JP3290751B2 - 高加工性高温高強度フェライト系ステンレス鋼 - Google Patents
高加工性高温高強度フェライト系ステンレス鋼Info
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Description
フェライト系ステンレス鋼、特に、自動車用エンジンの
マニホールド用鋼等の用途に適したフェライト系ステン
レス鋼に関する。
ナイト系ステンレス鋼に比較して以下の点で優れる。 (1)熱膨張係数が小さい。すなわち、繰り返し加熱を
受けるような環境での特性(耐酸化性熱疲労特性)に優
れる。 (2)他の部品(鋼、鋳物)との接合が容易である。 (3)安価である。 フェライト系ステンレス鋼は上記の特性を有するため、
900℃程度の環境にさらされる自動車エンジンのエキ
ゾーストマニホールドにJISのSUS430LX(1
8Cr−0.3Nb−0.5Cu)等が用いられ、ま
た、特開昭64−8254号公報等でもエキゾーストマ
ニホールドに適したフェライト系ステンレス鋼が提案さ
れている。
化、エンジンの大型化に伴いエンジンルーム内でエキゾ
ーストマニホールドの占有できるスペースが小さくな
り、エキゾーストマニホールドの形状の制約も大きく、
素材としてのステンレス鋼に高い加工性が要求される。
さらに一度加工した後の加工、即ち2次加工での靱性が
不足し、脆性破壊する点も改善要求がある。また、高温
高耐力材料を用いて軽量化を図りたいとの要求も大き
い。このため、従来から、上記3つの要求を同時に満た
すことができるフェライト系ステンレス鋼の開発が求め
られていた。
900℃程度の高温において高耐力化しつつ室温におい
ても高加工性、2次加工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。
耐力を維持しつつ室温加工性の向上を図るべく鋭意研究
を行った結果、TiとNbとの複合添加、Co単独ある
いはCoとVの同時添加が有効なことを見出した。これ
は、高温耐力の向上にはTi系およびNb系の析出物よ
りも固溶Nbが大きく寄与するため、特にTiによる効
果はないが、室温下での強度は転位の固着にTi系およ
びNb系の析出物が寄与し、特に室温下において大きな
Ti系の析出物を析出させ転位を動きやすくさせるTi
とNbとの複合添加が強度上昇を抑制するためと考えら
れる。しかし、Tiによって2次加工性が劣下するた
め、さらにCo単独あるいはCoとVの添加が2次加工
性向上に非常に有効であることを見出し、本発明を完成
した。
4重量%未満、 Ti:0.02重量%以上0.5重量%以下、Al:
0.2重量%以下、 Co:0.05重量%以上1.0重量%以下または、C
o:0.05重量%以上1.0重量%以下とV:0.0
5重量%以上1.0重量%以下、および N:0.03重量%以下 を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなること
を特徴とする高加工性高温高強度フェライト系ステンレ
ス鋼を提供する。
ンレス鋼の成分に加えて下記(1)〜(3)のグループ
の少なくとも1種を含有するフェライト系ステンレス鋼
を提供する。 (1)Mo:5.0重量%以下 (2)Zr:1.0重量%以下 (3)希土類元素(REM):0.005重量%以上
0.3重量%以下
明のフェライト系ステンレス鋼は、TiとNbとの複合
添加により室温での強度上昇をきわめて小さくでき、か
つ、高温下での耐力を大きくできる。そして、Tiの上
限を0.5重量%以下に、Nbの上限を0.4重量%以
下に規定し、かつ、0.05〜1重量%のCoまたは、
0.05〜1重量%のCoと0.05〜1重量%のVを
同時添加することで2次加工性も向上できる。したがっ
て、この発明のフェライト系ステンレス鋼は、2次加工
が不可欠で製品として大きな高温耐力が求められる用
途、例えば、エンジンのエキゾーストマニホールドに用
いることで、1次加工としての曲げ加工後に2次加工と
しての拡管加工も容易に行うことができ、小型かつ複雑
な形状のエキゾーストマニホールドを成形できる。
ス鋼は、Moを添加することで他の特性を劣化させるこ
と無く高温耐力を向上させることができ、また、Zrあ
るいは希土類元素(以下、REMという)の少なくとも
一方を添加することで他の特性を劣化させること無く耐
酸化性を向上させることができる。
4重量%以下、 Ti:0.02重量%以上0.5重量%以下、Al:
0.2重量%以下、 Co:0.05重量%以上1.0重量%以下または、C
o:0.05重量%以上1.0重量%以下とV:0.0
5重量%以上1.0重量%以下、および N:0.03重量%以下 を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなること
を特徴とする高加工性高温高強度フェライト系ステンレ
ス鋼を提供する。
ループの少なくとも1種を含有するフェライト系ステン
レス鋼を提供する。 (1)Mo:5.0重量%以下 (2)Zr:1.0重量%以下 (3)希土類元素(REM):0.005重量%以上
0.3重量%以下
の成分の作用および限定理由について説明する。
いが、工業的、経済的な点から上限を0.015重量%
とする。
低下させるため、上限を2.0重量%とする。
nの添加は靱性を向上させる。製造時の経済性を考慮し
て上限を2.0重量%、下限を0.2重量%とする。
量%未満では十分な耐酸化性を付与できず、20重量%
を越えると靱性劣化および加工性の劣化が著しいため上
限を20重量%とする。
に寄与する。特に添加する必要は無いが、高価であるた
め上限を1.0重量%とする。
強度が著しく高まり加工性が低下する。しかし、Tiあ
るいはTiとZrとを複合添加することにより室温下で
の強度上昇を小さく、かつ、高温下での強度を高くする
ことができ、さらに、Co単独またはCoとVを同時に
添加することにより2次加工性も向上する。0.1重量
%以上の添加で効果がでるが、Nbを0.4重量%を越
えて添加すると、TiあるいはTi,Zrを添加しても
室温下での強度上昇が著しいため、上限を0.4重量%
を超えないこととする。
下 Tiは、Nb含有鋼において0.02重量%以上の添加
により室温下における強度上昇を抑え高温下における強
度も向上させるが、2次加工性に有害であるため上限を
0.5重量%とする。
歩留りを確実にするために必要であるが、過剰に添加す
ると介在物が多くなるため上限を0.2重量%とする。
以下、または、Co:0.05重量%以上1.0重量%
以下とV:0.05重量%以上1.00重量%以下 V、Coは特にNb,Ti添加鋼において2次加工性の
向上に寄与する。0.05重量%以上の添加で効果がで
るが、V、Coは高価な元素であるため上限を1.00
重量%とする。特にCo添加の効果は大きい。
るため上限を0.03重量%とする。Nは、0.03重
量%以下であれば実用上問題が無い。
であるため上限を5.0重量%とした。
低下させるため上限を1.0重量%とする。
%以下 REMはLa,Ce等の希土類元素で耐酸化性を著しく
高める。この効果は0.005重量%以上で現れるが、
0.3重量%以上では飽和して靱性の悪化を招くため上
限を0.3重量%とする。
系ステンレス鋼は、常温下での加工性、特に、2次加工
性にも優れ、さらに、高温強度も優れる。したがって、
自動車エンジンのエキゾーストマニホールド等の用途、
すなわち、複雑な形状への加工が求められ2次加工が不
可欠で、軽量化の要求が大きいものの素材として適す
る。
する。 (実施例)表1に示す組成の試料1〜7、表2に示す比
較鋼A〜Iについて、熱間圧延、焼鈍、冷間圧延、焼鈍
により2mm厚の板とし、次に示す条件で高温引張、室
温引張、酸化試験、2次加工性評価を行った。
速度で行った。評価は0.2%の伸びを生じた時の応力
で表す。 (2)室温引張試験 JIS Z 2241に準拠した。評価は表中で下記の
ように表す。 破断伸び(El)(%) A:30超 B:25〜30
C:25以下 降伏応力(YS)(MPa) A:350以下 C:3
50超
い、表面を320番研磨した後950℃または980℃
大気中で100時間加熱し、試験前後の重量変化を調べ
た。評価は下記のように表す。 A:5mg/cm2 以下 B:5〜10mg/cm2 C:10mg/cm2 以上
圧延方向に2mmVノッチを入れ、20℃でのシャルピ
ー吸収エネルギを測定した。評価は下記のように表す。 A:60J/cm2 超 B:30〜60J/cm2 C:30J/cm2 以下
6,7の試験結果を表1に、比較例としての従来の比較
鋼A,B,C,D,E,F,G,H,Iの試験結果をそ
の組成とともに表2に示す。
Ti単独添加系である比較鋼A,Bは、室温引張試験に
おける破断伸び(El)が大きく室温において軟質と認
められるが、2次加工性評価試験のシャルピー吸収エネ
ルギが小さく2次加工性が劣り、高温耐力も低い。ま
た、Nb単独添加系である比較鋼Cは、2次加工性およ
び高温耐力に優れているが、室温引張試験における降伏
応力(YS)が高く室温下での加工が制限される。
た例であり、2次加工性及び高温耐力に優れる。しかし
ながら、比較鋼DはNbが過剰(0.74重量%)であ
り室温のYSが高く、加工性の点から本願発明の各試料
に及ばない。またさらに、比較鋼E,F,Gは、Nb,
Tiを本発明と同等量を添加されEl,Ysは優れてい
るが、CoまたはVが少なく2次加工性に劣る。また試
料1と比較鋼Hの比較により高C化は900℃の耐力を
低下させるとともに、2次加工性も低下させている。ま
た試料6と比較鋼Iの比較によりMnは2次加工性にと
って0.2%以上は必要であることがわかる。
れも、高温耐力、室温加工性、耐酸化性および2次加工
性について十分な特性を有する。特に1と9の比較によ
りCoによる2次加工性改善効果はVより大きいことが
わかる。そして、本発明は、試料1,3,7の比較から
明らかなようにMoの添加で他の特性を劣化させること
無く高温耐力を向上でき、また、試料1と4,5,6の
比較から明らかなようにZrあるいはREMの少なくと
も一方の添加で他の特性を劣化させること無く耐酸化性
を向上できる。
ば、高温下における高耐力を維持しつつ、室温下での加
工性、特に、2次加工性にも優れたフェライト系ステン
レス鋼を提供できる。したがって、この発明のフェライ
ト系ステンレス鋼を用いることで、複雑な形状の自動車
エンジンのエキゾーストマニホールド等を容易に成形で
き、また、軽量化も容易となる。
ス鋼は、Moを添加することで高温耐力をより向上で
き、また、ZrあるいはREMを添加することで耐酸化
性をより向上できる。
Claims (4)
- 【請求項1】 C:0.015重量%以下、Si:2.0重量%以下、 Mn:0.20重量%以上2.0重量%以下、 Cr:10重量%以上20重量%以下、 Ni:1.0重量%以下、Nb:0.1重量%以上0.
4重量%未満、 Ti:0.02重量%以上0.5重量%以下、Al:
0.2重量%以下、 Co:0.05重量%以上1.0重量%以下または、C
o:0.05重量%以上1.0重量%以下とV:0.0
5重量%以上1.0重量%以下、 N:0.03重量%以下、および Zr:1.0重量%以下 を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなること
を特徴とする高加工性高温高強度フエライト系ステンレ
ス鋼。 - 【請求項2】請求項1に記載の成分に加えて、さらに、
希土類元素を0.005重量%以上0.3重量%以下含
むことを特徴とする高加工性高温高強度フエライト系ス
テンレス鋼。 - 【請求項3】 C:0.015重量%以下、Si:2.0重量%以下、 Mn:0.20重量%以上2.0重量%以下、 Cr:10重量%以上20重量%以下、 Ni:1.0重量%以下、Nb:0.1重量%以上0.
4重量%未満、 Ti:0.02重量%以上0.5重量%以下、Al:
0.2重量%以下、 Co:0.05重量%以上1.0重量%以下または、C
o:0.05重量%以上1.0重量%以下とV:0.0
5重量%以上1.0重量%以下、 N:0.03重量%以下、および 希土類元素:0.005重量%以上0.3重量%以下 を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなること
を特徴とする高加工性高温高強度フエライト系ステンレ
ス鋼。 - 【請求項4】請求項1〜3のいずれかに記載の成分に加
えて、さらに、Moを5.0重量%以下含むことを特徴
とする高加工性高温高強度フエライト系ステンレス鋼。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11739993A JP3290751B2 (ja) | 1992-05-21 | 1993-05-19 | 高加工性高温高強度フェライト系ステンレス鋼 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4-128599 | 1992-05-21 | ||
JP12859992 | 1992-05-21 | ||
JP11739993A JP3290751B2 (ja) | 1992-05-21 | 1993-05-19 | 高加工性高温高強度フェライト系ステンレス鋼 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0633198A JPH0633198A (ja) | 1994-02-08 |
JP3290751B2 true JP3290751B2 (ja) | 2002-06-10 |
Family
ID=26455518
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11739993A Expired - Lifetime JP3290751B2 (ja) | 1992-05-21 | 1993-05-19 | 高加工性高温高強度フェライト系ステンレス鋼 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3290751B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2857538A4 (en) * | 2012-05-28 | 2016-03-23 | Jfe Steel Corp | FERRITIC STAINLESS STEEL |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3706428B2 (ja) * | 1996-03-15 | 2005-10-12 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | 自動車排気系機器用フェライト系ステンレス鋼 |
EP1329532B8 (en) * | 1997-09-22 | 2007-09-19 | National Research Institute For Metals | Ferritic heat-resistant steel and method for producing it |
-
1993
- 1993-05-19 JP JP11739993A patent/JP3290751B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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