ＥＧＲクーラー用フェライト系ステンレス鋼
【課題】高温から急速冷却を受ける場合でも、高温時に生成した酸化スケールが剥離することがなく、ろう付け部の耐食性にも優れるＥＧＲクーラー用フェライト系ステンレス鋼を提供する。
【解決手段】ｍａｓｓ％で、Ｃ：０．０２％以下、Ｓｉ：０．３〜２％、Ｍｎ：０．４５％未満、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．００１％超え０．００５％以下、Ａｌ：０．０１〜０．１％、Ｎ：０．０２％以下、Ｃｒ：１４〜３０％、Ｎｂ：０．３％以上かつ１５（Ｃ＋Ｎ）以上１．０％以下、Ｔｉ：０．０１％以下を含有し、さらに、ＣｒとＳｉがＣｒ＋６Ｓｉ：１８〜３０％を満たし、かつ、ＭｎとＳがＭｎ×Ｓ≦０．０００５を満たして含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるＥＧＲクーラー用フェライト系ステンレス鋼。
【解決手段】ｍａｓｓ％で、Ｃ：０．０２％以下、Ｓｉ：０．３〜２％、Ｍｎ：０．４５％未満、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．００１％超え０．００５％以下、Ａｌ：０．０１〜０．１％、Ｎ：０．０２％以下、Ｃｒ：１４〜３０％、Ｎｂ：０．３％以上かつ１５（Ｃ＋Ｎ）以上１．０％以下、Ｔｉ：０．０１％以下を含有し、さらに、ＣｒとＳｉがＣｒ＋６Ｓｉ：１８〜３０％を満たし、かつ、ＭｎとＳがＭｎ×Ｓ≦０．０００５を満たして含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるＥＧＲクーラー用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、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等に設置されるＥＧＲクーラーに用いて好適なフェライト系ステンレス鋼に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：排気ガス再循環装置）は、エンジンから排出される排気ガスの一部をエンジンの吸気系に戻し、空気とミックスさせてエンジンの燃焼室に供給するシステムのことをいう。このＥＧＲは、例えば、ディーゼルエンジンでは、吸気中の酸素濃度を低下することで、燃焼時の最高温度を低くし、窒素酸化物ＮＯｘの生成量を減少させることができる。また、ガソリンエンジンでは、吸気中の酸素濃度の低下は、スロットルを絞ったときと同じ状況となるため、スロットルを開いてポンピングロス（エンジンが空気を吸込む時の抵抗）を低減することで、燃費を向上することができる。そのため、近年では、各種自動車のエンジンにＥＧＲが設置されるようになってきている。
【０００３】
しかし、ＥＧＲ設置による吸気中の酸素濃度の低下は、燃焼が不安定となり易いので、空燃費を精密に制御することが必要となり、エンジン内に送り込む排気ガス量の制御が重要となる。そこで、排気ガスの体積をコントロールするため、排気ガスを一定温度に冷却するＥＧＲクーラーの採用が進んでいる。
【０００４】
このＥＧＲクーラーは、熱交換によって排気ガス温度を低下させるものであり、ＥＧＲクーラーの熱交換部材は、一方の面は８００℃以上の高温の排気ガスと、他方の面は冷媒（冷却液）と常に接触している状態にある。そのため、ＥＧＲクーラーの熱交換部材は、高温での酸化と、加熱・冷却に伴う熱応力歪みを常に繰り返して受けるという厳しい使用環境に置かれている。
【０００５】
このような環境下で使用されるＥＧＲクーラーの素材としては、従来、ＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレス鋼が主に使用されてきた。しかしながら、オーステナイト系ステンレス鋼は、
（１）高価なＮｉを多量に含有しているため、高価である。
（２）熱膨張係数が高く、製造時、特に溶接やろう付け等において、熱歪みを生じて組立て後の製品が変形したり、部品の寸法精度が悪化したりする。
（３）ＥＧＲクーラー内の冷却側には冷却液が流れているものの、排気ガスに直接接する側は高温に曝されるため、鋼板表面に酸化スケールが生成し、そのスケールが剥離しやすい。
という問題がある。
【０００６】
上記の中でも（３）の問題は、排気ガス経路で生成した酸化スケールが剥離し、それがＥＧＲクーラー内に蓄積されると、クーラーの機能低下を引き起こしたり、さらに、剥離したスケールがエンジンにまで到達すると、予期せぬエンジントラブルを引き起こしたりするため、重要な解決課題となってきている。特に近年では、燃費向上、エミッション削減要求に対応するため、排気ガスの温度は高くなる一方であり、このスケール剥離問題の解決は急務である。そこで、酸化スケールの耐剥離性に優れ、かつ、Ｎｉを含まない安価なフェライト系ステンレス鋼の開発が望まれている。
【０００７】
ＥＧＲクーラーに使用されるフェライト系ステンレス鋼としては、幾つかの提案がなされている。例えば、特許文献１には、Ｃｒ：２３．０〜３３．０ｗｔ％、Ｍｏ：０．５５〜４．０ｗｔ％、Ｃ：０．０１ｗｔ％以下、Ｎ：０．０１５ｗｔ％以下、Ｓｉ：０．４ｗｔ％以下、Ｍｎ：０．４％ｗｔ以下、Ｐ：０．０３ｗｔ％以下、Ｓ：０．０２ｗｔ％以下を基本成分とするスーパーフェライトステンレス鋼が、特許文献２には、質量％で、Ｃ：０．０３％以下、Ｍｎ：０．１〜２％、Ｃｒ：１０〜２５％、Ｎｂ：０．３〜０．８％を基本成分とするフェライト系ステンレス鋼が、特許文献３には、質量％で、Ｃ：０．０３％以下、Ｎ：０．０５％以下、Ｃ＋Ｎ：０．０１５％以上、Ｓｉ：０．０２〜１．５％、Ｍｎ：０．０２〜２％、Ｃｒ：１０〜２２％、Ｎｂ：０．０３〜１％、Ａｌ：０．５％以下を含有し、更に、Ｔｉを適正範囲で添加したフェライト系ステンレス鋼が、また、特許文献４には、質量％で、Ｃ：０．０３％以下、Ｓｉ：３％以下、Ｍｎ：２％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｃｒ：１１〜３０％、Ｎｂ：０．１５〜０．８％、Ｎ：０．０３％以下を基本成分とするフェライト系ステンレス鋼が開示されている。しかし、これらの技術は、いずれも熱疲労特性を改善したり、Ｎｉろう付け性を改善したりすることを目的とする技術であり、酸化スケールの耐剥離性改善については十分な検討がなされていない。
【０００８】
また、非特許文献１には、耐熱用フェライト系ステンレス鋼において、Ｍｎを高めることで、耐スケール剥離性を著しく改善した自動車のエキゾーストマニホールドに用いる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】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２２２４９８号公報
【特許文献２】特開２００９−１７４０４０号公報
【特許文献３】特開２００９−１７４０４６号公報
【特許文献４】特開２００９−２９９１８２号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】奥、中村、植松、「耐熱用フェライト系ステンレス鋼 ＮＳＳＥＭ−２の開発」、日新製鋼技報，Ｎｏ．７１（１９９５），ｐ．７０、図５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記非特許文献１では、９００℃あるいは１０００℃の高温から自然冷却（空冷）することで酸化スケールの耐剥離性を評価している。しかしながら、ＥＧＲクーラーの熱交換部材は、一方の面が冷却液に接しているため、急速冷却を受けると考えられる。そこで、発明者らが、Ｍｎを添加した鋼について、高温から急速冷却したときの酸化スケールの耐剥離性を評価したところ、却ってスケール剥離量が増加することが明らかとなった。
【００１２】
また、ＥＧＲクーラーの組立ては、一般に、耐高温酸化性や高温強度に優れるＮｉろう付けで行われるため、ＥＧＲクーラー用素材には、Ｎｉろう付け性（濡れ性）やろう付け部の強度や靭性に優れることに加えて、排気ガス中のＳＯ２やＮＯｘを多く含む凝結水に対する、ろう付け部の耐食性に優れていることが求められる。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、高温から急速冷却を受ける場合でも、高温時に生成した酸化スケールが剥離することがなく、かつ、ろう付け部の耐食性にも優れるＥＧＲクーラー用フェライト系ステンレス鋼を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
発明者らは、上記課題の解決に向けて、酸化スケールの剥離性に及ぼす鋼の成分組成の影響に着目して鋭意検討を重ねた。その結果、耐スケール剥離性を改善するためには、基本的に酸化スケールの生成量自体を抑制することが必要であること、そのためには、低Ｍｎ化した上で、ＣｒとＳｉの含有量を適正範囲に制御することが有効であること、また、ろう付け部の耐食性を向上するためには、ＮｂでＣ，Ｎを十分に固定した上で、ＭｎとＳの含有量を適正範囲に制御する必要があることを見出し、本発明を完成させた。
【００１５】
上記知見に基づく本発明は、Ｃ：０．０２ｍａｓｓ％以下、Ｓｉ：０．３〜２ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．４５ｍａｓｓ％未満、Ｐ：０．０４０ｍａｓｓ％以下、Ｓ：０．００１ｍａｓｓ％超え０．００５ｍａｓｓ％以下、Ａｌ：０．０１〜０．１ｍａｓｓ％、Ｎ：０．０２ｍａｓｓ％以下、Ｃｒ：１４〜３０ｍａｓｓ％、Ｎｂ：０．３ｍａｓｓ％以上かつ１５（Ｃ（ｍａｓｓ％）＋Ｎ（ｍａｓｓ％））以上１．０ｍａｓｓ％以下、Ｔｉ：０．０１ｍａｓｓ％以下を含有し、かつ、ＣｒとＳｉ、および、ＭｎとＳが、下記（１）および（２）式を満たして含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるＥＧＲクーラー用フェライト系ステンレス鋼である。
記
Ｃｒ＋６Ｓｉ：１８〜３０ｍａｓｓ％ ・・・（１）
Ｍｎ×Ｓ≦０．０００５ ・・・（２）
（ただし、上記式中の元素記号はその元素の含有量（ｍａｓｓ％）を示す。）
【００１６】
本発明のフェライト系ステンレス鋼は、上記成分組成に加えてさらに、Ｃｕ：０．６ｍａｓｓ％以下およびＮｉ：０．６ｍａｓｓ％以下のうちから選ばれる１種または２種を含有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明のフェライト系ステンレス鋼は、上記成分組成に加えてさらに、Ｍｏ：２ｍａｓｓ％以下を含有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、高温から急冷される場合でも酸化スケールの耐剥離性に優れるフェライト系ステンレス鋼を提供することができる。また、本発明のフェライト系ステンレス鋼は、耐スケール剥離性に優れるだけでなく、多量のＮｉを含有していないため安価であり、しかも、ろう付け性やろう付け部の耐食性にも優れているので、ＥＧＲクーラーに好適に用いることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
まず、本発明を開発する契機となった実験について説明する。
上述したように、ＥＧＲクーラーの熱交換部分は、排気ガスと接する面は高温に加熱されるが、その反対面は冷却液によって冷却されている。そのため、例えば、エンジンが停止した時等には、排気ガスと接する面は、高温状態から急速冷却されるものと考えられる。そして、鋼表面に生成した酸化スケールは、素材との間の熱膨張係数の違いから大きな熱歪みを生じ、剥離を引き起こす。
【００２０】
そこで、非特許文献１の技術は、上記スケール剥離の問題を、Ｍｎを０．８ｍａｓｓ％以上添加し、素材と酸化スケールＣｒ２Ｏ３の界面にＭｎＣｒ２Ｏ４を生成させることによって熱歪みを緩和するとともに、鋼素地表面の凹凸を大きくすることによって、スケールの剥離を抑制している。しかし、Ｍｎは、酸化スケールの生成を助長する元素であり、Ｍｎ添加により厚く生成する酸化スケールは、ＥＧＲクーラーの使用環境下では必ずしも十分な耐剥離性を有していない可能性がある。
【００２１】
そこで、発明者らは、酸化スケールを生成させた後の冷却条件（冷却速度）を変えて、酸化スケールの耐剥離性を調査した。
実験は、表１に示した成分組成の異なる３種類の鋼板から、板厚：１．５ｍｍ×幅：２０ｍｍ×長さ：４０ｍｍの試験片を採取し、各試験片を大気雰囲気中で、９５０℃×１００ｈｒ加熱して試験片表面に酸化スケールを生成させた後、冷却速度を、
（ｉ）自然冷却（空冷）する場合と、
（ｉｉ）アルゴンガスを１０Ｌ／ｍｉｎで吹き付けて急冷する場合、
の２水準に振り分けて冷却した。
その後、各試験片の表面を目視観察し、スケール剥離の痕跡有無を確認すると共に、冷却時に剥離した酸化スケールを回収して、その質量を測定し、単位表面積当たりの剥離量を求め、剥離の痕跡がなくかつスケール剥離量が１．０ｍｇ／ｃｍ２以下のものを耐スケール剥離性が良（○）、剥離の痕跡が視認されるおよび／またはスケール剥離量が１．０ｍｇ／ｃｍ２超えのものを耐スケール剥離性が劣（×）と評価した。なお、各水準とも、ｎ数を２として行い、１つでも上記×に該当するものは、×と評価した。
【００２２】
【表１】
【００２３】
、
上記試験の結果を、表１中に併記した。この結果から、従来のＳＵＳ３０４鋼やＳＵＳ４３０ＬＸ鋼では、空冷、急冷条件のいずれの場合でも、耐スケール剥離性が劣る（×）こと、また、ＳＵＳ４３０ＬＸにＭｎを１．０ｍａｓｓ％添加した鋼は、空冷条件では耐スケール剥離性が良好（○）ではあるものの、急冷条件では耐スケール剥離性が劣（×）るという結果が得られた。
【００２４】
上記の結果は、酸化スケールの生成量を増大させるＭｎ添加は、ＥＧＲクーラーのように急速冷却されて大きな熱応力が発生する使用環境では、耐スケール剥離性を改善する効果が小さいこと、したがって、耐スケール剥離性を改善するには、酸化スケールの生成自体を抑制するのが最も有効であることを示している。そこで、発明者らは、高温酸化雰囲気における酸化スケールの生成量を低減するべく検討を重ねた結果、ＣｒとＳｉの含有量を、後述する関係式を満たして含有させてやる必要があることを見出した。
【００２５】
また、発明者らは、ろう付け部の耐食性が低下する原因について調査した。その結果、ろう付け部の耐食性の低下は、ろう付け時の加熱によりＣとＮが鋼中のＣｒと結び付くことでＣｒ欠乏層が生じて粒界腐食を生じること、および、ＭｎとＳは、ＭｎＳを形成して孔食等の起点となることに起因すること、したがって、ろう付け部の耐食性を向上させるには、Ｎｂを所定量以上添加してＣ，Ｎを十分に固定した上で、ＭｎとＳの含有量（ｍａｓｓ％）の積（Ｍｎ×Ｓ）を所定値以下に制御する必要があることを見出した。
以下、本発明のフェライト系ステンレス鋼が有すべき成分組成について具体的に説明する。
【００２６】
Ｃ：０．０２ｍａｓｓ％以下
Ｃは、ろう付け後の冷却時にＣｒと結合してＣｒ欠乏層を形成し、耐粒界腐食性を害したり、Ｎｂと結合して鋼中に添加されたＮｂを消費したり、鋼の溶接性や加工性に悪影響を及ぼしたりする成分であるため、低いほど望ましい。そこで、本発明では、Ｃは０．０２ｍａｓｓ％以下とする。好ましくは、０．００５ｍａｓｓ％以下である。
【００２７】
Ｓｉ：０．３〜２ｍａｓｓ％
Ｓｉは、鋼の脱酸材として添加されるが、高温酸化特性を改善すると共に、生成した酸化スケールの耐剥離性を改善するのに極めて有効な成分でもあるため、本発明では必須の添加元素として０．３ｍａｓｓ％以上含有させる。スケールの耐剥離性をより改善するためには０．５ｍａｓｓ％以上が好ましく、さらに好ましくは０．８ｍａｓｓ％以上である。しかし、２ｍａｓｓ％を超える添加は、鋼を硬質化し、加工性を著しく害するようになるので上限は２ｍａｓｓ％とする。
【００２８】
Ｍｎ：０．４５ｍａｓｓ％未満
Ｍｎは、高温酸化雰囲気では、ＭｎＣｒ２Ｏ４等の中間酸化物等を生成し、酸化増量を高める元素であり、大きな熱歪みが発生しない空冷程度の冷却速度では、スケールの耐剥離性を改善する効果がある。しかし、酸化スケールと素材との間に大きな熱歪みが発生する急速冷却を受ける場合には、Ｍｎの添加は、却って耐スケール剥離性に悪影響を及ぼす。よって、本発明では、Ｍｎは０．４５ｍａｓｓ％未満に制限する。好ましくは０．３０ｍａｓｓ％以下、より好ましくは０．２５ｍａｓｓ％以下である。
【００２９】
Ｐ：０．０４０ｍａｓｓ％以下
Ｐは、１１００℃程度の温度で行われるＮｉろう付け後の冷却時に粒界に濃縮し、耐食性を低下させる有害な成分であるため、低いほど望ましく、本発明では０．０４０ｍａｓｓ％以下とする。好ましくは０．０３０ｍａｓｓ％以下である。
【００３０】
Ｓ：０．００１ｍａｓｓ％超え０．００５ｍａｓｓ％以下
Ｓは、ＭｎとＭｎＳを形成し、耐食性に悪影響を及ぼす成分であり、低いほど望ましく、本発明では０．００５ｍａｓｓ％以下とする。しかし、Ｓの過剰な低減は、製鋼コストの上昇を招くので、下限は０．００１ｍａｓｓ％超えとする。
【００３１】
Ａｌ：０．０１〜０．１ｍａｓｓ％
Ａｌは、脱酸材として添加される成分である。また、溶接ビード表面を強固なＡｌ酸化膜で覆い、外部からの酸素の侵入を遮断する効果があるため、０．０１ｍａｓｓ％以上添加する必要がある。しかし、０．１ｍａｓｓ％超える添加は、上記酸化膜によってＮｉろうの濡れ性が低下するようになるので、０．１ｍａｓｓ％を上限とする。
【００３２】
Ｎ：０．０２ｍａｓｓ％以下
Ｎは、Ｃと同様、ろう付け後の冷却時にＣｒと結合してＣｒ欠乏層を形成し、耐粒界腐食性を害したり、Ｎｂと結合して鋼中に添加されたＮｂを消費したり、鋼の溶接性や加工性に悪影響を及ぼしたりする成分であるため、低いほど望ましい。そこで、本発明では、Ｎは０．０２ｍａｓｓ％以下とする。
【００３３】
Ｃｒ：１４〜３０ｍａｓｓ％
Ｃｒは、ステンレス鋼としての耐食性を確保するため、１４ｍａｓｓ％以上の添加を必要とする。しかし、３０ｍａｓｓ％を超える添加は、加工性を害するようになる。よって、Ｃｒは１４〜３０ｍａｓｓ％の範囲とする。好ましくは１５〜２３ｍａｓｓ％の範囲である。
【００３４】
Ｎｂ：０．３〜１．０ｍａｓｓ％、かつ、Ｎｂ≧１５（Ｃ＋Ｎ）
Ｎｂは、炭窒化物を形成してろう付け時の加熱による結晶粒の粗大化を抑制して鋼の強度、靭性を確保したり、鋼の高温強度を高めたりするのに有用な元素であり０．３ｍａｓｓ％以上の添加を必要とする。しかし、１ｍａｓｓ％を超える添加は、鋼が脆化するので好ましくない。よって、Ｎｂは０．３〜１．０ｍａｓｓ％の範囲とする。
なお、Ｎｂは、上述した効果の他に、ＣやＮを固定し、Ｃｒと結合してＣｒ欠乏層が形成され、鋭敏化するのを抑制することにより、ろう付け後の粒界腐食を防止する効果がある。斯かる効果を得るためには、Ｎｂは１５（Ｃ＋Ｎ）以上（ただし、Ｃ，Ｎはｍａｓｓ％）添加する必要がある。好ましくは２５（Ｃ＋Ｎ）以上、さらに好ましくは５０（Ｃ＋Ｎ）以上である。
【００３５】
Ｔｉ：０．０１ｍａｓｓ％以下
Ｔｉは、Ｎｂと同様、Ｃ，Ｎを固定する効果のある元素であるが、易酸化成分でもあるため、ろう付け時に強固な酸化皮膜を形成してろう付け性、特に、Ｎｉろうの濡れ性を著しく低下させる。そのため、Ｔｉは低いほど望ましく、本発明では上限を０．０１ｍａｓｓ％とする。好ましくは０．００５ｍａｓｓ％以下である。
【００３６】
本発明のフェライト系ステンレス鋼は、上記成分組成を満たしていることの他に、ＣｒとＳｉおよびＭｎとＳが、下記（１）式および（２）式を満たして含有していることが必要である。
Ｃｒ＋６Ｓｉ：１８〜３０ｍａｓｓ％ ・・・（１）
ＥＧＲクーラーの使用環境のように、９５０℃程度の高温から急冷を受ける際の酸化スケールの耐剥離性をより改善するためには、ＣｒとＳｉを、（Ｃｒ＋６Ｓｉ）≧１８ｍａｓｓ％（ただし、Ｃｒ，Ｓｉはｍａｓｓ％）を満たして含有させる必要がある。（Ｃｒ＋６Ｓｉ）が１８ｍａｓｓ％未満では、耐酸化性不足のためスケール厚が増大するからである。しかし、（Ｃｒ＋６Ｓｉ）が３０ｍａｓｓ％を超えると、鋼の脆化が著しくなる。よって、本発明では、Ｃｒ＋６Ｓｉは１８〜３０ｍａｓｓ％の範囲とする。なお、１０００℃から急冷されるＥＧＲクーラーの場合には、Ｃｒ＋６Ｓｉは２０ｍａｓｓ％以上が好ましく、２２ｍａｓｓ％以上がより好ましい。
【００３７】
Ｍｎ×Ｓ≦０．０００５ ・・・（２）
ＭｎおよびＳは、ＭｎＳを形成し、耐食性に悪影響を及ぼす成分であり、両元素とも、できる限り低減することが望ましい。よって、本発明では、ＭｎとＳの含有量（ｍａｓｓ％）の積を０．０００５以下に制限する。好ましくは、０．０００３以下である。
【００３８】
また、本発明のフェライト系ステンレス鋼は、上記成分組成に加えてさらに、ＣｕおよびＮｉのうちから選ばれる１種または２種を下記の範囲で添加することができる。
Ｃｕ：０．６ｍａｓｓ％以下、Ｎｉ：０．６ｍａｓｓ％以下
ＣｕおよびＮｉは、鋼の耐食性を改善する効果があるため添加することができる。しかし、Ｃｕ，Ｎｉは、いずれも０．６ｍａｓｓ％を超えて添加すると、耐食性改善効果が飽和するため、上限は、それぞれ０．６ｍａｓｓ％として添加するのが好ましい。
【００３９】
また、本発明のフェライト系ステンレス鋼は、上記成分組成に加えてさらに、Ｍｏを下記の範囲で添加することができる。
Ｍｏ：２ｍａｓｓ％以下
Ｍｏは、鋼の耐食性向上に大きな効果があるため、必要に応じて添加することができる。しかし、２ｍａｓｓ％を超える添加は、加工性が著しく低下するため、上限を２ｍａｓｓ％として添加するのが好ましい。
【００４０】
本発明のフェライト系ステンレス鋼は、上記成分以外の残部は、Ｆｅおよび不可避的不純物である。ただし、本発明の効果を害しない範囲であれば、上記以外の成分の含有を拒むものではない。
【００４１】
なお、本発明のフェライト系ステンレス鋼の製造方法は、鋼の成分組成を上記範囲に制御すること以外は、通常公知のフェライト系ステンレス鋼の製造方法で製造することができ、特に制限はない。
【実施例】
【００４２】
表２に示した成分組成の鋼を溶製し、鋼スラブとした後、熱間圧延し、冷間圧延して板厚：１．５ｍｍの冷延板とし、仕上焼鈍して、冷延焼鈍板とした。その後、これらの冷延焼鈍板から、試験片を採取し、下記の高温酸化試験および耐食性試験に供した。
【００４３】
＜高温酸化試験＞
上記各冷延焼鈍板から、板厚×幅：２０ｍｍ×長さ：４０ｍｍの試験片を採取し、これらの試験片を、大気雰囲気の炉中で、９５０℃×１００時間保持する高温酸化試験を行った後、試験片を炉外に取り出して、自然冷却（空冷）する、あるいは、１０Ｌ／分でアルゴンガスを吹き付け冷却（急冷）した後、目視観察でスケール剥離の痕跡有無を確認すると共に、冷却時に剥離したスケールを回収してスケール剥離量を測定した。その結果、スケール剥離の痕跡なし、かつ、スケール剥離量が１．０ｍｇ／ｃｍ２以下のものを、耐スケール剥離性が良好（○）、スケール剥離の痕跡ありおよび／またはスケール剥離量が１．０ｍｇ／ｃｍ２超えのものを、耐スケール剥離性が不良（×）と評価した。なお、試験したｎ数は、各鋼板とも２とし、１つでも×に該当するものがあれば、×と評価した。
【００４４】
＜耐食性試験＞
上記各冷延焼鈍板から、板厚×幅：２０ｍｍ×長さ：４０ｍｍの試験片を採取し、これらの試験片に、ろう付け時の熱履歴を模擬して、真空雰囲気下で１１００℃×１０ｍｉｎ加熱後、空冷する熱処理を施した。次いで、これらの試験片をＪＩＳ Ｚ２３７１に準じた中性塩水噴霧試験（ＮＳＳ）に供した後、試験片表面に生じた錆の発生状況を目視観察し、発錆なしのものを耐食性優（◎）、発錆面積率が１０％以下のものを耐食性良（○）、発錆面積率が１０％超えのものを耐食性劣（×）と評価した。
【００４５】
【表２】
【００４６】
上記測定の結果を表２中に併記した。この結果から、本発明の成分組成を満たす鋼は、いずれも耐スケール剥離性および耐食性に優れていることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明フェライト系ステンレス鋼は、耐スケール剥離性やろう付け性およびろう付け後の耐食性にも優れているので、ＥＧＲクーラー用の他、ＥＧＲパイプや熱交換器部品にも好適に用いることができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等に設置されるＥＧＲクーラーに用いて好適なフェライト系ステンレス鋼に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：排気ガス再循環装置）は、エンジンから排出される排気ガスの一部をエンジンの吸気系に戻し、空気とミックスさせてエンジンの燃焼室に供給するシステムのことをいう。このＥＧＲは、例えば、ディーゼルエンジンでは、吸気中の酸素濃度を低下することで、燃焼時の最高温度を低くし、窒素酸化物ＮＯｘの生成量を減少させることができる。また、ガソリンエンジンでは、吸気中の酸素濃度の低下は、スロットルを絞ったときと同じ状況となるため、スロットルを開いてポンピングロス（エンジンが空気を吸込む時の抵抗）を低減することで、燃費を向上することができる。そのため、近年では、各種自動車のエンジンにＥＧＲが設置されるようになってきている。
【０００３】
しかし、ＥＧＲ設置による吸気中の酸素濃度の低下は、燃焼が不安定となり易いので、空燃費を精密に制御することが必要となり、エンジン内に送り込む排気ガス量の制御が重要となる。そこで、排気ガスの体積をコントロールするため、排気ガスを一定温度に冷却するＥＧＲクーラーの採用が進んでいる。
【０００４】
このＥＧＲクーラーは、熱交換によって排気ガス温度を低下させるものであり、ＥＧＲクーラーの熱交換部材は、一方の面は８００℃以上の高温の排気ガスと、他方の面は冷媒（冷却液）と常に接触している状態にある。そのため、ＥＧＲクーラーの熱交換部材は、高温での酸化と、加熱・冷却に伴う熱応力歪みを常に繰り返して受けるという厳しい使用環境に置かれている。
【０００５】
このような環境下で使用されるＥＧＲクーラーの素材としては、従来、ＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレス鋼が主に使用されてきた。しかしながら、オーステナイト系ステンレス鋼は、
（１）高価なＮｉを多量に含有しているため、高価である。
（２）熱膨張係数が高く、製造時、特に溶接やろう付け等において、熱歪みを生じて組立て後の製品が変形したり、部品の寸法精度が悪化したりする。
（３）ＥＧＲクーラー内の冷却側には冷却液が流れているものの、排気ガスに直接接する側は高温に曝されるため、鋼板表面に酸化スケールが生成し、そのスケールが剥離しやすい。
という問題がある。
【０００６】
上記の中でも（３）の問題は、排気ガス経路で生成した酸化スケールが剥離し、それがＥＧＲクーラー内に蓄積されると、クーラーの機能低下を引き起こしたり、さらに、剥離したスケールがエンジンにまで到達すると、予期せぬエンジントラブルを引き起こしたりするため、重要な解決課題となってきている。特に近年では、燃費向上、エミッション削減要求に対応するため、排気ガスの温度は高くなる一方であり、このスケール剥離問題の解決は急務である。そこで、酸化スケールの耐剥離性に優れ、かつ、Ｎｉを含まない安価なフェライト系ステンレス鋼の開発が望まれている。
【０００７】
ＥＧＲクーラーに使用されるフェライト系ステンレス鋼としては、幾つかの提案がなされている。例えば、特許文献１には、Ｃｒ：２３．０〜３３．０ｗｔ％、Ｍｏ：０．５５〜４．０ｗｔ％、Ｃ：０．０１ｗｔ％以下、Ｎ：０．０１５ｗｔ％以下、Ｓｉ：０．４ｗｔ％以下、Ｍｎ：０．４％ｗｔ以下、Ｐ：０．０３ｗｔ％以下、Ｓ：０．０２ｗｔ％以下を基本成分とするスーパーフェライトステンレス鋼が、特許文献２には、質量％で、Ｃ：０．０３％以下、Ｍｎ：０．１〜２％、Ｃｒ：１０〜２５％、Ｎｂ：０．３〜０．８％を基本成分とするフェライト系ステンレス鋼が、特許文献３には、質量％で、Ｃ：０．０３％以下、Ｎ：０．０５％以下、Ｃ＋Ｎ：０．０１５％以上、Ｓｉ：０．０２〜１．５％、Ｍｎ：０．０２〜２％、Ｃｒ：１０〜２２％、Ｎｂ：０．０３〜１％、Ａｌ：０．５％以下を含有し、更に、Ｔｉを適正範囲で添加したフェライト系ステンレス鋼が、また、特許文献４には、質量％で、Ｃ：０．０３％以下、Ｓｉ：３％以下、Ｍｎ：２％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｃｒ：１１〜３０％、Ｎｂ：０．１５〜０．８％、Ｎ：０．０３％以下を基本成分とするフェライト系ステンレス鋼が開示されている。しかし、これらの技術は、いずれも熱疲労特性を改善したり、Ｎｉろう付け性を改善したりすることを目的とする技術であり、酸化スケールの耐剥離性改善については十分な検討がなされていない。
【０００８】
また、非特許文献１には、耐熱用フェライト系ステンレス鋼において、Ｍｎを高めることで、耐スケール剥離性を著しく改善した自動車のエキゾーストマニホールドに用いる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】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２２２４９８号公報
【特許文献２】特開２００９−１７４０４０号公報
【特許文献３】特開２００９−１７４０４６号公報
【特許文献４】特開２００９−２９９１８２号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】奥、中村、植松、「耐熱用フェライト系ステンレス鋼 ＮＳＳＥＭ−２の開発」、日新製鋼技報，Ｎｏ．７１（１９９５），ｐ．７０、図５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記非特許文献１では、９００℃あるいは１０００℃の高温から自然冷却（空冷）することで酸化スケールの耐剥離性を評価している。しかしながら、ＥＧＲクーラーの熱交換部材は、一方の面が冷却液に接しているため、急速冷却を受けると考えられる。そこで、発明者らが、Ｍｎを添加した鋼について、高温から急速冷却したときの酸化スケールの耐剥離性を評価したところ、却ってスケール剥離量が増加することが明らかとなった。
【００１２】
また、ＥＧＲクーラーの組立ては、一般に、耐高温酸化性や高温強度に優れるＮｉろう付けで行われるため、ＥＧＲクーラー用素材には、Ｎｉろう付け性（濡れ性）やろう付け部の強度や靭性に優れることに加えて、排気ガス中のＳＯ２やＮＯｘを多く含む凝結水に対する、ろう付け部の耐食性に優れていることが求められる。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、高温から急速冷却を受ける場合でも、高温時に生成した酸化スケールが剥離することがなく、かつ、ろう付け部の耐食性にも優れるＥＧＲクーラー用フェライト系ステンレス鋼を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
発明者らは、上記課題の解決に向けて、酸化スケールの剥離性に及ぼす鋼の成分組成の影響に着目して鋭意検討を重ねた。その結果、耐スケール剥離性を改善するためには、基本的に酸化スケールの生成量自体を抑制することが必要であること、そのためには、低Ｍｎ化した上で、ＣｒとＳｉの含有量を適正範囲に制御することが有効であること、また、ろう付け部の耐食性を向上するためには、ＮｂでＣ，Ｎを十分に固定した上で、ＭｎとＳの含有量を適正範囲に制御する必要があることを見出し、本発明を完成させた。
【００１５】
上記知見に基づく本発明は、Ｃ：０．０２ｍａｓｓ％以下、Ｓｉ：０．３〜２ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．４５ｍａｓｓ％未満、Ｐ：０．０４０ｍａｓｓ％以下、Ｓ：０．００１ｍａｓｓ％超え０．００５ｍａｓｓ％以下、Ａｌ：０．０１〜０．１ｍａｓｓ％、Ｎ：０．０２ｍａｓｓ％以下、Ｃｒ：１４〜３０ｍａｓｓ％、Ｎｂ：０．３ｍａｓｓ％以上かつ１５（Ｃ（ｍａｓｓ％）＋Ｎ（ｍａｓｓ％））以上１．０ｍａｓｓ％以下、Ｔｉ：０．０１ｍａｓｓ％以下を含有し、かつ、ＣｒとＳｉ、および、ＭｎとＳが、下記（１）および（２）式を満たして含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるＥＧＲクーラー用フェライト系ステンレス鋼である。
記
Ｃｒ＋６Ｓｉ：１８〜３０ｍａｓｓ％ ・・・（１）
Ｍｎ×Ｓ≦０．０００５ ・・・（２）
（ただし、上記式中の元素記号はその元素の含有量（ｍａｓｓ％）を示す。）
【００１６】
本発明のフェライト系ステンレス鋼は、上記成分組成に加えてさらに、Ｃｕ：０．６ｍａｓｓ％以下およびＮｉ：０．６ｍａｓｓ％以下のうちから選ばれる１種または２種を含有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明のフェライト系ステンレス鋼は、上記成分組成に加えてさらに、Ｍｏ：２ｍａｓｓ％以下を含有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、高温から急冷される場合でも酸化スケールの耐剥離性に優れるフェライト系ステンレス鋼を提供することができる。また、本発明のフェライト系ステンレス鋼は、耐スケール剥離性に優れるだけでなく、多量のＮｉを含有していないため安価であり、しかも、ろう付け性やろう付け部の耐食性にも優れているので、ＥＧＲクーラーに好適に用いることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
まず、本発明を開発する契機となった実験について説明する。
上述したように、ＥＧＲクーラーの熱交換部分は、排気ガスと接する面は高温に加熱されるが、その反対面は冷却液によって冷却されている。そのため、例えば、エンジンが停止した時等には、排気ガスと接する面は、高温状態から急速冷却されるものと考えられる。そして、鋼表面に生成した酸化スケールは、素材との間の熱膨張係数の違いから大きな熱歪みを生じ、剥離を引き起こす。
【００２０】
そこで、非特許文献１の技術は、上記スケール剥離の問題を、Ｍｎを０．８ｍａｓｓ％以上添加し、素材と酸化スケールＣｒ２Ｏ３の界面にＭｎＣｒ２Ｏ４を生成させることによって熱歪みを緩和するとともに、鋼素地表面の凹凸を大きくすることによって、スケールの剥離を抑制している。しかし、Ｍｎは、酸化スケールの生成を助長する元素であり、Ｍｎ添加により厚く生成する酸化スケールは、ＥＧＲクーラーの使用環境下では必ずしも十分な耐剥離性を有していない可能性がある。
【００２１】
そこで、発明者らは、酸化スケールを生成させた後の冷却条件（冷却速度）を変えて、酸化スケールの耐剥離性を調査した。
実験は、表１に示した成分組成の異なる３種類の鋼板から、板厚：１．５ｍｍ×幅：２０ｍｍ×長さ：４０ｍｍの試験片を採取し、各試験片を大気雰囲気中で、９５０℃×１００ｈｒ加熱して試験片表面に酸化スケールを生成させた後、冷却速度を、
（ｉ）自然冷却（空冷）する場合と、
（ｉｉ）アルゴンガスを１０Ｌ／ｍｉｎで吹き付けて急冷する場合、
の２水準に振り分けて冷却した。
その後、各試験片の表面を目視観察し、スケール剥離の痕跡有無を確認すると共に、冷却時に剥離した酸化スケールを回収して、その質量を測定し、単位表面積当たりの剥離量を求め、剥離の痕跡がなくかつスケール剥離量が１．０ｍｇ／ｃｍ２以下のものを耐スケール剥離性が良（○）、剥離の痕跡が視認されるおよび／またはスケール剥離量が１．０ｍｇ／ｃｍ２超えのものを耐スケール剥離性が劣（×）と評価した。なお、各水準とも、ｎ数を２として行い、１つでも上記×に該当するものは、×と評価した。
【００２２】
【表１】
【００２３】
、
上記試験の結果を、表１中に併記した。この結果から、従来のＳＵＳ３０４鋼やＳＵＳ４３０ＬＸ鋼では、空冷、急冷条件のいずれの場合でも、耐スケール剥離性が劣る（×）こと、また、ＳＵＳ４３０ＬＸにＭｎを１．０ｍａｓｓ％添加した鋼は、空冷条件では耐スケール剥離性が良好（○）ではあるものの、急冷条件では耐スケール剥離性が劣（×）るという結果が得られた。
【００２４】
上記の結果は、酸化スケールの生成量を増大させるＭｎ添加は、ＥＧＲクーラーのように急速冷却されて大きな熱応力が発生する使用環境では、耐スケール剥離性を改善する効果が小さいこと、したがって、耐スケール剥離性を改善するには、酸化スケールの生成自体を抑制するのが最も有効であることを示している。そこで、発明者らは、高温酸化雰囲気における酸化スケールの生成量を低減するべく検討を重ねた結果、ＣｒとＳｉの含有量を、後述する関係式を満たして含有させてやる必要があることを見出した。
【００２５】
また、発明者らは、ろう付け部の耐食性が低下する原因について調査した。その結果、ろう付け部の耐食性の低下は、ろう付け時の加熱によりＣとＮが鋼中のＣｒと結び付くことでＣｒ欠乏層が生じて粒界腐食を生じること、および、ＭｎとＳは、ＭｎＳを形成して孔食等の起点となることに起因すること、したがって、ろう付け部の耐食性を向上させるには、Ｎｂを所定量以上添加してＣ，Ｎを十分に固定した上で、ＭｎとＳの含有量（ｍａｓｓ％）の積（Ｍｎ×Ｓ）を所定値以下に制御する必要があることを見出した。
以下、本発明のフェライト系ステンレス鋼が有すべき成分組成について具体的に説明する。
【００２６】
Ｃ：０．０２ｍａｓｓ％以下
Ｃは、ろう付け後の冷却時にＣｒと結合してＣｒ欠乏層を形成し、耐粒界腐食性を害したり、Ｎｂと結合して鋼中に添加されたＮｂを消費したり、鋼の溶接性や加工性に悪影響を及ぼしたりする成分であるため、低いほど望ましい。そこで、本発明では、Ｃは０．０２ｍａｓｓ％以下とする。好ましくは、０．００５ｍａｓｓ％以下である。
【００２７】
Ｓｉ：０．３〜２ｍａｓｓ％
Ｓｉは、鋼の脱酸材として添加されるが、高温酸化特性を改善すると共に、生成した酸化スケールの耐剥離性を改善するのに極めて有効な成分でもあるため、本発明では必須の添加元素として０．３ｍａｓｓ％以上含有させる。スケールの耐剥離性をより改善するためには０．５ｍａｓｓ％以上が好ましく、さらに好ましくは０．８ｍａｓｓ％以上である。しかし、２ｍａｓｓ％を超える添加は、鋼を硬質化し、加工性を著しく害するようになるので上限は２ｍａｓｓ％とする。
【００２８】
Ｍｎ：０．４５ｍａｓｓ％未満
Ｍｎは、高温酸化雰囲気では、ＭｎＣｒ２Ｏ４等の中間酸化物等を生成し、酸化増量を高める元素であり、大きな熱歪みが発生しない空冷程度の冷却速度では、スケールの耐剥離性を改善する効果がある。しかし、酸化スケールと素材との間に大きな熱歪みが発生する急速冷却を受ける場合には、Ｍｎの添加は、却って耐スケール剥離性に悪影響を及ぼす。よって、本発明では、Ｍｎは０．４５ｍａｓｓ％未満に制限する。好ましくは０．３０ｍａｓｓ％以下、より好ましくは０．２５ｍａｓｓ％以下である。
【００２９】
Ｐ：０．０４０ｍａｓｓ％以下
Ｐは、１１００℃程度の温度で行われるＮｉろう付け後の冷却時に粒界に濃縮し、耐食性を低下させる有害な成分であるため、低いほど望ましく、本発明では０．０４０ｍａｓｓ％以下とする。好ましくは０．０３０ｍａｓｓ％以下である。
【００３０】
Ｓ：０．００１ｍａｓｓ％超え０．００５ｍａｓｓ％以下
Ｓは、ＭｎとＭｎＳを形成し、耐食性に悪影響を及ぼす成分であり、低いほど望ましく、本発明では０．００５ｍａｓｓ％以下とする。しかし、Ｓの過剰な低減は、製鋼コストの上昇を招くので、下限は０．００１ｍａｓｓ％超えとする。
【００３１】
Ａｌ：０．０１〜０．１ｍａｓｓ％
Ａｌは、脱酸材として添加される成分である。また、溶接ビード表面を強固なＡｌ酸化膜で覆い、外部からの酸素の侵入を遮断する効果があるため、０．０１ｍａｓｓ％以上添加する必要がある。しかし、０．１ｍａｓｓ％超える添加は、上記酸化膜によってＮｉろうの濡れ性が低下するようになるので、０．１ｍａｓｓ％を上限とする。
【００３２】
Ｎ：０．０２ｍａｓｓ％以下
Ｎは、Ｃと同様、ろう付け後の冷却時にＣｒと結合してＣｒ欠乏層を形成し、耐粒界腐食性を害したり、Ｎｂと結合して鋼中に添加されたＮｂを消費したり、鋼の溶接性や加工性に悪影響を及ぼしたりする成分であるため、低いほど望ましい。そこで、本発明では、Ｎは０．０２ｍａｓｓ％以下とする。
【００３３】
Ｃｒ：１４〜３０ｍａｓｓ％
Ｃｒは、ステンレス鋼としての耐食性を確保するため、１４ｍａｓｓ％以上の添加を必要とする。しかし、３０ｍａｓｓ％を超える添加は、加工性を害するようになる。よって、Ｃｒは１４〜３０ｍａｓｓ％の範囲とする。好ましくは１５〜２３ｍａｓｓ％の範囲である。
【００３４】
Ｎｂ：０．３〜１．０ｍａｓｓ％、かつ、Ｎｂ≧１５（Ｃ＋Ｎ）
Ｎｂは、炭窒化物を形成してろう付け時の加熱による結晶粒の粗大化を抑制して鋼の強度、靭性を確保したり、鋼の高温強度を高めたりするのに有用な元素であり０．３ｍａｓｓ％以上の添加を必要とする。しかし、１ｍａｓｓ％を超える添加は、鋼が脆化するので好ましくない。よって、Ｎｂは０．３〜１．０ｍａｓｓ％の範囲とする。
なお、Ｎｂは、上述した効果の他に、ＣやＮを固定し、Ｃｒと結合してＣｒ欠乏層が形成され、鋭敏化するのを抑制することにより、ろう付け後の粒界腐食を防止する効果がある。斯かる効果を得るためには、Ｎｂは１５（Ｃ＋Ｎ）以上（ただし、Ｃ，Ｎはｍａｓｓ％）添加する必要がある。好ましくは２５（Ｃ＋Ｎ）以上、さらに好ましくは５０（Ｃ＋Ｎ）以上である。
【００３５】
Ｔｉ：０．０１ｍａｓｓ％以下
Ｔｉは、Ｎｂと同様、Ｃ，Ｎを固定する効果のある元素であるが、易酸化成分でもあるため、ろう付け時に強固な酸化皮膜を形成してろう付け性、特に、Ｎｉろうの濡れ性を著しく低下させる。そのため、Ｔｉは低いほど望ましく、本発明では上限を０．０１ｍａｓｓ％とする。好ましくは０．００５ｍａｓｓ％以下である。
【００３６】
本発明のフェライト系ステンレス鋼は、上記成分組成を満たしていることの他に、ＣｒとＳｉおよびＭｎとＳが、下記（１）式および（２）式を満たして含有していることが必要である。
Ｃｒ＋６Ｓｉ：１８〜３０ｍａｓｓ％ ・・・（１）
ＥＧＲクーラーの使用環境のように、９５０℃程度の高温から急冷を受ける際の酸化スケールの耐剥離性をより改善するためには、ＣｒとＳｉを、（Ｃｒ＋６Ｓｉ）≧１８ｍａｓｓ％（ただし、Ｃｒ，Ｓｉはｍａｓｓ％）を満たして含有させる必要がある。（Ｃｒ＋６Ｓｉ）が１８ｍａｓｓ％未満では、耐酸化性不足のためスケール厚が増大するからである。しかし、（Ｃｒ＋６Ｓｉ）が３０ｍａｓｓ％を超えると、鋼の脆化が著しくなる。よって、本発明では、Ｃｒ＋６Ｓｉは１８〜３０ｍａｓｓ％の範囲とする。なお、１０００℃から急冷されるＥＧＲクーラーの場合には、Ｃｒ＋６Ｓｉは２０ｍａｓｓ％以上が好ましく、２２ｍａｓｓ％以上がより好ましい。
【００３７】
Ｍｎ×Ｓ≦０．０００５ ・・・（２）
ＭｎおよびＳは、ＭｎＳを形成し、耐食性に悪影響を及ぼす成分であり、両元素とも、できる限り低減することが望ましい。よって、本発明では、ＭｎとＳの含有量（ｍａｓｓ％）の積を０．０００５以下に制限する。好ましくは、０．０００３以下である。
【００３８】
また、本発明のフェライト系ステンレス鋼は、上記成分組成に加えてさらに、ＣｕおよびＮｉのうちから選ばれる１種または２種を下記の範囲で添加することができる。
Ｃｕ：０．６ｍａｓｓ％以下、Ｎｉ：０．６ｍａｓｓ％以下
ＣｕおよびＮｉは、鋼の耐食性を改善する効果があるため添加することができる。しかし、Ｃｕ，Ｎｉは、いずれも０．６ｍａｓｓ％を超えて添加すると、耐食性改善効果が飽和するため、上限は、それぞれ０．６ｍａｓｓ％として添加するのが好ましい。
【００３９】
また、本発明のフェライト系ステンレス鋼は、上記成分組成に加えてさらに、Ｍｏを下記の範囲で添加することができる。
Ｍｏ：２ｍａｓｓ％以下
Ｍｏは、鋼の耐食性向上に大きな効果があるため、必要に応じて添加することができる。しかし、２ｍａｓｓ％を超える添加は、加工性が著しく低下するため、上限を２ｍａｓｓ％として添加するのが好ましい。
【００４０】
本発明のフェライト系ステンレス鋼は、上記成分以外の残部は、Ｆｅおよび不可避的不純物である。ただし、本発明の効果を害しない範囲であれば、上記以外の成分の含有を拒むものではない。
【００４１】
なお、本発明のフェライト系ステンレス鋼の製造方法は、鋼の成分組成を上記範囲に制御すること以外は、通常公知のフェライト系ステンレス鋼の製造方法で製造することができ、特に制限はない。
【実施例】
【００４２】
表２に示した成分組成の鋼を溶製し、鋼スラブとした後、熱間圧延し、冷間圧延して板厚：１．５ｍｍの冷延板とし、仕上焼鈍して、冷延焼鈍板とした。その後、これらの冷延焼鈍板から、試験片を採取し、下記の高温酸化試験および耐食性試験に供した。
【００４３】
＜高温酸化試験＞
上記各冷延焼鈍板から、板厚×幅：２０ｍｍ×長さ：４０ｍｍの試験片を採取し、これらの試験片を、大気雰囲気の炉中で、９５０℃×１００時間保持する高温酸化試験を行った後、試験片を炉外に取り出して、自然冷却（空冷）する、あるいは、１０Ｌ／分でアルゴンガスを吹き付け冷却（急冷）した後、目視観察でスケール剥離の痕跡有無を確認すると共に、冷却時に剥離したスケールを回収してスケール剥離量を測定した。その結果、スケール剥離の痕跡なし、かつ、スケール剥離量が１．０ｍｇ／ｃｍ２以下のものを、耐スケール剥離性が良好（○）、スケール剥離の痕跡ありおよび／またはスケール剥離量が１．０ｍｇ／ｃｍ２超えのものを、耐スケール剥離性が不良（×）と評価した。なお、試験したｎ数は、各鋼板とも２とし、１つでも×に該当するものがあれば、×と評価した。
【００４４】
＜耐食性試験＞
上記各冷延焼鈍板から、板厚×幅：２０ｍｍ×長さ：４０ｍｍの試験片を採取し、これらの試験片に、ろう付け時の熱履歴を模擬して、真空雰囲気下で１１００℃×１０ｍｉｎ加熱後、空冷する熱処理を施した。次いで、これらの試験片をＪＩＳ Ｚ２３７１に準じた中性塩水噴霧試験（ＮＳＳ）に供した後、試験片表面に生じた錆の発生状況を目視観察し、発錆なしのものを耐食性優（◎）、発錆面積率が１０％以下のものを耐食性良（○）、発錆面積率が１０％超えのものを耐食性劣（×）と評価した。
【００４５】
【表２】
【００４６】
上記測定の結果を表２中に併記した。この結果から、本発明の成分組成を満たす鋼は、いずれも耐スケール剥離性および耐食性に優れていることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明フェライト系ステンレス鋼は、耐スケール剥離性やろう付け性およびろう付け後の耐食性にも優れているので、ＥＧＲクーラー用の他、ＥＧＲパイプや熱交換器部品にも好適に用いることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：０．０２ｍａｓｓ％以下、
Ｓｉ：０．３〜２ｍａｓｓ％、
Ｍｎ：０．４５ｍａｓｓ％未満、
Ｐ：０．０４０ｍａｓｓ％以下、
Ｓ：０．００１ｍａｓｓ％超え０．００５ｍａｓｓ％以下、
Ａｌ：０．０１〜０．１ｍａｓｓ％、
Ｎ：０．０２ｍａｓｓ％以下、
Ｃｒ：１４〜３０ｍａｓｓ％、
Ｎｂ：０．３ｍａｓｓ％以上かつ１５（Ｃ（ｍａｓｓ％）＋Ｎ（ｍａｓｓ％））以上１．０ｍａｓｓ％以下、
Ｔｉ：０．０１ｍａｓｓ％以下を含有し、かつ、ＣｒとＳｉ、および、ＭｎとＳが、下記（１）および（２）式を満たして含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるＥＧＲクーラー用フェライト系ステンレス鋼。
記
Ｃｒ＋６Ｓｉ：１８〜３０ｍａｓｓ％ ・・・（１）
Ｍｎ×Ｓ≦０．０００５ ・・・（２）
（ただし、上記式中の元素記号はその元素の含有量（ｍａｓｓ％）を示す。）
【請求項２】
上記成分組成に加えてさらに、Ｃｕ：０．６ｍａｓｓ％以下およびＮｉ：０．６ｍａｓｓ％以下のうちから選ばれる１種または２種を含有することを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲクーラー用フェライト系ステンレス鋼。
【請求項３】
上記成分組成に加えてさらに、Ｍｏ：２ｍａｓｓ％以下を含有することを特徴とする請求項１または２に記載のＥＧＲクーラー用フェライト系ステンレス鋼。
【請求項１】
Ｃ：０．０２ｍａｓｓ％以下、
Ｓｉ：０．３〜２ｍａｓｓ％、
Ｍｎ：０．４５ｍａｓｓ％未満、
Ｐ：０．０４０ｍａｓｓ％以下、
Ｓ：０．００１ｍａｓｓ％超え０．００５ｍａｓｓ％以下、
Ａｌ：０．０１〜０．１ｍａｓｓ％、
Ｎ：０．０２ｍａｓｓ％以下、
Ｃｒ：１４〜３０ｍａｓｓ％、
Ｎｂ：０．３ｍａｓｓ％以上かつ１５（Ｃ（ｍａｓｓ％）＋Ｎ（ｍａｓｓ％））以上１．０ｍａｓｓ％以下、
Ｔｉ：０．０１ｍａｓｓ％以下を含有し、かつ、ＣｒとＳｉ、および、ＭｎとＳが、下記（１）および（２）式を満たして含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるＥＧＲクーラー用フェライト系ステンレス鋼。
記
Ｃｒ＋６Ｓｉ：１８〜３０ｍａｓｓ％ ・・・（１）
Ｍｎ×Ｓ≦０．０００５ ・・・（２）
（ただし、上記式中の元素記号はその元素の含有量（ｍａｓｓ％）を示す。）
【請求項２】
上記成分組成に加えてさらに、Ｃｕ：０．６ｍａｓｓ％以下およびＮｉ：０．６ｍａｓｓ％以下のうちから選ばれる１種または２種を含有することを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲクーラー用フェライト系ステンレス鋼。
【請求項３】
上記成分組成に加えてさらに、Ｍｏ：２ｍａｓｓ％以下を含有することを特徴とする請求項１または２に記載のＥＧＲクーラー用フェライト系ステンレス鋼。
【公開番号】特開２０１３−１０９８１（Ｐ２０１３−１０９８１Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４３００１（Ｐ２０１１−１４３００１）
【出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
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