酸化物において、Ｃｒの濃度と、Ｓｉの濃度と、Ａｌの濃度と、の合計が５．０～１２．０質量％であってもよい。
本発明の一態様に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、質量％で、Ｂ：０．０１％以下、Ｃａ：０．０００２～０．００５０％、Ｈｆ：０．００１～０．５０％、Ｚｒ：０．０１～０．５０％、Ｓｂ：０．００５～０．５０％、Ｃｏ：０．０１～１．５０％、Ｗ：０．０１～２．０％、Ｔａ：０．００１～１．０％、Ｓｎ：０．００２～０．５％、Ｇａ：０．０００２～０．３０％、Ｍｇ：０．０００３～０．００５０％および希土類元素：０．００１～０．２０％のうちの１種または２種以上を更に含有していてもよい。
本発明の一態様によれば、低コストで製造可能であり、耐赤スケール性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼を実現できる。
以下、本発明の一実施形態について説明する。なお、以下の記載は、発明の趣旨をより良く理解させるためのものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、本明細書において「Ａ～Ｂ」は、Ａ以上Ｂ以下であることを示している。また、本明細書において「ステンレス鋼」との用語は、具体的な形状が限定されないステンレス鋼材を意味する。このステンレス鋼材としては、例えば、鋼板、鋼管および条鋼等が挙げられる。
＜オーステナイト系ステンレス鋼の成分組成＞
本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼が含有する成分の組成は、以下のとおりである。
本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼が含有する成分の組成は、以下のとおりである。
一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、質量％で、Ｃ：０．１２％以下、Ｓｉ：０．２０～４．０％、Ｍｎ：０．０５～２．５％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｎｉ：８．０～１７．０％、Ｃｒ：１５～２５．０％、Ｃｕ：２．５％以下、Ａｌ：０.０１～１．０％、Ｎ：０．３５％以下、Ｍｏ：３．０％以下、Ｎｂ：０．８％以下およびＴｉ：１．０％以下を含む。また、当該オーステナイト系ステンレス鋼は、以下に示す各成分以外は、鉄（Ｆｅ）、または不可避的に混入する少量の不純物（不可避的不純物）からなる。
（炭素：Ｃ）
Ｃは、オーステナイト相を安定化させるオーステナイト生成元素であり、非磁性の維持に有効である。Ｃは、オーステナイト相の固溶強化に有効な元素でもある。しかしながら、Ｃを過度に含有すると、炭化物量が増加し、耐食性が低下する。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、Ｃの含有量は０．１２質量％以下であり、好ましくは、０．００５～０．０８質量％である。
Ｃは、オーステナイト相を安定化させるオーステナイト生成元素であり、非磁性の維持に有効である。Ｃは、オーステナイト相の固溶強化に有効な元素でもある。しかしながら、Ｃを過度に含有すると、炭化物量が増加し、耐食性が低下する。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、Ｃの含有量は０．１２質量％以下であり、好ましくは、０．００５～０．０８質量％である。
（ケイ素：Ｓｉ）
Ｓｉは、耐赤スケール性の改善に有効な元素である。しかしながら、Ｓｉを過度に含有すると、靭性および加工性が低下する要因となる。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、Ｓｉの含有量は、０．２０～４．０質量％であり、好ましくは、０．３０～３．５質量％である。
Ｓｉは、耐赤スケール性の改善に有効な元素である。しかしながら、Ｓｉを過度に含有すると、靭性および加工性が低下する要因となる。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、Ｓｉの含有量は、０．２０～４．０質量％であり、好ましくは、０．３０～３．５質量％である。
（マンガン：Ｍｎ）
Ｍｎは、オーステナイト系ステンレス鋼において、オーステナイト生成元素であり、スケールの密着性を向上させる元素である。しかしながら、Ｍｎを過度に含有すると、腐食起点となるＭｎＳの発生を促進する。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、Ｍｎの含有量は、０．０５～２．５質量％であり、好ましくは、０．１～２．０質量％である。
Ｍｎは、オーステナイト系ステンレス鋼において、オーステナイト生成元素であり、スケールの密着性を向上させる元素である。しかしながら、Ｍｎを過度に含有すると、腐食起点となるＭｎＳの発生を促進する。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、Ｍｎの含有量は、０．０５～２．５質量％であり、好ましくは、０．１～２．０質量％である。
（リン：Ｐ）
Ｐは、過度に含有すると、加工性が低下する。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、Ｐの含有量は０．０５質量％以下であり、好ましくは、０．０１～０．０４質量％である。
Ｐは、過度に含有すると、加工性が低下する。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、Ｐの含有量は０．０５質量％以下であり、好ましくは、０．０１～０．０４質量％である。
（硫黄：Ｓ）
Ｓは、過度に含有するとオーステナイト系ステンレス鋼において腐食起点の発生を促進する。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、Ｓの含有量は０．００５質量％以下であり、好ましくは、０．０００１～０．００２質量％である。
Ｓは、過度に含有するとオーステナイト系ステンレス鋼において腐食起点の発生を促進する。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、Ｓの含有量は０．００５質量％以下であり、好ましくは、０．０００１～０．００２質量％である。
（ニッケル：Ｎｉ）
Ｎｉは、オーステナイト系ステンレス鋼の耐食性を向上させる元素である。しかしながら、Ｎｉを過度に含有すると、材料コストが上昇する。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、Ｎｉの含有量は８．０～１７．０質量％であり、好ましくは、９．０～１５．０質量％である。
Ｎｉは、オーステナイト系ステンレス鋼の耐食性を向上させる元素である。しかしながら、Ｎｉを過度に含有すると、材料コストが上昇する。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、Ｎｉの含有量は８．０～１７．０質量％であり、好ましくは、９．０～１５．０質量％である。
（クロム：Ｃｒ）
Ｃｒは、不動態被膜を形成し、耐食性を確保するために必須の元素である。また、耐赤スケール性を確保するためにも有効である。しかしながら、Ｃｒを過度に含有すると、材料コストが上昇するとともに、靭性低下の要因となる。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、Ｃｒの含有量は、１５．０～２５．０質量％であり、好ましくは、１７．０～２１．０質量％である。
Ｃｒは、不動態被膜を形成し、耐食性を確保するために必須の元素である。また、耐赤スケール性を確保するためにも有効である。しかしながら、Ｃｒを過度に含有すると、材料コストが上昇するとともに、靭性低下の要因となる。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、Ｃｒの含有量は、１５．０～２５．０質量％であり、好ましくは、１７．０～２１．０質量％である。
（銅：Ｃｕ）
Ｃｕは、高温強度確保のために添加する元素である。しかしながら、Ｃｕを過度に含有すると、材料コストが上昇する。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、Ｃｕの含有量は２．５質量％以下であり、好ましくは、０．０２～２．２質量％である。
Ｃｕは、高温強度確保のために添加する元素である。しかしながら、Ｃｕを過度に含有すると、材料コストが上昇する。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、Ｃｕの含有量は２．５質量％以下であり、好ましくは、０．０２～２．２質量％である。
（アルミニウム：Ａｌ）
Ａｌは、オーステナイト系ステンレス鋼の耐食性を向上させるとともに、耐赤スケール性を改善するために有効な元素である。また、Ａｌは製鋼時の脱酸剤として有効な元素である。しかしながら、Ａｌを過度に含有すると、表面品質が劣化する可能性があるため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、Ａｌの含有量は０．０１～１．０質量％であり、好ましくは、０．０２～０．１０質量％である。
Ａｌは、オーステナイト系ステンレス鋼の耐食性を向上させるとともに、耐赤スケール性を改善するために有効な元素である。また、Ａｌは製鋼時の脱酸剤として有効な元素である。しかしながら、Ａｌを過度に含有すると、表面品質が劣化する可能性があるため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、Ａｌの含有量は０．０１～１．０質量％であり、好ましくは、０．０２～０．１０質量％である。
（窒素：Ｎ）
Ｎは、オーステナイト生成元素であり、非磁性の維持に有効である。しかしながら、Ｎは、過度に含有すると他の元素と窒化物を形成して硬質化を招く。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、Ｎの含有量は０．３５質量％以下であり、好ましくは、０．００５～０．３０質量％である。
Ｎは、オーステナイト生成元素であり、非磁性の維持に有効である。しかしながら、Ｎは、過度に含有すると他の元素と窒化物を形成して硬質化を招く。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、Ｎの含有量は０．３５質量％以下であり、好ましくは、０．００５～０．３０質量％である。
（モリブデン：Ｍｏ）
Ｍｏは、高温強度および耐赤スケール性確保のために添加する元素である。しかしながら、Ｍｏを過度に含有すると硬質化し、加工性が低下するとともに材料コストが上昇する。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、Ｍｏの含有量は、３．０質量％以下であり、好ましくは、０．０１～２．５質量％である。
Ｍｏは、高温強度および耐赤スケール性確保のために添加する元素である。しかしながら、Ｍｏを過度に含有すると硬質化し、加工性が低下するとともに材料コストが上昇する。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、Ｍｏの含有量は、３．０質量％以下であり、好ましくは、０．０１～２．５質量％である。
（ニオブ：Ｎｂ）
Ｎｂは、高温強度確保のために添加する元素である。しかしながら、Ｎｂを過度に含有すると、加工性および靭性が劣化する可能性がある。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、Ｎｂの含有量は、０．８質量％以下であり、好ましくは、０．０１～０．５質量％である。
Ｎｂは、高温強度確保のために添加する元素である。しかしながら、Ｎｂを過度に含有すると、加工性および靭性が劣化する可能性がある。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、Ｎｂの含有量は、０．８質量％以下であり、好ましくは、０．０１～０．５質量％である。
（チタン：Ｔｉ）
Ｔｉは、耐赤スケール性および加工性を向上させる元素である。しかしながら、Ｔｉを過度に含有すると、加工性および表面品質が劣化する可能性がある。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、Ｔｉの含有量は、１．０質量％以下であり、好ましくは、０．０１～０．５質量％である。
Ｔｉは、耐赤スケール性および加工性を向上させる元素である。しかしながら、Ｔｉを過度に含有すると、加工性および表面品質が劣化する可能性がある。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、Ｔｉの含有量は、１．０質量％以下であり、好ましくは、０．０１～０．５質量％である。
＜その他の成分＞
本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、質量％で、Ｂ：０．０１％以下、Ｃａ：０．０００２～０．００５０％、Ｈｆ：０．００１～０．５０％、Ｚｒ：０．０１～０．５０％、Ｓｂ：０．００５～０．５０％、Ｃｏ：０．０１～１．５０％、Ｗ：０．０１～２．０％、Ｔａ：０．００１～１．０％、Ｓｎ：０．００２～０．５％、Ｇａ：０．０００２～０．３０％、Ｍｇ：０．０００３～０．００５０％および希土類元素：０．００１～０．２０％のうちの１種または２種以上を更に含有していてもよい。
本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、質量％で、Ｂ：０．０１％以下、Ｃａ：０．０００２～０．００５０％、Ｈｆ：０．００１～０．５０％、Ｚｒ：０．０１～０．５０％、Ｓｂ：０．００５～０．５０％、Ｃｏ：０．０１～１．５０％、Ｗ：０．０１～２．０％、Ｔａ：０．００１～１．０％、Ｓｎ：０．００２～０．５％、Ｇａ：０．０００２～０．３０％、Ｍｇ：０．０００３～０．００５０％および希土類元素：０．００１～０．２０％のうちの１種または２種以上を更に含有していてもよい。
（ホウ素：Ｂ）
Ｂは、オーステナイト系ステンレス鋼を使用して製造された成形品の二次加工性を向上させる元素である。ただし、Ｂを過剰に含有させると、Ｃｒ２Ｂ等の化合物が形成されやすくなり、耐赤スケール性を劣化させる可能性がある。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．０１質量％以下のＢを添加してもよく、好ましくは０．０００１～０．００３０質量％のＢを添加してもよい。
Ｂは、オーステナイト系ステンレス鋼を使用して製造された成形品の二次加工性を向上させる元素である。ただし、Ｂを過剰に含有させると、Ｃｒ２Ｂ等の化合物が形成されやすくなり、耐赤スケール性を劣化させる可能性がある。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．０１質量％以下のＢを添加してもよく、好ましくは０．０００１～０．００３０質量％のＢを添加してもよい。
（カルシウム：Ｃａ）
Ｃａは、耐高温酸化性を促進する元素である。しかしながら、Ｃａの過度な添加は耐食性の低下を招く。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．０００２～０．００５０質量％のＣａを添加してもよく、好ましくは０．０００３～０．００４０質量％のＣａを添加してもよい。
Ｃａは、耐高温酸化性を促進する元素である。しかしながら、Ｃａの過度な添加は耐食性の低下を招く。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．０００２～０．００５０質量％のＣａを添加してもよく、好ましくは０．０００３～０．００４０質量％のＣａを添加してもよい。
（ハフニウム：Ｈｆ）
Ｈｆは耐食性、高温強度および耐酸化性を向上する元素である。しかしながら、Ｈｆの過度な添加は加工性および製造性の低下を招く虞がある。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．００１～０．５０質量％のＨｆを添加してもよく、好ましくは０．００５～０．１０質量％のＨｆを添加してもよい。
Ｈｆは耐食性、高温強度および耐酸化性を向上する元素である。しかしながら、Ｈｆの過度な添加は加工性および製造性の低下を招く虞がある。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．００１～０．５０質量％のＨｆを添加してもよく、好ましくは０．００５～０．１０質量％のＨｆを添加してもよい。
（ジルコニウム：Ｚｒ）
Ｚｒは、高温強度、耐食性および耐高温酸化性を向上する元素である。しかしながら、Ｚｒの過度な添加は加工性、製造性の低下を招く。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．０１～０．５０質量％のＺｒを添加してもよく、好ましくは０．０２～０．３０質量％のＺｒを添加してもよい。
Ｚｒは、高温強度、耐食性および耐高温酸化性を向上する元素である。しかしながら、Ｚｒの過度な添加は加工性、製造性の低下を招く。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．０１～０．５０質量％のＺｒを添加してもよく、好ましくは０．０２～０．３０質量％のＺｒを添加してもよい。
（アンチモン：Ｓｂ）
Ｓｂは、高温強度を向上する元素である。しかしながら、Ｓｂの過度な添加は溶接性および靭性を低下させる。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．００５～０．５０質量％のＳｂを添加してもよく、好ましくは０．０１０～０．２５質量％のＳｂを添加してもよい。
Ｓｂは、高温強度を向上する元素である。しかしながら、Ｓｂの過度な添加は溶接性および靭性を低下させる。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．００５～０．５０質量％のＳｂを添加してもよく、好ましくは０．０１０～０．２５質量％のＳｂを添加してもよい。
（コバルト：Ｃｏ）
Ｃｏは、高温強度を向上する元素である。しかしながら、Ｃｏの過剰な添加は靭性の低下による製造性の低下を招く。そのため、本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．０１～１．５０質量％のＣｏを添加してもよく、好ましくは０．０３～１．０質量％のＣｏを添加してもよい。
Ｃｏは、高温強度を向上する元素である。しかしながら、Ｃｏの過剰な添加は靭性の低下による製造性の低下を招く。そのため、本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．０１～１．５０質量％のＣｏを添加してもよく、好ましくは０．０３～１．０質量％のＣｏを添加してもよい。
（タングステン：Ｗ）
Ｗは、高温強度確保のために添加する元素である。しかしながら、Ｗを過度に含有すると、材料コストが上昇する。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．０１～２．０質量％のＷを添加してもよく、好ましくは０．０３～１．５０質量％のＷを添加してもよい。
Ｗは、高温強度確保のために添加する元素である。しかしながら、Ｗを過度に含有すると、材料コストが上昇する。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．０１～２．０質量％のＷを添加してもよく、好ましくは０．０３～１．５０質量％のＷを添加してもよい。
（タンタル：Ｔａ）
Ｔａは、高温強度を向上する元素である。しかしながら、Ｔａの過度な添加は溶接性、靭性を低下させる。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．００１～１．０質量％のＴａを添加してもよく、好ましくは０．０１０～０．５０質量％のＴａを添加してもよい。
Ｔａは、高温強度を向上する元素である。しかしながら、Ｔａの過度な添加は溶接性、靭性を低下させる。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．００１～１．０質量％のＴａを添加してもよく、好ましくは０．０１０～０．５０質量％のＴａを添加してもよい。
（スズ：Ｓｎ）
Ｓｎは、耐食性および高温強度を向上する元素である。しかしながら、Ｓｎの過度の添加は靭性および製造性の低下を招く虞がある。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．００２～０．５０質量％のＳｎを添加してもよく、好ましくは０．００５～０．２０質量％のＳｎを添加してもよい。
Ｓｎは、耐食性および高温強度を向上する元素である。しかしながら、Ｓｎの過度の添加は靭性および製造性の低下を招く虞がある。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．００２～０．５０質量％のＳｎを添加してもよく、好ましくは０．００５～０．２０質量％のＳｎを添加してもよい。
（ガリウム：Ｇａ）
Ｇａは、耐食性および耐水素脆化特性を向上する元素である。しかしながら、Ｇａの過度な添加は溶接性および靭性を低下させる。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．０００２～０．３０質量％のＧａを添加してもよく、好ましくは０．００１０～０．２０質量％のＧａを添加してもよい。
Ｇａは、耐食性および耐水素脆化特性を向上する元素である。しかしながら、Ｇａの過度な添加は溶接性および靭性を低下させる。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．０００２～０．３０質量％のＧａを添加してもよく、好ましくは０．００１０～０．２０質量％のＧａを添加してもよい。
（マグネシウム：Ｍｇ）
Ｍｇは、脱酸元素であることに加え、スラブの組織を微細化させ、成型性を向上する元素である。しかしながら、過度な添加は耐食性、溶接性および表面品質の低下を招く。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．０００３～０．００５０質量％のＭｇを添加してもよく、好ましくは０．０００５～０．００３０質量％のＭｇを添加してもよい。
Ｍｇは、脱酸元素であることに加え、スラブの組織を微細化させ、成型性を向上する元素である。しかしながら、過度な添加は耐食性、溶接性および表面品質の低下を招く。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．０００３～０．００５０質量％のＭｇを添加してもよく、好ましくは０．０００５～０．００３０質量％のＭｇを添加してもよい。
（希土類元素：ＲＥＭ）
ＲＥＭは、スカンジウム（Ｓｃ）と、イットリウム（Ｙ）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）との総称を指す。ＲＥＭは、単独の元素として添加されてもよく、または複数の元素の混合物として添加されてもよい。ＲＥＭは、ステンレス鋼の清浄度を向上するとともに、耐高温酸化性も改善する元素である。しかしながら、過度な添加は合金コストを上昇させ、製造性を低下させる。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．００１～０．２０質量％のＲＥＭを添加してもよく、好ましくは０．００５～０．１０質量％のＲＥＭを添加してもよい。
ＲＥＭは、スカンジウム（Ｓｃ）と、イットリウム（Ｙ）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）との総称を指す。ＲＥＭは、単独の元素として添加されてもよく、または複数の元素の混合物として添加されてもよい。ＲＥＭは、ステンレス鋼の清浄度を向上するとともに、耐高温酸化性も改善する元素である。しかしながら、過度な添加は合金コストを上昇させ、製造性を低下させる。そのため、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．００１～０．２０質量％のＲＥＭを添加してもよく、好ましくは０．００５～０．１０質量％のＲＥＭを添加してもよい。
＜Ｃｒ、ＡｌおよびＳｉを含有する酸化物＞
本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、表面において、長径が０．１～５μｍの、Ｃｒ、ＡｌおよびＳｉを含む酸化物が存在する。本明細書において、オーステナイト系ステンレス鋼の表面に存在するこのような酸化物を、「本発明の酸化物」と称する場合がある。
本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、表面において、長径が０．１～５μｍの、Ｃｒ、ＡｌおよびＳｉを含む酸化物が存在する。本明細書において、オーステナイト系ステンレス鋼の表面に存在するこのような酸化物を、「本発明の酸化物」と称する場合がある。
酸化物の長径とは、酸化物表面上の任意の２点間の距離のうち、最大となる距離のことをいう。本発明の酸化物は、長径が０．１～５μｍであれば、耐赤スケール性の改善効果を示す。本発明の酸化物の長径が０．１μｍ未満である場合、本発明の酸化物による耐赤スケール性の改善効果が低い。また、本発明の酸化物の長径が５μｍより大きい場合、Ｃｒ貧化層が形成されやすくなると共に、オーステナイト系ステンレス鋼の表面の意匠性も低下する。Ｃｒ貧化層については後述する。
一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、表面に、長径が０．１～５μｍの、Ｃｒ、ＳｉおよびＡｌを含む酸化物が形成され、当該酸化物において、Ｃｒの濃度と、ＳｉおよびＡｌの少なくとも一方の濃度と、の合計が４．０～１２．０質量％である。
オーステナイト系ステンレス鋼の表面において、オーステナイト系ステンレス鋼の表面における本発明の酸化物は、例えば走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：ＳＥＭ）により検出および分析することができる。また、オーステナイト系ステンレス鋼の表面の酸化物におけるＣｒ、ＡｌまたはＳｉの含有量は、例えばエネルギー分散型元素分析装置（Energy dispersive X-ray spectroscopy：ＥＤＳ）により測定することができる。
本発明の酸化物が耐赤スケール性を改善する理由は、下記の通りと考えられる。第１に、本発明の酸化物が保護被膜として作用することが挙げられる。第２に、加熱によって本発明の酸化物が成長し、本発明の酸化物周辺の酸素分圧が低下することが挙げられる。Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｆｅは、この順に酸化されやすいため、ＦｅよりもＡｌ、ＳｉおよびＣｒの方が優先的に酸化される。したがって、本発明の酸化物の成長により、Ｆｅ系酸化物である赤スケールの生成が低減され、Ｃｒ、ＡｌおよびＳｉを主体とした保護性に優れる酸化物（例えば、Ｃｒ２Ｏ３）の生成がさらに優先的となる。
ただし、オーステナイト系ステンレス鋼の表面に存在する本発明の酸化物において、Ｃｒ濃度と、Ａｌ濃度および／またはＳｉ濃度との合計が過剰となる場合、第１に、表面上にＣｒが少ないＣｒ貧化層が形成されてしまう。これは、オーステナイト系ステンレス鋼の最終焼鈍工程後に適正な条件での酸洗が施されないと、表面上に形成された酸化物と母相との界面にＣｒ貧化層（母相側）が残存するためである。この場合、オーステナイト系ステンレス鋼の表面に、硝弗酸浸漬工程後もＦｅ系酸化物が残存しやすくなり、耐赤スケール性が低減してしまう。また、第２に、本発明の酸化物によりオーステナイト系ステンレス鋼の溶接性が低下する虞がある。そのため、オーステナイト系ステンレス鋼の表面における本発明の酸化物の、Ｃｒ濃度と、Ａｌ濃度および／またはＳｉ濃度との合計は、１２．０質量％以下であることが好ましい。
なお、オーステナイト系ステンレス鋼の表面において、本発明の酸化物のＣｒ濃度と、Ａｌ濃度および／またはＳｉ濃度との合計が４．０質量％未満である場合、本発明の酸化物による耐赤スケール性の改善効果が十分ではない。したがって、オーステナイト系ステンレス鋼の表面において、本発明の酸化物のＣｒ濃度と、Ａｌ濃度および／またはＳｉ濃度との合計を４．０～１２．０質量％の範囲内に制御することが好ましい。
また、オーステナイト系ステンレス鋼の表面において、Ｃｒ濃度と、Ａｌ濃度と、Ｓｉ濃度との合計が５．０～１２．０質量％であることがより好ましい。
従来は、耐赤スケール性の改善には、ＣｒおよびＳｉの添加量の増加または製造工程の増加（表面研磨、予備酸化等）により対策することが一般的であり、製造コストの増加が問題となっていた。本発明者らは、オーステナイト系ステンレス鋼の表面における、Ｃｒ、ＡｌおよびＳｉを含む酸化物に着目した。そして、オーステナイト系ステンレス鋼の表面において、このような酸化物に含まれるＣｒ、ＡｌおよびＳｉの濃度を所定の範囲に制御することにより、優れた耐赤スケール性を有するオーステナイト系ステンレス鋼を実現することができるという知見を得るに至った。
本発明者らは、例えば、以下の製造方法により、表面において本発明の酸化物のＣｒ濃度と、Ａｌ濃度および／またはＳｉ濃度との合計が４．０～１２．０質量％となり、耐赤スケール性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼を得ることができることを見出した。
＜オーステナイト系ステンレス鋼の製造方法＞
本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼帯として得られる。図１は、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法の一例を示すフローチャートである。図１に示すように、本実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼帯の製造方法は、前処理工程Ｓ１、熱間圧延工程Ｓ２、焼鈍工程Ｓ３、酸洗工程Ｓ４、冷間圧延工程Ｓ５、最終焼鈍工程Ｓ６、硫酸浸漬工程Ｓ７、硝酸電解工程Ｓ８および硝弗酸浸漬工程Ｓ９を含む。
本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼帯として得られる。図１は、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法の一例を示すフローチャートである。図１に示すように、本実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼帯の製造方法は、前処理工程Ｓ１、熱間圧延工程Ｓ２、焼鈍工程Ｓ３、酸洗工程Ｓ４、冷間圧延工程Ｓ５、最終焼鈍工程Ｓ６、硫酸浸漬工程Ｓ７、硝酸電解工程Ｓ８および硝弗酸浸漬工程Ｓ９を含む。
前処理工程Ｓ１では、まず、真空またはアルゴン雰囲気の溶解炉を用いて、本発明の範囲内となるように組成を調整した鋼を溶製し、当該鋼を鋳造して、スラブ（鋼塊）を製造する。その後、当該スラブから熱間圧延用のスラブ片を切り出す。そして、当該スラブ片を大気雰囲気中で１１００～１３００℃の温度域まで加熱する。当該スラブ片を加熱して保持する時間は、限定されない。なお、工業的に前処理工程を行う場合、上記鋳造は連続鋳造であってよい。
熱間圧延工程Ｓ２は、前処理工程Ｓ１において得られたスラブを熱間圧延することにより、所定の厚みの熱延鋼帯を製造する工程である。
焼鈍工程Ｓ３は、熱間圧延工程Ｓ２で得られた熱延鋼帯を加熱することによって、鋼帯の軟質化を図る工程である。焼鈍工程Ｓ３は、必要に応じて実施される工程であり、実施されなくてもよい。
酸洗工程Ｓ４は、塩酸または硝酸と弗酸との混合液等の酸洗液を用いて、鋼帯表面に付着したスケールを洗い落とす工程である。
冷間圧延工程Ｓ５は、酸洗工程Ｓ４においてスケール除去された鋼帯を、さらに薄く圧延する工程である。
最終焼鈍工程Ｓ６は、冷間圧延工程Ｓ５において圧延された鋼帯を加熱することにより、ひずみを除去し、鋼帯を軟質化させる工程である。最終焼鈍工程Ｓ６における焼鈍は、合金成分に応じて１０００～１１００℃の温度で行われる。
硫酸浸漬工程Ｓ７、硝酸電解工程Ｓ８および硝弗酸浸漬工程Ｓ９は、製造されるオーステナイト系ステンレス鋼の表面において、本発明の酸化物を残存させるための工程である。すなわち、硫酸浸漬工程Ｓ７、硝酸電解工程Ｓ８および硝弗酸浸漬工程Ｓ９は、表面酸化物残存工程ということもできる。
硫酸浸漬工程Ｓ７は、最終焼鈍工程Ｓ６で得られた鋼帯を硫酸水溶液中に浸漬する工程である。硫酸浸漬工程Ｓ７における硫酸水溶液の硫酸濃度は、５０ｇ／Ｌ以上であることが好ましく、６０ｇ／Ｌ以上であることがより好ましく、７０ｇ／Ｌ以上であることがより好ましい。硫酸浸漬工程Ｓ７における硫酸水溶液の液温は、４０℃以上であることが好ましく、５０℃以上であることがより好ましい。硫酸浸漬工程Ｓ７における硫酸水溶液への鋼帯の浸漬時間は２０～５０秒であることが好ましく、２５～３５秒であることがより好ましい。
硝酸電解工程Ｓ８は、硫酸浸漬工程Ｓ７後の鋼帯を、硝酸水溶液中で電解処理する工程である。硝酸電解工程Ｓ８における硝酸水溶液の硝酸濃度は、１３０ｇ／Ｌ以上であることが好ましく、１５０ｇ／Ｌ以上であることがより好ましい。硝酸電解工程Ｓ８における硝酸水溶液の液温は、４０～６０℃であることが好ましい。硝酸電解工程Ｓ８における電流密度は、５０ｍＡ／ｃｍ２以上であることが好ましく、７０ｍＡ／ｃｍ２以上であることがより好ましい。硝酸電解工程Ｓ８における電解時間は、６０秒以上であることが好ましい。硝酸電解工程Ｓ８における、硝酸濃度、電流密度、および電解時間の上限は特に限定されるものではないが、硝酸濃度は２５０ｇ／Ｌ以下、電流密度は１５０ｍＡ／ｃｍ２以下、電解時間は１８０秒以下が好ましい。
硝弗酸浸漬工程Ｓ９は、硝酸電解工程Ｓ８後の鋼帯を硝酸水溶液と弗酸水溶液との混合液である硝弗酸水溶液に浸漬する工程である。硝弗酸浸漬工程Ｓ９における硝弗酸水溶液の、硝酸濃度は１３０～１５０ｇ／Ｌであることが好ましく、弗酸濃度は１０～１５ｇ／Ｌであることが好ましい。硝弗酸浸漬工程Ｓ９における硝弗酸水溶液の液温は、４０～６０℃であることが好ましい。硝弗酸浸漬工程Ｓ９における硝弗酸水溶液への鋼帯の浸漬時間は、オーステナイト系ステンレス鋼の成分組成によるが、４０～６０秒であることが好ましい。
本発明者らは、上記の製造方法により、オーステナイト系ステンレス鋼の表面において、長径が０．１～５μｍであり、Ｃｒ、ＳｉおよびＡｌを含む本発明の酸化物を残存させることができることを見出した。
また、本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、表面に形成される本発明の酸化物に含まれるＣｒの濃度と、ＳｉおよびＡｌの少なくとも一方の濃度と、の合計が４．０～１２．０質量％となっている。これにより、一実施形態に係るオーステナイト系ステンレスは、耐赤スケール性向上のために表面研磨等の処理を施す必要がないため、低コストで製造することができる。
本発明の一実施例について以下に説明する。オーステナイト系ステンレス鋼の発明例または比較例として、Ｎｏ．１～５６の鋼材を以下のようにして作製した。まず、下記の表１に示す成分を原料とし、上述した製造方法の最終焼鈍工程Ｓ６までを下記の条件で行った；
・前処理工程Ｓ１における溶解炉の雰囲気：真空
・前処理工程Ｓ１において製造されるスラブ片の質量：３０ｋｇ
・前処理工程Ｓ１におけるスラブ片の加熱温度：１２３０℃
・前処理工程Ｓ１におけるスラブ片の加熱時間：２時間
・熱間圧延工程Ｓ２後の板厚：５ｍｍ
・焼鈍工程Ｓ３：実施せず
・酸洗工程Ｓ４で用いた酸洗液：硝弗酸水溶液（３％弗酸、１０％硝酸）
・酸洗工程Ｓ４における酸洗液の液温：６０℃
・冷間圧延工程Ｓ５後の板厚：２ｍｍ
・最終焼鈍工程Ｓ６における焼鈍温度：１０００～１１００℃（合金組成に応じて変更）。
・前処理工程Ｓ１における溶解炉の雰囲気：真空
・前処理工程Ｓ１において製造されるスラブ片の質量：３０ｋｇ
・前処理工程Ｓ１におけるスラブ片の加熱温度：１２３０℃
・前処理工程Ｓ１におけるスラブ片の加熱時間：２時間
・熱間圧延工程Ｓ２後の板厚：５ｍｍ
・焼鈍工程Ｓ３：実施せず
・酸洗工程Ｓ４で用いた酸洗液：硝弗酸水溶液（３％弗酸、１０％硝酸）
・酸洗工程Ｓ４における酸洗液の液温：６０℃
・冷間圧延工程Ｓ５後の板厚：２ｍｍ
・最終焼鈍工程Ｓ６における焼鈍温度：１０００～１１００℃（合金組成に応じて変更）。
本実施例では、表１に示される組成は、質量％で示されている。また、表１に示す各成分以外の残部は、Ｆｅまたは不可避的に混入する少量の不純物である。また、表１中の下線は、本発明の比較例に係る各ステンレス鋼に含まれる各成分の範囲が、本発明の範囲外であることを示している。
次に、鋼帯の表面に本発明の酸化物を残存させるため、下記の条件で、硫酸浸漬工程Ｓ７、硝酸電解工程Ｓ８および硝弗酸浸漬工程Ｓ９を行った；
・硫酸浸漬工程Ｓ７における硫酸濃度：８０ｇ／Ｌ
・硫酸浸漬工程Ｓ７における硫酸の液温：６０℃
・硝酸電解工程Ｓ８における硝酸濃度：２００ｇ／Ｌ
・硝酸電解工程Ｓ８における硝酸の液温：４０～６０℃
・硝酸電解工程Ｓ８における電流密度：８０ｍＡ／ｃｍ２
・硝弗酸浸漬工程Ｓ９において用いた硝弗酸水溶液：硝酸１３０～１５０ｇ／Ｌ、弗酸１０～１５ｇ／Ｌ
・硝弗酸浸漬工程Ｓ９における硝弗酸の液温：４０～６０℃。
・硫酸浸漬工程Ｓ７における硫酸濃度：８０ｇ／Ｌ
・硫酸浸漬工程Ｓ７における硫酸の液温：６０℃
・硝酸電解工程Ｓ８における硝酸濃度：２００ｇ／Ｌ
・硝酸電解工程Ｓ８における硝酸の液温：４０～６０℃
・硝酸電解工程Ｓ８における電流密度：８０ｍＡ／ｃｍ２
・硝弗酸浸漬工程Ｓ９において用いた硝弗酸水溶液：硝酸１３０～１５０ｇ／Ｌ、弗酸１０～１５ｇ／Ｌ
・硝弗酸浸漬工程Ｓ９における硝弗酸の液温：４０～６０℃。
なお、硫酸浸漬工程Ｓ７における硫酸への浸漬時間は３０秒とした。また、硝酸電解工程Ｓ８における電解時間は６０秒とした。また、硝弗酸浸漬工程Ｓ９における硝弗酸水溶液への浸漬時間は６０秒とした。また、各鋼材での硝弗酸浸漬工程Ｓ９における弗酸濃度（ｇ／Ｌ）について、表２に示した。
鋼材Ｎｏ．１～５６について、以下に示す方法により、鋼材表面における酸化物に含まれるＣｒ、ＡｌおよびＳｉの濃度測定、酸化増量の評価および溶接性の評価を行った。
＜酸化物の濃度測定＞
各鋼材表面のＣｒ、Ｓｉ、Ａｌ系酸化物の分析は以下の通り実施した。走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）ＳＵ５０００（（株）日立ハイテクノロジーズ製）を用い、倍率１万倍にて鋼材表面に分散している酸化物の分析を行った。また、酸化物の組成について、電子顕微鏡用エネルギー分散型元素分析装置（Energy dispersive X-ray spectroscopy：ＥＤＳ）（株式会社堀場製作所製）を用い、加速電圧１５ｋＶ、分析時間６０秒、ビーム径０．２μｍで元素分析を行った。
各鋼材表面のＣｒ、Ｓｉ、Ａｌ系酸化物の分析は以下の通り実施した。走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）ＳＵ５０００（（株）日立ハイテクノロジーズ製）を用い、倍率１万倍にて鋼材表面に分散している酸化物の分析を行った。また、酸化物の組成について、電子顕微鏡用エネルギー分散型元素分析装置（Energy dispersive X-ray spectroscopy：ＥＤＳ）（株式会社堀場製作所製）を用い、加速電圧１５ｋＶ、分析時間６０秒、ビーム径０．２μｍで元素分析を行った。
分析を行った範囲は６μｍ×４μｍ＝２４μｍ２とし、測定した酸化物の大きさは長径が０．１～５μｍの範囲内とした。各鋼材表面において、このような大きさの酸化物が１０個以上、２４μｍ２の範囲内に存在する範囲を分析範囲とした。分析範囲内の、長径が０．１～５μｍの酸化物が含まれる箇所をランダムに５箇所選定し、ＥＤＳによって、分析対象元素をＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｉ、ＡｌおよびＯとして、スポット分析を行った。各鋼材についての分析結果は、５箇所のスポット分析の平均値とした。
分析結果について、鋼材の表面の酸化物におけるＣｒ、ＳｉおよびＡｌの各元素の濃度と、「Ｃｒ＋Ｓｉ」、「Ｃｒ＋Ａｌ」および「Ｃｒ＋Ｓｉ＋Ａｌ」の濃度の結果を、それぞれ表２に示す。「Ｃｒ＋Ｓｉ」は、Ｃｒの濃度とＳｉの濃度の合計を示し、「Ｃｒ＋Ａｌ」は、Ｃｒの濃度とＡｌの濃度の合計を示す。「Ｃｒ＋Ｓｉ＋Ａｌ」は、Ｃｒの濃度とＳｉの濃度とＡｌの濃度との合計を示す。
「Ｃｒ＋Ｓｉ＋Ａｌ」の濃度が５．０～１２．０質量％を満たしていれば○（良好）、満たしていなければ×（不良）と評価した。なお、「Ｃｒ＋Ｓｉ＋Ａｌ」の結果が良好と評価された鋼材はいずれも、「Ｃｒ＋Ｓｉ」および「Ｃｒ＋Ａｌ」の少なくともいずれかの結果について、４．０～１２．０質量％を満たしていた。
＜酸化増量の評価＞
各鋼材の耐赤スケール性について、ＪＩＳ Ｚ２２８１に従い、酸化試験後の酸化増量により評価した。各鋼材から２０ｍｍ×２５ｍｍの試験片を切り出し、試験片の端面のみ＃６００の研磨材により乾式研磨を行った。この試験片を、２０％水蒸気を含む窒素雰囲気下にて、８００℃で１００時間連続加熱後に酸化増量（ｍｇ／ｃｍ２）を測定した。
各鋼材の耐赤スケール性について、ＪＩＳ Ｚ２２８１に従い、酸化試験後の酸化増量により評価した。各鋼材から２０ｍｍ×２５ｍｍの試験片を切り出し、試験片の端面のみ＃６００の研磨材により乾式研磨を行った。この試験片を、２０％水蒸気を含む窒素雰囲気下にて、８００℃で１００時間連続加熱後に酸化増量（ｍｇ／ｃｍ２）を測定した。
酸化試験は各鋼材について２回行い、平均の酸化増量を算出した。算出した酸化増量を表２に示す。耐赤スケール性について、酸化増量が０．３ｍｇ／ｃｍ２未満を○（良好）、０．３ｍｇ／ｃｍ２以上を×（不良）と評価した。
＜溶接性の評価＞
各鋼材の溶接性を、アークストライク溶接後の割れ総長さにより評価した。評価に用いる試験片は、板厚２ｍｍの各鋼材から５０ｍｍ角に切り出して得た。アークストライク溶接について、ＴＩＧ溶接機にて電流１２０Ａで３秒、シールドガスはＡｒを１０ｍＬ／分、φ２．４ｍｍの電極で突き出し長さ５ｍｍとし、アーク長１ｍｍで溶接を行った。各鋼材の溶接高温割れ感受性について、試験片の割れ有無および割れ総長さ（ｍｍ）で評価した。表２には、割れ総長さの測定結果を溶接性の評価結果として示している。溶接性について、割れ総長さが５ｍｍ未満を○（良好）、５ｍｍ以上を×（不良）と評価した。
各鋼材の溶接性を、アークストライク溶接後の割れ総長さにより評価した。評価に用いる試験片は、板厚２ｍｍの各鋼材から５０ｍｍ角に切り出して得た。アークストライク溶接について、ＴＩＧ溶接機にて電流１２０Ａで３秒、シールドガスはＡｒを１０ｍＬ／分、φ２．４ｍｍの電極で突き出し長さ５ｍｍとし、アーク長１ｍｍで溶接を行った。各鋼材の溶接高温割れ感受性について、試験片の割れ有無および割れ総長さ（ｍｍ）で評価した。表２には、割れ総長さの測定結果を溶接性の評価結果として示している。溶接性について、割れ総長さが５ｍｍ未満を○（良好）、５ｍｍ以上を×（不良）と評価した。
＜結果＞
表２に、総合評価として、各鋼材について表面における本発明の酸化物の元素濃度、酸化増量および溶接性の全てが良好と評価された場合を○（良好）、少なくとも何れか１つが不良と評価された場合を×（不良）とした結果を示した。
表２に、総合評価として、各鋼材について表面における本発明の酸化物の元素濃度、酸化増量および溶接性の全てが良好と評価された場合を○（良好）、少なくとも何れか１つが不良と評価された場合を×（不良）とした結果を示した。
表２に示すように、本発明の組成を有する鋼種Ａ１～Ａ９を用いて、硝弗酸浸漬工程Ｓ９における弗酸濃度を１０～１５ｇ／Ｌの範囲内として作製した鋼材はいずれも、表面における本発明の酸化物の規定元素濃度が４．０～１２．０質量％であった。規定元素濃度とは、Ｃｒ濃度と、Ａｌ濃度および／またはＳｉ濃度との合計を示す。また、これらの発明例に係る鋼材は、いずれも良好な耐赤スケール性および溶接性を有していた。
一方、鋼種Ａ１～Ａ９を用いているが、硝弗酸浸漬工程Ｓ９における弗酸濃度を５ｇ／Ｌまたは７．５ｇ／Ｌとして作製した鋼材は、いずれも表面における本発明の酸化物の規定元素濃度が１２．０質量％を超えていた。これらの比較例に係る鋼材は、酸化増量および溶接性が不良と評価されるものであった。
また、本発明の組成から外れた組成を有する鋼種Ｂ１～Ｂ５を用いて作製した鋼材はいずれも、酸化増量および溶接性の少なくとも何れか一方が不良と評価されるものであった。
〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態または実施例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。異なる実施形態および実施例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明は上述した各実施形態または実施例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。異なる実施形態および実施例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
Claims (3)
- 質量％で、Ｃ：０．１２％以下、Ｓｉ：０．２０～４．０％、Ｍｎ：０．０５～２．５％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｎｉ：８．０～１７．０％、Ｃｒ：１５～２５．０％、Ｃｕ：２．５％以下、Ａｌ：０.０１～１．０％、Ｎ：０．３５％以下、Ｍｏ：３．０％以下、Ｎｂ：０．８％以下およびＴｉ：１．０％以下を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物を含み、
表面に、長径が０．１～５μｍの、Ｃｒ、ＳｉおよびＡｌを含む酸化物が形成され、
前記酸化物において、Ｃｒの濃度と、ＳｉおよびＡｌの少なくとも一方の濃度と、の合計が４．０～１２．０質量％である、オーステナイト系ステンレス鋼。 - 前記酸化物において、Ｃｒの濃度と、Ｓｉの濃度と、Ａｌの濃度と、の合計が５．０～１２．０質量％である、請求項１に記載のオーステナイト系ステンレス鋼。
- 質量％で、Ｂ：０．０１％以下、Ｃａ：０．０００２～０．００５０％、Ｈｆ：０．００１～０．５０％、Ｚｒ：０．０１～０．５０％、Ｓｂ：０．００５～０．５０％、Ｃｏ：０．０１～１．５０％、Ｗ：０．０１～２．０％、Ｔａ：０．００１～１．０％、Ｓｎ：０．００２～０．５％、Ｇａ：０．０００２～０．３０％、Ｍｇ：０．０００３～０．００５０％および希土類元素：０．００１～０．２０％のうちの１種または２種以上を更に含有する、請求項１または２に記載のオーステナイト系ステンレス鋼。
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|---|---|---|---|---|
| WO2024096114A1 (ja) * | 2022-11-04 | 2024-05-10 | 日鉄ステンレス株式会社 | オーステナイト系ステンレス鋼板、その製造方法、および部品 |
-
2021
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