ホーム > 特許ランキング > 日鉄ステンレス株式会社
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-09-19
(45)【発行日】2024-09-30
(54)【発明の名称】フェライト系ステンレス鋼板
(51)【国際特許分類】
C22C 38/00 20060101AFI20240920BHJP
C22C 38/60 20060101ALI20240920BHJP
C21D 9/46 20060101ALN20240920BHJP
【ＦＩ】
C22C38/00 302Z
C22C38/60
C21D9/46 R
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2021020428
(22)【出願日】2021-02-12
(65)【公開番号】P2022123245
(43)【公開日】2022-08-24
【審査請求日】2023-10-12
(73)【特許権者】
【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】100106909
【弁理士】
【氏名又は名称】棚井 澄雄
(74)【代理人】
【識別番号】100175802
【弁理士】
【氏名又は名称】寺本 光生
(74)【代理人】
【識別番号】100134359
【弁理士】
【氏名又は名称】勝俣 智夫
(74)【代理人】
【識別番号】100188592
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 洋
(72)【発明者】
【氏名】吉井 睦子
(72)【発明者】
【氏名】濱田 純一
【審査官】鈴木 毅
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１３－１００５９６（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１５／１７４０７８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００１－２８８５４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－０７０７９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－２３６００１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１１２６７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】韓国公開特許第１０－２０１９－００７７６７２（ＫＲ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１０／００５１１４５（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２２Ｃ ３８／００ － ３８／６０
Ｃ２１Ｄ ８／００ － ８／０４
Ｃ２１Ｄ ９／４６ － ９／４８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
化学組成が、質量％で、Ｃ ：０．００１～０．０２０％、
Ｓｉ：０．０１～２．００％、
Ｍｎ：０．０１～２．００％、
Ｐ ：０．０１０～０．１００％、
Ｓ ：０．０００１～０．０１００％、
Ｃｒ：１６．００～２０．００％、
Ｃｕ：１．００～２．００％、
Ｍｏ：０．０１０～１．００％、
Ｔｉ：０．０１～０．３０％、
Ｎｂ：０．０１～０．３０％、
Ａｌ：０．００３～０．５０％、
Ｎ ：０．００１～０．０２０％、
Ｂ ：０．０００１～０．００５０％、
Ｍｇ：０．０００１～０．００１０％、
Ｃａ：０～０．００５０％、
Ｎｉ：０～２．００％、
Ｖ ：０～０．５０％、
Ｗ ：０～３．００％、
Ｚｒ：０～０．１０％、
ＲＥＭ：０～０．１０％
Ｓｎ：０～０．５００％、
Ｃｏ：０～０．３０％、
Ｓｂ：０～０．５０％、
Ｇａ：０～０．３０００％、
Ｔａ：０～１．０００％、
Ｈｆ：０～１．０％、
Ｂｉ：０～０．０２０％、
残部：Ｆｅおよび不純物、であり、
ｔ／８部（ｔ：板厚）において観察されるＴｉＮの最大長さが１５μｍ以下である、フェライト系ステンレス鋼板。
【請求項2】
化学組成が、質量％で、Ｃ ：０．００１～０．０２０％、
Ｓｉ：０．０１～２．００％、
Ｍｎ：０．０１～２．００％、
Ｐ ：０．０１０～０．１００％、
Ｓ ：０．０００１～０．０１００％、
Ｃｒ：１６．００～２０．００％、
Ｃｕ：１．００～２．００％、
Ｍｏ：０．０１０～１．００％、
Ｔｉ：０．０１～０．３０％、
Ｎｂ：０．０１～０．３０％、
Ａｌ：０．００３～０．５０％、
Ｎ ：０．００１～０．０２０％、
Ｂ ：０．０００１～０．００５０％、
Ｍｇ：０．０００１～０．００１０％を含有するとともに、
Ｃａ：０．０００１～０．００５０％、
Ｎｉ：０．０１～２．００％、
Ｖ ：０．０１～０．５０％、
Ｗ ：０．１０～３．００％、
Ｚｒ：０．０１～０．１０％、
ＲＥＭ：０．００５～０．１０％
Ｓｎ：０．００５０～０．５０００％、
Ｃｏ：０．０１～０．３０％
Ｓｂ：０．００５～０．５００％、
Ｇａ：０．０００２～０．３０００％、
Ｔａ：０．００１～１．０００％
Ｈｆ：０．００１～１．０％、および
Ｂｉ：０．００１～０．０２０％の内から選択される１種または２種以上の元素を含有し、
残部：Ｆｅおよび不純物、であり、
ｔ／８部（ｔ：板厚）において観察されるＴｉＮの最大長さが１５μｍ以下である、フェライト系ステンレス鋼板。
【請求項3】
鋼板中に観察される介在物の組成比がＡｌ２Ｏ３／ＭｇＯ≦１５．０である請求項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。
【請求項4】
８００℃における疲労試験の疲労限と、８００℃における引張試験の引張強度との比（疲労限／引張強度）が１．００以上である、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。
【請求項5】
８００℃における疲労試験の疲労限が４５ＭＰａ以上である、請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載のフェライト系ステンレス鋼板。
【請求項6】
請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載のステンレス鋼板から構成されている自動車用の排気部品。
【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に関する。
【背景技術】
【0002】
自動車部品の中でも、排気部品は、高温の排気ガスを安定的に通気させる必要がある。加えて、排気部品は、排気ガスが冷却されて生じる凝縮水により激しく腐食が進む環境で使用される。このため、排気部品には、耐酸化性、高温強度、高温疲労特性、熱疲労特性等の耐熱性に優れるとともに、耐食性に優れる材料が使用されている。ここで排気部品とは、排気マニホールド、フロントパイプ、センターパイプ等を指す。
【0003】
従来、自動車用の排気部品には鋳鉄を使用するのが一般的であったが、排気ガス規制の強化、エンジン性能の向上、車体軽量化などの観点から、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やエンジン構造により異なり、６００℃～９００℃程度とされているが、環境負荷低減や燃費向上の観点から排気ガス温度９００℃を超えることが見込まれる。一方、超リーンバーン等で排気ガス温度が低温化することも見込まれており、排気ガス温度６００℃～９００℃程度の使用は依然として多い。さらにターボチャージャーのような過給機が搭載されることも増えている。
【0004】
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排気部品に適用した場合、熱疲労破壊を生じやすい。
【0005】
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熱膨張係数が小さいため、熱疲労特性や耐スケール剥離性に優れる。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と比較してＮｉを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、高温強度や高温疲労強度が低いため、Ｎｂ等を含有させることで強度向上がなされてきた。例えばＮｂ－Ｓｉ含有鋼、ＳＵＳ４４４鋼（Ｎｂ－Ｍｏ含有鋼）は、Ｎｂを０．４％以上含有する高Ｎｂ含有鋼であり、Ｎｂは固溶強化あるいは析出強化を狙っている。
【0006】
しかしながらＮｂを含有すると、再結晶温度が高温化するため、鋼板製造段階での焼鈍温度を高くする必要がある。また熱延工程において析出するＮｂ析出物に起因して靭性が低下し、製造工程での割れや破断などのトラブルが生じる場合がある。このようにＮｂ含有鋼は、鋼板の生産性、製造性に課題があり、製造コストも上昇させる。このため、Ｎｂ以外の含有元素により高温特性を確保できればＮｂ含有量を抑えることができ、低コストな耐熱フェライト系ステンレス鋼を提供することが可能となる。
【0007】
Ｎｂ以外に高温強度向上に寄与する合金として、特許文献１～４に、Ｃｕ含有耐熱フェライト系ステンレス鋼が記載されている。特許文献１に記載のフェライト系ステンレス鋼には、Ｃｕを低温靭性向上ために含有しているが、高温の疲労強度は明らかではない。特許文献２～４には、高温特性の向上を狙いＣｕを含有したフェライト系ステンレス鋼が記載されている。いずれもＣｕ析出物による析出硬化を利用し、特許文献２では８５０℃での熱疲労及び高温疲労を向上させ、特許文献３では７５０℃及び９００℃での０．２％耐力を向上させ、特許文献４では６０００℃及び８００℃での０．２％耐力を向上させている。しかしながら、これらの従来技術は、ＡｌやＮｂを複合含有させた鋼となっている。Ｎｂは上記のような製造性、コスト面での課題がある。また、Ａｌは、耐酸化性や熱疲労特性向上に有効であるが、Ａｌ系酸化物や介在物により疲労特性が著しく低下する場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【文献】特開２００６－３７１７６号公報
【文献】特許第５９００７１５号公報
【文献】特開２００８－２４０１４３号公報
【文献】特許第５５４６９１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は、最高温度が６００～９００℃程度の排気ガスの使用環境下であっても、高温疲労特性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課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
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を要旨とする。
【0011】
［１］ 化学組成が、質量％で、
Ｃ ：０．００１～０．０２０％、
Ｓｉ：０．０１～２．００％、
Ｍｎ：０．０１～２．００％、
Ｐ ：０．０１０～０．１００％、
Ｓ ：０．０００１～０．０１００％、
Ｃｒ：１６．００～２０．００％、
Ｃｕ：１．００～２．００％、
Ｍｏ：０．０１０～１．００％、
Ｔｉ：０．０１～０．３０％、
Ｎｂ：０．０１～０．３０％、
Ａｌ：０．００３～０．５０％、
Ｎ ：０．００１～０．０２０％、
Ｂ ：０．０００１～０．００５０％、
Ｍｇ：０．０００１～０．００１０％、
Ｃａ：０～０．００５０％、
Ｎｉ：０～２．００％、
Ｖ ：０～０．５０％、
Ｗ ：０～３．００％、
Ｚｒ：０～０．１０％、
ＲＥＭ：０～０．１０％
Ｓｎ：０～０．５００％、
Ｃｏ：０～０．３０％、
Ｓｂ：０～０．５０％、
Ｇａ：０～０．３０００％、
Ｔａ：０～１．０００％、
Ｈｆ：０～１．０％、
Ｂｉ：０～０．０２０％、
残部：Ｆｅおよび不純物、であり、
ｔ／８部（ｔ：板厚）において観察されるＴｉＮの最大長さが１５μｍ以下である、フェライト系ステンレス鋼板。
［２］ 化学組成が、質量％で、
Ｃ ：０．００１～０．０２０％、
Ｓｉ：０．０１～２．００％、
Ｍｎ：０．０１～２．００％、
Ｐ ：０．０１０～０．１００％、
Ｓ ：０．０００１～０．０１００％、
Ｃｒ：１６．００～２０．００％、
Ｃｕ：１．００～２．００％、
Ｍｏ：０．０１０～１．００％、
Ｔｉ：０．０１～０．３０％、
Ｎｂ：０．０１～０．３０％、
Ａｌ：０．００３～０．５０％、
Ｎ ：０．００１～０．０２０％、
Ｂ ：０．０００１～０．００５０％、
Ｍｇ：０．０００１～０．００１０％を含有するとともに、
Ｃａ：０．０００１～０．００５０％、
Ｎｉ：０．０１～２．００％、
Ｖ ：０．０１～０．５０％、
Ｗ ：０．１０～３．００％、
Ｚｒ：０．０１～０．１０％、
ＲＥＭ：０．００５～０．１０％
Ｓｎ：０．００５０～０．５０００％、
Ｃｏ：０．０１～０．３０％
Ｓｂ：０．００５～０．５００％、
Ｇａ：０．０００２～０．３０００％、
Ｔａ：０．００１～１．０００％
Ｈｆ：０．００１～１．０％、および
Ｂｉ：０．００１～０．０２０％の内から選択される１種または２種以上の元素を含有し、
残部：Ｆｅおよび不純物、であり、
ｔ／８部（ｔ：板厚）において観察されるＴｉＮの最大長さが１５μｍ以下である、フェライト系ステンレス鋼板。
［３］ 鋼板中に観察される介在物の組成比がＡｌ２Ｏ３／ＭｇＯ≦１５．０である［１］または［２］に記載のフェライト系ステンレス鋼板。
［４］ ８００℃における疲労試験の疲労限と、８００℃における引張試験の引張強度との比（疲労限／引張強度）が１．００以上である、［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。
［５］ ８００℃における疲労試験の疲労限が４５ＭＰａ以上である、［１］乃至［４］の何れか一項に記載のフェライト系ステンレス鋼板。
［６］ ［１］乃至［５］の何れか一項に記載のステンレス鋼板から構成されている自動車用の排気部品。
Ｃ ：０．００１～０．０２０％、
Ｓｉ：０．０１～２．００％、
Ｍｎ：０．０１～２．００％、
Ｐ ：０．０１０～０．１００％、
Ｓ ：０．０００１～０．０１００％、
Ｃｒ：１６．００～２０．００％、
Ｃｕ：１．００～２．００％、
Ｍｏ：０．０１０～１．００％、
Ｔｉ：０．０１～０．３０％、
Ｎｂ：０．０１～０．３０％、
Ａｌ：０．００３～０．５０％、
Ｎ ：０．００１～０．０２０％、
Ｂ ：０．０００１～０．００５０％、
Ｍｇ：０．０００１～０．００１０％、
Ｃａ：０～０．００５０％、
Ｎｉ：０～２．００％、
Ｖ ：０～０．５０％、
Ｗ ：０～３．００％、
Ｚｒ：０～０．１０％、
ＲＥＭ：０～０．１０％
Ｓｎ：０～０．５００％、
Ｃｏ：０～０．３０％、
Ｓｂ：０～０．５０％、
Ｇａ：０～０．３０００％、
Ｔａ：０～１．０００％、
Ｈｆ：０～１．０％、
Ｂｉ：０～０．０２０％、
残部：Ｆｅおよび不純物、であり、
ｔ／８部（ｔ：板厚）において観察されるＴｉＮの最大長さが１５μｍ以下である、フェライト系ステンレス鋼板。
［２］ 化学組成が、質量％で、
Ｃ ：０．００１～０．０２０％、
Ｓｉ：０．０１～２．００％、
Ｍｎ：０．０１～２．００％、
Ｐ ：０．０１０～０．１００％、
Ｓ ：０．０００１～０．０１００％、
Ｃｒ：１６．００～２０．００％、
Ｃｕ：１．００～２．００％、
Ｍｏ：０．０１０～１．００％、
Ｔｉ：０．０１～０．３０％、
Ｎｂ：０．０１～０．３０％、
Ａｌ：０．００３～０．５０％、
Ｎ ：０．００１～０．０２０％、
Ｂ ：０．０００１～０．００５０％、
Ｍｇ：０．０００１～０．００１０％を含有するとともに、
Ｃａ：０．０００１～０．００５０％、
Ｎｉ：０．０１～２．００％、
Ｖ ：０．０１～０．５０％、
Ｗ ：０．１０～３．００％、
Ｚｒ：０．０１～０．１０％、
ＲＥＭ：０．００５～０．１０％
Ｓｎ：０．００５０～０．５０００％、
Ｃｏ：０．０１～０．３０％
Ｓｂ：０．００５～０．５００％、
Ｇａ：０．０００２～０．３０００％、
Ｔａ：０．００１～１．０００％
Ｈｆ：０．００１～１．０％、および
Ｂｉ：０．００１～０．０２０％の内から選択される１種または２種以上の元素を含有し、
残部：Ｆｅおよび不純物、であり、
ｔ／８部（ｔ：板厚）において観察されるＴｉＮの最大長さが１５μｍ以下である、フェライト系ステンレス鋼板。
［３］ 鋼板中に観察される介在物の組成比がＡｌ２Ｏ３／ＭｇＯ≦１５．０である［１］または［２］に記載のフェライト系ステンレス鋼板。
［４］ ８００℃における疲労試験の疲労限と、８００℃における引張試験の引張強度との比（疲労限／引張強度）が１．００以上である、［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。
［５］ ８００℃における疲労試験の疲労限が４５ＭＰａ以上である、［１］乃至［４］の何れか一項に記載のフェライト系ステンレス鋼板。
［６］ ［１］乃至［５］の何れか一項に記載のステンレス鋼板から構成されている自動車用の排気部品。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、最高温度が６００～９００℃程度の排気ガスの使用環境下であっても、高温疲労特性に優れたフェライト系ステンレス鋼板を提供できる。特に、本発明のフェライト系ステンレス鋼板は自動車の排気部品用の部材として好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【発明を実施するための形態】
【0014】
ステンレス鋼板の高温疲労特性を改善するためには、高温強度の向上が有効であるが、鋼中に粗大な介在物を含まれる場合、その介在物を起点として疲労破壊が生じて、顕著な疲労特性の悪化につながる。特に、角ばった形状を有する場合が多いＴｉ系介在物は、疲労破壊の起点となり、疲労特性を低下させる要因になる。ここで、角ばった形状の介在物とは、図１に例示するように、走査型電子顕微鏡で介在物を観察した際に、１つ以上の角部を有する介在物と定義する。
【0015】
本発明では、Ｃｕ、Ｔｉ及び少量のＮｂを複合含有することにより、析出強化とＴｉ系介在物の微細析出化を図ることで、高温疲労特性に優れた耐熱フェライト系ステンレス鋼板が得られることを見出し、本発明に至った。すなわち、上記課題を解決するために、少量のＮｂを含有するＣｕ－Ｔｉ含有フェライト系ステンレス鋼の調査を行ったところ、（ａ）Ｔｉ－Ｎｂを複合含有させることでＮｂを単独で含有する場合と比較して高温特性向上に有効な固溶Ｎｂ量を確保できること、（ｂ）鋳造中に析出するＡｌ２Ｏ３及びＭｇＯとの比である酸化物比（Ａｌ２Ｏ３／ＭｇＯ）を適正に制御することで疲労破壊起点となるＴｉ系介在物を表面近傍に微細に晶出させて高い高温疲労特性を確保できること、の知見を得た。この知見により、本発明者は、以下に示すフェライト系ステンレス鋼板を発明するに至った。
【0016】
なお、本発明に係るフェライト系ステンレス鋼板は、自動車の排気部品の部材として好適に用いることができ、特に、６００～９００℃程度の排気ガスに曝される環境下で使用される部品に好適に用いられる。具体的には、排気マニホールド、センターパイプ、フロントパイプ、コンバータ周辺部品、マフラー、排気ガス清浄化部品、ターボチャージャーのハウジングおよび内部部品用の部材として好適に用いることができる。
【0017】
本実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼板は、化学組成が、質量％で、Ｃ：０．００１～０．０２０％、Ｓｉ：０．０１～２．００％、Ｍｎ：０．０１～２．００％、Ｐ：０．０１０～０．１００％、Ｓ：０．０００１～０．０１００％、Ｃｒ：１６．００～２０．００％、Ｃｕ：１．００～２．００％、Ｍｏ：０．０１０～１．００％、Ｔｉ：０．０１～０．３０％、Ｎｂ：０．０１～０．３０％、Ａｌ：０．００３～０．５０％、Ｎ：０．００１～０．０２０％、Ｂ：０．０００１～０．００５０％、Ｍｇ：０．０００１～０．００１０％、Ｃａ：０～０．００５０％、Ｎｉ：０～２．００％、Ｖ：０～０．５０％、Ｗ：０～３．００％、Ｚｒ：０～０．１０％、ＲＥＭ：０～０．１０％、Ｓｎ：０～０．５００％、Ｃｏ：０～０．３０％、Ｓｂ：０～０．５０％、Ｇａ：０～０．３０００％、Ｔａ：０～１．０００％、Ｈｆ：０～１．０％、Ｂｉ：０～０．０２％、残部：Ｆｅおよび不純物、であり、ｔ／８部（ｔ：板厚）において観察されるＴｉＮの最大長さが１５μｍ以下のフェライト系ステンレス鋼板である。
また、本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板は、Ｃａ：０．０００１～０．００５０％、Ｎｉ：０．０１～２．００％、Ｖ：０．０１～０．５０％、Ｗ：０．１０～３．００％、Ｚｒ：０．０１～０．１０％、ＲＥＭ：０．００５～０．１０％、Ｓｎ：０．００５０～０．５０００％、Ｃｏ：０．０１～０．３０％、Ｓｂ：０．００５～０．５００％、Ｇａ：０．０００２～０．３０００％、Ｔａ：０．００１～１．０００％、Ｈｆ：０．００１～１．０％、およびＢｉ：０．００１～０．０２％の内から選択される１種または２種以上の元素を含有してもよい。
また、本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板は、鋼板中に観察される介在物の組成比がＡｌ２Ｏ３／ＭｇＯ≦１５．０であってもよい。
また、本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板は、８００℃における疲労試験の疲労限と、８００℃における引張試験の引張強度との比（疲労限／引張強度）が１．００以上であってもよい。
また、本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板は、８００℃における疲労試験の疲労限が４５ＭＰａ以上であってもよい。
次に、本実施形態の自動車用の排気部品は、上記のステンレス鋼板から構成されている排気部品である。
以下、本発明の各要件、限定理由について詳しく説明する。
また、本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板は、Ｃａ：０．０００１～０．００５０％、Ｎｉ：０．０１～２．００％、Ｖ：０．０１～０．５０％、Ｗ：０．１０～３．００％、Ｚｒ：０．０１～０．１０％、ＲＥＭ：０．００５～０．１０％、Ｓｎ：０．００５０～０．５０００％、Ｃｏ：０．０１～０．３０％、Ｓｂ：０．００５～０．５００％、Ｇａ：０．０００２～０．３０００％、Ｔａ：０．００１～１．０００％、Ｈｆ：０．００１～１．０％、およびＢｉ：０．００１～０．０２％の内から選択される１種または２種以上の元素を含有してもよい。
また、本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板は、鋼板中に観察される介在物の組成比がＡｌ２Ｏ３／ＭｇＯ≦１５．０であってもよい。
また、本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板は、８００℃における疲労試験の疲労限と、８００℃における引張試験の引張強度との比（疲労限／引張強度）が１．００以上であってもよい。
また、本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板は、８００℃における疲労試験の疲労限が４５ＭＰａ以上であってもよい。
次に、本実施形態の自動車用の排気部品は、上記のステンレス鋼板から構成されている排気部品である。
以下、本発明の各要件、限定理由について詳しく説明する。
【0018】
（化学組成）
本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板の化学組成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。
本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板の化学組成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。
【0019】
Ｃ：０．００１～０．０２０％
Ｃは、炭化物を生成して耐食性や高温強度の低下を引き起こすため、含有量は少ない方がよく、０．０２０％以下とする。但し、過度のＣ含有量の低減は精錬コストの増加につながるため、Ｃ含有量は０．００１％以上、０．０１０％以下であることが好ましく、０．００５％以下であることがより好ましい。
Ｃは、炭化物を生成して耐食性や高温強度の低下を引き起こすため、含有量は少ない方がよく、０．０２０％以下とする。但し、過度のＣ含有量の低減は精錬コストの増加につながるため、Ｃ含有量は０．００１％以上、０．０１０％以下であることが好ましく、０．００５％以下であることがより好ましい。
【0020】
Ｓｉ：０．０１～２．００％
Ｓｉは、脱酸元素として作用する他に、高温特性と耐酸化性を改善する重要な元素である。このためＳｉ含有量は０．０１％以上とする。一方２．００％超の含有により、鋼板が過度に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２．００％以下とする。耐酸化性の観点から、Ｓｉ含有量が０．１０％未満の場合、９５０℃で異常酸化やスケール剥離が生じやすくなる場合がある。このためＳｉ含有量は０．１０％以上、１．００％以下であることが好ましく、０．１３％以上、０．８０％以下であることがより好ましく、更に好ましくは０．１５％以上、０．３０％以下である。
Ｓｉは、脱酸元素として作用する他に、高温特性と耐酸化性を改善する重要な元素である。このためＳｉ含有量は０．０１％以上とする。一方２．００％超の含有により、鋼板が過度に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２．００％以下とする。耐酸化性の観点から、Ｓｉ含有量が０．１０％未満の場合、９５０℃で異常酸化やスケール剥離が生じやすくなる場合がある。このためＳｉ含有量は０．１０％以上、１．００％以下であることが好ましく、０．１３％以上、０．８０％以下であることがより好ましく、更に好ましくは０．１５％以上、０．３０％以下である。
【0021】
Ｍｎ：０．０１～２．００％
Ｍｎは、脱酸元素として利用する。加えて、Ｍｎは７５０℃程度の中温域での強度上昇に寄与する。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は、脱酸元素として利用する。加えて、Ｍｎは７５０℃程度の中温域での強度上昇に寄与する。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。
【0022】
しかしながら、Ｍｎを２．００％超含有させると、常温の均一伸びを低下させるほか、ＭｎＳを形成して耐食性を低下や耐酸化性の劣化をもたらす。このため上限を２．００％以下とする。更に高温延性や異常酸化抑制、スケール密着性を考慮すると、Ｍｎ含有量は０．１０％以上、１．５０％以下が好ましく、０．１３％以上、１．００％以下がより好ましく、０．１５％以上、０．３０％以下が更に好ましい。
【0023】
Ｐ：０．０１０～０．１００％
Ｐ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０．１００％以下とする。Ｐ含有量は少ない方が好ましいが、Ｐの過度な低減は精錬コストを上昇させる。このため、Ｐ含有量は０．０１０％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０．０２０％以上、０．０６０％以下であるのが好ましく、０．０３０％以上、０．０５０％以下であることがより好ましい。
Ｐ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０．１００％以下とする。Ｐ含有量は少ない方が好ましいが、Ｐの過度な低減は精錬コストを上昇させる。このため、Ｐ含有量は０．０１０％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０．０２０％以上、０．０６０％以下であるのが好ましく、０．０３０％以上、０．０５０％以下であることがより好ましい。
【0024】
Ｓ：０．０００１～０．０１００％
Ｓ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、鋼板における介在物の清浄性が著しく低下する。このため、Ｓ含有量は０．０１００％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％以上、０．００５０％以下であるのがより好ましい。
Ｓ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、鋼板における介在物の清浄性が著しく低下する。このため、Ｓ含有量は０．０１００％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％以上、０．００５０％以下であるのがより好ましい。
【0025】
Ｃｒ：１６．００～２０．００％
Ｃｒは、耐食性、耐酸化性を向上させる元素である。そして、排気部品の使用環境下において異常酸化を抑制する観点から、Ｃｒ含有量は１６．００％以上とする。しかしながら、Ｃｒの過度な含有は、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２０．００％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１６．５０％以上、１９．００％以下であるのが好ましく、１７．００％以上、１８．５０％以下であることがより好ましい。
Ｃｒは、耐食性、耐酸化性を向上させる元素である。そして、排気部品の使用環境下において異常酸化を抑制する観点から、Ｃｒ含有量は１６．００％以上とする。しかしながら、Ｃｒの過度な含有は、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２０．００％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１６．５０％以上、１９．００％以下であるのが好ましく、１７．００％以上、１８．５０％以下であることがより好ましい。
【0026】
Ｃｕ：１．００～２．００％
Ｃｕは、特に７５０℃近傍の中温度域における高温強度向上に有効な元素である。これはε－Ｃｕが析出することによる析出硬化作用であり、この作用は１．００％以上の含有により発現するため、Ｃｕの含有量は１．００％以上とする。一方、過度なＣｕの含有は鋼板を硬質化させ、均一伸びおよび破断伸びの低下や常温耐力が高くなり、プレス成形性に支障が生じる。また、Ｃｕを２．００％超含有すると、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るため、Ｃｕの上限を２．００％以下とする。表面に異常酸化が生じると、異常酸化部を起点に疲労亀裂が発生しやすくなり、疲労強度が低下する。製造性やスケール密着性を考慮すると、Ｃｕ含有量は１．１０％以上、１．８０％以下が好ましく、１．１５％以上、１．５０％以下がより好ましい。
Ｃｕは、特に７５０℃近傍の中温度域における高温強度向上に有効な元素である。これはε－Ｃｕが析出することによる析出硬化作用であり、この作用は１．００％以上の含有により発現するため、Ｃｕの含有量は１．００％以上とする。一方、過度なＣｕの含有は鋼板を硬質化させ、均一伸びおよび破断伸びの低下や常温耐力が高くなり、プレス成形性に支障が生じる。また、Ｃｕを２．００％超含有すると、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るため、Ｃｕの上限を２．００％以下とする。表面に異常酸化が生じると、異常酸化部を起点に疲労亀裂が発生しやすくなり、疲労強度が低下する。製造性やスケール密着性を考慮すると、Ｃｕ含有量は１．１０％以上、１．８０％以下が好ましく、１．１５％以上、１．５０％以下がより好ましい。
【0027】
Ｍｏ：０．０１０～１．００％
Ｍｏは、耐食性を向上させるとともに、高温酸化の抑制や固溶強化による高温強度向上、すなわち高温疲労向上に対して有効な元素である。このためＭｏ含有量は０．０１０％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１．００％以下とする。更に、介在物の清浄性、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％以上、０．９０％以下が好ましく、０．１５％以上、０．８０％以下がより好ましい。
Ｍｏは、耐食性を向上させるとともに、高温酸化の抑制や固溶強化による高温強度向上、すなわち高温疲労向上に対して有効な元素である。このためＭｏ含有量は０．０１０％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１．００％以下とする。更に、介在物の清浄性、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％以上、０．９０％以下が好ましく、０．１５％以上、０．８０％以下がより好ましい。
【0028】
Ｔｉ：０．０１～０．３０％
Ｔｉは、Ｃ、Ｎ，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、ＴｉはＮｂとの複合添加において、高温強度や高温延性の向上をもたらし、高温疲労特性や熱疲労特性を向上させる。このためＴｉ含有量は０．０１％以上とする。しかしながら、Ｔｉを、０．３０％を超えて含有させると、凝固中に硬質で角ばった形状の粗大なＴｉ系析出物を形成して疲労破壊の起点となり、高温疲労特性を劣化させる。また過度なＴｉの含有によって、鋳造段階でのノズル詰まりが生じ易くなり、製造性を著しく低下させる。このため、Ｔｉ含有量を０．３０％以下とする。高温強度、高温疲労特性、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０．０５％以上、０．２５％以下であるのが好ましく、０．１０％以上、０．２０未満であるのがより好ましい。
Ｔｉは、Ｃ、Ｎ，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、ＴｉはＮｂとの複合添加において、高温強度や高温延性の向上をもたらし、高温疲労特性や熱疲労特性を向上させる。このためＴｉ含有量は０．０１％以上とする。しかしながら、Ｔｉを、０．３０％を超えて含有させると、凝固中に硬質で角ばった形状の粗大なＴｉ系析出物を形成して疲労破壊の起点となり、高温疲労特性を劣化させる。また過度なＴｉの含有によって、鋳造段階でのノズル詰まりが生じ易くなり、製造性を著しく低下させる。このため、Ｔｉ含有量を０．３０％以下とする。高温強度、高温疲労特性、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０．０５％以上、０．２５％以下であるのが好ましく、０．１０％以上、０．２０未満であるのがより好ましい。
【0029】
Ｎｂ：０．０１～０．３０％
Ｎｂは、固溶強化により高温強度や高温疲労強度を向上させる元素である。加えてＴｉと同様に、Ｃ、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０．０１％以上とする。しかしながら、Ｎｂを、０．３０％を超えて含有させると、熱間加工性が著しく低下する。このためＮｂ含有量は０．３０％以下とする。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０．０５％以上、０．２５％以下であるのが好ましく、０．１０％以上、０．２０％以下であるのがより好ましい。
Ｎｂは、固溶強化により高温強度や高温疲労強度を向上させる元素である。加えてＴｉと同様に、Ｃ、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０．０１％以上とする。しかしながら、Ｎｂを、０．３０％を超えて含有させると、熱間加工性が著しく低下する。このためＮｂ含有量は０．３０％以下とする。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０．０５％以上、０．２５％以下であるのが好ましく、０．１０％以上、０．２０％以下であるのがより好ましい。
【0030】
Ａｌ：０．００３～０．５０％
Ａｌは、脱酸元素として作用し、介在物の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の過度の含有は、酸洗性を低下させて表面粗さの増加をもたらすばかりではなく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の低下をもたらす。このため、Ａｌ含有量は０．５０％以下とする。
Ａｌは、脱酸元素として作用し、介在物の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の過度の含有は、酸洗性を低下させて表面粗さの増加をもたらすばかりではなく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の低下をもたらす。このため、Ａｌ含有量は０．５０％以下とする。
【0031】
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％以上、０．３０％以下であるのが好ましい。さらに高温疲労特性および熱間加工性の観点から、Ａｌ含有量は０．０３０％以上であるのが好ましく、０．１５％以下であるのがより好ましい。
【0032】
Ｎ：０．００１～０．０２０％
Ｎは、Ｃと同様に耐食性や高温強度の低下を引き起こすため、その含有量は少ないほどよく、０．０２０％以下とする。但し、過度の低減は精錬コストの増加につながるため０．００１％以上としてもよい。Ｎ含有量は０．００３％以上、０．０１０％以下が好ましく、０．００４％以上、０．００７％以下がより好ましい。
Ｎは、Ｃと同様に耐食性や高温強度の低下を引き起こすため、その含有量は少ないほどよく、０．０２０％以下とする。但し、過度の低減は精錬コストの増加につながるため０．００１％以上としてもよい。Ｎ含有量は０．００３％以上、０．０１０％以下が好ましく、０．００４％以上、０．００７％以下がより好ましい。
【0033】
Ｂ：０．０００１～０．００５０％
Ｂは、熱間加工性を向上させるほか、常温での加工硬化抑制、二次加工割れ抑制に有効な元素である。このためＢ含有量は０．０００１％以上とする。しかしながら、Ｂを過度に含有させると、ホウ炭化物の形成が生じ、鋼板の介在物の清浄度および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％以上０．００３０％であるのが好ましく、０．０００３％以上０．００１０％以下であるのがより好ましい。
Ｂは、熱間加工性を向上させるほか、常温での加工硬化抑制、二次加工割れ抑制に有効な元素である。このためＢ含有量は０．０００１％以上とする。しかしながら、Ｂを過度に含有させると、ホウ炭化物の形成が生じ、鋼板の介在物の清浄度および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％以上０．００３０％であるのが好ましく、０．０００３％以上０．００１０％以下であるのがより好ましい。
【0034】
Ｍｇ：０．０００１～０．００１０％
Ｍｇは、脱酸元素として作用し介在物の清浄度を向上させる。また、Ｍｇは、Ｍｇ酸化物が熱間圧延前の鋼の鋳造組織を微細化または分散化することで、熱間圧延後の組織を微細化し、介在物の清浄性の向上に寄与することで、ＴｉＮ介在物の微細晶出を促し、高温疲労特性を向上できる。このため、Ｍｇ含有量は０．０００１％以上とする。しかしながら、Ｍｇを過度に含有させると、溶接性および耐食性が低下する。さらに、Ｍｇの粗大な介在物が形成することで、疲労破壊の起点となり疲労強度が低下する。このため、Ｍｇ含有量は０．００１０％以下とする。疲労特性および耐食性の観点から、Ｍｇ含有量は０．０００１５％以上、０．０００８％以下であるのが好ましく、０．０００５%以下であることがより好ましい。
Ｍｇは、脱酸元素として作用し介在物の清浄度を向上させる。また、Ｍｇは、Ｍｇ酸化物が熱間圧延前の鋼の鋳造組織を微細化または分散化することで、熱間圧延後の組織を微細化し、介在物の清浄性の向上に寄与することで、ＴｉＮ介在物の微細晶出を促し、高温疲労特性を向上できる。このため、Ｍｇ含有量は０．０００１％以上とする。しかしながら、Ｍｇを過度に含有させると、溶接性および耐食性が低下する。さらに、Ｍｇの粗大な介在物が形成することで、疲労破壊の起点となり疲労強度が低下する。このため、Ｍｇ含有量は０．００１０％以下とする。疲労特性および耐食性の観点から、Ｍｇ含有量は０．０００１５％以上、０．０００８％以下であるのが好ましく、０．０００５%以下であることがより好ましい。
【0035】
また、本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板は、Ｆｅの一部に替えて、Ｃａ、Ｎｉ、Ｖ、Ｗ、Ｚｒ、ＲＥＭ、Ｓｎ、Ｃｏ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｂｉの１種または２種以上の元素を必要に応じて含有させてもよい。これらの元素の含有量の下限は、それぞれ、０％以上とする。
【0036】
Ｃａ：０～０．００５０％
Ｃａは、脱硫に作用し介在物の清浄度を向上させるため必要に応じて含有させてもよい。上記特性を発現させるためには、Ｃａ含有量を０．０００１％以上とする。しかしながら、Ｃａを、０．００５０％を超えて含有させると、水溶性の介在物であるＣａＳが形成する。この結果、鋼板の介在物の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。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％以上、０．００２０％以下であるのが好ましく、０．０００７％以上、０．００２０％以下であるのがより好ましい。
Ｃａは、脱硫に作用し介在物の清浄度を向上させるため必要に応じて含有させてもよい。上記特性を発現させるためには、Ｃａ含有量を０．０００１％以上とする。しかしながら、Ｃａを、０．００５０％を超えて含有させると、水溶性の介在物であるＣａＳが形成する。この結果、鋼板の介在物の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。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％以上、０．００２０％以下であるのが好ましく、０．０００７％以上、０．００２０％以下であるのがより好ましい。
【0037】
Ｎｉ：０～２．００％
Ｎｉは、フェライト系ステンレス鋼板の靭性改善に有効な場合があり、成型時の脆性割れ防止に寄与できるため、必要に応じて含有しても良い。靭性改善を発現するためにＮｉ含有量は０．０１％以上とすることが好ましい。しかしながら、Ｎｉを過度に含有すると、オーステナイト相の析出によって異常酸化の誘発や熱疲労特性の低下を招く。このため、Ｎｉ含有量は２．００％以下とする。上記懸念から、Ｎｉ含有量は０．５０％以下が好ましく、０．１０％未満がより好ましい。
Ｎｉは、フェライト系ステンレス鋼板の靭性改善に有効な場合があり、成型時の脆性割れ防止に寄与できるため、必要に応じて含有しても良い。靭性改善を発現するためにＮｉ含有量は０．０１％以上とすることが好ましい。しかしながら、Ｎｉを過度に含有すると、オーステナイト相の析出によって異常酸化の誘発や熱疲労特性の低下を招く。このため、Ｎｉ含有量は２．００％以下とする。上記懸念から、Ｎｉ含有量は０．５０％以下が好ましく、０．１０％未満がより好ましい。
【0038】
Ｖ：０～０．５０％
Ｖは、耐食性を向上させる元素である。また、Ｖは炭化物および窒化物を形成し高温強度および高温疲労特性を向上させる。このため必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｖの過度な含有は、製造コストを増加させることに加えて、異常酸化限界温度を低下させる。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％以上であることが好ましい。より好ましくは０．０２～０．２０％であり、更に好ましくは０．０３～０．１５％である。
Ｖは、耐食性を向上させる元素である。また、Ｖは炭化物および窒化物を形成し高温強度および高温疲労特性を向上させる。このため必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｖの過度な含有は、製造コストを増加させることに加えて、異常酸化限界温度を低下させる。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％以上であることが好ましい。より好ましくは０．０２～０．２０％であり、更に好ましくは０．０３～０．１５％である。
【0039】
Ｗ：０～３．００％
Ｗは、Ｍｏと同様の効果があり、高温強度、高温疲労特性および耐食性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、Ｗを、３．００％を超えて含有させると、鋼板の硬質化、製造時の靭性劣化、および製造コスト増加につながる。このため、Ｗ含有量は３．００％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２．００％以下であるのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ｗ含有量は０．１０％以上であるのが好ましい。より好ましくは０．１５～１．５０％である。
Ｗは、Ｍｏと同様の効果があり、高温強度、高温疲労特性および耐食性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、Ｗを、３．００％を超えて含有させると、鋼板の硬質化、製造時の靭性劣化、および製造コスト増加につながる。このため、Ｗ含有量は３．００％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２．００％以下であるのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ｗ含有量は０．１０％以上であるのが好ましい。より好ましくは０．１５～１．５０％である。
【0040】
Ｚｒ：０～０．１０％
Ｚｒは、ＴｉやＮｂと同様に、ＣまたはＮと結合して炭化物や窒化物を形成し、高温強度、高温疲労特性、溶接部の粒界腐食性および耐酸化性を向上させる。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を、０．１０％を超えて含有させると、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％以下であるのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ｚｒ含有量は０．０１％以上であるのが好ましい。より好ましくは０．０３％以上である。
Ｚｒは、ＴｉやＮｂと同様に、ＣまたはＮと結合して炭化物や窒化物を形成し、高温強度、高温疲労特性、溶接部の粒界腐食性および耐酸化性を向上させる。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を、０．１０％を超えて含有させると、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％以下であるのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ｚｒ含有量は０．０１％以上であるのが好ましい。より好ましくは０．０３％以上である。
【0041】
ＲＥＭ：０～０．１０％
ＲＥＭ（希土類元素）は、耐酸化性の向上に有効であるため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、過度なＲＥＭの含有は、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％以上であるのが好ましく、更には０．０１０～０．０７％であることが好ましい。
ＲＥＭ（希土類元素）は、耐酸化性の向上に有効であるため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、過度なＲＥＭの含有は、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％以上であるのが好ましく、更には０．０１０～０．０７％であることが好ましい。
【0042】
ＲＥＭ（希土類元素）は、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）の２元素と、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）の合計１７元素のうちの１または２以上の元素を指す。ＲＥＭの含有量は、これらの元素の合計含有量を意味し、各元素を単独で含有してもよいし、ミッシュメタル等の混合物で含有してもよい。
【0043】
Ｓｎ：０～０．５００％
Ｓｎは、耐食性、高温強度、高温疲労特性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を、０．５００％を超えて含有させると、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０．５００％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０．３００％以下であるのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ｓｎ含有量は０．００５０％以上であるのが好ましく、０．０３％以上であるのがより好ましい。
Ｓｎは、耐食性、高温強度、高温疲労特性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を、０．５００％を超えて含有させると、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０．５００％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０．３００％以下であるのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ｓｎ含有量は０．００５０％以上であるのが好ましく、０．０３％以上であるのがより好ましい。
【0044】
Ｃｏ：０～０．３０％
Ｃｏは、高温強度および高温疲労特性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、Ｃｏを、０．３０％を超えて含有させると、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０．３０％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０．１０％以下であるのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ｃｏ含有量は０．０１％以上であるのが好ましく、０．０３％以上であるのがより好ましい。
Ｃｏは、高温強度および高温疲労特性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、Ｃｏを、０．３０％を超えて含有させると、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０．３０％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０．１０％以下であるのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ｃｏ含有量は０．０１％以上であるのが好ましく、０．０３％以上であるのがより好ましい。
【0045】
Ｓｂ：０～０．５０％
Ｓｂは、粒界に偏析して高温強度、高温疲労強度を向上させるため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｓｂを、０．５０％を超えて含有させると偏析が生じ、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％以上であるのが好ましい。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％以上、０．３０％以下であるのが好ましい。
Ｓｂは、粒界に偏析して高温強度、高温疲労強度を向上させるため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｓｂを、０．５０％を超えて含有させると偏析が生じ、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％以上であるのが好ましい。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％以上、０．３０％以下であるのが好ましい。
【0046】
Ｇａ：０～０．３０００％
Ｇａ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を、０．３０００％を超えて含有させ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０．３０００％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％以上であるのが好ましい。さらに、製造性および製造コストの観点から、Ｇａ含有量は０．００２０～０．１０００％であるのがより好ましい。
Ｇａ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を、０．３０００％を超えて含有させ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０．３０００％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％以上であるのが好ましい。さらに、製造性および製造コストの観点から、Ｇａ含有量は０．００２０～０．１０００％であるのがより好ましい。
【0047】
Ｔａ：０～１．０００％
Ｈｆ：０～１．０％
Ｂｉ：０～０．０２０％
Ｔａは、高温強度、高温疲労強度を向上させるため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｔａの過度の含有は製造コストを増加させるため、Ｔａ含有量は１．０００％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％以上であるのが好ましい。また、強度をさらに高めるためには、Ｔａ含有量は０．０１０～０．２００％であるのがより好ましく、０．０１０～０．１００％であってもよい。同様の理由により、Ｈｆ含有量も１．０％以下とする。また、同様の理由により、Ｈｆ含有量は０．００１％以上であるのが好ましく、０．０１０～０．２００％であるのがより好ましい。
Ｈｆ：０～１．０％
Ｂｉ：０～０．０２０％
Ｔａは、高温強度、高温疲労強度を向上させるため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｔａの過度の含有は製造コストを増加させるため、Ｔａ含有量は１．０００％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％以上であるのが好ましい。また、強度をさらに高めるためには、Ｔａ含有量は０．０１０～０．２００％であるのがより好ましく、０．０１０～０．１００％であってもよい。同様の理由により、Ｈｆ含有量も１．０％以下とする。また、同様の理由により、Ｈｆ含有量は０．００１％以上であるのが好ましく、０．０１０～０．２００％であるのがより好ましい。
【0048】
Ｂｉも同様の理由により、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｂｉの過度の含有は製造コストを増加させるため、Ｂｉ含有量は０．０２０％以下とする。一方、上記同様の効果を得るためには、Ｂｉ含有量は０．００１％以上であるのが好ましい。より好ましくは０．００５～０．０１５％である。
【0049】
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。
【0050】
本発明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、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。
【0051】
（ｔ／８部のＴｉＮ最大長さ：１５μｍ以下）
本実施形態では、高温疲労特性を著しく低下させる原因となるＴｉ系介在物、すなわちＴｉＮの最大長さを規定する。ＴｉＮは、角ばった形状の硬質な介在物であり、疲労破壊の亀裂発生起点となって疲労強度を低下させる。また、ＴｉＮは、溶鋼が凝固する際に晶出しており、その後の製造過程では再固溶、粉砕されにくい。更に、自動車用の排気部品等の使用環境で発生する疲労亀裂は、おおむね鋼板表面から発生する。そのため、ｔ／８部（ｔは板厚）のＴｉＮサイズを評価する。
本実施形態では、高温疲労特性を著しく低下させる原因となるＴｉ系介在物、すなわちＴｉＮの最大長さを規定する。ＴｉＮは、角ばった形状の硬質な介在物であり、疲労破壊の亀裂発生起点となって疲労強度を低下させる。また、ＴｉＮは、溶鋼が凝固する際に晶出しており、その後の製造過程では再固溶、粉砕されにくい。更に、自動車用の排気部品等の使用環境で発生する疲労亀裂は、おおむね鋼板表面から発生する。そのため、ｔ／８部（ｔは板厚）のＴｉＮサイズを評価する。
【0052】
ＴｉＮ最大長さの測定は、鋼板の圧延方向と板厚方向からなる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ものを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察して計測する。ＳＥＭ／ＥＤＳ分析において分析元素をＴｉ，Ｎ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｂとし、これらの合計を１００原子％とした場合にＴｉを４０原子％以上含む角ばった形状の介在物をＴｉＮと定義する。最大長さはＴｉＮ介在物の長軸の最大長さとし、画像から計測する。なお、ＴｉＮの長軸の最大長さは、ＴｉＮの各角部を対角線に結んだときに最長となる長さと定義する。測定範囲は、板厚の１／８位置を中心とした１０個の測定視野を設定する。各測定視野の大きさは、圧延方向０．２５ｍｍ×板厚方向０．２０ｍｍの範囲とし、各視野の板厚方向の中心位置を板厚の１／８位置に合致させる。また、測定するＴｉＮ介在物の個数は、１０視野合計で５０個以上とする。測定したＴｉＮ介在物の長軸の長さのうち、最大値を求め、これをＴｉＮの最大長さとする。
【0053】
表１には、１８％Ｃｒ－１．２％Ｃｕ－０．１５％Ｔｉ－０．１％Ｎｂ－０．００５～０．０１０％Ｃ－０．００５～０．０１０％Ｎを含有するフェライト系ステンレス鋼板のＴｉＮサイズと疲労限との関係を示す。ＴｉＮの最大長さが１３μｍの場合は、疲労強度が４６ＭＰａであるのに対し、ＴｉＮの最大長さが２０μｍの場合は、疲労強度が４０ＭＰａまで低下する。このことから本実施形態が想定する使用環境における十分な８００℃疲労強度、すなわち疲労限＝４５ＭＰａ以上を満足するためには、ＴｉＮの最大長さは十分小さくする必要がある。よって、ｔ／８部のＴｉＮ最大長さを１５μｍ以下とする。ＴｉＮは存在しない、すなわち最大長さが０μｍであれば良いが、精錬コスト等を考慮すると１．０μｍ以上であってもよい。
【0054】
なお、本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板の板厚ｔは、０．８～２．５ｍｍの範囲とすることが好ましい。
【0055】
【表1】
【0056】
（Ａｌ２Ｏ３／ＭｇＯ：１５．０以下）
発明者らは、ＴｉＮを微細に晶出させる要因としてＡｌ系およびＭｇ系介在物に着目した。Ａｌ系介在物であるＡｌ２Ｏ３およびＭｇ介在物であるＭｇＯは、溶鋼中で球状あるいは楕円球状で分散しており、ＴｉＮ晶出の核生成サイトとなる。組成等の影響により、球状あるいは楕円球状の介在物においてＡｌ２Ｏ３とＭｇＯとの割合が変化すると、ＴｉＮのサイズが変化する。表２に、１８％Ｃｒ－１．２％Ｃｕ－０．２５％Ｔｉ－０．０００１～０．０００５％Ｍｇ－０．００５～０．０１０％Ｃ－０．００５～０．０１０％Ｎを含有するフェライト系ステンレス鋼のＡｌ２Ｏ３／ＭｇＯとＴｉＮサイズとの関係を示す。Ａｌ２Ｏ３／ＭｇＯ＝１２の場合はＴｉＮの最大長さが４μｍとなるが、介在物の組成比であるＡｌ２Ｏ３／ＭｇＯが、Ａｌ２Ｏ３／ＭｇＯ＝１９の場合はＴｉＮの最大長さが１８μｍとなり、疲労特性に有害である。そのため本実施形態では介在物の組成比を、Ａｌ２Ｏ３／ＭｇＯ≦１５．０と規定する。
発明者らは、ＴｉＮを微細に晶出させる要因としてＡｌ系およびＭｇ系介在物に着目した。Ａｌ系介在物であるＡｌ２Ｏ３およびＭｇ介在物であるＭｇＯは、溶鋼中で球状あるいは楕円球状で分散しており、ＴｉＮ晶出の核生成サイトとなる。組成等の影響により、球状あるいは楕円球状の介在物においてＡｌ２Ｏ３とＭｇＯとの割合が変化すると、ＴｉＮのサイズが変化する。表２に、１８％Ｃｒ－１．２％Ｃｕ－０．２５％Ｔｉ－０．０００１～０．０００５％Ｍｇ－０．００５～０．０１０％Ｃ－０．００５～０．０１０％Ｎを含有するフェライト系ステンレス鋼のＡｌ２Ｏ３／ＭｇＯとＴｉＮサイズとの関係を示す。Ａｌ２Ｏ３／ＭｇＯ＝１２の場合はＴｉＮの最大長さが４μｍとなるが、介在物の組成比であるＡｌ２Ｏ３／ＭｇＯが、Ａｌ２Ｏ３／ＭｇＯ＝１９の場合はＴｉＮの最大長さが１８μｍとなり、疲労特性に有害である。そのため本実施形態では介在物の組成比を、Ａｌ２Ｏ３／ＭｇＯ≦１５．０と規定する。
【0057】
なお、Ａｌ２Ｏ３／ＭｇＯ比におけるＭｇＯは、Ａｌ系およびＭｇ系介在物に対して、ＳＥＭ／ＥＤＳ分析を行い、Ａｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｎの合計を１００原子％とした場合のＭｇ濃度（原子％）を求め、これを原子量換算でＭｇＯに換算した値とする。また、Ａｌ２Ｏ３／ＭｇＯ比におけるＡｌ２Ｏ３は、Ａｌ系およびＭｇ系介在物に対して、ＳＥＭ／ＥＤＳ分析を行い、Ａｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｎの合計を１００原子％とした場合のＡｌ濃度（原子％）を求め、これを原子量換算でＡｌ２Ｏ３に換算した値とする。Ａｌ系およびＭｇ系介在物の測定範囲は、板厚の１／８位置を中心とした１０個の測定視野を設定する。各測定視野の大きさは、圧延方向０．２５ｍｍ×板厚方向０．２０ｍｍの範囲とし、各視野の板厚方向の中心位置を板厚の１／８位置に合致させる。また、測定する介在物の個数は、１０視野合計で５０個以上とする。Ａｌ２Ｏ３／ＭｇＯ比の算出に用いるＭｇ濃度及びＡｌ濃度は、介在物毎のＭｇ濃度及びＡｌ濃度の平均値とする。
【0058】
【表2】
【0059】
（８００℃疲労限／８００℃引張強度：１．００以上）
疲労限と引張強度は、正の相関があることが知られている。本発明者らは、８００℃においては、疲労限／引張強度≧１．００である場合に自動車排気部品の実使用環境における十分な耐久性を有することを知見した。よって、本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板は、８００℃疲労限／８００℃引張強度が１．００以上であることが好ましい。
疲労限と引張強度は、正の相関があることが知られている。本発明者らは、８００℃においては、疲労限／引張強度≧１．００である場合に自動車排気部品の実使用環境における十分な耐久性を有することを知見した。よって、本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板は、８００℃疲労限／８００℃引張強度が１．００以上であることが好ましい。
【0060】
（製造方法）
本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板の製造工程は、製鋼―熱間圧延―焼鈍・酸洗―冷間圧延―焼鈍・酸洗、あるいは、製鋼－熱間圧延－酸洗－冷間圧延－焼鈍・酸洗の順に各工程を経ることで製造される。本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板の製造方法を、以下に具体的に説明する。
本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板の製造工程は、製鋼―熱間圧延―焼鈍・酸洗―冷間圧延―焼鈍・酸洗、あるいは、製鋼－熱間圧延－酸洗－冷間圧延－焼鈍・酸洗の順に各工程を経ることで製造される。本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板の製造方法を、以下に具体的に説明する。
【0061】
（製鋼工程）
まず、上記の化学組成を有する鋼を電気炉溶製あるいは転炉で溶製し、続いて２次精錬を行う方法が好適である。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、ＴｉＮ晶出の核生成サイトを減少させるために、連続鋳造前に沈静時間を１分間以上望ましくは５分間以上設けるとよい。
まず、上記の化学組成を有する鋼を電気炉溶製あるいは転炉で溶製し、続いて２次精錬を行う方法が好適である。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、ＴｉＮ晶出の核生成サイトを減少させるために、連続鋳造前に沈静時間を１分間以上望ましくは５分間以上設けるとよい。
【0062】
（熱間圧延工程、焼鈍工程、酸洗工程）
通常、スラブは、１０００～１３００℃で加熱され、所定の板厚に連続圧延で熱間圧延され、熱延板となる。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。熱間圧延後の鋼板は酸洗処理が施される。また、熱間圧延後の焼鈍は省略できるが、再結晶を促すために焼鈍してもよい。焼鈍を行う場合は、均熱温度を９００～１２００℃の範囲とし、均熱時間を１０～２００秒の範囲とする。
通常、スラブは、１０００～１３００℃で加熱され、所定の板厚に連続圧延で熱間圧延され、熱延板となる。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。熱間圧延後の鋼板は酸洗処理が施される。また、熱間圧延後の焼鈍は省略できるが、再結晶を促すために焼鈍してもよい。焼鈍を行う場合は、均熱温度を９００～１２００℃の範囲とし、均熱時間を１０～２００秒の範囲とする。
【0063】
（冷間圧延工程、焼鈍工程、酸洗工程）
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。冷間圧延後は、まず、冷延板焼鈍と酸洗が施される。通常、冷間圧延後の鋼板に対する焼鈍均熱温度は８００℃以上、１０００℃未満として再結晶組織を得る。また、焼鈍均熱時間は１０～２００秒の範囲とする。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。その後の酸洗は、焼鈍により鋼表面に形成されたスケールを除去するために行なう。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うちいずれの方法でもよく、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。溶融アルカリ塩浸漬の温度および時間の条件は、所望する鋼板の特性により適宜変えることができる。冷間圧延、焼鈍及び酸洗がされた鋼板には、更に調質圧延工程、研磨工程を付与しても構わない。
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。冷間圧延後は、まず、冷延板焼鈍と酸洗が施される。通常、冷間圧延後の鋼板に対する焼鈍均熱温度は８００℃以上、１０００℃未満として再結晶組織を得る。また、焼鈍均熱時間は１０～２００秒の範囲とする。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。その後の酸洗は、焼鈍により鋼表面に形成されたスケールを除去するために行なう。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うちいずれの方法でもよく、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。溶融アルカリ塩浸漬の温度および時間の条件は、所望する鋼板の特性により適宜変えることができる。冷間圧延、焼鈍及び酸洗がされた鋼板には、更に調質圧延工程、研磨工程を付与しても構わない。
【実施例】
【0064】
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0065】
表３Ａ、表３Ｂおよび表４Ａ、表４Ｂに示す化学組成を有する鋼を扁平１７ｋｇ鋳型に鋳造した後、以下の工程を実施して鋼板を得た。具体的には、１０５０℃で熱間圧延して５ｍｍ厚さの熱延板とし、これを酸洗した。その後、冷間圧延、９２０℃で１２０秒間の焼鈍及び酸洗を行うことで２．０ｍｍ厚の鋼板とした。
【0066】
各鋼板に対して、８００℃引張試験、８００℃平面曲げ疲労試験、断面組織における介在物観察を実施した。
【0067】
８００℃引張試験は、得られた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、ＪＩＳ Ｇ ０５６７：２０２０に準拠して引張強度を測定した。上記試験には島津製作所製オートグラフＡＧ－１００ｋＮＸを用いた。試験温度は８００℃とした。
【0068】
８００℃平面曲げ疲労試験は、得られた製品板から圧延方向を長手方向と平行となるようにＪＩＳ１号試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ ２２７５：１９７８に準拠して、７本の試験片により試験からＳ－Ｎ曲線を採取して疲労限を求めた。疲労限は１×１０７サイクルで破断しなかった強度と破断した強度のうち最小の強度の平均値と定義した。上記試験には東京衡機試験機製シェンク型平面曲げ疲労試験機を用いた。試験温度は８００℃とした。排気部品の材料として必要な８００℃での高温疲労強度は４５ＭＰａ以上のため、疲労限が４５ＭＰａ以上となるものを〇、４５ＭＰａ未満となるものを×とした。また８００℃における疲労限と８００℃における引張強度との比（疲労限／引張強度）が１．００以上を満たすものを〇、満足しないものを×とした。
【0069】
ＴｉＮ最大長さの測定は、鋼板の圧延方向と板厚方向からなる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ものを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察して計測した。ＳＥＭ／ＥＤＳ分析において分析元素をＴｉ，Ｎ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｂとし、これらの合計を１００原子％とした場合にＴｉを４０原子％以上含む角ばった形状の介在物をＴｉＮと定義した。最大長さはＴｉＮ介在物の長軸の最大長さとし、画像から計測した。なおＴｉＮの長軸の最大長さは、ＴｉＮの各角部を対角線に結んだときに最長となる長さと定義した。ＴｉＮの最大長さの測定例を図１に示す。測定範囲は、板厚の１／８位置を中心とした１０個の測定視野を設定した。各測定視野の大きさは、圧延方向０．２５ｍｍ×板厚方向０．２０ｍｍの範囲とし、各視野の板厚方向の中心位置を板厚の１／８位置に合致させた。また、測定するＴｉＮ介在物の個数は、１０視野合計で５０個以上とした。測定したＴｉＮ介在物の長軸の長さのうち、最大値を求め、これをＴｉＮの最大長さとした。ＴｉＮの最大長さが１５μｍ以下を満たすものを〇、満足しないものを×とした。
【0070】
角張ったＴｉＮ介在物を除く、球あるいは楕円球状の介在物について、介在物中のＡｌ２Ｏ３およびＭｇＯの割合を求めた。具体的には、角張ったＴｉＮ介在物を除いた球状あるいは楕円球状の介在物に対して、ＳＥＭ／ＥＤＳ分析を行い、Ａｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｎの合計を１００原子％とした場合のＭｇ濃度（原子％）及びＡｌ濃度（原子％）を求めた。これらの濃度から、原子量換算でＭｇＯ及びＡｌ２Ｏ３の濃度（原子％）を換算した。そして、ＭｇＯ及びＡｌ２Ｏ３の濃度（原子％）からＡｌ２Ｏ３／ＭｇＯを算出した。球あるいは楕円球状の介在物の測定範囲は、板厚の１／８位置を中心とした１０個の測定視野を設定した。各測定視野の大きさは、圧延方向０．２５ｍｍ×板厚方向０．２０ｍｍの範囲とし、各視野の板厚方向の中心位置を板厚の１／８位置に合致させた。また、測定する介在物の個数は、１０視野合計で５０個以上とした。測定対象の介在物のサイズは０．１０μｍ～２．００μｍの範囲とした。Ａｌ２Ｏ３／ＭｇＯ比の算出に用いるＭｇ濃度及びＡｌ濃度は、介在物毎のＭｇ濃度及びＡｌ濃度の平均値とした。Ａｌ２Ｏ３およびＭｇＯを含む介在物の観察例を図２に示す。介在物のサイズは０．１０μｍ～２．００μｍである。ＴｉＮを微細にするためには、球あるいは楕円球状の介在物の組成割合がＡｌ２Ｏ３／ＭｇＯ≦１５．０であると良いため、Ａｌ２Ｏ３／ＭｇＯ≦１５．０を満たすものを〇、満足しないものを×とした。
【0071】
表５および表６に本発明例および比較例の特性を示す。本発明例はＣｕ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｇ含有量が適正であり、ＴｉＮ介在物の最大長さが小さく、高温疲労特性が良好であり、自動車排気部品としての性能を満足した。これらの特性を一つでも満たさないものについて、総合評価は×、全て○である場合は○と表記した。なお、鋼板の化学組成、ＴｉＮ最大長さ、Ａｌ２Ｏ３／ＭｇＯ、高温疲労特性の内１つ以上が本発明の規定から外れる比較例１～５の場合、疲労限（高温疲労強度）が小さくなり総合評価は全て×となった。
【0072】
以下、表３Ａ～表６に結果をまとめて示す。
【0073】
【表3A】
【0074】
【表3B】
【0075】
【表4A】
【0076】
【表4B】
【0077】
【表5】
【0078】
【表6】
【産業上の利用可能性】
【0079】
本発明によれば、耐熱性の中でも高温疲労特性が要求される排気部品に対して優れた特性を有するフェライト系ステンレス鋼板を提供することが可能であり、自動車の排ガス規制、軽量化、燃費向上に対応した部品を提供できる。さらに、自動車、二輪の排気部品に限らず、各種ボイラー、燃料電池システム等の高温環境、特に振動等に起因する高温疲労環境に使用される部品に適用することも可能である。
【図1】
【図2】
