JPH10147848A - 高温強度及び高温酸化特性に優れたエンジン排ガス経路部材用フェライト系高Ｃｒ鋼 - Google Patents
高温強度及び高温酸化特性に優れたエンジン排ガス経路部材用フェライト系高Ｃｒ鋼Info
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- JPH10147848A JPH10147848A JP30849396A JP30849396A JPH10147848A JP H10147848 A JPH10147848 A JP H10147848A JP 30849396 A JP30849396 A JP 30849396A JP 30849396 A JP30849396 A JP 30849396A JP H10147848 A JPH10147848 A JP H10147848A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐熱性に優れたエンジン排ガス経路部材用フ
ェライト系高Ｃｒ鋼を得る。 【解決手段】 このフェライト系高Ｃｒ鋼は、Ｃ：０．
０２％以下，Ｓｉ：０．６０〜１．２０％，Ｍｎ：１．
５％以下，Ｃｒ：８．０〜１０．０％，Ｎ：０．０２％
以下，Ｎｂ：０．１〜０．４％，Ｃｕ：０．０２〜０．
３０％，Ａｌ：０．１％以下を含み、残部が実質的にＦ
ｅの組成をもち、Ｃｒ＋５Ｓｉ≧１３が満足されてい
る。更にＴｉ：０．３％以下，Ｍｏ：０．５％以下及び
Ｗ：０．５％以下の１種又は２種以上を含むこともでき
る。 【効果】 ＳＵＨ４０９Ｌと同等以上の加工性を示し、
８００〜８５０℃での高温酸化特性及び高温強度に優れ
ている。
ェライト系高Ｃｒ鋼を得る。 【解決手段】 このフェライト系高Ｃｒ鋼は、Ｃ：０．
０２％以下，Ｓｉ：０．６０〜１．２０％，Ｍｎ：１．
５％以下，Ｃｒ：８．０〜１０．０％，Ｎ：０．０２％
以下，Ｎｂ：０．１〜０．４％，Ｃｕ：０．０２〜０．
３０％，Ａｌ：０．１％以下を含み、残部が実質的にＦ
ｅの組成をもち、Ｃｒ＋５Ｓｉ≧１３が満足されてい
る。更にＴｉ：０．３％以下，Ｍｏ：０．５％以下及び
Ｗ：０．５％以下の１種又は２種以上を含むこともでき
る。 【効果】 ＳＵＨ４０９Ｌと同等以上の加工性を示し、
８００〜８５０℃での高温酸化特性及び高温強度に優れ
ている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、８００〜８５０℃の高
温雰囲気において優れた強度及び耐酸化性を呈するエン
ジン排ガス経路部材用フェライト系高Ｃｒ鋼に関する。
温雰囲気において優れた強度及び耐酸化性を呈するエン
ジン排ガス経路部材用フェライト系高Ｃｒ鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】フェライト系ステンレス鋼は、オーステ
ナイト系に比較して熱膨張係数が低く、熱疲労特性や高
温酸化特性に優れていることから、熱歪みが問題となる
耐熱用途に使用されている。たとえば、エギゾーストマ
ニホルド，フロントパイプ，触媒担体外筒，センターパ
イプ等の自動車排ガス経路部材にフェライト系ステンレ
ス鋼が使用されている。排ガス浄化効率の向上や高出力
化の要求が強い最近の傾向では、特にエギゾーストマニ
ホルド用に耐熱性のより優れたフェライト系ステンレス
鋼が要求されており、Ｎｂ，Ｍｏ等を含有させた鋼が開
発されている。ところで、フロントパイプ以降の排ガス
経路部材には、排ガスの温度が８００℃以下に低下する
ため、耐食性が要求されるマフラー材を除いて、ＳＵＨ
４０９Ｌ，ＳＵＳ４１０Ｌ等の１１〜１２Ｃｒのフェラ
イト系ステンレス鋼が一般に使用されている。しかし、
排ガス温度の上昇に伴って、これらの部材も８００℃以
上の高温雰囲気に曝されることがある。そのため、フロ
ントパイプ以降の部材に対しても、より優れた耐熱性を
呈する鋼材が要求され始めている。
ナイト系に比較して熱膨張係数が低く、熱疲労特性や高
温酸化特性に優れていることから、熱歪みが問題となる
耐熱用途に使用されている。たとえば、エギゾーストマ
ニホルド，フロントパイプ，触媒担体外筒，センターパ
イプ等の自動車排ガス経路部材にフェライト系ステンレ
ス鋼が使用されている。排ガス浄化効率の向上や高出力
化の要求が強い最近の傾向では、特にエギゾーストマニ
ホルド用に耐熱性のより優れたフェライト系ステンレス
鋼が要求されており、Ｎｂ，Ｍｏ等を含有させた鋼が開
発されている。ところで、フロントパイプ以降の排ガス
経路部材には、排ガスの温度が８００℃以下に低下する
ため、耐食性が要求されるマフラー材を除いて、ＳＵＨ
４０９Ｌ，ＳＵＳ４１０Ｌ等の１１〜１２Ｃｒのフェラ
イト系ステンレス鋼が一般に使用されている。しかし、
排ガス温度の上昇に伴って、これらの部材も８００℃以
上の高温雰囲気に曝されることがある。そのため、フロ
ントパイプ以降の部材に対しても、より優れた耐熱性を
呈する鋼材が要求され始めている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、この要
求に応える鋼材として、１４高Ｃｒ鋼にＳｉ，Ｍｎ，Ｎ
ｂを複合添加して９００℃以上の温度条件下で優れた耐
熱性を呈する鋼を特開平６−１０９１３４号公報で紹介
した。ここで紹介した鋼は、エギゾーストマニホルドに
要求される特性を満足するため、フロントパイプその他
の排ガス経路部材への適用も十分可能である。しかし、
９００〜９５０℃での耐熱性を確保するために各種合金
元素を添加しているので、従来からエギゾーストマニホ
ルド以外の排ガス経路部材に主として使用されているＳ
ＵＨ４０９Ｌと比較すると、加工性やコストの面で不利
になる。すなわち、このような用途に対して過剰品質と
ならず、８００℃以上の排ガス温度、更に具体的には８
００〜８５０℃の耐熱性がＳＵＨ４０９Ｌよりも優れ、
且つＳＵＨ４０９Ｌと同程度の加工性及びコストをもつ
鋼はこれまでのところ実用化されていない。また、これ
らの特性を満足させるための合金成分の適正化も行われ
ていないのが現状である。本発明は、このような問題を
解消すべく案出されたものであり、Ｃｒ，Ｓｉ，Ａｌ等
の合金成分を厳格に制御し、且つＣｒ及びＳｉの相関関
係を特定することにより、８００〜８５０℃の排気ガス
雰囲気に曝される部材として使用され、従来から使用さ
れてきたＳＵＨ４０９Ｌと同程度の優れた加工性をも
ち、コスト面でも有利なフェライト系高Ｃｒ鋼を提供す
ることを目的とする。
求に応える鋼材として、１４高Ｃｒ鋼にＳｉ，Ｍｎ，Ｎ
ｂを複合添加して９００℃以上の温度条件下で優れた耐
熱性を呈する鋼を特開平６−１０９１３４号公報で紹介
した。ここで紹介した鋼は、エギゾーストマニホルドに
要求される特性を満足するため、フロントパイプその他
の排ガス経路部材への適用も十分可能である。しかし、
９００〜９５０℃での耐熱性を確保するために各種合金
元素を添加しているので、従来からエギゾーストマニホ
ルド以外の排ガス経路部材に主として使用されているＳ
ＵＨ４０９Ｌと比較すると、加工性やコストの面で不利
になる。すなわち、このような用途に対して過剰品質と
ならず、８００℃以上の排ガス温度、更に具体的には８
００〜８５０℃の耐熱性がＳＵＨ４０９Ｌよりも優れ、
且つＳＵＨ４０９Ｌと同程度の加工性及びコストをもつ
鋼はこれまでのところ実用化されていない。また、これ
らの特性を満足させるための合金成分の適正化も行われ
ていないのが現状である。本発明は、このような問題を
解消すべく案出されたものであり、Ｃｒ，Ｓｉ，Ａｌ等
の合金成分を厳格に制御し、且つＣｒ及びＳｉの相関関
係を特定することにより、８００〜８５０℃の排気ガス
雰囲気に曝される部材として使用され、従来から使用さ
れてきたＳＵＨ４０９Ｌと同程度の優れた加工性をも
ち、コスト面でも有利なフェライト系高Ｃｒ鋼を提供す
ることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明のエンジン排ガス
経路部材用フェライト系高Ｃｒ鋼は、その目的を達成す
るため、Ｃ：０．０２質量％以下，Ｓｉ：０．６０〜
１．２０質量％，Ｍｎ：１．５質量％以下，Ｃｒ：８．
０〜１０．０質量％，Ｎ：０．０２質量％以下，Ｎｂ：
０．１〜０．４質量％，Ｃｕ：０．０２〜０．３０質量
％を含み、Ａｌを０．１質量％以下に規制し、残部が実
質的にＦｅの組成をもち、Ｃｒ＋５Ｓｉ≧１３が満足さ
れていることを特徴とする。このフェライト系高Ｃｒ鋼
は、更にＴｉ：０．３質量％以下，Ｍｏ：０．５質量％
以下及びＷ：０．５質量％以下の１種又は２種以上を含
むこともできる。
経路部材用フェライト系高Ｃｒ鋼は、その目的を達成す
るため、Ｃ：０．０２質量％以下，Ｓｉ：０．６０〜
１．２０質量％，Ｍｎ：１．５質量％以下，Ｃｒ：８．
０〜１０．０質量％，Ｎ：０．０２質量％以下，Ｎｂ：
０．１〜０．４質量％，Ｃｕ：０．０２〜０．３０質量
％を含み、Ａｌを０．１質量％以下に規制し、残部が実
質的にＦｅの組成をもち、Ｃｒ＋５Ｓｉ≧１３が満足さ
れていることを特徴とする。このフェライト系高Ｃｒ鋼
は、更にＴｉ：０．３質量％以下，Ｍｏ：０．５質量％
以下及びＷ：０．５質量％以下の１種又は２種以上を含
むこともできる。
【０００５】
【作用】本発明者等は、種々の合金成分がフェライト系
高Ｃｒ鋼の耐熱性に及ぼす影響を調査・研究した。な
お、エンジン排ガス経路部材等の用途における耐熱性
は、高温強度及び高温酸化特性で評価される。部材の加
熱及び冷却による熱疲労が抑制され、優れた高温強度を
呈するためには、使用上限温度８５０℃で優れた強度を
示すことに加え、７００〜８００℃の中間温度域におい
ても優れた強度を示すことも重要である。高温酸化特性
に関しては、使用上限温度よりも余裕をもたせるため９
００℃での高温酸化特性に優れていることが重要であ
る。加工性に関しては、ＳＵＨ４０９Ｌと同程度の加工
性を持つことが必要なため、室温での引張り試験で３６
％以上の伸びが必要とされる。
高Ｃｒ鋼の耐熱性に及ぼす影響を調査・研究した。な
お、エンジン排ガス経路部材等の用途における耐熱性
は、高温強度及び高温酸化特性で評価される。部材の加
熱及び冷却による熱疲労が抑制され、優れた高温強度を
呈するためには、使用上限温度８５０℃で優れた強度を
示すことに加え、７００〜８００℃の中間温度域におい
ても優れた強度を示すことも重要である。高温酸化特性
に関しては、使用上限温度よりも余裕をもたせるため９
００℃での高温酸化特性に優れていることが重要であ
る。加工性に関しては、ＳＵＨ４０９Ｌと同程度の加工
性を持つことが必要なため、室温での引張り試験で３６
％以上の伸びが必要とされる。
【０００６】これらの高温特性を調査・研究する過程
で、高温酸化特性の改善に有効なＣｒ，Ｓｉ，Ａｌの含
有量を厳密に規制するとき、良好な加工性及び９００℃
での優れた高温酸化特性の双方を兼ね備えた鋼が得られ
ることを解明した。また、微量のＮｂ及びＴｉを添加
し、その他の合金元素の添加を可能な限り抑制すること
により、加工性を損なわずに高温強度が改善されること
が明らかになった。更に、微量のＣｕを添加することに
よって、耐熱性を損なうことなく、フェライト系ステン
レス鋼において問題となる低温靭性の改善及び加工性の
向上が図られることを見い出した。
で、高温酸化特性の改善に有効なＣｒ，Ｓｉ，Ａｌの含
有量を厳密に規制するとき、良好な加工性及び９００℃
での優れた高温酸化特性の双方を兼ね備えた鋼が得られ
ることを解明した。また、微量のＮｂ及びＴｉを添加
し、その他の合金元素の添加を可能な限り抑制すること
により、加工性を損なわずに高温強度が改善されること
が明らかになった。更に、微量のＣｕを添加することに
よって、耐熱性を損なうことなく、フェライト系ステン
レス鋼において問題となる低温靭性の改善及び加工性の
向上が図られることを見い出した。
【０００７】以下、本発明のフェライト系高Ｃｒ鋼に含
まれる合金成分，含有量等を説明する。Ｃｒ，Ｓｉ，Ａ
ｌ，Ｃａ，Ｙ，希土類金属等の元素を添加すると高温酸
化特性が改善されることは普通に知られている（たとえ
ば、川崎製鉄技報１９７６年１０月号第４３７〜４４７
頁参照）。しかし、これらの元素を多量に添加すると、
一般に加工性の低下を招く。なかでも、Ａｌは耐酸化鋼
の添加元素として汎用されているが、Ａｌ添加によって
加工性の低下が著しく、脆化し易い。また、Ｙや希土類
金属は原料費が非常に高価なため、ＳＵＨ４０９Ｌ程度
のコストにできない。
まれる合金成分，含有量等を説明する。Ｃｒ，Ｓｉ，Ａ
ｌ，Ｃａ，Ｙ，希土類金属等の元素を添加すると高温酸
化特性が改善されることは普通に知られている（たとえ
ば、川崎製鉄技報１９７６年１０月号第４３７〜４４７
頁参照）。しかし、これらの元素を多量に添加すると、
一般に加工性の低下を招く。なかでも、Ａｌは耐酸化鋼
の添加元素として汎用されているが、Ａｌ添加によって
加工性の低下が著しく、脆化し易い。また、Ｙや希土類
金属は原料費が非常に高価なため、ＳＵＨ４０９Ｌ程度
のコストにできない。
【０００８】そこで、本発明者等は、加工性の低下が比
較的少ないＣｒ及びＳｉを種々変化させ、各温度での高
温酸化特性を調査検討した。調査結果を図１に示す。な
お、試験片としては、何れもＪＩＳ Ｇ０５５２で規定
される結晶粒度番号を６番に調整した板厚１．５ｍｍの
冷延焼鈍板を使用した。高温酸化試験では、ＪＩＳＺ２
２８１に準拠して６００〜９００℃の種々の温度で１０
０時間加熱した後の酸化増量で評価した。それぞれの成
分について酸化試験し、異常酸化が発生しない最高温度
を酸化限界温度と定義し、酸化限界温度に及ぼすＳｉ及
びＣｒの影響を検討した。また、引張試験では、ＪＩＳ
Ｚ２２４１に規定されている試験を行い、破断伸びで
加工性を評価した。
較的少ないＣｒ及びＳｉを種々変化させ、各温度での高
温酸化特性を調査検討した。調査結果を図１に示す。な
お、試験片としては、何れもＪＩＳ Ｇ０５５２で規定
される結晶粒度番号を６番に調整した板厚１．５ｍｍの
冷延焼鈍板を使用した。高温酸化試験では、ＪＩＳＺ２
２８１に準拠して６００〜９００℃の種々の温度で１０
０時間加熱した後の酸化増量で評価した。それぞれの成
分について酸化試験し、異常酸化が発生しない最高温度
を酸化限界温度と定義し、酸化限界温度に及ぼすＳｉ及
びＣｒの影響を検討した。また、引張試験では、ＪＩＳ
Ｚ２２４１に規定されている試験を行い、破断伸びで
加工性を評価した。
【０００９】図１の結果から、高温酸化特性の改善には
Ｃｒ，Ｓｉの何れの添加も有効であることが判る。なか
でも、Ｃｒ＋５Ｓｉ≧１３の条件下でＣｒ及びＳｉを複
合添加するとき、９００℃で十分な高温酸化特性が示さ
れている。すなわち、高温酸化特性の改善には緻密なＣ
ｒの酸化物を生成させれば良いが、１３質量％以下のＣ
ｒ量では十分でなく、Ｃｒ量との関連で一定量のＳｉを
添加することによって不足分が補われるものと推察され
る。Ｃｒ及びＳｉの過剰添加は加工性を低下させる原因
となるが、本発明に従った高Ｃｒ鋼ではＣｒを１０質量
％以下，Ｓｉを１．２質量％以下に規制している。その
ため、ＳＵＨ４０９Ｌと同程度の３６％以上の伸びが得
られる。ただし、低過ぎるＣｒ量及びＳｉ量では、マル
テンサイト相がフェライト相よりも多くなり、図１に黒
三角印及び白三角印で示しているように３０％未満の低
い伸びになる。
Ｃｒ，Ｓｉの何れの添加も有効であることが判る。なか
でも、Ｃｒ＋５Ｓｉ≧１３の条件下でＣｒ及びＳｉを複
合添加するとき、９００℃で十分な高温酸化特性が示さ
れている。すなわち、高温酸化特性の改善には緻密なＣ
ｒの酸化物を生成させれば良いが、１３質量％以下のＣ
ｒ量では十分でなく、Ｃｒ量との関連で一定量のＳｉを
添加することによって不足分が補われるものと推察され
る。Ｃｒ及びＳｉの過剰添加は加工性を低下させる原因
となるが、本発明に従った高Ｃｒ鋼ではＣｒを１０質量
％以下，Ｓｉを１．２質量％以下に規制している。その
ため、ＳＵＨ４０９Ｌと同程度の３６％以上の伸びが得
られる。ただし、低過ぎるＣｒ量及びＳｉ量では、マル
テンサイト相がフェライト相よりも多くなり、図１に黒
三角印及び白三角印で示しているように３０％未満の低
い伸びになる。
【００１０】本成分系では、このようにＣｒ＋５Ｓｉ≧
１３の条件下でＣｒ及びＳｉ量をそれぞれ８．０〜１
０．０質量％及び０．６０〜１．２０質量％に規制して
いるので、９００℃での良好な高温酸化特性を確保し、
且つ良好な加工性を示す高Ｃｒ鋼となる。Ｎｂ及びＴｉ
は、高温強度の上昇に有効な合金成分である。しかし、
一般に高温強度を上昇させると、加工性が低下する。そ
こで、９．５Ｃｒ−１．０Ｓｉを基本成分として高温強
度及び加工性を同時に満足するＮｂ及びＴｉの適正添加
量を調査した。なお、高温引張試験はＪＩＳ Ｇ０５６
７に準拠して７００℃で行い、０．２％耐力を求めて高
温強度の指標とした。
１３の条件下でＣｒ及びＳｉ量をそれぞれ８．０〜１
０．０質量％及び０．６０〜１．２０質量％に規制して
いるので、９００℃での良好な高温酸化特性を確保し、
且つ良好な加工性を示す高Ｃｒ鋼となる。Ｎｂ及びＴｉ
は、高温強度の上昇に有効な合金成分である。しかし、
一般に高温強度を上昇させると、加工性が低下する。そ
こで、９．５Ｃｒ−１．０Ｓｉを基本成分として高温強
度及び加工性を同時に満足するＮｂ及びＴｉの適正添加
量を調査した。なお、高温引張試験はＪＩＳ Ｇ０５６
７に準拠して７００℃で行い、０．２％耐力を求めて高
温強度の指標とした。
【００１１】図２の調査結果から、Ｎｂ又はＴｉ何れの
添加によっても高温強度が上昇することが判る。また、
強度上昇の度合いは、Ｔｉ単独添加よりもＮｂ単独添加
の方が大きい。ＳＵＨ４０９Ｌと同程度の０．２％耐力
を目安にすると、Ｎｂ単独添加で０．１質量％以上，Ｎ
ｂ，Ｔｉ複合添加で０．２質量％以上，Ｔｉ単独添加で
０．３質量％以上の添加が必要である。更に、Ｎｂ単独
では０．３質量％，Ｎｂ，Ｔｉ複合添加では０．４質量
％以上の添加で約７５Ｎ／ｍｍ2 以上の強度をもつ鋼が
得られることが判る。他方、Ｎｂ，Ｔｉの添加によって
伸びが低下する傾向がみられる。０．６質量％までのＴ
ｉ単独添加はＳＵＨ４０９Ｌと同程度の伸びを示すが、
Ｎｂ単独添加では０．４質量％以下，Ｎｂ，Ｔｉ複合添
加では０．５質量％以下にする必要がある。以上の結果
から、加工性及び高温強度の双方を満足させるために
は、Ｎｂ単独又はＮｂ，Ｔｉの複合添加が有効である
が、何れの場合でも０．１〜０．４質量％程度の範囲に
Ｎｂ量を調整すれば良い。
添加によっても高温強度が上昇することが判る。また、
強度上昇の度合いは、Ｔｉ単独添加よりもＮｂ単独添加
の方が大きい。ＳＵＨ４０９Ｌと同程度の０．２％耐力
を目安にすると、Ｎｂ単独添加で０．１質量％以上，Ｎ
ｂ，Ｔｉ複合添加で０．２質量％以上，Ｔｉ単独添加で
０．３質量％以上の添加が必要である。更に、Ｎｂ単独
では０．３質量％，Ｎｂ，Ｔｉ複合添加では０．４質量
％以上の添加で約７５Ｎ／ｍｍ2 以上の強度をもつ鋼が
得られることが判る。他方、Ｎｂ，Ｔｉの添加によって
伸びが低下する傾向がみられる。０．６質量％までのＴ
ｉ単独添加はＳＵＨ４０９Ｌと同程度の伸びを示すが、
Ｎｂ単独添加では０．４質量％以下，Ｎｂ，Ｔｉ複合添
加では０．５質量％以下にする必要がある。以上の結果
から、加工性及び高温強度の双方を満足させるために
は、Ｎｂ単独又はＮｂ，Ｔｉの複合添加が有効である
が、何れの場合でも０．１〜０．４質量％程度の範囲に
Ｎｂ量を調整すれば良い。
【００１２】以上の検討結果に基づき、本発明における
Ｎｂ含有量を０．１〜０．４質量％とした。Ｔｉの添加
は、Ｃ，Ｎと結合することによりフェライト相を安定化
させる点で有効であるが、高温強度の上昇にはさほど有
効でなく、過剰添加はＴｉＮに起因した表面疵の発生を
助長させる。そのため、Ｔｉを添加する場合には、その
上限を０．３質量％に設定した。なお、より高いレベル
で高温強度及び加工性の双方を満足させるためには、Ｎ
ｂ単独添加の場合には０．３〜０．４質量％，Ｎｂ，Ｔ
ｉ複合添加の場合には合計で０．４〜０．５質量％の範
囲に調整することが好ましい。
Ｎｂ含有量を０．１〜０．４質量％とした。Ｔｉの添加
は、Ｃ，Ｎと結合することによりフェライト相を安定化
させる点で有効であるが、高温強度の上昇にはさほど有
効でなく、過剰添加はＴｉＮに起因した表面疵の発生を
助長させる。そのため、Ｔｉを添加する場合には、その
上限を０．３質量％に設定した。なお、より高いレベル
で高温強度及び加工性の双方を満足させるためには、Ｎ
ｂ単独添加の場合には０．３〜０．４質量％，Ｎｂ，Ｔ
ｉ複合添加の場合には合計で０．４〜０．５質量％の範
囲に調整することが好ましい。
【００１３】Ｃ及びＮは、一般的にはクリープ強さ，ク
リープ破断強さ等の高温強度を向上させるために有効な
合金成分である。しかし、Ｃ及びＮの含有量が多いと、
Ｃ，Ｎを炭窒化物として安定化させるのに必要なＮｂ，
Ｔｉの添加量を増量させる必要があり、結果として鋼材
コストを上昇させる。そこで、本発明においては、Ｃ及
びＮの含有量を共に０．０２質量％以下に規制してい
る。適正量のＭｎ添加によって高温酸化特性、特に表層
酸化物の密着性が著しく改善される。このような効果
は、０．６質量％以上のＭｎ添加で顕著になる。しか
し、Ｍｎを過剰に添加すると鋼材が硬質化し、低温靭性
や加工性の低下を招く。また、本成分系におけるＭｎの
過剰添加は、加熱時にオーステナイト相を生成させ、高
温酸化特性に悪影響を及ぼす虞れがある。そこで、Ｍｎ
含有量の上限を１．５質量％に設定した。
リープ破断強さ等の高温強度を向上させるために有効な
合金成分である。しかし、Ｃ及びＮの含有量が多いと、
Ｃ，Ｎを炭窒化物として安定化させるのに必要なＮｂ，
Ｔｉの添加量を増量させる必要があり、結果として鋼材
コストを上昇させる。そこで、本発明においては、Ｃ及
びＮの含有量を共に０．０２質量％以下に規制してい
る。適正量のＭｎ添加によって高温酸化特性、特に表層
酸化物の密着性が著しく改善される。このような効果
は、０．６質量％以上のＭｎ添加で顕著になる。しか
し、Ｍｎを過剰に添加すると鋼材が硬質化し、低温靭性
や加工性の低下を招く。また、本成分系におけるＭｎの
過剰添加は、加熱時にオーステナイト相を生成させ、高
温酸化特性に悪影響を及ぼす虞れがある。そこで、Ｍｎ
含有量の上限を１．５質量％に設定した。
【００１４】Ｍｏ及びＷは、高温強度の改善に有効な合
金成分である。しかし、Ｍｏ及びＷを多量に添加すると
鋼材が脆化し易くなる。しかも、Ｍｏ及びＷは非常に高
価であることから、鋼材コストを上昇させる原因とな
る。本成分系ではＭｏ及びＷを添加しなくても十分な耐
熱性が得られるため、その含有量は可能な限り低い方が
望ましく、それぞれ０．５質量％以下と設定した。な
お、より低いコストが望まれる場合、Ｍｏ及びＷの含有
量を０．１質量％以下に規制する。Ｃｕは、適正量の添
加によって低温靭性及び加工性の双方を改善するのに非
常に有効な合金成分であり、０．０２質量％以上のＣｕ
添加で効果が顕著となり、優れた延性（加工性）及び靭
性をもつ鋼が得られる。しかし、０．３０質量％を超え
る多量のＣｕを添加しても、増量に見合った低温靭性の
改善効果がほとんどみられず、却って延性の低下を招
き、Ｃｕを添加しない鋼よりも加工性が劣るようにな
る。そこで、本発明においてＣｕを添加する場合、良好
な加工性及び低温靭性が得られるようにＣｕ含有量を
０．０２〜０．３質量％に規制した。
金成分である。しかし、Ｍｏ及びＷを多量に添加すると
鋼材が脆化し易くなる。しかも、Ｍｏ及びＷは非常に高
価であることから、鋼材コストを上昇させる原因とな
る。本成分系ではＭｏ及びＷを添加しなくても十分な耐
熱性が得られるため、その含有量は可能な限り低い方が
望ましく、それぞれ０．５質量％以下と設定した。な
お、より低いコストが望まれる場合、Ｍｏ及びＷの含有
量を０．１質量％以下に規制する。Ｃｕは、適正量の添
加によって低温靭性及び加工性の双方を改善するのに非
常に有効な合金成分であり、０．０２質量％以上のＣｕ
添加で効果が顕著となり、優れた延性（加工性）及び靭
性をもつ鋼が得られる。しかし、０．３０質量％を超え
る多量のＣｕを添加しても、増量に見合った低温靭性の
改善効果がほとんどみられず、却って延性の低下を招
き、Ｃｕを添加しない鋼よりも加工性が劣るようにな
る。そこで、本発明においてＣｕを添加する場合、良好
な加工性及び低温靭性が得られるようにＣｕ含有量を
０．０２〜０．３質量％に規制した。
【００１５】Ａｌは、高温酸化特性の改善に非常に有効
な合金成分であるが、過剰のＡｌを含有させると加工
性，溶接性及び靭性を低下させる原因となる。更に、Ａ
ｌは、鋼の脱酸に不可欠な元素であるが、本成分系では
Ｓｉを含有していることからＡｌによる脱酸は特に必要
としない。したがって、Ａｌ含有量を０．１質量％以下
に調整した。なお、より加工性が重視される場合、Ａｌ
含有量を０．０５質量％以下に規制することが好まし
い。本発明に従ったフェライト系高Ｃｒ鋼では、組織に
関する規定は特にないが、成分的にはフェライト単相で
ある。合金成分によってはマルテンサイト相を生成する
場合もあるが、低Ｃ，低Ｎであるため加工性の低下は顕
著ではない。しかし、ＳＵＨ４０９Ｌと同程度の加工性
を確保するためには、フェライト単相とすることが好ま
しい。また、使用温度域８００〜８５０℃でオーステナ
イト相を生成すると、高温酸化特性に悪影響を及ぼす虞
れがある。そこで、本成分系においては、Ａc1点が８５
０℃以上となるように合金設計することが好ましい。
な合金成分であるが、過剰のＡｌを含有させると加工
性，溶接性及び靭性を低下させる原因となる。更に、Ａ
ｌは、鋼の脱酸に不可欠な元素であるが、本成分系では
Ｓｉを含有していることからＡｌによる脱酸は特に必要
としない。したがって、Ａｌ含有量を０．１質量％以下
に調整した。なお、より加工性が重視される場合、Ａｌ
含有量を０．０５質量％以下に規制することが好まし
い。本発明に従ったフェライト系高Ｃｒ鋼では、組織に
関する規定は特にないが、成分的にはフェライト単相で
ある。合金成分によってはマルテンサイト相を生成する
場合もあるが、低Ｃ，低Ｎであるため加工性の低下は顕
著ではない。しかし、ＳＵＨ４０９Ｌと同程度の加工性
を確保するためには、フェライト単相とすることが好ま
しい。また、使用温度域８００〜８５０℃でオーステナ
イト相を生成すると、高温酸化特性に悪影響を及ぼす虞
れがある。そこで、本成分系においては、Ａc1点が８５
０℃以上となるように合金設計することが好ましい。
【００１６】
【実施例】表１に示した組成をもつフェライト系高Ｃｒ
鋼を高周波真空溶解炉で溶製し、３０ｋｇのインゴット
に鋳造した。鍛造後、熱間圧延，焼鈍，冷間圧延及び仕
上げ焼鈍を施し、板厚２．０ｍｍの冷延焼鈍板を製造し
た。なお、表１における試験番号１〜９の鋼は、本発明
で規定した要件を満足するフェライト系高Ｃｒ鋼であ
る。
鋼を高周波真空溶解炉で溶製し、３０ｋｇのインゴット
に鋳造した。鍛造後、熱間圧延，焼鈍，冷間圧延及び仕
上げ焼鈍を施し、板厚２．０ｍｍの冷延焼鈍板を製造し
た。なお、表１における試験番号１〜９の鋼は、本発明
で規定した要件を満足するフェライト系高Ｃｒ鋼であ
る。
【００１７】
【００１８】各冷延焼鈍板から試験片を切り出し、前述
した各種試験に供した。そして、高温酸化特性を連続酸
化試験後の酸化増量，高温強度を７００℃における０．
２％耐力，加工性を室温引張試験における破断伸びで評
価した。表２の結果にみられるように、本発明に従った
試験番号１〜９の鋼は、何れも高温酸化特性及び高温強
度に優れ、しかも良好な加工性を示している。このこと
から、Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｂ，Ｔｉの含有量を厳密に制御し
た効果が確認される。これに対し、Ｃｒ含有量が本発明
で規定した範囲を外れる試験番号１０及びＣｒ＋５Ｓｉ
≧１３の条件を満足しない試験番号１１の鋼では、加工
性はＳＵＨ４０９Ｌと同等以上であるが、高温酸化特性
が不十分である。他方、Ｃｒ含有量が多い試験番号１
２，Ｓｉ含有量が多い試験番号１３，Ｎｂ含有量が多い
試験番号１４の鋼では、高温酸化特性及び高温強度が良
好であっても、十分な加工性が得られていない。また、
試験番号１５の鋼は、Ｎｂ含有量が本発明で規定した範
囲よりも低いため、加工性及び高温酸化特性が良好であ
るものの、高温強度が低く、ＳＵＨ４０Ｌ程度の値しか
得られていない。更に、Ｃｕが添加されていない試験番
号１６及びＣｕを過剰に含む試験番号１７の鋼は、高温
酸化特性及び高温強度が良好であるものの、何れも加工
性が不足している。
した各種試験に供した。そして、高温酸化特性を連続酸
化試験後の酸化増量，高温強度を７００℃における０．
２％耐力，加工性を室温引張試験における破断伸びで評
価した。表２の結果にみられるように、本発明に従った
試験番号１〜９の鋼は、何れも高温酸化特性及び高温強
度に優れ、しかも良好な加工性を示している。このこと
から、Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｂ，Ｔｉの含有量を厳密に制御し
た効果が確認される。これに対し、Ｃｒ含有量が本発明
で規定した範囲を外れる試験番号１０及びＣｒ＋５Ｓｉ
≧１３の条件を満足しない試験番号１１の鋼では、加工
性はＳＵＨ４０９Ｌと同等以上であるが、高温酸化特性
が不十分である。他方、Ｃｒ含有量が多い試験番号１
２，Ｓｉ含有量が多い試験番号１３，Ｎｂ含有量が多い
試験番号１４の鋼では、高温酸化特性及び高温強度が良
好であっても、十分な加工性が得られていない。また、
試験番号１５の鋼は、Ｎｂ含有量が本発明で規定した範
囲よりも低いため、加工性及び高温酸化特性が良好であ
るものの、高温強度が低く、ＳＵＨ４０Ｌ程度の値しか
得られていない。更に、Ｃｕが添加されていない試験番
号１６及びＣｕを過剰に含む試験番号１７の鋼は、高温
酸化特性及び高温強度が良好であるものの、何れも加工
性が不足している。
【００１９】
【００２０】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｃｕの含有量及び相関関
係を厳密に制御することにより、ＳＵＨ４０９Ｌと同等
以上の加工性を確保しながら、８００〜８５０℃の耐熱
性に優れたフェライト系高Ｃｒ鋼が安価に提供される。
このフェライト系高Ｃｒ鋼は、優れた高温酸化特性及び
高温強度を活用し、高温の排ガス雰囲気に曝されるエギ
ゾーストマニホルド，フロントパイプ，触媒担体外筒，
センターパイプ等の排ガス経路部材として好適に使用さ
れる。
は、Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｃｕの含有量及び相関関
係を厳密に制御することにより、ＳＵＨ４０９Ｌと同等
以上の加工性を確保しながら、８００〜８５０℃の耐熱
性に優れたフェライト系高Ｃｒ鋼が安価に提供される。
このフェライト系高Ｃｒ鋼は、優れた高温酸化特性及び
高温強度を活用し、高温の排ガス雰囲気に曝されるエギ
ゾーストマニホルド，フロントパイプ，触媒担体外筒，
センターパイプ等の排ガス経路部材として好適に使用さ
れる。
【図１】 ６００〜９００℃の高温酸化特性に及ぼすＣ
ｒ，Ｓｉの影響
ｒ，Ｓｉの影響
【図２】 ７００℃の高温引張試験における０．２％耐
力に及ぼすＮｂ，Ｔｉの影響
力に及ぼすＮｂ，Ｔｉの影響
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｃ：０．０２質量％以下，Ｓｉ：０．６
０〜１．２０質量％，Ｍｎ：１．５質量％以下，Ｃｒ：
８．０〜１０．０質量％，Ｎ：０．０２質量％以下，Ｎ
ｂ：０．１〜０．４質量％，Ｃｕ：０．０２〜０．３０
質量％を含み、Ａｌを０．１質量％以下に規制し、残部
が実質的にＦｅの組成をもち、Ｃｒ＋５Ｓｉ≧１３が満
足されている高温強度及び高温酸化特性に優れたエンジ
ン排ガス経路部材用フェライト系高Ｃｒ鋼。 - 【請求項２】 請求項１記載の組成がＴｉ：０．３質量
％以下，Ｍｏ：０．５質量％以下及びＷ：０．５質量％
以下の１種又は２種以上を含む高温強度及び高温酸化特
性に優れたエンジン排ガス経路部材用フェライト系高Ｃ
ｒ鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30849396A JPH10147848A (ja) | 1996-11-19 | 1996-11-19 | 高温強度及び高温酸化特性に優れたエンジン排ガス経路部材用フェライト系高Ｃｒ鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30849396A JPH10147848A (ja) | 1996-11-19 | 1996-11-19 | 高温強度及び高温酸化特性に優れたエンジン排ガス経路部材用フェライト系高Ｃｒ鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10147848A true JPH10147848A (ja) | 1998-06-02 |
Family
ID=17981682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30849396A Withdrawn JPH10147848A (ja) | 1996-11-19 | 1996-11-19 | 高温強度及び高温酸化特性に優れたエンジン排ガス経路部材用フェライト系高Ｃｒ鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10147848A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004022808A1 (ja) * | 2002-09-03 | 2004-03-18 | Jfe Steel Corporation | 構造用Ｃｒ鋼およびその製造方法 |
| EP1408132A1 (en) * | 2002-10-08 | 2004-04-14 | Nisshin Steel Co., Ltd. | Ferritic stainless steel sheet for use in exhaust parts with good formability, high-temperature strength, high-temperature oxidation resistance, and low-temperature toughness |
| JP2012097342A (ja) * | 2010-11-05 | 2012-05-24 | Jfe Steel Corp | 太陽電池基板用クロム含有フェライト系鋼板 |
-
1996
- 1996-11-19 JP JP30849396A patent/JPH10147848A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004022808A1 (ja) * | 2002-09-03 | 2004-03-18 | Jfe Steel Corporation | 構造用Ｃｒ鋼およびその製造方法 |
| EP1408132A1 (en) * | 2002-10-08 | 2004-04-14 | Nisshin Steel Co., Ltd. | Ferritic stainless steel sheet for use in exhaust parts with good formability, high-temperature strength, high-temperature oxidation resistance, and low-temperature toughness |
| JP2012097342A (ja) * | 2010-11-05 | 2012-05-24 | Jfe Steel Corp | 太陽電池基板用クロム含有フェライト系鋼板 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040203 |