JP7584533B2 - フェライト系ステンレス鋼及び排ガス用部品 - Google Patents

Description

本発明はフェライト系ステンレス鋼及び排ガス用部品に関する。より具体的には、高温水蒸気雰囲気下において、耐赤スケール性に優れるフェライト系ステンレス鋼、及びそのフェライト系ステンレス鋼を素材として得られた排ガス用部品に関する。
本願は、２０２０年１０月２３日に、日本に出願された特願２０２０－１７８３０２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

ステンレス鋼は、排ガス経路部材、ストーブ燃焼機材、燃料電池用部材、またはプラント関連材などの用途に用いられる場合、通常３００～９００℃の高温まで加熱される。また上記の用途では、水蒸気が含まれる環境下で当該ステンレス鋼が用いられるため、赤スケール（Ｆｅ系酸化物）が生成することがある。この生成した赤スケールは、場合によっては飛散することで他部品へ付着し悪影響を及ぼす可能性があることに加え、酸化による減肉で高温強度を低下させる虞がある。

そのため、高温水蒸気雰囲気下において、耐赤スケール性を有するフェライト系ステンレス鋼が所望される。従来、耐赤スケール性を向上させるために様々な方法が知られている。

特許文献１および特許文献２には、Ｓｉを添加することにより、Ｃｒの拡散を促進させてＣｒ系酸化物の生成量を向上させ、酸化被膜を強化することが記載されている。これにより、特許文献１および特許文献２に記載の発明は耐水蒸気酸化性および耐赤スケール性を向上させている。

日本国特開２００３－１６０８４４号公報 日本国特開２００３－１６０８４２号公報

上述のような従来技術は、鋼中のＣｒおよびＳｉに着目し、鋼中のＣｒおよびＳｉの含有量を適正化するものである。しかしながら、このような合金元素の添加での制御は、製造性の悪化、コストの上昇を招く。そこで、本発明者らは、合金元素の添加以外の方法での耐赤スケール性向上について検討した。具体的には、本発明者らは、耐赤スケール性の向上のため、ステンレス鋼の表面における特定組成の酸化物に着目した。

本発明は、優れた耐赤スケール性を有するフェライト系ステンレス鋼及びそのフェライト系ステンレス鋼を素材とした、優れた耐赤スケール性を有する排ガス用部品を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための、本発明の要旨は以下の通りである。
[１]本発明の一態様に係るフェライト系ステンレス鋼は、化学組成として、０．０５質量％以上２．５０質量％以下のＳｉ、０．０５質量％以上１．５０質量％以下のＭｎ、０．０２５質量％以下のＣ、０．０４０質量％以下のＰ、０．００３質量％以下のＳ、０．０２５質量％以下のＮ、０．０１質量％以上０．５０質量％以下のＮｉ、１０．５０質量％以上２５．００質量％以下のＣｒ、０．０１質量％以上１．８０質量％以下のＣｕ、０．００２質量％以上０．２００質量％以下のＡｌ、０．００１質量％以上１．００質量％以下のＮｂ、０質量％以上２．５質量％以下のＷ、０質量％以上３．００質量％以下のＭｏ、０質量％以上０．５００質量％以下のＴｉ、０質量％以上０．０１００質量％以下のＢ、０質量％以上０．００３０質量％以下のＣａ、０質量％以上０．５０質量％以下のＨｆ、０質量％以上０．４０質量％以下のＺｒ、０質量％以上０．５０質量％以下のＳｂ、０質量％以上０．３０質量％以下のＣｏ、０質量％以上１．０質量％以下のＴａ、０質量％以上１．００質量％以下のＳｎ、０質量％以上０．３０質量％以下のＧａ、０質量％以上０．５０質量％以下のＶ、０質量％以上０．００３質量％以下のＭｇ、および０質量％以上０．２０質量％以下のＲＥＭを含有し、残部にＦｅおよび不純物を含み、表面において、Ａｌを５質量％以上含有した酸化物、およびＳｉを５質量％以上含有した酸化物のうち少なくとも一方の酸化物が存在し、かつ、観察視野において前記表面に存在する前記酸化物のうち下記式（１）で表される径Ｄが０．１μｍ以上２．０μｍ以下である酸化物の個数が、９３μｍ^２当たり１０個以上である。
Ｄ＝（Ｄｍａｘ＋Ｄｍｉｎ）／２ ・・・（１）
（前記式（１）中、Ｄｍａｘは前記表面における前記酸化物の最大径であり、Ｄｍｉｎは前記表面における前記酸化物の最小径である。）

上記構成によれば、優れた耐赤スケール性を有するフェライト系ステンレス鋼を実現することができる。

[２][１]に記載のフェライト系ステンレス鋼は、前記表面について、Ｄ６５光源を拡散照明方式で使用し、前記表面の法線に対して８°の方向で受光することにより、視野角：１０°視野、測定時間：１秒で測定されるＣＩＥ １９７６ 明度Ｌ^＊が６０以上であってもよい。

上記構成によれば、優れた意匠性を有するフェライト系ステンレス鋼を実現することができる。

[３][１]または[２]に記載のフェライト系ステンレス鋼は、前記化学組成が、０．０１質量％以上２．５質量％以下のＷ、０．０１質量％以上３．００質量％以下のＭｏ、０．００１質量％以上０．５００質量％以下のＴｉ、０．０００２質量％以上０．０１００質量％以下のＢ、０．０００２質量％以上０．００３０質量％以下のＣａ、０．００１質量％以上０．５０質量％以下のＨｆ、０．０１質量％以上０．４０質量％以下のＺｒ、０．００５質量％以上０．５０質量％以下のＳｂ、０．０１質量％以上０．３０質量％以下のＣｏ、０．００１質量％以上１．０質量％以下のＴａ、０．００２質量％以上１．００質量％以下のＳｎ、０．０００２質量％以上０．３０質量％以下のＧａ、０．０１質量％以上０．５０質量％以下のＶ、０．０００３質量％以上０．００３質量％以下のＭｇ、および０．００１質量％以上０．２０質量％以下のＲＥＭのうちの１種または２種以上を含有してもよい。

上記構成によれば、鋼板の加工性、高温強度、耐食性、耐酸化性、フェライト系ステンレス鋼を使用して製造される成形品の二次加工性等を向上させることができる。

[４][１]～[３]のいずれかに記載のフェライト系ステンレス鋼は、３００～９００℃の雰囲気で１００時間以上保持された後の、表面から１．０μｍまでの範囲において、単位質量％で、Ｃｒ含有量を［Ｃｒ］、Ｓｉ含有量を［Ｓｉ］、Ａｌ含有量を［Ａｌ］としたとき、以下の式（２）を満たしてもよい。
［Ｃｒ］＋［Ｓｉ］＋［Ａｌ］≧１８．０…（２）

[５]本発明の別の態様に係るフェライト系ステンレス鋼では、表面から１．０μｍまでの範囲において、単位質量％で、Ｃｒ含有量を［Ｃｒ］、Ｓｉ含有量を［Ｓｉ］、Ａｌ含有量を［Ａｌ］としたとき、以下の式（２）を満たす。
３６．７≧［Ｃｒ］＋［Ｓｉ］＋［Ａｌ］≧１８．０…（２）

[６]本発明の一態様に係る排ガス用部品は、［１］～［５］のいずれかに記載のフェライト系ステンレス鋼を含む。

本発明の上記態様によれば、優れた耐赤スケール性を有するフェライト系ステンレス鋼及び優れた耐赤スケール性を有する排ガス用部品を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼の製造方法の一例を示すフローチャートである。 実施例の鋼材Ｎｏ．６のフェライト系ステンレス鋼の表面のＳＥＭ写真の例を示す図である。 実施例の鋼材Ｎｏ．８のフェライト系ステンレス鋼の表面のＳＥＭ写真の例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼（本実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼）、本実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼の製造方法、本実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼を素材として得られる排ガス用部品（本実施形態に係る排ガス用部品）について説明する。以下の記載は、発明の趣旨をより良く理解させるためのものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、本明細書において、「Ａ～Ｂ」は、Ａ以上Ｂ以下であることを示している。

また、本明細書において、「ステンレス鋼」との用語は、具体的な形状が限定されないステンレス鋼材を意味する。このステンレス鋼材としては、例えば、鋼板、鋼管、条鋼、などが挙げられる。

＜＜フェライト系ステンレス鋼＞＞
＜化学組成＞
本発明の一実施形態におけるフェライト系ステンレス鋼が含有する成分の組成（化学組成）は、以下のとおりである。当該フェライト系ステンレス鋼は、以下に示す各成分以外は、鉄（Ｆｅ）、および／または、原料から、あるいは製造工程において混入し得る少量の不純物（不純物）からなる。

（クロム：Ｃｒ）
Ｃｒは、不動態被膜を形成し、耐食性を確保するために必須の元素である。また、耐赤スケール性を確保するためにも有効である。この効果を得るため、Ｃｒ含有量は１０．５０質量％以上である。Ｃｒ含有量は、好ましくは１２．５０質量％以上である。
一方、Ｃｒを過度に含有すると、材料コストが上昇するとともに、靭性低下の要因となる。そのため、Ｃｒ含有量は、２５．００質量％以下である。Ｃｒ含有量は、好ましくは２３．００質量％以下である。

（ケイ素：Ｓｉ）
Ｓｉは、耐赤スケール性の改善に有効な元素である。この効果を得るため、Ｓｉ含有量は０．０５質量％以上である。Ｓｉ含有量は、好ましくは０．１０質量％以上である。
一方、Ｓｉを過度に含有すると、靭性や加工性が低下する要因となる。そのため、Ｓｉ含有量は２．５０質量％以下である。Ｓｉ含有量は、好ましくは、２．００質量％以下である。

（銅：Ｃｕ）
Ｃｕは、高温強度確保のために含有させる元素である。この効果を得るため、Ｃｕ含有量は０．０１質量％以上である。Ｃｕ含有量は好ましくは０．０２質量％以上である。
一方、Ｃｕを過度に含有すると、フェライト相が不安定化するとともに、材料コストが上昇する。そのため、Ｃｕ含有量は１．８０質量％以下である。Ｃｕ含有量は、好ましくは、１．６０質量％以下である。

（ニオブ：Ｎｂ）
Ｎｂは、高温強度確保のために含有させる元素である。この効果を得るため、Ｎｂ含有量は０．００１％以上である。Ｎｂ含有量は、好ましくは０．０５質量％以上、より好ましくは０．１０質量％以上である。
一方、Ｎｂを過度に含有すると、加工性および靭性が劣化する可能性がある。そのため、Ｎｂ含有量は、１．００質量％以下である。Ｎｂ含有量は、好ましくは、０．７０質量％以下であり、より好ましくは、０．４５質量％以下である。

（マンガン：Ｍｎ）
Ｍｎは、フェライト系ステンレス鋼において、スケールの密着性を向上させる元素である。この効果を得るため、Ｍｎ含有量は、０．０５質量％以上である。Ｍｎ含有量は、好ましくは０．１０質量％以上である。
一方、Ｍｎを過度に含有すると、フェライト相が不安定化するとともに腐食起点となるＭｎＳの発生が促進される。そのため、Ｍｎ含有量は、１．５０質量％以下とする。Ｍｎ含有量は、好ましくは、１．２０質量％以下である。

（ニッケル：Ｎｉ）
Ｎｉは、フェライト系ステンレス鋼の耐食性を向上させる元素である。この効果を得るため、Ｎｉ含有量は０．０１質量％以上である。Ｎｉ含有量は、好ましくは０．０５質量％以上である。
一方、Ｎｉを過度に含有すると、フェライト相が不安定化するとともに、材料コストが上昇する。そのため、Ｎｉ含有量は０．５０質量％以下である。Ｎｉ含有量は、好ましくは、０．３０質量％以下である。

（炭素：Ｃ）
Ｃが過度に含有されると、フェライト系ステンレス鋼中の炭化物量が増加し、鋼の耐食性が低下する。そのため、Ｃ含有量は０．０２５質量％以下である。Ｃ含有量は好ましくは０．０２０質量％以下である。
Ｃ含有量は少ないほど好ましく、０％でもよいが、Ｃ含有量を必要以上に低下させると、コストが上昇するので、Ｃ含有量を０．００２質量％以上としてもよい。

（リン：Ｐ）
Ｐが過度に含有されると、フェライト系ステンレス鋼の加工性が低下する。そのため、Ｐ含有量は０．０４０質量％以下である。Ｐ含有量は、好ましくは、０．０３０質量％以下である。Ｐ含有量は少ないほど好ましく、０％でもよいが、Ｐ含有量を必要以上に低下させると、コストが上昇するので、Ｐ含有量を０．００１質量％以上としてもよい。

（硫黄：Ｓ）
Ｓが過度に含有されると、フェライト系ステンレス鋼において腐食起点の発生が促進される。そのため、Ｓ含有量は０．００３質量％以下である。Ｓ含有量は、好ましくは、０．００２質量％以下である。Ｓ含有量は少ないほど好ましく、０％でもよいが、Ｓ含有量を必要以上に低下させると、コストが上昇するので、Ｓ含有量を０．０００１質量％以上としてもよい。

（窒素：Ｎ）
Ｎが過度に含有されると、Ｎが他の元素と窒化物を形成して、フェライト系ステンレス鋼の硬質化を招く。そのため、Ｎ含有量は０．０２５質量％以下である。Ｎ含有量は、好ましくは０．０２０質量％以下である。Ｎ含有量は少ないほど好ましく、０％でもよいが、Ｎ含有量を必要以上に低下させると、コストが上昇するので、Ｎ含有量を０．００３質量％以上としてもよい。

（アルミニウム：Ａｌ）
Ａｌは、フェライト系ステンレス鋼の耐食性を向上させるとともに、耐赤スケール性を改善するために有効な元素である。また、Ａｌは製鋼時の脱酸剤として有効な元素である。これらの効果を得るため、Ａｌ含有量は０．００２質量％以上である。Ａｌ含有量は、好ましくは０．００８質量％以上である。
一方、Ａｌを過度に含有すると、表面品質が劣化する可能性がある。そのため、Ａｌ含有量は０．２００質量％以下である。

（その他の成分）
本発明の一実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼は、０．０１質量％以上２．５質量％以下のＷ、０．０１質量％以上３．００質量％以下のＭｏ、０．００１質量％以上０．５００質量％以下のＴｉ、０．０００２質量％以上０．０１００質量％以下のＢ、０．０００２質量％以上０．００３０質量％以下のＣａ、０．００１質量％以上０．５０質量％以下のＨｆ、０．０１質量％以上０．４０質量％以下のＺｒ、０．００５質量％以上０．５０質量％以下のＳｂ、０．０１質量％以上０．３０質量％以下のＣｏ、０．００１質量％以上１．０質量％以下のＴａ、０．００２質量％以上１．００質量％以下のＳｎ、０．０００２質量％以上０．３０質量％以下のＧａ、０．０１質量％以上０．５０質量％以下のＶ、０．００１質量％以上０．２０質量％以下のＲＥＭおよび０．０００３質量％以上０．００３質量％以下のＭｇのうちの１種または２種以上を更に含有していてもよい。また、本実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼は、ＲＥＭとして、０．２０質量％以下、好ましくは０．１０質量％以下のＬａ、または、０．２０質量％以下、好ましくは０．０５質量％以下のＣｅを含有していてもよい。
ただし、これらの元素の含有は必須ではないので、その含有量は０％でもよく、後述する範囲未満の含有量であってもよい。

（タングステン：Ｗ）
Ｗは、高温強度確保のために含有させてもよい元素である。この効果を得る場合、Ｗ含有量は０．０１質量％以上であることが好ましい。より好ましくは０．１質量％以上である。
一方、Ｗを過度に含有すると、材料コストが上昇する。そのため、本実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼では、Ｗ含有量は２．５質量％以下である。Ｗ含有量は、好ましくは１．５質量％以下であり、より好ましくは１．３質量％以下である。

（モリブデン：Ｍｏ）
Ｍｏは、高温強度および耐赤スケール性確保のために含有させてもよい元素である。この効果を得る場合、Ｍｏ含有量は０．０１質量％以上であることが好ましい。
一方、Ｍｏを過度に含有すると硬質化し、加工性が低下するとともに材料コストが上昇する。そのため、Ｍｏ含有量は、３．００質量％以下である。Ｍｏ含有量は、好ましくは、２．５０質量％以下である。

（チタン：Ｔｉ）
Ｔｉは、Ｃおよび／またはＮと反応することにより、フェライト系ステンレス鋼を９００～１０００℃においてフェライト系単相にすることができ、耐赤スケール性および加工性を向上させる元素である。そのため、含有させてもよい。この効果を得る場合、Ｔｉ含有量は０．００１質量％以上であることが好ましい。Ｔｉ含有量は、好ましくは０．０１０質量％以上、より好ましくは０．０５０質量％以上である。
一方、Ｔｉを過度に含有すると、加工性および表面品質が劣化する可能性がある。そのため、Ｔｉ含有量は、０．５００質量％以下である。Ｔｉ含有量は、好ましくは、０．３００質量％以下であり、より好ましくは、０．２５０質量％以下である。

（ホウ素：Ｂ）
Ｂは、フェライト系ステンレス鋼を使用して製造された成形品の二次加工性を向上させる元素である。この効果を得る場合、Ｂ含有量は０．０００２質量％以上であることが好ましい。
一方、Ｂを過剰に含有させると、Ｃｒ_２Ｂ等の化合物が形成されやすくなり、耐赤スケール性が劣化する可能性がある。そのため、Ｂ含有量は、０．０１００質量％以下である。Ｂ含有量は、好ましくは０．００８０質量％以下、０．００３０質量％以下である。

（カルシウム：Ｃａ）
Ｃａは、耐高温酸化性を促進する元素である。そのため、必要に応じてＣａを含有させてもよい。この効果を得る場合、Ｃａ含有量は０．０００２質量％以上であることが好ましい。
一方、Ｃａの過度な含有は耐食性の低下を招く。そのため、Ｃａ含有量は０．００３０質量％以下である。

（ハフニウム：Ｈｆ）
Ｈｆは耐食性、高温強度および耐酸化性を向上させる元素である。必要に応じてＨｆを含有させてもよい。この効果を得る場合、Ｈｆ含有量は０．００１質量％以上であることが好ましい。Ｈｆ含有量はより好ましくは０．０１質量％以上である。
一方、Ｈｆの過度な含有は加工性および製造性の低下を招く虞がある。そのため、Ｈｆ含有量は０．５０質量％以下である。

（ジルコニウム：Ｚｒ）
Ｚｒは、高温強度、耐食性および耐高温酸化性を向上させる元素である。そのため、必要に応じてＺｒを含有させてもよい。この効果を得る場合、Ｚｒ含有量は０．０１質量％以上であることが好ましい。
一方、Ｚｒの過度な含有は加工性、製造性の低下を招く。そのため、Ｚｒ含有量は０．４０質量％以下である。

（アンチモン：Ｓｂ）
Ｓｂは、高温強度を向上させる元素である。そのため、必要に応じてＳｂを含有させてもよい。この効果を得る場合、Ｓｂ含有量は０．００５質量％以上であることが好ましい。Ｓｂ含有量は、より好ましくは０．０１質量％以上である。
一方、Ｓｂの過度な含有により溶接性、靭性が低下する。そのためＳｂ含有量は０．５０質量％以下である。

（コバルト：Ｃｏ）
Ｃｏは、高温強度を向上させる元素である。そのため、必要に応じてＣｏを含有させてもよい。この効果を得る場合、Ｃｏ含有量は０．０１質量％以上であることが好ましい。
一方、Ｃｏの過度な含有により靭性が低下することで製造性が低下する。そのため、Ｃｏ含有量は０．３０質量％以下である。

（タンタル：Ｔａ）
Ｔａは、高温強度を向上させる元素である。そのため、必要に応じてＴａを含有させてもよい。この効果を得る場合、Ｔａ含有量は０．００１質量％以上であることが好ましい。Ｔａ含有量は、より好ましくは０．０１質量％以上、さらに好ましくは０．１質量％以上である。
一方、Ｔａの過度な含有により溶接性、靭性が低下する。そのため、Ｔａ含有量は１．０質量％以下である。

（スズ：Ｓｎ）
Ｓｎは、耐食性および高温強度を向上させる元素である。そのため、必要に応じてＳｎを含有させてもよい。この効果を得る場合、Ｓｎ含有量は０．００２質量％以上であることが好ましい。Ｓｎ含有量は、より好ましくは０．０１質量％以上である。
一方、Ｓｎの過度の含有は、靭性および製造性の低下を招く虞がある。そのため、Ｓｎ含有量は１．００質量％以下である。

（ガリウム：Ｇａ）
Ｇａは、耐食性および耐水素脆化特性を向上させる元素である。そのため、必要に応じてＧａを含有させてもよい。この効果を得る場合、Ｇａ含有量は０．０００２質量％以上であることが好ましい。Ｇａ含有量は、より好ましくは０．０１質量％以上である。
一方、Ｇａの過度な含有により、溶接性、靭性が低下する。そのため、Ｇａ含有量は０．３０質量％以下である。

（バナジウム：Ｖ）
Ｖは鋼中の固溶Ｃ、Ｎを化合物として固定し、鋼の延性や加工性を向上させる元素である。そのため、必要に応じてＶを含有させてもよい。この効果を得る場合、Ｖ含有量は０．０１質量％以上であることが好ましい。
一方、Ｖの過度な含有により、鋼の加工性が低下する。そのため、Ｖ含有量は０．５０質量％以下である。

（マグネシウム：Ｍｇ）
Ｍｇは、脱酸元素であることに加え、スラブの組織を微細化させ、成型性を向上させる元素である。そのため、必要に応じてＭｇを含有させてもよい。この効果を得る場合、Ｍｇ含有量は０．０００３質量％以上であることが好ましい。
一方、Ｍｇの過度な含有は耐食性、溶接性、表面品質の低下を招くため、Ｃａ含有量は０．００３質量％以下である。

（希土類元素：ＲＥＭ）
ＲＥＭは、スカンジウム（Ｓｃ）とランタン（Ｌａ）からルテチウム（Ｌｕ）までの１５元素（ランタノイド元素）の総称を指す。ＲＥＭは、ランタノイド元素のいずれか１種が単独で含有されてもよく、ランタノイド元素の２種以上が含有されてもよい。ＲＥＭとしてランタノイド元素のいずれか１種を含有する場合は、例えば後述するように、Ｌａ及びＣｅのいずれか一方を含有してもよく、Ｌａ、Ｃｅ以外のランタノイド元素を単独で含有してもよい。また、ＲＥＭとしてランタノイド元素の２種以上を含有する場合は、元素の組み合わせに特に制限はないが、一例として、Ｌａ及びＣｅを含有させてもよく、ミッシュメタルの添加によってミッシュメタルに含まれる複数のランタノイド元素をＲＥＭとして含有させてもよい。
ＲＥＭは、ステンレス鋼の清浄度を向上させるとともに、耐高温酸化性も改善する元素である。そのため、必要に応じてＲＥＭを含有させてもよい。これらの効果を得る場合、ＲＥＭ含有量は０．００１質量％以上であることが好ましい。ＲＥＭ含有量はより好ましくは、０．０１質量％以上である。
一方、ＲＥＭの過度な含有により、合金コストは上昇し、製造性は低下する。そのため、ＲＥＭ含有量は０．２０質量％以下である。

（ランタン：Ｌａ）
ＲＥＭとして、Ｌａを含有させてもよい。Ｌａは、ステンレス鋼の清浄度を向上させるとともに、耐高温酸化性も改善する元素であり、更には、耐赤スケール性および耐スケール剥離性を向上させる元素である。この効果を得るためＬａを（金属Ｌａ等を用いて）含有させる場合、Ｌａ含有量は、０．００１質量％以上とすることが好ましい。Ｌａ含有量は、より好ましくは０．０１質量％以上である。
一方、Ｌａを過度に含有すると、材料コストが上昇する。そのため、Ｌａ含有量は０．２０質量％以下である。Ｌａ含有量は、好ましくは０．１０質量％以下であり、コストを考慮すると、Ｌａ含有量は、０．０５質量％以下であることがより好ましく、０．０３質量％以下であることがさらに好ましい。

（セリウム：Ｃｅ）
ＲＥＭとして、Ｃｅを含有させてもよい。Ｃｅは、ステンレス鋼の清浄度を向上させるとともに、耐高温酸化性も改善する元素であり、更には、耐赤スケール性および耐スケール剥離性を向上させる元素である。この効果を得るためＣｅを（金属Ｃｅ等を用いて）含有させる場合、Ｃｅ含有量は、０．００１質量％以上であることが好ましい。Ｃｅ含有量はより好ましくは０．０１質量％以上である。
一方、Ｃｅを過度に含有すると、材料コストが上昇する。そのため、Ｃｅ含有量は０．２０質量％以下である。Ｃｅ含有量は、好ましくは０．０５質量％以下である。

本実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼の化学組成は、表面から板厚の１／４深さ位置（厚さ方向に表面から厚さの１／８～３／８の範囲であれば許容される）から、ＩＣＰ－ＡＥＳなどの、一般的な方法で元素分析を行うことによって得られる。また、ＣおよびＳは燃焼－赤外線吸収法を用い、Ｎは不活性ガス融解－熱伝導度法を用い、Ｏは不活性ガス融解-赤外線吸収法を用いて測定すればよい。

＜ＡｌまたはＳｉを含有する酸化物＞
本実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼は、表面において、Ａｌを５質量％以上含有した酸化物、およびＳｉを５質量％以上含有した酸化物のうち少なくとも一方の酸化物が存在し、かつ、表面に存在する当該酸化物のうち下記式（１）で表される径Ｄが０．１μｍ以上２．０μｍ以下である酸化物（以下、「Ａｌ／Ｓｉ系酸化物」と称する）の個数が、９３μｍ^２当たり１０個以上である。
この酸化物により、耐赤スケール性が向上する。
Ｄ＝（Ｄｍａｘ＋Ｄｍｉｎ）／２ ・・・（１）
（前記式（１）中、Ｄｍａｘは表面における各酸化物の最大径であり、Ｄｍｉｎは表面における各酸化物の最小径である。）

フェライト系ステンレス鋼の表面における酸化物の寸法は、例えば走査電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）により測定することができる。
具体的には、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用い、鋼材の表面のＳＥＭ写真を撮影する。１視野の面積は、９３μｍ^２とする。このＳＥＭ写真から、酸化物の最大径および最小径を、画像解析ソフト、例えば「Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ（登録商標）」（アドビ株式会社製）により算出する。
ここで、フェライト系ステンレス鋼の表面の酸化物におけるＡｌおよびＳｉの含有量は、例えばエネルギー分散型元素分析装置（Ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＥＤＳ）により測定することができる。すなわち、ＥＤＳにより、酸化物が、個数をカウントする酸化物（Ａｌを５質量％以上含有した酸化物またはＳｉを５質量％以上含有した酸化物）であるかを判断することができる。
本実施形態において、酸化物の「最大径」とは、当該酸化物を平面視したときに、２本の平行線で酸化物を挟んだときの２本の平行線間の最大幅を意味する。また、本明細書において、酸化物の「最小径」とは、当該酸化物を平面視したときに、２本の平行線で酸化物を挟んだときの２本の平行線間の最小幅を意味する。

Ａｌを５質量％以上含有した酸化物、またはＳｉを５質量％以上含有した酸化物（Ａｌ／Ｓｉ系酸化物という場合がある）が耐赤スケール性を改善する理由は、下記の通りと考えられる。第１に、Ａｌ／Ｓｉ系酸化物が保護被膜として作用することが挙げられる。第２に、加熱によってＡｌ／Ｓｉ系酸化物が成長し、Ａｌ／Ｓｉ系酸化物周辺の酸素分圧を低下させることが挙げられる。Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｆｅは、この順に、酸化されやすいため、ＦｅよりもＡｌ、ＳｉおよびＣｒの方が優先的に酸化される。したがって、Ａｌ／Ｓｉ系酸化物の成長により、Ｆｅ系酸化物である赤スケールの生成を低減することができる。

ただし、フェライト系ステンレス鋼の表面にＡｌ／Ｓｉ系酸化物が過剰に存在する場合、Ａｌ／Ｓｉ系酸化物によりフェライト系ステンレス鋼の表面の明度が低下し、フェライト系ステンレス鋼の意匠性が悪化する虞がある。そのため、フェライト系ステンレス鋼の表面におけるＡｌ／Ｓｉ系酸化物の個数は、９３μｍ^２当たり２５個以下であることが好ましく、２２個以下であることがより好ましい。この場合、フェライト系ステンレス鋼の表面における明度を向上し、意匠性を良好に保つことができる。本実施形態において、「明度」とは、Ｄ６５光源を拡散照明方式で使用し、フェライト系ステンレス鋼の表面の法線に対して８°の方向で受光することにより、視野角：１０°視野、測定時間：１秒で測定されるＣＩＥ １９７６ 明度Ｌ^＊を意味する。

フェライト系ステンレス鋼の表面において、ＡｌまたはＳｉを５質量％以上含有する酸化物の径Ｄが０．１μｍ未満である場合、酸化物による耐赤スケール性の改善効果が低い。そのため、本実施形態では、径Ｄが０．１μｍ以上である酸化物を対象とする。
一方、ＡｌまたはＳｉを５質量％以上含有する酸化物のうち、径Ｄが２．０μｍを超える酸化物が存在すると、フェライト系ステンレス鋼の表面の明度が低下し、フェライト系ステンレス鋼の意匠性が悪化する虞がある。したがって、フェライト系ステンレス鋼の表面において、ＡｌまたはＳｉを５質量％以上含有し、かつ径Ｄが０．１μｍ以上２．０μｍ以下である酸化物の個数を所定の範囲に制御することが好ましい。

また、フェライト系ステンレス鋼の表面において、ＡｌまたはＳｉを５質量％以上含有し、かつ径Ｄが２．０μｍを超える酸化物は少ない（例えば９３μｍ^２当たり５個以下）ことが好ましく、存在しないことが最も好ましい。この場合、フェライト系ステンレス鋼の表面の明度を向上させ、フェライト系ステンレス鋼の意匠性を向上させることができる。

本発明者らは、フェライト系ステンレス鋼の表面におけるＡｌ／Ｓｉ系酸化物に着目し、Ａｌ／Ｓｉ系酸化物の個数を所定の範囲に制御することにより、優れた耐赤スケール性を有するフェライト系ステンレス鋼を実現することができるという知見を得るに至った。

本実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼の表面にはＡｌ／Ｓｉ系酸化物の他に、不動態被膜が２．０～８．０ｎｍの厚みで存在する。不動態被膜とは、Ｃｒを主とする水和オキシ水酸化クロムと酸化クロムからなる非常に緻密で密着性の高い被膜である。

不動態被膜の厚みは、高周波グロー放電発光分析装置（ＧＤＳ）を用いて求めることができる。具体的には、ＧＤＳ分析装置（例えばＨＯＲＩＢＡ製ＧＤ－Ｐｒｏｆｉｌｅｒ２または同等の装置）を用い、表面から厚み方向に２．５ｎｍピッチ酸素濃度を分析し、表面から、酸素濃度がピークの値の半分の値を示す位置までを不動態被膜とし、その厚みを測定して求める。
例えば、その他ＧＤＳ測定条件は、以下の通りである。
ガス置換時間：２００秒、
予備スパッタ時間：３０秒、
バックグラウンド：５秒、
深さ：１．０１μｍ、
圧力：６００Ｐａ、
出力：３５Ｗ、
実効値：８．７５Ｗ、
モジュール：８Ｖ、
フェーズ：４Ｖ、
周波数：１００Ｈｚデューティサイクル：０．２５。

本実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼では、水蒸気が含まれる高温で使用される場合、Ａｌ／Ｓｉ系酸化物が、成長し、Ａｌ／Ｓｉ系酸化物周辺の酸素分圧を低下させる。その結果、通常のフェライト系ステンレス鋼とは異なり、赤スケールの主となるＦｅ系酸化物の生成は低減し、Ｃｒ、Ａｌ、Ｓｉ系酸化物の生成が増加した表面形態となることで耐赤スケール性に優れる。
例えば、３００～９００℃の雰囲気で１００時間以上保持された後の、表面から１．０μｍまでの範囲（表層部）において、単位質量％で、Ｃｒ含有量を［Ｃｒ］、Ｓｉ含有量を［Ｓｉ］、Ａｌ含有量を［Ａｌ］としたとき、以下の式（２）を満たす。
［Ｃｒ］＋［Ｓｉ］＋［Ａｌ］≧１８．０…（２）
式（２）を満足しない場合は、表面にはＦｅ系酸化物が主体、すなわち赤スケールが過剰に生成していると考えられる。
［Ｃｒ］＋［Ｓｉ］＋［Ａｌ］は、好ましくは２０．０（質量％）以上である。

表面から１．０μｍまでの範囲の、Ｃｒ含有量［Ｃｒ］、Ｓｉ含有量［Ｓｉ］、Ａｌ含有量［Ａｌ］のそれぞれを限定する必要はないが、赤スケールの抑制効果の点で、Ｓｉ含有量及び／またはＡｌ含有量が、それぞれ３．０質量％以上であることが好ましい。

高温雰囲気下において、一定時間までは徐々にＡｌ／Ｓｉ系酸化物が成長するが、１００時間以上になると、大きく変化しないので、Ｃｒ、Ｓｉ、Ａｌの存在状態も大きく変化しなくなると考えられる。
すなわち、排ガス経路部材、ストーブ燃焼機材、燃料電池用部材、またはプラント関連材などの部品として、本実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼が用いられた場合、表層部のＣｒ、Ａｌ、Ｓｉの含有量が、式（２）を満たすと考えられる。
一方、上記保持を行った場合でも、１／４深さ位置の化学組成は、変化しない。

＜＜排ガス用部品＞＞
本実施形態に係る排ガス用部品は、本実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼を素材として、これを加工することによって得られる。そのため、本実施形態に係る排ガス用部品は、加工等によって得られた段階（部品としての使用前）では、化学組成として、０．０５質量％以上２．５０質量％以下のＳｉ、０．０５質量％以上１．５０質量％以下のＭｎ、０．０２５質量％以下のＣ、０．０４０質量％以下のＰ、０．００３質量％以下のＳ、０．０２５質量％以下のＮ、０．０１質量％以上０．５０質量％以下のＮｉ、１０．５０質量％以上２５．００質量％以下のＣｒ、０．０１質量％以上１．８０質量％以下のＣｕ、０．００２質量％以上０．２００質量％以下のＡｌ、０．００１質量％以上１．００質量％以下のＮｂ、０質量％以上２．５質量％以下のＷ、０質量％以上３．００質量％以下のＭｏ、０質量％以上０．５００質量％以下のＴｉ、０質量％以上０．０１００質量％以下のＢ、０質量％以上０．００３０質量％以下のＣａ、０質量％以上０．５０質量％以下のＨｆ、０質量％以上０．４０質量％以下のＺｒ、０質量％以上０．５０質量％以下のＳｂ、０質量％以上０．３０質量％以下のＣｏ、０質量％以上１．０質量％以下のＴａ、０質量％以上１．００質量％以下のＳｎ、０質量％以上０．３０質量％以下のＧａ、０質量％以上０．５０質量％以下のＶ、０質量％以上０．００３質量％以下のＭｇ、および０質量％以上０．２０質量％以下のＲＥＭを含有し、残部にＦｅおよび不純物を含み、表面において、Ａｌを５質量％以上含有した酸化物、およびＳｉを５質量％以上含有した酸化物のうち少なくとも一方の酸化物が存在し、かつ、前記表面に存在する前記酸化物のうち下記式（１）で表される径Ｄが０．１μｍ以上２．０μｍ以下である酸化物の個数が、９３μｍ^２当たり１０個以上である。
Ｄ＝（Ｄｍａｘ＋Ｄｍｉｎ）／２ ・・・（１）
前記式（１）中、Ｄｍａｘは前記表面における前記酸化物の最大径であり、Ｄｍｉｎは前記表面における前記酸化物の最小径である。
また、さらに、前記表面について、Ｄ６５光源を拡散照明方式で使用し、前記表面の法線に対して８°の方向で受光することにより、視野角：１０°視野、測定時間：１秒で測定されるＣＩＥ １９７６ 明度Ｌ^＊が６０以上である、場合もある。
また、この本実施形態に係る排ガス用部品は、３００～９００℃の雰囲気で１００時間以上保持された後の、表面から１．０μｍまでの範囲において、単位質量％で、Ｃｒ含有量を［Ｃｒ］、Ｓｉ含有量を［Ｓｉ］、Ａｌ含有量を［Ａｌ］としたとき、以下の式（２）を満たす。
［Ｃｒ］＋［Ｓｉ］＋［Ａｌ］≧１８．０…（２）
すなわち、本実施形態に係る排ガス用部品は、例えば排ガス経路部材、ストーブ燃焼機材、燃料電池用部材、またはプラント関連材などの部品であり、このような用途で通常の条件で一定期間使用された場合（使用後）には、表面から１．０μｍまでの範囲において、単位質量％で、Ｃｒ含有量を［Ｃｒ］、Ｓｉ含有量を［Ｓｉ］、Ａｌ含有量を［Ａｌ］としたとき、以下の式（２）を満たす。
［Ｃｒ］＋［Ｓｉ］＋［Ａｌ］≧１８．０…（２）

本実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼、本実施形態に係る排ガス用部品のいずれにおいても、表面から１．０μｍまでの範囲における、Ｃｒ含有量［Ｃｒ］、Ｓｉ含有量［Ｓｉ］、Ａｌ含有量［Ａｌ］は、ＧＤＳを用いて測定することができる。
具体的には、分析領域はφ４ｍｍとし、深さ１．０μｍまでを２.５ｎｍピッチで、各鋼に含有するＣおよびＮ以外のすべての元素を選択して測定する。測定結果から、深さ１．０μｍまでの範囲において、Ｃｒ、ＡｌおよびＳｉがそれぞれピークを示した位置での、Ｃｒ、Ａｌ、Ｓｉのそれぞれの含有量を算出する。

＜＜フェライト系ステンレス鋼の製造方法＞＞
従来、耐赤スケール性を向上させるための手法として、仕上げ加工として表面研磨をすることで鋼中のＣｒ拡散を促進し、Ｃｒの酸化物の生成を促す手法、または溶融めっき層を表層に形成する手法などが用いられている。

本発明者らは、例えば、以下の製造方法により、表面において、Ａｌ／Ｓｉ系酸化物の個数が、９３μｍ^２当たり１０個以上であり、優れた耐赤スケール性を有するフェライト系ステンレス鋼を得ることができることを見出した。

本発明の一実施形態におけるフェライト系ステンレス鋼は、例えば、フェライト系ステンレス鋼帯として得られる。図１は、本実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼の製造方法の一例を示すフローチャートである。図１に示すように、本実施形態におけるフェライト系ステンレス鋼帯の製造方法は、前処理工程Ｓ１、熱間圧延工程Ｓ２、焼鈍工程Ｓ３、第１酸洗工程Ｓ４、冷間圧延工程Ｓ５、最終焼鈍工程Ｓ６、硝酸電解工程Ｓ７、および最終酸洗工程Ｓ８を含む。
各工程の好ましい条件を説明する。以下、説明しない条件については公知の条件を採用することができる。

＜前処理工程＞
前処理工程Ｓ１では、まず、真空またはアルゴン雰囲気の溶解炉を用いて、上述した本発明の範囲内となるように化学組成を調整した鋼を溶製し、この鋼を鋳造して、スラブを製造する。その後、該スラブから熱間圧延用のスラブ片を切り出す。そして、当該スラブ片を大気雰囲気中で１１００℃～１３００℃の温度域に加熱する。該スラブ片を加熱して保持する時間は、限定されない。工業的に前処理工程を行う場合、前記鋳造は連続鋳造であってよい。

＜熱間圧延工程＞
熱間圧延工程Ｓ２は、前処理工程Ｓ１において得られるスラブ（鋼塊）を熱間圧延することにより、所定の厚みの熱延鋼帯を製造する工程である。熱間圧延の条件については限定されず、要求される機械的特性等に応じて調整すればよい。

＜焼鈍工程＞
焼鈍工程Ｓ３は、熱間圧延工程Ｓ２で得られた熱延鋼帯を加熱することによって、鋼帯の軟質化を図る工程である。この焼鈍工程Ｓ３は、必要に応じて実施される工程であり、実施されなくてもよい。

＜第１酸洗工程＞
第１酸洗工程Ｓ４は、鋼帯表面に付着したスケールを、塩酸または硝酸と弗酸との混合液などの酸洗液を用いて洗い落とす工程である。

＜冷間圧延工程＞
冷間圧延工程Ｓ５は、第１酸洗工程Ｓ４においてスケール除去された鋼帯を、さらに薄く圧延する工程である。

＜最終焼鈍工程＞
最終焼鈍工程Ｓ６は、冷間圧延工程Ｓ５において薄く圧延された鋼帯を加熱することによってひずみを除去し、鋼帯の軟質化を図る工程である。また、（Ｆｅ，Ｃｒ）_３Ｏ_４またはＣｒ_２Ｏ_３などの外層酸化物とともに、ＡｌまたはＳｉ等の酸化物である内部酸化物を形成する工程である。
最終焼鈍工程Ｓ６における焼鈍は、上記の目的のため、合金成分に応じて９００～１１００℃程度の温度で３０～９０秒の時間の範囲、雰囲気としては大気、液化燃焼ガス（ＬＮＧ）などの燃焼ガス雰囲気で行う。

＜硝酸電解工程＞
硝酸電解工程Ｓ７は、最終焼鈍工程Ｓ６で得られた鋼帯を、硝酸水溶液中で電解処理する工程である。硝酸電解工程Ｓ７において、鋼帯の表面に付着した酸化物が部分的に除去される。
具体的には、最終焼鈍工程Ｓ６で得られる鋼帯の表面には、例えば（Ｆｅ，Ｃｒ）_３Ｏ_４またはＣｒ_２Ｏ_３などの外層酸化物が形成されている。また、この外層酸化物と母材との間には、主にＡｌまたはＳｉ等の酸化物である内部酸化物が形成されている。硝酸電解工程Ｓ７では、外層酸化物の大部分を除去しつつ、内部酸化物の大部分が残存するような条件で硝酸電解を行う。内部酸化物の大部分は残存するものの、内部酸化物の一部はやや剥離し、最終酸洗工程Ｓ８により除去されやすい状態とすることが好ましい。

硝酸電解工程Ｓ７における硝酸濃度は、１５０ｇ／Ｌ以下であることが好ましい。この場合、最終酸洗工程Ｓ８後に、鋼帯の表面に９３μｍ^２当たり１０個以上のＡｌ／Ｓｉ系酸化物を残存させることが容易である。
一方、必要以上のＡｌ／Ｓｉ系酸化物が残存すると、表面の明度が低下する。そのため、最終酸洗工程を経た後の表面のＡｌ／Ｓｉ系酸化物の量を好ましい範囲とするためには、硝酸電解工程Ｓ７における硝酸濃度は、１００ｇ／Ｌ以上であることが好ましい。また、短時間で効率的に外層酸化物を除去するためには、硝酸電解工程Ｓ７における硝酸濃度は、１３０ｇ／Ｌ以上であることが好ましい。

硝酸電解工程Ｓ７における液温は、７０℃以下であることが好ましく、６０℃以下であることがより好ましい。この場合、最終酸洗工程Ｓ８後に、鋼帯の表面に９３μｍ^２当たり１０個以上のＡｌ／Ｓｉ系酸化物を残存させることが容易である。
一方、硝酸電解工程Ｓ７における液温は、５０℃以上であることが好ましく、６０℃以上であることがより好ましい。この場合、短時間で効率的に外層酸化物を除去することができる。

硝酸電解工程Ｓ７における電流密度は、１５０ｍＡ／ｃｍ^２以下であることが好ましい。この場合、最終酸洗工程Ｓ８後に、鋼帯の表面に９３μｍ^２当たり１０個以上のＡｌ／Ｓｉ系酸化物を残存させることが容易である。
一方、硝酸電解工程Ｓ７における電流密度は、１００ｍＡ／ｃｍ^２以上であることが好ましく、１２０ｍＡ／ｃｍ^２以上であることがより好ましく、１３０ｍＡ／ｃｍ^２以上であることがさらに好ましい。この場合、短時間で効率的に外層酸化物を除去することができる。

硝酸電解工程Ｓ７における電解時間は、１２０秒以下であることがより好ましい。この場合、最終酸洗工程Ｓ８後に、鋼帯の表面に９３μｍ^２当たり１０個以上のＡｌ／Ｓｉ系酸化物を残存させることができる。
一方、硝酸電解工程Ｓ７における電解時間は、６０秒以上であることが好ましい。この場合、外層酸化物の大部分を確実に除去するとともに、内部酸化物の一部を剥離しやすい状態とし、最終酸洗工程後のＡｌ／Ｓｉ系酸化物の残存量を好ましい範囲とすることができる。

＜最終酸洗工程＞
最終酸洗工程Ｓ８は、硝酸電解工程Ｓ７後の鋼帯を硝酸と弗酸との混合液などの酸洗液に浸漬する工程である。最終酸洗工程Ｓ８では、硝酸電解工程Ｓ７においてやや剥離した内部酸化物が除去される。これにより、鋼帯の表面に９３μｍ^２当たり１０個以上のＡｌ／Ｓｉ系酸化物を確保しつつ、必要以上のＡｌ／Ｓｉ系酸化物を除去し、明度を向上させることができる。

上述したように、従来技術では、耐赤スケール性を向上させるための仕上げ工程として、研磨仕上げまたはめっき層の形成などの工程がさらに行われる。しかしながら、このような仕上げ工程は、当該仕上げ工程のために新たな装置を導入する必要があり、製造コストが高くなるという問題がある。このような観点から、製造コストを上げずに、耐赤スケール性に優れたフェライト系ステンレス鋼を製造する製造方法が求められている。

本実施形態に係る上記製造方法では、硝酸電解工程Ｓ７および最終酸洗工程Ｓ８において、酸洗工程で一般的に使用される装置を使用できるので、製造コストを上げずに、優れた耐赤スケール性を有するフェライト系ステンレス鋼を実現することができる。

＜排ガス用部品の製造方法＞
本実施形態に係る排ガス用部品は、上述した本実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼を、公知の加工方法で所定の部品形状に加工することによって得られる。

＜実施例＞
本発明の実施例について、以下に説明する。まず、下記の表１に示す成分を原料とし、上記製造方法の最終焼鈍工程Ｓ６までを全て同じ条件で行った後、表２に示す電解時間で硝酸電解工程Ｓ７を行い、その後、最終酸洗工程Ｓ８を行うことにより、フェライト系ステンレス鋼を製造した。

本実施例では、表１に示される各ステンレス鋼の組成は、質量％で示されている。また、表１に示す各成分以外の残部は、Ｆｅ及び不純物である。また、表１中の下線は、本発明の比較例に係る各ステンレス鋼に含まれる各成分の範囲が、本発明の範囲外であることを示している。

表１に示すように、化学組成が本発明の範囲となるように作製したフェライト系ステンレス鋼を、鋼種Ａ１～Ａ１０とした。また、化学組成が本発明の範囲外となるように作製したフェライト系ステンレス鋼を、鋼種Ｂ１～Ｂ３とした。

表２は、鋼種Ａ１～Ａ１０および鋼種Ｂ１～Ｂ３を用いて、鋼材Ｎｏ．１～４６の鋼材を製造するために用いた条件および各鋼材の評価結果を示す表である。表２に示す各鋼材を製造するにあたり、用いた条件は以下のとおりである。

・前処理工程Ｓ１における溶解炉の雰囲気 真空
・前処理工程Ｓ１において製造されるスラブ片の質量 ３０ｋｇ
・前処理工程Ｓ１におけるスラブ片の加熱温度 １２３０℃
・前処理工程Ｓ１におけるスラブ片の加熱時間 ２時間
・熱間圧延工程Ｓ２後の板厚 ４ｍｍ
・焼鈍工程Ｓ３ 実施せず
・第１酸洗工程Ｓ４で用いた酸洗液 硝弗酸液（弗酸濃度：３０ｇ／Ｌおよび硝酸濃度：１００ｇ／Ｌの水溶液）
・第１酸洗工程Ｓ４における液温 ４０～５０℃
・冷間圧延工程Ｓ５後の板厚 １．５ｍｍ
・最終焼鈍工程Ｓ６における焼鈍温度 ９００～１１００℃（合金組成に応じて変更）
・最終焼鈍工程Ｓ６における焼鈍時間 ６０秒
・最終焼鈍工程Ｓ６における焼鈍雰囲気 大気
・硝酸電解工程Ｓ７における硝酸濃度 １５０ｇ／Ｌ
・硝酸電解工程Ｓ７における液温 ５０～７０℃
・硝酸電解工程Ｓ７における電流密度 １５０ｍＡ／ｃｍ^２
・硝酸電解工程Ｓ７における電解時間 ３０～１８０秒（表２に示す）
・最終酸洗工程Ｓ８で用いた酸洗液 硝弗酸液（弗酸濃度：２０ｇ／Ｌおよび硝酸濃度：７０～８０ｇ／Ｌの水溶液）
・最終酸洗工程Ｓ８における液温 ４０～５０℃

鋼材Ｎｏ．１～４６について、以下に詳述する方法により、Ａｌ／Ｓｉ系酸化物の個数を測定した。測定結果を表２に示す。

＜Ａｌ／Ｓｉ系酸化物の個数＞
下記の通り、鋼材の表面におけるＡｌ／Ｓｉ系酸化物の個数を測定した。まず、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）ＳＵ５０００（（株）日立ハイテクノロジーズ製）を用い、倍率１万倍にて鋼材の表面のＳＥＭ写真を撮影した。１視野の寸法は、縦８．３４μｍ×横１１．２μｍであり、１視野の面積は、９３μｍ^２であった。また、酸化物の組成について、電子顕微鏡用エネルギー分散型元素分析装置（Ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＥＤＳ）（株式会社堀場製作所製）を用い、加速電圧１５ｋＶ、分析時間６０秒で元素分析を行った。

撮影したＳＥＭ写真を画像解析ソフト「Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ（登録商標）」（アドビ株式会社製）により画像解析することにより、ＡｌまたはＳｉを５質量％以上含有し、かつ径Ｄが０．１μｍ以上２．０μｍ以下である酸化物の個数、すなわちＡｌ／Ｓｉ系酸化物の個数を算出した。

また、上述した方法で不動態被膜の厚みを測定した。表には示さないが、不動態被膜の厚みは、２．０～８．０ｎｍであった。

図２Ａ、図２Ｂは、上記の方法で撮影したＳＥＭ写真の例を示す。図２Ａに示すように、発明例である鋼材Ｎｏ．６の表面に存在するＡｌ／Ｓｉ系酸化物の個数は、１視野に１０個以上であった。これに対し、図２Ｂに示すように、比較例である鋼材Ｎｏ．８の表面に存在するＡｌ／Ｓｉ系酸化物の個数は、１視野に１０個未満であった。鋼材Ｎｏ．６のＳＥＭ写真では、１視野に酸化物が３０個以上存在するように見える。しかしながら、ＡｌまたはＳｉを５質量％以上含有し、かつ径Ｄが０．１μｍ以上２．０μｍ以下である酸化物、すなわちＡｌ／Ｓｉ系酸化物の個数は、１視野に１９個であった。

表２に示すように、鋼種Ａ１～Ａ１０であり、電解時間が３０秒～１２０秒であった鋼材Ｎｏ．１～３、５～７、９～１１、１３～１５、１７～１９、２１～２３、２５～２７、２９～３０、３２～３３、３５、３６は、径Ｄが０．１μｍ以上２．０μｍ以下であるＡｌ／Ｓｉ系酸化物の個数が９３μｍ^２当たり１０個以上であった。
一方、鋼種Ａ１～Ａ９であっても、電解時間が１８０秒であった鋼材Ｎｏ．４、８、１２、１６、２０、２４、２８、３１および３４は、Ａｌ／Ｓｉ系酸化物の個数が９３μｍ^２当たり１０個未満であった。

一方、鋼種Ｂ１またはＢ２では、鋼材Ｎｏ．３７～４２のいずれにおいても、Ａｌ／Ｓｉ系酸化物の個数が９３μｍ^２当たり１０個未満であった。

鋼種Ｂ３では、電解時間が４０～６０秒であった鋼材Ｎｏ．４３および４４は、Ａｌ／Ｓｉ系酸化物の個数が９３μｍ^２当たり１０個以上であったが、鋼種Ｂ３であり、電解時間が１２０～１８０秒であった鋼材Ｎｏ．４５および４６は、Ａｌ／Ｓｉ系酸化物の個数が９３μｍ^２当たり１０個未満であった。

＜酸化増量（耐赤スケール性評価）＞
また、鋼材Ｎｏ．１～４６について、耐赤スケール性を評価するため、ＪＩＳ Ｚ ２２８１：１９９３（金属材料の高温連続酸化試験方法）に準拠し、下記の通り、鋼材の酸化増量を測定した。
まず、各鋼材から、２０ｍｍ×２５ｍｍの試験片を切り出した。この試験片を、石油系燃料を燃焼させた状況を想定し、水蒸気濃度１０ｖｏｌ％の大気環境中で、当該試験片を６００℃で１００時間連続加熱した。酸化増量は、試験前後の質量変化より算出した。
耐赤スケール性評価の判断基準として、酸化増量が０．２０ｍｇ／ｃｍ^２以下であれば、耐赤スケール性に優れると判断した。

表２に示すように、鋼種Ａ１～Ａ１０で、Ａｌ／Ｓｉ系酸化物の個数が９３μｍ^２当たり１０個以上であった鋼材Ｎｏ．１～３、５～７、９～１１、１３～１５、１７～１９、２１～２３、２５～２７、２９～３０、３２～３３、３５、３６は、酸化増量が０．２０ｍｇ／ｃｍ^２以下であった。したがって、これらの鋼材では、耐赤スケール性が良好であることが示された。

一方、鋼種Ａ１～Ａ９であっても、Ａｌ／Ｓｉ系酸化物の個数が９３μｍ^２当たり１０個未満であった鋼材Ｎｏ．４、８、１２、１６、２０、２４、２８、３１および３４は、酸化増量が０．２０ｍｇ／ｃｍ^２を超えた。したがって、これらの鋼材では、耐赤スケール性が低いことが示された。

また、鋼種Ｂ１またはＢ２であり、Ａｌ／Ｓｉ系酸化物の個数が９３μｍ^２当たり１０個未満であった鋼材Ｎｏ．３７～４２は、酸化増量が０．２０ｍｇ／ｃｍ^２を超えた。したがって、これらの鋼材では、耐赤スケール性が低いことが示された。

鋼種Ｂ３では、Ａｌ／Ｓｉ系酸化物の個数によらず、全ての鋼材Ｎｏ．４３～４６で酸化増量が０．２０ｍｇ／ｃｍ^２を超えた。したがって、これらの鋼材では、耐赤スケール性が低いことが示された。鋼種Ｂ３では、Ａｌ含有量が０．００１質量％と低いため、Ａｌ／Ｓｉ系酸化物の個数が１０個以上であっても、耐赤スケール性が低かったと推測される。

＜長時間試験後の表面形態＞
長時間試験後の表面の酸化物形態を評価するため、前述の酸化増量（耐赤スケール性評価）を評価した試験片の内、鋼材Ｎｏ．１～４、１３～１６、３２～３４および３７～３９について、グロー放電発行分光分析装置（Ｇｌｏｗ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＧＤＳ）（ＨＯＲＩＢＡ製ＧＤ－Ｐｒｏｆｉｌｅｒ２）を用い、試験片の任意の箇所のＣｒ、Ｓｉ、Ａｌ含有量を測定した。分析領域はφ４ｍｍとし、表面から深さ１．０μｍまでを２.５ｎｍピッチで測定した。
分析元素は、任意の箇所を各鋼に含有するＣおよびＮ以外のすべての元素を選択し測定した。
その他ＧＤＳ測定条件は、以下の通りとした。
ガス置換時間：２００秒、
予備スパッタ時間：３０秒、
バックグラウンド：５秒、
深さ：１．０１μｍ、
圧力：６００Ｐａ、
出力：３５Ｗ、
実効値：８．７５Ｗ、
モジュール：８Ｖ、
フェーズ：４Ｖ、
周波数：１００Ｈｚデューティサイクル：０．２５。
測定後は、深さ１．０μｍまでのＣｒ、ＡｌおよびＳｉがそれぞれピークを示した位置でのそれぞれの含有量を式（２）に代入して計算し、満足するか確認した。表中には、式（２）の左辺（［Ｃｒ］＋［Ｓｉ］＋［Ａｌ］）の値を示す。

表２に示すように、酸化増量が０．２０ｍｇ／ｃｍ^２以下であり、耐赤スケール性が高かったＮｏ．１～３、１３～１５および３２～３３は、式（２）を満足していた。
一方、酸化増量は酸化増量が０．２０ｍｇ／ｃｍ^２超となり、耐赤スケール性が低かったＮｏ．４、１６、３４および３７～３９は、式（２）を満足してしなかった。

＜明度＞
鋼材の意匠性を評価するため、下記の要領で、鋼材Ｎｏ．１～４６の表面における明度を測定した。
分光測色計（型号：ＣＭ－７００ｄ、コニカミノルタ製）を用い、室温２３℃にて白色校正を行った後、同温度で鋼材の表面における明度Ｌ^＊を測定した。評価の判断基準として、明度Ｌ^＊が６０以上を意匠性に優れると判断した。

表２に示すように、鋼種Ａ１～Ａ１０で、電解時間が６０秒～１８０秒であった鋼材Ｎｏ．２～４、６～８、１０～１２、１４～１６、１８～２０、２２～２４、２６～２８、２９～３１および３３～３４は、明度Ｌ^＊が６０以上であった。したがって、これらの鋼材では、意匠性が良好であることが示された。

一方、鋼種Ａ１～Ａ９で、電解時間が３０～４０秒であった鋼材Ｎｏ．１、５、９、１３、１７、２１、２５、および３２は、明度Ｌ^＊が６０未満であった。

（付記事項）
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

Claims (6)

1. 化学組成として、
   ０．０５質量％以上２．５０質量％以下のＳｉ、
   ０．０５質量％以上１．５０質量％以下のＭｎ、
   ０．０２５質量％以下のＣ、
   ０．０４０質量％以下のＰ、
   ０．００３質量％以下のＳ、
   ０．０２５質量％以下のＮ、
   ０．０１質量％以上０．５０質量％以下のＮｉ、
   １０．５０質量％以上２５．００質量％以下のＣｒ、
   ０．０１質量％以上１．８０質量％以下のＣｕ、
   ０．００２質量％以上０．２００質量％以下のＡｌ、
   ０．００１質量％以上１．００質量％以下のＮｂ、
   ０質量％以上２．５質量％以下のＷ、
   ０質量％以上３．００質量％以下のＭｏ、
   ０質量％以上０．５００質量％以下のＴｉ、
   ０質量％以上０．０１００質量％以下のＢ、
   ０質量％以上０．００３０質量％以下のＣａ、
   ０質量％以上０．５０質量％以下のＨｆ、
   ０質量％以上０．４０質量％以下のＺｒ、
   ０質量％以上０．５０質量％以下のＳｂ、
   ０質量％以上０．３０質量％以下のＣｏ、
   ０質量％以上１．０質量％以下のＴａ、
   ０質量％以上１．００質量％以下のＳｎ、
   ０質量％以上０．３０質量％以下のＧａ、
   ０質量％以上０．５０質量％以下のＶ、
   ０質量％以上０．００３質量％以下のＭｇ、および
   ０質量％以上０．２０質量％以下のＲＥＭ
   を含有し、残部にＦｅおよび不純物を含み、
   表面において、Ａｌを５質量％以上含有した酸化物、およびＳｉを５質量％以上含有した酸化物のうち少なくとも一方の酸化物が存在し、かつ、観察視野において前記表面に存在する前記酸化物のうち下記式（１）で表される径Ｄが０．１μｍ以上２．０μｍ以下である酸化物の個数が、９３μｍ^２当たり１０個以上である、
   フェライト系ステンレス鋼。
   Ｄ＝（Ｄｍａｘ＋Ｄｍｉｎ）／２ ・・・（１）
   ここで、前記式（１）中、Ｄｍａｘは前記表面における前記酸化物の最大径であり、Ｄｍｉｎは前記表面における前記酸化物の最小径である。
2. 前記表面について、Ｄ６５光源を拡散照明方式で使用し、前記表面の法線に対して８°の方向で受光することにより、視野角：１０°視野、測定時間：１秒で測定されるＣＩＥ １９７６ 明度Ｌ^＊が６０以上である、
   請求項１に記載のフェライト系ステンレス鋼。
3. 前記化学組成が、
   ０．０１質量％以上２．５質量％以下のＷ、
   ０．０１質量％以上３．００質量％以下のＭｏ、
   ０．００１質量％以上０．５００質量％以下のＴｉ、
   ０．０００２質量％以上０．０１００質量％以下のＢ、
   ０．０００２質量％以上０．００３０質量％以下のＣａ、
   ０．００１質量％以上０．５０質量％以下のＨｆ、
   ０．０１質量％以上０．４０質量％以下のＺｒ、
   ０．００５質量％以上０．５０質量％以下のＳｂ、
   ０．０１質量％以上０．３０質量％以下のＣｏ、
   ０．００１質量％以上１．０質量％以下のＴａ、
   ０．００２質量％以上１．００質量％以下のＳｎ、
   ０．０００２質量％以上０．３０質量％以下のＧａ、
   ０．０１質量％以上０．５０質量％以下のＶ、
   ０．０００３質量％以上０．００３質量％以下のＭｇ、および
   ０．００１質量％以上０．２０質量％以下のＲＥＭ
   のうちの１種または２種以上を含有する、
   請求項１または２に記載のフェライト系ステンレス鋼。
4. ３００～９００℃の雰囲気で１００時間以上保持された後の、表面から１．０μｍまでの範囲において、単位質量％で、Ｃｒ含有量を［Ｃｒ］、Ｓｉ含有量を［Ｓｉ］、Ａｌ含有量を［Ａｌ］としたとき、以下の式（２）を満たす、
   請求項１～３のいずれか一項に記載のフェライト系ステンレス鋼。
   ［Ｃｒ］＋［Ｓｉ］＋［Ａｌ］≧１８．０…（２）
5. 表面から１．０μｍまでの範囲において、単位質量％で、Ｃｒ含有量を［Ｃｒ］、Ｓｉ含有量を［Ｓｉ］、Ａｌ含有量を［Ａｌ］としたとき、以下の式（２）を満たす、
   フェライト系ステンレス鋼。
   ３６．７≧［Ｃｒ］＋［Ｓｉ］＋［Ａｌ］≧１８．０…（２）
6. 請求項１～５のいずれか一項に記載のフェライト系ステンレス鋼を含む、排ガス用部品。

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