(57)【要約】【課題】７００℃以上の高温環境においても優れた耐水蒸気酸化性を有するオーステナイト系ステンレス鋼を提供する。【解決手段】本実施形態によるオーステナイト系ステンレス鋼は、質量％で、Ｃｒ：１５〜２０％未満、Ｎｉ：２５〜４５％未満、Ｎｂ：２．３〜５．０％、及び、Ｍｏ＋Ｗ／２：４．０〜８．０％を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなる化学組成を有する。不純物のうち、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ及びＮ含有量はそれぞれ、Ｃ：０．０２％未満、Ｓｉ：１．０％未満、Ｍｎ：１．０％未満、Ｐ：０．０２０％未満、Ｓ：０．０１０％未満、及び、Ｎ：０．０３０％未満である。上記化学組成はさらに、式（１）及び式（２）を満たす。  ８．０≦Ｎｂ＋Ｍｏ＋Ｗ／２≦１２．０  （１）  １．０≦（Ｍｏ＋Ｗ／２）／Ｎｂ≦４．０  （２）  ここで、式中の元素記号には、対応する元素の含有量（質量％）が代入される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃｒ：１５〜２０％未満、
Ｎｉ：２５〜４５％未満、
Ｎｂ：２．３〜５．０％、及び、
Ｍｏ＋Ｗ／２：４．０〜８．０％を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなり、
前記不純物のうち、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ及びＮ含有量はそれぞれ、
Ｃ：０．０２％未満、
Ｓｉ：１．０％未満、
Ｍｎ：１．０％未満、
Ｐ：０．０２０％未満、
Ｓ：０．０１０％未満、及び、
Ｎ：０．０３０％未満であり、
式（１）及び式（２）を満たす化学組成を有するオーステナイト系ステンレス鋼。
８．０≦Ｎｂ＋Ｍｏ＋Ｗ／２≦１２．０  （１）
１．０≦（Ｍｏ＋Ｗ／２）／Ｎｂ≦４．０  （２）
式中の元素記号には、対応する元素の含有量（質量％）が代入される。
【請求項２】
請求項１に記載のオーステナイト系ステンレス鋼であって、
１０μｍ以上の深さの加工層を表層に備える、オーステナイト系ステンレス鋼。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のオーステナイト系ステンレス鋼からなるオーステナ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、ステンレス鋼に関し、さらに詳しくは、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、地球温暖化等の環境問題への関心が高まっている。そのため、発電プラントは、操業時のＣＯ２排出量の低減を求められている。ＣＯ２排出量を低減するため、たとえば、石炭火力発電プラントでは、蒸気を高温化及び高圧化することにより、発電効率を高めている。
【０００３】
発電プラントのボイラの過熱器管及び再熱器管には、ボイラ用鋼管が使用される。蒸気の高温化及び高圧化に伴い、ボイラ用鋼管には、高温強度だけでなく、水蒸気による高温酸化への耐性（耐水蒸気酸化性）が求められる。
【０００４】
鋼管の耐水蒸気酸化性を高める技術は、次のとおり提案されている。
【０００５】
（Ａ）鋼組織を細粒化する技術
特開昭５８−１３３３５２号公報（特許文献１）に開示されたオーステナイトステンレス鋼管は、鋼管の平均結晶粒度番号がＮｏ．６以下の粗粒組織と、内面鋼の結晶粒度番号がＮｏ．７以上の細粒組織とを有する。細粒層部のＣ＋Ｎは０．１５％以上である。
【０００６】
（Ｂ）表層に吹き付け加工を施す技術
特開昭４９−１３５８２２号公報（特許文献２）に開示されたオーステナイトステンレス鋼の酸化の防止法は、製造工程中の最終熱処理後あるいは熱間仕上げによる製造工程の熱間圧延後、オーステナイトステンレス鋼の表面に流体による粒子吹き付けピーニング加工を実施する。
【０００７】
特開昭５２−８９３０号公報（特許文献３）に開示されたオーステナイトステンレス鋼の酸化の防止方法は、製造工程の最終熱処理後あるいは熱間仕上げによる製造工程の熱間圧延後、炭素鋼、合金鋼あるいはステンレス鋼からなる粒子を用いて、所定の吹き付け圧力及び吹き付け量で、流体による吹き付けピーニング加工を実施する。
【０００８】
特開昭６３−５４５９８号公報（特許文献４）に開示されたステンレス管体処理方法は、既設ボイラから取り出したステンレス管体に対し、溶体化熱処理を施した後、内面脱スケールを目的とした化学洗浄を施す。その後、管体内面に対し、脱スケールと冷間加工層形成を目的としたショットブラスト加工とを施す。
【０００９】
（Ｃ）高加工度の冷間加工を付与する技術
特開２００４−１３２４３７号公報（特許文献５）に開示されたボイラ用鋼管の製造方法では、質量％で５〜３０％のＣｒを含有するフェライト系耐熱鋼管の内表面に超音波衝撃処理を施す。
【００１０】
特開２００９−６８０７９号公報（特許文献６）に開示された鋼管は、質量％で、Ｃｒを８〜２８％含有し、鋼管内表面からの深さが２０μｍの位置におけるビッカース硬度が、ｔ／２（ｔ：鋼管の肉厚）の位置におけるビッカース硬度の１．５倍以上となるような高い加工層を有する。
【００１１】
（Ｄ）フェライト系耐熱鋼の耐水蒸気酸化を改善する技術
特開２００２−２８５２３６号公報（特許文献７）に開示されたフェライト系耐熱鋼の加工方法では、質量％で、９．５〜１５％のＣｒを含有するフェライト系耐熱鋼を、９００℃以上の温度で焼きならし処理し、Ａ１変態点以下の温度で焼きもどし処理した後、鋼表面に粒子を吹き付けてショット加工層を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開昭５８−１３３３５２号公報
【特許文献２】特開昭４９−１３５８２２号公報
【特許文献３】特開昭５２−８９３０号公報
【特許文献４】特開昭６３−５４５９８号公報
【特許文献５】特開２００４−１３２４３７号公報
【特許文献６】特開２００９−６８０７９号公報
【特許文献７】特開２００２−２８５２３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１に開示された細粒鋼では、７００℃以上の高温環境において、耐水蒸気酸化性が低くなる場合がある。特許文献２〜６に開示された方法で製造された鋼も同様に、７００℃以上の高温環境において、耐水蒸気酸化性が低くなる場合がある。特許文献７に開示されたフェライト鋼は高温強度が低いため、７００℃以上の高温環境では使用しにくい。
【００１４】
発電プラントでは、さらなる発電効率の向上を目的として、将来、８００℃程度での操業も予想される。したがって、発電プラント用途に用いられる鋼には、７００℃以上の高温環境下においても優れた耐水蒸気酸化性が要求される。
【００１５】
本発明の目的は、７００℃以上の高温環境においても優れた耐水蒸気酸化性を有するオーステナイト系ステンレス鋼を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本実施形態によるオーステナイト系ステンレス鋼は、質量％で、Ｃｒ：１５〜２０％未満、Ｎｉ：２５〜４５％未満、Ｎｂ：２．３〜５．０％、及び、Ｍｏ＋Ｗ／２：４．０〜８．０％を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなる化学組成を有する。不純物のうち、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ及びＮ含有量はそれぞれ、Ｃ：０．０２％未満、Ｓｉ：１．０％未満、Ｍｎ：１．０％未満、Ｐ：０．０２０％未満、Ｓ：０．０１０％未満、及び、Ｎ：０．０３０％未満である。上記化学組成はさらに、式（１）及び式（２）を満たす。
８．０≦Ｎｂ＋Ｍｏ＋Ｗ／２≦１２．０  （１）
１．０≦（Ｍｏ＋Ｗ／２）／Ｎｂ≦４．０  （２）
ここで、式中の元素記号には、対応する元素の含有量（質量％）が代入される。
【発明の効果】
【００１７】
本実施形態によるオーステナイト系ステンレス鋼は、７００℃以上の高温環境においても優れた耐水蒸気酸化性を有する。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明者らは、７００℃以上の高温での水蒸気酸化雰囲気におけるオーステナイト系ステンレス鋼の耐水蒸気酸化性について調査及び検討を行い、次の知見を得た。
【００１９】
ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）及びタングステン（Ｗ）を含有するオーステナイト系ステンレス鋼は、これらの元素を含有しないオーステナイト系ステンレス鋼に比べ、優れた耐水蒸気酸化性を有する。Ｎｂ、Ｍｏ及びＷは、鋼の表面に均一なクロミア（Ｃｒ２Ｏ３）皮膜を形成する。そのため、優れた耐水蒸気酸化性が得られる。
【００２０】
Ｎｂ、Ｍｏ及びＷを含有することにより耐水蒸気酸化性が高まるのは、次の理由によると考えられる。Ｎｂ、Ｍｏ及びＷは、鋼中でＦｅ２Ｍ型のＬａｖｅｓ相の析出を促進する。ここで、金属「Ｍ」はＮｂ及びＷに相当する。Ｌａｖｅｓ相の析出が促進されれば、鋼中の化学組成が変化し、Ｃｒ活量勾配が増加する。Ｃｒ活量勾配が増加することにより、Ｃｒの外方流束（鋼の内部から表面へのＣｒの移動）が増加する。その結果、鋼の表面においてクロミア（Ｃｒ２Ｏ３）が均一に形成されやすくなる。鋼中のＮｂ、Ｍｏ及びＷの総含有量が式（１）を満たす場合、Ｃｒ活量勾配が十分に増大し、鋼の表面にクロミアが均一に形成される。その結果、７００℃以上の高温環境下においても、優れた耐水蒸気酸化性が得られる。
８．０≦Ｎｂ＋Ｍｏ＋Ｗ／２≦１２．０  （１）
式（１）中の各元素記号には、対応する元素の含有量（質量％）が代入される。
【００２１】
Ｍｏ及び／又はＷを含有するだけでなく、Ｎｂも含有すれば、Ｍｏ及び／又はＷのみを含有する場合と比較して、耐水蒸気酸化性が高まる。Ｎｂの含有により、Ｍｏ及び／又はＷを含有するＬａｖｅｓ相の析出量が増加するためと考えられる。つまり、Ｌａｖｅｓ相の析出量には、Ｍｏ及び／又はＷの含有量と、Ｎｂの含有量との比が関係する。鋼中のＮｂ、Ｍｏ及びＷ含有量が式（２）を満たせば、Ｎｂ含有量と、Ｍｏ及び／又はＷの含有量との比が適切であり、Ｌａｖｅｓ相が十分に析出する。そのため、７００℃以上の高温環境での耐水蒸気酸化性が高まる。
１．０≦（Ｍｏ＋Ｗ／２）／Ｎｂ≦４．０  （２）
【００２２】
以上の知見に基づいて完成した本実施形態によるオーステナイト系ステンレス鋼は、質量％で、Ｃｒ：１５〜２０％未満、Ｎｉ：２５〜４５％未満、Ｎｂ：２．３〜５．０％、及び、Ｍｏ＋Ｗ／２：４．０〜８．０％を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなる。不純物のうち、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ及びＮ含有量はそれぞれ、Ｃ：０．０２％未満、Ｓｉ：１．０％未満、Ｍｎ：１．０％未満、Ｐ：０．０２０％未満、Ｓ：０．０１０％未満、及び、Ｎ：０．０３０％未満である。上記化学組成は式（１）及び式（２）を満たす。
８．０≦Ｎｂ＋Ｍｏ＋Ｗ／２≦１２．０  （１）
１．０≦（Ｍｏ＋Ｗ／２）／Ｎｂ≦４．０  （２）
式中の元素記号には、対応する元素の含有量（質量％）が代入される。
【００２３】
上記オーステナイト系ステンレス鋼は、１０μｍ以上の深さの硬化層を表層に備えてもよい。
【００２４】
この場合、加工層内ではＣｒが拡散しやすい。そのため、表面にクロミア皮膜が形成されやすい。
【００２５】
本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼管は、上記オーステナイト系ステンレス鋼から製造される。
【００２６】
以下、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼について詳述する。
【００２７】
［化学組成］
本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼は、次の化学組成を有する。
【００２８】
Ｃｒ：１５〜２０％未満
クロム（Ｃｒ）は、鋼の耐水蒸気酸化性及び耐食性を高める。７００℃以上の高温環境において、Ｃｒは、鋼の表面近傍にクロミア（Ｃｒ２Ｏ３）皮膜を形成する。鋼の表面に均一なクロミア皮膜が形成されることにより、鋼の耐水蒸気酸化性が高まる。Ｃｒ含有量が低すぎれば、上記効果が得られない。一方、Ｃｒ含有量が高すぎれば、組織の安定性が低下してクリープ強度が低下する。したがって、Ｃｒ含有量は１５〜２０％未満である。本実施形態では、Ｎｂ、Ｍｏ及びＷを含有することにより、２０％未満のＣｒ含有量であっても均一なクロミア皮膜の形成が可能であり、耐水蒸気酸化性が高まる。Ｃｒ含有量の好ましい下限は１５％よりも高く、さらに好ましくは１６％であり、さらに好ましくは１７％である。Ｃｒ含有量の好ましい上限は１９．５％であり、さらに好ましくは１９％である。
【００２９】
Ｎｉ：２５〜４５％未満
ニッケル（Ｎｉ）は、オーステナイトを安定化する。Ｎｉはさらに、鋼の耐水蒸気酸化性及び耐食性を高める。Ｎｉ含有量が低すぎれば、上記効果が得られない。一方、Ｎｉ含有量が高すぎれば、鋼のクリープ強度が低下する。Ｎｉ含有量が高すぎればさらに、製造コストが高くなる。したがって、Ｎｉ含有量は２５〜４５％未満である。Ｎｉ含有量の好ましい下限は２５％よりも高く、さらに好ましくは２６％であり、さらに好ましくは２８％である。Ｎｉ含有量の好ましい上限は４０％であり、さらに好ましくは３５％である。
【００３０】
Ｎｂ：２．３〜５．０％
ニオブ（Ｎｂ）は、Ｎｉと結合してＮｉ３Ｎｂを形成する。Ｎｂはさらに、Ｆｅと結合してＦｅ２Ｎｂを形成する。これらの析出物は、高温クリープ特性を高める。
Ｎｂはさらに、鋼の耐水蒸気酸化性を高める。ＮｂはＦｅと結合してＦｅ２Ｎｂを形成する。Ｎｂはさらに、σ相であるＦｅＭｏ及びＬａｖｅｓ相であるＦｅ２Ｗの析出量を増加する。σ相及びＬａｖｅｓ相の析出量の増加により、母相の化学組成が変化して、Ｃｒ活量勾配が増加する。その結果、Ｃｒが鋼の内部から表面に移動しやすくなり、鋼表面に均一なクロミア（Ｃｒ２Ｏ３）皮膜が形成されやすくなる。以上の結果、鋼の耐水蒸気酸化性が高まる。Ｎｂ含有量が低すぎれば、上記効果が得られない。一方、Ｎｂ含有量が高すぎれば、鋼の靭性及び熱間加工性が低下する。したがって、Ｎｂ含有量は２．３〜５．０％である。Ｎｂ含有量の好ましい下限は２．３％よりも高く、さらに好ましくは２．５％であり、さらに好ましくは２．８％である。Ｎｂ含有量の好ましい上限は５．０％未満であり、さらに好ましくは４．８％であり、さらに好ましくは４．５％である。
【００３１】
Ｍｏ＋Ｗ／２：４．０〜８．０％
モリブデン（Ｍｏ）及びタングステン（Ｗ）は、Ｆｅと結合してσ相（ＦｅＭｏ）及びＬａｖｅｓ相（Ｆｅ２Ｗ）を形成する。Ｌａｖｅｓ相の形成により、母相の化学組成が変化する。その結果、表層へのＣｒ流束が増加して、鋼表面に均一なクロミア皮膜が形成される。その結果、鋼の耐水蒸気酸化性が高まる。Ｍｏ及び／又はＷ含有量が低すぎれば、上記効果が得られない。一方、Ｍｏ及びＷ含有量が高すぎれば、鋼の靭性及び熱間加工性が低下する。したがって、Ｍｏ＋Ｗ／２含有量は４．０〜８．０％である。Ｍｏ＋Ｗ／２は、Ｍｏ及び／又はＷの総含有量を意味する。Ｍｏ及びＷのいずれか一方が含有されていてもよいし、Ｍｏ及びＷが含有されていてもよい。
【００３２】
Ｍｏ＋Ｗ／２の好ましい下限は４．０％よりも高く、さらに好ましくは４．２％であり、さらに好ましくは４．５％である。Ｍｏ＋Ｗ／２の好ましい上限は８．０％未満であり、さらに好ましくは７．５％であり、さらに好ましくは７．０％である。
【００３３】
本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼の残部は、Ｆｅ及び不純物である。ここで、不純物とは、鋼を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、または製造環境などから混入されるものであって、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
【００３４】
本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼の不純物のうち、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ及びＮの含有量は次の通りである。
【００３５】
Ｃ：０．０２％未満
炭素（Ｃ）は不純物である。耐熱鋼において、一般的に、Ｃは炭化物を形成し、クリープ強度を高める。しかしながら本実施形態では、ＣはＮｉ、Ｎｂ及びＣｒと結合して炭化物を形成し、Ｌａｖｅｓ相に代表される金属間化合物の析出量を低減する。さらに、炭化物は高温で長時間加熱されると凝集して粗大化する。粗大な炭化物は結晶粒内及び粒界の強度を低下する。したがって、Ｃ含有量は０．０２％未満である。好ましいＣ含有量は０．０１％以下である。Ｃ含有量はなるべく低い方が好ましい。
【００３６】
Ｓｉ：１．０％未満
シリコン（Ｓｉ）は不純物である。ＳｉはＮｉと結合して金属間化合物であるシリサイドを形成する。シリサイドは非常に脆く、鋼の熱間加工性を低下する。したがって、Ｓｉ含有量は１．０％未満である。好ましいＳｉ含有量は０．８％以下である。Ｓｉ含有量はなるべく低い方が好ましい。
【００３７】
Ｍｎ：１．０％未満
マンガン（Ｍｎ）は不純物である。一般的に、ＭｎはＳと結合してＭｎＳを形成し、鋼の熱間加工性を高める。しかしながら、Ｓ含有量が低い本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼では、Ｍｎはシグマ（σ）相の生成を促進して鋼の熱間加工性を低下する。したがって、Ｍｎ含有量は１．０％未満である。好ましいＭｎ含有量は０．５％以下である。Ｍｎ含有量はなるべく低い方が好ましい。
【００３８】
Ｐ：０．０２０％未満
燐（Ｐ）は不純物である。Ｐは鋼の熱間加工性及び延性を低下する。したがって、Ｐ含有量は０．０２０％未満である。好ましいＰ含有量は０．０１０％以下である。Ｐ含有量はなるべく低い方が好ましい。
【００３９】
Ｓ：０．０１０％未満
硫黄（Ｓ）は不純物である。Ｓは鋼の熱間加工性を低下する。したがって、Ｓ含有量は０．０１０％未満である。好ましいＳ含有量は０．００８％以下である。Ｓ含有量はなるべく低い方が好ましい。
【００４０】
Ｎ：０．０３０％未満
窒素（Ｎ）は不純物である。Ｎは、Ｎｂと結合して窒化物を形成する。そのため、Ｎｂ含有金属間化合物の析出量が減少する。さらに、窒化物は高温で長時間加熱されると凝集して粗大化する。粗大な窒化物は鋼のクリープ強度を低下する。したがって、Ｎ含有量は０．０３０％未満である。好ましいＮ含有量は０．０１０％以下である。Ｎ含有量はなるべく低い方が好ましい。
【００４１】
［式（１）及び式（２）について］
本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼の化学組成はさらに、式（１）及び式（２）を満たす。
８．０≦Ｎｂ＋Ｍｏ＋Ｗ／２≦１２．０  （１）
１．０≦（Ｍｏ＋Ｗ／２）／Ｎｂ≦４．０  （２）
式中の元素記号には、対応する元素の含有量（質量％）が代入される。
【００４２】
［式（１）について］
上述のとおり、Ｎｂ、Ｍｏ及びＷは、Ｆｅを含む金属間化合物を形成する。これにより、鋼中のＣｒが鋼の表面に移動しやすくなり、表面に均一なクロミア皮膜が形成されやすくなる。その結果、鋼の耐水蒸気酸化性が高まる。
【００４３】
Ｆ１＝Ｎｂ＋Ｍｏ＋Ｗ／２と定義する。Ｆ１が低すぎれば、上述の金属間化合物の析出量が少なすぎる。その結果、鋼の耐水蒸気酸化性が低くなる。一方、Ｆ１が高すぎれば、鋼の靭性及び熱間加工性が低下する。Ｆ１が８．０以上であれば、優れた鋼の耐水蒸気酸化性が得られる。さらに、Ｆ１が１２．０以下であれば、高い靱性及び熱間加工性が得られる。
【００４４】
Ｆ１の好ましい下限は８．０よりも高く、さらに好ましくは８．２％であり、さらに好ましくは８．５％である。
【００４５】
［式（２）について］
Ｎｂ含有量に対する、Ｍｏ及びＷ含有量が適切な範囲であれば、ＮｂがＦｅＭｏ及びＦｅ２Ｗの析出を促進し、その結果、鋼の耐水蒸気酸化性が高まる。Ｆ２＝（Ｍｏ＋Ｗ／２）／Ｎｂと定義する。Ｆ２が低すぎたり、高すぎたりする場合、つまり、Ｎｂ含有量に対するＭｏ及びＷ含有量が低すぎたり、高すぎたりする場合、鋼の耐水蒸気酸化性が低くなる。Ｆ２が１．０〜４．０である場合、Ｎｂ含有量に対するＭｏ及びＷ含有量が適切であり、鋼の耐水蒸気酸化性が高まる。
【００４６】
Ｆ２の好ましい下限は１．０よりも高く、さらに好ましくは１．２％であり、さらに好ましくは１．５％である。Ｆ２の好ましい上限は４．０％未満であり、さらに好ましくは３．５％であり、さらに好ましくは３．０％である。
【００４７】
［製造方法］
本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法について説明する。
【００４８】
上述の化学組成を有する溶鋼を製造する。製造された溶鋼に対して、必要に応じて周知の脱ガス処理を実施する。
【００４９】
次に、溶鋼を連続鋳造法により連続鋳造材にする。連続鋳造材はたとえば、スラブ、ブルーム、ビレット等である。溶鋼を造塊法によりインゴットにしてもよい。連続鋳造材又はインゴットを周知の方法により熱間加工して、オーステナイト系ステンレス鋼材にする。オーステナイト系ステンレス鋼材はたとえば、鋼管、鋼板、棒鋼、線材、鍛鋼等である。
【００５０】
オーステナイト系ステンレス鋼管はたとえば、ユジーン・セジュルネ法による熱間押出加工により製造される。
【００５１】
製造されたオーステナイト系ステンレス鋼材に対して溶体化処理を実施する。溶体化処理は周知の方法により実施される。溶体化処理の温度（溶体化温度）はたとえば、１０００〜１３００℃である。溶体化処理の時間はたとえば、０．１時間〜２時間である。溶体化処理されたオーステナイト系ステンレス鋼材に対して、周知の時効処理を実施してもよい。以上の工程により、オーステナイト系ステンレス鋼が製造される。
【００５２】
溶体化処理されたオーステナイト系ステンレス鋼材の表層に１０μｍ以上の加工層を形成してもよい。加工層はたとえば、粒子（投射材）をオーステナイト系ステンレス鋼材に吹き付けることにより、形成される。吹き付け方法はたとえば、公知のショットピーニング、ショットブラスト、ショット加工、サンドブラスト、サンド加工、エアーブラスト、ウォータージェット等である。粒子（投射材）はたとえば、鋼、鋳鋼、ステンレス鋼、ガラス、珪砂、アルミナ、アモルファス等である。粒子の形状はたとえば、球形、カットワイヤ、グリッド等である。粒子は、圧縮空気、羽根車（インペラ式）による遠心力、高圧水、超音波等により吹き付けてもよい。粒子を液体に混ぜ、圧縮空気等で吹き付けてもよい（液体ホーニング）。
【００５３】
加工層はさらに、研磨加工、ボールミル加工、グラインダー加工、ホーニング加工や超音波による衝撃加工等によっても形成してもよい。
【００５４】
加工層内では、Ｃｒが容易に拡散しやすい。そのため、オーステナイト系ステンレス鋼材が表層に加工層を有すれば、クロミアの形成が促進され、耐水蒸気酸化性がさらに高まる。
【００５５】
高温で長時間の耐水蒸気酸化性を安定して確保するためには、上述の吹き付け法により加工層を形成するのが好ましい。オーステナイト系ステンレス鋼材の表層全体に渡って均一に加工が可能なためである。
【実施例】
【００５６】
［試験方法］
表１に示す試験番号１〜１８の化学組成を有する溶鋼を、真空溶解炉を用いて製造した。
【００５７】
【表１】
2015200008.tif 000002
【００５８】
表１中のＦ１には、Ｆ１＝Ｎｂ＋Ｍｏ＋Ｗ／２の値が記載されている。表１中のＦ２には、Ｆ２＝（Ｍｏ＋Ｗ／２）／Ｎｂの値が記載されている。各試験番号の溶鋼を用いて、インゴットを製造した。インゴットを熱間加工してオーステナイト系ステンレス鋼板を製造した。
【００５９】
製造されたステンレス鋼板に対して溶体化処理を実施した。溶体化温度は１１２０℃であり、溶体化処理時間は１時間であった。
【００６０】
溶体化処理後のステンレス鋼板から、２ｍｍ×１０ｍｍ×２５ｍｍの試験片を採取した。試験番号１〜１７のステンレス鋼板については、採取された試験片の表面を湿式ペーパで研磨して仕上げた。その後、試験片の表面に対して電解研磨を実施して、試験片の表面歪みを除去した。
【００６１】
試験番号１８のステンレス鋼板については、採取された試験片の表面を湿式ペーパで研磨して仕上げた後、スチールショットを実施して加工層を形成した。スチールショット球の直径は０．６ｍｍであった。加工層の平均厚さは１５０μｍであった。試験番号１〜１７のステンレス鋼板については、加工層を形成しなかった。
【００６２】
電解研磨後の試験片を治具に吊り下げて保持したまま、横型管状加熱炉に挿入した。そして、８００℃で２０００時間、溶存酸素量１００ｐｐｂの水蒸気雰囲気中で水蒸気酸化試験を実施した。
【００６３】
試験後、各試験片を切断した。その後、樹脂に埋め込み、断面を鏡面研磨した。鏡面研磨された断面を３００倍で光学顕微鏡観察した。さらに、試験片の酸化スケールの平均厚さを求めた。具体的には、５００倍の光学顕微鏡観察において、試験片の表面近傍の任意の１０視野（各視野における試験片の表面の幅は１０００μｍ）において、内層酸化スケールの厚さを測定した。ここで、内層酸化スケールとは、元の試験片表面より内部に形成された酸化物を意味する。測定された内層酸化スケールの厚さの平均値を酸化スケールの平均厚さと定義した。
【００６４】
［試験結果］
表１に酸化スケールの平均厚さを示す。表１を参照して、試験番号１〜１０及び１８の鋼の化学組成は適切であり、式（１）及び式（２）を満たした。そのため、酸化スケールの厚さが１０μｍ未満であった。
【００６５】
特に、試験番号１８のステンレス鋼板は加工層を有したため、酸化スケールの厚さが試験番号１〜１０よりも薄かった。
【００６６】
一方、試験番号１１及び１４では、Ｎｂ含有量が低すぎた。さらに試験番号１１では、Ｆ２が高すぎた。そのため、酸化スケール厚さが１０μｍを超えた。試験番号１２、１３及び１６では、Ｍｏ＋Ｗ／２含有量が低すぎた。そのため、酸化スケール厚さが１０μｍを超えた。
【００６７】
試験番号１５では、Ｆ１が式（１）の下限未満であった。そのため、酸化スケール厚さが１０μｍを超えた。試験番号１７ではＦ２が式（２）の下限未満であった。その結果、酸化スケール厚さが１０μｍを超えた。
【００６８】
以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。