(57)【要約】【課題】冷間加工性及び耐熱性に優れたフェライト系ステンレス鋼、及びこれを用いた耐熱部材を提供すること。【解決手段】フェライト系ステンレス鋼は、０．００１≦Ｃ≦０．０２０ｍａｓｓ％、０．０５≦Ｓｉ≦０．５０ｍａｓｓ％、０．１≦Ｍｎ≦１．０ｍａｓｓ％、１５．０≦Ｃｒ≦２５．０ｍａｓｓ％、Ｍｏ＜０．５０ｍａｓｓ％、０．５０≦Ｗ≦５．００ｍａｓｓ％、及び、０．０１≦Ｎｂ≦０．５０ｍａｓｓ％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる。前記フェライト系ステンレス鋼は、直径が０．５０μｍ以上である粗大なＬａｖｅｓ相の含有率（粗大Ｌａｖｅｓ相率）が０．１％以下である。さらに、前記フェライト系ステンレス鋼は、平均結晶粒径が３０μｍ以上２００μｍ以下である。耐熱部材は、このようなフェライト系ステンレス鋼からなる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の構成を備えたフェライト系ステンレス鋼。
（１）前記フェライト系ステンレス鋼は、
０．００１≦Ｃ≦０．０２０ｍａｓｓ％、
０．０５≦Ｓｉ≦０．５０ｍａｓｓ％、
０．１≦Ｍｎ≦１．０ｍａｓｓ％、
１５．０≦Ｃｒ≦２５．０ｍａｓｓ％、
Ｍｏ＜０．５０ｍａｓｓ％、
０．５０≦Ｗ≦５．００ｍａｓｓ％、及び、
０．０１≦Ｎｂ≦０．５０ｍａｓｓ％
を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる。
（２）前記フェライト系ステンレス鋼は、直径が０．５０μｍ以上である粗大なＬａｖｅｓ相の含有率（粗大Ｌａｖｅｓ相率）が０．１％以下である。
（３）前記フェライト系ステンレス鋼は、平均結晶粒径が３０μｍ以上２００μｍ以下である。
【請求項２】
歪みの導入量が０．０１以上である請求項１に記載のフェライト系ステンレス鋼。
【請求項３】
直径が０．２０μｍ以下である微細な前記Ｌａｖｅｓ相の含有率（微細Ｌａｖｅｓ相率）が０．０５％以上である請求項１又は２に記載のフェライト系ステンレス鋼。
【請求項４】
前記Ｌａｖｅｓ相の固溶温度が９５０℃以下である請求項１から３までのいずれか１項に記載のフェライト系ステンレス鋼。
【請求項５】
５００℃〜７００℃の温度域で使用される部材に用いられる請求項１から４までのいずれか１項に記載のフェライト系ステンレス鋼。
【請求項６】
０．１≦Ｃｕ≦２．０ｍａｓｓ％、及び／又は、
０．１≦Ｎｉ≦２．０ｍａｓｓ％
をさらに含む請求項１から５までのいずれか１項に記載のフェライト系ステンレス鋼。
【請求項７】
０．００１≦Ａｌ≦０．５０ｍａｓｓ％
をさらに含む請求項１から６までのいずれか１項に記載のフェライト系ステンレス鋼。
【請求項８】
０．０１≦Ｔｉ≦０．５０ｍａｓｓ％、及び／又は、
０．０１≦Ｔａ≦０．５０ｍａｓｓ％
をさらに含む請求項１から７までのいずれか１項に記載のフェライト系ステンレス鋼。
【請求項９】
０．０００１≦Ｂ≦０．００８０ｍａｓｓ％、
０．０００５≦Ｍｇ≦０．０１００ｍａｓｓ％、及び
０．０００５≦Ｃａ≦０．０１００ｍａｓｓ％
からなる群から選ばれるいずれか１以上の元素をさらに含む請求項１から８までのいずれか１項に記載のフェライト系ステンレス鋼。
【請求項１０】
以下の構成を備えた耐熱部材。
（１）前記耐熱部材は、
０．００１≦Ｃ≦０．０２０ｍａｓｓ％、
０．０５≦Ｓｉ≦０．５０ｍａｓｓ％、
０．１≦Ｍｎ≦１．０ｍａｓｓ％、
１５．０≦Ｃｒ≦２５．０ｍａｓｓ％、
Ｍｏ＜０．５０ｍａｓｓ％、
０．５０≦Ｗ≦５．００ｍａｓｓ％、及び、
０．０１≦Ｎｂ≦０．５０ｍａｓｓ％
を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなるフェライト系ステンレス鋼からなる。
（２）前記フェライト系ステンレス鋼は、直径が０．５０μｍ以上である粗大なＬａｖｅｓ相の含有率（粗大Ｌａｖｅｓ相率）が０．１％以下である。
（３）前記フェライト系ステンレス鋼は、平均結晶粒径が３０μｍ以上２００μｍ以下である。
（４）前記フェライト系ステンレス鋼は、直径が０．２０μｍ以下である微細な前記Ｌａｖｅｓ相の含有率（微細Ｌａｖｅｓ相率）が０．０５％以上である。
【請求項１１】
以下の構成をさらに備えた請求項１０に記載の耐熱部材。
（５）前記フェライト系ステンレス鋼は、歪みの導入量が０．０１以上である。
【請求項１２】
以下の構成をさらに備えた請求項１０又は１１に記載の耐熱部材。
（６）前記耐熱部材は、５００℃〜７００℃の温度域で使用される。
（７）前記フェライト系ステンレス鋼は、
（ａ）０．１≦Ｃｕ≦２．０ｍａｓｓ％、及び／又は、０．１≦Ｎｉ≦２．０ｍａｓｓ％、
（ｂ）０．００１≦Ａｌ≦０．５０ｍａｓｓ％、
（ｃ）０．０１≦Ｔｉ≦０．５０ｍａｓｓ％、及び／又は、０．０１≦Ｔａ≦０．５０ｍａｓｓ％、並びに、
（ｄ）０．０００１≦Ｂ≦０．００８０ｍａｓｓ％、０．０００５≦Ｍｇ≦０．０１００ｍａｓｓ％、及び０．０００５≦Ｃａ≦０．０１００ｍａｓｓ％からなる群から選ばれるいずれか１以上の元素
をさらに含む。
【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耐熱部材に関し、さらに詳しくは、冷間加工性及び耐熱性に優れたフェライト系ステンレス鋼、及びこれを用いた耐熱部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
フェライト系ステンレス鋼は耐酸化性に優れ、冷間加工性に優れる一方で、高温強度はオーステナイト系ステンレス鋼に劣ることから、耐熱強度部材としてはあまり適用されていない。最も多い用途としては、熱膨張係数の低さを生かし、熱疲労が要求されるマフラーやパイプなどに適用されている。また、ＭｏやＮｂを含有するフェライト系ステンレス鋼は、溶解・鋳造後、あるいは、高温に曝された時にＬａｖｅｓ相が生成しやすい。粗大なＬａｖｅｓ相は、靱性や加工性を低下させる原因となる。フェライト系ステンレス鋼の用途を拡大するためには、これらの問題を解決する必要がある。そこでこの問題を解決するために、従来から種々の提案がなされている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、所定量のＷを含むフェライト系Ｃｒ含有鋼材の熱間圧延、熱延板焼鈍、及び冷間圧延を行った後、１０２０℃〜１２００℃で仕上げ焼鈍する方法が開示されている。
同文献には、
（Ａ）このような方法により、析出Ｗを０．１％以下にすることができる点、及び
（Ｂ）これによって合金の熱膨張係数を著しく低下させることができる点
が記載されている。
【０００４】
特許文献２には、
（ａ）Ｎｂ含有フェライトステンレス鋼からなるスラブを仕上圧延温度８９０℃以上で熱間圧延し、
（ｂ）熱延された帯鋼を水冷して巻取温度４００℃以下で巻取ってコイルとし
（ｃ）低温巻取後のコイルをさらに水中に浸漬する
Ｎｂ含有フェライト系ステンレス鋼熱延焼鈍コイルの製造方法が開示されている。
同文献には、
（Ａ）帯鋼を単に水冷しただけでは、コイルに巻き取った後の復熱により、Ｌａｖｅｓ相の生成による脆化や４７５℃脆化が生じる点、及び、
（Ｂ）４００℃以下で帯鋼を巻き取り、かつ巻き取り後のコイルを水中に浸漬すると、復熱及びこれによる脆化を抑制できる点
が記載されている。
【０００５】
特許文献３には、
（ａ）Ｃｕを含む耐熱フェライト系ステンレス鋼からなるスラブを熱間圧延して熱延コイルとし、
（ｂ）熱延コイルを冷間圧延し、
（ｃ）冷延板を９８０〜１０７０℃で焼鈍する
耐熱フェライト系ステンレス鋼板の製造方法が開示されている。
同文献には、
（Ａ）Ｃｕを添加すると、高温強度は向上するが、僅かな成分の違いにより耐酸化性が大きく異なる点、及び、
（Ｂ）成分を最適化すると、高温保持中における表層部でのγ相の生成が抑制され、耐酸化性の劣化を抑制できる点
が記載されている。
【０００６】
特許文献４には、
（ａ）０．３質量％以上のＮｂを含むフェライト系ステンレス鋼を熱間圧延し、
（ｂ）熱延板をさらに冷間圧延し、
（ｃ）冷延板を１０００〜１１００℃で最終焼鈍する
フェライト系ステンレス鋼の製造方法が開示されている。
同文献には、
（Ａ）フェライト系ステンレス鋼にＮｉろう付けを施す場合には材料を１１００℃以上の高温に曝す必要があるが、このような高温では、フェライト系ステンレス鋼は結晶粒の粗大化を起こし、靱性の低下を招きやすい点、及び
（Ｂ）０．３質量％以上のＮｂを添加すると、Ｎｉろう付け温度での結晶粒粗大化を抑止することができる点
が記載されている。
【０００７】
特許文献５には、Ａｌ、Ｔｉ、及びＳｉの含有量を適正化した耐熱用フェライト系ステンレス鋼が開示されている。
同文献には、
（Ａ）フェライト系ステンレス鋼は、高温使用時に内部粒界酸化がおきやすい点、及び、
（Ｂ）フェライト系ステンレス鋼に含まれるＡｌ及びＴｉの固溶量を限定し、かつ、Ｓｉの添加量を増加させると、９００℃の温度域まで内部粒界酸化を抑制できる点
が記載されている。
【０００８】
フェライト系ステンレス鋼の耐熱性向上にはＭｏの添加による固溶強化が一般的であるが、加工性の劣化やコスト低減のため多量添加は抑制されている。一方、Ｍｏと同様の効果がある元素としてＷが知られており、Ｍｏの一部をＷで置換した材料も提案されている（特許文献１参照）。しかし、耐熱性を向上させるためにＷのみを添加したフェライト系ステンレス鋼が提案された例は、ほとんどない。これは、Ｗの固溶強化能はＭｏのそれに比べて小さく、同等の強度を得るためには多量の添加が必要となるためである。さらに、固溶強化元素として実質的にＷのみを含み、しかも、冷間加工性及び耐熱性に優れたフェライト系ステンレス鋼が提案された例は、従来にはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第４６０４７１４号公報
【特許文献２】特開２０１２−１４０６８８号公報
【特許文献３】特開２００９−２３５５５５号公報
【特許文献４】特開２００９−１７４０４０号公報
【特許文献５】特開平０８−１７０１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、冷間加工性及び耐熱性に優れたフェライト系ステンレス鋼を提供することにある。
また、本発明が解決しようとする他の課題は、高温強度に優れた耐熱部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明に係るフェライト系ステンレス鋼は、以下の構成を備えていることを要旨とする。
（１）前記フェライト系ステンレス鋼は、
０．００１≦Ｃ≦０．０２０ｍａｓｓ％、
０．０５≦Ｓｉ≦０．５０ｍａｓｓ％、
０．１≦Ｍｎ≦１．０ｍａｓｓ％、
１５．０≦Ｃｒ≦２５．０ｍａｓｓ％、
Ｍｏ＜０．５０ｍａｓｓ％、
０．５０≦Ｗ≦５．００ｍａｓｓ％、及び、
０．０１≦Ｎｂ≦０．５０ｍａｓｓ％
を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる。
（２）前記フェライト系ステンレス鋼は、直径が０．５０μｍ以上である粗大なＬａｖｅｓ相の含有率（粗大Ｌａｖｅｓ相率）が０．１％以下である。
（３）前記フェライト系ステンレス鋼は、平均結晶粒径が３０μｍ以上２００μｍ以下である。
【００１２】
また、本発明に係る耐熱部材は、以下の構成を備えていることを要旨とする。
（１）前記耐熱部材は、
０．００１≦Ｃ≦０．０２０ｍａｓｓ％、
０．０５≦Ｓｉ≦０．５０ｍａｓｓ％、
０．１≦Ｍｎ≦１．０ｍａｓｓ％、
１５．０≦Ｃｒ≦２５．０ｍａｓｓ％、
Ｍｏ＜０．５０ｍａｓｓ％、
０．５０≦Ｗ≦５．００ｍａｓｓ％、及び、
０．０１≦Ｎｂ≦０．５０ｍａｓｓ％
を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなるフェライト系ステンレス鋼からなる。
（２）前記フェライト系ステンレス鋼は、直径が０．５０μｍ以上である粗大なＬａｖｅｓ相の含有率（粗大Ｌａｖｅｓ相率）が０．１％以下である。
（３）前記フェライト系ステンレス鋼は、平均結晶粒径が３０μｍ以上２００μｍ以下である。
（４）前記フェライト系ステンレス鋼は、直径が０．２０μｍ以下である微細な前記Ｌａｖｅｓ相の含有率（微細Ｌａｖｅｓ相率）が０．０５％以上である。
【発明の効果】
【００１３】
Ｗ及びＭｏのいずれも、フェライト系ステンレス鋼を固溶強化させる作用があるが、同時にＬａｖｅｓ相を生成させる作用も持つ。粗大なＬａｖｅｓ相は、材料の靱性を低下させる原因となる。粗大なＬａｖｅｓ相を消滅させるためには、Ｌａｖｅｓ相の固溶温度以上の温度で熱処理する必要がある。しかし、Ｍｏを含むＬａｖｅｓ相は、固溶温度が高いため、粗大なＬａｖｅｓ相を固溶させるためには、より高い温度で熱処理する必要がある。その結果、フェライト系ステンレス鋼の結晶粒が粗大化する。結晶粒の粗大化は、冷間加工性を低下させる原因となる。
【００１４】
これに対し、Ｗを含むＬａｖｅｓ相は、Ｍｏを含むＬａｖｅｓ相に比べて固溶温度が低い。そのため、熱処理温度を低下させることができ、結晶粒を粗大化させることなく粗大なＬａｖｅｓ相を消滅させることができる。
また、粗大なＬａｖｅｓ相を消滅させた後、適切な温度で保持すると、結晶粒内に微細なＬａｖｅｓ相を析出させることができる。微細なＬａｖｅｓ相は、適量であれば靱性低下の原因となることはなく、むしろ高温強度の向上に寄与する場合がある。このような微細なＬａｖｅｓ相の析出は、特に、熱処理時に適切な歪みを付与することによってさらに促進される。その結果、冷間加工性を損なうことなく、耐熱性が向上する。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。
［１．  フェライト系ステンレス鋼］
本発明に係るフェライト系ステンレス鋼は、以下の構成を備えている。
（１）前記フェライト系ステンレス鋼は、
０．００１≦Ｃ≦０．０２０ｍａｓｓ％、
０．０５≦Ｓｉ≦０．５０ｍａｓｓ％、
０．１≦Ｍｎ≦１．０ｍａｓｓ％、
１５．０≦Ｃｒ≦２５．０ｍａｓｓ％、
Ｍｏ＜０．５０ｍａｓｓ％、
０．５０≦Ｗ≦５．００ｍａｓｓ％、及び、
０．０１≦Ｎｂ≦０．５０ｍａｓｓ％
を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる。
（２）前記フェライト系ステンレス鋼は、直径が０．５０μｍ以上である粗大なＬａｖｅｓ相の含有率（粗大Ｌａｖｅｓ相率）が０．１％以下である。
（３）前記フェライト系ステンレス鋼は、平均結晶粒径が３０μｍ以上２００μｍ以下である。
【００１６】
［１．１．  組成］
［１．１．１．  主構成元素］
本発明に係るフェライト系ステンレス鋼は、以下のような元素を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる。添加元素の種類、その成分範囲、及び、その限定理由は、以下の通りである。
【００１７】
（１）０．００１≦Ｃ≦０．０２０ｍａｓｓ％：
Ｃは、代表的な固溶元素である。また、Ｃは、ＮｂやＴｉなどの元素と炭化物を形成し、結晶粒成長を抑制する効果がある。このような効果を得るためには、Ｃ含有量は、０．００１ｍａｓｓ％以上である必要がある。Ｃ含有量は、好ましくは、０．００３ｍａｓｓ％以上、さらに好ましくは、０．００５ｍａｓｓ％以上である。
一方、Ｃ含有量が過剰になると、マトリックス強度が過度に上昇し、冷間加工性や衝撃特性が低下する。従って、Ｃ含有量は、０．０２０ｍａｓｓ％以下である必要がある。Ｃ含有量は、好ましくは、０．０１５ｍａｓｓ％以下、さらに好ましくは、０．０１１ｍａｓｓ％以下である。
【００１８】
（２）０．０５≦Ｓｉ≦０．５０ｍａｓｓ％：
Ｓｉは、脱酸材として有効である。このような効果を得るためには、Ｓｉ含有量は、０．０５ｍａｓｓ％以上である必要がある。Ｓｉ含有量は、好ましくは、０．０８ｍａｓｓ％以上、さらに好ましくは、０．１０ｍａｓｓ％以上である。
一方、Ｓｉは、代表的な固溶強化元素でもある。そのため、Ｓｉ含有量が過剰になると、マトリックス強度が過度に上昇し、冷間加工性や衝撃特性が低下する。従って、Ｓｉ含有量は、０．５０ｍａｓｓ％以下である必要がある。Ｓｉ含有量は、好ましくは、０．４０ｍａｓｓ％以下、さらに好ましくは、０．３５ｍａｓｓ％以下である。
【００１９】
（３）０．１≦Ｍｎ≦１．０ｍａｓｓ％：
Ｍｎは、酸化スケールの耐剥離性を向上させる効果があるため、特に高温用途で使用する場合に添加される。また、Ｍｎは、熱間加工性を阻害するＳの粒界編析を抑制し、熱間加工性を向上させる。このような効果を得るためには、Ｍｎ含有量は、０．１ｍａｓｓ％以上である必要がある。Ｍｎ含有量は、好ましくは、０．２０ｍａｓｓ％以上、さらに好ましくは、０．２５ｍａｓｓ％以上である。
一方、Ｍｎはオーステナイト安定化元素であるため、Ｍｎ含有量が過剰になるとフェライト相が不安定化する。従って、Ｍｎ含有量は、１．０ｍａｓｓ％以下である必要がある。Ｍｎ含有量は、好ましくは、０．８０ｍａｓｓ％以下、さらに好ましくは、０．５０ｍａｓｓ％以下である。
【００２０】
（４）１５．０≦Ｃｒ≦２５．０ｍａｓｓ％：
Ｃｒは、フェライト安定化元素であり、耐食性や耐酸化性の向上に寄与する。このような効果を得るためには、Ｃｒ含有量は、１５．０ｍａｓｓ％以上である必要がある。Ｃｒ含有量は、好ましくは、１６．０ｍａｓｓ％以上、さらに好ましくは、１６．５ｍａｓｓ％以上である。
一方、Ｃｒ含有量が過剰になると、脆化相であるσ相が形成されやすくなり、冷間加工性や衝撃特性が低下する。従って、Ｃｒ含有量は、２５．０ｍａｓｓ％以下である必要がある。Ｃｒ含有量は、好ましくは、２１ｍａｓｓ％以下、さらに好ましくは、１８ｍａｓｓ％以下である。
【００２１】
（５）Ｍｏ＜０．５０ｍａｓｓ％：
Ｍｏは、後述するＷと同様の効果を示す元素である。Ｍｏは、フェライト安定化元素であり、固溶強化と、耐食性及び耐酸化性の向上に寄与する。しかし、Ｍｏは、ＷよりＬａｖｅｓ相の形成能が強いため、少量の添加でもＬａｖｅｓ相が析出する。しかも、Ｍｏを含むＬａｖｅｓ相は、固溶温度が高いため、消滅させるためには、より高温での熱処理が必要となる。従って、Ｍｏ含有量は、０．５０ｍａｓｓ％未満である必要がある。Ｍｏ含有量は、好ましくは、０．３０ｍａｓｓ％以下、さらに好ましくは、０．２０ｍａｓｓ％以下、一層好ましくは、０．１０ｍａｓｓ％以下である。
【００２２】
（６）０．５０≦Ｗ≦５．００ｍａｓｓ％：
Ｗは、本発明で最も重要な元素である。Ｗは、フェライト安定化元素であり、固溶強化と、耐食性及び耐酸化性の向上に寄与する。このような効果を得るためには、Ｗ含有量は、０．５０ｍａｓｓ％以上である必要がある。Ｗ含有量は、好ましくは、１．０ｍａｓｓ％以上、さらに好ましくは、１．５ｍａｓｓ％以上である。
一方、Ｗ含有量が過剰になると、粗大なＬａｖｅｓ相が多量に析出する。本発明において、Ｌａｖｅｓ相はＦｅ2Ｗを基本とし、ＣｒやＮｂが一部置換している。一般的に、Ｌａｖｅｓ相は脆化相として知られており、粗大なＬａｖｅｓ相は冷間加工性や衝撃特性を劣化させる原因となる。従って、Ｗ含有量は、５．００ｍａｓｓ％以下である必要がある。Ｗ含有量は、好ましくは、３．０ｍａｓｓ％以下、さらに好ましくは、２．５ｍａｓｓ％以下である。
【００２３】
（７）０．０１≦Ｎｂ≦０．５０ｍａｓｓ％：
Ｎｂは、冷間加工性や衝撃特性を向上させる効果がある。フェライト系ステンレス鋼において、固溶Ｃは冷間加工性や衝撃特性を劣化させる場合がある。Ｎｂは炭化物を形成する元素であるため、材料中のＣを固定してマトリックスへの固溶を抑制する。このような効果を得るためには、Ｎｂ含有量は、０．０１ｍａｓｓ％以上である必要がある。Ｎｂ含有量は、好ましくは、０．０５ｍａｓｓ％以上、さらに好ましくは、０．１０ｍａｓｓ％以上である。
一方、Ｎｂ含有量が過剰になると、粗大な炭化物やＬａｖｅｓ相を形成し、冷間加工性や衝撃特性に悪影響を及ぼすことがある。従って、Ｎｂ含有量は、０．５０ｍａｓｓ％以下である必要がある。Ｎｂ含有量は、好ましくは、０．４５ｍａｓｓ％以下、さらに好ましくは、０．４０ｍａｓｓ％以下である。
【００２４】
［１．１．２．  副構成元素］
本発明に係るフェライト系ステンレス鋼は、上述した主構成元素に加えて、以下のような１又は２以上の元素をさらに含んでいても良い。添加元素の種類、その成分範囲、及び、その限定理由は、以下の通りである。
【００２５】
（８）０．１≦Ｃｕ≦２．０ｍａｓｓ％：
Ｃｕは、低温靱性を改善する元素であり、さらに高温域ではＣｕの析出により高温強度向上にも寄与する。このような効果を得るためには、Ｃｕ含有量は、０．１ｍａｓｓ％以上が好ましい。Ｃｕ含有量は、より好ましくは、０．２ｍａｓｓ％以上、さらに好ましくは、０．５０ｍａｓｓ％以上である。
一方、Ｃｕはオーステナイト安定化元素であるため、Ｃｕ含有量が過剰になると、フェライト相が不安定化する。さらに、熱間加工性や耐酸化性も劣化させる。従って、Ｃｕ含有量は、２．０ｍａｓｓ％以下が好ましい。Ｃｕ含有量は、より好ましくは、１．８ｍａｓｓ％以下、さらに好ましくは、１．５ｍａｓｓ％以下である。
【００２６】
（９）０．１≦Ｎｉ≦２．０ｍａｓｓ％：
Ｎｉは、Ｃｕと同様に、低温靱性を改善する元素である。このような効果を得るためには、Ｎｉ含有量は、０．１ｍａｓｓ％以上が好ましい。Ｎｉ含有量は、より好ましくは、０．２ｍａｓｓ％以上、さらに好ましくは、０．５ｍａｓｓ％以上である。
一方、Ｎｉはオーステナイト安定化元素であるため、Ｎｉ含有量が過剰になると、フェライト相が不安定化する。さらに、熱間加工性や耐酸化性も劣化させる。従って、Ｎｉ含有量は、２．０ｍａｓｓ％以下が好ましい。Ｎｉ含有量は、より好ましくは、１．８ｍａｓｓ％以下、さらに好ましくは、１．５ｍａｓｓ％以下である。
なお、Ｃｕ及びＮｉは、いずれか一方を添加しても良く、あるいは、双方を添加しても良い。
【００２７】
（１０）０．００１≦Ａｌ≦０．５０ｍａｓｓ％：
Ａｌは、脱酸材として有効である。このような効果を得るためには、Ａｌ含有量は、０．００１ｍａｓｓ％以上が好ましい。Ａｌ含有量は、より好ましくは、０．００２ｍａｓｓ％以上、さらに好ましくは、０．００３ｍａｓｓ％以上である。
一方、Ａｌ含有量が過剰になると、脆化を促進し、また、アルミ窒化物を形成し破壊の起点になる等の問題がある。従って、Ａｌ含有量は、０．５０ｍａｓｓ％以下が好ましい。Ａｌ含有量は、より好ましくは、０．３０ｍａｓｓ％以下、さらに好ましくは、０．１０ｍａｓｓ％以下である。
【００２８】
（１１）０．０１≦Ｔｉ≦０．５０ｍａｓｓ％：
Ｔｉは、冷間加工性や衝撃特性を向上させる効果がある。フェライト系ステンレス鋼において、固溶Ｃは冷間加工性や衝撃特性を劣化させる場合がある。Ｔｉは炭化物を形成する元素であるため、材料中のＣを固定してマトリックスへの固溶を抑制する。このような効果を得るためには、Ｔｉ含有量は、０．０１ｍａｓｓ％以上が好ましい。Ｔｉ含有量は、より好ましくは、０．０５ｍａｓｓ％以上、さらに好ましくは、０．１０ｍａｓｓ％以上である。
一方、Ｔｉ含有量が過剰になると、粗大な炭化物を形成し、冷間加工性や衝撃特性に悪影響を及ぼすことがある。従って、Ｔｉ含有量は、０．５０ｍａｓｓ％以下が好ましい。Ｔｉ含有量は、より好ましくは、０．４０ｍａｓｓ％以下、さらに好ましくは、０．３０ｍａｓｓ％以下である。
【００２９】
（１２）０．０１≦Ｔａ≦０．５０ｍａｓｓ％：
Ｔａは、冷間加工性や衝撃特性を向上させる効果がある。フェライト系ステンレス鋼において、固溶Ｃは冷間加工性や衝撃特性を劣化させる場合がある。Ｔａは炭化物を形成する元素であるため、材料中のＣを固定してマトリックスへの固溶を抑制する。このような効果を得るためには、Ｔａ含有量は、０．０１ｍａｓｓ％以上が好ましい。Ｔａ含有量は、より好ましくは、０．０５ｍａｓｓ％以上、さらに好ましくは、０．１０ｍａｓｓ％以上である。
一方、Ｔａ含有量が過剰になると、粗大な炭化物を形成し、冷間加工性や衝撃特性に悪影響を及ぼすことがある。従って、Ｔａ含有量は、０．５０ｍａｓｓ％以下が好ましい。Ｔａ含有量は、より好ましくは、０．４０ｍａｓｓ％以下、さらに好ましくは、０．３０ｍａｓｓ％以下である。
なお、Ｔｉ及びＴａは、いずれか一方を添加しても良く、あるいは、双方を添加しても良い。
【００３０】
（１３）０．０００１≦Ｂ≦０．００８０ｍａｓｓ％：
Ｂは、熱間加工性の確保に有効な元素である。このような効果を得るためには、Ｂ含有量は、０．０００１ｍａｓｓ％以上が好ましい。Ｂ含有量は、より好ましくは、０．０００３ｍａｓｓ％以上、さらに好ましくは、０．０００５ｍａｓｓ％以上である。
一方、Ｂ含有量が過剰になると、かえって熱間加工性が低下する。従って、Ｂ含有量は、０．００８０ｍａｓｓ％以下が好ましい。Ｂ含有量は、より好ましくは、０．００６０ｍａｓｓ％以下、さらに好ましくは、０．００５０ｍａｓｓ％以下である。
【００３１】
（１４）０．０００５≦Ｍｇ≦０．０１００ｍａｓｓ％：
Ｍｇは、Ｂと同様に熱間加工性の確保に有効な元素である。このような効果を得るためには、Ｍｇ含有量は、０．０００５ｍａｓｓ％以上が好ましい。Ｍｇ含有量は、より好ましくは、０．００１０ｍａｓｓ％以上、さらに好ましくは、０．００１５ｍａｓｓ％以上である。
一方、Ｍｇの必要以上の添加は、熱間加工性改善効果が飽和するため、実益がない。従って、Ｍｇ含有量は、０．０１００ｍａｓｓ％以下が好ましい。Ｍｇ含有量は、より好ましくは、０．００８０ｍａｓｓ％以下、さらに好ましくは、０．００５０ｍａｓｓ％以下である。
【００３２】
（１５）０．０００５≦Ｃａ≦０．０１００ｍａｓｓ％：
Ｃａは、Ｂ及びＭｇと同様に熱間加工性の確保に有効な元素である。このような効果を得るためには、Ｃａ含有量は、０．０００５ｍａｓｓ％以上が好ましい。Ｃａ含有量は、より好ましくは、０．００１０ｍａｓｓ％以上、さらに好ましくは、０．００１５ｍａｓｓ％以上である。
一方、Ｃａの必要以上の添加は、熱間加工性改善効果が飽和するため、実益がない。従って、Ｃａ含有量は、０．０１００ｍａｓｓ％以下が好ましい。Ｃａ含有量は、より好ましくは、０．００８０ｍａｓｓ％以下、さらに好ましくは、０．００５０ｍａｓｓ％以下である。
なお、Ｂ、Ｍｇ、及びＣａは、いずれか１種を添加しても良く、あるいは、２種以上を添加しても良い。
【００３３】
［１．１．３．  不可避的不純物］
不可避的不純物であって、特に含有量を制限すべきものとしては、以下のようなものがある。
【００３４】
（１６）Ｐ≦０．０５０ｍａｓｓ％：
Ｐは、固溶強化元素である。そのため、Ｐ含有量が過剰になると、マトリックス強度が過度に上昇し、冷間加工性や衝撃特性が低下する。従って、Ｐ含有量は、０．０５０ｍａｓｓ％以下が好ましい。Ｐ含有量は、より好ましくは、０．０４０ｍａｓｓ％以下、さらに好ましくは、０．０３５ｍａｓｓ％以下である。
【００３５】
（１７）Ｏ≦０．０３００ｍａｓｓ％：
Ｏ含有量が過剰になると、酸化物の生成が促され、加工性が低下する。従って、Ｏ含有量は、０．０３００ｍａｓｓ％以下が好ましい。Ｏ含有量は、より好ましくは、０．０２００ｍａｓｓ％以下、さらに好ましくは、０．０１５０ｍａｓｓ％以下である。
【００３６】
（１８）Ｎ≦０．０３５０ｍａｓｓ％：
Ｎ含有量が過剰になると、硬質な窒化物を生成し、加工性が低下する。従って、Ｎ含有量は、０．０３５０ｍａｓｓ％以下が好ましい。Ｎ含有量は、より好ましくは、０．０３００ｍａｓｓ％以下、さらに好ましくは、０．０２５０ｍａｓｓ％以下である。
【００３７】
［１．１．４．  Ｌａｖｅｓ相の固溶温度］
フェライト系ステンレス鋼は、溶解・鋳造時等にＬａｖｅｓ相が析出しやすい。析出したＬａｖｅｓ相の固溶温度は、鋼全体の成分が決まると、一義的に定まる。Ｌａｖｅｓ相の固溶温度が高くなるほど、粗大なＬａｖｅｓ相を消滅させるために必要な熱処理温度が高くなり、結晶粒の粗大化を招きやすい。結晶粒を粗大化させることなく、粗大なＬａｖｅｓ相を消滅させるためには、Ｌａｖｅｓ相の固溶温度は、９５０℃以下が好ましい。固溶温度は、好ましくは、９３０℃以下、さらに好ましくは、９００℃以下である。
【００３８】
［１．２．  粗大なＬａｖｅｓ相の含有率（粗大Ｌａｖｅｓ相率）］
Ｗは、Ｍｏに比べて固溶強化能が小さいため、Ｍｏ添加鋼と同等以上の効果を得るためには、多量のＷを添加する必要がある。しかし、多量のＷを添加すると、溶解・鋳造時等に粗大なＬａｖｅｓ相が析出しやすくなる。粗大なＬａｖｅｓ相は、衝撃値や加工性を低下させる原因となる。そのため、後述するように、本発明においては熱処理により粗大なＬａｖｅｓ相を消滅させている。しかしながら、熱処理が不十分であると、粗大なＬａｖｅｓ相が残存し、衝撃値や加工性の向上も不十分となる。
【００３９】
高い衝撃値及び加工性を得るためには、粗大なＬａｖｅｓ相の含有率（粗大Ｌａｖｅｓ相率）は、０．１０％以下である必要がある。粗大Ｌａｖｅｓ相率は、好ましくは、０．０８％以下、さらに好ましくは、０．０５％以下である。
ここで、「粗大なＬａｖｅｓ相」とは、直径が０．５０μｍ以上であるものをいう。
また、「粗大Ｌａｖｅｓ相率」とは、フェライト系ステンレス鋼の重量に対する、粗大なＬａｖｅｓ相の重量の割合をいう。
【００４０】
［１．３．  平均結晶粒径］
一般に、平均結晶粒径が過度に大きくなると、冷間加工性が低下する。これは、結晶粒が粗大になるほど、冷間加工時に均一変形しにくくなるためである。Ｍｏ添加鋼は、Ｌａｖｅｓ相の固溶温度が高いため、Ｌａｖｅｓ相を消滅させるためには、より高温での熱処理が必要となる。その結果、結晶粒が粗大化しやすい。一方、Ｗ添加鋼は、Ｌａｖｅｓ相の固溶温度が低いため、結晶粒を粗大化させることなく、Ｌａｖｅｓ相を消滅させることができる。
【００４１】
冷間加工性の低下を抑制するためには、平均結晶粒径は、２００μｍ以下である必要がある。平均結晶粒径は、好ましくは、１５０μｍ以下、さらに好ましくは、１００μｍ以下である。
一方、平均結晶粒径が過度に小さくなると、高温環境下で使用する場合、高温強度が低下する場合がある。従って、平均結晶粒径は、３０μｍ以上が好ましい。平均結晶粒径は、好ましくは、４０μｍ以上、さらに好ましくは、５０μｍ以上である。
ここで、「平均結晶粒径」とは、倍率１００倍で無作為に選んだ５視野を観察した時に、観察視野内に含まれる結晶粒の粒径の平均値をいう。
「結晶粒の粒径」とは、結晶粒の長軸と短軸の平均値をいう。
【００４２】
［１．４．  歪み］
粗大なＬａｖｅｓ相をマトリックスに固溶させた後、鋼を所定の温度に曝すと、結晶粒内に微細なＬａｖｅｓ相が析出する。微細なＬａｖｅｓ相は、高温強度、特にクリープ特性を向上させる作用がある。このような微細なＬａｖｅｓ相の析出は、歪みを導入することによって促進される。一般に、歪みの導入量が多くなるほど、微細なＬａｖｅｓ相の析出が促進される。
【００４３】
耐熱性に優れたフェライト系ステンレス鋼を得るためには、歪みの導入量は、０．０１以上が好ましい。歪みの導入量は、より好ましくは、０．０５以上、さらに好ましくは、０．１０以上である。
一方、歪みの導入量が過剰になると、高温環境下においてＬａｖｅｓ相が粗大化してしまい、高温強度に寄与する微細なＬａｖｅｓ相が得られない場合がある。従って、歪みの導入量は、０．５０以下が好ましい。歪みの導入量は、より好ましくは、０．４０以下、さらに好ましくは、０．３０以下である。
ここで、「歪みの導入量」とは、電子後方散乱回折（ＥＢＳＤ：Electron Backscatter Diffraction）により得られる結晶方位データを用いて算出される塑性ひずみ量をいう。
【００４４】
［１．５．  微細なＬａｖｅｓ相の含有率（微細Ｌａｖｅｓ相率）］
上述したように、微細なＬａｖｅｓ相は、高温強度、特にクリープ特性を向上させる作用がある。耐熱性に優れたフェライト系ステンレス鋼を得るためには、微細なＬａｖｅｓ相の含有率（微細Ｌａｖｅｓ相率）は、０．０５％以上が好ましい。微細Ｌａｖｅｓ相率は、より好ましくは、０．１０％以上、さらに好ましくは、０．２０％以上である。
一方、微細Ｌａｖｅｓ相率が大きくなりすぎると、脆化が促進する場合がある。従って、微細Ｌａｖｅｓ相率は、１．００％以下が好ましい。微細Ｌａｖｅｓ相率は、より好ましくは、０．８０％以下、さらに好ましくは、０．５０％以下である。
ここで、「微細なＬａｖｅｓ相」とは、直径が０．２０μｍ以下であるものをいう。
また、「微細Ｌａｖｅｓ相率」とは、フェライト系ステンレス鋼の重量に対する、微細なＬａｖｅｓ相の重量の割合をいう。
【００４５】
［１．６．  用途］
本発明に係るフェライト系ステンレス鋼は、５００℃〜７００℃の温度域で使用される部材の材料として好適である。５００℃〜７００℃は、微細なＬａｖｅｓ相の析出温度域に相当する。そのため、粗大なＬａｖｅｓ相を消滅させたフェライト系ステンレス鋼をこの温度域で使用すると、微細なＬａｖｅｓ相が析出し、耐熱性が向上する。また、この時に適度な応力が負荷されると、応力集中箇所に優先的に微細なＬａｖｅｓ相が析出するため、クリープ特性が向上する。
【００４６】
［２．  フェライト系ステンレス鋼の製造方法］
本発明に係るフェライト系ステンレス鋼は、
（ａ）所定の組成になるように配合された原料を溶解・鋳造し、
（ｂ）得られた鋳塊を熱間加工し、
（ｃ）必要に応じて、熱間加工後の鋼材をさらに冷間加工し、
（ｄ）熱間加工後又は冷間加工後の鋼材に対して焼鈍を行い、粗大なＬａｖｅｓ相を消滅させる
ことにより製造することができる。
【００４７】
［２．１．  溶解・鋳造工程］
まず、所定の組成になるように配合された原料を溶解・鋳造する（溶解・鋳造工程）。本発明において、溶解・鋳造の方法及び条件は、特に限定されるものではなく、目的に応じて種々の方法及び条件を選択することができる。
【００４８】
［２．２．  熱間加工工程］
次に、得られた鋳塊に対して熱間加工を行う（熱間加工工程）。熱間加工は、鋳造組織を破壊するため、及び、目的とする形状を有する鋼材を得るために行われる。熱間加工の方法及び条件は、特に限定されるものではなく、目的に応じて種々の方法及び条件を選択することができる。
【００４９】
［２．３．  冷間加工工程］
次に、必要に応じて、熱間加工後の鋼材に対してさらに冷間加工を行う（冷間加工工程）。冷間加工は、目的とする形状・寸法を持つ鋼材を得るために行われる。冷間加工の方法及び条件は、特に限定されるものではなく、目的に応じて種々の方法及び条件を選択することができる。
【００５０】
［２．４．  焼鈍工程］
次に、熱間加工後又は冷間加工後の鋼材に対して焼鈍を行う（焼鈍工程）。焼鈍は、粗大なＬａｖｅｓ相を消滅させるために行う。焼鈍温度が低すぎると、粗大なＬａｖｅｓ相が多量に残存し、冷間加工性や衝撃特性が低下する。従って、焼鈍温度は、Ｌａｖｅｓ相の固溶温度−１５℃以上が好ましい。焼鈍温度は、より好ましくは、固溶温度−１０℃以上、さらに好ましくは、固溶温度−５℃以上である。
一方、焼鈍温度が高すぎると、結晶粒が粗大化する。従って、焼鈍温度は、固溶温度＋５０℃以下が好ましい。熱処理温度は、より好ましくは、固溶温度＋３０℃以下、さらに好ましくは、固溶温度＋１５℃以下である。
【００５１】
焼鈍時間は、焼鈍温度に応じて、最適な時間を選択する。一般に、焼鈍温度が高くなるほど、短時間で粗大なＬａｖｅｓ相を消滅させることができる。最適な焼鈍時間は、材料組成や焼鈍温度などにより異なるが、通常、１時間〜８時間である。
【００５２】
［２．５．  後工程］
［２．５．１．  歪み導入処理］
焼鈍後の鋼材に対して、必要に応じて、歪みを導入する処理をさらに行っても良い。歪み導入処理の方法及び条件は、特に限定されるものではなく、目的に応じて種々の方法及び条件を選択することができる。歪みの導入方法としては、例えば、
（ａ）冷間あるいは温間での圧延やスエージング加工、
（ｂ）冷間あるいは温間での型鍛造、
（ｃ）冷間あるいは温間での転造加工（ボルト成形等）、
などがある。
【００５３】
［２．５．２．  析出処理］
焼鈍後の鋼材、又は歪み導入処理後の鋼材に対し、微細なＬａｖｅｓ相を析出させる処理をさらに行っても良い。析出処理温度が低すぎると、微細なＬａｖｅｓ相が十分に析出しない。従って、析出処理温度は、５００℃以上が好ましい。析出処理温度は、より好ましくは、５５０℃以上、さらに好ましくは、６００℃以上である。
一方、析出処理温度が高すぎると、Ｌａｖｅｓ相が粗大化する場合がある。従って、析出処理温度は、７００℃以下が好ましい。析出処理温度は、より好ましくは、６８０℃以下、さらに好ましくは、６５０℃以下である。
【００５４】
析出処理時間は、析出処理温度に応じて、最適な時間を選択する。一般に、析出処理温度が高くなるほど、短時間で微細なＬａｖｅｓ相を多量に析出させることができる。最適な析出処理時間は、材料組成や歪み導入量などにより異なるが、通常、４時間〜９６時間である。
【００５５】
［３．  耐熱部材］
本発明に係る耐熱部材は、本発明に係るフェライト系ステンレス鋼を用いたものからなる。耐熱部材の形状、使用温度域等は、特に限定されない。フェライト系ステンレス鋼に関する詳細については、上述した通りであるので、説明を省略する。
【００５６】
［４．  作用］
自動車のＯ2センサーやＡ／Ｆセンサーには、熱膨張係数の小さいセラミックス素子が用いられているため、センサーのハウジングにも熱膨張係数の小さいフェライト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）を使用するのが一般的である。しかし、近年、自動車の燃焼モードを制御するために使用されるセンサーの数が増加傾向にあり、また燃焼効率の向上のために排ガス温度も上昇傾向にある。排ガス温度の上昇に伴い、センサーのハウジングにもより高い耐熱性が要求されるようになり、現行のＳＵＳ４３０では耐用が困難な状況になっている。一方、生産性を考慮した場合、冷間加工性も要求される。すなわち、センサーのハウジングに用いられる材料には、耐熱性と冷間加工性の両立が要求されている。
【００５７】
フェライト系ステンレス鋼の耐熱性向上には、Ｍｏの添加による固溶強化が一般的である。しかし、Ｍｏ添加鋼は、焼鈍温度を十分に高くしないと、冷間加工性を劣化させる粗大なＬａｖｅｓ相が残存してしまい、製造上の制約があった。また、同時に高温焼鈍処理は、結晶粒を粗大化させるため、冷間加工性にも影響する。
一方、Ｍｏと同様の効果がある元素としてＷが知られている。しかし、Ｗを単独で添加した耐熱性フェライト系ステンレス鋼が提案された例は、ほとんどない。これは、Ｗの固溶強化能がＭｏのそれに比べて小さく、Ｍｏ添加鋼と同等の強度を得るためには、多量のＷ添加が必要となるためである。
【００５８】
これに対し、本願発明者らは、ＷとＭｏの差異を詳細に調査した。その結果、
（ａ）Ｍｏは、Ｗに比べて、脆化相である粗大なＬａｖｅｓ相が析出しやすいこと、
（ｂ）Ｌａｖｅｓ相が冷間加工性及び衝撃特性に影響すること、
（ｃ）微細なＬａｖｅｓ相は、むしろクリープ特性を向上させること、及び、
（ｄ）粗大なＬａｖｅｓ相の析出を抑制することで、冷間加工性、衝撃特性、及びクリープ特性を同時に向上できること
を見出した。
【００５９】
すなわち、耐熱性と冷間加工性を両立させるためにＳＵＳ４３０（Ｍｏ及びＷを含まない）をベースとし、高温強度の向上に寄与し、かつＬａｖｅｓ相の固溶温度が低いＷに着目し、最適化を検討した。さらに、結晶粒粗大化の抑制、及び固溶カーボンのトラップのためにＮｂを添加し、高温強度を維持できるように最適化した。その結果、冷間加工性と高温強度が両立しており、従来の耐熱フェライト系ステンレス鋼より優れた特性バランスを示すフェライト系ステンレス鋼が得られた。
【００６０】
本発明に係るフェライト系ステンレス鋼は、Ｌａｖｅｓ相の固溶温度が低いため、結晶粒を粗大化させることなく粗大なＬａｖｅｓ相を消滅させることができる。また、粗大なＬａｖｅｓ相を消滅させた後、適切な温度で保持すると、結晶粒内に微細なＬａｖｅｓ相を析出させることができる。微細なＬａｖｅｓ相は、靱性低下の原因となることはなく、むしろ高温強度の向上に寄与する場合がある。このような微細なＬａｖｅｓ相の析出は、特に、熱処理時に適切な適切な歪みを付与することによってさらに促進される。その結果、冷間加工性を損なうことなく、耐熱性が向上する。
【００６１】
本発明に係るフェライト系ステンレス鋼は、センサーのハウジングだけでなく、種々の用途に用いることができる。例えば、耐熱ボルトは、冷間加工で所定の形状に成形した後、高温で使用される。耐熱ボルトには、オーステナイト系ステンレス鋼が使用されることが多い。しかし、ＳＵＳ３０４に代表されるオーステナイト系ステンレス鋼は、冷間加工時に加工硬化するため、変形抵抗が大きい。また、熱膨張係数が大きいため、締結時の緩みや隙間の原因となりやすい。
これに対し、本発明に係るフェライト系ステンレス鋼は、熱膨張係数が小さいため、温度の上昇／下降に伴う緩みや隙間が生じにくい。また、冷間加工性が優れるため、金型寿命も長くなる。さらに、Ｌａｖｅｓ相を活用するため、ボルトで要求されるリラクセーション特性も高い。他にも、高温で使用される皿バネや板バネにも利用可能である。
【実施例】
【００６２】
（実施例１〜２３、比較例１〜５）
［１．  試料の作製］
真空誘導炉にて、表１に示す化学成分の鋼塊１５０ｋｇを溶製した。これを熱間鍛造して、２５ｍｍ角のバーを製造した。粗大なＬａｖｅｓ相を固溶させるために、このバーを９００℃で４時間保持した後、空冷した。なお、Ｌａｖｅｓ相の固溶温度が９００℃以上の材料については、さらに、Ｌａｖｅｓ相の固溶温度＋３０℃での焼鈍も行った。
【００６３】
【表１】
2019019366.tif 000002
【００６４】
［２．  試験方法］
［２．１．  結晶粒径］
焼鈍後のバーの縦断面（幅の１／４に相当する位置）をナイタールでエッチングした。縦断面を光学顕微鏡にて観察し、倍率：１００倍で５視野撮影した。各視野に含まれる結晶粒の長軸と短軸を測定し、その平均値を結晶粒径とした。
【００６５】
［２．２．  Ｌａｖｅｓ相率］
アセチルアセトン水溶液を用いて、焼鈍後のバーの電解抽出を行い、残渣を採取した。なお、電解抽出では、Ｌａｖｅｓ相の他にＮｂＣなどの炭化物も抽出される。そのため、ＸＲＤによる回折ピークの半値幅より相比を導出し、残渣の重量に相比を掛け合わせたものをＬａｖｅｓ相の重量とし、これを用いてトータルＬａｖｅｓ相率を算出した。
【００６６】
次に、得られた残渣について、倍率１０，０００倍でのＳＥＭ観察を５回行った（５視野）。ここで、各視野に含まれるＬａｖｅｓ相からランダムに１００個を抽出し、各Ｌａｖｅｓ相の長軸と短軸を測定し,その平均（［長軸＋短軸］／２）をＬａｖｅｓ相の直径とした。この内、直径が０．２０μｍ以下のものを微細Ｌａｖｅｓ相、直径が０．２μｍ超０．５μｍ未満のものをミドルＬａｖｅｓ相、直径が０．５０μｍ以上のものを粗大Ｌａｖｅｓ相、として分類した。
【００６７】
さらに、各直径を有する球体の体積を算出し、その総和をＬａｖｅｓ相のトータル体積として算出した。そして、トータル体積に対する粗大Ｌａｖｅｓ相の体積比と、前記したトータルＬａｖｅｓ相率とを掛け合わせて、粗大Ｌａｖｅｓ相率として算出した。
同様に、トータル体積に対する微細Ｌａｖｅｓ相の体積比と、前記したトータルＬａｖｅｓ相率とを掛け合わせて、微細Ｌａｖｅｓ相率として算出した。
Ｌａｖｅｓ相率は、焼鈍後及びクリープ試験後に評価した。なお、クリープ試験後の評価については、クリープ歪みが１．０％に到達した時点でクリープ試験を終了し、試験片の平行部を用いて電解抽出を行った。
【００６８】
［２．３．  冷間加工性］
焼鈍後の材料からφ１５ｍｍ×２２．５ｍｍの圧縮試験片をそれぞれ５個ずつ作製し、圧縮試験を実施した。圧縮試験の歪み速度は６ｓ-1とし、室温で試験を実施した。圧下率７０％で表面の割れ及びしわの状態を評価した。
【００６９】
［２．４．  衝撃特性］
ＪＩＳ  Ｚ２２４２に準拠し、焼鈍後の材料から深さ２ｍｍのＶノッチ試験片を作製し、シャルピー衝撃試験を実施した。衝撃試験は、室温から最高８０℃まで５℃間隔で実施し、１５Ｊ／ｃｍ2以上の衝撃特性が得られる下限温度を衝撃値の評価基準とした。下限温度が低いほど、衝撃特性が高いことを表す。
【００７０】
［２．５．  クリープ特性］
焼鈍後の材料からクリープ試験片を作製し、６５０℃／８０ＭＰａの条件でクリープ試験を実施した。クリープ特性は、クリープ歪みが１．０％に到達する時間で評価した。到達時間が長いほど、クリープ特性が高いことを表す。
【００７１】
［３．  結果］
［３．１．  ９００℃で焼鈍した材料の特性］
表２に、９００℃で熱処理した材料の特性を示す。なお、表２中、粗大Ｌａｖｅｓ相率は焼鈍後（クリープ試験前）の値であり、微細Ｌａｖｅｓ相率はクリープ試験後の値である。表２より、以下のことがわかる。
（１）実施例１〜２３は、概ねＬａｖｅｓ相の固溶温度が低い。そのため、焼鈍温度が９００℃でもＬａｖｅｓ相がほぼ完全に固溶し、結晶粒径の粗大化も抑制された。また、冷間加工性、衝撃特性、及びクリープ特性のいずれも良好であった。一部の実施例では、９００℃で粗大なＬａｖｅｓ相が完全に固溶しないものもあったが、Ｗのみを添加しているため、粗大Ｌａｖｅｓ相率が小さく、特性への影響は小かった。
【００７２】
（２）粗大なＬａｖｅｓ相を固溶させた試料は、良好なクリープ特性を示した。これは、クリープ試験中に微細なＬａｖｅｓ相が析出するため（特に、クリープ試験中に導入された歪みを優先析出サイトとして、微細なＬａｖｅｓ相が析出するため）である。
（３）Ｃｕを添加している実施例１９、２０、２１は、特にクリープ特性が高い。これは、クリープ試験中に、Ｌａｖｅｓ相に加えて、Ｃｕも微細析出するためである。
【００７３】
（４）比較例１は、ＳＵＳ４３０相当であり、粗大なＬａｖｅｓ相は析出しないが、クリープ特性が劣る。比較例２は、Ｗの添加量が少量であるため、冷間加工性や衝撃特性は良好であるが、クリープ特性が劣る。
（５）比較例３は、ＳＵＳ４４４相当であり、高温強度上昇のためにＭｏが添加されている。また、比較例４は、ＭｏとＷが添加されている。これらのクリープ特性は高いが、焼鈍温度が９００℃では粗大なＬａｖｅｓ相が残存している。そのため、冷間加工時に割れが生じた。また、衝撃特性も必ずしも良好では無かった。
【００７４】
（６）比較例５は、Ｎｂが多量に添加されているため、ＮｂＣ炭化物、及び粗大なＬａｖｅｓ相が多量に存在しており、冷間加工性に劣る。
（７）製造条件を最適化すると、１５Ｊ／ｃｍ2以上の衝撃特性が得られる下限温度が４０℃以下であり、かつ、６５０℃／８０ＭＰａの条件でクリープ試験を実施した時のクリープ歪みが１．０％に到達する時間が１６０時間以上である材料が得られる。
【００７５】
（８）クリープ試験の温度は、焼鈍温度より低いため、クリープ試験中に微細Ｌａｖｅｓ相が析出するが、粗大Ｌａｖｅｓ相が析出することはない。そのため、クリープ試験前後で比較すると、微細Ｌａｖｅｓ相率が増大するため、相対的に粗大Ｌａｖｅｓ相率は減少する。さらに、クリープ試験中に平均結晶粒径が増加することもない。よって、実施例１〜２３は、クリープ試験後においても、粗大Ｌａｖｅｓ相率の条件、及び平均結晶粒径の条件を満たしていることがわかった。
【００７６】
【表２】
2019019366.tif 000003
【００７７】
［３．２．  固溶温度＋３０℃で焼鈍した材料の特性］
一部の実施例及び比較例（実施例７、８、１１、１２、１６、及び比較例３〜５）では、Ｌａｖｅｓ相の固溶温度が９００℃以上になっている。そこで、粗大なＬａｖｅｓ相をほぼ完全に固溶させるため、Ｌａｖｅｓ相の固溶温度＋３０℃で焼鈍処理を実施し、特性を評価した。表３に、結果を示す。表３より、以下のことがわかる。
【００７８】
（１）実施例７、８、１１、１２、１６は、いずれも僅かに衝撃特性が低下するものの、冷間加工性が改善され、クリープ特性も良好であった。
（２）一方、比較例３〜５では、焼鈍温度を上昇させると、粗大なＬａｖｅｓ相はほぼ完全に固溶するが、結晶粒が粗大化した。そのため、冷間加工性はやや改善されるものの、衝撃特性が低下した。
【００７９】
【表３】
2019019366.tif 000004
【００８０】
以上より、Ｌａｖｅｓ相の固溶温度が低い実施例１〜２３は、加工性と高温特性のバランスが良好であることがわかった。
一方、比較例３〜５は、Ｌａｖｅｓ相の固溶温度が高いため、焼鈍温度が低い時には残存した粗大なＬａｖｅｓ相が冷間加工性を低下させ、焼鈍温度が高い時には、粗大なＬａｖｅｓ相は固溶するが結晶粒が粗大化するために、衝撃特性が低下することがわかった。
【００８１】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら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で種々の改変が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明に係るフェライト系ステンレス鋼は、各種センサーのハウジング、耐熱ボルト、皿バネ、板バネ、マフラー、エキゾーストマニホールドなどの高温で使用される耐熱部材などに使用することができる。