JP5417764B2 - Ferritic stainless steel with excellent thermal fatigue properties and oxidation resistance - Google Patents

Description

本発明は、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て好適なＣｒ含有鋼に関し、特に、優れた熱疲労特性と耐酸化性を兼ね備えたフェライト系ステンレス鋼に関するものである。   The present invention relates to a Cr-containing steel suitable for use in a high-temperature environment such as an exhaust pipe of an automobile or a motorcycle, a catalyst outer cylinder material, an exhaust duct of a thermal power plant, and particularly has excellent thermal fatigue characteristics. The present invention relates to a ferritic stainless steel having oxidation resistance.

自動車のエキゾーストマニホールドや排気パイプ、コンバーターケース、マフラー等に代表される排気系環境下で使用される部材には、熱疲労特性や耐酸化性（以降、上記両特性を総称して「耐熱性」ともいう。）に優れていることが要求される。そのため、このような用途には、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って、排ガス温度が上昇し、現状より高温の９００℃程度まで上昇してくると、Ｔｙｐｅ４２９鋼では、熱疲労特性が不足してくるおそれがある。   Components used in exhaust systems such as automobile exhaust manifolds, exhaust pipes, converter cases, and mufflers have thermal fatigue characteristics and oxidation resistance (hereinafter referred to collectively as “heat resistance”). It is also required to be excellent. For this reason, Cr-containing steel such as Type 429 (14Cr-0.9Si-0.4Nb series) steel to which Nb and Si are added is often used for such applications. However, if the exhaust gas temperature rises with the improvement of engine performance and rises to about 900 ° C., which is higher than the current level, Type 429 steel may have insufficient thermal fatigue characteristics.

この問題に対しては、ＮｂとＭｏを複合添加して高温耐力を向上させたＣｒ含有鋼、例えば、ＪＩＳ Ｇ４３０５に規定されるＳＵＳ４４４（１９Ｃｒ−２Ｍｏ−０．５Ｎｂ）鋼や、Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗを複合添加したフェライト系ステンレス鋼などが開発されている。しかし、希少金属であるＭｏ，Ｗの昨今における異常なまでの価格高騰から、これらの元素を用いないでも同等の耐熱性を有する材料の開発が求められるようになってきている。   For this problem, a Cr-containing steel in which Nb and Mo are added in combination to improve high-temperature yield strength, such as SUS444 (19Cr-2Mo-0.5Nb) steel defined in JIS G4305, Nb, Mo, Ferritic stainless steel with W added in combination has been developed. However, due to the unusually high price of rare metals such as Mo and W, the development of materials having the same heat resistance without using these elements has been demanded.

高価な元素であるＭｏやＷを用いないで、耐熱性に優れた材料を得る技術としては、例えば、特許文献１〜３に開示されたものがある。これらの技術は、熱疲労特性を主にＣｕ添加により向上させているのが特徴である。しかし、発明者らの研究によれば、Ｃｕは、鋼自身の耐酸化性を低下させるだけでなく、加工性をも低下させる元素であることが明らかになってきた。そこで、ＭｏやＷ以外に、Ｃｕの添加をも極力控えた成分設計を行う必要性に迫られている。   As a technique for obtaining a material having excellent heat resistance without using expensive elements such as Mo and W, for example, there are those disclosed in Patent Documents 1 to 3. These techniques are characterized by improving thermal fatigue characteristics mainly by adding Cu. However, studies by the inventors have revealed that Cu is an element that not only lowers the oxidation resistance of steel itself but also reduces workability. Therefore, in addition to Mo and W, there is an urgent need to design a component that minimizes addition of Cu.

ＭｏやＷ，Ｃｕを用いずに耐熱性を高めた材料としては、特許文献４や特許文献５に開示された鋼がある。これらの鋼は、ＶＮ粒子の分散強化を利用して耐熱性の向上を図っているところに特徴がある。また、特許文献６には、Ｖ添加によって加工性に優れたフェライト系ステンレス鋼の製造方法が、特許文献７には、Ｖ添加によって高温疲労特性に優れたフェライト系ステンレス熱延鋼板が開示されている。
ＷＯ２００３／００４７１４号公報 特開２００６−１１７９８５号公報 特開２０００−２９７３５５号公報 特開２００１−３１６７７４号公報 特開平０７−０７０７０９号公報 特開平０６−１５８１６２号公報 特開２０００−１４４３４４号公報 As materials having improved heat resistance without using Mo, W, or Cu, there are steels disclosed in Patent Document 4 and Patent Document 5. These steels are characterized in that heat resistance is improved by utilizing dispersion strengthening of VN particles. Patent Document 6 discloses a method for producing ferritic stainless steel having excellent workability by adding V, and Patent Document 7 discloses a ferritic stainless hot rolled steel sheet having excellent high-temperature fatigue characteristics by adding V. Yes.
WO2003 / 004714 JP 2006-117985 A JP 2000-297355 A JP 2001-316774 A Japanese Patent Laid-Open No. 07-070709 Japanese Patent Laid-Open No. 06-158162 JP 2000-144344 A

しかしながら、発明者らの研究によれば、上記特許文献４〜６および７に開示された鋼は、開示された技術内容に沿って製造しても、本発明が目標とする熱疲労特性や耐酸化性が得られないことがわかり、さらなる検討が必要であることが明らかとなった。   However, according to the studies by the inventors, the steels disclosed in Patent Documents 4 to 6 and 7 described above are manufactured according to the disclosed technical contents, and the thermal fatigue characteristics and acid resistance targeted by the present invention are as follows. As a result, it became clear that further study was necessary.

そこで、本発明の目的は、ＶＮ粒子の分散強化を利用した従来鋼をさらに改良し、Ｍｏ，ＷおよびＣｕを添加することなく優れた熱疲労特性と耐酸化性を兼備したフェライト系ステンレス鋼を提供することにある。ここで、本発明でいう「優れた熱疲労特性と耐酸化性」とは、ＳＵＳ４４４と同等の特性を有すること、具体的には、２００℃／８５０℃の熱疲労特性と１０００℃における耐酸化性がＳＵＳ４４４と同等であることを意味する。   Accordingly, an object of the present invention is to further improve a conventional steel using dispersion strengthening of VN particles, and to provide a ferritic stainless steel having excellent thermal fatigue characteristics and oxidation resistance without adding Mo, W and Cu. It is to provide. Here, “excellent thermal fatigue characteristics and oxidation resistance” as used in the present invention means that they have the same characteristics as SUS444, specifically, thermal fatigue characteristics at 200 ° C./850° C. and oxidation resistance at 1000 ° C. It means that the sex is equivalent to SUS444.

発明者らは、従来のＶＮ粒子の分散強化を利用した鋼では十分な耐熱性（耐熱疲労特性、耐酸化性）が得られない原因について、詳細な研究を重ねた。その結果、Ｎｂを１０×（Ｃ（ｍａｓｓ％）＋Ｎ（ｍａｓｓ％））〜０．６０ｍａｓｓ％の範囲で含有する鋼において、Ｍｏ，ＷおよびＣｕを添加せずに高温強度を高めてＳＵＳ４４４と同等の熱疲労特性を実現するためには、Ｎｂ，ＶおよびＮの含有量を適正範囲に制御する必要があること、具体的には、Ｎの含有量を０．０１５〜０．０４０ｍａｓｓ％、Ｖの含有量を０．１５〜０．６０ｍａｓｓ％の範囲に制御し、なおかつＶとＮの含有量（ｍａｓｓ％）の積（Ｖ×Ｎ）を０．００３〜０．０１５の範囲となるよう制御し、ＶＮの粒子分散強化能を有効に活用する必要があること、さらに、熱疲労特性をより向上させるためには、上記Ｎｂ，Ｖ以外の窒化物形成元素であるＴｉやＺｒ，Ｔａの含有量をも規制する必要があることを見出した。また、１０００℃における耐酸化性を向上し、ＳＵＳ４４４と同等とするためには、Ｍｎの含有量を規制する、具体的には、Ｍｎを０．５ｍａｓｓ％以下とする必要があることを見出し、本発明を完成させた。   The inventors have repeated detailed studies on the reason why sufficient heat resistance (heat fatigue resistance and oxidation resistance) cannot be obtained with conventional steel using dispersion strengthening of VN particles. As a result, in steel containing Nb in the range of 10 × (C (mass%) + N (mass%)) to 0.60 mass%, the high temperature strength is increased without adding Mo, W and Cu, and it is equivalent to SUS444. In order to realize the thermal fatigue properties of Nb, V, and N, it is necessary to control the content within an appropriate range. Specifically, the N content is 0.015 to 0.040 mass%, V Is controlled to be in the range of 0.15 to 0.60 mass%, and the product of V and N content (mass%) (V × N) is controlled to be in the range of 0.003 to 0.015. In addition, it is necessary to effectively utilize the particle dispersion strengthening ability of VN, and in order to further improve the thermal fatigue characteristics, the inclusion of Ti, Zr, and Ta, which are nitride forming elements other than the above Nb and V Finding that the amount needs to be regulated It was. Moreover, in order to improve the oxidation resistance at 1000 ° C. and make it equivalent to SUS444, the content of Mn is regulated, specifically, it is found that Mn needs to be 0.5 mass% or less, The present invention has been completed.

すなわち、本発明は、Ｃ：０．０１５ｍａｓｓ％以下、Ｓｉ：１．０ｍａｓｓ％以下、Ｍｎ：０．５ｍａｓｓ％以下、Ｐ：０．０４０ｍａｓｓ％以下、Ｓ：０．０１０ｍａｓｓ％以下、Ａｌ：０．０３〜０．１０ｍａｓｓ％、Ｃｒ：１６〜２０ｍａｓｓ％、Ｎｉ：０．５ｍａｓｓ％以下、Ｎ：０．０１５〜０．０４０ｍａｓｓ％、Ｖ：０．１５〜０．６０ｍａｓｓ％、Ｎｂ：１０（Ｃ（ｍａｓｓ％）＋Ｎ（ｍａｓｓ％））〜０．６０ｍａｓｓ％、Ｔｉ：０．０１ｍａｓｓ％以下、Ｚｒ：０．０１ｍａｓｓ％以下、Ｔａ：０．０１ｍａｓｓ％以下、Ｍｏ：０．１ｍａｓｓ％以下、Ｗ：０．１ｍａｓｓ％以下含有し、かつＶおよびＮの含有量（ｍａｓｓ％）の積（Ｖ×Ｎ）が、（Ｖ×Ｎ）：０．００３〜０．０１５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ことを特徴とする熱疲労特性と耐酸化性に優れるフェライト系ステンレス鋼である。

That is, the present invention includes C: 0.015 mass% or less, Si: 1.0 mass% or less, Mn: 0.5 mass% or less, P: 0.040 mass% or less, S: 0.010 mass% or less, Al: 0.0. 03 to 0.10 mass %, Cr: 16 to 20 mass%, Ni: 0.5 mass% or less, N: 0.015 to 0.040 mass%, V: 0.15 to 0.60 mass%, Nb: 10 (C ( mass%) + N (mass%)) to 0.60 mass%, Ti: 0.01 mass% or less, Zr: 0.01 mass% or less, Ta: 0.01 mass% or less, Mo: 0.1 mass% or less, W: 0 containing less .1Mass%, and the content of V and N the product of (mass%) (V × N ) is, (V × N): containing meets 0.003 to 0.015, the remainder being F And a ferritic stainless steel having excellent thermal fatigue characteristics and oxidation resistance characterized by having a component composition consisting of unavoidable impurities.

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：０．０００４〜０．００２０ｍａｓｓ％およびＣｏ：０．０５〜０．１ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種または２種を含有することを特徴とする。   In addition to the above component composition, the ferritic stainless steel of the present invention further contains one or two selected from B: 0.0004 to 0.0020 mass% and Co: 0.05 to 0.1 mass%. It is characterized by doing.

本発明によれば、高価なＭｏやＷを用いることなく、かつ、耐酸化性を低下させるＣｕを添加することなくＳＵＳ４４４と同等以上の耐熱性（熱疲労特性と耐酸化性）を有するフェライト系ステンレス鋼を安価に提供することができる。したがって、本発明のフェライト系ステンレス鋼は、自動車の排気部材用として好適であり、産業上格段の効果を奏する。   According to the present invention, a ferrite system having heat resistance (thermal fatigue characteristics and oxidation resistance) equal to or higher than that of SUS444 without using expensive Mo or W and without adding Cu that lowers oxidation resistance. Stainless steel can be provided at low cost. Therefore, the ferritic stainless steel of the present invention is suitable for an automobile exhaust member, and has a remarkable industrial effect.

本発明の上記知見を得る契機となった基礎実験について説明する。
（実験１）まず、１８ｍａｓｓ％Ｃｒ含有鋼の熱疲労特性に及ぼすＮ含有量の影響について調査した。
Ｃ：０．００５〜０．０１０ｍａｓｓ％、Ｓｉ：０．１０〜０．３０ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．１０〜０．３０ｍａｓｓ％、Ａｌ：０．０４２〜０．０４８ｍａｓｓ％、Ｃｒ：１７〜１８．５ｍａｓｓ％、Ｎｂ：０．３８〜０．４３ｍａｓｓ％およびＶ：０．１９〜０．２２ｍａｓｓ％を含有し、Ｎの含有量を０．００８〜０．０４８ｍａｓｓ％の範囲で種々に変化させた鋼を実験室で溶製し、得られた鋼塊を鍛造して３０ｍｍ×３０ｍｍの角材とし、熱処理を施したのち、図１に示した形状、寸法の熱疲労試験片を作製した。次いで、この試験片を、図２に示したように、拘束率０．８で２００℃と８５０℃の間で昇温・降温を繰り返す熱疲労試験に供し、２００℃において検出された荷重が初期の８０％を下回るまでのサイクル数で定義する「熱疲労寿命」を測定した。なお、比較材として、ＳＵＳ４４４（１８Ｃｒ−２Ｍｏ−０．５Ｎｂ鋼）についても、上記と同様にして熱疲労試験片を作製し、同様の熱疲労試験に供した。 The basic experiment that provided the opportunity to obtain the above knowledge of the present invention will be described.
(Experiment 1) First, the influence of the N content on the thermal fatigue properties of 18 mass% Cr-containing steel was investigated.
C: 0.005-0.010 mass%, Si: 0.10-0.30 mass%, Mn: 0.10-0.30 mass%, Al: 0.042-0.048 mass%, Cr: 17-18. Steel containing 5 mass%, Nb: 0.38 to 0.43 mass% and V: 0.19 to 0.22 mass%, and variously changing the N content in the range of 0.008 to 0.048 mass% Was melted in a laboratory, and the obtained steel ingot was forged into a square of 30 mm × 30 mm. After heat treatment, a thermal fatigue test piece having the shape and dimensions shown in FIG. 1 was produced. Next, as shown in FIG. 2, the test piece was subjected to a thermal fatigue test in which the temperature was increased and decreased between 200 ° C. and 850 ° C. with a restraint ratio of 0.8. “Thermal fatigue life” defined by the number of cycles to below 80% was measured. In addition, as a comparative material, also about SUS444 (18Cr-2Mo-0.5Nb steel), the thermal fatigue test piece was produced similarly to the above, and it used for the same thermal fatigue test.

図３は、上記試験結果を、熱疲労寿命とＮ含有量との関係として示したものである。この図３から、ＳＵＳ４４４より優れた熱疲労寿命が得られるＮの含有量は０．０１５〜０．０４０ｍａｓｓ％の範囲であることがわかった。   FIG. 3 shows the test results as a relationship between the thermal fatigue life and the N content. From FIG. 3, it was found that the content of N that provides a thermal fatigue life superior to that of SUS444 is in the range of 0.015 to 0.040 mass%.

（実験２）次に、１８ｍａｓｓ％Ｃｒ含有鋼の熱疲労特性に及ぼすＶ含有量の影響について調査した。
Ｃ：０．００５〜０．０１０ｍａｓｓ％、Ｓｉ：０．１０〜０．３０ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．１０〜０．３０ｍａｓｓ％、Ａｌ：０．０４２〜０．０４８ｍａｓｓ％、Ｃｒ：１７〜１８．５ｍａｓｓ％、Ｎｂ：０．２８〜０．３２ｍａｓｓ％、Ｎ：０．０１９〜０．０２２ｍａｓｓ％を含有し、Ｖの含有量を０．１１〜０．７１ｍａｓｓ％の範囲で種々に変化させた鋼を実験室で溶製し、その後、上記実験１と同様にして、図１に示した熱疲労試験片を作製し、図２に示した熱疲労試験に供して、熱疲労寿命を測定した。 (Experiment 2) Next, the effect of the V content on the thermal fatigue properties of 18 mass% Cr-containing steel was investigated.
C: 0.005-0.010 mass%, Si: 0.10-0.30 mass%, Mn: 0.10-0.30 mass%, Al: 0.042-0.048 mass%, Cr: 17-18. Steel containing 5 mass%, Nb: 0.28 to 0.32 mass%, N: 0.019 to 0.022 mass%, and varying the V content in the range of 0.11 to 0.71 mass% 1 was prepared in the laboratory, and then the thermal fatigue test piece shown in FIG. 1 was produced in the same manner as in Experiment 1 above, and subjected to the thermal fatigue test shown in FIG. 2 to measure the thermal fatigue life.

図４は、上記試験の結果を、熱疲労寿命とＶ含有量との関係として示したものであり、Ｖの含有量が０．１５〜０．６０ｍａｓｓ％の範囲においてＳＵＳ４４４より優れた熱疲労寿命が得られることがわかった。   FIG. 4 shows the results of the above test as the relationship between the thermal fatigue life and the V content. The thermal fatigue life superior to SUS444 in the range where the V content is 0.15 to 0.60 mass%. Was found to be obtained.

（実験３）次に、１８ｍａｓｓ％Ｃｒ含有鋼の熱疲労特性に及ぼすＶとＮの含有量（ｍａｓｓ％）の積（Ｖ×Ｎ）の影響について調査した。
上記実験１および実験２に加えて、ＶおよびＮ以外の成分組成を実験１および実験２と同じくし、ＶとＮの含有量（ｍａｓｓ％）の積（Ｖ×Ｎ）の値を種々に変化させた鋼を実験室で溶製し、上記実験１と同様にして、図１に示した熱疲労試験片を作製し、図２に示した条件の熱疲労試験に供して、熱疲労寿命を測定した。 (Experiment 3) Next, the influence of the product (V × N) of the contents of V and N (mass%) on the thermal fatigue properties of 18 mass% Cr-containing steel was investigated.
In addition to Experiment 1 and Experiment 2 above, the composition of the components other than V and N is the same as Experiment 1 and Experiment 2, and the value of the product (V × N) of the contents of V and N (mass%) varies The produced steel was melted in the laboratory, and the thermal fatigue test piece shown in FIG. 1 was produced in the same manner as in the above experiment 1 and subjected to the thermal fatigue test under the conditions shown in FIG. It was measured.

図５は、熱疲労寿命と（Ｖ×Ｎ）との関係を示したものである。この図５から、Ｖ，Ｎの含有量がそれぞれ実験１および２で得られた好適範囲内にある場合でも、（Ｖ×Ｎ）の値が０．００３未満もしくは０．０１５超えであるときには、ＳＵＳ４４４と同等の熱疲労寿命は得られない、したがって、ＳＵＳ４４４と同等の熱疲労寿命を得るためには、Ｖ，Ｎの含有量を上記実験１および２で得られた好適範囲に制御すると共に、（Ｖ×Ｎ）を０．００３〜０．０１５の範囲に制御する必要があることがわかった。   FIG. 5 shows the relationship between the thermal fatigue life and (V × N). From FIG. 5, even when the contents of V and N are within the preferred ranges obtained in Experiments 1 and 2, respectively, when the value of (V × N) is less than 0.003 or more than 0.015, The thermal fatigue life equivalent to SUS444 cannot be obtained. Therefore, in order to obtain the thermal fatigue life equivalent to SUS444, the contents of V and N are controlled within the preferable range obtained in Experiments 1 and 2, and It was found that (V × N) needs to be controlled in the range of 0.003 to 0.015.

このように、ＶとＮの含有量（ｍａｓｓ％）の積（Ｖ×Ｎ）に熱疲労寿命を高める最適範囲が存在する理由は、（Ｖ×Ｎ）の値が小さ過ぎると、６００〜８００℃の温度で鋼中に微細に析出するＶＮの量が少な過ぎるため、鋼を高強度化し熱疲労特性を向上する効果に乏しく、一方、（Ｖ×Ｎ）の値が大きくなり過ぎると、析出したＶＮが粗大化し、却って熱疲労特性を低下させてしまうためと考えている。   Thus, the reason why there is an optimum range for increasing the thermal fatigue life in the product (V × N) of the content (mass%) of V and N is that when the value of (V × N) is too small, 600 to 800 Since the amount of VN that precipitates finely in the steel at a temperature of ° C. is too small, the effect of improving the strength of the steel and improving the thermal fatigue properties is poor, while if the value of (V × N) becomes too large, This is thought to be because the VN becomes coarse and the thermal fatigue properties are reduced.

（実験４）次に、Ｎｂと同様、窒化物を形成するＺｒ，ＴｉおよびＴａが、１８ｍａｓｓ％Ｃｒ含有鋼の熱疲労寿命に及ぼす影響について調査した。
Ｃ：０．００５〜０．０１０ｍａｓｓ％、Ｓｉ：０．１９〜０．２２ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．２５〜０．２９ｍａｓｓ％、Ａｌ：０．０４２〜０．０４８ｍａｓｓ％、Ｃｒ：１７．９〜１８．１ｍａｓｓ％、Ｎｂ：０．３４〜０．３７ｍａｓｓ％、Ｖ：０．１９〜０．２４ｍａｓｓ％、Ｎ：０．０．１９〜０．０２２ｍａｓｓ％を含有し、Ｚｒ，ＴｉおよびＴａの含有量をそれぞれ０．００３〜０．０２０ｍａｓｓ％、０．００３〜０．０１４ｍａｓｓ％、０．００３〜０．０１５ｍａｓｓ％の範囲で種々に変化させた鋼を実験室で溶製し、上記実験１と同様にして、図１に示した熱疲労試験片を作製し、図２に示した条件で熱疲労試験に供し、熱疲労寿命を測定した。 (Experiment 4) Next, as with Nb, the effect of Zr, Ti and Ta forming nitrides on the thermal fatigue life of 18 mass% Cr-containing steel was investigated.
C: 0.005-0.010 mass%, Si: 0.19-0.22 mass%, Mn: 0.25-0.29 mass%, Al: 0.042-0.048 mass%, Cr: 17.9- 18.1 mass%, Nb: 0.34 to 0.37 mass%, V: 0.19 to 0.24 mass%, N: 0.0.19 to 0.022 mass%, Zr, Ti and Ta Steels with various amounts varied in the range of 0.003 to 0.020 mass%, 0.003 to 0.014 mass%, and 0.003 to 0.015 mass%, respectively, were melted in the laboratory. Similarly, the thermal fatigue test piece shown in FIG. 1 was produced and subjected to the thermal fatigue test under the conditions shown in FIG. 2, and the thermal fatigue life was measured.

図６は、熱疲労寿命に及ぼすＺｒ，ＴｉおよびＴａの含有量の影響を示したものである。図６から、Ｚｒ，ＴｉおよびＴａがそれぞれ０．０１ｍａｓｓ％を超えて含有すると、ＳＵＳ４４４と同等の熱疲労寿命は得られないことがわかる。この理由は、Ｚｒ，ＴｉおよびＴａを過剰に添加すると、ＶＮの析出が抑制されて、本発明の特徴であるＶＮ析出による分散強化効果が得られなくなるためと考えられる。したがって、熱疲労寿命を改善するためには、前述したＶ，Ｎの含有量および（Ｖ×Ｎ）の値を適正化するだけでなく、Ｚｒ，ＴｉおよびＴａの含有量をも適正化する、具体的には、Ｚｒ，ＴｉおよびＴａのそれぞれを０．０１ｍａｓｓ％以下に規制する必要があることがわかった。   FIG. 6 shows the influence of the contents of Zr, Ti and Ta on the thermal fatigue life. From FIG. 6, it can be seen that when Zr, Ti and Ta are each contained in an amount exceeding 0.01 mass%, a thermal fatigue life equivalent to that of SUS444 cannot be obtained. The reason for this is considered that when Zr, Ti and Ta are added excessively, the precipitation of VN is suppressed and the effect of dispersion strengthening due to the VN precipitation, which is a feature of the present invention, cannot be obtained. Therefore, in order to improve the thermal fatigue life, not only the above-described contents of V and N and the value of (V × N) are optimized, but also the contents of Zr, Ti and Ta are optimized. Specifically, it has been found that each of Zr, Ti, and Ta must be regulated to 0.01 mass% or less.

（実験５）次に、排気系部材に用いられる鋼において、熱疲労特性と並んで重要な特性である耐酸化性に及ぼすＭｎ含有量の影響について調査した。
Ｃ：０．００５〜０．０１０ｍａｓｓ％、Ｓｉ：０．１９〜０．２２ｍａｓｓ％、Ａｌ：０．０４２〜０．０４８ｍａｓｓ％、Ｃｒ：１７．９〜１８．１ｍａｓｓ％、Ｎｂ：０．２９〜０．４３ｍａｓｓ％、Ｖ：０．１９〜０．２４ｍａｓｓ％、Ｎ：０．０１９〜０．０２２ｍａｓｓ％Ｎを含有し、Ｍｎの含有量を０．１３〜０．９７ｍａｓｓ％の範囲で種々に変化させた鋼を実験室で溶製し、得られた鋼塊を熱間圧延し、冷間圧延し、仕上焼鈍して板厚２ｍｍの冷延焼鈍板を得た。この冷延焼鈍板から３０ｍｍ×２０ｍｍ×板厚の酸化試験用サンプルを採取し、このサンプルの表面を＃３２０のエメリー紙で研磨した後、１０００℃に保持された大気雰囲気の炉中で２００時間の連続酸化試験を行い、酸化試験前後における質量変化（酸化増量）から、耐酸化性を評価した。なお、比較材としてＳＵＳ４４４についても、同様の連続酸化試験を行い、耐酸化性を評価した。 (Experiment 5) Next, in steel used for exhaust system members, the influence of the Mn content on the oxidation resistance, which is an important characteristic along with the thermal fatigue characteristics, was investigated.
C: 0.005 to 0.010 mass%, Si: 0.19 to 0.22 mass%, Al: 0.042 to 0.048 mass%, Cr: 17.9 to 18.1 mass%, Nb: 0.29 to 0.43 mass%, V: 0.19 to 0.24 mass%, N: 0.019 to 0.022 mass% N, Mn content varied in the range of 0.13 to 0.97 mass% The obtained steel was melted in a laboratory, and the obtained steel ingot was hot-rolled, cold-rolled and finish-annealed to obtain a cold-rolled annealed plate having a thickness of 2 mm. A sample for an oxidation test having a thickness of 30 mm × 20 mm × thickness was taken from this cold-rolled annealed plate, and the surface of this sample was polished with # 320 emery paper, and then in an oven maintained at 1000 ° C. for 200 hours. The oxidation resistance was evaluated from the mass change (oxidation increase) before and after the oxidation test. In addition, the same continuous oxidation test was done also about SUS444 as a comparative material, and oxidation resistance was evaluated.

図７は、酸化増量とＭｎ含有量との関係を示したものである。この図７から、ＳＵＳ４４４と同等以上の耐連続酸化性を得るには、Ｍｎの含有量を０．５ｍａｓｓ％以下に制限する必要があることがわかった。
本発明は、上記の知見にさらに検討を加えてなされたものである。 FIG. 7 shows the relationship between the oxidation increase and the Mn content. From FIG. 7, it was found that the Mn content must be limited to 0.5 mass% or less in order to obtain continuous oxidation resistance equal to or higher than that of SUS444.
The present invention has been made by further studying the above findings.

次に、本発明のフェライト系ステンレス鋼の成分組成について説明する。
Ｃ：０．０１５ｍａｓｓ％以下
Ｃは、鋼の強度を高める元素であるが、０．０１５ｍａｓｓ％を超えて含有すると、靱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は０．０１５ｍａｓｓ％以下に制限する。なお、成形性を高める観点からは、Ｃの含有量は低いほど望ましく、０．０１０ｍａｓｓ％以下とするのが好ましい。 Next, the component composition of the ferritic stainless steel of the present invention will be described.
C: 0.015 mass% or less C is an element that increases the strength of steel, but if it exceeds 0.015 mass%, the deterioration of toughness and formability becomes significant. Therefore, in the present invention, C is limited to 0.015 mass% or less. From the viewpoint of improving moldability, the lower the C content, the more desirable, and it is preferably 0.010 mass% or less.

Ｓｉ：１．０ｍａｓｓ％以下
Ｓｉは、鋼の耐酸化性を向上する元素であり、脱酸剤としても添加される元素である。しかし、過剰な添加は加工性を低下させる。よって、本発明では、Ｓｉは１．０ｍａｓｓ％以下とする。 Si: 1.0 mass% or less Si is an element that improves the oxidation resistance of steel, and is also an element added as a deoxidizer. However, excessive addition reduces processability. Therefore, in this invention, Si shall be 1.0 mass% or less.

Ｍｎ：０．５ｍａｓｓ％以下
Ｍｎは、脱酸剤としての効果を有する元素である。しかし、過剰な添加は、高温でのγ相の生成を促進し、耐熱性を低下させる。さらに、０．５ｍａｓｓ％を超える添加は、耐酸化性を大きく低下させる。よって、本発明では、Ｍｎは０．５ｍａｓｓ％以下に制限する。好ましくは、０．３５ｍａｓｓ％以下である。 Mn: 0.5 mass% or less Mn is an element having an effect as a deoxidizer. However, excessive addition promotes the formation of a γ phase at a high temperature and reduces heat resistance. Furthermore, the addition exceeding 0.5 mass% greatly reduces the oxidation resistance. Therefore, in this invention, Mn is restrict | limited to 0.5 mass% or less. Preferably, it is 0.35 mass% or less.

Ｐ：０．０４０ｍａｓｓ％以下
Ｐは、鋼の靱性を低下させる元素であり、できる限り低減するのが望ましい。よって、本発明では、Ｐは０．０４０ｍａｓｓ％以下とする。好ましくは０．０３０ｍａｓｓ％以下である。 P: 0.040 mass% or less P is an element that lowers the toughness of steel, and is desirably reduced as much as possible. Therefore, in the present invention, P is set to 0.040 mass% or less. Preferably it is 0.030 mass% or less.

Ｓ：０．０１０ｍａｓｓ％以下
Ｓは、鋼の伸びおよびｒ値を低下させて成形性を劣化させるとともに、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あり、できる限り低減するのが望ましい。よって、本発明では、Ｓを０．０１０ｍａｓｓ％以下に制限する。 S: 0.010 mass% or less S is an element that lowers the elongation and r value of steel and degrades formability and lowers the corrosion resistance, which is a basic characteristic of stainless steel, and is desirably reduced as much as possible. Therefore, in the present invention, S is limited to 0.010 mass% or less.

Ａｌ：０．１０ｍａｓｓ％以下
Ａｌは、鋼の耐酸化性および高温での耐塩害腐食性の向上に有効な元素である。しかし０．１０ｍａｓｓ％を超えて添加すると、鋼が硬質化し、加工性が低下する。よって、Ａｌの上限は０．１０ｍａｓｓ％とする。好ましくは０．０３〜０．０８ｍａｓｓ％の範囲である。 Al: 0.10 mass% or less Al is an element effective for improving the oxidation resistance of steel and the salt corrosion resistance at high temperatures. However, if added in excess of 0.10 mass%, the steel becomes hard and the workability decreases. Therefore, the upper limit of Al is 0.10 mass%. Preferably it is the range of 0.03-0.08 mass%.

Ｃｒ：１６〜２０ｍａｓｓ％
Ｃｒは、鋼の耐酸化性を向上させる重要な元素である。斯かる効果を得るためには、１６ｍａｓｓ％以上の添加が必要である。一方、Ｃｒは、鋼に固溶し、室温において硬質化、低延性化して加工性の低下を招く。特に、２０ｍａｓｓ％を超える添加は、加工性の低下が顕著となるため、Ｃｒの上限は２０ｍａｓｓ％とする。よって、Ｃｒは１６〜２０ｍａｓｓ％の範囲とする。 Cr: 16-20 mass%
Cr is an important element that improves the oxidation resistance of steel. In order to acquire such an effect, addition of 16 mass% or more is necessary. On the other hand, Cr dissolves in steel and becomes hard and low ductile at room temperature, resulting in a decrease in workability. In particular, the addition exceeding 20 mass% causes a significant decrease in workability, so the upper limit of Cr is 20 mass%. Therefore, Cr is set to a range of 16 to 20 mass%.

Ｎｉ：０．５ｍａｓｓ％以下
Ｎｉは、鋼の靱性を向上させる元素であるが、高価である他、強力なγ相形成元素であるため、高温でのγ相の生成を促進し、耐酸化性を低下させる。よって、Ｎｉは０．５ｍａｓｓ％以下とする。 Ni: 0.5 mass% or less Ni is an element that improves the toughness of steel. However, it is expensive and is a strong γ-phase-forming element, so it promotes the formation of γ-phase at high temperatures and is resistant to oxidation. Reduce. Therefore, Ni is made 0.5 mass% or less.

Ｎ：０．０１５〜０．０４０ｍａｓｓ％、Ｖ：０．１５〜０．６０ｍａｓｓ％、かつ、（Ｖ×Ｎ）：０．００３〜０．０１５
ＶおよびＮは、本発明では、鋼を高強度化し、熱疲労特性の向上を図るために重要な元素である。ＶとＮが添加されると、６００〜８００℃の温度でＶＮとして鋼中に微細に析出し、鋼を高強度化し、熱疲労特性を向上させる。その効果は、図３および図４に示したように、Ｎ：０．０１５ｍａｓｓ％以上およびＶ：０．１５ｍａｓｓ％以上の添加で認められる。しかし、過剰な添加は、鋼の靱性および成形性を劣化させるだけでなく、析出したＶＮが粗大化し、却って熱疲労特性を低下させてしまうため、Ｎ：０．０４０ｍａｓｓ％以下およびＶ：０．６０ｍａｓｓ％以下に制限する。
さらに、図５に示したように、ＮおよびＶの含有量がそれぞれ上記範囲内であっても、それらの含有量（ｍａｓｓ％）の積（Ｖ×Ｎ）が０．００３より小さいと、熱疲労特性の向上効果が得られず、一方、０．０１５を超えると、析出するＶＮが粗大化し、やはり熱疲労寿命は低下する。よって、本発明では、個々のＶおよびＮの含有量の他に、（Ｖ×Ｎ）の値も０．００３〜０．０１５に範囲に制限する必要がある。 N: 0.015-0.040 mass%, V: 0.15-0.60 mass%, and (V × N): 0.003-0.015
In the present invention, V and N are important elements for increasing the strength of the steel and improving the thermal fatigue characteristics. When V and N are added, VN precipitates finely in the steel at a temperature of 600 to 800 ° C., increasing the strength of the steel and improving the thermal fatigue characteristics. As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the effect is recognized by addition of N: 0.015 mass% or more and V: 0.15 mass% or more. However, excessive addition not only deteriorates the toughness and formability of the steel, but also causes the precipitated VN to become coarser and reduce the thermal fatigue properties. Therefore, N: 0.040 mass% or less and V: 0.0. It is limited to 60 mass% or less.
Furthermore, as shown in FIG. 5, even if the contents of N and V are within the above ranges, if the product (V × N) of their contents (mass%) is smaller than 0.003, The effect of improving fatigue characteristics cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 0.015, the deposited VN becomes coarse, and the thermal fatigue life is also reduced. Therefore, in the present invention, in addition to the contents of individual V and N, the value of (V × N) needs to be limited to a range of 0.003 to 0.015.

Ｎｂ：１０（Ｃ（ｍａｓｓ％）＋Ｎ（ｍａｓｓ％））〜０．６０ｍａｓｓ％
Ｎｂは、Ｃ，Ｎを固定し、鋼の耐鋭敏化性、成形性、溶接部の粒界腐食性を高める作用を有するとともに、高温強度を高めて熱疲労特性を向上するのに有効な元素である。しかし、Ｎｂの含有量がＣとＮの合計含有量（ｍａｓｓ％）の１０倍未満、即ち、１０（Ｃ＋Ｎ）未満では、鋼が鋭敏化を抑制する効果が得られない。一方、０．６０ｍａｓｓ％を超える添加は、Ｌａｖｅｓ相の析出を促進して、脆化を起こし易くする。さらに、Ｎｂの過剰添加は、本発明において重要なＶＮの析出が抑制され、熱疲労特性向上効果が得られなくなる。よって、Ｎｂの含有量は、１０（Ｃ＋Ｎ）〜０．６０ｍａｓｓ％の範囲とする。好ましくは１０（Ｃ＋Ｎ）〜０．５５ｍａｓｓ％の範囲である。 Nb: 10 (C (mass%) + N (mass%)) to 0.60 mass%
Nb is an element effective for fixing C and N and enhancing the thermal fatigue properties by increasing the high-temperature strength and having the effect of enhancing the steel's sensitization, formability, and intergranular corrosion of the welded portion. It is. However, if the Nb content is less than 10 times the total content (mass%) of C and N, that is, less than 10 (C + N), the effect of suppressing sensitization by steel cannot be obtained. On the other hand, the addition exceeding 0.60 mass% promotes precipitation of the Laves phase and easily causes embrittlement. Further, excessive addition of Nb suppresses the precipitation of VN, which is important in the present invention, and the effect of improving thermal fatigue characteristics cannot be obtained. Therefore, the Nb content is in the range of 10 (C + N) to 0.60 mass%. Preferably it is the range of 10 (C + N)-0.55 mass%.

Ｔｉ：０．０１ｍａｓｓ％以下、Ｚｒ：０．０１ｍａｓｓ％以下およびＴａ：０．０１ｍａｓｓ％以下
Ｔｉ，ＺｒおよびＴａは、Ｎｂ，Ｖと同様、Ｃ，Ｎを固定して、耐食性、成形性、溶接部の粒界腐食性を向上させる作用を有する元素である。しかし、これらの元素がそれぞれ０．０１ｍａｓｓ％以上含有していると、本発明において重要なＶＮの析出を抑制し、ＶＮの析出効果を享受することができなくなり、熱疲労特性が低下してしまう。よって、本発明では、これらの元素はそれぞれ０．０１ｍａｓｓ％以下とする。 Ti: 0.01 mass% or less, Zr: 0.01 mass% or less, and Ta: 0.01 mass% or less Ti, Zr and Ta, like Nb and V, fix C and N, corrosion resistance, formability, welding It is an element having the effect of improving the intergranular corrosion property of the part. However, if each of these elements is contained in an amount of 0.01 mass% or more, VN deposition that is important in the present invention is suppressed, and the VN precipitation effect cannot be enjoyed, resulting in a decrease in thermal fatigue characteristics. . Therefore, in the present invention, these elements are each 0.01% by mass or less.

Ｍｏ：０．１ｍａｓｓ％以下、Ｗ：０．１ｍａｓｓ％以下
ＭｏおよびＷは、高温疲労特性および耐酸化性の向上に有効な元素であるが、いずれも高価な元素であり、安価な材料開発という本発明の目的から、積極的には添加しない。したがって、これらの元素は、製鉄原料のスクラップ等から混入する程度であり、その含有量は多くても０．１ｍａｓｓ％以下である。よって、本発明では、ＭｏおよびＷの含有量はそれぞれ０．１ｍａｓｓ％以下とする。 Mo: 0.1 mass% or less, W: 0.1 mass% or less Mo and W are effective elements for improving high-temperature fatigue characteristics and oxidation resistance, but both are expensive elements and are called inexpensive material development. For the purposes of the present invention, it is not actively added. Therefore, these elements are mixed only from scraps of iron making raw materials, and their content is at most 0.1 mass%. Therefore, in the present invention, the contents of Mo and W are each 0.1 mass% or less.

なお、本発明のフェライト系ステンレス鋼は、上記必須とする成分に加えてさらに、ＢおよびＣｏのうちの１種または２種を下記の範囲で含有することができる。
Ｂ：０．０００４〜０．００２０ｍａｓｓ％
Ｂは、加工性、とくに２次加工性を向上させるのに有効な元素である。この効果は、０．０００４ｍａｓｓ％以上の添加で発現する。しかし、０．００２０ｍａｓｓ％を超える添加は、ＢＮを生成し、加工性の低下を招く。よって、Ｂを添加する場合は、０．０００４〜０．００２０ｍａｓｓ％の範囲とする。 The ferritic stainless steel of the present invention can further contain one or two of B and Co in the following ranges in addition to the essential components.
B: 0.0004 to 0.0020 mass%
B is an element effective for improving workability, particularly secondary workability. This effect is manifested by the addition of 0.0004 mass% or more. However, addition exceeding 0.0020 mass% generates BN and causes deterioration of workability. Therefore, when adding B, it is set as the range of 0.0004-0.0020 mass%.

Ｃｏ：０．０５〜０．１ｍａｓｓ％
Ｃｏは、鋼の靭性向上に有効な元素であり、その効果は０．０５ｍａｓｓ％以上の添加で認められる。しかし、Ｃｏは、高価な元素であり、０．１ｍａｓｓ％を超えて添加しても上記効果は飽和してしまう。よって、Ｃｏを添加する場合は、０．０５〜０．１ｍａｓｓ％の範囲とする。
本発明のフェライト系ステンレス鋼において、上記以外の成分は、Ｆｅおよび不可避的不純物である。 Co: 0.05 to 0.1 mass%
Co is an element effective for improving the toughness of steel, and the effect is recognized by addition of 0.05 mass% or more. However, Co is an expensive element, and the above effect is saturated even if it is added in excess of 0.1 mass%. Therefore, when adding Co, it is set as the range of 0.05-0.1 mass%.
In the ferritic stainless steel of the present invention, components other than those described above are Fe and inevitable impurities.

次に、本発明のフェライト系ステンレス鋼の製造方法について説明する。
本発明鋼の製造方法は、特に限定されるものではなく、フェライト系ステンレス鋼の製造方法として一般的なものであれば、いずれも好適に用いることができる。例えば、前述した本発明に適合する成分組成の鋼を転炉、電気炉等の溶製炉、あるいはさらに取鍋精錬、真空精錬等の二次精錬を適用して溶製し、連続鋳造法あるいは造塊−分塊圧延法で鋼片（スラブ）とし、その後、熱間圧延、熱延板焼鈍、酸洗、冷間圧延、仕上焼鈍、酸洗等の各工程を経て冷延焼鈍板とするのが好ましい。上記方法において、冷間圧延は、１回または中間焼鈍を挟む２回以上でもよい。また、冷間圧延、仕上焼鈍、酸洗の各工程は、必要に応じて繰り返し行ってもよく、熱延板焼鈍は、省略してもよい。さらに、鋼板表面の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。 Next, the manufacturing method of the ferritic stainless steel of this invention is demonstrated.
The method for producing the steel of the present invention is not particularly limited, and any method can be suitably used as long as it is a general method for producing ferritic stainless steel. For example, the above-described steel having a composition suitable for the present invention is melted by applying a secondary refining such as a converter, a smelting furnace such as an electric furnace, or a ladle refining, vacuum refining, etc. It is made into a steel slab (slab) by the ingot-making and ingot rolling method, and then made into a cold-rolled annealed plate through various processes such as hot rolling, hot-rolled sheet annealing, pickling, cold rolling, finish annealing, pickling. Is preferred. In the above method, the cold rolling may be performed once or twice or more with intermediate annealing. Moreover, each process of cold rolling, finish annealing, and pickling may be repeated as needed, and hot-rolled sheet annealing may be omitted. Furthermore, when the gloss of the steel plate surface is required, a skin pass or the like may be applied.

表１−１、表１−２に示した成分組成を有する鋼を真空溶解炉で溶製して５０ｋｇ鋼塊とし、２分割し、その一方の鋼塊を１１７０℃に加熱後、熱間圧延して１５０ｍｍ幅×３５ｍｍ厚の熱延シートバーとし、これを鍛造して３０ｍｍ×３０ｍｍの角材とし、１０４０℃の焼鈍を施した。その後、その角材から、機械加工により図１に示した形状、寸法の熱疲労試験片を作製し、図２に示したように、拘束率０．８で２００℃−８５０℃間を繰り返し昇温・降温させる熱疲労試験に供して、熱疲労寿命を測定した。なお、昇温・降温速度は５℃／ｓとし、８５０℃の保持時間は１分、２００℃の保持時間は０分とした。また、熱疲労寿命の定義は、２００℃において検出された荷重が、初期の８０％を下回るまでのサイクル数とした。
また、参考例として、特許文献４〜７に開示された成分組成を有する鋼（Ｎｏ．１〜４）、およびＳＵＳ４４４（Ｎｏ．５）についても、上記と同様にして熱疲労特性を評価した。 Steel having the component composition shown in Table 1-1 and Table 1-2 is melted in a vacuum melting furnace to form a 50 kg steel ingot, divided into two, and one of the steel ingots is heated to 1170 ° C. and then hot rolled. Then, a hot-rolled sheet bar having a width of 150 mm × 35 mm was formed, which was forged into a square member of 30 mm × 30 mm, and annealed at 1040 ° C. Thereafter, a thermal fatigue test piece having the shape and dimensions shown in FIG. 1 was produced from the square bar by machining, and as shown in FIG. 2, the temperature was repeatedly raised between 200 ° C. and 850 ° C. at a restraint ratio of 0.8. -It was subjected to a thermal fatigue test to lower the temperature, and the thermal fatigue life was measured. The temperature increase / decrease rate was 5 ° C./s, the retention time at 850 ° C. was 1 minute, and the retention time at 200 ° C. was 0 minute. The definition of the thermal fatigue life is defined as the number of cycles until the load detected at 200 ° C. falls below the initial 80%.
Further, as reference examples, the thermal fatigue characteristics of steels (No. 1 to 4) and SUS444 (No. 5) having the component compositions disclosed in Patent Documents 4 to 7 were also evaluated in the same manner as described above.

実施例１で得たもう一方の鋼塊を１１７０℃に加熱後、熱間圧延して５ｍｍ厚の熱延板とした。次いで、この熱延板を、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：１０４０℃、平均冷却速度：３０℃／ｓ）し、酸洗して板厚２ｍｍの冷延焼鈍板とした。
次いで、上記のようにして得た各冷延焼鈍板から、３０ｍｍ×２０ｍｍ×板厚のサンプルを切り出し、サンプル上部に４ｍｍφの穴を開けてから、その表面および端面を＃３２０のエメリー紙で研磨し、脱脂した。その後、そのサンプルを、１０００℃に加熱・保持した大気雰囲気の炉内に吊り下げて２００時間保持する大気中連続酸化試験に供した。試験後、サンプルの重量を測定し、試験前の重量との差を算出して、酸化増量を求めた。上記連続酸化試験は、各冷延焼鈍板のそれぞれについて２回実施し、その平均値で耐酸化性を評価した。
また、実施例１と同様、参考例として、従来鋼（Ｎｏ．１〜４）およびＳＵＳ４４４（Ｎｏ．５）についても、上記と同様にして耐酸化性を評価した。 The other steel ingot obtained in Example 1 was heated to 1170 ° C. and hot-rolled to obtain a hot-rolled sheet having a thickness of 5 mm. Subsequently, this hot-rolled sheet is subjected to hot-rolled sheet annealing (annealing temperature: 1040 ° C.), pickling, cold rolling (cold rolling reduction ratio: 60%), and finish annealing (annealing temperature: 1040 ° C., average cooling). (Speed: 30 ° C./s) and pickled to obtain a cold-rolled annealed plate having a thickness of 2 mm.
Next, from each of the cold-rolled annealed plates obtained as described above, a sample of 30 mm × 20 mm × thickness was cut out, a hole of 4 mmφ was made in the upper part of the sample, and the surface and end face were polished with # 320 emery paper And degreased. Thereafter, the sample was subjected to an atmospheric continuous oxidation test suspended in an atmospheric furnace heated and held at 1000 ° C. and held for 200 hours. After the test, the weight of the sample was measured, and the difference from the weight before the test was calculated to obtain the oxidation increase. The said continuous oxidation test was implemented twice about each cold-rolled annealing board, and oxidation resistance was evaluated by the average value.
Further, as in Example 1, as a reference example, oxidation resistance was also evaluated for conventional steel (No. 1 to 4) and SUS444 (No. 5) in the same manner as described above.

上記実施例１および実施例２の結果を、表１−２に併記して示した。この結果から、本発明の成分組成に適合する発明例の鋼（Ｎｏ．１９〜４３）は、いずれも、ＳＵＳ４４４と同等以上の熱疲労特性（熱疲労寿命：５２０サイクル以上）と耐酸化性（酸化増量：３３ｇ／ｍ^２以下）を兼備していることがわかる。一方、本発明の成分組成を満たさない比較例の鋼（Ｎｏ．６〜１８）および従来技術の鋼（Ｎｏ．１〜４）は、熱疲労特性、耐酸化性のいずれか１以上の特性がＳＵＳ４４４（Ｎｏ．５）より劣っている。 The results of Example 1 and Example 2 are shown together in Table 1-2. From these results, all of the steels of the invention examples (Nos. 19 to 43) conforming to the component composition of the present invention have thermal fatigue characteristics (thermal fatigue life: 520 cycles or more) equivalent to or better than SUS444 and oxidation resistance ( It can be seen that the amount of oxidation increase is 33 g / m ² or less. On the other hand, comparative steels (Nos. 6 to 18) and conventional steels (Nos. 1 to 4) that do not satisfy the component composition of the present invention have one or more of thermal fatigue characteristics and oxidation resistance. It is inferior to SUS444 (No. 5).

本発明のフェライト系ステンレス鋼は、自動車の排気部材用に限定されるものではなく、本発明の鋼と同様の特性が要求される火力発電システムの排気経路部材や固体酸化物タイプの燃料電池用部材としても好適に用いることができる。   The ferritic stainless steel of the present invention is not limited to automobile exhaust members, but is used for exhaust path members of thermal power generation systems and solid oxide fuel cells that require the same characteristics as the steel of the present invention. It can also be suitably used as a member.

本発明において用いた熱疲労試験片を説明する図である。It is a figure explaining the thermal fatigue test piece used in this invention. 本発明において行った熱疲労試験を説明する図である。It is a figure explaining the thermal fatigue test done in this invention. １８Ｃｒ鋼の熱疲労寿命に及ぼすＮ含有量の影響を示すグラフである。It is a graph which shows the influence of N content which acts on the thermal fatigue life of 18Cr steel. １８Ｃｒ鋼の熱疲労寿命に及ぼすＶ含有量の影響を示すグラフである。It is a graph which shows the influence of V content which acts on the thermal fatigue life of 18Cr steel. １８Ｃｒ鋼の熱疲労寿命に及ぼす（Ｖ×Ｎ）の影響を示すグラフである。It is a graph which shows the influence of (VxN) which acts on the thermal fatigue life of 18Cr steel. １８Ｃｒ鋼の熱疲労寿命に及ぼすＺｒ，ＴｉおよびＴａ含有量の影響を示すグラフである。It is a graph which shows the influence of Zr, Ti, and Ta content which has on the thermal fatigue life of 18Cr steel. １８Ｃｒ鋼の耐酸化性に及ぼすＭｎ含有量の影響を示すグラフである。It is a graph which shows the influence of Mn content which gives to the oxidation resistance of 18Cr steel.

Claims (2)

Ｃ：０．０１５ｍａｓｓ％以下、
Ｓｉ：１．０ｍａｓｓ％以下、
Ｍｎ：０．５ｍａｓｓ％以下、
Ｐ：０．０４０ｍａｓｓ％以下、
Ｓ：０．０１０ｍａｓｓ％以下、
Ａｌ：０．０３〜０．１０ｍａｓｓ％、
Ｃｒ：１６〜２０ｍａｓｓ％、
Ｎｉ：０．５ｍａｓｓ％以下、
Ｎ：０．０１５〜０．０４０ｍａｓｓ％、
Ｖ：０．１５〜０．６０ｍａｓｓ％、
Ｎｂ：１０（Ｃ（ｍａｓｓ％）＋Ｎ（ｍａｓｓ％））〜０．６０ｍａｓｓ％、
Ｔｉ：０．０１ｍａｓｓ％以下、
Ｚｒ：０．０１ｍａｓｓ％以下、
Ｔａ：０．０１ｍａｓｓ％以下、
Ｍｏ：０．１ｍａｓｓ％以下、
Ｗ：０．１ｍａｓｓ％以下含有し、かつ
ＶおよびＮの含有量（ｍａｓｓ％）の積（Ｖ×Ｎ）が、
（Ｖ×Ｎ）：０．００３〜０．０１５
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ことを特徴とする熱疲労特性と耐酸化性に優れるフェライト系ステンレス鋼。 C: 0.015 mass% or less,
Si: 1.0 mass% or less,
Mn: 0.5 mass% or less,
P: 0.040 mass% or less,
S: 0.010 mass% or less,
Al: 0.03-0.10 mass %,
Cr: 16-20 mass%,
Ni: 0.5 mass% or less,
N: 0.015-0.040 mass%,
V: 0.15-0.60 mass%,
Nb: 10 (C (mass%) + N (mass%)) to 0.60 mass%,
Ti: 0.01 mass% or less,
Zr: 0.01 mass% or less,
Ta: 0.01 mass% or less,
Mo: 0.1 mass% or less,
W: 0.1 mass% or less, and the product (V × N) of the contents of V and N (mass%)
(V × N): 0.003 to 0.015
Satisfying and containing
A ferritic stainless steel excellent in thermal fatigue characteristics and oxidation resistance, characterized in that the balance has a composition composed of Fe and inevitable impurities. 上記成分組成に加えてさらに、Ｂ：０．０００４〜０．００２０ｍａｓｓ％およびＣｏ：０．０５〜０．１ｍａｓｓ％のうちの１種または２種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。 2. In addition to the said component composition, it further contains 1 type or 2 types in B: 0.0004-0.0020mass% and Co: 0.05-0.1mass%, It is characterized by the above-mentioned. Ferritic stainless steel.

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