(57)【要約】【課題】従来よりも熱疲労特性が十分に改善されたフェライト系ステンレス鋼材を提供する。【解決手段】Ｃ：０．０００質量％超０．０３０質量％以下、Ｓｉ：０．００質量％超１．００質量％以下、Ｍｎ：０．００質量％超１．５０質量％以下、Ｃｒ：１５．０〜２５．０質量％、Ｍｏ：１．００〜４．００質量％、Ｃｏ：１．００〜５．００質量％、Ｎ：０．０００質量％超０．０３０質量％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる組成を有するフェライト系ステンレス鋼材であって、下記式（１）、（２）、（３）、（４）で表されるいずれかの条件を満足するものであって、上記フェライト系ステンレス鋼材の総質量に対するＣｒ、Ｍｏ、Ｃｏの含有割合が更に特定の条件を満足するものである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：０．０００質量％超０．０３０質量％以下、Ｓｉ：０．００質量％超１．００質量％以下、Ｍｎ：０．００質量％超１．５０質量％以下、Ｃｒ：１５．０〜２５．０質量％、Ｍｏ：１．００〜４．００質量％、Ｃｏ：１．００〜５．００質量％、Ｎ：０．０００質量％超０．０３０質量％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる組成を有するフェライト系ステンレス鋼材であって、
下記式（１）〜（４）で表されるいずれかの条件を満足する、フェライト系ステンレス鋼材。
０．２５×ＷＣｒ＋０．３０×ＷＭｏ＋０．６０×ＷＣｏ≧６．２（ただし、ＷＣｒ≦２０、ＷＣｏ≦３．０）    （１）
０．２５×ＷＣｒ＋０．３０×ＷＭｏ−０．１０×ＷＣｏ≧４．１（ただし、ＷＣｒ≦２０、ＷＣｏ＞３．０）    （２）
０．１５×ＷＣｒ−０．３０×ＷＭｏ−０．６０×ＷＣｏ≦１．８（ただし、ＷＣｒ＞２０、ＷＣｏ≦３．０）    （３）
０．１５×ＷＣｒ−０．３０×ＷＭｏ＋０．１０×ＷＣｏ≦３．９（ただし、ＷＣｒ＞２０、ＷＣｏ＞３．０）    （４）
（式（１）、（２）、（３）、（４）中、ＷＣｒ、ＷＭｏ、ＷＣｏはそれぞれ、前記フェライト系ステンレス鋼材の総質量に対するＣｒ、Ｍｏ、Ｃｏの含有割合（単位：質量％）を示す。）
【請求項２】
Ｎｂ：０．００質量％超０．８０質量％以下、Ｔｉ：０．００質量％超０．４０質量％以下、及びＷ：０．００質量％超３．００質量％以下からなる群より選ばれる１種以上の元素を更に含有する、請求項１に記載のフェライト系ステンレス鋼材。
【請求項３】
３０℃〜１０００℃間での熱膨張係数が１１．５×１０−６／℃以下である、請求項１又は２に記載のフェライト系ステンレス鋼材。 
【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材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
使用に際し常温から高温域までの昇温、及び高温域から常温までの降温を繰り返す熱サイクル環境に曝される部材は、その熱サイクルに対する耐久性を保持するために、熱疲労特性に優れることが重要となる。このような部材としては、例えば、自動車排ガスが大気中に排出される前にその排ガスに接触するエキゾーストマニホールドなどの自動車排ガス部材が挙げられる。図１に、一回の熱サイクルにおけるステンレス鋼材の応力−歪み曲線を模式的に示す。この図１において発生応力が０となる二点間の歪み差を非弾性歪み範囲と定義する。非弾性歪み範囲が小さくなるほど、一回の熱サイクル当たりの塑性変形量が小さくなる結果、熱疲労特性が向上する、すなわち熱サイクル環境に曝されても鋼材が劣化し難くなる。
【０００３】
ところで近年、環境問題の高まりから自動車排ガス規制が厳しくなっており、自動車の燃費やエンジンの燃焼効率を更に高めることが必要とされている。そのため、自動車排ガスの温度も高いところで１０００℃程度にまで上昇する傾向にある。ところが、現在実用化されている自動車排ガス部材は、最も熱疲労特性に優れるＳＵＳ４４４鋼を採用しても、１０００℃では十分な熱疲労特性が得られない。そこで、１０００℃程度又はそれ以上の温度でも十分に優れた熱疲労特性を示す鋼材が切望されている。
【０００４】
従来、そのような鋼材を得るために、鋼に特殊元素を添加し高温強度を高めることで上記非弾性歪み範囲を小さくする手法が主に試みられている。例えば特許文献１には、Ｆｅ−Ｃｒフェライト系合金での熱膨張係数の低下を意図して、質量％で、Ｃ：０．０３％以下、Ｍｎ：５．０％以下、Ｃｒ：６〜４０％、Ｎ：０．０３％以下を含有し、Ｓｉ：５％以下、Ｗ：２．０％以上６．０％以下、析出Ｗ：０．１％以下、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、２０℃〜８００℃の平均熱膨張係数が１２．６×１０−６／℃より小さいことを特徴とするフェライト系Ｃｒ含有鋼材が提案されている。
【特許文献１】特開２００５−２０６９４４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で提案されたように単に特殊元素を鋼に添加するだけでは、１０００℃程度での高温強度は僅かに向上するに過ぎない。これでは熱疲労特性の改善効果が十分ではなく、素材コスト、加工性、低温靱性の点も合わせて総合的に考慮すると、むしろ不利になることを避けられない。
【０００６】
そこで、本発明は上記事情にかんがみてなされたものであり、従来よりも熱疲労特性が十分に改善されたフェライト系ステンレス鋼材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】
【０００７】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、フェライト系ステンレス鋼材にＭｏ、Ｃｏを多量に添加することで低熱膨張化することが有効であると考えた。すなわち、本発明者らは、熱サイクルにおいて発生する歪みを低熱膨張化により減少させることで非弾性歪み範囲を小さくでき、本発明の目的を達成できると推測した。この概念を、熱サイクルにおける応力−歪み曲線で示すと、図２のようになる。
【０００８】
そして、本発明者らは、更に詳細に検討を重ねた結果、Ｍｏ、Ｃｏを添加したフェライト系ステンレス鋼材に、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｏを更に所定量添加することで低熱膨張化が実現できることを見出した。
【０００９】
すなわち、本発明のフェライト系ステンレス鋼材は、Ｃ：０．０００質量％超０．０３０質量％以下、Ｓｉ：０．００質量％超１．００質量％以下、Ｍｎ：０．００質量％超１．５０質量％以下、Ｃｒ：１５．０〜２５．０質量％、Ｍｏ：１．００〜４．００質量％、Ｃｏ：１．００〜５．００質量％、Ｎ：０．０００質量％超０．０３０質量％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる組成を有するフェライト系ステンレス鋼材であって、下記式（１）、（２）、（３）、（４）で表されるいずれかの条件を満足するものである。
０．２５×ＷＣｒ＋０．３０×ＷＭｏ＋０．６０×ＷＣｏ≧６．２（ただし、ＷＣｒ≦２０、ＷＣｏ≦３．０）    （１）
０．２５×ＷＣｒ＋０．３０×ＷＭｏ−０．１０×ＷＣｏ≧４．１（ただし、ＷＣｒ≦２０、ＷＣｏ＞３．０）    （２）
０．１５×ＷＣｒ−０．３０×ＷＭｏ−０．６０×ＷＣｏ≦１．８（ただし、ＷＣｒ＞２０、ＷＣｏ≦３．０）    （３）
０．１５×ＷＣｒ−０．３０×ＷＭｏ＋０．１０×ＷＣｏ≦３．９（ただし、ＷＣｒ＞２０、ＷＣｏ＞３．０）    （４）
ここで、式（１）、（２）、（３）、（４）中、ＷＣｒ、ＷＭｏ、ＷＣｏはそれぞれ、上記フェライト系ステンレス鋼材の総質量に対するＣｒ、Ｍｏ、Ｃｏの含有割合（単位：質量％）を示す。
上記式（１）〜（４）における各元素の含有割合の係数は、その元素１質量％当たりの熱膨張係数の変化量を示す。各元素の含有割合が、Ｃｒ及びＣｏの各含有割合の範囲内で、該当する上記式（１）〜（４）のいずれかの条件を満足することで、フェライト系ステンレス鋼材の熱膨張係数が１１．５×１０−６／℃以下となる。
【００１０】
また、本発明のフェライト系ステンレス鋼材は、Ｎｂ：０．００質量％超０．８０質量％以下、Ｔｉ：０．００質量％超０．４０質量％以下、及びＷ：０．００質量％超３．００質量％以下からなる群より選ばれる１種以上の元素を更に含有すると好ましい。これにより、本発明のフェライト系ステンレス鋼材は、熱疲労特性に一層優れたものとなる。
【００１１】
また、本発明のフェライト系ステンレス鋼材は、３０℃〜１０００℃間での熱膨張係数が１１．５×１０−６／℃以下であると好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のフェライト系ステンレス鋼材によれば、従来よりも熱疲労特性を十分に改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、単に「本実施形態」という。）について詳細に説明する。
【００１４】
まず、本実施形態のフェライト系ステンレス鋼材（以下、場合によって単に「ステンレス鋼材」、「鋼材」ともいう。）について説明する。本実施形態のフェライト系ステンレス鋼材は、Ｃ：０．０００質量％超０．０３０質量％以下、Ｓｉ：０．００質量％超１．００質量％以下、Ｍｎ：０．００質量％超１．５０質量％以下、Ｃｒ：１５．０〜２５．０質量％、Ｍｏ：１．００〜４．００質量％、Ｃｏ：１．００〜５．００質量％、Ｎ：０．０００質量％超０．０３０質量％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる組成を有するフェライト系ステンレス鋼材であって、下記式（１）、（２）、（３）、（４）で表されるいずれかの条件を満足するものである。
０．２５×ＷＣｒ＋０．３０×ＷＭｏ＋０．６０×ＷＣｏ≧６．２（ただし、ＷＣｒ≦２０、ＷＣｏ≦３．０）    （１）
０．２５×ＷＣｒ＋０．３０×ＷＭｏ−０．１０×ＷＣｏ≧４．１（ただし、ＷＣｒ≦２０、ＷＣｏ＞３．０）    （２）
０．１５×ＷＣｒ−０．３０×ＷＭｏ−０．６０×ＷＣｏ≦１．８（ただし、ＷＣｒ＞２０、ＷＣｏ≦３．０）    （３）
０．１５×ＷＣｒ−０．３０×ＷＭｏ＋０．１０×ＷＣｏ≦３．９（ただし、ＷＣｒ＞２０、ＷＣｏ＞３．０）    （４）
ここで、式（１）、（２）、（３）、（４）中、ＷＣｒ、ＷＭｏ、ＷＣｏはそれぞれ、上記フェライト系ステンレス鋼材の総質量に対するＣｒ、Ｍｏ、Ｃｏの含有割合（単位：質量％）を示す。
【００１５】
本実施形態のフェライト系ステンレス鋼材は、高温強度、特にクリープ特性を改善するために、Ｃ及びＮを含有する。ただし、鋼材中のＣ及びＮの含有割合は、鋼材の総質量に対してそれぞれ０．０００質量％超０．０３０質量％以下であると好ましく、それらの合計の含有割合が０．０３０質量％以下であるとより好ましい。これにより、ステンレス鋼材の酸化特性、加工性、低温靱性及び溶接性を更に優れたものとでき、また、Ｃ及びＮを固定するためにこれらと反応して炭窒化物を形成するＴｉ、Ｎｂの添加量をより減少することが可能となる。
【００１６】
本実施形態のフェライト系ステンレス鋼材は、高温酸化を抑制する観点、特にスケール剥離性を抑制する観点から、Ｓｉを含有する。ただし、鋼材中のＳｉの含有割合（ＷＳｉ）は、鋼材の総質量に対して０．００質量％超１．００質量％以下であると好ましく、０．１０〜０．５０質量％であるとより好ましい。これにより、鋼材の加工性、特に延性の低下をより有効に防止することができ、低温靱性の低下を更に効果的に抑制することができる。
【００１７】
本実施形態のフェライト系ステンレス鋼材は、高温酸化を抑制する観点、特にスケール剥離性を抑制する観点から、Ｍｎを含有する。ただし、鋼材中のＭｎの含有割合は、鋼材の総質量に対して０．００質量％超１．５０質量％以下であると好ましく、０．００質量％超１．００質量％以下であるとより好ましい。これにより、鋼材の加工性及び溶接性の低下をより抑制することができる。また、Ｍｎはオーステナイト相安定化元素であるため、Ｃｒの含有量が少ない場合にＭｎの添加によりマルテンサイト相の形成が促進され、熱疲労特性及び加工性が低下することとなる。この熱疲労特性及び加工性の低下を更に有効に防止する観点からも、鋼材中のＭｎの含有割合を上記範囲内に調整することが好ましい。
【００１８】
本実施形態のフェライト系ステンレス鋼材は、その低熱膨張化、すなわち熱膨張係数の低下を実現すると共に、フェライト相を安定化し、高温材料に重要視される耐酸化性を高める観点から、Ｃｒを含有する。ただし、鋼材中のＣｒの含有割合は、鋼材の総質量に対して１５．０〜２５．０質量％であり、１８．０〜２３．０質量％であると好ましい。これにより、鋼材は更に優れた熱疲労特性を示すと共に、その脆化を抑制し、硬さの上昇に伴う加工性の低下をより有効に防止することができる。
【００１９】
本実施形態のフェライト系ステンレス鋼材は、優れた熱疲労特性を高いレベルで確保する観点から、Ｍｏを含有する。本実施形態の鋼材の熱疲労特性をより優れたものとするために、鋼材中のＭｏの含有割合は、鋼材の総質量に対して１．００質量％以上であると好ましく、１．５０質量％以上であるとより好ましい。また、Ｍｏの含有割合の上限は、４．００質量％であると好ましく、３．００質量％であるとより好ましい。これにより、鋼材の脆化を抑制し、硬さの上昇に伴う加工性の低下をより有効に防止することができる。また、材料コストの低減にも繋がる。
【００２０】
本実施形態のフェライト系ステンレス鋼材は、優れた熱疲労特性を高いレベルで確保する観点から、Ｃｏを含有する。ＣｏはＣｒ、Ｍｏと同様に鋼材の熱膨張を抑制する作用を有するが、その熱膨張抑制効果は、Ｃｒ、Ｍｏよりも非常に大きなものである。熱膨張抑制効果をより高いレベルで奏する観点から、鋼材中のＣｏの含有割合は、鋼材の総質量に対して１．００質量％以上であり、２．５０質量％以上であるとより好ましい。ただし、熱膨張抑制効果の向上の程度が小さくなる観点、及び材料コストを抑制する観点から、Ｃｏの含有割合は５．００質量％以下であると好ましく、４．００質量％以下であるとより好ましい。
【００２１】
本実施形態のフェライト系ステンレス鋼材は、炭窒化物を形成してＣ、Ｎを固定することで、高温強度を上昇させる観点から、Ｎｂを含有してもよい。この効果を更に有効に発揮させる観点から、鋼材中のＮｂの含有割合は、下記式（５）
ＷＮｂ≧８×（ＷＣ＋ＷＮ）    （５）
で表される条件を満足することが好ましい。ここで、式（５）中、ＷＮｂ、ＷＣ、ＷＮはそれぞれ鋼材の総質量に対するＮｂ、Ｃ、Ｎの含有割合（単位：質量％）を示す。炭窒化物を形成しないＮｂは鋼材の材料強度を高める点で有効である。ただし、鋼材の加工性、低温靱性及び溶接高温割れに対する感受性の低下を抑制する観点から、鋼材中のＮｂの含有割合は、鋼材の総質量に対して０．００質量％超０．８０質量％以下であると好ましく、０．００質量％超０．５０質量％以下であるとより好ましく、０．００質量％超０．３０質量％以下であると更に好ましい。
【００２２】
本実施形態のフェライト系ステンレス鋼材は、高温強度を高めると共に中温域から常温での強度も改善する観点から、Ｗを含有すると好ましい。ＷはＣと結合して主にＭ２３Ｃ６型炭化物を形成することで上述の効果を奏する。ただし、鋼材中のＷの含有割合は、鋼材の総質量に対して０．００質量％超３．００質量％以下であると好ましい。これにより、鋼材の脆化を抑制し、硬さの上昇に伴う加工性の低下をより有効に防止することができる。また、材料コストの低減にも寄与できる。
【００２３】
本実施形態のフェライト系ステンレス鋼材は、炭窒化物を形成してＣ、Ｎを固定することで、加工性を向上させる観点から、Ｔｉを含有してもよい。この効果を更に有効に発揮させる観点から、鋼材中のＴｉの含有割合は、下記式（６）
ＷＴｉ≧５×（ＷＣ＋ＷＮ）    （６）
で表される条件を満足することが好ましい。ここで、式（６）中、ＷＴｉ、ＷＣ、ＷＮはそれぞれ鋼材の総質量に対するＴｉ、Ｃ、Ｎの含有割合（単位：質量％）を示す。鋼材の加工性の低下を防止し、材料コストを低減する観点から、鋼材中のＴｉの含有割合は、鋼材の総質量に対して０．００質量％超０．４０質量％以下であると好ましく、０．００質量％超０．３０質量％以下であるとより好ましい。
【００２４】
本実施形態のフェライト系ステンレス鋼材は、上記式（１）、（２）、（３）、（４）で表されるいずれかの条件を満足する。このような組成を有することにより、本実施形態の鋼材は、優れた低熱膨張化を実現でき、熱疲労特性が十分に改善されたフェライト系ステンレス鋼材を提供することができる。例えば、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｏはいずれも鋼材の熱膨張係数を低下させるのに寄与するものである。そこで、Ｃｒ及びＣｏの含有割合が一定の範囲においては、上記式（１）で表される条件を満足するようにこれらの元素の含有割合を多くして、鋼材の熱膨張係数を低下させる。一方で、Ｃｏを過剰に含有させると、鋼材の熱膨張係数が上昇傾向に転じてしまう。そこで、Ｃｏの含有割合が上記式（１）におけるものよりも高くなる範囲では、上記式（２）で表される条件を満足するようにＣｏの含有割合を抑制しつつ、Ｍｏ、Ｃｒの含有割合を多くして、鋼材の熱膨張係数の上昇を抑制する。同様に上記式（３）、（４）で表される条件も、Ｃｒ、Ｃｏの含有割合がそれぞれ一定の範囲において、Ｍｏ及びＣｏの添加による低熱膨張化及び高熱膨張化を総合的に考慮して設定されたものである。
【００２５】
本実施形態のフェライト系ステンレス鋼材は、上記各元素の他、例えば一般的な不純物元素であるＰ、Ｓ、Ｏなどを含有してもよい。ただし、その含有量は可能な限り少なくすることが好ましい。鋼材中のＰ、Ｓ、Ｏの含有割合は、鋼材の総質量に対して、それぞれ０．０４０質量％以下、０．０３０質量％以下、０．０２０質量％以下であると好ましい。ただし、本実施形態の鋼材の加工性や靱性を更に高めるために、これらの元素を更に少なくしてもよい。また、本実施形態のフェライト系ステンレス鋼材は、耐熱性を改善する元素であるＺｒ、Ｙ、ＲＥＭ（希土類元素）、熱間加工性を改善する元素であるＣａ、Ｍｇ、Ｂなどを、本発明の目的を阻害しない範囲において、必要に応じて含有してもよい。
【００２６】
本実施形態のフェライト系ステンレス鋼材は、各元素の組成を上述の範囲で調整することにより、３０℃〜１０００℃間での熱膨張係数を１１．５×１０−６／℃以下にすることができる。これにより、常温から１０００℃を超える程度の高温までの温度範囲で熱サイクルを繰り返す環境に曝されても、本実施形態のフェライト系ステンレス鋼材は、その熱疲労特性を十分に優れた状態で長期に亘って保持することができる。なお、熱膨張係数は、４ｍｍ×４ｍｍ×５０ｍｍの板状試験片を、示差膨張分析装置（標準試料：石英）により昇温速度１℃／秒で３０℃〜１０００℃に加熱し、その際の試験片の膨張量を測定し、３０℃〜１０００℃での平均熱膨張係数として算出した値である。
【００２７】
また、本実施形態のフェライト系ステンレス鋼材は、各元素の組成を上述の範囲で調整することにより、１０００℃での０．２％耐力を１１．０ＭＰａ以上にすることができる。これにより、高温強度を更に高めてより優れた熱疲労特性を得ることが可能となる。なお、０．２％耐力はＪＩＳ  Ｇ  ０５６７に準拠して測定した値である。
【００２８】
以上説明した本実施形態のフェライト系ステンレス鋼材は、上記組成を有する以外は、常法により製造することができる。また、この鋼材は、常法により板状などの所定の形状に成形、加工されてもよい。
【００２９】
本実施形態のフェライト系ステンレス鋼材は、高温強度を必要以上に高めなくても、低熱膨張化により熱疲労特性を十分に改善すべく合理的な成分設計を本発明者らが検討した結果、初めて完成されたものである。本実施形態のフェライト系ステンレス鋼材は、上述のような組成を有することで、その３０℃〜１０００℃間での熱膨張係数を１１．５×１０−６／℃以下に調整できる。その結果、この鋼材はＳＵＳ４４４鋼などの従来の鋼材よりも優れた熱疲労特性を示す。
【００３０】
本実施形態のフェライト系ステンレス鋼材は、特に最高温度が１０００℃を超える高温域と常温との間での熱サイクル環境に曝される部材に好適に用いられる。そのような用途としては自動車排ガス部材が挙げられ、特にエキゾーストマニホールドが好ましい。その他の用途としては、例えば触媒コンバーターケース、フロントパイプなどの自動車や二輪車排ガス経路部材を始め、ＬＮＧ発電のダクト、マイクロガスタービン、燃料電池改質器、ガスヒートポンプなどの各種排ガス経路部材が挙げられる。
【００３１】
以上、本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【実施例】
【００３２】
以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３３】
（実施例１）
＜フェライト系ステンレス鋼試験片の作製＞
表１に示す組成を有する２１種類のステンレス鋼（鋼Ｎｏ．１〜２１）を真空溶解炉で溶製して３０ｋｇのインゴットに鋳造した。得られたインゴットを熱間圧延し、更に１０５０℃で焼鈍を施すことで、板厚約４．５ｍｍのフェライト系ステンレス熱延焼鈍板を得た。得られた熱延焼鈍板を、４ｍｍ×４ｍｍ×５０ｍｍの板状に切削加工して熱膨張係数測定用の試験片を得た。さらに、この熱延焼鈍板に冷間圧延と仕上焼鈍とを施し、板厚２．０ｍｍの冷延焼鈍板を作製し、高温引張試験に供した。また、上記インゴットから熱間鍛造により直径約２５ｍｍの円柱体を作製し、この円柱体に対して１０５０℃の仕上焼鈍を施して、熱疲労試験用の試験片を得た。表１中、「計算値」は式（１）、（２）、（３）、（４）における左辺のいずれかを用いた計算値であり、用いた式は「式」の欄に示す。なお、比較鋼Ｎｏ．１４はＳＵＳ４４４鋼相当の鋼材である。
【００３４】
【表１】
2009221582.tif 000002
【００３５】
＜熱膨張係数測定＞
上述のようにして得られた板状の試験片を、示差膨張分析装置（株式会社リガク製、赤外線加熱式熱膨張測定装置（ＴＭＡ）、標準試料：石英）により昇温速度１℃／秒で３０℃〜１０００℃に加熱した。その際の試験片の膨張量を測定し、３０℃〜１０００℃での平均熱膨張係数（α３０−１０００℃）として算出した。結果を表２に示す。
【００３６】
【表２】
2009221582.tif 000003
【００３７】
＜引張試験＞
上述のようにして仕上焼鈍して得られた冷延焼鈍板を再度１０５０℃に加熱した後、約３℃／秒の冷却速度で冷却した。冷却後の試験片について、ＪＩＳ  Ｇ  ０５６７に準拠して、１０００℃での０．２％耐力（σ１０００℃）を測定した。結果を表２に示す。
【００３８】
＜熱疲労試験＞
上述のようにして得られた直径約２５ｍｍの円柱体の試験片を標点間部の直径１０ｍｍの熱疲労試験片に更に加工した。サーボパルサ型熱疲労試験装置（株式会社島津製作所製、商品名「ＥＨＦ−ＥＭ  １００ｋＮ」）を用いて、拘束力５０％の条件で大気中で熱サイクルに曝して熱疲労試験を行った。熱サイクルは、２００℃から昇温速度３℃／秒で１０００℃まで昇温し、１０００℃で０．５分間保持し、次いで冷却速度３℃／秒で２００℃まで冷却し、２００℃で０．５分間保持するサイクルを１サイクルとした。この熱サイクルを１０サイクル繰り返し、その際の応力−歪み曲線を作成し、１０サイクル目の非弾性歪み範囲（Δεｐ２００−１０００℃）を導出した。結果を表２に示す。
【００３９】
本発明に係る鋼（発明鋼）Ｎｏ．１〜１３は、いずれもＳＵＳ４４４鋼に相当する比較鋼Ｎｏ．１２よりも高温強度が低くなった。しかしながら、これらの発明鋼は比較鋼よりも熱膨張係数が小さいため、優れた熱疲労特性を示した。一方、比較鋼Ｎｏ．１４よりも熱膨張係数を小さくした比較鋼Ｎｏ．１５〜１８は、１０００℃での０．２％耐力が発明鋼よりも低くなっているにも関わらず、熱膨張係数が大きく、非弾性ひずみ範囲が大きいままであるため、熱疲労特性の改善効果が認められなかった。また、比較鋼Ｎｏ．１９〜２１は、１０００℃での０．２％耐力が発明鋼と同等であるにも関わらず、熱疲労特性の改善効果が認められなかった。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】熱疲労試験の一回の熱サイクルにおけるステンレス鋼材の応力−歪み曲線の模式図である。
【図２】熱疲労試験の一回の熱サイクルにおける従来及び本発明に係るステンレス鋼材の応力−歪み曲線の模式図である。
【図１】
2009221582.tif 000004
【図２】
2009221582.tif 000005