(57)【要約】【課題】高温環境での長時間暴露時に高温酸化を抑制して、部品の耐久性を増大させることができるフェライト系ステンレス鋼およびその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の高温耐酸化性に優れたフェライト系ステンレス鋼は、重量％で、Ｃｒ：１０〜３０％、Ｓｉ：０．２〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｗ：０．３〜２．５％、Ｔｉ：０．００１〜０．１５％、Ａｌ：０．００１〜０．１％、残りのＦｅおよび不可避の不純物からなり、下記式（１）を満たすことを特徴とする。  （１）Ｗ／（Ｔｉ＋Ａｌ）≧１０【選択図】図２
2021505771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、Ｃｒ：１０〜３０％、Ｓｉ：０．２〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｗ：０．３〜２．５％、Ｔｉ：０．００１〜０．１５％、Ａｌ：０．００１〜０．１％、残りのＦｅおよび不可避の不純物からなり、
下記式（１）を満たすことを特徴とする高温耐酸化性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
（１）Ｗ／（Ｔｉ＋Ａｌ）≧１０
（ここで、Ｗ、Ｔｉ、Ａｌは、各元素の含量（重量％）を意味する）
【請求項２】
前記ステンレス鋼は、
９００℃以上で２００時間以上の暴露時に表層にＷ、Ｓｉ酸化膜（［Ｗ，Ｓｉ］−Ｏｘｉｄｅ）が形成されることを特徴とする請求項１に記載の高温耐酸化性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
【請求項３】
前記Ｗ、Ｓｉ酸化膜の厚みは、５μｍ以上であることを特徴とする請求項２に記載の高温耐酸化性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
【請求項４】
前記ステンレス鋼は、Ｗラーベス相（Ｌａｖｅｓ  Ｐｈａｓｅ）析出物を０．０１〜１．０重量％含むことを特徴とする請求項１に記載の高温耐酸化性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
【請求項５】
前記ステンレス鋼は、Ｃ：０．００１〜０．０１％、Ｎ：０．００１〜０．０１％、Ｎｂ：０．３〜０．６％、Ｍｏ：０．３〜２．５％およびＣｕ：０．２％以下をさらに含み、
Ｃ＋Ｎ：０．０１８％以下を満たすことを特徴とする請求項１に記載の高温耐酸化性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
【請求項６】
前記ステンレス鋼は、
Ｗラーベス相（Ｌａｖｅｓ  Ｐｈａｓｅ）析出物、Ｎｂラーベス相析出物およびＭｏラーベス相析出物のうち１種以上を０．０１〜１．０重量％含み、
前記ラーベス相析出物１００重量％を基準としてＷを５重量％以上含むことを特徴とする請求項５に記載の高温耐酸化性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
【請求項７】
前記Ｗラーベス相析出物は、Ｆｅ２Ｗ、ＦｅＣｒＷ、Ｃｒ２Ｗよりなる群から選ばれるいずれか一つ以上を含むことを特徴とする請求項４又は６に記載の高温耐酸化性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
【請求項８】
前記Ｎｂラーベス相析出物は、Ｆｅ２Ｎｂ、ＦｅＣｒＮｂ、Ｃｒ２Ｎｂよりなる群から選ばれるいずれか一つ以上を含むことを特徴とする請求項６に記載の高温耐酸化性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
【請求項９】
前記Ｍｏラーベス相析出物は、Ｆｅ２Ｍｏ、ＦｅＣｒＭｏ、Ｃｒ２Ｍｏよりなる群から選ばれるいずれか一つ以上を含むことを特徴とする請求項６に記載の高温耐酸化性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
【請求項１０】
前記不可避の不純物は、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｍｇ：０．０００２〜０．００１％およびＣａ：０．０００４〜０．００２％のうちいずれか一つ以上を含むことを特徴とする請求項１に記載の高温耐酸化性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
【請求項１１】
重量％で、Ｃｒ：１０〜３０％、Ｓｉ：０．２〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｗ：０．３〜２．５％、Ｔｉ：０．００１〜０．１５％、Ａｌ：０．００１〜０．１％、残りのＦｅおよび不可避の不純物からなり、下記式（１）を満たす冷延焼なまし材を、時効処理（Ａｇｉｎｇ）する段階を含むことを特徴とする高温耐酸化性に優れたフェライト系ステンレス鋼の製造方法。
（１）Ｗ／（Ｔｉ＋Ａｌ）≧１０
（ここで、Ｗ、Ｔｉ、Ａｌは、各元素の含量（重量％）を意味する）
【請求項１２】
前記時効処理は、４００〜６００℃で３０〜９０分間行うことを特徴とする請求項１１に記載の高温耐酸化性に優れたフェライト系ステンレス鋼の製造方法。
【請求項１３】
前記冷延焼なまし材は、Ｃ：０．００１〜０．０１％、Ｎ：０．００１〜０．０１％、Ｎｂ：０．３〜０．６％、Ｍｏ：０．３〜２．５％およびＣｕ：０．２％以下をさらに含み、
Ｃ＋Ｎ：０．０１８％以下を満たすことを特徴とする請求項１１に記載の高温耐酸化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】
本発明は、高温耐酸化性に優れたフェライト系ステンレス鋼およびその製造方法に係り、より詳しくは、有効酸化スケール（Ｏｘｉｄｅ  Ｓｃａｌｅ）の生成を通じて高温酸化を抑制できるフェライト系ステンレス鋼およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フェライト系ステンレス鋼は、高価な合金元素の添加量が少ないながらも、耐食性に優れていて、オーステナイト系ステンレス鋼に比べて価格競争力が高い鋼材である。フェライト系ステンレス鋼は、排ガス温度８００℃以上の排気系部品など（ｅｘｈａｕｓｔ−ｍａｎｉｆｏｌｄ、ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ  ｃｏｎｅ）に用いられ、高温環境で長時間暴露されると、高温酸化が発生して、部品の耐久性が劣ることになる。
従来、単に高温強度の増大のために合金成分および製造方法の観点から製品開発が行われてきたが、高温強度の増大の以外に高温環境に長時間暴露された時に高温酸化を抑制するためのステンレス鋼の表層の酸化スケールに関する研究は不十分であるのが現況である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的とするところは、高温強度の増大だけでなく、高温環境での長時間暴露時に高温酸化を抑制して、部品の耐久性を増大させることができるフェライト系ステンレス鋼およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一実施例による高温耐酸化性に優れたフェライト系ステンレス鋼は、重量％で、Ｃｒ：１０〜３０％、Ｓｉ：０．２〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｗ：０．３〜２．５％、Ｔｉ：０．００１〜０．１５％、Ａｌ：０．００１〜０．１％、残りのＦｅおよび不可避の不純物からなり、下記式（１）を満たすことを特徴とする。
（１）Ｗ／（Ｔｉ＋Ａｌ）≧１０
ここで、Ｗ、Ｔｉ、Ａｌは、各元素の含量（重量％）を意味する。
【０００５】
前記ステンレス鋼は、９００℃以上で２００時間以上の暴露時に表層にＷ、Ｓｉ酸化膜（［Ｗ、Ｓｉ］−Ｏｘｉｄｅ）が形成されることが好ましい。
前記Ｗ、Ｓｉ酸化膜の厚みは、５μｍ以上であることがよい。
前記ステンレス鋼は、Ｗラーベス相（Ｌａｖｅｓ  Ｐｈａｓｅ）析出物を０．０１〜１．０重量％含むことができる。
【０００６】
前記ステンレス鋼は、Ｃ：０．００１〜０．０１％、Ｎ：０．００１〜０．０１％、Ｎｂ：０．３〜０．６％、Ｍｏ：０．３〜２．５％およびＣｕ：０．２％以下をさらに含み、Ｃ＋Ｎ：０．０１８％以下を満たすことがよい。
前記ステンレス鋼は、Ｗラーベス相（Ｌａｖｅｓ  Ｐｈａｓｅ）析出物、Ｎｂラーベス相析出物およびＭｏラーベス相析出物のうち１種以上を０．０１〜１．０重量％含み、前記ラーベス相析出物１００重量％を基準としてＷを５重量％以上含むことが好ましい。
【０００７】
前記Ｗラーベス相析出物は、Ｆｅ２Ｗ、ＦｅＣｒＷ、Ｃｒ２Ｗよりなる群から選ばれるいずれか一つ以上を含むことがよい。
前記Ｎｂラーベス相析出物は、Ｆｅ２Ｎｂ、ＦｅＣｒＮｂ、Ｃｒ２Ｎｂよりなる群から選ばれるいずれか一つ以上を含むことができる。
【０００８】
前記Ｍｏラーベス相析出物は、Ｆｅ２Ｍｏ、ＦｅＣｒＭｏ、Ｃｒ２Ｍｏよりなる群から選ばれるいずれか一つ以上を含むことが好ましい。
前記不可避の不純物は、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｍｇ：０．０００２〜０．００１％およびＣａ：０．０００４〜０．００２％のうちいずれか一つ以上を含むことができる。
【０００９】
本発明の一実施例による高温耐酸化性に優れたフェライト系ステンレス鋼の製造方法は、重量％で、Ｃｒ：１０〜３０％、Ｓｉ：０．２〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｗ：０．３〜２．５％、Ｔｉ：０．００１〜０．１５％、Ａｌ：０．００１〜０．１％、残りのＦｅおよび不可避の不純物からなり、下記式（１）を満たす冷延焼なまし材を、時効処理（Ａｇｉｎｇ）する段階を含むことを特徴とする。
（１）Ｗ／（Ｔｉ＋Ａｌ）≧１０
ここで、Ｗ、Ｔｉ、Ａｌは、各元素の含量（重量％）を意味する。
【００１０】
前記時効処理は、４００〜６００℃で３０〜９０分間行うことができる。
前記冷延焼なまし材は、Ｃ：０．００１〜０．０１％、Ｎ：０．００１〜０．０１％、Ｎｂ：０．３〜０．６％、Ｍｏ：０．３〜２．５％およびＣｕ：０．２％以下をさらに含み、Ｃ＋Ｎ：０．０１８％以下を満たすことが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、本発明の実施例によるフェライト系ステンレス鋼は、９００℃以上で２００時間以上暴露の間にＷ、Ｓｉ酸化膜が均一に形成され、従来対比で高温酸化量を２０％以上減少させることができ、したがって、高温排気系部品の耐久性を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】Ｗ／（Ｔｉ＋Ａｌ）値が１０未満である場合の長時間高温暴露時に形成される酸化スケール（Ｏｘｉｄｅ  Ｓｃａｌｅ）の模式図である。
【図２】Ｗ／（Ｔｉ＋Ａｌ）値が１０以上である場合の長時間高温暴露時に形成される酸化スケール（Ｏｘｉｄｅ  Ｓｃａｌｅ）の模式図である。
【図３】Ｗ／（Ｔｉ＋Ａｌ）値と、９００℃で２００時間暴露時に形成された［Ｗ、Ｓｉ］−Ｏｘｉｄｅの厚みとの相互関係を示すグラフである。
【図４】９００℃で２００時間暴露後に発明鋼の断面部の酸化スケール組成を示すＦｅ−ＳＥＭ写真であり、（ａ）は断面部のＳＥＭイメージ、（ｂ）はОの分布、（ｃ）はＷの分布、（ｄ）はＳｉの分布を示す。
【図５】９００℃で２００時間暴露時に形成された［Ｗ、Ｓｉ］−Ｏｘｉｄｅの厚みと、酸化による重さ増加量との相互関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施例による高温耐酸化性に優れたフェライト系ステンレス鋼は、重量％で、Ｃｒ：１０〜３０％、Ｓｉ：０．２〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｗ：０．３〜２．５％、Ｔｉ：０．００１〜０．１５％、Ａｌ：０．００１〜０．１％、残りのＦｅおよび不可避の不純物からなり、下記式（１）を満たす。
（１）Ｗ／（Ｔｉ＋Ａｌ）≧１０
ここで、Ｗ、Ｔｉ、Ａｌは、各元素の含量（重量％）を意味する。
【００１４】
以下では、本発明の実施例を添付の図面を基にして詳細に説明する。以下の実施例は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に本発明の思想を十分に伝達するために提示するものである。本発明は、ここで提示した実施例のみに限定されず、他の形態に具体化されることもできる。図面は、本発明を明確にするために説明と関係ない部分の図示を省略し、理解を助けるために構成要素のサイズを多少誇張して表現することができる。
また、任意の部分が或る構成要素を「含む」というとき、これは、特に反対になる記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。
単数の表現は、文脈上、明白に例外がない限り、複数の表現を含む。
【００１５】
本発明は、自動車排気系用部品の高温酸化防止のためのフェライト系ステンレス鋼の最適設計方案について、高温酸化抑制のために有効な酸化スケール（Ｏｘｉｄｅ  ｓｃａｌｅ）の構成を定義し、目標の酸化スケール（Ｏｘｉｄｅ  ｓｃａｌｅ）の生成のための成分系およびパラメータを提示する。
本発明の一実施例による高温耐酸化性に優れたフェライト系ステンレス鋼は、重量％で、Ｃｒ：１０〜３０％、Ｓｉ：０．２〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｗ：０．３〜２．５％、Ｔｉ：０．００１〜０．１５％、Ａｌ：０．００１〜０．１％、残りのＦｅおよび不可避の不純物からなり、下記式（１）を満たす。
（１）Ｗ／（Ｔｉ＋Ａｌ）≧１０
【００１６】
以下、本発明の実施例における合金成分の元素含量の数値限定理由について説明する。以下では、特別な言及がない限り、単位は、重量％である。
Ｃｒの含量は、１０〜３０％である。
Ｃｒは、鋼の耐食性の向上に効果的な元素であって、本発明では、１０％以上添加することがよい。ただし、その含量が多すぎる場合、製造費用が急増すると共に、粒界腐食が起こる問題があることから、３０％以下に制限する。
【００１７】
Ｓｉの含量は、０．２〜１．０％である。
Ｓｉは、製鋼時に溶鋼の脱酸とフェライト安定化のために添加される元素であって、本発明では、０．２％以上添加することがよい。ただし、その含量が多すぎる場合、材質の硬化を起こして、鋼の軟性が低下することから、１．０％以下に制限する。
Ｍｎの含量は、０．１〜２．０％である。
Ｍｎは、耐食性の改善に有効な元素であって、本発明では、０．１％以上添加することが好ましく、より好ましくは０．５％以上添加する。ただし、その含量が多すぎる場合、溶接時にＭｎ系フュームの発生が急増して溶接性が低下し、過度なＭｎＳ析出物の形成によって鋼の軟性が低下することから、２．０％以下に制限することが好ましく、より好ましくは１．５％以下に制限する。
【００１８】
Ｗの含量は、０．３〜２．５％である。
Ｗは、フェライト系ステンレス鋼の耐食性を増大すると同時に、高温強度を向上させ、高温吸音性を増大させる役割をする。したがって、０．３％以上添加することが好ましい。ただし、その含量が多すぎる場合、金属間化合物（Ｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃ）の析出物の生成によって脆性が発生することになる。したがって、２．５％以下に含量を制限することが好ましい。
【００１９】
Ｔｉの含量は、０．００１〜０．１５％である。
Ｔｉは、ＣおよびＮを固定して鋼中の固溶Ｃおよび固溶Ｎの量を低減し、鋼の耐食性の向上に効果的であるが、８００℃以上の高温で固溶されたＷ、Ｍｏの近距離拡散（Ｓｈｏｒｔ  ｒａｎｇｅ  ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）の妨害によって高温吸音性を減少させるので、その量を制限しなければならない。ただし、Ｔｉ含量を極端に減らすためには、更なる製鋼コストが増加するので、０．００１〜０．１５％のレベルに範囲を制限することがよい。
【００２０】
Ａｌの含量は、０．００１〜０．１％である。
Ａｌは、強力な脱酸剤であって、溶鋼中の酸素の含量を低減する役割をする。本発明では、０．００１％以上添加することがよい。ただし、その含量が多すぎる場合、非金属介在物の増加によって冷延ストリップのスリーブ欠陥が発生すると同時に、溶接性を劣化させることから、０．１％以下に制限することがよい。
前記式（１）を満たす場合、Ｗ、Ｓｉの表層部の拡散が活性化して、９００℃以上で２００時間以上暴露されると、ステンレス鋼の表層にＷ、Ｓｉ酸化膜（［Ｗ、Ｓｉ］−Ｏｘｉｄｅ）が形成され得る。前記Ｗ、Ｓｉ酸化膜は、５μｍ以上の厚みで均一に形成され得る。［Ｗ、Ｓｉ］−Ｏｘｉｄｅ酸化膜は、母材内のＦｅ、Ｃｒ、Ｍｎの拡散を防止するバリア（ｂａｒｒｉｅｒ）の役割をして、更なる高温酸化を抑制させることができる。
【００２１】
図１は、Ｗ／（Ｔｉ＋Ａｌ）値が１０未満である場合の長時間高温暴露時に形成される酸化スケール（Ｏｘｉｄｅ  Ｓｃａｌｅ）の模式図である。図２は、Ｗ／（Ｔｉ＋Ａｌ）値が１０以上である場合の長時間高温暴露時に形成される酸化スケール（Ｏｘｉｄｅ  Ｓｃａｌｅ）の模式図である。
一般的に、フェライト系ステンレス鋼の表層部には、最外郭層にＭｎ酸化膜（Ｍｎ  Ｏｘｉｄｅ）が形成され、母材とＭｎ酸化膜との間にＦｅ、Ｃｒ酸化膜（［Ｆｅ、Ｃｒ］−Ｏｘｉｄｅ）が形成される。
【００２２】
Ｗ／（Ｔｉ＋Ａｌ）値が１０未満である場合、本発明の成分系によるＴｉ、Ａｌ含量では、図１に示したとおり、不均一な形態のＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３酸化膜が形成され、これは、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｏの拡散を抑制することはできないので、長時間高温暴露時に高温酸化量が増加することになる。一方、Ｗ／（Ｔｉ＋Ａｌ）値が１０以上である場合、図２に示したとおり、５μｍ以上の均一なＷ、Ｓｉ酸化膜（［Ｗ、Ｓｉ］−Ｏｘｉｄｅ）が形成されて、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｏの拡散を防止することができ、更なる高温酸化を抑制することができる。
また、本発明の一実施例によれば、前記ステンレス鋼は、Ｃ：０．００１〜０．０１％、Ｎ：０．００１〜０．０１％、Ｎｂ：０．３〜０．６％、Ｍｏ：０．３〜２．５％およびＣｕ：０．２％以下をさらに含むことができる。そして、Ｃ＋Ｎは、０．０１８％以下を満たすことができる。
【００２３】
Ｃの含量は、０．００１〜０．０１％である。
Ｃは、鋼材の強度に大きく影響を及ぼす元素であって、その含量が多すぎる場合、強度が過度に上昇して軟性を低下させることになるため、０．０１％以下に制限する。ただし、その含量が低い場合、強度が過度に低下することから、その下限を０．００１％以上に限定することがよい。
【００２４】
Ｎの含量は、０．００１〜０．０１％である。
Ｎは、熱間圧延時にオーステナイトを析出させて再結晶を促進させる役割をする元素であって、本発明では、０．００１％以上添加する。ただし、その含量が多すぎる場合、鋼の軟性を低下させることから、０．０１％以下に限定することがよい。
【００２５】
Ｃ＋Ｎは、０．０１８％以下である。
Ｃ＋Ｎが過度に高い場合には、安定化比の不足による粒界炭窒化物の形成によって粒界腐食が発生しうる。これを防止するために、Ｃ＋Ｎを０．０１８％以下に管理することが好ましい。
【００２６】
Ｎｂの含量は、０．３〜０．６％である。
Ｎｂは、固溶Ｃと結合してＮｂＣを析出して固溶Ｃの含量を減らして耐食性を増加させ、高温強度が増加する効果がある。したがって、本発明では、０．３％以上添加することが好ましい。ただし、その含量が多すぎる場合、再結晶を抑制して成形性を劣位にするので、その含量を０．６％以下に制限することが好ましい。
【００２７】
Ｍｏの含量は、０．３〜２．５％である。
Ｍｏは、フェライト系ステンレス鋼の耐食性を増加させると同時に、高温強度を向上させ、高温吸音性を増大させる役割をする。したがって、０．３％以上添加することが好ましい。ただし、その含量が多すぎる場合、金属間化合物（Ｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃ）の析出物が生成され、脆性が発生することになる。したがって、２．５％以下に含量を制限することが好ましい。
【００２８】
Ｃｕの含量は、０．２％以下である。
Ｃｕは、排気系凝縮水が存在する環境でも耐食性を増大させる効果がある。したがって、添加時には、０．０１％以上添加することが好ましい。ただし、その添加量が多すぎる場合、軟性を低下させて成形品質を劣位にする虞がある。したがって、０．２％以下に制限することが好ましい。
【００２９】
本発明の一実施例によれば、不可避の不純物としてＰ：０．０５％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｍｇ：０．０００２〜０．００１％およびＣａ：０．０００４〜０．００２％のうちいずれか一つ以上を含むことができる。
【００３０】
Ｐの含量は、０．０５％以下である。
Ｐは、鋼中に不可避に含有される不純物であって、酸洗時に粒界腐食を起こしたり熱間加工性を阻害する主要原因となる元素であるので、その含量をできるだけ低く制御することが好ましい。本発明では、Ｐ含量の上限を０．０５％に管理する。
【００３１】
Ｓの含量は、０．００５％以下である。
Ｓは、鋼中に不可避に含有される不純物であって、結晶粒界に偏析して熱間加工性を阻害する主要原因になる元素であるので、その含量をできるだけ低く制御することが好ましい。本発明では、Ｓ含量の上限を０．００５％に管理する。
【００３２】
Ｍｇの含量は、０．０００２〜０．００１％である。
Ｍｇは、製鋼工程で脱酸のために投入される元素であって、脱酸工程後に不純物として残ることになる。ただし、その含量が多すぎる場合、成形性を劣位にするので、０．００１％以下に含量を制限し、完全に除去することは不可能なので、０．０００２％以上に管理することが好ましい。
【００３３】
Ｃａの含量は、０．０００４〜０．００２％である。
Ｃａは、製鋼工程で脱酸のために投入される元素であって、脱酸工程後に不純物として残ることになる。ただし、その含量が多すぎる場合、耐食性を劣位にするので、０．００２％以下に制限し、完全に除去することは不可能なので、０．０００４％以上に管理することが好ましい。
【００３４】
次に、本発明の一実施例による高温耐酸化性に優れたフェライト系ステンレス鋼の製造方法について説明する。
本発明の高温耐酸化性に優れたフェライト系ステンレス鋼は、通常の製造工程を経て冷延焼なまし材を製造することができ、冷延焼なまし材を４００〜６００℃で３０〜９０分間時効処理（Ａｇｉｎｇ）する段階を含む。
【００３５】
例えば、Ｃｒ：１０〜３０％、Ｓｉ：０．２〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｗ：０．３〜２．５％、Ｔｉ：０．００１〜０．１５％、Ａｌ：０．００１〜０．１％、残りのＦｅおよび不可避の不純物からなり、Ｗ／（Ｔｉ＋Ａｌ）値が１０以上を満たすスラブを熱間圧延、熱延焼なまし、冷間圧延および冷延焼なましして、冷延焼なまし材に製造することができる。
また、上記の範囲のＣ、Ｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｕをさらに含むことができ、不純物としてＰ、Ｓ、Ｍｇ、Ｃａを含むことができる。
【００３６】
前記式（１）を満たし、Ｎｂ、Ｍｏを含有する冷延焼なまし材を時効処理することによって、ステンレス鋼組織内にラーベス相（Ｌａｖｅｓ  Ｐｈａｓｅ）析出物を析出させることができる。［Ｆｅ、Ｃｒ］２［Ｗ、Ｎｂ、Ｍｏ］で表されるラーベス相析出物は、時効処理によりステンレス鋼の組織内に０．０１〜１．０重量％析出され得る。前記範囲の析出量を析出させるために、時効処理の温度および時間の関係を調整することができ、好ましくは４００〜６００℃で３０〜９０分間行うことが好ましい。
【００３７】
Ｗを含むラーベス相析出物が１．０重量％以上過多に析出される場合には、固溶Ｗ、Ｎｂ、Ｍｏの減少によって高温強度が低下し、脆性破壊の危険が増加することになるので、Ｗを含むラーベス相析出物の析出量は、１．０重量％以下に制限しなければならない。
Ｗラーベス相析出物は、Ｆｅ２Ｗ、ＦｅＣｒＷ、Ｃｒ２Ｗよりなる群から選ばれるいずれか一つ以上を含むことができ、Ｎｂラーベス相析出物は、Ｆｅ２Ｎｂ、ＦｅＣｒＮｂ、Ｃｒ２Ｎｂよりなる群から選ばれるいずれか一つ以上を含むことができ、Ｍｏラーベス相析出物は、Ｆｅ２Ｍｏ、ＦｅＣｒＭｏ、Ｃｒ２Ｍｏよりなる群から選ばれるいずれか一つ以上を含むことができる。
【００３８】
前記析出されたラーベス相析出物（［Ｆｅ、Ｃｒ］２［Ｗ、Ｎｂ、Ｍｏ］）１００重量％を基準としてＷは５重量％以上含まれなければならない。Ｗが含有されたラーベス相析出物がステンレス鋼の表層部に存在する場合、９００℃以上で２００時間以上暴露時にＷ、Ｓｉ酸化膜（［Ｗ、Ｓｉ］−Ｏｘｉｄｅ）生成のシード（Ｓｅｅｄ）の役割をするためである。９００℃以上で２００時間以上暴露後にＷ、Ｓｉ酸化膜が均一に形成されて、従来対比で高温酸化量を２０％以上減少させることができ、９００℃高温強度（ＴＳ）値が４０ＭＰａ以上を示すことができる。
【００３９】
以下、本発明の好ましい実施例を通じてより詳細に説明することとする。
実施例
ステンレス鋼ｌａｂ  ｓｃａｌｅ溶解およびＩｎｇｏｔ生産設備を活用して下記の表１に記載された合金成分系で２０ｍｍバーサンプルを製造した。以後、１，２００℃で再加熱して６ｍｍに熱間圧延後、１，１００℃で熱延焼なましを行い、２．０ｍｍに冷間圧延後、１，１００℃で焼なまし処理をした。また、冷延焼なまし板を５００℃で１時間時効処理して、最終製品を生産した。
【００４０】
【表１】
2021505771.tif 000003
【００４１】
最終製品を１００ｍｍ×１００ｍｍのサイズに切断して、箱形炉（Ｂｏｘ  Ｆｕｒｎａｃｅ）で９００℃で２００時間熱処理した。熱処理前後の重さを測定して、酸化膜の重さの増減を評価した。熱処理後、試験片の断面部をＦｅ−ＳＥＭで観察して、酸化スケールの組成、構造、厚みなどを評価し、図４に示した。高温強度は、ＪＩＳ−１３Ｂ引張サンプル加工後に引張機械で９００℃に昇温後に評価した。
【００４２】
【表２】
2021505771.tif 000004
【００４３】
図３は、Ｗ／（Ｔｉ＋Ａｌ）値と、９００℃２００時間暴露時に形成された［Ｗ、Ｓｉ］−Ｏｘｉｄｅの厚みとの相互関係を示すグラフである。
表１および表２とともに図３を参照すると、発明鋼１〜４は、本発明の成分系の範囲を満たし、Ｗ／（Ｔｉ＋Ａｌ）値が１０以上を示して、均一Ｗ、Ｓｉ酸化膜（［Ｗ、Ｓｉ］−Ｏｘｉｄｅ）が厚み６μｍ以上生成された。一方、不均一Ｔｉ、Ａｌ酸化膜（ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３）は生成されなかった。
これに比べて、比較例１〜３は、いずれも、Ｗが十分に添加されたにもかかわらず、Ｔｉおよび／またはＡｌの含量が高く、Ｗ／（Ｔｉ＋Ａｌ）値が１０未満であり、その結果、均一Ｗ、Ｓｉ酸化膜（［Ｗ、Ｓｉ］−Ｏｘｉｄｅ）が生成されなかった。
【００４４】
一方、比較鋼４は、Ｗ：２．７％、Ｔｉ：０．１％、Ａｌ：０．０７％であって、本発明による式（１）を満たすが、Ｗの含量が２．５％を超過し、製造時に板破断が発生した。これは、先に説明したとおり、Ｗが過多に含有されたため、金属間化合物の析出物が生成して起きた脆性問題であることが確認された。したがって、Ｗ含量の上限は、２．５％以下に制限しなければならないことが分かる。
【００４５】
図４は、９００℃で２００時間暴露後に発明鋼の断面部の酸化スケールの組成を示すＦｅ−ＳＥＭ写真である。図４に示したとおり、基地組織（Ｍａｔｒｉｘ）上に酸化膜が形成されており、Ｏ、Ｗ、Ｓｉの分布を通じてＷ、Ｓｉ酸化膜（［Ｗ、Ｓｉ］−Ｏｘｉｄｅ）が基地組織上に形成されたことを確認することができる。
図５は、９００℃で２００時間の暴露により形成された［Ｗ、Ｓｉ］−Ｏｘｉｄｅの厚みと酸化による重さ増加量との相互関係を示すグラフである。表１、２および図５に示した結果より、重さ増加量とともに５μｍ以上の均一なＷ、Ｓｉ酸化膜が形成され、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｏの拡散を防いで、更なる高温酸化を抑制させることが分かった。
【００４６】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、次に記載する請求範囲の概念と範囲を逸脱しない範囲内で多様な変更および変形が可能であることを理解することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明によるフェライト系ステンレス鋼は、高温排気系の実使用環境で均一酸化層が形成されて、高温酸化の抑制および高温における耐久性の増大を期待することができる。
【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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【国際調査報告】
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