JP2023047211A - フェライト系ステンレス鋼 - Google Patents

Abstract

【課題】高い生産性のもと製造することが可能であり、かつ、良好なＮｉろう付け性を有する、フェライト系ステンレス鋼を提供する。【解決手段】質量％で、Ｃ：０．００３～０．０２０％、Ｓｉ：０．０１～０．６０％、Ｍｎ：０．０１～０．４０％、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０２０％以下、Ｃｒ：１６．０～２５．０％、Ｎｉ：０．０１～０．６０％、Ａｌ：０．１０～０．３０％、Ｎｂ：０．１０～０．６０％、Ｍｏ：０．０１～２．５０％およびＮ：０．０２０％以下であり、残部がＦｅおよび不可避的不純物である成分組成を有する。【選択図】なし

Description

本発明は、フェライト系ステンレス鋼に関する。

近年、地球環境保護の立場から、自動車に対して燃費のさらなる向上や排気ガス浄化の強化が求められている。このため、排熱回収器や、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）クーラー等の排気ガス再循環装置の自動車への適用が拡大しつつある。

ここで、排熱回収器とは、エンジン冷却水や排気ガスの熱を再利用することで、燃費を向上させる装置である。一般的に、排熱回収器は、触媒コンバーターとマフラーの間に設置され、パイプ、プレート、フィン、サイドプレート等を組み合わせた熱交換器部分と、入側・出側パイプ部分とで構成される。そして、排気ガスは、入側パイプから熱交換器部分に入り、そこで、その熱をフィンなどの伝熱面を介して冷却水へ伝え、出側パイプから排出される。また、このような排熱回収器の熱交換器部分を構成するプレートやフィンの接着および組み立てには、Ｎｉ含有ろう材による高温（例えば、１０００～１１５０℃程度）でのろう付け（以下、Ｎｉろう付けともいう）が主に用いられる。

また、排気ガス再循環装置、例えば、ＥＧＲクーラーは、エキゾーストマニホールドなどから一部の排気ガスを取り入れるパイプと、取り入れた排気ガスを冷却する熱交換器と、冷却した排気ガスをエンジンの吸気側に戻すパイプとで構成される。ＥＧＲクーラーは、具体的な構造としては、エキゾーストマニホールドから排気ガスをエンジンの吸気側に還流させる経路上に、水流通路と排気ガス通路を併せ持つ、熱交換器を有する構造となっている。このような構造とすることにより、排気側における高温の排気ガスが、熱交換器によって冷却される。そして、冷却された排気ガスが吸気側に還流してエンジンの燃焼温度を低下させ、高温下で生成しやすいＮＯ_Ｘの生成を抑制する。また、ＥＧＲクーラーの熱交換器部分は、軽量化、コンパクト化、コスト低減などの理由から、薄い板をフィン状に重ね合わせて構成されており、これらの接着および組み立てには、やはりＮｉろう付けが主に用いられる。

さらに、給湯器においても、環境対応型機器への切換が進んでおり、熱交換器の適用が広がっている。例えば、ガス給湯器では、二次熱交換器にて排気ガスから潜熱を回収し、再利用することにより、熱効率を向上させ、ガスの使用量を削減している。また、電気温水器においても、熱交換器が使用されている。これらの給湯器には、プレート型熱交換器が広く利用され、その組み立てには、やはりＮｉろう付けが主に用いられる。

このように、排熱回収器や排気ガス再循環装置、給湯器などの熱交換器部分は、主にＮｉろう付けにより接着および組み立てされている、そのため、これらの熱交換器部分に用いられる素材には、Ｎｉろう付けにおける良好なろう付け性（以下、Ｎｉろう付け性ともいう）が求められる。

以上のようなことから、排熱回収器や排気ガス再循環装置、給湯器の熱交換器部分には、一般的に良好なろう付け性を示すオーステナイト系ステンレス鋼が使用されている。しかし、オーステナイト系ステンレス鋼はＮｉを多量に含有するために、高コストになるという点や、熱膨張係数が大きくなって高温での熱疲労特性が低くなるという点に問題がある。

そこで、排熱回収器や排気ガス再循環装置、給湯器の熱交換器部分に、オーステナイト系ステンレス鋼に比べてＮｉ含有量の少ないフェライト系ステンレス鋼を用いることが検討されている。

例えば、特許文献１には、
「質量％で、Ｃ：0.003～0.020％、Si：0.05～0.60％、Mn：0.05～0.50％、Ｐ：0.04％以下、Ｓ：0.02％以下、Cr：17.0～24.0％、Ni：0.20～0.80％、Cu:0.01～0.80％、Mo：0.01～2.50％、Al：0.001～0.015％、Nb：0.25～0.60％、Ｎ：0.020％以下、
を含有し、以下の式(1)および式(2)を満たすとともに、残部がFeおよび不可避的不純物
からなる組成を有することを特徴とするフェライト系ステンレス鋼。
Cu＋Mo≧0.30％ ・・・（1）
4Ni－（Si＋Mn）≧0％ ・・・（2）
（式(1)中のCu、Mo、式(2)中のNi、Si、Mnは、各元素の含有量（質量％）を示す。）」
が開示されている。

特許文献２には、
「質量％で、C:0.03％以下、Si:0.1越え～1％、Mn:2％以下、P:0.05％以下、S:0.03％以下、Cr：16～25％、Nb：0.15～0.8％、N：0.03％以下、Al：0.03％以下、Ti：0.03％以下、残部Feおよび不可避的不純物からなる、ろう付け用フェライト系ステンレス鋼。」
が開示されている。

特開２０１８－８７３８３号公報 特許２０１１－１５７６１６号公報

特許文献１および２に記載のフェライト系ステンレス鋼は、所望のろう付け性を確保するため、Ａｌ含有量の上限を厳しく制限する必要がある。そのため、特許文献１および２に記載のフェライト系ステンレス鋼の製造に際しては、高いＡｌ除去能力を持った設備を導入する必要があり、生産性の面に課題がある。

このように、特許文献１および２に開示されるフェライト系ステンレス鋼はいずれも、生産性の面に課題がある。そのため、高い生産性のもと製造することが可能であり、かつ、良好なＮｉろう付け性を有する、フェライト系ステンレス鋼の開発が望まれているのが現状である。

本発明は、上記現状に鑑み開発されたものであって、高い生産性のもと製造することが可能であり、かつ、良好なＮｉろう付け性を有する、フェライト系ステンレス鋼を提供することを目的とする。

ここで、高い生産性（のもと製造することが可能である）とは、一般的な製造ラインにより追加の特別な処理を行うことなく製造可能であることを意味する。

また、良好なＮｉろう付け性とは、供試材となるステンレス鋼の表面に設置したＮｉ含有ろう材を加熱する際に、Ｎｉ含有ろう材の広がり率が１５０％以上となることを意味する。また、Ｎｉ含有ろう材の広がり率は、次式により算出する。
［Ｎｉ含有ろう材の広がり率（％）］＝［供試材の表面における加熱後のＮｉ含有ろう材の円相当直径（ｍｍ）］÷［供試材の表面における加熱前のＮｉ含有ろう材の円相当直径（ｍｍ）］×１００
なお、Ｎｉ含有ろう材の加熱条件などについては、後述の実施例の記載を参照すればよい。

さて、本発明者らは、上記の目的を達成すべく、鋭意検討を重ね、以下の知見を得た。
（１）ろう付けはろう材を溶融させ、ろう材とステンレス鋼の母材（以下、単に母材ともいう）間で発生する金属結合を活用して母材同士を接合する手法である。ろう付けは、真空または窒素やアルゴンといった不活性ガスをキャリアガスとした雰囲気中で行われることが一般的である。しかし、雰囲気中の酸素を完全に除去することは困難であり、母材表層では（母材に含まれる元素の）酸化物や窒化物といった安定な化合物が生成される。これらの化合物は、ろう材のぬれを阻害する。そのため、従来、ろう付け性向上のためには、これらの化合物の形成を極力防ぐ必要があり、特に、特許文献１および２の技術のように、易酸化元素であるＡｌの含有量を低減する必要がある、と考えられていた。

（２）しかし、発明者らが、成分組成を種々変化させたステンレス鋼を製造してそのＮｉろう付け性を評価したところ、成分組成を適正に調整したうえで、Ａｌを適正量含有させる、特には、Ａｌ含有量を０．１０～０．３０質量％とすることにより、一般的な製造ラインにより追加の特別な処理を行うことなく、良好なＮｉろう付け性を有するフェライト系ステンレス鋼が製造できる、との知見を得た。

（３）上記の理由について、発明者らは次のように考えている。
上述したように、Ａｌは易酸化元素であるため、ろう付け時に母材表層では酸化物などのＡｌ化合物が生成される。特に、成分組成を適正に調整したうえでＡｌを適正量含有させることによって、ろう付け時に、Ａｌ化合物が母材表層に一定量以上かつ不均一に生成する。この不均一に生成したＡｌ化合物により、母材表面では微細凹凸が生じ、この微細凹凸によって、溶融したろう材の見かけの接触角が低下する。その結果、ろう材のぬれ性が向上し、良好なＮｉろう付け性が得られる。
本発明は、上記の知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものである。

すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。

１．質量％で、
Ｃ：０．００３～０．０２０％、
Ｓｉ：０．０１～０．６０％、
Ｍｎ：０．０１～０．４０％、
Ｐ：０．０４０％以下、
Ｓ：０．０２０％以下、
Ｃｒ：１６．０～２５．０％、
Ｎｉ：０．０１～０．６０％、
Ａｌ：０．１０～０．３０％、
Ｎｂ：０．１０～０．６０％、
Ｍｏ：０．０１～２．５０％および
Ｎ：０．０２０％以下
であり、残部がＦｅおよび不可避的不純物である成分組成を有する、フェライト系ステンレス鋼。

２．前記成分組成が、さらに質量％で、
Ｃｕ：１．００％以下、
Ｃｏ：０．７０％以下および
Ｗ：１．００％以下
のうちから選んだ１種または２種以上を含有する、前記１に記載のフェライト系ステンレス鋼。

３．前記成分組成が、さらに質量％で、
Ｔｉ：０．１０％以下、
Ｖ：０．１０％以下、
Ｚｒ：０．１０％以下、
Ｍｇ：０．００５０％以下、
Ｃａ：０．００５０％以下、
Ｂ：０．００５０％以下、
ＲＥＭ（希土類金属）：０．１００％以下、
Ｓｎ：０．３００％以下および
Ｓｂ：０．１００％以下
のうちから選んだ１種または２種以上を含有する、前記１または２に記載のフェライト系ステンレス鋼。

４．排熱回収器、排気ガス再循環装置または給湯器の熱交換器用である、前記１～３のいずれかに記載のフェライト系ステンレス鋼。

本発明によれば、高い生産性のもと製造することが可能であり、かつ、良好なＮｉろう付け性を有する、フェライト系ステンレス鋼を得ることが出来る。

本発明のフェライト系ステンレス鋼を、以下の実施形態に基づき説明する。
まず、本発明の一実施形態に従うフェライト系ステンレス鋼の成分組成について説明する。なお、成分組成における元素の含有量の単位はいずれも「質量％」であり、以下、特に断らない限り、単に「％」で示す。

Ｃ：０．００３～０．０２０％
Ｃ含有量が多くなると強度が向上し、少なくなると加工性が向上する。ここで、Ｃは、十分な強度を得るために０．００３％以上の含有が必要である。しかし、Ｃ含有量が０．０２０％を超えると、加工性の低下が顕著となる。また、粒界にＣｒ炭化物が析出し、鋭敏化により耐食性が低下しやすくなる。そのため、Ｃ含有量は０．００３～０．０２０％の範囲とする。Ｃ含有量は、好ましくは０．００４％以上である。また、Ｃ含有量は、好ましくは０．０１５％以下であり、より好ましくは０．０１０％以下である。

Ｓｉ：０．０１～０．６０％
Ｓｉは、脱酸剤として有用な元素である。このような効果は、０．０１％以上のＳｉの含有で得られる。しかし、Ｓｉ含有量が０．６０％を超えると、ろう付け時にＳｉ酸化物やＳｉ窒化物等のＳｉ濃化物がステンレス鋼の表面に形成され易くなり、ろう付け性が低下する。そのため、Ｓｉ含有量は０．０１～０．６０％の範囲とする。Ｓｉ含有量は、好ましくは０．１０％以上である。また、Ｓｉ含有量は、好ましくは０．４０％以下である。

Ｍｎ：０．０１～０．４０％
Ｍｎは、脱酸作用を有する元素である。このような効果は、０．０１％以上のＭｎの含有で得られる。しかし、Ｍｎ含有量が０．４０％を超えると、ろう付け時にＭｎ濃化物がステンレス鋼の表面に形成され易くなり、ろう付け性が低下する。そのため、Ｍｎ含有量は０．０１～０．４０％の範囲とする。Ｍｎ含有量は、好ましくは０．１０％以上であり、より好ましくは０．１５％以上である。また、Ｍｎ含有量は、好ましくは０．２０％以下である。

Ｐ：０．０４０％以下
Ｐは、鋼に不可避的に含まれる元素である。Ｐの過剰な含有は、溶接性を低下させ、粒界腐食を生じさせやすくする。その傾向は、Ｐの０．０４０％超の含有で顕著となる。そのため、Ｐ含有量は０．０４０％以下とする。Ｐ含有量は、好ましくは０．０３０％以下である。

Ｓ：０．０２０％以下
Ｓは、鋼に不可避的に含まれる元素である。Ｓの過剰な含有、特に０．０２０％超の含有は、ＭｎＳの析出を促進して耐食性を低下させる。よって、Ｓ含有量は０．０２０％以下とする。Ｓ含有量は、好ましくは０．０１０％以下である。

Ｃｒ：１６．０～２５．０％
Ｃｒは、耐食性の確保に有効な元素である。Ｃｒ含有量が１６．０％未満では、ろう付け後に十分な耐食性が得られない。一方、Ｃｒ含有量が過度に多くなると、Ｎｉろう付けの際に、ステンレス鋼の表面にＣｒ酸化皮膜が生成し。Ｎｉろう付け性が低下する。そのため、Ｃｒ含有量は１６．０～２５．０％の範囲とする。Ｃｒ含有量は、好ましくは１８．０％以上であり、より好ましくは１９．０％以上である。また、Ｃｒ含有量は、好ましくは２２．５％以下であり、より好ましくは２１．０％以下であり、さらにより好ましくは２０．０％未満である。

Ｎｉ：０．０１～０．６０％
Ｎｉは、耐食性および靭性の確保に有効な元素である。このような効果は、Ｎｉの０．０１％以上の含有で得られる。一方、Ｎｉ含有量が０．６０％を超えると、加工性が低下する。よって、Ｎｉ含有量は、０．０１～０．６０％とする。Ｎｉ含有量は、好ましくは０．０５％以上であり、より好ましくは０．１０％以上である。また、Ｎｉ含有量は、好ましくは０．４０％以下である。

Ａｌ：０．１０～０．３０％
Ａｌは、重要な元素の１つである。上述したように、成分組成を適正に調整したうえで、Ａｌを適正量含有させることによって、Ｎｉろう付けの際にＡｌ酸化物やＡｌ窒化物等のＡｌ化合物がステンレス鋼表層に不均一に生成し、ステンレス鋼の表面に微細凹凸が生じる。この微細凹凸により、溶融したろう材の見かけの接触角が低下し、ろう材のぬれ性が向上する。このような効果を得るため、Ａｌ含有量は０．１０％以上とする。しかし、Ａｌ含有量が０．３０％を超えると、Ｎｉろう付けの際に、Ａｌ酸化物やＡｌ窒化物等のＡｌ化合物がステンレス鋼の表面に一様に生成し、ステンレス鋼の表面に生じる微細凹凸の高低差や間隔が十分ではなくなる。その結果、ろう材のぬれ性が低下し、ろう付けが困難になる。そのため、Ａｌ含有量は０．１０～０．３０％とする。Ａｌ含有量は、好ましくは０．１２％以上である。Ａｌ含有量は、好ましくは０．２０％以下である。

Ｎｂ：０．１０～０．６０％
Ｎｂは、ＣおよびＮと結合することにより、Ｃｒ炭窒化物の析出による耐食性の低下（鋭敏化）を抑制する元素である。このような効果は、Ｎｂ含有量が０．１０％以上で得られる。一方、Ｎｂ含有量が０．６０％を超えると、溶接部で溶接割れが生じやすくなる。そのため、Ｎｂ含有量は、０．１０～０．６０％の範囲とする。Ｎｂ含有量は、好ましくは０．３０％以上である。また、Ｎｂ含有量は、好ましくは０．４５％以下であり、より好ましくは０．３５％以下である。

Ｍｏ：０．０１～２．５０％
Ｍｏは、ステンレス鋼の不動態化皮膜を安定化させて耐食性を向上させる。このような効果は、Ｍｏ含有量が０．０１％以上で得られる。しかし、Ｍｏ含有量が２．５０％を超えると、熱間圧延時に表面欠陥が発生しやすくなる。よって、Ｍｏ含有量は、０．０１～２．５０％の範囲とする。Ｍｏ含有量は、好ましくは０．４５％以下、より好ましくは０．１５％以下、さらに好ましくは０．０５％以下である。

Ｎ：０．０２０％以下
Ｎ含有量が０．０２０％を超えると、耐食性と加工性が著しく低下する。従って、Ｎ含有量は０．０２０％以下とする。Ｎ含有量は、好ましくは０．０１５％以下であり、より好ましくは０．０１０％以下である。なお、Ｎ含有量の下限については特に限定されるものではないが、過度の脱Ｎはコストの増加を招く。そのため、Ｎ含有量は０．００５％以上とすることが好ましい。

以上、本発明の一実施形態に従うフェライト系ステンレス鋼の基本成分組成について説明したが、さらに、以下の（Ａ群）および（Ｂ群）に係る任意添加元素を、単独で、または、組み合わせて、含有させることができる。
（Ａ群）
Ｃｕ：１．００％以下、
Ｃｏ：０．７０％以下および
Ｗ：１．００％以下
のうちから選んだ１種または２種以上
（Ｂ群）
Ｔｉ：０．１０％以下、
Ｖ：０．１０％以下、
Ｚｒ：０．１０％以下、
Ｍｇ：０．００５０％以下、
Ｃａ：０．００５０％以下、
Ｂ：０．００５０％以下、
ＲＥＭ（希土類金属）：０．１００％以下、
Ｓｎ：０．３００％以下および
Ｓｂ：０．１００％以下
のうちから選んだ１種または２種以上

Ｃｕ：１．００％以下
Ｃｕは、耐食性を高める元素である。このような効果を得るためには、Ｃｕ含有量を０．０１％以上とすることが好適である。しかし、Ｃｕ含有量が１．００％を超えると、熱間加工性が低下する。そのため、Ｃｕを含有させる場合、その含有量は１．００％以下とすることが好ましい。Ｃｕ含有量は、より好ましくは０．８０％以下であり、さらに好ましくは０．６０％以下である。

Ｃｏ：０．７０％以下
Ｃｏは、耐食性を高める元素である。このような効果を得るためには、Ｃｏ含有量を０．０１％以上とすることが好適である。Ｃｏ含有量は、より好ましくは０．０５％以上である。しかし、Ｃｏ含有量が０．７０％を超えると、加工性が低下する。そのため、Ｃｏを含有させる場合、その含有量は０．７０％以下とすることが好ましい。Ｃｏ含有量は、より好ましくは０．５０％以下、さらに好ましくは０．２０％以下である。

Ｗ：１．００％以下
Ｗは、耐食性を高める元素である。このような効果を得るためには、Ｗ含有量を０．０１％以上とすることが好適である。しかし、Ｗ含有量が１．００％を超えると、加工性が低下する。そのため、Ｗを含有させる場合、その含有量は１．００％以下とすることが好ましい。Ｗ含有量は、より好ましくは０．５０％以下、さらに好ましくは０．２０％以下である。

Ｔｉ：０．１０％以下
Ｔｉは、鋼中に含まれるＣおよびＮと結合し、鋭敏化を防止する効果を有する。このような効果を得るためには、Ｔｉ含有量を０．０１％以上とすることが好適である。一方、Ｔｉは酸素に対して活性な元素であるため、Ｔｉ含有量が０．１０％を超えると、Ｎｉろう付け時にＴｉ酸化皮膜がステンレス鋼の表面に生成し、ろう付け性が低下する。よって、Ｔｉを含有させる場合、その含有量は０．１０％以下とすることが好ましい。Ｔｉ含有量は、より好ましくは０．０５％以下である。

Ｖ：０．１０％以下
Ｖは、Ｔｉ同様に、鋼中に含まれるＣおよびＮと結合し、鋭敏化を防止する効果を有する。このような効果を得るためには、Ｖ含有量を０．０１％以上とすることが好適である。一方、Ｖは酸素に対して活性な元素であるため、Ｖ含有量が０．１０％を超えると、Ｎｉろう付け時にＶ酸化皮膜がステンレス鋼の表面に生成し、ろう付け性が低下する。そのため、Ｖを含有させる場合、その含有量は０．１０％以下とすることが好ましい。

Ｚｒ：０．１０％以下
Ｚｒは、ＴｉやＮｂと同様に、鋼中に含まれるＣおよびＮと結合し、鋭敏化を防止する効果を有する。このような効果を得るためには、Ｚｒ含有量を０．０１％以上とすることが好適である。Ｚｒ含有量は、より好ましくは０．０３％以上である。一方、Ｚｒは酸素に対して活性な元素であるため、Ｚｒ含有量が０．１０％を超えると、Ｎｉろう付け時にＺｒ酸化皮膜がステンレス鋼の表面に生成し、ろう付け性が低下する。そのため、Ｚｒを含有させる場合、その含有量は０．１０％以下とすることが好ましい。Ｚｒ含有量は、より好ましくは０．０５％以下である。

Ｍｇ：０．００５０％以下
Ｍｇは、脱酸剤として作用する。このような効果を得るためには、Ｍｇ含有量を０．０００５％以上とすることが好適である。しかし、Ｍｇ含有量が０．００５０％を超えると、鋼の靭性が低下して製造性が低下する。そのため、Ｍｇを含有させる場合、その含有量は０．００５０％以下とすることが好ましい。Ｍｇ含有量は、より好ましくは０．００２０％以下である。

Ｃａ：０．００５０％以下
Ｃａは、溶接部の溶け込み性を改善して溶接性を向上させる。このような効果を得るためには、Ｃａ含有量を０．０００５％以上とすることが好適である。Ｃａ含有量は、より好ましくは０．００１０％以上である。しかし、Ｃａ含有量が０．００５０％を超えると、ＣａとＳとが結合してＣａＳが生成し、耐食性が低下する。そのため、Ｃａを含有させる場合、その含有量は０．００５０％以下とすることが好ましい。Ｃａ含有量は、より好ましくは０．００４０％以下である。

Ｂ：０．００５０％以下
Ｂは、二次加工脆性を改善する元素である。このような効果を得るためには、Ｂ含有量を０．０００５％以上とすることが好適である。しかし、Ｂ含有量が０．００５０％を超えると、固溶強化により延性が低下する。そのため、Ｂを含有させる場合、その含有量は０．００５０％以下とすることが好ましい。

ＲＥＭ（希土類金属）：０．１００％以下
ＲＥＭ（希土類金属）は、脱酸に有効な元素である。このような効果を得るためには、ＲＥＭ含有量を０．００１％以上とすることが好適である。ＲＥＭ含有量は、より好ましくは０．０１０％以上である。しかし、ＲＥＭ含有量が０．１００％を超えると、熱間加工性が低下する。そのため、ＲＥＭを含有させる場合、その含有量は０．１００％以下とすることが好ましい。ＲＥＭ含有量は、より好ましくは０．０５０％以下である。なお、ＲＥＭは、ＳｃおよびＹと、原子番号５７のＬａ（ランタン）から原子番号７１のＬｕ（ルテチウム）までの１５元素との総称であり、ここでいうＲＥＭ含有量は、これらの元素の合計含有量である。

Ｓｎ：０．３００％以下
Ｓｎは、加工肌荒れ抑制に有効な元素である。このような効果を得るためには、Ｓｎ含有量を０．００１％以上とすることが好適である。しかし、Ｓｎ含有量が０．３００％を超えると、熱間加工性が低下する。そのため、Ｓｎを含有させる場合、その含有量は０．３００％以下とすることが好ましい。Ｓｎ含有量は、より好ましくは０．０５０％以下である。

Ｓｂ：０．１００％以下
Ｓｂは、Ｓｎと同様に、加工肌荒れ抑制に有効な元素である。このような効果を得るためには、Ｓｂ含有量を０．００１％以上とすることが好適である。しかし、Ｓｂ含有量が０．１００％を超えると、加工性が低下する。そのため、Ｓｂを含有させる場合、その含有量は０．１００％以下とすることが好ましい。Ｓｂ含有量は、より好ましくは０．０５０％以下である。

本発明の一実施形態に従うフェライト系ステンレス鋼の成分組成における上記の元素以外の残部は、Ｆｅおよび不可避的不純物である。なお、上記した任意添加成分に係る元素について、その含有量が各好適下限値未満の場合には、当該元素を不可避的不純物として扱うものとする。

なお、フェライト系とは、フェライト相を主体とした組織、具体的には、組織全体に対する面積率で８０％以上、好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上のフェライト相と、（フェライト相以外の）残部組織とからなる組織を有することを意味する。残部組織としては、例えば、マルテンサイト相および残留オーステナイト相が挙げられる。フェライト単相（フェライト相が組織全体に対する面積率で１００％）であってもよい。

ここで、フェライト相の面積率は、以下のようにして測定する。すなわち、供試材となるステンレス鋼から断面観察用の試験片を作製する。ついで、試験片に王水によるエッチング処理を施してから、１０視野について倍率２００倍で光学顕微鏡による観察を行い、組織形状とエッチング強度からマルテンサイト相とフェライト相および残留オーステナイト相とを区別する。その後、画像処理により、視野ごとにフェライト相の面積率を求め、１０視野での算術平均値を算出する。

また、本発明の一実施形態に従うフェライト系ステンレス鋼の形状は特に限定されるものではないが、例えば、板状（鋼板）、管状（鋼管）および棒状（丸棒材や角材など）などを例示することができる。また、厚み（丸棒材の場合は外径）は、０．１～１５．０ｍｍとすることが好適である。

次に、本発明の一実施形態に従うフェライト系ステンレス鋼の好適な製造方法を、板状のフェライト系ステンレス鋼（フェライト系ステンレス鋼板）を製造する場合を例示して説明する。
まず、上記の成分組成を有する鋼素材（鋼スラブ）を、熱間圧延して所定板厚の熱延鋼板とする。ついで、該熱延鋼板に任意に熱延板焼鈍を施し、熱延焼鈍鋼板とする。ついで、該熱延鋼板または熱延焼鈍鋼板に冷間圧延を施して所定板厚の冷延鋼板とする。ついで、該冷延鋼板に冷延板焼鈍を施し、冷延焼鈍鋼板とする。これにより、上記の成分組成を有する板状のフェライト系ステンレス鋼（フェライト系ステンレス鋼板）を製造することができる。なお、熱間圧延や冷間圧延、熱延板焼鈍、冷延板焼鈍などの条件は特に限定されず、常法に従えばよい。

例えば、鋼を溶製する製鋼工程では、転炉または電気炉等で溶解した鋼をＶＯＤ法等により二次精錬し、上記の成分組成を有する鋼とすることが好ましい。溶製した溶鋼は、公知の方法で鋼素材とすることができるが、生産性および品質面からは連続鋳造法によることが好ましい。ついで、鋼素材を、好ましくは１０５０～１２５０℃に加熱し、熱間圧延により所定板厚の熱延鋼板とする。ついで、上記の熱延鋼板に、任意に９００～１１５０℃の温度で連続焼鈍を施した後、任意に酸洗等により脱スケールし、熱延焼鈍鋼板とする。さらに、任意に、酸洗前にショットブラストによりスケール除去してもよい。

また、上記熱延鋼板または熱延焼鈍鋼板に、冷間圧延を施してもよい。冷間圧延の回数は、１回でもよいが、生産性や要求品質上の観点から、中間焼鈍を挟んで２回以上としてもよい。また、冷間圧延における総圧下率は６０％以上が好ましく、より好ましくは７０％以上である。ついで、冷間圧延して得られた冷延鋼板に、任意に、好ましくは９００～１１５０℃、より好ましくは９５０～１１５０℃の温度で連続焼鈍（仕上げ焼鈍）を施した後、任意に酸洗し、冷延焼鈍鋼板とする。なお、連続焼鈍を光輝焼鈍で行って、酸洗を省略してもよい。さらに用途によっては、仕上げ焼鈍後、スキンパス圧延等を行って、鋼板の形状や表面粗度および材質調整を行ってもよい。

上記の例では、板状とする場合の製造方法を例として説明したが、板状以外に熱間加工および冷間加工することもできる。この場合の熱間加工や冷間加工などの条件も特に限定されず、常法に従えばよい。

なお、本発明の一実施形態に従うフェライト系ステンレス鋼は、Ｎｉろう付けの母材に用いて特に好適である。Ｎｉろう付けは、例えば、真空炉または雰囲気炉を使用し、真空度が４．０×１０^－３ Ｐａ～６０Ｐａ以下の真空雰囲気または窒素キャリア雰囲気で実施することが好ましい。ろう付け時の温度は特に限定されないが、１０５０～１１５０℃が好ましい。また、Ｎｉ含有ろう材は、５０質量％以上のＮｉを含有し、その他の元素を添加することにより融点を調整した、ろう付け用のＮｉ合金である。Ｎｉ含有ろう材の形状は、特に限定されるものではないが、例えば、ペースト状ろう材（粉体のろう材を有機物で構成されたバインダーと混ぜ合せたもの）が好ましい。

また、本発明の一実施形態に従うフェライト系ステンレス鋼は、組み立て時にＮｉろう付けが一般的に行われる熱交換器、例えば、排熱回収器、排気ガス再循環装置または給湯器（電気温水器や潜熱回収型給湯器）の熱交換器に好適に用いることができる。特に、本発明の一実施形態に従うフェライト系ステンレス鋼は、排熱回収器または排気ガス再循環装置の熱交換器に好適に用いることができる。

表１に示した成分組成（残部はＦｅおよび不可避的不純物）を有する鋼を真空溶解炉で溶製した後、当該鋼を１１００～１２００℃で１時間加熱し、熱間圧延して板厚：４．０ｍｍの熱延鋼板を得た。ついで、該熱延鋼板に、９５０～１１００℃の温度域での熱延板焼鈍を施し、熱延焼鈍鋼板を得た。ついで、該熱延焼鈍鋼板に、機械研削を施してスケールを除去した後、冷間圧延を施して、板厚：１．０ｍｍの冷延鋼板を得た。ついで、該冷延鋼板に、９５０～１１００℃の温度域で仕上げ焼鈍を施し、冷延焼鈍鋼板を得た。得られた冷延焼鈍鋼板の表面をエメリー研磨紙で１０００番まで研磨し、アセトンによる脱脂を行い、供試材とするフェライト系ステンレス鋼を得た。

かくして得られたフェライト系ステンレス鋼について、以下の要領で、Ｎｉろう付け性の評価を行った。なお、供試材とするフェライト系ステンレス鋼の成分組成は、表１に記載した各鋼種の成分組成と実質的に同じであり、発明例についてはいずれも上記の成分組成の範囲を満足するものであった。また、上述した方法により、供試材とするフェライト系ステンレス鋼の組織がいずれも面積率で９５％以上のフェライト相を含むものであることを確認した。

（Ｎｉろう付け性の評価）
上記のフェライト系ステンレス鋼（冷延焼鈍鋼板）から、幅：５０ｍｍ、長さ：５０ｍｍの試験片を切り出した。ついで、試験片の表面の直径５ｍｍの円内に、０．１ｇのＮｉ含有ろう材（Ｎｉ－２９質量％Ｃｒ－４質量％Ｓｉ－６質量％Ｐ、バインダー混合比１０質量％）を設置した。ついで、真空炉内に試験片を水平に配置し、真空炉内を８．０×１０^－２Ｐａまで真空引きした。ついで、真空炉を加熱し、試験片を１０９０℃の真空雰囲気中で１０分間保持した。ついで、室温まで冷却し、試験片の表面におけるＮｉ含有ろう材の円相当直径を測定した。そして、次式によりＮｉ含有ろう材の広がり率を算出し、以下の評価基準により、Ｎｉろう付け性を評価した。評価結果を表１に併記する。
［Ｎｉ含有ろう材の広がり率（％）］＝［供試材の表面における加熱後のＮｉ含有ろう材の円相当直径（ｍｍ）］÷［供試材の表面における加熱前のＮｉ含有ろう材の円相当直径（ｍｍ）］×１００
・評価基準
◎（合格、特に優れている）：Ｎｉ含有ろう材の広がり率が１６０％以上
〇（合格）：Ｎｉ含有ろう材の広がり率が１５０％以上１６０％未満
×（不合格）：Ｎｉ含有ろう材の広がり率が１５０％未満

表１に示したように、発明例のフェライト系ステンレス鋼ではいずれも、良好なＮｉろう付け性が得られた。なかでも、発明例Ｎｏ．１およびＮｏ．２では、特に優れたＮｉろう付け性が得られた。また、発明例のフェライト系ステンレス鋼はいずれも、高い生産性のもと製造することが可能である、すなわち、一般的な製造ラインにより追加の特別な処理を行うことなく製造することが可能なものであった。

一方、比較例では、良好なＮｉろう付け性が得られなかった。
すなわち、比較例Ｎｏ．１５では、Ｃｒ含有量が上限値を超えたため、良好なＮｉろう付け性が得られなかった。
比較例Ｎｏ．１６では、Ａｌ含有量が下限値に満たなかったため、良好なＮｉろう付け性が得られなかった。
比較例Ｎｏ．１７では、Ａｌ含有量が上限値を超えたため、良好なＮｉろう付け性が得られなかった。
比較例Ｎｏ．１８では、Ｓｉ含有量が上限値を超えたため、良好なＮｉろう付け性が得られなかった。
比較例Ｎｏ．１９では、Ｍｎ含有量が上限値を超えたため、良好なＮｉろう付け性が得られなかった。

本発明の一実施形態に従うフェライト系ステンレス鋼は、高い生産性のもと製造することが可能であり、かつ、良好なＮｉろう付け性を有する。そのため、本発明の一実施形態に従うフェライト系ステンレス鋼は、組み立て時にＮｉろう付けが一般的に行われる熱交換器、例えば、排熱回収器、排気ガス再循環装置または給湯器（電気温水器や潜熱回収型給湯器）の熱交換器に好適に用いることができる。特に、本発明の一実施形態に従うフェライト系ステンレス鋼は、排熱回収器または排気ガス再循環装置の熱交換器に好適に用いることができる。

Claims (4)

1. 質量％で、
   Ｃ：０．００３～０．０２０％、
   Ｓｉ：０．０１～０．６０％、
   Ｍｎ：０．０１～０．４０％、
   Ｐ：０．０４０％以下、
   Ｓ：０．０２０％以下、
   Ｃｒ：１６．０～２５．０％、
   Ｎｉ：０．０１～０．６０％、
   Ａｌ：０．１０～０．３０％、
   Ｎｂ：０．１０～０．６０％、
   Ｍｏ：０．０１～２．５０％および
   Ｎ：０．０２０％以下
   であり、残部がＦｅおよび不可避的不純物である成分組成を有する、フェライト系ステンレス鋼。
2. 前記成分組成が、さらに質量％で、
   Ｃｕ：１．００％以下、
   Ｃｏ：０．７０％以下および
   Ｗ：１．００％以下
   のうちから選んだ１種または２種以上を含有する、請求項１に記載のフェライト系ステンレス鋼。
3. 前記成分組成が、さらに質量％で、
   Ｔｉ：０．１０％以下、
   Ｖ：０．１０％以下、
   Ｚｒ：０．１０％以下、
   Ｍｇ：０．００５０％以下、
   Ｃａ：０．００５０％以下、
   Ｂ：０．００５０％以下、
   ＲＥＭ（希土類金属）：０．１００％以下、
   Ｓｎ：０．３００％以下および
   Ｓｂ：０．１００％以下
   のうちから選んだ１種または２種以上を含有する、請求項１または２に記載のフェライト系ステンレス鋼。
4. 排熱回収器、排気ガス再循環装置または給湯器の熱交換器用である、請求項１～３のいずれかに記載のフェライト系ステンレス鋼。