(57)【要約】【課題】  部品用の断面形状をもつように加工する、厳しい加工条件が要求される用途にフェライト系ステンレス鋼を用いても割れなどを発生させないようにする。【解決手段】  フェライト系ステンレス鋼板であって、引張強さTSが500MPa以下、全伸びElが25％以上、平均ｒ値が1.3以上のものを、管状に巻き、突合せ面を溶接してフェライト系ステンレス鋼管となし、管中心軸における曲げ半径が該フェライト系ステンレス鋼管の直径の1.2倍以下であるような曲げ加工を施して、該フェライト系ステンレス鋼管の一端での前記管中心軸の方向が他端での前記管中心軸の方向と160度以上の角度をなすようにするとともに、部品用の断面形状をもつように加工する。【選択図】  図１
2006274436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェライト系ステンレス鋼板であって、引張強さTSが500MPa以下、全伸びElが25％以上、平均ｒ値が1.3以上のものを、
管状に巻き、
突合せ面を溶接してフェライト系ステンレス鋼管となし、
管中心軸における曲げ半径が該フェライト系ステンレス鋼管の直径の1.2倍以下であるような曲げ加工を施して、
該フェライト系ステンレス鋼管の一端での前記管中心軸の方向が他端での前記管中心軸の方向と160度以上の角度をなすようにするとともに、
部品用の断面形状をもつように加工するものであることを特徴とする部品用の断面形状をもつ曲管用のフェライト系ステンレス鋼板。
【請求項２】
前記請求項１のフェライト系ステンレス鋼板であって、
mass%で、Cr：10〜20%、C：0.05%以下、Mn：0.5%以下、Ni：1.0%以下、N：0.05%以下、P：0.04%以下、Si：0.5％以下、Al：0.2％以下、S：0.005％以下を含有し、
残部Feおよび不可避的不純物からなることを特徴とする部品用の断面形状をもつ曲管用のフェライト系ステンレス鋼板。
【請求項３】
前記に加え、さらにTi：0.5%以下、Nb：1.0%以下のうちから選ばれる１種もしくは２種を含有し、かつ(2Ti+Nb)≧16(C+N)を満たすことを特徴とする前記請求項２に記載の部品用の断面形状をもつ曲管用のフェライト系ステンレス鋼板。
【請求項４】
前記に加え、さらにMo：4.0%以下、Cu：4.0%以下のうちから選ばれる１種もしくは２種を含有することを特徴とする前記請求項２または３に記載の部品用の断面形状をもつ曲管用のフェライト系ステンレス鋼板。
【請求項５】
フェライト系ステンレス鋼管であって、引張強さTSが510MPa以下、全伸びElが20％以上、平均ｒ値が1.3以上のものに、
管中心軸における曲げ半径が該フェライト系ステンレス鋼管の直径の1.2倍以下であるような曲げ加工を施して、
該フェライト系ステンレス鋼管の一端での前記管中心軸の方向が他端での前記管中心軸の方向と160度以上の角度をなすようにするとともに、
部品用の断面形状をもつように加工するものであることを特徴とする部品用の断面形状をもつ曲管用のフェライト系ステンレス鋼管。
【請求項６】
前記請求項５のフェライト系ステンレス鋼管であって、
mass%で、Cr：10〜20%、 C：0.05%以下、Mn：0.5%以下、Ni：1.0%以下、N：0.05%以下、P：0.04%以下、Si：0.5％以下、Al：0.2％以下、S：0.005％以下を含有し、
残部Feおよび不可避的不純物からなることを特徴とする部品用の断面形状をもつ曲管用のフェライト系ステンレス鋼管。
【請求項７】
前記に加え、さらにTi：0.5%以下、Nb：1.0%以下のうちから選ばれる１種もしくは２種を含有し、かつ(2Ti+Nb)≧16(C+N)を満たすことを特徴とする前記請求項６に記載の部品用の断面形状をもつ曲管用のフェライト系ステンレス鋼管。
【請求項８】
前記に加え、さらにMo：4.0%以下、Cu：4.0%以下のうちから選ばれる１種もしくは２種を含有することを特徴とする前記請求項６または７に記載の部品用の断面形状をもつ曲管用のフェライト系ステンレス鋼管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調設備や各種プラントの他、自動車や電気機器などの配管として用いられる、部品用の断面形状をもつ曲管用のフェライト系ステンレス鋼板および鋼管に関する。
【背景技術】
【０００２】
空調設備や各種プラントの他、自動車や電気機器などの配管として、該配管特有の断面形状をもつ金属曲管が用いられることがある。そのような特有の断面形状をもつ金属曲管の一例を図１０に示す。（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は各断面図である。
このような特有の断面形状をもつ金属曲管は、例えば、図１１に示すように、従来、金属板１０をプレス成形した後、トリミングしてフランジ２０の部分を形成したものを２枚用意し、裏表対向させて、フランジ２０の部分を溶接し、全体的に略管状になるようにすることで製造していた。図示していないが、あるいはさらに、溶接によってできた重ねしろ３０の部分をトリミングして切除する場合もあった。
【０００３】
しかしながら、このような工数の多い製造のしかたは、非常に手間がかかるとともに、何よりもコスト高になるという問題があった。
さらに、プレス成形した後、トリミングする必要があることから、トリミング屑（スクラップ）の発生が避けらず、素材金属板の歩留まりが悪く、これもコスト高の要因になるという問題もあった。
【０００４】
また、溶接のためのフランジ２０や、重ねしろ３０があるため、このような特有の断面形状をもつ金属曲管（以下、部品用の断面形状をもつ曲管）に成形後の配管は、必要以上に重くなったり、大きすぎて設置スペースが余計に必要になるなど、先述の空調設備や各種プラントの他、自動車や電気機器などの設計に影響を及ぼす場合もあった。溶接後にフランジ２０の部分をトリミングして切除するのは、前述と同様、工数増によるコスト高につながる問題もあった。
【０００５】
また、先述の各種配管には様々な特性が要求される。即ち、使用環境下で変形したり破壊したりしないようにするため、強度の他にも、耐食性、耐熱性、耐磨耗性などが要求される場合がある。
先述のような各種配管の設計に際しては、腐食や磨耗による減肉の影響や、温度上昇による強度低下の影響があった場合でも、十分耐えられるように、配管の板厚を厚くしておくことで、耐久性を確保する。即ち、その配管に要求される耐食性や耐熱性などの特性から、使用する素材の材質が決まるのであるが、材質が決まれば、その使用する最高温度下での強度も決まるため、前述の腐食や磨耗による減肉の影響や、温度上昇による強度低下の影響があった場合でも、十分耐えられる板厚の下限も決まる。
【０００６】
すると、以上述べたようにして設計した各種配管は、製造段階で、そのような板厚の下限を下回らないように成形することが最も重要になる。即ち、成形により減肉が発生するような場合には、減肉を可及的に小さくして、前述の板厚の下限を下回らないようにすることが重要になる。
部品用の断面形状をもつ曲管を製造するに際しては、管材を素材に用いれば、部品点数が少なくなるのと、溶接が不要になるのとで、工数が減り、素材金属管の歩留まりも向上することから、低コスト化の可能性が出てくる。
【０００７】
一端での管中心軸の方向Ｘが他端での管中心軸の方向Ｙと60度以上の角度θをなす金属管の軸と角度の定義例を図１２に示すが、60度以上の曲げ加工、特にほぼ180度の曲げ加工を行なう所謂Ｕ字曲げでは、そのような曲げ加工に伴って、減肉が発生する。そして、曲げの曲率半径が小さくなるほど、その減肉は顕著になる。
にもかかわらず、昨今、加工の際により高度な加工技術を要する部品のニーズも出てきている。
【０００８】
より高度な加工技術を要する部品のニーズとして、どのような形状的な特徴や、加工法上の要求があるのか、というと、まず、曲げ加工を行うことが前提であり、その際、「曲げ半径Ｒ／管の直径Ｄ」が1.2以下で、曲げ角度が160度以上というような形状的な特徴がある。
そのような金属管の例を図１３、図１４に示す。
【０００９】
図１３のものは、自動車用排気系部品の一つである。曲げ加工前の素材の管の直径Ｄはφ50であり、曲げ加工が施されることで、管の一端での中心軸の方向Xが他端での中心軸の方向Yと160度の角度θをなすように曲げられる。また、管の中心軸における曲げ半径Ｒは60mmであり、直径Ｄが50mmであるのに対して、Ｒ／Ｄ＝1.2の関係を有するようにしている。
【００１０】
さらに、部品用の断面形状をもつ曲管の断面形状は、その中心軸方向に変化する場合もある。後述のハイドロフォーミングよって断面形状が複雑な形状に変形してしまう部分も出てくるから、中心軸方向というより、フェライト系ステンレス曲管の延伸する方向といった方が正確であるが、いずれにせよ、図１３中において、管の１端a-a部ではほぼ半円形、b-b部ではほぼ三角形、c-c部では管と同じ直径の円形、d-d部では円形であるがその直径がφ60と拡大されている。
【００１１】
図１４のものも、自動車用排気系部品の一つである。曲げ加工前の素材金属管の直径はφ50であり、曲げ加工後のフェライト系ステンレス鋼管の一端での中心軸の方向Xが他端での中心軸の方向Yと180度の角度をなすように曲げ加工がされており、ちょうどＵ字状をなしている。
また、管の中心軸における曲げ半径Ｒは50mmであり、直径Ｄが50mmであるのに対して、Ｒ／Ｄ＝1.0の関係を有する。さらに、断面形状は、その中心軸方向に変化しており、図中において管の１端e-e部ではほぼ半円形、f-f部ではほぼ三角形、g-g部では管と同じ直径の円形、h-h部は円形であるがその直径がφ60と拡大されている。
【００１２】
なお、図１４のものは、Ｅ部がさらに90度の角度で図の上側に曲げられているが、これは、図１３のものとは別の部品であるため、たまたまそのような形状をしているにすぎないのであって、このように３次元的な形状のものも対象である。
また、図１４のもののように、３次元的な形形状をしたものは、曲げ加工後に後述のハイドロフォーミングを行ったものにさらに３次元的な形状への加工を行ったものも、曲げ加工後に３次元的な形状への加工を行ったものにさらにハイドロフォーミングを行ったものも、あるいはハイドロフォーミングを行ったものに曲げ加工や３次元的な形状への加工を行ったものも対象である。
【００１３】
ところで、曲げ加工に伴って、多くの場合、減肉が発生することは先にも述べたが、そのように、曲げ角度が160度以上と大きくなるほど、減肉が顕著になるため、曲げ加工後に、耐食性や耐熱性などの特性を確保できる設計上の下限板厚を下回らないようにする必要がある、という加工法上の要求がある。
160度以上の曲げ加工を、減肉を抑制しつつ行うためには、曲げ加工を１回ではなく、２回、３回に分けて行うことで、効果はあるものの、あまりに曲げ回数を増やすと、工数とコストの増大を招く。
【００１４】
加えて、部品用の断面形状をもつ曲管にするために、機械加工により拡管を行うものとすれば、断面形状の造り込みには複雑な形状の芯金を挿入する必要が生じる。
このような問題があるため、先述のような部品が、工業的規模で量産されることは殆ど無かった。
ところで、素材に鋼管を用い、ハイドロフォーミングを行って異形の断面形状をもつようにする技術としては、特許文献１のように金型の形状を工夫する方法や、特許文献２、特許文献３のようにハイドロフォーミングに用いる素材鋼管の機械的特性や表面性状を規定する方法があった。
【特許文献１】特開2000-343141号公報
【特許文献２】特開平10-175027号公報
【特許文献３】特開2000-17329号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、いずれも、ハイドロフォーミングを、直管に対して行うことを前提としており、本発明の対象とする、図１２〜図１４に示すような、金属曲管の一端での軸の方向Ｘが該金属曲管の他端での軸の方向Ｙと160度以上の角度θをなす、異形の断面形状をもつ金属曲管の成形に対しては、工具金型の構造が著しく複雑となったり、管理が困難になるうえ、実質的な成形性の改善代も少ないため、工業的な量産規模での実施において有利かつ効果的とは言い難いものであった。
【００１６】
しかも、先述のような各種配管用の素材として、耐食性あるいは耐熱性を要求されるような用途には、SUS304に代表されるオーステナイト系ステンレス鋼管が用いられることも多いが、高価なため、コストの問題があり、最近では、比較的安価でありながら、これまでの種々の研究により、耐食性や加工性がオーステナイト系ステンレス鋼管に近づきつつある、フェライト系ステンレス鋼管を素材として用いようとする動きも出てきている。
【００１７】
耐食性や加工性がSUS304に近づいてきたとはいうものの、フェライト系ステンレス鋼は、未だ伸びなどの加工性に若干の改善が望まれ、高度な加工性が要求される用途には、使用するのは難しい。
本発明は、上述のような従来技術の問題を解決するべくなされたものであり、部品用の断面形状をもつ曲管用のフェライト系ステンレス鋼板および鋼管を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
すなわち、本発明は、
（１）フェライト系ステンレス鋼板であって、引張強さTSが500MPa以下、全伸びElが25％以上、平均ｒ値が1.3以上のものを、管状に巻き、突合せ面を溶接してフェライト系ステンレス鋼管となし、管中心軸における曲げ半径が該フェライト系ステンレス鋼管の直径の1.2倍以下であるような曲げ加工を施して、該フェライト系ステンレス鋼管の一端での前記管中心軸の方向が他端での前記管中心軸の方向と160度以上の角度をなすようにするとともに、部品用の断面形状をもつように加工するものであることを特徴とする部品用の断面形状をもつ曲管用のフェライト系ステンレス鋼板、
（２）前記（１）のフェライト系ステンレス鋼板であって、mass%で、Cr：10〜20%、C：0.05%以下、Mn：0.5%以下、Ni：1.0%以下、N：0.05%以下、P：0.04%以下、Si：0.5％以下、Al：0.2％以下、S：0.005％以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなることを特徴とする部品用の断面形状をもつ曲管用のフェライト系ステンレス鋼板、
（３）前記に加え、さらにTi：0.5%以下、Nb：1.0%以下のうちから選ばれる１種もしくは２種を含有し、かつ(2Ti+Nb)≧16(C+N)を満たすことを特徴とする前記（２）に記載の部品用の断面形状をもつ曲管用のフェライト系ステンレス鋼板、
（４）前記に加え、さらにMo：4.0%以下、Cu：4.0%以下のうちから選ばれる１種もしくは２種を含有することを特徴とする前記（２）または（３）に記載の部品用の断面形状をもつ曲管用のフェライト系ステンレス鋼板、
（５）フェライト系ステンレス鋼管であって、引張強さTSが510MPa以下、全伸びElが20％以上、平均ｒ値が1.3以上のものに、管中心軸における曲げ半径が該フェライト系ステンレス鋼管の直径の1.2倍以下であるような曲げ加工を施して、該フェライト系ステンレス鋼管の一端での前記管中心軸の方向が他端での前記管中心軸の方向と160度以上の角度をなすようにするとともに、部品用の断面形状をもつように加工するものであることを特徴とする部品用の断面形状をもつ曲管用のフェライト系ステンレス鋼管、
（６）前記（５）のフェライト系ステンレス鋼管であって、mass%で、Cr：10〜25%、 C：0.05%以下、Mn：0.5%以下、Ni：1.0%以下、N≦0.05%以下、P：0.04%以下、Si：0.5％以下、Al：0.2％以下、S：0.005％以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなることを特徴とする部品用の断面形状をもつ曲管用のフェライト系ステンレス鋼管、
（７）前記に加え、さらにTi：0.5%以下、Nb：1.0%以下のうちから選ばれる１種もしくは２種を含有し、かつ(2Ti+Nb)≧16(C+N)を満たすことを特徴とする前記（６）に記載の部品用の断面形状をもつ曲管用のフェライト系ステンレス鋼管、
（８）前記に加え、さらにMo：4.0%以下、Cu：4.0%以下のうちから選ばれる１種もしくは２種を含有することを特徴とする前記（６）または（７）に記載の部品用の断面形状をもつ曲管用のフェライト系ステンレス鋼管、
である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、フェライト系ステンレス鋼板や鋼管を用いて部品用の断面形状をもつ曲管を成形した場合でも、減肉の抑制と、部品用の断面形状実現を両立でき、工数減、素材金属管の歩留まり向上による低コスト化も図れるとともに、部品用の断面形状をもつ曲管に成形後の配管の軽量化、設置スペースの節約などにも寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（機械的性質）
本発明のフェライト系ステンレス鋼板について説明するため、まず、引張強さTSが500MPa以下、全伸びElが25%以上、平均ｒ値が1.3以上の必要性について説明する。
ちなみに、平均ｒ値とは、フェライト系ステンレス鋼管の延びる方向が長さ方向となるような方向に切り出した試験片について、その長さ方向に測定したｒ値をｒ0、長さ方向に対し、表面内で４５度をなす方向に測定したｒ値をｒ45、表面内で９０度をなす方向に測定したｒ値をｒ90、とした場合、
平均ｒ値＝（ｒ0＋２ｒ45＋ｒ90）／４
である。平均ｒ値のことを、以下、単にｒ値と称す。
【００２１】
図１は、造管用の素材であるフェライト系ステンレス鋼板の全伸びElと、造管後のフェライト系ステンレス鋼管の曲げ加工での限界曲げ角度を調べたものである。このときの結果およびそれぞれの供試材成分と機械的性質は表１に示す。
造管用の素材であるフェライト系ステンレス鋼板の全伸びElが小さいほど、限界曲げ角度が小さく、全伸びElが25%より小さくなると、曲げ角度が180度に達する前に割れが発生している。したがって、造管用の素材であるフェライト系ステンレス鋼板の全伸びElは25%以上とすることが好ましい。造管前の板に比べて、造管後のフェライト系ステンレス鋼管では、全伸びElは、5%程度低下することから、造管後のフェライト系ステンレス鋼管では、換算すると、全伸びElが20%以上必要ということになる。
【００２２】
図２は、図１で示した曲げ加工において180度曲げができたものについて、造管用の素材であるフェライト系ステンレス鋼板のｒ値と曲げ加工後の曲げ外周部中央（後出図７）の板厚の関係を調べたものである。このときの結果およびそれぞれの供試材成分と機械的性質は同じく前述の表１に示している。
【００２３】
【表１】
2006274436.tif 000003
【００２４】
【表２】
2006274436.tif 000004
【００２５】
造管用の素材であるフェライト系ステンレス鋼板のｒ値が低い素材ほど曲げ加工での減肉が大きく、特にｒ値が1.3より小さくなると、その傾向が著しい。したがって素材のｒ値は1.3以上とする必要がある。造管前の板に比べて、ｒ値は、造管後も殆ど変化しないことから、造管用の素材であるフェライト系ステンレス鋼板のｒ値は1.3以上必要ということになる。
【００２６】
図３は、図１で示した曲げ加工において180度曲げができたものについて、造管用の素材であるフェライト系ステンレス鋼板の引張強さTSと後述のハイドロフォーミングでの座屈発生の関係を調べたものである。このときの結果およびそれぞれの供試材成分と機械的性質は同じく前述の表１に示している。
造管用の素材であるフェライト系ステンレス鋼板の引張強さTSが大きいほど、少ない軸押し量で座屈が発生し、引張強さTSが500MPaを超えて高くなると、その傾向が著しい。したがって、造管用の素材であるフェライト系ステンレス鋼板の引張強さTSは500MPa以下とする必要がある。造管前の板に比べて、引張強さTSは、10MPa程度上昇することから、造管後のフェライト系ステンレス鋼管では、換算すると、引張強さTSを510MPa以下必要ということになる。
【００２７】
図４に、Hi-r材（ｒ値＝1.3）とLo-r材（ｒ値＝1.0）で180度の曲げ加工を60度ずつ３回に分けて行った場合の、曲げ外周部の板厚分布を示す。このときのそれぞれの供試材の成分および機械的性質は前出の表１に示す鋼２および鋼１０のものである。
Hi-r材の方が最小板厚が大きい。即ち素材のｒ値が高い方が、180度の曲げ加工に伴う減肉が抑制されていることがわかる。
（部品用の断面形状をもつ曲管の形状的特徴）
本発明では、曲げ半径が該フェライト系ステンレス鋼管の直径の1.2倍以下であるような曲げ加工を施して、該フェライト系ステンレス鋼管の一端での中心軸の方向が他端での中心軸の方向と160度以上の角度をなすようにすることを規定する。
【００２８】
先述の図１２にて説明したごとく、そのことは、一端での管中心軸の方向Ｘが他端での管中心軸の方向Ｙとなす角度θが160度以上の角度をなすことを意味するが、一端での中心軸の方向が該金属管の他端での中心軸の方向と160度以上の角度をなすとは、２次元的な加工が行われ、金属管の一端での中心軸の方向が該金属管の他端での中心軸の方向と同じ仮想平面内にある場合に限られるものではない。２次元的な曲げ加工後にハイドロフォーミングが行われ、しかる後に３次元的な加工が行われるか、３次元的な曲げ加工後にハイドロフォーミングが行われるか、いずれにしても、３次元的な加工が行われた結果、図５に示すように、金属管の一端での中心軸の方向が該金属管の他端での中心軸の方向と同じ仮想平面内にない場合、金属管の一端での中心軸の方向と該金属管の他端での中心軸の方向とのなす角度とは、どちらかの中心軸を仮想的に平行移動させて交差させたときに両軸のなす角度θのことを指すものとする。
【００２９】
本発明にいう“部品用の断面形状をもつ”とは、曲げ加工された金属管のどこか一部でも、中心軸上のある点をとった場合に、その点での中心軸方向を法線とするような仮想平面で切られるその金属曲管の断面が、部品としての機能を満たすべくデザインされた単純でない形状であることを意味する。単純でないとは、断面円筒形の金属管に曲げ加工を加えただけとか、もしくはそれが扁平されただけのようなものを除くことを意味する。
【００３０】
次に、素材としてのフェライト系ステンレス鋼の成分として、好ましい範囲について述べる。なお、％は、以下全てmass％を意味するものとする。
Cr：10〜20%
Crは10%未満では耐食性を十分確保することができないために、10%以上と規定するのが好ましい。上限については、脆化のために製造中に割れたりすることがあるため、20%以下とするのが好ましい。より好ましい範囲としては、10〜18%である。
【００３１】
C：0.05%以下
Cは、Crと化合物を生成して耐食性を低化させ、また加工性にも悪影響をおよぼすため、少ないほどよい。よって上限を0.05%とするのが好ましい。
Mn：0.5%以下
Mnは、脱酸、脱硫あるいは熱間加工中の割れの発生を抑制するために添加されるが、過剰に添加すると、硫化物が形成され、耐食性が低化する。このため、Mn含有量は低い方が好ましく、製造時の経済性も考慮すると、上限を0.5%とするのが好ましい。
【００３２】
Ni：1.0%以下
Niは添加すると耐食性が向上する元素であり、耐食性のうちでも特に耐錆性の向上に効果のある元素であるが、過度の添加はその効果の飽和により経済性を損ねるため、上限を1.0%とするのが好ましい。
N：0.05%以下
Nは、Crと化合物を生成して耐食性を低化させ、また加工性にも悪影響をおよぼすため、少ないほどよい。よって、上限を0.05%とするのが好ましい。
【００３３】
P：0.04%以下
Pは、粒界に偏析し靭性を低下させるため、少ないほどよい。よって、上限を0.04%とするのが好ましい。
Si：0.5％以下
Siは脱酸剤として添加される元素であるが、耐食性の向上にも効果がある。しかし、一方で、固溶強化により強度を上昇させるとともに、延性を低下させるため、過剰に添加すると、加工性に悪影響をおよぼすため、少ない方が好ましく、その上限を0.5％とするのが好ましい。
【００３４】
Al：0.2％以下
Alは脱酸剤として添加される元素であり、Ti添加と併用する場合には、Tiの歩留まりを高める効果で経済性に寄与するが、過剰に添加すると、介在物の量を増し、表面品質を低下させるため、その上限を0.2％とするのが好ましい。
S：0.005％以下
Ｓは、MnＳ 等の非金属介在物として鋼中に存在し、その量が多くなると靱性や耐食性に悪影響をおよぼすため、その上限を0.005％以下とするのが好ましい。
【００３５】
Ti：0.5%以下、Nb：1.0%以下
TiおよびNbは、C、Nと反応して析出物を形成し、結晶粒を微細化する効果があるが、過剰に添加すると、析出物の増加による表面性状の悪化や、金属間化合物の生成による強度上昇とそれによる加工性の低化を招くため、Ti：0.5%以下、Nb：1.0%以下の範囲で添加しても良い。
【００３６】
2Ti+Nb≧16(C+N)
また、TiおよびNbは C、Nを析出物として固定するため、冷延再結晶粒の方位が改善し、ｒ値を向上させる効果があるが、その効果を発揮させるためには、2Ti+Nb≧16(C+N)の条件を満たすようにするのが好ましい。
Mo：4.0%以下、Cu：4.0%以下
MoおよびCuは、耐食性を向上する効果があるが、過剰に添加すると、脆化のため、熱間圧延などの熱間加工中に割れが発生して、製品の表面品質を著しく低化させるため、Mo：4.0%以下、Cu：4.0%以下の範囲で添加しても良い。
【００３７】
以上のような、成分好適範囲に該当する規格としては、具体的には、JIS G 4304に規定するSUS430や、耐熱鋼としてJIS G 4312に規定するSUH409などの成分を持つものが挙げられるが、本発明にいうフェライト系ステンレス鋼とは、それらを含めて総称した意味であるものとし、さらに、本発明のフェライト系ステンレス鋼は、次に述べる製造条件によって、特別に機械的性質を調整したものが充てられる。
（製造条件）
成分好適範囲は既に説明した通りであるが、次に、先述の機械的性質に調整するための製造条件について説明する。
【００３８】
表２に示す成分の鋼を溶製し、熱間圧延で温度1030℃で85%の圧下率の粗圧延を行い、引き続き温度770℃で85％の圧下率の仕上圧延を行い、580℃の温度で巻取り、コイル状に巻かれた熱延板とする。さらに810℃で6時間の焼鈍と酸洗スケール除去を施して、56％の圧下率の冷間圧延を行った後に890℃で60秒の仕上焼鈍を行って冷延焼鈍板とする。得られた製品板（冷延焼鈍板）の機械的性質は、同じく表２に示すように、引張強さTSが500MPa以下、全伸びElが25％以上、平均ｒ値が1.3以上となり、本発明の要件を満たす。
【００３９】
【表３】
2006274436.tif 000005
【００４０】
【表４】
2006274436.tif 000006
【００４１】
ただし、上記は製造条件の一例を示したにずぎず、本発明における機械的性質は、鋼成分と製造条件の組み合わせの結果として得られるものであり、同じ成分の鋼を用いたとしても、実現するための方法は多様に存在し、その調整は従来より公知のあらゆる方法を用いても良く、特に制約されるものではないが、おおむね以下に示すような条件範囲で製造することにより、本発明の要件を満たすことができる。
【００４２】
すなわち、熱間圧延で1000〜1150℃の温度範囲で60%以上の圧下率で粗熱延を行い、引き続く熱間圧延の仕上圧延は600〜900℃の温度範囲60％以上の圧下率とし、400〜700℃の温度範囲で巻取り、コイル状に巻かれた熱延板とし、さらに800〜950℃で20秒以上の比較的高温、短時間の焼鈍、もしくは700〜850℃で4時間以上の比較的低温、長時間の焼鈍の後、酸洗により酸化スケール除去を施して、50％以上の圧下率の冷間圧延を行った後に、800〜950℃で20秒以上の仕上焼鈍をを行って冷延焼鈍板とする製造条件である。
（別の好ましい条件）
成分好適範囲、製造条件は以上の通りであるが、別の好ましい条件として、素材であるフェライト系ステンレス鋼板または鋼管の表面の粗度が挙げられるので、次に、それについて説明する。
【００４３】
粗度は成形過程における工具との摺動性に影響し、粗度が小さい場合には、工具との接触面圧が高くなると、潤滑油の膜切れを起こして摩擦係数の上昇を招きやすくなり、成形性が著しく低下する。また、型カジリや焼付きなどにより工具を激しく損耗させることもある。これらを抑制するため、素材であるフェライト系ステンレス鋼板または鋼管の表面の粗度は、Ra≧0.1μmとすることが好ましい。
【００４４】
粗度を調整するためには、冷間圧延する際のロールの粗度を調整するのが好ましく、ロールの粗度を調整するには、ロールを研磨するための砥石の番手を適切なものにするのが好ましい。
なお、ここでいうRaは、JIS B 0601-2001、JIS B 0651-2001に準拠し、触針式表面粗さ測定器を素材であるフェライト系ステンレス鋼板または鋼管の表面に当てて、長さ方向に移動させ、粗さ曲線用の基準長さｌｒ（λｃ）を0.8ｍｍ、うねり曲線用の基準長さｌｗ（λｆ）を8ｍｍ、断面曲線用の基準長さｌｐすなわち評価長さｌｎを40ｍｍとして測定した値とする。
（曲管製造方法）
図６に本発明の用途である、部品用の断面形状をもつ曲管の製造方法の一つの実施形態を示す。
【００４５】
素材には表３に示す成分および機械的性質のフェライト系ステンレス鋼管を用いた。次に詳説するハイドロフォーミングも含めた最終的な加工終了後のフェライト系ステンレス鋼管の各部断面の形状は、図１０に示したものと同じとした。
【００４６】
【表５】
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【００４７】
【表６】
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【００４８】
はじめに、フェライト系ステンレス鋼管に曲げ加工を行う。曲げ加工の曲率半径を１Ｄ（曲げ加工の曲率半径＝フェライト系ステンレス鋼管の素材の直径）とし、180度の曲げ加工を行った後、加工すべき外形形状の転写内形形状をもつ金型４０にセットし、該フェライト系ステンレス鋼管内に液圧を作用させるとともに、該フェライト系ステンレス鋼管の少なくとも一端に軸方向の押し力を作用させるハイドロフォーミングを行って、該フェライト系ステンレス鋼管が部品用の断面形状をもつようにする。
【００４９】
その一連の製造工程について、以下に、さらに詳細に説明する。
曲げ加工後の形状の目標は、ハイドロフォーミングも含めた最終的な加工終了後のフェライト系ステンレス鋼管の形状にして、その一端での管中心軸の方向Ｘが他端での管中心軸の方向Ｙと180度の角度をなすＵ字状であるため、まず180度の曲げ加工を行う。その曲げ加工は回転引き曲げと呼ばれる方法で行う。ここで用いた回転引き曲げ機は、図示しないが、その機械仕様上、１回で90度までの曲げ加工ができるので、図６（a）のように180度の曲げ加工を90度ずつ２回に分けて行うのが最も工数が少なくてすむ。ただ、理論上は、ハイドロフォーミングも含めた最終的な加工終了後のフェライト系ステンレス鋼管の曲げ加工が行われた部分の減肉の程度が許す限度において、１回で最大180度の曲げ加工を行うこともできる。
【００５０】
一方、図６（b）では180度の曲げ加工を60度ずつ３回に分けて行っているが、このように曲げ加工の回数を多くして、1回の曲げ加工の角度を小さくするほど、ハイドロフォーミングも含めた最終的な加工終了後のフェライト系ステンレス鋼管の曲げ加工が行われた部分の減肉を抑制できる。
しかしながら、曲げ加工の回数を多くするほど、工数が増え、生産能率が低下するため、それを抑制する観点から、３回以下で180度の曲げ加工が完了するのが好ましく、また、必ずしも等しい角度ずつ曲げる必要はなく、例えば、70度、55度、55度という具合に行っても良い。このようなことから、曲げ加工は、１回の曲げ角度が70度以下となるように行うのが好ましい。
【００５１】
180度の曲げ加工を行った後に、ハイドロフォーミングに先立って、焼鈍を行っても良い。焼鈍を行うことで、延性が回復するからである。
図６（c）にハイドロフォーミングを行うようすを示す。ハイドロフォーミングでは、180度の曲げ加工後のフェライト系ステンレス鋼管を、加工すべき外形形状の転写内形形状をもつ金型にセットし、該フェライト系ステンレス鋼管内に液圧を作用させるとともに該フェライト系ステンレス鋼管の少なくとも一端に軸方向の押し力を作用させる。素材であるフェライト系ステンレス鋼管をセットできるようにするため、金型４０は、図６（c）の下図（側面図）に示すように分割されており、180度の曲げ加工後のフェライト系ステンレス鋼管のセット後は、液圧および、軸押し力が作用することで開放してしまわないように締結される。
【００５２】
フェライト系ステンレス鋼管内に液圧を作用させることで、フェライト系ステンレス鋼管が膨らみ、加工すべき外形形状の転写内形形状に予め加工した金型に当接するため、次第に金型の内形形状に沿うように変形していくが、その際に、同時にフェライト系ステンレス鋼管の両端に軸押し力を作用させる。
軸押し力を作用させることで、180度の曲げ加工の際に発生した減肉が、さらに進展しようとするのを抑制するとともに、軸押しによる圧縮で、180度の曲げ加工の際に減肉の発生した部分に素材であるフェライト系ステンレス鋼管の一部を供給し、これにより、減肉を抑制ないしは減肉した分を補償することができる。
【００５３】
しかしながら、過度の軸押しはフェライト系ステンレス鋼管に座屈を発生させる。液圧と軸押し力の関係を適切に調整することが重要になる。
表４に示す成分および機械的特性の素材を用いて180度の曲げ加工を60度ずつ３回に分けて行った後、ハイドロフォーミングを行い、図１０に示すU字管の製造を行った。その際の成形の可否も同じく表４に示す。また、割れや座屈などが生じずに無事に成形が完了した場合には、曲げ外周部中央での板厚を測定し、その結果も同じく表４に示した。曲げ外周部中央の板厚測定箇所を図７に示す。本発明例では目的とする成形を達成でき、さらに減肉も少なく抑制されていることがわかる。比較例を見ると、素材がEl≧25％を満たさない場合には180度の曲げ加工に至らずに割れ（成形不可）を生じている。素材がTS≦500Mpaを満たさない場合にはハイドロフォーミングで座屈（成形不可）を生じている。また、素材がｒ値≧1.3を満たさない場合には目標形状に成形できても減肉が大きいことがわかる。したがって、本発明に従うフェライト系ステンレス鋼管は、割れ、座屈を生じることなく部品用の断面形状をもつ金属曲管の製造に適していることがわかる。
【００５４】
【表７】
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【００５５】
【表８】
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【００５６】
以上の通りであるが、本発明の実施の形態は以上述べたものに限られるものではない。
例えば、曲げ加工の方法として、比較的量産性に優れる方法として広く用いられている回転引き曲げを例に挙げたが、プレス曲げ（押曲げとも呼ばれる）、引張り曲げ（押付け曲げとも呼ばれる）、ロール曲げ、高周波局部加熱曲げなど、公知のいずれの曲げ加工方法も用いることができ、材質や製品の寸法、形状に応じて、適宜最適な曲げ加工の方法を選択して用いて良い。
【００５７】
さらに、部品用の断面形状をもつ曲管の各部断面の形状は、図１０や図１２〜図１４に示すようなものに限るものではなく、さらに素管の直径に比べて金型の対応部分の断面寸法の方が小さい箇所があるなど、曲げ加工後の金属曲管がそのまま金型にセットできない場合には、曲げ加工後の金属曲管に適宜つぶし加工を加えた後に金型にセットするか、もしくは金型の締結力でつぶしながらセットするなどしても良い。
【００５８】
さらに、以上述べた実施の形態では、フェライト系ステンレス鋼管の両端に軸押し力を作用させるようにしているが、目標とする外形形状によっては、必ずしも両端に軸押し力を作用させる必要まではなく、少なくとも一端に軸方向の押し力を作用させるようにすれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、例えば、以下に述べるような部品用の断面形状をもつ曲管を製造するのに用いて好適である。
部品用の断面形状をもつフェライト系ステンレス曲管の例として、自動車用排気管に用いた管の場合の例を、図８に示す。１０１は自動車のエンジンであり、この例ではV型６気筒のエンジンが車体に横置きに搭載されている。１０２は６気筒のうち、車体前側の３気筒から排出される排気ガスを収集するエキゾーストマニフォールド、１０３は車体後方３気筒から排出される排ガスを収集する別のエキゾーストマニフォールドである。
【００６０】
両エキゾーストマニフォールドから排出された排気ガスは、さらに、排気管１０４および１０５を経由し、集合管１０６にて１本にまとめられ、車体後方に排出される。
この際、エンジン１０１の前方３気筒と後方３気筒の性能をそろえ、排気の相互干渉をなくしてエンジン性能を向上させるために、排気管１０４と１０５はその長さを等しく設計することが求められる。
【００６１】
しかるに、エンジンの配置から前３気筒と後３気筒の位置関係を考慮すると、排気管１０５は図８に示すように方向を180度近く曲げた形状とならざるを得ない場合がある。先述の図１０および図１２〜図１４はそのような排気管１０５の典型的な２例の拡大図である。通常必要な曲げ角度は160度以上である。
しかも、エンジンの性能の向上のためには、排気管の断面積（直接的には図１０、図１３、図１４における直径Ｄ）は、できるだけ大きいことが望ましく、かつエンジン下の非常に狭いスペースに配置する必要から、部品の大きさを小さくするために、曲げ半径（図１０、図１３、図１４における管の中心軸における曲げ半径Ｒ）はできるだけ小さいことが望まれる。即ち、Ｒ／Ｄの値ができるだけ小さいことが望まれるが、自動車用では、Ｒ／Ｄが1.2以下のものが望まれる。
【００６２】
また、同じ直径のフェライト系ステンレス鋼管から作られていても、その中を通過するガスの通過抵抗を減らし、また他の部品との取り合いの問題などから、排気管の断面形状は円形や、それを若干つぶしただけの楕円形ではなく、図１０、図１３、図１４に示すように、断面形状がその中心軸方向に変化することが望まれる。
以上、自動車用排気管について説明したが、他には例えば、図９に示す空調機部品のラジエータ配管に用いる部品２０１などがある。
【００６３】
このような部品用の断面形状をもつフェライト系ステンレス曲管の場合、配管はできるだけ密に配する必要があるから、図９に示す部品用の断面形状をもつフェライト系ステンレス曲管の曲げ角度は180度となっている。また、Ｒ／Ｄは1.0以下となっている。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の効果を示す図である。
【図２】本発明の効果を示す図である。
【図３】本発明の効果を示す図である。
【図４】Hi-r材とLo-r材で180度の曲げ加工を60度ずつ3回に分けて行った場合の曲げ加工外周部の板厚分布を比較して示す図である。
【図５】一端での軸の方向が他端での軸の方向と60度以上の角度をなす金属管の一例を示す図である。
【図６】180度の曲げ加工後、ハイドロフォーミングを行なってU字管の製造を行なうようすを示す図である。
【図７】曲げ外周中央部の板厚測定点の位置を示す図である。
【図８】本発明の産業上の利用可能性について説明するための図である。
【図９】本発明の産業上の利用可能性について説明するための図である。
【図１０】部品用の断面形状をもつ曲管の例を示す図である。
【図１１】従来の部品用の断面形状をもつ曲管の製造方法を示す図である。
【図１２】部品用の断面形状をもつ曲管の別な例を示す図である。
【図１３】部品用の断面形状をもつ曲管の別な例を示す図である。
【図１４】部品用の断面形状をもつ曲管の別な例を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０  金属板
２０  フランジ
３０  重ねしろ
４０  金型
Ｘ    一端での管中心軸の方向
Ｙ    他端での管中心軸の方向
Z     金型に押付けられる部分
Ｗ    側線部
θ    金属管の一端での管中心軸の方向と該金属管の他端での管中心軸の方向とのなす角度
１０１        自動車のエンジン
１０２、１０３  エキゾーストマニフォールド
１０４、１０５  排気管
１０６        集合管
２０１        ラジエータ配管に用いる部品
【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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【図７】
2006274436.tif 000017
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2006274436.tif 000021
【図１２】
2006274436.tif 000022
【図１３】
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【図１４】
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