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公開番号2024129726
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-27
出願番号2023039111
出願日2023-03-13
発明の名称フェライト系ステンレス鋼およびその製造方法
出願人JFEスチール株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類C22C 38/00 20060101AFI20240919BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】大気雰囲気に加えて水蒸気雰囲気でも優れた耐酸化性を示し、さらに、優れた熱疲労特性および高温疲労特性も有する、フェライト系ステンレス鋼を提供する。
【解決手段】成分組成を適正に制御する、特には、Siを0.10～1.50%、Alを0.25～0.70%、Cu:1.00～1.50%およびNb:0.40～0.65%の範囲で含有させるとともに、酸化皮膜でのrf-GDS分析によるAl強度をCr強度よりも高くする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
表面に酸化皮膜を有する、フェライト系ステンレス鋼であって、
質量％で、
Ｃ：０．０１５％以下、
Ｓｉ：０．１０～１．５０％、
Ｍｎ：１．００％以下、
Ｐ：０．０４０％以下、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ａｌ：０．２５～０．７０％、
Ｎ：０．０１５％以下、
Ｃｒ：１６．０～２０．０％、
Ｃｕ：１．００～１．５０％および
Ｎｂ：０．４０～０．６５％
であり、残部がＦｅおよび不可避的不純物である成分組成を有し、
前記酸化皮膜でのｒｆ－ＧＤＳ分析によるＡｌ強度がＣｒ強度よりも高い、フェライト系ステンレス鋼。
続きを表示（約 400 文字）【請求項２】
前記成分組成が、さらに、質量％で、
Ｎｉ：１．００％以下、
Ｍｏ：２．５０％以下、
Ｔｉ：０．３０％以下、
Ｖ：０．３００％以下、
Ｂ：０．００５０％以下、
ＲＥＭ：０．０８％以下、
Ｚｒ：０．５０％以下、
Ｃｏ：０．５０％以下、
Ｓｎ：０．５０％以下、
Ｓｂ：０．５０％以下、
Ｃａ：０．００５０％以下および
Ｍｇ：０．００５０％以下
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。
【請求項３】
請求項１または２に記載の成分組成を有する被処理材を準備する、工程と、
前記被処理材に、露点：－４０℃以下の還元雰囲気において仕上げ焼鈍処理を施す、工程と、
をそなえる、フェライト系ステンレス鋼の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェライト系ステンレス鋼およびその製造方法に関する。本発明は、特に、高温下で使用される排気系部材に用いて好適な、優れた耐酸化性、熱疲労特性および高温疲労特性を有するフェライト系ステンレス鋼およびその製造方法に関する。高温下で使用される排気系部材としては、例えば、自動車やオートバイの排気パイプ、エキゾーストマニホールド、コンバータケースおよびマフラー等（以下、これらをまとめて、自動車の排気系部材ともいう）、ならびに、火力発電プラントの排気ダクト等が挙げられる。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
自動車の排気系部材には、優れた耐酸化性、熱疲労特性および高温疲労特性（以下、これらをまとめて、耐熱性ともいう）が要求される。
【０００３】
ここで、熱疲労とは、部材に発生する熱ひずみに起因した低サイクル疲労現象のことをいう。例えば、自動車の排気系部材は、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。この際、当該部材は、通常、周辺の部品によって拘束された状態にあるので、当該部材の熱膨張および収縮が制限される。その結果、当該部材に熱ひずみが発生する。また、高温疲労とは、部材が加熱された状態で振動を受け続けることでき裂が生じる高サイクル疲労現象である。すなわち、熱疲労と高温疲労とは、全く異なる現象である。
【０００４】
このような自動車の排気系部材の素材として、例えば、ＮｂとＳｉとを複合添加したＴｙｐｅ４２９（１４ｍａｓｓ％Ｃｒ－０．９ｍａｓｓ％Ｓｉ－０．４ｍａｓｓ％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。
【０００５】
また、特許文献１～６には、Ａｌを含有させることによって耐熱性を高めたフェライト系ステンレス鋼が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特許第４３８６１４４号
特許第４７０２４９３号
特許第５９００７１５号
国際公開第２０１４／１４７６５５号
国際公開第２０１５／１１８８５５号
国際公開第２０１５／１７４０７９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、自動車のエンジン性能の向上に伴い、自動車の排ガス温度が高温化してきている。また、自動車の排気系部材の使用環境も、従来とは異なるものとなる場合がある。
【０００８】
ここで、上述したＴｙｐｅ４２９では、排ガス温度が高温化、特に８００℃を超えると、十分な熱疲労特性が得られないという問題がある。
【０００９】
また、特許文献１～６に開示されるフェライト系ステンレス鋼についても、使用環境、例えば、高温の水蒸気を含む雰囲気（以下、水蒸気雰囲気ともいう）では、必ずしも耐酸化性が十分とはいえず、この点の改善が求められているのが現状である。
【００１０】
すなわち、自動車のガソリンエンジンから排出されるガス、いわゆる排ガスは、ＣＯ
２
、ＣＯおよびＨ
２
Ｏを主要成分とし、Ｏ
２
は微量の未燃焼分を含むのみである。ステンレス鋼では、鋼中のＣｒおよびＡｌが雰囲気中のＯ
２
と優先的に結びついて、保護性の高いＣｒ
２
Ｏ
３
皮膜やＡｌ
２
Ｏ
３
皮膜が形成される。これにより、耐酸化性が高まる。しかし、雰囲気中のＯ
２
が少ないと、保護性の高いＣｒ
２
Ｏ
３
皮膜やＡｌ
２
Ｏ
３
皮膜が十分に形成されない。その結果、ＣＯ
２
やＣＯ、Ｈ
２
Ｏ、特にＨ
２
ＯのＯ成分と鋼中のＦｅが結びつき、保護性の低いＦｅ系酸化物が生成する。このＦｅ系酸化物は、時間の経過とともに成長し、素材の減肉が著しく進行する異常酸化を生じさせる。
（【００１１】以降は省略されています）

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