JPS607699B2 - 高温での耐変色性にすぐれたフエライトステンレス鋼 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、高温酸化による肉厚減少が少ないばかりで
なく、変色もまたきわめて少ない性質を具備する高温用
フェライトステンレス鋼に関する。

例えば、石油ストーブの燃焼部品、光やレーザーの高温
反射板など、高温環境に使用される部材には、何よりも
まず第１に耐高温酸化性が必要とされる。

従来かかる用途に多用されている材料に、フェライト系
のＳＵＳ４３０鋼がある。この鋼は高温酸化による肉厚
減量は一般に比較的少ない方であるが、Ｆｅを含有する
スケールが生成するため４００ｑｏ以上に熱されると表
面が極端に変色する。この高温での変色は、例えば石油
ストーブの燃焼部品に用いた場合、美観という点では勿
論のこと、燃焼条件の不安定化を防ぐという意味からも
極力避けたい現象である。また、光やレーザーの高温反
射板としての用途でも、変色は反射効率を下げ使用寿命
を落とす。耐酸化性の良好な材料として、上言己ＳＵＳ
４３０鋼のほかに挙げられるのは、ＳＵＳ３１０鋼、そ
れにＳＵＨ２１鋼などであるが、何れも高温での耐変色
性ということになると、今一つ満足のゆくものとは云え
ない。

ＳＵＳ３１０鋼は、Ｃｒ２０３皮膜によって耐酸化性を
確保するものであるから、上言己Ｆｅ系スケールの生成
するＳＵＳ４３０鋼に較べれば変色は多少少ないものの
、十分とは云い難い。ＳＵＨ２１鋼も、（ＦｅＡ〆）２
０３スケールを生成するもので、上記ＳＵＳ３１鶴飼よ
りも多少良好な耐変色性を有してはいるが、それでもな
お十分な変色防止効果を発揮するとはいいがたい。さら
に、高温材料としては、従来より数多〈の開発がなされ
てきたが、何れも酸化による肉厚減少を抑えることに主
眼がおかれ、高温下での変色までを考慮した例は禾だ見
当らないのが現状である。

本発明は高温酸化による肉厚減少が少ないのは勿論のこ
と、高温下での変色もきわめて少ないとの要件を満たす
フェライト系ステンレス鋼の提供を目的とするものであ
る。

本発明者らは、高温酸化とそれに伴う変色を抑制するに
有効な銅組成を見し、出すべく、種々実験、研究を重ね
た結果、Ｃｒステンレス鋼をベースに、Ｃ量を低下せし
めた上で、ＳｉとＡそを添加することにより、とくに１
０００ｑ０以下での耐変色性の著しい改善が達成される
という知見を得た。

すなわち本発明は、ＣＯ．０３％以下、Ｍｎｌ％以下、
Ｃｒ１２〜２５％、Ｔｉｏ．１〜０．６％を含有し、Ｓ
ｉｏ．４〜３％、Ａ夕２．７％を越え４％以下の双方を
合計量で３．１％を越えて含み残部はＦｅおよび不可避
的不純物からなることを特徴とする耐変色性にすぐれた
フェライトステンレス鋼を要旨とする。本発明鋼では、
ＳｉとＡその適正量の複合添加により、防護性のきわめ
て高いＡ夕２０３、Ｓｉ０２の皮膜が形成され、他方変
色の早いＦｅ系、Ｃｒ系のスケ−ルの正成は可及的に抑
制されるため、高温下での変色をきわめて小さく抑える
ことができる。ＳｉとＡその複合添加を採用しても、Ｓ
ｉが低い場合には、（Ａ〆．Ｆｅ）２０３スケールの生
成が著しく、十分な変色抑制は期待できない。（ＦｅＡ
夕）２０３はＳｉ０２に較べて防護性が劣るからである
。本発明鋼は、石油ストーブの燃焼部品に用いた場合、
燃焼条件の安定化および燃焼部輝度低下の抑制にきわめ
て有効であり、また高温反射板などの用途では、酸化に
よるくもりを防いで寿命延長をもたらす等のメリットが
期待できる。また本発明鋼は、１２００ｑｏ程度でも十
分な耐酸化性を有するため、通常の耐熱用途に使用して
も有効である。以下に、本発明鋼の成分限定の理由につ
いて説明する。Ｃ：高温での耐酸化性を劣化させ、ひい
ては高温下での表面変色を促進するもので、０．０３％
以下に抑える必要がある。

Ｍｎ：通常製鋼上不可避的に含有されるとともに、脱酸
上、さらには鋼の熱間加工性改善の意味で必要な元素で
あるが、１％を越えると酸化皮膜中に含まれて来て変色
を増長することになるもので、１％以下とする。

Ｃｒ：Ｓｉ、Ａ〆とともに本発明鋼の特徴的な成分であ
り、Ａ夕２０３、Ｓｉ０２の皮膜を形成させるのに１２
％以上必要である。

１２％禾満のＣｒ量では、目的とする成分の皮膜の均一
形成が得られず、Ｃｒ２０３皮膜が成長して、耐変色性
が良好とならない。

Ｃｒは１２％以上では多ければ多いほど、Ａそ２０３、
Ｓｊ０２皮膜の安定度が高められるが、２５％を上廻る
と加工性劣化の弊害が生じる。Ｔｉ：ＣとＮを固定する
だけでなく、皮膜中に入ってその保護性を安定化する作
用がある。

また加工性にとっても好ましい元素であり、０．１％以
上の添加が必要なるも、これが０．６％を越える場合は
鋼の表面肌への悪影響が出る。Ｓｉ、Ａ〆：これらは何
れも本発明鋼において最も重要は元素であり、鋼表面に
極薄の皮膜を形成し耐酸化性および耐変色性を向上させ
る効果がある。

各単独での添加でもある程度の効果はあるが、複合的に
３．１％を越えて含有すると、相乗的に大きな効果が発
現する。この場合、Ａそは少なくとも２．７％を越えた
含有が必要で、Ｓｊについては０．４％以上含まれてい
なければ相乗効果は得られない。Ａそ、Ｓｉがそれぞれ
２．７％を越えた量、０．４％以上でその合計量が３．
１％を越えたところでは、Ａ夕、Ｓｉの量が増すに従っ
て、鋼の性能は若干ずつよくなってゆく。Ａ夕、Ｓｉが
上記の範囲を満たす場合は、鋼表面へのＣｒ酸化物の生
成は殆んどみられず、Ａそ２０３、Ｓｉ０２を主体とす
る酸化物が確保できる。Ｓｉには、Ａそ２０３の安定性
を高める効果もあり、とくにこれが０．４％未満の場合
とそれ以上の場合とでは効果上大きな差異が認められる
。他方、Ｓｉ、Ａ〆は過剰になると加工性を弊害をもた
らすので、上限をそれぞれ３％、４％に制限した。この
範囲のＳｉ、Ａそであれば、製造条件を十分に管理しさ
えすれば、表面性状の良好な冷延鋼板の製造も十分可能
である。次に、本発明鋼の実施例を掲げ、本発明の効果
について詳細に説明する。

第１表に示す（１）〜（１７）の鋼を供試材として用意
した。

（１）〜（４）は市販のステンレス鋼を用い、（５）〜
（１７）は、実験室にて溶製→鍛造→熱間圧延→屍鈍→
袷間圧延→焼鈍→酸洗、以上の工程を経て製造したもの
である。これらの供試材より短冊状の試験片を採取し、
酸化試験に供した。

酸化試験は、（１）大気中、（２）灯油燃焼雰囲気中と
しての石油ストーブの燃焼筒の間に吊り下げて、実施し
た。雰囲気温度としては、大気中では５００ｏｏ、９０
０ｑｏおよび１２００℃、灯油燃焼雰囲気中では５００
ｑｏ、８００午０とした。（２）の場合は、燃焼筒内の
温度分布を予め測定し、上記試験温度になる位置を求め
、そこに試験片を位置せしめた。試験中、供試片のいく
つかを選びこれに熱電対を取り付けて、温度の測定を行
なったが、その結果供試片は略目標の温度になっている
ことが確認された。第２表に、これ試験前後の供試片の
重量変化を調査した結果を示す。

同表において、重量は絶対重量で示してあり、ここでの
測定精度は０．１〜０．２雌が限度であったため、（１
）の試験では、小数点以下２桁、（２）では４・数点以
下１桁の表示とした。第１表 第２表 上表に明らかな如く、本発明鋼（１１），（１２），（
１４），（１７）は、大気中、灯油燃焼雰囲気中の何れ
においても、市販のフェライト鋼（１）、（４）や同じ
くオーステナィト鋼（２），（３）、更には比較鋼（６
），（９）と較べても、酸化による重量変化についてき
わめて小さい値を記録した。

とりわけ、大気中の低温下で、本発明鋼とその他の鋼の
間の差は顕著である。上記試験後の各供試片の変色度合
を目視観察したところによれば、大気中、１２００ｏｏ
で金属光沢を失うのは全てに共通して云える。

しかしながら、本発明鋼（１１），（１２），（１４）
，（１７）は、９００ｑｏの条件では白黄色に僅かに変
色するだけで、地の金属光沢の余韻を十分に残す。これ
に対し市販鋼、比較鋼は、同条件下で金属光沢はほとん
ど認められなかった。市販鋼（１），（２）に至っては
何れも完全な黒色にまで変化していた。大気中、５００
ｑｏでは、本発明鋼は、殆んど判別し得ない、ほんの僅
かの黄ばみがある程度であったのに対し、市販鋼、比較
鋼はその殆んどが青色への変色がみられた。

このような傾向は、灯油燃焼雰囲気中ででも同様であっ
た。目視観察による変色度合の調査結果は以上の如くで
あったが、次にこの変色の程度を定量的に把握するため
に行なった実験の結果を、第３表に示す。

これは、大気中、９００℃条件での酸化試験後の各供試
片について、表面の鞭射率を測定したその結果を掲げた
ものである。第３表 先の目視調査の結果から概ね予想されたとおりの結果に
なっている。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ Ｃ０．０３％以下、Ｍｎ１％以下、Ｃｒ１２〜２５
   ％、Ｔｉ０．１〜０．６％を含有し、Ｓｉ０．４〜３％
   、Ａｌ２．７％を越え４％以下の双方を合計量で３．１
   ％を越えて含み、残部はＦｅおよび不可避的不純物から
   なることを特徴とする高温での耐変色性にすぐれたフエ
   ライトステンレス鋼。