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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-01-28
(45)【発行日】2025-02-05
(54)【発明の名称】フェライト系ステンレス鋼
(51)【国際特許分類】
C22C 38/00 20060101AFI20250129BHJP
C22C 38/26 20060101ALI20250129BHJP
C22C 38/28 20060101ALI20250129BHJP
【ＦＩ】
C22C38/00 302Z
C22C38/26
C22C38/28
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2024546024
(86)(22)【出願日】2024-03-27
(86)【国際出願番号】 JP2024012410
【審査請求日】2024-08-01
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000139023
【氏名又は名称】株式会社リケン
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100213997
【弁理士】
【氏名又は名称】金澤 佑太
(72)【発明者】
【氏名】稲積 透
(72)【発明者】
【氏名】倉富 俊行
【審査官】山本 佳
(56)【参考文献】
【文献】特開平０９－２２８００８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－２７００２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－０６３３８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－１５５３０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６３－２６６０４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１１３３３７７８３（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２２Ｃ ３８／００ － ３８／６０
Ｂ０１Ｊ ２１／００ － ３８／７４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
質量％で、Ｃｒ：１４％以上２７％以下、
Ａｌ：７％以上１３．５％以下、
Ｓ：０．００１５％以下、
Ｃ：０．０５％以下、
Ｎ：０．２％以下、
Ｏ：０．１５％以下、及び
Ｎｂ：０．１％以上１．０％以下
を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、
Ａｌ及びＣｒの含有割合が、下記式（１）、（２）、及び（５）：
２Ａｌ＋Ｃｒ≦４１ ・・・（１）
Ａｌ＋Ｃｒ≧２３ ・・・（２）
Ｃｒ／Ａｌ≦３．２ ・・・（５）
の関係を満たす成分組成を有する、フェライト系ステンレス鋼。
【請求項2】
質量％で、Ｃｒ：１４％以上２７％以下、
Ａｌ：７％以上１３．５％以下、
Ｓ：０．００１５％以下、
Ｃ：０．０５％以下、
Ｎ：０．２％以下、
Ｏ：０．１５％以下、及び
Ｎｂ：０．１％以上１．０％以下
を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、
Ａｌ及びＣｒの含有割合が、下記式（１）及び（２）：
２Ａｌ＋Ｃｒ≦４１ ・・・（１）
Ａｌ＋Ｃｒ≧２３ ・・・（２）
の関係を満たす成分組成を有し、
前記成分組成が、更に、Ｚｒ及びＨｆの少なくとも一方を含有し、
Ｚｒ及びＨｆの含有割合が、下記式（３）：
０．０１≦Ｚｒ＋Ｈｆ≦１．０ ・・・（３）
の関係を満たし、
ワイヤ形状又はストリップ形状である、フェライト系ステンレス鋼。
【請求項3】
前記成分組成が、更に、質量％で、Ｔｉ：０．０５％以上１．０％以下
を含有し、
Ａｌ＋Ｃｒ≧２６である、請求項１に記載のフェライト系ステンレス鋼。
【請求項4】
前記成分組成が、更に、質量％で、Ｔｉ：０．０５％以上１．０％以下
を含有し、
Ａｌ＋Ｃｒ≧２６である、請求項２に記載のフェライト系ステンレス鋼。
【請求項5】
質量％で、Ｃｒ：１４％以上２７％以下、
Ａｌ：７％以上１３．５％以下、
Ｓ：０．００１５％以下、
Ｃ：０．０５％以下、
Ｎ：０．２％以下、
Ｏ：０．１５％以下、及び
Ｎｂ：０．１％以上１．０％以下
を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、
Ａｌ及びＣｒの含有割合が、下記式（１）及び（２）：
２Ａｌ＋Ｃｒ≦４１ ・・・（１）
Ａｌ＋Ｃｒ≧２３ ・・・（２）
の関係を満たす成分組成を有し、
前記成分組成が、更に、質量％で、
ＲＥＭ：０．０１％以下
を含有し、
Ａｌ、Ｃｒ、Ｓ、及びＲＥＭの含有割合が、下記式（４）：
－１．０≦（Ｓ－ＲＥＭ／５）×（２Ａｌ＋Ｃｒ）２≦１．３ ・・・（４）
の関係を満たす、フェライト系ステンレス鋼。
【請求項6】
前記成分組成が、更に、Ｚｒ及びＨｆの少なくとも一方を含有し、Ｚｒ及びＨｆの含有割合が、下記式（３）：
０．０１≦Ｚｒ＋Ｈｆ≦１．０ ・・・（３）
の関係を満たす、請求項５に記載のフェライト系ステンレス鋼。
【請求項7】
Ａｌ及びＣｒの含有割合が、下記式（５）：Ｃｒ／Ａｌ≦３．２ ・・・（５）
の関係を満たす、請求項２に記載のフェライト系ステンレス鋼。
【請求項8】
室温下での引張試験における絞り値が、４０％以上である、請求項１～７の何れかに記載のフェライト系ステンレス鋼。
【請求項9】
前記成分組成が、更に、質量％で、ＲＥＭ：０．０１％以下
を含有し、
Ａｌ、Ｃｒ、Ｓ、及びＲＥＭの含有割合が、下記式（４）：
－１．０≦（Ｓ－ＲＥＭ／５）×（２Ａｌ＋Ｃｒ）２≦１．３ ・・・（４）
の関係を満たす、請求項３に記載のフェライト系ステンレス鋼。
【請求項10】
質量％で、
Ｃｒ：１４％以上２７％以下、
Ａｌ：７％以上１３．５％以下、
Ｓ：０．００１５％以下、
Ｃ：０．０５％以下、
Ｎ：０．２％以下、
Ｏ：０．１５％以下、及び
Ｎｂ：０．１％以上１．０％以下
Ｔｉ：０．０５％以上１．０％以下
を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、
Ａｌ及びＣｒの含有割合が、下記式（１）及び（２）：
２Ａｌ＋Ｃｒ≦４１ ・・・（１）
Ａｌ＋Ｃｒ≧２６ ・・・（２）
の関係を満たす成分組成を有し、
前記成分組成が、更に、Ｚｒ及びＨｆの少なくとも一方を含有し、
Ｚｒ及びＨｆの含有割合が、下記式（３）：
０．０１≦Ｚｒ＋Ｈｆ≦１．０ ・・・（３）
の関係を満たし、
前記成分組成が、更に、質量％で、
ＲＥＭ：０．０１％以下
を含有し、
Ａｌ、Ｃｒ、Ｓ、及びＲＥＭの含有割合が、下記式（４）：
－１．０≦（Ｓ－ＲＥＭ／５）×（２Ａｌ＋Ｃｒ） ２ ≦１．３ ・・・（４）
の関係を満たし、
ワイヤ形状、ストリップ形状、チューブ形状又は板形状である、フェライト系ステンレス鋼。
【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に関する。
【背景技術】
【0002】
フェライト系ステンレス鋼は、主要な化学成分がＦｅ及びＣｒであるＣｒ系ステンレス鋼の一種である。近年では、比較的高温域での使用を可能とし、且つ、加工性を向上する観点から、Ｃｒ系ステンレス鋼にＡｌが添加されたＦｅ－Ｃｒ－Ａｌ系の合金が提案されており、Ｆｅ－Ｃｒ－Ａｌ系の合金は様々な分野で使用されている。
【0003】
例えば、特許文献１には、燃焼部材に使用される合金として、所定量のＣｒ及びＡｌを含有し、残部がＦｅからなる耐腐食性の合金が開示されている。
また、例えば、特許文献２には、ヒーター材、高温用部材として好適な材料に用いられる合金として、所定量のＣｒ、Ａｌ、酸素、窒素を含有し、残部が不可避的不純物及びＦｅからなるＦｅ－Ｃｒ－Ａｌ系粉末合金が開示されている。
更に、例えば、特許文献３には、自動車等の内燃機関の排ガス浄化用触媒担体に用いられる合金として、所定量のＣｒ、Ａｌ、Ｙ、Ｚｒ、及びＨｆ、並びに不可避的不純物としてのＣ、Ｎ、Ｓ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｃｅ、及びＹを除く希土類元素を含有し、残部がＦｅからなり、且つ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ａｌ及びＹの含有量が所定の関係を満足するＦｅ－Ｃｒ－Ａｌ系合金が開示されている。
また、例えば、特許文献２には、ヒーター材、高温用部材として好適な材料に用いられる合金として、所定量のＣｒ、Ａｌ、酸素、窒素を含有し、残部が不可避的不純物及びＦｅからなるＦｅ－Ｃｒ－Ａｌ系粉末合金が開示されている。
更に、例えば、特許文献３には、自動車等の内燃機関の排ガス浄化用触媒担体に用いられる合金として、所定量のＣｒ、Ａｌ、Ｙ、Ｚｒ、及びＨｆ、並びに不可避的不純物としてのＣ、Ｎ、Ｓ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｃｅ、及びＹを除く希土類元素を含有し、残部がＦｅからなり、且つ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ａｌ及びＹの含有量が所定の関係を満足するＦｅ－Ｃｒ－Ａｌ系合金が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開昭４８－３９２７号公報
【文献】特開平５－９８４０１号公報
【文献】特開２００２－１０５６０６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、従来のＦｅ－Ｃｒ－Ａｌ系の合金等のフェライト系ステンレス鋼については、高温下における耐酸化性、及び所定の形状への加工性に関して更なる改善の余地があった。
【0006】
そこで、本発明は、耐酸化性及び加工性に優れる、フェライト系ステンレス鋼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】
【0007】
本発明の要旨構成は以下の通りである。
【0008】
［１］質量％で、
Ｃｒ：１４％以上２７％以下、
Ａｌ：７％以上１３．５％以下、
Ｓ：０．００１５％以下、
Ｃ：０．０５％以下、
Ｎ：０．２％以下、
Ｏ：０．１５％以下、及び
Ｎｂ：０．１％以上１．０％以下
を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、
Ａｌ及びＣｒの含有割合が、下記式（１）及び（２）：
２Ａｌ＋Ｃｒ≦４１ ・・・（１）
Ａｌ＋Ｃｒ≧２３ ・・・（２）
の関係を満たす成分組成を有する、フェライト系ステンレス鋼。
Ｃｒ：１４％以上２７％以下、
Ａｌ：７％以上１３．５％以下、
Ｓ：０．００１５％以下、
Ｃ：０．０５％以下、
Ｎ：０．２％以下、
Ｏ：０．１５％以下、及び
Ｎｂ：０．１％以上１．０％以下
を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、
Ａｌ及びＣｒの含有割合が、下記式（１）及び（２）：
２Ａｌ＋Ｃｒ≦４１ ・・・（１）
Ａｌ＋Ｃｒ≧２３ ・・・（２）
の関係を満たす成分組成を有する、フェライト系ステンレス鋼。
【0009】
［２］前記成分組成が、更に、Ｚｒ及びＨｆの少なくとも一方を含有し、
Ｚｒ及びＨｆの含有割合が、下記式（３）：
０．０１≦Ｚｒ＋Ｈｆ≦１．０ ・・・（３）
の関係を満たす、［１］に記載のフェライト系ステンレス鋼。
Ｚｒ及びＨｆの含有割合が、下記式（３）：
０．０１≦Ｚｒ＋Ｈｆ≦１．０ ・・・（３）
の関係を満たす、［１］に記載のフェライト系ステンレス鋼。
【0010】
［３］前記成分組成が、更に、質量％で、
Ｔｉ：０．０５％以上１．０％以下
を含有する、［１］又は［２］に記載のフェライト系ステンレス鋼。
Ｔｉ：０．０５％以上１．０％以下
を含有する、［１］又は［２］に記載のフェライト系ステンレス鋼。
【0011】
［４］前記成分組成が、更に、質量％で、
ＲＥＭ：０．０１％以下
を含有し、
Ａｌ、Ｃｒ、Ｓ、及びＲＥＭの含有割合が、下記式（４）：
－１．０≦（Ｓ－ＲＥＭ／５）×（２Ａｌ＋Ｃｒ）２≦１．３ ・・・（４）
の関係を満たす、［１］～［３］の何れかに記載のフェライト系ステンレス鋼。
ＲＥＭ：０．０１％以下
を含有し、
Ａｌ、Ｃｒ、Ｓ、及びＲＥＭの含有割合が、下記式（４）：
－１．０≦（Ｓ－ＲＥＭ／５）×（２Ａｌ＋Ｃｒ）２≦１．３ ・・・（４）
の関係を満たす、［１］～［３］の何れかに記載のフェライト系ステンレス鋼。
【0012】
［５］Ａｌ及びＣｒの含有割合が、下記式（５）：
Ｃｒ／Ａｌ≦３．２ ・・・（５）
の関係を満たす、［１］～［４］の何れかに記載のフェライト系ステンレス鋼。
Ｃｒ／Ａｌ≦３．２ ・・・（５）
の関係を満たす、［１］～［４］の何れかに記載のフェライト系ステンレス鋼。
【0013】
［６］室温下での引張試験における絞り値が、４０％以上である、［１］～［５］の何れかに記載のフェライト系ステンレス鋼。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、耐酸化性及び加工性に優れる、フェライト系ステンレス鋼を提供できる。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明を具体的に説明する。
【0016】
（成分組成）
まず、本発明のフェライト系ステンレス鋼の成分組成について説明する。なお、成分組成における元素の含有割合の単位は何れも「質量％」であり、以下、特に断らない限り、単に「％」で示す。
まず、本発明のフェライト系ステンレス鋼の成分組成について説明する。なお、成分組成における元素の含有割合の単位は何れも「質量％」であり、以下、特に断らない限り、単に「％」で示す。
【0017】
Ｃｒ：１４％以上２７％以下
Ｃｒは、耐酸化性の確保に有効な元素である。Ｃｒの含有割合が１４％未満では、高温下において十分な耐酸化性が得られない。一方、Ｃｒの含有割合が２７％超では、加工性が著しく低下する。そのため、Ｃｒの含有割合は１４％以上２７％以下とする。Ｃｒの含有割合は、１６％以上であることが好ましく、１８％以上であることがより好ましい。また、Ｃｒの含有割合は、２７％以下であることが好ましく、２５％以下であることがより好ましい。
Ｃｒは、耐酸化性の確保に有効な元素である。Ｃｒの含有割合が１４％未満では、高温下において十分な耐酸化性が得られない。一方、Ｃｒの含有割合が２７％超では、加工性が著しく低下する。そのため、Ｃｒの含有割合は１４％以上２７％以下とする。Ｃｒの含有割合は、１６％以上であることが好ましく、１８％以上であることがより好ましい。また、Ｃｒの含有割合は、２７％以下であることが好ましく、２５％以下であることがより好ましい。
【0018】
Ａｌ：７％以上１３．５％以下
Ａｌは、耐酸化性の確保に有効な元素である。Ａｌの含有割合が７％未満では、高温下において十分な耐酸化性が得られない。一方、Ａｌの含有割合が１３．５％超では、加工性が著しく低下する。そのため、Ａｌの含有割合は７％以上１３．５％以下とする。Ａｌの含有割合は、８％以上であることが好ましい。また、Ａｌの含有割合は、１３％以下であることが好ましく、１１％以下であることがより好ましく、１０％以下であることが更に好ましい。
Ａｌは、耐酸化性の確保に有効な元素である。Ａｌの含有割合が７％未満では、高温下において十分な耐酸化性が得られない。一方、Ａｌの含有割合が１３．５％超では、加工性が著しく低下する。そのため、Ａｌの含有割合は７％以上１３．５％以下とする。Ａｌの含有割合は、８％以上であることが好ましい。また、Ａｌの含有割合は、１３％以下であることが好ましく、１１％以下であることがより好ましく、１０％以下であることが更に好ましい。
【0019】
２Ａｌ＋Ｃｒ≦４１ ・・・（１）
本発明のフェライト系ステンレス鋼は、上記式（１）の関係を満たす。
２Ａｌ＋Ｃｒ（Ａｌの含有割合の２倍値とＣｒの含有割合の和）が４１以下であれば、フェライト系ステンレス鋼が優れた加工性を発揮可能となる。２Ａｌ＋Ｃｒは、４０以下であることが好ましい。
なお、式（１）中のＡｌ及びＣｒは、各元素の含有割合（質量％）を示す。
本発明のフェライト系ステンレス鋼は、上記式（１）の関係を満たす。
２Ａｌ＋Ｃｒ（Ａｌの含有割合の２倍値とＣｒの含有割合の和）が４１以下であれば、フェライト系ステンレス鋼が優れた加工性を発揮可能となる。２Ａｌ＋Ｃｒは、４０以下であることが好ましい。
なお、式（１）中のＡｌ及びＣｒは、各元素の含有割合（質量％）を示す。
【0020】
Ａｌ＋Ｃｒ≧２３ ・・・（２）
本発明のフェライト系ステンレス鋼は、上記式（２）の関係を満たす。Ａｌ＋Ｃｒ（Ａｌの含有割合とＣｒの含有割合の和）が２３以上であれば、フェライト系ステンレス鋼が優れた耐酸化性を発揮可能となる。Ａｌ＋Ｃｒは、２６以上であることが好ましく、２７以上であることがより好ましく、３０以上であることが更に好ましい。
なお、式（２）中のＡｌ及びＣｒは、各元素の含有割合（質量％）を示す。
本発明のフェライト系ステンレス鋼は、上記式（２）の関係を満たす。Ａｌ＋Ｃｒ（Ａｌの含有割合とＣｒの含有割合の和）が２３以上であれば、フェライト系ステンレス鋼が優れた耐酸化性を発揮可能となる。Ａｌ＋Ｃｒは、２６以上であることが好ましく、２７以上であることがより好ましく、３０以上であることが更に好ましい。
なお、式（２）中のＡｌ及びＣｒは、各元素の含有割合（質量％）を示す。
【0021】
Ｃｒ／Ａｌ≦３．２ ・・・（５）
本発明のフェライト系ステンレス鋼は、上記式（５）の関係を満たすことが好ましい。Ｃｒ／Ａｌ（Ａｌの含有割合に対するＣｒの含有割合の比）が３．２以下であれば、フェライト系ステンレス鋼の加工性を向上できる。Ｃｒ／Ａｌは、３．０以下であることがより好ましい。
なお、式（５）中のＡｌ及びＣｒは、各元素の含有割合（質量％）を示す。
本発明のフェライト系ステンレス鋼は、上記式（５）の関係を満たすことが好ましい。Ｃｒ／Ａｌ（Ａｌの含有割合に対するＣｒの含有割合の比）が３．２以下であれば、フェライト系ステンレス鋼の加工性を向上できる。Ｃｒ／Ａｌは、３．０以下であることがより好ましい。
なお、式（５）中のＡｌ及びＣｒは、各元素の含有割合（質量％）を示す。
【0022】
Ｓ：０．００１５％以下
Ｓは、鋼に不可避的に含まれる元素である。Ｓの含有割合が０．００１５％超では、高温下において異常酸化を引き起こし、耐酸化性が著しく低下する。そのため、Ｓの含有割合は０．００１５％以下とする。Ｓの含有割合は、０．００１％以下であることが好ましい。なお、Ｓの含有割合の下限は特に限定されないが、例えば、０．０００１％以上でもよく、０．０００５％以上でもよい。
Ｓは、鋼に不可避的に含まれる元素である。Ｓの含有割合が０．００１５％超では、高温下において異常酸化を引き起こし、耐酸化性が著しく低下する。そのため、Ｓの含有割合は０．００１５％以下とする。Ｓの含有割合は、０．００１％以下であることが好ましい。なお、Ｓの含有割合の下限は特に限定されないが、例えば、０．０００１％以上でもよく、０．０００５％以上でもよい。
【0023】
Ｃ：０．０５％以下
Ｃの含有割合が０．０５％超では、加工性の低下が顕著となることに加え、粒界にＣｒ炭化物が析出して、高温下における耐酸化性が低下する。そのため、Ｃの含有割合は０．０５％以下とする。Ｃの含有割合は、０．０４％以下であることが好ましい。
一方、Ｃの含有割合は、加工性及び強度の観点から、０．０１％以上であること好ましく、０．０２％以上であることがより好ましく、０．０３％以上であることが更に好ましい。
Ｃの含有割合が０．０５％超では、加工性の低下が顕著となることに加え、粒界にＣｒ炭化物が析出して、高温下における耐酸化性が低下する。そのため、Ｃの含有割合は０．０５％以下とする。Ｃの含有割合は、０．０４％以下であることが好ましい。
一方、Ｃの含有割合は、加工性及び強度の観点から、０．０１％以上であること好ましく、０．０２％以上であることがより好ましく、０．０３％以上であることが更に好ましい。
【0024】
Ｎ：０．２％以下
Ｎの含有割合が０．２％超では、加工性が著しく低下する。そのため、Ｎの含有割合は０．２％以下とする。なお、Ｎの含有割合の下限は特に限定されないが、例えば、０．０００５％以上でもよく、０．００１％以上でもよい。
Ｎの含有割合が０．２％超では、加工性が著しく低下する。そのため、Ｎの含有割合は０．２％以下とする。なお、Ｎの含有割合の下限は特に限定されないが、例えば、０．０００５％以上でもよく、０．００１％以上でもよい。
【0025】
Ｏ：０．１５％以下
Ｏが存在すると、Ａｌ２Ｏ３等の酸化物を形成し、靭性が低下する。そのため、Ｏの含有割合は０．１％以下とする。Ｏの含有割合は、０．１％以下であることが好ましく、０．０８％以下であることがより好ましい。なお、Ｏの含有割合の下限は特に限定されないが、例えば、０．００１％以上でもよく、０．０１％以上でもよい。
Ｏが存在すると、Ａｌ２Ｏ３等の酸化物を形成し、靭性が低下する。そのため、Ｏの含有割合は０．１％以下とする。Ｏの含有割合は、０．１％以下であることが好ましく、０．０８％以下であることがより好ましい。なお、Ｏの含有割合の下限は特に限定されないが、例えば、０．００１％以上でもよく、０．０１％以上でもよい。
【0026】
Ｎｂ：０．１％以上１．０％以下
Ｎｂの含有割合が０．１％未満であると、加工性が著しく低下する。一方、Ｎｂの含有割合が１．０％超であると、素材が硬化して加工性が悪化する。そのため、Ｎｂの含有割合は０．１％以上１．０％以下とする。Ｎｂの含有割合は、０．１５％以上であることが好ましい。また、Ｎｂの含有割合は、０．７５％以下であることが好ましく、０．５％以下であることがより好ましい。
Ｎｂの含有割合が０．１％未満であると、加工性が著しく低下する。一方、Ｎｂの含有割合が１．０％超であると、素材が硬化して加工性が悪化する。そのため、Ｎｂの含有割合は０．１％以上１．０％以下とする。Ｎｂの含有割合は、０．１５％以上であることが好ましい。また、Ｎｂの含有割合は、０．７５％以下であることが好ましく、０．５％以下であることがより好ましい。
【0027】
以上、本発明のフェライト系ステンレス鋼における基本成分（必須成分）について説明した。本発明における成分組成のうち、上記以外の成分（残部）はＦｅおよび不可避的不純物である。
【0028】
本発明のフェライト系ステンレス鋼は、更に、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、ＲＥＭを、任意に以下の割合で含有することができる。なお、本発明のフェライト系ステンレス鋼は、これらの成分を１種含有しても、２種以上含有してもよい。
【0029】
Ｚｒ：０．０１％以上１．０％以下
Ｚｒは、耐酸化性を高める上で有効になり得る元素であり、また、フェライト系ステンレス鋼の表面に形成され得る酸化膜等の不働態膜の剥離耐性が向上するため、必要に応じて添加され得る。Ｚｒの含有割合は、０．０１％以上であることが好ましい。
一方、Ｚｒが増えすぎると、耐酸化性が低下し得る。そのため、Ｚｒの含有割合は、１．０％以下であることが好ましく、０．８％以下であることがより好ましく、０．６％以下であることが更に好ましい。
Ｚｒは、耐酸化性を高める上で有効になり得る元素であり、また、フェライト系ステンレス鋼の表面に形成され得る酸化膜等の不働態膜の剥離耐性が向上するため、必要に応じて添加され得る。Ｚｒの含有割合は、０．０１％以上であることが好ましい。
一方、Ｚｒが増えすぎると、耐酸化性が低下し得る。そのため、Ｚｒの含有割合は、１．０％以下であることが好ましく、０．８％以下であることがより好ましく、０．６％以下であることが更に好ましい。
【0030】
Ｈｆ：０．０１％以上１．０％以下
Ｈｆは、耐酸化性を高める上で有効になり得る元素であり、また、フェライト系ステンレス鋼の表面に形成され得る酸化膜等の不働態膜の剥離耐性が向上するため、必要に応じて添加され得る。Ｈｆの含有割合は、０．０１％以上であることが好ましい。
一方、Ｈｆが増えすぎると、耐酸化性が低下し得る。そのため、Ｈｆの含有割合は、１．０％以下であることが好ましく、０．８％以下であることがより好ましく、０．６％以下であることが更に好ましい。
Ｈｆは、耐酸化性を高める上で有効になり得る元素であり、また、フェライト系ステンレス鋼の表面に形成され得る酸化膜等の不働態膜の剥離耐性が向上するため、必要に応じて添加され得る。Ｈｆの含有割合は、０．０１％以上であることが好ましい。
一方、Ｈｆが増えすぎると、耐酸化性が低下し得る。そのため、Ｈｆの含有割合は、１．０％以下であることが好ましく、０．８％以下であることがより好ましく、０．６％以下であることが更に好ましい。
【0031】
０．０１≦Ｚｒ＋Ｈｆ≦１．０ ・・・（３）
本発明のフェライト系ステンレス鋼は、上記式（３）を満たすことが好ましい。Ｚｒ＋Ｈｆ（Ｚｒの含有割合とＨｆの含有割合の和）が０．０１以上１．０以下であれば、フェライト系ステンレス鋼の耐酸化性を向上できる。Ｚｒ＋Ｈｆは、０．８％以下であることが好ましく、０．６％以下であることがより好ましい。
なお、式（３）中のＺｒ及びＨｆは、各元素の含有割合（質量％）を示す。
本発明のフェライト系ステンレス鋼は、上記式（３）を満たすことが好ましい。Ｚｒ＋Ｈｆ（Ｚｒの含有割合とＨｆの含有割合の和）が０．０１以上１．０以下であれば、フェライト系ステンレス鋼の耐酸化性を向上できる。Ｚｒ＋Ｈｆは、０．８％以下であることが好ましく、０．６％以下であることがより好ましい。
なお、式（３）中のＺｒ及びＨｆは、各元素の含有割合（質量％）を示す。
【0032】
Ｔｉ：０．０５％以上１．０％以下
Ｔｉは、耐酸化性を高める上で有効になり得る元素であり、また、フェライト系ステンレス鋼の表面に形成され得る酸化膜の剥離耐性が向上するため、必要に応じて添加され得る。Ｔｉの含有割合は、０．０５％以上であることが好ましく、０．２％以上であることがより好ましく、０．３％以上であることが更に好ましい。
一方、Ｔｉが増えすぎると、耐酸化性が低下し得る。そのため、Ｔｉの含有割合は、１．０％以下であることが好ましく、０．８％以下であることがより好ましく、０．６％以下であることが更に好ましい。
Ｔｉは、耐酸化性を高める上で有効になり得る元素であり、また、フェライト系ステンレス鋼の表面に形成され得る酸化膜の剥離耐性が向上するため、必要に応じて添加され得る。Ｔｉの含有割合は、０．０５％以上であることが好ましく、０．２％以上であることがより好ましく、０．３％以上であることが更に好ましい。
一方、Ｔｉが増えすぎると、耐酸化性が低下し得る。そのため、Ｔｉの含有割合は、１．０％以下であることが好ましく、０．８％以下であることがより好ましく、０．６％以下であることが更に好ましい。
【0033】
ＲＥＭ：０．０１％以下
ＲＥＭ（希土類金属）は、耐酸化性を高める上で有効になり得る元素であるが、ＲＥＭの含有割合が０．０１％超では、高温下において異常酸化を引き起こし、耐酸化性が著しく低下する。そのため、ＲＥＭの含有割合は、０．０１％以下であることが好ましく、０．００８％以下であることがより好ましく、０．００６％以下であることが更に好ましい。なお、ＲＥＭの含有割合の下限は特に限定されないが、例えば、０．０００５％以上でもよく、０．００１％以上でもよい。
本明細書において、ＲＥＭは、Ｓｃ及びＹと、原子番号５７のＬａ（ランタン）から原子番号７１のＬｕ（ルテチウム）までの１５元素との総称であり、ここでいうＲＥＭの含有割合は、これらの元素の含有割合の合計である。
ＲＥＭ（希土類金属）は、耐酸化性を高める上で有効になり得る元素であるが、ＲＥＭの含有割合が０．０１％超では、高温下において異常酸化を引き起こし、耐酸化性が著しく低下する。そのため、ＲＥＭの含有割合は、０．０１％以下であることが好ましく、０．００８％以下であることがより好ましく、０．００６％以下であることが更に好ましい。なお、ＲＥＭの含有割合の下限は特に限定されないが、例えば、０．０００５％以上でもよく、０．００１％以上でもよい。
本明細書において、ＲＥＭは、Ｓｃ及びＹと、原子番号５７のＬａ（ランタン）から原子番号７１のＬｕ（ルテチウム）までの１５元素との総称であり、ここでいうＲＥＭの含有割合は、これらの元素の含有割合の合計である。
【0034】
－１．０≦（Ｓ－ＲＥＭ／５）×（２Ａｌ＋Ｃｒ）２≦１．３ ・・・（４）
本発明のフェライト系ステンレス鋼は、上記式（４）を満たすことが好ましい。（Ｓ－ＲＥＭ／５）×（２Ａｌ＋Ｃｒ）２が－１．０以上１．３以下であれば、フェライト系ステンレス鋼中においてＲＥＭがＳの偏析を効果的に抑制し、その結果、後述するフェライト系ステンレス鋼の絞り値が向上し、加工性を向上できる。上記式（４）の値は、－０．５以上であることが好ましく、－０．２以上であることがより好ましい。また、上記式（４）の値は、１．０以下であることが好ましく、０．５以下であることがより好ましく、０．２以下であることが更に好ましい。
なお、式（４）中のＡｌ、Ｃｒ、Ｓ、及びＲＥＭは、各元素の含有割合（質量％）を示す。
本発明のフェライト系ステンレス鋼は、上記式（４）を満たすことが好ましい。（Ｓ－ＲＥＭ／５）×（２Ａｌ＋Ｃｒ）２が－１．０以上１．３以下であれば、フェライト系ステンレス鋼中においてＲＥＭがＳの偏析を効果的に抑制し、その結果、後述するフェライト系ステンレス鋼の絞り値が向上し、加工性を向上できる。上記式（４）の値は、－０．５以上であることが好ましく、－０．２以上であることがより好ましい。また、上記式（４）の値は、１．０以下であることが好ましく、０．５以下であることがより好ましく、０．２以下であることが更に好ましい。
なお、式（４）中のＡｌ、Ｃｒ、Ｓ、及びＲＥＭは、各元素の含有割合（質量％）を示す。
【0035】
（性状）
本発明のフェライト系ステンレス鋼は、室温（２０℃）下での引張試験における絞り値が、４０％以上であることが好ましい。４０％以上の絞り値を有するフェライト系ステンレス鋼は、特に加工性に優れるため、ワイヤ形状やストリップ形状への加工が容易であり、これらの形状を有する発熱体に好適に使用できる。フェライト系ステンレス鋼の絞り値は、５０％以上であることがより好ましく、５５％以上であることが更に好ましく、５８％以上であることが更により好ましい。
なお、本発明において、フェライト系ステンレス鋼の絞り値は、ＪＩＳ Ｚ２２４１に則ったフェライト系ステンレス鋼の引張試験において、引張試験前の丸棒の断面積に対する引張試験における丸棒の断面積の最大変化量を百分率で示したもの（断面積の最大変化量／引張試験前の丸棒の断面積×１００［％］）を意味し、実施例に記載の方法に従って測定できる。
本発明のフェライト系ステンレス鋼は、室温（２０℃）下での引張試験における絞り値が、４０％以上であることが好ましい。４０％以上の絞り値を有するフェライト系ステンレス鋼は、特に加工性に優れるため、ワイヤ形状やストリップ形状への加工が容易であり、これらの形状を有する発熱体に好適に使用できる。フェライト系ステンレス鋼の絞り値は、５０％以上であることがより好ましく、５５％以上であることが更に好ましく、５８％以上であることが更により好ましい。
なお、本発明において、フェライト系ステンレス鋼の絞り値は、ＪＩＳ Ｚ２２４１に則ったフェライト系ステンレス鋼の引張試験において、引張試験前の丸棒の断面積に対する引張試験における丸棒の断面積の最大変化量を百分率で示したもの（断面積の最大変化量／引張試験前の丸棒の断面積×１００［％］）を意味し、実施例に記載の方法に従って測定できる。
【0036】
本発明のフェライト系ステンレス鋼の形状としては、特に限定されるものではないが、例えば、ワイヤ形状、ストリップ形状、チューブ形状等が挙げられる。本発明のフェライト系ステンレス鋼は加工性に優れるため、例えば、ワイヤ形状への加工が容易である。なお、ワイヤ形状の外径（φ）は、特に限定されないが、例えば、０．１ｍｍ以上１５．０ｍｍでもよい。
【0037】
（用途）
本発明のフェライト系ステンレス鋼の用途としては、特に限定されるものではないが、発熱体、高温用構造体、自動車用触媒担体等が挙げられる。本発明のフェライト系ステンレス鋼は耐酸化性に優れるため、発熱体に好適に用いることができる。
本発明のフェライト系ステンレス鋼の用途としては、特に限定されるものではないが、発熱体、高温用構造体、自動車用触媒担体等が挙げられる。本発明のフェライト系ステンレス鋼は耐酸化性に優れるため、発熱体に好適に用いることができる。
【0038】
（製造方法）
本発明のフェライト系ステンレス鋼は、特に限定されず、鋳造法やアトマイズ法で製造された金属粉末を熱間等方圧加圧法（ＨＩＰ）や熱間押出方によって合金を製造する方法等の従来公知の方法で製造できる。
本発明のフェライト系ステンレス鋼は、特に限定されず、鋳造法やアトマイズ法で製造された金属粉末を熱間等方圧加圧法（ＨＩＰ）や熱間押出方によって合金を製造する方法等の従来公知の方法で製造できる。
【実施例】
【0039】
以下、本発明を実施例に従って説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0040】
＜フェライト系ステンレス鋼の製造＞
表１に示した成分組成（残部はＦｅ及び不可避的不純物）となるように材料を調整して、鋳造法によりフェライト系ステンレス鋼を製造した。また、各成分の含有割合の関係式の算出結果を表１に示す。
表１に示した成分組成（残部はＦｅ及び不可避的不純物）となるように材料を調整して、鋳造法によりフェライト系ステンレス鋼を製造した。また、各成分の含有割合の関係式の算出結果を表１に示す。
【0041】
＜フェライト系ステンレス鋼の絞り値＞
室温（２０℃）下で引張試験を行うことにより、フェライト系ステンレス鋼の絞り値を測定した。
具体的には、まず、ＪＩＳ Ｚ２２４１に則り、室温（２０℃）にてφ６ｍｍの丸棒を用いて引張試験を行い、丸棒を破断させた。そして、引張試験における丸棒の断面積の最大変化量（「引張試験前の丸棒の断面積」－「破断時における丸棒の最小の断面積」）を算出し、引張試験前の丸棒の断面積に対する断面積の最大変化量を百分率で示したもの（断面積の最大変化量／引張試験前の丸棒の断面積×１００［％］）を絞り値とした。
室温（２０℃）下で引張試験を行うことにより、フェライト系ステンレス鋼の絞り値を測定した。
具体的には、まず、ＪＩＳ Ｚ２２４１に則り、室温（２０℃）にてφ６ｍｍの丸棒を用いて引張試験を行い、丸棒を破断させた。そして、引張試験における丸棒の断面積の最大変化量（「引張試験前の丸棒の断面積」－「破断時における丸棒の最小の断面積」）を算出し、引張試験前の丸棒の断面積に対する断面積の最大変化量を百分率で示したもの（断面積の最大変化量／引張試験前の丸棒の断面積×１００［％］）を絞り値とした。
【0042】
＜加工性評価＞
得られたフェライト系ステンレス鋼について、φ０．５ｍｍのワイヤにするために伸線加工を行い、フェライト系ステンレス鋼の加工性を評価した。伸線加工ができたものは「Ｇｏｏｄ」、伸線加工ができなかったものは「Ｎｏ ｇｏｏｄ」として結果を表１に示す。
得られたフェライト系ステンレス鋼について、φ０．５ｍｍのワイヤにするために伸線加工を行い、フェライト系ステンレス鋼の加工性を評価した。伸線加工ができたものは「Ｇｏｏｄ」、伸線加工ができなかったものは「Ｎｏ ｇｏｏｄ」として結果を表１に示す。
【0043】
＜耐酸化試験＞
得られたフェライト系ステンレス鋼から１０ｍｍ×２０ｍｍ×５ｍｍ（縦×横×厚み）の板片を切り出し、電気炉（大気下）内で所定温度に加熱した。５００時間毎に板片の表面を観察し、異常酸化が生じた時間（ｈ）を試験結果とした。なお、１１５０℃は３００００時間、１２００℃は２００００時間、１３００℃は１００００時間を試験時間の上限とした。結果を表１に示す。
得られたフェライト系ステンレス鋼から１０ｍｍ×２０ｍｍ×５ｍｍ（縦×横×厚み）の板片を切り出し、電気炉（大気下）内で所定温度に加熱した。５００時間毎に板片の表面を観察し、異常酸化が生じた時間（ｈ）を試験結果とした。なお、１１５０℃は３００００時間、１２００℃は２００００時間、１３００℃は１００００時間を試験時間の上限とした。結果を表１に示す。
【0044】
【表1】
【0045】
表１からも明らかなように、実施例のフェライト系ステンレス鋼は、耐酸化性及び加工性に優れることが分かる。
【0046】
一方、比較例１は、フェライト系ステンレス鋼の「Ａｌ＋Ｃｒ」の値が２３未満であるため、耐酸化性が劣っている。
また、比較例２及び３は、フェライト系ステンレス鋼のＡｌの含有割合が７％未満であるため、耐酸化性が劣っている。
また、比較例４は、フェライト系ステンレス鋼のＲＥＭの含有割合が０．０１％超であるため、耐酸化性が劣っている。
また、比較例５は、フェライト系ステンレス鋼のＳの含有割合が０．００１５％超であるため、耐酸化性が劣っている。
また、比較例６は、フェライト系ステンレス鋼の「Ｚｒ＋Ｈｆ」の値が１．０％超であるため、耐酸化性が劣っている。
また、比較例７は、フェライト系ステンレス鋼のＴｉの含有割合が１．０％超であるため、耐酸化性が劣っている。
また、比較例８及び９は、フェライト系ステンレス鋼の「２Ａｌ＋Ｃｒ」の値が４１超であるため、加工性が劣っている。
また、比較例１０は、フェライト系ステンレス鋼が所定の割合のＮｂを含有しないため、加工性が劣っている。
また、比較例２及び３は、フェライト系ステンレス鋼のＡｌの含有割合が７％未満であるため、耐酸化性が劣っている。
また、比較例４は、フェライト系ステンレス鋼のＲＥＭの含有割合が０．０１％超であるため、耐酸化性が劣っている。
また、比較例５は、フェライト系ステンレス鋼のＳの含有割合が０．００１５％超であるため、耐酸化性が劣っている。
また、比較例６は、フェライト系ステンレス鋼の「Ｚｒ＋Ｈｆ」の値が１．０％超であるため、耐酸化性が劣っている。
また、比較例７は、フェライト系ステンレス鋼のＴｉの含有割合が１．０％超であるため、耐酸化性が劣っている。
また、比較例８及び９は、フェライト系ステンレス鋼の「２Ａｌ＋Ｃｒ」の値が４１超であるため、加工性が劣っている。
また、比較例１０は、フェライト系ステンレス鋼が所定の割合のＮｂを含有しないため、加工性が劣っている。
【産業上の利用可能性】
【0047】
本発明によれば、耐酸化性及び加工性に優れる、フェライト系ステンレス鋼を提供できる。
【要約】
本発明の目的は、耐酸化性及び加工性に優れる、フェライト系ステンレス鋼の提供である。本発明は、質量％で、所定量のＣｒ、Ａｌ、Ｓ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、及びＮｂを含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、Ａｌ及びＣｒの含有割合が、下記式（１）及び（２）：
２Ａｌ＋Ｃｒ≦４１ ・・・（１）
Ａｌ＋Ｃｒ≧２３ ・・・（２）
の関係を満たす成分組成を有する、フェライト系ステンレス鋼である。
２Ａｌ＋Ｃｒ≦４１ ・・・（１）
Ａｌ＋Ｃｒ≧２３ ・・・（２）
の関係を満たす成分組成を有する、フェライト系ステンレス鋼である。