KR20150110800A

KR20150110800A - 브레이징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판, 열 교환기, 열 교환기용 페라이트계 스테인리스 강판, 페라이트계 스테인리스강, 연료 공급계 부재용 페라이트계 스테인리스강 및 연료 공급계 부품

Info

Publication number: KR20150110800A
Application number: KR1020157023461A
Authority: KR
Inventors: 노부히코 히라이데; 도오루 마츠하시; 노리요 모리히로; 나오토 오노
Original assignee: 닛폰 스틸 앤드 스미킨 스테인레스 스틸 코포레이션
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2014-03-24
Publication date: 2015-10-02
Also published as: JP6270821B2; KR101703464B1; EP2980274B1; US10131977B2; US20160002760A1; EP2980274A4; WO2014157104A1; CN105008590A; ES2784303T3; CN105008590B; JPWO2014157104A1; EP2980274A1; EP2980274B8

Abstract

이 페라이트계 스테인리스 강판의 일 형태는, 질량%로, C : 0.03% 이하, N : 0.05% 이하, Si : 1% 이하, Mn : 1.2% 이하, Cr : 14% 이상 28% 이하, Nb : 8(C＋N) 이상 0.8% 이하 및 Al : 0.1% 이하를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지고, 표면에 식 1을 충족하는 피막이 형성되어 있다.
d_f×Cr_f＋5(Si_f＋3Al_f)≤2.0 … (식 1)
d_f는 피막의 두께(㎚)를 나타내고, Cr_f는 피막 중의 Cr 양이온 분율을 나타내고, Si_f는 피막 중의 Si 양이온 분율을 나타내고, Al_f는 피막 중의 Al 양이온 분율을 나타낸다.

Description

브레이징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판, 열 교환기, 열 교환기용 페라이트계 스테인리스 강판, 페라이트계 스테인리스강, 연료 공급계 부재용 페라이트계 스테인리스강 및 연료 공급계 부품 {FERRITIC STAINLESS STEEL SHEET HAVING EXCELLENT BRAZABILITY, HEAT EXCHANGER, FERRITIC STAINLESS STEEL SHEET FOR HEAT EXCHANGERS, FERRITIC STAINLESS STEEL, FERRITIC STAINLESS STEEL FOR MEMBERS OF FUEL SUPPLY SYSTEMS, AND MEMBER OF FUEL SUPPLY SYSTEM}

본 발명은 브레이징 접합에 의해 조립되는 부재의 소재로서 사용되는 페라이트계 스테인리스 강판, 및 이것을 사용한 열 교환기 및 연료 공급계 부품에 관한 것이다.

본 출원은, 2013년 3월 29일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2013-071740호 및 2013년 7월 17일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2013-148951호에 기초해서 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

최근 들어, 자동차 분야에 있어서는, 환경 문제에 대한 의식의 고조로, 배기 가스 규제가 보다 강화됨과 함께, 탄산 가스 배출 억제를 위한 대책이 진행되고 있다. 또한, 바이오 에탄올이나 바이오 디젤 연료와 같은 연료면에서의 대책에 추가하여, 가일층의 경량화나, 배출 가스 재순환 장치(EGR(Exhaust Gas Recirculation)), DPF(Diesel Particulate Filter), 요소 SCR(Selective Catalytic Reduction) 시스템과 같은 배기 가스 처리 장치를 설치하는 대책이 실시되고 있다. 또한, 연비 향상을 목적으로 하여, 배기 열을 열 회수하는 폐열 회수기도 탑재되기 시작하고 있다.

이 중에서, EGR 쿨러에서는, 엔진 냉각수를 사용해서 엔진의 배기 가스를 냉각하고, 계속해서 배기 가스를 흡기측으로 복귀시켜 재연소시킨다. 이에 의해 연소 온도를 낮추고, 유독 가스인 NO_x를 저감시킨다. 또한, 폐열 회수기는 배기 가스로 엔진 냉각수를 가열해서 히터나 엔진의 난기에 활용하는 시스템이며, 배기열 재순환 시스템이라고도 불린다. 이에 의해, 하이브리드차에서는, 콜드 스타트로부터 엔진 스탑까지의 시간이 단축되어, 특히 겨울철에 있어서, 연비 향상에 기여하고 있다.

또한, 온수 기기 분야에 있어서도, 환경 대응형 기기의 보급에 따라, 열 교환기의 적용이 확대되고 있다. 가스 온수 공급기에서는, 종래 그대로 배기하고 있던 150 내지 200℃ 정도의 고온 배기 가스로부터의 잠열을 회수하기 위해, 스테인리스강제의 2차 열 교환기를 추가한 잠열 회수형 가스 온수 공급기의 보급이 진행되고 있다. 또한 전기 온수기도 종래는 히터를 내장한 타입이었지만, 전기 에너지를 1/3 이하로 저감 가능한 CO₂ 냉매 히트 펌프식 온수 공급기 ; 통칭 에코큐트(등록 상표)로의 전환이 진행되고 있으며, 여기에도 열 교환기가 사용되고 있다.

이러한 열 교환기에는, 양호한 열 효율이 요구되어 열 전도성이 양호함과 함께, 배기 가스와 접하므로 배기 가스 응축수에 대하여 우수한 내식성이 요구된다. 자동차 부품의 경우, 냉각수의 누설이라고 하는 중대한 사고로 이어질 가능성이 있는 EGR 쿨러나 폐열 회수기에는, 한층 더 안전성이 요구되고, 보다 우수한 내식성이 요구된다. 또한, 열 교환부의 구조는 복잡하므로, 용접 접합에 의해 조립되는 경우도 있지만, 브레이징 접합에 의해 조립되는 경우도 있다. 브레이징 접합에 의해 조립되는 열 교환부의 재료에는, 양호한 브레이징성이 필요해진다.

열 교환기에 사용되는 재료는, 일반적으로 SUS304이나 SUS316L과 같은 오스테나이트계 스테인리스강이 사용되지만, 열 전도율에 추가하여, 내립계 부식성이나 내응력 부식 균열성의 관점에서 페라이트계 스테인리스강이 주목받고 있다.

특허문헌 1에는, C : 0.01% 이하, Cr : 10.5 내지 13.5%, N : 0.05% 이하 및 Ti, Nb 및 Ta 중 적어도 1종을 함유하고, 브레이징 충전 재료에 의해 습윤되는 것을 특징으로 하는 페라이트 스테인리스강이 개시되어 있다. 여기서, Ti량은 습윤성에 영향을 미치므로 0.12% 이하로 규정되어 있으며, 브레이징의 견지로부터는 무첨가가 바람직하다고 하고 있다.

특허문헌 2에는, C : 0.03% 이하, Si : 0.02 내지 1.5%, Mn : 0.02 내지 2%, Cr : 10 내지 22%, Nb : 0.03 내지 1%, Al : 0.5% 이하, N : 0.05% 이하를 함유하는 브레이징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강이 개시되어 있다. 특허문헌 2에서는, Ti, N, Al의 관계식으로부터 Ti 및 Al의 양을 제한함으로써, 브레이징성을 확보하고 있다.

특허문헌 3에는, C : 0.03% 이하, Si : 0.1%를 초과하여 1% 이하, Mn : 2% 이하, P : 0.05% 이하, S : 0.03% 이하, Cr : 16 내지 25%, Nb : 0.15 내지 0.8%, Ti : 0.03% 이하, Al : 0.03% 이하, N : 0.03% 이하를 함유하는 브레이징용 페라이트계 스테인리스강이 개시되어 있다. 특허문헌 3에서는, Ti 외에 Al 첨가량을 더욱 엄격하게 제한함으로써, 특히 수소 분위기에 있어서의 브레이징성을 확보하고 있다.

EGR 쿨러나 폐열 회수기 등에 구비되는 열 교환기에는, 우수한 내식성이 요구되므로, 일반적으로 Cr량이 많은 페라이트계 스테인리스강이 적용된다. 스테인리스강은, 표면에 Cr 리치 부동태 피막을 형성해서 내식성을 발현하고 있지만, Cr량이 많은 재료일수록 보호성이 높은 피막이 형성된다. 한편, 브레이징 시에는 이 부동태 피막을 일단 환원 제거할 필요가 있다. 그러나 종래, 스테인리스강, 특히 고Cr의 스테인리스강에 형성되는 부동태 피막의 환원 특성은 고려되어 있지 않았다.

또한, 해를 거듭할수록 엄격해져가고 있는 배기 가스 규제나 연비 규제에 대응하기 위해, 자동차 분야에 있어서도 대응이 진행되고 있다. 그 중 하나로서 엔진의 직분사화가 있다. 엔진을 직분사화함으로써, 저연비화와 출력 향상이 동시에 실현 가능함과 함께, 배기 가스를 저감할 수 있다. 또한, 직분사 엔진은 과급기와의 상성이 좋으므로, 다운 사이징한 엔진과 조합해도 동력 성능의 유지가 가능하다.

직분사 엔진에 있어서는, 연료 탱크로부터 배출된 연료는, 펌프에 의해 가압되어, 딜리버리 파이프 등을 통해서 엔진에 공급된다. 가압된 연료는, 단속적으로 엔진 내에 분사되므로, 연료의 압력 변동이 발생하기 쉽다. 이로 인해, 압력 조정용의 부품이 필요해지는 경우가 있다. 압력 조정용의 부품 등 연료 공급계 부품은, 엔진에 가까운 위치에 배치되므로, 온도가 높아지기 쉽다. 그로 인해, 연료 공급계 부품에 사용되는 재료 소재에는, 강도가 요구된다. 강도를 확보하기 위해서는, 재료의 두께를 늘리는 것이 고려된다. 그러나 재료의 두께를 늘리면 중량이 증가하므로, 연비 상승의 요인이 된다.

한편, 탄산 가스 배출 억제의 관점에서, 바이오 에탄올이나 바이오 디젤과 같은 바이오 연료의 사용이 확대되고 있다. 예를 들어, 바이오 연료에 함유되는 바이오 에탄올은, 알루미늄을 부식시키는 요인이 된다. 따라서, 연료 공급계 부품에 사용되는 재료는, 바이오 연료에 대해서도 양호한 내식성을 가질 필요가 있다. 이상의 강도 및 내식성의 관점에서, 연료 공급계 부품의 재료로서 스테인리스강이 주목받고 있다.

또한, 딜리버리 파이프 등 연료 공급계 부품의 대부분은, 구조가 복잡하다. 이로 인해, 브레이징 접합에 의해 조립되는 경우가 많다. 따라서, 연료 공급계 부품에 사용되는 재료는, 양호한 강도 및 내식성뿐만 아니라, 양호한 브레이징성을 가질 필요가 있다.

특허문헌 4에는, 저연료압력 시 내지 고연료압력 시에 걸쳐, 딜리버리 파이프의 연료압력 맥동을 감쇠 가능한 연료 공급 장치가 개시되어 있다. 특허문헌 4에는, 맥동 감쇠용 파이프에 스테인리스를 사용할 수 있는 것이 개시되어 있다. 그러나 사용된 스테인리스 재료의 상세에 대해서는 기재되어 있지 않다.

특허문헌 5에는, 설치용 스테이와 본체 파이프의 접합면으로부터의 고압 연료의 누설을 없애고, 또한 설치용 스테이의 결합 강도를 높인 직분사 엔진용 고압 연료 딜리버리 파이프가 개시되어 있다. 이 딜리버리 파이프는, 스테인리스강을 브레이징 접합해서 제작되는 것이 기재되어 있다. 그러나 특허문헌 5에는, 사용된 스테인리스강의 상세에 대해서는 기재되어 있지 않다.

특허문헌 6에는, 질량%로, C : ≤0.01%, Si : ≤1.0%, Mn : ≤1.5%, P : ≤0.06%, S : ≤0.03%, Cr : 11 내지 23%, Ni : ≤2.0%, Mo : 0.5 내지 3.0%, Al : ≤1.0%, N : ≤0.04%를 함유하고, Cr＋3.3Mo≥18의 관계식을 충족하고, Nb : ≤0.8%, Ti : ≤1.0%의 1종 또는 2종을, 18≤Nb/(C＋N)＋2Ti/(C＋N)≤60의 관계식을 충족해서 함유하고, 페라이트 결정립의 입도 번호가 6.0 이상이며, 평균 r값이 2.0 이상인 페라이트계 스테인리스 강판이 개시되어 있다.

특허문헌 7에는, 질량%로, C : ≤0.01%, Si : ≤1.0%, Mn : ≤1.5%, P : ≤0.06%, S : ≤0.03%, Al : ≤1.0%, Cr : 11 내지 20%, Ni : ≤2.0%, Mo : 0.5 내지 3.0%, V : 0.02 내지 1.0%, N : ≤0.04%를 함유하고, 또한 Nb : 0.01 내지 0.8%, Ti : 0.01 내지 1.0%의 1종 또는 2종을 함유하고, 1축 인장으로 25% 변형시켰을 때에 발생하는 강판 표면의 굴곡 높이가 50㎛ 이하인 페라이트계 스테인리스 강판이 개시되어 있다. 특허문헌 6, 특허문헌 7의 양자에서는, 통상의 가솔린에 대한 내식성을 취급하고 있으며, 바이오 연료에 대해서 기재되어 있지 않다.

자동차 연료 공급계 부품, 특히 직분사 엔진의 연료 공급계 부품에 사용되는 재료에는, 주로 강도, 내식성 및 브레이징성이 요구된다. 스테인리스강은, 표면에 Cr 리치 부동태 피막을 형성해서 내식성을 발현하고 있으며, Cr 함유량이 많은 재료일수록 보호성이 높은 피막이 형성되어, 우수한 내식성을 나타낸다. 한편, 스테인리스강의 브레이징 시에는, 이 부동태 피막을 일단 환원 제거할 필요가 있다. 그러나 종래, 스테인리스강, 특히 고Cr의 스테인리스강에 형성되는 부동태 피막의 환원 특성은 고려되어 있지 않았다. Cr 함유량이 많은 스테인리스강은, 부동태 피막의 환원 저항이 높다. 종래, 내식성과 브레이징성을 양립하는 스테인리스강은 제안되어 있지 않았다.

일본 특허 공개 소57-60056호 공보 일본 특허 공개 제2009-174046호 공보 일본 특허 공개 제2011-157616호 공보 일본 특허 공개 제2008-95575호 공보 일본 특허 공개 제2011-144768호 공보 일본 특허 공개 제2002-285300호 공보 일본 특허 공개 제2002-363712호 공보

본 발명은 이러한 종래의 사정을 감안해서 제안된 것이다.

본 발명의 제1 목적은, 열 교환기 등 브레이징 접합에 의해 조립되는 부재의 소재로서 적절하게 사용할 수 있는, 브레이징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판을 제공하는 것이다.

본 발명의 제2 목적은, 연료 공급계 부재 등의 브레이징 접합에 의해 조립되는 부재의 소재로서 적절하게 사용할 수 있고, 브레이징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판을 제공하는 것이다. 아울러, 본 발명의 제2 목적은, 내식성과 브레이징성을 양립시키고, 또한 강도에도 우수한 연료 공급계 부재용 페라이트계 스테인리스강 및 연료 공급계 부품을 제공하는 것이다.

상기 제1 과제를 해결하는 것을 목적으로 한 본 발명의 제1 형태의 요지는, 이하와 같다.

[1] 질량%로, C : 0.03% 이하, N : 0.05% 이하, Si : 1% 이하, Mn : 1.2% 이하, Cr : 14% 이상 28% 이하, Nb : 8(C＋N) 이상 0.8% 이하 및 Al : 0.1% 이하를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지고, 표면에 식 1을 충족하는 피막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 브레이징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판.

d_f×Cr_f＋5(Si_f＋3Al_f)≤2.0 … (식 1)

식 1에 있어서, d_f는 단위가 ㎚인 피막의 두께를 나타내고, Cr_f는 피막 중의 Cr 양이온 분율을 나타내고, Si_f는 피막 중의 Si 양이온 분율을 나타내고, Al_f는 피막 중의 Al 양이온 분율을 나타낸다.

[2] 또한, 질량%로, Ni : 5% 이하, Cu : 1.5% 이하, Mo : 3% 이하 중 어느 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 [1]에 기재된 브레이징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판.

[3] 또한, 질량%로, V : 0.5% 이하, W : 1% 이하, B : 0.005% 이하, Zr : 0.5% 이하, Sn : 0.5% 이하, Co : 0.2% 이하, Mg : 0.002% 이하, Ca : 0.002% 이하, REM : 0.01% 이하, Sb : 0.5% 이하, Ta : 0.5% 이하 및 Ga : 0.01% 이하 중 어느 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 [1] 또는 [2]에 기재된 브레이징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판.

[4] 브레이징 접합된 부재로 이루어지는 열 교환부를 구비하고, 상기 부재는, [1] 내지 [3] 중 어느 한 항에 기재된 페라이트계 스테인리스 강판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열 교환기.

[5] 질량%로, C : 0.03% 이하, N : 0.05% 이하, Si : 1% 이하, Mn : 1.2% 이하, Cr : 14% 이상 28% 이하, Nb : 8(C＋N) 이상 0.8% 이하 및 Al : 0.1% 이하를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지고, 표면에 식 1을 충족하는 피막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열 교환기용 페라이트계 스테인리스 강판.

d_f×Cr_f＋5(Si_f＋3Al_f)≤2.0 … (식 1)

[6] 또한, 질량%로, Ni : 5% 이하, Cu : 1.5% 이하, Mo : 3% 이하 중 어느 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 [5]에 기재된 열 교환기용 페라이트계 스테인리스 강판.

[7] 또한, 질량%로, V : 0.5% 이하, W : 1% 이하, B : 0.005% 이하, Zr : 0.5% 이하, Sn : 0.5% 이하, Co : 0.2% 이하, Mg : 0.002% 이하, Ca : 0.002% 이하, REM : 0.01% 이하, Sb : 0.5% 이하, Ta : 0.5% 이하 및 Ga : 0.01% 이하 중 어느 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 [5] 또는 [6]에 기재된 열 교환기용 페라이트계 스테인리스 강판.

상기 제2 과제를 해결하는 것을 목적으로 한 본 발명의 제2 형태의 요지는, 이하와 같다.

[8] 질량%로, C : 0.03% 이하, N : 0.05% 이하, Si : 1% 이하, Mn : 1.2% 이하, Cr : 15% 이상 23% 이하, Nb : 8(C＋N)＋0.1% 이상 0.8% 이하 및 Al : 0.1% 이하를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지고, 표면에 식 2 및 식 3을 충족하는 피막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강.

d_f×Cr_f＋5(Si_f＋3Al_f)≤2.0 … (식 2)

0.18≤Cr_f≤0.5 … (식 3)

식 2에 있어서, d_f는 단위가 ㎚인 피막의 두께를 나타내고, Si_f는 피막 중의 Si 양이온 분율을 나타내고, Al_f는 피막 중의 Al 양이온 분율을 나타낸다. 식 2, 식 3에 있어서, Cr_f는 피막 중의 Cr 양이온 분율을 나타낸다.

[9] 또한, 질량%로, Ni : 2% 이하, Cu : 1.5% 이하, Mo : 3% 이하 중 어느 1종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 [8]에 기재된 페라이트계 스테인리스강.

[10] 또한, 질량%로, V : 0.5% 이하, W : 1% 이하, B : 0.005% 이하, Zr : 0.5% 이하, Sn : 0.5% 이하, Co : 0.2% 이하, Mg : 0.002% 이하, Ca : 0.002% 이하, REM : 0.01% 이하, Sb : 0.5% 이하, Ta : 0.5% 이하 및 Ga : 0.01% 이하 중 어느 1종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 [8] 또는 [9]에 기재된 페라이트계 스테인리스강.

[11] 브레이징 접합된 부재를 구비하고, 상기 부재는 [8] 내지 [10] 중 어느 한 항에 기재된 페라이트계 스테인리스강으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료 공급계 부품.

[12] 질량%로, C : 0.03% 이하, N : 0.05% 이하, Si : 1% 이하, Mn : 1.2% 이하, Cr : 15% 이상 23% 이하, Nb : 8(C＋N)＋0.1% 이상 0.8% 이하 및 Al : 0.1% 이하를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지고, 표면에 식 2 및 식 3을 충족하는 피막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 공급계 부재용 페라이트계 스테인리스강.

d_f×Cr_f＋5(Si_f＋3Al_f)≤2.0 … (식 2)

0.18≤Cr_f≤0.5 … (식 3)

[13] 또한, 질량%로, Ni : 2% 이하, Cu : 1.5% 이하, Mo : 3% 이하 중 어느 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 [12]에 기재된 연료 공급계 부재용 페라이트계 스테인리스강.

[14] 또한, 질량%로, V : 0.5% 이하, W : 1% 이하, B : 0.005% 이하, Zr : 0.5% 이하, Sn : 0.5% 이하, Co : 0.2% 이하, Mg : 0.002% 이하, Ca : 0.002% 이하, REM : 0.01% 이하, Sb : 0.5% 이하, Ta : 0.5% 이하 및 Ga : 0.01% 이하 중 어느 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 [12] 또는 [13]에 기재된 연료 공급계 부재용 페라이트계 스테인리스강.

이상과 같이, 본 발명의 제1 형태에 의하면, 브레이징 접합에 의해 조립되는 부재의 소재로서 적합한 브레이징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판을 제공할 수 있다. 제1 형태에 관한 페라이트계 스테인리스 강판은, EGR 쿨러, 오일 쿨러, 폐열 회수기 및 퓨엘 딜리버리계의 부품 등의 자동차 부품에 적절하게 사용할 수 있다. 또한, 제1 형태에 관한 페라이트계 스테인리스 강판은, 급탕 관계의 열 교환기로서는, 가스에서는 잠열 회수형 온수 공급기의 2차 열 교환기에, 전기에서는 에코큐트(등록 상표)의 플레이트형 열 교환기에 적절하게 사용할 수 있다. 또한, 제1 형태에 관한 페라이트계 스테인리스 강판은, 그 밖의 브레이징 접합에 의해 조립되는 각종 플랜트의 열 교환기 부재 등에도 적절하게 사용할 수 있다.

본 발명의 제2 형태에 관한 페라이트계 스테인리스강, 연료 공급계 부재용 페라이트계 스테인리스강 및 연료 공급계 부품은, 브레이징성이 우수하고, 또한 바이오 연료 중에 있어서의 내식성에도 우수하고, 나아가 우수한 강도를 갖는다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서, 상세하게 설명한다.

(제1 실시 형태)

본 실시 형태는, Ni땜납이나 Cu땜납을 사용해서 브레이징 접합되는 부재의 소재로서 사용되는 페라이트계 스테인리스 강판을 대상으로 하고 있다. 브레이징은, 950 내지 1200℃에서 진공 중 또는 수소 분위기 중에서 행하여진다. 이때, 분위기 제어나 치환용으로서 아르곤 가스나 질소 가스 등이 병용되는 경우가 있다. 브레이징에서는, 땜납이 모재(소재)에 젖어서 간극을 충전하고, 이에 의해 모재가 접합된다. 소재의 표면에 산화 피막이 존재하면, 젖기 어려워져 브레이징성이 저해된다.

스테인리스 강판의 표면에는, Cr 리치(Fe, Cr) 산화물 피막이 형성되어 있고, 이에 의해 우수한 내식성을 발현하고 있다. 습윤성을 확보하기 위해서는 이 피막을 제거할 필요가 있고, 피막을 환원하기 위해서 진공도 또는 노점이 낮은 조건으로 브레이징된다. 구체적으로는, 스테인리스 강판의 브레이징은, 브레이징 온도에 있어서, Cr과 Cr₂O₃이 평형을 이루는 진공도 또는 노점보다도 낮은 조건으로 실시된다. 스테인리스 강판을 브레이징할 때에는, 통상 브레이징 온도에 스테인리스강을 10 내지 30분 정도 유지하고 있지만, 이 유한한 시간 안에서 스테인리스 강판의 표면에 형성되어 있는 피막을 어떻게 환원하는지가, 브레이징성에 대하여 큰 영향을 주게 된다.

이러한 배경을 감안하여, 본 발명자들은 페라이트계 스테인리스 강판의 브레이징성에 대해서, 표면 피막의 조성과 두께에 착안해서 예의 검토하였다.

그 결과, 브레이징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판을 얻기 위해서는, 표면에 형성되는 피막이, 이하에 나타내는 (식 1)을 만족할 필요가 있는 것을 지견하였다.

d_f×Cr_f＋5(Si_f＋3Al_f)≤2.0 … (식 1)

(식 1)에 있어서, d_f는 피막의 두께(㎚)를 나타내고, Cr_f는 피막 중의 Cr 양이온 분율을 나타내고, Si_f는 피막 중의 Si 양이온 분율을 나타내고, Al_f는 피막 중의 Al 양이온 분율을 나타낸다.

(식 1)은 이하의 사항에 기초한다.

(a) 스테인리스 강판의 표면에 형성되어 있는 (Fe, Cr) 산화물 피막은, 막 두께가 두껍고 Cr이 풍부할수록, 환원되기 어렵다.

(b) 통상, Si 산화물이나 Al 산화물은 브레이징 조건에 의해 환원되지 않으므로, 피막 중에 함유되면, 피막의 환원성을 저하시키고, 브레이징성을 열화시킨다.

표면에 형성되어 있는 (Fe, Cr) 산화물 피막 중의 Cr 양이온 분율은, Cr 함유량이 많은 스테인리스 강판일수록 높고, 어닐링이나 산 세정 등, 브레이징되기 전의 소재의 제조 조건의 영향도 받는다. 한편, 산화 피막의 두께는 Cr 함유량이 많은 스테인리스 강판일수록 얇아지고, 소재 제조 조건의 영향도 받는다. 따라서, Cr 함유량이 높은 스테인리스 강판일수록, 피막의 성장을 억제해서 막 두께를 얇게 해서 브레이징성을 확보할 필요가 있다.

일반적으로 Si는 스테인리스 강판 중에 1% 이하의 양으로 함유되지만, 마무리 어닐링 및 산 세정 공정에서 Si는 피막 중에 농화하고, Si 산화물로서 피막 중에 잔존해서 브레이징성을 열화시킬 가능성이 있다. Si 산화물이 마무리 어닐링 및 산 세정 공정에서 피막 중에 농화하는 이유는 명확하지는 않지만, 현시점에서는 다음과 같이 생각하고 있다.

스테인리스 강판을 대기 중에서 어닐링하면, 외층에 Fe가 풍부한 (Fe, Cr) 산화물이 생성되고, 내층에 Cr 리치 (Fe, Cr) 산화물이 생성된다. 그리고, Cr 리치 (Fe, Cr) 산화물의 내측에 Si가 산화물로서 존재할 수 있다. Si 산화물은, Cr 리치 (Fe, Cr) 산화물이 안정될수록 생성되기 쉽다. 이로 인해, 모재 요인으로서는, Cr 함유량이 많은 스테인리스 강판일수록, Si 산화물이 생성되기 쉽다고 추정된다. 제조 프로세스 요인으로서는, 어닐링 온도가 높을수록, 또한 어닐링 시간이 길수록, Si 산화물이 생성되기 쉽다고 추정된다.

마무리 어닐링에 이어지는 산 세정 공정은, 어닐링에서 생성한 (Fe, Cr) 산화물을 용해 제거하는 것이 주된 목적이지만, 동시에 하지의 모재도 일부 용해된다. Si 산화물은 중성 내지 산성 영역에서는 안정되므로, 모재의 용해와 함께 Si 산화물을 제거하거나, Si 산화물을 용해 가능한 알칼리 중에서 강을 처리하는 것이 유효하다. 모재와 함께 Si 산화물을 산 세정에 의해 용해 제거하기 위해서는, 산 세정액의 고온화, 고농도화나 산 세정 시간의 장시간화가 고려된다. 또한 알칼리 중에서 Si 산화물을 용해하기 위해서는, 예를 들어 솔트법(NaOH를 주성분으로 하는 시판되고 있는 디스케일용 알칼리 솔트을 가열해서 강을 알칼리 솔트에 침지하는 방법)의 고온화 및 장시간화가 고려된다.

이상 서술한 바와 같이, Si 산화물의 생성 및 그 제거는, 어닐링, 산 세정과 같은 제조 조건과 함께 강판의 화학 조성에도 영향을 받는다. 이로 인해, 브레이징성을 확보하기 위해서는, 양자를 적절하게 조합하여, 피막 중에의 Si 산화물의 농화를 방지할 필요가 있다.

Al은 탈산 등의 목적으로 필요에 따라 첨가되지만, Si와 마찬가지로 마무리 어닐링 및 산 세정 공정에서 Al은 피막 중에 농화하고, Al 산화물로서 피막 중에 잔존해서 브레이징성을 열화시킬 가능성이 있다. Si 산화물의 더욱 내측, 즉 Cr 리치 (Fe, Cr) 산화물이 더욱 안정적으로 생성되었을 때에 Al 산화물은 생성된다. Al 산화물의 제거는, 기본적으로는 상기 Si 산화물과 마찬가지이지만, Si 산화물보다도 내측에 Al 산화물은 생성되므로 제거가 어렵다. 그로 인해, 생성을 억제하는 것이 중요해져, 어닐링 온도의 저온화, 어닐링 시간의 단시간화가 유용하다고 추정된다.

이렇게 피막 중의 Si 산화물 및 Al 산화물은 브레이징성에 악영향을 미치므로, 피막 중의 Si 양이온 분율 Si_f 및 A_l 양이온 분율 Al_f를 낮게 억제할 필요가 있다.

Si 양이온 분율 Si_f 및 Al 양이온 분율 Al_f의 양자는, X선 광전자 분광법(XPS)에 있어서의 최표면의 정량 분석 결과로부터 구해진다. 또한, 양이온은 금속 원소만을 대상으로 한다. 피막 중의 Si 양이온 분율 Si_f는 0.1 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05 이하이다. 피막 중의 Al 양이온 분율 Al_f는 0.05 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.02 이하이다. 양자 모두 가장 바람직하게는 0(검출 한계 이하)이다.

또한, 브레이징성에 악영향을 미치는 피막의 두께 d_f는, 10㎚ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 7㎚ 이하이다. 여기서, d_f는, 각도 분해법에 의해 구해진다. 구체적으로는, X선 광전자 분광법(XPS)에 의해, 취출각 45도와 90도로 측정을 행하고, Cr의 피크 형상 변화로부터 Cr-O의 막 두께를 구한다. 이것은, 산화 피막이 Fe, Cr의 혼합 산화물이며, 피막의 내층측에 Cr이 농화하고 있는 것에 의한다.

통상, 스테인리스 강판의 표면 피막의 두께를 정의할 때에는, 깊이 방향 분석의 O 피크 강도가 최대 강도의 1/2이 될 때까지의 두께로 정의되는 경우가 많다. 그러나 피막 중에 Si 산화물 및 Al 산화물이 함유될 경우, 이들이 피막의 Cr 리치 내층의 내측에 존재한다. 이로 인해, Cr의 피크 형상 변화로부터 구한 Cr-O의 막 두께의 경우에 비해, 피막의 두께를, 깊이 방향 분석의 O 피크 강도가 최대 강도의 1/2이 될 때까지의 두께로 하면, 피막의 두께가 두껍게 평가된다. 본 실시 형태에서는, 브레이징성과 Cr 산화물 피막의 환원 특성과의 관련성에 착안하고 있으므로, 스테인리스 강판의 표면 피막의 두께를 Cr-O의 막 두께로 한다.

피막 중의 Cr 양이온 분율 Cr_f는, Si 양이온 분율 Si_f 및 Al 양이온 분율 Al_f와 마찬가지로 구해진다. 브레이징성의 관점에서 Cr_f는 0.6 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.5 이하이다.

이상, 브레이징성의 관점에서, 피막의 두께 d_f, 피막 중의 Cr 양이온 분율 Cr_f, Si 양이온 분율 Si_f 및 Al 양이온 분율 Al_f에 대해서 적합한 범위를 나타냈다. 이들을 사용해서 산출되는 d_f×Cr_f＋5(Si_f＋3Al_f)의 값은, 2.0 이하이고, 1.8 이하로 하는 것이 바람직하고, 1.5 이하가 더욱 바람직하고, 1.3 이하로 하면 보다 바람직하다. 한편, 브레이징성 이외에 내식성도 본 실시 형태에 있어서 중요하며, 표면에 형성되는 피막 조성의 영향을 받는다. 그 관점에서, d_f×Cr_f＋5(Si_f＋3Al_f)의 값을 0.6 이상으로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.7 이상이다. 여기서, 내식성의 관점에서는 피막 중의 Cr 양이온 분율 Cr_f가 가장 중요하며, 0.14 이상으로 하는 것이 바람직하다.

본 실시 형태는, 이상의 검토를 고려해서 이루어져, 브레이징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판을 제공하는 것이며, 그 요지로 하는 바는, 특허 청구 범위에 기재한 대로의 내용이다.

이하, 브레이징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판의 각 조성을 한정한 이유에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 특별히 언급하지 않는 한, 각성분의 %는, 질량%를 나타내는 것으로 한다.

(C : 0.03% 이하)

C는, 내립계 부식성, 가공성을 저하시키므로, 그 함유량을 낮게 억제할 필요가 있다. 이로 인해, C의 함유량의 상한을 0.03% 이하로 한다. 그러나 과도하게 낮추는 것은 정련 비용을 상승시키므로, C의 함유량의 하한을 0.002% 이상으로 하는 것이 바람직하다. C의 함유량의 상한은 바람직하게는 0.02%이다.

(N : 0.05% 이하)

N은, 내공식(耐孔食)성에 유용한 원소이나, 내립계 부식성, 가공성을 저하시키므로, 그 함유량을 낮게 억제할 필요가 있다. 이로 인해, N의 함유량의 상한을 0.05% 이하로 한다. 그러나 과도하게 낮추는 것은 정련 비용을 상승시키므로, N의 함유량의 하한을 0.002% 이상으로 하는 것이 바람직하다. N의 함유량의 상한은 바람직하게는 0.02%이다. 또한, 브레이징 시의 결정립의 조대화를 억제하는 관점에서, C와 N의 합계 함유량을 0.015% 이상((C＋N)≥0.015%)으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 내립계 부식성 및 가공성의 관점에서, C와 N의 합계 함유량을 0.05% 이하((C＋N)≤0.05%)로 하는 것이 바람직하다.

(Si : 1% 이하)

Si는, 브레이징 후에 스테인리스 강판의 표면 피막에 농화해서 내식성의 향상에 기여하므로, 0.1% 초과한 Si를 함유시키는 것이 바람직하다. 또한, Si는 탈산 원소로서 유용하다. 그러나 과잉량의 첨가는, 브레이징 전의 소재의 표면에 Si 산화물을 함유하는 피막을 형성시키기 쉽게 함과 함께 가공성을 저하시킨다. 이로 인해, Si의 함유량을 1% 이하로 하고, 바람직하게는 0.5% 이하, 보다 바람직하게는 0.4% 이하로 한다.

(Mn : 1.2% 이하)

Mn은, 탈산 원소로서 유용한 원소이며, 0.02% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 그러나 과잉의 양을 함유시키면 내식성을 열화시키므로, Mn의 함유량을 1.2% 이하로 하고, 바람직하게는 1% 이하, 보다 바람직하게는 0.5% 이하로 한다. Mn의 함유량은, 0.05% 이상인 것이 바람직하고, 0.1% 이상인 것이 보다 바람직하다.

(Cr : 14% 이상, 28% 이하)

Cr은, 내식성을 확보하는 면에서 기본이 되는 원소이다. 본 실시 형태에서 대상으로 하고 있는 열 교환기류에서는, 대부분의 경우, 연소 배기 가스가 경로 내를 흘러, 냉각수 등에 의해 냉각되어서 결로가 발생하고, 부식성의 응축수가 생성된다. 그로 인해 열 교환기에 사용하는 강판에는 배기 가스 응축수에 대한 내식성이 요구된다. 또한, 옥외에서 사용되는 열 교환기의 경우에는, 외면으로부터의 염해에 대한 내식성도 필요하다. 이러한 관점에서, Cr의 함유량은 적어도 14% 이상 필요하다. Cr의 함유량을 증가시킬수록 내식성을 향상시킬 수 있지만, 가공성, 제조성을 저하시키므로 Cr량을 28% 이하로 한다. Cr의 함유량은, 바람직하게는 16% 이상, 보다 바람직하게는 17% 이상이다. 또한, Cr의 함유량은, 23% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20.5% 이하이다.

(Nb : 8(C＋N) 이상, 0.8% 이하)

Nb는, C 및 N을 고정하고, 용접부의 내립계 부식성을 향상시키는 면에서 유용한 원소이기 때문에, (C＋N)량의 8배 이상 함유시킬 필요가 있다. 또한, Nb는 고온 강도를 향상시킨다. 본 실시 형태에서 대상으로 하는 열 교환기 중에는 고온의 가스가 흐르는 부재가 있지만, 강도 및 열 피로 특성의 관점에서 Nb는 유효하다. 이 점으로부터 고용 상태의 Nb를 확보하는 것은 유효하며, 8(C＋N)＋0.03% 이상의 Nb를 함유시키는 것이 바람직하다. 그러나 과잉량의 첨가는, 가공성, 제조성을 저하시키므로, Nb의 함유량의 상한은 0.8%이며, 바람직하게는 0.6%이다.

(Al : 0.1% 이하)

Al은, 탈산 효과 등을 가지므로 정련상 유용한 원소이며, 성형성을 향상시키는 효과도 있다. 그로 인해, Al은 0.002% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 그러나 과잉량의 첨가는, 브레이징 전의 소재의 표면에 Al 산화물을 함유하는 피막을 형성시키기 쉽게 함과 함께 인성을 열화시킨다. 이로 인해, Al의 함유량을 0.1% 이하, 바람직하게는 0.08% 이하, 보다 바람직하게는 0.05% 이하, 더욱 바람직하게는 0.03% 이하로 한다.

본 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 강판에 있어서는, 또한 질량%로, Ni : 5% 이하, Cu : 1.5% 이하, Mo : 3% 이하 중 어느 1종 이상을 함유해도 좋다.

(Ni : 5% 이하)

Ni는, 내식성을 향상시키기 위해, 필요에 따라 5% 이하 함유시킬 수 있다. 특히, 본 실시 형태에서 대상으로 하고 있는 열 교환기류에 요구되는 배기 가스 응축수에 대한 내식성이나 외면으로부터의 염해에 대한 내식성에 있어서, Ni는 내공개(耐孔開)성을 향상시키는 효과를 갖는다. 또한, Ni는 인성을 향상시키는 효과도 갖는다. 그러나 과잉량의 첨가는, 가공성을 저하시킴과 함께 고가이기 때문에 비용 상승으로도 이어진다. Ni 함유량은, 상기 효과를 얻기 위해서 0.1% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.2% 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.3% 이상이다. 또한, Ni 함유량의 상한은, 5%이며, 바람직하게는 3%이며, 보다 바람직하게는 1.2%이다.

(Cu : 1.5% 이하)

Cu는, 내식성을 향상시키기 위해서, 필요에 따라 1.5% 이하 함유시킬 수 있다. 특히, 본 실시 형태에서 대상으로 하고 있는 열 교환기류에 요구되는 배기 가스 응축수에 대한 내식성이나 외면으로부터의 염해에 대한 내식성에 있어서, Cu는 Ni와 마찬가지로, 내공개성을 향상시키는 효과를 갖는다. 그러나 과잉량의 첨가는 가공성을 저하시킨다. Cu 함유량은, 상기 효과를 얻기 위해서 0.1% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.2% 이상이다. 또한, Cu 함유량의 상한은, 1.5%이며, 바람직하게는 1%이다.

(Mo : 3% 이하)

Mo는, 내식성을 향상시키기 위해서, 필요에 따라 3% 이하 함유시킬 수 있다. 특히, Mo는, 본 실시 형태에서 대상으로 하고 있는 열 교환기류에 요구되는 배기 가스 응축수에 대한 내식성이나 외면으로부터의 염해에 대한 내식성에 있어서, Mo는 내녹성 및 내공개성을 향상시키는 효과를 갖는다. 그러나 과잉량의 첨가는, 가공성을 저하시킴과 함께 고가이기 때문에 비용 상승으로도 이어진다. Mo 함유량은, 상기 효과를 얻기 위해서 0.1% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.3% 이상이다. 또한, Mo 함유량의 상한은, 3%이며, 바람직하게는 2%이다.

본 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 강판은, 또한 질량%로, V : 0.5% 이하, W : 1% 이하, B : 0.005% 이하, Zr : 0.5% 이하, Sn : 0.5% 이하, Co : 0.2% 이하, Mg : 0.002% 이하, Ca : 0.002% 이하, REM : 0.01% 이하, Sb : 0.5% 이하, Ta : 0.5% 이하 및 Ga : 0.01% 이하 중 어느 1종 이상을 함유해도 좋다.

(V : 0.5% 이하)

V는, 내식성을 향상시키기 위해서, 필요에 따라 0.5% 이하 함유시킬 수 있다. 과잉량의 첨가는, 가공성을 열화시킴과 함께, 고가이기 때문에 비용 상승으로 이어진다. V는, 0.5% 이하 함유시키는 것이 바람직하고, 0.3% 이하 함유시키는 것이 보다 바람직하다. 또한, 상기 효과를 얻기 위해서, V 함유량은 0.05% 이상인 것이 바람직하고, 0.1% 이상인 것이 보다 바람직하다.

(W : 1% 이하)

W는, 내식성을 향상시키기 위해서, 필요에 따라 1% 이하 함유시킬 수 있다. 특히, 본 실시 형태에서 대상으로 하고 있는 열 교환기류에 요구되는 배기 가스 응축수에 대한 내식성이나 외면으로부터의 염해에 대한 내식성에 있어서, W는 내녹성 및 내공개성을 향상시키는 효과를 갖는다. 그러나 과잉량의 첨가는, 가공성을 열화시킴과 함께, 고가이기 때문에 비용 상승으로 이어진다. W 함유량은, 상기 효과를 얻기 위해서, 0.2% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.4% 이상이다. 또한, W 함유량의 상한은, 1%이며, 바람직하게는 0.8%이다.

(B : 0.005% 이하)

B는, 가공성, 특히 2차 가공성을 향상시키기 위해서, 필요에 따라 함유시킬 수 있다. 과잉량의 첨가는 내립계 부식성을 저하시키므로 0.005% 이하 함유시키는 것이 바람직하다. B 함유량은, 상기 효과를 얻기 위해서, 0.0002% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.0004% 이상이다. 또한, B 함유량의 상한은, 0.005%이며, 바람직하게는 0.002%이다.

(Zr : 0.5% 이하)

Zr은, 내식성, 특히 내립계 부식성을 향상시키기 위해서, 필요에 따라 함유시킬 수 있다. 과잉량의 첨가는, 가공성을 열화시킴과 함께, 고가이기 때문에 비용 상승으로 이어진다. 이로 인해, 0.5% 이하 함유시키는 것이 바람직하고, 0.3% 이하 함유시키는 것이 보다 바람직하다. 또한, Zr 함유량은, 상기 효과를 얻기 위해서, 0.05% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1% 이상이다.

(Sn : 0.5% 이하)

Sn은, 내식성을 향상시키기 위해서, 필요에 따라 0.5% 이하 함유시킬 수 있다. 특히, 본 실시 형태에서 대상으로 하고 있는 열 교환기류에 요구되는 배기 가스 응축수에 대한 내식성이나 외면으로부터의 염해에 대한 내식성에 있어서, Sn은 내공개성을 향상시키는 효과를 갖는다. 그러나 과잉량의 첨가는 인성을 저하시킨다. Sn 함유량은, 상기 효과를 얻기 위해서, 0.02% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05% 이상이다. 또한, Sn 함유량의 상한은, 0.5%이며, 바람직하게는 0.3%이다.

(Co : 0.2% 이하)

Co는, 2차 가공성과 인성을 향상시키기 위해서, 필요에 따라 함유시킬 수 있다. 과잉량의 첨가는 비용 상승으로 이어진다. 이로 인해 Co는 0.2% 이하 함유시키는 것이 바람직하고, 0.15% 이하 함유시키는 것이 보다 바람직하다. Co 함유량은, 상기 효과를 얻기 위해서, 0.02% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05% 이상이다.

(Mg : 0.002% 이하)

Mg는, 탈산 효과 등을 가지므로 정련에 유용한 원소이다. 또한 Mg는 조직을 미세화해 가공성이나 인성의 향상에도 효과가 있다. 이로 인해, 필요에 따라 0.002% 이하의 Mg를 함유시킬 수 있다. Mg 함유량은, 상기 효과를 얻기 위해서, 0.0002% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.0005% 이상이다. 또한, Mg 함유량의 상한은, 0.002%이며, 바람직하게는 0.0015%이다.

(Ca : 0.002% 이하)

Ca는, 탈산 효과 등을 가지므로 정련에 유용한 원소이며, 필요에 따라 0.002% 이하의 Ca를 함유시킬 수 있다. Ca 함유량은, 상기 효과를 얻기 위해서, 0.0002% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.0005% 이상이다. 또한, Ca 함유량의 상한은, 0.002%이며, 바람직하게는 0.0015%이다.

(REM : 0.01% 이하)

REM(희토류 금속 원소)은 일반적인 정의에 따라, 스칸듐(Sc), 이트륨(Y)의 2 원소와, 란탄(La)으로부터 루테튬(Lu)까지의 15 원소(란타노이드)의 총칭을 가리킨다. 단독으로 첨가해도 좋고, 혼합물이라도 좋다. REM은, 탈산 효과 등을 가지므로 정련에 유용한 원소이다. 필요에 따라 합계가 0.01% 이하인 REM을 함유시킬 수 있다. REM 함유량은, 상기 효과를 얻기 위해서, 0.0005% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.001% 이상이다. 또한, REM 함유량의 상한은, 0.01%이며, 바람직하게는 0.008%이다.

(Sb : 0.5% 이하)

Sb는, 내식성을 향상시키기 위해서, 필요에 따라 0.5% 이하의 양으로 함유시킬 수 있다. 특히, 본 실시 형태에서 대상으로 하고 있는 열 교환기류에 요구되는 배기 가스 응축수에 대한 내식성이나 외면으로부터의 염해에 대한 내식성에 있어서, Sb는 내공개성을 향상시키는 효과를 갖는다. 그러나 과잉량의 Sb의 첨가는 인성을 저하시킨다. Sb 함유량은, 상기 효과를 얻기 위해서, 0.001% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.01% 이상, 또한 0.05% 이상이다. 또한, Sb 함유량의 상한은, 0.5%이며, 바람직하게는 0.3%이다.

(Ta : 0.5% 이하)

Ta는, 내식성을 향상시키기 위해서, 필요에 따라 0.5% 이하의 양으로 함유시킬 수 있다. 특히, 본 실시 형태에서 대상으로 하고 있는 열 교환기류에 요구되는 배기 가스 응축수에 대한 내식성이나 외면으로부터의 염해에 대한 내식성에 있어서, Ta는 내공개성을 향상시키는 효과를 갖는다. 그러나 과잉량의 Ta의 첨가는 인성을 저하시킨다. Ta 함유량은, 상기 효과를 얻기 위해서, 0.01% 이상이 바람직하고, 또한 0.05% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1% 이상이다. 또한, Ta 함유량의 상한은, 0.5%이며, 바람직하게는 0.4%이다.

(Ga : 0.01% 이하)

Ga는, 안정된 황화물을 형성해서 내식성을 향상시킴과 함께 내수소 취화성도 향상시키므로, 필요에 따라 0.01% 이하의 양으로 함유시킬 수 있다. Ga 함유량은, 상기 효과를 얻기 위해서, 0.0002% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.0005% 이상이다. 또한, Ga 함유량의 상한은, 0.01%이며, 바람직하게는 0.005%이다.

또한, 불가피 불순물 중, P량에 대해서는, 용접성의 관점에서 0.04% 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.035% 이하이다. 또한, S량에 대해서는, 내식성의 관점에서 0.02% 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.01% 이하이다.

본 실시 형태의 스테인리스 강판은, 기본적으로는 페라이트계 스테인리스 강판을 제조하는 일반적인 방법에 의해 제조할 수 있다. 예를 들어, 전로 또는 전기로에서 상기한 화학 조성을 갖는 용강으로 하고, AOD로나 VOD로 등에서 정련하여, 연속 주조법 또는 조괴법으로 강편으로 한다. 계속해서, 강편에 대하여, 열간 압연-열연판의 어닐링-산 세정-냉간 압연-마무리 어닐링-산 세정의 공정을 실시해서 강판이 제조된다. 필요에 따라, 열연판의 어닐링을 생략해도 좋고, 냉간 압연-마무리 어닐링-산 세정의 공정을 반복하여 행해도 좋다.

여기에서 설명한 공정 중, 본 실시 형태에서 규정하는 표면 피막 조성을 얻기 위해서는, 마무리 어닐링 및 산 세정의 조건에 유의하는 것이 바람직하다. 특히, 마무리 어닐링 공정 및 산 세정 공정에 있어서, 브레이징성을 열화시키는 Si 산화물 및 Al 산화물의 생성을 억제하는 것이 바람직하다.

본 실시 형태에 있어서, 산 세정 공정은 복수의 공정을 조합해서 행해도 좋다. 구체적으로는, 제1 공정으로서 솔트법 또는 중성 염전해법을 행하고, 제2 공정으로서 질산 전해를 행한다. 제3 공정으로서, 질불산에의 침지가 추가되는 경우가 있다. 또한, 제2 공정으로서, 질불산에의 침지를 행해도 좋다.

상기한 바와 같이, 산 세정 공정에 있어서, 특히 Si 산화물의 제거에 유용한 것이 솔트법이며, 고온화와 장시간화가 보다 유효하다. 이 중 장시간화는, 설비가 동일한 경우, 라인 속도를 저하시키게 된다. 이것은, 솔트조전에 있어서의 재료의 온도 저하로 이어짐과 함께, 생산성을 저하시킨다.

솔트법의 온도에 관해서는, 솔트의 열화가 530℃ 이상에서 일어나는 것이 알려져 있으므로, 통상 450 내지 480℃ 정도 온도의 솔트에 강판은 침지된다. 그러나 본 실시 형태의 경우, 통상보다도 솔트법에서의 온도를 높게 설정한다. 구체적으로는, 솔트의 온도를 490℃ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 500℃ 이상으로 하면 보다 효과적이며, 500℃ 이상 530℃ 이하의 온도 범위에서 강판을 침지하는 것이 바람직하다.

침지 시간은 2초 이상 10초 이하로 하는 것이 바람직하다. 단, 솔트의 고온화는, 표면 성상의 열화로 이어지기 쉽고, 또한 Cr 함유량이 많은 스테인리스 강판일수록 열화되기 쉽다. 이로 인해, T×(10t＋2[Cr])/100≤600(여기서, T : 온도(℃), t : 시간(sec), [Cr] : Cr 함유량(질량% ))을 충족하는 것이 바람직하다.

이렇게 솔트법이 Si 산화물의 농화를 억제하기 위해서 가장 유용하지만, Si 산화물을 함유해 스케일의 생성량 그 자체를 억제하기 위해서는, 마무리 어닐링 온도를 저하하는 것이 바람직하다. 일반적으로 마무리 어닐링 온도는 재료의 화학 조성이나 요구되는 기계적 성질 등에 따라서 선정된다. 본 실시 형태의 경우에는, 원하는 기계적 성질을 얻기 위해서, 통상의 마무리 어닐링 온도에서 5 내지 20℃ 낮게 하는 것이 효과적이며 바람직하다. 구체적으로는, 마무리 어닐링 온도는 1000℃ 이하가 바람직하고, 970 내지 990℃로 하면 더욱 바람직하다. 마무리 어닐링 온도의 하한 온도에 관해서는, 냉연판을 마무리 어닐링해서 재결정 조직을 갖는 금속 조직으로 하고, 원하는 기계적 성질을 구비할 수 있으면 좋다.

이어서, 본 실시 형태의 열 교환기에 대해서 설명한다.

본 실시 형태의 열 교환기는, 열 교환부와, 그 외측을 덮는 케이스를 구비한다. 열 교환부는, 부재를 조합해서 제작된다. 부재는, 본 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 강판을, 직사각형, 관 형상, 파형 등의 각종 형상으로 성형해서 제작된 것이다. 열 교환부에서는, 배기 가스의 경로와 냉각수의 경로가 나뉘어 배치된다. 열 교환기의 외측에는, 배기 가스가 지나는 관과 냉각수가 지나는 관의 각각의 입구와 출구가 배치된다. 본 실시 형태의 열 교환기에서는, 열 교환부를 구성하는 부재의 수가 다수이며, 또한 부재는 복잡한 형상을 갖는다. 이 부재의 대부분은, 브레이징에 의해 접합되어 있다. 브레이징에 사용되는 땜납재로서는, Cu땜납 및/또는 Ni땜납이 사용되는 것이 바람직하다. Ni땜납에 대해서는, Cr이나 Si를 함유한 Ni 합금땜납이 사용되는 것이 바람직하다.

(제2 실시 형태)

먼저, 브레이징성에 대해서 설명한다. 본 실시 형태는, Ni땜납 또는 Cu땜납을 사용한 스테인리스강으로 이루어지는 부재의 브레이징을 대상으로 하고 있다. 땜납이 부재를 적셔서 부재 간의 간극을 충전함으로써 접합되는 것이 브레이징이다. 브레이징되는 부재를 구성하는 스테인리스강의 표면에 산화 피막이 존재하면, 부재가 젖기 어려워져, 브레이징성을 저해한다.

스테인리스강의 표면에는, Cr 리치 (Fe, Cr) 산화물 피막(부동태 피막)이 형성되어 있고, 이에 의해 우수한 내식성을 발현하고 있다. 스테인리스강의 습윤성을 확보하기 위해서는, 브레이징 시에, 이 산화물 피막을 환원 제거할 필요가 있다. 스테인리스 강판을 브레이징할 때에는, 통상 브레이징 온도로 10 내지 30분 정도 유지하고 있다. 이 유한한 시간 안에서, 스테인리스강의 표면에 형성되어 있는 피막을 어떻게 환원할 것인지가, 브레이징성에 대하여 큰 영향을 주게 된다.

이러한 배경을 감안하여, 본 발명자들은 페라이트계 스테인리스강의 브레이징성에 대해서, 표면의 피막 조성과 두께에 착안해서 예의 검토하였다.

그 결과, 브레이징성을 얻기 위해서는, 표면에 형성되는 피막이, 이하에 나타내는 (식 2)를 충족하는 동시에, 피막 중의 Cr 양이온 분율을 0.5 이하로 할 필요가 있는 것을 지견하였다.

d_f×Cr_f＋5(Si_f＋3Al_f)≤2.0 … (식 2)

(식 2)에 있어서, d_f는 피막의 두께(㎚)를 나타내고, Cr_f는 피막 중의 Cr 양이온 분율을 나타내고, Si_f는 피막 중의 Si 양이온 분율을 나타내고, Al_f는 피막 중의 Al 양이온 분율을 나타낸다.

(식 2)는 이하의 사항에 기초한다.

(c) 스테인리스강의 표면에 형성되어 있는 (Fe, Cr) 산화물 피막이, 막 두께 d_f가 두껍고 Cr이 풍부할수록, 환원되기 어렵다.

(d) 통상의 브레이징 조건에서는 환원되지 않는 Si 산화물이나 Al 산화물이 산화물 피막 중에 함유되면, 피막의 환원성을 저하시키고, 브레이징성을 열화시킨다.

표면에 형성되어 있는 (Fe, Cr) 산화물 피막 중의 Cr 양이온 분율 Cr_f는, Cr 함유량이 많은 스테인리스강일수록 높고, 어닐링이나 산 세정 등, 브레이징되기 전의 소재의 제조 조건의 영향도 받는다. 한편, 산화물 피막의 두께는, Cr 함유량이 많은 스테인리스강일수록 얇아지고, 소재 제조 조건의 영향도 받는다. 따라서, Cr 함유량이 높은 스테인리스강일수록, 산화물 피막의 성장을 억제해서 막 두께를 얇게 하여, 상기 (식 2)을 충족시키도록 하고, 브레이징성을 확보할 필요가 있다.

Si는 스테인리스강 중에 1% 이하의 양으로 함유된다. Si는, 마무리 어닐링 및 산 세정 공정에서 피막 중에 농화하고, Si 산화물로서 피막 중에 잔존하여, 브레이징성을 열화시킬 가능성이 있다. Si 산화물이 마무리 어닐링 및 산 세정 공정에서 피막 중에 농화하는 이유는 명확하지는 않지만, 현시점에서는 다음과 같이 생각하고 있다.

스테인리스강을 대기 중에서 어닐링하면, 외층에 Fe가 풍부한 (Fe, Cr) 산화물이 생성되고, 내층에 Cr 리치 (Fe, Cr) 산화물이 생성된다. 그리고, 내층의 Cr 리치 (Fe, Cr) 산화물의 내측에, Si가 산화물로서 존재할 수 있다. Si 산화물은, Cr 리치 (Fe, Cr) 산화물이 안정될수록 생성되기 쉽다. 이로 인해, 모재 요인으로서는, Cr 함유량이 많은 스테인리스강일수록, Si 산화물이 생성되기 쉽다고 추정된다. 또한, 제조 프로세스 요인으로서는, 어닐링 온도가 높을수록, 어닐링 시간이 길수록, Si 산화물이 생성되기 쉽다고 추정된다.

마무리 어닐링에 이어지는 산 세정 공정은, 어닐링으로 생성한 (Fe, Cr) 산화물을 용해 제거하는 것이 주된 목적이며, 동시에 하지의 모재도 일부 용해된다. Si 산화물은, 중성 내지 산성 영역에서는 안정된다. 이로 인해, 모재의 용해와 함께 Si 산화물을 제거하거나, Si 산화물을 용해 가능한 알칼리 중에서 처리하는 것이 유효하다. 산 세정에 의해 모재와 함께 Si 산화물을 용해 제거하기 위해서는, 산 세정액의 고온화, 고농도화나 산 세정 시간의 장시간화가 고려된다. 또한, 알칼리 중에서 Si 산화물을 용해하기 위해서는, 예를 들어 솔트법(NaOH를 주성분으로 하는 시판되고 있는 디스케일용 알칼리 솔트을 가열해서 강을 알칼리 솔트에 침지하는 방법)의 고온화 및 장시간화가 고려된다.

이상, 설명한 바와 같이, Si 산화물의 생성 및 그 제거는, 어닐링, 산 세정과 같은 제조 조건과 함께, 강의 화학 조성에도 영향을 받는다. 따라서, 브레이징성을 확보하기 위해서는, 양자를 적절하게 조합하여, 피막 중에의 Si 산화물의 농화를 방지하는 것이 바람직하다.

Al은, 탈산 등의 목적으로 첨가된다. Si와 마찬가지로, 마무리 어닐링 및 산 세정 공정에서 Al은 피막 중에 농화하고, Al 산화물로서 피막 중에 잔존하여, 브레이징성을 열화시킬 가능성이 있다. Si 산화물의 더욱 내측, 즉 Cr 리치 (Fe, Cr) 산화물이 더욱 안정되게 생성되었을 때에 Al 산화물은 생성된다. Al 산화물의 제거 방법은, 기본적으로는 상기 Si 산화물의 제거 방법과 마찬가지이다. 그러나 Si 산화물보다도 내측에 Al 산화물은 생성되므로, 제거가 어렵다. 그로 인해, Al 산화물의 생성을 억제하는 것이 중요하며, 어닐링 온도의 저온화, 어닐링 시간의 단시간화가 유용하다고 추정된다.

상술한 바와 같이 스테인리스강의 표면에 형성된 피막 중의 Si 산화물 및 Al 산화물은, 브레이징성에 악영향을 미친다. 따라서, 피막 중의 Si 양이온 분율 Si_f 및 Al 양이온 분율 Al_f를 낮게 억제할 필요가 있다.

Si 양이온 분율 Si_f 및 Al 양이온 분율 Al_f의 양자는, X선 광전자 분광법(XPS)에 있어서의 최표면의 정량 분석 결과로부터 구해진다. 또한, 양이온은 금속 원소만을 대상으로 하였다. 피막 중의 Si 양이온 분율 Si_f는, 0.1 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05 이하이다. 피막 중의 Al 양이온 분율 Al_f는, 0.05 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.02 이하이다. 양자 모두 가장 바람직하게는 0(검출 한계 이하)이다.

통상, 스테인리스강의 표면에 형성된 피막의 두께를 정의할 때에는, 깊이 방향 분석의 O 피크 강도가 최대 강도의 1/2이 될 때까지의 두께로 정의된다. 그러나 피막 중에 Si 산화물 및 Al 산화물이 함유될 경우, 이들이 Cr 리치 (Fe, Cr) 산화물로 이루어지는 내층의 내측에 형성되어 있다. 이로 인해, Cr의 피크 형상 변화로부터 구한 Cr-O의 막 두께의 경우에 비해, 피막의 두께를, 깊이 방향 분석의 O 피크 강도가 최대 강도의 1/2이 될 때까지의 두께로 하면, 두껍게 평가된다. 본 실시 형태에서는, 스테인리스강의 브레이징성과 Cr 산화물 피막의 환원 특성과의 관련성에 착안하고 있으므로, 표면에 형성된 피막의 두께를 Cr-O의 막 두께로 한다.

피막 중의 Cr 양이온 분율 Cr_f는, Si 양이온 분율 Si_f 및 Al 양이온 분율 Al_f와 마찬가지로 구해진다. Cr_f는, 브레이징성의 관점에서 0.5 이하로 되어 있다. Cr_f는, 0.45 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.4 이하이다.

이상, 브레이징성의 관점에서, 피막 중의 Cr 양이온 분율 Cr_f의 상한값, 피막의 두께 d_f, Si 양이온 분율 Si_f 및 Al 양이온 분율 Al_f에 대한 적합한 범위를 나타냈다.

d_f×Cr_f＋5(Si_f＋3Al_f)의 값은, (식 2)에 나타낸 바와 같이 2.0 이하가 되고, 1.8 이하로 하는 것이 바람직하고, 1.5 이하가 더욱 바람직하고, 1.3 이하로 하면 보다 바람직하다.

이어서, 내식성에 대해서 설명한다. 본 발명자들은, 바이오 에탄올, 바이오 디젤 등의 바이오 연료를 입수하고, 산화 열화 거동이나 스테인리스강에 대한 부식성 등에 대해서, 통상의 가솔린과 비교하면서 상세하게 조사 해석을 행하였다. 그 결과, 산화 열화한 바이오 연료 중의 지방산은, 수상에 분배되어서 부식성이 발현되고, 유기산 농도로 그 부식성을 나타내면 가솔린의 약 100배에 상당하는 것을 알 수 있었다.

또한, 엔진에 가까운 연료 공급계 부품은, 90 내지 100℃ 정도까지 온도가 상승하고, 온도와 함께 바이오 연료 중에서 수상에 지방산이 분배되기 쉬워져서, 부식 환경이 가혹해진다. 이 부식 환경은, 산화 열화 가솔린에 대한 부식 시험(온도 40 내지 50℃)에 비해 가혹한 조건이다. 또한, 바이오 연료 중의 바이오 에탄올은 수상으로 이동하여, 수상 부분을 확대시킴과 함께, 특히 스테인리스강에 있어서 부동태를 유지하는 것을 저해하는 요인이 된다.

따라서, 동일한 연료계 부품이라도, 통상의 가솔린을 사용한 급유관이나 연료 탱크에 비해, 바이오 연료의 사용까지 고려하고 또한 엔진에 가까운 위치에 배치되는 연료 공급계 부품은, 더욱 우수한 내식성이 필요해진다.

따라서, 고온이고 산성 지방산의 환경 중에서 스테인리스강의 내식성에 대해서 예의 검토하였다. 그 결과, 모재의 Cr량을 15% 이상으로 하고, 또한 피막 중의 Cr 양이온 분율 Cr_f를 0.18 이상으로 할 필요가 있는 것을 알 수 있었다. 보다 안정된 내식성을 얻기 위해서는, 모재의 Cr량을 17% 이상으로 하고, 또한 피막 중의 Cr 양이온 분율 Cr_f를 0.20 이상 함유하는 것이 바람직하다.

본 실시 형태는, 상기 지견과 함께 강도가 고려된 연료 공급계 부재용 페라이트계 스테인리스강을 제공하는 것이며, 그 요지로 하는 바는, 특허 청구 범위에 기재한 대로의 내용이다.

이하, 연료 공급계 부재용 페라이트계 스테인리스강의 각 조성을 한정한 이유에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 특별히 언급하지 않는 한, 각 성분의 %는, 질량 %를 나타내는 것으로 한다.

(C : 0.03% 이하)

C는, 내립계 부식성, 가공성을 저하시키므로, 그 함유량을 낮게 억제할 필요가 있다. 이로 인해, C의 함유량의 상한을 0.03% 이하로 하고, 바람직하게는 0.02% 이하로 한다. 그러나 C의 함유량을 과도하게 낮추면, 필요한 강도를 얻을 수 없게 됨과 함께 정련 비용을 상승시킨다. 이로 인해, C의 함유량의 하한을 0.002% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.003% 이상으로 한다.

(N : 0.05% 이하)

N은, 내공식성에 유용한 원소이나, 내립계 부식성, 가공성을 저하시키므로, 그 함유량을 낮게 억제할 필요가 있다. 이로 인해, N 함유량의 상한을 0.05% 이하로 하고, 바람직하게는 0.02% 이하로 한다. 그러나 N 함유량을 과도하게 낮추는 것은, 필요한 강도를 얻을 수 없게 됨과 함께 정련 비용을 상승시킨다. 이로 인해, N의 함유량의 하한을 0.002% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.003% 이상이다.

또한, 브레이징 시의 결정립 조대화 억제의 관점에서, C와 N의 합계 함유량을 0.015% 이상((C＋N)≥0.015%)으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 내립계 부식성 및 가공성의 관점에서, C와 N의 합계 함유량을 0.05% 이하((C＋N)≤0.05%)로 하는 것이 바람직하다.

(Si : 1% 이하)

Si는, 브레이징 전의 소재의 표면에 Si 산화물을 함유하는 피막을 형성시키기 쉽게 함과 함께 가공성을 저하시킨다. 이로 인해, Si의 함유량을 1% 이하로 하고, 바람직하게는 0.5% 이하, 보다 바람직하게는 0.4% 이하로 한다. Si는, 브레이징 후에 스테인리스강의 표면 피막에 농화해서 내식성의 향상에 기여함과 함께 탈산 원소로서 유용하므로, Si량은 0.1% 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1% 초과이다.

(Mn : 1.2% 이하)

Mn은, 내식성을 열화시킨다. 이로 인해, Mn의 함유량을 1.2% 이하로 하고, 바람직하게는 1% 이하, 보다 바람직하게는 0.5% 이하로 한다. Mn은, 탈산 원소로서 유용한 원소이며, 적어도 0.02% 이상의 Mn을 함유시키는 것이 바람직하고, Mn량은, 보다 바람직하게는, 0.05% 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.1% 이상이다.

(Cr : 15% 이상, 23% 이하)

Cr은, 바이오 연료 중에서의 내식성을 확보하기 위해서 기본이 되는 원소이다. Cr은, 적어도 15% 이상 함유시키는 것이 필요하며, Cr량은 바람직하게는 17% 이상이다. Cr의 함유량을 증가시킬수록 내식성을 향상시킬 수 있다. 그러나 과잉량의 Cr의 첨가는 가공성, 제조성을 저하시킨다. 이로 인해, Cr의 함유량을 23% 이하로 하고, 바람직하게는 20.5% 이하로 한다.

(Nb : 8(C＋N)＋0.1% 이상, 0.8% 이하)

Nb는, C 및 N을 고정하고, 용접부의 내립계 부식성을 향상시키기 위해서 유용한 원소이다. 이로 인해, Nb를 (C＋N)량의 8배 이상 함유시킬 필요가 있다. 또한, Nb는 고용 상태에서 강도를 향상시키는 효과가 크기 때문에, 강도 및 피로 특성을 향상시킨다. 이 점에서 고용 상태의 Nb를 확보하는 것은 유효하다. 따라서, Nb는, 8(C＋N)＋0.1% 이상의 양으로 함유시킬 필요가 있고, Nb량은 바람직하게는 8(C＋N)＋0.2% 이상이다. 그러나 과잉량의 Nb의 첨가는, 가공성, 제조성을 저하시킨다. 이로 인해, Nb의 함유량의 상한을 0.8%로 하고, 바람직하게는 0.6% 이하이다.

(Al : 0.1% 이하)

Al은, 브레이징 전의 소재의 표면에 Al 산화물을 함유하는 피막을 형성시키기 쉽게 함과 함께 인성을 열화시킨다. 이로 인해, Al의 함유량을 0.1% 이하로 하고, 바람직하게는 0.08% 이하, 보다 바람직하게는 0.05% 이하, 더욱 바람직하게는 0.03% 이하로 한다. Al은, 탈산 효과 등을 가지므로 정련을 위해서 유용한 원소이며, 성형성을 향상시키는 효과도 있다. 그로 인해, Al량은 0.002% 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.003% 이상이다.

본 실시 형태의 스테인리스강에 있어서는, 또한, 질량%로, Ni : 2% 이하, Cu : 1.5% 이하, Mo : 3% 이하 중 어느 1종 이상을 함유해도 좋다.

(Ni : 2% 이하)

Ni는, 내식성을 향상시키기 위해서, 필요에 따라 2% 이하 함유시킬 수 있다. 특히, Ni는 본 실시 형태에서 대상으로 하고 있는 연료 공급계 부품에 있어서 요구되는 외면으로부터의 염해에 대한 내식성을 향상시키는 효과를 갖는다. 또한, Ni는, 강도를 향상시키는 효과도 갖는다. 이로 인해, Ni를 함유시킬 경우, Ni량은, 0.1% 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.2% 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.3% 이상이다. 그러나 과잉량의 Ni의 첨가는, 가공성을 저하시킴과 함께 고가이므로 비용 상승으로도 이어진다. 따라서, Ni 함유량은, 1.5% 이하인 것이 바람직하고, 1.2% 이하인 것이 보다 바람직하다.

(Cu : 1.5% 이하)

Cu는, 내식성을 향상시키기 위해서, 필요에 따라 1.5% 이하의 양으로 함유시킬 수 있다. Cu는, Ni와 마찬가지로, 특히, 본 실시 형태에서 대상으로 하고 있는 연료 공급계 부품에 있어서 요구되는 외면으로부터의 염해에 대한 내식성을 향상시키는 효과를 갖는다. 또한, Cu는, 강도를 향상시키는 효과도 갖는다. 이로 인해, Cu를 함유시킬 경우, Cu량은 0.1% 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.2% 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.3% 이상이다. 그러나 과잉량의 첨가는 가공성을 저하시킨다. 따라서, Cu 함유량은, 1% 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.8% 이하이다.

(Mo : 3% 이하)

Mo는, 내식성을 향상시키기 위해서, 필요에 따라 3% 이하 함유시킬 수 있다. Mo는, 특히, 본 실시 형태에서 대상으로 하고 있는 연료 공급계 부품에 있어서 요구되는 바이오 연료 중에서의 내식성과 함께, 외면으로부터의 염해에 대한 내식성을 향상시키는 효과를 갖는다. 또한, Mo는 강도를 향상시키는 효과도 갖는다. 이로 인해, Mo를 함유시킬 경우, Mo량은 0.1% 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.3% 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.7% 이상이다. 그러나 과잉량의 Mo의 첨가는, 가공성을 저하시킴과 함께 고가이므로 비용 상승으로도 이어진다. 따라서, Mo 함유량은, 2.2% 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 2% 이하이다.

본 실시 형태의 스테인리스강에 있어서는, 또한, 질량%로, V : 0.5% 이하, W : 1% 이하, B : 0.005% 이하, Zr : 0.5% 이하, Sn : 0.5% 이하, Co : 0.2% 이하, Mg : 0.002% 이하, Ca : 0.002% 이하, REM : 0.01% 이하, Sb : 0.5% 이하, Ta : 0.5% 이하 및 Ga : 0.01% 이하 중 어느 1종 이상을 함유해도 좋다.

(V : 0.5% 이하)

V는, 내식성을 향상시키기 위해서, 필요에 따라 0.5% 이하 함유시킬 수 있다. V를 함유하는 것에 의한 안정된 효과를 얻기 위해서는, V량은 0.05% 이상이 바람직하고, 0.1% 이상이 보다 바람직하다. 그러나 과잉량의 V의 첨가는, 가공성을 열화시킴과 함께, 고가이기 때문에 비용 상승으로 이어진다. 이로 인해, V의 함유량은, 0.3% 이하인 것이 바람직하다.

(W : 1% 이하)

W는, 내식성을 향상시키기 위해서, 필요에 따라 1% 이하의 양으로 함유시킬 수 있다. W는, 특히 본 실시 형태에서 대상으로 하고 있는 연료 공급계 부품에 있어서 요구되는 외면으로부터의 염해에 대한 내식성을 향상시키는 효과를 갖는다. W를 함유하는 것에 의한 안정된 효과를 얻기 위해서는, W량은 0.2% 이상이 바람직하고, 0.5% 이상이 보다 바람직하다. 과잉량의 W의 첨가는, 가공성을 열화시킴과 함께, 고가이기 때문에 비용 상승으로 이어진다. 이로 인해, W의 함유량은 0.8% 이하인 것이 바람직하다.

(B : 0.005% 이하)

B는, 가공성, 특히 2차 가공성을 향상시키기 위해서, 필요에 따라 0.005% 이하의 양으로 함유시킬 수 있다. B를 함유하는 것에 의한 안정된 효과를 얻기 위해서는, B량은 0.0002% 이상이 바람직하고, 0.0003% 이상이 보다 바람직하다. 과잉량의 B의 첨가는 내립계 부식성을 저하시킨다. 이로 인해, B의 함유량은 0.0015% 이하인 것이 바람직하다.

(Zr : 0.5% 이하)

Zr은, 내식성, 특히 내립계 부식성을 향상시키기 위해서, 필요에 따라 0.5% 이하의 양으로 함유시킬 수 있다. Zr을 함유하는 것에 의한 안정된 효과를 얻기 위해서는, Zr량은 0.05% 이상이 바람직하고, 0.1% 이상이 보다 바람직하다. 과잉량의 Zr의 첨가는, 가공성을 열화시킴과 함께, 고가이기 때문에 비용 상승으로 이어진다. 이로 인해, Zr의 함유량은, 0.3% 이하인 것이 바람직하다.

(Sn : 0.5% 이하)

Sn은, 내식성을 향상시키기 위해서, 필요에 따라 0.5% 이하의 양으로 함유시킬 수 있다. 특히, 본 실시 형태에서 대상으로 하고 있는 열 교환기류에 요구되는 배기 가스 응축수에 대한 내식성이나 외면으로부터의 염해에 대한 내식성에 있어서, Sn은 내공개성을 향상시키는 효과를 갖는다. Sn을 함유하는 것에 의한 안정된 효과를 얻기 위해서는, Sn량은, 0.02% 이상이 바람직하고, 0.05% 이상이 보다 바람직하다. 그러나 과잉량의 Sn의 첨가는 인성을 저하시킨다. 이로 인해, Sn의 함유량은, 0.3% 이하인 것이 바람직하다.

(Co : 0.2% 이하)

Co는, 2차 가공성과 인성을 향상시키기 위해서, 필요에 따라 0.2% 이하의 양으로 함유시킬 수 있다. Co를 함유하는 것에 의한 안정된 효과를 얻기 위해서는, Co량은, 0.02% 이상이 바람직하고, 0.05% 이상이 보다 바람직하다. 그러나 과잉량의 Co의 첨가는 비용 상승으로 이어진다. 이로 인해, Co의 함유량은, 0.15% 이하인 것이 바람직하다.

(Mg : 0.002% 이하)

Mg는, 탈산 효과 등을 가지므로 정련에 유용한 원소이며, 조직을 미세화해 가공성이나 인성의 향상에도 효과가 있다. 이것으로부터, Mg는 필요에 따라 0.002% 이하의 양으로 함유시킬 수 있다. Mg를 함유하는 것에 의한 안정된 효과를 얻기 위해서는, Mg량은 0.0002% 이상이 바람직하고, 0.0005% 이상이 보다 바람직하다. Mg 함유량은, 황화물을 형성해서 내식성을 열화시키기 위해, 0.0015% 이하로 하는 것이 바람직하다.

(Ca : 0.002% 이하)

Ca는, 탈산 효과 등을 가지므로 정련에 유용한 원소이며, 필요에 따라 0.002% 이하의 양으로 함유시킬 수 있다. Ca를 함유하는 것에 의한 안정된 효과를 얻기 위해서는, Ca량은 0.0002% 이상이 바람직하고, 0.0004% 이상이 보다 바람직하다. Ca 함유량은, 황화물을 형성해서 내식성을 열화시키므로, 0.0015% 이하로 하는 것이 바람직하다.

(REM : 0.01% 이하)

REM(희토류 금속 원소)은 일반적인 정의에 따라, 스칸듐(Sc), 이트륨(Y)의 2 원소와, 란탄(La)으로부터 루테튬(Lu)까지의 15 원소(란타노이드)의 총칭을 가리킨다. 단독으로 첨가해도 좋고, 혼합물이라도 좋다. REM은, 탈산 효과 등을 가지므로 정련에 유용한 원소이며, 필요에 따라 0.01% 이하의 양으로 함유시킬 수 있다. REM을 함유하는 것에 의한 안정된 효과를 얻기 위해서는, REM량은 0.0005% 이상이 바람직하고, 0.001% 이상이 보다 바람직하다. REM 함유량은, 비용 상승으로 이어지므로, 0.008% 이하로 하는 것이 바람직하다.

(Sb : 0.5% 이하)

(Ta : 0.5% 이하)

(Ga : 0.01% 이하)

또한, 불가피 불순물 중, P량에 대해서는, 용접성의 관점에서 0.04% 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.035% 이하이다.

또한, S량에 대해서는, 내식성의 관점에서 0.02% 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.01% 이하이다.

본 실시 형태의 스테인리스강은, 기본적으로는 페라이트계 스테인리스강을 제조하는 일반적인 방법에 의해 제조된다. 예를 들어, 전로 또는 전기로에서 상기의 화학 조성을 갖는 용강으로 하고, AOD로나 VOD로 등에서 정련하여, 연속 주조법 또는 조괴법으로 강편으로 한다. 계속해서, 강편에 대하여 열간 압연-열연판의 어닐링-산 세정-냉간 압연-마무리 어닐링-산 세정의 공정을 실시해서 강판이 제조된다. 필요에 따라, 열연판의 어닐링을 생략해도 좋고, 냉간 압연-마무리 어닐링-산 세정의 공정을 반복하여 행해도 좋다.

여기에서 설명한 공정 중, 본 실시 형태에서 규정하는 조성의 피막을 표면에 형성하기 위해서는, 마무리 어닐링 및 산 세정의 조건에 유의하는 것이 바람직하다. 특히, 마무리 어닐링 공정 및 산 세정 공정에 있어서, 브레이징성을 열화시키는 Si 산화물 및 Al 산화물의 생성을 억제하는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이, 산 세정 공정에 있어서, 특히 Si 산화물의 제거에 유용한 것이 솔트법이며, 고온화와 장시간화가 유효하다. 이 중 장시간화는, 설비가 동일한 경우, 라인 속도를 저하시키게 된다. 이것은, 솔트조의 전에 있어서의 재료의 온도 저하로 이어짐과 함께, 생산성을 저하시킨다.

솔트법의 온도에 관해서는, 솔트의 열화가 530℃ 이상에서 일어나는 것이 알려져 있으므로, 통상 450 내지 480℃ 정도 온도의 솔트에 강판은 침지된다. 그러나 본 실시 형태의 경우, Si 산화물을 효율적으로 제거하기 위해서, 솔트의 온도를 통상보다 높게 설정한다. 구체적으로는, 솔트의 온도를 490℃ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 500℃ 이상으로 하면 보다 효과적이며, 500℃ 이상 530℃ 이하의 온도 범위에서 강판을 침지하는 것이 바람직하다.

솔트의 침지 시간은, 2초 이상 10초 이하로 하는 것이 바람직하다. 단, 솔트의 고온화는, 표면 성상의 열화로 이어지기 쉽고, 또한 Cr 함유량이 많은 스테인리스강일수록 열화되기 쉽다. 이로 인해, 솔트의 온도 및 침지 시간은, T×(10t＋2[Cr])/100≤600(여기서, T : 온도(℃), t : 침지 시간(sec), [Cr] : Cr 함유량(질량% ))을 충족하는 것이 바람직하다.

이렇게 산 세정 공정에서의 솔트법이 Si 산화물의 농화를 억제하기 위해서 가장 유용하다. 본 실시 형태에 있어서는, Si 산화물을 함유한 스케일의 생성량 그 자체를 억제하기 위해서, 마무리 어닐링 온도를 저하하는 것이 바람직하다. 일반적으로, 마무리 어닐링 온도는, 재료의 화학 조성이나 요구되는 기계적 성질 등에 따라서 선정된다. 본 실시 형태의 경우에는, 원하는 기계적 성질을 얻기 위해서 선정되는 통상의 어닐링 온도에서 5 내지 20℃ 낮게 하는 것이 효과적이며 바람직하다. 구체적으로는, 마무리 어닐링 온도는 1000℃ 이하가 바람직하고, 970 내지 990℃로 하면 더욱 바람직하다. 마무리 어닐링 온도의 하한 온도는, 냉연판을 마무리 어닐링해서 재결정 조직을 갖는 금속 조직으로 하고, 원하는 기계적 성질을 구비할 수 있으면 좋다.

마지막으로, 본 실시 형태의 연료 공급계 부품에 대해서 설명한다. 본 실시 형태의 부품은, 브레이징 접합된 부재를 구비한다. 부재는, 판, 관, 막대 등의 형상을 한 본 실시 형태의 페라이트계 스테인리스강 바로 그것, 또는 그 가공품으로 이루어진다. 본 실시 형태의 부품은, 부재가 브레이징 접합되어 이루어지므로, 다수의 부재로 이루어지는 복잡한 형상을 갖는 부품에 대응할 수 있다.

브레이징 접합에는, 땜납재로서 Cu땜납 및/또는 Ni땜납이 사용되는 것이 바람직하다. 이 중 Ni땜납에 대해서는, Cr이나 Si를 함유한 Ni 합금땜납이 사용되는 것이 바람직하다.

본 실시 형태의 스테인리스강으로 이루어지는 부재의 제조 공정에서는, 브레이징 시에 스테인리스강의 표면에 존재하는 산화물 피막을 환원하기 위해, 진공도 또는 노점이 낮은 조건으로 브레이징된다. 구체적으로는, 브레이징 온도에 있어서, Cr과 Cr₂O₃이 평형하는 진공도 또는 노점보다도 낮은 조건으로 실시된다. 브레이징 접합은, 예를 들어 진공 중 또는 수소 분위기 중에서 950 내지 1200℃의 온도로 10 내지 30분 정도 유지하는 조건으로 행할 수 있다. 브레이징 접합 시에는, 분위기 제어나 분위기 치환용의 가스로서, 아르곤 가스나 질소 가스 등을 사용해도 좋다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명의 효과를 보다 명확한 것으로 한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 그 요건을 변경하지 않는 범위에서 적절히 변경해서 실시할 수 있다.

(제1 실시예)

표 1에 나타내는 화학 조성을 갖는 용강 30㎏을 진공 용해로에서 용제해서 17㎏의 편평 강괴를 제작하였다. 계속해서, 가열 온도 1200℃에서 두께 4.5㎜까지 강괴를 열연하였다. 950℃에서 열연판의 어닐링을 행하고, 계속해서 알루미나 샷에 의해 스케일을 제거해서 판 두께 1㎜까지 열연판을 냉연하였다. 그 후, 마무리 어닐링을 행하고, 솔트법 및 질불산에의 침지에 의해 스케일을 제거하였다.

마무리 어닐링 온도는 표 1에 나타내는 온도로 하고, 보관 시간은 1분으로 하였다.

솔트법으로서는, NaOH를 주성분으로 하는 시판되고 있는 디스케일용 알칼리 솔트을 가열해서 강판을 알칼리 솔트에 침지하는 방법을 이용하여, 가열 온도를 표 1에 나타내는 온도로 하고, 침지 시간을 5초로 하였다.

질불산에의 침지에 있어서는, 55℃로 가열한 3% HF-10% HNO₃ 용액을 사용하여, 강판을 이 용액에 10초간 침지하였다. 이렇게 해서 얻어진 냉연 강판(발명 강 1-1 내지 1-12, 비교 강 1-1 내지 1-5)을 사용하여, 땜납 퍼짐성을 평가함과 함께 소재의 표면 피막을 분석하였다.

[땜납 퍼짐성]

냉연 강판으로부터 폭 40㎜, 길이 40㎜의 판을 3매씩 잘라내어, 유기 용제를 사용해서 탈지하였다. 계속해서, 판의 중앙에 0.5g의 순(純)Cu땜납(BCu-1)을 싣고, 진공로에 넣어, 1130℃에서 10분 가열하였다. 진공도는 약 50Pa였다. 가열 후에 냉각하고, 땜납의 치수를 측정하였다. 치수를 측정한 결과로부터, 땜납 면적을 구하고, 다음 식으로부터, 땜납 퍼짐 계수를 산출하였다.

땜납 퍼짐 계수=열처리 후의 땜납 면적/초기 땜납 면적

도 2에, 땜납 퍼짐 계수를 나타낸다. 또한, 땜납 퍼짐 계수는, 3매의 판에 있어서의 평균값이다. 본 실시 형태에 있어서는, 땜납 퍼짐 계수는 2 이상이 양호하며, 4 이상은 더욱 우수하다.

[소재의 표면 피막 분석]

X선 광전자 분광법(XPS)에 의해, 소재의 표면 피막을 분석하였다. XPS는 알백 파이샤제이다. 사용 X선원에 mono-AlKα선을 사용하고, X선 빔 직경이 약 100㎛이며, 취출각이 45도와 90도인 조건으로 실시하였다. XPS에 있어서의 최표면의 정량 분석 결과로부터, Cr 양이온 분율 Cr_f, Si 양이온 분율 Si_f 및 Al 양이온 분율 Al_f를 구하였다. 여기서 양이온은 금속 원소만을 대상으로 하였다. 또한, 산화 피막의 두께 d_f는, 각도 분해법에 의해 구하였다.

표 2에, 산화 피막의 두께 d_f, Cr 양이온 분율 Cr_f, Si 양이온 분율 Si_f, Al 양이온 분율 Al_f 및 d_f×Cr_f＋5(Si_f＋3Al_f)의 값(A값)을 나타낸다.

표 2에 나타낸 바와 같이, d_f×Cr_f＋5(Si_f＋3Al_f)의 값이 2.0 이하인 본 발명의 예는, 땜납 퍼짐 계수가 2 이상이며, 브레이징성이 우수하다.

비교예에 나타낸 바와 같이 d_f×Cr_f＋5(Si_f＋3Al_f)의 값이 2.0을 초과하면, 땜납 퍼짐 계수가 2 미만이 되고, 브레이징성이 떨어진다.

발명 강 1-3과 비교 강 1-1은, 유사한 화학 조성을 갖지만, 땜납 퍼짐 계수에 명료한 차이가 인정되고 있다. 이것은, 발명 강 1-3에 비해, 비교 강 1-1은, 피막 중의 Si 양이온 분율 Si_f가 높고, d_f×Cr_f＋5(Si_f＋3Al_f)의 값이 2.0을 초과했기 때문이다. 발명 강 1-3에 비해, 비교 강 1-1은, 솔트의 온도가 낮기 때문에, 어닐링 공정에서 형성된 Si 산화물을 제거할 수 없어 농화하였다고 생각된다.

비교 강 1-5와 발명 강 1-1은, 동일한 화학 조성을 갖고 있지만, 비교 강 1-5에서는 어닐링 온도를 고온화해 솔트의 온도를 저하시켰으므로, d_f×Cr_f＋5(Si_f＋3Al_f)의 값이 2.0을 초과하고 있다. 이로 인해, 발명 강 1-1에 비해, 비교 강 1-5은, 땜납 퍼짐 계수가 크게 저하되어 있다. 이것은, 주로, 비교 강 1-5에서는, 어닐링 공정에서 형성된 Si 산화물을 제거할 수 없어 농화하였기 때문이라 생각된다.

(제2 실시예)

표 3에 나타내는 화학 조성을 갖는 용강 30㎏을 진공 용해로에서 용제해서 17㎏의 편평 강괴를 제작하였다. 계속해서, 가열 온도 1200℃에서 두께 4.5㎜까지 강괴를 열연하였다. 얻어진 열연판에 대하여 950℃에서 열연판의 어닐링을 행하고, 계속해서 알루미나 샷에 의해 스케일을 제거하고, 판 두께 1㎜까지 열연판을 냉연하였다. 그 후, 얻어진 냉연판에 대하여 마무리 어닐링을 행하고, 솔트법 및 질불산에의 침지에 의해 스케일을 제거(산 세정)하였다.

마무리 어닐링 온도는 표 4에 나타내는 온도로 하고, 보관 시간은 1분으로 하였다.

솔트법으로서는, NaOH를 주성분으로 하는 시판되고 있는 디스케일용 알칼리 솔트을 가열해서 강판을 알칼리 솔트에 침지하는 방법을 사용하였다. 솔트법에서는, 솔트의 가열 온도를 표 4에 나타내는 온도로 하고, 침지 시간을 5초로 하였다.

질불산 침지에 있어서는, 55℃로 가열한 3% HF-10% HNO₃ 용액을 사용하고, 강판을 이 용액에 10초간 침지하였다.

이렇게 해서 얻어진 냉연 강판(발명 강 2-1 내지 2-12, 비교 강 2-1 내지 2-7)을 사용하여, 강도, 내식성, 땜납 퍼짐성을 평가함과 함께, 소재의 표면 피막을 분석하였다. 또한, 발명 강 2-4는, 비교 강 2-6과 동일한 조성이다.

[상온 인장 시험(강도)]

냉연 강판으로부터 JIS13B호 시험편을 L 방향으로 채취하고, 상온에서 인장 시험을 행하였다. 얻어진 0.2% 내력을, 표 4에 나타낸다.

[부식 시험]

산화 열화한 바이오 연료를 모의한 조건으로 부식 시험을 행하였다. 냉연 강판으로부터, 각각 폭 25㎜, 길이 100㎜의 시험편을 2매씩 잘라내고, 유기 용제를 사용해서 탈지하였다. 시험 용액에는, 포름산의 양이 0.1%, 아세트산의 양이 1%이며, Cl 이온 농도가 100ppm이 되도록 NaCl을 용해시킨 수용액을 사용하였다. 시험 온도는 95℃로 하고, 시험 시간은 168h로 하였다. 이들 이외의 시험 조건에 대해서는, JASO-M611-92-A에 준하였다.

부식 시험 후에 부식 생성물을 제거하고, 계속해서 부식 감량의 측정과 국부부식의 유무를 관찰하였다. 부식 감량은, 시험 전후의 시험편의 질량 변화로부터 구하였다. 국부 부식의 유무는, 시험편 전체면을 대상으로 하고, 광학 현미경을 사용하여, 이하에 나타낸 바와 같이 판정하였다. 즉, 초점 심도법에 의한 부식 깊이 측정값의 검출 한계인 10㎛를 초과하는 부식 자국이 검출된 경우를 「국부 부식 있음」이라고 정의하고, 10㎛를 초과하는 부식 자국이 검출되지 않은 경우를 「국부 부식 없음」이라고 정의하였다.

그리고, 2개의 시험편 중 1개라도, 부식 감량이 검출 한계 상당의 0.5g·m^-2 이상 및/또는 국부 부식이 있었을 경우를 불합격(×)으로 하였다. 또한, 2개의 시험편 중 2개 모두, 부식 감량이 0.5g·m^-2 미만으로 국부 부식이 확인되지 않은 경우를 합격(○)으로 하였다. 결과를 표 4에 나타낸다.

[땜납 퍼짐성]

냉연 강판으로부터 폭 40㎜, 길이 40㎜의 판을 3매씩 잘라내어, 유기 용제를 사용해서 탈지하였다. 계속해서, 판 중앙에 0.5g의 순Cu땜납(BCu-1)을 싣고, 진공로에 넣어, 1130℃에서 10분간 가열하였다. 진공도는 약 50Pa였다. 가열 후에 냉각하고, 땜납의 치수를 측정하였다. 치수 측정 결과로부터, 땜납 면적을 구하고, 다음 식으로부터, 땜납 퍼짐 계수를 산출하였다.

땜납 퍼짐 계수=열처리 땜납 면적/초기 땜납 면적

표 4에, 땜납 퍼짐 계수를 나타낸다. 또한, 땜납 퍼짐 계수는, 3매의 판에 있어서의 평균값이다. 본 실시 형태에 있어서는, 땜납 퍼짐 계수는 2 이상이 양호하며, 4 이상은 더욱 우수하다.

[소재의 표면 피막 분석]

표 4에, 산화 피막의 두께 d_f, Cr 양이온 분율 Cr_f, Si 양이온 분율 Si_f, Al 양이온 분율 Al_f 및 d_f×Cr_f＋5(Si_f＋3Al_f)의 값(A값)을 나타낸다.

표 4에 나타낸 바와 같이, 발명예 2-1 내지 2-12는, 0.2% 내력이 250MPa 이상이며, 산화 열화한 바이오 연료를 모의한 조건에 있어서의 부식 시험에서 부식없음인 동시에, 땜납 퍼짐 계수가 2 이상이며, 브레이징성이 우수하다.

Cr 함유량이 15% 미만인 비교예 2-1은, d_f×Cr_f＋5(Si_f＋3Al_f)의 값이 2.0 이하이지만, Cr 양이온 분율 Cr_f가 0.18 미만이었다. 땜납 퍼짐 계수는 2 이상이지만, 산화 열화한 바이오 연료를 모의한 환경에서의 내식성이 떨어진다.

d_f×Cr_f＋5(Si_f＋3Al_f)의 값이 2.0을 초과하고 있는 비교예 2-2, 2-4 및 2-6은, 땜납 퍼짐 계수가 2 미만이 되어, 브레이징성이 떨어진다.

비교예 2-3은, Cr 함유량이 많으므로, d_f×Cr_f＋5(Si_f＋3Al_f)의 값이 2.0을 초과함과 함께, Cr 양이온 분율 Cr_f가 커지고, 땜납 퍼짐 계수가 2 미만이 되었다.

비교예 2-5는, 강판 중의 Nb 함유량이 적기 때문에, 0.2% 내력이 250MPa 미만으로 강도가 떨어진다.

비교예 2-7은, Cr 함유량이 많기 때문에, d_f×Cr_f＋5(Si_f＋3Al_f)의 값이 2.0을 초과하여, 땜납 퍼짐 계수가 2 미만이 되었다.

<산업상 이용 가능성>

제1 실시 형태에 관한 브레이징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판은, EGR 쿨러, 오일 쿨러, 폐열 회수기, 퓨엘 딜리버리계의 부품 등의 자동차 부품이나, 잠열 회수형 가스 온수 공급기의 2차 열 교환기, CO₂ 냉매 히트 펌프식 온수 공급기(통칭 : 에코큐트(등록 상표))의 플레이트형 열 교환기, 기타 각종 플랜트의 열 교환기 등의 열 교환기류 등, 브레이징 접합으로 조립되는 부재의 소재로서 적합하다.

제2 실시 형태에 관한 페라이트계 스테인리스강은, 자동차 연료 공급계 부품, 특히 연료 압력의 변동에 수반하는 맥동을 발생하기 쉬운 직분사 엔진의 연료 공급계 부품에 적합하며, 지역을 막론하고 적용 가능하다. 제2 실시 형태에 관한 페라이트계 스테인리스강은, 연료 공급계 부품 중에서도, 특히 딜리버리 파이프, 연료 펌프 부품, 연료 압력 조정용 부품 등 엔진에 가까운 부품으로, 고온이 되기 쉽고, 압력도 높은 환경 하에서 사용되는 부품에 적합하다.

Claims

질량%로,
C : 0.03% 이하,
N : 0.05% 이하,
Si : 1% 이하,
Mn : 1.2% 이하,
Cr : 14% 이상 28% 이하,
Nb : 8(C＋N) 이상 0.8% 이하 및
Al : 0.1% 이하를 함유하고,
잔량부가 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지고,
표면에 식 1을 충족하는 피막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 브레이징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판.
d_f×Cr_f＋5(Si_f＋3Al_f)≤2.0 … (식 1)
식 1에 있어서, d_f는 단위가 ㎚인 피막의 두께를 나타내고, Cr_f는 피막 중의 Cr 양이온 분율을 나타내고, Si_f는 피막 중의 Si 양이온 분율을 나타내고, Al_f는 피막 중의 Al 양이온 분율을 나타낸다.
제1항에 있어서, 또한, 질량%로, Ni : 5% 이하, Cu : 1.5% 이하, Mo : 3% 이하 중 어느 1종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는, 브레이징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판.
제1항 또는 제2항에 있어서, 또한, 질량%로, V : 0.5% 이하, W : 1% 이하, B : 0.005% 이하, Zr : 0.5% 이하, Sn : 0.5% 이하, Co : 0.2% 이하, Mg : 0.002% 이하, Ca : 0.002% 이하, REM : 0.01% 이하, Sb : 0.5% 이하, Ta : 0.5% 이하 및 Ga : 0.01% 이하 중 어느 1종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는, 브레이징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판.
브레이징 접합된 부재로 이루어지는 열 교환부를 구비하고,
상기 부재는, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 페라이트계 스테인리스 강판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 열 교환기.
질량%로,
C : 0.03% 이하,
N : 0.05% 이하,
Si : 1% 이하,
Mn : 1.2% 이하,
Cr : 14% 이상 28% 이하,
Nb : 8(C＋N) 이상 0.8% 이하 및
Al : 0.1% 이하를 함유하고,
잔량부가 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지고,
표면에 식 1을 충족하는 피막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열 교환기용 페라이트계 스테인리스 강판.
d_f×Cr_f＋5(Si_f＋3Al_f)≤2.0 … (식 1)
식 1에 있어서, d_f는 단위가 ㎚인 피막의 두께를 나타내고, Cr_f는 피막 중의 Cr 양이온 분율을 나타내고, Si_f는 피막 중의 Si 양이온 분율을 나타내고, Al_f는 피막 중의 Al 양이온 분율을 나타낸다.
제5항에 있어서, 또한, 질량%로, Ni : 5% 이하, Cu : 1.5% 이하, Mo : 3% 이하 중 어느 1종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는, 열 교환기용 페라이트계 스테인리스 강판.
제5항 또는 제6항에 있어서, 또한, 질량%로, V : 0.5% 이하, W : 1% 이하, B : 0.005% 이하, Zr : 0.5% 이하, Sn : 0.5% 이하, Co : 0.2% 이하, Mg : 0.002% 이하, Ca : 0.002% 이하, REM : 0.01% 이하, Sb : 0.5% 이하, Ta : 0.5% 이하 및 Ga : 0.01% 이하 중 어느 1종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는, 열 교환기용 페라이트계 스테인리스 강판.
질량%로,
C : 0.03% 이하,
N : 0.05% 이하,
Si : 1% 이하,
Mn : 1.2% 이하,
Cr : 15% 이상 23% 이하,
Nb : 8(C＋N)＋0.1% 이상 0.8% 이하 및
Al : 0.1% 이하를 함유하고,
잔량부가 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지고,
표면에 식 2 및 식 3을 충족하는 피막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 페라이트계 스테인리스강.
d_f×Cr_f＋5(Si_f＋3Al_f)≤2.0 … (식 2)
0.18≤Cr_f≤0.5 … (식 3)
식 2에 있어서, d_f는 단위가 ㎚인 피막의 두께를 나타내고, Si_f는 피막 중의 Si 양이온 분율을 나타내고, Al_f는 피막 중의 Al 양이온 분율을 나타낸다. 식 2, 식 3에 있어서, Cr_f는 피막 중의 Cr 양이온 분율을 나타낸다.
제8항에 있어서, 또한, 질량%로, Ni : 2% 이하, Cu : 1.5% 이하, Mo : 3% 이하 중 어느 1종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는, 페라이트계 스테인리스강.
제8항 또는 제9항에 있어서, 또한, 질량%로, V : 0.5% 이하, W : 1% 이하, B : 0.005% 이하, Zr : 0.5% 이하, Sn : 0.5% 이하, Co : 0.2% 이하, Mg : 0.002% 이하, Ca : 0.002% 이하, REM : 0.01% 이하, Sb : 0.5% 이하, Ta : 0.5% 이하 및 Ga : 0.01% 이하 중 어느 1종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는, 페라이트계 스테인리스강.
브레이징 접합된 부재를 구비하고,
상기 부재는, 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 페라이트계 스테인리스강으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 연료 공급계 부품.
질량%로,
C : 0.03% 이하,
N : 0.05% 이하,
Si : 1% 이하,
Mn : 1.2% 이하,
Cr : 15% 이상 23% 이하,
Nb : 8(C＋N)＋0.1% 이상 0.8% 이하 및
Al : 0.1% 이하를 함유하고,
잔량부가 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지고,
표면에 식 2 및 식 3을 충족하는 피막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 연료 공급계 부재용 페라이트계 스테인리스강.
d_f×Cr_f＋5(Si_f＋3Al_f)≤2.0 … (식 2)
0.18≤Cr_f≤0.5 … (식 3)
식 2에 있어서, d_f는 단위가 ㎚인 피막의 두께를 나타내고, Si_f는 피막 중의 Si 양이온 분율을 나타내고, Al_f는 피막 중의 Al 양이온 분율을 나타낸다. 식 2, 식 3에 있어서, Cr_f는 피막 중의 Cr 양이온 분율을 나타낸다.
제12항에 있어서, 또한, 질량%로, Ni : 2% 이하, Cu : 1.5% 이하, Mo : 3% 이하 중 어느 1종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는, 연료 공급계 부재용 페라이트계 스테인리스강.
제12항 또는 제13항에 있어서, 또한, 질량%로, V : 0.5% 이하, W : 1% 이하, B : 0.005% 이하, Zr : 0.5% 이하, Sn : 0.5% 이하, Co : 0.2% 이하, Mg : 0.002% 이하, Ca : 0.002% 이하, REM : 0.01% 이하, Sb : 0.5% 이하, Ta : 0.5% 이하 및 Ga : 0.01% 이하 중 어느 1종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는, 연료 공급계 부재용 페라이트계 스테인리스강.