JP2023146183A - フェライト系ステンレス鋼板 - Google Patents
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- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
Abstract
【課題】高温でのろう付け熱処理を行う場合に、優れたろう付け性を有するとともに、ろう付け熱処理後の強度特性と耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼板を提供する。【解決手段】質量％で、Ｃ：０．００３～０．０３０％、Ｓｉ：０．６０～１．３０％、Ｍｎ：０．０５～０．３０％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０２０％以下、Ｃｒ：２４．０～２８．０％、Ｎｉ：１．６０～２．５０％、Ｍｏ：１．５０～３．００％、Ａｌ：０．００１～０．０２０％、Ｎｂ：０．２０～０．８０％、Ｎ：０．０３０％以下を含有し、式（１）、（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し、ろう付け熱処理による引張強さの低下量が２５ＭＰａ以内である、フェライト系ステンレス鋼板。Ｃ＋Ｎ≦０．０３０％ ・・・（１）３Ｓｉ＋Ｎｂ－７Ｃ－７Ｎ≧２．００％ ・・・（２）【選択図】なし
Description
本発明は、フェライト系ステンレス鋼板に関し、特に、高温でのろう付け熱処理を行う場合に優れたろう付け性を有するとともに、ろう付け熱処理後の強度特性ならびに耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼板に関するものである。
近年、自動車分野において排気ガス規制強化に対応するため、排気ガス浄化性能の向上ならびに燃費向上が要求されている。そのため、排熱回収器やＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）クーラー等の自動車用熱交換器の適用が拡大しつつある。
排熱回収器は、熱交換器を介して排気ガスの熱から冷却水を温め、燃費ならびに暖房性能を向上させる装置である。また、ＥＧＲクーラーは、排気ガスを再循環する機構を有しており、熱交換器を介して排気側の高温排気ガスを冷却し、その冷却された排気ガスをエンジンに再吸気させることで燃焼温度を低温化させ窒素酸化物の発生を抑制する装置である。
排熱回収器やＥＧＲクーラー内の熱交換器部分の多くは、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ち、パイプ、プレート、フィン、チューブ、サイドプレート等を組み合わせた構造となっている。これらの部品の接合ならびに組み立てにはＮｉ含有ろう材を用いたろう付け接合が適用されている。このことから、熱交換器に用いられる素材（材料）には、Ｎｉ含有ろう材に対する良好なろう付け性やろう付け熱処理後における十分な強度特性が求められる。
さらに、排気ガスには窒素酸化物（ＮＯｘ）や硫黄酸化物（ＳＯｘ）が含まれており、これらが熱交換器内で結露し、腐食性が強い酸性の凝縮水となる。そのため、熱交換器部材に用いられる材料には高い耐食性が求められる。なお、ろう付け熱処理は高温で行われるため、素材にろう付け熱処理が施されると、結晶粒界においてＣｒ炭窒化物が析出し、その近傍ではＣｒ欠乏層が生じることで耐食性の低下を引き起こす、いわゆる、鋭敏化が起きる場合がある。そのため、ろう付け熱処理後の耐食性を確保するために鋭敏化を防ぐ必要がある。
以上のことから、排熱回収器やＥＧＲクーラーの熱交換器部分に用いられる材料には、炭素含有量を規制して鋭敏化の発生を抑制したＳＵＳ３０４ＬやＳＵＳ３１６Ｌなどのオーステナイト系ステンレス鋼が適用されてきた。しかし、オーステナイト系ステンレス鋼は、Ｎｉを多く含有するため高コストになることや、熱膨張係数が大きいため高温で激しい振動を伴う拘束を受けると熱疲労による破壊が起きる可能性がある。
そこで、排熱回収器やＥＧＲクーラーの熱交換器部分にオーステナイト系ステンレス鋼以外の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、排熱回収器やＥＧＲクーラー用材料として、ろう付け後にカチオン分率でＮｂを１６．０％以上含んだ酸化皮膜が生成することで耐食性を確保したフェライト系ステンレス鋼が開示されている。
特許文献２には、排熱回収器やＥＧＲクーラー用材料として、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｉ添加量を制御することで耐食性を確保したフェライト系ステンレス鋼が開示されている。
特許文献３には、排熱回収器やＥＧＲクーラー用材料として、焼鈍工程後における酸化物皮膜のＡｌ、Ｓｉ、Ｃｒ濃度を制御することで耐食性を確保したフェライト系ステンレス鋼が開示されている。
特許文献４ならびに特許文献５には、Ｃｒ、Ｍｏなどの成分を一定の関係式で添加し、かつＡｌ、Ｔｉ添加量を抑制することで優れた耐凝縮水腐食性ならびにろう付け性を確保したフェライト系ステンレス鋼が開示されている。
特許文献６には、Ｓｉ、Ｎｉなどの成分を一定の関係式で添加し、かつＡｌ添加量を抑制することで優れた耐凝縮水腐食性ならびにろう付け性を確保したフェライト系ステンレス鋼が開示されている。
しかしながら、特許文献１～６のようなフェライト系ステンレス鋼では、Ｎｉ含有ろう材を用いた高温でのろう付け熱処理により組織が粗大化することで軟質化し、鋼の強度が不十分になる場合があった。さらに、ろう材やろう付け条件等によっては、ろう付け性が不十分な場合もあった。このように、従来の技術では、良好な耐食性ならびにＮｉ含有ろう材を用いた高温での良好なろう付け性を有し、かつ、ろう付け熱処理後の材料強度を十分に確保できているとは言えなかった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高温でのろう付け熱処理を行う場合に、優れたろう付け性を有するとともに、ろう付け熱処理後の強度特性と耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼板を提供することを目的とする。
ここで、本明細書において、ろう付け熱処理（高温でのろう付け熱処理）は、以下の熱処理とする。
０．２Ｔｏｒｒの窒素キャリアガス雰囲気中で、室温から９７０℃までの温度域を平均昇温速度１８℃／ｍｉｎで加熱し、９７０℃で３０分保持した後、９７０℃から１１８０℃までの温度域を平均昇温速度１８℃／ｍｉｎで加熱し、１１８０℃で１０分保持する。その後、前記雰囲気と同じ雰囲気中で１１８０℃から８００℃までの温度域を平均冷却速度１１℃／ｍｉｎ、８００℃から６００℃までの温度域を平均冷却速度６℃／ｍｉｎ、６００℃から４００℃までの温度域を平均冷却速度４℃／ｍｉｎ、４００℃から２００℃までの温度域を平均冷却速度２℃／ｍｉｎで冷却する。その後、大気雰囲気で２００℃から室温まで冷却する。
０．２Ｔｏｒｒの窒素キャリアガス雰囲気中で、室温から９７０℃までの温度域を平均昇温速度１８℃／ｍｉｎで加熱し、９７０℃で３０分保持した後、９７０℃から１１８０℃までの温度域を平均昇温速度１８℃／ｍｉｎで加熱し、１１８０℃で１０分保持する。その後、前記雰囲気と同じ雰囲気中で１１８０℃から８００℃までの温度域を平均冷却速度１１℃／ｍｉｎ、８００℃から６００℃までの温度域を平均冷却速度６℃／ｍｉｎ、６００℃から４００℃までの温度域を平均冷却速度４℃／ｍｉｎ、４００℃から２００℃までの温度域を平均冷却速度２℃／ｍｉｎで冷却する。その後、大気雰囲気で２００℃から室温まで冷却する。
また、本明細書において、優れたろう付け性とは、表面にＮｉ含有ろうを設置した鋼板に、上記ろう付け熱処理を行った後、ろう付け熱処理前のろう材の円相当直径に対する、ろう付け熱処理後のろう材の円相当直径の比（ろう材の広がり率）が、１５０％以上であることを意味する。
本明細書において、ろう付け熱処理後の耐食性に優れるとは、上記ろう付け熱処理を施した鋼板から試験片を採取し、ＡＳＴＭ Ｇ４８ Ｍｅｔｈｏｄ Ｃに準拠して、２０℃から５０℃まで５℃毎に変化させ一定温度で保持した各温度（２０℃、２５℃、３０℃、３５℃、４０℃、４５℃、５０℃）の６質量％ＦｅＣｌ３＋１質量％ＨＣｌ混合水溶液中のそれぞれに、試験片を７２ｈ浸漬後、各試験片の表面を観察し、試験片表面に孔食が発生した最低温度（臨界孔食発生温度）が３５℃以上であることを意味する。
本明細書において、ろう付け熱処理後の強度特性に優れるとは、上記ろう付け熱処理を施した鋼板と、上記ろう付け熱処理を施す前の鋼板からそれぞれ、ＪＩＳ Ｚ ２２４１：２０１１に準拠して、圧延方向に平行に採取したＪＩＳ １３Ｂ号試験片を用いて試験速度１０ｍｍ／ｍｉｎにて室温で引張試験を行い、上記ろう付け熱処理を施す前の引張強さ（ＭＰａ）から上記ろう付け熱処理を施した後の引張強さ（ＭＰａ）を引いた値（ろう付け熱処理による引張強さの低下量）が、２５ＭＰａ以内であることを意味する。
本発明者らは、高温でのＮｉ含有ろう付熱処理を行う場合において、各種ステンレス鋼の成分元素と析出物との関係について、鋭意検討した。その結果、Ｓｉを適量含有させ、さらにＣ、ＮおよびＮｂの含有量を適切に制御することで、ろう付け熱処理中の冷却過程においてＬａｖｅｓ相を十分に析出させ、ろう付け熱処理後の強度特性を確保できることを知見した。
本発明の要旨構成は次のとおりである。
［１］質量％で、
Ｃ：０．００３～０．０３０％、
Ｓｉ：０．６０～１．３０％、
Ｍｎ：０．０５～０．３０％、
Ｐ：０．０５０％以下、
Ｓ：０．０２０％以下、
Ｃｒ：２４．０～２８．０％、
Ｎｉ：１．６０～２．５０％、
Ｍｏ：１．５０～３．００％、
Ａｌ：０．００１～０．０２０％、
Ｎｂ：０．２０～０．８０％、
Ｎ：０．０３０％以下、
を含有し、以下の式（１）、（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し、
ろう付け熱処理による引張強さの低下量が２５ＭＰａ以内である、フェライト系ステンレス鋼板。
Ｃ＋Ｎ≦０．０３０％ ・・・（１）
３Ｓｉ＋Ｎｂ－７Ｃ－７Ｎ≧２．００％ ・・・（２）
（式（１）、（２）中のＣ、Ｎ、Ｓｉ、Ｎｂは、各元素の含有量（質量％）を示す。）
［２］さらに質量％で、
Ｃｕ：０．０１～１．００％、
Ｃｏ：０．０１～１．００％、
Ｗ：０．０１～２．００％、
のうちから選んだ１種または２種以上を含有する、［１］に記載のフェライト系ステンレス鋼板。
［３］さらに質量％で、
Ｔｉ：０．０１～０．１０％、
Ｖ：０．０１～０．２０％、
Ｚｒ：０．０１～０．１０％、
Ｍｇ：０．０００５～０．００５０％、
Ｃａ：０．０００５～０．００５０％、
Ｂ：０．０００５～０．００５０％、
ＲＥＭ（希土類金属）：０．００１～０．１００％、
Ｓｎ：０．００１～０．１００％、
Ｓｂ：０．００１～０．１００％、
のうちから選んだ１種または２種以上を含有する、［１］または［２］に記載のフェライト系ステンレス鋼板。
［４］一か所以上の接合部がろう付け熱処理によって組み立てられる、排熱回収器またはＥＧＲクーラーに用いられる、［１］～［３］の何れかに記載のフェライト系ステンレス鋼板。
［１］質量％で、
Ｃ：０．００３～０．０３０％、
Ｓｉ：０．６０～１．３０％、
Ｍｎ：０．０５～０．３０％、
Ｐ：０．０５０％以下、
Ｓ：０．０２０％以下、
Ｃｒ：２４．０～２８．０％、
Ｎｉ：１．６０～２．５０％、
Ｍｏ：１．５０～３．００％、
Ａｌ：０．００１～０．０２０％、
Ｎｂ：０．２０～０．８０％、
Ｎ：０．０３０％以下、
を含有し、以下の式（１）、（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し、
ろう付け熱処理による引張強さの低下量が２５ＭＰａ以内である、フェライト系ステンレス鋼板。
Ｃ＋Ｎ≦０．０３０％ ・・・（１）
３Ｓｉ＋Ｎｂ－７Ｃ－７Ｎ≧２．００％ ・・・（２）
（式（１）、（２）中のＣ、Ｎ、Ｓｉ、Ｎｂは、各元素の含有量（質量％）を示す。）
［２］さらに質量％で、
Ｃｕ：０．０１～１．００％、
Ｃｏ：０．０１～１．００％、
Ｗ：０．０１～２．００％、
のうちから選んだ１種または２種以上を含有する、［１］に記載のフェライト系ステンレス鋼板。
［３］さらに質量％で、
Ｔｉ：０．０１～０．１０％、
Ｖ：０．０１～０．２０％、
Ｚｒ：０．０１～０．１０％、
Ｍｇ：０．０００５～０．００５０％、
Ｃａ：０．０００５～０．００５０％、
Ｂ：０．０００５～０．００５０％、
ＲＥＭ（希土類金属）：０．００１～０．１００％、
Ｓｎ：０．００１～０．１００％、
Ｓｂ：０．００１～０．１００％、
のうちから選んだ１種または２種以上を含有する、［１］または［２］に記載のフェライト系ステンレス鋼板。
［４］一か所以上の接合部がろう付け熱処理によって組み立てられる、排熱回収器またはＥＧＲクーラーに用いられる、［１］～［３］の何れかに記載のフェライト系ステンレス鋼板。
本発明によれば、高温でのろう付け熱処理を行う場合に、優れたろう付け性を有するとともに、ろう付け熱処理後の強度特性と耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼板を得ることができる。
以下、本発明を具体的に説明する。
まず、本発明において、鋼の成分組成を前記の範囲に限定した理由について説明する。なお、鋼の成分組成における元素の含有量の単位はいずれも「質量％」であるが、以下、特に断らない限り単に「％」で示す。
Ｃ：０．００３～０．０３０％
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０．０３０％を超えると、加工性の低下が顕著となるうえ、粒界にＣｒ炭化物が析出して鋭敏化を起こして耐食性が低下する。そのため、Ｃ含有量は０．００３～０．０３０％の範囲とする。Ｃ含有量は、好ましくは０．００５％以上である。また、Ｃ含有量は、好ましくは０．０２５％以下であり、より好ましくは０．０２０％以下であり、さらに好ましくは０．０１０％以下である。
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０．０３０％を超えると、加工性の低下が顕著となるうえ、粒界にＣｒ炭化物が析出して鋭敏化を起こして耐食性が低下する。そのため、Ｃ含有量は０．００３～０．０３０％の範囲とする。Ｃ含有量は、好ましくは０．００５％以上である。また、Ｃ含有量は、好ましくは０．０２５％以下であり、より好ましくは０．０２０％以下であり、さらに好ましくは０．０１０％以下である。
Ｓｉ：０．６０～１．３０％
Ｓｉは、ろう付け熱処理中おいてＬａｖｅｓ相の析出を促進する効果がある元素である。その効果は０．６０％以上のＳｉの含有で得られる。しかし、Ｓｉ含有量が１．３０％を超えると、ろう付け熱処理時にＳｉ酸化物が鋼板表面に形成され、ろう付け性が低下する。そのため、Ｓｉ含有量は０．６０～１．３０％の範囲とする。Ｓｉ含有量は、好ましくは０．６５％以上であり、より好ましくは０．７０％以上である。また、Ｓｉ含有量は、好ましくは１．００％以下であり、より好ましくは０．８０％以下である。
Ｓｉは、ろう付け熱処理中おいてＬａｖｅｓ相の析出を促進する効果がある元素である。その効果は０．６０％以上のＳｉの含有で得られる。しかし、Ｓｉ含有量が１．３０％を超えると、ろう付け熱処理時にＳｉ酸化物が鋼板表面に形成され、ろう付け性が低下する。そのため、Ｓｉ含有量は０．６０～１．３０％の範囲とする。Ｓｉ含有量は、好ましくは０．６５％以上であり、より好ましくは０．７０％以上である。また、Ｓｉ含有量は、好ましくは１．００％以下であり、より好ましくは０．８０％以下である。
Ｍｎ：０．０５～０．３０％
Ｍｎは脱酸作用があり、その効果は０．０５％以上のＭｎの含有で得られる。しかし、Ｍｎ含有量が０．３０％を超えると耐食性が劣化する。そのため、Ｍｎ含有量は０．０５～０．３０％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０．２５％以下であり、より好ましくは０．２０％以下である。
Ｍｎは脱酸作用があり、その効果は０．０５％以上のＭｎの含有で得られる。しかし、Ｍｎ含有量が０．３０％を超えると耐食性が劣化する。そのため、Ｍｎ含有量は０．０５～０．３０％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０．２５％以下であり、より好ましくは０．２０％以下である。
Ｐ：０．０５０％以下
Ｐは、鋼に不可避的に含まれる元素であり、過剰な含有は粒界腐食を生じさせやすくする。その傾向は、Ｐの０．０５０％超の含有で顕著となる。そのため、Ｐ含有量は０．０５０％以下とする。好ましくは、Ｐ含有量は０．０３０％以下である。なお、Ｐ含有量の下限は特に限定されない。ただし、過度の脱Ｐはコストの増加を招くので、Ｐ含有量は０．００５％以上が好ましい。
Ｐは、鋼に不可避的に含まれる元素であり、過剰な含有は粒界腐食を生じさせやすくする。その傾向は、Ｐの０．０５０％超の含有で顕著となる。そのため、Ｐ含有量は０．０５０％以下とする。好ましくは、Ｐ含有量は０．０３０％以下である。なお、Ｐ含有量の下限は特に限定されない。ただし、過度の脱Ｐはコストの増加を招くので、Ｐ含有量は０．００５％以上が好ましい。
Ｓ：０．０２０％以下
Ｓは、鋼に不可避的に含まれる元素であり、０．０２０％超のＳの含有は、ＭｎＳの析出を促進し、耐食性を低下させる。よって、Ｓ含有量は０．０２０％以下とする。好ましくは、Ｓ含有量は０．０１５％以下である。なお、Ｓ含有量の下限は特に限定されない。ただし、過度の脱Ｓはコストの増加を招くので、Ｓ含有量は０．０００５％以上が好ましい。
Ｓは、鋼に不可避的に含まれる元素であり、０．０２０％超のＳの含有は、ＭｎＳの析出を促進し、耐食性を低下させる。よって、Ｓ含有量は０．０２０％以下とする。好ましくは、Ｓ含有量は０．０１５％以下である。なお、Ｓ含有量の下限は特に限定されない。ただし、過度の脱Ｓはコストの増加を招くので、Ｓ含有量は０．０００５％以上が好ましい。
Ｃｒ：２４．０～２８．０％
Ｃｒは、ステンレス鋼の耐食性を確保するために重要な元素である。Ｃｒ含有量が２４．０％未満では、十分な耐食性が得られない。一方、Ｃｒ含有量が２８．０％を超えると、硬質化し加工性が低下する。そのため、Ｃｒ含有量は２４．０～２８．０％の範囲とする。Ｃｒ含有量は、好ましくは２５．０％以上である。また、Ｃｒ含有量は、好ましくは２７．０％以下であり、より好ましくは２６．０％以下である。
Ｃｒは、ステンレス鋼の耐食性を確保するために重要な元素である。Ｃｒ含有量が２４．０％未満では、十分な耐食性が得られない。一方、Ｃｒ含有量が２８．０％を超えると、硬質化し加工性が低下する。そのため、Ｃｒ含有量は２４．０～２８．０％の範囲とする。Ｃｒ含有量は、好ましくは２５．０％以上である。また、Ｃｒ含有量は、好ましくは２７．０％以下であり、より好ましくは２６．０％以下である。
Ｎｉ：１．６０～２．５０％
Ｎｉを１．６０％以上の含有することで、ろう付け熱処理後の耐食性の低下を招く原因となるσ相がろう付け熱処理時に析出するのを抑制することができる。一方、Ｎｉ含有量が２．５０％を超えると、応力腐食割れ感受性が高くなる。そのため、Ｎｉ含有量は１．５０～２．５０％の範囲とする。Ｎｉ含有量は、好ましくは１．７０％以上であり、より好ましくは１．８０％以上である。また、Ｎｉ含有量は、好ましくは２．３０％以下であり、より好ましくは２．２０％以下である。
Ｎｉを１．６０％以上の含有することで、ろう付け熱処理後の耐食性の低下を招く原因となるσ相がろう付け熱処理時に析出するのを抑制することができる。一方、Ｎｉ含有量が２．５０％を超えると、応力腐食割れ感受性が高くなる。そのため、Ｎｉ含有量は１．５０～２．５０％の範囲とする。Ｎｉ含有量は、好ましくは１．７０％以上であり、より好ましくは１．８０％以上である。また、Ｎｉ含有量は、好ましくは２．３０％以下であり、より好ましくは２．２０％以下である。
Ｍｏ：１．５０～３．００％
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。この効果はＭｏ含有量が１．５０％以上で得られる。しかし、Ｍｏ含有量が３．００％を超えると、ろう付け熱処理中にσ相が析出して耐食性が低下する。よって、Ｍｏ含有量は、１．５０～３．００％の範囲とする。Ｍｏ含有量は、好ましくは１．７０％以上であり、より好ましくは１．８０％以上である。また、Ｍｏ含有量は、好ましくは２．５０％以下であり、より好ましくは２．００％以下である。
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。この効果はＭｏ含有量が１．５０％以上で得られる。しかし、Ｍｏ含有量が３．００％を超えると、ろう付け熱処理中にσ相が析出して耐食性が低下する。よって、Ｍｏ含有量は、１．５０～３．００％の範囲とする。Ｍｏ含有量は、好ましくは１．７０％以上であり、より好ましくは１．８０％以上である。また、Ｍｏ含有量は、好ましくは２．５０％以下であり、より好ましくは２．００％以下である。
Ａｌ：０．００１～０．０２０％
Ａｌは脱酸に有用な元素であり、その効果は０．００１％以上のＡｌの含有で得られる。しかし、Ａｌは酸素に対して活性な元素であり、Ａｌ含有量が０．０２０％を超えるとろう付け熱処理時にＡｌを主体とした酸化物が鋼の表面に生成する。この酸化物は、ろう付け性を著しく低下させる。そのため、Ａｌ含有量は０．００１～０．０２０％の範囲とする。Ａｌ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。
Ａｌは脱酸に有用な元素であり、その効果は０．００１％以上のＡｌの含有で得られる。しかし、Ａｌは酸素に対して活性な元素であり、Ａｌ含有量が０．０２０％を超えるとろう付け熱処理時にＡｌを主体とした酸化物が鋼の表面に生成する。この酸化物は、ろう付け性を著しく低下させる。そのため、Ａｌ含有量は０．００１～０．０２０％の範囲とする。Ａｌ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。
Ｎｂ：０．２０～０．８０％
Ｎｂは、ＣおよびＮと結合することにより、ろう付け熱処理時の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。また、Ｌａｖｅｓ相の析出により強度の向上に寄与する。この効果は、Ｎｂ含有量が０．２０％以上で得られる。一方、Ｎｂ含有量が０．８０％を超えると、Ｌａｖｅｓ相の析出が過剰となり加工性が低下する。そのため、Ｎｂ含有量は、０．２０～０．８０％の範囲とする。Ｎｂ含有量は、好ましくは０．２５％以上であり、より好ましくは０．３０％以上である。また、Ｎｂ含有量は、好ましくは０．６０％以下であり、より好ましくは０．４０％以下である。
Ｎｂは、ＣおよびＮと結合することにより、ろう付け熱処理時の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。また、Ｌａｖｅｓ相の析出により強度の向上に寄与する。この効果は、Ｎｂ含有量が０．２０％以上で得られる。一方、Ｎｂ含有量が０．８０％を超えると、Ｌａｖｅｓ相の析出が過剰となり加工性が低下する。そのため、Ｎｂ含有量は、０．２０～０．８０％の範囲とする。Ｎｂ含有量は、好ましくは０．２５％以上であり、より好ましくは０．３０％以上である。また、Ｎｂ含有量は、好ましくは０．６０％以下であり、より好ましくは０．４０％以下である。
Ｎ：０．０３０％以下
Ｎ含有量が０．０３０％を超えると、耐食性と加工性が低下する。従って、Ｎ含有量は０．０３０％以下とする。Ｎ含有量は、好ましくは０．０２５％以下であり、さらに好ましくは０．０１５％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Ｎ含有量の低減はコストの増加を招くため、Ｎ含有量は０．００３％以上とすることが好ましい。
Ｎ含有量が０．０３０％を超えると、耐食性と加工性が低下する。従って、Ｎ含有量は０．０３０％以下とする。Ｎ含有量は、好ましくは０．０２５％以下であり、さらに好ましくは０．０１５％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Ｎ含有量の低減はコストの増加を招くため、Ｎ含有量は０．００３％以上とすることが好ましい。
Ｃ＋Ｎ≦０．０３０％ ・・・（１）
式（１）中のＣ、Ｎは、各元素の含有量（質量％）を示す。
ＣおよびＮの過剰含有は、耐食性を低下させる。そのため、Ｃ含有量およびＮ含有量を前述した範囲とした上で、Ｃ＋Ｎ（Ｃ含有量とＮ含有量の和）は０．０３０％以下とする。Ｃ＋Ｎは、好ましくは０．０２４％以下であり、さらに好ましくは０．０１９％以下である。
式（１）中のＣ、Ｎは、各元素の含有量（質量％）を示す。
ＣおよびＮの過剰含有は、耐食性を低下させる。そのため、Ｃ含有量およびＮ含有量を前述した範囲とした上で、Ｃ＋Ｎ（Ｃ含有量とＮ含有量の和）は０．０３０％以下とする。Ｃ＋Ｎは、好ましくは０．０２４％以下であり、さらに好ましくは０．０１９％以下である。
３Ｓｉ＋Ｎｂ－７Ｃ－７Ｎ≧２．００％ ・・・（２）
式（２）中のＳｉ、Ｎｂ、Ｃ、Ｎは、各元素の含有量（質量％）を示す。
本発明では、ろう付け熱処理中に十分な量のＬａｖｅｓ相を析出させるためにＳｉ、Ｎｂ、ＣおよびＮの夫々を所定の含有量にする。さらに本発明者らは、鋭意検討し、３Ｓｉ＋Ｎｂ－７Ｃ－７Ｎが２．００％より小さいと、ろう付け熱処理後のＬａｖｅｓ相の析出量が十分でなくろう付け熱処理後の強度低下が大きくなることを知見した。この理由として、ＳｉならびにＮｂはＬａｖｅｓ相の析出を促進するが、Ｃ＋Ｎの増加によりＮｂ炭窒化物の析出量が多くなることによりＮｂが消費されてＬａｖｅｓ相の析出量低下を引き起こすため、これらの元素のバランスがＬａｖｅｓ相の析出に大きく影響を及ぼすものと考えられる。そのため、Ｓｉ、Ｎｂ、ＣおよびＮ含有量の夫々を前述した範囲とした上で、３Ｓｉ＋Ｎｂ－７Ｃ－７Ｎを２．００％以上とする。３Ｓｉ＋Ｎｂ－７Ｃ－７Ｎは、好ましくは３．００％以上である。
式（２）中のＳｉ、Ｎｂ、Ｃ、Ｎは、各元素の含有量（質量％）を示す。
本発明では、ろう付け熱処理中に十分な量のＬａｖｅｓ相を析出させるためにＳｉ、Ｎｂ、ＣおよびＮの夫々を所定の含有量にする。さらに本発明者らは、鋭意検討し、３Ｓｉ＋Ｎｂ－７Ｃ－７Ｎが２．００％より小さいと、ろう付け熱処理後のＬａｖｅｓ相の析出量が十分でなくろう付け熱処理後の強度低下が大きくなることを知見した。この理由として、ＳｉならびにＮｂはＬａｖｅｓ相の析出を促進するが、Ｃ＋Ｎの増加によりＮｂ炭窒化物の析出量が多くなることによりＮｂが消費されてＬａｖｅｓ相の析出量低下を引き起こすため、これらの元素のバランスがＬａｖｅｓ相の析出に大きく影響を及ぼすものと考えられる。そのため、Ｓｉ、Ｎｂ、ＣおよびＮ含有量の夫々を前述した範囲とした上で、３Ｓｉ＋Ｎｂ－７Ｃ－７Ｎを２．００％以上とする。３Ｓｉ＋Ｎｂ－７Ｃ－７Ｎは、好ましくは３．００％以上である。
以上、本発明のフェライト系ステンレス鋼板における基本成分（必須成分）について説明した。上記基本成分以外の残部はＦｅおよび不可避的不純物とすることができる。
また、本発明では、さらに、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｗのうちから選んだ１種または２種以上を、それぞれ下記の範囲で含有することができる。
Ｃｕ：０．０１～１．００％
Ｃｕは、耐食性を高める元素である。この効果は、Ｃｕ含有量が０．０１％以上で得られる。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を含有する場合、Ｃｕ含有量は、０．０１～１．００％の範囲とする。Ｃｕを含有する場合、Ｃｕ含有量は、好ましくは０．１０％以上である。また、Ｃｕを含有する場合、Ｃｕ含有量は、好ましくは０．８０％以下であり、より好ましくは０．６０％以下である。
Ｃｕは、耐食性を高める元素である。この効果は、Ｃｕ含有量が０．０１％以上で得られる。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を含有する場合、Ｃｕ含有量は、０．０１～１．００％の範囲とする。Ｃｕを含有する場合、Ｃｕ含有量は、好ましくは０．１０％以上である。また、Ｃｕを含有する場合、Ｃｕ含有量は、好ましくは０．８０％以下であり、より好ましくは０．６０％以下である。
Ｃｏ：０．０１～１．００％
Ｃｏは、耐食性を高める元素である。この効果は、Ｃｏ含有量が０．０１％以上で得られる。しかし、Ｃｏ含有量が１．００％を超えると、加工性が低下する。そのため、Ｃｏを含有する場合は、Ｃｏ含有量は０．０１～１．００％の範囲とする。Ｃｏを含有する場合、Ｃｏ含有量は、より好ましくは０．０５％以上である。また、Ｃｏを含有する場合、Ｃｏ含有量は、より好ましくは０．７０％以下である。
Ｃｏは、耐食性を高める元素である。この効果は、Ｃｏ含有量が０．０１％以上で得られる。しかし、Ｃｏ含有量が１．００％を超えると、加工性が低下する。そのため、Ｃｏを含有する場合は、Ｃｏ含有量は０．０１～１．００％の範囲とする。Ｃｏを含有する場合、Ｃｏ含有量は、より好ましくは０．０５％以上である。また、Ｃｏを含有する場合、Ｃｏ含有量は、より好ましくは０．７０％以下である。
Ｗ：０．０１～２．００％
Ｗは、耐食性を高める元素である。この効果は、Ｗ含有量が０．０１％以上で得られる。しかし、Ｗ含有量が２．００％を超えると、加工性が低下する。そのため、Ｗを含有する場合は、Ｗ含有量は０．０１～２．００％の範囲とする。Ｗを含有する場合、Ｗ含有量は、より好ましくは０．０５％以上である。また、Ｗを含有する場合、Ｗ含有量は、より好ましくは１．００％以下である。
Ｗは、耐食性を高める元素である。この効果は、Ｗ含有量が０．０１％以上で得られる。しかし、Ｗ含有量が２．００％を超えると、加工性が低下する。そのため、Ｗを含有する場合は、Ｗ含有量は０．０１～２．００％の範囲とする。Ｗを含有する場合、Ｗ含有量は、より好ましくは０．０５％以上である。また、Ｗを含有する場合、Ｗ含有量は、より好ましくは１．００％以下である。
本発明では、さらに、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂ、ＲＥＭ、Ｓｎ、Ｓｂのうちから選んだ１種または２種以上を、それぞれ下記の範囲で含有することができる。
Ｔｉ：０．０１～０．１０％
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。その効果はＴｉの０．０１％以上の含有で得られる。一方、Ｔｉは酸素に対して活性な元素であり、０．１０％超えのＴｉの含有はろう付け熱処理時にＴｉを主体とした酸化物が鋼の表面に形成される。この酸化物は、ろう付け性を低下させる。よって、Ｔｉを含有する場合は、Ｔｉ含有量は０．０１～０．１０％の範囲とする。Ｔｉを含有する場合、Ｔｉ含有量は、より好ましくは０．０５％以下である。
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。その効果はＴｉの０．０１％以上の含有で得られる。一方、Ｔｉは酸素に対して活性な元素であり、０．１０％超えのＴｉの含有はろう付け熱処理時にＴｉを主体とした酸化物が鋼の表面に形成される。この酸化物は、ろう付け性を低下させる。よって、Ｔｉを含有する場合は、Ｔｉ含有量は０．０１～０．１０％の範囲とする。Ｔｉを含有する場合、Ｔｉ含有量は、より好ましくは０．０５％以下である。
Ｖ：０．０１～０．２０％
Ｖは、Ｔｉ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。これらの効果は、Ｖ含有量が０．０１％以上で得られる。一方、Ｖ含有量が０．２０％を超えると、加工性が低下する。そのため、Ｖを含有する場合は、Ｖ含有量は０．０１～０．２０％の範囲とする。Ｖを含有する場合、Ｖ含有量は、より好ましくは０．１５％以下であり、さらに好ましくは０．１０％以下である。
Ｖは、Ｔｉ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。これらの効果は、Ｖ含有量が０．０１％以上で得られる。一方、Ｖ含有量が０．２０％を超えると、加工性が低下する。そのため、Ｖを含有する場合は、Ｖ含有量は０．０１～０．２０％の範囲とする。Ｖを含有する場合、Ｖ含有量は、より好ましくは０．１５％以下であり、さらに好ましくは０．１０％以下である。
Ｚｒ：０．０１～０．１０％
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、鋭敏化を抑制する元素である。この効果は、Ｚｒ含有量が０．０１％以上で得られる。一方、Ｚｒ含有量が０．１０％を超えると、加工性が低下する。そのため、Ｚｒを含有する場合は、Ｚｒ含有量は０．０１～０．１０％の範囲とする。Ｚｒを含有する場合、Ｚｒ含有量は、より好ましくは０．０３％以上である。また、Ｚｒを含有する場合、Ｚｒ含有量は、より好ましくは０．０５％以下である。
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、鋭敏化を抑制する元素である。この効果は、Ｚｒ含有量が０．０１％以上で得られる。一方、Ｚｒ含有量が０．１０％を超えると、加工性が低下する。そのため、Ｚｒを含有する場合は、Ｚｒ含有量は０．０１～０．１０％の範囲とする。Ｚｒを含有する場合、Ｚｒ含有量は、より好ましくは０．０３％以上である。また、Ｚｒを含有する場合、Ｚｒ含有量は、より好ましくは０．０５％以下である。
Ｍｇ：０．０００５～０．００５０％
Ｍｇは、脱酸剤として作用する。この効果はＭｇ含有量が０．０００５％以上で得られる。しかし、Ｍｇ含有量が０．００５０％を超えると、鋼の靱性が低下して製造性が低下する。そのため、Ｍｇを含有する場合は、Ｍｇ含有量は０．０００５～０．００５０％の範囲とする。Ｍｇを含有する場合、Ｍｇ含有量は、より好ましくは０．００２０％以下である。
Ｍｇは、脱酸剤として作用する。この効果はＭｇ含有量が０．０００５％以上で得られる。しかし、Ｍｇ含有量が０．００５０％を超えると、鋼の靱性が低下して製造性が低下する。そのため、Ｍｇを含有する場合は、Ｍｇ含有量は０．０００５～０．００５０％の範囲とする。Ｍｇを含有する場合、Ｍｇ含有量は、より好ましくは０．００２０％以下である。
Ｃａ：０．０００５～０．００５０％
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。その効果は、Ｃａ含有量が０．０００５％以上で得られる。しかし、Ｃａ含有量が０．００５０％を超えると、Ｓと結合してＣａＳを生成し、耐食性が低下する。そのため、Ｃａを含有する場合は、Ｃａ含有量は０．０００５～０．００５０％の範囲とする。Ｃａを含有する場合、Ｃａ含有量は、より好ましくは０．００１０％以上である。また、Ｃａを含有する場合、Ｃａ含有量は、より好ましくは０．００２５％以下である。
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。その効果は、Ｃａ含有量が０．０００５％以上で得られる。しかし、Ｃａ含有量が０．００５０％を超えると、Ｓと結合してＣａＳを生成し、耐食性が低下する。そのため、Ｃａを含有する場合は、Ｃａ含有量は０．０００５～０．００５０％の範囲とする。Ｃａを含有する場合、Ｃａ含有量は、より好ましくは０．００１０％以上である。また、Ｃａを含有する場合、Ｃａ含有量は、より好ましくは０．００２５％以下である。
Ｂ：０．０００５～０．００５０％
Ｂは、二次加工脆性を改善する元素である。その効果は、Ｂ含有量が０．０００５％以上で発現する。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を含有する場合は、Ｂ含有量は０．０００５～０．００５０％の範囲とする。Ｂを含有する場合、Ｂ含有量は、より好ましくは０．００２５％以下である。
Ｂは、二次加工脆性を改善する元素である。その効果は、Ｂ含有量が０．０００５％以上で発現する。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を含有する場合は、Ｂ含有量は０．０００５～０．００５０％の範囲とする。Ｂを含有する場合、Ｂ含有量は、より好ましくは０．００２５％以下である。
ＲＥＭ（希土類金属）：０．００１～０．１００％
ＲＥＭ（希土類金属：Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄなどの原子番号５７～７１の元素）は、脱酸に有効な元素である。その効果は、ＲＥＭ含有量が０．００１％以上で得られる。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を含有する場合は、ＲＥＭ含有量は０．００１～０．１００％の範囲とする。ＲＥＭを含有する場合、ＲＥＭ含有量は、より好ましくは０．００５％以上である。また、ＲＥＭを含有する場合、ＲＥＭ含有量は、より好ましくは０．０５０％以下である。なお、ＲＥＭは、Ｓｃ、Ｙと、原子番号５７のランタン（Ｌａ）から原子番号７１のルテチウム（Ｌｕ）までの１５元素の総称であり、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。
ＲＥＭ（希土類金属：Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄなどの原子番号５７～７１の元素）は、脱酸に有効な元素である。その効果は、ＲＥＭ含有量が０．００１％以上で得られる。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を含有する場合は、ＲＥＭ含有量は０．００１～０．１００％の範囲とする。ＲＥＭを含有する場合、ＲＥＭ含有量は、より好ましくは０．００５％以上である。また、ＲＥＭを含有する場合、ＲＥＭ含有量は、より好ましくは０．０５０％以下である。なお、ＲＥＭは、Ｓｃ、Ｙと、原子番号５７のランタン（Ｌａ）から原子番号７１のルテチウム（Ｌｕ）までの１５元素の総称であり、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：０．００１～０．１００％
Ｓｎは、加工肌荒れ抑制に有効な元素である。その効果は、Ｓｎ含有量が０．００１％以上で得られる。しかし、Ｓｎ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、Ｓｎを含有する場合は、Ｓｎ含有量は０．００１～０．１００％の範囲とする。Ｓｎを含有する場合、Ｓｎ含有量は、より好ましくは０．０５０％以下である。
Ｓｎは、加工肌荒れ抑制に有効な元素である。その効果は、Ｓｎ含有量が０．００１％以上で得られる。しかし、Ｓｎ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、Ｓｎを含有する場合は、Ｓｎ含有量は０．００１～０．１００％の範囲とする。Ｓｎを含有する場合、Ｓｎ含有量は、より好ましくは０．０５０％以下である。
Ｓｂ：０．００１～０．１００％
Ｓｂは、Ｓｎと同様に、加工肌荒れ抑制に有効な元素である。その効果は、Ｓｂ含有量が０．００１％以上で得られる。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を含有する場合は、Ｓｂ含有量は０．００１～０．１００％の範囲とする。Ｓｂを含有する場合、Ｓｂ含有量は、より好ましくは０．０５０％以下である。
Ｓｂは、Ｓｎと同様に、加工肌荒れ抑制に有効な元素である。その効果は、Ｓｂ含有量が０．００１％以上で得られる。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を含有する場合は、Ｓｂ含有量は０．００１～０．１００％の範囲とする。Ｓｂを含有する場合、Ｓｂ含有量は、より好ましくは０．０５０％以下である。
以上、本発明に係るフェライト系ステンレス鋼板の成分組成について説明したが、さらに、高温でのろう付け熱処理後の材料の強度低下を小さくすることが排熱回収器、ＥＧＲクーラー用の材料には重要である。
ろう付け熱処理による引張強さの低下量が２５ＭＰａ以内
ろう付け熱処理による引張強さの低下量［ＭＰａ］＝ろう付け熱処理前の引張強さ［ＭＰａ］－ろう付け熱処理後の引張強さ［ＭＰａ］とした。
上述したように、ろう付け熱処理中に十分な量のＬａｖｅｓ相を析出させるためにＳｉ、Ｎｂ、ＣおよびＮの夫々を所定の含有量とし強度低下量の制御を検討した結果、ろう付け熱処理による引張強さの低下量が２５ＭＰａ以内であれば、ろう付け熱処理により製造された排熱回収器やＥＧＲクーラーの使用時において軟質化に起因した破損を未然に防ぐことができることが分かった。ろう付け熱処理による引張強さの低下量は、好ましくは１５ＭＰａ以内である。
ろう付け熱処理による引張強さの低下量［ＭＰａ］＝ろう付け熱処理前の引張強さ［ＭＰａ］－ろう付け熱処理後の引張強さ［ＭＰａ］とした。
上述したように、ろう付け熱処理中に十分な量のＬａｖｅｓ相を析出させるためにＳｉ、Ｎｂ、ＣおよびＮの夫々を所定の含有量とし強度低下量の制御を検討した結果、ろう付け熱処理による引張強さの低下量が２５ＭＰａ以内であれば、ろう付け熱処理により製造された排熱回収器やＥＧＲクーラーの使用時において軟質化に起因した破損を未然に防ぐことができることが分かった。ろう付け熱処理による引張強さの低下量は、好ましくは１５ＭＰａ以内である。
次に、本発明のフェライト系ステンレス鋼板の好適な製造方法について説明する。
本発明のフェライト系ステンレス鋼板の製造方法は、特に限定されないが、例えば、上記の成分組成を有する鋼スラブを、熱間圧延して熱延板とし、該熱延板に必要に応じて熱延板焼鈍を施し、その後、該熱延板に冷間圧延を施して所望板厚の冷延板とし、さらに必要に応じて該冷延板に冷延板焼鈍を施すことにより、上記の成分組成を有する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。
鋼を溶製する製鋼工程は、転炉あるいは電気炉等で溶解した鋼をＶＯＤ（Vacuum Oxygen Decarburization）法等により二次精錬し、上記必須成分および必要に応じて添加される成分を含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。鋼素材は、その後、好ましくは１０５０～１２５０℃に加熱され、熱間圧延により所望の板厚の熱延板とされる。もちろん、板材以外に熱間加工することもできる。上記熱延板は、その後必要に応じて９００～１１５０℃の温度で連続焼鈍を施した後、酸洗等により脱スケールし、熱延製品とすることが好ましい。なお、必要に応じて、酸洗前にショットブラストや研削ブラシなどによりスケール除去してもよい。
さらに、上記熱延製品（熱延焼鈍板等）を、冷間圧延等の工程を経て冷延製品としてもよい。この場合の冷間圧延は、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む２回以上の冷間圧延としてもよい。１回または２回以上の冷間圧延の総圧下率は６０％以上が好ましく、より好ましくは７０％以上である。冷間圧延した鋼板は、その後、好ましくは９００～１１５０℃、さらに好ましくは９５０～１１５０℃の温度で連続焼鈍（仕上げ焼鈍）し、酸洗し、冷延製品とするのが好ましい。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施して、鋼板の形状や表面粗度、材質調整を行ってもよい。
以上説明した本発明のフェライト系ステンレス鋼板は、一か所以上の接合部がろう付け熱処理によって組み立てられる、排熱回収器やＥＧＲクーラー（排気ガス再循環装置）に好適に用いられる。特に前記排熱回収器やＥＧＲクーラーの熱交換器部材に好適に用いられる。
表１に示した成分組成を有する鋼を真空溶解炉で溶製し、１１５０℃で１時間加熱した後、熱間圧延によって板厚４．２ｍｍの熱延板を製造し、その熱延板を１０８０℃で３０ｓ以上保持して熱延板焼鈍を行った。さらに、鋼板表面のスケールを研削加工により除去後、板厚１．２ｍｍまで冷間圧延して冷延板とし、その後、前記冷延板を１０４０℃で３０ｓ保持して仕上げ焼鈍を行い、冷延焼鈍板を製造した。
（１）ろう付け性の評価
作製した冷延焼鈍板から、５０×５０ｍｍの試験片を採取し、表面を＃６００エメリーペーパーにより研磨仕上げした後、アセトンによる脱脂を行った。研磨面に直径１２ｍｍΦ、厚さ１ｍｍのＮｉ含有ろう（主成分（残部）：Ｎｉ－２９ｍａｓｓ％Ｃｒ－６ｍａｓｓ％Ｐ－４ｍａｓｓ％Ｓｉ）を設置した。その後、Ｎｉ含有ろうを設置した面を上にして鋼板面を水平にした状態で、下記に示すろう付け熱処理を行った。その後、試験片表面のろう材の円相当直径（ろう付け熱処理後のろう材の円相当直径）を測定した。そして、ろう付け熱処理前のろう材の直径（１２ｍｍΦ、円相当直径も同じ）に対するろう付け熱処理後のろう材の円相当直径の比（ろう材の広がり率）を求め、以下の基準で評価した。
ろう付け熱処理前に対するろう付け熱処理後のろう材の広がり率＝（ろう付け熱処理後のろう材の円相当直径／ろう付け熱処理前のろう材の円相当直径）×１００（％）
○（合格）：１５０％以上
×（不合格）：１５０％未満
この試験で、ろう付け熱処理前に対するろう付け熱処理後のろう材の広がり率が１５０％以上を、ろう付け性に優れると評価した。
作製した冷延焼鈍板から、５０×５０ｍｍの試験片を採取し、表面を＃６００エメリーペーパーにより研磨仕上げした後、アセトンによる脱脂を行った。研磨面に直径１２ｍｍΦ、厚さ１ｍｍのＮｉ含有ろう（主成分（残部）：Ｎｉ－２９ｍａｓｓ％Ｃｒ－６ｍａｓｓ％Ｐ－４ｍａｓｓ％Ｓｉ）を設置した。その後、Ｎｉ含有ろうを設置した面を上にして鋼板面を水平にした状態で、下記に示すろう付け熱処理を行った。その後、試験片表面のろう材の円相当直径（ろう付け熱処理後のろう材の円相当直径）を測定した。そして、ろう付け熱処理前のろう材の直径（１２ｍｍΦ、円相当直径も同じ）に対するろう付け熱処理後のろう材の円相当直径の比（ろう材の広がり率）を求め、以下の基準で評価した。
ろう付け熱処理前に対するろう付け熱処理後のろう材の広がり率＝（ろう付け熱処理後のろう材の円相当直径／ろう付け熱処理前のろう材の円相当直径）×１００（％）
○（合格）：１５０％以上
×（不合格）：１５０％未満
この試験で、ろう付け熱処理前に対するろう付け熱処理後のろう材の広がり率が１５０％以上を、ろう付け性に優れると評価した。
＜ろう付け熱処理＞
０．２Ｔｏｒｒの窒素キャリアガス雰囲気中で、室温から９７０℃までの温度域を平均昇温速度１８℃／ｍｉｎで加熱し、９７０℃で３０分保持した後、９７０℃から１１８０℃までの温度域を平均昇温速度１８℃／ｍｉｎで加熱し、１１８０℃で１０分保持した。その後、前記雰囲気と同じ雰囲気中で１１８０℃から８００℃までの温度域を平均冷却速度１１℃／ｍｉｎ、８００℃から６００℃までの温度域を平均冷却速度６℃／ｍｉｎ、６００℃から４００℃までの温度域を平均冷却速度４℃／ｍｉｎ、４００℃から２００℃までの温度域を平均冷却速度２℃／ｍｉｎで冷却した。その後、大気雰囲気で２００℃から室温まで冷却した。
０．２Ｔｏｒｒの窒素キャリアガス雰囲気中で、室温から９７０℃までの温度域を平均昇温速度１８℃／ｍｉｎで加熱し、９７０℃で３０分保持した後、９７０℃から１１８０℃までの温度域を平均昇温速度１８℃／ｍｉｎで加熱し、１１８０℃で１０分保持した。その後、前記雰囲気と同じ雰囲気中で１１８０℃から８００℃までの温度域を平均冷却速度１１℃／ｍｉｎ、８００℃から６００℃までの温度域を平均冷却速度６℃／ｍｉｎ、６００℃から４００℃までの温度域を平均冷却速度４℃／ｍｉｎ、４００℃から２００℃までの温度域を平均冷却速度２℃／ｍｉｎで冷却した。その後、大気雰囲気で２００℃から室温まで冷却した。
（２）耐食性の評価
作製した冷延焼鈍板について、上記ろう付け熱処理を行った。その後、前記ろう付け熱処理を行った冷延焼鈍板から、５０ｍｍ×３０ｍｍの試験片を採取し、表面を＃６００エメリーペーパーにより研磨仕上げした後、アセトンによる脱脂を行った。その後、ＡＳＴＭ Ｇ４８ Ｍｅｔｈｏｄ Ｃに準拠して、２０℃から５０℃まで５℃毎に変化させ一定温度で保持した各温度（２０℃、２５℃、３０℃、３５℃、４０℃、４５℃、５０℃）の６質量％ＦｅＣｌ３＋１質量％ＨＣｌ混合水溶液中のそれぞれに、試験片を７２ｈ浸漬後、各試験片の表面を拡大鏡で観察し、孔食発生の有無を確認した。孔食が発生した最低温度を臨界孔食発生温度とし、以下の基準で評価した。
◎（合格、特に良好）：臨界孔食発生温度が４５℃以上
○（合格）：臨界孔食発生温度が３５℃以上４５℃未満
×（不合格）：臨界孔食発生温度が３５℃未満
この試験で、孔食が発生した最低温度（臨界孔食発生温度）が３５℃以上を、ろう付け熱処理後の耐食性に優れると評価した。
作製した冷延焼鈍板について、上記ろう付け熱処理を行った。その後、前記ろう付け熱処理を行った冷延焼鈍板から、５０ｍｍ×３０ｍｍの試験片を採取し、表面を＃６００エメリーペーパーにより研磨仕上げした後、アセトンによる脱脂を行った。その後、ＡＳＴＭ Ｇ４８ Ｍｅｔｈｏｄ Ｃに準拠して、２０℃から５０℃まで５℃毎に変化させ一定温度で保持した各温度（２０℃、２５℃、３０℃、３５℃、４０℃、４５℃、５０℃）の６質量％ＦｅＣｌ３＋１質量％ＨＣｌ混合水溶液中のそれぞれに、試験片を７２ｈ浸漬後、各試験片の表面を拡大鏡で観察し、孔食発生の有無を確認した。孔食が発生した最低温度を臨界孔食発生温度とし、以下の基準で評価した。
◎（合格、特に良好）：臨界孔食発生温度が４５℃以上
○（合格）：臨界孔食発生温度が３５℃以上４５℃未満
×（不合格）：臨界孔食発生温度が３５℃未満
この試験で、孔食が発生した最低温度（臨界孔食発生温度）が３５℃以上を、ろう付け熱処理後の耐食性に優れると評価した。
（３）ろう付け熱処理後の強度特性評価
作製した冷延焼鈍板について、上記ろう付け熱処理を行った。その後、上記ろう付け熱処理を施した後の鋼板と、上記ろう付け熱処理を施す前の鋼板からそれぞれ、ＪＩＳ Ｚ ２２４１：２０１１に準拠して、圧延方向に平行に採取したＪＩＳ １３Ｂ号試験片を用いて試験速度を１０ｍｍ／ｍｉｎにて室温で引張試験を行い、上記ろう付け熱処理を施す前の引張強さ（ＭＰａ）から上記ろう付け熱処理を施した後の引張強さ（ＭＰａ）を引いた値（ろう付け熱処理による引張強さの低下量）により、以下の基準で評価した。
ろう付け熱処理による引張強さの低下量［ＭＰａ］＝ろう付け熱処理前の引張強さ［ＭＰａ］－ろう付け熱処理後の引張強さ［ＭＰａ］
◎（合格、特に良好）：１５ＭＰａ以内
○（合格）：１５ＭＰａ超～２５ＭＰａ以内
×（不合格）：２５ＭＰａ超
この試験で、ろう付け熱処理による引張強さの低下量が２５ＭＰａ以内を、ろう付け熱処理後の強度特性に優れると評価した。
作製した冷延焼鈍板について、上記ろう付け熱処理を行った。その後、上記ろう付け熱処理を施した後の鋼板と、上記ろう付け熱処理を施す前の鋼板からそれぞれ、ＪＩＳ Ｚ ２２４１：２０１１に準拠して、圧延方向に平行に採取したＪＩＳ １３Ｂ号試験片を用いて試験速度を１０ｍｍ／ｍｉｎにて室温で引張試験を行い、上記ろう付け熱処理を施す前の引張強さ（ＭＰａ）から上記ろう付け熱処理を施した後の引張強さ（ＭＰａ）を引いた値（ろう付け熱処理による引張強さの低下量）により、以下の基準で評価した。
ろう付け熱処理による引張強さの低下量［ＭＰａ］＝ろう付け熱処理前の引張強さ［ＭＰａ］－ろう付け熱処理後の引張強さ［ＭＰａ］
◎（合格、特に良好）：１５ＭＰａ以内
○（合格）：１５ＭＰａ超～２５ＭＰａ以内
×（不合格）：２５ＭＰａ超
この試験で、ろう付け熱処理による引張強さの低下量が２５ＭＰａ以内を、ろう付け熱処理後の強度特性に優れると評価した。
表１～２に示すように、発明例Ｎｏ．１～２６ではいずれも、高温でのろう付け熱処理を行う場合に、ろう付け性に優れ、かつ、ろう付け熱処理後の強度特性と耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼板が得られた。
一方、成分組成が適正範囲外となる比較例Ｎｏ．２７～３７では、高温でろう付け熱処理を行う場合のろう付け性、ろう付け熱処理後の強度特性と耐食性の目標をすべて同時に満足することはできなかった。
比較例Ｎｏ．２７では、Ａｌ含有量が本発明の上限値超えであったため、優れたろう付け性を得られなかった。
比較例Ｎｏ．２８では、Ｓｉ含有量が本発明の上限値超えであったため、優れたろう付け性を得られなかった。
比較例Ｎｏ．２９では、Ｍｎ含有量が本発明の上限値超えであったため、優れた耐食性を得られなかった。
比較例Ｎｏ．３０では、Ｍｏ含有量が本発明の上限値超えであったため、σ相が顕著に析出し優れた耐食性を得られなかった。
比較例Ｎｏ．３１では、Ｓｉ含有量が本発明の下限値未満であったため、ろう付け熱処理時にＬａｖｅｓ相が十分析出せず、ろう付け熱処理後の優れた強度特性を得られなかった。
比較例Ｎｏ．３２では、Ｃｒ含有量が本発明の下限値未満であったため、優れた耐食性を得られなかった。
比較例Ｎｏ．３３では、Ｎｉ含有量が本発明の下限値未満であったため、優れた耐食性を得られなかった。
比較例Ｎｏ．３４では、Ｎｂ含有量が本発明の下限値未満であったため、ろう付け熱処理時にＬａｖｅｓ相が十分析出せず、ろう付け熱処理後の優れた強度特性を得られなかった。
比較例Ｎｏ．３５では、Ｍｏ含有量が本発明の下限値未満であったため、優れた耐食性を得られなかった。
比較例Ｎｏ．３６では、全ての成分が規定範囲であるが式（１）の要件を満たさなかったため、優れた耐食性を得られなかった。
比較例Ｎｏ．３７では、全ての成分が規定範囲であるが式（２）の要件を満たさなかったため、ろう付け熱処理時にＬａｖｅｓ相が十分析出せず、ろう付け熱処理後の優れた強度特性を得られなかった。
比較例Ｎｏ．２８では、Ｓｉ含有量が本発明の上限値超えであったため、優れたろう付け性を得られなかった。
比較例Ｎｏ．２９では、Ｍｎ含有量が本発明の上限値超えであったため、優れた耐食性を得られなかった。
比較例Ｎｏ．３０では、Ｍｏ含有量が本発明の上限値超えであったため、σ相が顕著に析出し優れた耐食性を得られなかった。
比較例Ｎｏ．３１では、Ｓｉ含有量が本発明の下限値未満であったため、ろう付け熱処理時にＬａｖｅｓ相が十分析出せず、ろう付け熱処理後の優れた強度特性を得られなかった。
比較例Ｎｏ．３２では、Ｃｒ含有量が本発明の下限値未満であったため、優れた耐食性を得られなかった。
比較例Ｎｏ．３３では、Ｎｉ含有量が本発明の下限値未満であったため、優れた耐食性を得られなかった。
比較例Ｎｏ．３４では、Ｎｂ含有量が本発明の下限値未満であったため、ろう付け熱処理時にＬａｖｅｓ相が十分析出せず、ろう付け熱処理後の優れた強度特性を得られなかった。
比較例Ｎｏ．３５では、Ｍｏ含有量が本発明の下限値未満であったため、優れた耐食性を得られなかった。
比較例Ｎｏ．３６では、全ての成分が規定範囲であるが式（１）の要件を満たさなかったため、優れた耐食性を得られなかった。
比較例Ｎｏ．３７では、全ての成分が規定範囲であるが式（２）の要件を満たさなかったため、ろう付け熱処理時にＬａｖｅｓ相が十分析出せず、ろう付け熱処理後の優れた強度特性を得られなかった。
本発明によれば、熱回収器やＥＧＲクーラー、特に、一か所以上の接合部がろう付け熱処理によって組み立てられる、排熱回収器やＥＧＲクーラーなどの熱交換器の材料として好適なフェライト系ステンレス鋼板が得られるので、産業上極めて有用である。
Claims (4)
- 質量％で、
Ｃ：０．００３～０．０３０％、
Ｓｉ：０．６０～１．３０％、
Ｍｎ：０．０５～０．３０％、
Ｐ：０．０５０％以下、
Ｓ：０．０２０％以下、
Ｃｒ：２４．０～２８．０％、
Ｎｉ：１．６０～２．５０％、
Ｍｏ：１．５０～３．００％、
Ａｌ：０．００１～０．０２０％、
Ｎｂ：０．２０～０．８０％、
Ｎ：０．０３０％以下、
を含有し、以下の式（１）、（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し、
ろう付け熱処理による引張強さの低下量が２５ＭＰａ以内である、フェライト系ステンレス鋼板。
Ｃ＋Ｎ≦０．０３０％ ・・・（１）
３Ｓｉ＋Ｎｂ－７Ｃ－７Ｎ≧２．００％ ・・・（２）
（式（１）、（２）中のＣ、Ｎ、Ｓｉ、Ｎｂは、各元素の含有量（質量％）を示す。） - さらに質量％で、
Ｃｕ：０．０１～１．００％、
Ｃｏ：０．０１～１．００％、
Ｗ：０．０１～２．００％、
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板。 - さらに質量％で、
Ｔｉ：０．０１～０．１０％、
Ｖ：０．０１～０．２０％、
Ｚｒ：０．０１～０．１０％、
Ｍｇ：０．０００５～０．００５０％、
Ｃａ：０．０００５～０．００５０％、
Ｂ：０．０００５～０．００５０％、
ＲＥＭ（希土類金属）：０．００１～０．１００％、
Ｓｎ：０．００１～０．１００％、
Ｓｂ：０．００１～０．１００％、
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板。 - 一か所以上の接合部がろう付け熱処理によって組み立てられる、排熱回収器またはＥＧＲクーラーに用いられる、請求項１～３の何れかに記載のフェライト系ステンレス鋼板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022053244A JP2023146183A (ja) | 2022-03-29 | 2022-03-29 | フェライト系ステンレス鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022053244A JP2023146183A (ja) | 2022-03-29 | 2022-03-29 | フェライト系ステンレス鋼板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023146183A true JP2023146183A (ja) | 2023-10-12 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022053244A Pending JP2023146183A (ja) | 2022-03-29 | 2022-03-29 | フェライト系ステンレス鋼板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2023146183A (ja) |
-
2022
- 2022-03-29 JP JP2022053244A patent/JP2023146183A/ja active Pending
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