JPH02107744A

JPH02107744A - 溶接性と耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼

Info

Publication number: JPH02107744A
Application number: JP26067388A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Kato; 康加藤; Keiichi Yoshioka; 吉岡　啓一
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1988-10-18
Filing date: 1988-10-18
Publication date: 1990-04-19
Anticipated expiration: 2010-07-05
Also published as: JPH0762218B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、化学工業を始めとした揮々の分野に広く利用
可能な、溶接性と耐食性に優れたフェライト系ステンレ
ス鋼に関するものである。

〈従来の技術〉フェライト系ステンレス鋼は、オーステナイト系ステン
レス鋼と比較すると耐応力腐食割れに著しく優れている
が、一般的に耐食性と溶接性ならびに溶接部の特性や機
械的性質が劣っている。しかしながら、製廿技術の進歩
により、極低Ｃ，Ｈのフェライト系ステンレス鋼の製造
が可能となり、さらに、Ｔｉ、　Ｎｂ、　　Ｖなどの元
素を添加して溶接部の耐食性や機械的性質が改善された
鋼種が開発されている。例えば、これらの鋼種は特公昭
５５２１１０２号公報に開示されているが、耐食性、成
形性、溶接性に優れており、ボイラー管体や温水器など
のような溶接が施される構造物に適用されるに至ってい
る。

しかしながら、上記鋼ｆｌＩ＋を用いても、例えばＴ１
Ｇ溶接施工時に十分に溶接雲囲気をコントロールしない
と溶接部にテンパーカラーが生じ、実使用時にこの部分
で著しく腐食が生じ、場合によっては短期間で穴あきが
生じている。この（川向は、使用される構造物が複雑化
、多様化するにしたがって著しくなる傾向にあり、また
、生成したテンパーカラーを施工後、電屑、研摩あるい
は酸洗により除去することも困難となっている。

そこで、従来の５ＵＳ４４４タイプより溶接部の耐食性
が優れた鋼種の開発が強く望まれている。

〈発明が解決しようとする課題〉本発明の目的は、素材の元来有している溶接性や機械的
性質を１１なうことなく、溶接部耐食性を著しく改善し
たフェライト系ステンレス鋼を提供することである。

〈課題を解決するための手段〉このような現状に臨み、木発明者らは鋭意努力した結果
、Ｓｉを１．０〜２．０％含有さ一已、さらにＭｎ量を
０．５％以下とすることにより、素材の溶接性や機械的
性質を低下させることなく、母材耐食性や溶接部耐食性
が著しく改善されることを見出した。

即ら、本発明は、重用？イで、Ｃ：Ｏ，０１％以下及び
Ｎ：０．０１％以下で、かつＣ−ｌ−Ｎ　：　　０．０
１５％以下Ｓｉ　：　　１．Ｏ〜２．０％、　Ｍｎ：　
　０．５％以下、ｒ’：ｏ、ｏ４％以−Ｆ、　Ｓ　：　
０．００１〜０．００７％、　Ｃｒ　：　１５〜２５％
、　Ｍ。

：１，０〜３．０％、Δｔ　：　０．００５〜０．１　
％を含有し、Ｎｂ：Ｏ，＋Ｓ〜０．５％及びＴｉ　：　
０．１５〜０．５％の１種あるいは２種を含有し、かつ
Ｎｂ十Ｔｉ　：　０．１５〜０．５％ならびにＮｌ＋−
トＴｉ　：　　（Ｃ４−Ｎ）ｘｏ以上で、残部はＦｅ及
び不可避的不純物からなることを特徴とする溶接性と耐
食性に優れたフェライト系ステンレス鋼であり、あるい
は必要に応してこれにさらにＣｕＯ１０５〜０．２％含
有させたものである。

く作　用〉以下に本発明の組成側合の限定理由を具体的に説明する
。

Ｃ；　Ｃは周知の如＜Ｃｒと結合してＣｒ炭化物を形成
しやすく、とりわけ溶接時の熱影響部に形成され、粒界
腐食を生じさ仕る。また成形性にも悪影響を及ぼすので
、その上限は０．０１重量％（以下％で示す）とした。

また、Ｃは少なければ少ないほどこれら性質にとっては
良いので特に下限は設けない。

Ｓｉ；　　Ｓｉは本発明を特徴づける重要な元素である
。第１図に、実験室的に溶製した小型鋼塊ｆオを用いて
公知の条件で熱延、焼鈍、冷延、仕上焼鈍して、仮１！
Ｖ　ｌ　、　Ｏｍｍの仕上焼鈍板を作製し、溶接電圧１
０Ｖ、溶接電流８０〜９０Ａ、溶接速度４５０〜６００
ｍ＋ｎ　／　ｍｍの条件下で１，６柵φのタングステン
電極を用いて、１・−チ側は８　Ｒ／　５ｌｎＡｒガス
、裏ビード側はｌ　ｌ　／　ａｍ、　Ａｒ＋　１％Ｏｔ
ガス及びへｒ＋１０％ｏｚガスでシールを行いながら′
Ｉ″ＩＣ溶接（なめ付は溶接）し、裏ビード側が試験面
となるようにしたＣＡＳＳ試験（Ｊ　Ｉ　５−Ｄ−２０
１）　１６時間後の発錆の程度に及ぼす５ｔｆｆｉの影
響を示す。

発錆の程度（溶接部）は次のように評価した。

Ａ：はとんど発錆なしＢ：発錆程度小Ｃ：発錆程度中Ｄ：著しく発錆Ｓｉ量が１．０％以上となると著しく耐食性が良好とな
ることがわかる。しかしながら、Ｓｉ量が２．０％を超
えると溶接部の成形性や靭性、母材の引張特性が低下す
るので、Ｓｉは１０〜２．０％に限定される。

Ｍｎ；　　Ｍｎも本発明の中で重要な元素である。即ち
、Ｍｎ１ｉが０．５％を超えると前述したようにＳｉｌ
を１．０％以上加えても、はとんど溶接部耐食性の改善
効果は認められないからである。したがってその上限は
０．５％とした。また、その量は低くても何ら不都合は
生じないので特に下限は設けない。

Ｐ、　　Ｐは耐食性を始めとして、靭性、成形性などに
悪影響を及ぼす元素であり、とりわけ０．０４％を超え
ると顕著となることから、上限は０．０４％とした。ま
た、その性質上、少なければ少ない方が好都合であるの
で、特に下限は設けない。

Ｓ；　Ｓは耐食性とりわけ耐孔食性に有害な元素であり
、０．００７％を超えると顕著となるため上限は０．０
０７％とした。しかしながら、低ずぎると溶接時の湯流
れ性を低下させるので、その下限は０．００１％に限定
される。

Ｃｒ；　　Ｃｒは耐食性に非常に有効な元素であり、通
常はその含有量に比例して効果を有するが、十分な耐食
性を得るには１５％は必要であり、下限は１５％とした
。しかしながら、その含有量が多くなりすぎると、σ相
などの脆い金属間化合物が生成し靭性、延性が低下する
などの＋＋ｈ題が生じ易くなり、特に２５％を超えると
それが顕著となるのでその上限は２５％とした。

Ｍｏ；　　Ｍｏも同様に耐食性に非常に有効な元素であ
る。しかも塩素イオン存在下の環境においては特に優れ
た性質を有しており、その特性を十分に得るには最低１
．０％は必要なので、下限を１．０％とした。一方、同
時に多層に含有させると著しく素材を脆化させ、３゜０
％を超えると顕著となることから上限は３．０％とした
。

Ａｌ；　　八ｌは通常脱酸剤としてよく用いられており
、その作用を得るには最低ｏ、ｏｏｓ％程度は必要であ
り、下限を０．００５％とした。一方、多量に添加する
と生じる介在物が８１状あるいは１１１人なものとなり
、成形性や耐食性を劣化させるので上限は０．１％とし
た。

Ｎ；　ＮはＣと同様に素材の成形性を始めとした機械的
性質に悪影響を及ぼすばかりか、溶接時の熱影響部にＣ
「窒化物を生成させ易く、その結果粒界腐食が生じるの
で、その上限は０，０１％とした。

Ｎｂ、　Ｔｉ　；　　Ｎｂ、　ＴｉはＣ「よりも炭窒化
物形成能が強い、従って溶接時の熱影響部でのＣｒ炭窒
化物生成を抑制し、優れた耐粒界腐食性を得るには、そ
の化学当量的な関係から最低（Ｃ＋Ｈ）ｘＯ以上のＮｂ
、　Ｔｉが必要であり、また製鋼時の酸化物生成等を考
慮すると０．１５％以上となる。従って下限は０．１５
％とした。また、その添加量が多くなると耐食性とりわ
け耐孔食性が低下し、０．５％を超えると顕著となるこ
とより、その上限は０．５％とした。

また、Ｎｂ、　Ｔｉについては単独添加でも複合添加で
も本発明は達せられるので、１種又は２種添加とする。

Ｃ，Ｎ、Ｃ，Ｎは前述した如く、溶接時の熱影響部での
Ｃｒ炭窒化物の粒界析出による粒界腐食に対して有害で
あり、この防止策としてＴｉ、　Ｎｂが添加される。し
かしながら、Ｃ＋Ｈが１５０ｐを超えると上述したよう
にＴｉ、　Ｎｂを添加してもその効果が少ないので、Ｃ
＋Ｈの上限は０．０１５％さした。

Ｃｕ；　　Ｃｕはステンレス鋼の耐誘性改善に有効な元
素であり、また溶接部の耐食性改善にも有効な元素であ
るので必要に応じて添加できる。しかし、その効果を得
るには最低０．０５％が必要であり、下限は０．０５％
とした。添加量が０．２％を超える溶接時に溶接部でＣ
ｕが粒界に偏析しやすくなり、脆化を招くので上限は０
．２％とした。

本発明の組成の鋼の溶製は、転炉や電気炉、あるいはさ
らに真空脱ガス炉での精練が可能である。

このようにして溶製された鋼は、造塊−分解圧延、ある
いは連続鋳造によりスラブにされ、引続き熱間圧延、熱
延板焼鈍、酸洗、冷間圧延、仕上焼鈍、酸洗等の通常の
一連の工程を経て、製品仮になる。

〈実施例〉以下に実施例に基づいて本発明を説明するが、本発明は
これに限られるものではない。

表１に示す化学成分の５０ｋｇ小型鋼塊を実験室的に溶
製し、公知の条件で熱間圧延、熱延板焼鈍。

酸洗、冷間圧延、仕上焼鈍、酸洗を行って板厚１．０胴
の仕上焼鈍板を作製し、以下の項目について調査した。

母材の耐食性は孔食発生電位をＪＩＳ−Ｇ−０５７７に
より、成形性についてはエリクセン試験をＪＩＳ−Ｚ−
２２４７により求めた。

また溶接部の耐食性はＣＡＳＳ試験を、ＪＩＳ−Ｄ−２
０１に従い、裏ビード側を試験面となるように行い、成
形性についてはエリクセン試験をＪＩＳ　−Ｚ−２２４
７に従い、溶接部の表面を０３２０番研摩後に、ビード
部が中心となるように張り出し、靭性についてはシャル
ピー１１１％Ｍ試験をＪＩＳ−Ｚ２２４２に従い、溶接
ままで溶接部にＶノツチを入れて試験した。

なお、溶接部の特性を評価するに当たり、次のような条
件でＴＩＧ？８接（ナメ付は溶接）を行っ溶接電圧溶接電流溶接速度電　　　　極シールガス０Ｖ８０〜９０Δ ４５０〜６００ｍｍ　／　ｍａｎｌ、６ｍｍφタングステン電極表ビード側　＾ｒ　　８ｆｆｉ／Ｉｌｎ臭ヒ゛−ド側　
八ｒ＋１％０゜１１　／　ｓｉｎなお各試験の評価は次のように行った。

孔食発生電位：　Ｖ’ｃ＋ｏｏｐｈ　（ｖｓ　Ａ６／八
ｇへ７）で評価母材の成形性：エリクセン値（胴）溶接部耐食性：１６時間ＣΔＳＳ試験後の発錆程度を下
記の如く評価Ａ：はとんど発錆なしＢ：発錆程度小Ｃ：発錆程度中Ｄ：著しく発錆溶接部成形性：エリクセン値（ｎ＋ｍ））４接部靭性　
＝破面観察による延性−脆性温度（°Ｃ）表表２より明らかな如く、溶接部の耐食性にはＳｉ添加の
効果が著しく、１．０％以上で大であり、またＭｎを低
下させることも必要であることがわかる。

しかしながら（Ｃ＋Ｎ）ｆｆｉが０．０１５％を超えた
り、ＴｉあるいはＮｂまたは（Ｔｉ十Ｎｂ）　Ｍが本発
明成分より少ないと、たとえｓ＋５１が１．０〜２．０
％の範囲であっても十分な溶接部耐食性が得られず、ま
た成形性や靭性が劣ることもわかる。一方、Ｓｉ計が２
．０％を超えると、溶接部成形性、靭性が低下すること
もわかる。また、Ｃ＋Ｊｌが０．０５〜０．２％の範囲
のものについては、溶接部耐食性は改善されていること
がわかるが、０，２％を越えると明らかに溶接部靭性、
成形性が低下することも明らかである。

〈発明の効果〉以上示したように、本発明鋼は母材、溶接部を含めた成
形加工性や靭性に優れており、とりわけ溶接部耐食性が
著しく改善されていることに特徴がある。したがって、
温水機やボイラー缶体を始めとした溶接構造用鋼として
十分な機能を備えた素材である。

４、

【図面の簡単な説明】

第１図はＴＩＧ溶接部耐食性に及ぼすＳｉ量の影響を示
す図である。

Claims

【特許請求の範囲】１、重量％で、Ｃ：０．０１％以下及びＮ：０．０１％
以下で、かつＣ＋Ｎ：０．０１５％以下、Ｓｉ：１．０
〜２．０％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｐ：０．０４％以下
、Ｓ：０．００１〜０．００７％、Ｃｒ：１５〜２５％
、Ｍｏ：１．０〜３．０％、Ａｌ：０．００５〜０．１
％を含有し、Ｎｂ：０．１５〜０．５％及びＴｉ：０．
１５〜０．５％の１種あるいは２種を含有し、かつＮｂ
＋Ｔｉ：０．１５〜０．５％ならびにＮｂ＋Ｔｉ：（Ｃ
＋Ｎ）×８以上で、残部はＦｅ及び不可避的不純物から
なることを特徴とする溶接性と耐食性に優れたフェライ
ト系ステンレス鋼。２、請求項１記載の成分に重量％で、Ｃｕ：０．０５〜
０．２％を加えたことを特徴とする溶接性と耐食性に優
れたフェライト系ステンレス鋼。