JP3706428B2 - 自動車排気系機器用フェライト系ステンレス鋼 - Google Patents

自動車排気系機器用フェライト系ステンレス鋼 Download PDF

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Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、常温での成形性と、高温強度に優れた自動車排気系機器用フェライト系ステンレス鋼に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車エンジンの高出力化、性能アップの要求により、排気ガスの温度は上昇する傾向にある。またこれにともない、自動車排気系機器に使用される鋼材に対しても、さらなる高温強度が求められている。
【０００３】
このような要求に対して、Ｎｂをフェライト系ステンレス鋼に添加することで高温強度を向上させる技術が、例えば、特開平３−２９４４１７号公報にＣ、Ｎが０．０３％以下でＮｂを０．１〜１％添加したフェライト系ステンレス鋼を１１００〜１２５０℃の温度範囲で焼鈍する方法が、また特開平５−３３１５５１号公報にＣ：０．０２％以下、Ｎ：０．０３％以下でＮｂを０．４〜１％添加したフェライト系ステンレス鋼を１１００℃〜１２００℃の温度範囲で仕上げ焼鈍する方法が開示されている。これら公知技術に開示されているように、比較的高いＣ、Ｎ量では高温強度を得るために多量のＮｂを必要とし、その結果鋼の再結晶温度が高くなり、１１００℃を越える高温で焼鈍する必要があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
常温で優れた成形性を得るためには、金属組織を完全再結晶させる必要がある。高温強度向上のためＮｂを添加すると、鋼の再結晶温度が上昇する。この結果、優れた常温成形性と高温強度を合わせ持つ鋼板を得るためには、再結晶化のための焼鈍温度を高く設定する必要があり、エネルギー消費量の増大、製造コストの上昇を招くものとなっていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、再結晶温度をさほど上昇させない少ないＮｂ添加量で高温強度を向上させることを指向し、固溶Ｎｂ量を増大させる鋼組成を詳細に検討した。その結果、Ｃ、Ｎを極低化しておき、さらに複合添加するＴｉでＣ、Ｎを固定することで、少量のＮｂ添加でも、Ｎｂの炭窒化物生成を阻止し、高温強度向上に必要な固溶Ｎｂ量を確保することが可能であるとの知見を得、本発明を成し遂げた。
【０００６】
すなわち本発明の要旨は、質量％で、Ｃ：０．００５％以下、Ｎ：０．００８％以下でかつ、Ｃ＋Ｎが０．００９％以下とし、Ｓｉ：０．４５％以下、Ｍｎ：１％以下、Ｃｒ：１０〜１２．５％、Ｎｂ：０．０５〜０．３％、さらに、Ｔｉ：８×（Ｃ＋Ｎ）〜０．３％の範囲で含有し、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自動車排気系機器用フェライト系ステンレス鋼であり、さらに上記鋼成分において、Ｎｂ：０．０５〜０．２５％としてもよい。
【０００７】
以下に、成分限定理由について述べる。
Ｃ：０．００５％以下とする必要がある。Ｃを０．００５％を超えて多量に含有すると鋼の常温成形性が劣化するとともに、固溶Ｎｂ量が低下し、高温強度向上の妨げとなるからである。
Ｎ：０．００８％以下とする必要がある。Ｎを０．００８％を超えて多量に含有すると、鋼の常温成形性が劣化し、また固溶Ｎｂ量の低下につながるからである。
Ｃ、Ｎ量をこのような範囲に規定した上で、さらにＣとＮの合計量が０．００９％以下とする必要がある。本技術では添加ＴｉによりＣ、Ｎを固定するが、Ｃ、Ｎの合計量が０．００９％超えるようであると、添加Ｔｉ量の増大、ならびに固溶Ｎｂ量の低下を招くからである。
【０００８】
Ｓｉ：０．４５％以下とする必要がある。Ｓｉは脱酸剤として添加され、また耐高温酸化性の向上にもつながるが、０．４５％を超えて多量に含むと、鋼の加工性が低下するためである。
Ｍｎ：１％以下とする必要がある。Ｓｉと同様に脱酸に有効な元素であるが、１％を超えて多量に添加すると、ＭｎＳを生成し、耐食性が低下するためである。
Ｃｒ：１０％以上１２．５％以下とする必要がある。ステンレス鋼の基本元素であり、優れた耐食性を得るために、１０％以上の含有が必要である。しかしながら１２．５％を超えて含有しても、要求される耐食性は既に満足しており、単に合金コストの増大を招くのみである。
【０００９】
Ｎｂ：図１にＣ：０．００２％、Ｓｉ：０．４０％、Ｍｎ：０．４０％、Ｃｒ：１０．８％、Ｔｉ：０．１５％、Ｎ：０．００６％を含有し、さらにＮｂを０．０５％〜０．３５％まで変化させ、残部が実質的にＦｅからなる鋼の再結晶温度を測定した結果を示す。図１から、再結晶温度を低く抑え、低い焼鈍温度で鋼板を製造するには、Ｎｂ含有量を０．３０％未満とする必要がある。さらに低い再結晶温度、つまり焼鈍温度で鋼板を製造する必要がある場合には、Ｎｂ含有量の上限を０．２５％以下とすることが有効である。また、高温強度を高めるにはＮｂ含有量は少なくとも０．０５％以上とする必要がある。
【００１０】
Ｔｉ：Ｃ＋Ｎ量の８倍以上０．３％以下とする必要がある。Ｃ，Ｎの固定のためにはＣ＋Ｎ量の８倍以上添加しなくてはならない。また、０．３％を超えて含有しても、Ｃ，Ｎの固定は十分達成できており、加工性を低下させるのみである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
表１に示すような成分組成を有する１２種の鋼Ａ〜Ｌの連続鋳造スラブを、熱間圧延、冷間圧延して１．５mm厚の鋼板とし、その後表中の再結晶温度＋２５℃の温度で仕上げ焼鈍を実施した。
【００１２】
これらの鋼板から試験片を切り出し、常温での成形性の指標として平均ｒ値、高温強度の指標として９００℃での０．２％耐力を測定した。表２に試験結果を示す。
【００１３】
【表１】
Figure 0003706428
【００１４】
【表２】
Figure 0003706428
【００１５】
これらの実施例から、本発明鋼は低い仕上焼鈍温度で製造しても、常温での成形性、高温強度に優れた鋼を得ることが出来る。
【００１６】
【発明の効果】
本発明により、優れた常温成形性、高温強度を有する鋼を低い仕上焼鈍温度で製造することが可能となった。この結果、自動車排気系機器用フェライト系ステンレス鋼の製造時に要していたエネルギー消費量、製造コストの削減が可能となった。本発明の産業上への貢献、意義は極めて多大なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】鋼の再結晶温度におよぼすＮｂ含有量の影響を示した図である。

Claims (2)

  1. 質量％で、
    Ｃ：０．００５％以下、
    Ｎ：０．００８％以下
    でかつ、
    Ｃ＋Ｎが０．００９％以下
    とし、
    Ｓｉ：０．４５％以下、
    Ｍｎ：１％以下、
    Ｃｒ：１０〜１２．５％、
    Ｎｂ：０．０５〜０．３％、
    さらに、
    Ｔｉ：８×（Ｃ＋Ｎ）〜０．３％
    の範囲で含有し、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自動車排気系機器用フェライト系ステンレス鋼。
  2. 質量％で、
    Ｃ：０．００５％以下、
    Ｎ：０．００８％以下
    でかつ、
    Ｃ＋Ｎが０．００９％以下
    とし、
    Ｓｉ：０．４５％以下、
    Ｍｎ：１％以下、
    Ｃｒ：１０〜１２．５％、
    Ｎｂ：０．０５〜０．２５％、
    さらに、
    Ｔｉ：８×（Ｃ＋Ｎ）〜０．３％
    の範囲で含有し、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自動車排気系機器用フェライト系ステンレス鋼。
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