(57)【要約】【課題】靭延性が特に損われないで被削性の改善されたフェライト系ステンレス鋼及びその製造方法を提供する。【解決手段】フェライト系ステンレス鋼を、質量％でC：≦0.15％，Si：≦1.00％，Mn：≦1.50％，Cr：12〜30％，S：≧0.010％，必要に応じて更にAl：2.0〜6.0％を含有し、残部残部Fe及び不可避的不純物の組成を有するものとなし、且つ硫化物の巾を３μｍ以下となしておく。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で
C ：≦0.15％
Si：≦1.00％
Mn：≦1.50％
Cr：12〜30％
S ：≧0.010％
残部Fe及び不可避的不純物の組成を有し、且つ硫化物の巾が３μｍ以下であることを特徴とする被削性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
【請求項２】
質量％で
Mo：≦3.0％
を更に含有することを特徴とする請求項１に記載の被削性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
【請求項３】
質量％で
C ：≦0.15％
Si：≦1.00％
Mn：≦1.50％
Cr：12〜30％
Al：2.0〜6.0％
S ：≧0.010％
残部Fe及び不可避的不純物の組成を有し、且つ硫化物の巾が３μｍ以下であることを特徴とする被削性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
【請求項４】
質量％で
Zr：0.01〜0.3％
Y ：0.01〜0.3％
の何れか１種又は２種を更に含有することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の被削性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
【請求項５】
鍛錬比１０００以上で熱間圧延又は鍛造を行うことによって前記硫化物の巾を３μｍ以下とする請求項１〜４の何れかに記載の被削性に優れたフェライト系ステンレス鋼の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は被削性及び靭延性に優れたフェライト系ステンレス鋼及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、加熱，冷却が繰り返される部位に使用される耐熱材料として、熱膨張係数の小さいフェライト系ステンレス鋼が用いられている。
ところでこのフェライト系ステンレス鋼は靭延性が悪い問題の他に被削性が悪く、切削加工によって所望の部品等を製造する際に製造能率，歩留りが低く、そのため製造コストが高くなるといった問題が内在している。
特に太さが１００μｍ程度の細い繊維状の製品を切削加工によって製造する際、これらの問題が大きな問題となる。
【０００３】
例えば自動車のマフラーではフェライト系ステンレス鋼を繊維状に加工して消音材として用いることが行われているが、この場合、フェライト系ステンレス鋼の繊維の径が細い方が消音効果が高いとされており、従って加工の際にフェライト系ステンレス鋼を細く加工することが求められる。
【０００４】
例えばこのような用途には従来、Alを含有していないフェライト系ステンレス鋼と、耐熱性が更に求められる場合にAlを含有させて耐酸化性を高めたAl含有のフェライト系ステンレス鋼（フェライト系耐熱鋼）が用いられ、而してこれを加工製造する方法として線材引抜加工（伸線加工）を用いれば特に被削性が問題となることはないが、近年これを切削加工にて製造することが検討されており、この場合従来のフェライト系ステンレス鋼は被削性が悪いために切削加工を良好に行えず、製造能率が低くなるとともに、加えてフェライト系ステンレス鋼は靭延性も悪いために加工中に容易に繊維が折れてしまって歩留りが悪化し、製造コストの上昇をもたらす問題を生じていた。
また靭延性の低さは単に加工の際に問題となるだけでなく、製品となった後も容易に折れたりしてしまうなど、製品（部品）としての特性も損ってしまう。
【０００５】
このようなフェライト系ステンレス鋼の欠点である被削性の問題を改善する手段として、快削元素であるSを添加することが考えられるが、この場合単にSを添加しただけであると被削性については向上するものの、一方で靭延性が更に劣化し、製造能率，歩留りをより悪化させるだけでなく、部品としての特性も更に低下させてしまう。
【０００６】
尚、下記特許文献１には製造性及び耐高温酸化性に優れたAl含有フェライト系ステンレス鋼についての発明が、また下記特許文献２には耐高温酸化性に優れた高Al含有フェライト系ステンレス鋼についての発明が開示され、そこにおいてそれぞれ加工性を改善するための技術手段が示されているが、これらは本発明とは課題解決手段の異なるもので、本発明とは異なっている。
【０００７】
【特許文献１】特開平６−１７２９３３号公報
【特許文献２】特開平６−１７２９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は以上のような事情を背景とし、靭延性が特に損われないで被削性の改善されたフェライト系ステンレス鋼及びその製造方法を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
而して請求項１のものは被削性に優れたフェライト系ステンレス鋼に関するもので、質量％でC：≦0.15％，Si：≦1.00％，Mn：≦1.50％，Cr：12〜30％，S：≧0.010％，残部Fe及び不可避的不純物の組成を有し、且つ硫化物の巾が３μｍ以下であることを特徴とする。
【００１０】
請求項２のものは、請求項１において、質量％でMo：≦3.0％を更に含有することを特徴とする。
【００１１】
請求項３のものは、質量％でC：≦0.15％，Si：≦1.00％，Mn：≦1.50％，Cr：12〜30％，Al：2.0〜6.0％，S：≧0.010％，残部Fe及び不可避的不純物の組成を有し、且つ硫化物の巾が３μｍ以下であることを特徴とする。
【００１２】
請求項４のものは、請求項１〜３の何れかにおいて、質量％でZr：0.01〜0.3％，Y：0.01〜0.3％の何れか１種又は２種を更に含有することを特徴とする。
【００１３】
請求項５は被削性に優れたフェライト系ステンレス鋼の製造方法に関するもので、請求項１〜４の何れかに記載のフェライト系ステンレス鋼において、鍛錬比１０００以上で熱間圧延又は鍛造を行うことによって前記硫化物の巾を３μｍ以下とすることを特徴とする。
【発明の作用・効果】
【００１４】
以上のように本発明はフェライト系ステンレス鋼、更にはAl含有によって耐酸化性を高めた耐熱性のフェライト系ステンレス鋼において、Sを0.010％以上含有させるとともに硫化物の形態を、その巾が３μｍ以下となるように形態制御したものである。
【００１５】
オーステナイト系ステンレス鋼の場合、もともと靭延性に優れているためにSを添加した場合において、その硫化物の形態を上記のような形態に制御しても、そのことが靭延性に大きく影響を与えるといったことは特に生じない。
このようなオーステナイト系ステンレス鋼の場合、Sの添加量（絶対量）そのものによって靭延性が左右される。
【００１６】
しかるにフェライト系ステンレス鋼の場合、もともと靭延性が低いため、硫化物の存在形態を上記形態とすることで、S添加による靭延性の低下を効果的に抑制することができる。
詳述すると、硫化物を巾３μｍ以下で圧延，鍛造方向に細く延びた形態で存在させたフェライト系ステンレス鋼にあっては、その横断面においては硫化物の粒子は細かいものとなり、従って曲げ方向或いは引張り方向、特に引張り方向においては丸い大きな硫化物が多数存在している場合に比べて延性及び靭性が良好となる。
従って例えばフェライト系ステンレス鋼を細い繊維状に切削加工して製造する場合において、その加工品の折れや切断方向の靭延性が良好となる。
【００１７】
その結果として、本発明によれば靭延性を大きく損うことなくS添加によってフェライト系ステンレス鋼の被削性を効果的に高めることができ、これによって繊維状その他の部材を切削加工にて製造する際の製造能率を高め、また歩留りを高め得て、製造コストを効果的に低減することが可能となる。
【００１８】
次に本発明の請求項５の製造方法は、鍛錬比１０００以上で熱間圧延又は鍛造を行うことによって請求項１〜４のフェライト系ステンレス鋼を製造するもので、このような鍛錬比で熱間圧延又は鍛造を行うことによって、硫化物の存在形態を上記の形態即ち巾３μｍ以下で細長く延びた形態とすることができる。
【００１９】
本発明においては、必要に応じてPb，Bi，Se，Te，Ca等の快削元素の何れか１種又は２種以上を、それぞれ0.01〜0.3％の範囲で添加することができる。
またNb，Ti，V，Ta等の結晶粒微細化元素の何れか１種又は２種以上を、それぞれ0.01〜0.3％の範囲で添加することができる。
更にREM，La等の耐酸化性向上元素の何れか１種又は２種以上を、それぞれ0.1〜0.3％の範囲で添加することができる。
【００２０】
また硫化物の増量，快削元素の添加で熱間加工性が劣化する場合には、大きな熱間加工を加えるために例えば線材熱間加工時に３方ロール圧延，中間加熱等を採用することができる。
更に強度を高めるためにCo，W等の固溶強化元素の何れか１種又は２種以上を、それぞれ0.1〜2.0％の範囲で添加することができる。
【００２１】
次に本発明の化学成分の限定理由を以下に詳述する。
C：≦0.15％
Cは鋼の強度を付与する元素である。一方炭化物，窒化物として析出し、耐食性，靭性を低下させるため0.15％以下とした。
【００２２】
Si：≦1.00％
Siは耐高温酸化性向上に有効である。一方靭性を低下させるため1.00％以下とした。
【００２３】
Mn：≦1.50％
Mnは熱間加工性改善に有効である一方、耐酸化性を劣化させるため1.50％以下とした。
【００２４】
Cr：12〜30％
Crは耐酸化性を確保するために必要であるが、上限を超えると靭性，延性が低下するため12〜30％とした。
【００２５】
S：≧0.010％
Sは被削性向上に有効であるため0.010％以上とした。
【００２６】
Mo：≦3.0％
Moは耐食性を向上させる一方、含有量が多いと延性が低下するため3.0％以下とした。
【００２７】
Al：2.0〜6.0％
Alは耐高温酸化性を向上させるが、上限を超えた場合その効果は飽和し、また靭性劣化を招くため2.0〜6.0％とした。
【００２８】
Zr：0.01〜0.3％
Zrは結晶粒微細化或いは耐酸化性向上に寄与するが、過剰に添加しても効果は飽和するため0.01〜0.3％とした。
【００２９】
Y：0.01〜0.3％
Yは耐高温酸化性向上に寄与するが、過剰に添加してもその効果は飽和するため0.01〜0.3％とした。
【００３０】
Pb，Bi，Se，Te，Ca：0.01〜0.3％
Pb，Bi，Se，Te，Caは被削性向上に寄与するため、必要に応じ0.01〜0.3％添加することができる。
【００３１】
Nb，Ti，V，Ta：0.01〜0.3％
Nb，Ti，V，Taは結晶粒微細化に寄与するため、必要に応じ0.01〜0.3％添加することができる。
【００３２】
REM，La：0.1〜0.3％
REM，Laは耐酸化性向上元素であり、必要に応じ0.1〜0.3％添加することができる。
【００３３】
CO，W：0.1〜2.0％
CO，Wは固溶強化元素であり、強度を高めるため必要に応じ0.1〜2.0％添加することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
次に本発明の実施形態を以下に詳しく説明する。
表１に示す各種成分組成の鋼を電気炉にて溶製し、１ｔ〜１２ｔのインゴットに鋳込んだ後、鍛造及び圧延の組み合わせにて表１に示す鍛錬比が得られるよう、発明例１についてはφ５．５，発明例２についてはφ７．２５，発明例３についてはφ９．０，発明例４についてはφ９．２５，発明例６についてはφ８．２５の線材を、発明例５についてはφ２２の棒鋼を製造した（単位はそれぞれｍｍ）。
その後８００℃〜１０００℃にて焼鈍を施した後、硫化物巾，靭延性（絞り），被削性（切削抵抗）のそれぞれを以下の方法で評価した。
【００３５】
＜硫化物巾＞
硫化物巾は、試験片の縦断面方向の任意の３０視野を光学顕微鏡（×４００）にて観察し、確認された硫化物について圧延方向に対し垂直方向の最大巾を測定した。
【００３６】
＜靭延性（絞り）＞
絞りはJIS４号試験片にて常温引張り試験を行い評価した。
【００３７】
＜被削性（切削抵抗）＞
被削性は切削加工時の切削抵抗の主分力（Ｎ）の大小によって評価した。
尚試験条件は以下とした。
・試験条件
工具：超硬
周速：１００ｍ／ｍｉｎ
切込み量：０．１ｍｍ
一回転当りの送り量：０．０５ｍｍ／ｒｅｖ
乾式
【００３８】
結果が表１に併せて示してある。
【００３９】
【表１】
2006131972.tif 000002
【００４０】
表１において、S添加量0.004％である比較例１は被削性評価が×である（被削性評価は×：３５Ｎ以上，○：３５〜２５Ｎ，◎：２５Ｎ以下とした）。
【００４１】
S添加量0.241％である比較例２は被削性評価◎であるが、硫化物巾が５μｍであり、その結果として絞り値が５１％と比較例１対比で低めである。
【００４２】
S添加量0.023％である比較例３は被削性評価○であるが、硫化物巾が４μｍであり、その結果として絞り値が４３％と比較例１対比で低めである。
【００４３】
比較例１，２，３の絞り値を比較すると、硫化物巾が最小である比較例１が最良であることが分る。
また高鍛錬比である比較例１が比較例２，３に比べ硫化物巾が小さい傾向にあることが分る。
【００４４】
上記を加味し、発明例１〜発明例６を製造し評価したところ、硫化物の巾が３μｍ以下であり、良好な靭延性（絞り）を保有し、また被削性に優れたフェライト系ステンレス鋼を得ることができた。
尚絞り値については６０％以上を目標とした。
【００４５】
以上本発明の実施形態を詳述したがこれはあくまで一例示であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた態様で実施可能である。