JP7018537B1 - 溶接性に優れる析出硬化型マルテンサイト系ステンレス鋼とその製造方法 - Google Patents
溶接性に優れる析出硬化型マルテンサイト系ステンレス鋼とその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7018537B1 JP7018537B1 JP2021134177A JP2021134177A JP7018537B1 JP 7018537 B1 JP7018537 B1 JP 7018537B1 JP 2021134177 A JP2021134177 A JP 2021134177A JP 2021134177 A JP2021134177 A JP 2021134177A JP 7018537 B1 JP7018537 B1 JP 7018537B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stainless steel
- precipitation hardening
- martensitic stainless
- less
- hardening martensitic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910001105 martensitic stainless steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 18
- 238000004881 precipitation hardening Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 15
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 25
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 18
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 10
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 8
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims description 8
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims description 8
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910020012 Nb—Ti Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims description 5
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910000604 Ferrochrome Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910000863 Ferronickel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 4
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims description 3
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 claims description 3
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010436 fluorite Substances 0.000 claims description 3
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 claims 1
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 claims 1
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 abstract 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 47
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 39
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 21
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 21
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 14
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 13
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 13
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 13
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 10
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 7
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 7
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 7
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 7
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 6
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000003483 aging Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 5
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 5
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 3
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 3
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BYFGZMCJNACEKR-UHFFFAOYSA-N aluminium(i) oxide Chemical compound [Al]O[Al] BYFGZMCJNACEKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000005261 decarburization Methods 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000003009 desulfurizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- BFRGSJVXBIWTCF-UHFFFAOYSA-N niobium monoxide Inorganic materials [Nb]=O BFRGSJVXBIWTCF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/54—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
Description
Sn+0.009Cu ≦ 0.06 …(1)
δcal.(vol.%) = 4.3×(1.3Si+Cr+Mo+2.2Al+Ti+Nb)-3.9(30C+30N+Ni+0.8Mn+0.3Cu)-31.5 …(2)
Nb-Ti > 0 …(3)
Sn+0.009Cu ≦ 0.06 …(1)
C:0.030~0.065%
Cはオーステナイト相を安定化する元素であり、δフェライト相の生成を抑制するために制御するべき元素である。含有することでマルテンサイト相の強化にも寄与し、本発明において強度を発現させる重要な元素である。よって、その下限を0.030%とする。しかしながら、過剰に含有すると残留オーステナイト相の増加を招き、逆に強度を低下させる。また、湯流れが過剰に良くなり、溶接ビード形状を理想の凸形状に制御し難くなる。よって、その上限を0.065%とする。好ましくは、0.032~0.060%、より好ましくは、0.035~0.050%とする。
Siは脱酸のために添加される元素であるが、本発明においては、時効熱処理によりG相を析出させる役目を担っており、強度を得るのに必要な重要元素である。また、溶接時に溶け込みを良化させるため必要な元素であり、これら効果を得るには少なくとも1.0%以上の添加が必要である。しかしながら、過剰に添加するとδフェライト相の増加を招き熱間加工性が悪化、さらに溶け込みが過剰に良化すると溶接ビードを理想の凸形状に制御し難くなる。よって、その上限を2.0%とする。好ましくは、1.20~1.85%、より好ましくは、1.30~1.80%とする。
Mnはオーステナイト相を安定にする元素であり、δフェライト相の生成を抑制する効果がある。さらに、Si添加を必須としている本発明鋼の場合、Siによる溶け込み性が過剰に良くなることを抑制する効果もある。このため、少なくとも0.51%以上の添加は必要である。しかしながら、過剰に含有すると残留オーステナイト相の増加を招き、強度を低下させ、さらにMnSを形成し耐食性も低下させる。このため上限を1.50%とする。好ましくは、0.70~1.35%、より好ましくは0.75~1.25%とする。
Pは鋼中に不可避的に混入する元素であり、結晶粒界に偏析し、連続鋳造や溶接時の最終凝固部にも濃縮し、凝固割れを助長し、さらに熱間可能性の低下も招くためできる限り低減することが望ましい。しかしながら、極端に低減することは製造コストの上昇を招くため、その上限を0.04%とする。好ましくは、0.035%以下、より好ましくは0.030%以下とする。
SはPと同様、鋼中に不可避的に混入してくる元素であり、Mnと化合し介在物(MnS)を形成し耐食性を低下させるため、できる限り低減することが望ましい。さらに、粒界に偏析し熱間加工性を低下させるため、この点からも低減する必要がある。よって、その上限を0.0020%とする。好ましくは0.0015%以下、より好ましくは0.0010%以下とする。この範囲に制御するには、Al濃度とスラグ濃度を本願発明の範囲に制御することが重要である。
3(CaO)+2Al+3S=2(Al2O3)+3(CaS) …(A)
括弧内はスラグ中の成分、下線は溶鋼中成分を表す。Alを添加することで(A)式が進行し、上記のS濃度に制御することが可能である。
Niはオーステナイト相を安定にする元素であり、δフェライト相の生成を抑制する効果がある。さらに時効熱処理によりG相を形成し、強度上昇に寄与する本発明における重要元素の1つである。これら効果を得るためには少なくとも4.0%以上の添加が必要である。しかしながら、過剰に添加すると残留オーステナイト相の増加を招き、強度を低下させてしまう。このため、上限は10.0%とする。好ましくは、6.0~9.0%、より好ましくは6.5~8.5%とする。
Crは耐食性を確保するために必要な元素であり、少なくとも11.0%は必要である。しかしながら、過剰に添加すると、δフェライト相の生成を促進し熱間加工性の低下を招く。このため、上限を18.0%とする。好ましくは、12.0~17.0%、より好ましくは、13.0~16.0%とする。
Moは耐食性を確保するために必要な元素であり、少なくとも0.1%の添加は必要である。しかしながら、過剰に添加すると、δフェライト相の生成を促進し熱間加工性の低下を招く。このため、上限を1.50%とする。好ましくは、0.6~1.20%、より好ましくは、0.7~1.00%とする。
Cuはオーステナイト相を安定化させる元素であり、δフェライト相の生成を抑制する効果がある。さらに時効熱処理によりCu相を形成し、強度上昇に寄与する本発明における重要元素の1つであり、少なくとも0.30%の添加は必要である。しかしながら、過剰に添加をすると残留オーステナイト相の増加を招き、さらに熱間加工性も悪化させる。加えて、Snとの共存で溶接割れの発生を助長させるため、その上限を6.0%とする。好ましくは、0.40~4.0%、より好ましくは0.50%~2.0%とする。
Alは脱酸のために添加する元素であり、酸化が容易で溶湯中への添加歩留りが悪いNb、Tiを安定的に含有さるのに極めて重要な元素である。
3(NbO)+2Al=(Al2O3)+3Nb …(B)
3(TiO2)+4Al=2(Al2O3)+3Ti …(C)
(B)、(C)式を十分右辺に進行させて、NbとTiを溶鋼中に歩留まらせるには、最低0.005%必要である。さらに、マルテンサイト変態開始温度を高くする元素であり、Ms点の制御へ使える有用な元素である。このため、少なくとも0.005%以上の添加が必要である。しかしながら、過剰な添加は、δフェライト相の増加を招き、さらに熱間加工性を悪化させる。また、スラグ中のCaOとMgOを過剰に還元してしまい、本願発明のCaとMgの範囲を超えて高くしてしまう。
3(CaO)+2Al=(Al2O3)+3Ca …(D)
3(MgO)+2Al=(Al2O3)+3Mg …(E)
さらに、溶接ビード上に異物形成を促進、凹凸を増加させるため、その上限は0.2%と制御すべきである。好ましくは、0.007~0.017%、より好ましくは0.009~0.015%とする。
Snは微量添加でも耐食性を良化させる有用な元素であり、この効果を得るためには少なくとも0.003%の添加は必要である。しかしながら、過剰に添加する溶接割れの発生を招き、特にCuが必須添加元素となっている本発明鋼においては、その上限を0.030%と制限すべきである。好ましくは、0.004~0.025%、より好ましくは0.005~0.020%とする。
Nはオーステナイト相を安定化する元素であり、δフェライト相の生成を抑制するために制御するべき元素である。含有することでマルテンサイト相の強化にも寄与し、本発明において強度を発現させる重要な元素である。よって、その下限を0.001%とする。しかしながら、過剰に含有すると残留オーステナイト相の増加を招き、逆に強度低下をさせる。また、主にTiと窒化物を形成し、延性低下の原因となる。よって、その上限を0.015%とする。好ましくは、0.002~0.013%、より好ましくは、0.003~0.010%とする。
TiはSi、Ni、NbとともにG相を形成し、時効熱処理により強度上昇に寄与する重要元素である。このためには、少なくとも0.15%以上の添加が必要である。しかしながら、過剰に添加するとδフェライト相の増加を招き、熱間加工性を悪化させる。さらに、溶湯の粘性を高めるため溶接ビードの表面凹凸を大きくし、溶接の手間を著しく増加させてしまう。よって、その上限を0.45%とする。好ましくは、0.20~0.40%、より好ましくは、0.25~0.35%とする。本願発明の範囲に効率良く添加するには、本願発明のAl濃度に制御することが肝要である。
NbはSi、Ni、NbとともにG相を形成し、時効熱処理により強度上昇に寄与する重要元素である。同じ効果を有するTiは溶接ビード形状を悪くするが、Nbにはその傾向は小さく優先的に添加すべき元素である。このためには、少なくとも0.15%以上の添加が必要である。しかしながら、過剰に添加するとδフェライト相の増加を招き、熱間加工性を悪化させる。よって、その上限を0.55%とする。好ましくは、0.20~0.50%、より好ましくは、0.25~0.45%とする。本願発明の範囲に効率良く添加するには、本願発明のAl濃度に制御することが肝要である。
溶接部の割れを抑制し、良好な溶接ビードを得るために必要な関係式であり、Cu、Sn量を制御することで効果的に割れを抑制できる。この関係式を満たす様にCu、Sn添加量を制御するとよい。好ましくは、(1)’、より好ましくは(1)”とする。
Sn-0.009Cu ≦ 0.055 …(1)’
Sn-0.009Cu ≦ 0.045 …(1)”
δcal.(vol.%) = 4.3(1.3Si+Cr+Mo+2.2Al+Ti+Nb)-3.9(30C+30N+Ni+0.8Mn+0.3Cu)-31.5
δcal.は連続鋳造にて製造したスラブに生成するδフェライト相の体積%を予測するもので、溶接ビードのδフェライト相も同じく予測できる計算式である。本発明で適用できるようにTiの項を加えたものである。式中の元素記号は、その成分の含有量(mass%)を示す。この値が1.0%未満の場合、入熱の大きな溶接を適用した場合、凝固割れが発生する頻度が高くなる。一方、9.0%を越える場合、溶接部をそのまま時効熱処理した場合、十分な硬化が得られない。よって、1.0~9.0℃の範囲に制御する必要がある。好ましくは2.0~7.0%、より好ましくは2.5~6.5%とする。
Caは(D)式に従ってスラグから混入する元素であり、溶接ビード表面の性状を悪くし、酸化物となり研磨性を悪くする。本願発明のAl濃度範囲、スラグ組成に制御することでCa濃度は低く制御できる。このように、0.0025%以下とする必要がある。好ましくは、0.0015%以下、より好ましくは0.0010%以下である。
Si、Al、Mgなどと酸化物を形成し介在物となり、耐食性、靭性を低下させる。さらに、溶接ビード上に浮上し除去の負荷を著しく高める。この範囲に制御するためにはAl濃度を本願発明の範囲に制御すればよい。このように、できる限り低減し0.01%以下とすることが必要である。好ましくは0.0070%以下、より好ましくは0.0050%以下である。
Bは熱間加工性の改善のために添加され、その効果を得るにはすくなとも0.0010%以上の添加は必要である。しかしながら、0.0020%を越えると凝固割れ、溶接時の割れの発生を助長する。特にNbの添加量が多い場合に顕著である。よって、0.0010~0.0020%とする。好ましくは、0.0011~0.0019%、より好ましくは0.0012~0.0018%とする。
Mgは、添加により熱間加工性を良化させる元素である。このため、0.0001%以上添加される。しかしながら、Mgを一定量以上に含有すると介在物が増加し、溶接ビードの外観を悪くする。さらに、熱間加工性を著しく劣化させてしまう。従って上限は0.0150%とする。好ましくは、0.0005~0.0130%、より好ましくは0.001~0.0100%である。この範囲に制御するために(E)式に従い、スラグから供給する。
本発明では、G相を形成するためにTi、Nbという2種の元素を複合添加し活用しているが、強化の主体をTiとした場合、溶湯の粘性を高める効果のため溶接部のビード上に凹凸を生じさせ手直しが多くなり好ましくない。このため、強化の主体をNbとし、高強度化を求められる場合、Nbを増量するというのが本発明の指針である。よって、Nb-Ti>0と規定する。好ましくはNb-Ti≧0.05、より好ましくはNb-Ti≧0.10とする。
CaOは極めて重要な成分である。40%以下になると、Alによる脱酸の効果が低下し酸素濃度、硫黄濃度が増加する。しかし、70%を超えて高いとCaを溶鋼中に供給しすぎてしまい本願発明の範囲を超えて高くなってしまう。従って、40~70%と規定した。CaO濃度は気石灰で調整する。
SiO2は溶融スラグの流動性に寄与する成分である。1%は最低限必要であり、20%を超えると流動性が高くなりすぎて、煉瓦の溶損に繋がる。そのため、1~20%と規定した。SiO2濃度は脱酸時のSi添加量で調整する。
Al2O3濃度は溶鋼中のAl濃度を本願発明の範囲に制御するために必要な成分である。したがって、5~20%と規定した。
MgOは溶鋼中にMgを供給するため重要な成分である。そのため、5%は必要であるが、20%を超えて高すぎると流動性を悪化させ、除滓が出来なくなってしまう。そのため、5~20%と規定した。MgOの調整は廃煉瓦などのMgO源の添加にて行う。
Fはスラグの流動性を改善するために、必要な成分である。低すぎると流動性が悪化してしまう。高すぎると流動性が高くなりすぎて、煉瓦を溶損してしまう。そのため、1~10%と規定した。さらに、Nb、Tiの歩留まりを向上するために、スラグ中のNbOとTiO2を下記の通り制限する。
本願発明のNb濃度に制御するためには、NbOを1%以下に制御する必要がある。これは、(B)式に従い、Alを本願発明の範囲に制御することで達成できる。
本願発明のTi濃度に制御するには、TiO2濃度を1%以下に制御する必要がある。これは、(C)式に従い、Alを本願発明の範囲に制御することで達成できる。
供試材の板厚を揃えるためシェーパーにより5mmtにし▽▽▽の表面仕上げとした。TIG溶接による1パスのビードオンプレート試験の条件は、溶接電流:125A、溶接速度:80mm/min、シールガス:Ar+3%H2、15L/minとした。これら溶接を施したものについて、(1)断面観察による溶け込み深さ、幅、(2)外観(凹凸)を評価した。
評価(1)は埋没試料を作製し、光学顕微鏡で断面観察をすることで溶け込み深さ、幅を評価した。評価は溶け込みが深く、ビード幅が広がりすぎないことが望ましく、よって総合評価でとして次表の様に区分訳を行い、これを評価とした。
トランスバレストレイン試験の試験片サイズは、5.0t×65w×130lとし、試験装置は、都島製作所製BTM-380を用いた。TIG溶接の条件は、溶接電流:120A、溶接速度:100mm/min、シールガスはArで流量は15L/minとした。曲げ治具は500Rとし、0.5%の歪が表面に付与される計算となる。歪速度は10mm/Secとした。試験結果の評価は、割れの有無、割れがある場合は、50倍で観察し割れの長さを全て測定、それらの和である総割れ長さにより行った。割れ発生が無かったものが◎、割れ発生はあるものの総割れ長さが1mm以下のものを〇、総割れ長さが1mmを越えて2mm以下であるものは△、2mmを越えるものは×とした。
熱間圧延を施したコイル平面のスリーバーなど表面欠陥の有無を上下面について評価した。評価工程は焼鈍-酸洗を行った後のであり、目視で評価を行った。表面欠陥が200mあたり3個以下であるものを◎、4個から10個までのものを〇、11個から20個までのものを△とした。20個を越える欠陥が確認されたものは×と評価した。
比較例No.22はSnが発明範囲を外れているため、溶接部に割れ発生が発生した。さらに、Alが高く外れ、Ca、Mg濃度が高く外れた。そのため、溶接ビードの性状が悪い評価となった。
比較例No.23は、Sn、Cuの関係式(1)を満足していないので、溶接部に割れが発生した。
比較例No.24は組織を制御する関係式(2)を満足していないため、熱間加工性に劣り、溶接部にも割れが発生した。
比較例No.25はAl含有量が高く外れ、さらに、スラグ中のCaO濃度が高く外れたため、溶鋼中にCa濃度が高く供給されてしまった。そのため、ビード品質が劣るものであった。
比較例No.26はTi含有量が本発明を越えており、ビード表面の凹凸が大きく、手直しが予想される悪いビード表面状態となった。これらは熱間加工性も良くなかった。
比較例No.27はSi含有量が本発明を越えているため、ビード表面の凹凸が大きく、割れも観察され、溶接性は悪いものであった。また、熱間加工性も良くない。
比較例No.28はSi含有量が本発明範囲よりも少ない。このため、溶け込みが少なく、板厚の厚いものを溶接するには不適なレベルであった。
比較例No.29はAl濃度が低くなってしまったため、硫黄濃度と酸素濃度が高く外れた。さらに、スラグ中のTiO2とNbOも高くなり、TiとNb濃度が下限を下回ってしまった。特にS量が本発明範囲外であり、溶接ビードの幅広がりの傾向が顕著であり、形状の悪い溶接ビードとなり不適なレベルであった。また、溶接ビードの割れも確認され、熱間加工性も良くなかった。
比較例No.30はMn量が本発明範囲より少ないため、溶接ビードの幅広がりの傾向が顕著であり、形状の悪い溶接ビードとなり不適なレベルであった。
Claims (5)
- 以下質量%にて、C:0.030~0.065%、Si:1.0~2.0%、Mn:0.51~1.50%、P:0.04%以下、S:0.0020%以下、Ni:4.0~10.0%、Cr:11.0~18.0%、Mo:0.1~1.50%、Cu:0.30~6.0%、Al:0.005~0.2%、Sn:0.003~0.030%、N:0.001~0.015%、Ti:0.15~0.45%、Nb:0.15~0.55%、Ca:0.0025%以下、Mg:0.0001~0.0150%、O:0.01%以下を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなるとともに、式(1)を満足し、式(2)のδcal.(%)が1.0~9.0であることを特徴とする析出硬化型マルテンサイト系ステンレス鋼。
Sn+0.009Cu ≦ 0.06 …(1)
δcal.(vol.%) = 4.3×(1.3Si+Cr+Mo+2.2Al+Ti+Nb)-3.9(30C+30N+Ni+0.8Mn+0.3Cu)-31.5 …(2) - B:0.0010~0.0020%を含有することを特徴する請求項1に記載の析出硬化型マルテンサイト系ステンレス鋼。
- 式(3)を満足することを特徴とする請求項1または2に記載の析出硬化型マルテンサイト系ステンレス鋼。
Nb-Ti > 0 …(3) - 請求項1~3のいずれかに記載の析出硬化型マルテンサイト系ステンレス鋼の製造方法であって、Ni合金屑、鉄屑やステンレス屑、フェロクロム、フェロニッケル、純ニッケル、メタリッククロムの原料を電気炉で溶解し、その後、耐火物にはマグクロやドロマイトをライニングしたAOD炉あるいはVOD炉において、酸素ガスおよびアルゴンガスを吹精して脱炭精錬すると共に、生石灰、蛍石、Al、Siを投入して、CaO:40~70%、SiO2:1~20%、Al2O3:5~20%、MgO:5~20%、F:1~10%で構成されるCaO-SiO2-Al2O3-MgO-F系スラグを形成し、脱硫、脱酸処理した後、Ti源、Nb源を投入し、上記AOD炉あるいはVODによる精錬後、LF工程で成分調整、温度調整を行った後、連続鋳造して矩形スラブを製造し、その後、熱間圧延し、必要に応じて冷間圧延し、固溶化熱処理することを特徴とする析出硬化型マルテンサイト系ステンレス鋼の製造方法。
- 前記固溶化熱処理は、900~1150℃で行うことを特徴とする請求項4に記載の析出硬化型マルテンサイト系ステンレス鋼の製造方法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021134177A JP7018537B1 (ja) | 2021-08-19 | 2021-08-19 | 溶接性に優れる析出硬化型マルテンサイト系ステンレス鋼とその製造方法 |
ATA9245/2022A AT526638A2 (de) | 2021-08-19 | 2022-08-15 | Ausscheidungsgehärteter martensitischer, nichtrostender Stahl mit ausgezeichneter Schweissbarkeit, und Verfahren zur Herstellung desselben |
PCT/JP2022/030884 WO2023022130A1 (ja) | 2021-08-19 | 2022-08-15 | 溶接性に優れる析出硬化型マルテンサイト系ステンレス鋼とその製造方法 |
SE2450204A SE2450204A1 (en) | 2021-08-19 | 2022-08-15 | Precipitation hardening martensitic stainless steel having excellent weldability, and method for producing the same |
CN202280056340.9A CN117836455A (zh) | 2021-08-19 | 2022-08-15 | 焊接性优异的析出硬化型马氏体不锈钢及其制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021134177A JP7018537B1 (ja) | 2021-08-19 | 2021-08-19 | 溶接性に優れる析出硬化型マルテンサイト系ステンレス鋼とその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP7018537B1 true JP7018537B1 (ja) | 2022-02-10 |
JP2023028465A JP2023028465A (ja) | 2023-03-03 |
Family
ID=80856437
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021134177A Active JP7018537B1 (ja) | 2021-08-19 | 2021-08-19 | 溶接性に優れる析出硬化型マルテンサイト系ステンレス鋼とその製造方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7018537B1 (ja) |
CN (1) | CN117836455A (ja) |
AT (1) | AT526638A2 (ja) |
SE (1) | SE2450204A1 (ja) |
WO (1) | WO2023022130A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114892106A (zh) * | 2022-05-07 | 2022-08-12 | 兰州兰石集团有限公司铸锻分公司 | 压裂泵阀箱用马氏体沉淀硬化不锈钢及压裂泵阀箱的短流程生产方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021503545A (ja) * | 2017-11-03 | 2021-02-12 | アペラム | マルテンサイト系ステンレス鋼及びその製造方法 |
-
2021
- 2021-08-19 JP JP2021134177A patent/JP7018537B1/ja active Active
-
2022
- 2022-08-15 CN CN202280056340.9A patent/CN117836455A/zh active Pending
- 2022-08-15 WO PCT/JP2022/030884 patent/WO2023022130A1/ja active Application Filing
- 2022-08-15 SE SE2450204A patent/SE2450204A1/en unknown
- 2022-08-15 AT ATA9245/2022A patent/AT526638A2/de unknown
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021503545A (ja) * | 2017-11-03 | 2021-02-12 | アペラム | マルテンサイト系ステンレス鋼及びその製造方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114892106A (zh) * | 2022-05-07 | 2022-08-12 | 兰州兰石集团有限公司铸锻分公司 | 压裂泵阀箱用马氏体沉淀硬化不锈钢及压裂泵阀箱的短流程生产方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE2450204A1 (en) | 2024-02-19 |
WO2023022130A1 (ja) | 2023-02-23 |
AT526638A2 (de) | 2024-03-15 |
CN117836455A (zh) | 2024-04-05 |
JP2023028465A (ja) | 2023-03-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101346486B9 (zh) | 双相不锈钢 | |
JP4673343B2 (ja) | 耐食性、溶接性および表面性状に優れるステンレス鋼板およびその製造方法 | |
JP6146908B2 (ja) | 表面性状に優れたステンレス鋼とその製造方法 | |
JP2021031720A (ja) | 溶接性および表面性状に優れる高耐食Ni−Cr−Mo鋼とその製造方法 | |
RU2397254C1 (ru) | Способ производства штрипса для труб магистральных трубопроводов | |
US20230077573A1 (en) | Stainless steel for metal foils, stainless steel foil, and methods for producing them | |
KR102178605B1 (ko) | 페라이트계 스테인리스 강판 | |
CN109804092B (zh) | 药芯焊丝用冷轧钢板及其制造方法 | |
JP7018537B1 (ja) | 溶接性に優れる析出硬化型マルテンサイト系ステンレス鋼とその製造方法 | |
RU2522065C1 (ru) | Листовая конструкционная нержавеющая сталь, обладающая превосходной коррозионной устойчивостью в сварном шве, и способ ее производства | |
JP6222806B2 (ja) | 耐脆化性に優れる高耐食二相ステンレス鋼 | |
JP5961296B2 (ja) | 溶接用ステンレス鋼の肉盛方法 | |
JP6526307B1 (ja) | 内部品質および熱間加工性に優れるNi−Cr−Nb−Fe系合金とその製造方法 | |
CN110832102B (zh) | 药芯焊丝用冷轧钢板及其制造方法 | |
JP7029570B1 (ja) | 析出硬化型マルテンサイト系ステンレス鋼とその製造方法 | |
JP2014189862A (ja) | 構造用ステンレス鋼板及びその製造方法 | |
JP7513008B2 (ja) | 耳割れ発生率の低い鋼板の製造方法 | |
JP4649753B2 (ja) | 溶接部靱性に優れた高強度厚肉溶接ベンド鋼管用の素管およびその製造方法 | |
JP7009666B1 (ja) | 加工性、耐食性に優れる溶接管用Ni-Cr-Mo系合金 | |
JP5815291B2 (ja) | 溶接用ステンレス鋼 | |
CN116171334A (zh) | 耐疲劳特性优异的析出硬化型马氏体系不锈钢 | |
RU2469107C1 (ru) | Трубная заготовка из легированной стали | |
JP2003183784A (ja) | すみ肉溶接継手を形成した際の該すみ肉溶接継手の疲労特性及び靱性に優れたステンレス鋼 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210909 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20210909 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20211117 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220114 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220127 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220131 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7018537 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |