特許 7595454 オーステナイト系ステンレス鋼板、オーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法及び自動車排気系部品

(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】2024-11-28

(45)【発行日】2024-12-06

(54)【発明の名称】オーステナイト系ステンレス鋼板、オーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法及び自動車排気系部品

(51)【国際特許分類】

   C22C 38/00 20060101AFI20241129BHJP

   C22C 38/58 20060101ALI20241129BHJP

   C22C 38/60 20060101ALI20241129BHJP

   C21D 9/46 20060101ALI20241129BHJP

【ＦＩ】

C22C38/00 302Z

C22C38/58

C22C38/60

C21D9/46 Q

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020212134

(22)【出願日】2020-12-22

(65)【公開番号】P2022098633

(43)【公開日】2022-07-04

【審査請求日】2023-08-22

(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】林 篤剛

(72)【発明者】

【氏名】吉井 睦子

【審査官】河野 一夫

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／０４３５６５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／１６８１１９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－２１８５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０５９９９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２２Ｃ ３８／００

Ｃ２２Ｃ ３８／５８

Ｃ２２Ｃ ３８／６０

Ｃ２１Ｄ ９／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

質量％で、
Ｃ：０．００１％以上、０．３００％以下、
Ｎ：０．００１％以上、０．４５％以下、
Ｓｉ：０．１０％以上、５．００％以下、
Ｍｎ：０．１０％以上、１２．００％以下、
Ｐ：０．０６０％以下、
Ｓ：０．０２００％以下、
Ｃｒ：１５．０％以上、３５．０％以下、
Ｎｉ：２．０％以上、３５．０％以下、
Ｃｕ：０．００１％以上、５．００％以下、
Ｍｏ：０．００１％以上、５．００％以下、
Ａｌ：０．００１％以上、１．０００％以下、
Ｖ：０．０１％以上、１．００％以下、
Ｂ：０．０００１％以上、０．０１００％以下、
Ｃａ：０．０００１％以上、０．０２００％以下、
Ｏ：０．０１５０％以下、
を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、かつ、下記式（ｉ）および式（ｉｉ）を満たすことを特徴とする、オーステナイト系ステンレス鋼板。
５［Ｃｒ］＋６［Ｓｉ］＋９［Ｍｏ］－２［Ｎｉ］－３０［Ｃ］－７０［Ｎ］－１００［＊Ｎｉ］／［Ｎｉ］≦０ ・・・式（ｉ）
０．８０≦［＊Ｎｉ］／［Ｎｉ］＜１．００ ・・・式（ｉｉ）
但し、式（ｉ）および式（ｉｉ）中の［元素記号］は、当該元素の鋼中の含有量（質量％）を意味し、［＊Ｎｉ］はＮｉ負偏析部におけるＮｉの平均含有量（質量％）を意味する。

【請求項2】

質量％で、
Ｃ：０．００１％以上、０．０８０％未満、
Ｎ：０．２０％超、０．３９％以下、
Ｓｉ：１．００％超、３．００％以下、
Ｍｎ：０．８０％以上、３．００％以下、
Ｐ：０．０５０％以下、
Ｓ：０．００１８％以下、
Ｃｒ：２０．０％以上、３５．０％以下、
Ｎｉ：８．０％超、２５．０％以下、
Ｃｕ：０．００１％以上、３．４０％以下、
Ｍｏ：０．００１％以上、０．５０％未満、
Ａｌ：０．００５％超、０．１３０％以下、
Ｖ：０．０１％以上、１．００％以下、
Ｂ：０．０００１％以上、０．０１００％以下、
Ｃａ：０．０００１％以上、０．０２００％以下、
Ｏ：０．０１５０％以下、
を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、かつ、下記式（ｉｉｉ）および式（ｉｖ）を満たすことを特徴とする、オーステナイト系ステンレス鋼板。
５［Ｃｒ］＋６［Ｓｉ］＋９［Ｍｏ］－２［Ｎｉ］－３０［Ｃ］－７０［Ｎ］－１００［＊Ｎｉ］／［Ｎｉ］≦０ ・・・式（ｉｉｉ）
０．８０≦［＊Ｎｉ］／［Ｎｉ］＜１．００ ・・・式（ｉｖ）
但し、式（ｉｉｉ）および式（ｉｖ）中の［元素記号］は、当該元素の鋼中の含有量（質量％）を意味し、［＊Ｎｉ］はＮｉ負偏析部におけるＮｉの平均含有量（質量％）を意味する。

【請求項3】

Ｆｅの一部に代えて、質量％にて、更に
Ｔｉ：０．００１％以上、１．００％以下、
Ｎｂ：０．００１％以上、１．００％以下、
Ｗ：０．０１％以上、３．００％以下、
Ｙ：０．００１％以上、０．５０％以下、
ＲＥＭ：０．００１％以上、０．５０％以下、
Ｚｒ：０．０１％以上、０．５０％以下、
Ｈｆ：０．００１％以上、１．０％以下、
Ｓｎ：０．０００１％以上、１．０％以下、
Ｍｇ：０．０００１％以上、０．０１００％以下、
Ｃｏ：０．０１％以上、１．００％以下、
Ｓｂ：０．００１％以上、０．５０％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２に記載のオーステナイト系ステンレス鋼板。

【請求項4】

質量％で、
Ｃ：０．００１％以上、０．３００％以下、
Ｎ：０．００１％以上、０．４５％以下、
Ｓｉ：０．１０％以上、５．００％以下、
Ｍｎ：０．１０％以上、１２．００％以下、
Ｐ：０．０６０％以下、
Ｓ：０．０２００％以下、
Ｃｒ：１５．０％以上、３５．０％以下、
Ｎｉ：２．０％以上、３５．０％以下、
Ｃｕ：０．００１％以上、５．００％以下、
Ｍｏ：０．００１％以上、１．５０％以下、
Ａｌ：０．００１％以上、１．０００％以下、
Ｖ：０．０１％以上、１．００％以下、
Ｂ：０．０００１％以上、０．０１００％以下、
Ｃａ：０．０００１％以上、０．０２００％以下、
Ｏ：０．０１５０％以下、
を含有し、
更に、
Ｔｉ：０．００１％以上、１．００％以下、
Ｎｂ：０．００１％以上、１．００％以下、
Ｗ：０．０１％以上、３．００％以下、
Ｙ：０．００１％以上、０．５０％以下、
ＲＥＭ：０．００１％以上、０．５０％以下、
Ｚｒ：０．０１％以上、０．５０％以下、
Ｈｆ：０．００１％以上、１．０％以下、
Ｓｎ：０．０００１％以上、１．０％以下、
Ｍｇ：０．０００１％以上、０．０１００％以下、
Ｃｏ：０．０１％以上、１．００％以下、
Ｓｂ：０．００１％以上、０．５０％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種以上を含有し、
残部がＦｅおよび不純物からなり、かつ、下記式（ｉ）および式（ｉｉ）を満たすことを特徴とする、オーステナイト系ステンレス鋼板。
５［Ｃｒ］＋６［Ｓｉ］＋９［Ｍｏ］－２［Ｎｉ］－３０［Ｃ］－７０［Ｎ］－１００［＊Ｎｉ］／［Ｎｉ］≦０ ・・・式（ｉ）
０．８０≦［＊Ｎｉ］／［Ｎｉ］＜１．００ ・・・式（ｉｉ）
但し、式（ｉ）および式（ｉｉ）中の［元素記号］は、当該元素の鋼中の含有量（質量％）を意味し、［＊Ｎｉ］はＮｉ負偏析部におけるＮｉの平均含有量（質量％）を意味する。

【請求項5】

自動車排気系部材に使用される、請求項１～４のいずれか一項に記載のオーステナイト系ステンレス鋼板。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか一項に記載のオーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法であって、鋳造時の鋳片の厚みＡ（ｍｍ）、最終製品の厚みＢ（ｍｍ）、最終焼鈍温度Ｃ（℃）および最終焼鈍時間Ｄ（秒）が下記式（ｖ）を満たすことを特徴とする、オーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法。
５０≦（Ｃ×Ｄ）／（Ａ×Ｂ）≦７００ ・・・式（ｖ）

【請求項7】

請求項１～５のいずれか一項に記載のオーステナイト系ステンレス鋼板よりなる自動車排気系部材を備えた自動車排気系部品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、オーステナイト系ステンレス鋼板、オーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法及び自動車排気系部品に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車の排気マニホールド、コンバーター、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、熱疲労特性等の多様な特性が要求される。また、排気系部材は、凝縮水腐食環境下にあることから、耐食性に優れることも要求される。更に加えて、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、これら排気系部材にはステンレス鋼が多く使用されている。また、近年では、排気ガス規制の強化が更に強まる他、燃費性能の向上、ダウンサイジング等の動きから、排気ガス温度は上昇傾向にある。加えて、ターボチャージャーの様な過給機を搭載するケースも多くなっており、エキゾーストマニホールドやターボチャージャーに使用されるステンレス鋼には耐熱性の一層の向上が求められる。排気ガスの最高温度は従来９００℃程度であるが、今後は１０００℃程度までの上昇が見込まれており、更には１０５０℃程度まで上昇する可能性がある。

【0003】

一方、ターボチャージャーの内部構造は複雑で、加給効率を高めるとともに、耐熱信頼性の確保が重要であり、主としてＮｉ基合金や耐熱オーステナイト系ステンレス鋼が使用されている。代表的な耐熱オーステナイト系ステンレス鋼はＳＵＳ３１０Ｓ（２５％Ｃｒ－２０％Ｎｉ）である。また、ターボチャージャーのハウジングには鋳物が使用されているが、車体軽量化の観点から耐熱オーステナイト系ステンレス鋼での板金化による薄肉化の要望がある。

【0004】

このような排気ガス温度の上昇や部品の薄肉化の観点から、耐熱オーステナイト系ステンレス鋼の耐熱性をより向上させる必要がある。例えば、排気ガスの最高温度が１０５０℃程度まで上昇した場合、排気系部材や過給器を構成する部品の最高温度は９５０～１０００℃程度となり、その温度領域でのクリープ特性等の耐熱性が必要となる。ただし、部品温度は常に最高温度に達しているわけではなく、最高温度より低い９００℃程度となっている時間の方が長い場合が多い。しかしながら、オーステナイト系ステンレス鋼は、９００℃程度で長時間時効するとσ相が析出する。σ相が析出すると、クリープ特性の低下が懸念される。また、σ相は高Ｃｒ濃度の相であるため、その近傍の鋼中のＣｒ濃度が局所的に低下して耐食性が低下することが懸念される。つまり、耐熱オーステナイト系ステンレス鋼の開発においては、９００℃程度で長時間時効した後の９５０～１０００℃程度におけるクリープ特性や耐食性を考慮する必要が生じ、耐熱オーステナイト系ステンレスの耐熱性や耐食性を単純に向上するだけでなく、９００℃程度の長時間時効におけるσ相の析出を抑制する技術の開発が必要となっている。

【0005】

特許文献１には、Ｎｂ、Ｖ、Ｃ、Ｎ、Ａｌ、Ｔｉの含有量の最適範囲を定め、製造プロセスを最適化することにより、耐熱オーステナイト系ステンレス鋼のクリープ特性を向上することが記載されている。しかし、特許文献１に記載された技術は８００℃でのクリープ特性の向上に関するものであり、９００℃を超える範囲での耐熱性は考慮されていない。

【0006】

特許文献２には、耐熱オーステナイト系ステンレス鋼の金属組織における結晶粒界の性格を制御することで、クリープ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に記載された技術は９００℃および９５０℃でのクリープ特性に関するものであり、１０００℃でのクリープ特性は検討されていない。また、９００℃程度での長時間時効によるσ析出を考慮したクリープ特性や耐食に関する検討はされていない。

【0007】

特許文献３には、ＮおよびＮｂの成分バランスを制御することで、耐熱オーステナイト系ステンレス鋼の１０００℃での時効後の１０００℃の高温強度を向上することが記載されている。しかし、σ相は１０００℃において析出し難いため、特許文献３ではσ相の析出は考慮されていない。また、σ相の析出を考慮した耐食性の検討もされていない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特開２０１３－２０９７３０号公報

【文献】特開２０１９－２１８５８８号公報

【文献】特許第５６０５９９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明の目的は、σ相析出温度域での長時間時効後の耐熱性および耐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼板、オーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法および自動車排気系部品を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために、本発明者らは、オーステナイト系ステンレス鋼板の時効後のクリープ特性および耐食性に及ぼす各種成分、母材内部の成分偏析の影響を鋭意検討した。その結果、時効後のσ相析出がクリープ特性および耐食性を低下させることを知見した。また、時効後のσ相析出は、鋼の成分バランスが影響することに加え、Ｎｉ偏析が大きい場合にσ相の析出が多くなることも知見した。Ｎｉ偏析が大きい場合、特に鋼板断面においてＮｉ濃度が鋼中のＮｉ含有量に比べて低い領域であるＮｉ負偏析部においては、Ｎｉ濃度が鋼中のＮｉ含有量より低いことによってσ析出がしやすくなっており、更に、Ｎｉ負偏析部内では他元素が更にミクロに偏析しており、局所的なσ析出しやすいミクロ偏析を生じ、σ析出しやすくなっていると考えている。これらの知見に基づき、σ相析出温度域で長時間時効後の耐熱性および耐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼板を発明するに至った。

【0011】

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） 質量％で、
Ｃ：０．００１％以上、０．３００％以下、
Ｎ：０．００１％以上、０．４５％以下、
Ｓｉ：０．１０％以上、５．００％以下、
Ｍｎ：０．１０％以上、１２．００％以下、
Ｐ：０．０６０％以下、
Ｓ：０．０２００％以下、
Ｃｒ：１５．０％以上、３５．０％以下、
Ｎｉ：２．０％以上、３５．０％以下、
Ｃｕ：０．００１％以上、５．００％以下、
Ｍｏ：０．００１％以上、５．００％以下、
Ａｌ：０．００１％以上、１．０００％以下、
Ｖ：０．０１％以上、１．００％以下、
Ｂ：０．０００１％以上、０．０１００％以下、
Ｃａ：０．０００１％以上、０．０２００％以下、
Ｏ：０．０１５０％以下、
を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、かつ、下記式（ｉ）および式（ｉｉ）を満たすことを特徴とする、オーステナイト系ステンレス鋼板。
５［Ｃｒ］＋６［Ｓｉ］＋９［Ｍｏ］－２［Ｎｉ］－３０［Ｃ］－７０［Ｎ］－１００［＊Ｎｉ］／［Ｎｉ］≦０ ・・・式（ｉ）
０．８０≦［＊Ｎｉ］／［Ｎｉ］＜１．００ ・・・式（ｉｉ）
但し、式（ｉ）および式（ｉｉ）中の［元素記号］は、当該元素の鋼中の含有量（質量％）を意味し、［＊Ｎｉ］はＮｉ負偏析部におけるＮｉの平均含有量（質量％）を意味する。
（２） 質量％で、
Ｃ：０．００１％以上、０．０８０％未満、
Ｎ：０．２０％超、０．３９％以下、
Ｓｉ：１．００％超、３．００％以下、
Ｍｎ：０．８０％以上、３．００％以下、
Ｐ：０．０５０％以下、
Ｓ：０．００１８％以下、
Ｃｒ：２０．０％以上、３５．０％以下、
Ｎｉ：８．０％超、２５．０％以下、
Ｃｕ：０．００１％以上、３．４０％以下、
Ｍｏ：０．００１％以上、０．５０％未満、
Ａｌ：０．００５％超、０．１３０％以下、
Ｖ：０．０１％以上、１．００％以下、
Ｂ：０．０００１％以上、０．０１００％以下、
Ｃａ：０．０００１％以上、０．０２００％以下、
Ｏ：０．０１５０％以下、
を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、かつ、下記式（ｉｉｉ）および式（ｉｖ）を満たすことを特徴とする、オーステナイト系ステンレス鋼板。
５［Ｃｒ］＋６［Ｓｉ］＋９［Ｍｏ］－２［Ｎｉ］－３０［Ｃ］－７０［Ｎ］－１００［＊Ｎｉ］／［Ｎｉ］≦０ ・・・式（ｉｉｉ）
０．８０≦［＊Ｎｉ］／［Ｎｉ］＜１．００ ・・・式（ｉｖ）
但し、式（ｉｉｉ）および式（ｉｖ）中の［元素記号］は、当該元素の鋼中の含有量（質量％）を意味し、［＊Ｎｉ］はＮｉ負偏析部におけるＮｉの平均含有量（質量％）を意味する。
（３） Ｆｅの一部に代えて、質量％にて、更に
Ｔｉ：０．００１％以上、１．００％以下、
Ｎｂ：０．００１％以上、１．００％以下、
Ｗ：０．０１％以上、３．００％以下、
Ｙ：０．００１％以上、０．５０％以下、
ＲＥＭ：０．００１％以上、０．５０％以下、
Ｚｒ：０．０１％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、０．０１００％以下、
Ｃｏ：０．０１％以上、１．００％以下、
Ｓｂ：０．００１％以上、０．５０％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、（２）に記載のオーステナイト系ステンレス鋼板。
（４） 質量％で、
Ｃ：０．００１％以上、０．３００％以下、
Ｎ：０．００１％以上、０．４５％以下、
Ｓｉ：０．１０％以上、５．００％以下、
Ｍｎ：０．１０％以上、１２．００％以下、
Ｐ：０．０６０％以下、
Ｓ：０．０２００％以下、
Ｃｒ：１５．０％以上、３５．０％以下、
Ｎｉ：２．０％以上、３５．０％以下、
Ｃｕ：０．００１％以上、５．００％以下、
Ｍｏ：０．００１％以上、１．５０％以下、
Ａｌ：０．００１％以上、１．０００％以下、
Ｖ：０．０１％以上、１．００％以下、
Ｂ：０．０００１％以上、０．０１００％以下、
Ｃａ：０．０００１％以上、０．０２００％以下、
Ｏ：０．０１５０％以下、
を含有し、
更に、
Ｔｉ：０．００１％以上、１．００％以下、
Ｎｂ：０．００１％以上、１．００％以下、
Ｗ：０．０１％以上、３．００％以下、
Ｙ：０．００１％以上、０．５０％以下、
ＲＥＭ：０．００１％以上、０．５０％以下、
Ｚｒ：０．０１％以上、０．５０％以下、
Ｈｆ：０．００１％以上、１．０％以下、
Ｓｎ：０．０００１％以上、１．０％以下、
Ｍｇ：０．０００１％以上、０．０１００％以下、
Ｃｏ：０．０１％以上、１．００％以下、
Ｓｂ：０．００１％以上、０．５０％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種以上を含有し、
残部がＦｅおよび不純物からなり、かつ、下記式（ｉ）および式（ｉｉ）を満たすことを特徴とする、オーステナイト系ステンレス鋼板。
５［Ｃｒ］＋６［Ｓｉ］＋９［Ｍｏ］－２［Ｎｉ］－３０［Ｃ］－７０［Ｎ］－１００［＊Ｎｉ］／［Ｎｉ］≦０ ・・・式（ｉ）
０．８０≦［＊Ｎｉ］／［Ｎｉ］＜１．００ ・・・式（ｉｉ）
但し、式（ｉ）および式（ｉｉ）中の［元素記号］は、当該元素の鋼中の含有量（質量％）を意味し、［＊Ｎｉ］はＮｉ負偏析部におけるＮｉの平均含有量（質量％）を意味する。
（５） 自動車排気系部材に使用される、（１）～（４）のいずれか一項に記載のオーステナイト系ステンレス鋼板。
（６） （１）～（５）のいずれか一項に記載のオーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法であって、鋳造時の鋳片の厚みＡ（ｍｍ）、最終製品の厚みＢ（ｍｍ）、最終焼鈍温度Ｃ（℃）および最終焼鈍時間Ｄ（秒）が下記式（ｖ）を満たすことを特徴とする、オーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法。
５０≦（Ｃ×Ｄ）／（Ａ×Ｂ）≦７００ ・・・式（ｖ）
（７） （１）～（５）のいずれか一項に記載のオーステナイト系ステンレス鋼板よりなる自動車排気系部材を備えた自動車排気系部品。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、σ相析出温度域で長時間時効後の耐熱性および耐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼板、オーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法および自動車排気系部品を提供することができる。

【0013】

なお、本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼板は、自動車のターボチャージャー部品、エキゾーストマニホールド、コンバーターなどの自動車排気系部材に適用することが可能である。また、その中でも特に、ガソリン車やディーゼル車に搭載されるターボチャージャーに好適に適用できる。ターボチャージャーについては、外装を構成するハウジングに適用できる。また、ノズルベーン式ターボチャージャー内部の精密部品である、バックプレート、オイルディフレクター、コンプレッサーホイール、ノズルマウント、ノズルプレート、ノズルベーン、ドライブリング、ドライブレバー等に好適に適用できる。ただし、本発明のオーステナイト系ステンレス鋼板の用途は、これらの用途に限定されるものではない。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明を詳細に説明する。
なお、以下の説明において、「Ｘ負偏析部」とは、鋼板断面において元素Ｘの平均含有量が鋼中の元素Ｘの含有量未満である領域を意味する。また、「Ｘ正偏析部」とは、鋼板断面において元素Ｘの平均含有量が鋼中のＸの含有量超である領域を意味する。例えば、Ｎｉ負偏析部とは、鋼板断面においてＮｉ平均含有量が鋼中のＮｉ含有量未満の領域をいう。また、Ｃｒ正偏析部とは、鋼板断面においてＣｒ平均含有量が鋼中のＣｒ含有量を超える領域をいう。

【0015】

まず、本発明のオーステナイト系ステンレス鋼板の鋼組成の限定理由について説明する。ここで、鋼組成についての「％」は質量％を意味する。

【0016】

（Ｃ：０．００１％以上、０．３００％以下）
Ｃは、高温強度およびクリープ特性を向上する元素であるため、Ｃ含有量は０．００１％以上とする。また、製造コストを考慮すると、Ｃ含有量は０．０１０％以上とすることが好ましい。Ｃ含有量は、より好ましくは、０．０２０％以上である。しかし、過度なＣ含有は、耐酸化性や耐粒界腐食性を低下させるため、Ｃ含有量は０．３００％以下とする。また、σ析出温度域での時効後の耐食性の更なる向上を考慮すると、Ｃ含有量は０．０８０％未満とすることが好ましい。より好ましくは、０．０７５％以下である。

【0017】

（Ｎ：０．００１％以上、０．４５％以下）
Ｎは、高温強度およびクリープ特性を向上する元素であるため、Ｎ含有量は０．００１％以上とする。また、製造コストを考慮すると、Ｎ含有量は０．０３０％以上とすることが好ましい。さらに、σ析出温度域での時効後のクリープ特性の更なる向上を考慮すると、Ｎ含有量は、より好ましくは、０．２０％超である。しかし、過度なＮ含有は、気泡欠陥を生じるため、Ｎ含有量は０．４５％以下とする。また、高温疲労特性を考慮すると、Ｎ含有量は０．３９％以下とすることが好ましい。また、加工性を考慮すると、Ｎ含有量は０．３２％以下とすることがより好ましい。さらにより好ましくは、０．２８％以下である。

【0018】

（Ｓｉ：０．１０％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、耐酸化性を改善する元素でもあるため、Ｓｉ含有量は０．１０％以上とする。また、Ｓｉは、加工性も向上する元素であるため、Ｓｉは０．４０％以上とすることが好ましい。さらに、耐スケール剥離性を考慮すると、Ｓｉ含有量は１．００％超とすることがより好ましい。さらにより好ましくは１．５０％以上である。しかし、過度なＳｉ含有は、製造時の熱間加工性、酸洗性を低下させるため、Ｓｉ含有量は５．００％以下とする。また、Ｓｉは、σ析出を促進する元素であり、σ析出温度域での時効後のクリープ特性の更なる向上を考慮すると、Ｓｉ含有量は３．００％以下とすることが好ましい。さらに、溶接時の凝固割れ性を考慮すると、Ｓｉ含有量は２．５０％以下とすることがより好ましい。さらにより好ましくは２．２０％以下である。

【0019】

（Ｍｎ：０．１０％以上、１２．００％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、０．１０％以上とする。また、精錬コストを考慮すると、Ｍｎ含有量は０．４０％以上とすることがより好ましい。さらに、Ｍｎは、Ｎの固溶限を向上する元素であり、σ析出温度域での時効後のクリープ特性の更なる向上のためＮ含有量を増加することを考慮すると、Ｍｎ含有量は０．８０％以上とすることがより好ましい。さらにより好ましくは、１．００％以上である。しかし、過度なＭｎの含有は、耐酸化性を低下させるため、Ｍｎ含有量は１２．００％以下とする。また、耐スケール剥離性を考慮すると、Ｍｎ含有量は３．００％以下とすることが好ましい。また、製造時の酸洗性や加工性を考慮すると、Ｍｎ含有量は２．３０％以下とすることがより好ましい。さらにより好ましくは１．８０％以下である。

【0020】

（Ｐ：０．０６０％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、靭性や溶接性を低下させる元素であるため、Ｐ含有量は０．０６０％以下とする。また、高温疲労特性を考慮すると、Ｐ含有量は０．０５０％以下とすることが好ましい。また、製造性を考慮すると、Ｐ含有量は０．０４０％以下とすることがより好ましい。さらにより好ましくは０．０３５％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％以上としてもよい。また、Ｐ含有量は０．０１０％以上でもよい。

【0021】

（Ｓ：０．２００％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、製造時の熱間加工性や耐食性を低下させる元素であるため、Ｓ含有量は０．２００％以下とする。また、耐スケール剥離性を考慮すると、Ｓ含有量は０．００１８％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．００１４％以下である。さらにより好ましくは０．００１２％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、Ｓ含有量は０．０００１％以上としてもよい。また、Ｓ含有量は、０．０００３％以上としてもよい。

【0022】

（Ｃｒ：１５．０％以上、３５．０％以下）
Ｃｒは、耐食性を向上する元素であるため、Ｃｒ含有量は１５．０％以上とする。また、耐酸化性を考慮すると、Ｃｒ含有量は１８．０％以上とすることが好ましい。さらに、Ｃｒは、Ｎの固溶限を向上する元素であり、σ析出温度域での時効後のクリープ特性の更なる向上のためＮ含有量を増加することを考慮すると、Ｃｒ含有量は２０．０％以上とすることがより好ましい。しかし、過度なＣｒの含有は、製造時の熱間加工性、酸洗性を低下させるため、Ｃｒ含有量は３５．０％以下とする。また、加工性や原料コストを考慮すると、Ｃｒ含有量は３０．０％以下とすることが好ましい。より好ましくは２６．０％以下である。

【0023】

（Ｎｉ：２．０％以上、３５．０％以下）
Ｎｉは、耐食性を向上させる元素であるため、Ｎｉ含有量は２．０％以上とする。また、σ析出温度域での時効後のクリープ特性の更なる向上を考慮すると、Ｎｉ含有量は８．０％超とすることが好ましい。より好ましくは１０．０％以上である。しかし、過度なＮｉの含有は、成形性を低下させるため、Ｎｉ含有量は３５．０％以下とする。また、Ｎｉは偏析しやすい元素であり、その含有量が多いとＮｉの偏析が拡大し、Ｎｉ濃度が周囲よりも低いＮｉ負偏析部においてσ析出が促進される。そのため、σ析出温度域での時効後のクリープ特性の更なる向上を考慮すると、Ｎｉ含有量は２５．０％以下とすることが好ましい。さらに、原料コストを考慮すると、Ｎｉ含有量は２０．０％以下がより好ましい。さらにより好ましくは１５．０％以下である。

【0024】

（Ｃｕ：０．００１％以上、５．００％以下）
Ｃｕは、耐食性を向上させる元素であるため、Ｃｕ含有量は０．００１％以上とする。また、製造性を考慮すると、Ｃｕ含有量は０．０５％以上とすることが好ましい。しかし、しかし、過度なＣｕの含有は、製造時の熱間加工性を低下させるため、Ｃｕ含有量は５．００％以下とする。また、耐スケール剥離性を考慮すると、Ｃｕ含有量は３．４０％以下とすることが好ましい。また、原料コストを考慮すると、Ｃｕ含有量は２．００％以下とすることがより好ましい。さらに、耐酸化性を考慮すると、Ｃｕ含有量は１．００％以下とすることがさらにより好ましい。さらにさらにより好ましくは０．４０％以下である。

【0025】

（Ｍｏ：０．００１％以上、５．００％以下）
Ｍｏは、耐食性を向上させる元素であるため、Ｍｏ含有量は０．００１％以上とする。また、製造性を考慮すると、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０．０５％以上である。しかし、過度なＭｏの含有は、加工性を低下させるため、Ｍｏ含有量は５．００％以下とする。また、原料コストを考慮すると、Ｍｏ含有量は１．５０％以下とすることが好ましい。さらに、Ｍｏは、σ析出を促進する元素であり、σ析出温度域での時効後のクリープ特性の更なる向上を考慮すると、Ｍｏ含有量は０．５０％未満とすることがより好ましい。

【0026】

（Ａｌ：０．００１％以上、１．０００％以下）
Ａｌは、脱酸元素として含有される元素であるため、Ａｌ含有量は０．００１％以上とする。また、耐酸化性や精錬コストを考慮すると、Ａｌ含有量は０．００５％超とすることが好ましい。より好ましくは０．０１０％以上である。しかし、過度なＡｌの含有は、表面品質を低下させるため、１．０００％以下とする。また、高温疲労特性を考慮すると、Ａｌ含有量は０．１３０％以下とすることが好ましい。また、製造性を考慮すると０．０８０％以下とすることがより好ましい。さらにより好ましくは０．０７０％以下である。

【0027】

（Ｖ：０．０１％以上、１．００％以下）
Ｖは、耐食性および高温強度を向上させる元素であるため、Ｖ含有量は０．０１％以上とする。また、精錬コストを考慮すると、Ｖ含有量は０．０３％以上とすることが好ましい。より好ましくは０．０５％以上である。しかし、過度なＶの含有は、製造性を低下させるため、Ｖ含有量は１．００％以下とする。また、表面品質を考慮すると、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％未満である。

【0028】

（Ｂ：０．０００１％以上、０．０１００％以下）
Ｂは、耐食性および高温強度を向上させる元素であるため、Ｂ含有量は０．０００１％以上とする。また、製造時の熱間加工性を考慮すると、Ｂ含有量は、０．０００２％以上とすることが好ましい。より好ましくは０．０００３％以上である。しかし、過度なＢの含有は、鋼表面の表面性状を低下させるため、Ｂ含有量は０．０１００％以下とする。また、製造性を考慮すると、Ｂ含有量は０．００５０％以下とすることが好ましい。また成型性を考慮すると、Ｂ含有量は０．００３０％以下とすることがより好ましい。さらにより好ましくは０．００１５％以下である。

【0029】

（Ｃａ：０．０００１％以上、０．０２００％以下）
Ｃａは、脱硫を促進する元素であるため、Ｃａ含有量は０．０００１％以上とする。また、耐スケール剥離性を考慮すると、Ｃａ含有量は０．０００２％以上とすることが好ましい。しかし、過度なＣａの含有は水溶性の介在物であるＣａＳの生成による耐食性の低下を招く場合があるため、Ｃａ含有量を０．０２００％以下とする。また、製造性を考慮すると、Ｃａ含有量は０．００５０％以下とすることがより好ましい。さらにより好ましくは０．００３０％以下である。

【0030】

（Ｏ：０．０１５０％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他、耐食性や耐酸化性も低下させるため、Ｏ含有量は０．０１５０％以下とする。また、製造性を考慮すると、Ｏ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０．００３５％以下である。但し、過度なＯの低減は精錬コストを増加させるため、Ｏ含有量は０．０００１％以上としてもよい。Ｏ含有量は０．０００３％以上でもよい。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。

【0031】

本実施形態に係るオーステナ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、本発明に係るオーステナ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。

【0032】

次に、式（ｉ）～（ｉｖ）について説明する。

【0033】

本発明者らは、オーステナイト系ステンレス鋼板の時効後のクリープ特性および耐食性に及ぼす各種影響を検討する中で、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃ、Ｎに加え、母材のＮｉ偏析の影響が大きく、これらのバランスが重要であることを見出した。従って本実施形態では、式（ｉ）～（ｉｖ）を満たす必要がある。ただし、本発明において、式（ｉ）と式（ｉｉｉ）は同一の式であり、また、式（ｉｉ）と式（ｉｖ）は同一の式であるから、ここでは式（ｉ）と式（ｉｉ）について説明することで、式（ｉｉ）と式（ｉｖ）についても説明することとする。

【0034】

５［Ｃｒ］＋６［Ｓｉ］＋９［Ｍｏ］－２［Ｎｉ］－３０［Ｃ］－７０［Ｎ］－１００［＊Ｎｉ］／［Ｎｉ］≦０ ・・・式（ｉ）

【0035】

０．８０≦［＊Ｎｉ］／［Ｎｉ］＜１．００ ・・・式（ｉｉ）

【0036】

但し、式（ｉ）及び（ｉｉ）中の［元素記号］は、当該元素の鋼中の含有量（質量％）を意味する。また、［＊Ｎｉ］はＮｉ負偏析部におけるＮｉの平均含有量（質量％）を意味する。

【0037】

式（ｉ）の左辺の値が０超であると、鋼の成分バランスがσ析出をしやすいバランスであることに加え、Ｎｉ偏析が大きいことになる。Ｎｉ負偏析が大きい場合、Ｎｉ負偏析部においてＮｉ含有量が低くなるためにσ析出がしやすくなり、また、Ｎｉ負偏析部内で他元素が更にミクロに偏析して、局所的なσ析出しやすいミクロ偏析を生じ、σ析出しやすくなる。よって、式（ｉ）を満たす必要がある。より好ましくは式（ｉ）の左辺の値は－６５以上－１以下である。

【0038】

また、式（ｉｉ）の中辺の値が０．８０未満であると、Ｎｉ負偏析が大きいことになる。また、式（ｉｉ）の中辺の値が１．００以上であることはＮｉの偏析が存在しないことを意味する。しかし、Ｎｉ偏析を皆無とすることは、多大な熱処理コストおよび時間を要するため経済性を大きく損なう。よって、式（ｉｉ）を満たす必要がある。式（ｉｉ）の中辺の値は、より好ましくは０．８５以上０．９８以下である。

【0039】

また、Ｎｉ負偏析が大きい場合は、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｉの正偏析も大きくなっており、これらの元素の正偏析部ではσが析出しやすくなっていると考えられる。これらＣｒ、Ｍｏ、Ｓｉのバランスも影響していると考えられ、好ましい条件として条件１～条件３を満たすことが好ましい。なお、条件２では式（Ｂ）または式（Ｃ）のいずれか一方を満たせばよく、条件３では、式（Ｄ）または式（Ｅ）のいずれか一方を満たせばよい。

【0040】

（条件１）
１．００＜［＊＊Ｃｒ］／［Ｃｒ］≦１．３０ ・・・式（Ａ）

【0041】

（条件２）
［＊＊Ｍｏ］≦０．８０ ・・・（Ｂ）
または
１．００＜［＊＊Ｍｏ］／［Ｍｏ］≦１．３０ ・・・式（Ｃ）

【0042】

（条件３）
［＊＊Ｓｉ］≦０．８０ ・・・式（Ｄ）
または
１．００＜［＊＊Ｓｉ］／［Ｓｉ］≦１．３０ ・・・式（Ｅ）

【0043】

但し、式（Ａ）～（Ｅ）中の［元素記号］は、当該元素の鋼中の含有量（質量％）を意味し、［＊＊元素記号］は当該元素の正偏析部における当該元素の平均含有量（質量％）を意味する。

【0044】

本実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼板（以下、供試材という場合がある）のＮｉ負偏析部の特定及びＮｉ負偏析部におけるＮｉの平均含有量は、以下のように鋼板断面を電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）で分析することで算出する。ＥＰＭＡは例えば日本電子株式会社（ＪＥＯＬ Ｌｔｄ．）製ＪＸＡ―８２３０型を用いる。電子銃はＬａＢ_６を用い、分析条件は加速電圧１５ｋＶ、照射電流３２５ｎＡとし、ビーム直径は５μｍと設定する。分光器は例えば日本電子株式会社（ＪＥＯＬ Ｌｔｄ．）製ＸＭ―８６０３０型を用いる。分光結晶はＬｉＦを用い、特性Ｘ線としてＮｉＫα線の相対強度を求め、検量線を用いて濃度に換算する。

【0045】

Ｎｉ濃度測定用の検量線試料としては、ＳＵＳ３０４をベースにＮｉ含有量を質量％で８％、１２％、２０％、３０％に変化させたオーステナイト系ステンレス鋼の試料を作製する。検量線試料や供試材の鋼中のＮｉ含有量は、ＪＩＳ Ｇ １２５８規定のＩＣＰ発光分光分析方法で、小数点以下第２位まで分析した値を正値として使用する。

【0046】

ＥＰＭＡで分析する位置は、次の様にする。検量線試料や供試材の断面の長さ方向に２ｍｍと全厚みにわたる測定領域において、格子状に５μｍ間隔の分析点を設定し、各測定点において点分析する。これを、５ヶ所の測定領域で行う。そして、各測定点における元素含有量の平均値を鋼中の各元素の測定値とする。検量線試料のＩＣＰで測定した各元素の含有量（例えばＮｉ含有量）とＥＰＭＡで測定した特性Ｘ線（Ｎｉの場合はＫα線）の相対強度を用い基本となる検量線を作成する。また、供試材ごとにＩＣＰで測定した鋼中の各元素の含有量（例えばＮｉ含有量）とＥＰＭＡで測定した鋼中の各元素の含有量（例えばＮｉ含有量）が一致するように検量線は補正する。

【0047】

Ｎｉ負偏析部の特定及びＮｉ負偏析部におけるＮｉの平均含有量は次のように求める。ＥＰＭＡで測定した５μｍ間隔の各分析点におけるＮｉ含有量が、上記の鋼中のＮｉ含有量未満である場合はその分析点をＮｉ負偏析部とみなす。Ｎｉ負偏析部とした各分析点のＮｉ含有量の平均値をＮｉ負偏析部のＮｉの平均含有量とする。Ｃｒ、ＭｏおよびＳｉの正偏析部の特定及び平均含有量についてもＮｉ負偏析部の特定及びＮｉの平均含有量の分析および算出方法と同様に求める。特性Ｘ線は、ＮｉＫα線、ＣｒＫα線、ＭｏＬα線、ＳｉＫα線をそれぞれ用いる。

【0048】

検量線試料としては、各元素ごとにＳＵＳ３０４をベースとして各元素含有量を変化させたオーステナイト系ステンレス鋼の試料を作製する。Ｃｒ濃度測定用の検量線試料のＣｒ含有量は質量％で１０％、１８％、２６％、３５％、Ｍｏ濃度測定用の検量線試料のＭｏ含有量は質量％で０．５％、１％、３％、５％、Ｓｉ濃度測定用の検量線試料のＳｉ含有量は質量％で０．５％、１％、３％、５％とする。

【0049】

本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼板の鋼中には、上記のＸ負偏析部及びＸ正偏析部が含まれる。具体的には、少なくともＮｉ負偏析部が含まれる場合があり、また、Ｃｒ正偏析部、Ｍｏ正偏析部またはＳｉ正偏析部が含まれる場合がある。

【0050】

さらに本実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼板では、必要に応じて選択的に、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｗ、Ｙ、ＲＥＭ、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。

【0051】

（Ｔｉ：０．００１％以上、１．００％以下）
Ｔｉは、Ｃ、Ｎ、Ｓと結合して耐食性、耐粒界腐食性、深絞り性を向上させる元素であり、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、さらにより好ましくは、０．００５％以上である。しかし、過度なＴｉの含有は粗大なＴｉ系析出物の形成による穴広げ加工性の低下を招く場合があるため、Ｔｉ含有量は１．００％以下とすることが好ましい。また、均一伸びを考慮すると、Ｔｉ含有量は０．３０％以下とすることがより好ましい。また、表面疵の発生や靭性を考慮すると、Ｔｉ含有量は０．２５％以下がさらにより好ましい。

【0052】

（Ｎｂ：０．００１％、１．００％以下）
Ｎｂは、高温強度の向上および耐粒界腐食性の改善に寄与する元素であり、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、さらにより好ましくは、０．０１％以上である。しかし、過度のＮｂ含有は原料コストの上昇と製造性の低下を招く場合があるため、Ｎｂ含有量は１．００％以下とすることが好ましい。また、均一伸び、穴拡げ性、製造性を考慮すると、Ｎｂ含有量は０．６０％以下がより好ましい。さらにより好ましくは０．５０％以下である。

【0053】

（Ｗ：０．０１％以上、３．００％以下）
Ｗは、高温強度を改善する元素であり、必要に応じて０．０１％以上含有することが好ましい。また、Ｗは、耐食性を向上する元素でもあるため、Ｗ含有量は０．０５％以上がより好ましい。しかし、過度のＷの含有は靭性の低下を招く場合があるため、Ｗ含有量は３．００％以下とすることが好ましい。また、原料コストを考慮すると、Ｗ含有量は０．５０％以下とすることがより好ましい。また、製造性を考慮すると、Ｗ含有量は０．４０％以下とすることがさらにより好ましい。

【0054】

（Ｙ：０．００１％以上、０．５０％以下）
Ｙは、鋼の清浄度を向上し、耐銹性、熱間加工性を向上するとともに、耐酸化性も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％以上である。しかし、過度のＹの含有は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。また、原料コストを考慮すると、Ｙ含有量は０．２０％以下とすることがより好ましい。さらにより好ましくは、０．１０％以下である。

【0055】

（ＲＥＭ：０．００１％以上、０．５０％以下）
ＲＥＭ（Ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ ｍｅｔａｌ；希土類元素）は、鋼の清浄度を向上し、耐銹性、熱間加工性を向上するとともに、耐酸化性も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％以上である。しかし、過度のＲＥＭの含有は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。また、原料コストを考慮すると、ＲＥＭ含有量は０．２０％以下とすることがより好ましい。さらにより好ましくは、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。

【0056】

（Ｚｒ：０．０１％以上、０．５０％以下）
Ｚｒは、耐食性、耐粒界腐食性、高温強度、耐酸化性を向上する元素であり、必要に応じて０．０１％以上含有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、過度のＺｒの含有は製造性の低下を招く場合があるため、Ｚｒ含有量は０．５０％以下とすることが好ましい。また、原料コストを考慮すると、Ｚｒ含有量は０．３０％以下とすることがより好ましい。さらにより好ましくは、０．２０％以下である。

【0057】

（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％以上である。しかし、過度のＨｆの含有は製造性の低下を招く場合があるため、Ｈｆ含有量は１．０％以下とすることが好ましい。より好ましくは、０．５％以下である。

【0058】

（Ｓｎ：０．０００１％以上、１．０％以下）
Ｓｎは、耐食性と高温強度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、０．００１％以上、または０．００３％以上である。しかし、過度のＳｎの含有は靭性、製造性の低下を招く場合があるため、Ｓｎ含有量は１．０％以下とすることが好ましい。より好ましくは、０．５％以下である。

【0059】

（Ｍｇ：０．０００１％以上、０．０１００％以下）
Ｍｇは、脱酸元素として含有させる場合がある他、成型性を向上する元素でもあり、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％以上である。しかし、過度のＭｇの含有は表面品質の低下を招く場合があるため、Ｍｇ含有量は０．０１００％以下とすることが好ましい。また、耐食性や溶接性を考慮すると、Ｍｇ含有量は０．００３０％以下とすることがより好ましい。さらにより好ましくは、０．００２０％以下である。

【0060】

（Ｃｏ：０．０１％以上、１．００％以下）
Ｃｏは、高温強度を向上する元素であり、必要に応じて０．０１％以上含有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、過度のＣｏの含有は靭性の低下を招く場合があるため、Ｃｏ含有量は１．００％以下とすることが好ましい。また、製造性を考慮すると、Ｃｏ含有量は０．５０％以下とすることがより好ましい。また、加工性を考慮すると、Ｃｏ含有量は０．３０％以下とすることがさらにより好ましい。

【0061】

（Ｓｂ：０．００１％以上、０．５０％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％以上である。しかし、過度のＳｂの含有は靭性の低下を招く場合があるため、Ｓｂ含有量は０．５０％以下とすることがより好ましい。また、溶接性を考慮すると、Ｓｂ含有量は０．４０％以下とすることがさらにより好ましい。

【0062】

（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％以上である。しかし、過度のＢｉの含有は熱間加工性の低下を招く場合があるため、Ｂｉ含有量は１．０％以下とすることが好ましい。より好ましくは、０．５％以下である。

【0063】

（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％以上である。しかし、過度のＴａの含有は靭性の低下を招く場合があるため、Ｔａ含有量は１．０％以下とすることが好ましい。また、製造性を考慮すると、Ｔａ含有量は０．５％以下とすることがより好ましい。

【0064】

（Ｇａ：０．０００１％以上、０．５０％以下）
Ｇａは、耐食性と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％以上である。しかし、過度のＧａの含有は製造性の低下を招く場合があるため、Ｇａ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、０．３０％以下である。

【0065】

次に、本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法について説明する。本実施形態に係るオーステナ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。

【0066】

本発明のオーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法については、オーステナ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。

【0067】

これら各工程の条件は一般的条件でよく、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。但し、本発明は製造条件を特徴とするものではなく、そ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、熱延板厚、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。

【0068】

また、仕上酸洗前の処理は一般的な処理を行ってよく、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。

【0069】

但し、σ相析出温度域で長時間時効後の耐熱性および耐食性を向上するためには、Ｎｉ偏析をより低減する必要があり、そのためには鋳造時の鋳片の厚みＡ（ｍｍ）、最終製品の厚みＢ（ｍｍ）、最終焼鈍温度Ｃ（℃）および最終焼鈍時間Ｄ（秒）が下記式（ｖ）を満たすようにする。

【0070】

５０≦（Ｃ×Ｄ）／（Ａ×Ｂ）≦７００ ・・・式（ｖ）

【0071】

Ｎｉ偏析は、鋳造時の鋳片の厚みＡ（ｍｍ）が小さいほど、最終製品の厚みＢ（ｍｍ）が小さいほど、最終焼鈍温度Ｃ（℃）が高いほど、最終焼鈍時間Ｄ（秒）が長いほど低減する。式（ｖ）の中辺の値が５０未満となる場合、Ｎｉ偏析が大きくなる場合がある。また、式（ｖ）の中辺の値が７００超となる場合、過焼鈍となり、焼鈍中における酸化によるＣｒの消費や炭窒化物の析出促進などにより耐食性が低下する場合がある。そのため、式（ｖ）を満たすようにする。より好ましくは式（ｖ）の中辺の値を６０以上６００以下とする。

【0072】

本実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼板によれば、σ相析出温度域で長時間時効後の耐熱性および耐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼板を提供できる。また、本実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法によれば、Ｎｉ偏析をより小さくすることができ、σ相析出温度域で長時間時効後の耐熱性および耐食性により優れたオーステナイト系ステンレス鋼板を提供できる。

【0073】

また、本実施形態に係る自動車排気系部品とは、自動車のターボチャージャー部品、エキゾーストマニホールド、コンバーターを例示でき、これらの部品の素材に、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼板を適用できる。自動車のターボチャージャー部品としては、ガソリン車やディーゼル車に搭載されるターボチャージャーの部品に適用できる。

【0074】

ターボチャージャー部品として、例えば、ターボチャージャーの外装を構成するハウジングの素材に本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼板を適用できる。

【0075】

また、ノズルベーン式ターボチャージャー内部の精密部品である、バックプレート、オイルディフレクター、コンプレッサーホイール、ノズルマウント、ノズルプレート、ノズルベーン、ドライブリング、ドライブレバー等の素材にも、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼板を適用できる。ただし、本発明のオーステナイト系ステンレス鋼板の用途は、これらの用途に限定されるものではない。

【実施例】

【0076】

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。

【0077】

表１、２に示す成分組成を有する供試材（本発明例Ａ～Ｓ、比較例ａ～ｑ）を真空溶解炉で溶製して１５０ｋｇインゴットに鋳造した。このインゴットを熱間圧延して５．０ｍｍ厚の熱延鋼板とした。その後、熱延鋼板を焼鈍、酸洗し、２ｍｍの厚みまで冷間圧延し、再結晶組織となる１０００～１２００℃で最終焼鈍し酸洗したものを製品板とした。

【0078】

なお、各種製造条件は、本発明範囲内で実施した。すなわち、インゴットの厚みＡ（ｍｍ）、最終製品の厚みＢ（２ｍｍ）、最終焼鈍温度Ｃ（℃）および最終焼鈍時間Ｄ（秒）が下記式（ｖ）を満たすようにした。ただし、表２及び表４の鋼ｌ～ｑは、下記式（ｖ）から外れる条件で製造した。

【0079】

５０≦（Ｃ×Ｄ）／（Ａ×Ｂ）≦７００ …（ｖ）

【0080】

また、製品板をσ析出温度域である９００℃で４００時間保持し、これを時効材とした。

【0081】

【表1】

【0082】

【表2】

【0083】

得られた製品板に対して、Ｎｉ負偏析部のＮｉの平均含有量およびＣｒ、Ｍｏ、Ｓｉの各元素の正偏析部における各元素の平均含有量を、上述のように板断面をＥＰＭＡ分析することで算出した。

【0084】

クリープ特性の評価については板厚２ｍｍの時効材を用い、９５０℃で負荷応力２０ＭＰａと１０００℃で負荷応力１０ＭＰａの２条件の試験を行った。９５０℃で負荷応力２０ＭＰａの条件において破断時間が１００時間以上のものを「〇（良好）」、１００時間未満のものを「×（不良）」とした。また、１００℃で負荷応力１０ＭＰａの条件において破断時間が１００時間以上のものを「◎（更に良好）」とした。

【0085】

耐食性の評価については各種板厚の製品板および時効材の孔食電位を測定した。孔食電位は、ＪＩＳ Ｇ ０５７７で規定されるステンレス鋼の孔食電位測定方法に従い、Ａｒ脱気下の３０℃、１ｍｏｌ／Ｌ塩化ナトリウム水溶液中で孔食発生電位Ｖ'Ｃ１００を測定することにより評価した。供試材の表面処理として、研磨、不動態化処理、直前研磨のいずれも実施した。時効材の孔食電位が製品板の孔食電位の０．７倍以上であるものを「〇（良好）」、０．７倍未満に低下をしているものを「×（不良）」とした。また、時効材の孔食電位が０．６０Ｖ以上となるものを「◎（更に良好）」とした。

【0086】

表３、４に本発明例Ａ～Ｓおよび比較例ａ～ｑの［＊Ｎｉ］、［＊＊Ｃｒ］、［＊＊Ｍｏ］、［＊＊Ｓｉ］、式（ｉ）の左辺の値、［＊Ｎｉ］／［Ｎｉ］、［＊＊Ｃｒ］／［Ｃｒ］、［＊＊Ｍｏ］／［Ｍｏ］、［＊＊Ｓｉ］／［Ｓｉ］およびクリープ特性と耐食性の評価結果を示す。但し、［元素記号］は、当該元素の鋼中の含有量（質量％）を意味し、［＊元素記号］は当該元素の負偏析部における当該元素の平均含有量（質量％）を意味し、［＊＊元素記号］は当該元素の正偏析部における当該元素の平均含有量（質量％）を意味する。

【0087】

【表3】

【0088】

【表4】

【0089】

表１～４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）及び式（ｉｉ）を満足する本発明例は、比較例に比べてクリープ特性および耐食性に優れていることがわかる。なお、本発明例は条件１～３も満足する。

【0090】

さらに、上述の通り、クリープ特性および耐食性を更に向上するためのＣ、Ｎ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏの好ましい、または、より好ましい範囲がある。これらの範囲内にある本発明例はクリープ特性および耐食性の評価が更に良くなっていることがわかる。

【0091】

また、本発明範囲内の組成の素材鋼Ｂ、Ｄ、Ｅに対して、種々の製造条件で鋼板を製造した。表５に素材鋼、鋳片の厚みＡ（ｍｍ）、製品板の厚みＢ（ｍｍ）、最終焼鈍温度Ｃ（℃）、最終焼鈍時間Ｄ（秒）、式（ｖ）の中辺の値、Ｎｉ負偏析部のＮｉの平均含有量、式（ｉ）の左辺の値、式（ｉｉ）の中辺の値およびクリープ特性と耐食性の評価結果を示す。なお、クリープ特性の評価については製品版の厚みＢ（ｍｍ）が２．０ｍｍのもののみ評価した。

【0092】

【表5】

【0093】

表５から明らかなように、式（ｖ）を満足することで、Ｎｉ負偏析が軽減され、式（ｉ）および式（ｉｉ）が満足され、クリープ特性および耐食性が向上することがわかる。

【0094】

表５のＮｏ．５は、最終焼鈍が過焼鈍であったため、式（ｖ）の値が７００超となり、焼鈍中における酸化によるＣｒの消費や炭窒化物の析出促進などにより、耐食性が明らかに低下し、製品として利用できるものではなかった。よって、Ｎｉ偏析部のＮｉの平均含有量、式（ｉ）、(ｉｉ）については測定及び算出を行わなかった。
Ｎｏ．２、３、６、７、９、１０は、式（ｖ）の値が５０未満になり、式（ｉ）、(ｉｉ）の一方または両方を満足せず、耐食性が低下した。

【0095】

これらから明らかなように、本発明で規定する個別の成分組成を有し、式（ｉ）～（ｉｉ）を満足する鋼板は、クリープ特性および耐食性に優れていることがわかる。さらに個別の成分組成が種々の好ましいまたはより好ましい範囲を満足する鋼はクリープ特性および耐食性を更に向上することがわかる。

【産業上の利用可能性】

【0096】

本発明によれば、自動車や二輪車等の輸送用排気部材、プラント部材等の耐熱部品といった用途にクリープ特性および耐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼板を提供することができる。その中でも、特に自動車の耐熱部品の具体例としては、排気系部品として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、フレキシブルパイプ等があり、ターボチャージャー部品として外装を構成するハウジング、ノズルベーン式ターボチャージャー内部の精密部品（例えば、バックプレート、オイルディフレクター、コンプレッサーホイール、ノズルマウント、ノズルプレート、ノズルベーン、ドライブリング、ドライブレバー）等がある。これら適用により自動車の排ガスの浄化や燃費改善を通して環境負荷の低減に寄与できる。