(57)【要約】【課題】８５０〜９００℃での長期繰り返し使用において優れた耐スケール剥離性を呈するエキゾーストマニホールド内管用ステンレス鋼を提供する。【解決手段】質量％で、Ｃ：０.０８％以下，Ｓi：１.５〜３％，Ｍn：２％以下，Ｐ：０.０４％以下，Ｓ：０.０１％以下，Ｎi：８〜１０％，Ｃr：１７〜１９％，Ｎ：０.２％以下，Ｎb：０.３％以下，Ａl：０.０８％未満であり、必要に応じてＴi：０.０５〜０.５％，Ｍo：０.０５〜０.５％，Ｃu：０.０５〜０.５％，Ｖ：０.０５〜０.５，Ｗ：０.０５〜０.５％，Ｚr：０.０５〜０.５％の１種または２種以上を含有し、また必要に応じてＲＥＭ，Ｙ，Ｃaの合計含有量が０.００５〜０.１％であり、残部Ｆeおよび不可避的不純物であり、かつ所定の限定式を満たす二重構造エキゾーストマニホールドの内側用オーステナイト系ステンレス鋼。【選択図】図１
2006016669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０.０８％以下，Ｓi：１.５〜３％，Ｍn：２％以下，Ｐ：０.０４％以下，Ｓ：０.０１％以下，Ｎi：８〜１０％，Ｃr：１７〜１９％，Ｎ：０.２％以下，Ｎb：０.３％以下，Ａl：０.０８％未満，残部Ｆeおよび不可避的不純物であり、
ただし、ＮおよびＮbについては、Ｎ：０.０８超え〜０.２％，Ｎb：０.０５〜０.３％のうちいずれか一方または両方を満たし、
かつ下記(1)〜(3)式を満たす二重構造エキゾーストマニホールドの内側用オーステナイト系ステンレス鋼。
１８≦Ｃr＋０.５Ｓi＜２０  ……(1)
−８０≦５５１−４６２(Ｃ＋Ｎ)−９.２Ｓi−８.１Ｍn−２９(Ｎi＋Ｃu)−１３.７Ｃr−１８.５Ｍo＜−４０  ……(2)
７≦(Ｃr＋１.５Ｓi＋０.５Ｎb＋Ｍo)−(Ｎi＋０.５Ｍn＋０.３Ｃu＋３０Ｃ＋３０Ｎ)≦１０  ……(3)
【請求項２】
さらに質量％で、Ｔi：０.０５〜０.５％，Ｍo：０.０５〜０.５％，Ｃu：０.０３〜０.５％，Ｖ：０.０５〜０.５，Ｗ：０.０５〜０.５％，Ｚr：０.０５〜０.５％の１種または２種以上を含有する請求項１に記載の二重構造エキゾーストマニホールドの内側用オーステナイト系ステンレス鋼。
【請求項３】
さらに質量％で、ＲＥＭ，Ｙ，Ｃaの合計：０.００５〜０.１％である請求項１または２に記載の二重構造エキゾーストマニホールドの内側用オーステナ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、自動車エンジンの排気ガス経路部材である二重構造エキゾーストマニホールドの内側を構成する材料に用いるオーステナイト系ステンレス鋼に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車エンジンおよび排気ガス処理システムには、厳しい排ガス規制をクリアする浄化性能が求められている。排ガス浄化手段としては排ガス経路に触媒コンバーターを設けるのが一般的であるが、エンジン始動直後は浄化装置の温度が低く通常運転時よりも浄化効率が低下するため、このときにできるだけ高効率で作動させることが重要となる。その対策として浄化装置をエキゾーストマニホールド直下に追加設置すること、あるいは燃焼ガス温度そのものを上昇させることなどが有効であり、種々検討されてきたが、これらにも限界がある。
【０００３】
その後、エキゾーストマニホールドを二重構造にする方法が提案され、既に一部で実用化されている。これによると従来の単構造パイプよりも部品単価は高くなるものの、燃焼ガスの保温効果が非常に高いので浄化効率が高まり、断熱材，加熱装置，更なる浄化装置等を付加する必要がなく、部品点数削減によるコスト低減メリットが生じる。
【０００４】
単構造のエキゾーストマニホールドでは加熱・冷却の繰り返しによる熱疲労破壊を避けるために、オーステナイト系よりも熱膨張係数の小さいフェライト系鋼種が使用される。一方、二重構造では、外側の管（外管）はやはり拘束された状態で加熱冷却の繰り返しを受けるため単管と同様にフェライト系鋼種を使用することが望ましい。しかし内側の管（内管）は、肉厚が１ｍｍ以下と薄いため外管より一層優れた加工性が要求され、また、材料が拘束されないように設計することが可能であることから、オーステナイト系鋼種を使用する方が有利な場合が多くなる。
【０００５】
エキゾーストマニホールドの内管は排ガスに直接曝されるため、材料温度は排ガスと同程度の８００〜１０００℃に達する。この温度域で酸化増量の少ない鋼種を使用する必要があるが、例えば代表的なオーステナイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ３０４では基本的にこの特性が不十分である。また、一般にオーステナイト系ステンレス鋼は、フェライト系ステンレス鋼よりも酸化スケールの密着性が劣るため、繰り返し加熱冷却における耐スケール剥離性には特に注意を要する。
【０００６】
さらに、エキゾーストマニホールドの内管用材料としては、高温強度，加工性，溶接性に優れることも要求される。すなわち、高温強度については、材料が拘束されないよう設計することで加熱冷却の繰り返しによる熱疲労破壊は回避し得るものの、エンジンの振動による疲労が問題となってくる。このため高温高サイクル疲労特性に優れることが望まれる。加工性については、プレス成形，バルジ成形，フランジ成形など種々の加工が想定されるため、延性に優れることが重要となる。溶接性については、ＴＩＧ溶接，ＭＩＧ溶接等における溶接割れ感受性の低い材料が好ましい。
【０００７】
耐熱性オーステナイト系鋼種については従来から種々の鋼種が開発されている（特許文献１〜１２）。なかでも特許文献１２には、エキゾーストマニホールドの内管に適したオーステナイト系ステンレス鋼が提案されている。
【０００８】
【特許文献１】特開昭５０−１８３１３号公報
【特許文献２】特開昭５０−９３２１９号公報
【特許文献３】特開昭５２−１０９４２０号公報
【特許文献４】特開昭５３−１４９１１４号公報
【特許文献５】特開昭６２−１９２５６２号公報
【特許文献６】特開昭６３−３８５５８号公報
【特許文献７】特開平５−９８３９５号公報
【特許文献８】特開平７−１１８８１０号公報
【特許文献９】特開平７−１８８８６９号公報
【特許文献１０】特開平８−２３９７３７号公報
【特許文献１１】特開平９−８７８０９号公報
【特許文献１２】特開２００１−９８３４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１２のエキゾーストマニホールド内管用オーステナイト系ステンレス鋼は排ガス温度８００〜１０００℃を想定したものであり、特性としては、１０００℃で１００サイクルの断続加熱において優れた耐酸化特性を呈するものである。また、成形性や溶接性を配慮した成分設計となっている。
【００１０】
しかしながら、昨今では自動車の長期信頼性を向上させる取り組みが各自動車メーカーで行われ、断続加熱に対する耐久性に関しては特許文献１２で行っている１００サイクル程度の試験では足りず、１０００サイクル以上、好ましくは２０００サイクルの耐久試験において優れた耐久性、特に耐スケール剥離性を示す性能が望まれるようになってきた。
【００１１】
一方で、車種によって最高排ガス温度は多様化しており、それに応じて、エキゾーストマニホールドに用いる材料にも最適レベルの性能を有するものが求められる。つまり、材料側にも最高排ガス温度に応じて性能の多様化が求められており、性能不足の懸念がある材料や過剰性能を有する材料の使用は従来にも増して許容されなくなってきた。
【００１２】
現状においては、最高排ガス温度８５０〜９００℃で使用するエキゾーストマニホールドの需要が多々あるにもかかわらず、その限られた温度域で二重構造の内管として最適な特性を有する鋼は見当たらない。例えば特許文献１２の鋼の場合、１０００℃での酸化を抑制する性能をもつが、逆に８５０〜９００℃レベルでの長期耐久性、例えば２０００サイクルの繰り返し加熱試験に耐え得る「耐スケール剥離性」について見れば、必ずしも十分満足できるレベルにあるとは限らない。また、使用温度が９００℃以下の場合、１０００℃程度まで昇温される場合に比べσ脆化が生じやすい。さらに、特許文献１２の鋼は８５０〜９００℃での使用を前提とした耐σ脆化について十分な配慮がなされていない。
【００１３】
また、特許文献１２の鋼は優れた穴拡げ性を呈するように成分設計されているが、複雑形状への曲げ加工性や穴拡げ性を考慮したとき、必ずしも十分な延性を有しているとは言えない。
【００１４】
本発明は、このような現状に鑑み、材料温度が８５０〜９００℃となるような環境で使用される二重構造エキゾーストマニホールドの内側材（内管）に求められる高温強度，耐σ脆化性，長期繰り返しにおける耐スケール剥離性を具備し、かつ延性および溶接性にも優れた鋼を開発し提供しようというものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明で提供する鋼は、質量％で、Ｃ：０.０８％以下，Ｓi：１.５〜３％，Ｍn：２％以下，Ｐ：０.０４％以下，Ｓ：０.０１％以下，Ｎi：８〜１０％，Ｃr：１７〜１９％，Ｎ：０.２％以下，Ｎb：０.３％以下，Ａl：０.０８％未満であり、必要に応じてＴi：０.０５〜０.５％，Ｍo：０.０５〜０.５％，Ｃu：０.０３〜０.５％，Ｖ：０.０５〜０.５，Ｗ：０.０５〜０.５％，Ｚr：０.０５〜０.５％の１種または２種以上を含有し、また必要に応じてＲＥＭ，Ｙ，Ｃaの合計含有量が０.００５〜０.１％であり、残部Ｆeおよび不可避的不純物であり、
ただし、ＮおよびＮbについては、Ｎ：０.０８超え〜０.２％，Ｎb：０.０５〜０.３％のうちいずれか一方または両方を満たし、
かつ下記(1)〜(3)式を満たす二重構造エキゾーストマニホールドの内側用オーステナイト系ステンレス鋼である。
１８≦Ｃr＋０.５Ｓi＜２０  ……(1)
−８０≦５５１−４６２(Ｃ＋Ｎ)−９.２Ｓi−８.１Ｍn−２９(Ｎi＋Ｃu)−１３.７Ｃr−１８.５Ｍo＜−４０  ……(2)
７≦(Ｃr＋１.５Ｓi＋０.５Ｎb＋Ｍo)−(Ｎi＋０.５Ｍn＋０.３Ｃu＋３０Ｃ＋３０Ｎ)≦１０  ……(3)
【００１６】
(1)〜(3)式の元素記号の箇所には質量％で表された当該元素の含有量が代入される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、８５０〜９００℃の温度域で長期間繰り返し使用したときに優れた耐久性、特に優れた耐スケール剥離性を呈し、かつ耐σ脆化についても十分配慮した鋼が実現された。この鋼は延性，高温強度にも優れ、エキゾーストマニホールドの特に二重構造の内管に好適な特性を有する。したがって本発明は、最高排ガス温度が８５０〜９００℃の自動車において、コストメリットの高い鋼材を提供することで、エキゾーストマニホールドの信頼性向上およびコスト低減に寄与するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の鋼は、８５０〜９００℃の温度に曝される二重構造エキゾーストマニホールドの内管に求められる高温強度，耐σ脆化性，長期繰り返しにおける耐スケール剥離性、および良好な延性を実現すべく、以下のような成分設計を行ったものである。
【００１９】
Ｃは、オーステナイト系ステンレス鋼の高温強度向上に有効である。しかし、過剰に含有させるとエキゾーストマニホールドとして使用中にＣr炭化物を形成して靱性が劣化するとともに、耐高温酸化性の向上に有効な固溶Ｃr量が減少する。このためＣ含有量は０.０８質量％以下に制限される。好ましいＣ含有量の範囲は０.０２〜０.０８質量％である。
【００２０】
Ｓiは、高温酸化特性の改善に非常に有効である。およそ１.５質量％以上の含有により、８５０〜９００℃の温度域でＳi濃化皮膜をＣr酸化物の内層に形成させ、耐スケール剥離性の向上が可能になる。しかし、Ｓiの多量添加はσ脆化感受性を高め、使用中にσ脆化を誘発する。このためＳi含有量の上限は３質量％に制限される。より好ましいＳi含有量範囲は２超え〜３質量％である。
【００２１】
Ｍnは、オーステナイト安定化元素であり、本発明では主として相バランス調整のために添加される。しかし、過剰なＭn添加は耐高温酸化性の低下を招くので２質量％以下に制限される。
【００２２】
Ｐは、オーステナイト系ステンレス鋼の熱間加工性を損なう元素であり、可能な限り低減することが望ましい。このためＰ含有量は０.０４質量％以下に制限される。
【００２３】
Ｓは、Ｐと同様にオーステナイト系ステンレス鋼の熱間加工性を損なう元素である。鋼の製造歩留りを低下させないため、可能な限り低いことが望ましい。このためＳ含有量は０.０１質量％以下に制限される。
【００２４】
Ｎiは、オーステナイト安定化元素であり、オーステナイトバランス調整のため８〜１０質量％含有させる。
【００２５】
Ｃrは、高温でのスケール生成を抑制する基本元素であり、本発明では１７質量％以上の含有量が必要である。ただし過剰のＣr含有はσ脆化を招くので１９質量％以下に制限される。
【００２６】
Ｎは、固溶強化により高温強度の向上に寄与する。９００℃まで昇温されるエキゾーストマニホールド内管としては０.０８質量％を超えるＮ含有量を確保することが望ましい。ただ、後述のＮb添加によっても高温強度の改善が可能であるため、Ｎbを所定量含有させる場合は必ずしもＮを含有させなくてもよい。Ｎの過剰添加はＣr窒化物の形成により鋼の靱性を低下させるため、Ｎ含有量の上限は０.２質量％に制限される。
【００２７】
Ｎbは、Ｃr23Ｃ6型炭化物を微細分散析出させる作用があり、これによって高温強度の向上に寄与する。この効果を十分に発揮させるには０.０５質量％以上のＮb含有が望まれる。しかし、Ｎbを過剰に添加すると鋼製造のいずれかの工程または材料昇温時にＮb炭窒化物を生成してしまうため、Ｃr炭化物の微細析出による高温強度向上作用が希釈され、また靱性低下を招くようになる。このため、Ｎb含有量は０.３質量％以下に制限される。
【００２８】
ただし、前述のようにＮ添加によって高温強度の向上が可能であるため、Ｎを０.０８質量％を超えて含有させる場合は必ずしもＮbを含有させる必要はない。具体的には、Ｎ：０.０８超え〜０.２質量％を含有させる場合は、Ｎｂは無添加または０.３質量％以下の範囲で含有させればよい。Ｎ含有量が０.０８質量％以下の場合は、Ｎbを０.０５〜０.３質量％の範囲で含有させる必要がある。
【００２９】
Ａlは、耐高温酸化性の向上に有効である。ただし多量に含有させると鋼が硬質化し、原料コストも高くなる。このため、Ａlは０.０８質量％未満の範囲で含有させる。０.０１〜０.０７質量％のＡl含有量とすることが好ましく、０.０３〜０.０７質量％とすることが一層好ましい。
【００３０】
以上の元素に加え、本発明では以下の元素を選択的に含有させることができる。
Ｔi，ＶおよびＷは、高温強度の向上に有効である。しかし、多量に添加すると鋼が硬質になり、また原料コストも高くなる。このため添加量の上限はいずれも０．５質量％に制限される。好ましい含有量範囲は、Ｔi：０.０５〜０.５質量％，Ｖ：０.０５〜０.５質量％，Ｗ：０.０５〜０．５質量％である。これらは単独で添加しても複合で添加しても構わない。
【００３１】
Ｍoは、フェライト生成元素であり、高温強度の改善に有効である。しかし、過剰のＭo添加はσ脆化を招き、鋼の靱性を損なう。このため、Ｍoを添加する場合は０.５質量％以下の範囲で行う必要がある。好ましいＭo含有量範囲は０.０５〜０.５質量％である。
【００３２】
Ｃuは、オーステナイト生成元素であり、これも高温強度の向上に有効である。このため、オーステナイトバランスの調整を兼ねて積極添加することができる。しかし、Ｃuの多量添加は耐高温酸化性の低下を招く。したがって、Ｃuを添加する場合は０.５質量％以下の範囲で行う必要がある。好ましいＣu含有量範囲は０.０.０３〜０.５質量％、さらに好ましいＣu含有量範囲は０.０５〜０.５質量％    である。
【００３３】
Ｚrは、高温強度の向上に有効であるとともに、微量の添加で耐高温酸化性も改善される。しかし、多量のＺr添加はσ脆化を招き、鋼の靱性を損なう。このためＺrを添加する場合は０.５質量％以下の範囲で行う必要があり、０.０５〜０.５質量％の範囲で含有させることが好ましい。
【００３４】
ＲＥＭ，ＹおよびＣaは、耐高温酸化性の向上に有効であり、その効果を十分に発揮させるためにはこれらの元素の１種または２種以上を添加することによりその合計含有量を０.００５質量％以上とすることが望ましい。ただし多量に含有させると鋼が硬質化し、原料コストも高くなる。このため、これらの元素の合計含有量は０.１質量％以下に制限される。
【００３５】
本発明では、８５０〜９００℃レベルでの繰り返しの使用に長期間耐え得る優れた耐スケール剥離性を付与することを重要な課題としている。具体的には、後述の実施例で説明する９００℃，２０００サイクルの高温酸化試験において、板厚０.８ｍｍの材料で減肉率２０％未満となるような優れた特性を具備させる。その手法として前述のようにＣrおよびＳiを含有させる。その一方で、Ｃr，Ｓi添加のいわば副作用であるσ脆化の問題を解決しなければならない。特に８５０〜９００℃で使用する場合は、９００〜１０００℃程度の高温で使用する場合と比べ、σ脆化が起こりやすい。このため本発明では、耐スケール剥離性と耐σ脆化の兼ね合いでＣrおよびＳi含有量を厳しくコントロールする必要がある。発明者らはこの点を考慮して多くの実験を行ってきた。
【００３６】
その実験結果を図１に例示する。図１は板厚０.８ｍｍまたは２.０ｍｍのＣr−６〜１１％Ｎiオーステナイト系ステンレス鋼板について、耐スケール剥離性と耐σ脆化に及ぼすＳi含有量，Ｃr含有量の影響を示してある。横軸がＳi含有量、縦軸がＣr含有量である。耐スケール剥離性は、後述実施例に示す９００℃，２０００サイクルの試験（板厚０.８ｍｍ材使用）において減肉率が２０％未満のものを良好（○または□）、それ以上のものを不良（●または■）とした。耐σ脆化は、板厚２.０ｍｍ材を用いて９００℃，３００時間の加熱を行ったのち、ＪＩＳ Ｚ ２２４２のＶノッチシャルピー衝撃試験を室温にて行い、シャルピー衝撃値が１００Ｊ／ｃｍ2以上のものを良好（○または●）、１００Ｊ／ｃｍ2未満のものを不良（□または■）とした。
【００３７】
図１からわかるように、上記の優れた耐スケール剥離性を付与するためにはＳi≧１.５，Ｃr≧１７，かつＣr＋０.５Ｓi≧１８を満たす必要がある。一方、良好な耐σ脆性を確保するにはＣr≦１９，Ｓi≦３，かつＣr＋１.５Ｓi＜２０を満たす必要がある。したがって本発明では、ＣrおよびＳiの含有量に関し、それぞれ前記の含有量範囲であって、かつ下記(1)式を満足することを要件とする。
１８≦Ｃr＋０.５Ｓi＜２０  ……(1)
【００３８】
本発明では、複雑形状のエキゾーストマニホールドへの加工を行いやすくするため、良好な延性を付与する。種々検討の結果、昨今の自動車で要求される複雑形状のエキゾーストマニホールド内管への加工性を満足させるためには、造管前の素材鋼板において、圧延方向に直角方向の常温での伸びが５０％以上という良好な延性を付与する必要があると判断された。この延性をこの成分系において実現するには、加工時に加工誘起マルテンサイト相が誘起されない組成域にコントロールする必要があることがわかった。二重構造エキゾーストマニホールドの内管の加工度を考慮すると、下記Ｍ値が−４０より小さい値になるように組成コントロールする必要がある。
Ｍ＝５５１−４６２(Ｃ＋Ｎ)−９.２Ｓi−８.１Ｍn−２９(Ｎi＋Ｃu)−１３.７Ｃr−１８.５Ｍo
【００３９】
Ｍ値が−４０以上になると加工誘起マルテンサイトの多量生成に起因して厳しい曲げ加工時に割れが生じる恐れがある。Ｍ値が小さくなるほど加工誘起マルテンサイト相が生成し難くなり、若干の加工誘起マルテンサイトの生成により延性は向上するが、あまりＭ値が小さくなると加工誘起マルテンサイトが常温加工で全く生成しなくなり、かえって延性が低下するので、Ｍ値の下限は−８０とする。したがって本発明では前記(2)式を満たすことが要件となるのである。
【００４０】
さらに本発明では、溶接性にも十分配慮する。エキゾーストマニホールドを製造する際には、造管時に溶接を行うか、プレス成形後に溶接を行う。発明者らはオーステナイト系ステンレス鋼の溶接高温割れ感受性を抑制する成分組成について多くの実験結果を有しており、本発明では下記Ｄ値が７以上に調整された鋼を用いる必要があると判断された。
Ｄ＝(Ｃr＋１.５Ｓi＋０.５Ｎb＋Ｍo)−(Ｎi＋０.５Ｍn＋０.３Ｃu＋３０Ｃ＋３０Ｎ)
なお、Ｄ値が１０を超えると溶接高温割れ感受性が高くなるとともに、加工性の低下が問題となる場合がある。したがって本発明では前記(3)式を満たすことが要件となるのである。
【００４１】
以上のように成分調整した鋼は、通常のステンレス鋼板製造設備を用いて例えば板厚０.８ｍｍ程度の鋼板とし、溶接造管によりエキゾーストマニホールド用の管に成形される。
【実施例】
【００４２】
表１に示す鋼を溶製し、通常のステンレス鋼板製造条件にしたがって、熱間圧延→焼鈍酸洗→冷間圧延→焼鈍酸洗の工程により板厚２.０ｍｍの鋼板を作り、さらに冷間圧延と焼鈍酸洗を行って板厚０.８ｍｍの鋼板を得た。
【００４３】
【表１】
2006016669.tif 000003
【００４４】
板厚０.８ｍｍの各鋼板から圧延方向に直角方向の引張試験片（ＪＩＳ １３Ｂ号）を切り出し、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に準拠して常温での引張試験を行い、延性を評価するために伸びを測定した。また、板厚２.０ｍｍの各鋼板から圧延方向に平行方向の高温引張試験片を切り出し、ＪＩＳ Ｇ ０５６７に準拠して高温引張試験を９００℃で行い、高温強度の指標として９００℃における０.２％耐力を求めた。
【００４５】
また、板厚０.８ｍｍの各鋼板から２５×３５ｍｍの高温酸化試験片を切り出し、ＪＩＳ Ｚ ２２８２に準拠して「大気中９００℃×５分→５分間の空冷」を１サイクルとする２０００サイクル繰り返しの高温酸化試験に供した。高温酸化試験前後の重量変化、および試験後最も板厚が減少した箇所の減肉率を求めた。減肉率は次式により算出される。
減肉率＝（試験前板厚−試験後板厚）／試験前板厚×１００
また、板厚２.０ｍｍの各鋼板を用いて９００℃，３００時間の加熱を行った後、ＪＩＳ Ｚ ２２４２のＶノッチシャルピー衝撃試験を室温にて実施し、シャルピー衝撃値によって耐σ脆化を評価した。シャルピー衝撃値が１００Ｊ／ｃｍ2以上のものを耐σ脆性が良好であると判定した。
【００４６】
さらに、各鋼板について溶接高温割れ感受性の指標となる「臨界ひずみ(％)」を以下のようにして求めた。すなわち、板厚０.８ｍｍ，幅４０ｍｍ，長さ２００ｍｍの試験片を用意し、この試験片の長手方向に最大３００Ｎ／ｍｍ2までの範囲で一定の引張荷重を加え、この状態で試験片長手方向にＴＩＧのなめづけ溶接をビード長さが１００ｍｍとなるように施した後、予め設定した標点間５０ｍｍ内に生じた割れ個数を測定する。また、溶接後の試験片の標点間距離を測定し、「溶接時に付与されるひずみ」を求める。このような試験を引張荷重を段階的に変えて行い、割れが発生し始めるときのひずみ値をその材料の臨界ひずみとする。臨界ひずみが８％以上のものを、耐溶接高温割れ性が良好であると判定した。
これらの結果を表２に示す。
【００４７】
【表２】
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【００４８】
表２からわかるように、本発明で規定の化学組成を満たす材料は、２０００サイクルの高温酸化試験後の減肉率が２０％未満であり、９００℃での繰り返し加熱において優れた耐スケール剥離性を呈した。つまり、本発明鋼は８５０〜９００℃域での繰り返し加熱に曝した場合に優れた耐久性を安定して呈することが確認された。加えて、酸化試験前後の重量変化も少なく、耐σ脆化にも優れていた。延性（常温での伸び），高温強度（９００℃での０.２％耐力），耐溶接高温割れ性（臨界ひずみ）も十分であった。
【００４９】
これに対し、鋼Ｎｏ.１６はＣr＋０.５Ｓiが低すぎ前記(1)式を満たさないため、また鋼Ｎｏ.１７はＳi含有量が低すぎるため、また鋼Ｎｏ.１８はＣr含有量が低すぎるため、これらは耐スケール剥離性に劣った。鋼Ｎｏ.１９はＣr＋０.５Ｓiが高すぎ前記(1)式を満たさないため、また鋼Ｎｏ.２０はＳi含有量が高すぎるため、また鋼Ｎｏ.２１はＣr含有量が高すぎるためいずれも耐σ脆化に劣った。鋼Ｎｏ.２２はＮ含有量およびＮb含有量がともに低すぎるため、高温強度が低かった。鋼Ｎｏ.２３はＭ値が高く、鋼Ｎｏ.２４はＭ値が低く、いずれも(2)式を満たさないため、延性（常温での伸び）が低かった。鋼Ｎｏ.２５はＤ値が高く(3)式を満たさないため、耐溶接高温割れ性（臨界ひずみ）に劣った。
なお、鋼Ｎｏ.２６は特許文献１２の発明鋼に相当する比較鋼であるが、Ｍ値が高く(2)式を満たさないため、常温での伸びに劣った。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】耐スケール剥離性および耐σ脆化に及ぼすＳi含有量およびＣr含有量の影響を示すグラフ。
【図１】
2006016669.tif 000005