KR20060045409A

KR20060045409A - 열피로 특성이 우수한 자동차 배기계 부재용 페라이트계스테인레스강

Info

Publication number: KR20060045409A
Application number: KR1020050027423A
Authority: KR
Inventors: 요시하루 이노우에; 마사오 기꾸찌; 하루히꼬 가지무라; 노부히꼬 히라이데; 야스히사 다나까; 요스께 스미
Original assignee: 닛폰 스틸 앤드 스미킨 스테인레스 스틸 코포레이션; 도요다 지도샤 가부시끼가이샤
Priority date: 2004-04-02
Filing date: 2005-04-01
Publication date: 2006-05-17
Also published as: JP2005290513A; CN1329547C; KR100700470B1; JP4304109B2; CN1683583A; US20050217765A1; US7267730B2

Abstract

본 발명은 열피로 특성이 우수한 자동차 배기계 부재용 페라이트계 스테인레스강을 제공하는 것으로, 질량 ％로, C : 0.020 ％ 이하, Si : 0.02 내지 0.15 ％, Mn : 0.05 내지 0.20 ％, P : 0.040 ％ 이하, S : 0.010 ％ 이하, Al : 0.005 내지 0.10 ％, N : 0.020 ％ 이하, Cr : 15 내지 18 ％, Mo : 1.5 내지 2.0 ％, Ti : 3 ×(C ＋ N) 내지 0.25 ％, Nb : 0.4 내지 0.8 ％, B : 0.0003 내지 0.0050 ％를 함유하고, 또한 상기 C, N은 C ＋ N : 0.030 ％ 이하의 관계를 만족시키고, 또한 상기 Al, Si, Mn은 Al ×(Si ＋ Mn) : 0.001 내지 0.020의 관계를 만족시키고, 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 또한 본 발명 강은 900 ℃에서 300 시간의 대기 중 열처리의 전인 900 ℃에서의 0.2 ％ 내력이 20 ㎫ 이상이고, 상기 열처리 후의 900 ℃에서의 0.2 ％ 내력이 15 ㎫ 이상이고, 상기 열처리 전후의 0.2 ％ 내력의 차가 5 ㎫ 이하인 것을 특징으로 한다.

자동차 배기계 부재용 페라이트계 스테인레스강, 배기 매니폴드

Description

열피로 특성이 우수한 자동차 배기계 부재용 페라이트계 스테인레스강 {FERRITE STAINLESS STEEL FOR AUTOMOBILE EXHAUST SYSTEM MEMBER SUPERIOR IN THERMAL FATIGUE STRENGTH}

도1은 16 ％ Cr-1.8 ％ Mo-0.45 ％ Nb-0.15 ％ Ti계 페라이트계 스테인레스강의 고온 강도(900 ℃에서의 0.2 ％ 내력)에 미치는 900 ℃에서의 300 시간까지 열처리 시간과 Si량의 영향을 나타내는 도면.

[문헌 1] JP 06-100990 A

[문헌 2] JP 3021656

[문헌 3] JP 3242007

본 발명은 머플러, 배기 매니폴드 등의 자동차 배기계 부재에 이용되는 열피로 특성이 우수한 페라이트계 스테인레스강에 관한 것이다.

환경 문제의 고조로부터 자동차의 연비 향상, 나아가서는 차체의 경량화가 강하게 요구되고, 또한 자동차의 배기 가스의 정화도 갈망된지 오래이다. 이와 같 은 배경으로부터 자동차용 배기계 부재에는 스테인레스강이 이용되어 오고 있지만, 그 중에서도 가장 고온에 노출되는 부재 중 하나인 배기 매니폴드는 최고 1000 ℃ 정도까지의 온도 상승과, 상온까지의 온도 하강의 반복을 받기 위해, 우수한 내열성, 특히 열피로 특성이 필요해지고 있다.

최근, 배기 매니폴드의 사용 온도의 고온화가 신장되어 대응 온도가, 950 ℃가 되는 강 종류의 개발이 행해지고 있다. 예를 들어 일본 특허 공개 평06-100990호 공보에서는 Cr : 18 내지 22 ％, Mo : 1.0 내지 2.0 ％, Nb : 0.1 내지 1.0 ％를 함유하는 스테인레스강에 관한 발명이 개시되어 있다. 현재에는, 950 ℃ 대응의 배기 매니폴드재로서는 JIS 규격으로 SUS 444의 19 ％ Cr-2 ％ Mo계 등의 페라이트계 스테인레스강이 이용되고 있다.

페라이트계 스테인레스강의 우수한 고온 강도는 강에 함유하는 Nb와 Mo의 고용 강화에 의한 것이라 생각되고 있다. 그런데 장시간 고온에 노출되어 있으면, 고용하고 있는 Nb, Mo가 석출물로서 석출되므로, 고용량이 감소하여 고온 강도가 저하되는, 소위 열피로 특성이 저하되는 현상이 일어난다. 이와 같은 고온 강도의 저하를 방지할 수 있는 발명으로서 일본 특허 제3021656호 공보에는 Nb와 Ti를 복합 첨가함으로써, Nb의 석출을 억제하는 발명이 개시되어 있다.

또한, 히라사와 외ㆍCAMP-JSIJ Vol.16(2003) p544에서는 14 ％ Cr-Mo-Nb 페라이트계 스테인레스강에 있어서, Si량을 0.9 ％ 내지 0.35 ％로 저감시키면, 고용(固溶) Mo가 증가하여 고온 강도가 상승되는 것이 보고되어 있다.

또한, 일본 특허 제3242007호 공보에서는 내산화 스케일성이 우수한 자동차 배기계 부재 페라이트 스테인레스강에 관한 발명이 개시되어 있다. 이 강은 저Si화에 의해 내산화 스케일성을 향상시키고 있다.

그러나, 고온 시효 후의 고온 강도의 저하, 열피로 특성 저하의 문제는 상기 특허 제3021656호 공보에 기재된 발명을 갖고 해도 충분히 해결할 수는 없는 것이 판명되었다.

또한, 상기 히라사와 외ㆍCAMP-ISIJ Vol.16(2003) p544에서 다루고 있는 고온 강도는 초기 고온 강도이며, 상기 문헌에 기재된 발명은, 열피로 특성에 대해서는 전혀 해결책을 개시하는 것은 아니라는 문제가 있다.

또한 상기 특허 제3242007호 공보에는 열피로 특성에 관하여 전혀 서술되어 있지 않고, 상기 문헌에 기재된 발명의 강은 저Si, Al 무첨가이고 탈산 원소를 대부분 포함하지 않으므로, 탈산 및 성분 적중이 매우 곤란하다는 과제를 안고 있다.

그래서 본 발명은 자동차 배기계 부재, 특히 배기 매니폴드용으로서 유용한 열피로 특성이 우수한 페라이트계 스테인레스강을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 요지는 이하와 같다.

(1) 질량 ％로,

C : 0.020 ％ 이하, Si : 0.02 내지 0.15 ％,

Mn : 0.05 내지 0.20 ％, P : 0.040 ％ 이하,

S : 0.010 ％ 이하, Al : 0.005 내지 0.10 ％,

N : 0.020 ％ 이하, Cr : 15 내지 18 ％,

Mo : 1.5 내지 2.0 ％, Ti : 3 ×(C ＋ N) 내지 0.25 ％,

Nb : 0.4 내지 0.8 ％, B: 0.0003 내지 0.0050 ％

를 함유하고, 또한 상기 C, N은 C ＋ N : 0.030 ％ 이하의 관계를 만족시키고, 또한 상기 Al, Si, Mn은, Al ×(Si ＋ Mn) : 0.001 내지 0.020의 관계를 만족시키고, 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열피로 특성이 우수한 자동차 배기계 부재용 페라이트계 스테인레스강.

(2) 900 ℃에서 300 시간의 대기 중 열처리 전인 900 ℃에서의 0.2 ％ 내력이 20 ㎫ 이상이고, 상기 열처리 후의 900 ℃에서의 0.2 ％ 내력이 15 ㎫ 이상이고, 상기 열처리 전후의 0.2 ％ 내력의 차가 5 ㎫ 이하인 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 열피로 특성이 우수한 자동차 배기계 부재용 페라이트계 스테인레스강.

본 발명을 실시하기 위한 가장 바람직한 형태와 한정 조건에 대해 상세하게 설명한다.

본 발명자들은 자동차 배기계 부재, 특히 최고 온도가 1000 ℃ 정도에 도달하는 배기 매니폴드용 부재로서, 가장 적절한 특성을 갖는 것을 검토해 왔다. 배기 매니폴드재로서 요구되는 특성은 내열성(고온 강도, 내산화성)과 가공성이다.

고온 강도는 초기 강도뿐만 아니라, 열이력을 받아도 고온 강도는 저하되지 않는 쪽이 바람직하다. 그런데, 내열 페라이트계 스테인레스강에서는, 통상 고용 Nb, Mo에 의해 고온 강도를 담보하고 있으므로, 고온 환경에 노출되어 있으면 이들 Nb, Mo가 석출되어 주로 고용량이 감소되고, 그 결과, 고온 강도가 저하되는 현상을 피할 수 없었다. 가공성은 배기 매니폴드로서 필요한 형상으로 성형할 수 있는 것이 필요하다.

본 발명자들은 배기 매니폴드 용도로서 가장 적절한 재료의 검토를 진행한 결과, Cr-Mo-Nb-Ti 페라이트계 스테인레스강에 있어서, 900 ℃ 정도의 고온 환경에 노출된 경우에 하기와 같은 사항을 확인하였다.

1) Ti 함유에 의해, Nb계 탄질화물의 생성은 억제되지만, Nb, Mo를 포함하는 라페스상 Fe₂(Nb, Mo)의 생성은 억제할 수 없는 것.

2) Mo를 포함하는 경우, Nb, Mo를 포함하는 라페스상 Fe₂(Nb, Mo)의 석출이 현저한 것.

3) Si를 포함하는 경우, Nb, Mo를 포함하는 라페스상 Fe₂(Nb, Mo)의 석출이 현저한 것.

즉, Nb, Mo를 포함하는 계에 있어서, Nb, Mo의 석출에 의한 고용량의 저하를 방지하기 위해서는 Ti 첨가 외에 Si량을 제한하는 것이 유익한 것을 발견하였다. 또한, 도1에 도시한 바와 같이, 16 ％ Cr-1.8 ％ Mo-0.45 ％ Nb-0.15 ％ Ti계에서 Si량이 0.06 ％, 0.30 ％, 0.90 ％의 3개의 강 종류이고, 900 ℃에서의 300 시간까지 시효 시험을 행하였다. 그 결과, 초기 강도인 시험 전의 900 ℃의 0.2 ％ 내력은 0.06 ％ Si, 0.30 ％ Si가 대략 동일하고, 0.90 ％ Si는 조금 낮다. 300 시간 시효 후의 900 ℃의 0.2 ％ 내력은 0.06 ％ Si가 가장 높고, 0.30 ％ Si, 0.90 ％ Si의 순서가 되고, 초기 강도와의 차는 Si : 0.06 ％의 쪽이 작고 3 ㎫이지만, Si : 0.30 ％에서는 6 ㎫, 0.90 ％ Si에서는 8 ㎫나 저하되어 있다.

이상으로부터 Si를 0.30 ％ 내지 0.06 ％로 저하시킴으로써, 초기 강도는 동일하지만 시효 후의 고온 강도가 높은, 즉 열피로 특성이 우수한 것을 알 수 있다.

Si를 최대한 제한하기 위해서는 다른 탈산 원소, 즉 Mn, Al을 사용할 필요가 있지만, Mn은 산화 스케일을 성장시키기 위해, 이것도 최대한 저하시켜야만 한다. 또한, Al도 함유량이 많아지면 내부 산화에 의한 고온 피로 강도가 저하되므로, 이것도 지나치게 많이 첨가할 수 없다. 저Si, Mn, Al로 탈산하는 것은 매우 곤란하므로, 본 발명자들은 Al 첨가를 기본으로, 가장 적절한 Al, Si, Mn의 관계를 검토한 결과, Al ×(Si ＋ Mn)으로 표시되는 관계식을 일정 범위로 억제함으로써, 통상의 전로 내지 2차 정련에서 충분히 탈산 가능하고, 또한 성분 변동이 적어지는 것을 발견하였다.

또한, 본 발명자들은 B의 첨가가 열피로 특성을 향상시키는 것도 발견하였다. 이는 B가 입계(粒界)에 편석(偏析)하므로, 고온 환경에 노출되었을 때에 입자 성장을 억제하는 것이 관계되어 있다고 생각된다.

이상의 검토 결과로부터 본 발명자들은 배기 매니폴드용 재료로서 Cr-Mo-Nb-Ti계에서 Si를 최대한 제한하고, Al, B를 첨가하는 것이 바람직하다고 생각하고, 더욱 상세한 검토를 진행시켜 본 발명을 완성시키는 데 이르렀다.

다음에 각 성분에 관한 한정 조건을 서술한다.

C는 강 중에 포함되는 불가피적 불순물이지만, 가공성, 내식성을 열화시키므로, 가능한 한 적은 쪽이 바람직하다. 탄질화물로서 고정하여 유해 작용을 제거하지만, 그로 인한 고정 원소인 Ti의 첨가량을 가능한 한 적게 하기 위해, 그 함유량은 0.020 ％를 상한으로 한다. 또한, 0.002 ％ 미만으로 하는 것은 정련상 비용 상승이 커지므로, 0.002 ％ 이상으로 하는 하한을 마련해도 좋다.

Si는 내산화성을 향상시키는 원소로, 내열 스테인레스강에는 통상 0.3 내지 1 ％ 정도 첨가된다. 그러나 본 발명자들은 Si가 열피로 특성을 열화시키는 효과를 갖는 것을 새롭게 발견하였다. 도1에 900 ℃에서의 0 내지 300 시간 시효 후인 900 ℃에서의 0.2 ％ 내력을 도시하지만, 열처리 전은 Si : 0.06 ％와 Si : 0.30 ％이고 900 ℃에서의 초기 강도는 대략 동일하지만, 시효 후의 고온 강도의 저하가 Si : 0.06 ％의 쪽이 작고, 3 ㎫ 이하이지만, Si : 0.30 ％에서는 8 ㎫나 저하되어 있다. 즉, Si를 저멸시킴으로써 열피로 특성이 향상되는 것이 명백해졌다.

따라서, 이들의 것을 감안하여 본 발명에서는, 열피로 특성을 향상시키기 위해 Si는 0.15 ％를 상한으로 하였다. 또한, Si량을 0.02 ％ 미만으로 하는 것은 정련상의 비용 상승이 커지므로, 0.02 ％를 하한으로 하였다. 열피로 특성 향상을 더욱 바라는 경우에는 0.02 ％ 이상 0.10 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

Mn은 강 중에 불가피적으로 포함되는 성분이지만, 고온에 있어서 산화 스케일량을 증가시키는 효과를 가지므로, Mn은 가능한 한 저감시키는 쪽이 좋다. 또한, Mn을 저감시키면 가공성의 향상도 기대할 수 있다. 따라서 Mn의 상한은 0.2 ％ 이하로 한다. Mn량을 0.05 ％ 미만으로 하는 것은 정련상의 비용 상승이 커지 므로, 0.05 ％를 하한으로 하였다.

P는 강 중에 불가피적으로 포함되는 성분이지만, 0.040 ％를 초과하여 함유하면 용접성이 저하되므로, 0.040 ％를 상한으로 하였다.

S는 강 중에 불가피적으로 포함되는 성분이지만, 0.010 ％를 초과하여 함유하면 MnS를 형성하여 내식성을 저하시키므로, 0.010 ％를 상한으로 하였다.

Al은 탈산 원소로서 매우 유용하다. 본 발명에 있어서는 Si를 매우 저레벨로 제한하기 위해, 탈산 원소로서 Al의 첨가가 필수이다. 충분한 탈산을 행하기 위해서는, 탈산 후의 강 중의 Al량은 0.005 ％ 이상으로 할 필요가 있다. 그러나, 지나치게 첨가하면 가공성을 열화시키는 동시에 내부 산화에 의한 고온 피로 강도가 저하되므로, 그 상한을 0.10 ％로 한다.

N은 강 중에 포함되는 불가피적 불순물이지만, C와 마찬가지로 가공성의 열화 및 용접성이 저하되므로, 가능하면 적은 것이 바람직하다. 따라서 0.020 ％ 이하로 하였다. 또한, 0.005 ％ 미만으로 하는 것은 정련상 비용 상승이 커지므로, 0.005 ％ 이상으로 하는 하한을 마련해도 좋다.

Cr은 보호성이 있는 Cr₂O₃ 피막을 형성하여 내산화성을 향상시키는 원소이다. 본 발명에서는 Si를 가능한 한 적게 하기 위해, 내산화성을 유지하기 위해서는, Cr은 최저 15 ％ 필요하다. 또한, 18 ％를 초과하여 Cr을 함유하면 가공성이 저하되어 바람직하지 않으므로, 상한을 18 ％로 한다.

Mo는 본 발명에 있어서 고온 강도를 확보하기 위해 필요한 원소이다. 또한, 내산화성, 내식성을 향상시키는 효과도 있다. 따라서 1.5 ％ 이상 2.0 ％ 이하의 범위에서 첨가한다. 1.5 ％ 미만에서는 충분한 고온 강도를 얻을 수 없고, 2.0 ％ 초과 첨가하면 가공성이 열화되기 때문이다.

본 발명에 있어서의 Ti의 역할은 C, N을 탄질화물로서 고정하는 능력이 Nb보다 높으므로, 고온 강도에 유효한 고가의 Nb의 소비를 억제할 수 있는 것이다. 첨가량은, 3 ×(C ＋ N) ％ 미만에서는 그 효과가 부족하고, 0.25 ％를 초과하면 가공성이 열화되므로 바람직하지 않다.

Nb는 Mo와 함께 고온 강도를 확보하기 위해 필요한 원소이다. 게다가, Ti와 함께 C, N을 탄질화물로서 고정하는 기능이 있다. 그러나, 0.4 ％ 미만에서는 필요한 고온 강도를 확보할 수 없다. 또한, 0.8 ％를 초과하여 첨가해도 고온 강도는 증가하지 않고, 가공성이 열화될 뿐이다. 그래서 Nb의 첨가량은 0.4 ％ 이상 0.8 ％ 이하로 한다.

B도 열피로 특성을 개선하기 위해 유용하므로 첨가한다. 이는 B가 입계에 편석하여 고온에 노출되었을 때에 입자 성장을 억제하기 때문이라고 생각하고 있다. 또한, 2차 가공성을 개선하는 효과도 있다. 그러나 B량이 0.0003 ％ 미만이면 이들 효과는 발현하지 않는다. 또한, 0.0050 ％를 초과하여 첨가하면 1차 가공성을 열화시키므로 바람직하지 않다.

또한, C, N에 관해서는 C ＋ N량이 0.03 ％를 초과하면 가공성이 저하되므로, 이 값을 상한으로 하였다. 본 발명에서는 C, N을 탄질화물로서 고정하기 위해 주로 Ti가 소비되지만, Nb도 C, N과 탄질화물을 형성한다. 그러나, Nb는 고온 강 도를 높이기 위해 고용 Nb로서 필수이고, 고용 Nb량의 저하를 방지하기 위해, 가능한 한 C ＋ N은 낮은 쪽이 좋고, C ＋ N량을 0.015 ％ 이하로 하면 더욱 바람직하다.

또한, 탈산을 충분히 행하기 위해, Al, Si, Mn에 대해 Al ×(Si ＋ Mn)의 값을 0.001 이상 0.020 이하로 한다. 이 값이 0.001 미만이면, 탈산 원소가 부족하여 충분한 탈산이 행해지지 않고, 성분의 변동도 커지므로 바람직하지 않다. 또한, 0.020을 초과하면 Al, Si, Mn의 함유량이 지나치게 커져 열피로 특성이나 고온 피로 강도, 내산화성 등이 열화되므로 바람직하지 않다.

이상에 성분을 조정한 본 발명 강은 고온 강도가 우수하고, 매우 우수한 열피로 특성을 갖는다. 900 ℃에서 300 시간의 대기 중 열처리 전인 900 ℃에서의 0.2 ％ 내력이 20 ㎫ 이상이고, 이 열처리 후의 900 ℃에서의 0.2 ％ 내력이 15 ㎫ 이상이고, 이 열처리 전후의 0.2 ％ 내력의 차가 5 ㎫ 이하이다. 900 ℃의 0.2 ％ 내력이 20 ㎫ 미만이면, 초기 고온 강도가 부족하여 배기 매니폴드 용도로서 바람직하지 않고, 900 ℃, 300 시간의 대기 중 열처리 후인 900 ℃에서의 0.2 ％ 내력이 15 ㎫ 미만에서는 부재로서 사용 중에 변형 등이 일어나기 쉬워져 바람직하지 않다. 열처리 전후의 차가 5 ㎫를 초과하면, 초기 강도가 20 ㎫ 이상이라도 부재로서 사용 중의 강도 저하가 크고, 변형 등이 일어나기 쉬어져 바람직하지 않다.

본 발명의 제조 조건은 특별히 정하지 않지만, 이하의 조건이 바람직하다.

본 발명 강은 탈산 원소를 제한하고 있으므로, 전로-2차 정련, 또는 진공 용해로를 이용하여 용해하는 것이 바람직하다. 또한, 원하는 성분의 슬라브 또는 잉 곳을 열간 압연-열간 압연판 어닐링-냉간 압연-어닐링ㆍ산세정의 각 공정을 경유하여 제품으로 한다. 필요에 따라서 열간 압연판 어닐링을 생략해도 좋고, 냉간 압연과 어닐링ㆍ산세정을 반복해도 좋다.

이하, 실시예에서 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

(제1 실시예)

표1에 나타내는 화학 성분을 갖는 50 ㎏ 강 덩어리를 진공 용해로에서 제조하여 1150 ℃ 내지 1280 ℃로 가열하여 열간 압연을 행하고, 판두께 5 ㎜의 열간 압연판을 얻었다. 이 때, 열간 압연 개시 온도는 1100 ℃ 내지 1250 ℃, 열간 압연 종료 온도는 800 ℃ 내지 900 ℃였다. 그 후, 열간 압연판을 900 ℃ 내지 1000 ℃로 가열하여 60초 보유 지지하는 열간 압연판 어닐링을 행하였다. 또한, 냉간 압연을 행하여 21 ㎚ 두께의 냉간 압연판으로 행한 후, 1050 ℃로 가열하여 60초 보유 지지하는 최종 어닐링을 행하고, 비산(沸酸)으로 산세정을 행하여 얻은 강판을 공시(供試) 강으로 하였다.

우선, 이들 공시 강에 대해 열처리 전의 상온 인장 시험과 고온 인장 시험을 행하였다. 고온 인장 시험은 900 ℃에서 행하였다. 또한, 공시 강을 900 ℃에서 300 시간의 대기 중 열처리를 행한 후, 900 ℃에서의 고온 강도를 측정하여 열피로 특성을 평가하였다.

가공성의 지표로서는 상온의 신장을 이용하였다. 상온의 인장 시험은 JIS Z 2241에 준거하여 행하였다. 측정한 시험 부재의 방향은 압연 방향(L방향)이고, 그 전체 신장치를 상온 신장(E1)으로 하였다. 사용한 시험 부재는 모두 JIS Z 2201에 정해진 13B호 시험 부재이다. 또한, 고온 강도의 지표는 900 ℃에서의 0.2 ％ 내력(PS)으로 하고, 고온 인장 시험은 JIS G 0567에 준거하여 행하였다. 고온 인장 시험의 시험 부재의 방향은 압연 방향(L방향)이다. 상온 인장 시험, 고온 인장 시험의 결과를 정리하여 표2에 나타낸다.

A강으로부터 C강까지는 16.5 ％ Cr-1.8 ％ Mo-0.45 ％ Nb-0.15 ％ Ti강을 베이스로 Si량만을 변화시킨 공시 강이다.

본 발명 강인 A강은 상온 신장이 30 ％ 이상, 열처리 전의 초기 고온 강도가 22 ㎫로 우수한 값을 나타내고, 900 ℃, 300 시간 열처리 후의 고온 강도도 19 ㎫로 높고, 열처리 전후의 차가 3 ㎫밖에 안나고, 열피로 특성이 우수한 것을 나타내고 있다.

이에 대해, Si가 0.3 ％인 비교강 B강은, 초기 고온 강도는 22 ㎫이지만, 열처리 후의 고온 강도는 16 ㎫로 초기 고온 강도로부터 6 ㎫나 저하되어 있다. 또한, Si가 많은 비교강 C강에서는 초기 고온 강도도 낮아지고, 또한 열처리 후의 고온 강도도 10 ㎫로 매우 낮고, 초기 고온 강도로부터의 강도 저하도 매우 크게 10 ㎫나 된다.

본 발명 범위에서 성분을 변화시킨 D강 및 E강은 초기 고온 강도가 20 ㎫ 이상, 열처리 후의 고온 강도가 15 ㎫ 이상이고, 열처리 전후의 고온 강도의 차가 5 ㎫ 이하로, 열피로 특성이 우수한 것을 알 수 있다.

다음에, 비교강인 F강 내지 N강의 결과를 설명한다.

F강은 C, N이 높고 Ti가 적으므로, 탄질화물 고정에 Nb가 소비되어 초기 고 온 강도가 낮다. 탈산 원소가 매우 적었던 C강은 탈산이 불충분하고, 상온 신장치가 29 ％로 낮다. Al 및 Al ×(Si ＋ Mn)이 높은 H강은 신장이 29 ％로 낮고, 열처리 후의 강도 저하가 크고, 또한 900 ℃에서의 고온 피로 강도에서는 본 발명 강에 비해 30 ％ 이상 저하되었다. 또한, B가 첨가되어 있지 않은 I강은, 초기 강도는 충분하지만, 열처리 후의 강도 저하가 크고, B가 지나치게 많은 J강은 상온 신장이 29 ％로 낮아 가공성이 나쁘다. Cr이 적은 K강은 900 ℃, 300 시간의 열처리 중에 스케일 박리가 본 발명 강에 비해 많아 내산화성이 떨어진다. Cr이 많은 L강은 상온 신장치가 28 ％로 낮다. Mo가 적은 M강은 고온 강도가 낮고, Mo가 많은 N강은 상온 신장치가 28 ％로 낮다.

이상으로부터 본 발명의 페라이트계 스테인레스강은 열피로 특성이 우수한 것이 명백하다.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 자동차 배기계 부재, 특히 배기 매니폴드용으 로서 유용한 열피로 특성이 우수한 페라이트계 스테인레스강을 제공할 수 있으므로, 제조자뿐만 아니라 본 강을 이용하는 사람에게 있어서도 막대한 이익을 얻을 수 있다.

Claims

질량 ％로,

C : 0.020 ％ 이하,

Si : 0.02 내지 0.15 ％,

Mn : 0.05 내지 0.20 ％,

P : 0.040 ％ 이하,

S : 0.010 ％ 이하,

Al : 0.005 내지 0.10 ％,

N : 0.020 ％ 이하,

Cr : 15 내지 18 ％,

Mo : 1.5 내지 2.0 ％,

Ti : 3 ×(C ＋ N) 내지 0.25 ％,

Nb : 0.4 내지 0.8 ％,

B : 0.0003 내지 0.0050 ％

를 함유하고, 또한 상기 C, N은,

C ＋ N : 0.030 ％ 이하

의 관계를 만족시키고, 또한 상기 Al, Si, Mn은,

Al ×(Si ＋ Mn) : 0.001 내지 0.020

의 관계를 만족시키고, 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열피로 특성이 우수한 자동차 배기계 부재용 페라이트계 스테인레스강.
제1항에 있어서, 900 ℃에서 300 시간의 대기 중 열처리의 전에 있어서의 900 ℃에서의 0.2 ％ 내력이 20 ㎫ 이상이고, 상기 열처리 후에 있어서의 900 ℃에서의 0.2 ％ 내력이 15 ㎫ 이상이고, 상기 열처리 전후의 0.2 ％ 내력의 차가 5 ㎫ 이하인 것을 특징으로 하는 열피로 특성이 우수한 자동차 배기계 부재용 페라이트계 스테인레스강.