JPH10102208A - 耐熱性、加工性及び溶接部耐食性に優れたエンジン排気部材用フェライト系ステンレス鋼 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、優れた耐熱性を持ち、且つ、従来マ
フラーに使用されていた１７％Ｃｒ−−０．１％Ｓｉ−
０．２％Ｔｉ−０．８％Ｍｏ添加のフェライト系ステン
レス鋼よりも優れた溶接部の耐食性を有する安価なエン
ジン排気部材用フェライト系ステンレス鋼を提供するこ
とを目的としている。 【解決手段】重量％で、Ｃ：０．０２％未満、Ｓｉ：
０．８％以上、１．６％未満、Ｍｎ：０．２０％未満、
Ｐ：０．０４％未満、Ｓ：０．０２％未満、Ｃｒ：１０
％以上、１６％未満、Ｎｉ：０．０５％以上、１．０％
未満、Ｎ：０．０２％未満、Ｔｉ：０．００２％以上、
０．０３％未満、Ｎｂ：０．４３以上、０．６％未満、
を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる、耐熱
性、加工性及び、マフラーの溶接部耐食性に優れたエン
ジン排気部材用フェライト系ステンレス鋼である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車排気部材の
用途に適したフェライト系ステンレス鋼に関し、特に、
自動車のエンジンに近い側（高耐熱性が必要）からマフ
ラーのような耐食性を要求される部位での使用を想定し
た、耐熱性、加工性および溶接部耐食性に優れたエンジ
ン排気部材用フェライト系ステンレス鋼に係わる。

【０００２】

【従来の技術】一般に、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と比べて安価であること
から、自動車排気系の材料に多用されている。この自動
車排気系の中でも、排気マニホールドのように、９００
℃を超える程度にまで温度が上昇する部位では、特に優
れた耐熱性が必要であり、ＳＵＳ４３０ ＪＩＬ（１９
Ｃｒ−０．４Ｓｉ−０．４Ｎｂ−０．５Ｃｕ）が使用さ
れてきた。一方、マフラーに代表されるように、排気温
度が比較的低い部位には、排ガスからの凝縮水が溜りや
すく、該マフラーの腐食が問題になるので、耐食性に優
れたＳＵＳ４３６ ＬＴ（１７Ｃｒ−０．１Ｓｉ−０．
２Ｔｉ−０．８Ｍｏ）が使用されてきた。

【０００３】このように、自動車排気系に使用される材
料は、使用部位の温度により全く異なる特性が要求さ
れ、「使用者は、材料を区別しなければならない」とい
う問題と、「特に、マフラー用材料は、高Ｃｒ、Ｍｏ添
加鋼のため、コスト高である」という問題があった。そ
のため、高温部から低温部まで幅広く適用でき、且つ安
価な統一材料の開発が、強く望まれていた。また、材料
の供給側にとっても、かかる統一材料は、品質管理及び
生産効率の点で大きなメリットがあるので、使用者及び
供給者のいずれからも強く統一材料の開発要求があっ
た。しかしながら、そのような統一材料は存在していな
いのが現状である。

【０００４】ここで、高温部側での使用を想定した従来
からある材料を紹介すると、例えば、特開平８−６０３
０６号公報は、自動車排気系部材用フェライト系ステン
レス鋼板がある。この材料は、排気系を一つの鋼種で一
体化することを目的として開発されたが、該公報の３
頁、コラム４「００１７」に明記されているように、
「排気マニフォールドからセンター・パイプまで」と明
記されており、排気系高温部だけでの材料統一を想定し
ており、マフラーまでは想定していない。さらに、該公
報は、「開発した鋼材が、Ｓｉ：０．６〜１．５％、Ｃ
ｒ：１６〜２２％のような比較的高いＳｉ、Ｃｒレベル
であるにも関わらず、マフラー材のような腐食環境に耐
え得ない」ことを示唆していた。実際に、発明者の実験
調査によっても、高Ｃｒ化のみでは、マフラー材への適
用はできないことが確認されている。なお、その理由に
ついては、後述の「発明の詳細な説明」の欄で説明す
る。

【０００５】また、特開昭５７−８５９６０（ＵＳ．ｐ
ａｔｅｎｔ Ｎｏ．４３３１４７４）号公報は、Ｎｂ、
Ａｌ複合添加鋼を開示している。その鋼材は、靭性に対
する悪影響を除くため、Ｔｉを不可避的残留レベルに維
持し、Ａｌを０．１％以上、Ｎｂを０．４５％以下に厳
しく調整することを特徴としている。特に、該特開昭５
７−８５９６０号公報では、Ｓｉ、Ｔｉの効果の認識が
ないため、発明例あるいは比較例のいずれに開示された
鋼も、Ｓｉは、０．６％未満であり、Ｔｉは、残留（記
載なし）か０．２３％のような過大レベルであった。

【０００６】また、特開平６−２４８３９４号公報は、
そのコラム２「０００７」に記載されているように、フ
ロント・パイプ、センター・パイプでの使用を考慮した
高温塩害特性に優れたフェライト系ステンレス鋼を開示
している。それは、コラム４「００２０」に明記されて
いるように、溶接部の耐食性向上のため、Ｎｂ、Ｔｉを
添加するとしており、その効果は、等価なものとの認識
である。そのため、該公報記載の発明鋼及び比較鋼のい
ずれもがＮｂ単独添加されているだけで、高Ｓｉ化、低
Ｃｒ化し、かつ０．４３％以上のＮｂ添加鋼に、微量の
Ｔｉ添加がマフラー腐食に著しい効果があるとの知見、
示唆は見られない。

【０００７】また、特公平３−４６１７（ＵＳ．ｐａｔ
ｅｎｔ Ｎｏ．４４６１８１１）号公報は、ロウづけ性
のよい安定化フェライト系ステンレス鋼の成分を開示し
ている。そこでは、Ｔｉはろうずけ性に悪影響を及ぼす
ため、厳しく制限しているが、溶接部の耐食性向上に関
する考慮は見られない。事実、該公報に開示されている
発明例及び比較例は、いずれもＳｉ含有量は比較的低い
（０．６％以下）。

【０００８】また、ＵＳ．ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．４４１
７９２１には、Ｗｅｌｄｅｄ ｆｅｒｉｔｔｉｃ ｓｔ
ａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ａｒｔｉｃｌｅの開示が
ある。そこには、ＮｂとＴｉを等価なものとしており、
高Ｓｉ化し、さらに比較的多量のＮｂに微量のＴｉの複
合添加が、溶接のマフラー耐食性向上に著しく効果があ
るとの知見及び示唆も見られない。さらに、Ｓｉの添加
効果も発見していないため、１％以下、好ましくは０．
３〜０．６％（クレーム３、及び本文コラム３、２９行
目）のように低めに制限している。加えて、実施例及び
比較例のいずれもが、０．２％以上のＴｉ単独添加鋼で
ある。

【０００９】また、特開平７−２６８５５４号公報は、
成形性及び耐熱性の優れた自動車排気系用フェライト系
ステンレス鋼板を開示している。しかしながら、この鋼
材も、高温側の部位を想定したものであり、マフラー腐
食についての考慮がなく、そのため、発明例及び比較例
は、いずれも０．８％未満のＳｉレベルであり、マフラ
ーの溶接部耐食性が不十分である。

【００１０】また、本発明者は、特開平８−３６９８号
公報で、自動車排気系材料に使用可能な安価な熱延フェ
ライト鋼を開示した。しかしながら、この鋼材は、熱延
板の加工性向上を主目的とし、Ｔｉを可及的に低く、且
つＰを積極的に添加することを技術思想としている。該
特開平８−３６９８号公報の出願当時は、母材の高耐食
性材は、溶接部の耐食性も向上し、結果としてマフラー
寿命を向上させるとの認識が一般的であったが、近年、
母材が高耐食性であっても、マフラーの溶接部耐食性が
向上するとは限らないことがわかってきた。そのため、
特開平８−３６９８号公報当時の知見では、Ｃｒ、Ｓ
ｉ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｐのマフラー溶接部に関する耐食性に
関する知見がない。

【００１１】一方、低温部側での使用を想定した鋼材例
を紹介すると、まず、Ｍｏを１％以上添加することを特
徴とする特開平５−１１２８４８号公報記載の鋼があ
る。この鋼材は、特に、マフラー腐食を念頭に置き、母
材部の耐食性を向上させている。発明者は、最近、「マ
フラー腐食で問題となる部位は、溶接部であり、そこで
の著しい腐食を起点とし、外部応力によって、亀裂が伝
播し溶接部が破断することが最も問題なのであり、母材
の腐食レベルは、溶接部と比較して軽微であるため、マ
フラー寿命に大きく影響しない」ことをつきとめた。溶
接部が最も腐食するので、この部分での腐食ピットの発
生を低減することによって、破断の基点を防止すれば良
いのである。しかしながら、特開平５−１１２８４８号
公報で開示されているようなＭｏの添加では、後述する
ように、溶接部の耐食性にはほとんど効果がないと同時
に、コストの面でも不利である。

【００１２】また、溶接部の耐食性を向上させるのに、
Ｔｉ、Ｎｂ等の安定化元素を添加することは、公知であ
る。例えば、上記の特開平５−１１２８４８号公報にお
いても、Ｔｉ、Ｎｂ添加の理由が溶接部の耐粒界腐食性
向上の点からと記述されている。しかしながら、近年、
マフラー腐食での問題は、溶接部の著しい腐食を起点と
する接続部（溶接構造）の破断であることが判明してお
り、単に、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎｂを添加するのみでは、溶接
部の耐食性は十分ではないことも判明した。その理由
は、特開平５−１１２８４８号公報に記載されているよ
うに、マフラーでの凝縮水は、高ｐＨ（〜９）から低ｐ
Ｈ（〜２）まで極端に変化するので、単に、Ｍｏ、Ｔ
ｉ、Ｎｂを添加するのみではマフラーの溶接部耐食性が
十分ではないものと考えられる。この点を考慮した材料
開発がなされていなかったため、現時点でもマフラー耐
食性に優れた安価な材料が開発されていないのである。

【００１３】さらに、上記した統一材料がないという問
題に加えて、既存のマフラー用のフェライト系ステンレ
ス鋼では、０．８％以上のＭｏ添加による製造コストの
上昇も問題となっている。そのため、最近は、マフラー
の溶接部の耐食性向上が強く求められていると同時に、
省Ｍｏ化によるコスト低減の問題がある。また、特開平
４−２２８５４７号公報は、耐粒界腐食性、造管性、高
温強度に優れたフェライト系ステンレス鋼を開示してい
る。しかしながら、そこでは、耐粒界腐食性の向上をは
かっているものの、単に所謂シュトラウス試験で評価し
ているだけである。前述したように、マフラーの凝縮水
は、高ｐＨ（〜９）から低ｐＨ（〜２）まで極端に変化
するものであるから、シュトラウス試験ではマフラー腐
食性を正しく評価できいない。そのため、そこでの発明
例及び比較例のいずれも０．６％以下の低いＳｉであ
り、後述するように、マフラーの溶接部耐食性には不十
分である。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
を鑑み、優れた耐熱性を持ち、且つ、従来マフラーに使
用されていた１７％Ｃｒ−０．１％Ｓｉ−０．２％Ｔｉ
−０．８％Ｍｏ添加のフェライト系ステンレス鋼よりも
優れた溶接部の耐食性を有する安価なエンジン排気部材
用フェライト系ステンレス鋼を提供することを目的とし
ている。さらに、エンジン排気系での高温部および低温
部での使用材料の区別を不要にする統一材料の提供をも
目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的を達
成するため、エンジン排気部材用に必要とされる耐熱性
（高温強度）、及びその鋼材に必要な加工性は、Ｎｂ添
加で向上するという公知事実に基づき、まず、マフラー
の溶接部耐食性の向上を詳細に検討した。マフラーの耐
久性で問題となるのは、主に、溶接部の破断である。溶
接部が母材部より耐食性に劣るのは公知であり、さらに
溶接部に応力が最も集中することも明らかである。従っ
て、母材のみが優れた耐食性を示しても、最も腐食され
易い部分は溶接部であり、かつ溶接部が最も大きな応力
集中を受けるため、腐食ピット部分での大きな応力が破
断を誘発する。従って、溶接部の耐食性を向上させるこ
とが、マフラーの寿命を向上させる。

【００１６】かかる実際の車での調査結果を基に、マフ
ラーの溶接部耐食性の向上を詳細に検討し、得られた重
要な知見を以下に示す。なお、下記図１及び２に関する
試験条件は、「実施例」の欄で詳述する。 （１）母材部が、溶接部より耐食性の良好なことは明ら
かであるが、母材部の耐食性が良い材料は、溶接部との
耐食性の差が大きく、溶接部に腐食が集中し、溶接部の
耐食性向上が困難であることを知見した。その結果、図
１に示すように、比較的母材部の耐食性が低い、低Ｃｒ
系（１０〜１６％Ｃｒ）材料がマフラーの溶接部耐食性
の向上に有利である。

【００１７】（２）図１、２に示すように、Ｓｉを０．
８％以上添加し、Ｃｒを１０〜１６％と比較的低くし、
Ｎｂが０．４％以上添加されている成分系に、Ｔｉを
０．０３％を上限として積極的に添加すると、マフラー
の溶接部耐食性が著しく向上し、１７％Ｃｒ−０．１％
Ｓｉ−０．２％Ｔｉ−０．８％Ｍｏ鋼の溶接部以上の特
性が得られる。

【００１８】これは、溶接部のスケールがＳｉ、Ｎｂ、
Ｔｉにより強化され母材部の耐食性に近づいたため、溶
接部に腐食が集中しなかったためと推定される。一方、
従来からある１７％Ｃｒ−０．１％Ｓｉ−０．２％Ｔｉ
−０．８％Ｍｏ鋼の場合には、母材部が著しく優れた耐
食性を示すため、腐食が溶接部に集中し、結果として、
低Ｃｒ−高Ｓｉ−Ｎｂ−微量Ｔｉ鋼よりも溶接部耐食性
が劣っていると推定できる。

【００１９】さらに、図２には、１１％Ｃｒ−０．１％
Ｓｉ−０．２％Ｔｉの溶接部耐食性に及ぼすＭｏの影響
も示す。驚くべきことには、溶接部へのＭｏの添加効果
は、Ｓｉの添加効果に比較して著しく小さかった。つま
り、溶接部の耐食性の向上には、Ｍｏの添加は殆ど効果
がなく、鋼材を低Ｃｒ−高Ｓｉ化し、Ｎｂ添加し、さら
に微量なＴｉ添加が必要であることが確認されたのであ
る。なお、各元素の溶接部の耐食性に及ぼす影響に関す
る詳細な理由は、後述の「成分限定」で説明する。 （３）さらに、上記鋼材にＡｌ、Ｃｕを比較的少量添加
することで、マフラーの溶接部耐食性がさらに向上す
る。 （４）また、Ｐ含有量は、マフラーの溶接部耐食性に大
きく影響し、低い程好ましい。 （５）上記した成分系は、ベースであるＮｂ添加鋼の耐
熱性、加工性を劣化させない。

【００２０】発明者は、以上の新規な知見を具現化すべ
く鋭意努力を続け、耐熱性、加工性及び溶接部耐食性に
優れたフェライト系ステンレス鋼を発明するに至ったの
である。すなわち、本発明は、重量％で、Ｃ：０．０２
％未満、Ｓｉ：０．８％以上、１．６％未満、Ｍｎ：
０．２０％未満、Ｐ：０．０４％未満、Ｓ：０．０２％
未満、Ｃｒ：１０％以上、１６％未満、Ｎｉ：０．０５
％以上、１．０％未満、Ｎ：０．０２％未満、Ｔｉ：
０．００２％以上、０．０３％未満、Ｎｂ：０．４３％
以上、０．６％未満、を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的
不純物からなる、耐熱性、加工性及び溶接部耐食性に優
れたエンジン排気部材用フェライト系ステンレス鋼であ
る。

【００２１】また、本発明は、さらに、重量％で、 Ａｌ：０．０２％以上０．５％未満 Ｃｕ：０．０２％以上０．３％未満 のうちから選んだ１種又は２種を追加含有させたり、あ
るいはＭｏ：０．０５％以上０．８％未満、さらに加え
て、 Ｃａ：０．００１％以上０．０３％未満、 Ｂ：０．０００２％以上、０．００５％未満、 を含有させた耐熱性、加工性及び溶接部耐食性に優れた
エンジン排気部材用フェライト系ステンレス鋼である。

【００２２】本発明では、エンジン排気部材用フェライ
ト系ステンレス鋼を、上記のような成分系で形成するよ
うにしたので、優れた耐熱性及び加工性を持ち、且つ、
従来マフラーに使用されていた１７％Ｃｒ−０．１％Ｓ
ｉ−０．２％Ｔｉ−０．８％Ｍｏ添加のフェライト系ス
テンレス鋼よりも優れた溶接部の耐食性を同時に有する
ものにすることができる。その結果、エンジン排気系で
は、従来、高温部および低温部で使用材料を区別してい
たが、本発明により統一材料とすることができた。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態は、フェライト
系ステンレス鋼の各成分元素の含有量を限定するもので
あるので、その限定理由を以下に説明する。単位は、す
べて重量％である。Ｃは、靭性及び加工性を劣化させる
元素であり、０．０２％以上になると、靭性及び加工性
の劣化が顕著となるため、０．０２重量％未満に限定す
る。また、良好な靭性及び加工性には、Ｃの含有量は低
い程良く、０．０１％以下が望ましい。

【００２４】Ｓｉは、本発明鋼にとって重要な元素の一
つである。図２に示したように、０．０３％以下の微量
Ｔｉが添加されている場合、Ｓｉを０．８％以上添加す
ることによって、マフラーの溶接部耐食性は著しく向上
し、従来鋼（１７％Ｃｒ−０．１％Ｓｉ−０．２％Ｔｉ
−０．８％Ｍｏ）のレベル以上に達する。これは、溶接
部に生成するスケールが、Ｓｉ−Ｎｂ−Ｔｉによって強
化されたものになり、また、母材の耐食性レベルとの相
違が比較的小さくなることにより、溶接部に腐食が集中
しないため、良好なマフラーの溶接部耐食性を示すもの
と考えられているが、詳細は不明である。

【００２５】なお、Ｓｉが１．６％以上になると、加工
性の劣化が激しいので、１．６％を超えないものとす
る。好ましくは、１．０％以上、１．３％以下である。
Ｍｎは、鋼の脱酸剤として知られているが、過剰な添加
は、ＭｎＳを形成し、加工性の低下及び、マフラーの溶
接部耐食性を低下させることから、Ｍｎ含有量は０．２
０重量％未満とした。好ましくは、０．１５％未満であ
る。低い程好ましい。

【００２６】Ｐは、靭性、およびマフラーの溶接部耐食
性を劣化させる元素であり、０．０４重量％未満とし
た。Ｓは、鋼材の伸び及びｒ−値（ランクフォード値）
を低下させ、加工性を劣化させると共に、ステンレス鋼
の基本特性である耐食性を劣化させる元素であるので、
その含有量を０．０２％未満とした。

【００２７】Ｃｒは、ステンレス鋼の基本特性であある
耐食性を向上させる元素であるが、図１に示したよう
に、マフラーの溶接部耐食性には、多すぎると有害とな
り、かつコスト高になるため、１６％未満に制限する。
一方、１０％未満の含有量で溶接部耐食性が著しく劣る
ため、１０％を下限とする。従って、本発明では、Ｃｒ
含有量を１０％以上１６％未満に限定する。マフラーの
溶接部耐食性にとって、Ｃｒ含有量は１０％以上１２％
以下であることが好ましい。さらに好ましくは、１０．
５％を超え１１．５％未満である。

【００２８】Ｎｉは、マフラーの溶接部耐食性を向上さ
せる効果があるため、０．０５％以上添加する。一方多
量の添加は、フェライト組織を不安定にするため、１％
未満に制限する。好ましくは、０．１％以上０．８％以
下。より好ましくは、０．５％以上０．８％以下であ
る。Ｎは、鋼の靭性及び加工性を劣化させる元素であ
る。０．０２％以上になると靭性及び加工性の劣化が顕
著となるので、０．０２％未満に限定する。Ｎの含有量
は小さいほどよく、０．０１％以下であることが望まし
い。

【００２９】Ｎｂは、高温強度、加工性、マフラーの溶
接部耐食性を高める効果を持つ元素であり、従来鋼以上
の特性を得るため、０．４３％以上の添加が必要であ
る。しかしながら、０．６％を超えて添加すると、鋼材
の室温での強度を著しく高め、成形性、加工性を劣化さ
せるため、０．６％を上限とする。好ましくは、０．４
５％を超え、０．６％未満である。さらに好ましくは、
０．５％以上０．６％未満である。

【００３０】Ｔｉは、本発明鋼にとって、特に重要な元
素である。表１，表２，表３に示してあるようにマフラ
ーの溶接部耐食性向上のため、Ｔｉレス材（０．００１
％以下）では、高Ｓｉ、低Ｃｒ化しても、マフラーの溶
接部耐食性は向上しない（表２のＮｏ．２４、２８）。
０．００２％以上のＴｉを添加した場合、著しくマフラ
ーの溶接部耐食性が向上した。この理由は、明確ではな
いが、溶接時に発生するスケールの組成を微量Ｔｉが変
化させているのではと考えている。しかしながら、０．
０３％以上になると溶接部のマフラー腐食が劣化する。
この理由としては、Ｔｉは、Ｎｂ、ＡｌよりもＮと結合
しやすく、大気中のＮを吸収し易く、過大なＴｉ添加
は、溶接時、大気からＣ、Ｎを吸収し、マフラーの溶接
部耐食性を低下させるのではと考えられる。よって、Ｔ
ｉ含有量を０．００２％以上０．０３％未満に限定す
る。好ましくは０．００５％以上０．０２％以下であ
る。

【００３１】Ａｌは、任意添加元素である。一般に、鋼
の脱酸剤として不可避的に含有されてしまう場合がある
が、特に悪影響はない。本発明は、Ｓｉを含有させるた
め、Ａｌ脱酸は任意である。一方、０．０２％以上の添
加をした場合、マフラーの溶接部耐食性はさらに向上す
る。この理由は明確ではないが、Ａｌは酸化されやすい
元素であるため、十分なＡｌの添加は、溶接時、アルミ
ナ被膜により大気中からのＣ、Ｎの吸収を防ぐ効果によ
るものと考えられる。従って、マフラー耐食性をさらに
向上させる場合、０．０２％以上添加してもよい。しか
し、０．５％以上になると、加工性の劣化が著しいた
め、０．０２％以上０．５％未満に限定する。好ましく
は、０．１％を超え０．２％未満である。

【００３２】Ｃｕは、任意添加元素である。０．０２％
以上の添加をした場合、溶接部耐食性が向上する。０．
３％以上になると、加工性が劣化するため、本発明で
は、０．０２％以上０．３％未満に限定する。なお、好
ましくは、０．１５％を超え、０．３％未満である。本
発明は、低コストの省Ｍｏ材であっても、従来鋼（１７
％Ｃｒ−０．１％Ｓｉ−０．２％Ｔｉ−０．８％Ｍｏ）
並みのマフラーの溶接部耐食性を得る鋼材として提案さ
れた。

【００３３】一方、Ｍｏは、固溶強化元素であり、高温
強度の向上にも有効であり、その添加効果は、０．０５
％から現れる。従って、本発明でも、より高温強度を高
めたい場合、０．０５％以上添加しても良い。しかしな
がら、Ｍｏは、高価な元素であり、コスト高を招くとと
もに、図２のように、マフラーの溶接部耐食性への効果
は殆ど見られない。したがって、本発明では、０．８％
未満に限定する。

【００３４】Ｃａは、溶鋼からスラブへの鋳造時におい
て、Ｔｉ系介在物によるノズル詰まりを抑制する効果を
有する元素である。その効果は、０．００１％から現れ
る。しかしながら、０．０３重量％を超えて添加して
も、該効果が飽和するばかりでなく、Ｃａを含む介在物
が孔食の起点となり、耐食性が劣化するため、０．０３
％未満とする。

【００３５】Ｂは、鋼材の加工性向上に有効である。そ
の効果は、０．０００２％から現れるが、０．００５％
を超えると、多量のＢＮの生成により靭性が劣化するの
で、０．００５％未満とする。

【００３６】

【実施例】

（実施例１）表１及び表２に示す成分組成からなる本発
明鋼と比較鋼とを溶製したのち、１２５０℃に加熱後、
熱間圧延により５ｍｍ厚の熱延板とした。これを焼鈍、
酸洗、冷間圧延、仕上焼鈍、酸洗を順次行い、２ｍｍ厚
みの冷延焼鈍鋼板とした。

【００３７】かくして得られた冷延焼鈍鋼板から採取し
た試料について、以下に示す方法により高温強度、室温
の加工性及び母材とマフラーの溶接部耐食性の評価を行
った。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【表２】

【００４０】（１）高温強度 板厚２ｍｍの板状試験片を用いて、０．３％／分の引張
速度で０．２％耐力を測定した。高温強度の評価は、下
記指数で行った（例えば、ＡＡは優、Ａは良、Ｂは普
通、Ｃは可）。 １８ＭＰａ以上をＡＡ １５ＭＰａ以上１８ＭＰａ未満をＡ １０ＭＰａ以上１５ＭＰａ未満をＢ １０ＭＰａ未満をＣ とする。

【００４１】（２）室温の加工性 延びは、圧延方向に対して、０°、４５°、９０°方向
のＪＩＳ １３号に規定されたＢ形状の引張試験片（板
厚２ｍｍ）で測定し、Ｅｌ＝｛Ｅｌ（０°）＋２×Ｅｌ
（４５°）＋Ｅｌ（９０°）｝／４の式で算出した。そ
の評価は、前記同様に指数化して行う。

【００４２】３５％以上をＡ ３５％未満をＢ （３）溶接部のマフラー耐食性 溶接は、板厚２ｍｍ材に対しビードオン方式のＴＩＧ溶
接を行った。溶接条件は、 溶接速度：６００ｍｍ／ｍｉｎ 溶接電流：２００アンペア シールドガス：Ａｒガス、１５リッター／ｍｉｎ（表面
のみ） である。

【００４３】５０ｍｍ×１００ｍｍ角の試料を、図３に
示したように、ビーカ１内に吊り下げ、繰り返し蒸発試
験を行い、最大浸食深さ５点の平均を評価した。なお、
試料は、溶接後の鋼材（又は母材）を４００℃×５時間
熱処理したものである。また、試験は、該試料を図３に
示すように、８０℃に保持した試験溶液中に浸漬し、該
溶液が空になるまで蒸発させることを１サイクルとし、
これを１０回繰り返すことで行った。使用した試験溶液
の組成は、マフラー環境をシミュレートするため（単位
は，ｐｐｍ）， Ｃｌ：２５０、ＮＯ₂ ^-：１００、ＮＯ₃ ^-：２０、ＣＯ₃
^2- ：２０００、ＳＯ₃ ^2-：１２５０、ＳＯ₄ ^2-：１２
５０、ＣＨ₃ ＣＯＯ^- ：４００、ＨＣＨＯ ２５０、Ｈ
ＣＯＯ^- ：１００， ｐＨ：８．５ とした。

【００４４】（４）母材部のマフラー腐食性 溶接部の試験片の変わりに、母材を使用して、（３）と
同様なマフラー耐食性試験を行った。最大浸食深さ５点
の平均を以下のように記号で分類し，評価した。 ０．１ｍｍ以上０．２ｍｍ未満をＡ ０．２ｍｍ以上０．３ｍｍ未満をＢ ０．３ｍｍ以上０．４ｍｍ未満をＣ とする。

【００４５】これらの試験結果を表３にまとめて示す。

【００４６】

【表３】

【００４７】表３によれば、比較鋼１７は、Ｓｉが低過
ぎ、マフラーの溶接部耐食性がＳＵＨ４０９ Ｌ並みに
悪い。比較鋼１８は、Ｓｉが多すぎるため、加工性が悪
い。比較鋼１９は、Ｔｉが過剰に含有されているため、
マフラーの溶接部耐食性がＳＵＳ４３６ ＬＴより悪
い。比較鋼２０は、Ｍｎが過剰で、マフラーの溶接部耐
食性がＳＵＳ４３６ ＬＴより悪い。比較鋼２１は、Ｎ
ｂ、Ｔｉが過剰のため、加工性、マフラーの溶接部耐食
性、いずれも悪い。比較鋼２２は、Ｎｉが過剰であるた
め、加工性が悪い。比較鋼２３は、Ｎｂが過小のため、
高温強度、マフラーの溶接部耐食性、いずれも悪い。比
較鋼２４は、Ｔｉが過小のため、マフラーの溶接部耐食
性が悪い。比較鋼２５は、Ｐが過大であり、母材及びマ
フラーの溶接部耐食性が、悪い。比較鋼２６は、ＳＵＨ
４０９ Ｌであり、高温強度、母材及びマフラーの溶接
部耐食性いずれも悪い。比較鋼２７は、ＳＵＳ４３６
ＬＴであり、加工性、マフラーの溶接部耐食性いずれも
悪い、比較鋼２８は、ＳＵＳ４３０ Ｊ１Ｌであり、マ
フラーの溶接部耐食性が悪い。

【００４８】一方、本発明鋼１〜１６は、高温強度は、
現行材（ＳＵＳ４３０ ＪＩＬ）以上の値を示し、かつ
マフラーの溶接部耐食性も現行材（ＳＵＳ４３６ Ｌ
Ｔ）以上の優れた特性を示す。さらに加工性も、現行材
（ＳＵＳ４３０ Ｊ１Ｌ、ＳＵＳ４３６ ＬＴ）以上の
特性であり、さらに、低Ｃｒ、省Ｍｏ鋼であるので、よ
り安価である。母材のマフラー耐食性は、ＳＵＳ４３６
ＬＴより劣ってはいるが、Ｂランク以上のレベル、即
ち、０．３ｍｍ以下の軽微な腐食レベルであり、ＳＵＳ
４３６ ＬＴの溶接部の値より優れており、ＳＵＳ４３
６ ＬＴ製のマフラーより優れていると判断できる。な
ぜなら、最も腐食の激しい位置が問題になるからであ
る。

【００４９】以上のように、本発明に係るフェライト系
ステンレス鋼は、自動車排気系の中の現在使用中の高温
用部材（ＳＵＳ４３０ Ｊ１Ｌ）並み以上の耐熱性、現
在使用中の低温用部材（ＳＵＳ４３６ ＬＴ）以上のマ
フラー耐食性、さらに、両者以上の加工性を兼ね備え、
その上、これらよりも、低Ｃｒ、省Ｍｏであり安価であ
ることがわかる。

【００５０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明により、耐熱
性、加工性及び溶接部耐食性に優れたエンジン排気部材
用フェライト系ステンレス鋼を安価に提供することが可
能となる。すなわち、省Ｍｏ−低Ｃｒ材であっても、従
来材以上の耐熱性、及びマフラー耐食性を得ることがで
きる。従って、高温強度や酸化性、耐食性が要求される
自動車エンジンのエキゾースト・マニホールド、フロン
ト・パイプ、コンバータの外筒、センター・パイプ、マ
フラー等のいずれの部材に採用しても、従来材以上の特
性を持ち、さらに安価である。また、火力発電システム
の排気経路部材も、自動車エンジン排気部材と同様な特
性が要求されるため、本発明鋼の用途に適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】鋼材マフラーの溶接部耐食性に及ぼすＣｒの添
加効果を示す図である（但し、ベース鋼材を０．５％Ｎ
ｂ−０．０２％Ｔｉ−１．２％Ｓｉ系としてある）。

【図２】母材及びマフラーの溶接部耐食性に及ぼすＳ
ｉ，あるいはＭｏの添加効果を示す図である。

【図３】マフラー腐食試験を実施する装置例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ ビーカ ２ ８０℃の水 ３ 試験溶液 ４ 溶接部 ５ 恒温槽 ６ 蒸発方向

フロントページの続き (72)発明者 石井 和秀 千葉市中央区川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社技術研究所内 (72)発明者 佐藤 進 千葉市中央区川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社技術研究所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で、 Ｃ：０．０２％未満、 Ｓｉ：０．８％以上、１．６％未満、 Ｍｎ：０．２０％未満、 Ｐ：０．０４％未満、 Ｓ：０．０２％未満、 Ｃｒ：１０％以上、１６％未満、 Ｎｉ：０．０５％以上、１．０％未満、 Ｎ：０．０２％未満、 Ｔｉ：０．００２％以上、０．０３％未満、 Ｎｂ：０．４３％以上、０．６％未満、 を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる、耐熱
   性、加工性及び溶接部耐食性に優れたエンジン排気部材
   用フェライト系ステンレス鋼。
2. 【請求項２】 さらに、重量％で、 Ａｌ：０．０２％以上０．５％未満 Ｃｕ：０．０２％以上０．３％未満 のうちから選んだ１種又は２種を追加含有させることを
   特徴とする請求項１記載の耐熱性、加工性及び溶接部耐
   食性に優れたエンジン排気部材用フェライト系ステンレ
   ス鋼。
3. 【請求項３】 さらに、重量％で、 Ｍｏ：０．０５％以上０．８％未満 を追加含有させることを特徴とする請求項１又は２記載
   の耐熱性、加工性及び溶接部耐食性に優れたエンジン排
   気部材用フェライト系ステンレス鋼。
4. 【請求項４】 さらに、重量％で、 Ｃａ：０．００１％以上０．０３％未満、 Ｂ：０．０００２％以上、０．００５％未満、 を追加含有させることを特徴とする請求項１〜３いずれ
   か記載の耐熱性、加工性及び溶接部耐食性に優れたエン
   ジン排気部材用フェライト系ステンレス鋼。