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JP7657085B2 - Ferritic stainless steel sheet and its manufacturing method - Google Patents
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JP7657085B2 - Ferritic stainless steel sheet and its manufacturing method - Google Patents

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JP7657085B2 JP2021056345A JP2021056345A JP7657085B2 JP 7657085 B2 JP7657085 B2 JP 7657085B2 JP 2021056345 A JP2021056345 A JP 2021056345A JP 2021056345 A JP2021056345 A JP 2021056345A JP 7657085 B2 JP7657085 B2 JP 7657085B2
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Description

本発明は、耐熱性に優れたフェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法に関するものである。
本発明は、特に、高温強度や耐酸化性が必要な自動車排気系部材に使用することに最適な耐熱性ステンレス鋼板において、特に中低温から高温における強度およびその時効後の強度に優れたフェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法に関する。
The present invention relates to a ferritic stainless steel sheet having excellent heat resistance and a method for producing the same.
The present invention relates to a heat-resistant stainless steel sheet that is most suitable for use in automobile exhaust system components that require high-temperature strength and oxidation resistance, and in particular to a ferritic stainless steel sheet that is excellent in strength at medium-low to high temperatures and after aging, and to a method for producing the same.

自動車の排気マニホールド、フロントパイプおよびセンターパイプ等の排気系部材は、エンジンから排出される高温の排気ガスを通すため、排気系部材を構成する材料には耐酸化性、高温強度、熱疲労特性等多様な特性が要求される。 Exhaust system components such as the exhaust manifold, front pipe, and center pipe of an automobile pass high-temperature exhaust gas emitted from the engine, so the materials that make up these exhaust system components are required to have a variety of properties, including oxidation resistance, high-temperature strength, and thermal fatigue properties.

従来、自動車排気系部材には鋳鉄が使用されるのが一般的であったが、排ガス規制の強化、エンジン性能の向上、車体軽量化等の観点から、ステンレス鋼製の排気マニホールドが使用されるようになった。排気ガス温度は、車種によって異なり、近年では750~850℃程度が多いが、更に高温に達する場合もある。このような温度域で長時間使用される環境において高い高温強度、耐酸化性を有する材料が要望されている。 Traditionally, cast iron was generally used for automotive exhaust system components, but stainless steel exhaust manifolds have begun to be used in light of stricter exhaust gas regulations, improved engine performance, and lighter vehicle weight. Exhaust gas temperatures vary by vehicle model, and in recent years are often around 750-850°C, but can reach even higher temperatures. Materials with high high-temperature strength and oxidation resistance are required for long-term use in environments at such temperatures.

ステンレス鋼の中でオーステナイト系ステンレス鋼は、耐熱性や加工性に優れているが、熱膨張係数が大きいために、これを排気マニホールドのように加熱・冷却を繰り返し受ける部材に適用した場合、熱疲労破壊が生じやすい。 Among stainless steels, austenitic stainless steels have excellent heat resistance and workability, but because of their large thermal expansion coefficient, they are prone to thermal fatigue failure when used in components that are repeatedly heated and cooled, such as exhaust manifolds.

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に比べて熱膨張係数が小さいため、熱疲労特性に優れている。また、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に比べて、高価なNiをほとんど含有しないため材料コストも安く、汎用的に使用されている。但し、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に比べて高温強度が低いために、高温強度を向上させる技術が開発されてきた。さらに、耐酸化性、成形性、製造性、更なる低コスト化の観点からも様々な技術の開発がされてきた。 Ferritic stainless steel has a smaller thermal expansion coefficient than austenitic stainless steel, and therefore has excellent thermal fatigue properties. In addition, ferritic stainless steel contains almost no expensive Ni compared to austenitic stainless steel, so the material costs are low and it is widely used. However, ferritic stainless steel has lower high-temperature strength than austenitic stainless steel, so technologies have been developed to improve high-temperature strength. Furthermore, various technologies have been developed from the perspectives of oxidation resistance, formability, manufacturability, and further cost reduction.

開発されたフェライト系ステンレス鋼には、例えば、SUS430J1L(Nb含有鋼)、Nb-Si含有鋼、SUS444(Nb-Mo含有鋼)がある。これらは、Nbの含有、更に、Nb含有を基本に、Si、Moの含有によって高温強度を向上させるものであった。これに対し、特許文献1のようにAlの含有によって高温強度および耐酸化性を向上させる技術も開発された。 Ferritic stainless steels that have been developed include, for example, SUS430J1L (Nb-containing steel), Nb-Si-containing steel, and SUS444 (Nb-Mo-containing steel). These contain Nb, and based on the Nb content, also contain Si and Mo to improve high-temperature strength. In response to this, technology has also been developed to improve high-temperature strength and oxidation resistance by containing Al, as in Patent Document 1.

一方、近年ではターボ搭載による排ガス温度の上昇する場合や、リーンバーン燃焼を志向して排ガス温度が下がる場合がある。リーンバーンを志向する場合はコンバーター等の排ガス浄化部品での触媒反応を促進するため排ガス温度の低下を抑制するような断熱構造をとり、場合によっては排気系部品の周囲に断熱材を覆うこともある。これら構造変化に伴いこれまで以上に高温で保持される時間は長くなる。そのため排気系部材には長時間時効時の高温強度の低下を抑制する技術の開発が必要となった。 Meanwhile, in recent years, there are cases where exhaust gas temperatures rise due to the installation of turbos, and cases where exhaust gas temperatures fall in favor of lean-burn combustion. When lean-burn is the aim, an insulating structure is used to suppress the drop in exhaust gas temperature in order to promote catalytic reactions in exhaust gas purification components such as converters, and in some cases, exhaust system components are covered with insulating material. As a result of these structural changes, high temperatures are maintained for longer periods of time than ever before. For this reason, it has become necessary to develop technology that suppresses the decrease in high-temperature strength of exhaust system components during long-term aging.

また、排気系部材には価格低減が常に求められている。特許文献1のようにAlを活用することで耐酸化性向上元素のCrの添加量の削減に寄与できる可能性がある。ただしCrの低減は例えば200℃程度の中低温の強度の低下を招く。熱疲労を考慮すると低温から高温にかけて全域の強度が影響するためAl活用によりCrの添加量の削減を狙う場合は中低温の強度を向上する技術の開発も必要となった。 In addition, there is a constant demand for reducing the price of exhaust system components. As in Patent Document 1, the use of Al may contribute to reducing the amount of Cr added, an element that improves oxidation resistance. However, reducing Cr leads to a decrease in strength at medium to low temperatures, for example, around 200°C. Considering thermal fatigue, strength is affected over the entire range from low to high temperatures, so if the aim is to reduce the amount of Cr added by using Al, it has become necessary to develop technology to improve strength at medium to low temperatures.

特許文献1には、高Al含有のフェライト系ステンレス鋼において、耐酸化性、高温強度、加工性および耐食性を向上する技術が記載されている。しかし、特許文献1では、中低温の強度や長時間時効後の強度についての検討はされていない。 Patent Document 1 describes a technique for improving the oxidation resistance, high-temperature strength, workability, and corrosion resistance of high-Al-content ferritic stainless steels. However, Patent Document 1 does not consider strength at low and medium temperatures or strength after long-term aging.

特許文献2には、高Al含有のフェライト系ステンレス鋼において耐酸化性および熱疲労特性を向上する技術が記載されている。しかし、特許文献2に記載されたステンレス鋼はCr含有量が15%を超えるものが主体であり、Cr含有量を削減した場合の中低温の強度に関する検討はされていない。また、長時間時効後の強度についても検討はされていない。 Patent Document 2 describes a technique for improving the oxidation resistance and thermal fatigue properties of high-Al-content ferritic stainless steels. However, most of the stainless steels described in Patent Document 2 have a Cr content of more than 15%, and no study is conducted on the strength at medium and low temperatures when the Cr content is reduced. Furthermore, no study is conducted on the strength after long-term aging.

特許文献3には、高Al含有でCr添加量が16%以下のフェライト系ステンレス鋼において耐酸化性および耐高温塩害性を向上する技術が記載されている。しかし、中低温の強度や長時間時効後の強度についての検討はない。また、特許文献3のステンレス鋼は、高価なWを2.0%超含有しており、高コストな鋼になっている。 Patent Document 3 describes a technology for improving the oxidation resistance and high-temperature salt damage resistance of ferritic stainless steels with a high Al content and Cr addition of 16% or less. However, there is no study of strength at medium to low temperatures or strength after long-term aging. In addition, the stainless steel in Patent Document 3 contains more than 2.0% expensive W, making it a high-cost steel.

特開2018-168457号公報JP 2018-168457 A 特許第6123964号公報Patent No. 6123964 特許第3903853号公報Patent No. 3903853

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、中低温から高温における強度およびその時効後の強度に優れたフェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法を提供することにある。 The present invention was made in consideration of the above circumstances, and aims to provide a ferritic stainless steel sheet that has excellent strength at medium to high temperatures and after aging, and a manufacturing method thereof.

上記課題を解決するために、本発明者らは、Al含有量が比較的高く、Cr含有量が比較的低いフェライト系ステンレス鋼板について、中低温から高温における強度およびその時効後の強度に影響を及ぼす鋼中の各元素の含有量を鋭意検討した。また、中低温から高温における強度およびその時効後の強度に影響を及ぼすような、析出物として鋼中に含まれるか、あるいは鋼中に固溶している各元素の含有量についても鋭意検討した。その結果、中低温の強度には、鋼中のSi量と鋼中に固溶しているNb量との合計量が影響することを知見した。また、長時間時効後の強度低下を抑制するためには、Laves相等の析出を抑制することに加え、強化元素としてのAlが高温酸化により消耗することを抑制することが重要であると考えるに至った。また、これら特性改善には、鋼中の各元素の含有量だけでなく、析出物として鋼中に含まれる各元素の含有量も重要であることを知見した。これらの知見に基づき、中低温から高温における強度およびその時効後の強度に優れたフェライト系ステンレス鋼板を発明するに至った。 In order to solve the above problems, the inventors have intensively studied the contents of each element in steel that affect the strength at low to high temperatures and the strength after aging for ferritic stainless steel sheets with a relatively high Al content and a relatively low Cr content. They also intensively studied the contents of each element that is contained in the steel as precipitates or dissolved in the steel, which affect the strength at low to high temperatures and the strength after aging. As a result, they have found that the strength at low to high temperatures is affected by the total amount of Si in the steel and the amount of Nb dissolved in the steel. They have also come to believe that in order to suppress the decrease in strength after long-term aging, it is important to suppress the precipitation of Laves phases, etc., as well as the consumption of Al as a strengthening element due to high-temperature oxidation. They have also found that not only the contents of each element in the steel but also the contents of each element contained in the steel as precipitates are important for improving these characteristics. Based on these findings, they have invented a ferritic stainless steel sheet that is excellent in strength at low to high temperatures and the strength after aging.

すなわち、上記課題を解決することを目的とした本発明の要旨は、以下のとおりである。
(1) 鋼の化学組成が、質量%で、
C:0.030%以下、
N:0.030%以下、
Si:0.01%以上、5.00%以下、
Mn:0.01%以上、3.00%以下、
P:0.050%以下、
S:0.0100%以下、
Cr:8.0%以上、15.0%以下、
Ni:0.001%以上、2.00%以下、
Cu:0.001%以上、2.00%以下、
Mo:0.001%以上、4.00%以下、
Ti:0.050%以上、0.400%以下、
Nb:0.001%以上、0.80%以下、
Al:0.70%超、5.00%以下、
V:0.01%以上、0.30%以下、
B:0.0001%以上、0.0050%以下、
O:0.0050%以下、
を含有し、
残部がFeおよび不純物からなり、
下記式(i)及び式(ii)を満たすことを特徴とする、フェライト系ステンレス鋼板。
[Si]+[Nb]-[*Nb]≧0.40 ・・・式(i)
[*Ti]-3×[*Cr]≧0.001 ・・・式(ii)
但し、式(i)及び式(ii)中の[元素記号]は、当該元素の鋼中の含有量(質量%)であり、[*元素記号]は、当該元素のうち析出物に含まれる当該元素の鋼における含有量(質量%)である。
(2) 鋼の化学組成が、質量%で、
C:0.020%以下、
N:0.020%以下、
Si:0.05%以上、1.60%以下、
Mn:0.01%以上、1.10%以下、
P:0.040%以下、
S:0.0014%以下、
Cr:10.0%以上、15.0%以下、
Ni:0.01%以上、0.70%以下、
Cu:0.001%以上、0.80%以下、
Mo:0.01%以上、2.00%以下、
Ti:0.050%以上、0.230%以下、
Nb:0.03%超、0.60%以下、
Al:1.00%以上、3.00%以下、
V:0.01%以上、0.20%以下、
B:0.0001%以上、0.0050%以下、
O:0.0050%以下、
を含有し、
残部がFeおよび不純物からなり、
下記式(i)~(ii)を満たすことを特徴とする、フェライト系ステンレス鋼板。
[Si]+[Nb]-[*Nb]≧0.40 ・・・式(i)
[*Ti]-3×[*Cr]≧0.001 ・・・式(ii)
但し、式(i)及び式(ii)中の[元素記号]は、当該元素の鋼中の含有量(質量%)であり、[*元素記号]は、当該元素のうち析出物に含まれる当該元素の鋼における含有量(質量%)である。
(3) 質量%にて、Feの一部に代えて、
W:0.001%以上、0.50%以下、
Y:0.001%以上、0.50%以下、
REM:0.001%以上、0.50%以下、
Ca:0.0001%以上、0.0050%以下、
Zr:0.001%以上、0.50%以下、
Hf:0.001%以上、1.0%以下、
Sn:0.001%以上、1.0%以下、
Mg:0.0001%以上、0.0050%以下、
Co:0.001%以上、1.0%以下、
Sb:0.001%以上、1.0%以下、
Bi:0.001%以上、1.0%以下、
Ta:0.001%以上、1.0%以下、
Ga:0.0001%以上、0.50%以下、
の1種または2種以上を含有することを特徴とする、(1)または(2)に記載のフェライト系ステンレス鋼板。
(4) (1)乃至(3)の何れか一項に記載のフェライト系ステンレス鋼板の製造方法であって、
(1)乃至(3)の何れかに記載の化学組成を有する鋼片に対して熱間圧延工程を行う際に、熱間圧延工程中の鋼の温度が900℃超、1000℃以下となっている時間Aと、600℃以上、900℃以下となっている時間Bとの比A/Bを、下記(x)式を満たすように制御することを特徴とする、フェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
1.0≦A/B≦100.0 ・・・式(x)
That is, the gist of the present invention, which aims to solve the above problems, is as follows.
(1) The chemical composition of the steel is, in mass%,
C: 0.030% or less,
N: 0.030% or less,
Si: 0.01% or more, 5.00% or less,
Mn: 0.01% or more, 3.00% or less,
P: 0.050% or less,
S: 0.0100% or less,
Cr: 8.0% or more, 15.0% or less,
Ni: 0.001% or more, 2.00% or less,
Cu: 0.001% or more, 2.00% or less,
Mo: 0.001% or more, 4.00% or less,
Ti: 0.050% or more, 0.400% or less,
Nb: 0.001% or more, 0.80% or less,
Al: more than 0.70%, less than 5.00%,
V: 0.01% or more, 0.30% or less,
B: 0.0001% or more, 0.0050% or less,
O: 0.0050% or less,
Contains
The balance is Fe and impurities,
A ferritic stainless steel sheet, characterized in that it satisfies the following formulas (i) and (ii):
[Si]+[Nb]-[*Nb]≧0.40...Formula (i)
[*Ti]-3×[*Cr]≧0.001...Formula (ii)
Here, in formula (i) and formula (ii), the [element symbol] is the content (mass %) of the element in the steel, and the [*element symbol] is the content (mass %) of the element contained in precipitates in the steel.
(2) The chemical composition of the steel is, in mass%,
C: 0.020% or less,
N: 0.020% or less,
Si: 0.05% or more, 1.60% or less,
Mn: 0.01% or more, 1.10% or less,
P: 0.040% or less,
S: 0.0014% or less,
Cr: 10.0% or more, 15.0% or less,
Ni: 0.01% or more, 0.70% or less,
Cu: 0.001% or more, 0.80% or less,
Mo: 0.01% or more, 2.00% or less,
Ti: 0.050% or more, 0.230% or less,
Nb: more than 0.03%, less than 0.60%,
Al: 1.00% or more, 3.00% or less,
V: 0.01% or more, 0.20% or less,
B: 0.0001% or more, 0.0050% or less,
O: 0.0050% or less,
Contains
The balance is Fe and impurities,
A ferritic stainless steel sheet characterized by satisfying the following formulas (i) to (ii):
[Si]+[Nb]-[*Nb]≧0.40...Formula (i)
[*Ti]-3×[*Cr]≧0.001...Formula (ii)
Here, in formula (i) and formula (ii), the [element symbol] is the content (mass %) of the element in the steel, and the [*element symbol] is the content (mass %) of the element contained in precipitates in the steel.
(3) In mass%, replacing a part of Fe,
W: 0.001% or more, 0.50% or less,
Y: 0.001% or more, 0.50% or less,
REM: 0.001% or more, 0.50% or less,
Ca: 0.0001% or more, 0.0050% or less,
Zr: 0.001% or more, 0.50% or less,
Hf: 0.001% or more, 1.0% or less,
Sn: 0.001% or more, 1.0% or less,
Mg: 0.0001% or more, 0.0050% or less,
Co: 0.001% or more, 1.0% or less,
Sb: 0.001% or more, 1.0% or less,
Bi: 0.001% or more, 1.0% or less,
Ta: 0.001% or more, 1.0% or less,
Ga: 0.0001% or more, 0.50% or less,
The ferritic stainless steel sheet according to (1) or (2), characterized in that it contains one or more of the following:
(4) A method for producing a ferritic stainless steel sheet according to any one of (1) to (3),
A method for producing a ferritic stainless steel sheet, comprising: subjecting a steel slab having a chemical composition according to any one of (1) to (3) to a hot rolling process ; controlling a ratio A/B of a time A during which the temperature of the steel during the hot rolling process is above 900°C and not higher than 1000°C to a time B during which the temperature of the steel during the hot rolling process is at least 600°C and not higher than 900°C so as to satisfy the following formula (x):
1.0≦A/B≦100.0...Formula (x)

また、上記本発明で、下限の規定をしないものについては、不可避的不純物レベルまで含むことを示す。 In addition, in the above invention, when no lower limit is specified, this indicates that the content includes the unavoidable impurity level.

本発明によれば、中低温から高温における強度およびその時効後の強度に優れた高Al含有の低Crフェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法を提供することができる。 The present invention provides a high-Al-content, low-Cr ferritic stainless steel sheet that has excellent strength at medium to high temperatures and after aging, and a method for manufacturing the same.

以下、本発明を詳細に説明する。 The present invention is described in detail below.

まず、本発明のフェライト系ステンレス鋼板の鋼の化学組成の限定理由について説明する。ここで、鋼の化学組成についての「%」は質量%を意味する。 First, we will explain the reasons for limiting the chemical composition of the steel of the ferritic stainless steel plate of the present invention. Here, "%" in the chemical composition of the steel means mass %.

(C:0.030%以下)
Cは、高温強度、耐酸化性、長時間時効後の強度を低下させる元素であるため、C含有量は0.030%以下とする。上記特性の低下をさらに抑制することを考慮すると、C含有量は0.020%以下とすることが好ましい。成形性、耐食性を考慮すると、0.015%以下とすることがより好ましい。さらに好ましくは、0.010%以下である。但し、過度な低減は精錬コストの増加に繋がるため、C含有量は0.0001%以上とすることが好ましい。より好ましくは、0.0010%であり、さらに好ましくは、0.0020%以上である。
(C: 0.030% or less)
Since C is an element that reduces high-temperature strength, oxidation resistance, and strength after long-term aging, the C content is set to 0.030% or less. In consideration of further suppressing the deterioration of the above properties, the C content is preferably set to 0.020% or less. In consideration of formability and corrosion resistance, the C content is more preferably set to 0.015% or less. Further preferably, the C content is set to 0.010% or less. However, since an excessive reduction leads to an increase in refining costs, the C content is preferably set to 0.0001% or more. More preferably, the C content is set to 0.0010%, and further preferably, the C content is set to 0.0020% or more.

(N:0.030%以下)
Nは、Cと同様、高温強度、耐酸化性、長時間時効後の強度を低下させる元素であるため、N含有量は0.030%以下とする。上記特性の低下をさらに抑制することを考慮すると、N含有量は0.020%以下とすることが好ましい。成形性、耐食性を考慮すると、0.015%以下とすることがより好ましい。さらに好ましくは、0.010%以下である。但し、過度な低減は精錬コストの増加に繋がるため、N含有量は0.0001%以上とすることが好ましい。より好ましくは、0.0010%であり、さらに好ましくは、0.0020%以上である。
(N: 0.030% or less)
Like C, N is an element that reduces high-temperature strength, oxidation resistance, and strength after long-term aging, so the N content is set to 0.030% or less. In consideration of further suppressing the deterioration of the above properties, the N content is preferably set to 0.020% or less. In consideration of formability and corrosion resistance, the N content is more preferably set to 0.015% or less. Further preferably, the N content is set to 0.010% or less. However, since an excessive reduction leads to an increase in refining costs, the N content is preferably set to 0.0001% or more. More preferably, the N content is set to 0.0010%, and further preferably, the N content is set to 0.0020% or more.

(Si:0.01%以上、5.00%以下)
Siは、脱酸剤として含有される元素であるとともに、耐酸化性および中低温の強度を向上する元素でもあるため、Si含有量は0.01%以上とする。中低温の強度をさらに向上することを考慮すると、Si含有量は0.05%以上とすることが好ましく、0.30%以上とすることがより好ましい。耐高温塩害性を考慮すると、0.50%以上とすることがより好ましい。しかし、過度なSiの含有は、加工性の低下を招くため、Si含有量は5.00%以下とする。製造性および製造コストを考慮すると、Si含有量は1.60%以下とすることが好ましい。より好ましくは、1.20%以下であり、さらに好ましくは、0.80%以下である。
(Si: 0.01% or more, 5.00% or less)
Since Si is an element contained as a deoxidizer and also improves oxidation resistance and strength at low and medium temperatures, the Si content is set to 0.01% or more. In consideration of further improving strength at low and medium temperatures, the Si content is preferably set to 0.05% or more, and more preferably set to 0.30% or more. In consideration of high-temperature salt damage resistance, the Si content is more preferably set to 0.50% or more. However, since excessive Si content leads to a decrease in workability, the Si content is set to 5.00% or less. In consideration of manufacturability and manufacturing costs, the Si content is preferably set to 1.60% or less. More preferably, it is set to 1.20% or less, and even more preferably, it is set to 0.80% or less.

(Mn:0.01%以上、3.00%以下)
Mnは、脱酸剤として含有される元素であり、Mn含有量は、0.01%以上とする。精錬コストを考慮すると、Mn含有量は0.05%以上が好ましい。より好ましくは0.10%以上であり、さらに好ましくは0.15%以上である。しかし、過度なMnの含有は、耐酸化性の低下を招き、長時間時効時のAl消費を促進して強度を低下させるため、Mn含有量は、3.00%以下とする。上記特性の低下をさらに抑制することを考慮すると、Mn含有量を1.10%以下とすることが好ましい。また、均一伸び、熱間加工性や耐食性を考慮すると、Mn含有量は0.50%以下とすることがより好ましい。さらに好ましくは、0.40%未満である。
(Mn: 0.01% or more, 3.00% or less)
Mn is an element contained as a deoxidizer, and the Mn content is 0.01% or more. In consideration of refining costs, the Mn content is preferably 0.05% or more. More preferably, it is 0.10% or more, and even more preferably, it is 0.15% or more. However, since excessive Mn content leads to a decrease in oxidation resistance and promotes Al consumption during long-term aging, thereby decreasing strength, the Mn content is 3.00% or less. In consideration of further suppressing the decrease in the above properties, the Mn content is preferably 1.10% or less. In addition, in consideration of uniform elongation, hot workability, and corrosion resistance, the Mn content is more preferably 0.50% or less. More preferably, it is less than 0.40%.

(P:0.050%以下)
Pは、製鋼精錬時に主として原料から混入する不純物であり、その含有量が高くなると、靭性や溶接性が低下するため、その含有量は少ないほど良い。そのため、P含有量は0.050%以下とする。また、製造性および製造コストを考慮すると、P含有量は0.040%以下とすることが好ましい。加工性を考慮すると、P含有量は0.035%以下とすることがより好ましい。さらに好ましくは、0.030%以下である。但し、過度な低減は精錬コストの増加に繋がるため、P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、0.005%以上であり、さらに好ましくは、0.010%以上である。
(P: 0.050% or less)
P is an impurity that is mainly mixed in from raw materials during steelmaking refining, and as its content increases, toughness and weldability decrease, so the lower its content, the better. Therefore, the P content is set to 0.050% or less. In addition, in consideration of manufacturability and manufacturing costs, the P content is preferably set to 0.040% or less. In consideration of workability, the P content is more preferably set to 0.035% or less. Even more preferably, it is set to 0.030% or less. However, since excessive reduction leads to an increase in refining costs, the P content is preferably set to 0.001% or more. More preferably, it is set to 0.005% or more, and even more preferably, it is set to 0.010% or more.

(S:0.0100%以下)
Sは、製鋼精錬時に主として原料から混入する不純物であり、耐酸化性の低下を招き、長時間時効時のAl消費を促進して強度を低下させるため、S含有量は0.0100%以下とする。上記特性の低下をさらに抑制することを考慮すると、S含有量は、0.0022%以下とすることが好ましい。製造性を考慮すると、S含有量は0.0020%以下とすることがより好ましい。耐食性、耐高温塩害性を考慮すると、S含有量を0.0014%以下とすることがさらに好ましい。但し、過度な低減は精錬コストの増加に繋がるため、S含有量は0.0001%以上とすることが好ましい。S含有量は、より好ましくは、0.0003%以上である。
(S: 0.0100% or less)
S is an impurity that is mainly mixed from raw materials during steelmaking refining, and it leads to a decrease in oxidation resistance and promotes Al consumption during long-term aging, thereby decreasing strength, so the S content is set to 0.0100% or less. In consideration of further suppressing the decrease in the above properties, the S content is preferably set to 0.0022% or less. In consideration of manufacturability, the S content is more preferably set to 0.0020% or less. In consideration of corrosion resistance and high-temperature salt damage resistance, the S content is even more preferably set to 0.0014% or less. However, since excessive reduction leads to an increase in refining costs, the S content is preferably set to 0.0001% or more. The S content is more preferably set to 0.0003% or more.

(Cr:8.0%以上、15.0%以下)
Crは、耐酸化性を向上し、長時間時効時のAl消費を抑制して強度の低下を抑制させるため、Cr含有量は、8.0%以上とする。上記特性の低下をさらに抑制することを考慮すると、Cr含有量を10.0%以上とすることが好ましい。耐食性を考慮すると、Cr含有量は10.5%以上とすることがより好ましい。さらに好ましくは、10.7%以上である。しかし、過度なCrの含有は、原料コストの上昇を招くため、Cr含有量は15.0%以下とする。さらなる原料コストの低減や加工性を考慮すると、Cr含有量は14.0%未満とすることが好ましい。より好ましくは、12.0%未満である。
(Cr: 8.0% or more, 15.0% or less)
Cr improves oxidation resistance and suppresses Al consumption during long-term aging to suppress the decrease in strength, so the Cr content is set to 8.0% or more. In consideration of further suppressing the decrease in the above properties, the Cr content is preferably set to 10.0% or more. In consideration of corrosion resistance, the Cr content is more preferably set to 10.5% or more. More preferably, it is set to 10.7% or more. However, since excessive Cr content leads to an increase in raw material costs, the Cr content is set to 15.0% or less. In consideration of further reduction in raw material costs and workability, the Cr content is preferably set to less than 14.0%. More preferably, it is set to less than 12.0%.

(Ni:0.001%以上、2.00%以下)
Niは、耐食性を向上させる元素であり、Ni含有量は0.001%以上とする。好ましくは0.01%以上であり、より好ましくは、0.05%以上である。しかし、過度なNiの含有は、原料コストの上昇を招くため、Ni含有量は2.00%以下とする。さらなる原料コストの低減や耐酸化性、加工性を考慮すると、Ni含有量は0.70%以下とすることが好ましい。より好ましくは、0.50%以下であり、さらに好ましくは0.40%以下である。
(Ni: 0.001% or more, 2.00% or less)
Ni is an element that improves corrosion resistance, and the Ni content is set to 0.001% or more. It is preferably set to 0.01% or more, and more preferably set to 0.05% or more. However, since an excessive Ni content leads to an increase in raw material costs, the Ni content is set to 2.00% or less. In consideration of further reduction in raw material costs, oxidation resistance, and workability, the Ni content is preferably set to 0.70% or less. It is more preferably set to 0.50% or less, and even more preferably set to 0.40% or less.

(Cu:0.001%以上、2.00%以下)
Cuは、耐食性を向上させる元素であり、Cu含有量は0.001%以上とする。好ましくは、0.005%以上であり、より好ましくは、0.01%以上である。しかし、過度なCuの含有は、原料コストの上昇を招くため、Cu含有量は2.00%以下とする。さらなる原料コストの低減や耐酸化性、熱間加工性を考慮すると、Cu含有量は0.80%以下とすることが好ましい。より好ましくは、0.30%以下であり、さらに好ましくは0.20%以下である。
(Cu: 0.001% or more, 2.00% or less)
Cu is an element that improves corrosion resistance, and the Cu content is set to 0.001% or more. Preferably, it is set to 0.005% or more, and more preferably, it is set to 0.01% or more. However, since an excessive Cu content leads to an increase in raw material costs, the Cu content is set to 2.00% or less. In consideration of further reduction in raw material costs, oxidation resistance, and hot workability, the Cu content is preferably set to 0.80% or less. More preferably, it is set to 0.30% or less, and even more preferably, it is set to 0.20% or less.

(Mo:0.001%以上、4.00%以下)
Moは、高温強度、耐酸化性を改善する元素であり、Mo含有量は0.001%以上とする。上記特性のさらなる向上や耐食性、耐高温塩害性を考慮すると、Mo含有量は0.01%以上とすることが好ましい。より好ましくは、0.30%超であり、さらに好ましくは、0.55%以上である。しかし、過度なMoの含有は、原料コストの上昇を招くため、Mo含有量は4.00%以下とする。さらなる原料コストの低減や加工性、製造性を考慮すると、Mo含有量は2.00%以下とすることが好ましい。より好ましくは、1.20%以下であり、さらに好ましくは0.80%未満である。
(Mo: 0.001% or more, 4.00% or less)
Mo is an element that improves high-temperature strength and oxidation resistance, and the Mo content is set to 0.001% or more. In consideration of further improvement of the above characteristics, corrosion resistance, and high-temperature salt damage resistance, the Mo content is preferably set to 0.01% or more. More preferably, it is more than 0.30%, and even more preferably, it is 0.55% or more. However, since excessive Mo content leads to an increase in raw material costs, the Mo content is set to 4.00% or less. In consideration of further reduction in raw material costs, workability, and manufacturability, the Mo content is preferably set to 2.00% or less. More preferably, it is set to 1.20% or less, and even more preferably, it is set to less than 0.80%.

(Ti:0.050%以上、0.400%以下)
Tiは、C、N、Sと結合して高温強度、耐酸化性を向上し、長時間時効後の強度の低下を抑制する元素であるため、0.050%以上とする。耐食性、耐粒界腐食性、深絞り性を考慮すると、Ti含有量は0.080%以上とすることが好ましい。より好ましくは、0.120%以上である。しかし、過度なTiの含有は、原料コストの上昇を招くため、Ti含有量は0.400%以下とする。さらなる原料コストの低減や均一伸び、穴広げ加工性、製造性を考慮すると、Ti含有量は0.230%以下とすることが好ましい。より好ましくは、0.220%以下である。
(Ti: 0.050% or more, 0.400% or less)
Ti is an element that combines with C, N, and S to improve high-temperature strength and oxidation resistance and suppress the decrease in strength after long-term aging, so it is set to 0.050% or more. In consideration of corrosion resistance, intergranular corrosion resistance, and deep drawability, the Ti content is preferably 0.080% or more. More preferably, it is 0.120% or more. However, since excessive Ti content leads to an increase in raw material costs, the Ti content is set to 0.400% or less. In consideration of further reduction in raw material costs, uniform elongation, hole expansion workability, and manufacturability, the Ti content is preferably 0.230% or less. More preferably, it is 0.220% or less.

(Nb:0.001%以上、0.80%以下)
Nbは、高温強度を向上する元素であり、Nb含有量は0.001%以上とする。上記特性のさらなる向上や耐食性、耐高温塩害性を考慮すると、Nb含有量は0.03%超とすることが好ましい。より好ましくは、0.05%以上であり、さらに好ましくは、0.05%超である。しかし、過度なNbの含有は、原料コストの上昇を招くため、Nb含有量は0.80%以下とする。さらなる原料コストの低減や均一伸び、穴広げ加工性、製造性を考慮すると、Nb含有量は0.60%以下とすることが好ましい。より好ましくは、0.35%未満であり、さらに好ましくは0.25%以下である。
(Nb: 0.001% or more, 0.80% or less)
Nb is an element that improves high-temperature strength, and the Nb content is 0.001% or more. In consideration of further improvement of the above characteristics, corrosion resistance, and high-temperature salt damage resistance, the Nb content is preferably more than 0.03%. More preferably, it is 0.05% or more, and even more preferably, it is more than 0.05%. However, since excessive Nb content leads to an increase in raw material costs, the Nb content is 0.80% or less. In consideration of further reduction in raw material costs, uniform elongation, hole expansion workability, and manufacturability, the Nb content is preferably 0.60% or less. More preferably, it is less than 0.35%, and even more preferably, it is 0.25% or less.

(Al:0.70%超、5.00%以下)
Alは、脱酸元素として含有されるとともに、高温強度、耐酸化性を向上する元素であり、Al含有量は0.70%超とする。上記特性のさらなる向上や耐高温塩害性を考慮すると、Al含有量は1.00%以上とすることが好ましい。より好ましくは、1.05%超であり、さらに好ましくは、1.55%超である。しかし、過度なAlの含有は、原料コストの上昇を招くため、Al含有量は5.00%以下とする。さらなる原料コストの低減や加工性、製造性、溶接性を考慮すると、Al含有量は3.00%以下とすることが好ましい。より好ましくは、2.50%以下であり、さらに好ましくは2.30%以下である。
(Al: more than 0.70%, less than 5.00%)
Al is contained as a deoxidizing element and is an element that improves high-temperature strength and oxidation resistance, and the Al content is set to more than 0.70%. In consideration of further improvement of the above characteristics and high-temperature salt damage resistance, the Al content is preferably set to 1.00% or more. More preferably, it is set to more than 1.05%, and even more preferably, it is set to more than 1.55%. However, since excessive Al content leads to an increase in raw material costs, the Al content is set to 5.00% or less. In consideration of further reduction in raw material costs and workability, manufacturability, and weldability, the Al content is preferably set to 3.00% or less. More preferably, it is set to 2.50% or less, and even more preferably, it is set to 2.30% or less.

(V:0.01%以上、0.30%以下)
Vは、高温強度を向上させる元素である。そのため、V含有量は0.01%以上とする。耐食性を考慮すると、V含有量は0.02%以上とすることが好ましい。より好ましくは、0.03%以上である。しかし、過度なVの含有は析出物の粗大化による高温強度の低下や熱疲労寿命の低下を招く。したがって、V含有量は0.30%以下とする。上記特性の低下のさらなる抑制や鋼表面の表面性状、製造性を考慮すると、V含有量は0.20%以下とすることが好ましい。より好ましくは、0.15%未満であり、さらに好ましくは0.10%以下である。
(V: 0.01% or more, 0.30% or less)
V is an element that improves high-temperature strength. Therefore, the V content is set to 0.01% or more. In consideration of corrosion resistance, the V content is preferably set to 0.02% or more. More preferably, it is set to 0.03% or more. However, excessive V content leads to a decrease in high-temperature strength and a decrease in thermal fatigue life due to coarsening of precipitates. Therefore, the V content is set to 0.30% or less. In consideration of further suppression of the decrease in the above characteristics, the surface properties of the steel surface, and manufacturability, the V content is preferably set to 0.20% or less. More preferably, it is less than 0.15%, and even more preferably, it is set to 0.10% or less.

(B:0.0001%以上、0.0050%以下)
Bは、高温強度や熱疲労特性を向上させる元素である。そのため、B含有量は0.0001%以上とする、B含有量は、好ましくは、0.0002%以上であり、より好ましくは、0.0003%以上であり、更に好ましくは0.001%以上である。しかし、過度なBの含有は熱間加工性の低下や鋼表面の表面性状の低下を招く。したがって、B含有量は0.0050%以下とする。また、製造性や成型性を考慮すると、B含有量は0.0030%以下とすることが好ましい。より好ましくは、0.0015%以下である。
(B: 0.0001% or more, 0.0050% or less)
B is an element that improves high-temperature strength and thermal fatigue properties. Therefore, the B content is set to 0.0001% or more, preferably 0.0002% or more, more preferably 0.0003% or more, and further preferably 0.001% or more. However, an excessive B content leads to a decrease in hot workability and a decrease in the surface properties of the steel surface. Therefore, the B content is set to 0.0050% or less. In addition, taking into consideration manufacturability and formability, the B content is preferably set to 0.0030% or less, and more preferably 0.0015% or less.

(O:0.0050%以下)
Oは、不可避的に含まれる不純物であり、気泡や介在物による表面疵の原因となる。また、耐酸化性の低下を招き、長時間時効時のAl消費を促進して強度を低下させる。したがって、O含有量は、0.0050%以下とする。また、製造性を考慮すると、O含有量は0.0040%以下とすることが好ましい。より好ましくは、0.0035%以下である。但し、過度なOの低減は精錬コストの増加に繋がるため、O含有量は0.0001%以上とすることが好ましい。より好ましくは、0.0003%以上であり、さらに好ましくは、0.0005%以上である。ここで、O含有量は、鋼に固溶している酸素および鋼中に介在する酸化物の酸素を含む合計の含有量を意味する。
(O: 0.0050% or less)
O is an unavoidably contained impurity, and causes surface defects due to bubbles and inclusions. It also leads to a decrease in oxidation resistance, promotes Al consumption during long-term aging, and reduces strength. Therefore, the O content is set to 0.0050% or less. In addition, considering manufacturability, the O content is preferably set to 0.0040% or less. More preferably, it is set to 0.0035% or less. However, since excessive reduction of O leads to an increase in refining costs, the O content is preferably set to 0.0001% or more. More preferably, it is set to 0.0003% or more, and further preferably, it is set to 0.0005% or more. Here, the O content means the total content including oxygen dissolved in the steel and oxygen of oxides intervening in the steel.

本実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼板では、上述した元素以外の残部は、Feおよび不純物である。しかしながら、上述した各元素以外の他の元素も、本実施形態の効果を損なわない範囲で含有させることができる。なお、ここで言う不純物とは、本発明に係るフェライト系ステンレス鋼を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。 In the ferritic stainless steel sheet according to this embodiment, the remainder other than the above-mentioned elements is Fe and impurities. However, elements other than the above-mentioned elements can also be contained within a range that does not impair the effects of this embodiment. Note that the impurities referred to here are components that are mixed in due to various factors in the raw materials such as ores and scraps and the manufacturing process when the ferritic stainless steel according to this embodiment is industrially manufactured, and are acceptable within a range that does not adversely affect the present invention.

次に、式(i)~式(ii)について説明する。 Next, we will explain formulas (i) and (ii).

本発明者らは中低温の強度に及ぼす各種影響を検討する中で、鋼中のSi量と、鋼中に固溶しているNb量との合計量が重要であることを見出し、式(i)を得た。なお、式(i)における[Nb]-[*Nb]は、鋼中に固溶しているNb量に相当する。 While investigating various effects on low and medium temperature strength, the inventors discovered that the total amount of Si in steel and the amount of Nb dissolved in the steel is important, and derived formula (i). Note that [Nb] - [*Nb] in formula (i) corresponds to the amount of Nb dissolved in the steel.

[Si]+[Nb]-[*Nb]≧0.40 ・・・式(i) [Si]+[Nb]-[*Nb]≧0.40...Formula (i)

但し、式(i)中の[元素記号]は、当該元素の鋼中の含有量(質量%)であり、[*元素記号]は、当該元素のうち析出物に含まれる当該元素の鋼における含有量(質量%)である。そのため、先に述べたように、[Nb]から[*Nb]を減じた値が、鋼中に固溶しているNb量を意味する。 In formula (i), the [element symbol] is the content (mass%) of the element in the steel, and the [*element symbol] is the content (mass%) of the element in the steel that is contained in the precipitates. Therefore, as mentioned above, the value obtained by subtracting [*Nb] from [Nb] represents the amount of Nb dissolved in the steel.

式(i)の左辺の値が0.40未満であると、中低温での強度が不足する。よって、式(i)を満たす必要がある。好ましくは、式(i)の左辺の値は0.60以上である。また、[Si]及び[Nb]が大きいと原料コストの上昇、加工性、製造性の低下を招く場合があるため、式(i)の左辺の値は5.80以下とすることが好ましく、より好ましくは、2.20以下である。 If the value of the left side of formula (i) is less than 0.40, the strength at medium to low temperatures will be insufficient. Therefore, it is necessary to satisfy formula (i). Preferably, the value of the left side of formula (i) is 0.60 or more. Furthermore, since high values of [Si] and [Nb] may lead to an increase in raw material costs and a decrease in processability and manufacturability, it is preferable that the value of the left side of formula (i) is 5.80 or less, and more preferably 2.20 or less.

また、長時間時効後の強度に及ぼす各種影響を検討する中で、強化元素としてのAlが高温酸化により消耗することを抑制するために、耐酸化性を向上することが重要であると考えるに至った。Al含有量が比較的高いフェライト系ステンレス鋼における耐酸化性は、鋼中にAlを形成させることで得られる。また、Crは、Alの保護性を高める元素である。そのため、Crが炭窒化物とならないように、C、NをTi炭窒化物として固定することが重要である。鋼中に析出物として含まれているTi、Crは、それぞれの炭窒化物であると考えられる。また炭窒化物以外の析出物であっても、長時間時効時における炭窒化物生成の核となると考えられる。これより、鋼中に析出物として含まれるTi、Crの含有量のバランスが重要であることを見出し、式(ii)を得た。 In addition, while examining various effects on the strength after long-term aging, it was found that it is important to improve oxidation resistance in order to suppress the consumption of Al as a strengthening element due to high-temperature oxidation. The oxidation resistance of ferritic stainless steels with a relatively high Al content is obtained by forming Al 2 O 3 in the steel. In addition, Cr is an element that enhances the protective properties of Al 2 O 3. Therefore, it is important to fix C and N as Ti carbonitrides so that Cr does not become carbonitrides. It is considered that Ti and Cr contained as precipitates in steel are their respective carbonitrides. It is also considered that precipitates other than carbonitrides can become nuclei for the formation of carbonitrides during long-term aging. From this, it was found that the balance of the contents of Ti and Cr contained as precipitates in steel is important, and formula (ii) was obtained.

[*Ti]-3×[*Cr]≧0.001 ・・・式(ii) [*Ti]-3×[*Cr]≧0.001...Formula (ii)

但し、式(ii)中の[*元素記号]は、当該元素のうち析出物に含まれる当該元素の鋼における含有量(質量%)である。 However, the *element symbol in formula (ii) indicates the content (mass%) of the element in the steel that is contained in the precipitates.

式(ii)の左辺の値が0.001未満であると、耐酸化性および長時間時効後の強度の低下が大きい。よって、式(ii)を満たす必要がある。好ましくは、式(ii)の左辺の値は0.010以上である。また、式(ii)の左辺の値が過度に大きいと、Tiの析出物が多くなり、製造性の低下および製造コストの増加に繋がるため、式(ii)の左辺の値は0.300以下とすることが好ましく、より好ましくは、0.100以下である。 If the value of the left side of formula (ii) is less than 0.001, the oxidation resistance and strength after long-term aging are significantly reduced. Therefore, formula (ii) must be satisfied. Preferably, the value of the left side of formula (ii) is 0.010 or more. If the value of the left side of formula (ii) is too large, the amount of Ti precipitates increases, leading to reduced manufacturability and increased manufacturing costs, so the value of the left side of formula (ii) is preferably 0.300 or less, and more preferably 0.100 or less.

また、鋼中の析出物量を過度に低減することも、過度に増やすことも、製造コストの増加や品質の不安定化に繋がる。従って、下記式(iii)~(v)を満たすことが好ましい。 Moreover, excessively reducing or increasing the amount of precipitates in the steel leads to increased manufacturing costs and unstable quality. Therefore, it is preferable to satisfy the following formulas (iii) to (v).

0.001≦[*Cr]≦0.100 ・・・式(iii)
0.001≦[*Ti]≦0.300 ・・・式(iv)
0.001≦[*Nb]≦0.300 ・・・式(v)
0.001≦[*Cr]≦0.100...Formula (iii)
0.001≦[*Ti]≦0.300...Formula (iv)
0.001≦[*Nb]≦0.300 ...Formula (v)

但し、式(iii)~(v)中の[*元素記号]は、当該元素のうち析出物に含まれる当該元素の鋼における含有量(質量%)である。より好ましくは、上記式(iii)の中辺の値は0.001超、0.050以下であり、上記式(iv)の中辺の値は0.020以上、0.100以下であり、上記式(v)の中辺の値は0.005以上、0.100以下である。 However, the * element symbol in formulas (iii) to (v) represents the content (mass%) of the element contained in the precipitate in the steel. More preferably, the value of the middle part of formula (iii) is greater than 0.001 and not more than 0.050, the value of the middle part of formula (iv) is 0.020 or more and 0.100 or less, and the value of the middle part of formula (v) is 0.005 or more and 0.100 or less.

[*元素記号]で表される、各元素のうち析出物に含まれる当該元素の鋼における含有量(質量%)は、次のようにして求める。まず、析出物の抽出分離処理によって鋼中から析出物を抽出分離する。次いで、抽出された析出物における各元素の量を求める。そして、抽出された析出物に含まれていた各元素の量を、鋼における含有率として表すことにより、[*元素記号](質量%)を求める。 The content (mass %) of each element in the steel that is contained in the precipitates, represented by [*element symbol], is calculated as follows. First, the precipitates are extracted and separated from the steel by a precipitate extraction and separation process. Next, the amount of each element in the extracted precipitates is calculated. Then, the amount of each element contained in the extracted precipitates is expressed as the content in the steel to calculate [*element symbol] (mass %).

ここで、抽出分離処理は、鋼板の全厚から適宜の試験片を採取し、テトラメチルアンモニウムクロライド溶液中で試験片に対して電解処理を行い、電解後の溶液を孔径0.2μmのフィルターでろ過することにより、鋼中の析出物を抽出する。そして、抽出した析出物を溶解し、ICP発光分光分析法(ICP:Inductively Coupled Plasma)により、析出物に含まれる各元素の含有量を求める。 Here, the extraction and separation process involves taking an appropriate test piece from the entire thickness of the steel plate, electrolyzing the test piece in a tetramethylammonium chloride solution, and filtering the electrolytic solution through a filter with a pore size of 0.2 μm to extract the precipitates in the steel. The extracted precipitates are then dissolved, and the content of each element contained in the precipitates is determined by ICP emission spectroscopy (ICP: Inductively Coupled Plasma).

さらに、本実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼板は、必要に応じて選択的に、W、Y、REM、Ca、Zr、Hf、Sn、Mg、Co、Sb、Bi、Ta、Gaの1種または2種以上を含有することにより、特性を更に向上させることができる。以下に、これらの元素について説明する。なお、これらの元素は、含有されなくてもよいため、これらの元素それぞれの含有量の下限は0%である。 Furthermore, the ferritic stainless steel sheet according to this embodiment can further improve its properties by selectively containing one or more of W, Y, REM, Ca, Zr, Hf, Sn, Mg, Co, Sb, Bi, Ta, and Ga as necessary. These elements are described below. Note that these elements do not necessarily have to be contained, so the lower limit of the content of each of these elements is 0%.

(W:0.001%以上、0.50%以下)
Wは、高温強度、耐酸化性、耐食性を改善する元素であり、必要に応じて0.001%以上含有することが好ましい。より好ましくは、0.01%以上であり、さらに好ましくは、0.05%以上である。しかし、過度のWの含有は、原料コストの上昇、加工性、靭性、製造性の低下を招く場合があるため、W含有量は0.50%以下とすることが好ましい。より好ましくは、0.40%以下であり、さらに好ましくは、0.30%以下である。
(W: 0.001% or more, 0.50% or less)
W is an element that improves high-temperature strength, oxidation resistance, and corrosion resistance, and is preferably contained at 0.001% or more as necessary. More preferably, it is 0.01% or more, and even more preferably, it is 0.05% or more. However, since an excessive W content may lead to an increase in raw material costs and a decrease in workability, toughness, and manufacturability, it is preferable that the W content be 0.50% or less. More preferably, it is 0.40% or less, and even more preferably, it is 0.30% or less.

(Y:0.001%以上、0.50%以下)
Yは、耐銹性、熱間加工性、耐酸化性を改善する元素であり、必要に応じて0.001%以上含有することが好ましい。より好ましくは、0.003%以上であり、さらに好ましくは0.01%以上である。しかし、過度のYの含有は、原料コストの上昇、製造性の低下を招く場合があるため、Y含有量を0.50%以下とすることが好ましい。より好ましくは、0.20%以下であり、さらに好ましくは、0.10%以下である。
(Y: 0.001% or more, 0.50% or less)
Y is an element that improves rust resistance, hot workability, and oxidation resistance, and is preferably contained at 0.001% or more as necessary. More preferably, it is 0.003% or more, and even more preferably, it is 0.01% or more. However, since an excessive Y content may lead to an increase in raw material costs and a decrease in manufacturability, it is preferable that the Y content is 0.50% or less. More preferably, it is 0.20% or less, and even more preferably, it is 0.10% or less.

(REM:0.001%以上、0.50%以下)
REM(Rare earth metal;希土類元素)は、耐銹性、熱間加工性、耐酸化性を改善する元素であり、必要に応じて0.001%以上含有することが好ましい。より好ましくは、0.003%以上であり、さらに好ましくは、0.01%以上である。しかし、過度なREMの含有は、原料コストの上昇、製造性の低下を招く場合があるため、REM含有量を0.50%以下とすることが好ましい。より好ましくは、0.20%以下であり、さらに好ましくは、0.10%以下である。REMは、スカンジウム(Sc)とランタン(La)からルテチウム(Lu)までの15元素(ランタノイド)の総称を指す。REMとして、上記元素のうちの1種を単独で含有しても良いし、2種以上を含有しても良い。REMとして上記元素のうち2種以上を含有する場合、REM含有量は、それらの元素の合計含有量である。
(REM: 0.001% or more, 0.50% or less)
REM (rare earth metal; rare earth element) is an element that improves rust resistance, hot workability, and oxidation resistance, and is preferably contained at 0.001% or more as necessary. More preferably, it is 0.003% or more, and even more preferably, it is 0.01% or more. However, since excessive REM content may lead to an increase in raw material costs and a decrease in manufacturability, it is preferable to set the REM content to 0.50% or less. More preferably, it is 0.20% or less, and even more preferably, it is 0.10% or less. REM refers to a collective name for scandium (Sc) and 15 elements (lanthanoids) from lanthanum (La) to lutetium (Lu). As REM, one of the above elements may be contained alone, or two or more may be contained. When two or more of the above elements are contained as REM, the REM content is the total content of those elements.

(Ca:0.0001%以上、0.0050%以下)
Caは、耐食性、耐酸化性、製造性を改善する元素であり、必要に応じて0.0001%以上含有することが好ましい。より好ましくは、0.0002%以上であり、さらに好ましくは0.0003%以上である。しかし、過度なCaの含有も耐食性、製造性の低下を招く場合があるため、Ca含有量を0.0050%以下とすることが好ましい。より好ましくは、0.0030%以下であり、さらに好ましくは、0.0020%以下である。
(Ca: 0.0001% or more, 0.0050% or less)
Ca is an element that improves corrosion resistance, oxidation resistance, and manufacturability, and is preferably contained at 0.0001% or more as necessary. More preferably, it is 0.0002% or more, and even more preferably, it is 0.0003% or more. However, since excessive Ca content may also lead to a decrease in corrosion resistance and manufacturability, it is preferable that the Ca content be 0.0050% or less. More preferably, it is 0.0030% or less, and even more preferably, it is 0.0020% or less.

(Zr:0.001%以上、0.50%以下)
Zrは、耐食性、耐粒界腐食性、高温強度、耐酸化性を改善する元素であり、必要に応じて0.001%以上含有することが好ましい。より好ましくは、0.01%以上であり、さらに好ましくは、0.03%以上である。しかし、過度なZrの含有は、原料コストの上昇、製造性の低下を招く場合があるため、Zr含有量を0.50%以下とすることが好ましい。より好ましくは、0.30%以下であり、さらに好ましくは、0.20%以下である。
(Zr: 0.001% or more, 0.50% or less)
Zr is an element that improves corrosion resistance, intergranular corrosion resistance, high-temperature strength, and oxidation resistance, and is preferably contained at 0.001% or more as necessary. More preferably, it is 0.01% or more, and even more preferably, it is 0.03% or more. However, since excessive Zr content may lead to an increase in raw material costs and a decrease in manufacturability, it is preferable that the Zr content is 0.50% or less. More preferably, it is 0.30% or less, and even more preferably, it is 0.20% or less.

(Hf:0.001%以上、1.0%以下)
Hfは、耐食性、耐粒界腐食性、高温強度、耐酸化性を改善する元素であり、必要に応じて0.001%以上含有することが好ましい。より好ましくは、0.003%以上であり、さらに好ましくは、0.01%以上である。しかし、過度なHfの含有は、原料コストの上昇、製造性の低下を招く場合があるため、Hf含有量を1.0%以下とすることが好ましい。より好ましくは、0.50%以下であり、さらに好ましくは、0.30%以下である。
(Hf: 0.001% or more, 1.0% or less)
Hf is an element that improves corrosion resistance, intergranular corrosion resistance, high-temperature strength, and oxidation resistance, and is preferably contained at 0.001% or more as necessary. More preferably, it is 0.003% or more, and even more preferably, it is 0.01% or more. However, since excessive Hf content may lead to an increase in raw material costs and a decrease in manufacturability, it is preferable that the Hf content be 1.0% or less. More preferably, it is 0.50% or less, and even more preferably, it is 0.30% or less.

(Sn:0.001%以上、1.0%以下)
Snは、耐食性、高温強度を改善する元素であり、必要に応じて0.001%以上含有することが好ましい。より好ましくは、0.003%以上であり、さらに好ましくは、0.01%以上である。しかし、過度のSnの含有は、原料コストの上昇、靭性、製造性の低下を招く場合があるため、Sn含有量を1.0%以下とすることが好ましい。より好ましくは、0.50%以下であり、さらに好ましくは、0.30%以下である。
(Sn: 0.001% or more, 1.0% or less)
Sn is an element that improves corrosion resistance and high-temperature strength, and is preferably contained at 0.001% or more as necessary. More preferably, it is 0.003% or more, and even more preferably, it is 0.01% or more. However, since excessive Sn content may lead to an increase in raw material costs and a decrease in toughness and manufacturability, it is preferable to set the Sn content to 1.0% or less. More preferably, it is 0.50% or less, and even more preferably, it is 0.30% or less.

(Mg:0.0001%以上、0.0050%以下)
Mgは、脱酸元素として含有させる場合がある他、成型性、耐酸化性を改善する元素でもあり、必要に応じて0.0001%以上含有することが好ましい。より好ましくは、0.0003%以上であり、さらに好ましくは、0.0005%以上である。しかし、過度なMgの含有は、耐食性、溶接性、表面品質の低下を招く場合があるため、Mg含有量は0.0050%以下とすることが好ましい。より好ましくは、0.0030%以下であり、さらに好ましくは、0.0020%以下である。
(Mg: 0.0001% or more, 0.0050% or less)
Mg may be contained as a deoxidizing element, and is also an element that improves formability and oxidation resistance, and is preferably contained at 0.0001% or more as necessary. More preferably, it is 0.0003% or more, and even more preferably, it is 0.0005% or more. However, since excessive Mg content may lead to deterioration of corrosion resistance, weldability, and surface quality, it is preferable that the Mg content is 0.0050% or less. More preferably, it is 0.0030% or less, and even more preferably, it is 0.0020% or less.

(Co:0.001%以上、1.0%以下)
Coは、高温強度を向上する元素であり、必要に応じて0.001%以上含有することが好ましい。よりより好ましくは、0.01%以上であり、さらに好ましくは、0.03%以上である。しかし、過度なCoの含有は、原料コストの上昇、加工性、靭性、製造性の低下を招く場合があるため、Co含有量を1.0%以下とすることが好ましい。より好ましくは、0.50%以下であり、さらに好ましくは、0.30%未満である。
(Co: 0.001% or more, 1.0% or less)
Co is an element that improves high-temperature strength, and is preferably contained at 0.001% or more as necessary. More preferably, it is 0.01% or more, and even more preferably, it is 0.03% or more. However, since excessive Co content may lead to an increase in raw material costs and a decrease in workability, toughness, and manufacturability, it is preferable to set the Co content to 1.0% or less. More preferably, it is 0.50% or less, and even more preferably, it is less than 0.30%.

(Sb:0.001%以上、1.0%以下)
Sbは、高温強度を向上する元素であり、必要に応じて0.001%以上含有することが好ましい。より好ましくは、0.005%以上であり、さらに好ましくは、0.01%以上である。しかし、過度なSbの含有は、溶接性、靭性の低下を招く場合があるため、Sb含有量を1.0%以下とすることが好ましい。より好ましくは、0.50%以下であり、さらに好ましくは、0.40%以下である。
(Sb: 0.001% or more, 1.0% or less)
Sb is an element that improves high-temperature strength, and is preferably contained at 0.001% or more as necessary. More preferably, it is 0.005% or more, and even more preferably, it is 0.01% or more. However, since an excessive Sb content may cause a decrease in weldability and toughness, it is preferable that the Sb content is 1.0% or less. More preferably, it is 0.50% or less, and even more preferably, it is 0.40% or less.

(Bi:0.001%以上、1.0%以下)
Biは、冷間圧延時に発生するローピングを抑制し、製造性を向上する元素であり、必要に応じて0.001%以上含有することが好ましい。より好ましくは、0.003%以上であり、さらに好ましくは、0.01%以上である。しかし、過度なBiの含有は、原料コストの上昇、加工性、熱間加工性の低下を招く場合があるため、Bi含有量を1.0%以下とすることが好ましい。より好ましくは、0.50%以下であり、さらに好ましくは、0.30%以下である。
(Bi: 0.001% or more, 1.0% or less)
Bi is an element that suppresses roping that occurs during cold rolling and improves manufacturability, and is preferably contained at 0.001% or more as necessary. More preferably, it is 0.003% or more, and even more preferably, it is 0.01% or more. However, since an excessive Bi content may lead to an increase in raw material costs and a decrease in workability and hot workability, it is preferable that the Bi content be 1.0% or less. More preferably, it is 0.50% or less, and even more preferably, it is 0.30% or less.

(Ta:0.001%以上、1.0%以下)
Taは、高温強度を向上する元素であり、必要に応じて0.001%以上含有することが好ましい。より好ましくは、0.003%以上であり、さらに好ましくは、0.01%以上である。しかし、過度なTaの含有は、原料コストの上昇、靭性、製造性の低下を招く場合があるため、Ta含有量を1.0%以下とすることが好ましい。より好ましくは、0.50%以下であり、さらに好ましくは、0.30%以下である。
(Ta: 0.001% or more, 1.0% or less)
Ta is an element that improves high-temperature strength, and is preferably contained at 0.001% or more as necessary. More preferably, it is 0.003% or more, and even more preferably, it is 0.01% or more. However, since excessive Ta content may lead to an increase in raw material costs and a decrease in toughness and manufacturability, it is preferable that the Ta content is 1.0% or less. More preferably, it is 0.50% or less, and even more preferably, it is 0.30% or less.

(Ga:0.0001%以上、0.50%以下)
Gaは、耐食性、耐水素脆化特性を向上する元素であり、必要に応じて0.0001%以上含有することが好ましい。より好ましくは、0.0003%以上であり、さらに好ましくは、0.001%以上である。しかし、過度なGaの含有は、原料コストの上昇、製造性の低下を招く場合があるため、Ga含有量を0.50%以下とすることが好ましい。より好ましくは、0.30%以下であり、さらに好ましくは、0.20%以下である。
(Ga: 0.0001% or more, 0.50% or less)
Ga is an element that improves corrosion resistance and hydrogen embrittlement resistance, and is preferably contained at 0.0001% or more as necessary. More preferably, it is 0.0003% or more, and even more preferably, it is 0.001% or more. However, since excessive Ga content may lead to an increase in raw material costs and a decrease in manufacturability, it is preferable that the Ga content be 0.50% or less. More preferably, it is 0.30% or less, and even more preferably, it is 0.20% or less.

次に、本実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼板の製造方法について説明する。本実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼板は、いかなる方法で製造されてもよいが、例えば、以下の製造方法で製造することができる。 Next, a method for manufacturing the ferritic stainless steel sheet according to this embodiment will be described. The ferritic stainless steel sheet according to this embodiment may be manufactured by any method, but can be manufactured, for example, by the following manufacturing method.

本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板の製造方法については、フェライト系ステンレス鋼を製造する一般的な工程を採用できる。一般に、転炉または電気炉で溶鋼とし、AOD炉やVOD炉等で精練して、連続鋳造法または造塊法で鋼片とした後、熱間圧延-熱延板の焼鈍-酸洗-冷間圧延-仕上げ焼鈍-酸洗の工程を経て製造される。必要に応じて、熱延板の焼鈍を省略してもよいし、冷間圧延-仕上げ焼鈍-酸洗を繰り返し行ってもよい。 The manufacturing method of the ferritic stainless steel sheet of this embodiment can employ a general process for manufacturing ferritic stainless steel. In general, molten steel is produced in a converter or electric furnace, refined in an AOD furnace or VOD furnace, etc., and made into steel billets by continuous casting or ingot casting, and then the process of hot rolling - annealing the hot-rolled sheet - pickling - cold rolling - finish annealing - pickling is carried out. If necessary, the annealing of the hot-rolled sheet may be omitted, or the cold rolling - finish annealing - pickling may be repeated.

これら各工程の条件は一般的条件で良く、例えば熱延加熱温度1000~1300℃、熱延板焼鈍温度900~1200℃、冷延板焼鈍温度800~1200℃等で行うことができる。本実施形態の製造方法は、以下に説明する(x)式を満足すればよく、その他の製造条件は限定されるものではない。そのため、熱延条件、熱延板焼鈍の有無、冷延条件、熱延板および冷延板焼鈍温度、雰囲気等は適宜選択することができる。 The conditions for each of these processes may be general conditions, such as a hot rolling heating temperature of 1000 to 1300°C, a hot rolled sheet annealing temperature of 900 to 1200°C, and a cold rolled sheet annealing temperature of 800 to 1200°C. The manufacturing method of this embodiment only needs to satisfy formula (x) described below, and other manufacturing conditions are not limited. Therefore, the hot rolling conditions, the presence or absence of hot rolled sheet annealing, the cold rolling conditions, the hot rolled sheet and cold rolled sheet annealing temperatures, the atmosphere, etc. can be selected as appropriate.

また、仕上酸洗前の処理は一般的な処理を行って良く、例えば、ショットブラストや研削ブラシ等の機械的処理や、溶融ソルト処理や中性塩電解処理等の化学的処理を行うことができる。また、冷延・焼鈍後に調質圧延やテンションレベラーを付与しても構わない。更に、製品板厚についても、要求部材厚に応じて選択すれば良い。また、この鋼板を素材として電気抵抗溶接、TIG溶接、レーザー溶接等の通常の排気系部材用ステンレス鋼管の製造方法によって溶接管として製造しても良い。 In addition, the treatment before the final pickling may be a general treatment, for example, mechanical treatment such as shot blasting or grinding brush, or chemical treatment such as molten salt treatment or neutral salt electrolysis. In addition, temper rolling or tension leveling may be applied after cold rolling and annealing. Furthermore, the product plate thickness may be selected according to the required member thickness. In addition, this steel plate may be used as a material to manufacture a welded pipe by the usual manufacturing method of stainless steel pipes for exhaust system components, such as electric resistance welding, TIG welding, or laser welding.

中低温から高温における強度およびその時効後の強度を向上するべく式(i)および式(ii)を満たすためには、本実施形態に係る化学組成を有する鋼片に対して熱間圧延工程を行う際に、鋼の温度が900℃超、1000℃以下となっている時間Aと、600℃以上、900℃以下となっている時間Bとの比A/Bが、下記(x)式を満たすように制御する。 In order to satisfy formula (i) and formula (ii) so as to improve the strength at medium to high temperatures and the strength after aging, when a steel slab having the chemical composition according to this embodiment is subjected to a hot rolling process , the ratio A/B of the time A during which the temperature of the steel is above 900° C. and not more than 1000° C. to the time B during which the temperature of the steel is 600° C. or more and 900° C. or less is controlled so as to satisfy the following formula (x):

1.0≦A/B≦100.0 ・・・式(x) 1.0≦A/B≦100.0...Formula (x)

熱間圧延工程において鋼の温度が900℃超、1000℃以下となる時間Aの割合が長いほど、析出物におけるTiの析出物の割合が多くなる。また、熱間圧延工程において鋼の温度が600℃以上、900℃以下となる時間Bの割合が長いほど、Nb、Crの析出物の割合が多くなると考えられる。したがって、式(x)の中辺の値は1.0以上とする。好ましくは、式(x)の中辺の値は2.0以上である。また、式(x)の中辺の値が過度に大きいと、Tiの析出物が過度に多くなることや熱延板形状が不安定となることで製造性の低下および製造コストの増加に繋がるため、式(x)の中辺の値は100.0以下とする。好ましくは、70.0以下である。 The longer the ratio of time A during which the temperature of the steel is greater than 900 ° C. and less than 1000 ° C. in the hot rolling process , the higher the ratio of Ti precipitates in the precipitates. In addition, it is considered that the longer the ratio of time B during which the temperature of the steel is greater than 600 ° C. and less than 900 ° C. in the hot rolling process , the higher the ratio of Nb and Cr precipitates. Therefore, the value of the middle side of formula (x) is 1.0 or more. Preferably, the value of the middle side of formula (x) is 2.0 or more. In addition, if the value of the middle side of formula (x) is excessively large, the amount of Ti precipitates will be excessively large and the shape of the hot-rolled sheet will become unstable, leading to a decrease in manufacturability and an increase in manufacturing costs, so the value of the middle side of formula (x) is 100.0 or less. Preferably, it is 70.0 or less.

また、熱間圧延工程中に鋼の温度が900℃超、1000℃以下となっている時間Aが過度に短いと、熱間圧延工程後の鋼板の靭性が低下して、製造性の低下および製造コストの増加に繋がる。また、時間Aが過度に長いと、Tiの析出物が過度に多くなる。従って、時間Aは10秒以上、300秒以下とすることが好ましい。 Moreover, if the time A during which the temperature of the steel during the hot rolling process is above 900°C and below 1000°C is too short, the toughness of the steel sheet after the hot rolling process decreases, leading to a decrease in manufacturability and an increase in manufacturing costs. Moreover, if the time A is too long, the amount of Ti precipitates becomes excessively large. Therefore, it is preferable that the time A is 10 seconds or more and 300 seconds or less.

更に、熱間圧延工程中に600℃以上、900℃以下となっている時間Bが過度に短いと、熱間圧延工程後の鋼板の形状が不安定となり、製造性の低下および製造コストの増加に繋がる。また、時間Bが過度に長いと、各種の析出物が粗大化して熱間圧延工程後の鋼板の靭性が低下する。従って、時間Bは2秒以上、180秒以下とすることが好ましい。 Furthermore, if the time B during which the temperature is 600°C or more and 900°C or less during the hot rolling process is too short, the shape of the steel sheet after the hot rolling process becomes unstable, leading to a decrease in manufacturability and an increase in manufacturing costs. Also, if the time B is too long, various precipitates become coarse, resulting in a decrease in the toughness of the steel sheet after the hot rolling process . Therefore, it is preferable that the time B is 2 seconds or more and 180 seconds or less.

以上説明したように、本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板によれば、中低温から高温における強度およびその時効後の強度を向上することができる。これにより、本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板は、自動車排気系部材の素材として好適に用いることができる。 As described above, the ferritic stainless steel sheet of this embodiment can improve the strength at medium to high temperatures and the strength after aging. This makes the ferritic stainless steel sheet of this embodiment suitable for use as a material for automobile exhaust system components.

以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。 The following examples will make the effects of the present invention clearer. Note that the present invention is not limited to the following examples, and can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

表1、2に示す成分組成を有する鋼(本発明例A~R、比較例a~n)を、真空溶解炉で溶製して150kgインゴットに鋳造して鋼片とし、鋼片に対して熱間圧延工程を行って5.0mm厚の鋼板とした。次いで、熱間圧延程後の鋼板に対して酸洗工程を行い、2.0mm厚になるまで冷間圧延工程を行い、最終焼鈍工程を行った後、酸洗工程を施してフェライト系ステンレス鋼板(製品板)とした。製品板の製造工程においては、熱間圧延工程中の鋼の熱履歴を測定し、900℃超、1000℃以下となっている時間Aと、600℃以上、900℃以下となっている時間Bを求め、時間A、Bの比A/Bを制御しつつ熱間圧延工程を行った。 Steels (inventive examples A to R, comparative examples a to n) having the composition shown in Tables 1 and 2 were melted in a vacuum melting furnace and cast into 150 kg ingots to produce steel pieces, which were then hot-rolled to produce steel plates with a thickness of 5.0 mm. The steel plates after the hot-rolling process were then pickled , cold- rolled to a thickness of 2.0 mm, and finally annealed to produce ferritic stainless steel plates (product plates). In the manufacturing process of the product plates, the thermal history of the steel during the hot-rolling process was measured, and the time A during which the temperature was above 900° C. and below 1000° C. and the time B during which the temperature was above 600° C. and below 900° C. were determined, and the hot-rolling process was performed while controlling the ratio A/B of the times A and B.

Figure 0007657085000001
Figure 0007657085000001

Figure 0007657085000002
Figure 0007657085000002

得られた製品板の全厚から適宜の試験片を採取し、テトラメチルアンモニウムクロライド溶液中で試験片に対して電解処理を行い、電解後の溶液を孔径0.2μmのフィルターでろ過することにより、鋼中の析出物を抽出した。そして、抽出した析出物を溶解し、ICP発光分光分析法(ICP:Inductively Coupled Plasma)により、析出物に含まれるCr、Ti及びNbの量を求めた。そして、析出物に含まれるCr、Ti及びNbの量を、鋼における含有率として表すことにより、[*Cr]、[*Ti]及び[*Nb]を求めた。 Appropriate test pieces were taken from the entire thickness of the product plate obtained, and the test pieces were electrolytically treated in a tetramethylammonium chloride solution. The electrolytic solution was filtered through a filter with a pore size of 0.2 μm to extract the precipitates in the steel. The extracted precipitates were then dissolved, and the amounts of Cr, Ti, and Nb contained in the precipitates were determined by ICP emission spectroscopy (ICP: Inductively Coupled Plasma). The amounts of Cr, Ti, and Nb contained in the precipitates were then expressed as their content in the steel to determine [*Cr], [*Ti], and [*Nb].

また、製品板について、初期の中低温および高温の強度評価と、長時間時効後の中低温および高温の強度評価とを実施した。中低温および高温の強度評価として行う高温引張試験はJIS G 0567に準拠し、鋼板の圧延方向と平行方向が引張方向となるように試験片を切り出し、引張試験を行った。 In addition, the finished sheets were subjected to initial mid-low and high temperature strength evaluations, and mid-low and high temperature strength evaluations after long-term aging. The high-temperature tensile tests conducted to evaluate mid-low and high temperature strength conformed to JIS G 0567, and test pieces were cut so that the tensile direction was parallel to the rolling direction of the steel sheet, and tensile tests were conducted.

初期の中低温および高温の強度評価については、200℃、500℃、800℃、900℃においてそれぞれ、0.2%耐力を求めた。0.2%耐力が200℃で180MPa以上、500℃で150MPa以上、800℃で25MPa以上、900℃で10MPa以上のいずれかを満たさないものを「×(不良)」とし、全てを満たすものを「〇(良好)」とした。更に、0.2%耐力が200℃で210MPa以上、500℃で170MPa以上、800℃で30MPa以上、900℃で15MPa以上の全てを満たすものを「◎(更に良好)」とした。 For the initial mid-low and high temperature strength evaluation, 0.2% yield strength was determined at 200°C, 500°C, 800°C, and 900°C. Those that did not meet any of the following criteria of 0.2% yield strength 180 MPa or more at 200°C, 150 MPa or more at 500°C, 25 MPa or more at 800°C, and 10 MPa or more at 900°C were rated "X (poor)," and those that met all of these criteria were rated "◯ (good)." Furthermore, those that met all of the following criteria of 0.2% yield strength 210 MPa or more at 200°C, 170 MPa or more at 500°C, 30 MPa or more at 800°C, and 15 MPa or more at 900°C were rated "◎ (even better)."

長時間時効後の中低温および高温の強度評価については、製品板を800℃で200時間の条件で時効熱処理した後に、200℃、500℃、800℃、900℃においてそれぞれ、0.2%耐力を求めた。800℃で200時間時効加熱処理した後の各温度の0.2%耐力が初期の各温度の0.2%耐力に対していずれか1つ以上が55%未満であるものを「×(不良)」とし、全てが55%以上でいずれか1つ以上が65%未満であるものを「〇(良好)」とし、全てが65%以上であるものを「◎(更に良好)」とした。 For strength evaluation at medium to high temperatures after long-term aging, the product sheets were aged at 800°C for 200 hours, and then the 0.2% yield strength was determined at 200°C, 500°C, 800°C, and 900°C. If at least one of the 0.2% yield strengths at each temperature after aging at 800°C for 200 hours was less than 55% of the initial 0.2% yield strength at each temperature, it was rated as "x (poor)", if all were 55% or more and at least one was less than 65%, it was rated as "○ (good)", and if all were 65% or more, it was rated as "◎ (even better)".

表3A、表3Bに、本発明例1~18、比較例19~38のCr、Ti、Nbの析出物としての鋼中の含有量(質量%)、式(i)および式(ii)の左辺の値、式(x)の中辺の値、初期の中低温および高温の強度の評価結果、および長時間時効後の中低温および高温の強度の評価結果を示す。なお、表3A、表3B中の「析出物として鋼中に含まれる各元素の含有量」の単位は質量%である。 Tables 3A and 3B show the contents (mass%) of Cr, Ti, and Nb in the steel as precipitates for invention examples 1 to 18 and comparative examples 19 to 38, the values on the left side of formula (i) and formula (ii), the values in the middle of formula (x), the evaluation results of initial mid-low temperature and high temperature strength, and the evaluation results of mid-low temperature and high temperature strength after long-term aging. Note that the unit of "content of each element contained in the steel as precipitates" in Tables 3A and 3B is mass%.

Figure 0007657085000003
Figure 0007657085000003

Figure 0007657085000004
Figure 0007657085000004

表1~表3Bから明らかなように、本発明で規定する成分組成であり、式(i)および式(ii)を満足する鋼板は、比較例の鋼板に比べて、初期の中低温および高温の強度と、長時間時効後の中低温および高温の強度とが優れていることがわかる。また、式(x)を満足すれば、式(i)および式(ii)を満足することが分かる。 As is clear from Tables 1 to 3B, steel sheets having the composition specified in the present invention and satisfying formulas (i) and (ii) have superior initial strength at low to medium temperatures and high temperatures, and strength at low to high temperatures after long-term aging, compared to the steel sheets of the comparative examples. It is also clear that if formula (x) is satisfied, then formulas (i) and (ii) are satisfied.

なお、長時間時効の温度は、析出物が形成しやすい800℃にて実施したが、200℃、500℃、900℃にて同様に長時間時効を実施した場合においても、本発明鋼の初期の中低温および高温の強度の序列と、長時間時効後の中低温および高温の強度の序列は、800℃で時効熱処理した場合と同様であった。これより、本発明例は様々な温度環境で優れた強度を示すと考えられる。 The long-term aging temperature was 800°C, at which precipitates are likely to form. However, even when long-term aging was similarly performed at 200°C, 500°C, and 900°C, the initial strength rankings of the steel of the present invention at medium to low temperatures and high temperatures, and the strength rankings of the steel at medium to low temperatures and high temperatures after long-term aging were the same as those when aging heat treatment was performed at 800°C. From this, it is believed that the examples of the present invention exhibit excellent strength in a variety of temperature environments.

以上より、本発明で規定する化学組成を有し、式(i)および式(ii)を満足する鋼板は、中低温から高温における強度およびその長時間時効後の強度に優れていることがわかる。 From the above, it can be seen that a steel sheet having the chemical composition specified in the present invention and satisfying formulas (i) and (ii) has excellent strength at low to high temperatures and after long-term aging.

本発明によれば、中低温から高温における強度およびその長時間時効後の強度を必要とする自動車排気系部材の用途に適したフェライト系ステンレス鋼板を提供することができる。具体的な用途としては、エキゾーストマニホールド、コンバーター、フロントパイプ、センターパイプ、マフラー、EGR、EGRクーラー、ターボ部品、自動車排気系の締結部品などを例示できる。本発明は、これら部品が適用されるターボ搭載車や、HCCI(予混合圧縮自動着火)燃焼するエンジン車の普及を促進し、自動車の燃費改善および環境負荷の低減に寄与できる。 According to the present invention, it is possible to provide a ferritic stainless steel sheet suitable for use in automobile exhaust system components that require strength at medium to high temperatures and strength after long-term aging. Specific applications include exhaust manifolds, converters, front pipes, center pipes, mufflers, EGR, EGR coolers, turbo parts, and fastening parts for automobile exhaust systems. The present invention can promote the spread of turbo-equipped vehicles and engine vehicles that use HCCI (homogeneous charge compression ignition) combustion, in which these parts are used, and contribute to improving automobile fuel efficiency and reducing the environmental burden.

Claims (4)

鋼の化学組成が、質量%で、
C:0.030%以下、
N:0.030%以下、
Si:0.01%以上、5.00%以下、
Mn:0.01%以上、3.00%以下、
P:0.050%以下、
S:0.0100%以下、
Cr:8.0%以上、15.0%以下、
Ni:0.001%以上、2.00%以下、
Cu:0.001%以上、2.00%以下、
Mo:0.001%以上、4.00%以下、
Ti:0.050%以上、0.400%以下、
Nb:0.001%以上、0.80%以下、
Al:0.70%超、5.00%以下、
V:0.01%以上、0.30%以下、
B:0.0001%以上、0.0050%以下、
O:0.0050%以下、
を含有し、
残部がFeおよび不純物からなり、
下記式(i)及び式(ii)を満たすことを特徴とする、フェライト系ステンレス鋼板。
[Si]+[Nb]-[*Nb]≧0.40 ・・・式(i)
[*Ti]-3×[*Cr]≧0.001 ・・・式(ii)
但し、式(i)及び式(ii)中の[元素記号]は、当該元素の鋼中の含有量(質量%)であり、[*元素記号]は、当該元素のうち析出物に含まれる当該元素の鋼における含有量(質量%)である。
The chemical composition of the steel is, in mass%,
C: 0.030% or less,
N: 0.030% or less,
Si: 0.01% or more, 5.00% or less,
Mn: 0.01% or more, 3.00% or less,
P: 0.050% or less,
S: 0.0100% or less,
Cr: 8.0% or more, 15.0% or less,
Ni: 0.001% or more, 2.00% or less,
Cu: 0.001% or more, 2.00% or less,
Mo: 0.001% or more, 4.00% or less,
Ti: 0.050% or more, 0.400% or less,
Nb: 0.001% or more, 0.80% or less,
Al: more than 0.70%, less than 5.00%,
V: 0.01% or more, 0.30% or less,
B: 0.0001% or more, 0.0050% or less,
O: 0.0050% or less,
Contains
The balance is Fe and impurities,
A ferritic stainless steel sheet, characterized in that it satisfies the following formulas (i) and (ii):
[Si]+[Nb]-[*Nb]≧0.40...Formula (i)
[*Ti]-3×[*Cr]≧0.001...Formula (ii)
Here, in formula (i) and formula (ii), the [element symbol] is the content (mass %) of the element in the steel, and the [*element symbol] is the content (mass %) of the element contained in precipitates in the steel.
鋼の化学組成が、質量%で、
C:0.020%以下、
N:0.020%以下、
Si:0.05%以上、1.60%以下、
Mn:0.01%以上、1.10%以下、
P:0.040%以下、
S:0.0014%以下、
Cr:10.0%以上、15.0%以下、
Ni:0.01%以上、0.70%以下、
Cu:0.001%以上、0.80%以下、
Mo:0.01%以上、2.00%以下、
Ti:0.050%以上、0.230%以下、
Nb:0.03%超、0.60%以下、
Al:1.00%以上、3.00%以下、
V:0.01%以上、0.20%以下、
B:0.0001%以上、0.0050%以下、
O:0.0050%以下、
を含有し、
残部がFeおよび不純物からなり、
下記式(i)及び式(ii)を満たすことを特徴とする、フェライト系ステンレス鋼板。
[Si]+[Nb]-[*Nb]≧0.40 ・・・式(i)
[*Ti]-3×[*Cr]≧0.001 ・・・式(ii)
但し、式(i)及び式(ii)中の[元素記号]は、当該元素の鋼中の含有量(質量%)であり、[*元素記号]は、当該元素のうち析出物に含まれる当該元素の鋼における含有量(質量%)である。
The chemical composition of the steel is, in mass%,
C: 0.020% or less,
N: 0.020% or less,
Si: 0.05% or more, 1.60% or less,
Mn: 0.01% or more, 1.10% or less,
P: 0.040% or less,
S: 0.0014% or less,
Cr: 10.0% or more, 15.0% or less,
Ni: 0.01% or more, 0.70% or less,
Cu: 0.001% or more, 0.80% or less,
Mo: 0.01% or more, 2.00% or less,
Ti: 0.050% or more, 0.230% or less,
Nb: more than 0.03%, less than 0.60%,
Al: 1.00% or more, 3.00% or less,
V: 0.01% or more, 0.20% or less,
B: 0.0001% or more, 0.0050% or less,
O: 0.0050% or less,
Contains
The balance is Fe and impurities,
A ferritic stainless steel sheet, characterized in that it satisfies the following formulas (i) and (ii):
[Si]+[Nb]-[*Nb]≧0.40...Formula (i)
[*Ti]-3×[*Cr]≧0.001...Formula (ii)
Here, in formula (i) and formula (ii), the [element symbol] is the content (mass %) of the element in the steel, and the [*element symbol] is the content (mass %) of the element contained in precipitates in the steel.
質量%にて、Feの一部に代えて、
W:0.001%以上、0.50%以下、
Y:0.001%以上、0.50%以下、
REM:0.001%以上、0.50%以下、
Ca:0.0001%以上、0.0050%以下、
Zr:0.001%以上、0.50%以下、
Hf:0.001%以上、1.0%以下、
Sn:0.001%以上、1.0%以下、
Mg:0.0001%以上、0.0050%以下、
Co:0.001%以上、1.0%以下、
Sb:0.001%以上、1.0%以下、
Bi:0.001%以上、1.0%以下、
Ta:0.001%以上、1.0%以下、
Ga:0.0001%以上、0.50%以下、
の1種または2種以上を含有することを特徴とする、請求項1または請求項2に記載のフェライト系ステンレス鋼板。
In mass%, replacing a part of Fe,
W: 0.001% or more, 0.50% or less,
Y: 0.001% or more, 0.50% or less,
REM: 0.001% or more, 0.50% or less,
Ca: 0.0001% or more, 0.0050% or less,
Zr: 0.001% or more, 0.50% or less,
Hf: 0.001% or more, 1.0% or less,
Sn: 0.001% or more, 1.0% or less,
Mg: 0.0001% or more, 0.0050% or less,
Co: 0.001% or more, 1.0% or less,
Sb: 0.001% or more, 1.0% or less,
Bi: 0.001% or more, 1.0% or less,
Ta: 0.001% or more, 1.0% or less,
Ga: 0.0001% or more, 0.50% or less,
The ferritic stainless steel sheet according to claim 1 or 2, comprising one or more of the following:
請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載のフェライト系ステンレス鋼板の製造方法であって、
請求項1乃至請求項3の何れかに記載の化学組成を有する鋼片に対して熱間圧延工程を行う際に、熱間圧延工程中の鋼の温度が900℃超、1000℃以下となっている時間Aと、600℃以上、900℃以下となっている時間Bとの比A/Bを、下記(x)式を満たすように制御することを特徴とする、フェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
1.0≦A/B≦100.0 ・・・式(x)
A method for producing a ferritic stainless steel sheet according to any one of claims 1 to 3,
4. A method for producing a ferritic stainless steel sheet, comprising: performing a hot rolling process on a steel slab having the chemical composition according to any one of claims 1 to 3; controlling a ratio A/B of a time A during which the temperature of the steel in the hot rolling process is above 900°C and not higher than 1000°C to a time B during which the temperature of the steel in the hot rolling process is 600°C or higher and not higher than 900°C so as to satisfy the following formula (x):
1.0≦A/B≦100.0...Formula (x)
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