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JP6778621B2 - Austenitic stainless steel sheet for exhaust parts and its manufacturing method, and exhaust parts and their manufacturing method - Google Patents

Austenitic stainless steel sheet for exhaust parts and its manufacturing method, and exhaust parts and their manufacturing method Download PDF

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JP6778621B2 JP2017008797A JP2017008797A JP6778621B2 JP 6778621 B2 JP6778621 B2 JP 6778621B2 JP 2017008797 A JP2017008797 A JP 2017008797A JP 2017008797 A JP2017008797 A JP 2017008797A JP 6778621 B2 JP6778621 B2 JP 6778621B2
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睦子 多久島
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Description

本発明は、排気部品用オーステナイト系ステンレス鋼板およびその製造方法、ならびに排気部品およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to an austenitic stainless steel sheet for exhaust parts and a method for manufacturing the same, and an exhaust part and a method for manufacturing the same.

自動車の排気マニホールド、フロントパイプ、センターパイプ、マフラー、および排気ガス浄化のための環境対応部品は、高温の排気ガスを安定的に通気させる必要がある。このため、耐酸化性、高温強度、熱疲労特性等の耐熱性に優れた材料が使用されるが、凝縮水腐食環境でもあることから、耐食性に優れることも要求される。 Exhaust manifolds, front pipes, center pipes, mufflers, and environmentally friendly parts for exhaust gas purification of automobiles need to provide stable ventilation of high-temperature exhaust gas. Therefore, a material having excellent heat resistance such as oxidation resistance, high temperature strength, and thermal fatigue characteristics is used, but it is also required to have excellent corrosion resistance because it is also a condensed water corrosive environment.

排気ガス規制の強化、エンジン性能の向上、車体軽量化等の観点からも、これらの部品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、さらに強まる他、燃費性能の向上、ダウンサイジング等の動きから、特にエンジン直下のエキゾーストマニホールドを通気する排気ガス温度は上昇傾向にある。 Stainless steel is often used for these parts from the viewpoints of tightening exhaust gas regulations, improving engine performance, and reducing the weight of the vehicle body. Further, in recent years, exhaust gas regulations have been tightened further, fuel efficiency has been improved, downsizing and the like have led to an increase in the temperature of exhaust gas that ventilates the exhaust manifold directly under the engine.

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、又は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ている。そして、排気ガス温度の上昇に関しては、従来900℃程度であった排気ガス温度が1000℃程度まで上昇することも見込まれている。 In addition, there are many cases where a supercharger such as a turbocharger is mounted, and the exhaust manifold or the stainless steel used for the turbocharger is required to have further improved heat resistance. With regard to the rise in the exhaust gas temperature, it is expected that the exhaust gas temperature, which was about 900 ° C. in the past, will rise to about 1000 ° C.

一方、ターボチャージャーの内部構造は複雑で、過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、主として耐熱オーステナイト系ステンレス鋼の使用が開示されている。 On the other hand, the internal structure of the turbocharger is complicated, and it is important to improve supercharging efficiency and ensure heat resistance, and the use of heat-resistant austenitic stainless steel is mainly disclosed.

代表的な耐熱オーステナイト系ステンレス鋼であるSUS310S(25%Cr−20%Ni)、Ni基合金等の他、特許文献1には高Cr高Ni鋼が開示されている。特許文献2、3には、1100℃における耐力に優れるオーステナイト系ステンレス鋼として、(C+N)=0.25〜0.35質量%を含むSi含有の高Cr-高Ni-Mo鋼が開示されている。 In addition to SUS310S (25% Cr-20% Ni), which is a typical heat-resistant austenitic stainless steel, and Ni-based alloys, Patent Document 1 discloses high Cr and high Ni steel. Patent Documents 2 and 3 disclose Si-containing high Cr-high Ni-Mo steel containing (C + N) = 0.25 to 0.35% by mass as an austenitic stainless steel having excellent resistance at 1100 ° C. There is.

また、特許文献4にはSiを2〜4質量%、含有させたオーステナイト系ステンレス鋼を用いたノズルベーン式ターボチャージャーの排気ガイド部品が開示されている。 Further, Patent Document 4 discloses an exhaust guide component of a nozzle vane type turbocharger using austenitic stainless steel containing 2 to 4% by mass of Si.

特開2002−332862号公報JP-A-2002-332862 国際公開2014/157655号International Publication 2014/157655 特開2016−89200号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-89200 特許第4937277号公報Japanese Patent No. 4937277

ターボチャージャーの中でノズルベーン式ターボチャージャーの内部には各種の精密部品が用いられる。具体的には、内部の精密部品の中で、バックプレート、オイルディフレクターと呼ばれる部品は、タービン部分およびコンプレッサー部分とセンターコアの間に位置する。これら部品は、各部のシール性を保ちつつ、タービンおよびコンプレッサーホイールを安定的に回転させる部品である。このため、耐熱性(耐酸化性、及び高温強度)の他に、表面平滑性、つまり表面粗さが小さいことが求められる。 Among the turbochargers, various precision parts are used inside the nozzle vane type turbocharger. Specifically, among the internal precision parts, parts called back plates and oil deflectors are located between the turbine part and the compressor part and the center core. These parts are parts that stably rotate the turbine and compressor wheel while maintaining the sealing performance of each part. Therefore, in addition to heat resistance (oxidation resistance and high temperature strength), surface smoothness, that is, surface roughness is required to be small.

また、排気ガスの流速、および流量を調整するために、ノズルマウント、ノズルプレート、ノズルリング、ノズルベーン、ドライブリング、ドライブレバーといった精密部品から構成されるノズル部品がある。これら部品は、高温の排気ガスに接するため、高温強度、クリープ特性、耐酸化性といった耐熱特性が求められる。この他、排気ガス流速、および流量をベーンの開閉で調整するため、高温摺動性についても求められる。 Further, there are nozzle parts composed of precision parts such as a nozzle mount, a nozzle plate, a nozzle ring, a nozzle vane, a drive ring, and a drive lever in order to adjust the flow velocity and the flow rate of the exhaust gas. Since these parts are in contact with high-temperature exhaust gas, heat-resistant properties such as high-temperature strength, creep characteristics, and oxidation resistance are required. In addition, since the exhaust gas flow velocity and the flow rate are adjusted by opening and closing the vane, high temperature slidability is also required.

なお、高温摺動性とは、高温での摩擦・摩耗特性であり、高温での繰り返しの摩耗後の表面平滑性を指す。高温摺動性が優れている場合、高温での繰り返しの摩耗後も、表面平滑性が良く、表面粗さが小さい。 The high-temperature slidability is a friction / wear characteristic at a high temperature, and refers to a surface smoothness after repeated wear at a high temperature. When the high temperature slidability is excellent, the surface smoothness is good and the surface roughness is small even after repeated wear at a high temperature.

さらに、上記精密部品の製造過程では、穴開け、または穴拡げ加工が施される場合が多く、極めて高い寸法精度、板厚精度が要求されるため、加工性も大切となる。従来、耐熱性に優れる材料は硬質であるため、鋳物が用いられる場合があった。また、鋼板を用いる場合でも、加工においては、部品加工時に亀裂、割れの発生、および加工精度の問題から、加工後に切削、および研削処理を施した上で使用されていた。しかしながら、上記の製造プロセスを経ることで、素材および部品加工のコストが高くなる欠点がある。 Further, in the manufacturing process of the precision parts, holes are often drilled or holes are expanded, and extremely high dimensional accuracy and plate thickness accuracy are required, so workability is also important. Conventionally, since a material having excellent heat resistance is hard, a casting may be used. Further, even when a steel plate is used, it has been used after being cut and ground after processing due to problems of cracks, cracks, and processing accuracy during processing of parts. However, there is a drawback that the cost of processing materials and parts increases by going through the above manufacturing process.

特許文献1では、精密鋳造法、及び金属射出成形法で、ターボチャージャーにおける排気ガイドアッセンブリを作製しており、加工成形の必要がない。このため、特許文献1では、熱間加工性について検討していない。また、上記のような製造方法を選択すると、部品の製造コストが増加する。 In Patent Document 1, an exhaust guide assembly in a turbocharger is manufactured by a precision casting method and a metal injection molding method, and processing molding is not required. Therefore, Patent Document 1 does not examine hot workability. Further, if the above-mentioned manufacturing method is selected, the manufacturing cost of the parts increases.

特許文献2では、高温強度、耐酸化性、加工性について、検討されている。しかしながら、ターボチャージャー内部の精密部品に必要となる、より詳細な穴拡げ性といった、加工性、高温摺動性といった高温での摩擦・摩耗特性までは、十分に検討されていない。 In Patent Document 2, high temperature strength, oxidation resistance, and processability are studied. However, the friction and wear characteristics at high temperatures such as workability and high-temperature slidability, which are required for precision parts inside the turbocharger, such as more detailed hole expansion, have not been sufficiently studied.

特許文献3では、特許文献2と同様、高温強度、耐酸化性、加工性について、検討されている。しかしながら、ターボチャージャー内部の精密部品に必要となる、より詳細な穴拡げ性といった加工性、高温摺動性といった高温での摩擦・摩耗特性までは十分に検討されていない。また、希土類元素(REM)を必須元素として含むため、製造コストが増加するという問題点がある。 Similar to Patent Document 2, Patent Document 3 examines high-temperature strength, oxidation resistance, and processability. However, the workability such as more detailed hole expansion and the friction / wear characteristics at high temperature such as high temperature slidability, which are required for precision parts inside the turbocharger, have not been sufficiently studied. Further, since the rare earth element (REM) is contained as an essential element, there is a problem that the manufacturing cost increases.

特許文献4に示されるような、高Si成分の組成では、高温でのスケール生成量が少ないとともに、スケール密着性に優れる。このため、高温環境下で各部品が摺動した際に、スケール剥離や摩耗が少なく、優れた高温摺動性を得ることが出来る。しかしながら、Si含有量が多い場合、板材加工の際に割れ等の不具合が生じやすい。 In the composition of the high Si component as shown in Patent Document 4, the amount of scale generated at high temperature is small and the scale adhesion is excellent. Therefore, when each component slides in a high temperature environment, scale peeling and wear are small, and excellent high temperature slidability can be obtained. However, when the Si content is high, problems such as cracks are likely to occur during plate material processing.

このため特許文献4では、熱間加工性をも考慮して組成を規定している。しかしながら、実施例で高温強度を評価するために行われた高温引張試験は、適応温度を800℃としており、より高い温度域での高温特性は不明である。また、特許文献4では、さらに高い温度域で使用する際、より多くのひずみが入った状態である、部品形状での穴拡げ性について十分に検討しているとは言えない。 Therefore, Patent Document 4 defines the composition in consideration of hot workability. However, in the high temperature tensile test conducted to evaluate the high temperature strength in the examples, the adaptation temperature is set to 800 ° C., and the high temperature characteristics in a higher temperature range are unknown. Further, in Patent Document 4, it cannot be said that the hole expandability in the shape of the part, which is in a state where more strain is applied when used in a higher temperature range, is not sufficiently examined.

従って、上記加工性と、高Si成分にて得られるような高温摺動性の両立はこれまでの技術では十分得られていない。このため、SUS310Sの様な低Si鋼に対してクロマイジング処理等の表面処理を施して、高温摺動性を確保する等の対策が成されている。しかしながら、上記の処置は、製造コストが増加するという問題がある。 Therefore, both the above workability and the high-temperature slidability that can be obtained with a high Si component have not been sufficiently obtained by the conventional techniques. For this reason, measures have been taken such as ensuring high temperature slidability by subjecting low Si steel such as SUS310S to a surface treatment such as chromizing treatment. However, the above-mentioned treatment has a problem that the manufacturing cost increases.

本発明は、上記の問題点を解決し、特に自動車排気部品の中でターボチャージャーの部品用として適合する耐熱性、加工性、および高温摺動性に優れた排気部品用オーステナイト系ステンレス鋼板、ならびに排気部品を提供することを目的とする。 The present invention solves the above problems, and is particularly suitable for automobile exhaust parts for turbocharger parts. Austenitic stainless steel sheets for exhaust parts, which are excellent in heat resistance, workability, and high-temperature slidability, and The purpose is to provide exhaust components.

上記課題を解決するために、本発明者らは排気部品用オーステナイト系ステンレス鋼板およびその製造方法、ならびに排気部品およびその製造方法に関して、鋼成分、加工特性、表面性状、高温特性の見地から詳細な研究を行った。その結果、以下、(A)〜(D)の知見を得た。 In order to solve the above problems, the present inventors have detailed the austenitic stainless steel sheet for exhaust parts and its manufacturing method, and the exhaust parts and their manufacturing method from the viewpoint of steel composition, processing characteristics, surface properties, and high temperature characteristics. I did a study. As a result, the following findings (A) to (D) were obtained.

(A)耐熱性が求められる環境で使用されるオーステナイト系ステンレス鋼板の特性として重要なのは、高温強度といった耐熱性である。そして、高温強度以外にもターボチャージャー内部の精密部品に加工した際の、加工精度、つまり加工性が悪いと、部品同士の接触、焼きつきの他、ガスの気密性、又はガス流れ不良等が生じてしまう。その結果、ターボチャージャーの破損、または熱効率低下を招き、部品性能の信頼性低下に繋がる。 (A) An important characteristic of austenitic stainless steel sheets used in environments where heat resistance is required is heat resistance such as high temperature strength. In addition to high temperature strength, if the processing accuracy, that is, the workability, is poor when processing precision parts inside the turbocharger, in addition to contact and seizure between parts, gas airtightness or poor gas flow may occur. It ends up. As a result, the turbocharger is damaged or the thermal efficiency is lowered, which leads to a decrease in the reliability of component performance.

ターボチャージャーの内部部品において、具体的には、ノズルベーン、ウエストゲートバルブを構成する部品は、高温無潤滑環境下で作動する。このため、高温摺動性が悪いと焼きつき、凝着、摩耗といった現象が起こり、その結果、ターボチャージャー全体が動かなくなる不具合が生じる。 Among the internal parts of the turbocharger, specifically, the parts constituting the nozzle vane and the wastegate valve operate in a high temperature non-lubricating environment. For this reason, if the high temperature slidability is poor, phenomena such as seizure, adhesion, and wear occur, and as a result, the entire turbocharger becomes immobile.

したがって、特に上記の様なターボチャージャー部品に使用されるオーステナイト系ステンレス鋼板には、高温強度といった耐熱性に加えて、加工性、表面平滑性、および高温摺動性、も極めて重要な特性となる。 Therefore, in addition to heat resistance such as high temperature strength, workability, surface smoothness, and high temperature slidability are also extremely important characteristics for austenitic stainless steel sheets used for turbocharger parts as described above. ..

(B)鋼成分を適正に制御することにより高温強度といった耐熱性、穴広げ性を含む加工性に優れた部品が得られる。 (B) By appropriately controlling the steel composition, parts having excellent workability including heat resistance such as high temperature strength and hole expanding property can be obtained.

(C)優れた表面平滑性は、表面処理(溶融アルカリ塩処理と酸洗処理)によって確保できることを知見した。また、優れた表面平滑性を得るためには、鋳造品の切削処理、または研削処理、あるいは冷延焼鈍後に研磨処理を行うことが通常である。しかしながら、本発明では冷延焼鈍後に、表面処理を行うことで、優れた表面平滑性を得ることが可能になる。このため本発明では切削、および研削工程の省略、あるいは負荷を低減することが可能である。 (C) It was found that excellent surface smoothness can be ensured by surface treatment (molten alkali salt treatment and pickling treatment). Further, in order to obtain excellent surface smoothness, it is usual to perform a polishing treatment after a cutting treatment, a grinding treatment, or cold rolling annealing of a cast product. However, in the present invention, excellent surface smoothness can be obtained by performing surface treatment after cold rolling annealing. Therefore, in the present invention, it is possible to omit the cutting and grinding steps or reduce the load.

(D)良好な高温摺動性を得るためには、表面処理により、表層に(Si+Al)の濃化層を作ることが、有効である。具体的には、(Si+Al)濃化層と高温摺動性について、以下のような知見が得られた。図1に19%Cr−13%Ni−3.5%Si鋼の表面皮膜プロファイルを示す。 (D) In order to obtain good high-temperature slidability, it is effective to form a (Si + Al) concentrated layer on the surface layer by surface treatment. Specifically, the following findings were obtained regarding the (Si + Al) concentrated layer and high-temperature slidability. FIG. 1 shows the surface coating profile of 19% Cr-13% Ni-3.5% Si steel.

ここで、表面皮膜プロファイルは、オージェ電子分光装置を用いて表面からの各元素濃度を測定し、カチオン分率で示したものである。高温摺動性の試験は、10×20×4.3mm厚さのベースサンプルと、摺動サンプルを900℃に加熱し、摺動板に対して垂直方向に0.4MPaの荷重を加えながら、3.3mm/sの速度で摺動させた。 Here, the surface film profile is obtained by measuring the concentration of each element from the surface using an Auger electron spectrometer and showing it as a cation fraction. In the high-temperature slidability test, a base sample having a thickness of 10 × 20 × 4.3 mm and a sliding sample were heated to 900 ° C., and a load of 0.4 MPa was applied in the direction perpendicular to the sliding plate. It was slid at a speed of 3.3 mm / s.

その後、摺動部の表面粗さ(最大粗さ)を高温摺動性の指針とした。最大粗さが大きい程、高温摺動性が悪く、例えば、最大粗さが100μmを超えると排気部品に要求される高温摺動性が得られない。 After that, the surface roughness (maximum roughness) of the sliding portion was used as a guideline for high-temperature slidability. The larger the maximum roughness, the worse the high temperature slidability. For example, if the maximum roughness exceeds 100 μm, the high temperature slidability required for the exhaust component cannot be obtained.

図1の(a)は表層の最大(Si+Al)濃度が質量%で33.9%と高く、高温摺動試験後の粗さが小さく、高温摺動性に優れている。また、(b)は表層の(Si+Al)の最大濃度が質量%で9.8%と(a)よりも低いものの、高温摺動性は満足する。一方、(c)は表層の(Si+Al)の最大濃度が質量%で7.9%と低く、高温摺動性は不良である。 In FIG. 1A, the maximum (Si + Al) concentration of the surface layer is as high as 33.9% by mass, the roughness after the high temperature sliding test is small, and the high temperature sliding property is excellent. Further, in (b), although the maximum concentration of (Si + Al) on the surface layer is 9.8% by mass, which is lower than that of (a), the high temperature slidability is satisfied. On the other hand, in (c), the maximum concentration of (Si + Al) on the surface layer is as low as 7.9% by mass, and the high temperature slidability is poor.

この違いは、後述する冷延板の、溶融アルカリ塩処理を含めた酸洗方法の違いに加え、Si、Al濃化の熱処理の有無により生じるものである。SiとAlは本発明で想定される熱処理において、形成される酸化スケール中で濃化し、耐摩耗性、またはスケール剥離性を抑制する。このため、(Si+Al)が表層で濃化しない場合、高温摺動性を得ることができない。 This difference is caused by the presence or absence of heat treatment for enriching Si and Al, in addition to the difference in the pickling method including the molten alkali salt treatment of the cold rolled plate described later. Si and Al are concentrated in the oxide scale formed in the heat treatment assumed in the present invention to suppress wear resistance or scale peeling property. Therefore, if (Si + Al) is not concentrated on the surface layer, high temperature slidability cannot be obtained.

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、下記のオーステナイト系ステンレス鋼板およびそれを用いた部品を要旨とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and the gist of the present invention is the following austenitic stainless steel sheet and parts using the same.

(1)質量%で、
C:0.005〜0.2%、
Si:1.5〜5.0%、
Mn:0.1〜5.0%、
P:0.01〜0.05%、
S:0.0001〜0.01%、
Ni:5.0〜15.0%、
Cr:15.0〜25.0%、
N:0.02〜0.4%、
Al:0.003〜1.0%、
Cu:0.05〜3.0%
Mo:0.01〜2.0%、
V:0.05〜1.0%、
Ti:0〜0.3%、
Nb:0〜0.3%、
B:0〜0.0050%、
Ca:0〜0.01%、
W:0〜3.0%、
Zr:0〜0.3%、
Sn:0〜0.5%、
Co:0〜0.3%、
Mg:0〜0.01%、
Sb:0〜0.5%、
REM:0〜0.2%、
Ga:0〜0.3%、および
Ta:0〜1.0%、
を含有し、
残部がFe及び不可避的不純物からなり、
表層の(Si+Al)の最大濃度が質量%で8.0%以上である、排気部品用オーステナイト系ステンレス鋼板。
(1) By mass%
C: 0.005-0.2%,
Si: 1.5-5.0%,
Mn: 0.1 to 5.0%,
P: 0.01-0.05%,
S: 0.0001 to 0.01%,
Ni: 5.0 to 15.0%,
Cr: 15.0 to 25.0%,
N: 0.02-0.4%,
Al: 0.003 to 1.0%,
Cu: 0.05-3.0%
Mo: 0.01-2.0%,
V: 0.05 to 1.0%,
Ti: 0-0.3%,
Nb: 0-0.3%,
B: 0 to 0.0050%,
Ca: 0-0.01%,
W: 0-3.0%,
Zr: 0-0.3%,
Sn: 0-0.5%,
Co: 0-0.3%,
Mg: 0-0.01%,
Sb: 0-0.5%,
REM: 0-0.2%,
Ga: 0-0.3%, and Ta: 0-1.0%,
Contains,
The rest consists of Fe and unavoidable impurities
An austenitic stainless steel sheet for exhaust parts, in which the maximum concentration of (Si + Al) on the surface layer is 8.0% or more in mass%.

(2)質量%で、さらに、
Ti:0.005〜0.3%、
Nb:0.005〜0.3%、
B:0.0002〜0.0050%、
Ca:0.0005〜0.01%、
W:0.1〜3.0%、
Zr:0.05〜0.3%、
Sn:0.01〜0.5%、
Co:0.03〜0.3%、
Mg:0.0002〜0.01%、
Sb:0.005〜0.5%、
REM:0.001〜0.2%、
Ga:0.0002〜0.3%、および
Ta:0.001〜1.0%、
から選択される1種以上を含有する、(1)に記載の排気部品用オーステナイト系ステンレス鋼板。
(2) By mass%,
Ti: 0.005-0.3%,
Nb: 0.005-0.3%,
B: 0.0002 to 0.0050%,
Ca: 0.0005-0.01%,
W: 0.1 to 3.0%,
Zr: 0.05-0.3%,
Sn: 0.01-0.5%,
Co: 0.03 to 0.3%,
Mg: 0.0002 to 0.01%,
Sb: 0.005-0.5%,
REM: 0.001-0.2%,
Ga: 0.0002 to 0.3%, and Ta: 0.001 to 1.0%,
The austenitic stainless steel sheet for exhaust parts according to (1), which contains at least one selected from.

(3)前記CおよびNの含有量が、
C/N<1.0の関係を満足する、(1)または(2)に記載の排気部品用オーステナイト系ステンレス鋼板。
(3) The contents of C and N are
The austenitic stainless steel sheet for exhaust parts according to (1) or (2), which satisfies the relationship of C / N <1.0.

(4)(1)から(3)までのいずれかに記載の化学組成を有する冷延鋼板を焼鈍する工程、450℃以下の溶融アルカリ塩に30秒以下浸漬する工程、10℃/秒以上の速度で冷却する工程、および酸洗処理する工程を備える、(1)から(3)までのいずれかに記載の排気部品用オーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法。 (4) A step of annealing a cold-rolled steel sheet having the chemical composition according to any one of (1) to (3), a step of immersing in a molten alkali salt of 450 ° C. or lower for 30 seconds or less, and a step of 10 ° C./sec or more. The method for producing an austenite-based stainless steel sheet for exhaust parts according to any one of (1) to (3), which comprises a step of cooling at a speed and a step of pickling.

(5)(1)から(3)までのいずれかに記載のオーステナイト系ステンレス鋼板を用いた、排気部品。 (5) An exhaust component using the austenitic stainless steel plate according to any one of (1) to (3).

(6)ターボチャージャー用部品である、(5)に記載の排気部品。 (6) The exhaust component according to (5), which is a component for a turbocharger.

(7)前記排気部品の表層の(Si+Al)の最大濃度が、質量%で20.0%以上である、(5)または(6)に記載の排気部品。 (7) The exhaust component according to (5) or (6), wherein the maximum concentration of (Si + Al) on the surface layer of the exhaust component is 20.0% or more in mass%.

(8)(1)から(3)までに記載のオーステナイト系ステンレス鋼板を排気部品形状に成形する成形工程、および900℃以上で、5秒以上の熱処理工程を備える、排気部品の製造方法であって、
前記成形工程後または成形工程の途中で、前記熱処理工程を施す、
(5)から(7)までのいずれかに記載の排気部品の製造方法。
(8) A method for manufacturing an exhaust component, comprising a molding step of molding the austenitic stainless steel plate according to (1) to (3) into an exhaust component shape and a heat treatment step of 900 ° C. or higher for 5 seconds or longer. hand,
The heat treatment step is performed after the molding step or in the middle of the molding step.
The method for manufacturing an exhaust component according to any one of (5) to (7).

本発明によれば、耐熱性、加工性、および高温摺動性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼板、および排気部品を提供することができる。この鋼板は、加工性、特に、穴拡げ性が良好であるため、研削処理、および研磨処理を削減できる。また、高温摺動性が優れているため、ガス流れが良好であり、その結果、熱効率に優れた自動車排気部品を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide an austenitic stainless steel sheet having excellent heat resistance, workability, and high-temperature slidability, and an exhaust component. Since this steel sheet has good workability, particularly hole expansion property, grinding process and polishing process can be reduced. Further, since the high temperature slidability is excellent, the gas flow is good, and as a result, it is possible to provide an automobile exhaust component having excellent thermal efficiency.

図1は、表面の元素濃化と高温摺動試験後の最大粗さを示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the elemental concentration of the surface and the maximum roughness after the high temperature sliding test.

以下、本発明の各要件について詳しく説明する。 Hereinafter, each requirement of the present invention will be described in detail.

1.化学組成
各元素の限定理由は下記の通りである。なお、以下の説明において各元素の含有量についての「%」は、「質量%」を意味する。
1. 1. Chemical composition The reasons for limiting each element are as follows. In the following description, "%" for the content of each element means "mass%".

C:0.005〜0.2%
Cは、オーステナイト組織の形成と高温強度の確保のために、必要である。このため、C含有量は0.005%以上とする。さらに、製造コストと熱間加工性を考慮すると、C含有量は0.008%以上であるのが好ましい。一方、過度な含有は、加工硬化が過大に大きくなる他、Cr炭化物形成により、耐食性、特に溶接部の粒界腐食性の劣化が生じる。又、炭化物に起因した高温摺動性の劣化、冷延焼鈍板酸洗時の粒界浸食溝形成により表面粗さが粗くなる。このため、C含有量は0.2%以下とし、0.1%以下であるのが好ましい。
C: 0.005-0.2%
C is necessary for the formation of austenite structure and ensuring high temperature strength. Therefore, the C content is set to 0.005% or more. Further, considering the manufacturing cost and hot workability, the C content is preferably 0.008% or more. On the other hand, if it is excessively contained, work hardening becomes excessively large, and corrosion resistance, particularly intergranular corrosiveness of the welded portion, deteriorates due to Cr carbide formation. In addition, the surface roughness becomes rough due to deterioration of high-temperature slidability due to carbides and formation of intergranular erosion grooves during cold-rolled annealing plate pickling. Therefore, the C content is preferably 0.2% or less, preferably 0.1% or less.

Si:1.5〜5.0%
Siは、脱酸元素として含有される場合がある他、Siの内部酸化によりスケール剥離性、高温摺動性、および高温強度を向上させる。このためSi含有量は1.5%以上とする。さらに、高温摺動性を考慮すると、Si含有量は2.2%以上であるのが好ましい。一方、Siは5.0%超の含有により硬質化するとともに、粗大なSi系酸化物が生成し、部品の加工精度を著しく低下させる。このため、Si含有量は5.0%以下とする。なお、製造コスト、鋼板製造時の酸洗性、溶接時の凝固割れ性を考慮すると、Si含有量は4.0%以下であるのが好ましい。
Si: 1.5-5.0%
Si may be contained as a deoxidizing element, and internal oxidation of Si improves scale peeling property, high temperature slidability, and high temperature strength. Therefore, the Si content is set to 1.5% or more. Further, considering the high temperature slidability, the Si content is preferably 2.2% or more. On the other hand, Si is hardened by containing more than 5.0%, and coarse Si-based oxides are generated, which significantly reduces the processing accuracy of parts. Therefore, the Si content is set to 5.0% or less. The Si content is preferably 4.0% or less in consideration of the manufacturing cost, pickling property during steel sheet manufacturing, and solidification cracking property during welding.

Mn:0.1〜5.0%
Mnは、脱酸元素として利用する他、オーステナイト組織形成、およびスケール密着性を確保する元素である。このため、Mn含有量は0.1%以上とする。さらに、製造コスト、鋼板製造時の酸洗性を考慮すると、Mn含有量は0.2%以上であるのが好ましい。一方、5.0%超の含有により、加工硬化の変化が大きくなるとともに、介在物清浄度が著しく劣化し、穴拡げ性が低下する。加えて、酸洗性が著しく劣化し、製品表面が粗くなる。このため、Mn含有量は5.0%以下とする。又、軟質化の観点から、Mn含有量は1.5%以下であるのが好ましく、0.8%未満であるのがより好ましい。
Mn: 0.1 to 5.0%
Mn is an element that is used as a deoxidizing element and also ensures austenite structure formation and scale adhesion. Therefore, the Mn content is set to 0.1% or more. Further, in consideration of the manufacturing cost and the pickling property at the time of manufacturing the steel sheet, the Mn content is preferably 0.2% or more. On the other hand, when the content exceeds 5.0%, the change in work hardening becomes large, the cleanliness of inclusions is remarkably deteriorated, and the hole expandability is lowered. In addition, the pickling property is significantly deteriorated and the product surface becomes rough. Therefore, the Mn content is set to 5.0% or less. From the viewpoint of softening, the Mn content is preferably 1.5% or less, and more preferably less than 0.8%.

P:0.01〜0.05%
Pは、製造時の熱間加工性、および凝固割れを助長する元素である他、鋼板を硬質化させる元素である。このため、P含有量は0.05%以下とし、0.04%以下であるのが好ましい。Pはその含有量が少ないほど良いが、一方で、精錬コストを考慮して、P含有量は0.01%以上とし、0.02%以上であるのが好ましい。
P: 0.01-0.05%
P is an element that promotes hot workability and solidification cracking during manufacturing, and is also an element that hardens the steel sheet. Therefore, the P content is preferably 0.05% or less, preferably 0.04% or less. The smaller the content of P, the better, but on the other hand, in consideration of the refining cost, the P content is preferably 0.01% or more, preferably 0.02% or more.

S:0.0001〜0.01%
Sは、製造時の熱間加工性を低下させる他、耐食性を劣化させる元素である。また、粗大な硫化物(MnS)が形成されると清浄度が著しく悪くなり、穴拡げ性を劣化させる。このため、S含有量は、0.01%以下とし、0.0050%以下であるのが好ましい。
一方、過度な低減は、精錬コストの増加に繋がることから、S含有量は0.0001%以上とする。さらに、製造コスト、および耐酸化性を考慮すると、S含有量は0.0005%以上であるのが好ましい。
S: 0.0001 to 0.01%
S is an element that lowers the hot workability during manufacturing and also deteriorates the corrosion resistance. Further, when coarse sulfide (MnS) is formed, the cleanliness is remarkably deteriorated, and the hole expandability is deteriorated. Therefore, the S content is preferably 0.01% or less, preferably 0.0050% or less.
On the other hand, since excessive reduction leads to an increase in refining cost, the S content is set to 0.0001% or more. Further, considering the production cost and oxidation resistance, the S content is preferably 0.0005% or more.

Ni:5.0〜15.0%
Niはオーステナイト組織の形成元素であるとともに、耐食性、および耐酸化性を確保する元素である。また、5.0%未満では結晶粒の粗大化が顕著に生じてしまうため、Ni含有量は5.0%以上とする。さらに、製造性、高温強度、および耐食性を考慮すると、Ni含有量は10.0%以上であるのが好ましい。一方、過度な含有は、コストの上昇と硬質化を招くことから、Ni含有量は15.0%以下とする。
Ni: 5.0 to 15.0%
Ni is an element that forms an austenite structure and also ensures corrosion resistance and oxidation resistance. Further, if it is less than 5.0%, coarsening of crystal grains occurs remarkably, so the Ni content is set to 5.0% or more. Further, considering the manufacturability, high temperature strength, and corrosion resistance, the Ni content is preferably 10.0% or more. On the other hand, the Ni content is set to 15.0% or less because an excessive content causes an increase in cost and hardening.

Cr:15.0〜25.0%
Crは、耐食性、耐酸化性、および高温摺動性を向上させる元素である。さらに排気部品環境における異常酸化を抑制する。このため、Cr含有量は15.0%以上とする。加えて、製造コスト、鋼板製造性、及び加工性を考慮すると、Cr含有量は17.0%以上であるのが好ましい。一方、過度な含有は、硬質となり成形性を劣化させる他、コストアップに繋がる。このため、Cr含有量は25.0%以下とし、24.5%以下であるのが好ましい。
Cr: 15.0 to 25.0%
Cr is an element that improves corrosion resistance, oxidation resistance, and high-temperature slidability. Furthermore, it suppresses abnormal oxidation in the exhaust component environment. Therefore, the Cr content is set to 15.0% or more. In addition, the Cr content is preferably 17.0% or more in consideration of the manufacturing cost, the steel sheet manufacturability, and the processability. On the other hand, excessive content leads to hardness, deterioration of moldability, and cost increase. Therefore, the Cr content is preferably 25.0% or less, preferably 24.5% or less.

N:0.02〜0.4%
Nは、Cと同様にオーステナイト組織形成と高温強度、高温摺動性の確保に有効な元素であり、高温強度に関しては固溶強化元素として知られている。加えて、本発明においてはN単独の効果以外に、Crとのクラスター形成による高温強度向上も考慮し、N含有量は0.02%以上とする。さらに、高温強度、摺動性の観点から、N含有量は0.04%以上であるのが好ましい。一方で、0.4%超の含有により、常温材質が著しく硬質化し、鋼板製造段階の冷間加工性を劣化させる。このため、部品加工時の成形性、および部品精度が悪くなる。従って、N含有量は0.4%以下とする。なお、軟質化、溶接時のピンホール抑制、溶接部の粒界腐食抑制の観点から、0.3%以下であるのが好ましい。
N: 0.02-0.4%
Like C, N is an element effective for forming an austenite structure and ensuring high-temperature strength and high-temperature slidability, and is known as a solid solution strengthening element with respect to high-temperature strength. In addition, in the present invention, in addition to the effect of N alone, the N content is set to 0.02% or more in consideration of the improvement of high temperature strength due to the formation of clusters with Cr. Further, from the viewpoint of high temperature strength and slidability, the N content is preferably 0.04% or more. On the other hand, when the content exceeds 0.4%, the material at room temperature becomes remarkably hard and the cold workability at the steel sheet manufacturing stage deteriorates. For this reason, the moldability at the time of processing the part and the accuracy of the part are deteriorated. Therefore, the N content is set to 0.4% or less. From the viewpoint of softening, suppressing pinholes during welding, and suppressing intergranular corrosion of the welded portion, it is preferably 0.3% or less.

Al:0.003〜1.0%
Alは、脱酸元素として使用し、介在物清浄度を向上させることで穴拡げ性を向上させる。この他、酸化スケールの剥離抑制、微量内部酸化により高温摺動性の向上に寄与する効果があり、その作用は0.003%以上から発現する。このため、Al含有量は0.003%以上とする。また、フェライト生成元素であるため、1.0%超の含有はオーステナイト組織の安定性を低下させる他、酸洗性を低下させ、表面粗さの増加を招く。このため、Al含有量は1.0%以下とする。尚、精錬コスト、および表面疵を考慮すると、Al含有量は0.005%以上であるのが好ましく、0.5%以下であるのが好ましい。さらに、熱間加工性を考慮すると、Al含有量は0.02%以上であるのが好ましく、0.1%以下であるのがより好ましい。
Al: 0.003 to 1.0%
Al is used as a deoxidizing element and improves the hole expandability by improving the cleanliness of inclusions. In addition, it has the effect of contributing to the improvement of high-temperature slidability by suppressing the peeling of the oxidation scale and the trace internal oxidation, and the action is exhibited from 0.003% or more. Therefore, the Al content is set to 0.003% or more. Further, since it is a ferrite-forming element, a content of more than 1.0% lowers the stability of the austenite structure, lowers the pickling property, and causes an increase in surface roughness. Therefore, the Al content is set to 1.0% or less. Considering the refining cost and surface defects, the Al content is preferably 0.005% or more, and preferably 0.5% or less. Further, in consideration of hot workability, the Al content is preferably 0.02% or more, and more preferably 0.1% or less.

Cu:0.05〜3.0%
Cuは、オーステナイト相の安定化、および軟質化のために有効な元素である。このため、Cu含有量は0.05%以上とする。一方、過度な含有は耐酸化性の劣化、および製造性の劣化に繋がるため、Cu含有量は3.0%以下とする。さらに、耐食性、および製造性を考慮すると、Cu含有量は0.1%以上であるのが好ましく、1.0%以下であるのが好ましい。
Cu: 0.05-3.0%
Cu is an effective element for stabilizing and softening the austenite phase. Therefore, the Cu content is set to 0.05% or more. On the other hand, the Cu content is set to 3.0% or less because excessive content leads to deterioration of oxidation resistance and manufacturability. Further, in consideration of corrosion resistance and manufacturability, the Cu content is preferably 0.1% or more, and preferably 1.0% or less.

Mo:0.01〜2.0%
Moは、耐食性を向上させる元素であるとともに、高温強度の向上に寄与する。本発明においては、固溶強化の他、Mo炭化物による析出強化、および耐摩耗性向上に寄与する。このため、Mo含有量は0.01%以上とする。また、Mo含有量は2.0%以下とする。さらに、Moは高価な元素であること、上記析出物による強化安定性および介在物清浄度を考慮すると、Mo含有量は0.2%以上であるのが好ましく、1.7%以下であるのが好ましい。
Mo: 0.01-2.0%
Mo is an element that improves corrosion resistance and contributes to the improvement of high-temperature strength. In the present invention, in addition to solid solution strengthening, it contributes to precipitation strengthening by Mo carbide and improvement of wear resistance. Therefore, the Mo content is set to 0.01% or more. The Mo content is 2.0% or less. Further, considering that Mo is an expensive element, the strengthening stability due to the precipitate and the cleanliness of inclusions, the Mo content is preferably 0.2% or more, and preferably 1.7% or less. Is preferable.

V:0.05〜1.0%
Vは、耐食性を向上させる元素であるとともに、V炭化物を形成し高温強度、および高温での耐摩耗性を向上させる。このため、V含有量は0.05%以上とする。一方、過度な含有は合金コストの増加、または異常酸化限界温度の低下を招く。このため、V含有量は1.0%以下とする。さらに、製造性、および介在物清浄度を考慮すると、V含有量は0.1%以上であるのが好ましく、0.5%以下であるのが好ましい。
V: 0.05 to 1.0%
V is an element that improves corrosion resistance and forms V carbides to improve high-temperature strength and high-temperature wear resistance. Therefore, the V content is set to 0.05% or more. On the other hand, excessive content leads to an increase in alloy cost or a decrease in abnormal oxidation limit temperature. Therefore, the V content is set to 1.0% or less. Further, in consideration of manufacturability and cleanliness of inclusions, the V content is preferably 0.1% or more, and preferably 0.5% or less.

以上が、必須元素であるが、その他Feの一部の代替として、以下の元素の1種以上を含有させてもよい。 The above are essential elements, but one or more of the following elements may be contained as a substitute for a part of Fe.

Ti:0〜0.3%
Tiは、C、Nと結合して耐食性、耐粒界腐食性を向上させるため、必要に応じて含有させる。しかしながら、0.3%超の含有は、鋳造段階でのノズル詰まりを生じ易くさせ、製造性を著しく劣化させる。加えて、粗大なTi炭窒化物の生成により、穴拡げ加工性が劣化する。このため、Ti含有量は0.3%以下とする。さらに、高温強度、溶接部の粒界腐食性、および合金コストを考慮すると、Ti含有量は0.2%以下にすることが好ましい。尚、上記効果を得るためには、Ti含有量は0.005%以上とするのが好ましく、0.01%以上とするのがより好ましい。
Ti: 0-0.3%
Ti is added as necessary in order to combine with C and N to improve corrosion resistance and intergranular corrosion resistance. However, a content of more than 0.3% tends to cause nozzle clogging at the casting stage and significantly deteriorates manufacturability. In addition, the formation of coarse Ti carbonitrides deteriorates the hole expansion workability. Therefore, the Ti content is set to 0.3% or less. Further, considering the high temperature strength, the intergranular corrosiveness of the welded portion, and the alloy cost, the Ti content is preferably 0.2% or less. In order to obtain the above effect, the Ti content is preferably 0.005% or more, and more preferably 0.01% or more.

Nb:0〜0.3%
Nbは、Tiと同様にC、Nと結合して耐食性、耐粒界腐食性を向上させる。加えて、高温強度を向上させる元素であるため、必要に応じて含有させる。しかしながら、0.3%超の含有は、鋼板製造段階での熱間加工性を著しく劣化させ、また粗大なNb炭窒化物により、穴拡げ性を劣化させる。このため、Nb含有量は0.3%以下とする。一方で、C、Nと結合する固定作用は、Nbが0.005%以上の含有から発現する。このため、Nb含有量は0.005%以上であるのが好ましい。さらに、高温強度、溶接部の粒界腐食性、および合金コストを考慮すると、Nb含有量は0.01%以上であるのが好ましく、0.15%未満であるのが好ましい。
Nb: 0 to 0.3%
Like Ti, Nb combines with C and N to improve corrosion resistance and intergranular corrosion resistance. In addition, since it is an element that improves high-temperature strength, it is contained as necessary. However, if the content exceeds 0.3%, the hot workability at the steel sheet manufacturing stage is significantly deteriorated, and the hole expandability is deteriorated due to the coarse Nb carbonitride. Therefore, the Nb content is set to 0.3% or less. On the other hand, the fixing action of binding to C and N is expressed when Nb is contained in an amount of 0.005% or more. Therefore, the Nb content is preferably 0.005% or more. Further, considering the high temperature strength, the intergranular corrosiveness of the welded portion, and the alloy cost, the Nb content is preferably 0.01% or more, and preferably less than 0.15%.

B:0〜0.0050%
Bは、鋼板製造段階での熱間加工性を向上させる元素であるとともに、常温での加工硬化を抑制する効果がある。このため、必要に応じて含有させる。しかしながら、過度な含有はホウ炭化物の形成により、清浄度、穴拡げ性の低下、及び粒界腐食性の劣化をもたらす。このため、B含有量は0.0050%以下とする。一方で、上記効果を得るためには、B含有量は0.0002%以上とするのが好ましい。さらに、精錬コスト、および延性低下を考慮すると、B含有量は0.0003%以上であるのがより好ましく、0.002%以下であるのが好ましい。
B: 0 to 0.0050%
B is an element that improves hot workability at the steel sheet manufacturing stage and has an effect of suppressing work hardening at room temperature. Therefore, it is contained as needed. However, excessive content results in deterioration of cleanliness, hole expandability, and intergranular corrosiveness due to the formation of boring carbides. Therefore, the B content is set to 0.0050% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the B content is preferably 0.0002% or more. Further, considering the refining cost and the decrease in ductility, the B content is more preferably 0.0003% or more, and preferably 0.002% or less.

Ca:0〜0.01%
Caは、脱硫のために必要に応じて含有させる。しかしながら、0.01%超を含有させると、水溶性の介在物CaSが生成する。その結果、清浄度、及び耐食性の低下を招く。このため、Ca含有量は0.01%以下とする。一方で、上記効果を得るためには、Ca含有量は0.0005%以上とするのが好ましい。さらに、製造性、および表面品質の観点から、Ca含有量は0.0010%以上であるのが好ましく、0.0030%以下であるのが好ましい。
Ca: 0-0.01%
Ca is added as needed for desulfurization. However, when it is contained in excess of 0.01%, water-soluble inclusions CaS are formed. As a result, cleanliness and corrosion resistance are deteriorated. Therefore, the Ca content is set to 0.01% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Ca content is preferably 0.0005% or more. Further, from the viewpoint of manufacturability and surface quality, the Ca content is preferably 0.0010% or more, and preferably 0.0030% or less.

W:0〜3.0%
Wは、耐食性と高温強度の向上に寄与するため、必要に応じて含有させる。しかしながら、3.0%超の含有により、硬質化、鋼板製造時の靭性劣化、およびコスト増加につながる。このため、W含有量は3.0%以下とする。一方で、上記効果を得るためには、W含有量は0.1%以上であるのが好ましい。さらに、精錬コスト、および製造性を考慮すると、W含有量は0.1%以上であるのが好ましく、2.0%以下であるのが好ましい。
W: 0-3.0%
W is contained as necessary because it contributes to the improvement of corrosion resistance and high temperature strength. However, a content of more than 3.0% leads to hardening, deterioration of toughness during steel sheet production, and cost increase. Therefore, the W content is set to 3.0% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the W content is preferably 0.1% or more. Further, in consideration of refining cost and manufacturability, the W content is preferably 0.1% or more, and preferably 2.0% or less.

Zr:0〜0.3%
Zrは、CおよびNと結合して、溶接部の粒界腐食性および耐酸化性を向上させるため、必要に応じて含有させる。しかしながら、0.3%超の含有により、製造コストが増加する他、製造性、および穴拡げ性を著しく劣化させる。このため、Zr含有量は0.3%以下とする。さらに、精錬コスト、および製造性を考慮すると、Zr含有量は0.1%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0.05%以上であるのが好ましい。
Zr: 0-0.3%
Zr is added as necessary in order to combine with C and N to improve intergranular corrosion resistance and oxidation resistance of the welded portion. However, the content of more than 0.3% increases the manufacturing cost and significantly deteriorates the manufacturability and the hole expandability. Therefore, the Zr content is set to 0.3% or less. Further, in consideration of refining cost and manufacturability, the Zr content is preferably 0.1% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Zr content is preferably 0.05% or more.

Sn:0〜0.5%
Snは、耐食性と高温強度の向上に寄与するため、必要に応じて含有させる。しかしながら、0.5%超の含有により鋼板製造時のスラブ割れが生じる場合があるため、Sn含有量は0.5%以下とする。さらに、精錬コスト、および製造性を考慮すると、0.3%以下であるのが好ましい。一方で、上記効果を得るためには、Sn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く、0.05%以上であるのがさらに好ましい。
Sn: 0-0.5%
Sn is contained as necessary because it contributes to the improvement of corrosion resistance and high temperature strength. However, if the content exceeds 0.5%, slab cracking may occur during steel sheet production, so the Sn content is set to 0.5% or less. Further, considering the refining cost and manufacturability, it is preferably 0.3% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Sn content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.03% or more, and further preferably 0.05% or more. ..

Co:0〜0.3%
Coは、高温強度の向上に寄与するため、必要に応じて含有させる。しかしながら、0.3%超の含有により、硬質化、鋼板製造時の靭性劣化、および製造コストの増加につながる。このため、Co含有量は0.3%以下とする。さらに、精錬コストおよび製造性を考慮すると、Co含有量は0.1%以下であるのが好ましい。一方で、上記効果を得るためには、Co含有量は0.03%以上であるのが好ましい。
Co: 0-0.3%
Co is contained as necessary because it contributes to the improvement of high temperature strength. However, a content of more than 0.3% leads to hardening, deterioration of toughness during steel sheet manufacturing, and increase in manufacturing cost. Therefore, the Co content is set to 0.3% or less. Further, in consideration of refining cost and manufacturability, the Co content is preferably 0.1% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Co content is preferably 0.03% or more.

Mg:0〜0.01%
Mgは、脱酸元素として使用する場合がある他、スラブ組織の酸化物を微細分散化させ、介在物清浄度の向上、および金属組織微細化に寄与する元素である。このため、必要に応じて含有させる。しかしながら、過度な含有は、溶接性および耐食性の劣化、粗大介在物による穴拡げ性の低下につながる。このため、Mg含有量は0.01%以下とする。一方で、上記効果を得るためには、Mg含有量は0.0002%以上であるのが好ましい。また、精錬コストを考慮すると、Mg含有量は0.0003%以上であるのが好ましく、0.005%以下であるのが好ましい。
Mg: 0-0.01%
In addition to being used as a deoxidizing element, Mg is an element that finely disperses oxides in the slab structure and contributes to the improvement of inclusion cleanliness and the miniaturization of the metal structure. Therefore, it is contained as needed. However, excessive content leads to deterioration of weldability and corrosion resistance, and deterioration of hole expansion due to coarse inclusions. Therefore, the Mg content is set to 0.01% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Mg content is preferably 0.0002% or more. Further, in consideration of the refining cost, the Mg content is preferably 0.0003% or more, and preferably 0.005% or less.

Sb:0〜0.5%
Sbは、粒界に偏析して高温強度を上げる元素であるため、必要に応じて含有させる。しかしながら、含有量が0.5%を超えると、Sbが偏析して、溶接時に割れが生じる。このため、Sb含有量は0.5%以下とする。一方で、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。高温特性と製造コスト、および靭性を考慮すると、Sb含有量は0.03%以上であるのが好ましく、0.3%以下であるのが好ましい。さらに、Sb含有量は0.05%以上であるのがより好ましく、0.2%以下であるのがより好ましい。
Sb: 0-0.5%
Since Sb is an element that segregates at grain boundaries to increase high-temperature strength, it is contained as necessary. However, if the content exceeds 0.5%, Sb segregates and cracks occur during welding. Therefore, the Sb content is set to 0.5% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Sb content is preferably 0.005% or more. Considering the high temperature characteristics, the manufacturing cost, and the toughness, the Sb content is preferably 0.03% or more, and preferably 0.3% or less. Further, the Sb content is more preferably 0.05% or more, and more preferably 0.2% or less.

REM:0〜0.2%
REM(希土類元素)は、耐酸化性、または高温摺動性の向上に有効であり、必要に応じて含有させる。また、0.2%を超えて含有させても、その効果は飽和し、REMの硫化物による耐食性低下を生じる。このため、REM含有量は0.2%以下とする。一方で、上記効果を得るためには、REM含有量は0.001%以上であるのが好ましい。また製品の加工性、および製造コストを考慮すると、REM含有量は0.002%以上であるのが好ましく、0.10%以下であるのが好ましい。
REM: 0-0.2%
REM (rare earth element) is effective in improving oxidation resistance or high-temperature slidability, and is contained as necessary. Further, even if it is contained in excess of 0.2%, the effect is saturated and the corrosion resistance due to the sulfide of REM is lowered. Therefore, the REM content is set to 0.2% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the REM content is preferably 0.001% or more. Further, considering the processability of the product and the manufacturing cost, the REM content is preferably 0.002% or more, and preferably 0.10% or less.

REM(希土類元素)は、一般的な定義に従う。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)の総称を指す。単独で含有させても良いし、混合物であっても良い。 REM (rare earth element) follows a general definition. It is a general term for two elements, scandium (Sc) and yttrium (Y), and 15 elements (lanthanoids) from lanthanum (La) to lutetium (Lu). It may be contained alone or as a mixture.

Ga:0〜0.3%
Gaは、耐食性向上、または水素脆化抑制のため、必要に応じて含有させる。0.3%超の含有により粗大硫化物が生成し、r値が劣化する。このため、Ga含有量は0.3%以下とする。一方で、硫化物、または水素化物形成の観点から、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、0.002%以上であるのがより好ましい。
Ga: 0-0.3%
Ga is contained as necessary in order to improve corrosion resistance or suppress hydrogen embrittlement. If the content exceeds 0.3%, coarse sulfide is produced and the r value deteriorates. Therefore, the Ga content is set to 0.3% or less. On the other hand, from the viewpoint of sulfide or hydride formation, the Ga content is preferably 0.0002% or more. Further, from the viewpoint of manufacturability and manufacturing cost, the Ga content is more preferably 0.002% or more.

Ta:0〜1.0%
Taは高温強度向上のために必要に応じて含有させる。Ta含有量は1.0%以下とする。一方で、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。さらに、高強度を得るためには、Ta含有量は0.01%以上であるのが、より好ましい。また、HfはTaと同様の理由で、必要に応じて0.001〜1.0%含有させる。Biも必要に応じて0.001〜0.02%含有させる。なお、As、Pb等の一般的に有害な元素および不純物元素はできるだけ低減することが望ましい。
Ta: 0-1.0%
Ta is added as needed to improve high temperature strength. The Ta content is 1.0% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Ta content is preferably 0.001% or more. Further, in order to obtain high strength, the Ta content is more preferably 0.01% or more. Further, for the same reason as Ta, Hf is contained in an amount of 0.001 to 1.0% as needed. Bi is also contained in an amount of 0.001 to 0.02% as required. It is desirable to reduce generally harmful elements such as As and Pb and impurity elements as much as possible.

本発明において不純物とは、鋼材を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、または製造環境などから混入されるものであって、本発明の窒化用鋼材に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。 In the present invention, impurities are mixed from ore, scrap, manufacturing environment, etc. as a raw material when a steel material is industrially manufactured, and are within a range that does not adversely affect the steel material for nitrided metal of the present invention. Means what is acceptable.

2.表層の(Si+Al)の最大濃度
本発明では高温での耐摩耗性、摺動性を満足するために表層の(Si+Al)の最大濃度を規定する。具体的には、ステンレス鋼板における表層の(Si+Al)濃度を質量%で最大8.0%以上とする。尚、ここで示す表層とは、表面から深さ1.0μmまでを指す。
2. Maximum Concentration of Surface Layer (Si + Al) In the present invention, the maximum concentration of surface layer (Si + Al) is specified in order to satisfy wear resistance and slidability at high temperatures. Specifically, the (Si + Al) concentration of the surface layer of the stainless steel sheet is set to a maximum of 8.0% or more in mass%. The surface layer shown here refers to a depth of 1.0 μm from the surface.

SiとAlは本発明で想定される熱処理において、形成される酸化スケール中で濃化し、耐摩耗性、またはスケール剥離性を抑制する。このため、(Si+Al)が表層で濃化しない場合、高温摺動性を得ることができない。本発明では高温摺動性を満足するために、表層の(Si+Al)の最大濃度を8.0%以上と規定するが、9.0%以上がより好ましい。加えて、部品形状加工後に高温環境下での信頼性を高めるためには、表層の(Si+Al)の最大濃度が20.0%以上であるのが、さらに好ましい。 Si and Al are concentrated in the oxide scale formed in the heat treatment assumed in the present invention to suppress wear resistance or scale peeling property. Therefore, if (Si + Al) is not concentrated on the surface layer, high temperature slidability cannot be obtained. In the present invention, the maximum concentration of (Si + Al) on the surface layer is defined as 8.0% or more in order to satisfy the high temperature slidability, but 9.0% or more is more preferable. In addition, in order to improve reliability in a high temperature environment after processing the shape of the part, it is more preferable that the maximum concentration of (Si + Al) on the surface layer is 20.0% or more.

3.C/N含有量
本発明では、ターボ内部のノズルプレート、およびノズルマウントにおける穴開け性、穴拡げ性、および高温強度特性について、高Si含有オーステナイト系ステンレス鋼板のCとNのバランスを精緻に検討した。その結果、Cの含有量(質量%)とNの含有量(質量%)の比であるC/Nが、C/N<1.0を満たすことで、高温強度を担保しつつ、加工性をも兼ね備えることが可能となることを知見した。よって、C/N<1.0を満たすことが好ましい。また、高温強度の観点からC/N<0.5を満たすことがより好ましい。
3. 3. C / N content In the present invention, the balance between C and N of high Si-containing austenitic stainless steel sheets is precisely examined for the drilling property, hole expandability, and high-temperature strength characteristics of the nozzle plate and nozzle mount inside the turbo. did. As a result, C / N, which is the ratio of the C content (mass%) to the N content (mass%), satisfies C / N <1.0, so that the workability is ensured while ensuring high temperature strength. It was found that it is possible to combine the above. Therefore, it is preferable to satisfy C / N <1.0. Further, it is more preferable to satisfy C / N <0.5 from the viewpoint of high temperature strength.

具体的には、C、N、両元素とも、常温での加工硬化特性を大きくし、穴開け、または穴拡げ性を劣化させる。また、両元素とも高温強度を向上させる元素であるが、高温強化にはNの方が有効である。 Specifically, both C, N, and both elements increase the work hardening characteristics at room temperature and deteriorate the drilling or hole expanding property. Both elements are elements that improve high-temperature strength, but N is more effective for high-temperature strengthening.

表1にSi含有オーステナイト系ステンレス鋼の常温および高温強度に及ぼすC/Nの影響を示す。 Table 1 shows the effect of C / N on the normal temperature and high temperature strength of Si-containing austenitic stainless steel.

C/Nが小さいほど、常温および高温における0.2%耐力が大きくなり、C/N<0.5のとき高い高温強度を有する。 The smaller the C / N, the larger the 0.2% proof stress at room temperature and high temperature, and the higher the high temperature strength when C / N <0.5.

4.製造方法
次に製造方法について説明する。本発明の鋼板の製造方法は、制約はないが、例えば、製鋼−熱間圧延−焼鈍・酸洗、あるいは製鋼−熱間圧延−焼鈍・酸洗−冷間圧延−焼鈍・酸洗よりなることが好ましい。
4. Manufacturing method Next, the manufacturing method will be described. The method for producing a steel sheet of the present invention is not limited, but may consist of, for example, steelmaking-hot rolling-annealing / pickling, or steelmaking-hot rolling-annealing / pickling-cold rolling-annealing / pickling. Is preferable.

製鋼においては、前記必須元素および、または必要に応じて含有される任意元素を含有する鋼を、電気炉溶製あるいは転炉溶製し、続いて2次精錬を行う方法が好適である。溶製した溶鋼は、公知の鋳造方法(連続鋳造など)に従ってスラブとする。 In steelmaking, a method is preferable in which steel containing the essential element or an optional element contained as needed is melted in an electric furnace or a converter, followed by secondary refining. The molten steel is slabized according to a known casting method (continuous casting or the like).

スラブは、所定の温度に加熱され、所定の板厚に連続圧延で熱間圧延される。上記の様に本発明が対象となる部品には熱間圧延以降の工程において所定の結晶粒度、断面硬度、表面粗さを確保した製造条件が設定される。熱間圧延後の鋼板は、一般的には熱延板焼鈍および酸洗処理が施されるが、熱延板焼鈍を省略してもよい。熱間圧延後の鋼板の焼鈍、および酸洗処理については、その条件は特に制約は無く、一般的な条件で構わない。その後、所定の板厚に冷間圧延し、冷延板焼鈍と酸洗処理が施される。 The slab is heated to a predetermined temperature and hot-rolled to a predetermined plate thickness by continuous rolling. As described above, for the parts to which the present invention is intended, manufacturing conditions for ensuring predetermined crystal grain size, cross-sectional hardness, and surface roughness are set in the steps after hot rolling. The steel sheet after hot rolling is generally subjected to hot-rolled sheet annealing and pickling treatment, but hot-rolled sheet annealing may be omitted. The conditions for annealing the steel sheet after hot rolling and pickling are not particularly limited, and general conditions may be used. After that, it is cold-rolled to a predetermined plate thickness, and is subjected to cold-rolled plate annealing and pickling treatment.

通常、焼鈍は、1000〜1100℃未満の温度に保持することにより再結晶組織を得るものであるが、本発明では焼鈍温度を1100℃以上とする。これは、通常より高い温度で、焼鈍することで、結晶粒度番号が8.5以下(規格名JIS G 0551)を確保し、軟質で穴開け性、穴拡げ性および各種加工精度を確保することが好ましい。 Usually, annealing is to obtain a recrystallized structure by keeping the temperature below 1000 to 1100 ° C., but in the present invention, the annealing temperature is set to 1100 ° C. or higher. This is to ensure a crystal grain size number of 8.5 or less (standard name JIS G 0551) by annealing at a temperature higher than usual, and to ensure softness, drilling property, hole expanding property, and various processing accuracy. Is preferable.

4−1.表面処理条件
本発明では、排気部品の高温摺動性を確保するために、冷延焼鈍板の、酸洗処理の前処理として溶融アルカリ塩に浸漬させる。この溶融アルカリ塩処理では、焼鈍で生成したスケール中のCrを改質して、溶融アルカリ塩中に溶かし出し、Fe主体のスケールとする。なお、溶融アルカリ塩の組成はNaNO(10〜30%)+NaOH溶液とする。その後、酸洗処理として、硝弗酸洗あるいは硝酸電解等の化学的なデスケール処理を行う。
4-1. Surface treatment conditions In the present invention, in order to ensure high-temperature slidability of exhaust parts, a cold-rolled annealed plate is immersed in a molten alkaline salt as a pretreatment for pickling treatment. In this molten alkali salt treatment, Cr in the scale generated by annealing is modified and dissolved in the molten alkali salt to obtain a Fe-based scale. The composition of the molten alkali salt is NaNO 3 (10 to 30%) + NaOH solution. Then, as the pickling treatment, a chemical descale treatment such as nitric acid pickling or nitric acid electrolysis is performed.

一方、Siが1.5%以上、Alが0.003%以上のオーステナイト系ステンレス鋼板の場合、Fe、Cr主体のスケールの内層に、SiおよびAlの内部酸化物が、母材に針状に生成する。この内部酸化物は、酸洗処理時に溶解し難いものの、溶融アルカリ塩での反応が進むと溶解してしまう。ここで、SiおよびAlの内部酸化物は、高温摺動性を向上させることを本発明では知見した。さらに溶融アルカリ塩処理条件を最適化することで、表層の(Si+Al)の最大濃度が8.0%以上とすることが可能となることを明らかにした。 On the other hand, in the case of an austenitic stainless steel sheet containing 1.5% or more of Si and 0.003% or more of Al, internal oxides of Si and Al form needles in the inner layer of the scale mainly composed of Fe and Cr. Generate. Although this internal oxide is difficult to dissolve during the pickling treatment, it dissolves when the reaction with the molten alkali salt proceeds. Here, it was found in the present invention that the internal oxides of Si and Al improve the high temperature slidability. Furthermore, it was clarified that the maximum concentration of (Si + Al) in the surface layer can be set to 8.0% or more by optimizing the molten alkali salt treatment conditions.

溶融アルカリ塩処理の塩浴温度が450℃を超える場合、または浸漬時間が30秒超の場合は、Si酸化物が溶融する。このため、溶融アルカリ塩処理時に、Si酸化物が溶融し難い温度として、塩浴温度を450℃以下、浸漬時間30秒以下とする。塩浴温度は、440℃以下であるのが好ましく、浸漬時間は28秒以下であるのが好ましい。 If the salt bath temperature of the molten alkali salt treatment exceeds 450 ° C., or if the immersion time exceeds 30 seconds, the Si oxide melts. Therefore, the salt bath temperature is set to 450 ° C. or less and the immersion time is set to 30 seconds or less as the temperature at which the Si oxide is difficult to melt during the molten alkali salt treatment. The salt bath temperature is preferably 440 ° C. or lower, and the immersion time is preferably 28 seconds or less.

一方、塩浴温度が、400℃以下ではCr酸化物が残留して、スケール残りが発生する。このため、塩浴温度は400℃超が好ましく、420℃以上がより好ましい。また、5秒未満の浸漬でも、スケール残りが発生するため、浸漬時間は5秒以上とするのが好ましく、10秒以上とするのがより好ましい。 On the other hand, when the salt bath temperature is 400 ° C. or lower, Cr oxide remains and scale residue is generated. Therefore, the salt bath temperature is preferably more than 400 ° C, more preferably 420 ° C or higher. Further, even if the immersion is performed for less than 5 seconds, scale remains, so that the immersion time is preferably 5 seconds or longer, and more preferably 10 seconds or longer.

加えて、本発明では、溶融アルカリ塩処理の後の酸洗処理までの冷却速度を、10℃/秒以上とする。なお、ここでいう冷却速度は、450〜200℃の温度域における平均冷却速度である。また、冷却は、100℃以下の温度まで行うのが良い。これは、10℃/秒以下の冷却速度では、溶融アルカリ塩処理の後にスケールが再生成してしまい、スケール残り、または表面荒れが生じ易くなる。この結果、高温摺動性が劣化する。より好ましい冷却速度は、15℃/秒以上である。したがって、溶融アルカリ塩温度は420〜440℃、溶融アルカリ塩浸漬時間は10〜28秒、冷却速度は15℃/秒以上がより好ましい。 In addition, in the present invention, the cooling rate from the molten alkali salt treatment to the pickling treatment is set to 10 ° C./sec or more. The cooling rate referred to here is an average cooling rate in a temperature range of 450 to 200 ° C. Further, cooling is preferably performed up to a temperature of 100 ° C. or lower. This is because at a cooling rate of 10 ° C./sec or less, scale is regenerated after the molten alkali salt treatment, and scale remains or surface roughness is likely to occur. As a result, the high temperature slidability deteriorates. A more preferable cooling rate is 15 ° C./sec or higher. Therefore, it is more preferable that the molten alkali salt temperature is 420 to 440 ° C., the molten alkali salt immersion time is 10 to 28 seconds, and the cooling rate is 15 ° C./sec or more.

4−2.部品用熱処理
本発明では、ステンレス鋼板製品に(Si+Al)濃化層を形成させ、高温摺動性を得るものであるが、ターボチャージャー部品に加工した後、あるいは加工途中にSi、Alを表層に濃化させるための熱処理を施すと、さらに効果的である。具体的には、ノズルプレート、およびノズルマウントの様な部品では、製品板を円盤状に切断した後、穴開けと穴拡げ加工が施される。その後、精密ピンを差し込むための穴開け加工が施されるが、その途中、又は加工後に900℃以上で、5秒以上の熱処理を施す。その結果、表層にSiとAlが合計して、20.0%以上濃化する。つまり、表層の(Si+Al)の最大濃度を20.0%以上とすることで、摺動面の摺動性を確保する。
4-2. Heat treatment for parts In the present invention, a (Si + Al) concentrated layer is formed on a stainless steel sheet product to obtain high-temperature slidability. However, Si and Al are applied to the surface layer after processing into turbocharger parts or during processing. It is even more effective to apply a heat treatment to thicken it. Specifically, for parts such as nozzle plates and nozzle mounts, the product plate is cut into a disk shape, and then holes are drilled and holes are expanded. After that, a hole is drilled to insert the precision pin, and heat treatment is performed at 900 ° C. or higher for 5 seconds or longer during or after the drilling. As a result, Si and Al are added to the surface layer to be concentrated by 20.0% or more. That is, the slidability of the sliding surface is ensured by setting the maximum concentration of (Si + Al) on the surface layer to 20.0% or more.

SiおよびAlは、ともにステンレス鋼板のFe、Cr主体のスケールの内層に内部酸化物として形成され、その内部酸化物は緻密である。このため、耐剥離性および耐摩耗性を向上させる。さらに熱処理を施すことで、(Si+Al)濃化層が増加し、高温摺動性が向上する。この熱処理は、部品加工後でも良く、加工途中に施して、摺動性が不要な部分は切削、又は研削しても良い。 Both Si and Al are formed as internal oxides in the inner layer of the scale mainly composed of Fe and Cr of the stainless steel sheet, and the internal oxides are dense. Therefore, the peel resistance and the wear resistance are improved. Further heat treatment increases the (Si + Al) concentrated layer and improves the high temperature slidability. This heat treatment may be performed even after the part is processed, or may be applied during the processing to cut or grind the portion that does not require slidability.

また、熱処理の雰囲気は特に指定しないが、N、Ar、N+H雰囲気が望ましい。さらに、熱処理温度が過度に高いと、結晶粒が過度に粗大化してしまう。この結果、加工肌荒れ等が生じ、逆に高温摺動性が劣化したり、排気ガスの流れ性が劣化したりする。このため、熱処理温度は1150℃以下であるのが好ましい。 The heat treatment atmosphere is not particularly specified, but N 2 , Ar, N 2 + H 2 atmosphere is desirable. Further, if the heat treatment temperature is excessively high, the crystal grains become excessively coarse. As a result, roughened processed skin and the like occur, and conversely, high-temperature slidability deteriorates and exhaust gas flowability deteriorates. Therefore, the heat treatment temperature is preferably 1150 ° C. or lower.

熱処理を長時間行うと、結晶粒が過度に粗大化するため、熱処理時間は10分以下が好ましい。(Si+Al)濃化については、ターボチャージャー部品の全面である必要は無く、高温摺動が要求される面に行えば良い。それ以外の箇所は寸法、または面精度を考慮して適宜機械的な表面処理を行えば良い。また、(Si+Al)濃化の熱処理は、部品完成後に他部品と結合する前、あるいは他部品と結合した後に実施しても良い。 If the heat treatment is performed for a long time, the crystal grains become excessively coarse, so the heat treatment time is preferably 10 minutes or less. The (Si + Al) enrichment does not have to be on the entire surface of the turbocharger component, but may be performed on a surface that requires high temperature sliding. For other parts, mechanical surface treatment may be performed as appropriate in consideration of dimensions or surface accuracy. Further, the heat treatment for (Si + Al) concentration may be carried out after the component is completed and before it is bonded to another component, or after it is bonded to another component.

4−3.他の条件について
なお、製造工程における他の条件は適宜選択すれば良い。例えば、スラブ厚さ、熱間圧延板厚などは適宜設計すれば良い。冷間圧延においては、ロール粗度、ロール径、圧延油、圧延パス回数、圧延速度、圧延温度などは適宜選択すれば良い。冷間圧延の途中に中間焼鈍を入れても構わず、バッチ式焼鈍でも連続式焼鈍でも良い。
4-3. Other conditions Other conditions in the manufacturing process may be appropriately selected. For example, the slab thickness, the hot-rolled plate thickness, and the like may be appropriately designed. In cold rolling, roll roughness, roll diameter, rolling oil, number of rolling passes, rolling speed, rolling temperature and the like may be appropriately selected. Intermediate annealing may be inserted during cold rolling, and batch annealing or continuous annealing may be used.

また、酸洗工程は、硝酸、硝酸電解酸洗の他、硫酸、または塩酸を用いた処理を行っても良い。冷延板の焼鈍・酸洗後に、調質圧延やテンションレベラー等により、形状および材質調整を行っても良い。さらに、本発明の表面皮膜が得られるならば、冷延および冷延板焼鈍を省略しても構わない。加えて、プレス成形を向上させる目的で、潤滑皮膜を製品板に付与することも可能である。また、部品加工後に窒化処理、または浸炭処理等の特殊な表面処理を施して耐熱性をさらに向上させても構わない。 Further, in the pickling step, in addition to nitric acid and nitric acid electrolytic pickling, a treatment using sulfuric acid or hydrochloric acid may be performed. After annealing and pickling of the cold-rolled sheet, the shape and material may be adjusted by temper rolling, tension leveler, or the like. Further, if the surface film of the present invention can be obtained, cold rolling and cold rolling plate annealing may be omitted. In addition, a lubricating film can be applied to the product plate for the purpose of improving press molding. Further, the heat resistance may be further improved by performing a special surface treatment such as nitriding treatment or carburizing treatment after processing the parts.

表2と表3に示す成分組成の鋼を溶製した後、1250℃で8.0mm厚まで熱延し、1150℃で熱延板焼鈍、酸洗、冷延、1150℃で最終焼鈍、溶融アルカリ塩処理、酸洗を施して4.3mm厚の鋼板を得た。
After melting the steels with the composition shown in Tables 2 and 3, hot-rolled to a thickness of 8.0 mm at 1250 ° C, hot-rolled sheet annealing, pickling, cold rolling at 1150 ° C, and final annealing and melting at 1150 ° C. Alkaline salt treatment and pickling were performed to obtain a steel sheet having a thickness of 4.3 mm.

各組成の鋼板は、表4、および表5に示す溶融アルカリ塩処理条件で製作され、表層の(Si+Al)の最大濃度の測定、穴拡げ試験、およびJISG0567に準拠した900℃での高温引張試験、およびガス流れ性試験を実施した。 The steel sheet of each composition is manufactured under the molten alkali salt treatment conditions shown in Tables 4 and 5, and measures the maximum concentration of (Si + Al) on the surface layer, a hole expansion test, and a high-temperature tensile test at 900 ° C. according to JIS G0567. , And a gas flow test was carried out.

表層の(Si+Al)の最大濃度の測定はオージェ電子分光装置を用いて表面から約80μm深さまで元素濃度を測定した。深さ分析条件は、スパッタ速度:100Å/min、積算回数:10回とした。尚、表4の本発明例21、および表5の比較例29についてのみ、部品形状に成形後、熱処理を行った段階での表層の(Si+Al)の最大濃度を測定した。 The maximum concentration of (Si + Al) on the surface layer was measured by using an Auger electron spectrometer to measure the element concentration to a depth of about 80 μm from the surface. The depth analysis conditions were a sputtering rate of 100 Å / min and an integration number of 10 times. Only in Example 21 of the present invention in Table 4 and Comparative Example 29 in Table 5, the maximum concentration of (Si + Al) on the surface layer was measured at the stage of performing heat treatment after molding into a part shape.

穴拡げ試験では、φ25mmの打ち抜き穴を内径32mmまで穴拡げした後、6mm高さの立ち上げ部端部の割れ状況を確認した。割れ深さが0.4mm以下であれば端部の切削負荷がかからず、ターボ部品性能に支障をきたさないため、0.4mm以下の場合を合格(○)、0.4mm超の亀裂が生じた場合を不合格(×)とした。 In the hole expansion test, after expanding a punched hole having a diameter of 25 mm to an inner diameter of 32 mm, the cracking condition at the end of the rising portion having a height of 6 mm was confirmed. If the crack depth is 0.4 mm or less, the cutting load at the end is not applied and the performance of turbo parts is not hindered. Therefore, the case of 0.4 mm or less is passed (○), and cracks exceeding 0.4 mm are found. The case where it occurred was regarded as a failure (x).

高温引張試験については、900℃において40MPa以上の耐力を有する鋼について合格(◎)、20MPa以上40MPa未満の場合をおおむね合格(○)、20MPa未満の場合を不合格(×)とした。ひずみ速度は2×10−3/secとした。 Regarding the high-temperature tensile test, a steel having a proof stress of 40 MPa or more at 900 ° C. was passed (⊚), a case of 20 MPa or more and less than 40 MPa was generally passed (◯), and a case of less than 20 MPa was rejected (×). The strain rate was 2 × 10 -3 / sec.

また、ガス流れ性を確認する試験では、表4および表5に示す条件で作製された鋼板を、ノズルマウント、ノズルプレートと呼ばれる部品に加工し、ノズルベーン式ターボチャージャーに搭載し、ノズルの開閉を繰り返しながら高温(900℃)の排気ガスを流して、ガス流れ性(供試材の高温摺動性)を調べた。ノズルプレート、ノズルマウントの形状は板厚4.5mm、直径100mm、中央穴径50mmである。試験中のガス流速または流量の変化率(ノズルを通る前と後)が95%以上の鋼を合格(◎)、90%以上95%未満の鋼をおおむね合格(○)、90%未満の鋼を不合格(×)とした。 In the test to confirm the gas flowability, the steel plate manufactured under the conditions shown in Tables 4 and 5 was processed into parts called nozzle mounts and nozzle plates, mounted on a nozzle vane type turbocharger, and the nozzles were opened and closed. Exhaust gas at a high temperature (900 ° C.) was flowed repeatedly, and the gas flowability (high temperature sliding property of the test material) was examined. The shape of the nozzle plate and nozzle mount is 4.5 mm in thickness, 100 mm in diameter, and 50 mm in center hole diameter. Steels with a gas flow velocity or flow rate change rate (before and after passing through the nozzle) of 95% or more during the test passed (◎), steels with 90% or more and less than 95% generally passed (○), steels with less than 90% Was rejected (x).

表層の(Si+Al)の最大濃度、C/N比の内1つ以上が本発明範囲外であると、高温強度、または高温摺動性などのターボチャージャー性能が不良となり不具合が生じる。よって、これらの特性を満たさないものは、ターボチャージャーの性能についての項目で、不合格(×)、1つ以上満たすものはおおむね合格(○)、全て満たすものは合格(◎)と記載した。 If one or more of the maximum concentration of (Si + Al) on the surface layer and the C / N ratio is out of the range of the present invention, the turbocharger performance such as high temperature strength or high temperature slidability becomes poor and a problem occurs. Therefore, those that do not satisfy these characteristics are described as rejected (x), those that satisfy one or more are generally accepted (○), and those that satisfy all are described as acceptable (◎).

以下、結果をまとめて表4に示す。 The results are summarized in Table 4 below.

以下、結果をまとめて表5に示す。 The results are summarized in Table 5 below.

本発明例の鋼は、耐熱性、加工性、高温摺動性に優れ、ターボチャージャー部品としての性能を満足することが確認された。 It was confirmed that the steel of the example of the present invention is excellent in heat resistance, workability, and high temperature slidability, and satisfies the performance as a turbocharger component.

本発明によれば、耐熱性、加工性、および高温摺動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可能である。特に、自動車のターボチャージャーの部品として使用することによって、排ガス規制、軽量化、燃費向上につなげることが可能となる。また、部品の切削および研削加工の省略、表面加工処理省略も可能となり、低コスト化にも大きく寄与する。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に使用される部品に適用することも可能であり、本発明は産業上極めて有益である。

According to the present invention, it is possible to provide an austenitic stainless steel sheet having excellent heat resistance, workability, and high-temperature slidability. In particular, by using it as a part of a turbocharger of an automobile, it is possible to lead to exhaust gas regulation, weight reduction, and improvement of fuel efficiency. In addition, it is possible to omit cutting and grinding of parts and surface processing, which greatly contributes to cost reduction. Further, the present invention can be applied not only to exhaust parts for automobiles and motorcycles but also to parts used in high temperature environments such as various boilers and fuel cell systems, and the present invention is extremely useful in industry.

Claims (8)

質量%で、
C:0.005〜0.2%、
Si:1.87〜5.0%、
Mn:0.1〜5.0%、
P:0.01〜0.05%、
S:0.0001〜0.01%、
Ni:5.0〜15.0%、
Cr:15.0〜25.0%、
N:0.02〜0.225%、
Al:0.003〜1.0%、
Cu:0.05〜3.0%、
Mo:0.01〜2.0%、
V:0.05〜1.0%、
Ti:0〜0.3%、
Nb:0〜0.3%、
B:0〜0.0050%、
Ca:0〜0.01%、
W:0〜3.0%、
Zr:0〜0.3%、
Sn:0〜0.5%、
Co:0〜0.3%、
Mg:0〜0.01%、
Sb:0〜0.5%、
REM:0〜0.2%、
Ga:0〜0.3%、および
Ta:0〜1.0%、
を含有し、
残部がFe及び不可避的不純物からなり、
表面から深さ1.0μmまでを表層とするとき、前記表層の(Si+Al)の最大濃度が質量%で8.0%以上である、排気部品用オーステナイト系ステンレス鋼板。
By mass%
C: 0.005-0.2%,
Si: 1.87 ~5.0%,
Mn: 0.1 to 5.0%,
P: 0.01-0.05%,
S: 0.0001 to 0.01%,
Ni: 5.0 to 15.0%,
Cr: 15.0 to 25.0%,
N: 0.02 to 0.225 %,
Al: 0.003 to 1.0%,
Cu: 0.05-3.0%,
Mo: 0.01-2.0%,
V: 0.05 to 1.0%,
Ti: 0-0.3%,
Nb: 0-0.3%,
B: 0 to 0.0050%,
Ca: 0-0.01%,
W: 0-3.0%,
Zr: 0-0.3%,
Sn: 0-0.5%,
Co: 0-0.3%,
Mg: 0-0.01%,
Sb: 0-0.5%,
REM: 0-0.2%,
Ga: 0-0.3%, and Ta: 0-1.0%,
Contains,
The rest consists of Fe and unavoidable impurities
An austenitic stainless steel sheet for exhaust parts , wherein the maximum concentration of (Si + Al) in the surface layer is 8.0% or more in mass% when the surface layer is from the surface to a depth of 1.0 μm .
質量%で、さらに、
Ti:0.005〜0.3%、
Nb:0.005〜0.3%、
B:0.0002〜0.0050%、
Ca:0.0005〜0.01%、
W:0.1〜3.0%、
Zr:0.05〜0.3%、
Sn:0.01〜0.5%、
Co:0.03〜0.3%、
Mg:0.0002〜0.01%、
Sb:0.005〜0.5%、
REM:0.001〜0.2%、
Ga:0.0002〜0.3%、および
Ta:0.001〜1.0%、
から選択される1種以上を含有する、請求項1に記載の排気部品用オーステナイト系ステンレス鋼板。
By mass%,
Ti: 0.005-0.3%,
Nb: 0.005-0.3%,
B: 0.0002 to 0.0050%,
Ca: 0.0005-0.01%,
W: 0.1 to 3.0%,
Zr: 0.05-0.3%,
Sn: 0.01-0.5%,
Co: 0.03 to 0.3%,
Mg: 0.0002 to 0.01%,
Sb: 0.005-0.5%,
REM: 0.001-0.2%,
Ga: 0.0002 to 0.3%, and Ta: 0.001 to 1.0%,
The austenitic stainless steel sheet for exhaust parts according to claim 1, which contains at least one selected from.
前記CおよびNの含有量が、
C/N<1.0の関係を満足する、請求項1または請求項2に記載の排気部品用オーステナイト系ステンレス鋼板。
The content of C and N is
The austenitic stainless steel sheet for exhaust parts according to claim 1 or 2, which satisfies the relationship of C / N <1.0.
請求項1から請求項3までのいずれかに記載の化学組成を有する冷延鋼板を焼鈍する工程、450℃以下の溶融アルカリ塩に30秒以下浸漬する工程、10℃/秒以上の速度で冷却する工程、および酸洗処理する工程を備える、請求項1から請求項3までのいずれかに記載の排気部品用オーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法。 A step of annealing a cold-rolled steel sheet having the chemical composition according to any one of claims 1 to 3, a step of immersing in a molten alkali salt at 450 ° C. or lower for 30 seconds or less, and cooling at a rate of 10 ° C./sec or higher. The method for producing an austenite-based stainless steel sheet for exhaust parts according to any one of claims 1 to 3, further comprising a step of rolling out and a step of pickling. 請求項1から請求項3までのいずれかに記載のオーステナイト系ステンレス鋼板を用いた、排気部品。 An exhaust component using the austenitic stainless steel plate according to any one of claims 1 to 3. ターボチャージャー用部品である、請求項5に記載の排気部品。 The exhaust component according to claim 5, which is a component for a turbocharger. 前記排気部品の表層の(Si+Al)の最大濃度が、質量%で20.0%以上である、
請求項5または請求項6に記載の排気部品。
The maximum concentration of (Si + Al) on the surface layer of the exhaust component is 20.0% or more in mass%.
The exhaust component according to claim 5 or 6.
請求項1から請求項3までに記載のオーステナイト系ステンレス鋼板を排気部品形状に成形する成形工程、および900℃以上で、5秒以上の熱処理工程を備える、排気部品の製造方法であって、
前記成形工程後または成形工程の途中で、前記熱処理工程を施す、
請求項5から7までのいずれかに記載の排気部品の製造方法。
A method for manufacturing an exhaust component, comprising a molding step of molding the austenitic stainless steel plate according to claims 1 to 3 into an exhaust component shape, and a heat treatment step of 900 ° C. or higher for 5 seconds or longer.
The heat treatment step is performed after the molding step or in the middle of the molding step.
The method for manufacturing an exhaust component according to any one of claims 5 to 7.
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