(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に研磨加工を施した後に８００℃〜９００℃の温度で１時間の加熱処理を施すことにより水蒸気酸化層の発生を抑制したフェライト系ステンレス鋼。
【請求項２】
フェライト系ステンレス鋼の表面に研磨加工を施し、然る後、８００℃〜９００℃の温度で１時間の加熱処理を施すことにより水蒸気酸化層の発生を抑制することを特徴とするフェライト系ステンレス鋼の耐食性向上方法。
【請求項３】
加熱処理の温度を９００℃としたことを特徴とする請求項２に記載のフェライト系ステンレス鋼の耐食性向上方法。
【請求項４】
フェライト系ステンレス鋼としてＳＵＳ４３６Ｌを採用したことを特徴とする請求項２又は３に記載のフェライト系ステンレス鋼の耐食性向上方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェライト系ステンレス鋼及びその耐食性向上方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、フェライト系ステンレス鋼は、耐食性の良い材料として自動車部品等に広く使用されているが、高温領域（約４００℃以上）に長時間晒されると、その表面に酸化鉄を主成分とした上層と酸化クロムを主成分とした下層とで構成される水蒸気酸化層が発生し、この水蒸気酸化層が一定の厚さで剥離を起こすことにより、材料が減肉して穴明き等の不具合を招いたり、周辺部品に悪影響を及ぼしたりする懸念があった。
【０００３】
このような懸念への対策として、従来においては、フェライト系ステンレス部品の板厚を上げたり、耐水蒸気酸化性に優れたクロム、モリブンデン等の特殊元素を多く含む材料やオーステナイト系ステンレス鋼へ変更することが行われている。
【０００４】
尚、この種のフェライト系ステンレス鋼の耐食性向上方法に関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献１等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２３７６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述のように、フェライト系ステンレス部品の板厚を上げたり、耐水蒸気酸化性に優れたクロム、モリブンデン等の特殊元素を多く含む材料やオーステナイト系ステンレス鋼へ変更したりする対策では、成形性の低下やコストの高騰を招くという問題があった。
【０００７】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、成形性の低下やコストの高騰を招くことなくフェライト系ステンレス鋼の耐食性を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、表面に研磨加工を施した後に８００℃〜９００℃の温度で１時間の加熱処理を施すことにより水蒸気酸化層の発生を抑制したフェライト系ステンレス鋼、に係るものであり、また、本発明は、フェライト系ステンレス鋼の表面に研磨加工を施し、然る後、８００℃〜９００℃の温度で１時間の加熱処理を施すことにより水蒸気酸化層の発生を抑制することを特徴とするフェライト系ステンレス鋼の耐食性向上方法、にも係るものである。
【０００９】
而して、このようにすれば、フェライト系ステンレス鋼の初期表面に存在しているナノオーダーの不均一な不動態被膜が、フェライト系ステンレス鋼の表面への研磨加工により均一化され、その状態で加熱処理を施されることにより表面のクロム酸化物の緻密化が図られて耐食性が向上される。
【００１０】
ここで、１０００℃付近より高い温度で加熱処理を行うと、熱によりフェライト系ステンレス鋼の表面が異常酸化を起こして脆化してしまい、８００℃を大きく下まわる加熱温度では、いくら加熱時間を長くとっても水蒸気酸化層の発生を抑制する十分な効果が得られないが、加熱処理を８００℃〜９００℃の温度とすれば、必要な加熱時間は１時間あれば十分である。
【００１１】
更に、本発明の方法において、より好ましくは、加熱処理の温度を９００℃とすると良く、更には、フェライト系ステンレス鋼としてＳＵＳ４３６Ｌを採用すると良い。
【発明の効果】
【００１２】
上記した本発明のフェライト系ステンレス鋼及びその耐食性向上方法によれば、フェライト系ステンレス鋼に対し表面の研磨加工と加熱処理とを施すだけで、成形性の低下やコストの高騰を招くことなくフェライト系ステンレス鋼の耐食性を大幅に向上することができ、高温領域（約４００℃以上）に長時間晒されるような苛酷な環境下に置かれても、水蒸気酸化層の発生を効果的に抑制することができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明を実施する形態の耐食性向上方法を説明するフローチャートである。
【図２】本形態例の効果を検証するための水蒸気酸化試験の結果を示すグラフである。
【図３】試験体Ａの断面の電子顕微鏡写真である。
【図４】試験体Ｂの断面の電子顕微鏡写真である。
【図５】試験体Ｃの断面の電子顕微鏡写真である。
【図６】試験体Ｄの断面の電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
図１〜図６は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図１は本形態例のフェライト系ステンレス鋼の耐食性向上方法を説明するフローチャートであり、本形態例にあっては、先ずフェライト系ステンレス鋼の表面に研磨加工を施し、次いで、前記研磨加工を施したフェライト系ステンレス鋼に加熱処理を施すようにしている。
【００１６】
この際、本発明者らが実際に行った実験では、フェライト系ステンレス鋼としてＳＵＳ４３６Ｌを採用し、その表面を耐水ペーパー（番手＃６００）で研磨し、その後に電気炉に入れて加熱処理を８００℃〜９００℃で約１時間程度行うことで優れた耐食性（耐水蒸気酸化性）が得られることが確認されており、特に加熱処理の温度を９００℃として加熱時間を１時間としたときに極めて高い耐食性が得られることが確認されている。
【００１７】
即ち、このようにすれば、フェライト系ステンレス鋼の初期表面に存在しているナノオーダーの不均一な不動態被膜が、フェライト系ステンレス鋼の表面への研磨加工により均一化され、その状態で加熱処理を施されることにより表面のクロム酸化物の緻密化が図られて耐食性が向上される。
【００１８】
ここで、加熱処理の温度は、１０００℃付近より高く上がらないように抑える必要があり、ＳＵＳ４３６Ｌ等のフェライト系ステンレス鋼に１０００℃付近より高い温度で加熱処理を行うと、熱により表面が異常酸化を起こして脆化してしまうことが本発明者らにより確認されているため、表面状態の良い高品質な製品とするためには、加熱処理の上限温度を９００℃程度に抑えることが重要である。
【００１９】
図２は耐食性向上の効果を検証するために行った水蒸気酸化試験の結果を示すグラフであり、試験体として、ＳＵＳ４３６Ｌの無処理品Ａ（研磨加工も加熱処理も無し）、ＳＵＳ４３６Ｌを研磨加工後に６００℃で６時間の加熱処理を施したものＢ、ＳＵＳ４３６Ｌを研磨加工後に８００℃で１時間の加熱処理を施したものＣ、ＳＵＳ４３６Ｌを研磨加工後に９００℃で１時間の加熱処理を施したものＤを使用し、これらの試験体Ａ〜Ｄを水蒸気酸化炉に入れ、水蒸気量が１４重量％で温度が約６００℃の高温多湿な試験条件下で８０時間に亘り水蒸気酸化試験を行い、その試験後に各試験体Ａ〜Ｄの断面調査を実施して水蒸気酸化層の厚さを測定したものである。
【００２０】
この結果、研磨加工も加熱処理も実施していない無処理の試験体Ａでは、図３に電子顕微鏡写真で示す如く、酸化鉄を主成分とした上層１４μｍと酸化クロムを主成分とした下層１４μｍとから成る水蒸気酸化層２８μｍが全面に認められたのに対し、研磨加工後に６００℃で６時間の加熱処理を施した試験体Ｂでは、図４に電子顕微鏡写真で示す如く、上層１０μｍと下層１０μｍとから成る水蒸気酸化層２０μｍが所々に分散して認められる程度となり、また、研磨加工後に８００℃で１時間の加熱処理を施した試験体Ｃでは、図５に電子顕微鏡写真で示す如く、上層６μｍと下層６μｍとから成る水蒸気酸化層１２μｍが試験体Ｂよりも更に局所的な僅かな範囲に認められる程度となり、更に、研磨加工後に９００℃で１時間の加熱処理を施した試験体Ｄでは、図６に電子顕微鏡写真で示す如く、水蒸気酸化層が殆ど認められないという極めて優秀な結果となった。
【００２１】
そして、この試験結果からは、いくら加熱時間を長くとっても加熱温度が適切な温度まで上がっていないと水蒸気酸化層の発生を抑制する十分な効果が得られないことや、加熱温度が十分な温度に達していれば、僅か１時間程度の加熱時間であっても水蒸気酸化層の発生を効果的に抑制できることが確認された。
【００２２】
より具体的に述べると、８００℃を大きく下まわる６００℃程度の加熱温度では、いくら加熱時間を長くとっても水蒸気酸化層の発生を抑制する十分な効果が得られないことが確認されたが、８００℃で１時間の加熱処理を施せば、局所的な僅かな範囲に水蒸気酸化層が発生するものの、製品化して何ら問題が無いレベルに仕上げることができ、９００℃で１時間の加熱処理を施せば、殆ど水蒸気酸化層の発生を抑制できることが確認されたので、好ましい加熱温度は８００〜９００℃で必要な加熱時間は１時間あれば十分であることが特定された。
【００２３】
尚、この水蒸気酸化試験の結果には特に明示していないが、フェライト系ステンレス鋼としてＳＵＳ４３６Ｌを採用し、研磨加工を省略して加熱処理を９００℃程度で実施しても、水蒸気酸化層が斑状に発生してしまうことが研究初期の段階から確認されている。
【００２４】
従って、上記形態例によれば、フェライト系ステンレス鋼に対し表面の研磨加工と加熱処理とを施すだけで、成形性の低下やコストの高騰を招くことなくフェライト系ステンレス鋼の耐食性を大幅に向上することができ、高温領域（約４００℃以上）に長時間晒されるような苛酷な環境下に置かれても、水蒸気酸化層の発生を効果的に抑制することができる。
【００２５】
尚、本発明のフェライト系ステンレス鋼及びその耐食性向上方法は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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