JPH08120417A

JPH08120417A - 耐熱フェライトステンレス鋼

Info

Publication number: JPH08120417A
Application number: JP26227494A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiko Hiraide; 信彦平出; Hisanobu Hashizume; 寿伸橋詰; Yoshio Taruya; 芳男樽谷
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-10-26
Filing date: 1994-10-26
Publication date: 1996-05-14

Abstract

(57)【要約】【目的】ＳＵＨ４０９等の従来鋼に比べ、特に排ガス
温度６００〜６５０℃にて優れた高温強度、耐熱疲労性
を有し、８００℃までの耐酸化性と、優れた加工性と溶
接部耐食性、靭性を有した自動車排気系部材あるいはＬ
ＮＧ火力複合発電の排ガス経路部材として適したフェラ
イトステンレス鋼を得ることを目的とする。【構成】重量％で、Ｃ：0.015 ％以下、Ｓｉ：0.2 〜
0.8 ％未満、Ｍｎ：0.2 〜0.8 ％未満、Ｐ：0.03％以
下、Ｓ：0.002 ％以下、Ｃｒ：11〜14％、Ｎｉ：0.5 ％
以下、Ｎｂ：0.2 ％を超え0.5 ％以下、Ｔｉ：0.06〜0.
2 ％、Ｎ：0.015 ％以下、Ａｌ：0 〜0.2 ％、及び必要
により、Ｍｏ：0.3 〜2 ％、Ｗ：0.1 〜1 ％、Ｖ：0.1
〜0.5 ％、Ｂ：0.0003〜0.005 ％以下のうち１種または
２種以上含み、かつＣ＋Ｎ≦0.02％、（Ｎｂ＋Ｔｉ）／
（Ｃ＋Ｎ）≧２０、及びＡｌを含有する場合はＡｌ≧２
Ｎを満足し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる
耐熱フェライトステンレス鋼。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種内燃機関の排ガス
経路部材として好適な耐熱フェライトステンレス鋼に関
する。例えば、自動車排気系部材や、排熱回収ボイラー
を用いたＬＮＧ火力複合発電の排ガス経路部材に好適で
ある。

【０００２】

【従来の技術】自動車排気マニホールド、フロントパイ
プ、センターパイプ（以下自動車排気系管という）等の
排気系部品は、エンジンから排出される高温の燃焼ガス
と接触する部位にあり、これを構成する材料には優れた
加工性と、耐酸化性、高温強度、耐熱疲労性等、多様な
特性が要求される。しかし、近年の排ガス規制の強化、
さらには自動車のエンジン性能の向上による排ガス温度
の上昇、車体計量化による燃費向上の要請等に応えるた
め、ステンレス鋼の溶接管が排気系材料として使用され
るようになってきた。

【０００３】一方、火力発電プラントおいては、近年、
排熱回収ボイラーを用いた複合発電が盛んに行われ、発
電用タービンの燃焼温度は上昇する傾向にあり、特にＬ
ＮＧを燃料とすることから、従来の１１００℃級より、
１３００℃級、１３５０℃級が実際に計画、設置される
ようになりつつある。それにともない、タービン出側の
高温排ガスの熱を回収する排熱回収ボイラも高温化する
傾向にある。例えば従来、５５０℃前後であった排ガス
温度が１００℃程度上昇し６５０℃前後になってきてい
る。

【０００４】オーステナイト系ステンレス鋼は、優れた
耐熱性および加工性、溶接性を有している。代表的な鋼
種としてはＳＵＳ３０４（18Cr-8Ni）、ＳＵＳ３１０Ｓ
（25Cr-20 Ni）などがある。しかし、オーステナイト系
ステンレス鋼は熱膨張係数が大きく、自動車排気管のよ
うな激しい加熱−冷却の繰り返しを受ける用途において
は、熱歪みに起因する熱疲労によって破壊が生じやす
い。

【０００５】また、ＬＮＧ火力複合発電の排熱回収ボイ
ラーは、真夏等の消費電力ピーク期を除いて、一般的に
は昼間運転ー夜間停止の操業方式をとる。よって、排熱
経路部材のなかで、例えば内張りダクト等に、オーステ
ナイトステンレス鋼を使用すると、熱膨張係数が大きい
ことから熱歪みによる変形等の危険がある。

【０００６】一方、フェライト系ステンレス鋼は、オー
ステナイト系ステンレス鋼より熱膨張係数が小さいた
め、こうした熱歪みによる疲労破壊や変形が回避でき、
また安価であるからフェライト系ステンレス鋼の方が自
動車排気管や内張りダクト等に用いる場合に有利とな
る。

【０００７】６００℃以上における耐熱性、特にクリー
プ強度の面ではフェライトステンレス鋼は、オーステナ
イトステンレス鋼に及ぶべくもないが、前述のように、
熱膨張係数が小さいこと、安価であるといった利点を活
かして、それほどクリープ強度が要求されない構造部材
に適しているといえる。従来、耐熱フェライトステンレ
ス鋼としては、一般にＳＵＨ４０９Ｌ（12Cr-Ti ）が用
いられてきた。しかし、自動車排気系、排熱回収ボイラ
ーの排ガス温度の上昇と共に、さらに高温強度、クリー
プ強度に優れた材料が望まれていた。

【０００８】さらに、ＬＮＧ火力複合発電の排熱回収ボ
イラの排ガス中には１０％程度の水分と５％程度の炭酸
ガスが含まれ、これらの凝縮水による運転停止時の露点
腐食が懸念されており、特に溶接部での耐食性改善が望
まれていた。

【０００９】特開昭６０−１４５３５９号公報には、
「Ｃ：0.05％以下、Ｓｉ：1.0 〜2.0 ％、Ｍｎ：2 ％以
下、Ｃｒ：6 〜25％、Ｍｏ：５％以下（ただし、Ｃｒ＋
Ｍｏ≧8 ％）、Ｎ：0.05％以下、Ａｌ：0.5 ％以下、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｎｂの１種以上（ただし、Ｔｉ、Ｚ
ｒ、Ｔａ、Ｎｂ量はすべてのＣ、Ｎを炭化物、窒化物と
するのに必要な化学量論量）を含み、Ｎｂ： 0.3％以下
でしかも0.1 ％以上（好ましくは0.2 ％以上）の不結合
（固溶）Ｎｂからなる、周期的酸化抵抗とクリープ強さ
を有する高温用フェライト鋼」が開示されている。

【００１０】同公報では周期的酸化抵抗にはＳｉの添加
が有効であり、クリープ強度には、0.1 ％以上（好まし
くは0.2 ％以上）の不結合（固溶）Ｎｂの存在とＳｉに
富むラーベス相の形成が重要であると述べられている。

【００１１】しかしながら、本発明者らが上記フェライ
ト鋼について検討した結果、１％以上のＳｉを含有させ
た場合、良好な母材靭性を得ることは容易ではなく、高
温使用中に析出するラーベス相により脆化し、降温時に
小さな衝撃で壊れる危険がある。特に、板厚３〜９mmと
いった中厚板を構造部材として使用する場合、長時間使
用時の信頼性が得られないということが判明した。ま
た、この発明の実施例に開示されている鋼は、Ｃ、Ｎの
安定化に寄与するＮｂ、Ｔｉ量が少なく、溶接熱影響部
の粒界腐食を防止するには不十分であるという問題があ
る。

【００１２】特公昭６２−１４６２６号公報には、鋼中
Ｓ、Ｏを 0.008％未満とし、鋼中介在物が高温でＭｎＳ
より安定な介在物であることを特徴とした耐高温酸化性
に優れたフェライト鋼が開示されている。

【００１３】不純物であるＳ、Ｏの含有量を低減するこ
とにより、耐酸化性に悪影響を及ぼす介在物であるＭｎ
ＳあるいはＣｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｎ等の酸硫化物の生成
を抑えることを特徴としており、高温使用時あるいは溶
接部のＣｒ炭化物生成による耐酸化性の劣化を抑制する
ために、Ｃ固定元素としてＴｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔａの１
種または２種以上を合計でＣ量の４倍以上、１．５％以
下の範囲で添加することが記載されている。

【００１４】しかし、不純物のＮについての検討がなさ
れていなく、Ｎは母材及び溶接部の靭性に及ぼす影響が
大きいため、なかでも溶接部の靭性に不安が残る。ま
た、高温強度、熱疲労寿命に及ぼす諸元素の影響に関す
る検討が充分なされていない。

【００１５】特に、Ｃ、Ｎ固定元素であるＴｉ、Ｎｂ、
Ｔａ、Ｚｒを２種添加した場合、ＮｂとＴｉを複合添加
した場合における加工性、成形性、靭性、高温強度、耐
食性のバランスを考えた適正添加量に関する検討がなさ
れていない。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ＳＵＨ４０
９等の従来鋼に比べ、特に排ガス温度６００〜６５０℃
にて優れた高温強度、耐熱疲労性を有し、８００℃まで
の耐酸化性と、優れた加工性と溶接部耐食性、靭性を有
した自動車排気系部材あるいはＬＮＧ火力複合発電の排
ガス経路部材として適したフェライトステンレス鋼を得
ることを目的とする。また、ユーザーの低コスト化にも
対応できる安価なフェライトステンレス鋼材、例えば、
自動車排気系において排気マニホールド−フロント・セ
ンターパイプ−マフラに至る材料の一元化に寄与する材
料の提供にある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】自動車排気系部材は一般
に、板厚２mm以下の薄板あるいは溶接管であり、排熱回
収ボイラダクト材の板厚としては１．５〜６mmが主体
で、９mm程度までの中厚板も使用される。いずれも構造
上必要な耐酸化性、高温強度、耐熱疲労特性、加工性、
靭性、溶接性が要求される。しかし、厳しい内圧等を受
けない部材であるためＳＵＳ３０４や2.25Ｃｒ−１Ｍｏ
フェライト鋼並みのクリープ強度は要求されず、長期の
使用に耐え得る高温強度を具備していれば良い。

【００１８】そこで、本発明者らは従来鋼に比べ上記諸
特性がより優れたフェライト鋼を開発すべく、鋭意研究
を行った結果、下記のような知見を得るに至った。

【００１９】A ）Ｎｂと 0.006〜0.2 ％の極狭い範囲の
Ｔｉとを複合添加効果した場合に形成される（Ｎｂ、Ｔ
ｉ）炭化物は、ＮｂあるいはＴｉ単独添加系における炭
化物よりも高温で析出し、微細に析出するＴｉＮを核と
して析出し易いのでその周辺には固溶Ｃ、Ｎの存在しな
い領域（Interstitial Free ）が形成されるので、それ
により軟質となり良好な加工性、成形性が得られるが、
同時にラーベス相が優先析出するサイトが減少し、高温
使用中におけるラーベス相の析出遅延に有効で、脆化を
遅らせることができ、さらに、再結晶温度も低下させる
ので、熱歪みを緩和し熱疲労特性が向上すること。

【００２０】B ）（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）≧２０と
規制することにより、母材及び溶接熱影響部の靭性が向
上すると共に、凝縮水環境における溶接部の粒界腐食が
防止されること。

【００２１】C ）耐酸化性、靭性を向上させるために添
加するＡｌ量は、0.02％以上、Ａｌ≧２Ｎとすることで
熱延板及び熱影響部での靭性が向上すること。

【００２２】本発明は、このような知見に基づき完成さ
れたもので、その要旨は、「重量％で、Ｃ：0.015 ％以
下、Ｓｉ：0.2 〜0.8 ％未満、Ｍｎ：0.2 〜0.8％未
満、Ｐ：0.03％以下、Ｓ：0.002 ％以下、Ｃｒ：11〜14
％、Ｎｉ：0.5 ％以下、Ｎｂ：0.2 ％を超え0.5 ％以
下、Ｔｉ：0.06〜0.2 ％、Ｎ：0.015 ％以下、Ａｌ：0
〜0.2 ％、及び必要により、Ｍｏ：0.3 〜2 ％、Ｗ：0.
1 〜1 ％、Ｖ：0.1 〜0.5 ％、Ｂ：0.0003〜0.005 ％以
下のうち１種または２種以上含み、かつＣ＋Ｎ≦0.02
％、（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）≧２０、及びＡｌを含
む場合はＡｌ≧２Ｎを満足し、残部がＦｅおよび不可避
的不純物からなる耐熱フェライトステンレス鋼」にあ
る。

【００２３】

【作用】次に、本発明鋼の合金成分および不純物に関し
て、含有量と作用について説明する。

【００２４】ＣおよびＮ：Ｃ、Ｎの増加は、強度を向上
させるが、靭性を劣化させ、加工性、溶接性に悪影響を
およぼす。したがって、Ｃ、Ｎはできるだけ低いことが
望ましく、このためＣ：0.015 ％以下、Ｎ：0.015 ％以
下とし、かつＣ＋Ｎ≦0.02％とする。望ましくはＣ：0.
01％以下、Ｎ：0.010 ％以下、Ｃ＋Ｎ：0.015 ％以下で
ある。

【００２５】Ｃ＋Ｎが0.03％を超えるとＴｉ、Ｎｂを複
合添加しても充分Ｃ、Ｎを固定することができなく前記
悪影響がでると共に、溶接部の粒界腐食感受性が高くな
る。

【００２６】Ｓｉ：Ｓｉは、有効な脱酸元素であり、ま
た耐酸化性に必須な元素である。0.2 ％以上の添加で耐
酸化性向上に効果を発揮する。また、Ｓｉには、高温強
度を向上させ、耐熱疲労特性を向上させる効果がある。
これは、高温（＞６００℃）で析出するラーベス相（主
にＦｅ₂Ｎｂ）において、Ｎｂの一部をＳｉが置換する
ことにより、高温強度に寄与する固溶Ｎｂの低下を抑え
て、高温強度を保持するためである。 0.8 ％以上添加
すると、靭性、加工性を劣化させるので、Ｓｉは０．２
〜０．８％未満と狭い範囲とする必要がある。望まし
くは0.2 〜0.6 ％である。

【００２７】Ｍｎ：Ｍｎは、脱酸元素であり、熱間加工
性を向上する元素として知られる。しかし、ＭｎＳを形
成し酸化の起点となったり、オーステナイト形成元素で
あることから、耐酸化性にとって好ましくない。よっ
て、0.2 〜0.8 ％未満とした。望ましくは0.3 〜0.7 ％
である。

【００２８】Ｃｒ：耐酸化性及び耐食性に必須な元素で
ある。11％未満ではその効果が現れず、14％を超えて添
加すると、靭性、加工性を劣化させるため、上限を14％
とした。

【００２９】Ｐ：Ｐは、製造上の不可避的不純物の１つ
であるが、靭性、加工性への悪影響を避けるためには0.
03％以下とする必要がある。

【００３０】Ｓ：Ｓもまた製造上の不可避的不純物であ
るが、Ｓ量が多いとＭｎと同様、耐酸化性の点から好ま
しくなく、また溶接性にも悪影響を与えるので、上限を
0.002 ％とする必要がある。

【００３１】Ｎｂ：Ｎｂは、フェライトステンレス鋼の
弱点である高温強度、クリープ強度を向上させるうえで
必須の元素であり、５００℃以上でその効果が顕著に現
れる。Ｎｂは炭窒化物としてＣ、Ｎを固定する作用があ
る。本発明では、Ｎｂ：0.2 ％を超え、0.5 ％以下、Ｃ
＋Ｎ≦0.02％としているため、％Ｎｂ／（％Ｃ＋％Ｎ）
≧10となる。これにより、十分な高温強度、クリープ強
度を得るのに必要な固溶Ｎｂ量を確保した。Ｎｂ量は、
高温強度の点から多いほど望ましいが、0.2 ％以下では
十分な高温強度が得られず、0.5 ％を超えて含有すると
ラーベス相の析出が顕著になり、靭性が劣化することか
ら、0.2 ％を超え、0.5 ％以下とした。

【００３２】高温使用中（＞600 ℃）にラーベス相（Ｆ
ｅ₂Ｎｂ）が析出し、固溶Ｎｂ量の低下による高温強度
の低下が起こるが、析出後にも十分な高温強度を得るに
は固溶Ｎｂ量として0.1 ％以上必要で、そのため0.3 ％
を越えたＮｂ量が必要であることを見いだした。また、
ラーベス相析出による脆化の点からは極力Ｎｂ量は低い
ほど、トータルのラーベス相析出量が減少するので、好
ましい上限は0.4 ％である。

【００３３】Ｔｉ：Ｔｉは、Ｎｂと同様にＣ、Ｎの固定
元素として有効である。特に、溶接熱影響部においてＣ
ｒ炭化物の生成を抑制し、靭性、耐食性の確保には不可
欠な元素である。また、Ｔｉ、Ｎｂには母材及び溶接熱
影響部の結晶粒粗大化抑制効果を有する。これらの効果
を十分に発揮させるには、（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）
≧２０必要とする。望ましくは、これらの効果をさらに
発揮させるには（Ｔｉ／Ｎｂ）がほぼ0.5 、一般には0.
2 以上1.0 以下とするのがよい。

【００３４】ＮｂとＴｉの複合添加した場合には、主と
してＴｉはＮと結合して窒化物を形成し、Ｎｂと残りの
ＴｉはＣと結合し、（Ｎｂ、Ｔｉ）炭化物を形成する。
前記したように（Ｎｂ、Ｔｉ）炭化物は、Ｎｂあるいは
Ｔｉ単独添加系における炭化物よりも高温で析出し、微
細に析出するＴｉＮを核として析出し易い。よってその
周辺には固溶Ｃ，Ｎの存在しない領域（Interstitial F
ree ）が形成される。

【００３５】これにより軟質となり良好な加工性、成形
性が得られるが、同時にラーベス相が優先析出するサイ
トが減少し、高温使用中におけるラーベス相の析出遅延
に有効で、脆化を遅らせることができる。さらに、再結
晶温度も低下させるので、熱歪みを緩和し熱疲労特性が
向上する。

【００３６】以上の効果を発揮させる目的からＴｉは0.
06％以上の含有が必要で、Ｎの４倍以上を確保しかつ若
干の炭化物形成可能な量の下限である。 0.2％を超える
添加は、上記効果を向上させることはほとんどなく、圧
延時の表面疵が顕著となることから上限は0.2 ％とし
た。

【００３７】Ｎｉ：Ｎｉは製造上の不可避的不純物の一
つである。微量のＮｉの添加は、靭性改善に有効である
が、耐酸化性に悪影響を及ぼすことから特に0.5 ％以下
とした。

【００３８】Ａｌ：Ａｌは任意添加元素であり、脱酸元
素として知られＴｉと共存するとその効果はより顕著と
なる。また、少量のＡｌ添加により靭性が向上すること
が知られている。特に２％Ｎ≦％Ａｌとすることで熱延
板及び溶接熱影響部の靭性が向上する。溶接時において
はＴｉとともにＮの固定に作用するためで、その必要量
は２％Ｎ≦％Ａｌである。

【００３９】また、0.02％以上のＡｌ含有により耐酸化
性が向上する。特に、Ａｌが内部酸化してスケールに対
し“くさび”の役割をする事で酸化スケールの耐剥離性
を向上させて耐酸化性が向上する。これにより、排ガス
中への酸化スケールの混入が抑制される。さらに、0.02
％以上のＡｌは高温強度及びクリープ強度改善効果も有
する。しかし、過剰の添加は、耐酸化性、高温強度への
効果が飽和し、加工性へ悪影響を及ぼすため、上限を0.
2 ％とした。

【００４０】Ｍｏ：Ｍｏは任意添加元素であり、Ｎｂと
同様、高温強度を向上させる元素として知られる。Ｍｏ
はＮｂと異なり、高温使用中にラーベス相（Ｆｅ₂Ｍ
ｏ）形成傾向がＦｅ₂Ｎｂより小さく、長期にわたって
固溶状態を保持するため固溶強化作用が持続される。よ
って、クリープ強度及び耐食性を改善にはＭｏ添加が好
ましい。この場合0.3 ％以下ではそれらの効果が十分で
ないため、下限を0.3 ％とした。しかし、過剰の添加
は、靭性、加工性を低下させる。さらにコスト高となる
ため、添加する場合は上限を2.0 ％とした。

【００４１】Ｗ：Ｗは任意添加元素であり、Ｎｂ、Ｍｏ
と同様高温強度を向上させる元素として知られる。Ｗも
Ｍｏよりも更にラーベス相の形成傾向が小さく、固溶強
化作用ががより長期にわたり持続されるため、クリープ
強度が向上する。 0.1％以下ではその効果が十分でな
く、過剰の添加は、靭性、加工性を劣化させ、コスト高
となるため0.1 〜１％とした。

【００４２】Ｖ：Ｖは任意添加元素であり、固溶状態あ
るいは炭窒化物を形成して高温強度を向上させると共
に、加工性を改善する。0.1 ％以上でその効果が現れ
る。しかし、0.5 ％を超えて含有させると返って加工性
を低下させるので、0.1 〜0.5 ％とした。

【００４３】Ｂ：Ｂは任意添加元素であり、高温強度、
耐酸化性を改善する目的で含有させる。

【００４４】その改善効果が現れる理由は定かではない
が、Ｂは一般的に粒界に偏析しやすい元素として知られ
ているので、粒界すべりを阻止して高温強度を改善する
ものと考えられる。また、粒界偏析により、耐酸化性に
有害なＰ、Ｓ等の不純物元素を排出して、耐酸化性を向
上させるものと考えられる。この効果は0.0003％以上で
現れ、0.005 ％を超えて含有させると靭性、加工性も劣
化させるので0.0003〜0.005 ％とした。

【００４５】

【実施例】まず、表１に示される組成を有する鋼を、溶
解、鍛造後、加熱温度１１５０℃にて熱間圧延を行い、
板厚４．５mmに仕上げ、９６０℃にて焼鈍して熱延板を
作製した。さらに、４．５mm厚の熱延板に冷間圧延を施
し、９６０℃にて仕上げ焼鈍を行って、板厚１．５mmの
冷延板を作製した。冷延鋼板からは、Ｔ方向からＪＩＳ
１３Ｂ号の厚さ１．５mmの常温引張試験片及び厚さ１．
５mm、幅２０mm、長さ２５mmの酸化試験片を採取した。
冷延板を電縫溶接により製管して熱疲労試験片を作製し
た。

【００４６】図１は、熱疲労試験片の形状を示す図で、
1 が試験材の管で、２か所に径 8mmの穴（2 、3 ）を明
け、冷却用エアーの供給口3 となっている。4 は管の内
面からの保持具（芯金）、5 は試験機のホルダーへの取
り付け部である。管1 と保持具4 は固定用ピン6 と端部
の溶接部7 によって固定されている。

【００４７】熱疲労試験には、コンピュータ制御の電気
油圧サーボ式高温熱疲労試験装置を用い、試験は図２に
示す温度サイクル及び機械的ひずみ波形下で行った。

【００４８】試験片の加熱には高周波加熱装置を用い、
冷却は管内面に前記エアー供給口から空気を吹き込むこ
とにより行った。試験温度は200 〜800 ℃とし、拘束条
件は50％拘束とした。

【００４９】

【表１】

【００５０】熱延板を６００℃で１０００時間時効し、
４mm厚さのＪＩＳ４号シャルピー試験片をＴ方向に採取
して靭性を評価した。また、熱延板に開先加工を施し表
２に示す条件で突き合わせＴＩＧ溶接を行ない、溶接熱
影響部にノッチがくるように４mm厚さのＪＩＳ４号シャ
ルピー試験片を採取した。

【００５１】

【表２】

【００５２】熱延焼鈍材と熱延焼鈍材を６００℃で１０
００時間時効した材料から３mm厚の板状引張試験片を採
取し、６００℃で試験を行った。

【００５３】酸化試験は、８００℃で２００時間、大気
中連続加熱条件で行った。

【００５４】上記各種の試験結果を表３、４に示す。表
４は熱延板を焼鈍した後時効した材料の試験結果を示
す。同表より、本発明鋼１〜１８は、常温伸び３０％以
上、６００℃の引張り強度２５N/mm²以上、８００℃に
おける酸化増量が２．０mg/cm²以下、熱疲労寿命２００
０サイクル以上と、加工性、高温強度、耐酸化性、熱疲
労強度に優れることがわかる。また、本発明鋼は溶接熱
影響部のvTrEは０℃以下で、時効後の常温靭性も使用上
問題とならないレベルであることが確認された。

【００５５】特に、本発明鋼６〜８に示すように0.02〜
0.2 ％のＡｌを添加すると、溶接熱影響部の靭性が向上
することが確認された。また、本発明鋼９、１３、１
６、１８で特に、Ｍｏ、Ｗ添加によって熱疲労強度が向
上し、時効後の強度低下が低減されることが確認され
た。

【００５６】

【表３】

【００５７】

【表４】

【００５８】比較鋼１９は、ＳＵＨ４０９Ｌ相当材であ
るが、６００℃での引張り強度、熱疲労特性共に劣る。
比較鋼２０、２４は、Ｎｂが 0.2％以下であるために、
６００℃での引張り強度、熱疲労特性共に劣る。比較鋼
２１はＳｉが０．８％以上、比較鋼２５はＭｏが２％以
上であるため、常温伸び３０％未満と加工性に劣るた
め、製管が容易にできなかった。比較鋼２２はＳｉが
０．２％未満であるため、耐酸化性に劣る。比較鋼２３
はＮｂが０．５％を越えているため、加工性、溶接熱影
響部の靭性に劣り、時効後の衝撃値が低く脆化が顕著で
あると共に、強度低下量も大きい。

【００５９】比較鋼２１、２３はＳｉが０．８％以下で
あるため、ｖＴｒＥは０以上で、時効後の常温靭性に劣
る。

【００６０】比較鋼２６、２７はそれぞれＣ＋Ｎ≧０．
０２、（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）≦２０であるため、
熱影響部の靭性に劣る。

【００６１】なお、ＭＡＧ溶接部のストラウス試験によ
り（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）≧２０の本発明鋼は粒界
腐食を発生しないことを確認している。しかしながら、
比較鋼１，２のように（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）が２
０未満の場合には溶接熱影響部での粒界腐食割れが観察
された。

【００６２】

【発明の効果】本発明により、ＳＵＨ４０９等の従来鋼
に比べ、優れた高温強度、耐熱疲労特性、耐酸化性と靭
性、加工性と溶接部耐食性を兼ね備えており、自動車排
気系部材あるいはＬＮＧ火力複合発電の排ガス経路部材
として適したフェライトステンレス鋼が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱疲労試験片（ゲージ長さ：１２ｍｍ）の形状
を示す図である。

【図２】熱疲労試験時の温度及びひずみ波形を示す図で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、Ｃ：0.015 ％以下、Ｓｉ：0.2
〜0.8 ％未満、Ｍｎ：0.2 〜0.8 ％未満、Ｐ：0.03％以
下、Ｓ：0.002 ％以下、Ｃｒ：11〜14％、Ｎｉ：0.5 ％
以下、Ｎｂ：0.2 ％を超え0.5 ％以下、Ｔｉ：0.06〜0.
2 ％、Ｎ：0.015 ％以下、Ａｌ：0 〜0.2 ％、を含有
し、かつＣ＋Ｎ≦0.02％、（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）
≧２０、及びＡｌを含む場合はＡｌ≧２Ｎを満足し、残
部がＦｅおよび不可避的不純物からなる耐熱フェライト
ステンレス鋼。
【請求項２】さらに、Ｍｏ：0.3 〜2 ％、Ｗ：0.1 〜1
％、Ｖ：0.1 〜0.5 ％、Ｂ：0.0003〜0.005 ％以下のう
ち１種または２種以上含むことを特徴とする請求項１記
載の耐熱フェライトステンレス鋼