JPH1025551A - 加工性に優れた耐熱用フェライト系ステンレス鋼パイプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一次加工割れおよび二次加工割れを再現性良
く確実に防止できるフェライト系ステンレス鋼溶接パイ
プを提供する。 【解決手段】 質量%で、C:0.03%以下,Si:2.0%以下,Mn:
2.0%以下,Cr:5.0〜30.0%,N:0.03%以下を含有し、さら
に、Nb:0.05〜1.0%,Ti:0.01〜1.0%以下,Mo:0.05〜3.0%,
Cu:0.02〜1.0%の１種または２種以上を含有し、残部がF
eおよび不可避的不純物からなる鋼板または鋼帯を溶接
して造管したパイプであって、造管後に特定条件の熱処
理を受けて素材鋼中に存在する析出物の含有量が1.0質
量%以下、または1.2質量%以上に調整されており、か
つ、溶接熱影響部の結晶粒度がJIS-G0552に準拠した結
晶粒度番号で3番以上である、加工性に優れた耐熱用フ
ェライト系ステンレス鋼パイプ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶接により造管さ
れた加工性に優れた耐熱用フェライト系ステンレス鋼パ
イプに関する。

【０００２】

【従来の技術】耐熱用フェライト系ステンレス鋼は、オ
ーステナイト系ステンレス鋼よりも熱膨張係数が小さ
く、加熱・冷却の繰り返される用途に有利であること、
比較的安価であることから、自動車排ガス経路部材や各
種プラント材などの様々な分野で使用され始めている。
特に、排ガス経路部材として使用されるステンレス鋼パ
イプは、過酷な加工が施されるため、耐熱性に加え、優
れた加工性が要求される。しかしながら、これらの材料
には、通常、高温強度や耐酸化性を向上させるためにＮ
ｂ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｍｏなどの強化元素を添加しているた
め、加工性はむしろ低下する傾向にある。

【０００３】ステンレス鋼パイプは、製造コストが高い
シームレスパイプを除いて、一般に、鋼板または鋼帯の
幅方向両端どうしを溶接して造管される。溶接方法とし
ては、ＴＩＧ溶接，高周波溶接，レーザー溶接などが挙
げられる。これらいずれの溶接方法を用いても、造管時
に塑性ひずみが加わるため、管全体の延性は、同一成分
のステンレス冷延鋼板に比べて若干劣る。また、溶接金
属および溶接熱影響部はこれら以外の部分よりも結晶粒
が大きくなるため、管全体でみると加工性や低温靱性も
冷延鋼板に比べ低下するのが通常である。

【０００４】ステンレス鋼パイプの加工性を改善する手
段として、造管時に発生する塑性ひずみを極力少なくす
る造管方法が提案されている。しかしながら、造管方法
の改善のみではステンレス冷延鋼板なみの十分な加工性
は必ずしも得られない。そこで、さらに良好な加工性を
得るためには、造管したパイプをさらに焼鈍する方法が
採られている。この焼鈍は材料の軟化が目的であるか
ら、フェライト系ステンレス鋼では一般に６００〜８０
０℃程度の温度で行われる。造管後に焼鈍を行ったパイ
プ（以下焼鈍パイプと記す）は、造管ままのパイプより
も加工性が改善されているため、たとえば自動車排ガス
の経路部材などに多く用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、自動車排ガス経
路部材は、省スペースや排気効率の向上のため、より複
雑な構造になりつつある。これに伴ってパイプの形状も
複雑となり、厳しい加工が施される傾向にある。つま
り、造管ままのパイプ、あるいは焼鈍パイプに対して施
される曲げ，偏平，縮管，拡管などの一次加工だけでな
く、一次加工が施されたパイプに対してさらに拡管，縮
管等を行うといった、いわゆる二次加工も頻繁に行われ
るようになっている。二次加工は、破断限界に近い状態
での加工となるため、一次加工に比べると割れ発生に対
して極めて厳しい条件での加工である。

【０００６】このような二次加工によって発生する割れ
（二次加工割れ）は、６００〜８００℃程度の温度での
前述の焼鈍を施すだけでは十分に防止できなかった。そ
こで本発明者らは、先に特願平７−３０８４７９号にお
いて、耐二次加工割れ性に優れたフェライト系ステンレ
ス鋼パイプおよびその製造方法を提案した。それは、造
管後に８５０〜１０００℃の温度範囲で焼鈍を行うこと
によって、析出物の多量生成と溶接熱影響部（ＨＡＺ
部）の結晶粒粗大化を抑制するものであり、それによっ
て二次加工割れの防止が図られた。

【０００７】しかし、前記特願平７−３０８４７９号の
発明では二次加工割れは防止できたが、その一方で、パ
イプそのものの延性が本来冷延焼鈍板が有している延性
よりも低下する場合があるといった問題や、一次加工で
脆性割れを生じることがあるといった問題が新たに生じ
た。延性不足が生じる要因としては、加工歪みの除去不
足，析出物生成による局部的な延性低下などが挙げられ
るが、これらを完全に防止する手法は明確にされていな
い。また、脆性割れは材料の破断限界範囲内での軽度の
加工で生じる割れであり、その防止手段も確立されてい
ない。このような現状においては、パイプ加工時の割れ
発生率を予測することが困難であり、操業中に急に割れ
が頻発するといった不測のトラブルを招くこともある。

【０００８】このような延性不足による割れや脆性割れ
の防止手段が確立されていない理由として、フェライト
系ステンレス鋼焼鈍パイプの延性および靭性に関する金
属組織的な知見が十分得られていないことが挙げられ
る。そこで、本発明では金属組織に着目して、可能な限
り冷延焼鈍板に近い延性・靭性を焼鈍パイプに付与する
技術を開示し、延性不足による割れ，脆性割れ，および
二次加工割れを、同時に再現性良く確実に防止できるパ
イプ、すなわち真に加工性に優れた耐熱用フェライト系
ステンレス鋼パイプ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】前記目的を達成するため
に、本発明では、パイプ素材鋼の金属組織として２通り
の構成を開示する。

【００１０】１つは、請求項１，請求項２に記載の発明
であり、その構成は、質量％で、Ｃ：０.０３％以下，
Ｓｉ：２.０％以下，Ｍｎ：２.０％以下，Ｃｒ：５.０
〜３０.０％，Ｎ：０.０３％以下を含有し、さらに、Ｎ
ｂ：０.０５〜１.０％，Ｔｉ：０.０１〜１.０％以下，
Ｍｏ：０.０５〜３.０％，Ｃｕ：０.０２〜１.０％の１
種または２種以上を含有し（請求項１）、あるいは特
に、Ｃ：０.０２％以下，Ｓｉ：１.５％以下，Ｍｎ：
０.７〜１.５％以下，Ｃｒ：１５.０〜２０.０％，Ｎ：
０.０２％以下，Ｎｂ：０.３０〜１.０％，Ｔｉ：０〜
０.１０％以下（無添加を含む），Ｍｏ：１.０〜３.０
％，Ｃｕ：０.０２〜０.３％未満を含有し（請求項
２）、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼板ま
たは鋼帯を溶接して造管したパイプであって、金属組織
としては、造管後に加熱速度５０℃／ｓｅｃ以上，焼鈍
温度範囲１０００℃超え１２００℃以下，均熱時間１０
ｓｅｃ以下，冷却速度は水冷以上という条件の熱処理を
受けて素材鋼中に存在する析出物の含有量が１.０質量
％以下に調整されており、かつ、溶接熱影響部の結晶粒
度がＪＩＳ−Ｇ０５５２に準拠した結晶粒度番号で３番
以上である点に特徴を有する、加工性に優れた耐熱用フ
ェライト系ステンレス鋼パイプである。

【００１１】他の１つは、請求項３，請求項４に記載の
発明であり、その構成は、質量％で、Ｃ：０.０３％以
下，Ｓｉ：２.０％以下，Ｍｎ：２.０％以下，Ｃｒ：
５.０〜３０.０％，Ｎ：０.０３％以下を含有し、さら
に、Ｎｂ：０.０５〜１.０％，Ｔｉ：０.０１〜１.０％
以下，Ｍｏ：０.０５〜３.０％，Ｃｕ：０.０２〜１.０
％の１種または２種以上を含有し（請求項１）、あるい
は特に、Ｃ：０.０２％以下，Ｓｉ：１.５％以下，Ｍ
ｎ：０.７〜１.５％以下，Ｃｒ：１５.０〜２０.０％，
Ｎ：０.０２％以下，Ｎｂ：０.３０〜１.０％，Ｔｉ：
０〜０.１０％以下（無添加を含む），Ｍｏ：１.０〜
３.０％，Ｃｕ：０.０２〜０.３％未満を含有し（請求
項２）、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼板
または鋼帯を溶接して造管したパイプであって、金属組
織としては、造管後に加熱速度３℃／ｓｅｃ以上，焼鈍
温度範囲９５０℃以上１０５０℃以下，均熱時間１００
ｓｅｃ以上，冷却速度は水冷以上という条件の熱処理を
受けて素材鋼中に存在する析出物の含有量が１.２質量
％以上に調整されており、かつ、溶接熱影響部の結晶粒
度がＪＩＳ−Ｇ０５５２に準拠した結晶粒度番号で３番
以上である点に特徴を有する、加工性に優れた耐熱用フ
ェライト系ステンレス鋼パイプである。

【００１２】ここで、加熱速度とは材料温度が４００℃
から焼鈍温度に達するまでの平均昇温速度をいう。均熱
時間とは材料温度が焼鈍温度範囲内にある時間をいう。
水冷とは材料を炉外に出して直ちにパイプ外面に多量の
水を噴射して概ね常温付近まで冷却することをいう。析
出物は主として炭化物およびラーベス相である。析出物
の含有量は、溶接部，溶接熱影響部およびそれ以外の部
分を全て含んだパイプ素材中における含有量をいう。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明者らは、フェライト系ステ
ンレス鋼焼鈍パイプについて、延性不足による割れや脆
性割れ（いずれも一次加工割れ）が生じた材料を詳細に
調査したところ、延性不足による割れの破面は延性破面
と脆性破面が混在する形態であり、また軽度の加工にも
かかわらず発生する脆性割れではほぼ全域が脆性破面で
あった。つまり、これらの一次加工割れにおいては脆性
破面が観察されることがわかった。そして、これらの脆
性破面は、溶接熱影響部の結晶粒が粗大化した部分に多
く見られること，その割れの起点は主として析出物であ
ること等が明らかになった。このうち特に析出物の影響
について、本発明者らは、脆性破面を呈する前記一次加
工割れの発生は、析出物の「析出量」だけではなく「析
出形態」にも大きく依存することを見出した。すなわ
ち、一次加工における延性不足による割れや脆性割れ
は、多量の析出物が生成する初期の段階（微細な析出物
が多量に存在する状態）において生じること、そして、
析出物の量が極めて少ない場合，および、逆に析出
物が多量に生成し、生成後に凝集等の反応によって数が
減少した場合の２通りのケースにおいて、これらの割れ
は顕著に防止しうることを知見したのである。以下に、
本発明を特定する事項についての規定理由を説明する。

【００１４】ＣとＮは、一般的にはクリープ強さやクリ
ープ破断強さなどの高温強度を向上させるために有効な
元素である。しかしＣとＮの含有量が多くなると耐酸化
性，加工性，靱性が低下する。また、ＣとＮを多く添加
するとＮｂやＴｉなどの炭窒化物の添加量を増加させる
必要があり、コスト高になる。そこで本発明においては
Ｃの含有量，Ｎの含有量とも０.０３質量％以下とし
た。

【００１５】Ｓｉは、耐高温酸化性を改善する元素であ
る。その効果を発揮させるためには０.２質量％以上含
有させることが好ましい。しかし、過剰に添加すると硬
さが増し、加工性および靱性が低下する。そこでＳｉの
含有量は２.０質量％以下とした。

【００１６】Ｍｎは、高温酸化特性、特に表層酸化物の
密着性を著しく改善する元素である。しかし、過剰に含
有すると硬質となり、低温靱性や加工性の低下を招く。
そこでＭｎの含有量は２.０質量％以下とした。酸化物
の密着性と、加工性・靭性を十分に両立させるために
は、Ｍｎ含有量は０.７〜１.５質量％の範囲とすること
が望ましい。

【００１７】Ｃｒは、フェライト相を安定させ、また、
耐食性および耐高温酸化性を改善させるため必要不可欠
な元素である。耐高温酸化性を良好にするためにはＣｒ
の含有量は多いほど好ましい。しかし、過剰に含有する
と鋼の脆化を招き、また、硬質となって、加工性を劣化
させる他、原料価格が高くなる。そこでＣｒの含有量は
５.０〜３０.０質量％とした。耐食性および耐高温酸化
性と、加工性をより高いレベルで両立させるためには、
Ｃｒの含有量は１５.０〜２０.０質量％の範囲が望まし
い。

【００１８】Ｎｂは、高温強度の上昇に有効に作用する
元素である。高温強度を上昇させるためには少なくとも
０.０５％以上含有する必要がある。一方、Ｎｂを過剰
に含有すると低温靱性や加工性の低下を招く。高温強度
を維持し、なおかつ、低温靱性や加工性低下にあまり影
響を及ぼさないようにするため、Ｎｂの含有量は０.０
５〜１.０質量％とした。十分な高温強度を確保するた
めには、０.３〜１.０質量％とするのが好ましい。

【００１９】Ｔｉは、鋼板のｒ値を向上させ、深絞り性
に有効な元素である。その効果を十分に得るためには
０.０１質量％以上含有させることが望ましい。しか
し、Ｔｉを添加するとＴｉＮを生成しやすく、過剰のＴ
ｉ添加は鋼板におけるヘゲ疵の発生による歩留低下や、
溶接性の低下を招く。そこでＴｉの含有量の上限は１.
０質量％とした。疵発生および溶接性の低下を極力避け
るためには、特にＴｉの含有量の上限を０.１０質量％
とすることが望ましい。

【００２０】Ｍｏは、耐食性，耐酸化性および高温強度
の改善に有効な元素である。しかし、多量に含有すると
鋼の脆化を招く。そこでＭｏの含有量は０.０５〜３.０
質量％とした。十分な高温強度を確保するためには、
１.０〜３.０質量％とするのが好ましい。

【００２１】Ｃｕは、低温靱性と加工性の両方を向上さ
せるのに有効な元素であり、その効果は０.０２％の含
有で顕著となる。しかし、Ｃｕを過剰に含有させると加
工性に支障をきたす。そこでＣｕの含有量は０.０２〜
１.０質量％とした。なお、高温強度を確保する等の目
的で特にＮｂ，Ｍｏ等の合金元素を比較的多量に添加す
る場合には、十分な加工性を維持するために、Ｃｕの上
限は０.３０質量％とすることが好ましい。

【００２２】パイプの素材鋼中に存在する析出物の含有
量、および溶接熱影響部の結晶粒度は、本発明を特定す
るうえで特に重要な事項である。本発明者らは、種々の
化学組成を有する鋼について金属組織と延性・靭性の関
係を調査することによって、析出物の含有量および溶接
熱影響部の結晶粒度を規定するに至った。以下にその調
査方法と結果を、１８Ｃｒ−１Ｍｎ−２Ｍｏ−０.７Ｎ
ｂ鋼を用いて行った試験について例示する。

【００２３】供試材としてφ４５.０ｍｍ×ｔ２.０ｍｍ
の高周波造管パイプを種々の温度で焼鈍した焼鈍パイプ
を用いた。これらのパイプについて「偏平試験」および
「引張試験」を行って加工性を調査した。偏平試験は、
ＪＩＳ−Ｇ０２０２に準拠した偏平を、溶接部が圧縮方
向に対し直角になるようにして行い、割れが発生した時
点で試験を中断し、偏平高さを測定し、偏平高さが径の
１／３（１５ｍｍ）以下のものを偏平割れなしと評価す
る方法で行った。この方法で偏平割れなしの評価が安定
して得られるものは、実操業での一次加工において脆性
割れを十分に回避できることを本発明者らは別途確認し
ている。引張試験は、ＪＩＳ−Ｚ２２４１に準拠して行
い、破断伸びを測定した。この破断伸びが安定して４０
％以上を示すものは、実操業での一次加工において延性
不足による割れを十分に回避できることを本発明者らは
別途確認している。

【００２４】析出物の含有量は、パイプから溶接部を含
むようにサンプルを切り出し、このサンプルを１０％Ａ
Ａ液（１０％アセチルアセトン＋１％テトラメチルアン
モニウムクロライド＋メタノール）を用いて電解して析
出物を抽出し、析出物の重量を電解量で除して求めた。
溶接熱影響部の結晶粒度は、ＪＩＳ−Ｇ０５５２に準拠
した比較法により求めた。

【００２５】図１にこれらの試験結果を示す。図１から
は興味深い結果がわかる。すなわち、偏平割れが発生し
ない領域および破断伸び４０％以上が安定的に得られる
領域は、ともに析出物の含有量が１.０質量％以下の範
囲と１.２質量％以上の範囲に２分して存在するのであ
る。そして、その中間（１.０質量％超え１.２質量％未
満）の領域では、偏平割れが発生するとともに破断伸び
の値も不安定となるのである

【００２６】このような結果が得られた理由は必ずしも
明確ではないが、焼鈍によって生じた析出物の大きさ・
分布状態と割れ発生との関係から次のように考えられ
る。 .析出物が非常に少ない場合（１.０質量％以下）に
は、脆性破壊の起点となる析出物そのものが少ないの
で、一次加工において割れが発生しない。.析出物の
量が中程度の場合（１.０質量％超え１.２％質量未
満）、これは多量に生成する初期段階の状態に相当し、
微細な析出物が多数存在することになる。このような析
出物は破壊の起点として作用することに加えて格子歪み
にも影響を及ぼすので、一次加工において割れが発生す
る。.析出物の量がさらに多くなった場合（１.２質量
％以上）、析出物の凝集が起こっており、数自体は減
る。したがって、起点の数が減少するとともに、このよ
うな凝集した析出物は格子歪みに対して影響を及ぼすこ
とが少なくなるので、一次加工において割れが発生しな
い。

【００２７】このような観点から、本発明のステンレス
鋼パイプは、素材鋼中に存在する析出物の含有量が１.
０質量％以下に調整されているか、あるいは１.２質量
％以上に調整されていることを要件とした。ここで、析
出量が１.２質量％以上の場合、あまり大量に析出物が
存在すると析出物が凝集粗大化し、この析出物そのもの
が破壊することにより脆性割れの起点となるおそれがあ
るので、析出物含有量は２.０質量％以下の範囲とする
ことが望ましい。

【００２８】溶接熱影響部の結晶粒度は、靭性を確保す
るために粗大粒であってはならない。後述の実施例で明
らかにするように、この結晶粒度がＪＩＳ−Ｇ０５５２
に準拠した結晶粒度番号で３番以上としなくては、高い
靭性を安定して確保できない。

【００２９】次に、パイプの焼鈍条件について説明す
る。図２に、種々の条件で焼鈍を行ったパイプの破断伸
びおよび偏平割れを、加熱速度と均熱時間の関係で整理
して示す。この結果から、本発明の目的、すなわち十分
な延性と靭性を確保するためには、２種類の手段を執り
うることがわかる。つまり、急速加熱・短時間均熱・急
冷という手段によって析出物の生成を抑制する方法、お
よび、均熱時間を十分にとったのち急冷するという手段
によって析出物の多量生成・安定化を図る方法によっ
て、一次加工での割れを安定的に回避できるのである。
これらの試験結果を根拠にして、焼鈍における加熱速度
と均熱時間を本発明で規定する範囲に定めた。なお、均
熱時間を十分にとったのち急冷するという手段を用いる
場合の均熱時間の上限は特に規定しないが、あまり均熱
時間を長くすると析出物の生成が大量になり過ぎること
から、析出物が凝集粗大化し、前述のように脆性割れの
起点となるおそれがある。このため、均熱時間は１０ｍ
ｉｎ以下で行うことが好ましい。

【００３０】焼鈍温度は、基本的には低すぎると長時間
の加熱を行っても微細析出物が多量に発生して、これが
脆性破壊の起点となり、逆に高すぎると短時間の加熱で
も溶接熱影響部が粗大化して靭性が低下する。本発明で
はこのような観点に基づき、それぞれの方法について最
適な焼鈍温度範囲を規定した。すなわち、急速加熱・短
時間均熱・急冷によって析出物の生成を抑制する場合に
は１０００℃超え１２００℃以下とすることが適切であ
り、一方、均熱時間を十分にとったのち急冷する場合に
は９５０〜１０５０℃の範囲とすることが適切である。

【００３１】冷却速度は、均熱後の冷却過程で延性・靭
性を害する微細な析出物が生成しないように、水冷以上
とした。

【００３２】本発明を実施するために使用する具体的な
熱処理方法としては、急速加熱・短時間均熱・急冷によ
って析出物の生成を抑制する手段を採用する場合には、
例えば、高周波加熱方法，直接通電加熱方法，イメージ
炉加熱方法，レーザー加熱方法など、急速加熱に適した
方法を用いるのがよい。一方、均熱時間を十分にとった
のち急冷する手段を採用する場合には、上記の他、例え
ば、大気炉あるいは各種雰囲気炉を用いた連続式または
バッチ式の加熱方法が使用でき、なかでもコストの低い
ガスバーナー炉を使用することが可能である。なお、一
般に焼鈍を行った後に、形状矯正や、酸洗による焼鈍ス
ケール除去等を行うが、これらの方法については特に規
定しない。

【００３３】

【実施例】表１に示すＧ０１〜Ｇ０９の化学組成のフェ
ライト系ステンレス鋼を溶製し、熱間圧延、焼鈍、冷間
圧延を経て２.０ｍｍの板とし、８００〜１１５０℃の
温度で焼鈍したのち酸洗して、造管用の鋼帯を得た。こ
れらの鋼帯を、高周波溶接にて外径４５ｍｍのパイプに
造管したのち、種々の温度で焼鈍を行い、長さ５００ｍ
ｍに切断して加工試験用パイプを得た。

【００３４】

【表１】

【００３５】これらの供試材を用いて、先に述べた方法
で常温での「引張試験」および「偏平試験」を行った。
また、溶接部が曲げの外側になるように、中心軸の半径
４５ｍｍで９０°に曲げる「曲げ加工試験」も行い、割
れ発生の有無を調べた。以上の一次加工試験に加え、以
下に示す「低温曲げ偏平試験」による二次加工試験も行
った。すなわち、高周波溶接部が曲げの外側になるよう
に、中心軸の半径４５ｍｍで９０°に曲げたのち（一次
加工）、常温〜−６０℃の各温度でＪＩＳ−Ｇ０２０２
−Ｎｏ.２０２１に準拠した偏平を径の１／３の高さま
で行い（二次加工）、割れの有無を調査した。そして、
低温曲げ偏平試験で−５０℃においても割れが発生しな
いものを、二次加工性良好と評価した。

【００３６】まず、急速加熱・短時間均熱・急冷によっ
て析出物の生成を抑制する手段を用いて製造したパイプ
についての試験結果を、比較例とともに、表２に示す。
これらのパイプは、高周波加熱方法によって焼鈍された
ものである。なお、表２中、偏平試験結果は径の１／３
（１５ｍｍ）の偏平を行ったときに割れの発生しなかっ
たものを○、曲げ加工試験結果は上記曲げ加工試験で割
れが発生しなかったものを○、二次加工試験結果は上記
低温曲げ偏平試験で−５０℃においても割れが発生しな
かったものを○と表示した。

【００３７】

【表２】

【００３８】Ｎｏ.１〜Ｎｏ.１５の本発明例は、加熱速
度５０℃／ｓｅｃ以上，焼鈍温度範囲１０００℃超え１
２００℃以下，均熱時間１０ｓｅｃ以下，水冷の条件で
製造されたものである。これらはいずれも、析出物の含
有量が１.０質量％以下に抑えられており、なおかつ結
晶粒度番号も３番以上となっているため、常温での伸び
は安定して４２％以上もの高い値を示し、偏平試験や曲
げ加工試験での割れも認められなかった。なお、これら
本発明例のパイプは、二次加工性も全て良好であった。

【００３９】Ｎｏ.１６〜Ｎｏ.２１は、比較例である。
Ｎｏ.１６および１８は焼鈍温度が高く、Ｎｏ.２０は均
熱時間が長いため、溶接熱影響部の結晶粒度番号が本発
明で規定する範囲から外れ、その結果偏平試験で割れが
発生した。Ｎｏ.１７は焼鈍温度が低く、Ｎｏ.１９は加
熱速度が遅く、Ｎｏ.２１は冷却速度が遅いため、加
熱，均熱，冷却のいずれかの段階で延性・靭性に有害な
微細析出物が生成して析出物の含有量が本発明規定範囲
から外れ、その結果偏平試験および曲げ加工試験で割れ
が発生した。

【００４０】次に、均熱時間を十分にとったのち急冷す
る手段を用いて製造したパイプについての試験結果を、
比較例とともに、表３に示す。これらのパイプは、ガス
バーナー炉による連続加熱方法によって焼鈍されたもの
である。なお、表３中、偏平試験，曲げ加工試験，二次
加工試験の結果表示は先の表２の場合と同様である。

【００４１】

【表３】

【００４２】Ｎｏ.２２〜Ｎｏ.３６の本発明例は、加熱
速度３℃／ｓｅｃ以上，焼鈍温度範囲９５０〜１０５０
℃，均熱時間１００ｓｅｃ以上，水冷の条件で製造され
たものである。これらはいずれも、析出物の含有量が
１.２質量％以上で、なおかつ結晶粒度番号も３番以上
となっているため、常温での伸びは安定して４０％以上
の高い値を示し、偏平試験や曲げ加工試験での割れも認
められなかった。なお、これら本発明例のパイプは、二
次加工性も全て良好であった。

【００４３】Ｎｏ.３７〜Ｎｏ.４２は、比較例である。
Ｎｏ.３７および３９は焼鈍温度が高いため、溶接熱影
響部の結晶粒度番号が本発明で規定する範囲から外れ、
その結果偏平試験および曲げ加工試験で脆性割れを生じ
た。Ｎｏ.３８は焼鈍温度が低く、Ｎｏ.４０は加熱速度
が遅いため、多量の微細析出物が生成して４０％以上の
伸びが得られず、その結果曲げ加工試験で割れが発生し
た。Ｎｏ.４１は均熱時間が０秒（焼鈍温度に到達後直
ちに冷却）と短いため、析出物含有量が本発明で規定す
る範囲を外れ、その結果偏平試験で脆性割れが発生し
た。Ｎｏ.４２は冷却速度が遅いため、冷却中に多量の
微細析出物が生成して延性が低下し、その結果偏平試験
および曲げ加工試験で割れが発生した。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、従来不明確であったフ
ェライト系ステンレス鋼溶接パイプの延性・靭性改善手
段を、金属組織的な観点からとらえて明確化したので、
再現性良く確実に一次加工性および二次加工性に優れた
フェライト系ステンレス鋼パイプが提供できるようにな
った。このため、フェライト系ステンレス鋼を用いた複
雑形状のパイプが安定して製造できるようになり、特
に、自動車排ガス経路部材等の用途においてフェライト
系ステンレス鋼の普及が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】焼鈍パイプの破断伸びおよび偏平割れと、析出
物含有量の関係を示すグラフ。

【図２】焼鈍パイプの破断伸びおよび偏平割れを、加熱
速度と均熱時間の関係で整理したグラフ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 名越 敏郎 山口県新南陽市野村南町4976番地 日新製 鋼株式会社技術研究所内 (72)発明者 長谷川 守弘 山口県新南陽市野村南町4976番地 日新製 鋼株式会社技術研究所内 (72)発明者 辻野 俊明 兵庫県尼崎市鶴町１番地 日新製鋼株式会 社尼崎製造所内 (72)発明者 藤本 佳穂 兵庫県尼崎市鶴町１番地 日新製鋼株式会 社尼崎製造所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 質量％で、Ｃ ：０.０３％以下，Ｓ
   ｉ：２.０％以下，Ｍｎ：２.０％以下，Ｃｒ：５.０〜
   ３０.０％，Ｎ ：０.０３％以下を含有し、さらに、Ｎ
   ｂ：０.０５〜１.０％，Ｔｉ：０.０１〜１.０％以下，
   Ｍｏ：０.０５〜３.０％，Ｃｕ：０.０２〜１.０％の１
   種または２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避的
   不純物からなる鋼板または鋼帯を溶接して造管したパイ
   プであって、造管後に加熱速度５０℃／ｓｅｃ以上，焼
   鈍温度範囲１０００℃超え１２００℃以下，均熱時間１
   ０ｓｅｃ以下，冷却速度は水冷以上という条件の熱処理
   を受けて素材鋼中に存在する析出物の含有量が１.０質
   量％以下に調整されており、かつ、溶接熱影響部の結晶
   粒度がＪＩＳ−Ｇ０５５２に準拠した結晶粒度番号で３
   番以上である、加工性に優れた耐熱用フェライト系ステ
   ンレス鋼パイプ。
2. 【請求項２】 鋼板または鋼帯は、質量％で、Ｃ ：
   ０.０２％以下，Ｓｉ：１.５％以下，Ｍｎ：０.７〜１.
   ５％以下，Ｃｒ：１５.０〜２０.０％，Ｎ ：０.０２
   ％以下，Ｎｂ：０.３０〜１.０％，Ｔｉ：０〜０.１０
   ％以下（無添加を含む），Ｍｏ：１.０〜３.０％，Ｃ
   ｕ：０.０２〜０.３％未満を含有し、残部がＦｅおよび
   不可避的不純物からなる、請求項１に記載の加工性に優
   れた耐熱用フェライト系ステンレス鋼パイプ。
3. 【請求項３】 質量％で、Ｃ ：０.０３％以下，Ｓ
   ｉ：２.０％以下，Ｍｎ：２.０％以下，Ｃｒ：５.０〜
   ３０.０％，Ｎ ：０.０３％以下を含有し、さらに、Ｎ
   ｂ：０.０５〜１.０％，Ｔｉ：０.０１〜１.０％以下，
   Ｍｏ：０.０５〜３.０％，Ｃｕ：０.０２〜１.０％の１
   種または２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避的
   不純物からなる鋼板または鋼帯を溶接して造管したパイ
   プであって、造管後に加熱速度３℃／ｓｅｃ以上，焼鈍
   温度範囲９５０℃以上１０５０℃以下，均熱時間１００
   ｓｅｃ以上，冷却速度は水冷以上という条件の熱処理を
   受けて素材鋼中に存在する析出物の含有量が１.２質量
   ％以上に調整されており、かつ、溶接熱影響部の結晶粒
   度がＪＩＳ−Ｇ０５５２に準拠した結晶粒度番号で３番
   以上である、加工性に優れた耐熱用フェライト系ステン
   レス鋼パイプ。
4. 【請求項４】 鋼板または鋼帯は、質量％で、Ｃ ：
   ０.０２％以下，Ｓｉ：１.５％以下，Ｍｎ：０.７〜１.
   ５％以下，Ｃｒ：１５.０〜２０.０％，Ｎ ：０.０２
   ％以下，Ｎｂ：０.３０〜１.０％，Ｔｉ：０〜０.１０
   ％以下（無添加を含む），Ｍｏ：１.０〜３.０％，Ｃ
   ｕ：０.０２〜０.３％未満を含有し、残部がＦｅおよび
   不可避的不純物からなる、請求項３に記載の加工性に優
   れた耐熱用フェライト系ステンレス鋼パイプ。