JPWO2019151124A1 - Ferritic stainless steel - Google Patents

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Abstract

耐繰り返し酸化性と熱疲労特性の両方に優れるフェライト系ステンレス鋼を提供する。質量％で、Ｃ：０．０２０％以下、Ｓｉ：０．２５〜１．０％、Ｍｎ：０．０５〜０．５０％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．００８％以下、Ｎｉ：０．０２〜０．６０％、Ａｌ：０．００１〜０．０８％、Ｃｒ：１８．０〜２０．０％、Ｎｂ：０．３０〜０．８０％、Ｍｏ：１．８０〜２．５０％、Ｎ：０．０１５％以下、Ｚｒ：０．０１〜０．４０％、Ｃｏ：０．０１〜０．３０％を含有し、かつ、以下の式（１）を満たし、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フェライト系ステンレス鋼とする。Ｚｒ＋Ｃｏ：０．０３〜０．５０％ ・・・（１）（式（１）中のＺｒ、Ｃｏは、各元素の含有量（質量％）を示す。To provide a ferritic stainless steel excellent in both repeated oxidation resistance and thermal fatigue properties. In mass%, C: 0.020% or less, Si: 0.25 to 1.0%, Mn: 0.05 to 0.50%, P: 0.050% or less, S: 0.008% or less, Ni: 0.02 to 0.60%, Al: 0.001 to 0.08%, Cr: 18.0 to 20.0%, Nb: 0.30 to 0.80%, Mo: 1.80 to 2.50%, N: 0.015% or less, Zr: 0.01 to 0.40%, Co: 0.01 to 0.30%, satisfy the following formula (1), and the balance Is a ferritic stainless steel having a component composition of Fe and unavoidable impurities. Zr + Co: 0.03 to 0.50% (1) (Zr and Co in the formula (1) indicate the content (% by mass) of each element.

Description

本発明は、フェライト系ステンレス鋼に関し、とくに自動車やオートバイの排気管やコンバータケース、火力発電プラントの排気ダクト等の高温下で使用される排気系部材に用いて好適な、優れた耐繰り返し酸化性と熱疲労特性を有する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 ferritic stainless steel, and particularly suitable for exhaust system members used at high temperatures such as exhaust pipes and converter cases of automobiles and motorcycles, and exhaust ducts of thermal power plants, and has excellent repeated oxidation resistance. And a ferritic stainless steel having thermal fatigue characteristics.

自動車のエキゾーストマニホールドや排気パイプ、コンバータケース、およびマフラー等の排気系部材には、優れた耐熱性が要求されている。耐熱性にはいくつかの種類があり、熱疲労特性、高温疲労特性、高温強度（高温耐力）、耐酸化性、クリープ特性、高温塩害腐食特性などが挙げられる。中でも、熱疲労特性は特に重要な耐熱性の一つである。排気系部材は、エンジンの始動および停止に伴って加熱および冷却を繰り返し受ける。このとき、排気系部材は、周辺の部品と接続されているために熱膨張および収縮が制限されて、素材自体に熱ひずみが発生する。この熱ひずみを繰り返し受けることによって破壊に至る低サイクル疲労現象のことを熱疲労という。   Exhaust system members such as exhaust manifolds, exhaust pipes, converter cases, and mufflers of automobiles are required to have excellent heat resistance. There are several types of heat resistance, including thermal fatigue properties, high temperature fatigue properties, high temperature strength (high temperature proof strength), oxidation resistance, creep properties, and high temperature salt damage corrosion properties. Among them, the thermal fatigue property is one of particularly important heat resistance. The exhaust system member is repeatedly heated and cooled with the start and stop of the engine. At this time, since the exhaust system member is connected to peripheral components, thermal expansion and contraction are limited, and thermal distortion occurs in the material itself. A low cycle fatigue phenomenon that leads to fracture by repeatedly receiving this thermal strain is called thermal fatigue.

また、耐酸化性には、耐連続酸化性と耐繰り返し酸化性が含まれる。耐連続酸化性は、高温で長時間保持された場合に、酸化スケールの増加が著しくなる異常酸化の発生の有無を評価するものである。一方、耐繰り返し酸化性は、上述した熱疲労のように、昇温と降温を繰り返した場合に、鋼と酸化スケールの熱膨張差に起因した酸化スケールの剥離の有無を評価するものである。自動車の排気系部材で酸化スケールの剥離が生じると、剥離した部分の素材が減肉することで熱疲労破壊しやすくなるのみならず、剥離した酸化スケールの排気管内部への流入が、排気管の浄化機能を阻害したり、排気管の詰まりを生じるなどのエンジントラブルに繋がるため、耐繰り返し酸化性は重要とされている。   The oxidation resistance includes continuous oxidation resistance and repeated oxidation resistance. The continuous oxidation resistance is to evaluate the presence or absence of occurrence of abnormal oxidation in which the oxidation scale increases remarkably when held at a high temperature for a long time. On the other hand, the repetitive oxidation resistance evaluates the presence or absence of peeling of the oxide scale due to the difference in thermal expansion between the steel and the oxide scale when the temperature is repeatedly increased and decreased, as in the above-described thermal fatigue. When oxide scale is peeled off in the exhaust system of an automobile, the material in the peeled part is reduced in thickness, which not only makes it easier to break down due to thermal fatigue, but also causes the peeled oxide scale to flow into the exhaust pipe. Therefore, repeated oxidation resistance is considered to be important because it may lead to engine troubles such as inhibiting the purification function of the exhaust gas and clogging of an exhaust pipe.

上記の熱疲労特性が求められる部材に用いられる素材としては、現在、ＮｂとＳｉを添加したＴｙｐｅ４２９（１４％Ｃｒ−０．９％Ｓｉ−０．４％Ｎｂ系）のようなフェライト系ステンレス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い、排ガス温度が９００℃を超えるような温度まで上昇してくると、Ｔｙｐｅ４２９では特に、熱疲労特性を十分に満たすことができなくなってきている。   Currently, ferrite stainless steel such as Type 429 (14% Cr-0.9% Si-0.4% Nb) to which Nb and Si are added is used as a material used for members requiring the above thermal fatigue characteristics. Is often used. However, when the exhaust gas temperature rises to a temperature exceeding 900 ° C. with the improvement of the engine performance, the Type 429 cannot particularly sufficiently satisfy the thermal fatigue characteristics.

この問題に対応できる素材として、例えば、ＮｂとＭｏを添加して高温耐力を向上させたフェライト系ステンレス鋼である、ＪＩＳ Ｇ４３０５に規定されるＳＵＳ４４４（１９％Ｃｒ−０．５％Ｎｂ−２％Ｍｏ）、あるいはＮｂ、ＭｏおよびＷを添加したフェライト系ステンレス鋼等が開発されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、昨今における排ガス規制強化への対応や燃費の向上を目的として、排ガス温度は高温化する趨勢にあり、ＳＵＳ４４４等でも耐熱性が不足する場合が出てきている。フェライト系ステンレス鋼では、耐熱性の中でも特に耐酸化性が不十分となることが多い。   As a material which can cope with this problem, for example, SUS444 (19% Cr-0.5% Nb-2%) which is a ferritic stainless steel in which Nb and Mo are added to improve the high-temperature proof strength, specified in JIS G4305. Mo) or a ferritic stainless steel to which Nb, Mo and W are added has been developed (for example, see Patent Document 1). However, for the purpose of responding to the recent tightening of exhaust gas regulations and improving fuel efficiency, the temperature of exhaust gas is on the rise, and even SUS444 or the like may have insufficient heat resistance. In the case of ferritic stainless steels, oxidation resistance among heat resistances in particular is often insufficient.

特開２００４−０１８９２１号公報JP-A-2004-018921

ＳＵＳ４４４はフェライト系ステンレス鋼において最高レベルの耐熱性を有しているが、近年の排ガス規制強化、燃費の向上に伴い排ガス温度が上昇した場合には、必ずしも耐熱性は十分とは言えない。排ガス温度の高温化に伴い、排気系部材の昇温時の熱膨張が大きくなるため、より厳しい熱ひずみが付加される。これにより、排気系部材に用いられるフェライト系ステンレス鋼は熱疲労破壊しやすくなってしまう。さらに、フェライト系ステンレス鋼では特に耐酸化性が不足する場合が多い。排ガス高温化によって素材の熱膨張が大きくなることで高温に保持されて生成した酸化スケールとの熱膨張差が大きくなるため、冷却時に酸化スケールの剥離が生じやすくなるためである。酸化スケールの剥離が生じると、素材の肉厚が薄くなって熱疲労破壊しやすくなるのみならず、剥離した酸化スケールが排気管内の触媒等に流れ込むことで浄化作用を阻害してしまうこともあるため、酸化スケールの耐剥離性（耐繰り返し酸化性）が高いことが必要とされる。   Although SUS444 has the highest level of heat resistance among ferritic stainless steels, if the exhaust gas temperature rises due to the recent tightening of exhaust gas regulations and the improvement of fuel efficiency, the heat resistance is not necessarily sufficient. As the exhaust gas temperature increases, the thermal expansion of the exhaust system member when the temperature rises increases, so that more severe thermal strain is added. As a result, the ferritic stainless steel used for the exhaust system member is liable to undergo thermal fatigue fracture. Furthermore, ferrite-based stainless steels often have insufficient oxidation resistance. This is because the thermal expansion of the material is increased by the increase in the temperature of the exhaust gas, so that the difference in thermal expansion from the oxide scale generated at a high temperature is increased. When the oxide scale is peeled off, the thickness of the material becomes thinner and the material is easily damaged by thermal fatigue. In addition, the peeled oxide scale may flow into a catalyst or the like in the exhaust pipe to inhibit the purification action. Therefore, it is necessary that the oxide scale has high peeling resistance (repeated oxidation resistance).

このように、ＳＵＳ４４４を含む従来の技術では、排ガス温度が高温化した際にも熱疲労特性および耐繰り返し酸化性が十分であるフェライト系ステンレス鋼を得ることはできていなかった。   As described above, with the conventional technology including SUS444, it has not been possible to obtain a ferritic stainless steel having sufficient thermal fatigue properties and repetitive oxidation resistance even when the exhaust gas temperature is increased.

そこで、本発明はかかる課題を解決し、耐繰り返し酸化性と熱疲労特性の両方に優れるフェライト系ステンレス鋼を提供することを目的とする。   Then, an object of the present invention is to solve such a problem and to provide a ferritic stainless steel excellent in both the repetitive oxidation resistance and the thermal fatigue property.

なお、本発明の「耐繰り返し酸化性に優れる」とは、大気中において、１０５０℃での２０ｍｉｎ保持と１００℃での１ｍｉｎ保持を４００サイクル行う繰り返し酸化試験（加熱速度：５℃／ｓｅｃ、冷却速度：２℃／ｓｅｃ）後に、異常酸化（酸化増量５０ｇ／ｍ２以上）を発生せず、かつ酸化スケールの剥離量が１ｇ／ｍ２未満であることを指す。In the present invention, “excellent in repeated oxidation resistance” means that a repeated oxidation test (heating rate: 5 ° C./sec, cooling rate: 400 cycles of holding at 1050 ° C. for 20 minutes and holding at 100 ° C. for 1 minute in the air) After 2 ° C./sec), it means that abnormal oxidation (oxidation increase of 50 g / m 2 or more) does not occur and the amount of oxide scale peeled is less than 1 g / m 2 .

また、「熱疲労特性に優れる」とは、ＳＵＳ４４４より優れた特性を有することであり、具体的には、２００〜９５０℃間で昇温と降温を繰り返したときの熱疲労寿命がＳＵＳ４４４より優れていることをいう。   Further, “excellent in thermal fatigue characteristics” means having characteristics superior to SUS444. Specifically, the thermal fatigue life when repeating the temperature increase and decrease between 200 and 950 ° C. is superior to SUS444. I mean.

本発明者らは、耐繰り返し酸化性と熱疲労特性がＳＵＳ４４４より優れたフェライト系ステンレス鋼を開発するべく、種々の元素の耐繰り返し酸化性および熱疲労特性への影響について鋭意検討を重ねた。   The present inventors have conducted intensive studies on the effects of various elements on the repetitive oxidation resistance and the thermal fatigue properties in order to develop a ferritic stainless steel having superior repetition oxidation resistance and thermal fatigue properties over SUS444.

その結果、質量％で、Ｎｂを０．３０〜０．８０％、Ｍｏを１．８０〜２．５０％の範囲で含有することによって、幅広い温度域で高温強度が上昇し、熱疲労特性が向上することを見出した。また、ＺｒとＣｏの両方を含有することで耐繰り返し酸化性が向上することを見出した。Ｚｒは高温で生成する酸化スケールを薄くすることで酸化スケールの剥離を抑制し、Ｃｏは熱膨張を抑制することで生成した酸化スケールを剥離しにくくする効果を有しており、この両元素を同時に含有することで優れた耐繰り返し酸化性が得られる。   As a result, by containing Nb in the range of 0.30 to 0.80% and Mo in the range of 1.80 to 2.50% by mass%, the high-temperature strength is increased in a wide temperature range, and the thermal fatigue property is improved. Found to improve. In addition, they have found that by containing both Zr and Co, the resistance to repeated oxidation is improved. Zr suppresses the separation of the oxide scale by thinning the oxide scale generated at a high temperature, and Co has the effect of making the generated oxide scale difficult to separate by suppressing the thermal expansion. Excellent repetitive oxidation resistance can be obtained by simultaneously containing them.

以上の知見を踏まえ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｃｏの全てを適量含有するとともに他の必須元素の含有量を調整することで本発明を完成するに至った。上記元素のうち１つでも適量含有しない場合には、本発明の所期する優れた耐繰り返し酸化性と熱疲労特性は得られない。   Based on the above findings, the present invention has been completed by containing appropriate amounts of all of Cr, Nb, Mo, Zr, and Co and adjusting the contents of other essential elements. If one of the above elements is not contained in an appropriate amount, the excellent repetitive oxidation resistance and thermal fatigue properties expected of the present invention cannot be obtained.

本発明は、以下を要旨とするものである。   The gist of the present invention is as follows.

［１]質量％で、Ｃ：０．０２０％以下、Ｓｉ：０．２５〜１．０％、Ｍｎ：０．０５〜０．５０％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．００８％以下、Ｎｉ：０．０２〜０．６０％、Ａｌ：０．００１〜０．０８％、Ｃｒ：１８．０〜２０．０％、Ｎｂ：０．３０〜０．８０％、Ｍｏ：１．８０〜２．５０％、Ｎ：０．０１５％以下、Ｚｒ：０．０１〜０．４０％、Ｃｏ：０．０１〜０．３０％を含有し、かつ、以下の式（１）を満たし、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フェライト系ステンレス鋼。
Ｚｒ＋Ｃｏ：０．０３〜０．５０％ ・・・（１）
（式（１）中のＺｒ、Ｃｏは、各元素の含有量（質量％）を示す。）[1] In mass%, C: 0.020% or less, Si: 0.25 to 1.0%, Mn: 0.05 to 0.50%, P: 0.050% or less, S: 0.008 % Or less, Ni: 0.02 to 0.60%, Al: 0.001 to 0.08%, Cr: 18.0 to 20.0%, Nb: 0.30 to 0.80%, Mo: 1 80 to 2.50%, N: 0.015% or less, Zr: 0.01 to 0.40%, Co: 0.01 to 0.30%, and the following formula (1): A ferritic stainless steel which has a component composition of which the balance is Fe and unavoidable impurities.
Zr + Co: 0.03 to 0.50% (1)
(Zr and Co in the formula (1) indicate the content (% by mass) of each element.)

［２］前記成分組成は、質量％で、さらに、Ｔｉ：０．０１〜０．０４％、Ｓｂ：０．００２〜０．５０％、Ｂ：０．０００２〜０．００５０％、Ｖ：０．０１〜１．０％、Ｗ：０．０１〜０．３０％、Ｃｕ：０．０１〜０．２０％、Ｓｎ：０．００１〜０．００５％のうちから選ばれる１種または２種以上を含有する［１］に記載のフェライト系ステンレス鋼。   [2] The component composition is, in mass%, further: Ti: 0.01 to 0.04%, Sb: 0.002 to 0.50%, B: 0.0002 to 0.0050%, V: 0. 0.01 to 1.0%, W: 0.01 to 0.30%, Cu: 0.01 to 0.20%, Sn: One or two selected from 0.001 to 0.005% The ferritic stainless steel according to [1], which contains the above.

［３］前記成分組成は、質量％で、さらに、Ｃａ：０．０００２〜０．００５０％、Ｍｇ：０．０００２〜０．００５０％のうちから選ばれる１種または２種を含有する［１］または［２］に記載のフェライト系ステンレス鋼。   [3] The component composition further contains one or two selected from Ca: 0.0002 to 0.0050% and Mg: 0.0002 to 0.0050% by mass%. ] Or the ferritic stainless steel according to [2].

［４］エンジンからの排ガスによって７００℃以上まで昇温するエキゾーストマニホールドに使用される［１］から［３］のいずれかに記載のフェライト系ステンレス鋼。   [4] The ferritic stainless steel according to any one of [1] to [3], which is used for an exhaust manifold whose temperature is raised to 700 ° C. or more by exhaust gas from an engine.

本発明によれば、ＳＵＳ４４４（ＪＩＳ Ｇ４３０５）より優れる耐繰り返し酸化性と熱疲労特性を有するフェライト系ステンレス鋼を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、自動車等の排気系部材に好適に用いることができる。   According to the present invention, it is possible to provide a ferritic stainless steel having repetitive oxidation resistance and thermal fatigue characteristics superior to SUS444 (JIS G4305). Therefore, the ferritic stainless steel of the present invention can be suitably used for exhaust system members such as automobiles.

熱疲労試験片を説明する図である。It is a figure explaining a thermal fatigue test piece. 熱疲労試験における温度および拘束条件を説明する図である。It is a figure explaining temperature and restraint conditions in a thermal fatigue test.

以下、本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明のフェライト系ステンレス鋼は、質量％で、Ｃ：０．０２０％以下、Ｓｉ：０．２５％以上１．０％以下、Ｍｎ：０．０５％以上０．５０％以下、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．００８％以下、Ｎｉ：０．０２％以上０．６０％以下、Ａｌ：０．００１％以上０．０８％以下、Ｃｒ：１８．０％以上２０．０％以下、Ｎｂ：０．３０％以上０．８０％以下、Ｍｏ：１．８０％以上２．５０％以下、Ｎ：０．０１５％以下、Ｚｒ：０．０１％以上０．４０％以下、Ｃｏ：０．０１％以上０．３０％以下を含有し、かつ、以下の式（１）を満たし、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フェライト系ステンレス鋼である。
Ｚｒ＋Ｃｏ：０．０３〜０．５０％ ・・・（１）
（式（１）中のＺｒ、Ｃｏは、各元素の含有量（質量％）を示す。）The ferritic stainless steel of the present invention is, by mass%, C: 0.020% or less, Si: 0.25% to 1.0%, Mn: 0.05% to 0.50%, P: 0. 0.050% or less, S: 0.008% or less, Ni: 0.02% to 0.60%, Al: 0.001% to 0.08%, Cr: 18.0% to 20.0% Nb: 0.30% to 0.80%, Mo: 1.80% to 2.50%, N: 0.015% or less, Zr: 0.01% to 0.40%, Co : Ferritic stainless steel containing not less than 0.01% and not more than 0.30%, and satisfying the following formula (1), with the balance being Fe and unavoidable impurities.
Zr + Co: 0.03 to 0.50% (1)
(Zr and Co in the formula (1) indicate the content (% by mass) of each element.)

本発明では、成分組成のバランスが非常に重要であり、上記のような成分組成の組み合わせとすることで、耐繰り返し酸化性と熱疲労特性がＳＵＳ４４４より優れたフェライト系ステンレス鋼を得ることができる。上記成分組成における必須元素（Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｎ、Ｚｒ、Ｃｏ）の含有量の範囲が１つでも外れた場合は、所期した耐繰り返し酸化性と熱疲労特性は得られない。   In the present invention, the balance of the component compositions is very important, and the combination of the component compositions as described above makes it possible to obtain a ferritic stainless steel having superior repetitive oxidation resistance and thermal fatigue properties to SUS444. . If even one of the ranges of the contents of the essential elements (C, Si, Mn, Ni, Al, Cr, Nb, Mo, N, Zr, Co) in the above-mentioned component composition is out of the range, the expected repetitive oxidation resistance is obtained. And thermal fatigue characteristics cannot be obtained.

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。以下、成分の含有量の単位である％は、特に断らない限り質量％を意味する。   Next, the component composition of the ferritic stainless steel of the present invention will be described. Hereinafter,%, which is a unit of the content of the components, means mass% unless otherwise specified.

Ｃ：０．０２０％以下
Ｃは、鋼の強度を高めるのに有効な元素であるが、０．０２０％を超えてＣを含有すると、靭性および成形性の低下が顕著となるのみならず、耐酸化性と熱疲労特性も十分に得られない。よって、Ｃ含有量は０．０２０％以下とする。なお、Ｃ含有量は、成形性を確保する観点からは０．０１０％以下とすることが好ましい。より好ましくは、Ｃ含有量は０．００８％以下とする。また、排気系部材としての強度を確保する観点からは、Ｃ含有量は０．００１％以上とすることが好ましい。より好ましくは、Ｃ含有量は０．００３％以上とする。さらに好ましくは、Ｃ含有量は０．００６％以上とする。C: 0.020% or less C is an element effective for increasing the strength of steel. However, when C is contained in excess of 0.020%, not only the reduction in toughness and formability becomes remarkable, Oxidation resistance and thermal fatigue properties are not sufficiently obtained. Therefore, the C content is set to 0.020% or less. The C content is preferably set to 0.010% or less from the viewpoint of ensuring moldability. More preferably, the C content is 0.008% or less. Further, from the viewpoint of securing the strength as an exhaust system member, the C content is preferably set to 0.001% or more. More preferably, the C content is 0.003% or more. More preferably, the C content is 0.006% or more.

Ｓｉ：０．２５〜１．０％
Ｓｉは、耐酸化性向上のために必要な重要元素である。高温化した排ガス中での耐酸化性を確保するためには０．２５％以上のＳｉの含有が必要である。Ｓｉ含有量が０．２５％未満の場合、耐繰り返し酸化性が不足し、熱疲労特性も十分に得られなくなる。一方、１．０％を超える過剰のＳｉの含有は、室温における加工性を低下させるため、Ｓｉ含有量の上限は１．０％とする。また、Ｓｉ含有量が１．０％を超えると良好な耐繰り返し酸化性、熱疲労寿命が得られない。好ましくは、Ｓｉ含有量は０．３５％以上とする。より好ましくは、Ｓｉ含有量は０．４５％以上とする。さらに好ましくは、Ｓｉ含有量は０．５０％以上とする。また、好ましくは、Ｓｉ含有量は０．９０％以下とする。より好ましくは、Ｓｉ含有量は０．８０％以下とする。Si: 0.25 to 1.0%
Si is an important element necessary for improving oxidation resistance. In order to ensure oxidation resistance in high temperature exhaust gas, it is necessary to contain 0.25% or more of Si. When the Si content is less than 0.25%, the resistance to repeated oxidation is insufficient, and sufficient thermal fatigue characteristics cannot be obtained. On the other hand, the excessive Si content exceeding 1.0% lowers the workability at room temperature, so the upper limit of the Si content is set to 1.0%. On the other hand, if the Si content exceeds 1.0%, good repetitive oxidation resistance and thermal fatigue life cannot be obtained. Preferably, the Si content is 0.35% or more. More preferably, the Si content is 0.45% or more. More preferably, the Si content is 0.50% or more. Preferably, the Si content is 0.90% or less. More preferably, the Si content is 0.80% or less.

Ｍｎ：０．０５〜０．５０％
Ｍｎは、耐繰り返し酸化性を高める効果を有する。これらの効果を得るためには、０．０５％以上のＭｎの含有が必要である。一方、Ｍｎの０．５０％を超える過剰な含有は、高温でγ相が生成しやすくなり、却って耐繰り返し酸化性、熱疲労特性を低下させる。よって、Ｍｎ含有量は０．０５％以上０．５０％以下とする。好ましくは、Ｍｎ含有量は０．１０％以上とする。より好ましくは、Ｍｎ含有量は０．２０％以上とする。また、好ましくは、Ｍｎ含有量は０．４０％以下とする。より好ましくは、Ｍｎ含有量は０．３０％以下とする。Mn: 0.05 to 0.50%
Mn has the effect of increasing the repetitive oxidation resistance. In order to obtain these effects, Mn content of 0.05% or more is required. On the other hand, if Mn is excessively contained in excess of 0.50%, a γ phase is likely to be generated at a high temperature, and on the contrary, the repetitive oxidation resistance and the thermal fatigue characteristics are reduced. Therefore, the Mn content is set to 0.05% or more and 0.50% or less. Preferably, the Mn content is 0.10% or more. More preferably, the Mn content is at least 0.20%. Preferably, the Mn content is 0.40% or less. More preferably, the Mn content is 0.30% or less.

Ｐ：０．０５０％以下
Ｐは、鋼の靭性を低下させる有害な元素であり、可能な限り低減することが望ましい。よって、Ｐ含有量は０．０５０％以下とする。好ましくは、Ｐ含有量は０．０４０％以下である。より好ましくは、Ｐ含有量は０．０３０％以下である。P: 0.050% or less P is a harmful element that lowers the toughness of steel, and it is desirable to reduce P as much as possible. Therefore, the P content is set to 0.050% or less. Preferably, the P content is 0.040% or less. More preferably, the P content is 0.030% or less.

Ｓ：０．００８％以下
Ｓは、伸びやｒ値を低下させ、成形性に悪影響を及ぼすとともに、ステンレス鋼の基本特性である耐食性を低下させる有害元素でもあるため、できる限り低減することが望ましい。よって、本発明では、Ｓ含有量は０．００８％以下とする。好ましくは、Ｓ含有量は０．００６％以下である。S: 0.008% or less S is a harmful element that lowers elongation and r-value and adversely affects formability, and also lowers corrosion resistance, which is a basic property of stainless steel, so it is desirable to reduce it as much as possible. . Therefore, in the present invention, the S content is set to 0.008% or less. Preferably, the S content is 0.006% or less.

Ｎｉ：０．０２〜０．６０％
Ｎｉは、鋼の靭性および耐酸化性を向上させる元素である。これらの効果を得るためには、Ｎｉ含有量は０．０２％以上とする。耐酸化性が不十分であると、酸化スケールの生成量が多くなることによる素材断面積の減少や、酸化スケールの剥離により、熱疲労特性が低下する。一方、Ｎｉは、強力なγ相形成元素であるため、高温でγ相を生成し、耐酸化性を低下させるのみならず、熱膨張係数が大きくなり熱疲労特性が低下する。よって、Ｎｉ含有量の上限は０．６０％とする。好ましくは、Ｎｉ含有量は０．１０％以上である。より好ましくは、Ｎｉ含有量は０．２０％以上である。また、好ましくは、Ｎｉ含有量は０．４０％以下である。より好ましくは、Ｎｉ含有量は０．２５％未満である。Ni: 0.02 to 0.60%
Ni is an element that improves the toughness and oxidation resistance of steel. To obtain these effects, the Ni content is set to 0.02% or more. If the oxidation resistance is insufficient, the thermal fatigue properties are reduced due to a reduction in the cross-sectional area of the material due to an increase in the amount of oxide scale generated and the separation of the oxide scale. On the other hand, Ni is a strong γ-phase forming element, so that it generates a γ-phase at a high temperature and not only reduces the oxidation resistance, but also increases the thermal expansion coefficient and lowers the thermal fatigue characteristics. Therefore, the upper limit of the Ni content is set to 0.60%. Preferably, the Ni content is at least 0.10%. More preferably, the Ni content is 0.20% or more. Preferably, the Ni content is 0.40% or less. More preferably, the Ni content is less than 0.25%.

Ａｌ：０．００１〜０．０８％
Ａｌは、耐酸化性を向上させる効果を有する元素である。その効果を得るためにＡｌは０．００１％以上の含有が必要である。一方、Ａｌは熱膨張係数を高める元素でもある。熱膨張係数が大きくなると熱疲労特性が低下してしまう。さらに、鋼が著しく硬質化して加工性が低下してしまう。よって、Ａｌ含有量は０．０８％以下とする。好ましくは、Ａｌ含有量は０．０１％以上である。より好ましくは、Ａｌ含有量は０．０２％以上である。さらに好ましくは、Ａｌ含有量は０．０３％超えである。また、好ましくは、Ａｌ含有量は０．０５％以下である。より好ましくは、Ａｌ含有量は０．０４％以下である。Al: 0.001 to 0.08%
Al is an element having an effect of improving oxidation resistance. In order to obtain the effect, the content of Al must be 0.001% or more. On the other hand, Al is also an element that increases the coefficient of thermal expansion. When the coefficient of thermal expansion is increased, the thermal fatigue characteristics are reduced. Further, the steel is extremely hardened and the workability is reduced. Therefore, the Al content is set to 0.08% or less. Preferably, the Al content is at least 0.01%. More preferably, the Al content is at least 0.02%. More preferably, the Al content is above 0.03%. Preferably, the Al content is 0.05% or less. More preferably, the Al content is 0.04% or less.

Ｃｒ：１８．０〜２０．０％
Ｃｒは、ステンレス鋼の特徴である耐食性、耐酸化性を向上させるのに有効な重要元素であるが、Ｃｒ含有量が１８．０％未満では、９００℃を超える高温域で十分な耐酸化性が得られない。耐酸化性が不十分であると、酸化スケール生成量が多くなり、素材の断面積の減少に伴い熱疲労特性も低下する。一方、Ｃｒは、室温において鋼を固溶強化し、硬質化および低延性化する元素であり、Ｃｒ含有量が２０．０％を超えると、上記弊害が顕著となり、熱疲労特性も却って低下するため、Ｃｒ含有量の上限は２０．０％とする。好ましくは、Ｃｒ含有量は１８．５％以上である。また、好ましくは、Ｃｒ含有量は１９．５％以下である。Cr: 18.0 to 20.0%
Cr is an important element effective in improving the corrosion resistance and oxidation resistance, which are the characteristics of stainless steel. However, if the Cr content is less than 18.0%, sufficient oxidation resistance in a high temperature region exceeding 900 ° C. Can not be obtained. If the oxidation resistance is insufficient, the amount of oxidized scale generated increases, and the thermal fatigue characteristics also decrease as the cross-sectional area of the material decreases. On the other hand, Cr is an element that solid-solution strengthens steel at room temperature and hardens and reduces ductility. When the Cr content exceeds 20.0%, the above-mentioned adverse effects become remarkable, and the thermal fatigue properties are rather deteriorated. Therefore, the upper limit of the Cr content is 20.0%. Preferably, the Cr content is at least 18.5%. Preferably, the Cr content is 19.5% or less.

Ｎｂ：０．３０〜０．８０％
Ｎｂは、高温強度を上昇させて熱疲労特性を向上させる本発明に重要な元素である。このような効果は、０．３０％以上のＮｂの含有で認められる。Ｎｂ含有量が０．３０％未満の場合は、高温における強度が不足し、優れた熱疲労特性が得られない。しかし、０．８０％を超えるＮｂの含有は、金属間化合物であるＬａｖｅｓ相（Ｆｅ２Ｎｂ）等が析出しやすくなり、高温強度が低下し、熱疲労特性とクリープ特性はかえって低下するのみならず、脆化を促進する。よって、Ｎｂ含有量は０．３０％以上０．８０％以下とする。好ましくは、Ｎｂ含有量は０．４０％以上である。より好ましくは、Ｎｂ含有量は０．４５％以上である。さらに好ましくは、Ｎｂ含有量は０．５０％超えである。また、好ましくは、Ｎｂ含有量は０．７０％以下である。より好ましくは、Ｎｂ含有量は０．６０％以下である。Nb: 0.30 to 0.80%
Nb is an important element in the present invention for increasing high-temperature strength and improving thermal fatigue properties. Such an effect is recognized when the content of Nb is 0.30% or more. If the Nb content is less than 0.30%, the strength at high temperatures is insufficient, and excellent thermal fatigue properties cannot be obtained. However, if the content of Nb exceeds 0.80%, the Laves phase (Fe 2 Nb), which is an intermetallic compound, tends to precipitate, the high-temperature strength is reduced, and the thermal fatigue properties and creep properties are rather reduced. Promotes embrittlement. Therefore, the Nb content is set to 0.30% or more and 0.80% or less. Preferably, the Nb content is at least 0.40%. More preferably, the Nb content is at least 0.45%. More preferably, the Nb content is above 0.50%. Preferably, the Nb content is 0.70% or less. More preferably, the Nb content is 0.60% or less.

Ｍｏ：１．８０〜２．５０％
Ｍｏは、鋼中に固溶し鋼の高温強度を向上させることで熱疲労特性を向上させる有効な元素である。その効果は１．８０％以上のＭｏの含有で現れる。Ｍｏ含有量が１．８０％未満の場合は高温強度が不十分となり、優れた熱疲労特性は得られない。一方、過剰なＭｏの含有は、鋼を硬質化させて加工性を低下させてしまうのみならず、Ｎｂと同様にＬａｖｅｓ相（Ｆｅ２Ｍｏ）として析出し、鋼中固溶Ｍｏ量は低減するため却って熱疲労特性は低下してしまう。また、熱疲労試験中に粗大なσ相として析出することで破壊の起点となり熱疲労特性が低下してしまう。よって、Ｍｏ含有量の上限は２．５０％とする。好ましくは、Ｍｏ含有量は１．９０％以上である。より好ましくは、Ｍｏ含有量は２．００％超えである。また、好ましくは、Ｍｏ含有量は２．３０％以下である。より好ましくは、Ｍｏ含有量は２．１０％以下である。Mo: 1.80 to 2.50%
Mo is an effective element that improves the thermal fatigue characteristics by forming a solid solution in the steel and improving the high-temperature strength of the steel. The effect appears when the content of Mo is 1.80% or more. If the Mo content is less than 1.80%, the high-temperature strength becomes insufficient, and excellent thermal fatigue properties cannot be obtained. On the other hand, the excessive Mo content not only hardens the steel and lowers the workability, but also precipitates as a Laves phase (Fe2Mo) similarly to Nb and reduces the amount of solid solution Mo in the steel. Thermal fatigue properties are degraded. In addition, precipitation as a coarse σ phase during the thermal fatigue test serves as a starting point of destruction, and the thermal fatigue characteristics deteriorate. Therefore, the upper limit of the Mo content is set to 2.50%. Preferably, the Mo content is 1.90% or more. More preferably, the Mo content is above 2.00%. Preferably, the Mo content is 2.30% or less. More preferably, the Mo content is 2.10% or less.

Ｎ：０．０１５％以下
Ｎは、鋼の靭性および成形性を低下させる元素であり、０．０１５％を超えて含有すると、靭性および成形性の低下が顕著となるのみならず、耐繰り返し酸化性と熱疲労特性も不十分となる。よって、Ｎ含有量は０．０１５％以下とする。なお、Ｎは、靭性、成形性を確保する観点からは、できるだけ低減することが好ましく、Ｎ含有量は０．０１０％未満とすることが望ましい。N: 0.015% or less N is an element that lowers the toughness and formability of steel. When the content exceeds 0.015%, not only the toughness and formability are significantly reduced, but also the repetitive oxidation resistance is reduced. The properties and thermal fatigue properties are also insufficient. Therefore, the N content is set to 0.015% or less. From the viewpoint of ensuring toughness and formability, N is preferably reduced as much as possible, and the N content is desirably less than 0.010%.

Ｚｒ：０．０１〜０．４０％
Ｚｒは高温において生成する酸化スケールを薄くし、異常酸化を抑制するとともに酸化スケールの剥離を抑制することで耐繰り返し酸化性を向上させる本発明に重要な元素である。酸化スケールが厚くなると、温度変化が生じた時、特に冷却時に酸化スケールが剥離しやすくなる。酸化スケールが剥離すると、素材が減肉するため優れた熱疲労特性は得られない。この効果を得るためには、Ｚｒ含有量を０．０１％以上とする。しかし、Ｚｒ含有量が０．４０％を超えると、Ｚｒ金属間化合物が析出して、鋼を脆化して熱疲労特性が低下してしまう。よって、Ｚｒ含有量は０．０１〜０．４０％とする。好ましくは、Ｚｒ含有量は０．０２％以上である。より好ましくは、Ｚｒ含有量は０．０３％以上である。また、好ましくは、Ｚｒ含有量は０．３０％以下である。より好ましくは、Ｚｒ含有量は０．１０％以下である。Zr: 0.01 to 0.40%
Zr is an important element in the present invention that thins the oxide scale generated at a high temperature, suppresses abnormal oxidation, and suppresses peeling of the oxide scale to improve the repetitive oxidation resistance. When the oxide scale is thick, the oxide scale is easily peeled off when a temperature change occurs, particularly during cooling. When the oxide scale is peeled off, the material becomes thinner, so that excellent thermal fatigue properties cannot be obtained. In order to obtain this effect, the Zr content is set to 0.01% or more. However, if the Zr content exceeds 0.40%, the Zr intermetallic compound precipitates, embrittles the steel, and lowers the thermal fatigue properties. Therefore, the Zr content is set to 0.01 to 0.40%. Preferably, the Zr content is at least 0.02%. More preferably, the Zr content is 0.03% or more. Preferably, the Zr content is 0.30% or less. More preferably, the Zr content is 0.10% or less.

Ｃｏ：０．０１〜０．３０％
Ｃｏは、鋼の熱膨張係数を低減し、酸化スケールと鋼の熱膨張差を低減することで耐繰り返し酸化性を向上させる本発明において重要な元素である。この効果を得るためには、Ｃｏ含有量は０．０１％以上が必要である。一方、過剰なＣｏの含有は鋼の靭性を却って低下させるため、Ｃｏ含有量の上限は０．３０％とする。好ましくは、Ｃｏ含有量は０．０２％以上である。より好ましくは、Ｃｏ含有量は０．０３％以上である。また、好ましくは、Ｃｏ含有量は０．１０％以下である。さらに好ましくは、Ｃｏ含有量は０．０５％以下である。Co: 0.01 to 0.30%
Co is an important element in the present invention that reduces the coefficient of thermal expansion of steel and reduces the difference in thermal expansion between oxide scale and steel, thereby improving the repetitive oxidation resistance. To obtain this effect, the Co content needs to be 0.01% or more. On the other hand, the excessive Co content rather lowers the toughness of the steel, so the upper limit of the Co content is set to 0.30%. Preferably, the Co content is at least 0.02%. More preferably, the Co content is 0.03% or more. Preferably, the Co content is 0.10% or less. More preferably, the Co content is 0.05% or less.

Ｚｒ＋Ｃｏ：０．０３〜０．５０％ ・・・（１）
上述したように、Ｚｒは酸化スケールを薄くすることで異常酸化を抑制しかつ酸化スケールの剥離を防止し、Ｃｏは鋼の熱膨張係数を低減することで酸化スケールの剥離を抑制する。ＺｒとＣｏを両方同時に含有することで耐繰り返し酸化性は大きく向上する。９００℃を超える高温域においてに優れた耐繰り返し酸化性を得るためには、両元素を所定の範囲で含有した上で、少なくともＺｒ＋Ｃｏ量（ＺｒとＣｏの合計含有量）は０．０３％以上とする必要がある。Ｚｒ＋Ｃｏ量が０．０３％未満の場合、耐繰り返し酸化性が不十分で酸化スケールが剥離し、熱疲労特性も低下する。好ましくは、Ｚｒ＋Ｃｏ量は０．０５％以上である。一方、Ｚｒ＋Ｃｏ量が過剰になると鋼が脆化し、熱疲労特性が却って低下する。そのため、Ｚｒ＋Ｃｏ量は０．５０％を上限とする。好ましくは、Ｚｒ＋Ｃｏ量は０．３０％以下である。Zr + Co: 0.03 to 0.50% (1)
As described above, Zr suppresses abnormal oxidation and prevents peeling of the oxide scale by thinning the oxide scale, and Co suppresses peeling of the oxide scale by reducing the thermal expansion coefficient of steel. By simultaneously containing both Zr and Co, the repetitive oxidation resistance is greatly improved. In order to obtain excellent repetitive oxidation resistance in a high temperature range exceeding 900 ° C., at least Zr + Co content (total content of Zr and Co) is 0.03% or more after containing both elements in a predetermined range. It is necessary to When the amount of Zr + Co is less than 0.03%, the oxidation resistance to repetition is insufficient, the oxide scale is peeled off, and the thermal fatigue properties are also reduced. Preferably, the amount of Zr + Co is 0.05% or more. On the other hand, when the amount of Zr + Co is excessive, the steel becomes brittle, and the thermal fatigue characteristics are rather deteriorated. Therefore, the upper limit of the amount of Zr + Co is 0.50%. Preferably, the amount of Zr + Co is 0.30% or less.

なお、上記の式（１）中のＺｒおよびＣｏは、各元素の含有量（質量％）を示す。   Note that Zr and Co in the above formula (1) indicate the content (% by mass) of each element.

本発明のフェライト系ステンレス鋼では、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなる。   In the ferritic stainless steel of the present invention, the balance consists of Fe and inevitable impurities.

本発明のフェライト系ステンレス鋼は、上記必須成分に加えて、任意成分として、さらに、Ｔｉ、Ｓｂ、Ｂ、Ｖ、Ｗ、Ｃｕ、Ｓｎのうちから選ばれる１種または２種以上を、下記の範囲で含有することができる。   The ferritic stainless steel of the present invention further comprises, as an optional component, one or more selected from Ti, Sb, B, V, W, Cu, and Sn in addition to the essential components described below. It can be contained in the range.

Ｔｉ：０．０１〜０．０４％
Ｔｉは、ＣおよびＮを固定して、耐食性や成形性を向上し、溶接部の粒界腐食を防止する元素であり、本発明では、必要に応じて含有することができる。Ｔｉを含有することにより、ＴｉがＮｂよりも優先的にＣおよびＮと結びつくため、高温強度に有効な鋼中固溶Ｎｂ量を確保することができ、耐熱性向上に有効である。この効果は０．０１％以上のＴｉの含有で得られる。一方、０．０４％を超える過剰なＴｉの含有は、酸化スケールを剥離させやすくなり、耐繰り返し酸化性が低下するのみならず、Ｔｉの炭窒化物を核としてＮｂの炭窒化物が析出しやすくなるため、高温強度に有効な鋼中固溶Ｎｂ量を却って低減させてしまい、熱疲労特性、クリープ特性も低下する。よって、Ｔｉを含有する場合、Ｔｉ含有量は０．０１〜０．０４％とする。好ましくは、Ｔｉ含有量は０．０２％以下である。Ti: 0.01 to 0.04%
Ti is an element that fixes C and N, improves corrosion resistance and formability, and prevents intergranular corrosion of a welded portion. In the present invention, Ti can be contained as necessary. By containing Ti, Ti is preferentially linked to C and N over Nb, so that an effective amount of solid solution Nb in steel for high-temperature strength can be secured, which is effective for improving heat resistance. This effect is obtained when the content of Ti is 0.01% or more. On the other hand, an excessive Ti content exceeding 0.04% facilitates peeling of the oxide scale, not only lowers the repetitive oxidation resistance, but also precipitates Nb carbonitride with Ti carbonitride as a core. Therefore, the amount of solute Nb in steel that is effective for high-temperature strength is rather reduced, and the thermal fatigue characteristics and creep characteristics are also reduced. Therefore, when Ti is contained, the Ti content is set to 0.01 to 0.04%. Preferably, the Ti content is 0.02% or less.

Ｓｂ：０．００２〜０．５０％
Ｓｂは耐クリープ特性を向上させる効果を有する元素である。Ｓｂは鋼中に固溶し鋼のクリープ変形を抑制する。Ｓｂは高温域においても炭窒化物やＬａｖｅｓ相として析出せず、長期間の使用後にも鋼中に固溶し続けるため、耐クリープ特性を向上させることができる。耐クリープ特性の向上は、特に９００℃以上まで昇温する場合の熱疲労特性の向上に有効である。この効果は０．００２％以上のＳｂの含有で得られる。一方、Ｓｂの過剰な含有は鋼の靭性、熱間加工性を低下させるため、製造時に割れが発生しやすくなるのみならず、熱間延性が低下することで熱疲労特性も低下する。したがって、Ｓｂを含有する場合、Ｓｂ含有量は０．００２〜０．５０％とする。好ましくは、Ｓｂ含有量は０．００５％以上である。より好ましくはＳｂ含有量は０．０２０％以上である。また、好ましくはＳｂ含有量は０．３０％以下である。より好ましくはＳｂ含有量は０．１０％以下である。Sb: 0.002 to 0.50%
Sb is an element having an effect of improving the creep resistance. Sb forms a solid solution in the steel and suppresses the creep deformation of the steel. Sb does not precipitate as a carbonitride or a Laves phase even in a high temperature range, and continues to form a solid solution in steel even after long-term use, so that the creep resistance can be improved. The improvement of the creep resistance is particularly effective in improving the thermal fatigue properties when the temperature is raised to 900 ° C. or higher. This effect can be obtained when the content of Sb is 0.002% or more. On the other hand, an excessive content of Sb lowers the toughness and hot workability of steel, so that not only cracks are likely to occur at the time of production, but also thermal fatigue properties are lowered due to lower hot ductility. Therefore, when Sb is contained, the Sb content is set to 0.002 to 0.50%. Preferably, the Sb content is 0.005% or more. More preferably, the Sb content is 0.020% or more. Preferably, the Sb content is 0.30% or less. More preferably, the Sb content is 0.10% or less.

Ｂ：０．０００２〜０．００５０％
Ｂは、鋼の加工性、特に二次加工性を向上させるために有効な元素である。このような効果は、０．０００２％以上のＢの含有で得ることができる。一方、過剰なＢの含有は、ＢＮを生成して加工性を低下させる。よって、Ｂを含有する場合は、Ｂ含有量は０．０００２〜０．００５０％とする。好ましくは、Ｂ含有量は０．０００５％以上である。より好ましくは、Ｂ含有量は０．０００８％以上である。また、好ましくは、Ｂ含有量は０．００３０％以下である。より好ましくは、Ｂ含有量は０．００２０％以下である。B: 0.0002-0.0050%
B is an element effective for improving the workability of steel, particularly the secondary workability. Such an effect can be obtained by containing 0.0002% or more of B. On the other hand, an excessive B content generates BN and lowers workability. Therefore, when B is contained, the B content is set to 0.0002 to 0.0050%. Preferably, the B content is at least 0.0005%. More preferably, the B content is 0.0008% or more. Preferably, the B content is 0.0030% or less. More preferably, the B content is 0.0020% or less.

Ｖ：０．０１〜１．０％
Ｖは、鋼の加工性向上に有効な元素であるとともに、耐酸化性の向上にも有効な元素である。これらの効果は、Ｖ含有量が０．０１％以上で顕著となる。しかし、１．０％を超える過剰なＶの含有は、粗大なＶ（Ｃ、Ｎ）の析出を招き、靭性を低下させるのみならず、表面性状を低下させる。よって、Ｖを含有する場合は、Ｖ含有量は０．０１〜１．０％とする。好ましくは、Ｖ含有量は０．０３％以上である。また、好ましくは、Ｖ含有量は０．５０％以下である。より好ましくは、Ｖ含有量は０．１０％以下である。さらに好ましくは、Ｖ含有量は０．０５％未満である。V: 0.01 to 1.0%
V is an element effective for improving the workability of steel and also an element effective for improving the oxidation resistance. These effects become remarkable when the V content is 0.01% or more. However, an excessive V content exceeding 1.0% causes precipitation of coarse V (C, N), which not only lowers toughness but also lowers surface properties. Therefore, when V is contained, the V content is set to 0.01 to 1.0%. Preferably, the V content is 0.03% or more. Preferably, the V content is 0.50% or less. More preferably, the V content is 0.10% or less. More preferably, the V content is less than 0.05%.

Ｗ：０．０１〜０．３０％
Ｗは、Ｍｏと同様に固溶強化により高温強度を大きく向上させる元素である。この効果は０．０１％以上のＷの含有で得られる。一方、過剰な含有は鋼を著しく硬質化するのみならず、製造時の焼鈍工程において強固なスケールが生成するため、酸洗時の脱スケールが困難になる。よって、Ｗを含有する場合は、Ｗ含有量は０．０１〜０．３０％とする。好ましくは、Ｗ含有量は０．０２％以上である。また、好ましくは、Ｗ含有量は０．２０％以下である。より好ましくは、Ｗ含有量は０．１０％未満である。W: 0.01 to 0.30%
W is an element that greatly improves high-temperature strength by solid solution strengthening like Mo. This effect can be obtained with a content of W of 0.01% or more. On the other hand, an excessive content not only hardens the steel significantly, but also produces a strong scale in the annealing step at the time of production, so that descaling at the time of pickling becomes difficult. Therefore, when W is contained, the W content is set to 0.01 to 0.30%. Preferably, the W content is at least 0.02%. Preferably, the W content is 0.20% or less. More preferably, the W content is less than 0.10%.

Ｃｕ：０．０１〜０．２０％
Ｃｕは鋼の耐食性を向上させる効果を有する元素であり、耐食性が必要な場合に含有する。その効果は０．０１％以上のＣｕの含有で得られる。一方で０．２０％を超えてＣｕを含有すると、酸化スケールが剥離しやすくなり、耐繰り返し酸化特性が低下する。耐繰り返し酸化性が不足すると、酸化スケールが剥離しやすく、剥離した部分を起点に熱疲労破壊しやすくなるため熱疲労特性も低下する。そのため、Ｃｕを含有する場合は、Ｃｕ含有量は０．０１〜０．２０％とする。好ましくは、Ｃｕ含有量は０．０２％以上である。より好ましくは、Ｃｕ含有量は０．０３％以上である。また、好ましくは、Ｃｕ含有量は０．１０％以下である。より好ましくは、Ｃｕ含有量は０．０６％以下である。Cu: 0.01 to 0.20%
Cu is an element having the effect of improving the corrosion resistance of steel, and is contained when corrosion resistance is required. The effect can be obtained by containing 0.01% or more of Cu. On the other hand, if the content of Cu exceeds 0.20%, the oxide scale tends to peel off, and the repetitive oxidation resistance decreases. If the oxidation resistance is insufficient, the oxide scale is apt to peel off, and it becomes easy to cause thermal fatigue destruction from the peeled portion as a starting point. Therefore, when Cu is contained, the Cu content is set to 0.01 to 0.20%. Preferably, the Cu content is at least 0.02%. More preferably, the Cu content is at least 0.03%. Preferably, the Cu content is 0.10% or less. More preferably, the Cu content is 0.06% or less.

Ｓｎ：０．００１〜０．００５％
Ｓｎは、鋼の高温強度向上に有効な元素である。この効果は０．００１％以上のＳｎの含有で得られる。一方、過剰なＳｎの含有は鋼を脆化させ、熱疲労特性を却って低下させる。よって、Ｓｎを含有する場合、Ｓｎ含有量は０．００１〜０．００５％とする。好ましくは、Ｓｎ含有量は０．００１％以上０．００３％以下である。Sn: 0.001 to 0.005%
Sn is an element effective for improving the high-temperature strength of steel. This effect is obtained when the content of Sn is 0.001% or more. On the other hand, an excessive Sn content embrittles the steel and rather deteriorates the thermal fatigue properties. Therefore, when Sn is contained, the Sn content is set to 0.001 to 0.005%. Preferably, the Sn content is 0.001% or more and 0.003% or less.

本発明のフェライト系ステンレス鋼は、任意成分として、さらに、Ｃａ、Ｍｇのうちから選ばれる１種または２種を、下記の範囲で含有することができる。   The ferritic stainless steel of the present invention can further contain, as an optional component, one or two selected from Ca and Mg in the following range.

Ｃａ：０．０００２〜０．００５０％
Ｃａは、連続鋳造の際に発生しやすいＴｉ系介在物析出によるノズルの閉塞を防止するのに有効な成分である。その効果は０．０００２％以上のＣａの含有で得られる。一方、表面欠陥を発生させず良好な表面性状を得るためには、Ｃａ含有量は０．００５０％以下とする必要がある。従って、Ｃａを含有する場合は、Ｃａ含有量は０．０００２〜０．００５０％とする。好ましくは、Ｃａ含有量は０．０００５％以上である。また、好ましくは、Ｃａ含有量は０．００３０％以下である。より好ましくは、Ｃａ含有量は０．００２０％以下である。Ca: 0.0002-0.0050%
Ca is a component effective for preventing nozzle blockage due to precipitation of Ti-based inclusions that are likely to occur during continuous casting. The effect is obtained when the content of Ca is 0.0002% or more. On the other hand, in order to obtain good surface properties without generating surface defects, the Ca content needs to be 0.0050% or less. Therefore, when Ca is contained, the Ca content is set to 0.0002 to 0.0050%. Preferably, the Ca content is at least 0.0005%. Further, preferably, the Ca content is 0.0030% or less. More preferably, the Ca content is 0.0020% or less.

Ｍｇ：０．０００２〜０．００５０％
Ｍｇは、スラブの等軸晶率を向上させ、加工性や靭性の向上に有効な元素である。本発明のようにＮｂやＴｉを含有する鋼においては、ＭｇはＮｂやＴｉの炭窒化物の粗大化を抑制する効果も有する。その効果は０．０００２％以上のＭｇの含有で得られる。Ｔｉ炭窒化物が粗大化すると、脆性割れの起点となるため靭性が大きく低下する。Ｎｂ炭窒化物が粗大化すると、Ｎｂの鋼中固溶量が低下するため、熱疲労特性の低下に繋がる。一方、Ｍｇ含有量が０．００５０％超えとなると、鋼の表面性状を悪化させてしまう。よって、Ｍｇを含有する場合は、Ｍｇ含有量は０．０００２〜０．００５０％とする。好ましくは、Ｍｇ含有量は０．０００３％以上である。より好ましくは、Ｍｇ含有量は０．０００４％以上である。また、好ましくは、Ｍｇ含有量は０．００３０％以下である。より好ましくは、Ｍｇ含有量は０．００２０％以下である。Mg: 0.0002-0.0050%
Mg is an element that improves the equiaxed crystal ratio of the slab and is effective in improving workability and toughness. In steel containing Nb or Ti as in the present invention, Mg also has the effect of suppressing the coarsening of carbonitrides of Nb and Ti. The effect can be obtained by containing 0.0002% or more of Mg. When Ti carbonitride is coarsened, it becomes a starting point of brittle cracking, so that toughness is greatly reduced. When Nb carbonitride coarsens, the amount of Nb dissolved in steel decreases, leading to a decrease in thermal fatigue characteristics. On the other hand, if the Mg content exceeds 0.0050%, the surface properties of the steel deteriorate. Therefore, when Mg is contained, the Mg content is set to 0.0002 to 0.0050%. Preferably, the Mg content is at least 0.0003%. More preferably, the Mg content is 0.0004% or more. Preferably, the Mg content is 0.0030% or less. More preferably, the Mg content is 0.0020% or less.

残部は、Ｆｅおよび不可避的不純物である。上記任意成分を上記下限値未満で含む場合、下限値未満の含有量で含まれる任意成分は、不可避的不純物として含まれるものとする。   The balance is Fe and inevitable impurities. When the optional component is contained below the lower limit, the optional component contained at a content less than the lower limit is included as an unavoidable impurity.

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。   Next, a method for producing a ferritic stainless steel of the present invention will be described.

本発明のフェライト系ステンレス鋼の製造方法は、フェライト系ステンレス鋼の通常の製造方法であれば好適に採用することができ、特に限定されるものではない。例えば、転炉または電気炉等公知の溶解炉で鋼を溶製し、あるいはさらに取鍋精錬または真空精錬等の二次精錬を経て上述した本発明の成分組成を有する鋼とし、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、仕上げ焼鈍および酸洗等の各工程を経て冷延焼鈍板とする製造工程で製造することができる。上記冷間圧延は、１回または中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延としてもよく、また、冷間圧延、仕上げ焼鈍および酸洗の各工程は、繰り返して行ってもよい。さらに、熱延板焼鈍は省略してもよく、鋼板の表面光沢や粗度調整が要求される場合には、冷間圧延後あるいは仕上げ焼鈍後、スキンパス圧延を施してもよい。   The method for producing a ferritic stainless steel of the present invention can be suitably adopted as long as it is a usual method for producing a ferritic stainless steel, and is not particularly limited. For example, steel is melted in a known melting furnace such as a converter or an electric furnace, or a steel having the component composition of the present invention described above through secondary refining such as ladle refining or vacuum refining, and a continuous casting method or A billet (slab) is formed by ingot-bulking rolling method, and then a cold-rolled annealed sheet is passed through each step of hot rolling, hot-rolled sheet annealing, pickling, cold rolling, finish annealing, and pickling. It can be manufactured in a manufacturing process. The cold rolling may be performed once or two or more times with intermediate annealing therebetween, and the steps of cold rolling, finish annealing, and pickling may be repeatedly performed. Further, the hot-rolled sheet annealing may be omitted, and when the surface gloss and roughness of the steel sheet are required to be adjusted, skin pass rolling may be performed after cold rolling or finish annealing.

上記製造方法における、好ましい製造条件について説明する。   Preferred manufacturing conditions in the above manufacturing method will be described.

鋼を溶製する製鋼工程は、転炉あるいは電気炉等で溶解した鋼をＶＯＤ法やＡＯＤ法等により二次精錬し、上記必須成分および必要に応じて添加される任意成分を含有する鋼とすることが好ましい。溶製した溶鋼は、公知の方法で鋼素材とすることができるが、生産性および品質面からは、連続鋳造法によることが好ましい。鋼素材は、その後、好ましくは１０５０〜１２５０℃に加熱され、熱間圧延により所望の板厚の熱延板とされる。製造上、熱延板の板厚は５ｍｍ以下が望ましい。もちろん、板材以外に熱間加工することもできる。上記熱延板は、その後必要に応じて９００〜１１５０℃の温度で連続焼鈍、または７００〜９００℃の温度でバッチ焼鈍を施した後、酸洗や研磨等により脱スケールし、熱延製品とすることが好ましい。なお、必要に応じて、酸洗前にショットブラストによりスケール除去してもよい。   The steelmaking process of melting steel is performed by secondary refining of steel melted in a converter or an electric furnace by a VOD method, an AOD method, or the like, and a steel containing the above essential components and optional components added as necessary. Is preferred. Although the molten steel can be made into a steel material by a known method, it is preferable to use a continuous casting method in terms of productivity and quality. Thereafter, the steel material is preferably heated to 1,050 to 1,250 ° C., and is hot-rolled into a hot-rolled sheet having a desired thickness. From the viewpoint of manufacturing, the thickness of the hot rolled sheet is desirably 5 mm or less. Of course, it is also possible to perform hot working other than the plate material. The hot-rolled sheet is then subjected to continuous annealing at a temperature of 900 to 1150 ° C. or batch annealing at a temperature of 700 to 900 ° C., if necessary, and then descaled by pickling, polishing, or the like. Is preferred. If necessary, the scale may be removed by shot blasting before pickling.

さらに、上記熱延製品（熱延焼鈍板）を、冷間圧延等の工程を経て冷延製品としてもよい。この場合の冷間圧延は、１回でもよいが、生産性や要求品質上の観点から中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延としてもよい。１回または２回以上の冷間圧延の総圧下率は６０％以上が好ましく、より好ましくは７０％以上である。冷間圧延した鋼板は、その後、好ましくは９００〜１２００℃、さらに好ましくは１０００〜１１５０℃の温度で連続焼鈍（仕上げ焼鈍）し、酸洗または研磨し、冷延製品（冷延焼鈍板）とすることが好ましい。仕上げ焼鈍は還元性雰囲気中で行っても良く、その場合、仕上げ焼鈍後の酸洗または研磨は省略しても良い。さらに用途によっては、仕上げ焼鈍後、スキンパス圧延等を施して、鋼板の形状、表面粗度および材質の調整を行ってもよい。仕上げ焼鈍後の結晶粒径は、部品成形時の表面性状の観点から、１００μｍ以下であることが望ましい。   Further, the hot-rolled product (hot-rolled annealed sheet) may be formed into a cold-rolled product through a process such as cold rolling. In this case, the cold rolling may be performed once, but from the viewpoint of productivity and required quality, cold rolling may be performed two or more times with intermediate annealing. The total rolling reduction of one or more times of cold rolling is preferably 60% or more, more preferably 70% or more. The cold-rolled steel sheet is then continuously annealed (finish annealing) at a temperature of preferably 900 to 1200 ° C., more preferably 1000 to 1150 ° C., pickled or polished, and formed into a cold-rolled product (cold-rolled annealed sheet). Is preferred. The finish annealing may be performed in a reducing atmosphere, and in that case, the pickling or polishing after the finish annealing may be omitted. Furthermore, depending on the use, after finish annealing, skin pass rolling or the like may be performed to adjust the shape, surface roughness, and material of the steel sheet. The crystal grain size after the finish annealing is desirably 100 μm or less from the viewpoint of the surface properties at the time of forming parts.

上記のようにして得た熱延製品あるいは冷延製品は、その後、それぞれの用途に応じて、切断や曲げ加工、張出し加工および絞り加工等の加工を施して、自動車やオートバイの排気管、触媒外筒材、火力発電プラントの排気ダクトあるいは燃料電池関連部材、例えばセパレータ、インタコネクターあるいは改質器等に成形される。本発明のフェライト系ステンレス鋼は、これらの中でも、エキゾーストマニホールドや排気パイプ、コンバータケース、およびマフラー等の排気系部材用に好適に用いられる。特に、使用時にエンジンからの排ガスによって７００℃以上まで昇温する場合であっても、耐久性に優れたエキゾーストマニホールドを得ることができる点が特徴の一つである。   The hot-rolled product or cold-rolled product obtained as described above is then subjected to processing such as cutting, bending, overhanging, and drawing according to the respective application, and the exhaust pipes of automobiles and motorcycles, catalysts It is formed into an outer cylinder material, an exhaust duct of a thermal power plant or a fuel cell-related member such as a separator, an interconnector, or a reformer. Among these, the ferritic stainless steel of the present invention is suitably used for exhaust system members such as an exhaust manifold, an exhaust pipe, a converter case, and a muffler. In particular, one of the features is that an exhaust manifold having excellent durability can be obtained even when the temperature is raised to 700 ° C. or more by exhaust gas from the engine during use.

これらの部材を溶接する方法は、特に限定されるものではなく、ＭＩＧ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｅｒｔ Ｇａｓ）、ＭＡＧ（Ｍｅｔａｌ Ａｃｔｉｖｅ Ｇａｓ）、ＴＩＧ（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｉｎｅｒｔ Ｇａｓ）等の通常のアーク溶接や、スポット溶接、シーム溶接等の抵抗溶接、および電縫溶接などの高周波抵抗溶接、高周波誘導溶接等を適用することができる。   The method of welding these members is not particularly limited, and ordinary arc welding such as MIG (Metal Inert Gas), MAG (Metal Active Gas), TIG (Tungsten Inert Gas), spot welding, and seam welding , High-frequency resistance welding such as electric resistance welding, high-frequency induction welding, and the like.

以下、本発明を実施例により詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.

表１に示したＮｏ．１〜８、１０、１２〜４６の成分組成を有する鋼を真空溶解炉で溶製し、鋳造して５０ｋｇ鋼塊とし、１１７０℃で加熱した後、熱間圧延により３５ｍｍ厚のシートバーとした。シートバーを２分割し、うち１つの鋼塊を１１００℃に加熱し、次いで、熱間圧延して板厚５ｍｍの熱延板とし、１０００〜１１５０℃の範囲の温度で焼鈍後、研削し熱延焼鈍板とした。続いて、圧下率７０％の冷間圧延を行い、１０００〜１１５０℃の温度で仕上げ焼鈍を行った後、酸洗または研磨によりスケールを除去し、板厚が１．５ｍｍの冷延焼鈍板として、繰り返し酸化試験に供した。なお、参考として、ＳＵＳ４４４（従来例Ｎｏ．２４）についても、上記と同様にして冷延焼鈍板を作製し、酸化試験に供した。焼鈍温度については、上記温度範囲内で組織を確認しながら各鋼について温度を決定した。   No. shown in Table 1 Steel having a component composition of 1 to 8, 10, and 12 to 46 was melted in a vacuum melting furnace, cast into a 50 kg steel ingot, heated at 1170 ° C, and then hot-rolled into a 35 mm thick sheet bar. . The sheet bar is divided into two, and one of the ingots is heated to 1100 ° C., and then hot-rolled into a hot-rolled sheet having a thickness of 5 mm, annealed at a temperature in the range of 1000 to 1150 ° C., then ground and heated. It was a spread annealing plate. Subsequently, cold rolling is performed at a rolling reduction of 70%, and after finish annealing is performed at a temperature of 1000 to 1150 ° C., scale is removed by pickling or polishing to obtain a cold-rolled annealed sheet having a thickness of 1.5 mm. , And subjected to a repeated oxidation test. For reference, SUS444 (conventional example No. 24) was also prepared with a cold-rolled annealed plate in the same manner as described above, and subjected to an oxidation test. Regarding the annealing temperature, the temperature was determined for each steel while confirming the structure within the above temperature range.

＜繰り返し酸化試験＞
上記の冷延焼鈍板から２０ｍｍ幅×３０ｍｍ長さの寸法に切り出し、全６面を＃３２０エメリー紙で研磨して試験に供した。酸化試験条件は、大気中において、１０５０℃で２０ｍｉｎ保持と１００℃で１ｍｉｎ保持を４００サイクル繰り返した。加熱速度および冷却速度は、それぞれ５℃／ｓｅｃ、２℃／ｓｅｃで行った。試験中に剥離した酸化スケールを回収できるよう、試験片をアルミナるつぼに入れて試験を行った。試験前後のるつぼと試験片の総重量変化から酸化増量を算出し、酸化増量が５０ｇ／ｍ２以上の場合は異常酸化が発生しているものと判断した。さらに、るつぼと試験片の総重量変化から算出した酸化増量から、試験片のみの重量変化から得られた酸化増量を引き算した値、すなわち酸化スケール剥離量が１ｇ／ｍ２以上の場合を酸化スケールが剥離したものと判断した。耐繰り返し酸化性を、以下のように評価した。ＳＵＳ４４４（従来例Ｎｏ．２４）については、異常酸化の発生と酸化スケールの剥離の両方が見られた。<Repeated oxidation test>
The cold-rolled annealed plate was cut out to a size of 20 mm width × 30 mm length, and all six surfaces were polished with # 320 emery paper and subjected to a test. The oxidation test conditions were as follows: 400 cycles of holding at 1050 ° C. for 20 minutes and holding at 100 ° C. for 1 minute in the atmosphere. The heating rate and the cooling rate were 5 ° C./sec and 2 ° C./sec, respectively. The test was performed by placing the test piece in an alumina crucible so that the oxide scale peeled off during the test could be collected. The weight increase by oxidation was calculated from the total weight change of the crucible and the test piece before and after the test, and when the weight increase by oxidation was 50 g / m 2 or more, it was determined that abnormal oxidation had occurred. Further, the value obtained by subtracting the oxidized weight gain obtained from the weight change of the test piece alone from the oxidized weight gain calculated from the total weight change of the crucible and the test piece, that is, the case where the oxide scale peeling amount is 1 g / m 2 or more, is the oxide scale. Was determined to have peeled off. The repetition oxidation resistance was evaluated as follows. For SUS444 (conventional example No. 24), both the occurrence of abnormal oxidation and the peeling of the oxide scale were observed.

◎：異常酸化無しかつ酸化スケール剥離量０．１ｇ／ｍ２以下
○：異常酸化無しかつ酸化スケール剥離量０．１ｇ／ｍ２超え１ｇ／ｍ２未満
×：異常酸化発生または酸化スケール剥離量１ｇ／ｍ２以上
上記評価で、◎と○を合格、×を不合格とした。得られた結果を表１に示す（表１中の繰り返し酸化１０５０℃参照）。◎: abnormal None oxide and the oxide scale peeling amount 0.1 g / m 2 or less ○: no abnormal oxidation and oxide scale peeling amount 0.1 g / m 2 exceeds 1g / m 2 less ×: abnormal oxidation occurrence or oxide scale exfoliation amount 1g / M 2 or more In the above evaluations, ◎ and ○ were passed, and × was rejected. The obtained results are shown in Table 1 (refer to the repeated oxidation at 1050 ° C. in Table 1).

次に、上記において２分割したシートバーの残りのうち１つを用い、１１００℃に加熱した後、熱間鍛造し、３０ｍｍ角の各棒とした。次いで、１０００〜１１５０℃の温度で焼鈍後、機械加工し、図１に示す形状、寸法の熱疲労試験片に加工し、下記の熱疲労試験に供した。焼鈍温度は、成分毎に組織を確認し再結晶が完了した温度とした。なお、参考として、ＳＵＳ４４４の成分組成を有する鋼（従来例Ｎｏ．２４）についても、上記と同様にして試験片を作製し、熱疲労試験に供した。   Next, one of the two divided sheet bars was heated to 1100 ° C., and then hot forged into rods of 30 mm square. Next, after annealing at a temperature of 1000 to 1150 ° C., it was machined, processed into a thermal fatigue test piece having the shape and dimensions shown in FIG. 1 and subjected to the following thermal fatigue test. The annealing temperature was the temperature at which recrystallization was completed after confirming the structure of each component. For reference, a test piece was prepared in the same manner as described above for a steel having the composition of SUS444 (conventional example No. 24) and subjected to a thermal fatigue test.

＜熱疲労試験＞
熱疲労試験は、図２に示すように、上記試験片を拘束率０．５で拘束しながら、２００℃と９５０℃の間で昇温・降温を繰り返す条件で行った。このとき、昇温速度は５℃／秒とし、降温速度は２℃／秒とした。そして、２００℃、９５０℃での保持時間はそれぞれ３０秒とした。なお、上記の拘束率については、図２に示すように、拘束率η＝ａ／（ａ＋ｂ）として表すことができ、ａは（自由熱膨張ひずみ量−制御ひずみ量）／２であり、ｂは制御ひずみ量／２である。また、自由熱膨張ひずみ量とは機械的な応力を一切与えずに昇温した場合のひずみ量であり、制御ひずみ量とは試験中に生じているひずみ量の絶対値を示す。拘束により材料に生じる実質的な拘束ひずみ量は、（自由熱膨張ひずみ量−制御ひずみ量）である。<Thermal fatigue test>
As shown in FIG. 2, the thermal fatigue test was performed under the conditions of repeatedly raising and lowering the temperature between 200 ° C. and 950 ° C. while restraining the test piece at a restraint rate of 0.5. At this time, the heating rate was 5 ° C./sec, and the cooling rate was 2 ° C./sec. The holding time at 200 ° C. and 950 ° C. was 30 seconds, respectively. Note that the constraint rate can be expressed as a constraint rate η = a / (a + b), as shown in FIG. 2, where a is (free thermal expansion strain amount−control strain amount) / 2, and b Is the control strain amount / 2. The free thermal expansion strain amount is a strain amount when the temperature is raised without applying any mechanical stress, and the control strain amount indicates an absolute value of the strain amount generated during the test. The substantial restraint strain generated in the material by the restraint is (free thermal expansion strain-control strain).

また、熱疲労寿命は、２００℃において検出された荷重を試験片均熱平行部（図１参照）の断面積で割って応力を算出し、初期のサイクル（試験が安定する５サイクル目）の応力値に対して応力値が７５％まで低下したサイクル数とし、以下のように評価した。   The thermal fatigue life is calculated by dividing the load detected at 200 ° C. by the cross-sectional area of the test piece soaking parallel part (see FIG. 1) and calculating the stress in the initial cycle (fifth cycle at which the test is stabilized). The number of cycles at which the stress value was reduced to 75% of the stress value was evaluated as follows.

◎：１０００サイクル以上（合格）
○：８００サイクル以上１０００サイクル未満（合格）
×：８００サイクル未満（不合格）
上記評価で、◎、○を合格、×を不合格とした。得られた結果を表１に示す（表１中の熱疲労寿命９５０℃参照）。◎: 1000 cycles or more (passed)
：: 800 cycles or more and less than 1000 cycles (pass)
×: Less than 800 cycles (fail)
In the above evaluations, ◎ and ○ were passed, and × was rejected. The obtained results are shown in Table 1 (refer to the thermal fatigue life of 950 ° C. in Table 1).

Figure 2019151124
Figure 2019151124

表１より、本発明例のＮｏ．１〜８、１０、１２〜２３、４５、４６のフェライト系ステンレス鋼（以下、フェライト系ステンレス鋼を、単に鋼と記す）は、いずれも繰り返し酸化試験および熱疲労試験においてＳＵＳ４４４（従来例Ｎｏ．２４の鋼）より優れた特性を示している。   From Table 1, it can be seen that No. 1 of the present invention example. Ferritic stainless steels Nos. 1 to 8, 10, 12 to 23, 45, and 46 (hereinafter, ferritic stainless steels are simply referred to as steels) were all subjected to SUS444 (conventional example No. 1) in repeated oxidation tests and thermal fatigue tests. 24 steel).

Ｎｏ．２５の鋼は、Ｍｏ含有量が１．８０質量％未満であり、熱疲労寿命が不合格となった。Ｎｏ．２６の鋼は、Ｚｒ含有量が０．０１質量％未満であり、耐繰り返し酸化性、熱疲労寿命がともに不合格となった。Ｎｏ．２７の鋼は、Ｚｒ＋Ｃｏ量が０．０３質量％未満であり、耐繰り返し酸化性、熱疲労寿命がいずれも不合格となった。Ｎｏ．２８の鋼は、Ｃｏ含有量が０．０１質量％未満であり、耐繰り返し酸化性、熱疲労寿命がいずれも不合格となった。Ｎｏ．２９の鋼は、Ｎｉ含有量が０．６０質量％超えであり、耐繰り返し酸化性、熱疲労寿命がいずれも不合格となった。Ｎｏ．３０の鋼は、Ｎｂ含有量が０．８０質量％超えであり、熱疲労寿命が不合格となった。Ｎｏ．３１の鋼は、Ｔｉ含有量が０．０４質量％超えであり、繰り返し酸化性、熱疲労寿命がいずれも不合格となった。Ｎｏ．３２の鋼は、Ｍｏ含有量が２．５０質量％超えであり、鋼の脆化に伴い熱疲労寿命が不合格となった。Ｎｏ．３３の鋼は、Ｎｉ含有量が０．０２質量％未満であり、耐繰り返し酸化性、熱疲労寿命がいずれも不合格となった。Ｎｏ．３４の鋼は、Ｓｉ含有量が１．０質量％超えであり、耐繰り返し酸化性、熱疲労寿命がいずれも不合格となった。Ｎｏ．３５の鋼は、Ｃｒ含有量が１８．０質量％未満であり、耐繰り返し酸化性、熱疲労寿命がともに不合格となった。Ｎｏ．３６の鋼はＮｂ含有量が０．３０質量％未満であり、熱疲労寿命が不合格となった。Ｎｏ．３７の鋼は、Ｓｎ含有量が０．００５質量％を超えており、熱疲労寿命が不合格となった。Ｎｏ．３８の鋼はＣｒ含有量が２０．０質量％を超えており、鋼の脆化に伴い熱疲労寿命が不合格となった。Ｎｏ．３９の鋼は、Ａｌ含有量が０．０８質量％を超えており、熱疲労寿命が不合格となった。Ｎｏ．４０の鋼は、Ｓｉ含有量が０．２５質量％未満であり、耐繰り返し酸化性、熱疲労寿命ともに不合格となった。Ｎｏ．４１の鋼は、Ｍｎ含有量が０．５０質量％超えであり、耐繰り返し酸化性、熱疲労寿命がともに不合格となった。Ｎｏ．４２の鋼は、Ｃ含有量が０．０２０質量％超えであり、耐繰り返し酸化性、熱疲労寿命がともに不合格となった。Ｎｏ．４３の鋼は、Ｎ含有量が０．０１５質量％超えであり、耐繰り返し酸化性、熱疲労寿命がともに不合格となった。Ｎｏ．４４の鋼は、Ｃｕ含有量が０．２０質量％超えであり、耐繰り返し酸化性、熱疲労寿命がいずれも不合格となった。   No. Steel No. 25 had a Mo content of less than 1.80% by mass, and the thermal fatigue life was rejected. No. Steel No. 26 had a Zr content of less than 0.01% by mass, and failed both the repetitive oxidation resistance and the thermal fatigue life. No. Steel No. 27 had a Zr + Co content of less than 0.03% by mass, and failed both the repetitive oxidation resistance and the thermal fatigue life. No. Steel No. 28 had a Co content of less than 0.01% by mass, and the repetition oxidation resistance and the thermal fatigue life were all rejected. No. Steel No. 29 had a Ni content of more than 0.60% by mass, and both the repetitive oxidation resistance and the thermal fatigue life were rejected. No. Steel No. 30 had an Nb content of more than 0.80% by mass, and the thermal fatigue life was rejected. No. Steel No. 31 had a Ti content of more than 0.04% by mass, and both the repetitive oxidation property and the thermal fatigue life were rejected. No. Steel No. 32 had a Mo content of more than 2.50% by mass, and the thermal fatigue life was rejected due to embrittlement of the steel. No. Steel No. 33 had a Ni content of less than 0.02% by mass, and both the repetitive oxidation resistance and the thermal fatigue life were rejected. No. In Steel No. 34, the Si content was more than 1.0% by mass, and both the repetitive oxidation resistance and the thermal fatigue life were rejected. No. Steel No. 35 had a Cr content of less than 18.0% by mass, and failed both the repetitive oxidation resistance and the thermal fatigue life. No. Steel No. 36 had an Nb content of less than 0.30% by mass, and the thermal fatigue life was rejected. No. Steel No. 37 had a Sn content exceeding 0.005% by mass, and the thermal fatigue life was rejected. No. Steel No. 38 had a Cr content exceeding 20.0% by mass, and the thermal fatigue life was rejected due to embrittlement of the steel. No. In the steel No. 39, the Al content exceeded 0.08% by mass, and the thermal fatigue life was rejected. No. Steel No. 40 had a Si content of less than 0.25% by mass, and failed both the repetitive oxidation resistance and the thermal fatigue life. No. Steel No. 41 had a Mn content of more than 0.50% by mass, and both the repetitive oxidation resistance and the thermal fatigue life were rejected. No. Steel No. 42 had a C content of more than 0.020% by mass, and failed both the repetitive oxidation resistance and the thermal fatigue life. No. Steel No. 43 had an N content of more than 0.015% by mass, and failed both repetitive oxidation resistance and thermal fatigue life. No. Steel No. 44 had a Cu content of more than 0.20% by mass, and failed both the repetitive oxidation resistance and the thermal fatigue life.

本発明のフェライト系ステンレス鋼は、自動車等の排気系部材用として好適であるだけでなく、同様の特性が要求される火力発電システムの排気系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 only suitable for exhaust system members of automobiles and the like, but also as an exhaust system member of a thermal power generation system and a member for a solid oxide type fuel cell which require similar characteristics. It can be suitably used.

Claims (4)

質量％で、
Ｃ：０．０２０％以下、
Ｓｉ：０．２５〜１．０％、
Ｍｎ：０．０５〜０．５０％、
Ｐ：０．０５０％以下、
Ｓ：０．００８％以下、
Ｎｉ：０．０２〜０．６０％、
Ａｌ：０．００１〜０．０８％、
Ｃｒ：１８．０〜２０．０％、
Ｎｂ：０．３０〜０．８０％、
Ｍｏ：１．８０〜２．５０％、
Ｎ：０．０１５％以下、
Ｚｒ：０．０１〜０．４０％、
Ｃｏ：０．０１〜０．３０％
を含有し、かつ、以下の式（１）を満たし、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フェライト系ステンレス鋼。
Ｚｒ＋Ｃｏ：０．０３〜０．５０％ ・・・（１）
（式（１）中のＺｒ、Ｃｏは、各元素の含有量（質量％）を示す。）In mass%,
C: 0.020% or less,
Si: 0.25 to 1.0%,
Mn: 0.05-0.50%,
P: 0.050% or less,
S: 0.008% or less,
Ni: 0.02 to 0.60%,
Al: 0.001 to 0.08%,
Cr: 18.0 to 20.0%,
Nb: 0.30 to 0.80%,
Mo: 1.80 to 2.50%,
N: 0.015% or less,
Zr: 0.01 to 0.40%,
Co: 0.01 to 0.30%
And a ferritic stainless steel that satisfies the following formula (1) and has a component composition with the balance being Fe and unavoidable impurities.
Zr + Co: 0.03 to 0.50% (1)
(Zr and Co in the formula (1) indicate the content (% by mass) of each element.) 前記成分組成は、質量％で、さらに、
Ｔｉ：０．０１〜０．０４％、
Ｓｂ：０．００２〜０．５０％、
Ｂ：０．０００２〜０．００５０％、
Ｖ：０．０１〜１．０％、
Ｗ：０．０１〜０．３０％、
Ｃｕ：０．０１〜０．２０％、
Ｓｎ：０．００１〜０．００５％
のうちから選ばれる１種または２種以上を含有する請求項１に記載のフェライト系ステンレス鋼。The component composition is, in mass%,
Ti: 0.01 to 0.04%,
Sb: 0.002 to 0.50%,
B: 0.0002-0.0050%,
V: 0.01 to 1.0%,
W: 0.01 to 0.30%,
Cu: 0.01 to 0.20%,
Sn: 0.001 to 0.005%
The ferritic stainless steel according to claim 1, comprising one or more selected from the group consisting of: 前記成分組成は、質量％で、さらに、
Ｃａ：０．０００２〜０．００５０％、
Ｍｇ：０．０００２〜０．００５０％
のうちから選ばれる１種または２種を含有する請求項１または２に記載のフェライト系ステンレス鋼。The component composition is, in mass%,
Ca: 0.0002 to 0.0050%,
Mg: 0.0002-0.0050%
The ferritic stainless steel according to claim 1, comprising one or two selected from the group consisting of: エンジンからの排ガスによって７００℃以上まで昇温するエキゾーストマニホールドに使用される請求項１から３のいずれかに記載のフェライト系ステンレス鋼。   The ferritic stainless steel according to any one of claims 1 to 3, which is used for an exhaust manifold whose temperature is raised to 700 ° C or more by exhaust gas from an engine.
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