JPH07224352A - 高温塩害特性、靱性及び高温強度に優れたＣｒ含有鋼 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高温塩害特性、靱性、高温強度に優れるＣｒ含
有鋼、及び高温塩害特性、製造性及び加工性に優れる安
価なＣｒ含有鋼の提供を目的とする。 【構成】Ｃ：０．０１ｗｔ％以下；Ｍｎ：２．０ｗｔ％
以下；Ｓｉ：０．６ｗｔ％以上５．０ｗｔ％以下；Ｃ
ｒ：２．０ｗｔ％以上１０．０ｗｔ％未満；Ａｌ：０．
１ｗｔ％以下；Ｎ：０．０１ｗｔ％以下；Ｎｉ：２．０
ｗｔ％以下を含有し；さらに、Ｎｂ、Ｔａのうちの１種
または２種を０．０１ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下含有
し；かつ、Ｃ、Ｎ、Ｎｂ、Ｔａの含有量が下記式（１）
を満たすように調整され、残部が実質的にＦｅ（鉄）及
び不可避的不純物からなる高温塩害特性、靱性、高温強
度に優れたＣｒ含有鋼。 Ｎｂ％／９３＋Ｔａ％／１８１≧Ｃ％／１２＋Ｎ％／１４・・・・式（１）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として廃棄物焼却
炉、排気ダクト等に使用される高温塩害特性が要求され
る部材に関する。さらに詳しくは、Ｃｒ（クロム）、Ｓ
ｉ（ケイ素）の最適バランスおよび適切な安定化元素の
添加により、従来使用されてきた鋼（以下、従来鋼とい
う）よりも、高温塩害特性、靱性及び高温強度に優れた
高温塩害耐性用Ｃｒ含有鋼の技術分野に関する。本発明
は、また、上記のような用途に使用される高温塩害特
性、加工性が要求される部材に関する。さらに詳しく
は、高価なＣｒの添加量を低減しこれら部材のコストを
低下させつつ、低Ｃｒ含有鋼であっても、Ｓｉ及び適切
な安定化元素を添加することにより、従来鋼よりも優れ
た高温塩害特性を有するとともに、優れた製造性及び加
工性を有する高温塩害耐性Ｃｒ含有鋼の技術分野に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、比較的低温で稼働する廃棄物焼却
炉、排気ダクト等の部材には、ＳＵＨ４０９、ＳＵＳ４
３０Ｊ１Ｌ、ＳＵＳ３０４等の鋼が用いられている。こ
のような廃棄物焼却炉や排気ダクト等は、塩化物や溶融
塩等がダクト材等に付着し、さらに６５０℃前後まで加
熱される環境で使用されるため、いわゆる高温塩害が問
題となり、これらの部材には高温塩害耐性が要求され
る。

【０００３】一方、排気ダクト材は構造部材でもあるこ
とから、大きな高温強度が必要とされる部位もある。し
かしながら、一般的に、高温強度を向上させた鋼は良好
な靱性が得られず、また、製造性が劣るという欠点を有
している。高温塩害に強く、高温強度が大きく、靱性に
優れるという３点を兼ね備えた安価な材料は存在しなか
った。前述の従来鋼は、フェライト系であっても高価な
Ｃｒの含有量が多いため安価な材料とは言い難く、ＳＵ
Ｓ３０４ではＮｉ（ニッケル）を含有しているためさら
に高価な材料となっている。

【０００４】また、これらの部材は、曲げ加工をした
り、溶接施工されるため、母材部の加工性や溶接部の加
工性が重要である。曲げ加工の際には、通常は、破断近
くまで加工することはまれであり、むしろ加工のしやす
さ、低ＹＳ化（ここでＹＳは、ｙｉｅｌｄ ｓｔｒｅｓ
ｓ（降伏応力）の略記である。）が望まれている。溶接
部ではしばしば、排気ガスの流れを最適なものとするた
めにその一部が加工されるため、とりわけ溶接部分のエ
リクセン値も重要である。

【０００５】さらに、このような高温塩害特性あるいは
加工性以外にも、安価であることも重要である。安価で
あるということには、Ｃｒ含有量と共に素材メーカーに
おける製造性が関係してくる。製造性の指標の一つとし
て焼鈍温度があるが、低温焼鈍が可能であれば、その分
安価に製造することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような条件の下
で、従来鋼よりも高温塩害特性に優れ、高温強度が大き
く、靱性が高い安価な材料、及び高温塩害特性、製造性
及び加工性に優れた安価な材料の開発が強く求められて
いる。高温塩害特性を向上させた材料としては、フェラ
イト系ステンレス鋼に関する特開平５−１２５４９１が
ある。特開平５−１２５４９１では、６５０℃における
高温塩害特性の向上を、Ｓｉを添加することによって達
成した鋼が開示されている。しかし、この場合には高価
なＣｒが１０％以上添加されており、素材価格の低減は
考慮されていない。また、Ｎｂ（ニオブ）が添加されて
いるため、製造性の面からも高温焼鈍が必要であり安価
に製造できない。添加する元素をＮｂからＴｉ（チタ
ン）あるいはＺｒ（ジルコニウム）に変えると、比較的
低温で焼鈍することが可能となるが、この場合には、溶
接部の加工性、すなわちエリクセン値が低下するという
問題がある。

【０００７】また、排気ダクト材として従来使用されて
いる鋼は、Ｃｒを１１．５ｗｔ％以上含有しているもの
が主であるが、コスト面を考慮すると、高価なＣｒの添
加量をなるべく減少させることが好ましい。オーステナ
イト系ステンレス鋼に至ってはさらに高価なＮｉを含有
しているため、コストが高くなっている。

【０００８】本発明の発明者らは、Ｃｒの添加量を１
０．０％未満に減少させた領域における高温塩害特性、
靱性、高温強度、製造性及び加工性についての研究を重
ね、本発明を完成したものである。本発明は、高温塩害
特性に優れるとして従来使用されてきたＳＵＨ４０９、
ＳＵＳ４３０Ｊ１Ｌよりも安価でありながら、さらに高
温塩害特性を向上させ、かつ靱性及び高温強度に優れる
Ｃｒ含有鋼を提供することを目的とする。また、本発明
は、高温塩害特性、製造性及び加工性に優れる安価なＣ
ｒ含有鋼を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】一般的にステンレス鋼で
は、耐食性、耐酸化性を確保するために、Ｃｒを１１．
５％以上含有させている。例えば、ＪＩＳ Ｇ ４３０
４熱間圧延ステンレス鋼板、あるいはＪＩＳ Ｇ ４３
０５冷間圧延ステンレス鋼板で規定されるステンレス鋼
板は、いずれの鋼種においても１１．５ｗｔ％以上のＣ
ｒを含有している。

【００１０】本発明の発明者らは、塩化物を共存させた
条件下における高温腐食、すなわち高温塩害特性に及ぼ
す各種の合金に添加する元素の影響を調査し、Ｃｒの添
加量に最適範囲があることを見出した。また、Ｓｉの添
加により高温塩害特性が極めて大きく向上することが明
らかになり、Ｃｒの添加量が１０．０ｗｔ％未満であっ
てもＳｉの添加量を増加させることによって、ＳＵＳ３
０４以上の耐高温塩害特性を示すという知見を得た。

【００１１】すなわち、鋼中のＣｒ含有量が多いと粒界
腐食が発生しやすく、そのために一部において著しく腐
食が進行し、最大浸食深さの最大値が大きくなる。ここ
で、最大浸食深さは腐食減肉量（μｍ）と粒界腐食深さ
（μｍ）の和で定義される。逆にＣｒ含有量が少ないと
全面腐食が激しく、耐食性不足となり、結果として最大
浸食深さが深くなるものと考えられる。従って、高温塩
害特性を発揮するためには、上記のようなＣｒ含有量の
最適範囲が存在する。

【００１２】図１及び図２に、Ｃｒ及びＳｉの添加量を
変化させた鋼についての高温塩害耐性を示す。高温塩害
耐性は、６５０℃の大気中に２時間置き飽和食塩水に５
分間浸漬する工程を１サイクルとして１０サイクルを行
った後に、試験片の片面の最大浸食深さで判定した。図
１及び図２より、Ｃｒ添加量が２ｗｔ％以上１０ｗｔ％
未満の範囲にある時が最大浸食深さが小さくなることが
示された。図１及び図２中には、現在使用されているＳ
ＵＨ４０９、ＳＵＳ４３０Ｊ１Ｌ、ＳＵＳ３０４につい
て同様の試験を行った結果も示した。図１及び図２よ
り、Ｃｒの含有量が本発明の範囲にある時、高温塩害特
性が良好であることが示された。

【００１３】また、前述したように、排気ダクト材は高
温強度が大きいことも要求されるが、高温強度を向上さ
せると、靱性が低下するために製造性が悪くなる。そこ
で、本発明の発明者らは、高温強度及び靱性に及ぼす各
種合金元素添加の影響を調査した。表１に、９ｗｔ％Ｃ
ｒ−０．００４ｗｔ％Ｃ（炭素）−０．００４ｗｔ％Ｎ
（窒素）−１．３ｗｔ％Ｓｉ鋼に、Ｎｂ、Ｔａ（タンタ
ル）、Ｚｒ、Ｖ（バナジウム）及びＴｉを添加した鋼を
２mm厚冷延焼鈍板としたときの高温強度、及び上記鋼を
４mm厚熱延焼鈍板としたときの靱性を調べた結果をそれ
ぞれ示す。

【００１４】 表 １ ─────────────────────────────────── 添加元素及び 高温強度＊ 靱性＊＊ 添加量（％） 引張強さ（７００℃） 吸収エネルギー（室温） ─────────────────────────────────── ０．１Ｎｂ Ａ Ａ ０．３Ｎｂ Ａ Ａ ０．６Ｎｂ Ａ Ａ １．１Ｎｂ Ａ Ｃ ０．２Ｔａ Ａ Ａ ０．５Ｔａ Ａ Ａ ０．１Ｚｒ Ｃ Ａ ０．３Ｚｒ Ｃ Ａ ０．７Ｚｒ Ｂ Ｂ ０．５Ｖ Ｃ Ａ ０．８Ｖ Ｃ Ｂ ０．５Ｔｉ Ｃ Ａ ─────────────────────────────────── ＊ Ａ：200MPa以上 ＊＊Ａ：100J/c
m²以上 Ｂ：100MPa以上200MPa未満 Ｂ： 50J/cm²以
上100J/cm²未満 Ｃ：100MPa未満 Ｃ： 50J/cm²未
満

【００１５】表１より、Ｎｂ及びＴａを添加すると、
１．１％Ｎｂを添加した場合を除いて、高温強度及び靱
性ともに評価はＡであり、他の元素を添加した鋼と比較
して高温強度、靱性ともに良好であった。Ｎｂ及びＴａ
は、高温塩害特性に悪影響を及ぼすＣ及びＮを固定する
のにも有効であり、その効果を有効に発揮させるために
は、下記式（３）を満たすように添加する必要があるこ
とも明らかになった。 Ｎｂ％／９３＋Ｔａ％／１８１≧Ｃ％／１２＋Ｎ％／１４・・・・式（３） このようにＣｒ、Ｓｉの高温塩害特性に及ぼす効果の違
いを見出し、また良好な靱性を維持しつつ高温強度を向
上させるために、Ｎｂ、Ｔａの添加量を最適範囲とし、
従来鋼より低コストで、高温塩害特性、靱性及び高温強
度に優れたＣｒ含有鋼を発明することができた。

【００１６】また、本発明の発明者らは、Ｓｉ、Ｃｒ及
び安定化元素の作用を詳細に研究した結果、上述のよう
に高温塩害特性を向上させるためには最適のＣｒの添加
範囲が存在すること、また、Ｃｒ含有量の低い鋼（低Ｃ
ｒ鋼）であってもＳｉを添加すると高温塩害特性が大き
く向上することを見出した。さらに、Ｃｒの添加量を減
少させることによって良好な母材の加工性が得られ、Ｔ
ｉ、ＺｒとＶの作用によってＳｉの含有量の多い鋼であ
っても溶接部加工性が従来鋼以上に改善できるとの知見
を得た。加えて、適切な安定化元素を使用することによ
り、低温焼鈍が可能となるために従来鋼より安価にでき
ることを見出して本発明を完成した。

【００１７】低Ｃｒ鋼をベースとしてＴｉ、Ｚｒを添加
すると、低ＹＳ化が達成され、かつ再結晶温度を９５０
℃以下にできることから、従来使用されてきたＳＵＳ４
３０Ｊ１Ｌのように１０００℃近くまで加熱する必要が
なく、安価に製造できるようにした。さらに、溶接部加
工性を詳細に検討した結果、Ｃｒ−ＴｉあるいはＺｒの
添加鋼において、微量のＶを添加するとそのエリクセン
値が著しく改善されることが見出された。このような膨
大な研究結果を得て、本発明鋼は、Ｃｒ及びＳｉ含有量
を最適な範囲とし、最適な安定化元素を添加することに
より、従来鋼よりも優れた高温塩害特性と、母材及び溶
接部の加工性を有する低コストのＣｒ含有鋼の開発に成
功したのである。

【００１８】すなわち、第一の発明は、Ｃ：０．０１ｗ
ｔ％以下、Ｍｎ：２．０ｗｔ％以下、Ｓｉ：０．６ｗｔ
％以上５．０ｗｔ％以下、Ｃｒ：２．０ｗｔ％以上１
０．０ｗｔ％未満、Ａｌ：０．１ｗｔ％以下、Ｎ：０．
０１ｗｔ％以下、Ｎｉ：２．０ｗｔ％以下を含有し、さ
らにＮｂ、Ｔａのうちの１種または２種を０．０１ｗｔ
％以上１．０ｗｔ％以下含有し、かつ、Ｃ、Ｎ、Ｎｂ、
Ｔａの含有量が下記式（４）を満たすように調整され、
残部が実質的にＦｅ及び不可避的不純物からなる高温塩
害特性、靱性、高温強度に優れたＣｒ含有鋼である。 Ｎｂ％／９３＋Ｔａ％／１８１≧Ｃ％／１２＋Ｎ％／１４・・・・式（４）

【００１９】また、第二の発明は、Ｃ：０．０１ｗｔ％
以下、Ｍｎ：２．０ｗｔ％以下、Ｓｉ：０．６ｗｔ％以
上５．０ｗｔ％以下、Ｃｒ：２．０ｗｔ％以上１０．０
ｗｔ％未満、Ａｌ：０．１ｗｔ％以下、Ｎ：０．０１ｗ
ｔ％以下、Ｎｉ：２．０ｗｔ％以下を含有し、さらにＮ
ｂ、Ｔａのうちの１種または２種を０．０１ｗｔ％以上
１．０ｗｔ％以下含有し、かつ、Ｃ、Ｎ、Ｎｂ、Ｔａの
含有量が前記式（４）を満たすように調整され、さらに
Ｃａ及びＲＥＭ（希土類元素）のうち１種または２種を
合計で０．０１ｗｔ％以上０．２ｗｔ％以下含有し、残
部が実質的にＦｅ及び不可避的不純物からなる高温塩害
特性、靱性、高温強度に優れたＣｒ含有鋼である。

【００２０】さらに、第三の発明は、Ｃ：０．０１ｗｔ
％以下、Ｍｎ：２．０ｗｔ％以下、Ｓｉ：０．６ｗｔ％
以上５．０ｗｔ％以下、Ｃｒ：２．０ｗｔ％以上１０．
０ｗｔ％未満、Ａｌ：０．１ｗｔ％以下、Ｎ：０．０１
ｗｔ％以下、Ｎｉ：２．０ｗｔ％以下を含有し、さらに
Ｎｂ、Ｔａのうちの１種または２種を０．０１ｗｔ％以
上１．０ｗｔ％以下含有し、かつ、Ｃ、Ｎ、Ｎｂ、Ｔａ
の含有量が前記式（４）を満たすように調整され、さら
にＭｏ、Ｃｕ：０．０５ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下の
うち１種または２種を含有し、残部が実質的にＦｅ及び
不可避的不純物からなる高温塩害特性、靱性、高温強度
に優れたＣｒ含有鋼である。

【００２１】本発明の第四の発明は、Ｃ：０．０１ｗｔ
％以下、Ｍｎ：２．０ｗｔ％以下、Ｓｉ：０．６ｗｔ％
以上５．０ｗｔ％以下、Ｃｒ：２．０ｗｔ％以上１０．
０ｗｔ％未満、Ａｌ：０．１ｗｔ％以下、Ｎ：０．０１
ｗｔ％以下、Ｎｉ：２．０ｗｔ％以下を含有し、さらに
Ｎｂ、Ｔａのうちの１種または２種を０．０１ｗｔ％以
上１．０ｗｔ％以下含有し、かつ、Ｃ、Ｎ、Ｎｂ、Ｔａ
の含有量が前記式（４）を満たすように調整され、さら
にＣａ及び希土類元素（ＲＥＭ）のうち１種または２種
を合計で０．０１ｗｔ％以上０．２ｗｔ％以下、Ｍｏ、
Ｃｕのうち１種または２種を０．０５ｗｔ％以上３．０
ｗｔ％以下含有し、残部が実質的にＦｅ及び不可避的不
純物からなる高温塩害特性、靱性、高温強度に優れたＣ
ｒ含有鋼である。

【００２２】本発明の第五の発明は、Ｃ：０．０１ｗｔ
％以下、Ｍｎ：２．０ｗｔ％以下、Ｓｉ：０．６ｗｔ％
以上５．０ｗｔ％以下、Ｃｒ：２．０ｗｔ％以上１０．
０ｗｔ％未満、Ａｌ：０．１ｗｔ％以下、Ｎ：０．０１
ｗｔ％以下、Ｎｉ：２．０ｗｔ％以下 Ｖ：０．０５％以上１％以下を含有し、さらにＴｉ、Ｚ
ｒのうちの１種または２種を０．０１ｗｔ％以上１．０
ｗｔ％以下含有し、かつ、Ｃ、Ｎ、Ｔｉ、Ｚｒの含有量
が下式（５）を満たすように調整され、残部が実質的に
Ｆｅ及び不可避的不純物からなる高温塩害特性、製造
性、加工性に優れたＣｒ含有鋼である。 Ｔｉ％／４８＋Ｚｒ％／９１≧Ｃ％／１２＋Ｎ％／１４・・・・式（５）

【００２３】さらに、第六の発明は、Ｃ：０．０１ｗｔ
％以下、Ｍｎ：２．０ｗｔ％以下、Ｓｉ：０．６ｗｔ％
以上５．０ｗｔ％以下、Ｃｒ：２．０ｗｔ％以上１０．
０ｗｔ％未満、Ａｌ：０．１ｗｔ％以下、Ｎ：０．０１
ｗｔ％以下、Ｎｉ：２．０ｗｔ％以下、Ｖ：０．０５％
以上１％以下を含有し、さらにＴｉ、Ｚｒのうちの１種
または２種を０．０１ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下含有
し、かつ、Ｃ、Ｎ、Ｔｉ、Ｚｒの含有量が前記式（５）
を満たすように調整され、さらにＣａ及びＲＥＭのうち
１種または２種を合計で０．０１ｗｔ％以上０．２ｗｔ
％以下含有し、残部が実質的にＦｅ及び不可避的不純物
からなる高温塩害特性、製造性、加工性に優れたＣｒ含
有鋼である。

【００２４】さらに、第七の発明は、Ｃ：０．０１ｗｔ
％以下、Ｍｎ：２．０ｗｔ％以下、Ｓｉ：０．６ｗｔ％
以上５．０ｗｔ％以下、Ｃｒ：２．０ｗｔ％以上１０．
０ｗｔ％未満、Ａｌ：０．１ｗｔ％以下、Ｎ：０．０１
ｗｔ％以下、Ｎｉ：２．０ｗｔ％以下、Ｖ：０．０５％
以上１％以下を含有し、さらにＴｉ、Ｚｒ：０．０１ｗ
ｔ％以上１．０ｗｔ％以下のうちの１種または２種を含
有し、かつ、Ｃ、Ｎ、Ｔｉ、Ｚｒの含有量が前記式
（５）を満たすように調整され、さらにＭｏ、Ｃｕ：
０．０５ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下のうち１種または
２種を含有し、残部が実質的にＦｅ及び不可避的不純物
からなる高温塩害特性、製造性、加工性に優れたＣｒ含
有鋼である。

【００２５】加えて第八の発明は、Ｃ：０．０１ｗｔ％
以下、Ｍｎ：２．０ｗｔ％以下、Ｓｉ：０．６ｗｔ％以
上５．０ｗｔ％以下、Ｃｒ：２．０ｗｔ％以上１０．０
ｗｔ％未満、Ａｌ：０．１ｗｔ％以下、Ｎ：０．０１ｗ
ｔ％以下、Ｎｉ：２．０ｗｔ％以下、Ｖ：０．０５％以
上１％以下を含有し、さらにＴｉ、Ｚｒのうちの１種ま
たは２種を０．０１ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下含有
し、かつ、Ｃ、Ｎ、Ｔｉ、Ｚｒの含有量が前記式（５）
を満たすように調整され、さらにＣａ及びＲＥＭのうち
１種または２種を合計で０．０１ｗｔ％以上０．２ｗｔ
％以下、Ｍｏ、Ｃｕのうち１種または２種を０．０５ｗ
ｔ％以上３．０ｗｔ％以下含有し、残部が実質的にＦｅ
及び不可避的不純物からなる高温塩害特性、製造性、加
工性に優れたＣｒ含有鋼である。

【００２６】

【作用】以下に、本発明の上記組成における各成分範囲
の限定理由を説明する。Ｃは、高温塩害特性に大きく影
響を及ぼす元素であり、靱性を高めるため及び製造性の
面からも含有量は少ないほどよく、０．０１％以下であ
ることが好ましい。０．００６％以下であることが特に
好ましい。

【００２７】Ｍｎは、脱酸作用及び脱硫作用があるが、
過剰に添加すると鋼の耐酸化性を低下させ、また、鋼の
加工性が悪くなる。さらに、安定なフェライト組織を保
つ上からも過剰な添加は問題であり、上限を２．０％と
した。Ｍｎを添加する好ましい範囲は、０．０３％以下
である。

【００２８】Ｓｉは、本発明の特徴のひとつであり、耐
高温塩害特性を高めるために必要な元素である。その効
果は、Ｓｉの添加量が０．６％以上であるときに顕著と
なり、５．０％以上添加してもそれ以上向上しない。ま
た、Ｓｉを必要以上に添加すると、鋼の加工性を低下さ
せるため、添加量の範囲を０．６％以上５．０％以下と
した。１．０％以上２．０％以下の範囲がさらに好まし
い。

【００２９】Ｎｉは、特に靱性を向上させたい場合に添
加してもよい。添加による靱性の向上は、２．０％以上
の添加により飽和するため、上限を２．０％とした。靱
性を向上させる必要のない場合には、本来添加する必要
のない元素であるから、その含有量は不可避的不純物の
含有レベルから２．０％までとする。Ｎｉの添加量の好
ましい範囲は、０．２％以下である。

【００３０】Ｃｒは高価な元素であるため、必要以上の
添加はコストの上昇を招く。また、前述したように、高
温塩害特性に対しては、添加量が多すぎると粒界腐食が
激しく局部的に腐食が進行する。一方、添加量が少ない
と全面腐食が進行する。このため、Ｃｒ含有量は２．０
％以上１０．０％未満であることが好ましく、４．０％
以上９．０％以下の範囲であることがさらに好ましい。

【００３１】Ａｌは、脱酸剤として必要な元素である
が、添加量が多すぎると鋼の靱性を低下させ、製造性が
劣化する。また、特に固溶強化によって加工性が低下す
るため、添加量の上限を０．１％とした。Ａｌの添加量
の好ましい範囲は、０．０３％以下である。

【００３２】Ｎは、Ｃと同じく鋼の高温塩害特性に悪影
響を及ぼす。また鋼の靱性、加工性を高めるためには含
有量は少なければ少ないほどよい。さらに、Ｎは溶接部
加工性に大きく影響する元素であり、含有量が多いと溶
接部加工性が悪くなるため、上限を０．０１％とした。
０．００６％以下であることがさらに好ましい。

【００３３】Ｎｂ及びＴａは、Ｃ及びＮと結合して、炭
素窒化物を微細に分散させ高温強度を高める効果を有す
る。しかし、添加量が多すぎると鋼のＹＳ値を高め、加
工性の低下を招くために、添加量はいずれも０．０１％
以上１．０％以下とし、かつ下記式（６）を満たすよう
にすることが必要である。 Ｎｂ％／９３＋Ｔａ％／１８１≧Ｃ％／１２＋Ｎ％／１４・・・・式（６）

【００３４】Ｔｉ及びＺｒは、Ｃ及びＮと結合して、低
ＹＳ化し加工性を向上させる。また、Ｖとともに添加す
ることによって溶接部のエリクセン値が向上し、従来鋼
よりも高い加工性を発揮するようになる。固溶Ｖの効果
を十分に引き出すために、Ｖの添加量は０．０１％以上
１．０％以下とし、かつ下記式（７）を満たすようにす
る必要がある。 Ｔｉ％／４８＋Ｚｒ％／９１≧Ｃ％／１２＋Ｎ％／１４・・・・式（７） Ｖの添加量がこの範囲内のとき、Ｔｉ及びＺｒの作用効
果は均等である。ただし、各成分共に添加量が０．０１
％未満ではその効果が現れず、また１％を越えると介在
物が多くなり加工性が悪くなるために、添加量の範囲を
いずれも０．０１％以上１．０％以下とした。Ｔｉ及び
Ｚｒの添加量は、上記式（７）を満たし、かつそれぞれ
０．２％以下であることが好ましい。また、これらの元
素は、Ｎｂに比べて再結晶温度を低下させるため、製造
性が向上し安価に製造ができるようになる。

【００３５】Ｖは、本発明にとって重要な元素である。
本発明のようなＣｒ含有量が少なくＡｌ含有量の多い鋼
の場合、Ｔｉ、Ｚｒの１種または２種のみの添加では溶
接部の加工性が悪く、後述する比較鋼Ｒ及びＳのように
Ｖ添加量が少ないと従来鋼にも及ばなかった。しかし、
Ｔｉ、Ｚｒの１種または２種に加えてＶを添加すること
により、溶接部の加工性が著しく向上した。Ｖの添加量
が０．０５％以上でこの効果が現れるが、１％を越えて
添加すると加工性は低下するために、添加量の上限を１
％とした。Ｖの好ましい添加量は、０．０５〜０．２％
の範囲である。また、固溶体Ｖがこのような効果を発揮
するのに寄与するため、Ｃ及びＮとの結合力がＶよりも
大きなＴｉ及びＺｒとの結合力が上記式（７）を満たす
ように添加することが必要である。

【００３６】Ｃａ及びＲＥＭは、鋼の高温における耐酸
化性を向上させるので、必要に応じて１種または２種を
添加するとよい。ここでＲＥＭは希土類元素であり、具
体的には、Ｙ（イットリウム）、及びＬａ（ランタ
ン）、Ｃｅ（セリウム）、Ｐｒ（プラセオジウム）、Ｎ
ｄ（ネオジウム）等のランタノイド系の元素群である。
耐酸化性を向上させるためには、これらの元素を０．０
１％以上添加することが必要であるが、過剰に添加する
と鋼の靱性の低下を招き、また、熱間加工性が低下する
ために、添加量の範囲を１種または２種の合計で０．０
１％以上０．２％以下に限定する。

【００３７】Ｍｏ及びＣｕは、鋼の常温耐食性を向上さ
せるために必要に応じて１種または２種添加すればよ
い。その効果は、添加量が０．０５％以上で顕著となる
が、過剰になると加工性が低下し、コストの上昇を招
く。このため、添加量の範囲を１種または２種の合計で
０．５以上３．０％以下とする。

【００３８】

【実施例】

（実施例１）表２及び３に示す所定の各化学組成を有す
るＣｒ含有鋼を真空溶解炉で溶製し、３０ｋｇ鋼塊とし
た。以下、公知の方法により４ｍｍ厚板に熱間圧延し、
焼鈍し、２ｍｍ厚板に冷間圧延し、仕上げ焼鈍を行っ
た。上記のようにして得られた２ｍｍ冷延焼鈍板を用い
て試験片を作製した。本発明鋼１〜１２及び比較鋼Ａ〜
Ｊは５５０℃及び６５０℃での高温塩害試験と、６００
℃及び７００℃での高温引張試験に供した。また、本発
明鋼１３〜２５及び比較鋼Ｋ〜Ｔは６５０℃での高温塩
害試験と、母材加工性試験及び溶接部加工性試験に供し
た。各物性評価試験は以下のように行い、それぞれ評価
した。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【表２】

【００４１】

【表３】

【００４２】

【表４】

【００４３】（物性評価試験） （１）高温塩害試験 （実施例１）製造例で製造した各々の冷延焼鈍板を用い
て、厚さ２ｍｍ×幅２０ｍｍ×長さ３０ｍｍの試験片を
作製した。これらの試験片を２６％の飽和食塩水に５分
間浸漬し、本発明鋼１〜１２及び比較鋼Ａ〜Ｊは５５０
℃または６５０℃の大気中に、また、本発明鋼１３〜２
５及び比較鋼Ｋ〜Ｔは６５０℃の大気中にそれぞれ２時
間置いた後５分間冷却するという工程を１サイクルとし
て、１０サイクル行い、各試験片の最大浸食深さを測定
した。最大浸食深さは、腐食減肉量（μｍ）プラス粒界
腐食深さ（μｍ）の最大値とした。最大浸食深さの評価
は、本発明鋼１〜１２及び比較鋼Ａ〜Ｊについては実測
値で示し、本発明鋼１３〜２５及び比較鋼Ｋ〜Ｔについ
ては５０μｍ未満のものをＡ、５０μｍ以上１００μｍ
未満のものをＢ、１００μｍ以上のものをＣとして示し
た。

【００４４】（２）高温引張試験及び靱性の評価 高温引張試験は、本発明鋼１〜１２及び比較鋼Ａ〜Ｊの
各試験片を用いて、ＪＩＳ Ｇ０５１７に準拠して行っ
た。また、靱性は、上記の本発明鋼及び比較鋼を４ｍｍ
厚の熱延板として試験片を作製し、シャルピー衝撃試験
を行い、２０℃におけるこれら試験片の吸収エネルギー
を測定した。評価は、１００Ｊ／ｃｍ² 以上のものを
Ａ、５０Ｊ／ｃｍ² 以上１００Ｊ／ｃｍ² 未満のものを
Ｂ、５０Ｊ／ｃｍ² 未満のものをＣとして示した。

【００４５】（３）再結晶温度の測定、母材加工性試験
及び溶接部加工性試験 仕上げ焼鈍温度を変化させて再結晶温度を求め、その再
結晶温度で仕上げ焼鈍を行った。母材加工性は、従来技
術の欄で述べたように、実用上ではＹＳ値が重要である
ことから、ＹＳ値で評価した。評価は、ＹＳ値が３５０
ＭＰａ以下のものをＡ、３５０ＭＰａ超４００ＭＰａ未
満のものをＢ、４００ＭＰａ以上のものをＣとして示し
た。溶接部加工性は、溶接速度６００ｍｍ／分、溶接電
流１３０Ａ、表面を１０Ｌ／分のアルゴンガスシールド
の条件で溶接を行い、その部分をエリクセン試験に供し
評価した。エリクセン試験の結果、８ｍｍ以上のものを
Ａ、５ｍｍ以上８ｍｍ未満のものをＢ、５ｍｍ未満のも
のをＣとして示した。

【００４６】（物性評価）（１）〜（４）の試験の結果
を表４及び５に示した。表４に示すように、本発明鋼１
〜１２は６５０℃の高温塩害試験後の最大浸食深さの評
価はいずれもＡであり、従来使用されてきた、比較鋼Ａ
及びＢに示すＳＵＨ４０９Ｌ、ＳＵＳ４３０Ｊ１Ｌより
優れており、また比較鋼Ｊに示す高価なＳＵＳ３０４に
比べても著しく優れていた。引張試験の結果を見ても、
本発明鋼は６００℃ではいずれも２９０ＭＰａ以上、７
００℃においても２００ＭＰａ以上であり、比較鋼Ａに
示すＳＵＨ４０９Ｌよりもはるかに高い高温強度を示し
た。比較鋼Ｃ、Ｄ及びＥもまた高い高温強度を示してい
るが、比較鋼ＣはＳｉ含有量が少ないために良好な高温
塩害特性が得られなかった。比較鋼ＥはＣ含有量が本発
明鋼１〜１２よりも多いために高温塩害特性が劣ってい
た。さらに、比較鋼Ｄは高温塩害特性、高温強度ともに
良好であるが、Ｓｉ量が過剰であるために従来鋼よりも
靱性が悪いという結果が得られた。以上のように、本発
明鋼１〜１２は、良好な高温塩害特性、靱性及び高温強
度を兼ね備えた材料であり、しかもＣｒ含有量が少ない
ために従来鋼よりも安価に提供することができる。

【００４７】

【表５】

【００４８】

【表６】

【００４９】表５に示すように、本発明鋼１３〜２５の
高温塩害特性の評価はいずれもＡであり、比較鋼Ｋ〜Ｍ
に示す従来鋼よりも著しく高温塩害特性が向上してい
た。本発明鋼１３〜２５はいずれも低Ｃｒ鋼であるが、
高価なＮｉを８％余り含有する比較鋼Ｍに示すＳＵＳ３
０４よりもはるかに優れた高温塩害特性を示すことが注
目された。さらに、本発明鋼１３〜２５は再結晶温度が
９５０℃以下であり、従来鋼ＳＵＳＵ４３０Ｊ１Ｌより
安価に製造することが可能である。また、母材、溶接部
加工性も比較鋼Ｋ〜Ｍに示す従来鋼以上の評価となって
おり、実用上問題のない加工性を有することが示され
た。

【００５０】Ｓｉ含有量が少ない比較鋼Ｎでは十分な高
温塩害特性の向上が見られず、またＳｉ含有量が過剰な
比較鋼Ｏは母材及び溶接部の加工性が従来鋼よりも劣
り、実用的でなかった。また、比較鋼Ｐは、Ｎを過剰に
含有しているために母材及び溶接部加工性が比較鋼Ｋ〜
Ｍに示す従来鋼よりも劣っていた。比較鋼Ｑは、安定化
元素としてＮｂを添加しているために再結晶温度が高
く、溶接部加工性も比較鋼Ｋ及びＬに示す従来鋼と変わ
らなかった。比較鋼Ｒ及びＳはＶの含有量が少なく、溶
接加工性が劣っていた。また、比較鋼Ｔは、Ｔｉ及びＺ
ｒの含有量が少ないために、母材及び溶接部加工性が比
較鋼Ｋ〜Ｍに示す従来鋼よりも劣り、実用的ではなかっ
た。

【００５１】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、Ｃｒ
量の最適化を図るとともに、Ｓｉ、ＮｂまたはＴａの添
加量を最低にすることにより高温塩害特性、靱性、高温
強度に優れ、かつ従来鋼よりも安価なＣｒ含有鋼を得る
ことができる。さらに、低Ｃｒ鋼であっても、Ｃｒ、Ｓ
ｉあるいは安定化元素のバランスを最適にすることによ
りＳＵＨ４０９、ＳＵＳ４３０Ｊ１Ｌよりはるかに優れ
た６５０℃の高温塩害特性を有し、母材、溶接部加工
性、製造性も従来鋼以上の特性を有し、かつ安価な鋼を
得ることができる。本発明鋼は、排気ダクト材および冷
延焼鈍板に限定されるものではなく、高温塩害、靱性、
高温強度、加工性、コスト等が問題となる部材には、冷
延板、熱延板、鋳物状態等、態様に関わらず適用するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 Ｆｅ−Ｎｂ−Ｃｒ−Ｓｉ系の鋼及びＦｅ−Ｎ
ｂ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｓｉ系の鋼の６５０℃における高温塩
害特性に及ぼすＣｒ及びＳｉの影響を示すグラフであ
る。

【図２】 Ｆｅ−Ｔｉ−Ｃｒ−Ｓｉ系の鋼及びＦｅ−Ｔ
ｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｓｉ系の鋼の６５０℃における高温塩
害特性に及ぼすＣｒ及びＳｉの影響を示すグラフであ
る。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｃ（炭素）：０．０１ｗｔ％以下；Ｍｎ
   （マンガン）：２．０ｗｔ％以下；Ｓｉ（ケイ素）：
   ０．６ｗｔ％以上５．０ｗｔ％以下；Ｃｒ（クロム）：
   ２．０ｗｔ％以上１０．０ｗｔ％未満；Ａｌ（アルミニ
   ウム）：０．１ｗｔ％以下；Ｎ（窒素）：０．０１ｗｔ
   ％以下；Ｎｉ（ニッケル）：２．０ｗｔ％以下を含有
   し；さらにＮｂ（ニオブ）、Ｔａ（タンタル）のうちの
   １種または２種を０．０１ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下
   含有し；かつ、 Ｃ、Ｎ、Ｎｂ、Ｔａの含有量が下記式（１）を満たすよ
   うに調整され、 残部が実質的にＦｅ（鉄）及び不可避的不純物からなる
   高温塩害特性、靱性、高温強度に優れたＣｒ含有鋼。 Ｎｂ％／９３＋Ｔａ％／１８１≧Ｃ％／１２＋Ｎ％／１４・・・・式（１）
2. 【請求項２】Ｃ：０．０１ｗｔ％以下；Ｍｎ：２．０ｗ
   ｔ％以下；Ｓｉ：０．６ｗｔ％以上５．０ｗｔ％以下；
   Ｃｒ：２．０ｗｔ％以上１０．０ｗｔ％未満；Ａｌ：
   ０．１ｗｔ％以下；Ｎ：０．０１ｗｔ％以下；Ｎｉ：
   ２．０ｗｔ％以下を含有し；さらにＮｂ、Ｔａのうちの
   １種または２種を０．０１ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下
   含有し；かつ、 Ｃ、Ｎ、Ｎｂ、Ｔａの含有量が前記式（１）を満たすよ
   うに調整され、さらにＣａ（カルシウム）及びＲＥＭ
   （希土類元素）のうち１種または２種を合計で０．０１
   ｗｔ％以上０．２ｗｔ％以下含有し、 残部が実質的にＦｅ及び不可避的不純物からなる高温塩
   害特性、靱性、高温強度に優れたＣｒ含有鋼。
3. 【請求項３】Ｃ：０．０１ｗｔ％以下；Ｍｎ：２．０ｗ
   ｔ％以下；Ｓｉ：０．６ｗｔ％以上５．０ｗｔ％以下；
   Ｃｒ：２．０ｗｔ％以上１０．０ｗｔ％未満；Ａｌ：
   ０．１ｗｔ％以下；Ｎ：０．０１ｗｔ％以下；Ｎｉ：
   ２．０ｗｔ％以下を含有し；さらにＮｂ、Ｔａのうちの
   １種または２種を０．０１ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下
   含有し、かつ、 Ｃ、Ｎ、Ｎｂ、Ｔａの含有量が前記式（１）を満たすよ
   うに調整され、さらにＭｏ（モリブデン）、Ｃｕ（銅）
   のうち１種または２種を０．０５ｗｔ％以上３．０ｗｔ
   ％以下含有し、 残部が実質的にＦｅ及び不可避的不純物からなる高温塩
   害特性、靱性、高温強度に優れたＣｒ含有鋼。
4. 【請求項４】Ｃ：０．０１ｗｔ％以下；Ｍｎ：２．０ｗ
   ｔ％以下；Ｓｉ：０．６ｗｔ％以上５．０ｗｔ％以下；
   Ｃｒ：２．０ｗｔ％以上１０．０ｗｔ％未満；Ａｌ：
   ０．１ｗｔ％以下；Ｎ：０．０１ｗｔ％以下；Ｎｉ：
   ２．０ｗｔ％以下を含有し；さらにＮｂ、Ｔａのうちの
   １種または２種を０．０１ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下
   含有し；かつ、 Ｃ、Ｎ、Ｎｂ、Ｔａの含有量が前記式（１）を満たすよ
   うに調整され、さらにＣａ及びＲＥＭのうち１種または
   ２種を合計で０．０１ｗｔ％以上０．２ｗｔ％以下、 Ｍｏ、Ｃｕのうち１種または２種を０．０５ｗｔ％以上
   ３．０ｗｔ％以下含有し、 残部が実質的にＦｅ及び不可避的不純物からなる高温塩
   害特性、靱性、高温強度に優れたＣｒ含有鋼。
5. 【請求項５】Ｃ：０．０１ｗｔ％以下；Ｍｎ：２．０ｗ
   ｔ％以下；Ｓｉ：０．６ｗｔ％以上５．０ｗｔ％以下；
   Ｃｒ：２．０ｗｔ％以上１０．０ｗｔ％未満；Ａｌ：
   ０．１ｗｔ％以下；Ｎ：０．０１ｗｔ％以下；Ｎｉ：
   ２．０ｗｔ％以下 Ｖ（バナジウム）：０．０５％以上１％以下を含有し；
   さらにＴｉ（チタン）、Ｚｒ（ジルコニウム）のうちの
   １種または２種を０．０１ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下
   含有し；かつ、 Ｃ、Ｎ、Ｔｉ、Ｚｒの含有量が下記式（２）を満たすよ
   うに調整され、 残部が実質的にＦｅ及び不可避的不純物からなる高温塩
   害特性に優れたＣｒ含有鋼。 Ｔｉ％／４８＋Ｚｒ％／９１≧Ｃ％／１２＋Ｎ％／１４・・・・式（２）
6. 【請求項６】Ｃ：０．０１ｗｔ％以下、Ｍｎ：２．０ｗ
   ｔ％以下；Ｓｉ：０．６ｗｔ％以上５．０ｗｔ％以下；
   Ｃｒ：２．０ｗｔ％以上１０．０ｗｔ％未満；Ａｌ：
   ０．１ｗｔ％以下；Ｎ：０．０１ｗｔ％以下；Ｎｉ：
   ２．０ｗｔ％以下；Ｖ：０．０５％以上１％以下を含有
   し；さらにＴｉ、Ｚｒのうちの１種または２種を０．０
   １ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下含有し、かつ、 Ｃ、Ｎ、Ｔｉ、Ｚｒの含有量が前記式（２）を満たすよ
   うに調整され、さらにＣａ及びＲＥＭのうち１種または
   ２種を合計で０．０１ｗｔ％以上０．２ｗｔ％以下含有
   し、 残部が実質的にＦｅ及び不可避的不純物からなる高温塩
   害特性に優れたＣｒ含有鋼。
7. 【請求項７】Ｃ：０．０１ｗｔ％以下、Ｍｎ：２．０ｗ
   ｔ％以下；Ｓｉ：０．６ｗｔ％以上５．０ｗｔ％以下；
   Ｃｒ：２．０ｗｔ％以上１０．０ｗｔ％未満；Ａｌ：
   ０．１ｗｔ％以下；Ｎ：０．０１ｗｔ％以下；Ｎｉ：
   ２．０ｗｔ％以下；Ｖ：０．０５％以上１％以下を含有
   し；さらにＴｉ、Ｚｒのうちの１種または２種を０．０
   １ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下含有し；かつ、 Ｃ、Ｎ、Ｔｉ、Ｚｒの含有量が前記式（２）を満たすよ
   うに調整され、さらにＭｏ、Ｃｕのうち１種または２種
   を０．０５ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下含有し、 残部が実質的にＦｅ及び不可避的不純物からなる高温塩
   害特性に優れたＣｒ含有鋼。
8. 【請求項８】Ｃ：０．０１ｗｔ％以下；Ｍｎ：２．０ｗ
   ｔ％以下；Ｓｉ：０．６ｗｔ％以上５．０ｗｔ％以下；
   Ｃｒ：２．０ｗｔ％以上１０．０ｗｔ％未満；Ａｌ：
   ０．１ｗｔ％以下；Ｎ：０．０１ｗｔ％以下；Ｎｉ：
   ２．０ｗｔ％以下；Ｖ：０．０５％以上１％以下を含有
   し；さらにＴｉ、Ｚｒのうちの１種または２種を０．０
   １ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下含有し；かつ、 Ｃ、Ｎ、Ｔｉ、Ｚｒの含有量が前記式（２）を満たすよ
   うに調整され、さらにＣａ及びＲＥＭのうち１種または
   ２種を合計で０．０１ｗｔ％以上０．２ｗｔ％以下、 Ｍｏ、Ｃｕのうち１種または２種を０．０５ｗｔ％以上
   ３．０ｗｔ％以下含有し、 残部が実質的にＦｅ及び不可避的不純物からなる高温塩
   害特性に優れたＣｒ含有鋼。