JP2016023341A - フェライト系ステンレス鋼およびその製造方法、並びにフェライト系ステンレス鋼を部材とする熱交換器 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)質量%で,C:0.030%以下,N:0.030%以下,Si:1.0%以下,Mn:1.0%以下,P:0.05%以下,S:0.01%以下,Cr:13〜25%,Al:0.003〜0.30%,を含み,残部はFeおよび不可避的不純物からなり,且つ材料表面にAlの酸化物が存在し,その表面被覆率比が5〜70%以下で,赤色レーザーで測定される表面の粗度がRaで0.010〜0.15μmを示し,カチオン比率で示される元素プロファイルからAlの半価値で示される表面からの厚みが5〜300nmを満たすことを特徴とする,フェライト系ステンレス鋼。
(2)質量%で,C:0.030%以下,N:0.030%以下,Si:1.0%以下,Mn:1.0%以下,P:0.05%以下,S:0.01%以下,Cr:13〜25%,Ti:0.001〜0.30%,Al:0.003〜0.30%,を含み,残部はFeおよび不可避的不純物からなり,且つ材料表面にTi,Alの一方または両方の酸化物が存在し,その表面被覆率比が5〜70%以下で,赤色レーザーで測定される表面の粗度がRaで0.010〜0.15μmを示し,カチオン比率で示される元素プロファイルからTi,Alの半価値で示される表面からの厚みがTiまたはAlの大きい方で5〜300nmを満たすことを特徴とする,フェライト系ステンレス鋼。
(3)さらに質量%で,Mo:3%以下、Nb:0.05〜1.0%のどちらか一方、又は、両方を含有することを特徴とする(1)又は(2)に記載のフェライト系ステンレス鋼。
(4)さらに質量%で、Ni:2.0%以下,Cu:1.0%以下,Sn,Sb,Zr、Co,W:0.5%以下のうち1種または2種以上を含有することを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載のフェライト系ステンレス鋼。
(5)さらに質量%で、V:1.0%以下,B:0.0030%以下,Mg:0.0020%以下,La:0.1%以下,Y:0.1%以下,Hf:0.1%以下,REM:0.1%以下のうち1種または2種以上を含有することを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載のフェライト系ステンレス鋼。
(6) さらに質量%で、Ga:0.05%以下含有することを特徴とする前記(1)〜(5)のいずれかに記載のフェライト系ステンレス鋼。
(7) さらに質量%で、Ca:0.0050%以下含有することを特徴とする前記(1)〜(6)のいずれかに記載のフェライト系ステンレス鋼。
(8) 前記酸化物を形成する手段として,昇温時400℃に至るまでに真空度を1×10-2Pa未満とし,均熱温度900〜1200℃で均熱時間120分以内で熱処理し,均熱温度に達してからの真空度を10-2〜101Paに調整することを特徴とする(1)〜(7)のいずれかに記載のフェライト系ステンレス鋼の製造方法。
(9)熱交換器用であることを特徴とする上記(1)〜(7)のいずれかに記載のフェライト系ステンレス鋼。
(10)上記(1)〜(7)のいずれかに記載のフェライト系ステンレス鋼を部材として含む熱交換器。
(1)熱交換特性は,特に凝縮水の潜熱を利用するタイプの熱交換器においては,最表層にごく微細な凹凸を付与することが有効である。その微細な凹凸はAlまたはTiおよびAlの酸化物を適正に析出させることで達成できる。
(2)耐食性は,(1)で表層に析出させたAlまたはTiおよびAlの酸化物皮膜により向上する。
(3)熱交換器構造体を製造する際に不可欠なろう付け性は,前記AlまたはTiおよびAlの酸化物皮膜の過剰な形成により阻害されるため,酸化物の厚み・組成だけでなく,その生成時期を適正に制御する必要がある。
次に,熱処理雰囲気の影響を調査した。具体的には,試験材は表1のNo10を用いて,熱処理における昇温時400℃までの真空度を1×10-1Pa,1×10-2Pa、0.5×10-2に下げた場合で実施した。その結果を表1のNo13〜14、19に示す。昇温時の真空度が低いほど,ろう材が溶融する前に表面の酸化が開始されるために,過剰に表面のTi,Alが濃化し,ろう付け性が低下した。更に均熱温度域での雰囲気の影響を調査するために,試験材は表1のNo10を用いて,均熱温度での真空度のみを変更した。その結果,均熱温度での真空度を5×10-3Paと高真空のままとしたNo15では,Ti,Alの酸化物生成が抑制され,ろう付け性は良好であるものの,耐食性および凝縮水捕捉率は発明条件であるNo10と比較して向上しなかった。また均熱温度での真空度を5×101Paにまで下げた場合には,その表面は外観上も濃い褐色を呈しており,皮膜組成は表層にはTi,Alは検出されず大部分がFe主体の酸化物となっていた。このため耐食性は発明条件であるNo10に対して極めて低下した。
Claims (10)
- 質量%で,
C:0.030%以下,N:0.030%以下,Si:1.0%以下,Mn:1.0%以下,P:0.05%以下,S:0.01%以下,Cr:13〜25%,Al:0.003〜0.30%,を含み,残部はFeおよび不可避的不純物からなり,且つ材料表面にAlの酸化物が存在し,その表面被覆率比が5〜70%で,赤色レーザーで測定される表面の粗度がRaで0.010〜0.15μmを示し,カチオン比率で示される元素プロファイルからAlの半価値で示される表面からの厚みが5〜300nmを満たすことを特徴とする,フェライト系ステンレス鋼。 - 質量%で,
C:0.030%以下,N:0.030%以下,Si:1.0%以下,Mn:1.0%以下,P:0.05%以下,S:0.01%以下,Cr:13〜25%,Ti:0.001〜0.30%,Al:0.003〜0.30%,を含み,残部はFeおよび不可避的不純物からなり,且つ材料表面にTi,Alの一方または両方の酸化物が存在し,その表面被覆率比が5〜70%で,赤色レーザーで測定される表面の粗度がRaで0.010〜0.15μmを示し,カチオン比率で示される元素プロファイルからTi,Alの半価値で示される表面からの厚みがTiまたはAlの大きい方で5〜300nmを満たすことを特徴とする,フェライト系ステンレス鋼。 - さらに質量%で,Mo:3%以下、Nb:0.05〜1.0%のどちらか一方、又は、両方を含有することを特徴とする請求項1又は2に記載のフェライト系ステンレス鋼。
- さらに質量%で、Ni:2.0%以下,Cu:1.0%以下,Sn,Sb,Zr、Co,W:0.5%以下のうち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1〜3のいずれかに記載のフェライト系ステンレス鋼。
- さらに質量%で、V:1.0%以下,B:0.0030%以下,Mg:0.0050%以下,La:0.1%以下,Y:0.1%以下,Hf:0.1%以下,REM:0.1%以下、のうち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1〜4のいずれかに記載のフェライト系ステンレス鋼。
- さらに質量%で、Gaを0.05%以下含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のフェライト系ステンレス鋼。
- さらに質量%で、Caを0.0050%以下含有することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のフェライト系ステンレス鋼。
- 前記酸化物を形成する手段として,昇温時400℃に至るまでに真空度を1×10-2Pa未満とし,均熱温度900〜1200℃で均熱時間120分以内で熱処理し,均熱温度に達してからの真空度を10-2〜101Paに調整することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のフェライト系ステンレス鋼の製造方法。
- 熱交換器用であることを特徴とする請求項1〜7の何れかに記載のフェライト系ステンレス鋼。
- 請求項1〜7の何れかに記載のフェライト系ステンレス鋼を部材として含む熱交換器。
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