(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｒ：１６質量％以上２５質量％以下、Ｎｉ：１０質量％以上１５質量％以下、Ｓｉ：１．１質量％以上５．０質量％以下、Ｃ：０．０８質量％以下、Ｍｎ：２．０質量％以下、Ｐ：０．０４質量％以下、Ｓ：０．０１質量％以下、Ｎｂ：０．０５質量％以上０．３質量％以下およびＮ：０．０２質量％以上０．２５質量％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる化学成分で、
室温から１０００℃までの熱膨張係数が１９．５×１０−６／Ｋ以下で、
５００℃でのヤング率が１５５ＧＰａ以下で、
１ｇ電解した際に抽出される析出物の総量が０．３質量％以下で、
１０５０℃で５分間の加熱と室温で５分間の冷却とを２０００サイクル繰り返す断続酸化試験後の板厚減肉率が２０％以下で、
２３℃における０．２％耐力が３３０ＭＰａ以上で、１０００℃における０．２％耐力が３８ＭＰａ以上で、
下限温度を２００℃とし上限温度を９５０℃として拘束率３０％での熱疲労寿命が５００サイクル以上で、
８００℃での高温高サイクル疲労限が１２０ＭＰａ以上で、
２３℃での引張試験における全伸びが４５％以上である
ことを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼焼鈍材。
【請求項２】
ＲＥＭおよびＣａの少なくとも１種を合計０．００１質量％以上０．１質量％以下で含有する化学成分である
ことを特徴とする請求項１記載のオーステナイト系ステンレス鋼焼鈍材。
【請求項３】
Ｔｉ：０．５質量％以下、Ｍｏ：４．０質量％以下、Ｃｕ：４．０質量％以下、Ｗ：４．０質量％以下、Ｃｏ：４．０質量％以下およびＢ：０．０１質量％以下のうちの少なくとも１種を含有する化学成分である
ことを特徴とする請求項１または２記載のオーステナイト系ステンレス鋼焼鈍材。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか一記載のオーステナイト系ステンレス鋼焼鈍材を製造するオーステナイト系ステンレス鋼焼鈍材の製造方法であって、
請求項１ないし３いずれか一記載の化学成分である冷延板に１１６０℃以上の温度で焼鈍を行い、
焼鈍後に冷却速度１０℃／秒以上で９００℃まで冷却する
ことを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼焼鈍材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱疲労特性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼焼鈍材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の吸排気系部材等として用いられる耐熱鋼としては、成分組成を限定して鋳造性および被削性を向上させたオーステナイト系鋳物が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、成分組成を限定するとともに組織の状態を制限し、鋳造後の焼鈍の温度を規定することにより、安価に製造可能なフェライト系鋳物が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
さらに、成分組成を限定するとともに組織の状態を制限することにより、耐熱疲労性を向上させたフェライト系鋳物が知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００５】
なお、軽量化および低熱容量化を図るため、板材である耐熱鋼板を利用したプレス化も検討されているが、設計自由や剛性設計の容易性等の観点から、鋳物が利用されることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２２８９４８号公報
【特許文献２】特開平１０−６０６０６号公報
【特許文献３】特開２００４−１１５８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
自動車の吸排気系部材等をプレス化するための耐熱鋼としては、熱膨張量および高温ヤング率を低下させることで非弾性ひずみ範囲を小さくすることが重要である。
【０００８】
また、室温強度、高温強度、および、加熱と冷却との繰り返しによる熱疲労特性が良好であることが重要である。
【０００９】
さらに、耐加速酸化性および耐スケール剥離性等の高温酸化特性が良好であることが重要である。
【００１０】
また、成形性が良好であることが重要である。
【００１１】
したがって、自動車の吸排気系部材のプレス化のためには、加工性を確保しつつ、高温の排ガス環境下における耐熱性が良好な熱疲労特性に優れたステンレス鋼が求められていた。
【００１２】
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、熱疲労特性が良好なオーステナイト系ステンレス鋼焼鈍材およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に記載されたオーステナイト系ステンレス鋼焼鈍材は、Ｃｒ：１６質量％以上２５質量％以下、Ｎｉ：１０質量％以上１５質量％以下、Ｓｉ：１．１質量％以上５．０質量％以下、Ｃ：０．０８質量％以下、Ｍｎ：２．０質量％以下、Ｐ：０．０４質量％以下、Ｓ：０．０１質量％以下、Ｎｂ：０．０５質量％以上０．３質量％以下およびＮ：０．０２質量％以上０．２５質量％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる化学成分で、室温から１０００℃までの熱膨張係数が１９．５×１０−６／Ｋ以下で、５００℃でのヤング率が１５５ＧＰａ以下で、１ｇ電解した際に抽出される析出物の総量が０．３質量％以下で、１０５０℃で５分間の加熱と室温で５分間の冷却とを２０００サイクル繰り返す断続酸化試験後の板厚減肉率が２０％以下で、２３℃における０．２％耐力が３３０ＭＰａ以上で、１０００℃における０．２％耐力が３８ＭＰａ以上で、下限温度を２００℃とし上限温度を９５０℃として拘束率３０％での熱疲労寿命が５００サイクル以上で、８００℃での高温高サイクル疲労限が１２０ＭＰａ以上で、２３℃での引張試験における全伸びが４５％以上であるものである。
【００１４】
請求項２に記載されたオーステナイト系ステンレス鋼焼鈍材は、請求項１記載のオーステナイト系ステンレス鋼焼鈍材において、ＲＥＭおよびＣａの少なくとも１種を合計０．００１質量％以上０．１質量％以下で含有する化学成分であるものである。
【００１５】
請求項３に記載されたオーステナイト系ステンレス鋼焼鈍材は、請求項１または２記載のオーステナイト系ステンレス鋼焼鈍材において、Ｔｉ：０．５質量％以下、Ｍｏ：４．０質量％以下、Ｃｕ：４．０質量％以下、Ｗ：４．０質量％以下、Ｃｏ：４．０質量％以下およびＢ：０．０１質量％以下のうちの少なくとも１種を含有する化学成分であるものである。
【００１６】
請求項４に記載されたオーステナイト系ステンレス鋼焼鈍材の製造方法は、請求項１ないし３いずれか一記載のオーステナイト系ステンレス鋼焼鈍材を製造するオーステナイト系ステンレス鋼焼鈍材の製造方法であって、請求項１ないし３いずれか一記載の化学成分である冷延板に１１６０℃以上の温度で焼鈍を行い、焼鈍後に冷却速度１０℃／秒以上で９００℃まで冷却するものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、化学成分を規制して、室温から１０００℃までの熱膨張係数を１９．５×１０−６／Ｋ以下とし、５００℃でのヤング率を１５５ＧＰａ以下とし、１ｇ電解した際に抽出される析出物の総量を０．３質量％以下とし、１０５０℃で５分間の加熱と室温で５分間の冷却とを２０００サイクル繰り返す断続酸化試験後の板厚減肉率を２０％以下とし、２３℃における０．２％耐力を３３０ＭＰａ以上とし、１０００℃における０．２％耐力を３８ＭＰａ以上とし、下限温度を２００℃とし上限温度を９５０℃として拘束率３０％での熱疲労寿命を５００サイクル以上とし、８００℃での高温高サイクル疲労限を１２０ＭＰａ以上とし、２３℃での引張試験における全伸びを４５％以上とするため、熱疲労特性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ステンレス鋼における低熱膨張化、低ヤング率化および低温強度上昇による非弾性ひずみの変化を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施の形態の構成について詳細に説明する。
【００２０】
例えば自動車の吸排気系部材等として用いられる本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、１６質量％以上２５質量％以下のＣｒ（クロム）、１０質量％以上１５質量％以下のＮｉ（ニッケル）、１．１質量％以上５．０質量％以下のＳｉ（ケイ素）、０．０８質量％以下のＣ（炭素）、２．０質量％以下のＭｎ（マンガン）、０．０４質量％以下のＰ（リン）、０．０１質量％以下のＳ（硫黄）、０．０５質量％以上０．３質量％以下のＮｂ（ニオブ）および０．０２質量％以上０．２５質量％以下のＮ（窒素）を含有し、残部がＦｅ（鉄）および不可避的不純物からなる化学成分にて構成される。
【００２１】
また、必要に応じて、ＲＥＭ（希土類金属）およびＣａ（カルシウム）の少なくとも１種を合計０．００１質量％以上０．１質量％以下で含有する。
【００２２】
さらに、必要に応じて、０．５質量％以下のＴｉ（チタン）、４．０質量％以下のＭｏ（モリブデン）、４．０質量％以下のＣｕ（銅）、４．０質量％以下のＷ（タングステン）、４．０質量％以下のＣｏ（コバルト）および０．０１質量％以下のＢ（ホウ素）のうちの少なくとも１種を含有する。
【００２３】
ここで、上記各元素について説明する。
【００２４】
Ｃｒは、保護性に優れたＣｒ系酸化皮膜を形成するために必須の元素であり、Ｃｒ系の酸化皮膜を形成するには、１６質量％以上含有させる必要がある。しかし、Ｃｒは２５質量％を超えて過剰に含有させると、σ脆化を誘発してしまう可能性がある。そこで、Ｃｒの含有量は、１６質量％以上２５質量％以下とする。
【００２５】
Ｎｉは、オーステナイト安定化元素であり、相バランスの調整に有効である。また、ステンレス鋼を低膨張化するために重要な元素である。そして、これらの作用を奏するには、１０質量％以上含有させる必要がある。しかし、Ｎｉは比較的高価であるため、過剰に含有させると原料コストが高騰してしまう。そこで、Ｎｉの含有量は、１０質量％以上１５質量％以下とする。
【００２６】
Ｓｉは、高温酸化特性の改善や高温ヤング率の抑制に非常に有効である。そして、１．１質量％以上含有させることによって、８５０〜１０５０℃の温度域でＳｉ濃化皮膜がＣｒ酸化物の内層に形成され、耐スケール剥離性を向上できるとともに、高温ヤング率を抑制できる。しかし、Ｓｉは、５．０質量％を超えて過剰に含有させると、σ脆化感受性を高め、使用中にσ脆化を誘発してしまう。そこで、Ｓｉの含有量は、１．１質量％以上５．０質量％以下とする。
【００２７】
Ｃは、オーステナイト系ステンレス鋼の高温強度の向上に有効である。しかし、Ｃは、０．０８質量％を超えて過剰に含有させると、使用中に粒界にてＣｒ炭化物が形成されて、靭性および時効後の高温強度が低下するとともに、耐高温酸化性の向上に有効な固溶Ｃｒ量が減少してしまう。そこで、Ｃを含有させる場合の含有量は、０．０８質量％以下とする。
【００２８】
Ｍｎは、オーステナイト安定化元素であり、主として相バランス調整のために含有させる。また、Ｍｎの含有量を多くすることでオーステナイト系ステンレス鋼中のＮの固溶限が増大し、Ｎによる高強度化が促進される。しかし、Ｍｎは、２．０質量％を超えて過剰に含有させると、耐高温酸化性の低下を招いてしまう。そこで、Ｍｎを含有させる場合の含有量は、２．０質量％以下とする。
【００２９】
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るため、可能な限り含有量を低減することが好ましい。そこで、Ｐの含有量は、０．０４質量％以下とする。
【００３０】
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ため、可能な限り含有量を低減することが好ましい。そこで、Ｓの含有量は０．０１質量％以下とする。
【００３１】
Ｎｂは、固溶強化により低温側および高温側の高温強度を大きくし、高温での塑性変形を抑制することにより熱疲労特性を確保する。このような作用を奏するには、Ｎｂを０．０５質量％以上含有させる必要がある。しかし、Ｎｂは、０．３質量％を超えて過剰に含有させると、製造中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って、高温強度向上作用の希釈化や靭性の低下を招いてしまう。そこで、Ｎｂを含有させる場合の含有量は、０．０５質量％以上０．３質量％以下とする。
【００３２】
Ｎは、固溶強化により低温側および高温側の高温強度を大きくし、高温での塑性変形を抑制することにより熱疲労特性を確保する。このような作用を奏するには、Ｎを０．０２質量％以上含有させる必要がある。しかし、Ｎは、０．２５質量％を超えて過剰に含有させると、Ｃｒ窒化物の形成によりオーステナイト系ステンレス鋼の靭性を低下させてしまう。そこで、Ｎを含有させる場合の含有量は、０．０２質量％以上０．２５質量％以下とする。
【００３３】
ＲＥＭおよびＣａは、耐高温酸化性の向上に有効であり、特にＲＥＭは、繰り返し酸化による酸化スケールの剥離性が向上し、酸化速度を低下させる。このような作用を奏するには、ＲＥＭおよびＣａの少なくとも１種を合計で０．００１質量％以上含有させる必要がある。しかし、ＲＥＭおよびＣａの少なくとも１種を合計で０．１質量％を超えて過剰に含有させると、オーステナイト系ステンレス鋼が硬質化する可能性があり、また、原料コストが上昇してしまう。そこで、ＲＥＭおよびＣａを含有させる場合には、ＲＥＭおよびＣａの少なくとも１種の含有量の合計が０．００１質量％以上０．１質量％以下となるようにする。
【００３４】
Ｔｉは、高温強度の向上に有効であるが、０．５質量％を超えて過剰に含有させるとオーステナイト系ステンレス鋼が硬質化する可能性があり、また、原料コストも上昇してしまう。そこで、Ｔｉは選択的に含有させることができ、含有させる場合の含有量は、０．５質量％以下とする。
【００３５】
Ｍｏは、高温強度や耐食性の向上に有効であるが、４．０質量％を超えて過剰に含有させると、σ脆化を招き、オーステナイト系ステンレス鋼の靭性が低下する可能性がある。そこで、Ｍｏは選択的に含有させることができ、含有させる場合の含有量は、４．０質量％以下とする。
【００３６】
Ｃｕは、オーステナイト生成元素であり、高温強度の向上に有効である。また、オーステナイト相のバランスの調整にも有効に作用する。しかし、Ｃｕは、４．０質量％を超えて過剰に含有させると、耐高温酸化性を低下させる可能性がある。そこで、Ｃｕは選択的に含有させることができ、含有させる場合の含有量は４．０質量％以下とする。
【００３７】
Ｗは、高温強度の向上に有効であるが、４．０質量％を超えて過剰に含有させるとオーステナイト系ステンレス鋼が硬質化する可能性があり、また、原料コストも上昇してしまう。そこで、Ｗは選択的に含有させることができ、含有させる場合の含有量は、４．０質量％以下とする。
【００３８】
Ｃｏは、高温強度の向上に有効であるが、４．０質量％を超えて過剰に含有させると加工性が低下する可能性があるとともに、原料コストが上昇する。そのため、Ｃｏは選択的に含有させることができ、含有させる場合の含有量は、４．０質量％以下とする。
【００３９】
Ｂは、高温強度の向上に有効な炭窒化物の微細析出の促進に有効であるが、０．０１質量％を超えて過剰に含有させると、低融点ホウ化物が生成しやすく熱間加工性が低下する可能性がある。そこで、Ｂは選択的に含有させることができ、含有させる場合の含有量は０．０１質量％以下とする。
【００４０】
なお、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｗ、ＣｏおよびＢを含有させる場合には、これら元素のうちの少なくとも１種を所定の範囲内で含有させることができる。
【００４１】
次に、上記化学組成で構成されたオーステナイト系ステンレス鋼における熱疲労特性について説明する。
【００４２】
上記化学組成のオーステナイト系ステンレス鋼は、熱疲労特性の改善に有効な非弾性ひずみの範囲を小さくするため、排気ガスの温度等を考慮し、室温（例えば２３℃）から１０００℃までの熱膨張係数が１９．５×１０−６／Ｋ以下に調整されるとともに、熱疲労特性を改善させるために５００℃でのヤング率が１５５ＧＰａ以下に調整されている。
【００４３】
図１には、上記低熱膨張化、低ヤング率化および低温強度上昇による非弾性ひずみの変化を模式的に示す。なお、比較対象としてＳＵＳ３０４およびＳＵＳ３１６の非弾性ひずみの変化を一点鎖線で示す。
【００４４】
非弾性ひずみの範囲を小さくするには、熱膨張しにくいようにオーステナイト系ステンレス鋼を低熱膨張化させて、熱サイクル中に発生するひずみを減少させることが有効であるとともに、加熱と冷却とが繰り返される全温度域での高温ヤング率を低下させることが重要である。
【００４５】
そこで、オーステナイト系ステンレス鋼では、Ｎｉを１０質量％以上含有させることによって、室温から１０００℃までの熱膨張係数を１９．５×１０−６／Ｋ以下に調整して、低熱膨張化させる。
【００４６】
また、オーステナイト系ステンレス鋼においてＳｉを１．１質量％以上含有させることによって、高温ヤング率を１５５ＧＰａ以下に調整する。
【００４７】
さらに、ＮおよびＮｂを上記範囲で含有させることにより、低温側の強度を向上させて熱疲労特性を向上させる。
【００４８】
また、ＮおよびＮｂの固溶強化により低温側から高温側の全温度域の強度を向上させて、高温での塑性変形を抑制することにより熱疲労特性を向上させることが好ましい。
【００４９】
このようにＮおよびＮｂの固溶強化作用を確保するには、仕上焼鈍温度を最適化することが重要である。すなわち、冷延焼鈍板および丸棒焼鈍材等の焼鈍材を１ｇ電解した際に抽出されるＮおよびＮｂを含む析出物の総量が０．３質量％以下となるように、仕上焼鈍温度を調整することが好ましい。より具体的には、仕上焼鈍温度を１１６０℃以上にすることが好ましい。
【００５０】
また、仕上焼鈍温度を可能な限り高温化して、再結晶粒径を最適化するとともに析出物を固溶させることで加工性を向上できる。
【００５１】
そして、ＮおよびＮｂによる固溶強化作用の確保や加工性の向上を考慮すると、仕上焼鈍温度を１１６０℃以上の温度で焼鈍するとともに、焼鈍後の冷却では冷却速度１０℃／秒以上で９００℃まで冷却することが好ましい。
【００５２】
さらに、Ｓｉ、ＣｒおよびＲＥＭの添加により、耐高温酸化性（耐スケール剥離性）を向上させることが好ましい。具体的には、上述のように所定量のＳｉを含有させることで耐スケール剥離性を向上でき、所定量のＣｒを含有させることによりＣｒ系酸化皮膜を形成して耐高温酸化性を向上でき、所定量のＲＥＭを含有させることにより、繰り返し酸化による酸化スケールの剥離性を向上できる。その結果、酸化速度を減少できる。
【００５３】
そして、このように耐高温酸化性や耐スケール剥離性を向上させることにより、１０５０℃で５分間の加熱と室温で５分間の冷却とを２０００サイクル繰り返す断続酸化試験後の板厚減肉率を２０％以下に抑えることが好ましい。
【００５４】
また、上記化学成分の範囲内で合金成分を調整することにより、室温強度を示す２３℃における０．２％耐力が３３０ＭＰａ以上とすることが好ましく、また、高温強度を示す１０００℃における０．２％耐力が３８ＭＰａ以上とすることが好ましい。
【００５５】
さらに、上記化学成分の範囲内で合金成分を調整することにより、下限温度を２００℃とし上限温度を９５０℃として拘束率３０％での熱疲労寿命を５００サイクル以上とすることが好ましい。
【００５６】
また、上記化学成分の範囲内で合金成分を調整することにより、８００℃での高温高サイクル疲労限を１２０ＭＰａ以上にすることが好ましい。
【００５７】
さらに、上記化学成分の範囲内で合金成分を調整することにより、加工性を示す２３℃での引張試験における全伸びを４５％以上にすることが好ましい。
【００５８】
次に、上記一実施の形態の作用および効果を説明する。
【００５９】
上記オーステナイト系ステンレス鋼によれば、上述のように化学成分を規制し、特に、ＣｒおよびＳｉの含有量を調整することにより、耐高温酸化性を向上でき、Ｎｉの含有量を調整することにより、室温から１０００℃までの熱膨張係数を１９．５×１０−６／Ｋ以下にでき低熱膨張化させて熱サイクル中で発生するひずみを減少でき、Ｓｉの含有量を調整することにより、５００℃でのヤング率を１５５ＧＰａ以下にできるため、熱疲労特性を向上できる。
【００６０】
冷延焼鈍板および丸棒焼鈍材等の焼鈍材を１ｇ電解した際に抽出されるＮおよびＮｂを含む析出物の総量が０．３質量％以下にすることで、ＮおよびＮｂの固溶強化を確保して、ＮおよびＮｂの固溶強化により低温側および高温側の高温強度を向上できるため、高温での塑性変形を抑制でき、熱疲労特性を向上できる。
【００６１】
Ｓｉの含有量を規制することで耐スケール剥離性を向上でき、Ｃｒの含有量を規制することでＣｒ系酸化皮膜を形成し耐高温酸化性を向上でき、ＲＥＭの含有量を規制することで繰り返し酸化による酸化スケールの剥離性を向上できるため、酸化速度を減少できる。
【００６２】
また、このように耐高温酸化性や耐スケール剥離性を向上させることにより、１０５０℃で５分間の加熱と室温で５分間の冷却とを２０００サイクル繰り返す断続酸化試験後の板厚減肉率を２０％以下に抑えることができる。
【００６３】
２３℃における０．２％耐力が３３０ＭＰａ以上となるように上記化学成分の範囲内で合金成分を調整することにより、室温強度を向上できる。
【００６４】
また、１０００℃における０．２％耐力が３８ＭＰａ以上となるように上記化学成分の範囲内で合金成分を調整することにより、高温強度を向上できる。
【００６５】
さらに、下限温度を２００℃とし上限温度を９５０℃として拘束率３０％での熱疲労寿命が５００サイクル以上となるように、上記化学成分の範囲内で合金成分を調整することにより、熱疲労特性を向上できる。
【００６６】
８００℃での高温高サイクル疲労限が１２０ＭＰａ以上となるように上記化学成分の範囲内で合金成分を調整することにより、熱疲労特性を向上できる。
【００６７】
２３℃での引張試験における全伸びが４５％以上となるように上記化学成分の範囲内で合金成分を調整することにより、加工性を向上できる。
【実施例】
【００６８】
以下、本実施例および比較例について説明する。
【００６９】
まず、表１に示すオーステナイト系ステンレス鋼を溶製した。
【００７０】
【表１】
0006722475.tif 000002
【００７１】
溶製した各オーステナイト系ステンレス鋼に熱間圧延、冷間圧延および焼鈍を行った板厚２．０ｍｍの供試材を用いて、高温酸化試験、引張試験、高温高サイクル疲労試験、熱膨張試験および高温ヤング率試験に供した。
【００７２】
また、熱疲労試験では、溶製後に鋳造加工および熱処理を施した後、評点間の直径が１０ｍｍの丸棒に加工し、熱処理を施したものを試験に供した。
【００７３】
表２には、仕上焼鈍温度、および、焼鈍材を１ｇ電解した際に抽出される析出物量を示す。なお、熱疲労試験用の丸棒サンプルも表２に示す冷延板サンプルと同じ条件で焼鈍を行った。
【００７４】
【表２】
0006722475.tif 000003
【００７５】
ここで、高温強度および熱疲労特性を向上させるには、ＮおよびＮｂの固溶強化が重要であり、析出物量を調整する必要がある。また、種々検討した結果、焼鈍材を１ｇ電解した際に抽出される析出物量を０．３質量％以下にすることで高温強度および熱疲労特性に対して有効であることを見出した。そして、表２に示すように、仕上焼鈍温度が１１６０℃より低いと、析出物が生じやすく、析出物量が０．３質量％を超えやすい傾向がある。
【００７６】
なお、上記各試験は以下のように行った。
【００７７】
耐高温酸化性は、大気にて加熱５分、冷却５分を１サイクルとして１０５０℃、２０００サイクルでの板厚減肉率を評価し、板厚減肉率が２０％以下の場合を良好と判断した。
【００７８】
高温強度は、板厚２．０ｍｍの各オーステナイト系ステンレス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１０００℃の温度環境下で引張試験を行った。引張速度は評点間５０ｍｍに対し０．３％／分とした。そして、０．２％耐力を求めて評価し、０．２％耐力値が３８ＭＰａ以上の場合に良好と判断した。
【００７９】
室温強度は、高温引張試験と同様の試験片を用い、２３℃の温度環境下で高温引張試験と同じ引張速度で引張試験を行い０．２％耐力を求めて評価し、０．２％耐力値が３３０ＭＰａ以上の場合に良好と判断した。
【００８０】
熱疲労は、下限温度を２００℃とし、上限温度を９５０℃とし、拘束率を３０％とし、昇熱速度および降熱速度のいずれも３℃／秒として、熱疲労寿命を示す１０サイクル目の応力が７５％以下となるサイクル数で評価し、５００サイクル以上の場合を良好と判断した。
【００８１】
高温高サイクル疲労は、８００℃での疲労限、すなわち８００℃にて１０７サイクル繰返し応力を加えても破断しない最大の応力で評価し、疲労限が１２０ＭＰａ以上の場合に良好と判断した。
【００８２】
加工性は、引張試験での全伸びで評価し、全伸びが４５％以上の場合に良好と判断した。
【００８３】
熱膨張係数は、２５℃を起点として１０００℃まで加熱した場合の膨張量を測定して、２５℃から１０００℃での熱膨張係数を算出し、熱膨張係数の値が１９．５×１０−６／Ｋ以下の場合を良好と判断した。
【００８４】
高温ヤング率は、横振動共振法にて５００℃にて測定を行い、算出したヤング率が１５５ＧＰａ以下の場合を良好と判断した。
【００８５】
これら各試験の結果を表３に示す。
【００８６】
【表３】
0006722475.tif 000004
【００８７】
表３に示すように、所定の化学成分の範囲で合金成分を調整し、仕上焼鈍温度を１１６０℃以上とした本実施例である鋼種Ｎｏ．１〜１１のいずれも、上記各試験で示す特性の目標値を満足している。
【００８８】
これに対して、所定の化学成分の範囲で合金成分を調整しなかった比較例である鋼種Ｎｏ．１２〜２１はいずれも、各試験で示す特性全ての目標値を満足できなかった。
【００８９】
具体的には、鋼種Ｎｏ．１２は、Ｃｒの含有量が１６質量％未満で、また、Ｎの含有量が０．０２質量％未満であるため、耐高温酸化性、高温強度および熱疲労の目標値を満たさなかった。
【００９０】
鋼種Ｎｏ．１３およびＮｏ．１４は、高温強度および室温強度が高く熱疲労の目標値を満たしているが、Ｓｉの含有量が１．１質量％未満であるため、高温ヤング率および耐高温酸化性が目標値を満たさなかった。
【００９１】
鋼種Ｎｏ．１５および鋼種Ｎｏ．１６は、Ｓｉの含有量が１．１質量％未満であるため、高温ヤング率および耐高温酸化性の目標値を満たさず、Ｎｉの含有量が１０質量％未満であるため、熱膨張係数が目標値を超えてしまって熱疲労の目標値を満たさなかった。
【００９２】
鋼種Ｎｏ．１７は、Ｃｒの含量が１６質量％未満であるため、耐高温酸化性の目標値を満たさず、Ｎｉの含有量が１０質量％未満であるため、熱膨張係数の目標値を満たさなかった。
【００９３】
鋼種Ｎｏ．１８は、Ｓｉの含有量が１．１質量％未満であるため、高温ヤング率および耐高温酸化性の目標値を満たさなかった。
【００９４】
鋼種Ｎｏ．１９は、Ｎｉの含有量が１０質量％以上であり熱膨張係数の目標値を満たすため、熱疲労の目標値を満たすが、Ｓｉの含有量が１．１質量％未満であり、また、ＲＥＭが無添加であるため、高温ヤング率および耐高温酸化性の目標値を満たさなかった。
【００９５】
鋼種Ｎｏ．２０は、Ｓｉの含有量が１．１質量％未満であり、高温ヤング率の目標値を満たさず、また、ＲＥＭが無添加であるため、耐高温酸化性の目標値を満たさなかった。
【００９６】
鋼種Ｎｏ．２１は、Ｎｉの含有量が１０質量％以上であるため、熱膨張係数の目標値を満たすが、Ｓｉの含有量が１．１質量％未満であるため、高温ヤング率および熱疲労の目標値を満たさなかった。
【図１】
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