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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024075381
(43)【公開日】2024-06-03
(54)【発明の名称】フェライト系ステンレス鋼板および排気部品
(51)【国際特許分類】
C22C 38/00 20060101AFI20240527BHJP
C22C 38/60 20060101ALI20240527BHJP
C21D 9/46 20060101ALN20240527BHJP
【ＦＩ】
C22C38/00 302Z
C22C38/60
C21D9/46 R
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022186790
(22)【出願日】2022-11-22
(71)【出願人】
【識別番号】503378420
【氏名又は名称】日鉄ステンレス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002044
【氏名又は名称】弁理士法人ブライタス
(72)【発明者】
【氏名】吉井 睦子
(72)【発明者】
【氏名】濱田 純一
【テーマコード（参考）】
4K037
【Ｆターム（参考）】
4K037EA01
4K037EA02
4K037EA04
4K037EA05
4K037EA09
4K037EA10
4K037EA12
4K037EA13
4K037EA14
4K037EA15
4K037EA17
4K037EA18
4K037EA19
4K037EA20
4K037EA23
4K037EA25
4K037EA26
4K037EA27
4K037EA29
4K037EA31
4K037EA32
4K037EA33
4K037EA35
4K037EA36
4K037EB02
4K037EB06
4K037EB07
4K037EB08
4K037EB09
4K037FA02
4K037FB00
4K037FD04
4K037FF03
4K037FF05
4K037FG00
4K037FH01
4K037FH03
4K037FJ06
4K037FK02
4K037FK03
4K037FM02
4K037GA08
4K037JA06
(57)【要約】
【課題】高温強度と耐凝縮水腐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼板を提供する。
【解決手段】化学組成が、質量％で、Ｃ：０．００１～０．０３０％、Ｓｉ：０．０１０～１．０％、Ｍｎ：０．０１～１．０％、Ｐ：０．０１～０．１０％、Ｓ：０．０００１～０．０１０％、Ｃｒ：１６．０～２０．０％、Ｃｕ：１．０～１．５％、Ｍｏ：０．０２～０．５０％、Ｔｉ：０．０５～０．３０％、Ｎｂ：０．０５～０．２０％、Ａｌ：０．００３～０．５０％、Ｃｏ：０．００３～０．２０％、Ｎｉ：０．０１０～０．３００％、Ｂ：０．０００１～０．００５０％、Ｎ：０．００１～０．０２０％、任意元素、残部：Ｆｅおよび不純物であり、［１０４Ｃｕ―１０９１６Ｎｉ＋２３９Ｓｉ＋４４１４２Ｃｏ＋５０１Ｍｏ＋３７７Ｎｂ≧０］を満足する、フェライト系ステンレス鋼板。
【選択図】 なし
【解決手段】化学組成が、質量％で、Ｃ：０．００１～０．０３０％、Ｓｉ：０．０１０～１．０％、Ｍｎ：０．０１～１．０％、Ｐ：０．０１～０．１０％、Ｓ：０．０００１～０．０１０％、Ｃｒ：１６．０～２０．０％、Ｃｕ：１．０～１．５％、Ｍｏ：０．０２～０．５０％、Ｔｉ：０．０５～０．３０％、Ｎｂ：０．０５～０．２０％、Ａｌ：０．００３～０．５０％、Ｃｏ：０．００３～０．２０％、Ｎｉ：０．０１０～０．３００％、Ｂ：０．０００１～０．００５０％、Ｎ：０．００１～０．０２０％、任意元素、残部：Ｆｅおよび不純物であり、［１０４Ｃｕ―１０９１６Ｎｉ＋２３９Ｓｉ＋４４１４２Ｃｏ＋５０１Ｍｏ＋３７７Ｎｂ≧０］を満足する、フェライト系ステンレス鋼板。
【選択図】 なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．００１～０．０３０％、
Ｓｉ：０．０１０～１．０％、
Ｍｎ：０．０１～１．０％、
Ｐ：０．０１～０．１０％、
Ｓ：０．０００１～０．０１０％、
Ｃｒ：１６．０～２０．０％、
Ｃｕ：１．０～１．５％、
Ｍｏ：０．０２～０．５０％、
Ｔｉ：０．０５～０．３０％、
Ｎｂ：０．０５～０．２０％、
Ａｌ：０．００３～０．５０％、
Ｃｏ：０．００３～０．２０％、
Ｎｉ：０．０１～０．３０％、
Ｂ：０．０００１～０．００５０％、
Ｎ：０．００１～０．０２０％、
Ｍｇ：０～０．００１０％、
Ｃａ：０～０．００５０％、
Ｖ：０～０．５０％、
Ｗ：０～３．０％、
Ｚｒ：０～０．１０％、
ＲＥＭ：０～０．１０％、
Ｓｎ：０～０．５０％、
Ｓｂ：０～０．５０％、
Ｇａ：０～０．３０％、
Ｔａ：０～１．０％、
Ｈｆ：０～１．０％、
Ｂｉ：０～０．０２％、
残部：Ｆｅおよび不純物であり、
下記（ｉ）式を満足する、フェライト系ステンレス鋼板。
１０４Ｃｕ―１０９１６Ｎｉ＋２３９Ｓｉ＋４４１４２Ｃｏ＋５０１Ｍｏ＋３７７Ｎｂ≧０ ・・・（ｉ）
但し、上記式中の各元素記号はフェライト系ステンレス鋼に含まれる各元素の含有量（質量％）を表し、含有されない場合はゼロとする。
Ｃ：０．００１～０．０３０％、
Ｓｉ：０．０１０～１．０％、
Ｍｎ：０．０１～１．０％、
Ｐ：０．０１～０．１０％、
Ｓ：０．０００１～０．０１０％、
Ｃｒ：１６．０～２０．０％、
Ｃｕ：１．０～１．５％、
Ｍｏ：０．０２～０．５０％、
Ｔｉ：０．０５～０．３０％、
Ｎｂ：０．０５～０．２０％、
Ａｌ：０．００３～０．５０％、
Ｃｏ：０．００３～０．２０％、
Ｎｉ：０．０１～０．３０％、
Ｂ：０．０００１～０．００５０％、
Ｎ：０．００１～０．０２０％、
Ｍｇ：０～０．００１０％、
Ｃａ：０～０．００５０％、
Ｖ：０～０．５０％、
Ｗ：０～３．０％、
Ｚｒ：０～０．１０％、
ＲＥＭ：０～０．１０％、
Ｓｎ：０～０．５０％、
Ｓｂ：０～０．５０％、
Ｇａ：０～０．３０％、
Ｔａ：０～１．０％、
Ｈｆ：０～１．０％、
Ｂｉ：０～０．０２％、
残部：Ｆｅおよび不純物であり、
下記（ｉ）式を満足する、フェライト系ステンレス鋼板。
１０４Ｃｕ―１０９１６Ｎｉ＋２３９Ｓｉ＋４４１４２Ｃｏ＋５０１Ｍｏ＋３７７Ｎｂ≧０ ・・・（ｉ）
但し、上記式中の各元素記号はフェライト系ステンレス鋼に含まれる各元素の含有量（質量％）を表し、含有されない場合はゼロとする。
【請求項2】
前記化学組成が、質量％で、
Ｍｇ：０．０００１～０．００１０％、
Ｃａ：０．０００１～０．００５０％、
Ｖ：０．０１～０．５０％、
Ｗ：０．０２～３．０％、
Ｚｒ：０．０１～０．１０％、
ＲＥＭ：０．００５～０．１０％、
Ｓｎ：０．００５～０．５０％、
Ｓｂ：０．００５～０．５０％、
Ｇａ：０．０００２～０．３０％、
Ｔａ：０．００１～１．０％、
Ｈｆ：０．００１～１．０％、および
Ｂｉ：０．００１～０．０２％、
から選択される１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板。
Ｍｇ：０．０００１～０．００１０％、
Ｃａ：０．０００１～０．００５０％、
Ｖ：０．０１～０．５０％、
Ｗ：０．０２～３．０％、
Ｚｒ：０．０１～０．１０％、
ＲＥＭ：０．００５～０．１０％、
Ｓｎ：０．００５～０．５０％、
Ｓｂ：０．００５～０．５０％、
Ｇａ：０．０００２～０．３０％、
Ｔａ：０．００１～１．０％、
Ｈｆ：０．００１～１．０％、および
Ｂｉ：０．００１～０．０２％、
から選択される１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板。
【請求項3】
Ｎｂ析出物の面積率が、５％以下である、請求項１に記載のフェライト系ステンレス鋼板。
【請求項4】
Ｎｂ析出物の面積率が、５％以下である、請求項２に記載のフェライト系ステンレス鋼板。
【請求項5】
請求項１～４のいずれかに記載のフェライト系ステンレス鋼板を用いた排気部品。
【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板および排気部品
に関する。
に関する。
【背景技術】
【0002】
フェライト系ステンレス鋼は、熱膨張しにくく、低コストであるため、加熱と冷却とが繰り返される自動車等の排気部品に用いられている。一方で、フェライト系ステンレス鋼は、オーステナイト系ステンレス鋼と比較して、高温強度が劣る。このため、Ｎｂを含有させたフェライト系ステンレス鋼が開発されている。また、Ｎｂを含有させると、再結晶温度が上昇したり、熱延の際、靭性が低下したりして、製造性が低下することがある。このため、Ｎｂと同様、高温強度を向上させるＣｕを含有させた鋼が開発されている。
【0003】
例えば、特許文献１～３には、Ｃｕを含有させることで、高温強度を向上させ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】
【0004】
【特許文献1】国際国際第２０１５／１７４０７９号
【特許文献2】特開２００８－２４０１４３号公報
【特許文献3】特開２０１０－２４８６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、排気部品に用いられるフェライト系ステンレス鋼には、高温強度だけでなく、凝縮水腐食を抑制しうる、すなわち、耐凝縮水腐食性が高いことが求められる。凝縮水腐食とは、排気ガスが溶解した結露水である、排気ガス凝縮水に起因して排気部品内面が腐食することである。このような凝縮水腐食が生じると部品としての性能が低下する。
【0006】
一方、特許文献１～３に開示されたフェライト系ステンレス鋼は、耐凝縮水腐食性について、検討しておらず、さらに、改善の余地がある。
【0007】
以上を踏まえ、本発明は、高温強度と耐凝縮水腐食性とに優れたフェライト系ステンレス鋼板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、下記のフェライト系ステンレス鋼板および排気部品を要旨とする。
【0009】
（１）化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．００１～０．０３０％、
Ｓｉ：０．０１０～１．０％、
Ｍｎ：０．０１～１．０％、
Ｐ：０．０１～０．１０％、
Ｓ：０．０００１～０．０１０％、
Ｃｒ：１６．０～２０．０％、
Ｃｕ：１．０～１．５％、
Ｍｏ：０．０２～０．５０％、
Ｔｉ：０．０５～０．３０％、
Ｎｂ：０．０５～０．２０％、
Ａｌ：０．００３～０．５０％、
Ｃｏ：０．００３～０．２０％、
Ｎｉ：０．０１～０．３０％、
Ｂ：０．０００１～０．００５０％、
Ｎ：０．００１～０．０２０％、
Ｍｇ：０～０．００１０％、
Ｃａ：０～０．００５０％、
Ｖ：０～０．５０％、
Ｗ：０～３．０％、
Ｚｒ：０～０．１０％、
ＲＥＭ：０～０．１０％、
Ｓｎ：０～０．５０％、
Ｓｂ：０～０．５０％、
Ｇａ：０～０．３０％、
Ｔａ：０～１．０％、
Ｈｆ：０～１．０％、
Ｂｉ：０～０．０２％、
残部：Ｆｅおよび不純物であり、
下記（ｉ）式を満足する、フェライト系ステンレス鋼板。
１０４Ｃｕ―１０９１６Ｎｉ＋２３９Ｓｉ＋４４１４２Ｃｏ＋５０１Ｍｏ＋３７７Ｎｂ≧０ ・・・（ｉ）
但し、上記式中の各元素記号はフェライト系ステンレス鋼に含まれる各元素の含有量（質量％）を表し、含有されない場合はゼロとする。
Ｃ：０．００１～０．０３０％、
Ｓｉ：０．０１０～１．０％、
Ｍｎ：０．０１～１．０％、
Ｐ：０．０１～０．１０％、
Ｓ：０．０００１～０．０１０％、
Ｃｒ：１６．０～２０．０％、
Ｃｕ：１．０～１．５％、
Ｍｏ：０．０２～０．５０％、
Ｔｉ：０．０５～０．３０％、
Ｎｂ：０．０５～０．２０％、
Ａｌ：０．００３～０．５０％、
Ｃｏ：０．００３～０．２０％、
Ｎｉ：０．０１～０．３０％、
Ｂ：０．０００１～０．００５０％、
Ｎ：０．００１～０．０２０％、
Ｍｇ：０～０．００１０％、
Ｃａ：０～０．００５０％、
Ｖ：０～０．５０％、
Ｗ：０～３．０％、
Ｚｒ：０～０．１０％、
ＲＥＭ：０～０．１０％、
Ｓｎ：０～０．５０％、
Ｓｂ：０～０．５０％、
Ｇａ：０～０．３０％、
Ｔａ：０～１．０％、
Ｈｆ：０～１．０％、
Ｂｉ：０～０．０２％、
残部：Ｆｅおよび不純物であり、
下記（ｉ）式を満足する、フェライト系ステンレス鋼板。
１０４Ｃｕ―１０９１６Ｎｉ＋２３９Ｓｉ＋４４１４２Ｃｏ＋５０１Ｍｏ＋３７７Ｎｂ≧０ ・・・（ｉ）
但し、上記式中の各元素記号はフェライト系ステンレス鋼に含まれる各元素の含有量（質量％）を表し、含有されない場合はゼロとする。
【0010】
（２）前記化学組成が、質量％で、
Ｍｇ：０．０００１～０．００１０％、
Ｃａ：０．０００１～０．００５０％、
Ｖ：０．０１～０．５０％、
Ｗ：０．０２～３．０％、
Ｚｒ：０．０１～０．１０％、
ＲＥＭ：０．００５～０．１０％、
Ｓｎ：０．００５～０．５０％、
Ｓｂ：０．００５～０．５０％、
Ｇａ：０．０００２～０．３０％、
Ｔａ：０．００１～１．０％、
Ｈｆ：０．００１～１．０％、および
Ｂｉ：０．００１～０．０２％、
から選択される１種以上を含有する、
上記（１）に記載のフェライト系ステンレス鋼板。
Ｍｇ：０．０００１～０．００１０％、
Ｃａ：０．０００１～０．００５０％、
Ｖ：０．０１～０．５０％、
Ｗ：０．０２～３．０％、
Ｚｒ：０．０１～０．１０％、
ＲＥＭ：０．００５～０．１０％、
Ｓｎ：０．００５～０．５０％、
Ｓｂ：０．００５～０．５０％、
Ｇａ：０．０００２～０．３０％、
Ｔａ：０．００１～１．０％、
Ｈｆ：０．００１～１．０％、および
Ｂｉ：０．００１～０．０２％、
から選択される１種以上を含有する、
上記（１）に記載のフェライト系ステンレス鋼板。
【0011】
（３）Ｎｂ析出物の面積率が、５％以下である、上記（１）または（２）に記載のフェライト系ステンレス鋼板。
【0012】
（４）上記（１）～（３）のいずれかに記載のフェライト系ステンレス鋼板を用いた排気部品。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、高温強度と耐凝縮水腐食性とに優れたフェライト系ステンレス鋼板を得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明者らは、高温強度と耐凝縮水腐食性とを両立することについて検討を行い、以下の（ａ）～（ｃ）の知見を得た。
【0015】
（ａ）Ｃｏを必須元素とすることで、耐凝縮水腐食性を向上させることができる。そして、高温強度と耐凝縮水腐食性とを両立するために、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、およびＮｂの含有量のバランスを調整するのが望ましい。
【0016】
（ｂ）加えて、高温強度を向上させるために、析出物として存在するＮｂの量、すなわち、Ｎｂ析出量を所定の範囲に低減するのが好ましい。Ｎｂ析出量を低減することで、固溶強化に寄与する固溶Ｎｂ量を確保することができる。この固溶Ｎｂは、使用環境中で微細析出して析出強化に寄与するＬａｖｅｓ相（主にＦｅ３Ｎｂ）を生成する。従って、Ｎｂの析出強化によっても、高温強度を向上させることができるからである。
【0017】
（ｃ）Ｎｂ析出量を制御するためには、製造条件のなかでも、特に、熱間圧延後の冷却速度を５０℃／ｓ以上とするのが好ましい。冷却中にＬａｖｅｓ相が析出するのを抑制することができるからである。
【0018】
本発明の一実施形態は上記の知見に基づいてなされたものである。以下、本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板の各要件について詳しく説明する。
【0019】
１．化学組成
各元素の限定理由は下記のとおりである。なお、以下の説明において含有量についての「％」は、「質量％」を意味する。
各元素の限定理由は下記のとおりである。なお、以下の説明において含有量についての「％」は、「質量％」を意味する。
【0020】
Ｃ：０．００１～０．０３０％
Ｃ（炭素）は、炭化物を生成して耐食性および高温強度の低下を引き起こす。このため、Ｃ含有量は、０．０３０％以下とする。Ｃ含有量は、０．０１５％以下とするのが好ましく、０．０１０％以下とするのがより好ましい。一方、Ｃの過剰な低減は、精錬コストを増加させる。このため、Ｃ含有量は、０．００１％以上とするのが好ましい。
Ｃ（炭素）は、炭化物を生成して耐食性および高温強度の低下を引き起こす。このため、Ｃ含有量は、０．０３０％以下とする。Ｃ含有量は、０．０１５％以下とするのが好ましく、０．０１０％以下とするのがより好ましい。一方、Ｃの過剰な低減は、精錬コストを増加させる。このため、Ｃ含有量は、０．００１％以上とするのが好ましい。
【0021】
Ｓｉ：０．０１０～１．００％
Ｓｉ（ケイ素）は、脱酸元素として利用する他、高温特性および耐酸化性を向上させる元素である。このため、Ｓｉ含有量は、０．０１０％以上とする。しかしながら、Ｓｉが１．００％超、含有されると、鋼板が硬質化して部品加工性および製造性を低下させる。このため、Ｓｉ含有量は、１．００％以下とする。なお、耐酸化性を高め、９５０℃以上で異常酸化およびスケール剥離を抑制するためには、Ｓｉ含有量は、０．１０～０．８０％とするのが好ましく、０．１３～０．５０％とするのがより好ましく、０．１５～０．２５％とするのがさらに好ましい。
Ｓｉ（ケイ素）は、脱酸元素として利用する他、高温特性および耐酸化性を向上させる元素である。このため、Ｓｉ含有量は、０．０１０％以上とする。しかしながら、Ｓｉが１．００％超、含有されると、鋼板が硬質化して部品加工性および製造性を低下させる。このため、Ｓｉ含有量は、１．００％以下とする。なお、耐酸化性を高め、９５０℃以上で異常酸化およびスケール剥離を抑制するためには、Ｓｉ含有量は、０．１０～０．８０％とするのが好ましく、０．１３～０．５０％とするのがより好ましく、０．１５～０．２５％とするのがさらに好ましい。
【0022】
Ｍｎ：０．０１～１．０％
Ｍｎ（マンガン）は、脱酸元素として利用する他、高温強度を向上させる元素である。また、長時間使用中、表層にＭｎ系酸化物を形成してスケール密着性向上に寄与する。このため、Ｍｎ含有量は、０．０１％以上とする。
Ｍｎ（マンガン）は、脱酸元素として利用する他、高温強度を向上させる元素である。また、長時間使用中、表層にＭｎ系酸化物を形成してスケール密着性向上に寄与する。このため、Ｍｎ含有量は、０．０１％以上とする。
【0023】
しかしながら、Ｍｎが過剰に含有されると、常温での均一伸びを低下させる他、ＭｎＳを形成して、耐食性および耐酸化性を低下させる。このため、Ｍｎ含有量は、１．０％以下とする。さらに、高温延性、スケール密着性を高めるとともに、異常酸化、特に、酸化増量を抑制することを考慮すると、Ｍｎ含有量は、０．０５～０．８％とするのが好ましく、０．１０～０．５％とするのがより好ましく、０．１１～０．３％とするのがさらに好ましい。
【0024】
Ｐ：０．０１～０．１０％
Ｐ（リン）は、製造時における熱間加工性および凝固割れを助長する元素である。このため、Ｐ含有量は、０．１０％以下とする。Ｐ含有量は、極力低減するのが好ましいが、Ｐを過剰に低減すると、精錬コストを上昇させる。このため、Ｐ含有量は、０．０１％以上とする。さらに、製造コストを低下させる観点から、Ｐ含有量は、０．０２～０．０６％とするのが好ましく、０．０３～０．０５％とするのがより好ましい。
Ｐ（リン）は、製造時における熱間加工性および凝固割れを助長する元素である。このため、Ｐ含有量は、０．１０％以下とする。Ｐ含有量は、極力低減するのが好ましいが、Ｐを過剰に低減すると、精錬コストを上昇させる。このため、Ｐ含有量は、０．０１％以上とする。さらに、製造コストを低下させる観点から、Ｐ含有量は、０．０２～０．０６％とするのが好ましく、０．０３～０．０５％とするのがより好ましい。
【0025】
Ｓ：０．０００１～０．０１０％
Ｓ（硫黄）は、熱間加工性および耐食性を低下させる元素である。また、粗大な硫化物（ＭｎＳ）が形成されると、鋼板の介在物清浄性が著しく低下する。このため、Ｓ含有量は、０．０１０％以下とする。しかしながら、Ｓの過度な低減は、精錬コストの増加に繋がる。このため、Ｓ含有量は、０．０００１％以上とする。耐酸化性および製造コストの観点から、Ｓ含有量は、０．０００５～０．００５％とするのがより好ましい。
Ｓ（硫黄）は、熱間加工性および耐食性を低下させる元素である。また、粗大な硫化物（ＭｎＳ）が形成されると、鋼板の介在物清浄性が著しく低下する。このため、Ｓ含有量は、０．０１０％以下とする。しかしながら、Ｓの過度な低減は、精錬コストの増加に繋がる。このため、Ｓ含有量は、０．０００１％以上とする。耐酸化性および製造コストの観点から、Ｓ含有量は、０．０００５～０．００５％とするのがより好ましい。
【0026】
Ｃｒ：１６．０～２０．０％
Ｃｒ（クロム）は、耐食性および耐酸化性を向上させる元素である。排気部品環境において、異常酸化および凝縮水腐食を抑制する観点から、Ｃｒ含有量は、１６．０％以上とする。しかしながら、Ｃｒが過剰に含有されると、素材を硬質化させる他、製造コストを増加させる。このため、Ｃｒ含有量は、２０．０％以下とする。さらに、加工性、製造性、および製造コストの観点から、Ｃｒ含有量は、１６．５～１９．０％とするのが好ましく、１７．０～１８．０％とするのがより好ましい。
Ｃｒ（クロム）は、耐食性および耐酸化性を向上させる元素である。排気部品環境において、異常酸化および凝縮水腐食を抑制する観点から、Ｃｒ含有量は、１６．０％以上とする。しかしながら、Ｃｒが過剰に含有されると、素材を硬質化させる他、製造コストを増加させる。このため、Ｃｒ含有量は、２０．０％以下とする。さらに、加工性、製造性、および製造コストの観点から、Ｃｒ含有量は、１６．５～１９．０％とするのが好ましく、１７．０～１８．０％とするのがより好ましい。
【0027】
Ｃｕ：１．０～１．５％
Ｃｕ（銅）は、析出強化により高温強度を向上させる元素である。これは、ε－Ｃｕが析出することによる析出硬化作用であり、１．０％以上、Ｃｕを含有することで発現する。このため、Ｃｕ含有量は、１．０％以上とする。しかしながら、Ｃｕが過剰に含有されると、素材を硬質化させ、均一伸びおよび破断伸びの低下が生じやすくなる。また、常温耐力が高くなり、プレス成形性等の部品製造性に支障が生じる。さらに、高温域でオーステナイト相が形成されて表面に異常酸化が生じやすくなる。このため、Ｃｕ含有量は、１．５％以下とする。製造性およびスケール密着性を考慮すると、１．０５～１．４％とするのが好ましく、１．１５～１．３％とするのがより好ましい。
Ｃｕ（銅）は、析出強化により高温強度を向上させる元素である。これは、ε－Ｃｕが析出することによる析出硬化作用であり、１．０％以上、Ｃｕを含有することで発現する。このため、Ｃｕ含有量は、１．０％以上とする。しかしながら、Ｃｕが過剰に含有されると、素材を硬質化させ、均一伸びおよび破断伸びの低下が生じやすくなる。また、常温耐力が高くなり、プレス成形性等の部品製造性に支障が生じる。さらに、高温域でオーステナイト相が形成されて表面に異常酸化が生じやすくなる。このため、Ｃｕ含有量は、１．５％以下とする。製造性およびスケール密着性を考慮すると、１．０５～１．４％とするのが好ましく、１．１５～１．３％とするのがより好ましい。
【0028】
Ｍｏ：０．０２～０．５０％
Ｍｏ（モリブデン）は、耐食性および耐酸化性を向上させる他、固溶強化により高温強度を向上させる元素である。このため、Ｍｏ含有量は、０．０２％以上とする。しかしながら、Ｍｏは高価であるとともに、常温における均一伸びを低下させる。このため、Ｍｏ含有量は、０．５０％以下とする。さらに、介在物清浄性、製造性、コストおよび高温強度の向上の観点から、Ｍｏ含有量は、０．１１～０．４０％以下とするのが好ましく、０．１５～０．３０％とするのがより好ましい。
Ｍｏ（モリブデン）は、耐食性および耐酸化性を向上させる他、固溶強化により高温強度を向上させる元素である。このため、Ｍｏ含有量は、０．０２％以上とする。しかしながら、Ｍｏは高価であるとともに、常温における均一伸びを低下させる。このため、Ｍｏ含有量は、０．５０％以下とする。さらに、介在物清浄性、製造性、コストおよび高温強度の向上の観点から、Ｍｏ含有量は、０．１１～０．４０％以下とするのが好ましく、０．１５～０．３０％とするのがより好ましい。
【0029】
Ｔｉ：０．０５～０．３０％
Ｔｉ（チタン）は、Ｃ、Ｎ、およびＳと結合して、耐食性および耐粒界腐食性を向上させる元素である。また、Ｎｂと複合添加することで、高温強度および高温延性を向上させるとともに、高温疲労特性および熱疲労特性も向上させる。このため、Ｔｉ含有量は、０．０５％以上とする。
Ｔｉ（チタン）は、Ｃ、Ｎ、およびＳと結合して、耐食性および耐粒界腐食性を向上させる元素である。また、Ｎｂと複合添加することで、高温強度および高温延性を向上させるとともに、高温疲労特性および熱疲労特性も向上させる。このため、Ｔｉ含有量は、０．０５％以上とする。
【0030】
しかしながら、Ｔｉが過剰に含有されると、疲労破壊等の起点になり得る粗大なＴｉ炭窒化物を生じやすくなったり、鋳造段階でのノズル詰まりが生じやすくなる。この結果、製造性を著しく低下させる。このため、Ｔｉ含有量は、０．３０％以下とする。耐塩害腐食性、耐凝縮水腐食性、高温強度、溶接部の粒界腐食性および製造コストの観点から、Ｔｉ含有量は、０．０８～０．２５％とするのが好ましく、０．１０～０．１９％とするのがより好ましい。
【0031】
Ｎｂ：０．０５～０．２０％
Ｎｂ（ニオブ）は、固溶強化により高温強度を向上させる元素である。また、およそ７５０℃で、Ｌａｖｅｓ相（主にＦｅ２Ｎｂ）として、微細に析出することでも、高温強度を向上させる。加えて、Ｔｉと同様に、Ｃ、およびＮと結合して、耐食性および耐粒界腐食性を向上させる。このため、Ｎｂ含有量は、０．０５％以上とする。しかしながら、Ｎｂが過剰に含有されると、熱間加工性が著しく低下する上に再結晶温度が上昇する。このため、Ｎｂ含有量は、０．２０％以下とする。耐塩害腐食性、耐凝縮水腐食性、高温強度、溶接部の粒界腐食性および製造コストの観点から、Ｎｂ含有量は、０．０８～０．１８％とするのが好ましく、０．１０～０．１６％とするのがより好ましい。
Ｎｂ（ニオブ）は、固溶強化により高温強度を向上させる元素である。また、およそ７５０℃で、Ｌａｖｅｓ相（主にＦｅ２Ｎｂ）として、微細に析出することでも、高温強度を向上させる。加えて、Ｔｉと同様に、Ｃ、およびＮと結合して、耐食性および耐粒界腐食性を向上させる。このため、Ｎｂ含有量は、０．０５％以上とする。しかしながら、Ｎｂが過剰に含有されると、熱間加工性が著しく低下する上に再結晶温度が上昇する。このため、Ｎｂ含有量は、０．２０％以下とする。耐塩害腐食性、耐凝縮水腐食性、高温強度、溶接部の粒界腐食性および製造コストの観点から、Ｎｂ含有量は、０．０８～０．１８％とするのが好ましく、０．１０～０．１６％とするのがより好ましい。
【0032】
Ａｌ：０．００３～０．５０％
Ａｌ（アルミニウム）は、脱酸元素として作用し、介在物清浄性を向上させる。このため、Ａｌ含有量は、０．００３％以上とする。しかしながら、Ａｌが過剰に含有されると、酸洗性を低下させて、表面粗さを増加させる。また、介在物の量が多くなるため、疲労亀裂の起点となって、疲労強度を低下させる。このため、Ａｌ含有量は、０．５０％以下とする。
Ａｌ（アルミニウム）は、脱酸元素として作用し、介在物清浄性を向上させる。このため、Ａｌ含有量は、０．００３％以上とする。しかしながら、Ａｌが過剰に含有されると、酸洗性を低下させて、表面粗さを増加させる。また、介在物の量が多くなるため、疲労亀裂の起点となって、疲労強度を低下させる。このため、Ａｌ含有量は、０．５０％以下とする。
【0033】
なお、精錬コストおよび表面性状の観点から、Ａｌ含有量は、０．０１０～０．３０％とするのが好ましい。さらに、熱間加工性の観点から、Ａｌ含有量は、０．０２０～０．１５％とするのがより好ましい。
【0034】
Ｃｏ：０．００３～０．２０％
Ｃｏ（コバルト）は、耐食性および高温強度の向上に寄与する。このため、Ｃｏ含有量は、０．００３％以上とする。耐塩害腐食性、耐凝縮水腐食性、および高温強度の観点から、０．００５％以上とするのが好ましく、０．０１０％以上とするのがより好ましい。しかしながら、Ｃｏが０．２０％を超えて含有されると、鋼板の硬質化、製造時における靭性の低下、および製造コストの増加につながる。このため、Ｃｏ含有量は、０．２０％以下とする。製造性および精錬コストを考慮すると、Ｃｏ含有量は、０．１５％以下とするのが好ましく、０．１０％以下とするのがより好ましい。
Ｃｏ（コバルト）は、耐食性および高温強度の向上に寄与する。このため、Ｃｏ含有量は、０．００３％以上とする。耐塩害腐食性、耐凝縮水腐食性、および高温強度の観点から、０．００５％以上とするのが好ましく、０．０１０％以上とするのがより好ましい。しかしながら、Ｃｏが０．２０％を超えて含有されると、鋼板の硬質化、製造時における靭性の低下、および製造コストの増加につながる。このため、Ｃｏ含有量は、０．２０％以下とする。製造性および精錬コストを考慮すると、Ｃｏ含有量は、０．１５％以下とするのが好ましく、０．１０％以下とするのがより好ましい。
【0035】
Ｎｉ：０．０１～０．３０％
Ｎｉ（ニッケル）は、フェライト系ステンレス鋼の靭性を改善する他、成型時の脆性割れを防止する元素である。このため、Ｎｉ含有量は、０．０１％以上とする。しかしながら、Ｎｉが過剰に含有されると、オーステナイト相の析出によって、異常酸化の誘発、熱疲労特性および耐凝縮水腐食性の低下を招く。このため、Ｎｉ含有量は、０．３０％以下とする。製造性、異常酸化の抑制、熱疲労特性、耐塩害腐食性、および耐凝縮水腐食性の観点から、Ｎｉ含有量は、０．０１～０．１０％とするのが好ましく、０．０１～０．０８％とするのがより好ましい。
Ｎｉ（ニッケル）は、フェライト系ステンレス鋼の靭性を改善する他、成型時の脆性割れを防止する元素である。このため、Ｎｉ含有量は、０．０１％以上とする。しかしながら、Ｎｉが過剰に含有されると、オーステナイト相の析出によって、異常酸化の誘発、熱疲労特性および耐凝縮水腐食性の低下を招く。このため、Ｎｉ含有量は、０．３０％以下とする。製造性、異常酸化の抑制、熱疲労特性、耐塩害腐食性、および耐凝縮水腐食性の観点から、Ｎｉ含有量は、０．０１～０．１０％とするのが好ましく、０．０１～０．０８％とするのがより好ましい。
【0036】
Ｂ：０．０００１～０．００５０％
Ｂ（ボロン）は、熱間加工性を向上させる効果を有する。また、常温での加工硬化および二次加工割れを抑制する場合もある。このため、Ｂ含有量は、０．０００１％以上とする。しかしながら、Ｂが過剰に含有されると、ホウ炭化物の形成が生じ、鋼板の介在物清浄度および耐粒界腐食性が低下する。このため、Ｂ含有量は、０．００５０％以下とする。精錬コストおよび延性の観点から、Ｂ含有量は、０．０００２～０．００３０％とするのが好ましく、０．０００３～０．００１０％とするのがより好ましい。
Ｂ（ボロン）は、熱間加工性を向上させる効果を有する。また、常温での加工硬化および二次加工割れを抑制する場合もある。このため、Ｂ含有量は、０．０００１％以上とする。しかしながら、Ｂが過剰に含有されると、ホウ炭化物の形成が生じ、鋼板の介在物清浄度および耐粒界腐食性が低下する。このため、Ｂ含有量は、０．００５０％以下とする。精錬コストおよび延性の観点から、Ｂ含有量は、０．０００２～０．００３０％とするのが好ましく、０．０００３～０．００１０％とするのがより好ましい。
【0037】
Ｎ：０．００１～０．０２０％
Ｎ（窒素）は、Ｃと同様に、耐食性および高温強度の低下を引き起こすため、低減するのが好ましい。このため、Ｎ含有量は、０．０２０％以下とする。しかしながら、Ｎが過剰に低減されると、精錬コストが増加する。Ｎ含有量は、０．００３～０．０１５％とするが好ましく、０．００４～０．０１３％とするのがより好ましい。
Ｎ（窒素）は、Ｃと同様に、耐食性および高温強度の低下を引き起こすため、低減するのが好ましい。このため、Ｎ含有量は、０．０２０％以下とする。しかしながら、Ｎが過剰に低減されると、精錬コストが増加する。Ｎ含有量は、０．００３～０．０１５％とするが好ましく、０．００４～０．０１３％とするのがより好ましい。
【0038】
上記の元素に加えて、さらに、Ｍｇ、Ｃａ、Ｖ、Ｗ、Ｚｒ、ＲＥＭ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｔａ、ＨｆおよびＢｉから選択される一種以上を、以下に示す範囲において含有させてもよい。各元素の限定理由について説明する。
【0039】
Ｍｇ：０～０．００１０％
Ｍｇ（マグネシウム）は、脱酸元素として作用し介在物清浄度を向上させ、耐食性を改善する効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｍｇが過剰に含有されると、溶接性および耐食性が低下する。このため、Ｍｇ含有量は、０．００１０％以下とする。一方、上記効果を得るためには、Ｍｇ含有量は、０．０００１％以上とする。耐凝縮水腐食性および溶接性の観点においては、Ｍｇ含有量は、０．０００１５～０．０００８％とするのが好ましく、０．０００１５～０．０００５％とするのが好ましい。
Ｍｇ（マグネシウム）は、脱酸元素として作用し介在物清浄度を向上させ、耐食性を改善する効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｍｇが過剰に含有されると、溶接性および耐食性が低下する。このため、Ｍｇ含有量は、０．００１０％以下とする。一方、上記効果を得るためには、Ｍｇ含有量は、０．０００１％以上とする。耐凝縮水腐食性および溶接性の観点においては、Ｍｇ含有量は、０．０００１５～０．０００８％とするのが好ましく、０．０００１５～０．０００５％とするのが好ましい。
【0040】
Ｃａ：０～０．００５０％
Ｃａ（カルシウム）は、脱硫に作用し介在物清浄度を向上させ、耐食性を改善する効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｃａが、０．００５０％を超えて含有されると、水溶性の介在物であるＣａＳが形成する。この結果、鋼板の介在物清浄性および耐食性が著しく低下する。このため、Ｃａ含有量は、０．００５０％以下とする。一方、上記効果を得るためには、Ｃａ含有量は、０．０００１％以上とするのが好ましい。さらに、製造性および表面性状の観点から、Ｃａ含有量は、０．０００５～０．００２０％とするのが好ましく、０．０００７～０．００２０％とするのがより好ましい。
Ｃａ（カルシウム）は、脱硫に作用し介在物清浄度を向上させ、耐食性を改善する効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｃａが、０．００５０％を超えて含有されると、水溶性の介在物であるＣａＳが形成する。この結果、鋼板の介在物清浄性および耐食性が著しく低下する。このため、Ｃａ含有量は、０．００５０％以下とする。一方、上記効果を得るためには、Ｃａ含有量は、０．０００１％以上とするのが好ましい。さらに、製造性および表面性状の観点から、Ｃａ含有量は、０．０００５～０．００２０％とするのが好ましく、０．０００７～０．００２０％とするのがより好ましい。
【0041】
Ｖ：０～０．５０％
Ｖ（バナジウム）は、耐食性を向上させる効果を有する。また、Ｖは、炭化物および窒化物を形成し、高温強度を向上させる効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｖが過剰に含有されると、製造コストが増加する。加えて、異常酸化限界温度が低下する。このため、Ｖ含有量は、０．５０％以下とする。一方、上記効果を得るためには、Ｖ含有量は、０．０１％以上とすることが好ましい。Ｖ含有量は、０．０２～０．２０％とするのが好ましく、０．０２５～０．１５％とするのがより好ましい。
Ｖ（バナジウム）は、耐食性を向上させる効果を有する。また、Ｖは、炭化物および窒化物を形成し、高温強度を向上させる効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｖが過剰に含有されると、製造コストが増加する。加えて、異常酸化限界温度が低下する。このため、Ｖ含有量は、０．５０％以下とする。一方、上記効果を得るためには、Ｖ含有量は、０．０１％以上とすることが好ましい。Ｖ含有量は、０．０２～０．２０％とするのが好ましく、０．０２５～０．１５％とするのがより好ましい。
【0042】
Ｗ：０～３．０％
Ｗ（タングステン）は、Ｍｏと同様、固溶強化により高温強度および耐食性を向上させる効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｗが３．０％を超えて含有されると、硬質化、製造時の靭性劣化、および製造コストの増加につながる。このため、Ｗ含有量は、３．０％以下とする。さらに、製造性および精錬コストの観点から、Ｗ含有量は、２．０％以下とするのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ｗ含有量は、０．０２％以上とするのが好ましい。Ｗ含有量は、０．１０～１．５％とするのがより好ましい。
Ｗ（タングステン）は、Ｍｏと同様、固溶強化により高温強度および耐食性を向上させる効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｗが３．０％を超えて含有されると、硬質化、製造時の靭性劣化、および製造コストの増加につながる。このため、Ｗ含有量は、３．０％以下とする。さらに、製造性および精錬コストの観点から、Ｗ含有量は、２．０％以下とするのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ｗ含有量は、０．０２％以上とするのが好ましい。Ｗ含有量は、０．１０～１．５％とするのがより好ましい。
【0043】
Ｚｒ：０～０．１０％
Ｚｒ（ジルコニウム）は、ＴｉおよびＮｂと同様に、ＣまたはＮと結合して、炭化物および窒化物を形成し、高温強度、耐酸化性および溶接部の粒界腐食性を向上させる。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｚｒが、０．１０％を超えて含有されると、製造性の著しい低下、および製造コストの増加を招く。このため、Ｚｒ含有量は、０．１０％以下とする。製造性および精錬コストの観点から、Ｚｒ含有量は、０．０８％以下とするのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ｚｒ含有量は、０．０１％以上とするのが好ましく、０．０３％以上とするのがより好ましい。
Ｚｒ（ジルコニウム）は、ＴｉおよびＮｂと同様に、ＣまたはＮと結合して、炭化物および窒化物を形成し、高温強度、耐酸化性および溶接部の粒界腐食性を向上させる。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｚｒが、０．１０％を超えて含有されると、製造性の著しい低下、および製造コストの増加を招く。このため、Ｚｒ含有量は、０．１０％以下とする。製造性および精錬コストの観点から、Ｚｒ含有量は、０．０８％以下とするのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ｚｒ含有量は、０．０１％以上とするのが好ましく、０．０３％以上とするのがより好ましい。
【0044】
ＲＥＭ：０～０．１０％
ＲＥＭ（希土類元素）は、耐酸化性を向上させる効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、ＲＥＭを過剰に含有させると、鋳造時に溶鋼を流すノズルに、ＲＥＭを含む酸化物を形成してノズル閉塞を起こしたり、ＲＥＭを含む硫化物が形成して耐食性を低下させたりする。このため、ＲＥＭ含有量は、０．１０％以下とする。一方、上記効果を得るためには、ＲＥＭ含有量は、０．００５％以上とするのが好ましい。ＲＥＭ含有量は、０．０１０～０．０７％とするのがより好ましい。
ＲＥＭ（希土類元素）は、耐酸化性を向上させる効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、ＲＥＭを過剰に含有させると、鋳造時に溶鋼を流すノズルに、ＲＥＭを含む酸化物を形成してノズル閉塞を起こしたり、ＲＥＭを含む硫化物が形成して耐食性を低下させたりする。このため、ＲＥＭ含有量は、０．１０％以下とする。一方、上記効果を得るためには、ＲＥＭ含有量は、０．００５％以上とするのが好ましい。ＲＥＭ含有量は、０．０１０～０．０７％とするのがより好ましい。
【0045】
ＲＥＭは、Ｓｃ、Ｙおよびランタノイドの合計１７元素を指し、上記ＲＥＭ含有量はこれらの元素の合計含有量を意味する。ＲＥＭは、工業的には、ミッシュメタルの形で添加されることが多い。
【0046】
Ｓｎ：０～０．５０％
Ｓｎ（スズ）は、耐食性、高温強度の向上に寄与するため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｓｎが０．５０％を超えて含有されると、製造時にスラブ割れが生じる場合がある。このため、Ｓｎ含有量は、０．５０％以下とする。さらに、製造性および精錬コストの観点から、Ｓｎ含有量は、０．３０％以下とするのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ｓｎ含有量は、０．００５％以上とするのが好ましく、０．０３％以上とするのがより好ましい。
Ｓｎ（スズ）は、耐食性、高温強度の向上に寄与するため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｓｎが０．５０％を超えて含有されると、製造時にスラブ割れが生じる場合がある。このため、Ｓｎ含有量は、０．５０％以下とする。さらに、製造性および精錬コストの観点から、Ｓｎ含有量は、０．３０％以下とするのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ｓｎ含有量は、０．００５％以上とするのが好ましく、０．０３％以上とするのがより好ましい。
【0047】
Ｓｂ：０～０．５０％
Ｓｂ（アンチモン）は、粒界に偏析して高温強度を向上させる効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｓｂが０．５０％を超えて含有されると偏析が生じ、溶接時に割れが発生する。このため、Ｓｂ含有量は、０．５０％以下とする。一方、上記効果を得るためには、Ｓｂ含有量は、０．００５％以上とするのが好ましい。高温特性、靭性および製造コストを考慮すると、Ｓｂ含有量は、０．０３～０．３０％とするのが好ましい。
Ｓｂ（アンチモン）は、粒界に偏析して高温強度を向上させる効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｓｂが０．５０％を超えて含有されると偏析が生じ、溶接時に割れが発生する。このため、Ｓｂ含有量は、０．５０％以下とする。一方、上記効果を得るためには、Ｓｂ含有量は、０．００５％以上とするのが好ましい。高温特性、靭性および製造コストを考慮すると、Ｓｂ含有量は、０．０３～０．３０％とするのが好ましい。
【0048】
Ｇａ：０～０．３０％
Ｇａ（ガリウム）は、耐食性向上および水素脆化を抑制するため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｇａが０．３０％を超えて含有されると、粗大硫化物が生成し、部品加工性が低下する。このため、Ｇａ含有量は、０．３０％以下とする。一方、上記効果を得るためには、Ｇａ含有量は、０．０００２％以上とするのが好ましい。さらに、製造性および製造コストの観点から、Ｇａ含有量は、０．００２～０．１０％とするのがより好ましい。
Ｇａ（ガリウム）は、耐食性向上および水素脆化を抑制するため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｇａが０．３０％を超えて含有されると、粗大硫化物が生成し、部品加工性が低下する。このため、Ｇａ含有量は、０．３０％以下とする。一方、上記効果を得るためには、Ｇａ含有量は、０．０００２％以上とするのが好ましい。さらに、製造性および製造コストの観点から、Ｇａ含有量は、０．００２～０．１０％とするのがより好ましい。
【0049】
Ｔａ：０～１．０％
Ｈｆ：０～１．０％
Ｂｉ：０～０．０２％
Ｔａ（タンタル）は、高温強度を向上させる効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｔａが過剰に含有されると、製造コストが増加する。このため、Ｔａ含有量は、１．０％以下とする。一方、上記効果を得るためには、Ｔａ含有量は、０．００１％以上とするのが好ましい。また、強度をさらに高めるためには、Ｔａ含有量は、０．０１～０．２％とするのがより好ましい。
Ｈｆ：０～１．０％
Ｂｉ：０～０．０２％
Ｔａ（タンタル）は、高温強度を向上させる効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｔａが過剰に含有されると、製造コストが増加する。このため、Ｔａ含有量は、１．０％以下とする。一方、上記効果を得るためには、Ｔａ含有量は、０．００１％以上とするのが好ましい。また、強度をさらに高めるためには、Ｔａ含有量は、０．０１～０．２％とするのがより好ましい。
【0050】
同様の理由により、Ｈｆ（ハフニウム）も必要に応じて含有させてもよい。このため、Ｈｆ含有量は、１．０％以下とする。また、同様の理由により、Ｈｆ含有量は、０．００１％以上とするのが好ましい。Ｈｆ含有量は、０．０１～０．２％とするのがより好ましい。
【0051】
同様の理由により、Ｂｉ（ビスマス）も必要に応じて含有させてもよい。このため、Ｂｉ含有量は、０．０２％以下とする。また、同様の理由により、Ｂｉ含有量は、０．００１％以上とするのが好ましい。Ｂｉ含有量は、０．００５～０．０１５％とするのがより好ましい。
【0052】
本実施形態の化学組成において、残部はＦｅおよび不純物である。ここで「不純物」とは、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、本実施形態に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。なお、Ａｓ、Ｐｂ等の一般的な有害な元素や不純物元素はできるだけ低減することが望ましい。
【0053】
（ｉ）式
本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板は、高温強度と耐凝縮水腐食性とを両立させるために、（ｉ）式を満足する。
本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板は、高温強度と耐凝縮水腐食性とを両立させるために、（ｉ）式を満足する。
【0054】
１０４Ｃｕ―１０９１６Ｎｉ＋２３９Ｓｉ＋４４１４２Ｃｏ＋５０１Ｍｏ＋３７７Ｎｂ≧０ ・・・（ｉ）
但し、上記式中の各元素記号はフェライト系ステンレス鋼に含まれる各元素の含有量（質量％）を表し、含有されない場合はゼロとする。
但し、上記式中の各元素記号はフェライト系ステンレス鋼に含まれる各元素の含有量（質量％）を表し、含有されない場合はゼロとする。
【0055】
（ｉ）式を満足することで、耐凝縮水腐食性および高温強度の二つの特性を向上させることができる。（ｉ）式の元素の中で、耐凝縮水腐食性に影響を与えるのは、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、ＳｉおよびＭｏである。また、（ｉ）式の元素の中で、高温強度に影響を与えるのは、Ｃｕ、およびＮｂである。従って、これら元素の含有量が（ｉ）式を満足するように、調整する必要がある。
【0056】
耐凝縮水腐食性に関し、特に、ＣｏおよびＭｏは固溶してステンレス鋼表面に形成される保護性を有する不働態皮膜を強化し、耐凝縮水腐食性を向上させる効果がある。また、Ｓｉは、予加熱時に内部酸化して不働態皮膜を強化し、耐凝縮水腐食性を向上させる効果がある。なお、耐塩害腐食性についても耐凝縮水腐食性と同様、高温強度と両立させることができる。
【0057】
高温強度に関し、Ｃｕは、Ｃｕ粒子（主にε－Ｃｕやｂｃｃ－Ｃｕ）として析出分散することによる析出強化で高温強度を向上させる。また、Ｍｏは固溶強化により高温強度を向上させる。さらに、Ｎｂは、固溶強化とＬａｖｅｓ相（主にＦｅ２Ｎｂ）として微細析出することによる析出強化とにより、高温強度を向上させる。従って、Ｃｕ、ＭｏおよびＮｂの複合的な強化機構により、高温強度を向上させることができる。
【0058】
２．Ｎｂ析出物の面積率
本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板は、高温強度をさらに、高めるために、Ｎｂ析出物の面積率を制御する。具体的には、Ｎｂ析出物の面積率を５％以下とするのが好ましい。鋼板中に析出物として存在するＮｂ量は少量にして、固溶強化に寄与する固溶Ｎｂ量および、使用環境中に微細析出して析出強化に寄与するＬａｖｅｓ相（主にＦｅ３Ｎｂ）を生成するために十分なＮｂ量を確保するためである。なお、製造コストの観点からＮｂ析出物の面積率は２％以下とするのが好ましい。Ｎｂ析出物の面積率は、可能な限り、低い方が好ましく、下限は、０％であるのが好ましい。
本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板は、高温強度をさらに、高めるために、Ｎｂ析出物の面積率を制御する。具体的には、Ｎｂ析出物の面積率を５％以下とするのが好ましい。鋼板中に析出物として存在するＮｂ量は少量にして、固溶強化に寄与する固溶Ｎｂ量および、使用環境中に微細析出して析出強化に寄与するＬａｖｅｓ相（主にＦｅ３Ｎｂ）を生成するために十分なＮｂ量を確保するためである。なお、製造コストの観点からＮｂ析出物の面積率は２％以下とするのが好ましい。Ｎｂ析出物の面積率は、可能な限り、低い方が好ましく、下限は、０％であるのが好ましい。
【0059】
Ｎｂ析出物の面積率は、以下の手順で測定すればよい。圧延方向および板厚方向と平行な断面（Ｌ断面）を観察面として、熱硬化樹脂に埋め込み、機械研磨にて鏡面研磨した後、エネルギー分散型Ｘ線分光分析装置（以下、「ＥＤＳ」という。）を付属した走査型電子顕微鏡（以下、「ＳＥＭ」という。）を用いて観察、分析して算出した。
【0060】
測定範囲は、板厚中心から板厚の１／４部の領域の範囲とし、１０００倍で１０視野観察し、画像解析により求めたＮｂを含有する析出物の面積の平均値を視野面積で除して、Ｎｂ析出物の面積率とした。ここで、Ｎｂを含有する析出物はＮｂを１．０ｗｔ％以上含有するものと定義する。
【0061】
３．目標とする特性
本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板では、６００～９００℃程度の環境に曝される排気マニホールドなどの自動車排気部品向けとして従来適用されてきた、高Ｎｂ含有鋼と同等以上の高温強度を有することを目標とする。すなわち、高温強度において、８５０℃の０．２％耐力が１８ＭＰａ以上であり、かつ７００℃の０．２％耐力が１００ＭＰａ以上であることを目標とする特性とする。
本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板では、６００～９００℃程度の環境に曝される排気マニホールドなどの自動車排気部品向けとして従来適用されてきた、高Ｎｂ含有鋼と同等以上の高温強度を有することを目標とする。すなわち、高温強度において、８５０℃の０．２％耐力が１８ＭＰａ以上であり、かつ７００℃の０．２％耐力が１００ＭＰａ以上であることを目標とする特性とする。
【0062】
また、耐凝縮水腐食性については、大気中、４００℃、８時間の前熱処理を施した後、ＪＡＳＯ Ｍ６１１－９２ Ａ法に準拠した凝縮水腐食試験（温度：８０℃、時間：６００時間）を行った場合に、最大腐食深さが４００μｍ以下であることを目標とする特性とする。
【0063】
なお、本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板では、上記の高温強度と耐凝縮水腐食性を課題としているが、例えば、塩害に対する耐食性、すなわち、耐塩害腐食性についても、同様に、高めることができる。耐塩害腐食性については、大気中、４００℃、８時間の前熱処理を施した後、ＪＡＳＯ Ｍ ６０９－９１法に準拠した塩害腐食試験（サイクル数：１８０サイクル）を行った場合に、最大腐食深さが１６０μｍ以下であることが好ましい。
【0064】
４．製造方法
本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板は、例えば、以下のような製造方法により、安定して製造することができる。すなわち、本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板は、製鋼－熱間圧延－焼鈍・酸洗－冷間圧延－焼鈍・酸洗、または、製鋼－熱間圧延－酸洗－冷間圧延－焼鈍・酸洗の工程を経て製造されるのが好ましい。以下、各工程について、具体的に説明する。
本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板は、例えば、以下のような製造方法により、安定して製造することができる。すなわち、本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板は、製鋼－熱間圧延－焼鈍・酸洗－冷間圧延－焼鈍・酸洗、または、製鋼－熱間圧延－酸洗－冷間圧延－焼鈍・酸洗の工程を経て製造されるのが好ましい。以下、各工程について、具体的に説明する。
【0065】
４－１．製鋼工程
上記の化学組成を有する鋼を、電気炉溶製または転炉で溶製し、続いて２次精錬を行うのが好ましい。溶製した鋼は、公知の鋳造方法（連続鋳造など）に従ってスラブとする。連続鋳造時に、介在物の過度な混入を避けるために、連続鋳造前に沈静時間を設けることが有効であり、連続鋳造前に沈静時間を１分間以上設けるとよい。
上記の化学組成を有する鋼を、電気炉溶製または転炉で溶製し、続いて２次精錬を行うのが好ましい。溶製した鋼は、公知の鋳造方法（連続鋳造など）に従ってスラブとする。連続鋳造時に、介在物の過度な混入を避けるために、連続鋳造前に沈静時間を設けることが有効であり、連続鋳造前に沈静時間を１分間以上設けるとよい。
【0066】
４－２．熱間圧延工程
上述の製鋼工程で、得られたスラブは、連続圧延で熱間圧延され、熱延板となる。熱間圧延の際の条件は、後述する冷却条件を除き、特に、限定されない。スラブの厚さ、熱間圧延における圧下率は適宜選択すればよいが、例えば、スラブの加熱温度は、１０３０～１２００℃の範囲とするのが好ましい。
上述の製鋼工程で、得られたスラブは、連続圧延で熱間圧延され、熱延板となる。熱間圧延の際の条件は、後述する冷却条件を除き、特に、限定されない。スラブの厚さ、熱間圧延における圧下率は適宜選択すればよいが、例えば、スラブの加熱温度は、１０３０～１２００℃の範囲とするのが好ましい。
【0067】
熱間圧延後、熱延板は巻き取られ、冷却が冷却される。巻き取りから巻き取り後の冷却中に、Ｎｂ析出物、例えば、Ｎｂ（Ｃ，Ｎ）、Ｌａｖｅｓ相が析出することを抑制するのが好ましく、冷却速度を高めるのが好ましい。Ｎｂ析出物の面積率を５％以下にするためである。
【0068】
このため、熱間圧延後の冷却速度は、５０℃／ｓ以上とするのが好ましい。製造性を考慮すると、７０℃／ｓ以上がより好ましい。なお、熱間圧延後に、再結晶を促すため、必要に応じて、焼鈍してもよい。焼鈍を行う場合は、９００～１２００℃で１０～２００秒の範囲で行うのが好ましい。そして、焼鈍を行った場合は、焼鈍後の冷却速度を５０℃／ｓ以上とすればよい。なお、熱間圧延後（焼鈍を実施する場合は焼鈍後）の鋼板は、通常、酸洗処理が行われる。
【0069】
４－３．冷間圧延および焼鈍工程
続いて、所定の板厚に冷間圧延する。なお、冷間圧延の圧下率は適宜選択すればよい。また、冷間圧延機のロール径は適宜選択すればよい。冷間圧延後は、冷延板焼鈍と酸洗処理を行えばよい。本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板は、再結晶温度の低温化を狙ってＮｂ量を少量にしている。このため、焼鈍温度は、８７０～９８０℃の範囲とし、焼鈍時間は１～１２０秒の範囲とするのが好ましい。
続いて、所定の板厚に冷間圧延する。なお、冷間圧延の圧下率は適宜選択すればよい。また、冷間圧延機のロール径は適宜選択すればよい。冷間圧延後は、冷延板焼鈍と酸洗処理を行えばよい。本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板は、再結晶温度の低温化を狙ってＮｂ量を少量にしている。このため、焼鈍温度は、８７０～９８０℃の範囲とし、焼鈍時間は１～１２０秒の範囲とするのが好ましい。
【0070】
冷延板の焼鈍は、冷間圧延のパスの間に行なってもよく、またバッチ式焼鈍でも連続式焼鈍でもよい。冷間圧延後、最終焼鈍の冷却中は、Ｃｕ粒子およびＮｂを含有するＬａｖｅｓ相など、高温強度に影響を与える析出物が析出する。これらの析出物は鋼板中の析出量をできる限り抑制して使用環境中で析出させることで、効果的に高温強度を向上できる。このため、冷間圧延後の最終焼鈍後の冷却に関し、上記析出物が析出しやすい、８００～３５０℃までの温度域における冷却速度は、５℃／ｓ以上とするのが好ましい。８００～３５０℃までの温度域における冷却速度が５℃／ｓ未満であると、析出物が多量に析出し、加工性が低下しやすくなる場合がある。
【0071】
焼鈍および冷却後に酸洗処理を行うのが好ましい。酸洗処理では、焼鈍により鋼表面に形成されたスケールを除去することができる。酸洗方法は硫酸、硝弗酸、硝酸電解等の化学的デスケールのどの方法でもよく、その前処理として溶融アルカリ塩浸漬を行なってもよい。酸洗条件は、所望する鋼板の特性に応じ、適宜、調整すればよい。また、酸洗された鋼板は調質圧延、研磨工程を付与しても構わない。
【0072】
以下、実施例によって本発明に係るフェライト系ステンレス鋼板をより具体的に説明するが、本実施形態はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例0073】
表１に示す化学組成を有する鋼を、扁平１７ｋｇ鋳型に鋳造し、スラブを得た。続いて、得られたスラブを、１０５０℃で熱間圧延し５ｍｍ厚の熱延板とし、５．３～７０℃／ｓで冷却し、酸洗した。その後、冷間圧延を行い、９２０℃で１２０ｓ間の焼鈍し、８００℃から３５０℃までの温度域が、５．２～８．６℃／ｓの冷却速度となるよう冷却し、冷延焼鈍板を得た。得られた冷延焼鈍板を、酸洗をして２．０ｍｍ厚の鋼板（以下、「製品板」ともいう。）とした。
【0074】
【表1】
【0075】
得られた製品板について、Ｎｂ析出物の面積率、高温強度、耐凝縮水腐食性、塩害腐食試験、および常温延性について、調べた。
【0076】
（Ｎｂ析出物の面積率）
製品板のＬ断面を観察面として熱硬化樹脂に埋め込み、機械研磨にて鏡面研磨した後、ＥＤＳを付属したＳＥＭ（日本電子製、ＪＳＭ－ＩＴ５１０Ａ）を用いて観察、分析して、Ｎｂ析出物の面積率を測定した。
製品板のＬ断面を観察面として熱硬化樹脂に埋め込み、機械研磨にて鏡面研磨した後、ＥＤＳを付属したＳＥＭ（日本電子製、ＪＳＭ－ＩＴ５１０Ａ）を用いて観察、分析して、Ｎｂ析出物の面積率を測定した。
【0077】
測定範囲は板厚中心から板厚の１／４部の領域の範囲とし、１０００倍で１０視野観察し、画像解析により求めたＮｂ析出物の面積の平均値を視野面積で除して、Ｎｂ析出物の面積率とした。ここで、Ｎｂを含有する析出物はＮｂを１．０ｗｔ％以上含有するものと定義した。表中では、Ｎｂ析出物の面積率が１％以下のものを◎、５％以下のものを〇、１０％以下のものを△、１０％超のものを×とした。
【0078】
（常温延性）
常温延性は、以下の手順で評価した。具体的には、製品板から長手方向が圧延方向と平行となるようにＪＩＳ１３Ｂ号試験片を作製して引張試験を行い、破断伸び（全伸び）を測定した。常温の全伸びは、２７％以上のものを良好と判断し、〇とし、それ以外のものを×と記載した。
常温延性は、以下の手順で評価した。具体的には、製品板から長手方向が圧延方向と平行となるようにＪＩＳ１３Ｂ号試験片を作製して引張試験を行い、破断伸び（全伸び）を測定した。常温の全伸びは、２７％以上のものを良好と判断し、〇とし、それ以外のものを×と記載した。
【0079】
（高温強度）
高温強度は、７００℃および８５０℃で、引張試験を行うことで評価した。具体的には、製品板から圧延方向を長手方向と平行となるように、評点間距離３５ｍｍ、評点間内幅１０ｍｍのつば付き試験片を採取し、ＪＩＳＧ０５６７に準拠して引張試験を行った。上記試験には、島津製作所製オートグラフＡＧ－１００ｋＮＸを用いた。
高温強度は、７００℃および８５０℃で、引張試験を行うことで評価した。具体的には、製品板から圧延方向を長手方向と平行となるように、評点間距離３５ｍｍ、評点間内幅１０ｍｍのつば付き試験片を採取し、ＪＩＳＧ０５６７に準拠して引張試験を行った。上記試験には、島津製作所製オートグラフＡＧ－１００ｋＮＸを用いた。
【0080】
排気部品に適用可能な高温強度であるかを判断するため、７００℃の０．２％耐力が１３０ＭＰａ以上のものを◎、１１０ＭＰａ以上１３０ＭＰａ未満のものを〇、９５ＭＰａ以上１１０ＭＰａ未満のものを△、９５ＭＰａ未満のものを×と記載した。同様に、８５０℃の０．２％耐力が１９ＭＰａ以上のものを◎、１７ＭＰａ以上１９ＭＰａ未満のものを〇、１５ＭＰａ以上１７ＭＰａ未満のものを△、１５ＭＰａ未満のものを×と記載した。
【0081】
（耐凝縮水腐食性）
耐凝縮水腐食性は、以下の手順で評価した。具体的には、製品板から１００ｍｍ（長手方向と平行）×２５ｍｍ（短手方向と平行）サイズに切り出し、全面＃６００湿式研磨仕上げとした試験片を、大気中、４００℃、８時間の前熱処理を施した後、ＪＡＳＯ Ｍ６１１－９２ Ａ法に準拠した凝縮水腐食試験（温度：８０℃、時間：６００時間）を行うことで評価した。
耐凝縮水腐食性は、以下の手順で評価した。具体的には、製品板から１００ｍｍ（長手方向と平行）×２５ｍｍ（短手方向と平行）サイズに切り出し、全面＃６００湿式研磨仕上げとした試験片を、大気中、４００℃、８時間の前熱処理を施した後、ＪＡＳＯ Ｍ６１１－９２ Ａ法に準拠した凝縮水腐食試験（温度：８０℃、時間：６００時間）を行うことで評価した。
【0082】
凝縮水腐食試験後の試験片は、脱スケール処理を施した後、顕微鏡焦点深度法を用いて最大腐食深さを求めた。最大腐食深さは、一度に２本の試験片を用いて、試験を実施し、それぞれの最大腐食深さの平均値を最大腐食深さとした。すなわち、ｎ＝２の場合の、平均値で評価した。排気部品に適用可能な耐凝縮水腐食性を確保するため、最大腐食深さが４００μｍ以下のものを〇、４００μｍより深いものを×とした。
【0083】
（耐塩害腐食性）
耐凝縮水腐食性は、以下の手順で評価した。具体的には、製品板から１５０ｍｍ（長手方向と平行）×７０ｍｍ（短手方向と平行）サイズに試験片を切り出し、全面＃６００湿式研磨仕上げとした。この試験片を、大気中、４００℃、８時間の前熱処理を施した後、ＪＡＳＯ Ｍ ６０９－９１法に準拠した塩害腐食試験（サイクル数：１８０サイクル）に供した。
耐凝縮水腐食性は、以下の手順で評価した。具体的には、製品板から１５０ｍｍ（長手方向と平行）×７０ｍｍ（短手方向と平行）サイズに試験片を切り出し、全面＃６００湿式研磨仕上げとした。この試験片を、大気中、４００℃、８時間の前熱処理を施した後、ＪＡＳＯ Ｍ ６０９－９１法に準拠した塩害腐食試験（サイクル数：１８０サイクル）に供した。
【0084】
塩害腐食試験後の試験片は、脱スケール処理を施した後、顕微鏡焦点深度法を用いて最大腐食深さを求めた。最大腐食深さは、耐凝縮水腐食性の場合と同様、ｎ＝２の場合の平均値で評価した。排気部品材料に適用可能な耐塩害腐食性を確保するため、最大腐食深さが１６０μｍ以下のものを〇、１６０μｍ超のものを×とした。以下、結果を纏めて、表２に示す。
【0085】
【表2】
【0086】
本発明例であるＮｏ．１～６の例は、化学組成を満足するとともに、製造条件も、好ましい範囲内だったため、常温延性、高温強度、耐凝縮水腐食性、および耐塩害腐食性が良好であった。Ｎｏ．７の例は、化学組成を満足するが、製造方法のうち熱延後冷却速度が遅かったＮｂ析出物の面積率が多くなり、高温強度がＮｏ．１～６と比較してやや劣る特性を示した。Ｎｏ．８の例も、Ｎｏ．７の例と同様、化学組成を満足するが、製造方法のうち熱延後冷却速度が遅かったＮｂ析出物の面積率が多くなり、高温強度特性がＮｏ．１～６と比較してやや劣る特性を示した。
【0087】
一方、Ｎｏ．９は、ＣｕおよびＮｂ含有量が少なくＭｏ含有量が多いため、高温強度が低下した。Ｎｏ．１０は、Ｃｕ、Ｓｉ、ＮｂおよびＭｏ含有量が少ないため、高温強度、耐凝縮水腐食性、および耐塩害腐食性が低下した。Ｎｏ．１１は、ＣｕおよびＭｏ含有量が少なく、Ｎｉ含有量が多いため、高温強度、耐凝縮水腐食性、および耐塩害腐食性が低下した。Ｎｏ．１２は、Ｃｒ、ＣｏおよびＮｂ含有量が少ないため、高温強度、耐凝縮水腐食性および耐塩害腐食性が低下した。
【0088】
Ｎｏ．１３は、Ｎｂ含有量が多いため、再結晶不良となり常温延性が低下した。また、ＣｒおよびＣｕ含有量が少なく、高温強度、耐凝縮水腐食性、および耐塩害腐食性が低下した。Ｎｏ．１４はＣｕ含有量が多く常温延性が低下した。また、Ｔｉ含有量が少なく、耐凝縮水腐食性、および耐塩害腐食性が低下した。Ｎｏ．１５は、各元素の含有量は、本願の範囲内であるが、（ｉ）式を満足しなかったため、高温強度、耐凝縮水腐食性、および耐塩害腐食性が低下した。
【産業上の利用可能性】
【0089】
本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板は、中温域～高温域まで環境に使用される排気部品に好適であり、そのなかでも特に、自動車の排ガス規制、軽量化、省資源化、燃費向上に対応した部品に好適である。さらに、自動車、二輪の排気部品に限らず、各種ボイラー、燃料電池システム、熱交換器等の高温環境でかつ結露水による凝縮水腐食や塩害腐食に曝される環境において使用される部品に適用することも可能である。