(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量比で、Ｃ：０．０８％を超え０．３％以下、Ｓｉ：２％以下、Ｍｎ：３％以下、Ｓ：０．２％以下、Ｎｉ：８〜１８％、Ｃｒ：１２〜２５％、Ｍｏ：０．１〜４％、Ｗ：０〜２％で、かつ（Ｍｏ＋０．５Ｗ）：０．１〜４％、Ｃｕ：０．５〜６％で、かつ（Ｎｉ／Ｃｕ）：２以上、Ｎｂ：０〜２．５％、残部：Ｆｅおよび不可避的不純物からなるオーステナイト系ステンレス鋳鋼からなり、硫酸濃度０〜１００％に６０℃で５時間浸漬後の腐食減量が１００ｇ／（ｍ2・ｈ）以下であることを特徴とする排気ガス再循環系部品。
【請求項２】
質量比で、Ｃ：０．０８％を超え０．３％以下、Ｓｉ：０．５〜１．５％、Ｍｎ：０．５〜２％、Ｓ：０．００５〜０．１５％、Ｎｉ：１０〜１４％、Ｃｒ：１２〜２０％、Ｍｏ：１．５〜２．５％、Ｃｕ：１〜５％で、かつ（Ｎｉ／Ｃｕ）：２以上、Ｎｂ：０．３〜１．５％、残部：Ｆｅおよび不可避的不純物からなるオーステナイト系ステンレス鋳鋼からなることを特徴とする請求項１に記載の排気ガス再循環系部品。
【請求項３】
質量比で、Ｃ：０．０８％を超え０．３％以下、Ｓｉ：０．５〜１．５％、Ｍｎ：０．５〜２％、Ｓ：０．００５〜０．１５％、Ｎｉ：８〜１１％、Ｃｒ：１７〜２２％、Ｍｏ：０．１〜１．５％、Ｃｕ：０．５〜３％で、かつ（Ｎｉ／Ｃｕ）：２以上、Ｎｂ：０．３〜１．５％、残部：Ｆｅおよび不可避的不純物からなるオーステナイト系ステンレス鋳鋼からなることを特徴とする請求項１に記載の排気ガス再循環系部品。
【請求項４】
質量比で、Ｎ：０．２％以下およびＢ：０．０１％以下の少なくとも１つを含有することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の排気ガス再循環系部品。
【請求項５】
前記排気ガス再循環系部品は、鋳造後、１０５０〜１１５０℃で固溶化熱処理を施して得られること特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の排気ガス再循環系部品。
【請求項６】
前記腐食減量が５０ｇ／（ｍ2・ｈ）以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の排気ガス再循環系部品。
【請求項７】
前記排気ガス再循環系部品は、硫酸を主体として、蟻酸、酢酸、硝酸、塩酸の少なくとも１を含む、ｐＨ２〜−（マイナス）１の範囲の強酸に６０℃で５時間浸漬後の腐食減量が１０ｇ／（ｍ2・ｈ）以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の排気ガス再循環系部品。
【請求項８】
前記排気ガス再循環系部品は、薄肉の曲がり部を有し、前記曲がり部の少なくとも一部が３ｍｍ以下の肉厚であることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れかに記載の排気ガス再循環系部品。
【請求項９】
前記排気ガス再循環系部品は、エンジンの排気側から分岐して吸気側の間に配設され、弁口とこの弁口からの排気ガス再循環通路を有する弁箱と、前記弁口に形成した弁座と、アクチュエータにより前記弁座に離着座する弁体とを有する排気ガス再循環バルブでの、前記弁箱であることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れかに記載の排気ガス循環系部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のエンジンの排気側から分岐して吸気側の間に配設される排気ガス再循環系部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンを搭載した自動車などにおいては、一般に、排気ガスの一部を吸気系に還流、いわゆる排気ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ、略して「ＥＧＲ」という）することで、燃焼温度を低く抑えてＮＯｘの生成を抑制している。この排気ガス再循環系部品（以下、「ＥＧＲ系部品」という）のひとつとして排気ガス再循環バルブ（以下、「ＥＧＲバルブ」という）がある。図６は、ＥＧＲバルブが取り付けられたディーゼルエンジンの模式平面図である。図６に示すように、ＥＧＲバルブ４０は、排気マニホルド５２から分岐して吸気マニホルド５３に接続するＥＧＲ通路５４に設けられ、エンジンの回転速度および負荷に応じて、コントローラ５５で制御されている。また、ＥＧＲバルブ４０前にＥＧＲクーラ５６を設けて再循環ガスを冷却し、体積を減少してから吸気マニホルド５３に供給することによって、シリンダ５７内に供給する空気量を確保している。また、狭いエンジンルーム内にＥＧＲバルブ４０を取り付けるため、弁箱４１での弁口４１ａから出口４１ｂまでのＥＧＲ流路４１ｃは、Ｌ字、Ｓ字、Ｚ字のような曲がり部が形成されている。なお、５８は燃焼噴射ノズル、５９はタービンハウジング、６０ａ，６０ｂは排気ガス浄化用触媒およびフィルタ、６１は排気ガス、６２は過給機、６３は吸入空気を示す。
【０００３】
図５は、従来のＥＧＲバルブ４０の一例の断面図である。図５で、ＥＧＲバルブ４０は、弁口４１ａから出口４１ｂまで略Ｌ字に曲がるＥＧＲ流路４１ｃが形成された弁箱４１と、弁口４１ａにホルダ４２を介して取り付けられた弁座４３と、この弁座４３に離着座する弁棒４４ａと一体となった弁体４４を有する。また、弁棒４４ａは弁箱４１に固定されたガイド４５で摺動自在に支承され、弁箱４１の上部にはコントローラ（図示せず）で制御されて圧縮空気で作動するアクチュエータ４６を有する。また、ＥＧＲクーラ５６で冷却しきれなかった場合の再循環ガスによるＥＧＲバルブ４０への熱影響を低減するため、ＥＧＲ流路４１ｃの周囲には冷却水循環路４７が設けられている。そして、アクチュエータ４６が作動しない状態では、スプリング室４８のスプリング４８ａにより弁体４４で弁口４１ａを塞ぎ、エンジンの定常走行時には弁口４１ａの開度を増減調整して、排気ガスの一部を吸気側に混合して再循環させ、再循環ガスの持つ熱容量により燃焼温度を低下させてＮＯｘを低減している。
【０００４】
図５のようなＥＧＲバルブ４０は、弁箱４１の軽量化を図るため（ＪＩＳ  Ｈ５２０２）ＡＣ４ＣＨなどのアルミニウム合金鋳物とし、この弁箱４１にホルダ４２を（ＪＩＳ  Ｇ  ５５０２  ）ＦＣＤ４５０などの球状黒鉛鋳鉄として鋳包み、さらに、ホルダ４２に（ＪＩＳ  Ｇ  ４３０３）ＳＵＳ３０４のステンレス鋼の弁座４３を圧入している。または、ホルダ４２無しで、アルミニウム合金鋳物の弁箱４１にステンレス鋼の弁座４３を圧入して構成している。
【０００５】
一方、図６で、ＥＧＲ通路５４の途中にＥＧＲクーラ５６を設置して高温の再循環ガスを冷却すると、ＥＧＲクーラ５６を通過した再循環ガス中の水分が凝縮して凝縮水となり、この凝縮水が燃料中に含まれる硫黄分と結合して硫酸水となる。そして、硫酸水は、弁箱４１のＥＧＲ流路４１ｃの曲がり部付近に衝突して次第に溜まってくる。
【０００６】
ＥＧＲバルブ４０を構成する弁箱４１が（ＪＩＳ  Ｈ  ５２０２）ＡＣ４ＣＨなどのアルミニウム合金鋳物であると、強酸の硫酸水によりＥＧＲ流路４１ｃの曲がり部が腐食されて多数の凹状部４１ｄが形成される。そして、凹状部４１ｄに再循環ガス中の煤（すす）が付着すると硫酸水がさらに凝縮濃化して腐食を進行させ、ＥＧＲ流路４１ｃが薄肉であると貫通孔があいて再循環ガスが洩れるおそれがある。
【０００７】
そこで、耐硫酸腐食性を得るため、ＥＧＲバルブ４０の材料を、質量比で、Ｃ：０．０８％以下、Ｓｉ：２．００％以下、Ｍｎ：２．００％以下、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０４０％以下、Ｎｉ：８．００〜１１．００％、Ｃｒ：１８．００〜２１．００％を含むステンレス鋼鋳鋼品とする試みも行われている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００８】
一方、重量％で、Ｃ：０．０５％以下、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｎｉ：１２〜２７％、Ｃｒ：１６〜２６％、Ｃｕ：３．０％を超えて８．０％以下、Ｍｏ：０．５〜５．０％、Ａｌ：０．０１〜０．５％、Ｎ：０．０５％未満、Ｐ：０．０４％以下およびＳ：０．００５％以下を含み、残部はＦｅおよび不可避不純物とし、さらに、鋼中に析出している金属Ｃｕの量が面積割合で０．１％以上とした耐硫酸露点腐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼として、高濃度の硫酸が凝結する環境での耐食性を向上し、火力発電用ボイラや産業用ボイラなどの排ガス系部材、例えば、熱交換器、煙道や煙突などの部材に使用することができるとする開示がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
また、ＥＧＲバルブで、弁箱のＥＧＲ流路の入口の内壁面を覆い隠すように、弁箱より耐食性が優れたステンレスの薄板を円筒状に成形した遮蔽体を装着することで、再循環ガスがＥＧＲ通路の入口壁面に触れることを無くし、弁口の腐食を少なくできるとする開示がある（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−１７５５号公報（第２頁第１欄第２〜１１行、第７頁第１２欄第３５〜３９行）
【特許文献２】
国際公開第９９／２０８８６号公報（第１３頁第２〜１３行、図１）
【非特許文献１】
（ＪＩＳ  Ｇ  ５１２１）ステンレス鋼鋳鋼品  種類の記号ＳＣＳ１３
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
さて、近年、ＮＯｘの生成をさらに抑制することが求められ、これに従いＥＧＲ系部品を通過させる再循環ガスの流量も増加し、強酸の硫酸水がＥＧＲ通路５４やＥＧＲ流路４１ｃに凝縮する量も増加している。そして、凝縮する硫酸水の濃度は自動車のエンジン型式や部位により変るので、ＥＧＲ系部品には広範囲の硫酸濃度に対する耐腐食性が要求されてきている。
【００１２】
しかしながら、前述した非特許文献１のような材料は、高濃度の硫酸水に対しては良好な耐硫酸腐食性を示すものの、低濃度から５０％程度と中濃度までの硫酸水に対しては著しく腐食性を損なうため、硫酸腐食が進行してＥＧＲ通路５４やＥＧＲ流路４１ｃが大きく減量し、再循環ガスが洩れるおそれがある。
【００１３】
また、特許文献１は、その第２頁の特許請求の範囲に「Ｃ：０．０５％以下」、また第６頁の段落番号００４６に「鋼の鋼塊を通常の方法で熱間鍛造、熱間圧延し、更に、１１００℃で固溶化熱処理して、厚さ６ｍｍ×幅１００ｍｍ×長さ７００ｍｍの板材を製造した」と記載のように、低Ｃ組成での熱間加工などのプロセスを含むオーステナイト系ステンレス鋼である。ところが、ＥＧＲ系部品には、一部の肉厚を３ｍｍ以下と薄肉にして軽量化を図り、また、図５に示すようなＥＧＲバルブ４０は、冷却水循環路４７やスプリング室４８を形成して複雑形状にし、さらに低コストにすることが求められているので、鋳造により製造するのが好適である。しかし、特許文献１に開示された低Ｃの組成では、鋳造により製造することが難しい。
【００１４】
また、特許文献２では、入口の内壁面以外のＥＧＲ流路が硫酸水で腐食して貫通孔になると、再循環ガスが洩れるおそれがある。また、弁箱より耐食性が優れたステンレス薄板でも、強酸の硫酸水で腐食が進行して、弁口付近のステンレス薄板に欠損ができると、ＥＧＲバルブの動作不良を起こすおそれがある。
【００１５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、強酸の硫酸水による腐食の進行を少なくして再循環ガスの洩れを抑制できる、耐硫酸腐食性に優れるＥＧＲ系部品を得ることにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、ＥＧＲ系部品の材質としてステンレス鋳鋼に着目し、その中でも、Ｃｒ−Ｎｉ系のオーステナイト系ステンレス鋳鋼に着目し、これにＭｏ、Ｃｕ、Ｎｂを始めとする各元素の添加、含有量を最適化することで、低濃度から高濃度までの広範囲の濃度の硫酸水に対して優れた耐腐食性が得られることを見出し、本発明に想到した。
【００１７】
すなわち、第１発明のＥＧＲ系部品は、質量比で、Ｃ：０．０８％を超え０．３％以下、Ｓｉ：２％以下、Ｍｎ：３％以下、Ｓ：０．２％以下、Ｎｉ：８〜１８％、Ｃｒ：１２〜２５％、Ｍｏ：０．１〜４％、Ｗ：０〜２％で、かつ（Ｍｏ＋０．５Ｗ）：０．１〜４％、Ｃｕ：０．５〜６％で、かつ（Ｎｉ／Ｃｕ）：２以上、Ｎｂ：０〜２．５％、残部：Ｆｅおよび不可避的不純物からなるオーステナイト系ステンレス鋳鋼からなり、硫酸濃度０〜１００％に６０℃で５時間浸漬後の腐食減量が１００ｇ／（ｍ2・ｈ）以下であることを特徴とする。
【００１８】
第２発明のＥＧＲ系部品は、第１発明において、質量比で、Ｃ：０．０８％を超え０．３％以下、Ｓｉ：０．５〜１．５％、Ｍｎ：０．５〜２％、Ｓ：０．００５〜０．１５％、Ｎｉ：１０〜１４％、Ｃｒ：１２〜２０％、Ｍｏ：１．５〜２．５％、Ｃｕ：１〜５％で、かつ（Ｎｉ／Ｃｕ）：２以上、Ｎｂ：０．３〜１．５％、残部：Ｆｅおよび不可避的不純物からなるオーステナイト系ステンレス鋳鋼からなることを特徴とする。
【００１９】
第３発明のＥＧＲ系部品は、第１発明において、質量比で、Ｃ：０．０８％を超え０．３％以下、Ｓｉ：０．５〜１．５％、Ｍｎ：０．５〜２％、Ｓ：０．００５〜０．１５％、Ｎｉ：８〜１１％、Ｃｒ：１７〜２２％、Ｍｏ：０．１〜１．５％、Ｃｕ：０．５〜３％で、かつ（Ｎｉ／Ｃｕ）：２以上、Ｎｂ：０．３〜１．５％、残部：Ｆｅおよび不可避的不純物からなるオーステナイト系ステンレス鋳鋼からなることを特徴とする。
【００２０】
第４発明のＥＧＲ系部品は、第１発明乃至第３発明の何れかにおいて、質量比で、Ｎ：０．２％以下およびＢ：０．０１％以下の少なくとも１つを含有することを特徴とする。
【００２１】
なお、本発明のＥＧＲ系部品において、オーステナイト系ステンレス鋳鋼とは、基地はオーステナイト組織であるが、組成によって基地中にフェライト相や炭化物などの晶出物や析出物が若干含まれるオーステナイト系ステンレス鋳鋼も含まれる。
【００２２】
第５発明のＥＧＲ系部品は、第１発明乃至第４発明の何れかにおいて、鋳造後、１０５０〜１１５０℃で固溶化熱処理を施して得られること特徴とする。
【００２３】
第６発明のＥＧＲ系部品は、第１発明乃至第５発明の何れかにおいて、硫酸濃度０〜１００％に６０℃で５時間浸漬後の腐食減量が５０ｇ／（ｍ2・ｈ）以下であることを特徴とする。
【００２４】
第７発明のＥＧＲ系部品は、第１発明乃至第４発明の何れかにおいて、硫酸を主体として、蟻酸、酢酸、硝酸、塩酸の少なくとも１を含む、ｐＨ２〜−（マイナス）１の範囲の強酸に６０℃で５時間浸漬後の腐食減量が１０ｇ／（ｍ２・ｈ）以下であることを特徴とする。
【００２５】
第８発明のＥＧＲ系部品は、第１発明乃至第７発明の何れかにおいて、薄肉の曲がり部を有し、前記曲がり部の少なくとも一部が３ｍｍ以下の肉厚であることを特徴とする。
【００２６】
第９発明のＥＧＲ系部品は、第１発明乃至第８発明の何れかにおいて、エンジンの排気側から分岐して吸気側の間に配設され、弁口とこの弁口からの排気ガス再循環通路を有する弁箱と、前記弁口に形成した弁座と、アクチュエータにより前記弁座に離着座する弁体とを有する排気ガス再循環バルブでの、前記弁箱であることを特徴とする。
【００２７】
次に、第１発明乃至第９発明のＥＧＲ系部品での限定理由を説明する。
【００２８】
（１）Ｃ：０．０８％を超え０．３％以下
Ｃは、溶湯の流動性、すなわち鋳造性を良くする非常に重要な元素であるので添加する。一方、Ｃが０．５％を超えて添加されると、Ｃｒ炭化物を形成して、表面のＣｒを中心とした酸化皮膜の形成を阻害して耐硫酸腐食性を大きく低下させ、ＥＧＲ系部品として使用する場合、損傷する危険性がある。従って、Ｃは０．５％以下、好ましくは、Ｃは０．０５％を超え０．３％以下とする。ＥＧＲ系部品が、一部の肉厚が３ｍｍ以下と薄肉で複雑形状な場合など、より鋳造性を確保したい場合には、さらに好ましくは、Ｃは０．０８％を超え０．３％以下とする。
【００２９】
（２）Ｓｉ：２％以下、好ましくは０．５〜１．５％
Ｓｉは、溶湯の脱酸剤としての役割を有するほか、Ｃｒを中心とした不動態酸化皮膜を保護、強化する役割を担い、耐硫酸腐食性を向上させる。一方、Ｓｉは２％を超えて過剰に添加されると、フェライト相の形成により、耐硫酸腐食性が低下する危険性がある。従って、Ｓｉは２％以下、好ましくは、Ｓｉは０．５〜１．５％とする。
【００３０】
（３）Ｍｎ：３％以下、好ましくは０．５〜２％
Ｍｎは、溶湯の脱酸作用およびオーステナイト形成元素であるため添加する。しかし、Ｍｎは３％を超えて添加されると、Ｓと結びついて粗大な非金属介在物を形成する。そして、この非金属介在物が硫酸を主としたＥＧＲ系部品の雰囲気に対し溶解することで、腐食の進行を促進させる危険性がある。従って、Ｍｎは３％以下、好ましくは、Ｍｎは０．５〜２％とする。
【００３１】
（４）Ｓ：０．２％以下、好ましくは０．００５〜０．１５％
Ｓは、ＣｒおよびＭｎと結びつかせて非金属介在物を形成して切削性を向上させるため意図的に添加する。しかし一方で、Ｓ系の非金属介在物の存在は硫酸を主とした腐食雰囲気での耐食性を悪化させるので、Ｓは０．２％以下の添加が良い。従って、Ｓは０．２％以下、好ましくは、Ｓは０．００５〜０．１５％とする。
【００３２】
（５）Ｎｉ：８〜１８％、好ましくは１０〜１４％、或いは好ましくは８〜１１％
Ｎｉは、硫酸を主とした腐食雰囲気のＥＧＲ系部品としての耐食性を向上させ、かつオーステナイト相を安定にする効果があるため、８％以上必要である。一方、Ｎｉは、高価な元素であるために１８％以下が良い。従って、Ｎｉは８〜１８％、好ましくは、Ｎｉは１０〜１４％とする。一方、耐食性を重視する場合、Ｎｉは高い方が好ましいが、より鋳造性や溶接性などの製造性が重視されるＥＧＲ系部品においては、Ｃｒを多め、Ｎｉを少なめにしてフェライト相を少し含んだオーステナイト基地組織にすることが良く、そのような場合は、Ｎｉは８〜１１％が好ましい。
【００３３】
（６）Ｃｒ：１２〜２５％、好ましくは１２〜２０％、或いは好ましくは１７〜２２％
Ｃｒは、多量に添加することで、基地表面に緻密で密着性の良い安定な不動態酸化皮膜を形成し、硫酸を主とした雰囲気においての耐食性を向上させる効果があるので、少なくとも１２％以上必要である。一方、Ｃｒが２５％を超えて添加されると、多量のフェライト相の晶出もしくは析出により、耐硫酸腐食性を低下させる危険性がある。従って、Ｃｒは１２〜２５％、好ましくは、Ｃｒは１２〜２０％とする。一方、より鋳造性や溶接性などの製造性が重視されるＥＧＲ系部品においては、Ｃｒをやや多め、Ｎｉを少なめにしてフェライト相を少し含んだオーステナイト基地組織にすることが良く、そのような場合は、Ｃｒは１７〜２２％が好ましい。
【００３４】
（７）Ｍｏ：０．１〜４％、Ｗ：０〜２％で、かつ（Ｍｏ＋０．５Ｗ）：０．１〜４％、好ましくは１．５〜２．５％、或いは好ましくはＭｏ：０．１〜１．５％
Ｍｏは、Ｃｒの不動態酸化皮膜に濃縮して耐硫酸腐食性をさらに向上させる効果があるため、特に厳しい硫酸腐食が要求される場合に、Ｗとの兼ね合いで添加すると良い。一方、Ｍｏが４％を超えて添加されると、Ｃｒと同様にフェライト相の晶出もしくは析出により耐硫酸腐食性が大きく低下する危険性がある。従って、Ｍｏは０．１〜４％、好ましくは、Ｍｏは１．５〜２．５％とする。また、Ｍｏが１に対しＷが０．５でＭｏと同等の効果を示すため、ＭｏおよびＷの何れか１つ以上を（Ｍｏ＋０．５Ｗ）で０．１〜４％として、Ｍｏ単独添加と同等の効果を得る。一方、Ｗは、非常に高価な元素であるため、多量に添加することは、いたずらに材料のコストを上げるだけなので、Ｗは０〜２％の範囲が好ましい。一方、ＥＧＲ系部品を鋳造で作製し、このＥＧＲ系部品と別のパイプ材とを溶接する場合、Ｍｏを多量に添加すると、溶接性や耐食性などの諸特性に悪影響を与えるため、そのような場合には、Ｍｏは０．１〜１．５％と少なめに添加するのが好ましい。
【００３５】
（８）Ｃｕ：０．５〜６％で、かつ（Ｎｉ／Ｃｕ）：２以上、好ましくはＣｕ：１〜５％で、かつ（Ｎｉ／Ｃｕ）：２以上、或いは好ましくはＣｕ：０．５〜３％で、かつ（Ｎｉ／Ｃｕ）：２以上
Ｃｕは、基地に固溶してオーステナイト相を安定化させると共に耐硫酸腐食性に最も寄与する元素であり、所望の効果を得るためには、Ｎｉとの関係において０．５％以上の添加が必要である。一方、Ｃｕは、６％を超えて添加すると、基地のオーステナイト相に固溶できずに析出、もしくはＥＧＲ系部品の温度の上昇により析出する可能性がある。そして、Ｃｕが基地表面に析出してくると耐硫酸腐食性を損なうおそれがある。従って、Ｃｕは０．５〜６％で、かつ（Ｎｉ／Ｃｕ）が２以上、好ましくは、Ｃｕは１〜５％で、かつ（Ｎｉ／Ｃｕ）が２以上とする。一方、ＥＧＲ系部品を鋳造で作製し、このＥＧＲ系部品と別のパイプ材とを溶接する場合、Ｃｕを多量に添加すると、溶接性や耐食性などの諸特性に悪影響を与えるため、そのような場合には、Ｃｕは０．５〜３％と少なめに添加し、かつ（Ｎｉ／Ｃｕ）が２以上とするのが好ましい。
【００３６】
（９）Ｎｂ：０〜２．５％、好ましくは０．３〜１．５％
Ｎｂを始めとするＴｉ、Ｔａ、Ｖ、Ｈｆ、ＺｒといったＩＶａ族、Ｖａ族の元素は、Ｃと結びついて炭化物を形成し、Ｃｒ炭化物を形成することを妨げることで、間接的に耐食性を向上させる効果がある。しかし、これらの元素の中で、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆは鋳造性を悪化させ、Ｖ、Ｔａは高価である。これらの元素の中では、鋳造性、被削性を向上させるために、Ｎｂを添加するのが最も好ましい。一方、Ｎｂは２．５％を超え含有させると、凝固時のフェライト相形成により耐食性を低下させる危険性がある。従って、Ｎｂは０〜２．５％、好ましくは、Ｎｂは０．３〜１．５％とする。
【００３７】
（１０）Ｎ：０．２％以下およびＢ：０．０１％以下の少なくとも１つを含有
上記した組成に加え、硫酸を始めとした酸における耐食性を向上させる元素として、ＮおよびＢの少なくとも１つを添加する。Ｎは、Ｃｒとの兼ね合いで添加量が決まるが、多量に添加すると、鋳造時にガス欠陥を形成し、鋳造性を損なうので、０．２％以下とする。またＢは、Ｃｒの不動態酸化皮膜に濃縮して耐食性を向上させるため、０．０１％以下添加する。
【００３８】
また、本発明のＥＧＲ系部品は、上記組成のほか、鋳造性、切削性、良好な耐硫酸腐食性を損なわない範囲で、Ｃｏ：０．５％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｍｇ：０．０１％以下、Ｃａ：０．０１％以下、Ａｌ：０．１％以下、Ｔｉ：０．０５％以下、Ｖ：０．０５％以下を、添加、含有させることもできる。
【００３９】
（１１）オーステナイト系ステンレス鋳鋼
本発明のＥＧＲ系部品は、基本的にはオーステナイト単相であることが望ましいが、要求される耐硫酸腐食性を確保して、同時に鋳造性や溶接性などの製造性を向上するためには、基地中にフェライト相や炭化物などの晶出物や析出物を少量含んでもよい。
【００４０】
なお、ＥＧＲ系部品のサイズが大きかったり、サイズが小さくても厚肉部を有する場合、凝固後の冷却過程で冷却速度が小さいために、Ｃｒ炭化物が析出しやすく耐食性が低下するおそれがある。このような場合には、上記組成により鋳造した後、さらに固溶化処理と呼ばれる熱処理を施すことが望ましい。固溶化処理は、鋳造の際に形成される表面の浸炭層による硬さの上昇を低減させることと、鋳造後の冷却でＣｒと結びついて形成された炭化物を基地に固溶させるため、Ｃ量に応じて、１０５０〜１１５０℃で行うのが好ましい。そして、固溶化処理されたＥＧＲ系部品は、強酸の硫酸水が付着しても腐食が少なく、優れた耐久性を有する。
【００４１】
（１２）硫酸濃度０〜１００％に６０℃で５時間浸漬後の腐食減量が１００ｇ／（ｍ２・ｈ）以下、好ましくは５０ｇ／（ｍ２・ｈ）以下
硫酸濃度０〜１００％に６０℃で５時間浸漬後の腐食減量が１００ｇ／(ｍ２・ｈ)以下であれば、後述するような曲がり部の少なくとも一部が３ｍｍ以下の肉厚を有するＥＧＲ系部品での耐硫酸腐食性が良いと評価できる。なお、いっそう厳しい条件下での耐硫酸腐食性を示す特性は、硫酸濃度０〜１００％に６０℃で５時間浸漬後の腐食減量が５０ｇ／（ｍ２・ｈ）以下である。
【００４２】
（１３）硫酸を主体として、蟻酸、酢酸、硝酸、塩酸の少なくとも１を含む、ｐＨ２〜−（マイナス）１の範囲の強酸に６０℃で５時間浸漬後の腐食減量が１０ｇ／（ｍ２・ｈ）以下
ＥＧＲ系部品は、実際に使用される環境下では、硫酸を主体とした凝縮水（混酸）の濃縮によるｐＨの低下が原因で基地が部分的に溶解し、腐食が発生すると言われている。その硫酸を含む凝縮水（混酸）は、一般的に硫酸の他に蟻酸、酢酸、硝酸、塩酸の少なくとも１を含む、ｐＨ２〜−（マイナス）１の範囲の強酸である。ｐＨ２〜−（マイナス）１の範囲の強酸に６０℃で５時間浸漬後の腐食減量が１０ｇ／（ｍ２・ｈ）以下であれば、ＥＧＲ系部品の腐食の進行を少なくして再循環ガスの洩れを抑制できる。
【００４３】
（１４）曲がり部の少なくとも一部が３ｍｍ以下の肉厚
上記組成および腐食減量であれば、曲がり部の少なくとも一部が３ｍｍ以下の肉厚のＥＧＲ系部品で、硫酸水に腐食されても貫通孔が開くことなく、再循環ガスが洩れるおそれは無く、また３ｍｍ以下であれば軽量となる。
【００４４】
（１５）ＥＧＲ系部品がＥＧＲバルブでの弁箱
ＥＧＲ系部品としては、ＥＧＲクーラ前後の配管や継ぎ手などがあるが、好適なＥＧＲ系部品は、ＥＧＲバルブでの弁箱である。
【００４５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を実施の形態に基づき詳細に説明する。
（試験片の作製）
表１（表１−１と表１−２に分割）に示す各組成でＹブロック型に鋳造した。鋳造にあたっては、１００ｋｇ用高周波炉を用いて大気溶解し、１５５０℃以上で出湯し、１５００℃以上で注湯した。その後、Ｃ量に応じて、鋳造材に１０５０〜１１５０℃の範囲で１時間保持、水冷する固溶化処理を施した後、機械加工し、直径１０ｍｍで長さ２０ｍｍの円柱形状の試験片とした。
【００４６】
表１で、発明例２、３、５、６および参考例７は第１発明の組成のものであり、発明例１、４、８は第２発明の組成のものである。発明例１はＣを多く、発明例２はＳを多く、発明例３はＣｒを多く、発明例４はＣｕを多く、発明例５はＣｕを少なく、発明例６はＭｏに加えてＷを含有、参考例７はＭｏ、Ｗとも含有させないものを示し、少量のフェライト相を含む組織としたものである。また、発明例９は第４発明でのＢのみ含有、発明例１０は第４発明でのＮのみ含有するものを示す。また、発明例１１〜１５は、第３発明の組成範囲を変えたものを示す。
【００４７】
一方、従来例１１は（ＪＩＳ  Ｇ  ５１２１）ＳＣＳ１３相当、従来例１２は（ＪＩＳ  Ｇ  ５１２１）ＳＣＳ１６相当のものである。また比較例１３〜１７は、第１発明乃至第４発明の組成から外れたもので、比較例１３はＣｕが少なすぎ、比較例１４はＣｕが多すぎ、比較例１５は（Ｎｉ／Ｃｕ）が２未満、比較例１６はＮｉが少なすぎるもの、比較例１７はＣが多すぎるものを示す。なお、発明例８および従来例１１、１２については、固溶化処理を行わない試験片も作製した。
【００４８】
［表１−１］
C   Si   Mn   S    Ni   Cr   Mo   W 
発明例 1   0.30   1.24   1.52   0.015   12.52   17.24   1.85    -
発明例 2   0.16   1.38   1.62   0.165   12.16   17.35   2.31    -
発明例 3   0.18   1.31   1.52   0.015   12.05   21.95   2.05    -
発明例 4   0.21   1.38   1.75   0.012   12.28   17.25   2.38    -
発明例 5   0.12   1.42   1.65   0.009   11.96   17.18   2.21    -
発明例 6   0.23   1.24   1.58   0.015   12.06   17.02   1.31   1.51
参考例 7   0.06   0.96   0.95   0.012    9.08   19.17    -      -
発明例 8   0.15   1.17   1.62   0.008   12.34   16.95   1.85    -
発明例 9   0.16   1.15   1.49   0.012   11.97   17.52   1.89    -
発明例10   0.14   1.23   1.54   0.018   12.04   18.54   2.04    -
発明例11   0.17   1.05   0.92   0.012    9.58   19.43   0.32    -
発明例12   0.15   1.12   0.85   0.015    8.93   17.65   1.16    -
発明例13   0.18   0.99   0.98   0.014   10.93   18.03   0.59    -
発明例14   0.09   1.05   0.94   0.016    9.51   19.48   0.51    -
発明例15   0.16   1.15   1.05   0.016    9.62   19.05   1.38    -
従来例11   0.08   1.25   1.52   0.005    9.45   19.52    -      -
従来例12   0.03   1.35   1.62   0.008   12.05   17.05   2.53    -
比較例13   0.12   1.32   1.58   0.014   11.26   17.52   2.08    -
比較例14   0.15   1.25   1.59   0.008   16.25   16.98   1.98    -
比較例15   0.09   1.19   1.62   0.012    9.25   16.23   2.13    -
比較例16   0.08   1.22   1.38   0.014    7.41   17.23   2.25    -
比較例17   0.54   1.35   1.82   0.009   12.36   16.98   2.24    -
【００４９】
［表１−２（表１−１のつづき）］
Cu  Ni/Cu  Nb   B   N   Fe 
発明例 1   2.28    5.49    0.72     -        -       残部
発明例 2   2.17    5.60    0.68     -        -       残部
発明例 3   1.89    6.38    0.70     -        -       残部
発明例 4   4.99    2.36    0.68     -        -       残部
発明例 5   1.35    8.86    0.69     -        -       残部
発明例 6   1.95    6.18    0.71     -        -       残部
参考例 7   2.03    4.47     -       -        -       残部
発明例 8   2.25    5.48    0.75     -        -       残部
発明例 9   2.15    5.57    0.74    0.005     -       残部
発明例10   2.01    5.99    0.67     -       0.105    残部
発明例11   1.95    4.91    0.74     -        -       残部
発明例12   0.87   10.26    0.82     -        -       残部
発明例13   2.07    5.28    0.70     -        -       残部
発明例14   0.53   17.94    0.68     -        -       残部
発明例15   2.04    4.72    0.77     -        -       残部
従来例11    -       -       -       -        -       残部
従来例12    -       -       -       -        -       残部
比較例13   0.25   45.04    0.68     -        -       残部
比較例14   7.00    2.32    0.75     -        -       残部
比較例15   5.50    1.68    0.78     -        -       残部
比較例16   2.26    3.28    0.79     -        -       残部
比較例17   2.05    6.03    0.72     -        -       残部
【００５０】
（耐硫酸腐食性の評価）
次に、上記試験片を硫酸濃度０〜１００％に６０℃で５時間浸漬した後の腐食減量［ｇ／（ｍ２・ｈ）］を測定することで耐硫酸腐食性を評価した。硫酸は（ＪＩＳ）Ｋ８９５１に規定される特級品を用い、試験は５〜９６％(原液)の範囲で７種類ほど濃度を変えた浸漬試験を行うことで、耐硫酸腐食性を調べた。その結果を表２に、硫酸濃度ごとの各試験片の腐食減量として示す。また、図２にも、表２を纏めて示す。なお、表２で、固溶化処理を施した試験片を有（◇）、固溶化処理をしない試験片を無（△）としている。
【００５１】
［表２］
固溶化処理    各硫酸濃度(%)ごとの腐食減量[g/(m2・h)]  
有(◇)・無(△)  5%   10%  20%  40%  60%  80%  96% 
発明例 1    ◇      0.05    0.72    0.81    0.84    4.04    3.57   0.06
発明例 2    ◇      0.12    2.54    7.82   11.89   33.43    1.27   0.11
発明例 3    ◇      6.92   15.25   27.97   38.25   23.23    5.21   0.09
発明例 4    ◇      0.01    0.21    0.24    0.56    0.28    0.28   0.03
発明例 5    ◇      0.06    3.58   11.56   27.95   35.68    7.21   0.12
発明例 6    ◇      0.02    0.68    0.72    5.21   15.48    3.51   0.18
参考例 7    ◇     18.52   34.86   73.69   89.52   77.94    1.85   0.07
発明例 8    ◇      0.01    0.70    0.78    3.85   12.41    2.25   0.20
発明例 9    ◇      0.03    0.65    0.70    3.58   11.65    3.18   0.15
発明例10    ◇      0.02    0.48    0.58    3.25   10.85    2.96   0.21
発明例11    ◇      2.51    3.21    5.42   25.62   60.35    1.25   0.08
発明例12    ◇      3.25    3.98    6.21   35.85   63.85    2.85   0.12
発明例13    ◇      0.02    0.58    0.62    9.68   31.85    3.37   0.12
発明例14    ◇      2.84    3.56    4.62   33.24   75.68    1.35   0.07
発明例15    ◇      2.12    3.26    4.62   19.95   48.93    1.55   0.07
従来例11    ◇    307.23  488.71  556.40  802.73   97.07   15.21   0.31
従来例12    ◇      1.21    2.20    8.74  402.01  177.94   10.85   0.78
比較例13    ◇      0.05    1.01    1.08  252.42  125.63   12.25   0.65
比較例14    ◇      0.01    0.18    0.24   26.84  109.52   15.68   0.01
比較例15    ◇      0.15    4.23   22.52  108.95   68.75    8.25   0.06
比較例16    ◇      0.58    1.05   86.78  196.38   52.96    8.52   0.26
比較例17    ◇      0.15    1.43    2.13   42.65  108.69   51.36   0.04
発明例 8    △      0.01    0.70    0.78    4.55   13.01    2.96   0.24
従来例11    △    171.50  264.41  655.06  696.81  130.16   12.76   0.29
従来例12    △      0.42    1.35    4.48  187.24  190.72   11.19   0.95
【００５２】
表２および図２から、発明例１〜１０は、硫酸濃度５〜９６％の全範囲において腐食減量が１００ｇ／(ｍ２・ｈ)以下、好ましいものは５０ｇ／(ｍ２・ｈ)以下となって、耐硫酸腐食性に優れていることがわかる。一方、従来例１１、１２、および比較例１３〜１７は、硫酸濃度の違いにより腐食減量が大きくなるものがあり、硫酸濃度０〜１００％の全範囲では耐食性が良好でないことがわかる。特に、従来例１１［(ＪＩＳ  Ｇ  ５１２１)ＳＣＳ１３相当］は硫酸濃度５〜４０％での腐食減量が大きく、従来例１２［(ＪＩＳ  ５１２３１)ＳＣＳ１６相当］は硫酸濃度４０〜６０％中濃度付近での腐食減量が大きく、耐硫酸腐食性が不十分であることがわかる。
【００５３】
図３は、表２での硫酸濃度６０％における、各組成と腐食減量の関係を示す図である。
【００５４】
表２および図３から、Ｃは、０．５％以下含有の発明例１と発明例８は腐食減量が共に少なく同等であるが、Ｃが０．５％を超えて含有する比較例１７は腐食減量が１００ｇ／（ｍ２・ｈ）を超え上昇しており、Ｃは０．５％以下であれば良いことがわかる。
【００５５】
Ｓは、発明例２と発明例８の比較から、その増加に伴い腐食減量も増加する傾向にあり、Ｓは０．２％以下で耐硫酸腐食性が確保できると予想される。
【００５６】
Ｃｒは、図３では示さないが表２での発明例３と発明例８の比較から、Ｃｒの増加は耐硫酸腐食性を損なうおそれがあることがわかる。
【００５７】
Ｃｕは、発明例４、５、８に示すように、Ｃｕが１％以上から増加するに従って腐食減量が少なく、最も腐食が激しい中濃度(４０％および６０％)の硫酸濃度においても腐食減量は４０ｇ／（ｍ2・ｈ）となっている。特にＣｕを５％付近まで添加させた発明例４では腐食減量が殆どなく、非常に優れた耐硫酸腐食性を示していることがわかる。また、表２で、Ｍｏ、Ｗとも含有させずにＣｕを２％添加した参考例７は、（ＪＩＳ  Ｇ５１２１）ＳＣＳ１３相当の従来例１１に比較して、硫酸濃度４０％において腐食減量が約１／１０に減少していることからも、Ｃｕは耐硫酸腐食性の向上に大きく寄与することがわかる。一方、Ｃｕが１％未満と少ない比較例１３は腐食減量が多くなっており、また一方で、Ｃｕが６％を超える比較例１４も腐食減量が多くなっており、Ｃｕは１〜６％が耐硫酸腐食性での好適な範囲である。ただし、Ｃｕが１〜６％の範囲内であっても、比較例１５のように（Ｎｉ／Ｃｕ）が２より小さいと、腐食減量が増大することから、（Ｎｉ／Ｃｕ）を２以上として、Ｃｕと同時にＮｉを制御する必要がある。
【００５８】
表２で、Ｎｉ含有量を８％未満と少なくした比較例１６は、腐食減量が大きくなっていることから、Ｎｉの添加は耐硫酸腐食性の向上に有効であることがわかる。
【００５９】
Ｍｏは、表２での発明例１１と発明例１５の比較から、Ｍｏの増加により、腐食減量が小さくなっていることから、Ｍｏの添加は耐硫酸腐食性の向上に有効であることが分かる。また、Ｍｏの一部をＷで置換して添加した発明例６も良好な耐硫酸腐食性を示している。さらに、発明例９と発明例１０のＢまたはＮの添加も良好な耐硫酸腐食性を示している。参考例７、発明例１１、１２、１４、１５は、オーステナイト基地に若干のフェライト組織を含んでいるが、従来例１１の（ＪＩＳ  Ｇ  ５１２１）ＳＣＳ１３相当と比較してＣｕ添加の効果により耐硫酸腐食性が大きく向上している。発明例１１〜１４は、ＭｏおよびＣｕの含有を少なくしたものであるが、特に低濃度域における耐硫酸腐食性が向上している。
【００６０】
また、表２で、発明例８、従来例１１［（ＪＩＳ  Ｇ５１２１）ＳＣＳ１３相当］、および従来例１２［（ＪＩＳ  Ｇ  ５１２１）ＳＣＳ１６相当］の固溶化処理を施さない試験片（△）の硫酸腐食減量は、固溶化処理を施した試験片（◇）と同等である。特に、発明例８は固溶化処理の有無に拘わらず非常に良好な耐硫酸腐食性を示しており、固溶化処理を施さなくても、ＥＧＲ系部品として耐硫酸腐食性が確保されていることがわかる。
【００６１】
（再循環ガスからの凝縮水（混酸）による耐食性の評価）
実機エンジンを運転して、再循環ガスから硫酸を含む凝縮水（混酸）を採取し、さらにｐＨ−（マイナス）１．０程度の強酸に調整した。そして、この凝縮水（混酸）の強酸に、発明例８、発明例１１、従来例１１［（ＪＩＳ  Ｇ  ５１２１）ＳＣＳ１３相当］を、６０℃で５時間浸漬して腐食減量を測定した。腐食減量［ｇ／（ｍ２・ｈ）］の測定結果を図４に示す。図４で、従来例１１は全面腐食となって大きな腐食減量値を示した。一方、発明例８、発明例１１は何れも腐食減量が５ｇ／（ｍ２・ｈｒ）以下で、従来例１１の約１／１００と極めて優れた耐食性の評価結果が得られた。
【００６２】
【実施例】
図１は、ＥＧＲ系部品のひとつの、ＥＧＲバルブの断面図である。図１で、ＥＧＲバルブ１０は、弁口１１ａから出口１１ｂまでＥＧＲ流路１１ｃが形成された弁箱１１と、弁口１１ａに取り付けられた弁座１３と、この弁座１３に離着座する弁棒１４ａと一体となった弁体１４とを有する。また、弁棒１４ａは弁箱１１に固定されたガイド１５で摺動自在に支承され、弁箱１１の上部にはコントローラ（図示せず）で制御された圧縮空気で作動するアクチュエータ１６を有する。また、ＥＧＲクーラで冷却しきれなかった再循環ガスによるＥＧＲバルブ１０への熱影響を低減するため、ＥＧＲ流路１１ｃの周囲には冷却水循環路１７を設けている。そして、アクチュエータ１６が作動しない状態では、スプリング室１８のスプリング１８ａにより弁体１４で弁口１１ａを塞ぎ、エンジンの定常走行時には弁口１１ａの開度を増減調整して、排気ガスの一部を吸気側に混合して再循環させ、再循環ガスの持つ熱容量により燃焼温度を低下させてＮＯｘを低減している。
【００６３】
弁箱１１は、以下のようにして作製した。先ず、ＥＧＲ流路１１ｃの最小肉厚ｔ１１が３ｍｍ以下の２．５ｍｍとなるキャビティを持つ鋳型を準備した。一方、実施の形態の表１での発明例８の組成となるオーステナイト系ステンレス鋳鋼で、図１のＥＧＲバルブ１０での弁箱１１を鋳造した。なお、鋳造にあたっては、１００ｋｇ用高周波炉を用いて大気溶解し、直ちに１５５０℃以上で出湯し、鋳型に１５００℃以上で注湯して行った。そして、鋳造凝固後、鋳仕上げを行い、所要部位に機械加工を行い、１０５０〜１１５０℃の温度範囲で固溶化処理を施した。鋳造時の湯流れは良く、鋳造欠陥の発生は見られず健全なものであった。また、機械加工においても切削性において問題は生じなかった。そして、弁座１３を弁箱１１に圧入すると共に、ほかの部品も組み立ててＥＧＲバルブ１０とした。
【００６４】
ＥＧＲバルブ１０を実車に搭載した結果、弁箱１１のＥＧＲ流路１１ｃの肉厚ｔ１１を３ｍｍ以下の２．５ｍｍとしているので軽量であり、また、弁箱１１の耐硫酸腐食性は向上していて強酸の硫酸水での腐食の進行が少なく、再循環ガスが洩れるのを抑制できた。
【００６５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明のとおり、本発明のＥＧＲ系部品は、耐硫酸腐食性に優れるので、強酸の硫酸水による腐食の進行を少なくして再循環ガスの洩れを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態でのＥＧＲバルブの断面図である。
【図２】硫酸濃度ごとの各試験片の腐食減量を示す図である。
【図３】表２での硫酸濃度６０％における、各組成と腐食減量の関係を示す図である。
【図４】再循環ガスからの凝縮水（混酸）による、各組成と腐食減量の関係を示す図である。
【図５】従来のＥＧＲバルブ４０の一例の断面図である。
【図６】ＥＧＲバルブが取り付けられたディーゼルエンジンの模式平面図である。
【符号の説明】
１０、４０：ＥＧＲ（排気ガス再循環）バルブ
１１、４１：弁箱
１１ａ、４１ａ：弁口
１１ｂ、４１ｂ：出口
１１ｃ、４１ｃ：ＥＧＲ流路
４１ｄ：凹状部
４２：ホルダ
１３、４３：弁座
１４、４４：弁体
１４ａ、４４ａ：弁棒
１５、４５：ガイド
１６、４６：アクチュエータ
１７、４７：冷却水循環路
１８、４８：スプリング室
１８ａ、４８ａ：スプリング
５２：排気マニホルド
５３：吸気マニホルド
５４：ＥＧＲ通路
５５：コントローラ
５６：ＥＧＲクーラ
５７：シリンダ
５８：燃料噴射ノズル
５９：タービンハウジング
６０ａ、６０ｂ：排気ガス浄化用触媒およびフィルタ
６１：排気ガス
６２：過給機
６３：吸入空気
【図１】
0004042102.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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