JP6580245B2 - フェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材とその製造方法 - Google Patents
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-
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-
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Description
本発明は、車両に積載され、使用時の素材温度が４００℃以下である流路部品用及びそれに接続する部品用、または、ろう付け加工を有する部品用に使用されることに最適なフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材とその製造方法に関するものである。
近年、環境問題の観点から、自動車、バス、トラック、二輪車、建設車両、農業車両、産業車両、鉄道車両等の輸送機器の燃費向上が必須課題になってきている。その解決手段の一つとして、車体の軽量化が積極的に推進されている。車体の軽量化は、部材を形成する素材の軽量化、具体的には素材板厚の薄手化に依るものが大きいが、素材板厚を薄くするためには素材の高強度化が必要となる。
上記車両には、水、油、空気、燃料、排ガス、水素等の各種配管または流路用構造体が積載されているが、これらの部材を形成する素材も軽量化の対象として例外ではない。耐熱性が重視されない素材温度が４００℃以下で使用される環境や、水素であれば耐水素脆化特性が重視されない高圧でない水素環境で使用される配管または流路用構造体は、耐食性や加工性を考慮して、オーステナイト系ステンレス鋼、表面処理鋼板、銅合金等が使用されることがある。これらに対し同等以上の耐食性を保ち、高強度である素材としては、フェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼が候補として考え得る。また、フェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼とオーステナイト系ステンレス鋼で耐食性が同等である鋼種同士を比較すると、フェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼はＮｉやＭｏの節減により低コストにもなり、車両価格に反映されれば燃費向上した車両の普及の一助にもなり得る。
上記の配管または流路用構造体は、締結用、固定用、保護用等の各種部品が複数箇所で接合されることがある。また、配管同士の接合、流路用構造体の組立における接合においては、接合部形状が複雑な接合が行われることがある。これらの複数個所の接合または複雑な形状の接合にはろう付けが適しており、上記の配管または流路用構造体もろう付けされることが多い。上記の配管または流路用構造体のろう付けにはＣｕろうやＮｉろうが主に用いられる。ここで、ＣｕろうとはＣｕの純金属ろう及びＣｕを主成分とした合金ろう、ＮｉろうとはＮｉの純金属ろう及びＮｉを主成分とした合金ろうを指す。Ｃｕろう付けやＮｉろう付けは、水素雰囲気または真空中で１０００℃以上、１２００℃以下程度の熱処理によって施される。
つまり、フェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼を上記の配管または流路用構造体のような鋼材に適用するためには、ろう付け加工性が課題となる。
また、ろう付け熱処理後においても素材自体の耐食性を担保できなければならない。Ｎ含有量の大きいフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼において熱処理を行う場合、フェライト相とオーステナイト相の相比が崩れること、窒化物が形成されること、脱窒が発生することによる耐食性の低下が懸念される。
また、上記の配管または流路用構造体に接合する締結用、固定用、保護用等の各種部品も同様にフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼の適用が考えられ、同様の課題、即ち、ろう付け加工性とろう付け熱処理後の耐食性の問題を有する。
特許文献１、２、３には、石油、天然ガスの油井管、ラインパイプ、ダム、水門、真空設備用材料、海水淡水化用材料、石油精製、化学工業などのプラントにおける配管や熱交換器等を対象とするようなフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼が開示されている。これらのステンレス鋼の適用対象としている部品はサイズが大きいため、素材としては、厚板、大径管、鋳物であることが多く、接合方法としてろう付けを適用することは難しい。そのため、特許文献１、２、３はろう付け加工性及びろう付け熱処理後の耐食性に関する検討はない。また、鋼中に含まれる元素の含有量は開示されているが、各相中の元素の濃度に関する開示はない。
特許文献４には、自動車モール材用フェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼が、特許文献５には、燃料タンク用フェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼が開示されている。これら特許は自動車部品用途であるが、ろう付け加工性及びろう付け熱処理後の耐食性に関する検討はない。また、鋼中に含まれる元素の含有量は開示されているが、各相中の元素の濃度に関する開示はない。
特許文献６には、プレス成形性に優れたフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼が、特許文献７には、製品加工時、溶接時、熱処理時における耐脆化性特性に優れたフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼が開示されている。これら特許は薄板または小径管を対象としている特許であるが、ろう付け加工性及びろう付け熱処理後の耐食性に関する検討はない。また、鋼中に含まれる元素の含有量は開示されているが、各相中の元素の濃度に関する開示はない。
特許文献８には、形状凍結性に優れた高強度複相ステンレス鋼板が開示されている。この鋼板の用途は自動車の衝撃吸収部材であるが、ろう付け加工性及びろう付け熱処理後の耐食性に関する検討はない。また、鋼中に含まれる元素の含有量は開示されているが、各相中の元素の濃度に関する開示はない。
特許文献１から引用文献８まではいずれも、ろう付け加工性及びろう付け熱処理後の耐食性に関する検討はない。また、鋼中に含まれる元素の含有量は開示されているが、各相中の元素の濃度に関する開示はない。
このように、車両に積載される４００℃以下の水、油、空気、燃料、排ガス、常圧の水素等の配管または流路用構造体及びそれらに接合する締結用、固定用、保護用等の各種部品、または、ろう付け加工を有する部品においては、高強度、高耐食性であるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼の適用による軽量化及びそれによる低燃費化が期待されるが、従来技術は課題となるろう付け加工性及びろう付け熱処理後の耐食性に対応する技術ではなかった。そのため、フェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼におけるろう付け加工性及びろう付け熱処理後の耐食性向上技術を開発する必要があった。
即ち、本発明の目的はろう付け加工性及びろう付け熱処理後の耐食性に優れたフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材とその製造方法を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明者らはフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼のろう付け加工性及びろう付け熱処理後の耐食性に及ぼすオーステナイト相の面積率、各相中の各種元素の含有量の影響について鋭意検討を行った。その結果、オーステナイト相の面積率、フェライト相中のＣｒの含有量、オーステナイト相中のＭｎの含有量がろう付け加工性及びろう付け熱処理前後の耐食性に影響を及ぼすことを見出した。
また、鋼板及び鋼管の製造方法において、最終焼鈍に当る冷間圧延後の仕上げ焼鈍または造管後の仕上げ焼鈍の各条件を制御することによりオーステナイト相の面積率及び各相中の各元素の含有量を制御できることを見出した。
さらに、各種成分の影響を鋭意検討した結果、ろう付け加工性及びろう付け熱処理後の耐食性に優れたフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼板及び鋼管とその製造方法を発明するに至った。
すなわち、上記課題を解決することを目的とした本発明の要旨は、以下の通りである。
（１）質量％で、
Ｃ：０．００５％以上、０．０５０％以下、
Ｎ：０．０５％以上、０．３０％以下、
Ｓｉ：０．１％以上、１．５％以下、
Ｍｎ：０．１％以上、７．０％以下、
Ｐ：０．００５％以上、０．１００％以下、
Ｓ：０．０００１％以上、０．０２００％以下、
Ｃｒ：１８．０％以上、２８．０％以下、
Ｃｕ：０．１％以上、３．０％以下、
Ｎｉ：０．１％以上、８．０％以下、
Ｍｏ：０．１％以上、５．０％以下、
Ａｌ：０．００１％以上、０．０５０％以下、
Ｂ：０．０００１％以上、０．０２００％以下、
Ｃａ：０．０００１％以上、０．０１００％以下、
を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、オーステナイト相の面積率が３０％以上、７０％以下であり、下記の式（I）及び式（II）を満たすことを特徴とするろう付け加工を有する部品用に使用されるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材。
１．０３≦［％Ｃｒ＊Ｆ］／［％Ｃｒ］≦１．４０ …式（I）
１．０５≦［％Ｍｎ＊Ａ］／［％Ｍｎ］≦１．８０ …式（II）
但し、式（I）及び式（II）中の［％元素記号］は鋼中の当該元素の含有量（質量％）、［％元素記号＊Ｆ］はフェライト相中の当該元素の含有量（質量％）、［％元素記号＊Ａ］はオーステナイト相中の当該元素の含有量（質量％）を意味する。
（２）質量％で、以下の組成の少なくとも１つを満たすことを特徴とする、本発明のろう付け加工を有する部品用に使用されるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材。
Ｃｒ：２４．０％未満、
Ｎｉ：４．０％未満、
Ｍｏ：１．０％未満
（３）質量％で、
Ｓｉ：０．２％以上、
Ｍｎ：４．０％未満、
Ｃｕ：１．５％未満、
Ａｌ：０．００５％以上、
を満たすことを特徴とする本発明のろう付け加工を有する部品用に使用されるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材。
（４）質量％で
Ｍｎ：２．７％超、
Ｎｉ：１．８％超、
Ｃｕ：０．８％超、
を満たすことを特徴とする本発明のろう付け加工を有する部品用に使用されるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材。
（５）質量％で、
Ｓｉ：０．２％以上、１．５％以下、
Ｍｎ：２．７％超、４．０％未満、
Ｃｒ：１８．０％以上、２４．０％未満、
Ｃｕ：０．８％超、１．５％未満、
Ｎｉ：１．８％超、４．０％未満、
Ｍｏ：０．２％以上、１．０％未満、
Ａｌ：０．００５％以上、０．０５０％以下、
を満たすことを特徴とする本発明のろう付け加工を有する部品用に使用されるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材。
（６）質量％で、更に
Ｖ：０．００１％以上、０．５％以下、
Ｔｉ：０．００１％以上、０．５％以下、
Ｎｂ：０．００１％以上、０．５％以下、
Ｚｒ：０．００１％以上、０．５％以下、
Ｈｆ：０．００１％以上、０．５％以下、
Ｗ：０．１％以上、３．０％以下、
Ｓｎ：０．０１％以上、１．０％以下、
Ｃｏ：０．０１％以上、１．０％以下、
Ｓｂ：０．００５％以上、０．３％以下、
Ｔａ：０．００１％以上、１．０％以下、
Ｇａ：０．０００２％以上、０．３％以下、
Ｍｇ：０．０００２％以上、０．０１％以下、
Ｂｉ：０．００１％以上、１．０％以下、
ＲＥＭ：０．００１％以上、０．２％以下、
の１種または２種以上を含有することを特徴とする本発明のろう付け加工を有する部品用に使用されるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材。
（７）車両に積載され、使用時の素材温度が４００℃以下である流路部品用及びそれに接合する部品用に使用される本発明のフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材。
（８）前記鋼材は鋼板または鋼管である、本発明のろう付け加工を有する部品用に使用されるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材。
（９）本発明のろう付け加工を有する部品用に使用されるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材を素材として含む車両部品。
（１０）本発明のろう付け加工を有する部品用に使用されるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材を素材として含む熱交換器。
（１１）本発明のろう付け加工を有する部品用に使用されるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材を素材として含む配管。
（１２）本発明のろう付け加工を有する部品用に使用されるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材を素材として含む流路用構造体。
（１３）本発明のろう付け加工を有する部品用に使用されるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材の製造方法であって、最終焼鈍を、１２００℃以下の範囲で行い、昇温過程における５００℃以上、９００℃以下の範囲の時間Ｔｕ（秒）が５秒以上、１００秒以下であり、９００℃以上の時間Ｔｈ（秒）が３０秒以上であり、冷却過程における９００℃以下、５００℃以上の範囲の時間Ｔｄ（秒）が１秒以上、４００秒以下であり、且つ、下記の式（III）を満たすことを特徴とする本発明のフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材の製造方法。
０．２０≦（Ｔｕ＋Ｔｄ）／Ｔｈ≦１０．００ …式（III）
（１）質量％で、
Ｃ：０．００５％以上、０．０５０％以下、
Ｎ：０．０５％以上、０．３０％以下、
Ｓｉ：０．１％以上、１．５％以下、
Ｍｎ：０．１％以上、７．０％以下、
Ｐ：０．００５％以上、０．１００％以下、
Ｓ：０．０００１％以上、０．０２００％以下、
Ｃｒ：１８．０％以上、２８．０％以下、
Ｃｕ：０．１％以上、３．０％以下、
Ｎｉ：０．１％以上、８．０％以下、
Ｍｏ：０．１％以上、５．０％以下、
Ａｌ：０．００１％以上、０．０５０％以下、
Ｂ：０．０００１％以上、０．０２００％以下、
Ｃａ：０．０００１％以上、０．０１００％以下、
を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、オーステナイト相の面積率が３０％以上、７０％以下であり、下記の式（I）及び式（II）を満たすことを特徴とするろう付け加工を有する部品用に使用されるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材。
１．０３≦［％Ｃｒ＊Ｆ］／［％Ｃｒ］≦１．４０ …式（I）
１．０５≦［％Ｍｎ＊Ａ］／［％Ｍｎ］≦１．８０ …式（II）
但し、式（I）及び式（II）中の［％元素記号］は鋼中の当該元素の含有量（質量％）、［％元素記号＊Ｆ］はフェライト相中の当該元素の含有量（質量％）、［％元素記号＊Ａ］はオーステナイト相中の当該元素の含有量（質量％）を意味する。
（２）質量％で、以下の組成の少なくとも１つを満たすことを特徴とする、本発明のろう付け加工を有する部品用に使用されるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材。
Ｃｒ：２４．０％未満、
Ｎｉ：４．０％未満、
Ｍｏ：１．０％未満
（３）質量％で、
Ｓｉ：０．２％以上、
Ｍｎ：４．０％未満、
Ｃｕ：１．５％未満、
Ａｌ：０．００５％以上、
を満たすことを特徴とする本発明のろう付け加工を有する部品用に使用されるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材。
（４）質量％で
Ｍｎ：２．７％超、
Ｎｉ：１．８％超、
Ｃｕ：０．８％超、
を満たすことを特徴とする本発明のろう付け加工を有する部品用に使用されるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材。
（５）質量％で、
Ｓｉ：０．２％以上、１．５％以下、
Ｍｎ：２．７％超、４．０％未満、
Ｃｒ：１８．０％以上、２４．０％未満、
Ｃｕ：０．８％超、１．５％未満、
Ｎｉ：１．８％超、４．０％未満、
Ｍｏ：０．２％以上、１．０％未満、
Ａｌ：０．００５％以上、０．０５０％以下、
を満たすことを特徴とする本発明のろう付け加工を有する部品用に使用されるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材。
（６）質量％で、更に
Ｖ：０．００１％以上、０．５％以下、
Ｔｉ：０．００１％以上、０．５％以下、
Ｎｂ：０．００１％以上、０．５％以下、
Ｚｒ：０．００１％以上、０．５％以下、
Ｈｆ：０．００１％以上、０．５％以下、
Ｗ：０．１％以上、３．０％以下、
Ｓｎ：０．０１％以上、１．０％以下、
Ｃｏ：０．０１％以上、１．０％以下、
Ｓｂ：０．００５％以上、０．３％以下、
Ｔａ：０．００１％以上、１．０％以下、
Ｇａ：０．０００２％以上、０．３％以下、
Ｍｇ：０．０００２％以上、０．０１％以下、
Ｂｉ：０．００１％以上、１．０％以下、
ＲＥＭ：０．００１％以上、０．２％以下、
の１種または２種以上を含有することを特徴とする本発明のろう付け加工を有する部品用に使用されるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材。
（７）車両に積載され、使用時の素材温度が４００℃以下である流路部品用及びそれに接合する部品用に使用される本発明のフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材。
（８）前記鋼材は鋼板または鋼管である、本発明のろう付け加工を有する部品用に使用されるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材。
（９）本発明のろう付け加工を有する部品用に使用されるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材を素材として含む車両部品。
（１０）本発明のろう付け加工を有する部品用に使用されるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材を素材として含む熱交換器。
（１１）本発明のろう付け加工を有する部品用に使用されるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材を素材として含む配管。
（１２）本発明のろう付け加工を有する部品用に使用されるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材を素材として含む流路用構造体。
（１３）本発明のろう付け加工を有する部品用に使用されるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材の製造方法であって、最終焼鈍を、１２００℃以下の範囲で行い、昇温過程における５００℃以上、９００℃以下の範囲の時間Ｔｕ（秒）が５秒以上、１００秒以下であり、９００℃以上の時間Ｔｈ（秒）が３０秒以上であり、冷却過程における９００℃以下、５００℃以上の範囲の時間Ｔｄ（秒）が１秒以上、４００秒以下であり、且つ、下記の式（III）を満たすことを特徴とする本発明のフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材の製造方法。
０．２０≦（Ｔｕ＋Ｔｄ）／Ｔｈ≦１０．００ …式（III）
本発明によれば、ろう付け加工性及びろう付け熱処理後の耐食性に優れたフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材とその製造方法を提供できる。
また、本発明によれば、耐食性に優れ高強度であるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材を、車両に積載され、使用時の素材温度が４００℃以下である流路部品用及びそれに接続する部品用、または、ろう付け加工を有する部品用に適用することができ、素材の薄手化による車両の軽量化等を可能とし、環境対策や部品の低コスト化等に大きな効果が得られる。
また、同様に車両用部品以外のろう付け加工を有する部品用に適用することにより、素材の薄手化により部品のコンパクト化、低コスト化、熱交換性能の向上等の効果が得られる。
また、本発明によれば、耐食性に優れ高強度であるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材を、車両に積載され、使用時の素材温度が４００℃以下である流路部品用及びそれに接続する部品用、または、ろう付け加工を有する部品用に適用することができ、素材の薄手化による車両の軽量化等を可能とし、環境対策や部品の低コスト化等に大きな効果が得られる。
また、同様に車両用部品以外のろう付け加工を有する部品用に適用することにより、素材の薄手化により部品のコンパクト化、低コスト化、熱交換性能の向上等の効果が得られる。
以下、本発明を詳細に説明する。
まず、本発明のフェライト‐オーステナイト二相ステンレス鋼材の、鋼組成の限定理由について説明する。ここで、鋼組成についての「％」は質量％を意味する。また、鋼組成の残部はＦｅ及び不可避的不純物である。
（Ｃ：０．００５％以上、０．０５０％以下）
Ｃは、オーステナイト相を安定化させる元素である。しかし、過度の添加は炭化物の形成により耐食性、靭性を低下させる。したがって、０．００５％以上、０．０５０％以下とする。更に、過度の低減はコスト増加を招き、また、過度の添加は溶接性を低下させることを考慮すると、下限は０．０１０％とすることが望ましく、上限は０．０３０％とすることが望ましい。
Ｃは、オーステナイト相を安定化させる元素である。しかし、過度の添加は炭化物の形成により耐食性、靭性を低下させる。したがって、０．００５％以上、０．０５０％以下とする。更に、過度の低減はコスト増加を招き、また、過度の添加は溶接性を低下させることを考慮すると、下限は０．０１０％とすることが望ましく、上限は０．０３０％とすることが望ましい。
（Ｎ：０．０５％以上、０．３０％以下）
Ｎは、オーステナイト相を安定化させる元素であり、また、拡散し易い元素であるためオーステナイト相の生成速度を向上する元素である。しかし、過度の添加は窒化物の形成により耐食性、靭性を低下させる。したがって、０．０５％以上、０．３０％以下とする。更に、オーステナイト相の強度、耐食性を高める元素であることを考慮すると、下限は０．１０％とすることが望ましい。また、過度の添加は製造時に気泡や窒化物による表面疵の発生を招き、製造性を低下させることを考慮すると、上限は０．２５％とすることが望ましい。より望ましい下限は０．１２％超である。より望ましい上限は、０．２０％未満である。
Ｎは、オーステナイト相を安定化させる元素であり、また、拡散し易い元素であるためオーステナイト相の生成速度を向上する元素である。しかし、過度の添加は窒化物の形成により耐食性、靭性を低下させる。したがって、０．０５％以上、０．３０％以下とする。更に、オーステナイト相の強度、耐食性を高める元素であることを考慮すると、下限は０．１０％とすることが望ましい。また、過度の添加は製造時に気泡や窒化物による表面疵の発生を招き、製造性を低下させることを考慮すると、上限は０．２５％とすることが望ましい。より望ましい下限は０．１２％超である。より望ましい上限は、０．２０％未満である。
（Ｓｉ：０．１％以上、１．５％以下）
Ｓｉは、脱酸剤として添加される元素である。しかし、過度の添加は靭性を低下させる。したがって、０．１％以上、１．５％以下とする。更に、過度の低減は脱酸不良や精錬コストの増加を招き、過度の添加は加工性を低下させることを考慮すると、下限は０．２％とすることが望ましく、上限は０．７％とすることが望ましい。
Ｓｉは、脱酸剤として添加される元素である。しかし、過度の添加は靭性を低下させる。したがって、０．１％以上、１．５％以下とする。更に、過度の低減は脱酸不良や精錬コストの増加を招き、過度の添加は加工性を低下させることを考慮すると、下限は０．２％とすることが望ましく、上限は０．７％とすることが望ましい。
（Ｍｎ：０．１％以上、７．０％以下）
Ｍｎは、脱酸剤として添加される元素であるとともに、Ｎの固溶度を上げ、窒化物の形成や脱窒を抑制する。しかし、過度の添加は耐食性を低下させる。したがって、０．１％以上、７．０％以下とする。更に、オーステナイト相を安定化させる元素であることを考慮すると、下限は１．０％とすることが望ましい。また、過度の添加は熱間加工性を低下させることを考慮すると、上限は５．５％とすることが望ましい。より望ましい下限は、２．０％超である。より望ましい上限は４．０％未満である。また、Ｍｎはろう付け熱処理時における脱窒によるオーステナイト相率の低下を抑制し、ろうの濡れ性を更に向上させると考えられる。この効果も考慮すると、最も望ましい下限は２．７％超である。
Ｍｎは、脱酸剤として添加される元素であるとともに、Ｎの固溶度を上げ、窒化物の形成や脱窒を抑制する。しかし、過度の添加は耐食性を低下させる。したがって、０．１％以上、７．０％以下とする。更に、オーステナイト相を安定化させる元素であることを考慮すると、下限は１．０％とすることが望ましい。また、過度の添加は熱間加工性を低下させることを考慮すると、上限は５．５％とすることが望ましい。より望ましい下限は、２．０％超である。より望ましい上限は４．０％未満である。また、Ｍｎはろう付け熱処理時における脱窒によるオーステナイト相率の低下を抑制し、ろうの濡れ性を更に向上させると考えられる。この効果も考慮すると、最も望ましい下限は２．７％超である。
（Ｐ：０．００５％以上、０．１００％以下）
Ｐは、後述のように、ろう付け時におけるろうの濡れ性を向上させると考えられる。しかし、過度の添加は靭性、溶接性を低下させる。したがって、０．００５％以上、０．１００％以下とする。更に、コスト、製造性を考慮すると、下限は０．０１０％とすることが望ましい。上限は０．０５０％とすることが望ましい。より望ましい下限は、０．０１５％超である。より望ましい上限は、０．０３０％である。
Ｐは、後述のように、ろう付け時におけるろうの濡れ性を向上させると考えられる。しかし、過度の添加は靭性、溶接性を低下させる。したがって、０．００５％以上、０．１００％以下とする。更に、コスト、製造性を考慮すると、下限は０．０１０％とすることが望ましい。上限は０．０５０％とすることが望ましい。より望ましい下限は、０．０１５％超である。より望ましい上限は、０．０３０％である。
（Ｓ：０．０００１％以上、０．０２００％以下）
Ｓは、後述のように、ろう付け熱処理時における脱窒を緩和すると考えられる。しかし、過度の添加は熱間加工性を低下させる。したがって、０．０００１％以上、０．０２００％以下とする。更に、コスト、製造性を考慮すると、下限は０．０００３％とすることが望ましい。上限は０．００５０％とすることが望ましい。より望ましい下限は、０．０００３％超である。より望ましい上限は、０．００２０％である。
Ｓは、後述のように、ろう付け熱処理時における脱窒を緩和すると考えられる。しかし、過度の添加は熱間加工性を低下させる。したがって、０．０００１％以上、０．０２００％以下とする。更に、コスト、製造性を考慮すると、下限は０．０００３％とすることが望ましい。上限は０．００５０％とすることが望ましい。より望ましい下限は、０．０００３％超である。より望ましい上限は、０．００２０％である。
（Ｃｒ：１８．０％以上、２８．０％以下）
Ｃｒは、基本的には耐食性を向上させる元素である。しかし、過度の添加はろう付け時におけるろうの濡れ性を低下させる。したがって、１８．０％以上、２８．０％以下とする。更に、強度を向上させる元素であることを考慮すると、下限は２０．０％とすることが望ましい。また、過度の添加は合金コストを増加させることを考慮すると、上限は２６．０％とすることが望ましい。より望ましい下限は、２０．０％超である。より望ましい上限は２４．０％未満である。
Ｃｒは、基本的には耐食性を向上させる元素である。しかし、過度の添加はろう付け時におけるろうの濡れ性を低下させる。したがって、１８．０％以上、２８．０％以下とする。更に、強度を向上させる元素であることを考慮すると、下限は２０．０％とすることが望ましい。また、過度の添加は合金コストを増加させることを考慮すると、上限は２６．０％とすることが望ましい。より望ましい下限は、２０．０％超である。より望ましい上限は２４．０％未満である。
（Ｃｕ：０．１％以上、３．０％以下）
Ｃｕは、耐食性を向上させる元素であるであるとともに、オーステナイト相を安定化させる元素である。しかし、過度の添加は熱間加工性を低下させる。したがって、０．１％以上、３．０％以下とする。更に、過度の添加は合金コストを増加させることを考慮すると、上限は２．０％とすることが望ましい。より望ましい下限は０．５％超であり、より望ましい上限は１．５％未満である。また、ＣｕはＣｕろうとなじみ易くし、ろうの濡れ性を更に向上させると考えられる。この効果も考慮すると、最も望ましい下限は、０．８％超である。
Ｃｕは、耐食性を向上させる元素であるであるとともに、オーステナイト相を安定化させる元素である。しかし、過度の添加は熱間加工性を低下させる。したがって、０．１％以上、３．０％以下とする。更に、過度の添加は合金コストを増加させることを考慮すると、上限は２．０％とすることが望ましい。より望ましい下限は０．５％超であり、より望ましい上限は１．５％未満である。また、ＣｕはＣｕろうとなじみ易くし、ろうの濡れ性を更に向上させると考えられる。この効果も考慮すると、最も望ましい下限は、０．８％超である。
（Ｎｉ：０．１％以上、８．０％以下）
Ｎｉは、耐食性を向上させる元素であるであるとともに、オーステナイト相を安定化させる元素である。しかし、過度の添加は合金コストを増加させる。したがって、０．１％以上、８．０％以下とする。更に、靭性を向上させる元素であることを考慮すると、下限は１．０％とすることが望ましい。また、更に合金コストを考慮すると、上限は５．０％とすることが望ましい。より望ましい下限は１．５％超である。より望ましい上限は４．０％未満である。また、ＮｉはＮｉろうとなじみ易くし、ろうの濡れ性を更に向上させると考えられる。この効果も考慮すると、最も望ましい下限は、１．８％超である。
Ｎｉは、耐食性を向上させる元素であるであるとともに、オーステナイト相を安定化させる元素である。しかし、過度の添加は合金コストを増加させる。したがって、０．１％以上、８．０％以下とする。更に、靭性を向上させる元素であることを考慮すると、下限は１．０％とすることが望ましい。また、更に合金コストを考慮すると、上限は５．０％とすることが望ましい。より望ましい下限は１．５％超である。より望ましい上限は４．０％未満である。また、ＮｉはＮｉろうとなじみ易くし、ろうの濡れ性を更に向上させると考えられる。この効果も考慮すると、最も望ましい下限は、１．８％超である。
（Ｍｏ：０．１％以上、５．０％以下）
Ｍｏは、耐食性を向上させる元素である。しかし、過度の添加は熱間加工性を低下させる。したがって、０．１％以上、５．０％以下とする。更に、過度の添加は合金コストを増加させることを考慮すると、上限は４．０％とすることが望ましい。より望ましい下限は、０．２％以上である。より望ましい上限は１．０％未満である。
Ｍｏは、耐食性を向上させる元素である。しかし、過度の添加は熱間加工性を低下させる。したがって、０．１％以上、５．０％以下とする。更に、過度の添加は合金コストを増加させることを考慮すると、上限は４．０％とすることが望ましい。より望ましい下限は、０．２％以上である。より望ましい上限は１．０％未満である。
（Ａｌ：０．００１％以上、０．０５０％以下）
Ａｌは、脱酸剤として添加される元素である。しかし、後述のように、ろう付け時におけるろうの濡れ性を低下させると考えられる。したがって、０．００１％以上、０．０５０％以下とする。更に、過度の低減は脱酸不良や精錬コストの増加を招き、過度の添加は溶接性の低下、窒化物形成による表面疵の発生、靭性の低下を招くことを考慮すると、下限は０．００５％とすることが望ましく、上限は０．０３０％とすることが望ましい。
Ａｌは、脱酸剤として添加される元素である。しかし、後述のように、ろう付け時におけるろうの濡れ性を低下させると考えられる。したがって、０．００１％以上、０．０５０％以下とする。更に、過度の低減は脱酸不良や精錬コストの増加を招き、過度の添加は溶接性の低下、窒化物形成による表面疵の発生、靭性の低下を招くことを考慮すると、下限は０．００５％とすることが望ましく、上限は０．０３０％とすることが望ましい。
（Ｂ：０．０００１％以上、０．０２００％以下）
Ｂは、後述のように、ろう付け熱処理時における脱窒を緩和すると考えられる。また、熱間加工性を向上させる元素である。しかし、過度の添加は溶接性を低下させる。したがって、０．０００１％以上、０．０２００％以下とする。更に、コスト、製造性を考慮すると、下限は０．００１０％とすることが望ましく、上限は０．０１００％とすることが望ましい。より望ましい下限は、０．００１０％超である。より望ましい上限は、０．００５０％以下である。
Ｂは、後述のように、ろう付け熱処理時における脱窒を緩和すると考えられる。また、熱間加工性を向上させる元素である。しかし、過度の添加は溶接性を低下させる。したがって、０．０００１％以上、０．０２００％以下とする。更に、コスト、製造性を考慮すると、下限は０．００１０％とすることが望ましく、上限は０．０１００％とすることが望ましい。より望ましい下限は、０．００１０％超である。より望ましい上限は、０．００５０％以下である。
（Ｃａ：０．０００１％以上、０．０１００％以下）
Ｃａは、熱間加工性を向上させる元素である。しかし、過度の添加は加工性を低下させる。したがって、０．０００１％以上、０．０１００％以下とする。更に、コスト、製造性を考慮すると、下限は０．００１０％とすることが望ましい。上限は０．００５０％とすることが望ましい。
Ｃａは、熱間加工性を向上させる元素である。しかし、過度の添加は加工性を低下させる。したがって、０．０００１％以上、０．０１００％以下とする。更に、コスト、製造性を考慮すると、下限は０．００１０％とすることが望ましい。上限は０．００５０％とすることが望ましい。
加えて、本発明では、Ｖ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ、Ｓｎ、Ｃｏ、Ｓｂ、Ｔａ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｂｉ、ＲＥＭの１種または２種以上を添加することにより、特性を更に向上させることができる。
（Ｖ：０．００１％以上、０．５％以下）
（Ｔｉ：０．００１％以上、０．５％以下）
（Ｎｂ：０．００１％以上、０．５％以下）
（Ｚｒ：０．００１％以上、０．５％以下）
（Ｈｆ：０．００１％以上、０．５％以下）
Ｖ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆは、熱間加工性を向上させる元素であるとともに、溶接時にＣ、Ｎと結合しＣｒ炭窒化物の形成を抑制し、溶接部の耐粒界腐食性を向上させる元素である。しかし、過度の添加は窒化物を形成し、表面疵の発生、靭性の低下を招き、加工性、製造性を低下させる場合もある。したがって、それぞれ０．００１％以上、０．５％以下とする。
（Ｔｉ：０．００１％以上、０．５％以下）
（Ｎｂ：０．００１％以上、０．５％以下）
（Ｚｒ：０．００１％以上、０．５％以下）
（Ｈｆ：０．００１％以上、０．５％以下）
Ｖ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆは、熱間加工性を向上させる元素であるとともに、溶接時にＣ、Ｎと結合しＣｒ炭窒化物の形成を抑制し、溶接部の耐粒界腐食性を向上させる元素である。しかし、過度の添加は窒化物を形成し、表面疵の発生、靭性の低下を招き、加工性、製造性を低下させる場合もある。したがって、それぞれ０．００１％以上、０．５％以下とする。
（Ｗ：０．１％以上、３．０％以下）
（Ｓｎ：０．０１％以上、１．０％以下）
（Ｃｏ：０．０１％以上、１．０％以下）
（Ｓｂ：０．００５％以上、０．３％以下）
（Ｔａ：０．００１％以上、１．０％以下）
（Ｇａ：０．０００２％以上、０．３％以下）
Ｗ、Ｓｎ、Ｃｏ、Ｓｂ、Ｔａ、Ｇａは、耐食性を向上させる元素である。しかし、過度の添加は靭性、加工性、溶接性、製造性を低下させる。したがって、Ｗは０．１％以上、３．０％以下、Ｓｎは０．０１％以上、１．０％以下、Ｃｏは０．０１％以上、１．０％以下、Ｓｂは０．００５％以上、０．３％以下、Ｔａは０．００１％以上、１．０％以下、Ｇａは０．０００２％以上、０．３％以下とする。
（Ｓｎ：０．０１％以上、１．０％以下）
（Ｃｏ：０．０１％以上、１．０％以下）
（Ｓｂ：０．００５％以上、０．３％以下）
（Ｔａ：０．００１％以上、１．０％以下）
（Ｇａ：０．０００２％以上、０．３％以下）
Ｗ、Ｓｎ、Ｃｏ、Ｓｂ、Ｔａ、Ｇａは、耐食性を向上させる元素である。しかし、過度の添加は靭性、加工性、溶接性、製造性を低下させる。したがって、Ｗは０．１％以上、３．０％以下、Ｓｎは０．０１％以上、１．０％以下、Ｃｏは０．０１％以上、１．０％以下、Ｓｂは０．００５％以上、０．３％以下、Ｔａは０．００１％以上、１．０％以下、Ｇａは０．０００２％以上、０．３％以下とする。
（Ｍｇ：０．０００２％以上、０．０１％以下）
Ｍｇは、脱酸元素として添加する場合がある他、スラブの組織を微細化させ、熱間加工性、成型性を向上させる元素である。しかし、過度の添加は溶接性、表面品質を低下させる。したがって、０．０００２％以上、０．０１％以下とする。
Ｍｇは、脱酸元素として添加する場合がある他、スラブの組織を微細化させ、熱間加工性、成型性を向上させる元素である。しかし、過度の添加は溶接性、表面品質を低下させる。したがって、０．０００２％以上、０．０１％以下とする。
（Ｂｉ：０．００１％以上、１．０％以下）
Ｂｉは、冷間圧延時に発生するローピングを抑制し、製造性を向上させる元素である。しかし、過度の添加は熱間加工性を低下させる。したがって、０．００１％以上、１．０％以下とする。
Ｂｉは、冷間圧延時に発生するローピングを抑制し、製造性を向上させる元素である。しかし、過度の添加は熱間加工性を低下させる。したがって、０．００１％以上、１．０％以下とする。
（ＲＥＭ：０．００１％以上、０．２％以下）
ＲＥＭ（希土類元素）は、鋼の清浄度を向上し、耐銹性、熱間加工性を向上させる元素である。しかし、過度の添加は合金コストの上昇と製造性の低下を招く。したがって、それぞれ０．００１％以上、０．２％以下とする。なお、ＲＥＭ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。ＲＥＭは単独で添加しても良いし、混合物の状態で添加しても良い。
ＲＥＭ（希土類元素）は、鋼の清浄度を向上し、耐銹性、熱間加工性を向上させる元素である。しかし、過度の添加は合金コストの上昇と製造性の低下を招く。したがって、それぞれ０．００１％以上、０．２％以下とする。なお、ＲＥＭ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。ＲＥＭは単独で添加しても良いし、混合物の状態で添加しても良い。
次に、オーステナイト相の面積率について説明する。
フェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼のろう付け加工性を向上させるためには、鋼に対するろうの濡れ性を向上させる必要がある。Ｃｕろう及びＮｉろうの濡れ性はフェライト系ステンレス鋼より、オーステナイト系ステンレス鋼の方が良好である。そのため、フェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼においては、オーステナイト相が濡れ性を向上させ、フェライト相が濡れ性を低下させ、オーステナイト相の面積率が大きい程濡れ性が向上する。また、オーステナイト相の面積率が過度に小さいと、Ｃｒ窒化物の形成による耐食性の低下、靭性不良を招く。また、オーステナイト相の面積率が過度に大きいと、耐応力腐食割れ性が低下する。したがって、オーステナイト相の面積率は、３０％以上、７０％以下とする。望ましい下限は、３５％以上である。望ましい上限は６５％以下である。
フェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼のオーステナイト相の面積率は、フェライトスコープで測定した値を用いる。フェライトスコープは、ヘルムートフィッシャー（Ｈｅｌｍｕｔ Ｆｉｓｃｈｅｒ）社製の、ＦＥＲＩＴＳＣＯＰＥ ＦＭＰ３０を用いる。
次に、各相中の各元素の含有量について説明する。
まず、フェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼のろう付け加工性を向上させるためには、上述のように鋼全体のろうの濡れ性を向上させることに加え、濡れ性の悪いフェライト相の濡れ性を向上させる必要がある。濡れ性を低下させる要因としては、鋼表面に形成されている酸化皮膜がある。ＦｅやＣｒの酸化皮膜を除去するために、ろう付けは、水素雰囲気中もしくは真空中で行われる。しかし、鋼中のＡｌは当該雰囲気でも僅かに含まれる水蒸気等により酸化し、過度なＣｒは酸化皮膜の除去を阻害し、濡れ性を低下させる。そのためフェライト‐オーステナイト二相ステンレス鋼の濡れ性を改善するためには、フェライト相中のＣｒ及びＡｌの濃化度を小さくすることが有効である。
一方でＣｒ及びＡｌは両者ともフェライト相に濃化する元素であるが、フェライト相中のＡｌの含有量は小さく、測定が困難である。そこで、フェライト相中のＡｌの含有量については、フェライト相中のＣｒの濃化度と相関があるものと仮定して、フェライト相中のＣｒの濃化度と濡れ性の関係を検討した。その結果、濡れ性を改善するためには式（i）を満たせばよいことを本出願人は確認した。
［％Ｃｒ＊Ｆ］／［％Ｃｒ］≦１．４０ …式（i）
また、ろうが濡れる際には、鋼とろうの界面のろう側に、鋼成分の影響を受けた、ミクロ的な液膜相が形成されていると、考えられる。鋼中のＰの含有量は大きい程、その液膜相中のＰの含有量は大きく、融点は低くなり、濡れ性を補助的に向上すると考えられる。つまり、Ｐの濃化度は大きいことがより望ましい。
また、上記の通り、フェライト相中のＡｌの含有量は小さいことが望ましい。しかし、フェライト相中のＡｌ及びＰの含有量は小さく、測定が困難である。
この場合、フェライト相中のＰ及びＡｌの含有量の規定法については以下の方法を例示できる。
フェライト相中のＣｒの濃化度と、Ａｌ及びＰの濃化度が同等であると仮定し、鋼中のＰ、Ａｌの含有量、およびフェライト相中のＣｒの濃化度を用いて規定する方法がある。この場合式（ii）を満たすことがより望ましい。
（［％Ｐ］−［％Ａｌ］）×［％Ｃｒ＊Ｆ］／［％Ｃｒ］≧−０．０１０ …式（ii）
但し、式中の［％元素記号］は鋼中の当該元素の含有量（質量％）、［％元素記号＊Ｆ］はフェライト相中の当該元素の含有量（質量％）を意味する。
なお、式（i）、式（ii）はいずれも濡れ性向上のためにフェライト相中のＣｒ、Ａｌ、Ｐの濃化度を直接間接に規定するものである。ただし、フェライト相中のＡｌ、ＰはＣｒと比べて含有量が小さく、測定が困難な割には濡れ性に及ぼす濃化度の影響がＣｒより小さい。よって、式（i）を少なくとも満たしていれば、濡れ性は向上する。
一方でＣｒ及びＡｌは両者ともフェライト相に濃化する元素であるが、フェライト相中のＡｌの含有量は小さく、測定が困難である。そこで、フェライト相中のＡｌの含有量については、フェライト相中のＣｒの濃化度と相関があるものと仮定して、フェライト相中のＣｒの濃化度と濡れ性の関係を検討した。その結果、濡れ性を改善するためには式（i）を満たせばよいことを本出願人は確認した。
［％Ｃｒ＊Ｆ］／［％Ｃｒ］≦１．４０ …式（i）
また、ろうが濡れる際には、鋼とろうの界面のろう側に、鋼成分の影響を受けた、ミクロ的な液膜相が形成されていると、考えられる。鋼中のＰの含有量は大きい程、その液膜相中のＰの含有量は大きく、融点は低くなり、濡れ性を補助的に向上すると考えられる。つまり、Ｐの濃化度は大きいことがより望ましい。
また、上記の通り、フェライト相中のＡｌの含有量は小さいことが望ましい。しかし、フェライト相中のＡｌ及びＰの含有量は小さく、測定が困難である。
この場合、フェライト相中のＰ及びＡｌの含有量の規定法については以下の方法を例示できる。
フェライト相中のＣｒの濃化度と、Ａｌ及びＰの濃化度が同等であると仮定し、鋼中のＰ、Ａｌの含有量、およびフェライト相中のＣｒの濃化度を用いて規定する方法がある。この場合式（ii）を満たすことがより望ましい。
（［％Ｐ］−［％Ａｌ］）×［％Ｃｒ＊Ｆ］／［％Ｃｒ］≧−０．０１０ …式（ii）
但し、式中の［％元素記号］は鋼中の当該元素の含有量（質量％）、［％元素記号＊Ｆ］はフェライト相中の当該元素の含有量（質量％）を意味する。
なお、式（i）、式（ii）はいずれも濡れ性向上のためにフェライト相中のＣｒ、Ａｌ、Ｐの濃化度を直接間接に規定するものである。ただし、フェライト相中のＡｌ、ＰはＣｒと比べて含有量が小さく、測定が困難な割には濡れ性に及ぼす濃化度の影響がＣｒより小さい。よって、式（i）を少なくとも満たしていれば、濡れ性は向上する。
次に、フェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼をろう付け熱処理を施す場合は、ろう付け熱処理後の耐食性が著しく低下しないことも重要である。Ｃｕろう付け及びＮｉろう付けの熱処理は、最高温度が１２００℃以下程度であり、この温度はフェライト相とオーステナイト相が共存する温度域である。そのため、耐食性を著しく低下させるような、フェライト相とオーステナイト相の相比の崩壊に至るとは考え難い。一方、ろう付け雰囲気は水素雰囲気もしくは真空であり、Ｎが不純物もしくはパージガスとして僅かに含まれるが、いずれも窒素分圧は非常に小さく、Ｎ含有量の大きいフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼は、脱窒する可能性がある。鋼中のＮはオーステナイト相の耐食性を向上する元素であり、また、オーステナイト相率を向上する元素である。そのため、脱窒すると、オーステナイト相の耐食性の低下や、フェライト‐オーステナイト相率の変化によって、適正な耐食性を維持する成分バランスを崩すことになる。ここで、鋼中のＭｎはＮの活量を低減するとともに、Ｎの固溶度を上げ、脱窒を抑制すると考えられる。Ｍｎはオーステナイト相中に濃化する元素である。つまり、Ｎ含有量の大きいオーステナイト相からの脱窒を抑制するためには、オーステナイト相中のＭｎの濃化度を大きくすることが有効である。したがって、式（iii）を満たすこととする。
１．０５≦［％Ｍｎ＊Ａ］／［％Ｍｎ］ …式（iii）
また、オーステナイト相中から雰囲気中に直接的に脱窒することに加え、フェライト相を経由してフェライト相から雰囲気中へと脱窒することも考えられる。そのため、オーステナイト相の過度なＭｎ濃化は、フェライト相中の過度なＭｎ希釈を招き、フェライト相を経由した脱窒を促進する。したがって、式（iv）を満たすこととする。
［％Ｍｎ＊Ａ］／［％Ｍｎ］≦１．８０ …式（iv）
更に、鋼中のＳやＢは表面活性元素であり、鋼表面の脱窒サイトに入ることで脱窒を緩和する可能性がある。Ｓ及びＢはフェライト相中に濃化する元素である。つまり、フェライト相を経由した脱窒を抑制するためには、フェライト相中のＳ及びＢの含有量を大きくすることが有効である。しかし、フェライト相中のＳ及びＢの含有量は小さく、測定が困難である。そこで、フェライト相中のＳ及びＢの含有量については式（i）と同様にフェライト相中のＣｒの濃化度と相関があるものと仮定してフェライト相中に濃化するＣｒの濃化度と耐食性の関係を検討した。その結果、耐食性を改善するためには、式（v）を満たせばよいことを本出願人は確認した。
１．０３≦［％Ｃｒ＊Ｆ］／［％Ｃｒ］ …式（v）
また、フェライト相中のＳ及びＢの含有量の規定法については、式（v）のようにＣｒの濃化度を用いて規定する方法が例示できる。
フェライト相中のＣｒの濃化度と、Ｓ及びＢの濃化度が同等であると仮定し、鋼中のＳ、Ｂの含有量およびフェライト相中のＣｒの濃化度を用いて規定する方法がある。この場合、式（vi）を満たすことが望ましい。
（［％Ｓ］＋［％Ｂ］）×［％Ｃｒ＊Ｆ］／［％Ｃｒ］≧０．００１０ …式（vi）
但し、式中の［％元素記号］は鋼中の当該元素の含有量（質量％）、［％元素記号＊Ｆ］はフェライト相中の当該元素の含有量（質量％）、［％元素記号＊Ａ］はオーステナイト相中の当該元素の含有量（質量％）を意味する。
なお、式（v）、式（vi）はいずれも耐食性向上のためにフェライト相中のＣｒ、Ｓ、Ｂの濃化度を直接間接に規定するものであるが、フェライト相中のＳ、ＢはＭｎと比べて含有量が小さく、測定が困難な割には耐食性に及ぼす濃化度の影響がＭｎより小さい。そのため、式（v）を少なくとも満たしていれば、耐食性は向上する。
１．０５≦［％Ｍｎ＊Ａ］／［％Ｍｎ］ …式（iii）
また、オーステナイト相中から雰囲気中に直接的に脱窒することに加え、フェライト相を経由してフェライト相から雰囲気中へと脱窒することも考えられる。そのため、オーステナイト相の過度なＭｎ濃化は、フェライト相中の過度なＭｎ希釈を招き、フェライト相を経由した脱窒を促進する。したがって、式（iv）を満たすこととする。
［％Ｍｎ＊Ａ］／［％Ｍｎ］≦１．８０ …式（iv）
更に、鋼中のＳやＢは表面活性元素であり、鋼表面の脱窒サイトに入ることで脱窒を緩和する可能性がある。Ｓ及びＢはフェライト相中に濃化する元素である。つまり、フェライト相を経由した脱窒を抑制するためには、フェライト相中のＳ及びＢの含有量を大きくすることが有効である。しかし、フェライト相中のＳ及びＢの含有量は小さく、測定が困難である。そこで、フェライト相中のＳ及びＢの含有量については式（i）と同様にフェライト相中のＣｒの濃化度と相関があるものと仮定してフェライト相中に濃化するＣｒの濃化度と耐食性の関係を検討した。その結果、耐食性を改善するためには、式（v）を満たせばよいことを本出願人は確認した。
１．０３≦［％Ｃｒ＊Ｆ］／［％Ｃｒ］ …式（v）
また、フェライト相中のＳ及びＢの含有量の規定法については、式（v）のようにＣｒの濃化度を用いて規定する方法が例示できる。
フェライト相中のＣｒの濃化度と、Ｓ及びＢの濃化度が同等であると仮定し、鋼中のＳ、Ｂの含有量およびフェライト相中のＣｒの濃化度を用いて規定する方法がある。この場合、式（vi）を満たすことが望ましい。
（［％Ｓ］＋［％Ｂ］）×［％Ｃｒ＊Ｆ］／［％Ｃｒ］≧０．００１０ …式（vi）
但し、式中の［％元素記号］は鋼中の当該元素の含有量（質量％）、［％元素記号＊Ｆ］はフェライト相中の当該元素の含有量（質量％）、［％元素記号＊Ａ］はオーステナイト相中の当該元素の含有量（質量％）を意味する。
なお、式（v）、式（vi）はいずれも耐食性向上のためにフェライト相中のＣｒ、Ｓ、Ｂの濃化度を直接間接に規定するものであるが、フェライト相中のＳ、ＢはＭｎと比べて含有量が小さく、測定が困難な割には耐食性に及ぼす濃化度の影響がＭｎより小さい。そのため、式（v）を少なくとも満たしていれば、耐食性は向上する。
上記のフェライト相中のＣｒ濃化度については、式（i）と式（v）をまとめると、式（I）を満たすこととなる。
１．０３≦［％Ｃｒ＊Ｆ］／［％Ｃｒ］≦１．４０ …式（I）
上記のオーステナイト相中のＭｎ濃化度については、式（iii）と式（iv）をまとめると、式（II）を満たすこととなる。
１．０５≦［％Ｍｎ＊Ａ］／［％Ｍｎ］≦１．８０ …式（II）
但し、式中の［％元素記号］は鋼中の当該元素の含有量（質量％）、［％元素記号＊Ｆ］はフェライト相中の当該元素の含有量（質量％）、［％元素記号＊Ａ］はオーステナイト相中の当該元素の含有量（質量％）を意味する。
１．０３≦［％Ｃｒ＊Ｆ］／［％Ｃｒ］≦１．４０ …式（I）
上記のオーステナイト相中のＭｎ濃化度については、式（iii）と式（iv）をまとめると、式（II）を満たすこととなる。
１．０５≦［％Ｍｎ＊Ａ］／［％Ｍｎ］≦１．８０ …式（II）
但し、式中の［％元素記号］は鋼中の当該元素の含有量（質量％）、［％元素記号＊Ｆ］はフェライト相中の当該元素の含有量（質量％）、［％元素記号＊Ａ］はオーステナイト相中の当該元素の含有量（質量％）を意味する。
なお、フェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼の、フェライト相中のＣｒ、及びオーステナイト相中のＭｎの含有量は、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）で測定する。ＥＰＭＡは日本電子株式会社（ＪＥＯＬ Ｌｔｄ．）製ＪＸＡ―８２３０型を用いる。電子銃はＬａＢ６を用い、分析条件は加速電圧１５ｋＶ、照射電流１２５ｎＡとし、ビーム直径は１μｍ未満の最小サイズを狙い本装置では０μｍと設定する。分光器は日本電子株式会社（ＪＥＯＬ Ｌｔｄ．）製ＸＭ―８６０３０型を用いる。分光結晶はＬｉＦを用い、ＣｒＫα線およびＭｎＫα線の相対強度を求め、検量線を用いて濃度に換算する。フェライト相中のＣｒ含有量測定用の検量線試料としては、ＳＵＳ４３０をベースにＣｒ含有量を質量％で１８％、２４％、２８％に変化させたフェライト系ステンレス鋼の試料を作製する。この３つの検量線試料を用いて検量線を作製する。オーステナイト相中のＭｎ含有量測定用の検量線試料としては、ＳＵＳ３０４をベースにＭｎ含有量を質量％で０．１％、１％、３％、６％、１０％、１５％に変化させたオーステナイト系ステンレス鋼の試料を作製する。この内から、フェライト・オーステナイト系二相ステンレス鋼のＭｎ含有量に近い、Ｍｎ含有量の検量線試料３つを選択して用い、検量線を作製する。ただし、分析したいフェライト・オーステナイト系二相ステンレス鋼のＭｎ含有量が、使用する３つの検量線試料の、Ｍｎ含有量の範囲に入るようにする。また、Ｍｎ含有量が０．０％であるフェライト・オーステナイト系二相ステンレス鋼は、オーステナイト相中のＭｎ含有量も０．０％とする。なお、検量線試料のＣｒ含有量およびＭｎ含有量は、ＪＩＳ Ｇ １２５８規定のＩＣＰ発光分光分析方法で、小数点以下第２位まで分析した値を正値として使用する。フェライト・オーステナイト系二相ステンレス鋼の、各相中のＣｒおよびＭｎの含有量の分析する位置は、次の様にする。供試材の断面の板厚中心付近を、０．２μｍピッチでマップ分析することで、元素分布状態を調べる。Ｃｒ含有量が高い相がフェライト相で、Ｃｒ含有量が低い相がオーステナイト相である。フェライト相を５ヶ所選び、各フェライト相の中心付近のＣｒ含有量を定量点分析で測定する。また、オーステナイト相も５ヶ所選び、各オーステナイト相の中心付近のＭｎ含有量を定量点分析で測定する。点分析する相は他相の影響を受けないように比較的大きめな相を選び、偏析や介在物がある場合はそれらより離れた相を選ぶ。板厚中心部の偏析や介在物が顕著である場合は、板厚の１／４部付近で測定しても良い。各相５ヶ所の平均値を各相中のＣｒおよびＭｎの含有量とする。
次に、製造方法について説明する。
本発明のフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材は、例えば鋼板または鋼管であるため、以下の説明では鋼板の製造方法および鋼管の製造方法を例に説明する。
本発明のフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材は、例えば鋼板または鋼管であるため、以下の説明では鋼板の製造方法および鋼管の製造方法を例に説明する。
本発明の鋼板の製造方法については、フェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼を製造する一般的な工程を採用できる。一般に、転炉又は電気炉で溶鋼とし、ＡＯＤ（Argon-Oxygen-Decarburization）炉やＶＯＤ（Vacuum-Oxygen-Decarburization）炉などで精練して、連続鋳造法又は造塊法で鋼片とした後、熱間圧延−熱延板の焼鈍−酸洗−冷間圧延−仕上げ焼鈍−酸洗の工程を経て製造される。必要に応じて、熱延板の焼鈍を省略してもよいし、冷間圧延−仕上げ焼鈍−酸洗を繰り返し行ってもよい。
熱間圧延及び熱延板の焼鈍工程の条件は一般的条件で良く、例えば熱延加熱温度１０００℃以上、１３００℃以下、熱延板焼鈍温度９００℃以上、１２００℃以下等で行うことができる。但し、本発明は熱間圧延及び熱延板の焼鈍については製造条件を特徴とするものではなく、その製造条件は限定されるものではない。そのため、製造された鋼が本発明の効果が得られる限りにおいて、熱延条件、熱延板焼鈍の有無、熱延板焼鈍温度、雰囲気、冷延条件などは適宜選択することができる。また、仕上酸洗前の処理は一般的な処理を行って良く、例えば、ショットブラストや研削ブラシなどの機械的処理や、溶融ソルト処理や中性塩電解処理などの化学的処理を行うことができる。また、冷延、焼鈍後に調質圧延やテンションレベラーを付与しても構わない。更に、製品板厚についても、要求部材厚に応じて選択すれば良い。
熱間圧延及び熱延板の焼鈍工程の条件は一般的条件で良く、例えば熱延加熱温度１０００℃以上、１３００℃以下、熱延板焼鈍温度９００℃以上、１２００℃以下等で行うことができる。但し、本発明は熱間圧延及び熱延板の焼鈍については製造条件を特徴とするものではなく、その製造条件は限定されるものではない。そのため、製造された鋼が本発明の効果が得られる限りにおいて、熱延条件、熱延板焼鈍の有無、熱延板焼鈍温度、雰囲気、冷延条件などは適宜選択することができる。また、仕上酸洗前の処理は一般的な処理を行って良く、例えば、ショットブラストや研削ブラシなどの機械的処理や、溶融ソルト処理や中性塩電解処理などの化学的処理を行うことができる。また、冷延、焼鈍後に調質圧延やテンションレベラーを付与しても構わない。更に、製品板厚についても、要求部材厚に応じて選択すれば良い。
本発明の鋼管の製造方法については、ステンレス鋼管を製造する一般的な工程を採用できる。鋼板を素材とした電気抵抗溶接、ＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接、レーザー溶接等の通常のステンレス鋼管の製造方法によって溶接管として製造して良い。必要に応じて、溶接部のビード研削、鋼管表面の機械的処理や化学的処理、焼鈍を行っても良い。
最終焼鈍は鋼の再結晶及び圧延及び加工によるひずみの除去として重要な工程である。ただし、フェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼では、オーステナイト相の面積率、フェライト相中のＣｒ及びオーステナイト相中のＭｎの含有量にも影響すると考えられる。ここで、最終焼鈍とは、鋼板又は鋼管の製造工程で最終的に行った仕上げ焼鈍である。つまり、鋼板の最終焼鈍は鋼板の製造工程で最終的に行った焼鈍である。鋼管の最終焼鈍は、鋼管の製造工程で最終的に行った焼鈍、又は、その焼鈍が無い場合は、鋼板の製造工程で最終的に行った焼鈍となる。
焼鈍温度が低く、焼鈍時間が短いと、再結晶やひずみ除去が不十分となるが、焼鈍温度が過度に高いと、フェライト相の過剰な成長を促すと考えられる。したがって、最終焼鈍は、１２００℃以下の範囲で行い、９００℃以上の時間Ｔｈ（秒）を３０秒以上とする。また、フェライト相とオーステナイト相への各元素の分配は時間の経過に伴い進行し、Ｃｒはフェライト相中へ、Ｍｎはオーステナイト相中へ、時間の経過とともに拡散していく。しかし、高温程、フェライト相の比率は増加し、フェライト相中のＣｒは希釈され、オーステナイト相の比率は低下し、オーステナイト相中のＭｎは過度に濃化される。そのため、フェライト相中のＣｒの濃化度を高め、オーステナイト相中のＭｎを過度に濃化させないためには、９００℃以上の時間に対する５００℃以上、９００℃以下の範囲の時間の比率を大きくすれば良いと考えられる。一方、９００℃以上の時間に対する５００℃以上、９００℃以下の範囲の時間の比率は、過度に大きいと、フェライト相中のＣｒは過度に濃化され、オーステナイト相中のＭｎは希釈される。したがって、上述の式（I）及び式（II）を満足させるためには、昇温過程における５００℃以上、９００℃以下の範囲の時間Ｔｕ（秒）、９００℃以上の時間Ｔｈ（秒）、冷却過程における９００℃以下、５００℃以上の範囲の時間Ｔｄ（秒）からなる下記式（III）を満たすこととする。
０．２０≦（Ｔｕ＋Ｔｄ）／Ｔｈ≦１０．００ …式（III）
また、昇温にかける時間が過度に小さいと、鋼の温度上昇ムラによる品質ムラが発生し、降温にかける時間が過度に小さいと形状劣化が発生することがある。一方、昇温及び降温にかける時間が過度に大きいと、σ相の析出による靱性の低下や、生産性の低下を招く。したがって、昇温過程における５００℃以上、９００℃以下の範囲の時間Ｔｕ（秒）を５秒以上、１００秒以下、冷却過程における９００℃以下、５００℃以上の範囲の時間Ｔｄ（秒）を１秒以上、４００秒以下とすると好ましい。
０．２０≦（Ｔｕ＋Ｔｄ）／Ｔｈ≦１０．００ …式（III）
また、昇温にかける時間が過度に小さいと、鋼の温度上昇ムラによる品質ムラが発生し、降温にかける時間が過度に小さいと形状劣化が発生することがある。一方、昇温及び降温にかける時間が過度に大きいと、σ相の析出による靱性の低下や、生産性の低下を招く。したがって、昇温過程における５００℃以上、９００℃以下の範囲の時間Ｔｕ（秒）を５秒以上、１００秒以下、冷却過程における９００℃以下、５００℃以上の範囲の時間Ｔｄ（秒）を１秒以上、４００秒以下とすると好ましい。
（用途）
本発明のフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材は、ろう付け加工性及びろう付け熱処理後の耐食性が要求される部材であれば、特に適用対象は限定されない。例を挙げると、車両部品、熱交換機、配管、流路用構造体の素材として用いることができる。
車両部品としては、車両に積載され、使用時の素材温度が４００℃以下である流路部品用及びそれに接続する部品用、または、部品の素材に適用できる。具体的には、自動車、バス、トラック、二輪車、建設車両、農業車両、産業車両、鉄道車両等の車両に積載され、使用時の素材温度が４００℃以下である、水、油、空気、燃料、排ガス、高圧でない水素等の配管または流路用構造体及びそれらに接合する締結用、固定用、保護用等の部品であってろう付け加工を有する部品、または、前記車両用部品以外のろう付け加工を有する部品であり、前記部品の例としては、車両のエンジン、ターボ、燃料タンク等の周辺に付属するウォータパイプ、オイルパイプ、エアパイプ、フューエルチューブ、デリバリーチューブ、ジョイントパイプ、燃料給油管、水素配管、素材温度が４００℃以下であるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）クーラー部品、排気系部品、これら配管または流路用構造体に接合するフランジ、ステイ、ブランケット、カバー等がある。
熱交換機としては、冷暖房、給湯器、家電、燃料電池等に付属する熱交換器が挙げられる。
配管や流路用構造体としては、車両部品以外の各種配管等及び流路用構造体も挙げられる。
本発明のフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材は、ろう付け加工性及びろう付け熱処理後の耐食性が要求される部材であれば、特に適用対象は限定されない。例を挙げると、車両部品、熱交換機、配管、流路用構造体の素材として用いることができる。
車両部品としては、車両に積載され、使用時の素材温度が４００℃以下である流路部品用及びそれに接続する部品用、または、部品の素材に適用できる。具体的には、自動車、バス、トラック、二輪車、建設車両、農業車両、産業車両、鉄道車両等の車両に積載され、使用時の素材温度が４００℃以下である、水、油、空気、燃料、排ガス、高圧でない水素等の配管または流路用構造体及びそれらに接合する締結用、固定用、保護用等の部品であってろう付け加工を有する部品、または、前記車両用部品以外のろう付け加工を有する部品であり、前記部品の例としては、車両のエンジン、ターボ、燃料タンク等の周辺に付属するウォータパイプ、オイルパイプ、エアパイプ、フューエルチューブ、デリバリーチューブ、ジョイントパイプ、燃料給油管、水素配管、素材温度が４００℃以下であるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）クーラー部品、排気系部品、これら配管または流路用構造体に接合するフランジ、ステイ、ブランケット、カバー等がある。
熱交換機としては、冷暖房、給湯器、家電、燃料電池等に付属する熱交換器が挙げられる。
配管や流路用構造体としては、車両部品以外の各種配管等及び流路用構造体も挙げられる。
以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
（実施例１）
表１に示す成分組成を有する供試材（本発明例Ａから発明例Ｐまで、比較例Ｑから比較例ＡＡまで）を真空溶解炉で溶製し、１２００℃に加熱後熱間圧延を行い板厚４．５ｍｍの熱延鋼板とした。熱延鋼板を１０００℃で焼鈍し、酸洗した後に板厚１．５ｍｍまで冷間圧延し、その後、表２−１および表２−３に記載の条件の仕上焼鈍を行い、酸洗を行った。このようにして得られた冷延焼鈍酸洗板を供試材として、オーステナイト相の面積率の測定、フェライト相中のＣｒ及びオーステナイト相中のＭｎの含有量の測定、ろう付け加工性の評価、ろう付け熱処理後の耐食性の評価を行った。
表１に示す成分組成を有する供試材（本発明例Ａから発明例Ｐまで、比較例Ｑから比較例ＡＡまで）を真空溶解炉で溶製し、１２００℃に加熱後熱間圧延を行い板厚４．５ｍｍの熱延鋼板とした。熱延鋼板を１０００℃で焼鈍し、酸洗した後に板厚１．５ｍｍまで冷間圧延し、その後、表２−１および表２−３に記載の条件の仕上焼鈍を行い、酸洗を行った。このようにして得られた冷延焼鈍酸洗板を供試材として、オーステナイト相の面積率の測定、フェライト相中のＣｒ及びオーステナイト相中のＭｎの含有量の測定、ろう付け加工性の評価、ろう付け熱処理後の耐食性の評価を行った。
（面積率および含有量測定）
オーステナイト相の面積率は、供試材の表面を上述した条件の下、フェライトスコープで測定して求めた。フェライト相中のＣｒ及びオーステナイト相中のＭｎの含有量は、供試材の断面を上述した条件の下、ＥＰＭＡで分析して求めた。
オーステナイト相の面積率は、供試材の表面を上述した条件の下、フェライトスコープで測定して求めた。フェライト相中のＣｒ及びオーステナイト相中のＭｎの含有量は、供試材の断面を上述した条件の下、ＥＰＭＡで分析して求めた。
（ろう付け加工性評価）
供試材のろう付け加工性を評価するために、供試材からなる上板と下板に一定の隙間を付与して、その隙間にろうを浸透させた際のフィレット形状を評価した。なお、フィレットとは隙間からはみ出したろうのことである。
具体的には、まず供試材から長さ１０ｍｍ、幅３０ｍｍの上板と長さ３０ｍｍ、幅５０ｍｍの下板を切り出し、上板を下板の上部中央に重ね、２枚の隙間間隔が０．３ｍｍとなるような試験片を作製した。隙間形成材としては、板厚０．３ｍｍのＳＵＳ３０４板を使用し、上板の幅方向端部の下に隙間形成材を入れて、それぞれの板がずれないよう溶接で固定した。上板の片側の長さ方向端部の下に、ＪＩＳ Ｚ ３２６２に規定されるＣｕろうである、ＢＣｕ−１Ａを０．９ｇ塗布し、それを純水素雰囲気中で１１５０℃まで加熱し、１分間保持した後冷却した。冷却後、試験片の幅方向中央部を切断し、断面観察することでフィレット形状を評価した。ろうが十分隙間に充填されて、隙間からはみ出しているものをフィレット形状良好とした。ろうが隙間からはみ出していないものや、ろうが隙間からはみ出しているが、隙間出口付近でろうが充填しきれておらず、切り欠きと成り得る隙間が残っているものをフィレット形状不良とした。なお、ＮｉろうはＣｕろうよりろう付け性が良好であるため、ろう付け加工性の評価は基本的に上記のようにＣｕろうで行った。但し、本発明例については、ＪＩＳ Ｚ ３２６５に規定されるＮｉろうであるＢＮｉ−５を用いて、フィレット形状が良好であることを確認した。
供試材のろう付け加工性を評価するために、供試材からなる上板と下板に一定の隙間を付与して、その隙間にろうを浸透させた際のフィレット形状を評価した。なお、フィレットとは隙間からはみ出したろうのことである。
具体的には、まず供試材から長さ１０ｍｍ、幅３０ｍｍの上板と長さ３０ｍｍ、幅５０ｍｍの下板を切り出し、上板を下板の上部中央に重ね、２枚の隙間間隔が０．３ｍｍとなるような試験片を作製した。隙間形成材としては、板厚０．３ｍｍのＳＵＳ３０４板を使用し、上板の幅方向端部の下に隙間形成材を入れて、それぞれの板がずれないよう溶接で固定した。上板の片側の長さ方向端部の下に、ＪＩＳ Ｚ ３２６２に規定されるＣｕろうである、ＢＣｕ−１Ａを０．９ｇ塗布し、それを純水素雰囲気中で１１５０℃まで加熱し、１分間保持した後冷却した。冷却後、試験片の幅方向中央部を切断し、断面観察することでフィレット形状を評価した。ろうが十分隙間に充填されて、隙間からはみ出しているものをフィレット形状良好とした。ろうが隙間からはみ出していないものや、ろうが隙間からはみ出しているが、隙間出口付近でろうが充填しきれておらず、切り欠きと成り得る隙間が残っているものをフィレット形状不良とした。なお、ＮｉろうはＣｕろうよりろう付け性が良好であるため、ろう付け加工性の評価は基本的に上記のようにＣｕろうで行った。但し、本発明例については、ＪＩＳ Ｚ ３２６５に規定されるＮｉろうであるＢＮｉ−５を用いて、フィレット形状が良好であることを確認した。
（耐食性測定）
供試材のろう付け熱処理後の耐食性を評価するために、供試材のろう付け熱処理前の孔食電位とろう付け熱処理後の孔食電位を測定した。ろう付け熱処理としては、純水素雰囲気中で１１５０℃まで加熱し、１分間保持した後冷却した。孔食電位は、ＪＩＳ Ｇ ０５７７で規定されるステンレス鋼の孔食電位測定方法に従い、Ａｒ脱気下の３０℃、１ｍｏｌ／Ｌ塩化ナトリウム水溶液中で、孔食発生電位Ｖ'Ｃ１００を測定することにより、評価した。但し、ろう付け熱処理による脱窒等は供試材の表層部に影響していると考えられる。そのため、供試材の表面処理として、研磨、不動態化処理、直前研磨のいずれも実施せず、孔食電位を測定した。ろう付け熱処理前の孔食電位が、ＳＵＳ３０４の孔食電位より低くなる０．２０Ｖ未満のものは不良とした。また、ろう付け熱処理前の孔食電位が０．２０Ｖ以上のものは、ろう付け熱処理後の孔食電位が、０．２０Ｖ未満となるものは不良とし、ＳＵＳ３１６の孔食電位より高くなる０．７０Ｖ超となるものは良好とした。ろう付け熱処理後の孔食電位が０．２０Ｖ以上、０．７０Ｖ以下のものは、ろう付け熱処理後の孔食電位が、ろう付け熱処理前の孔食電位より３０％以上低下するものを、不良とした。
結果を表２−１、表２−２、表２−３、表２−４に示す。
供試材のろう付け熱処理後の耐食性を評価するために、供試材のろう付け熱処理前の孔食電位とろう付け熱処理後の孔食電位を測定した。ろう付け熱処理としては、純水素雰囲気中で１１５０℃まで加熱し、１分間保持した後冷却した。孔食電位は、ＪＩＳ Ｇ ０５７７で規定されるステンレス鋼の孔食電位測定方法に従い、Ａｒ脱気下の３０℃、１ｍｏｌ／Ｌ塩化ナトリウム水溶液中で、孔食発生電位Ｖ'Ｃ１００を測定することにより、評価した。但し、ろう付け熱処理による脱窒等は供試材の表層部に影響していると考えられる。そのため、供試材の表面処理として、研磨、不動態化処理、直前研磨のいずれも実施せず、孔食電位を測定した。ろう付け熱処理前の孔食電位が、ＳＵＳ３０４の孔食電位より低くなる０．２０Ｖ未満のものは不良とした。また、ろう付け熱処理前の孔食電位が０．２０Ｖ以上のものは、ろう付け熱処理後の孔食電位が、０．２０Ｖ未満となるものは不良とし、ＳＵＳ３１６の孔食電位より高くなる０．７０Ｖ超となるものは良好とした。ろう付け熱処理後の孔食電位が０．２０Ｖ以上、０．７０Ｖ以下のものは、ろう付け熱処理後の孔食電位が、ろう付け熱処理前の孔食電位より３０％以上低下するものを、不良とした。
結果を表２−１、表２−２、表２−３、表２−４に示す。
本発明例１から発明例１６までは、成分組成及び最終焼鈍条件が本発明の規定の範囲内であった。オーステナイト相の面積率、フェライト相中のＣｒの濃化度である式（I）、及びオーステナイト相中のＭｎの濃化度である、式（II）を満足しており、ろう付け後のフィレット形状及びろう付け熱処理後の孔食電位ともに良好であった。
比較例１７、１８、１９は、それぞれＣ、Ｎ、Ｍｎが適正範囲の上限を外れており、比較例２２、２５は、それぞれＣｒ、Ｍｏが適正範囲の下限を外れており、ろう付け熱処理前の孔食電位が不良であった。
比較例２０は、Ｐが適正範囲の下限を外れており、比較例２３、２６は、それぞれＣｒ、Ａｌが適正範囲の上限を外れており、ろう付け後のフィレット形状が不良である。
比較例２１、２７は、それぞれＳ、Ｂが適正範囲の下限を外れており、ろう付け熱処理後の孔食電位が不良であった。
比較例２４は、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｎｉの下限を外れており、オーステナイト相の面積率が下限を外れ、ろう付け後のフィレット形状、及びろう付け熱処理前の孔食電位が不良であった。
比較例２９、３１は、成分組成は本発明の規定の範囲内である。ただし、最終焼鈍条件である式（III）が適正範囲の上限を外れており、フェライト相中のＣｒの濃化度である式（I）の上限、及びオーステナイト相中のＭｎの濃化度である、式（II）の下限を外れていた。ろう付け後のフィレット形状及びろう付け熱処理後の孔食電位が不良であった。
比較例３０は、成分組成は本発明の規定の範囲内であるが、最終焼鈍条件である式（III）が適正範囲の下限を外れており、フェライト相中のＣｒの濃化度である式（I）の下限、及びオーステナイト相中のＭｎの濃化度である式（II）の上限を外れていた。ろう付け熱処理後の孔食電位が不良であった。
比較例２８は、成分組成は本発明の規定の範囲内であるが、最終焼鈍温度の上限を外れており、オーステナイト相の面積率が下限を外れ、ろう付け後のフィレット形状及びろう付け熱処理前の孔食電位が不良であった。
なお、本発明例１から発明例１６までについては、Ｎｉろうを用いてろう付け後のフィレット形状も評価しているが、いずれも良好であった。
なお、参考までに表２−２および表２−４には式（ii）及び、式（vi）の左辺の計算結果も示した。その結果、比較例の中で、ろう付け後のフィレット形状が不良のものの中に式（ii）の範囲を外れているものがあった（比較例２０、２３、２４、２６、２８、２９、３１）。また、ろう付け熱処理後の孔食電位が不良のものの中に、式（vi）の範囲を外れているものがあった（比較例２１、２７、３０）。一方で、本発明例１から発明例１６までには式（ii）と式（vi）の範囲を外れているものはなかった。
比較例１７、１８、１９は、それぞれＣ、Ｎ、Ｍｎが適正範囲の上限を外れており、比較例２２、２５は、それぞれＣｒ、Ｍｏが適正範囲の下限を外れており、ろう付け熱処理前の孔食電位が不良であった。
比較例２０は、Ｐが適正範囲の下限を外れており、比較例２３、２６は、それぞれＣｒ、Ａｌが適正範囲の上限を外れており、ろう付け後のフィレット形状が不良である。
比較例２１、２７は、それぞれＳ、Ｂが適正範囲の下限を外れており、ろう付け熱処理後の孔食電位が不良であった。
比較例２４は、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｎｉの下限を外れており、オーステナイト相の面積率が下限を外れ、ろう付け後のフィレット形状、及びろう付け熱処理前の孔食電位が不良であった。
比較例２９、３１は、成分組成は本発明の規定の範囲内である。ただし、最終焼鈍条件である式（III）が適正範囲の上限を外れており、フェライト相中のＣｒの濃化度である式（I）の上限、及びオーステナイト相中のＭｎの濃化度である、式（II）の下限を外れていた。ろう付け後のフィレット形状及びろう付け熱処理後の孔食電位が不良であった。
比較例３０は、成分組成は本発明の規定の範囲内であるが、最終焼鈍条件である式（III）が適正範囲の下限を外れており、フェライト相中のＣｒの濃化度である式（I）の下限、及びオーステナイト相中のＭｎの濃化度である式（II）の上限を外れていた。ろう付け熱処理後の孔食電位が不良であった。
比較例２８は、成分組成は本発明の規定の範囲内であるが、最終焼鈍温度の上限を外れており、オーステナイト相の面積率が下限を外れ、ろう付け後のフィレット形状及びろう付け熱処理前の孔食電位が不良であった。
なお、本発明例１から発明例１６までについては、Ｎｉろうを用いてろう付け後のフィレット形状も評価しているが、いずれも良好であった。
なお、参考までに表２−２および表２−４には式（ii）及び、式（vi）の左辺の計算結果も示した。その結果、比較例の中で、ろう付け後のフィレット形状が不良のものの中に式（ii）の範囲を外れているものがあった（比較例２０、２３、２４、２６、２８、２９、３１）。また、ろう付け熱処理後の孔食電位が不良のものの中に、式（vi）の範囲を外れているものがあった（比較例２１、２７、３０）。一方で、本発明例１から発明例１６までには式（ii）と式（vi）の範囲を外れているものはなかった。
以上の結果から、本発明で規定する条件を満たすフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼が、極めて優れたろう付け加工性、及びろう付け熱処理後の耐食性を有することが明らかになった。
（実施例２）
実施例１では、本発明のフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼の組成範囲等の条件と、ろう付け加工性及びろう付け熱処理後の耐食性との関係を明らかにした。
一方で、経済性を考慮すると、合金コスト、製造コスト、製造性、ろうの濡れ性が更に優れた範囲にすることが望ましい。合金コストの観点からはＣｒ、Ｎｉ、Ｍｏの添加量を抑制することが望ましい。製造コストおよび製造性の観点からは特にＳｉ、Ａｌの下限範囲を上げ、Ｍｎ、Ｃｕの添加量を抑制することが望ましい。また、Ｂ、Ｃａの添加量の下限範囲を上げ、Ｎの添加量を抑制することも場合によっては望ましい。また、ろう付け加工性に問題ない場合であっても、ろうの濡れ性が更に向上することは、ろう材使用量の低減やより複雑なろう付け構造設計を可能とするため、経済性が向上すると考えられる。ろうの濡れ性の観点からは、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕの下限範囲を上げることが望ましい。
実施例１では、本発明のフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼の組成範囲等の条件と、ろう付け加工性及びろう付け熱処理後の耐食性との関係を明らかにした。
一方で、経済性を考慮すると、合金コスト、製造コスト、製造性、ろうの濡れ性が更に優れた範囲にすることが望ましい。合金コストの観点からはＣｒ、Ｎｉ、Ｍｏの添加量を抑制することが望ましい。製造コストおよび製造性の観点からは特にＳｉ、Ａｌの下限範囲を上げ、Ｍｎ、Ｃｕの添加量を抑制することが望ましい。また、Ｂ、Ｃａの添加量の下限範囲を上げ、Ｎの添加量を抑制することも場合によっては望ましい。また、ろう付け加工性に問題ない場合であっても、ろうの濡れ性が更に向上することは、ろう材使用量の低減やより複雑なろう付け構造設計を可能とするため、経済性が向上すると考えられる。ろうの濡れ性の観点からは、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕの下限範囲を上げることが望ましい。
そこで、ろうの濡れ性を更に向上する本発明の効果を奏する条件をより明らかなものとするため、上述のろう付け加工性の評価で、ろう付け後のフィレット形成が良好であった成分組成、及び最終焼鈍条件の冷延焼鈍板を供試材として、ろうの濡れ広がり性を評価した。
具体的には表１に示す成分組成を有する供試材（本発明例Ａから本発明例Ｐまで）を真空溶解炉で溶製し、１２００℃に加熱後熱間圧延を行い板厚４．５ｍｍの熱延鋼板とした。熱延鋼板を１０００℃で焼鈍し、酸洗した後に板厚１．５ｍｍまで冷間圧延し、その後、全てに表２−１に記載のＮｏ．１の最終焼鈍条件で仕上焼鈍を行い、酸洗を行った。このようにして得られた冷延焼鈍酸洗板を供試材として、ろうの濡れ広がり性を評価した。
具体的には表１に示す成分組成を有する供試材（本発明例Ａから本発明例Ｐまで）を真空溶解炉で溶製し、１２００℃に加熱後熱間圧延を行い板厚４．５ｍｍの熱延鋼板とした。熱延鋼板を１０００℃で焼鈍し、酸洗した後に板厚１．５ｍｍまで冷間圧延し、その後、全てに表２−１に記載のＮｏ．１の最終焼鈍条件で仕上焼鈍を行い、酸洗を行った。このようにして得られた冷延焼鈍酸洗板を供試材として、ろうの濡れ広がり性を評価した。
（ろうの濡れ広がり性評価）
ろう付け加工性の評価が良好であった成分組成、及び最終焼鈍条件の供試材の、ろうの濡れ性を評価するために、供試材の表面での、ＮｉろうまたはＣｕろうの濡れ拡がり性を評価した。
具体的には、まず供試材から長さ５０ｍｍ、幅５０ｍｍの試験片を切出し、その試験片上にＮｉろうまたはＣｕろうを直径５ｍｍの円状に０．１ｇ塗布した。ＮｉろうとしてはＪＩＳ Ｚ ３２６５に規定されるＮｉろうであるＢＮｉ−５を、ＣｕろうとしてはＪＩＳ Ｚ ３２６２に規定されるＣｕろうであるＢＣｕ−１Ａを用いた。ろう付け炉としては真空炉を用い、加熱時は真空引き及び窒素ガスパージにより炉内圧力が約３０Ｐａとなるように調整した。Ｎｉろうを塗布した試験片は１２００℃まで加熱し、Ｃｕろうを塗布した試験片は１１５０℃まで加熱し、保持時間はいずれも１０分とした。冷却後、試験後のろうの面積を画像解析により求め、その面積を加熱前のろう塗布面積で割った値をろう拡がり係数とした。つまり、ろう拡がり係数は（試験後のろうの面積）／（直径５ｍｍの円の面積）となる。Ｎｉろうの濡れ性については、ろう拡がり係数が９．０以上となるものは良好、９．５以上となるものは更に良好とした。Ｃｕろうの濡れ性については、ろう拡がり係数が４．０以上となるものは良好、５．０以上となるものは更に良好とした。なお、本評価で用いた供試材、ろう材、真空炉、ろう付け熱処理条件を用い、上述のろう付け加工性の評価でフィレット形状も評価しているが、いずれもフィレット形状は良好であった。
結果を表３に示す。
ろう付け加工性の評価が良好であった成分組成、及び最終焼鈍条件の供試材の、ろうの濡れ性を評価するために、供試材の表面での、ＮｉろうまたはＣｕろうの濡れ拡がり性を評価した。
具体的には、まず供試材から長さ５０ｍｍ、幅５０ｍｍの試験片を切出し、その試験片上にＮｉろうまたはＣｕろうを直径５ｍｍの円状に０．１ｇ塗布した。ＮｉろうとしてはＪＩＳ Ｚ ３２６５に規定されるＮｉろうであるＢＮｉ−５を、ＣｕろうとしてはＪＩＳ Ｚ ３２６２に規定されるＣｕろうであるＢＣｕ−１Ａを用いた。ろう付け炉としては真空炉を用い、加熱時は真空引き及び窒素ガスパージにより炉内圧力が約３０Ｐａとなるように調整した。Ｎｉろうを塗布した試験片は１２００℃まで加熱し、Ｃｕろうを塗布した試験片は１１５０℃まで加熱し、保持時間はいずれも１０分とした。冷却後、試験後のろうの面積を画像解析により求め、その面積を加熱前のろう塗布面積で割った値をろう拡がり係数とした。つまり、ろう拡がり係数は（試験後のろうの面積）／（直径５ｍｍの円の面積）となる。Ｎｉろうの濡れ性については、ろう拡がり係数が９．０以上となるものは良好、９．５以上となるものは更に良好とした。Ｃｕろうの濡れ性については、ろう拡がり係数が４．０以上となるものは良好、５．０以上となるものは更に良好とした。なお、本評価で用いた供試材、ろう材、真空炉、ろう付け熱処理条件を用い、上述のろう付け加工性の評価でフィレット形状も評価しているが、いずれもフィレット形状は良好であった。
結果を表３に示す。
供試材のＮｉ含有量が質量％で１．８％超、Ｍｎ含有量が２．７％以下であるＡ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｍ、Ｎ、Ｏ、ＰはＮｉろうの濡れ性が良好であった。
供試材のＮｉ含有量が質量％で１．８％超、Ｍｎ含有量が２．７％超であるＢ、Ｃ、ＬはＮｉろうの濡れ性が更に良好であった。
供試材のＣｕ含有量が質量％で０．８％超、Ｍｎ含有量が２．７％以下であるＡ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｍ、ＯはＣｕろうの濡れ性が良好であった。
供試材のＣｕ含有量が質量％で０．８％超、Ｍｎ含有量が２．７％超であるＣ、ＬはＣｕろうの濡れ性が更に良好であった。
供試材のＮｉ含有量が質量％で１．８％超、Ｍｎ含有量が２．７％超であるＢ、Ｃ、ＬはＮｉろうの濡れ性が更に良好であった。
供試材のＣｕ含有量が質量％で０．８％超、Ｍｎ含有量が２．７％以下であるＡ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｍ、ＯはＣｕろうの濡れ性が良好であった。
供試材のＣｕ含有量が質量％で０．８％超、Ｍｎ含有量が２．７％超であるＣ、ＬはＣｕろうの濡れ性が更に良好であった。
以上の結果から、本発明で規定する条件を満たすフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼が、更に優れたろうの濡れ性を有する条件が明らかになった。具体的な条件は以下の組成である。
Ｎｉ：１．８％超
Ｍｎ：２．７％超
Ｃｕ：０．８％超
Ｎｉ：１．８％超
Ｍｎ：２．７％超
Ｃｕ：０．８％超
本発明によれば、耐食性に優れ高強度であるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材を、車両に積載され、使用時の素材温度が４００℃以下である流路部品用及びそれに接続する部品用、または、ろう付け加工を有する部品の素材に適用でき、素材の薄手化による車両の軽量化等を可能とし、環境対策や部品の低コスト化等に大きな効果が得られる。また、同様に車両用部品以外のろう付け加工を有する部品用に適用することにより、素材の薄手化により部品のコンパクト化、低コスト化、熱交換性能の向上等の効果が得られる。適用部品の詳細は、自動車、バス、トラック、二輪車、建設車両、農業車両、産業車両、鉄道車両等の車両に積載され、使用時の素材温度が４００℃以下である、水、油、空気、燃料、排ガス、高圧でない水素等の配管または流路用構造体及びそれらに接合する締結用、固定用、保護用等の部品であってろう付け加工を有する部品、または、前記車両用部品以外のろう付け加工を有する部品であり、前記部品の例としては、車両のエンジン、ターボ、燃料タンク等の周辺に付属するウォータパイプ、オイルパイプ、エアパイプ、フューエルチューブ、デリバリーチューブ、ジョイントパイプ、燃料給油管、水素配管、素材温度が４００℃以下であるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）クーラー部品、排気系部品、これら配管または流路用構造体に接合するフランジ、ステイ、ブランケット、カバー等がある。また、車両部品以外では、冷暖房、給湯器、家電、燃料電池等に付属する熱交換器やそれ以外の各種配管等及び流路用構造体がある。また、本発明はＣｕろう及びＮｉろうによるろう付け用途を対象としているが、これら以外のろう材を使用したろう付けも、ろうの濡れ及び、ろう付け熱処理後の耐食性の変化は、基本的には同様の物理現象によると考えられる。そのため、本発明は、Ｃｕろう及びＮｉろう以外のろう材を使用する用途においても適用可能である。例えば、りん銅ろう、銀ろう、金ろう、パラジウムろう、アルミニウムろう等がある。
Claims (13)
- 質量％で、
Ｃ：０．００５％以上、０．０５０％以下、
Ｎ：０．０５％以上、０．３０％以下、
Ｓｉ：０．１％以上、１．５％以下、
Ｍｎ：０．１％以上、７．０％以下、
Ｐ：０．００５％以上、０．１００％以下、
Ｓ：０．０００１％以上、０．０２００％以下、
Ｃｒ：１８．０％以上、２８．０％以下、
Ｃｕ：０．１％以上、３．０％以下、
Ｎｉ：０．１％以上、８．０％以下、
Ｍｏ：０．１％以上、５．０％以下、
Ａｌ：０．００１％以上、０．０５０％以下、
Ｂ：０．０００１％以上、０．０２００％以下、
Ｃａ：０．０００１％以上、０．０１００％以下、
を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、オーステナイト相の面積率が３０％以上、７０％以下であり、下記の式（I）及び式（II）を満たすことを特徴とするろう付け加工を有する部品用に使用されるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材。
１．０３≦［％Ｃｒ＊Ｆ］／［％Ｃｒ］≦１．４０ …式（I）
１．０５≦［％Ｍｎ＊Ａ］／［％Ｍｎ］≦１．８０ …式（II）
但し、式（I）及び式（II）中の［％元素記号］は鋼中の当該元素の含有量（質量％）、［％元素記号＊Ｆ］はフェライト相中の当該元素の含有量（質量％）、［％元素記号＊Ａ］はオーステナイト相中の当該元素の含有量（質量％）を意味する。 - 質量％で、以下の組成の少なくとも１つを満たすことを特徴とする、請求項１に記載のろう付け加工を有する部品用に使用されるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材。
Ｃｒ：２４．０％未満、
Ｎｉ：４．０％未満、
Ｍｏ：１．０％未満 - 質量％で、
Ｓｉ：０．２％以上、
Ｍｎ：４．０％未満、
Ｃｕ：１．５％未満、
Ａｌ：０．００５％以上、
を満たすことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のろう付け加工を有する部品用に使用されるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材。 - 質量％で、
Ｍｎ：２．７％超、
Ｎｉ：１．８％超、
Ｃｕ：０．８％超、
を満たすことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のろう付け加工を有する部品用に使用されるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材。 - 質量％で、
Ｓｉ：０．２％以上、１．５％以下、
Ｍｎ：２．７％超、４．０％未満、
Ｃｒ：１８．０％以上、２４．０％未満、
Ｃｕ：０．８％超、１．５％未満、
Ｎｉ：１．８％超、４．０％未満、
Ｍｏ：０．２％以上、１．０％未満、
Ａｌ：０．００５％以上、０．０５０％以下、
を満たすことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のろう付け加工を有する部品用に使用されるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材。 - 質量％で、更に
Ｖ：０．００１％以上、０．５％以下、
Ｔｉ：０．００１％以上、０．５％以下、
Ｎｂ：０．００１％以上、０．５％以下、
Ｚｒ：０．００１％以上、０．５％以下、
Ｈｆ：０．００１％以上、０．５％以下、
Ｗ：０．１％以上、３．０％以下、
Ｓｎ：０．０１％以上、１．０％以下、
Ｃｏ：０．０１％以上、１．０％以下、
Ｓｂ：０．００５％以上、０．３％以下、
Ｔａ：０．００１％以上、１．０％以下、
Ｇａ：０．０００２％以上、０．３％以下、
Ｍｇ：０．０００２％以上、０．０１％以下、
Ｂｉ：０．００１％以上、１．０％以下、
ＲＥＭ：０．００１％以上、０．２％以下、
の１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のろう付け加工を有する部品用に使用されるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材。 - 車両に積載され、使用時の素材温度が４００℃以下である流路部品用及びそれに接合する部品用に使用される請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のろう付け加工を有する部品用に使用されるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材。
- 前記鋼材は鋼板または鋼管である、請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のろう付け加工を有する部品用に使用されるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材。
- 請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のろう付け加工を有する部品用に使用されるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材を素材として含む車両部品。
- 請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のろう付け加工を有する部品用に使用されるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材を素材として含む熱交換器。
- 請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のろう付け加工を有する部品用に使用されるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材を素材として含む配管。
- 請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のろう付け加工を有する部品用に使用されるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材を素材として含む流路用構造体。
- 請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載のろう付け加工を有する部品用に使用されるフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材の製造方法であって、最終焼鈍を、１２００℃以下の範囲で行い、昇温過程における５００℃以上、９００℃以下の範囲の時間Ｔｕ（秒）が５秒以上、１００秒以下であり、９００℃以上の時間Ｔｈ（秒）が３０秒以上であり、冷却過程における９００℃以下、５００℃以上の範囲の時間Ｔｄ（秒）が１秒以上、４００秒以下であり、且つ、下記の式（III）を満たすことを特徴とするフェライト‐オーステナイト系二相ステンレス鋼材の製造方法。
０．２０≦（Ｔｕ＋Ｔｄ）／Ｔｈ≦１０．００ …式（III）
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