(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．０２０％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｃｒ：１６．０％以上２０．０％以下、Ｎ：０．０２０％以下、Ｎｂ：０．３０％以上０．８０％以下、Ｔｉ：４×（Ｃ％＋Ｎ％）％以上０．５０％以下、Ａｌ：０．２０％未満、Ｎｉ：０．０５％以上０．４０％以下、Ｃｏ：０．０１％以上０．３０％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とするフェライト系ステンレス鋼。なお、前記Ｃ％、前記Ｎ％はそれぞれＣ、Ｎの含有量（質量％）を表す。
【請求項２】
質量％で、Ｃ：０．０２０％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｃｒ：１６．０％以上２０．０％以下、Ｎ：０．０２０％以下、Ｎｂ：０．３４％以上０．８０％以下、Ｔｉ：４×（Ｃ％＋Ｎ％）％以上０．５０％以下、Ａｌ：０．２０％未満、Ｎｉ：０．０５％以上０．４０％以下、Ｃｏ：０．０１％以上０．３０％以下を含有し、さらに、Ｃａ：０．０００５％以上０．００３０％以下、Ｍｇ：０．０００２％以上０．００２０％以下、Ｂ：０．０００２％以上０．００２０％以下の中から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ことを特徴とするフェライト系ステンレス鋼。なお、前記Ｃ％、前記Ｎ％はそれぞれＣ、Ｎの含有量（質量％）を表す。
【請求項３】
質量％で、さらに、Ｍｏ：０．０２％以上０．１０％未満、Ｃｕ：０．０１％以上０．２０％未満、Ｖ：０．０１％以上０．５０％未満、Ｗ：０．０２％以上０．３０％未満のうちから選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフェライト系ステンレス鋼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スケール密着性と熱疲労特性に優れたフェライト系ステンレス鋼に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の排気系部材の中で、特にエンジンに直結しているエキゾーストマニホールドは最高使用温度が８００℃〜９００℃にも達する厳しい環境で使用されている。そのため、その材料には優れた熱疲労特性が求められ、Ｎｂを添加したフェライト系ステンレス鋼が主に用いられている。特に近年は、環境問題対策として燃費向上および排ガスのクリーン化が志向されて、エキゾーストマニホールドはより高温で使用されるようになっている。そのため、素材のステンレス鋼に対してさらなる熱疲労特性の向上が望まれている。【０００３】
フェライト系ステンレス鋼に添加されたＮｂは、鋼中に固溶することにより高温強度を高めて熱疲労特性を向上させる。しかし、Ｎｂは鋼中のＣやＮと結合して炭窒化物になりやすく、固溶Ｎｂ量が減少して熱疲労特性が低下することがある。この対策として単純にＮｂ添加量を増やすと鋼の加工性が低下するため、ＮｂよりＣやＮと結合しやすいＴｉを複合添加して、ＣやＮをＴｉ炭窒化物として生成させることでＮｂ炭窒化物の生成を防ぐことも行われている。このＮｂ−Ｔｉ複合添加鋼の代表的なものがＴｙｐｅ４４１フェライト系ステンレス鋼（１８％Ｃｒ−０．５％Ｎｂ−０．２％Ｔｉ）（ＥＮ１００８８―２：ＥＮ１．４５０９）であり、この鋼は自動車のエキゾーストマニホールドに広く使用されている。【０００４】
しかし、Ｎｂ−Ｔｉ複合添加フェライト系ステンレス鋼は、高温への加熱と冷却を繰り返す、いわゆる繰り返し酸化を受けると、スケール（酸化皮膜）の剥離が起こりやすい問題がある。エキゾーストマニホールドはエンジンの起動・停止のたびに加熱と急冷の繰り返しを受ける厳しい繰り返し酸化の環境で使用されるため、スケールが剥離すると、地鉄が直接高温の排気ガスに曝されて酸化が進行して、板厚が減少し、場合によっては穴があいたり変形してしまうことがある。また、スケールが剥離した箇所が起点となって亀裂が生じることもある。このため、Ｎｂ−Ｔｉ複合添加フェライト系ステンレス鋼には、スケールが剥離しない優れたスケール密着性も求められている。【０００５】
Ｎｂ−Ｔｉ複合添加フェライト系ステンレス鋼の高温強度や熱疲労特性を向上させる方法として、特許文献１および２ではＭｏの添加が開示されている。特許文献３〜５ではＭｏ、Ｃｕ、Ｗの添加が開示されている。スケール密着性を改善する方法として、特許文献３ではＲＥＭ、Ｃａ、Ｙ、Ｚｒの添加が開示されている。特許文献５ではＲＥＭ、Ｃａの添加が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−２２４６５７号公報
【特許文献２】特開平５−７０８９７号公報
【特許文献３】特開２００４−２１８０１３号公報
【特許文献４】特開２００８−２４０１４３号公報
【特許文献５】特開２００９−１７４０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、ＭｏやＷは高価であるとともに、鋼板の表面欠陥（いわゆるヘゲ等）を増やすのみならず、加工性を低下させる欠点を有している。Ｃｕは常温における加工性を大きく低下させるのみならず、耐酸化性を低下させてしまう欠点を有している。さらに、ＲＥＭ、Ｃａ、Ｙ、Ｚｒも鋼板の表面欠陥を増加させてしまう欠点がある。【０００８】
本発明は、上述の問題を解決するためになされたもので、表面性状を損なうことなく、スケール密着性と熱疲労特性に優れたフェライト系ステンレス鋼を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明者らは、Ｎｂ―Ｔｉ複合添加フェライト系ステンレス鋼のスケール密着性に関する研究を行い、Ｎｉを適量添加することによりスケール密着性を改善してスケールの剥離を防ぐことができることを見出した。【００１０】
さらに、Ｎｂ―Ｔｉ複合添加フェライト系ステンレス鋼の熱疲労特性に関する研究を行い、特許文献１あるいは２で溶接部の靭性を向上させると開示されているＣｏについて、Ｃｏを適量添加することにより優れた熱疲労特性が得られることをさらに見出した。これにより、表面性状を損なうことなく、スケール密着性と熱疲労特性に優れるフェライト系ステンレス鋼が得られることになる。【００１１】
本発明は、以上の知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
［１］質量％で、Ｃ：０．０２０％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｃｒ：１６．０％以上２０．０％以下、Ｎ：０．０２０％以下、Ｎｂ：０．３０％以上０．８０％以下、Ｔｉ：４×（Ｃ％＋Ｎ％）％以上０．５０％以下、Ａｌ：０．２０％未満、Ｎｉ：０．０５％以上０．４０％以下、Ｃｏ：０．０１％以上０．３０％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とするフェライト系ステンレス鋼。なお、前記Ｃ％、前記Ｎ％はそれぞれＣ、Ｎの含有量（質量％）を表す。
[２] 質量％で、さらに、Ｃａ：０．０００５％以上０．００３０％以下、Ｍｇ：０．０００２％以上０．００２０％以下、Ｂ：０．０００２％以上０．００２０％以下の中から１種または２種以上を含有することを特徴とする前記[１]に記載のフェライト系ステンレス鋼。
[３] 質量％で、さらに、Ｍｏ：０．０２％以上０．１０％未満、Ｃｕ：０．０1％以上０．２０％未満、Ｖ：０．０１％以上０．５０％未満およびＷ：０．０２％以上０．３０％未満のうちから選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする前記[１]または[２]に記載のフェライト系ステンレス鋼。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、スケール密着性と熱疲労特性に優れるフェライト系ステンレス鋼を得ることができる。また、表面性状にも優れている。本発明のフェライト系ステンレス鋼は、スケール密着性と熱疲労特性に優れるため、自動車の排気系部材に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、熱疲労試験片を説明する図である。
【図２】図２は、熱疲労試験における温度および拘束条件を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明の鋼の成分組成を規定した理由を説明する。なお、成分％は、特に断りのない限り、すべて質量％を意味する。
【００１５】
Ｃ：０．０２０％以下
Ｃは、鋼の強度を高めるのに有効な元素であり、その効果は０．００１％以上の含有で得られるため、０．００１％以上が好ましい。一方、０．０２０％を超えて含有すると、スケール剥離が起こるので、０.０２０％以下とする。なお、加工性を確保する観点からは少ない方が望ましく、０．０１５％以下とするのが好ましい。より好ましくは、０．００４％以上０．００８％以下の範囲である。
【００１６】
Ｓｉ：１．０％以下
Ｓｉは、耐酸化性向上のために有効な元素であり、その効果は０．０１％以上の添加で得られるため、０．０１％以上が好ましい。一方、１．０％を超えて添加すると加工性が低下するので、１．０％以下とする。なお、好ましくは０．３％超０．６％以下の範囲である。
【００１７】
Ｍｎ：１．０％以下
Ｍｎは、鋼の強度を高める元素であり、また、脱酸剤としての作用も有する。その効果は０．０１％以上の添加で得られるため、０．０１％以上が好ましい。一方、１．０％を超えて添加すると、酸化増量を著しく増加させて耐酸化性を低下させてしまうので、１．０％以下とする。好ましくは、０．２％以上０．６％以下の範囲である。
【００１８】
Ｐ：０．０４０％以下
Ｐは、靭性を低下させる元素であり、低減するのが望ましく、０．０４０％以下とする。好ましくは、０．０３５％以下である。より好ましくは０．０３０％以下である。
【００１９】
Ｓ：０．０３０％以下
Ｓは、成形性と耐食性を低下させるので少ないほうが望ましく、０．０３０％以下とする。好ましくは、０．００６％以下である。より好ましくは、０．００３％以下である。
【００２０】
Ｃｒ：１６．０％以上２０．０％以下
Ｃｒは、耐酸化性を向上させるために必要な元素であり、良好な耐酸化性を得るために、１６．０％以上の添加が必要である。一方、２０．０％を超えて添加すると鋼が硬質化して製造性や加工性が低下するので２０．０％以下とする。好ましくは、１７．０％以上１９．０％以下の範囲である。
【００２１】
Ｎ：０．０２０％以下
Ｎは、鋼の靭性および成形性を低下させるので少ないほうが望ましく、０．０２０％以下とする。好ましくは、０．０１５％以下である。より好ましくは、０．０１２％以下である。
【００２２】
Ｎｂ：０．３０％以上０．８０％以下
Ｎｂは、固溶強化により高温強度を著しく上昇させて熱疲労特性を向上させる効果を有する元素である。その効果は０．３０％以上の添加で現れる。一方、０．８０％を超える過剰な添加は鋼の靭性を低下させるのみならず、高温においてＬａｖｅｓ相（Ｆｅ２Ｎｂ）を形成して却って高温強度を低下させるので０．８０％以下とする。好ましくは０．４０％以上０．６０％以下の範囲である。
【００２３】
Ｔｉ：４×（Ｃ％＋Ｎ％）％以上０．５０％以下  Ｃ％、Ｎ％はそれぞれＣ、Ｎの含有量（質量％）を表す。
Ｔｉは、優先的にＣ、Ｎと結びついて炭窒化物を生成することで、Ｎｂ炭窒化物の生成を防ぐとともに、耐食性、成形性および溶接部の粒界腐食性を向上させる。これらの効果を得るためには４×（Ｃ％＋Ｎ％）％以上の添加が必要である。これより少ないと、Ｃ、Ｎを完全にＴｉ炭窒化物として生成させることができず、Ｎｂ炭窒化物が形成してＮｂ固溶量が減少して熱疲労特性が低下する。一方で、過剰な添加は鋼の靭性が低下するので、０．５０％以下とする。好ましくは５×（Ｃ％＋Ｎ％）％以上０．３０％以下である。さらに好ましくは０．１０％以上０．２５％以下である。
【００２４】
Ａｌ：０．２０％未満
Ａｌは脱酸に有効な元素であり、その効果は０．０１％以上の添加で得られるため、０．０１％以上が好ましい。一方、鋼を硬質化させて加工性を低下させるので、０．２０％未満とする。好ましくは０．０１％以上０．１０％以下である。より好ましくは０．０２％以上０．０６％以下である。
【００２５】
Ｎｉ：０．０５％以上０．４０％以下
Ｎｉは、本発明においてスケール密着性を確保するために重要な元素であり、そのためには０．０５％以上添加することが必要である。また、後述のように、本発明の鋼は適量のＣｏ添加によって熱膨張係数が低減されているため、Ｃｏ無添加鋼あるいはＣｏの添加量が不足する鋼に比べて、より少量のＮｉ添加量で上記効果が得られる。一方、Ｎｉは高価な元素であることに加えて、０．４０％を超えて添加すると高温でγ相を生成し却ってスケール密着性を低下させる。従って、Ｎｉ添加量は、０．０５％以上０．４０％以下の範囲とする。好ましくは、０．１０％以上０．３０％以下の範囲である。さらに好ましくは、０．２０％以上０．３０％以下の範囲である。
【００２６】
Ｃｏ：０．０１％以上０．３０％以下
Ｃｏは、本発明において重要な元素である。熱疲労特性を向上させるのに必要な元素であり、そのためには少なくとも０．０１％以上の添加が必要である。Ｃｏは、鋼の熱膨張係数を低減して昇温時の膨張量を少なくして、昇温および冷却時に発生する歪量を小さくすることで熱疲労特性を向上させることができる。さらに、鋼の熱膨張係数を低減することにより、鋼とスケールの熱膨張係数の差が小さくなり、冷却時にスケールが剥離しにくくなる。そのため、より少量のＮｉ添加によってスケールの剥離を防止することができる効果がある。一方、０．１０％を超えて添加すると、酸化皮膜と地鉄の界面にＣｏが濃化し、スケール密着性が低下する。０．３０％を超えて添加すると、この界面濃化の副作用が上記の熱膨張係数低減によるスケール剥離防止効果を打ち消し、冷却時にスケールが剥離する。このため、Ｃｏは０．３０％以下とする。より好ましくは、０．０２％以上０．１０％以下の範囲である。さらに好ましくは、０．０３％以上０．1０％以下の範囲である。
【００２７】
本発明は、前記必須成分を含有し残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とするスケール密着性と熱疲労特性に優れたフェライト系ステンレス鋼である。さらに、必要に応じて、Ｃａ、ＭｇおよびＢのうちから選ばれる１種または２種以上、あるいは、Ｍｏ、Ｃｕ、ＶおよびＷのうちから選ばれる１種または２種以上を、下記の範囲で添加することができる。
【００２８】
Ｃａ：０．０００５％以上０．００３０％以下
Ｃａは、連続鋳造の際に発生しやすいＴｉ系介在物析出によるノズルの閉塞を防止するのに有効な成分である。その効果は０．０００５％以上の添加で得られる。一方、表面欠陥を発生させず良好な表面性状を得るためには０．００３０％以下とする必要がある。従って、Ｃａを添加する場合は、０．０００５％以上０．００３０％以下の範囲とする。より好ましくは０．０００５％以上０．００２０％以下の範囲である。さらに好ましくは０．０００５％以上０．００１５％以下の範囲である。
【００２９】
Ｍｇ：０．０００２％以上０．００２０％以下
Ｍｇはスラブの等軸晶率を向上させ、加工性や靱性を向上させるのに有効な元素である。さらに、ＮｂやＴｉの炭窒化物の粗大化を抑制するのに有効な元素である。Ｔｉ炭窒化物が粗大化すると、脆性割れの起点となるため靱性が低下する。また、Ｎｂ炭窒化物が粗大化すると、Ｎｂの鋼中の固溶量が低下するため、熱疲労特性の低下につながる。上記効果は０．０００２％以上の添加で得られる。一方、Ｍｇ添加量が０．００２０％を超えると、鋼の表面性状を悪化させてしまう。従って、Ｍｇを添加する場合は、０．０００２％以上０．００２０％以下の範囲とする。好ましくは０．０００２％以上０．００１５％以下の範囲である。さらに好ましくは０．０００４％以上０．００１０％以下の範囲である。
【００３０】
Ｂ：０．０００２％以上０．００２０％以下
Ｂは、加工性、特に二次加工性を向上させるのに有効な元素である。それらの効果は０．０００２％以上の添加で得られる。一方、０．００２０％を超えて添加すると鋼の加工性、靭性が低下するため、０．００２０％以下とする。従って、Ｂを添加する場合は、０．０００２％以上０．００２０％以下の範囲とする。好ましくは０．０００３％以上０．００１０％以下の範囲である。
【００３１】
Ｍｏ：０．０２％以上０．１０％未満
Ｍｏは、固溶強化により鋼の強度を増加させて熱疲労特性を向上させる元素であり、その効果は０．０２％以上の添加で得られる。しかし、高価な元素であるとともに、多量に添加すると表面欠陥が発生するのみならず、加工性が低下する。良好な表面性状および良好な加工性を得るために、０．１０％未満とする必要がある。従って、添加する場合は、０．０２％以上０．１０％未満の範囲とする。好ましくは０．０４％以上０．１０％未満の範囲である。
【００３２】
Ｃｕ：０．０１％以上０．２０％未満
Ｃｕは、ε−Ｃｕとして析出することで鋼を強化して熱疲労特性を向上させる。また、その効果を得るためには、０．０１％以上添加することが必要である。一方、０．２０％以上添加すると鋼が硬質化し加工性が低下するので良好な加工性を得るために０．２０％未満とする。従って、Ｃｕを添加する場合は、０．０１％以上０．２０％未満の範囲とする。好ましくは０．０1％以上０．１０％未満の範囲である。
【００３３】
Ｖ：０．０１％以上０．５０％未満
Ｖは、高温強度の向上に有効な元素である。その効果は、０．０１％以上で得られる。一方、０．５０％以上添加すると、粗大なＶ（Ｃ，Ｎ）が析出して靭性が低下する。従って、Ｖを添加する場合は、０．０１％以上０．５０％未満の範囲とする。好ましくは、０．０２％以上０．２０％未満の範囲である。
【００３４】
Ｗ：０．０２％以上０．３０％未満
Ｗは、Ｍｏと同様に、固溶強化により鋼の強度を増加させる元素であり、その効果は０．０２％以上添加することで得られる。しかし、高価な元素であり、また多量に添加すると表面欠陥が生じるのみならず、加工性が大きく低下する。良好な表面性状および良好な加工性を得るために、０．３０％未満とする。従って、Ｗを添加する場合は、０．０２％以上０．３０％未満の範囲とする。
【００３５】
次に、本発明のフェライト系ステンレス鋼の製造方法について説明する。
【００３６】
本発明のフェライト系ステンレス鋼は、通常のステンレス鋼の製造方法を用いることができる。上記成分組成からなる鋼を転炉、電気炉等の溶解炉で溶製し、さらに取鍋精錬、真空精錬等の２次精錬を経て、連続鋳造法あるいは造塊−分塊圧延法で鋼片（スラブ）とし、熱間圧延、熱延板焼鈍、酸洗を施し熱延焼鈍酸洗板とする。さらに、冷間圧延、仕上焼鈍、酸洗等の各工程を経て冷延焼鈍板とする方法が推奨される。一例は以下の通りである。
【００３７】
転炉あるいは電気炉等で溶製し、ＡＯＤ法あるいはＶＯＤ法により二次精錬を行い上記成分組成の溶鋼を溶製し、連続鋳造法によりスラブにする。このスラブを１０００〜１２５０℃に加熱して、熱間圧延により所望の板厚の熱延板とする。この熱延板を９００℃〜１１００℃の温度で連続焼鈍を施した後、ショットブラストと酸洗により脱スケールを行って熱延焼鈍酸洗板とする。この熱延焼鈍酸洗板をそのままエキゾーストマニホールド等の本発明が対象とする用途に用いることも可能であるが、さらに、冷間圧延と焼鈍・酸洗を行って冷延焼鈍酸洗板とすることもできる。この冷間圧延工程では、必要に応じて中間焼鈍を含む２回以上の冷間圧延を行ってもよい。１回または２回以上の冷間圧延からなる冷延工程の総圧下率は６０％以上、好ましくは７０％以上とする。冷延板焼鈍温度は、９００〜１１５０℃、好ましくは９５０〜１１００℃である。また、用途によっては、酸洗後に軽度の圧延（スキンパス圧延等）を加えて、鋼板の形状、品質調整を行うこともできる。また、水素を含む還元雰囲気で焼鈍して酸洗を省略したＢＡ仕上げとすることもできる。
【００３８】
このようにして製造して得た熱延焼鈍板製品あるいは冷延焼鈍板製品を用い、それぞれの用途に応じた曲げ加工等を施し、自動車やオートバイの排気管、触媒外筒材および火力発電プラントの排気ダクトあるいは燃料電池関連部材に成形される。これらの部材を溶接するための溶接方法は、特に限定されるものではなく、ＴＩＧ、ＭＩＧ、ＭＡＧ等の各種アーク溶接方法や、スポット溶接、シーム溶接等の抵抗溶接方法、および電縫溶接方法などの高周波抵抗溶接、高周波誘導溶接が適用可能である。
【実施例】
【００３９】
表１および表２に示す成分組成を有するＮｏ．１〜３７の鋼を真空溶解炉で溶製・鋳造して３０ｋｇ鋼塊にした。次いで、１１７０℃に加熱後、熱間圧延を行って厚さ３５ｍｍ×幅１５０ｍｍのシートバーとした。このシートバーを二分割した。その一つを鍛造により断面が３０ｍｍ×３０ｍｍの角棒とし、９５０〜１０５０℃の範囲内で焼鈍後、機械加工し、図１に示した熱疲労試験片を作製した。この試験片を用いて後述の熱疲労試験を行った。焼鈍温度については９５０〜１０５０℃の温度範囲内で組織を確認しながら成分ごとに設定した。以降の焼鈍についても同様である。【００４０】
上記二分割したもう一方のシートバーを用い、１０５０℃に加熱後、熱間圧延して板厚５ｍｍの熱延板とした。その後９００〜１０５０℃の温度範囲で熱延板焼鈍し、酸洗して熱延焼鈍板を製作した。この段階で、鋼板の表面性状を肉眼で観察した。これを冷間圧延により板厚を２ｍｍとし、９００〜１０５０℃の温度範囲内で仕上げ焼鈍して冷延焼鈍板とした。これを下記の繰り返し酸化試験に供した。【００４１】
＜繰り返し酸化試験＞
上記の冷延焼鈍板から２０ｍｍ幅×３０ｍｍ長さの寸法に切り出し、全６面を＃３２０エメリー紙で研磨して試験に供した。酸化試験条件は、大気中において、１０００℃で２０ｍｉｎ保持と１００℃で１ｍｉｎ保持を４００サイクル繰り返した。加熱速度および冷却速度は、それぞれ５℃／ｓｅｃ、１．５℃／ｓｅｃで行った。試験後にスケールの剥離の有無を目視観察してスケール密着性を評価した。得られた結果を表１および表２に併せて示す。【００４２】
＜熱疲労試験＞
上記熱疲労試験用試験片について、１００℃−９００℃間で加熱・冷却を繰り返すと同時に、図２に示したような拘束率０．６で歪を繰り返し付与し、熱疲労寿命を測定した。測定方法は、日本材料学会標準  高温低サイクル試験法（ＪＳＭＳ−ＳＤ−７−０３）に準拠した。まず、各サイクルの１００℃において検出された荷重を、図１に示した試験片均熱平行部の断面積（５０．３ｍｍ2）で割って、そのサイクルの応力とした。そのサイクルにおける応力が初期（挙動が安定する５サイクル目）の応力に対して７５％まで低下したサイクル数を熱疲労寿命とした。この寿命サイクル数で熱疲労特性を評価した。得られた結果を表１および表２に併せて示す。【００４３】
【表１】
0005505570.tif 000002
【００４４】
【表２】
0005505570.tif 000003
【００４５】
なお、表１および表２において、各試験の判定基準は以下の通りである。
（１）スケール密着性：繰り返し酸化試験後の試験片表面でスケールが剥離した面積が５％未満のものを○（合格）、５％以上を×（不合格）、異常酸化が生じたものを××（不合格）と判定した。
（２）熱疲労特性：熱疲労寿命が６００サイクル以上のものを◎（合格、特に優れている）、５４０サイクル以上６００サイクル未満を○（合格）、５４０サイクル未満を×（不合格）と判定した。【００４６】
表１および表２より、本発明例であるＮｏ．１〜１７およびＮｏ．２５〜３７は、全て、スケール密着性および熱疲労特性ともに優れていた。特にＭｏ、Ｃｕ、Ｖ、Ｗのいずれか一種以上を含む本発明例Ｎｏ．８〜１７は熱疲労特性が特に優れていた。また、本発明例の全ての熱延焼鈍酸洗板の表面性状は、表面欠陥がなく良好であった。【００４７】
一方Ｃｒが１４．５％と本発明範囲外で低い比較例Ｎｏ．１８では、異常酸化が起こった。Ｃが０．０２３％と本発明範囲外で高い比較例Ｎｏ．１９では、スケール剥離が起こりスケール密着性が不合格であった。比較例Ｎｏ．２０はＴｙｐｅ４４１相当鋼であるが、Ｃｏが０．０１％未満と本発明範囲外で低いため、熱疲労特性が不合格であり、さらに、Ｎｉが０．０５%添加されているにもかかわらずスケール密着性も不合格であった。Ｃｏが０．０１％未満と本発明範囲外で低い比較例Ｎｏ．２１は、熱疲労特性が不合格であった。Ｎｉが０．０４％あるいは０．０２％と本発明範囲外で低い比較例Ｎｏ．２２および２３、Ｎｉが０．４５％と本発明範囲外で高い比較例Ｎｏ．２４および、Ｃｏが０．３２％と本発明範囲外で高い比較例Ｎｏ.２９はスケール密着性が不合格であった。【００４８】
以上より、本発明範囲の鋼が、スケール密着性および熱疲労特性に優れていることは明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明のフェライト系ステンレス鋼はスケール密着性および熱疲労特性に優れるため、エキゾーストマニホールド、各種排気パイプ、コンバーターケースやマフラー等の自動車等の排気系部材用に好適である。さらに、火力発電システムの排気系部材や燃料電池用部材としても好適である。
【要約】
スケール密着性と熱疲労特性に優れたフェライト系ステンレス鋼を提供する。
質量％で、Ｃ：０．０２０％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｃｒ：１６．０％以上２０．０％以下、Ｎ：０．０２０％以下、Ｎｂ：０．３０％以上０．８０％以下、Ｔｉ：４×（Ｃ%＋Ｎ%）％以上０．５０％以下、Ａｌ：０．２０％未満、Ｎｉ：０．０５％以上０．４０％以下、Ｃｏ：０．０１％以上０．３０％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とするフェライト系ステンレス鋼。なお、前記Ｃ％、前記Ｎ％はそれぞれＣ、Ｎの含有量（質量％）を表す。【図１】
0005505570.tif 000004
【図２】
0005505570.tif 000005