(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：０．０１５ｍａｓｓ％以下、Ｓｉ：０．１０ｍａｓｓ％以下、Ｍｎ：２．０ｍａｓｓ％以下、Ｐ：０．０４０ｍａｓｓ％以下、Ｓ：０．０１０ｍａｓｓ％以下、Ｃｒ：１４．０〜２０．０ｍａｓｓ％、Ｎｉ：１．０ｍａｓｓ％以下、Ｎ：０．０１５ｍａｓｓ％以下、Ｎｂ：０．３〜１．０ｍａｓｓ％、Ｃｕ：１．０〜２．５ｍａｓｓ％、Ａｌ：０．０１〜０．３０ｍａｓｓ％、Ｍｏ：０．８〜３．０ｍａｓｓ％、Ｗ：１．０〜５．０ｍａｓｓ％かつ（Ｍｏ＋Ｗ）：３．０〜５．８ｍａｓｓ％を満たして含有し、さらに、上記成分が下記（１）式および（２）式；
０．２×Ｃｒ＋１０×Ｓｉ＋０．３×Ｍｏ＋０．２×Ｗ＋２×（Ｎｂ−０．４）＋５×（Ｃｕ−１）≦１１  ・・・（１）
Ｃｒ＋２×Ｍｏ＋０．５×Ｗ＋１２×Ａｌ−４×Ｃｕ≧１３．５  ・・・（２）
を満たして含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有するフェライト系ステンレス鋼。
【請求項２】
上記成分組成に加えてさらに、Ｂ：０．００３ｍａｓｓ％以下、Ｔｉ：０．２５ｍａｓｓ％以下、ＲＥＭ：０．０８ｍａｓｓ％以下、Ｚｒ：０．５ｍａｓｓ％以下およびＣｏ：０．５ｍａｓｓ％以下のうちから選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載のフェライト系ステンレス鋼。
【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に関し、特に、自動車やオートバイの排気管や触媒外筒材、火力発電プラントの排気ダクト等の高温環境下で使用される部材に用いられる、高温強度、耐水蒸気酸化性および加工性に優れるフェライト系ステンレス鋼に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエキゾーストマニホールドや排気パイプ、コンバータケース、マフラー等に代表される排気系部材に用いられる材料には、成形性と耐熱性に優れることが要求される。そのため、このような用途には、従来、室温での成形性に優れかつ高温での耐力も比較的高い、ＮｂとＳｉを添加したＴｙｐｅ４２９（１４Ｃｒ−０．９Ｓｉ−０．４Ｎｂ系）鋼のようなＣｒ含有鋼が多く使用されている。しかし、エンジン性能の向上に伴い、排ガス温度が上昇する傾向にあり、その温度が９００℃近くまで上昇してくると、Ｔｙｐｅ４２９鋼では、高温耐力が不足するようになってきている。
【０００３】
この問題に対しては、ＮｂとＭｏを添加して高温耐力を向上させたＣｒ含有鋼や、ＪＩＳ  Ｇ４３０５に規定されているＳＵＳ４４４（１９Ｃｒ−０．２Ｎｂ−１．８Ｍｏ）鋼等が開発されている。しかし、自動車の燃費向上や排気ガスの規制強化に対応して、エンジンから排出されるガスの温度はさらに上昇する趨勢にあり、自動車の排気系部材に用いられる材料には、より優れた耐熱性が要求されるようになってきている。また、排気系部材に用いられる材料の高温強度を高めることは、部材の薄肉化を可能とし、自動車車体の軽量化にも寄与するため、高温強度の向上に対する要求はますます強くなっている。
【０００４】
このような状況下において、排気系部材用の材料が各種開発されている。例えば、特許文献１〜５には、Ｎｂ，Ｍｏの添加に加えてさらにＷを添加することにより、高温強度や耐酸化性を向上させたＣｒ含有鋼やフェライト系ステンレス鋼が開示されている。また、特許文献６〜８には、Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗの添加に加えてさらにＣｕを添加することにより、高温強度を向上させたＣｒ含有鋼やフェライト系ステンレス鋼が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２１２６８５号公報
【特許文献２】特開２００３−２１３３７７号公報
【特許文献３】特開２００４−０１８９２１号公報
【特許文献４】特開２００４−０１８９１４号公報
【特許文献５】特開２００４−０７６１５４号公報
【特許文献６】特開２００５−２０６９４４号公報
【特許文献７】特開２００１−３０３２０２号公報
【特許文献８】特開２００２−００４０１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１〜５に開示されたＣｒ含有鋼やフェライトステンレス鋼は、排気系部材に用いるには、耐熱性が不十分である。また、特許文献６〜８に開示されたＣｒ含有鋼やフェライト系ステンレス鋼は、Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃｕのような合金元素を多量に添加する必要があるため、鋼板の加工性が低下し、部品への加工を温間で行わなければならないという問題がある。特に、Ｃｕを１％超え添加すると、鋼板製造工程の最終焼鈍冷却時にε−Ｃｕが析出し、室温加工性が低下するという問題がある。また、Ｃｕを１％超え添加すると、９００℃以上の水蒸気を含んだ環境中では、耐酸化性が低下するという、従来知られていなかった新たな問題点が明らかになってきた。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、従来技術が抱える上記問題点を有利に解決し、９００℃という高温でも高い強度と優れた耐水蒸気酸化性を有するとともに、室温での加工性に優れるフェライト系ステンレス鋼を提案することにある。ここで、本発明でいう「高い強度」とは、９００℃における０．２％耐力が２７ＭＰａ以上かつ６５０℃における０．２％耐力が２８０ＭＰａ以上であることをいう。また、「優れた耐水蒸気酸化性」とは、露点が＋５５℃の空気中に１０００℃×２００時間保持したときの酸化増量が５ｍｇ／ｃｍ２以下であることをいう。また、「室温での加工性に優れる」とは、室温（２０℃）での孔拡げ率が１２０％以上であることをいう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者らは、上記課題を解決するために、フェライト系ステンレス鋼が有する成分系に着目し、鋭意検討を重ねた。その結果、フェライト系ステンレス鋼に、Ｎｂを０．３〜１．０ｍａｓｓ％、（Ｍｏ＋Ｗ）を３．０〜５．８ｍａｓｓ％添加し、さらにＣｕを１．０〜２．５ｍａｓｓ％添加することにより幅広い温度域で高い高温強度を得ることができることを見出した。また、上記Ｃｕ添加に伴う穴拡げ性の低下に対しては、適正量のＡｌを添加し、さらに、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ａｌ，Ｃｕの含有量を、下記（１）式；
０．２×Ｃｒ＋１０×Ｓｉ＋０．３×Ｍｏ＋０．２×Ｗ＋２×（Ｎｂ−０．４）＋５×（Ｃｕ−１）≦１１  ・・・（１）
を満たすよう適正範囲に制御すること、また、上記Ｃｕ添加による耐水蒸気酸化性の低下に対しては、Ｓｉ含有量を低減した上で、さらに、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，ＮｂおよびＣｕの含有量を、下記（２）式；
Ｃｒ＋２×Ｍｏ＋０．５×Ｗ＋１２×Ａｌ−４×Ｃｕ≧１３．５  ・・・（２）
を満たすよう適正範囲に制御することが有効であることを見出し、本発明を完成させた。
【０００８】
すなわち、本発明は、Ｃ：０．０１５ｍａｓｓ％以下、Ｓｉ：０．１０ｍａｓｓ％以下、Ｍｎ：２．０ｍａｓｓ％以下、Ｐ：０．０４０ｍａｓｓ％以下、Ｓ：０．０１０ｍａｓｓ％以下、Ｃｒ：１４．０〜２０．０ｍａｓｓ％、Ｎｉ：１．０ｍａｓｓ％以下、Ｎ：０．０１５ｍａｓｓ％以下、Ｎｂ：０．３〜１．０ｍａｓｓ％、Ｃｕ：１．０〜２．５ｍａｓｓ％、Ａｌ：０．０１〜０．３０ｍａｓｓ％、Ｍｏ：０．８〜３．０ｍａｓｓ％、Ｗ：１．０〜５．０ｍａｓｓ％かつ（Ｍｏ＋Ｗ）：３．０〜５．８ｍａｓｓ％を満たして含有し、さらに、上記成分が下記（１）式および（２）式；
０．２×Ｃｒ＋１０×Ｓｉ＋０．３×Ｍｏ＋０．２×Ｗ＋２×（Ｎｂ−０．４）＋５×（Ｃｕ−１）≦１１  ・・・（１）
Ｃｒ＋２×Ｍｏ＋０．５×Ｗ＋１２×Ａｌ−４×Ｃｕ≧１３．５  ・・・（２）
を満たして含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有するフェライト系ステンレス鋼である。
【０００９】
本発明のフェライト系ステンレス鋼は、上記成分組成に加えてさらに、Ｂ：０．００３ｍａｓｓ％以下、Ｔｉ：０．２５ｍａｓｓ％以下、ＲＥＭ：０．０８ｍａｓｓ％以下、Ｚｒ：０．５ｍａｓｓ％以下およびＣｏ：０．５ｍａｓｓ％以下のうちから選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、９００℃という高温でも、耐熱性に優れるだけでなく、高い耐力と優れた耐水蒸気酸化性を有し、しかも、室温での加工性にも優れるフェライト系ステンレス鋼を得ることができる。そのため、本発明のフェライト系ステンレス鋼は、自動車排気系部材や火力発電システムの排気経路部材、固体酸化物形の燃料電池用部材の材料として好適に用いることができる。さらに、本発明のフェライト系ステンレス鋼は、耐食性向上に有効なＭｏ，Ｗを含有しているので、耐食性が要求される使途にも用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明を開発する契機となった基礎実験について説明する。
Ｃ：０．００５〜０．００７ｍａｓｓ％、Ｎ：０．００４〜０．００６ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．４ｍａｓｓ％、Ｃｒ：１５〜１７ｍａｓｓ％、Ｎｂ：０．４〜０．６ｍａｓｓ％、Ｍｏ：１．５ｍａｓｓ％、Ｗ：２．７ｍａｓｓ％、Ｃｕ：１．６ｍａｓｓ％およびＡｌ：０．０３ｍａｓｓ％をベース組成とし、Ｓｉの含有量を種々に変化させた鋼を実験室的に溶製し、熱間圧延し、冷間圧延し、仕上焼鈍して板厚２ｍｍの冷延鋼板とし、下記の穴拡げ試験に供した。
【００１２】
穴拡げ試験は、試験片の中央に初期孔径ｄ０（＝１０ｍｍφ）の孔を打ち抜き加工し、この孔に円錐状のポンチを押し込み、孔の周辺部に発生した亀裂が板厚を貫通したときの孔径ｄを測定するものであり、このとき下記式で求められる値λを穴拡げ率と定義する。
穴拡げ率λ（％）＝｛（ｄ−ｄ０）／ｄ０｝×１００
【００１３】
図１は、その結果を示したものであり、鋼板の成分組成が下記（１）式；
０．２×Ｃｒ＋１０×Ｓｉ＋０．３×Ｍｏ＋０．２×Ｗ＋２×（Ｎｂ−０．４）＋５×（Ｃｕ−１）≦１１  ・・・（１）
を満たす場合に、穴拡げ率１２０％以上が得られることがわかる。
【００１４】
次に、Ｃ：０．００６ｍａｓｓ％、Ｎ：０．００７ｍａｓｓ％Ｎ、Ｓｉ：０．０６ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．４ｍａｓｓ％、Ｃｒ：１６ｍａｓｓ％、Ｎｂ：０．４９ｍａｓｓ％、Ｍｏ：１．７ｍａｓｓ％、Ｗ：２．３ｍａｓｓ％およびＣｕ：１．３９ｍａｓｓ％をベース組成とし、Ａｌの含有量を種々に変化させた鋼を実験室的に溶製し、熱間圧延し、冷間圧延し、仕上焼鈍して板厚２ｍｍの冷延鋼板とした。次いで、この冷延鋼板から試験片を採取し、露点＋５５℃で１０００℃に加熱した大気雰囲気の炉中に２００時間保持する水蒸気酸化試験に供し、試験前後の重量変化から酸化増量を測定した。
【００１５】
図２は、その結果を示したものであり、鋼の成分組成が下記（２）式；
Ｃｒ＋２×Ｍｏ＋０．５×Ｗ＋１２×Ａｌ−４×Ｃｕ≧１３．５  ・・・（２）
を満たす場合に、酸化増量が５ｍｇ／ｃｍ２以下となり、優れた耐水蒸気酸化性が得られることがわかった。
本発明は、上記知見に基づき、さらに検討を加えて開発されたものである。
【００１６】
次に、本発明の係るフェライト系ステンレス鋼が有すべき成分組成について説明する。
Ｃ：０．０１５ｍａｓｓ％以下
Ｃは、鋼の強度を高めるのに有効な元素であり、所望の強度を確保するためには０．００１ｍａｓｓ％以上含有するのが好ましい。一方、Ｃを０．０１５ｍａｓｓ％超え含有すると、靭性および成形性の劣化が顕著となる。よって、本発明では、Ｃ：０．０１５ｍａｓｓ％以下とする。なお、成形性を確保する観点からは、Ｃ含有量は低いほど望ましく、０．００８ｍａｓｓ％以下とするのが好ましい。より好ましくは、Ｃは０．００２〜０．００８ｍａｓｓ％である。
【００１７】
Ｓｉ：０．１０ｍａｓｓ％以下
Ｓｉは、本発明のフェライト系ステンレス鋼のように、Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗを含有し、さらにＣｕを１ｍａｓｓ％以上含有する鋼の場合、上述した基礎実験からわかるように、穴拡げ性を改善するには、（１）式左辺の値が低いほどよく、したがって、影響係数の大きいＳｉの含有量は低いほど望ましい。そこで、本発明では、室温での穴拡げ性や靭性の向上を図る観点から、Ｓｉの含有量を０．１０ｍａｓｓ％以下とする。より好ましくは、Ｓｉ：０．０７ｍａｓｓ％以下である
【００１８】
Ｍｎ：２．０ｍａｓｓ％以下
Ｍｎは、脱酸剤として、また、鋼板強度を高めるために添加されるが、過剰なＭｎの添加は、高温でのγ相の生成を促進し、耐熱性を低下させる。よって、本発明では、Ｍｎ含有量を２．０ｍａｓｓ％以下とする。好ましくは１．５ｍａｓｓ％以下である。
【００１９】
Ｐ：０．０４０ｍａｓｓ％以下
Ｐは、鋼中に不可避に混入する不純物であり、靭性を低下させる有害な元素であるので、できるだけ低減するのが望ましい。よって、本発明では、０．０４０ｍａｓｓ％以下とする。好ましくは０．０３０ｍａｓｓ％以下である。
【００２０】
Ｓ：０．０１０ｍａｓｓ％以下
Ｓは、鋼中に不可避に混入する不純物であり、鋼板の伸びおよびｒ値を低下させるほか、ラーベス相の析出を促進して鋼を硬質化し、成形性を低下させる有害な元素である。また、ステンレス鋼の基本特性である耐食性を低下させる元素でもあるので、できるだけ低減するのが望ましい。よって、本発明では、Ｓを０．０１０ｍａｓｓ％以下とする。
【００２１】
Ｃｒ：１４．０〜２０．０ｍａｓｓ％
Ｃｒは、フェライト系ステンレス鋼の耐食性を確保するために必要な成分であり、特に、本発明の鋼では、耐水蒸気酸化性を向上させる重要な元素である。上記効果を得るためには、Ｃｒは１４．０ｍａｓｓ％以上添加する必要がある。一方、Ｃｒは、鋼を固溶強化し、室温での硬さを上昇させて延性を低下させる。特に、Ｃｒを２０．０ｍａｓｓ％超え含有すると、この影響が顕著となるため、Ｃｒ含有量は２０．０ｍａｓｓ％以下とする。よって、本発明では、Ｃｒは１４．０〜２０．０ｍａｓｓ％の範囲とする。
【００２２】
Ｎｉ：１．０ｍａｓｓ％以下
Ｎｉは、鋼の靭性を向上させる元素である。しかし、Ｎｉは、高価であるばかりでなく、強力なγ相形成元素であり、高温でγ相の生成を促し、耐酸化性を低下させる。よって、Ｎｉは１．０ｍａｓｓ％以下とする。好ましくは、０．０５〜０．６ｍａｓｓ％の範囲である。
【００２３】
Ｎ：０．０１５ｍａｓｓ％以下
Ｎは、鋼の靭性および成形性を低下させる元素であり、０．０１５ｍａｓｓ％超え含有すると、この影響が顕著となる。このため、Ｎは、できるだけ低減するのが好ましく、本発明では、０．０１５ｍａｓｓ％以下とする。好ましくは０．０１０ｍａｓｓ％以下である。
【００２４】
Ｎｂ：０．３〜１．０ｍａｓｓ％
Ｎｂは、Ｃ，Ｎを固定し、高温強度や成形性、耐食性、溶接部の耐粒界腐食性を向上する元素である。このような効果は、Ｎｂ：０．３ｍａｓｓ％以上の含有で認められる。一方、１．０ｍａｓｓ％超え含有すると、鋼が脆化する。よって、Ｎｂは０．３〜１．０ｍａｓｓ％の範囲とする。好ましくは０．４〜０．６ｍａｓｓ％の範囲である。
【００２５】
Ｃｕ：１．０〜２．５ｍａｓｓ％
Ｃｕは、５００〜７５０℃の温度域でε−Ｃｕとして析出することにより、室温〜析出温度の広範な温度範囲での強度の向上に有効に寄与する。特に、本発明が目的とする６５０℃における０．２％耐力：２８０ＭＰａ以上を達成するためには、１．０ｍａｓｓ％以上のＣｕ添加が必要である。一方、Ｃｕの含有量が２．５ｍａｓｓ％を超えると、鋼板製造の最終焼鈍における冷却時にε−Ｃｕが多量に析出し、穴拡げ性の低下や靭性の低下が著しくなる。よって、高強度化と加工性、靭性との両立を図るため、Ｃｕは１．０〜２．５ｍａｓｓ％の範囲とする。
【００２６】
Ａｌ：０．０１〜０．３０ｍａｓｓ％
Ａｌは、耐水蒸気酸化性の向上に必要な元素であり、後述する（２）式左辺の係数からわかるように、比較的少量の添加でも大きな効果が得られる。しかし、Ａｌの含有量が０．０１ｍａｓｓ％以下では、本発明が目的とする耐水蒸気酸化性は得られない。一方、０．３ｍａｓｓ％を超えて添加すると、穴拡げ性に対して悪影響を及ぼすようになる。よって、本発明では、Ａｌの含有量は０．０１〜０．３０ｍａｓｓ％の範囲とする。より好ましくは、０．０２〜０．１０ｍａｓｓ％の範囲である。
【００２７】
Ｍｏ：０．８〜３．０ｍａｓｓ％
Ｍｏは、鋼中に固溶状態で存在することにより、高温での耐力を増加させ、耐食性や耐酸化性を向上させる効果を有する、本発明では重要な成分である。このような効果は、０．８ｍａｓｓ％以上の添加で認められる。一方、３．０ｍａｓｓ％超え含有すると、ラーベス相の析出が顕著となり、固溶状態で存在するＭｏ量が減少して、高温耐力や耐食性の向上への寄与が小さくなるとともに、常温での強度が増して加工性が低下する。よって、Ｍｏは０．８〜３．０ｍａｓｓ％の範囲とする。好ましくは、１．０〜３．０ｍａｓｓ％の範囲である。
【００２８】
Ｗ：１．０〜５．０ｍａｓｓ％
Ｗは、Ｍｏと同様、鋼中に固溶状態で存在することにより、高温耐力を増加させ、耐食性や耐酸化性を向上させる効果を有するため、本発明では重要な成分である。このような効果は、１．０ｍａｓｓ％以上の含有で認められる。一方、５．０ｍａｓｓ％を超えるとラーベス相の析出が顕著となり、固溶状態で存在するＷ量が飽和するばかりか、靭性や加工性が低下する。よって、Ｗは１．０〜５．０ｍａｓｓ％の範囲とする。好ましくは２．０〜４．０ｍａｓｓ％の範囲である。
【００２９】
（Ｍｏ＋Ｗ）：３．０〜５．８ｍａｓｓ％
ＭｏおよびＷは、上述したように同様の効果を有する成分である。しかし、本発明が目標とする高温強度、即ち、９００℃における０．２％耐力：２７ＭＰａ以上、６５０℃における０．２％耐力：２８０ＭＰａ以上を達成するためには、ＭｏとＷの合計量（Ｍｏ＋Ｗ）は３．０ｍａｓｓ％以上が必要である。一方、（Ｍｏ＋Ｗ）が５．８ｍａｓｓ％を超えると、上述した効果が飽和すると共に、靭性や加工性の低下が起こるようになる。よって、（Ｍｏ＋Ｗ）は、３．０〜５．８ｍａｓｓ％の範囲とする。好ましくは３．５〜５．０ｍａｓｓ％の範囲である。
【００３０】
０．２×Ｃｒ＋１０×Ｓｉ＋０．３×Ｍｏ＋０．２×Ｗ＋２×（Ｎｂ−０．４）＋５×（Ｃｕ−１）≦１１  ・・・（１）
鋼板の穴拡げ性は、種々の冶金学的要因に影響される。特に、本発明の鋼板のように、高温強度特性を得るため、Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃｕを多量に含有する成分系では、Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ添加によるラーベス（Ｌａｖｅｓ）相の析出や、Ｃｕ添加によるε−Ｃｕ相の析出が生じている。このような鋼板では、加工時に、これらの析出相と母相との界面が亀裂発生の起点となり、穴拡げ性が低下する。特に、図１に示したように、（１）式の左辺の値が１１を超える場合には、穴拡げ性は急激に低下する。よって、本発明では、０．２×Ｃｒ＋１０×Ｓｉ＋０．３×Ｍｏ＋０．２×Ｗ＋２×（Ｎｂ−０．４）＋５×（Ｃｕ−１）≦１１を満たすよう各成分組成を適正範囲に制御する必要がある。
【００３１】
ここで、上記（１）式の左辺は、穴拡げ性に影響を及ぼす各成分の寄与度を表す式である。この式から、係数の大きいＳｉ，Ｃｕを適正範囲に制御することが、穴拡げ性の改善には極めて重要であることがわかる。
【００３２】
Ｃｒ＋２×Ｍｏ＋０．５×Ｗ＋１２×Ａｌ−４×Ｃｕ≧１３．５  ・・・（２）
Ｃｕは、耐水蒸気酸化性を低下させる成分である。したがって、Ｃｕのよる悪影響を除くためには、耐水蒸気酸化性を向上する成分であるＣｒ，Ｍｏ，ＷおよびＡｌとのバランスを適正範囲とする必要がある。特に、本発明のように、耐酸化性向上元素であるＳｉを低減した成分系では、このバランスを保つことは極めて重要である。図２に示したように、本発明の成分系では、耐水蒸気酸化性を向上するには、上述した（２）式の左辺を１３．５以上とすることが必要であり、この条件を満たすことにより、水蒸気酸化による酸化増量を、本発明の目標値、即ち、露点＋５５℃の空気中で１０００℃×２００時間連続加熱する水蒸気酸化試験を行ったときの酸化増量を５ｍｇ／ｃｍ２以下とすることができる。よって、本発明では、Ｃｒ＋２×Ｍｏ＋０．５×Ｗ＋１２×Ａｌ−４×Ｃｕ≧１３．５を満たすよう各成分組成を適正範囲に制御する。
【００３３】
本発明のフェライト系ステンレス鋼は、上記成分に加えてさらに、Ｂ，Ｔｉ，ＲＥＭ，Ｚｒ，ＶおよびＣｏのうちから選ばれる１種または２種以上を下記の範囲で含有することができる。
Ｂ：０．００３ｍａｓｓ％以下
Ｂは、加工性、特に２次加工性の向上に有効な元素である。この効果は、Ｂ：０．０００５ｍａｓｓ％以上で発現する。一方、０．００３ｍａｓｓ％を超える含有は、ＢＮを多量に生成して加工性の低下を招く。よって、Ｂを添加する場合は、０．００３ｍａｓｓ％以下とするのが好ましい。
【００３４】
Ｔｉ：０．２５ｍａｓｓ％以下
Ｔｉは、伸びやｒ値を向上させるのに有効な成分である。しかしながら、０．２５ｍａｓｓ％を超えて添加すると、耐水蒸気酸化性の低下が顕著になる。よって、Ｔｉを添加する場合には０．２５ｍａｓｓ％以下とする。
【００３５】
ＲＥＭ：０．０８ｍａｓｓ％以下、Ｚｒ：０．５ｍａｓｓ％
ＲＥＭ（希土類元素），Ｚｒは、いずれも耐酸化性を改善する元素であり、必要に応じて含有することができる。しかし、ＲＥＭ：０．０８ｍａｓｓ％を超える含有は、鋼を脆化させる。また、Ｚｒ：０．５ｍａｓｓ％を超える含有は、Ｚｒ金属間化合物が析出し、やはり鋼を脆化させる。このため、ＲＥＭを添加する場合は０．０８ｍａｓｓ％以下、Ｚｒを添加する場合は０．５ｍａｓｓ％以下とするのが好ましい。
【００３６】
Ｖ：０．５ｍａｓｓ％以下
Ｖは、成形性の向上に有効な元素である。しかし、０．５ｍａｓｓ％を超える過剰な含有は、粗大なＶ（Ｃ，Ｎ）が析出して表面性状を劣化させる。このため、Ｖを添加する場合は、０．５ｍａｓｓ％以下とするのが好ましい。
【００３７】
Ｃｏ：０．５ｍａｓｓ％以下
Ｃｏは、靭性の向上に有効な元素であるが、０．５ｍａｓｓ％超え添加しても、その効果は飽和する。また、Ｃｏは高価な成分でもあるので、添加する場合は０．５ｍａｓｓ％以下が好ましい。
なお、本発明の鋼板は、上記成分以外の残部は、Ｆｅおよび不可避的不純物である。ただし、本発明の作用効果を害さない範囲であれば、上記以外の成分の含有を拒むものではない。
【００３８】
本発明のフェライト系ステンレス鋼の製造方法は、とくに限定されるものではなく、公知の方法を適用することができる。例えば、本発明に適合する成分組成を有する鋼を転炉や電気炉等の公知の方法で溶製し、さらに必要に応じて取鍋精錬、真空精錬等の２次精錬を施したのち連続鋳造法あるいは造塊−分塊圧延法で鋼片（スラブ）とする。その後、熱間圧延、熱延板焼鈍、酸洗、冷間圧延、仕上焼鈍、酸洗の各工程を順次経て冷延焼鈍板とするのが好ましい。なお、上記冷間圧延は、１回または中間焼鈍を挟む２回以上行ってもよい。また、冷間圧延以外に、仕上焼鈍、酸洗工程も繰り返して行ってもよい。また、熱延板焼鈍は、省略してもよい。さらに、鋼板表面に光沢性が要求される場合には、スキンパス等を施してもよい。
【実施例】
【００３９】
表１に示した成分組成を有するＮｏ．１〜２０の鋼を真空溶解炉で溶製し、５０ｋｇの鋼塊とした後、これらの鋼塊を１１７０℃に加熱後、熱間圧延して板厚５ｍｍの熱延板とした。次いで、これらの熱延板を、熱延板焼鈍（焼鈍温度：１０４０℃）し、酸洗し、冷間圧延（冷延圧下率：６０％）し、仕上焼鈍（焼鈍温度：１０５０℃、平均冷却速度：２０℃／ｓｅｃ）し、酸洗して、板厚２ｍｍの冷延焼鈍板とした。なお、参考例として、特許文献６〜８に実施例として記載された鋼板についても、同様にして冷延焼鈍板を作製し、表１にＮｏ．２１〜２４として示した。
【００４０】
上記のようにして得た各種冷延焼鈍板について、下記の評価試験に供した。
（１）高温強度
それぞれの冷延焼鈍板から、圧延方向を引張方向とした引張試験片を各２本ずつ採取し、ＪＩＳ  Ｇ０５６７の規定に準拠して、９００℃および６５０℃の温度で、歪速度：０．３％／ｍｉｎで高温引張試験を行い、９００℃における０．２％耐力（σ０．２at９００℃）および６５０℃における０．２％耐力（σ０．２at６５０℃）を測定した。そして、高温強度の評価は、σ０．２at９００℃は、２７ＭＰａ以上を良（○）、２７ＭＰａ未満を不良（×）と、また、σ０．２at６５０℃は、２８０ＭＰａ以上を良（○）、２８０ＭＰａ未満を不良（×）と判定した。
（２）穴拡げ性
それぞれの冷延焼鈍板に、ｄ０＝１０ｍｍφの初期穴を打ち抜きして開けた後、その穴に円錐ポンチを押し込んで穴拡げ試験を行い、穴の周囲に板厚を貫通する割れが発生した時の穴径ｄを測定し、穴拡げ率λを下記式；
穴拡げ率λ（％）＝｛（ｄ−ｄ０）／ｄ０｝×１００
から求めた。孔拡げ性の評価は、各冷延焼鈍板についてそれぞれ５回の試験を実施し、そのλの平均値が１２０％以上を良（○）、１２０％未満を不良（×）と判定した。
（３）耐水蒸気酸化性
それぞれの冷延焼鈍板から、３０ｍｍ×２０ｍｍのサンプルを切り出し、このサンプル上部に４ｍｍφの穴を開け、表面および端面をエメリー紙（＃３２０）で研磨後、脱脂し、１０００℃に加熱し、露点＋５５℃に加湿した大気雰囲気の炉内に吊り下げ、２００時間保持した。上記試験後、サンプルの質量を測定し、試験前の質量との差を算出し、酸化増量を求めた。この水蒸気酸化試験は、２回実施し、その平均値が５ｍｇ／ｃｍ２以下のものを耐水蒸気酸化性が良（○）、５ｍｇ／ｃｍ２を超えたものを耐水蒸気酸化性不良（×）と判定した。
【００４１】
上記試験の結果を表２に示す。表２から、本発明例の鋼板は、いずれも９００℃における０．２％耐力（σ０．２at９００℃）が２７ＭＰａ以上、６５０℃における０．２％耐力（σ０．２at６５０℃）が２８０ＭＰａ以上という優れた高温強度を有し、しかも、穴拡げ率が１２０％以上と加工性に優れ、さらに、酸化増量５ｍｇ／ｃｍ２以下と耐水蒸気酸化性にも優れていることがわかる。これに対して、本発明の範囲外である比較例あるいは先行技術の鋼板は、いずれも、上記特性のうちの１以上を満足していないことがわかる。
【００４２】
【表１】
0005125600.tif 000002
【００４３】
【表２】
0005125600.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明のフェライト系ステンレス鋼は、自動車排気系部材や火力発電システムの排気経路部材、固体酸化物形の燃料電池用部材の材料として好適に用いることができる他、さら耐食性が要求される用途にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】孔拡げ率に及ぼす（１）式左辺の影響を示すグラフである。
【図２】酸化増量に及ぼす（２）式左辺の影響を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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