TWI516614B

TWI516614B - Fat iron stainless steel

Info

Publication number: TWI516614B
Application number: TW102133867A
Authority: TW
Inventors: Masataka Yoshino; Takashi Samukawa; Tomohiro Ishii; Kunio Fukuda; Hiroki Ota; Hiroyuki Ogata
Original assignee: Jfe Steel Corp
Priority date: 2012-09-25
Filing date: 2013-09-18
Publication date: 2016-01-11
Also published as: MY155937A; KR20150060919A; TW201420781A; WO2014050011A1; JPWO2014050011A1; CN104662187A; JP5534119B1

Description

肥粒鐵系不鏽鋼

本發明為關於一種即使是在下述焊接條件下亦不易引起耐蝕性降低的肥粒鐵系不鏽鋼，前述焊接條件：氧或氮從大氣中侵入至焊珠(weld bead)中、或氮或碳從焊接對象材侵入至焊珠。

相較於沃斯田鐵系不鏽鋼，由於肥粒鐵系不鏽鋼為少量的Ni量，而能確保耐蝕性。因Ni為高價元素，故相較於沃斯田鐵系不鏽鋼能以低成本來製造肥粒鐵系不鏽鋼。又，相較於沃斯田鐵系不鏽鋼，肥粒鐵系不鏽鋼為具有高導熱率、低熱膨脹率，及進而不易引起應力腐蝕破裂(stress corrosion cracking)等之優異特性。因此，肥粒鐵系不鏽鋼可適用於汽車排氣系構件、屋頂或建具等之建材、及廚房或儲水‧熱水儲存槽等之供水用材料等廣泛之用途。

此等大多將不鏽鋼板為藉由剪切或壓製加工等所加工的零件，以焊接而組裝所製作者。焊接方法方面，大多為使用TIG焊接(tungsten inert gas welding)。被焊接時，要求焊接部亦具有與母材部為相同良好的耐蝕性。

但，將沃斯田鐵系不鏽鋼，特別是SUS304(18%Cr-8%Ni)(JIS(Japanese Industrial Standards)G 4305)等之鋼種與肥粒鐵系不鏽鋼TIG焊接時，因被稱為敏化(sensitization)之現象，焊接部之耐蝕性有較母材為降低之情形。所謂的敏化，係藉由焊接時之熱歷程而鋼中的Cr會與C、N鍵結，於晶界以作為Cr碳化物(Cr₂₃C₆等)或Cr氮化物(Cr₂N等)而析出，由於在焊接部之晶界附近會產生較母材的Cr濃度為低的Cr欠缺層(Cr depletion layer)，故在晶界之耐蝕性有降低之現象。將沃斯田鐵系不鏽鋼，例如SUS304等之C及N含有量為較肥粒鐵系不鏽鋼為更高的鋼與肥粒鐵系不鏽鋼進行焊接時，有產生敏化之情形。

進行TIG焊接時，通常為使用氬氣等之惰性氣體來作為遮蔽氣體(shielding gas)，以抑制從大氣之氧或氮侵入於熔融池(weld metal pool)(焊接時金屬為熔化狀態之部分)。但，近年隨著焊接構件之構造之複雜化，焊接時無法進行充分的氣體遮蔽，熔融池為有大氣中的氧或氮混入般之不完全之條件下的焊接，已為增加。從大氣之侵入於熔融池的氮，會助長焊接部之敏化，而造成耐蝕性之降低。

又，氧會使焊接部生成所謂的回火色(temper color)的Cr系氧化皮膜，由於此成長，焊接部之Cr濃度會降低，而耐蝕性會降低。因此，適用於如此般用途的肥粒鐵系不鏽鋼，被要求即使是無法藉由遮蔽氣體抑制從大氣之氧或氮之侵入之情形，亦可確保焊接部之耐蝕性的鋼成分。

另一方面，近年除了以往的No.2B修飾加工或BA修飾加工等之光澤品外，使用於不重視外觀之構件(汽車之排氣系構件、各種電氣製品及機械之內部零件等)之所謂的機能產品(functional products)，需要為增加。機能產品為了抑制製造成本，係使用碳鋼之退火線，以850~900℃左右進行退火後，使用例如專利文獻1中所揭示般之高速酸洗手法所製造。因此，不僅是No.2B修飾加工品或BA修飾加工品，亦為了製造機能產品，被要求具有在碳鋼之退火線為可退火之再結晶溫度且可高速酸洗之鋼成分。

對於如此般之課題，揭示著一種藉由添加與碳、氮之親和力為較Cr為大的Ti或Nb之方法，來抑制Cr碳氮化物之生成並抑制敏化之發生。例如，專利文獻2中揭示著一種鋼，其係藉由複合添加Ti與Nb，來提升肥粒鐵系不鏽鋼之耐晶界腐蝕性(interglanular corrosion resistance)。但，專利文獻2中所揭示的肥粒鐵系不鏽鋼，必須添加1.5%以上的Mo。雖然Mo為使母材之耐蝕性提升之元素，但由於為肥粒鐵之強生成元素，添加較1.5%為多的Mo之情形時，焊接部會生成肥粒鐵相而產生敏化，有無法得到焊接部之充分耐蝕性之情形。

又，作為焊接部之耐蝕性為優異的肥粒鐵系不鏽鋼，例如分別於專利文獻3中揭示一種焊接部之耐蝕性為優異的肥粒鐵系不鏽鋼，及於專利文獻4中揭示一種與沃斯田鐵系不鏽鋼之焊接部之耐蝕性為優異的肥粒鐵系不鏽鋼。此等之揭示例皆必須添加0.1%以上的Nb，再結晶溫度為高。因此，具有無法使用一般的碳鋼之退火線，以低成本來製造機能產品之問題點。

〔先前技術文獻〕〔專利文獻〕

專利文獻1：日本國專利第2842787號公報(日本國特開平8-10823號公報)

專利文獻2：日本國特開昭51-88413號公報

專利文獻3：日本國特開2007-270290號公報

專利文獻4：日本國特開2010-202916號公報

延續以往的技術思想，單純藉由增加Ti或Nb來抑制敏化之發生時，會產生起因為TiN夾雜物的表面缺陷之增加，或已固溶的Nb在焊接部以作為粗大Nb析出物而析出、焊接破裂(weld crack)等問題。

因此，本發明係以提供在下述焊接條件下為具有優異耐蝕性的肥粒鐵系不鏽鋼，前述焊接條件如下：在肥粒鐵系不鏽鋼之焊接，由於因焊接構件之形狀等原因，無法充分進行氣體遮蔽，故氧侵入至熔融池而使焊接部產生回火色(氧化皮膜)之焊接條件下，或如氮侵入而產生敏化般之焊接條件下、氮從焊接對象材侵入至焊珠之焊接條件下。

本發明團隊為了解決上述課題，對於TIG焊接中因氧侵入之回火色之生成與耐蝕性之關係，以及對於因氮侵入之敏化之產生與耐蝕性之關係，係針對各種添加元素之影響，以18.0~19.0質量%Cr-0.15質量%Mn-0.1質量%Ni-0.35質量%Cu作為基質，使用Si、Al、Ti、Nb及V為廣範圍變化之鋼來進行重複深入研究。

其結果發現，因氧侵入之回火色之生成而導致的耐蝕性之變化與各種添加元素之關係，可整理如Si+1.5Al+1.2Ti(以後記載為O_x值，尚，式中的元素記號示為各元素之含有量(質量%))，當O_x值為0.40以上時，耐蝕性會提升。此係由於，為使O_x值成為0.40以上而複合添加Si、Al及Ti時，回火色處不為於以往鋼所生成以Cr系氧化物為主體的氧化皮膜，而是Al、Si及Ti會濃化且緻密並成為具有保護性之氧化皮膜，故抑制了因回火色之成長之母材Cr濃度之降低。但若複合添加Si、Al及Ti使O_x為超過2.4時，氧化皮膜之結晶性高，抑制離子等之透過效果會降低，明顯地耐蝕性亦會再次降低。

又，將因氮侵入之敏化舉動與各種添加元素之關係，使用O_x值為0.65~0.70之鋼來進行調査之結果，JIS G0580(1986)中所定義的再活化率(reactivation rate)(其係表示敏化程度之指標，當為0.01%以下時，意味著幾乎未產生敏化)可整理如1.2Nb+1.7Ti+V+2.2Al(以後記載為N_tr值，尚，式中的元素記號示為各元素之含有量(質量%))，當N_tr值為0.60以上時，再活化率會成為0.01%以下。即，藉由將N_tr值設為0.60以上，即使是因從大氣之氮侵入、或因與氮含有量為大的沃斯田鐵系不鏽鋼之焊接而導致對於焊接部之氮侵入，而通常的肥粒鐵系不鏽鋼為在焊接部會產生敏化之焊接條件下，亦可得到良好的耐蝕性。

尚，求得上述O_x及N_tr值之各元素之係數，係推定與該元素和氧或和氮之親和力為成比例。

本發明為基於上述見解而具有下列要旨。

[1]一種肥粒鐵系不鏽鋼，其特徵係含有以質量%為C：0.001~0.030%、Si：0.05~0.30%、Mn：0.05~0.50%、P：0.05%以下、S：0.01%以下、Cr：18.0~19.0%、Ni：0.05%以上且未滿0.50%、Cu：0.30~0.60%、N：0.001~0.030%、Al：0.10~1.50%、Ti：0.05~0.50%、Nb：0.002~0.050%、V：0.01~0.50%，且滿足下述式(1)及(2)，殘餘部分由Fe及不可避免的雜質所構成；0.40≦Si+1.5Al+1.2Ti≦2.4....(1)

0.60≦1.2Nb+1.7Ti+V+2.2Al....(2)

尚，式中之元素記號示為各元素之含有率(質量%)。

[2]如上述[1]之肥粒鐵系不鏽鋼，其係進而含有選自以質量%為Zr：0.01~0.50%、W：0.01~0.20%、REM：0.001~0.10%、Co：0.01~0.20%、B：0.0002~0.010%、Mo：0.01~1.0%中之1種以上。

[3]如上述[1]或[2]之肥粒鐵系不鏽鋼，其係進而含有以質量%為Sb：0.05~0.30%。

藉由本發明，可得到一種肥粒鐵系不鏽鋼，其係即使是在從大氣之氧或氮為從焊接對象材侵入至焊珠之焊接條件下，亦具有優異的耐蝕性。

[實施發明之的最佳形態]

以下對於本發明之各構成要件之限定理由進行說明。

1.關於成分組成

首先，說明規定本發明之鋼之成分組成之理由。尚，成分%，全數意味著質量%。

C：0.001~0.030%

當C量越高時強度越提升，越少時加工性越提升。為了得到充分的強度，必須含有0.001%以上，但含有超過0.030%時，除了加工性之降低會變得顯著外，因Cr碳化物之析出之起因為局部性欠缺Cr，而容易產生耐蝕性之降低。因此，將C量設為0.001~0.030%之範圍。但就C量越低時耐蝕性及加工性之觀點而言為佳，若極度地降低C量時，精鍊會費時，於製造上為不宜，故較佳為0.003~0.018%之範圍。更佳為0.005~0.012%之範圍。

Mn：0.05~0.50%

Mn為不可避免含有的元素。當Mn量超過0.50%時，會促進成為腐蝕之起點的MnS之析出，而耐蝕性會降低。因此，Mn量設為0.50以下。另一方面，將Mn量降低至未滿0.05%，會導致製造成本之顯著上昇。因此，Mn量設為0.05~0.50%之範圍。較佳為0.05~0.40%之範圍。更佳為0.05~0.35%之範圍。

P：0.05%以下

P為鋼中不可避免含有的元素，含有過剩量會使焊接性降低，而容易產生晶界腐蝕。此傾向在含有超過0.05%時會變得顯著。因此，P量設為0.05%以下。較佳為0.03%以下。

S：0.01%以下

S亦與P為相同，係鋼中不可避免含有的元素，藉由含有超過0.01%，耐蝕性會降低。因此，S量設為0.01%以下。較佳為0.008%以下。

Cr：18.0~19.0%

Cr為用來確保耐蝕性之最重要元素。未滿18.0%時，因焊接之氧化而表層的Cr為減少的焊珠，或在其周邊，無法得到充分的耐蝕性。特別是在與SUS304等之沃斯田鐵系不鏽鋼之異鋼種焊接之際，因氮之侵入會進而助長敏化。

又，未滿18.0%時，鈍化(passivation)會變得不安定，後述的N_tr值與再活化率(reactivation rate)之關係會被破壞，因敏化而會引起耐蝕性降低。另一方面，當含有超過19.0%時，由於酸洗時肥粒鐵之溶解速度會降低，故在使用如專利文獻1中所揭示般的碳鋼之酸洗線，以高速酸洗方法時，無法將鏽皮(scale)除盡，在鋼板之端部等有產生殘留鏽皮之情形。因此，Cr量設為18.0~19.0%之範圍。較佳為18.0~18.7%之範圍。更佳為18.3~18.7%之範圍。

Ni：0.05%以上且未滿0.50%

Ni為使不鏽鋼之耐蝕性提升之元素，在無法形成鈍化皮膜(passive film)而會產生活性溶解(active dissolution)之腐蝕環境中，其係抑制腐蝕進行之元素。又，Ni為沃斯田鐵之強生成元素，具有抑制在焊接部之肥粒鐵之生成，並抑制因Cr碳氮化物之析出之敏化的效果。此等效果為藉由0.05%以上之含有量而得到。但，含有量為0.50%以上時，除了會使加工性降低外，應力腐蝕破裂之敏感度會變強。更，由於Ni為高價元素，會導致製造成本之增加。因此，將Ni量設為0.05%以上且未滿0.50%。較佳為0.10~0.30%之範圍。更佳為0.15~0.25%之範圍。

Cu：0.30~0.60%

Cu為使耐蝕性提升之元素，當於水溶液中或弱酸性之水滴為附著時，其係使母材及焊接部之耐蝕性提升為特別有效之元素。又，Cu為與Ni為相同，係沃斯田鐵之強生成元素，具有抑制在焊接部之肥粒鐵之生成，並抑制因Cr碳氮化物之析出之敏化的效果。此等效果為藉由0.30%以上之含有量而得到。另一方面，當含有超過0.60%時，熱加工性會降低，同時於熱軋延時，在鋼板表面會生成被稱為紅鏽皮(red scale)之起因為Cu之氧化物，由於會產生表面缺陷，故不宜。因此，Cu量設為0.30~0.60%之範圍。較佳為0.30~0.50%之範圍。更佳為0.35~0.45%之範圍。

N：0.001~0.030%

N含有量高時會提升強度，越少時會提升加工性。為了得到充分的強度，以含有0.001%以上為適當；但含有量超過0.030%時，除了加工性(伸長)會顯著降低外，由於會助長Cr氮化物之析出而使耐蝕性產生降低，故不宜。因此，N量設為0.001~0.030%之範圍。就耐蝕性之觀點而言，N為越低越佳，但為了減低N量，必須增加精鍊時間，由於會導致製造成本之上昇及生產性之降低，較佳為0.003~0.030%之範圍。更佳為0.003~0.015%之範圍。又更佳為0.005~0.010%之範圍。

Si+1.5Al+1.2Ti(O_x值)：0.40~2.4

尚，式中之元素記號示為各元素之含有率。

Si、Al及Ti在本發明中為極重要之元素。此等3元素皆與氧為強親和力。因此，當添加有此等元素的不鏽鋼被氧化時，在鋼板表面會形成以Si、Al及Ti作為主成分的氧化物之皮膜。由於此氧化物之皮膜為緻密且保護性高，故抑制了起因為母材中Cr濃度降低(其係因Cr之氧化)之耐蝕性之降低。在O_x值為0.40以上時可得到此效果。但，當O_x值超過2.4時，氧化物皮膜之結晶性為高，由於抑制金屬離子等之透過效果會降低，故耐蝕性會再度降低。因此，O_x值設為0.40~2.4之範圍。較佳為0.40~1.8之範圍，更佳為0.50~1.5之範圍。

1.2Nb+1.7Ti+V+2.2Al(N_tr值)：0.60以上

尚，式中之元素記號示為各元素之含有率。

焊接部之敏化，其原因為從大氣之侵入於熔融池之氮、或從焊接對象材侵入之氮，該等氮與Cr形成氮化物並析出，而生成局部性Cr欠缺領域。當複合添加與N之親和力為較Cr為大的Nb、Ti、V及Al時，氮不會與Cr形成氮化物，而氮會作為此等4元素之氮化物而析出。因此，可抑制Cr欠缺領域之生成，並提升焊接部之耐蝕性。在N_tr值為0.60以上時可得到此效果。更佳為0.80以上。

尚，當N_tr值超過4.00時，會產生起因為Ti系或Al系之夾雜物的表面缺陷，故上限值設為4.00。較佳為2.50以下。

複合添加Si、Al、Ti、Nb及V，以滿足上述O_x值及N_tr值之適合範圍，但本發明為基於下述理由而進一步規定各元素之添加量。

Si：0.05~0.30%

Si為如上述般，係與Al或Ti一起濃縮至因焊接所形成的回火色處，以提升氧化皮膜之保護性，Si為使焊接部之耐蝕性成為良好之元素。此等效果為藉由0.05%以上之含有量而可得到。但，含有Si超過0.30%時，會分別產生熱軋延步驟中軋延荷重之增大、及退火步驟中因在鋼板表層之Si濃化層之形成而使酸洗性降低，由於會導致表面缺陷之增加或製造成本之上昇，故不宜。因此，Si量設為0.05~0.30%之範圍。較佳為0.05~0.25%之範圍。更佳為 0.08~0.20%之範圍。

Al：0.10~1.50%

Al亦與Si為相同，係與Si及Ti一起濃縮至因焊接所形成的回火色處，Al為使焊接部之耐蝕性提升之元素。此外，由於Al與氮之親和力為較Cr強，當氮混入至焊接部時，氮不會以Cr氮化物，而是以Al氮化物析出，具有抑制敏化之效果。又，Al在製鋼步驟中為脫氧的有用元素。於含有量為0.10%以上時，可得到此等效果。但，含有Al為超過1.50%時，肥粒鐵結晶粒會粗大化，而使加工性或製造性降低。因此，Al量設為0.10~1.50%之範圍。較佳為0.12~0.80%之範圍。更佳為0.15~0.50%之範圍。

Ti：0.05~0.50%

Ti亦與Si及Al為相同，係濃縮至因焊接所形成的回火色處，Ti為使氧化皮膜之保護性提升之元素。又，Ti會與C及N優先鍵結，其係抑制起因為敏化(其係因Cr碳氮化物之析出所致)之耐蝕性之降低之元素。此等之效果為藉由0.05%以上之添加量而可得到。但，添加超過0.50%時，會生成粗大的Ti碳氮化物，由於會引起表面缺陷，故不宜。因此，Ti量設為0.05~0.50%之範圍。較佳為0.10~0.40%之範圍。更佳為0.15~0.35%之範圍。

Nb：0.002~0.050%

Nb會與C及N優先鍵結，其係抑制起因為敏化(其係因Cr碳氮化物之析出所致)之耐蝕性之降低之元素。此效果為以0.002%以上之含有量而可得到。另一方面，Nb為使再結晶溫度上昇之元素，當含有量為超過0.050%時，由於再結晶時所須要的退火溫度會高溫化，故使用碳鋼之退火線之退火及藉由酸洗之機能產品之廉價製造會變得困難。因此，Nb量設為0.002~0.050%之範圍。較佳為0.010~0.045%之範圍。更佳為0.015~0.040%之範圍。

V：0.01~0.50%

V為使耐蝕性或加工性提升之元素。當氮侵入至焊接部時，會使氮以作為VN析出，而抑制敏化。此效果為以0.01%以上之含有量而可得到。但，含有超過0.50%時，加工性會降低。因此，V量設為0.01~0.50%之範圍。較佳為0.05~0.30%之範圍。更佳為0.08~0.20%之範圍。

以上為本發明之基本化學成分，殘餘部分為由Fe及不可避免的雜質所構成，作為不可避免的雜質，可容許Ca：0.0020%以下。

更，就抑制焊珠之敏化及提升耐蝕性等之目的，亦可含有以下之元素。

Zr：0.01~0.50%

Zr會與C、N鍵結而具有抑制敏化之效果。此效果為藉由0.01%以上之添加量而可得到，但含有量超過0.50%時，加工性會降低。又，由於Zr為高價元素，過度添加會導致製造成本之增加，故不宜。因此，含有Zr時，較佳設為0.01~0.50%之範圍。更佳為0.05~0.35%之範圍。

W：0.01~0.20%

W為與Mo為相同，係具有使耐蝕性提升之效果。此效果為藉由0.01%以上之添加量而可得到，但含有量超過0.20%時，強度會上昇，由於因軋延荷重之增大等會導致製造性之降低，故不宜。因此，含有W時，較佳設為0.01~0.20%之範圍。更佳為0.05~0.15%之範圍。

REM：0.001~0.10%

REM為具有使耐氧化性提升之效果，藉由抑制氧化鏽皮之成長速度，對於抑制焊接部之回火色正下方之Cr欠缺領域之形成為有效。為了得到此效果，0.001%以上之含有量為必須。但，含有量超過0.10%時，會使酸洗性等之製造性降低。又，由於REM為高價元素，過度含有會導致製造成本之增加，故不宜。因此，含有REM時，較佳設為0.001~0.10%之範圍。更佳為0.03~0.08%之範圍。

Co：0.01~0.20%

Co為使韌性提升之元素。此效果為藉由0.01%以上之含有量而可得到。另一方面，當含有量超過0.20%時，會使製造性降低，因此，含有Co時，較佳設為0.01~0.20%之範圍。更佳為0.05~0.15%之範圍。

B：0.0002~0.010%

B為改善二次加工脆性(secondary working embrittlement)之元素，該效果為藉由0.0002%以上之含有量而可得到。但，當含有量超過0.010%時，因過度的固溶強化(solid solution strengthening)會產生延性(ductility)之降低。因此，含有B時，較佳設為0.0002~0.010%之範圍。更佳為0.0002~0.007%之範圍。又更佳為0.0003~0.003%之範圍。

Mo：0.01~1.0%

當Cr含有量為18%以上時，Mo為促進鈍化皮膜之再鈍化(repassivation)，並使不鏽鋼之耐蝕性提升之元素。此效果為藉由0.01%以上之含有量而可得到。但，當含有量超過1.0%時，軋延負荷會變大，製造性會降低之同時，鋼板強度會產生過度的上昇。又，由於Mo為高價元素，含有大量會使製造成本增加。因此，含有Mo量時，較佳設為0.01~1.0%之範圍。更佳為0.05~0.5%之範圍。

更，就使氮安定化之目的，亦可含有Sb來作為選擇元素。

Sb：0.05~0.30%

Sb為與Al為相同，對於TIG焊接之氣體遮蔽為不充分之情形，係具有捕捉從大氣混入的N之效果，適用於具有無法充分進行氣體遮蔽之困難且複雜形狀之構成體時，Sb為特別有效的添加元素。此效果為藉由0.05%以上之含有量而可得到，但含有量超過0.30%時，在製鋼步驟中會生成非金屬夾雜物，而使表面性狀惡化。又，使熱延板之靭性惡化。因此，含有Sb時，較佳設為0.05~0.30%之範圍。更佳為0.05~0.15%之範圍。

2.關於製造條件

接著，對於本發明之鋼之適合製造方法進行說明。將上述適合成分組成之熔鋼，以轉化爐、電氣爐、真空溶解爐等公知的方法來熔融製造，藉由連續鑄造法或錠塊鑄造法使成為鋼素材(鋼胚/slab)。將此鋼胚以1100~1250℃進行加熱1~24小時，或以不進行加熱，而直接以鑄造之狀態下來進行熱軋延，使成為熱延板。

通常，熱延板為以800~1100℃、1~10分鐘來施予熱延板之退火，但依用途而異，亦可省略熱延板之退火。接下來，於熱延板之酸洗後，藉由冷軋延使成為冷延板後，施予再結晶退火、酸洗而使成為製品。

冷軋延為了確保伸長特性、彎曲特性、壓製成形性及得到良好的形狀，宜以50%以上之壓下率來進行。冷延板之再結晶退火，一般為JIS G 0203之表面修飾加工、No.2B修飾加工品時，為了得到良好的機械性質、及以酸洗得到良好的表面性狀，較佳以800~950℃來進行。

但，所謂的機能產品(藉由串列式冷軋延(tandem cold rolling)-連續退火製程所製造的鋼板)時，最佳為藉由使用例如專利文獻1中所揭示般的碳鋼之連續退火酸洗線之廉價製程來進行製造，此時的退火溫度最佳以800~900℃來進行。又，對於要求更光澤之部位之構件，修飾加工以使用BA退火(輝面退火(bright annealing))為有效。尚，冷軋延後及加工後，為了使表面性狀更為提升，亦可實施研磨等。

實施例實施例1

以下，基於實施例更詳細地說明本發明。

將具有表1-1~表1-4所示化學組成之不鏽鋼，在50kg小型真空溶解爐中熔融製造。尚，表1-2及表1-4之O_x值及N_tr值，分別以Si+1.5Al+1.2Ti及1.2Nb+1.7Ti+V+2.2Al所定義(但式中的元素記號示為各元素之含有量(質量%))。將此等鋼胚於以Ar氣沖淡之爐內，加熱至1150℃後，施予熱軋延使成為厚3.5mm的熱延板。接著，對於此等熱延板施予950℃、1分鐘的熱延板之退火後，使用玻璃珠將表面進行珠擊處理後，浸漬於溫度80℃、20質量%硫酸溶液中120秒後，藉由浸漬於溫度55℃的混合酸(由15質量%硝酸及3質量%氟酸所成)中60秒來進行酸洗，以進行脫鏽皮。

更，進行冷軋延至板厚為0.8mm為止，於弱還原性氣氛(氫：5vol%、氮：95vol%、露點：-40℃)中，以900℃進行再結晶退火1分鐘，得到冷延退火板。將此冷延退火板，在溫度50℃的混合酸液(由15質量%硝酸及0.5質量%鹽酸所成)中以電解(10A/dm²、2秒鐘)2次來進行高速脫鏽皮處理，得到冷延退火酸洗板。由所製作的冷延板，以與軋延方向為平行之方向採取JIS 13B號拉伸試片，依照JIS Z2201來進行拉伸試驗，分別測定0.2%耐力(YS)、拉伸強度(TS)及斷裂伸度(El)。

對於所製作的冷延退火酸洗板與市售的 SUS304(C：0.07質量%、N：0.05質量%)之冷延板進行對接TIG焊接(butt TIG welding)。焊接電流設為90A、焊接速度設為60cm/min。假設遮蔽氣體為從大氣中侵入有氮或氧，而使用含有8vol%的氮、2vol%的氧之氬氣(15L/min)。所得到的表面側的焊珠之寬度，大約為3mm。

採取包含已製作的焊珠的20mm方形試片，使用密封材以殘留10mm方形之測定面予以被覆，以留有因焊接的回火色之狀態，在30℃的3.5質量%NaCl溶液中測量孔蝕電位(pitting potential)。雖然未進行試片之研磨或鈍化處理，但除此之外的測定方法為依照JIS G 0577(2005)。

更，使焊珠為位於短邊之中心並以平行長邊之位置之方式，採取60x80mm的試片。對於此試片使用表面為600番的研磨紙進行研磨後，進行5次中性鹽水噴霧循環試驗(neutral salt spray cyclic corrosion test)，以調查耐蝕性。鹽水噴霧循環試驗為依照JIS H 8502，將「5NaCl噴霧(35℃、2hr)」→「乾燥(60℃、4hr、相對濕度20~30%)」→「濕潤(40℃、2hr、相對濕度95%以上)」，設為1循環。

進行此等評估，將母材之孔蝕電位為150mV vs SCE以上、焊珠之孔蝕電位為0mV vs SCE以上、藉由中性鹽水噴霧循環試驗之腐蝕之發生為「無」、拉伸試驗的斷裂伸度為25%以上、且表面性狀為良好之情形，判斷為得到本發明所提供的指定之材質。

評估結果如表2-1、表2-2中所示。

滿足本發明之要件的No.1~22，焊珠之孔蝕電位皆為0mV vs SCE以上之同時，藉由中性鹽水噴霧循環試驗之腐蝕亦未發生，與沃斯田鐵系不鏽鋼之焊接部展現出充分的耐蝕性。又，藉由拉伸試驗之斷裂伸度皆為良好的25%以上，亦未確認到表面缺陷。

但，雖然各元素之含有量為位於本發明之範圍內，而O_x值、N_tr值之任一者或兩者為低於本發明範圍的No.23、24、31及32，O_x值為超出本發明範圍的No.25，雖然可得到150mV vs SCE以上的母材之孔蝕電位，但由於焊珠之孔蝕電位皆未滿0mV vs SCE，故於中性鹽水噴霧試驗中在焊珠部發生腐蝕，無法得到指定的焊接部之耐蝕性。

Si含有量為超過本發明範圍的No.26，退火時在鋼板表層部形成Si為濃化的堅固氧化鏽皮層，起因於此堅固氧化鏽皮層而在酸洗步驟後產生氧化鏽皮殘留，於中性鹽水噴霧循環試驗中產生以氧化鏽皮作為起點的腐蝕。相同地，將Al設為未滿本發明範圍的No.27，及Cu為本發明範圍外的No.28，即便是指定的O_x值及N_tr值，於中性鹽水噴霧循環試驗中為發生腐蝕。

Al、Ti或Cu含有量為超過本發明範圍的 No.29~31，於熱軋延或冷軋延後發生大量的表面缺陷，無法得到適當的表面性狀。

由此等結果可確認到，為了得到本發明所提供的無表面缺陷的指定的材料特性，不僅是各元素之含有量，O_x值及N_tr值亦必須分別調整至本發明之範圍內。

產業利用性

依據本發明所得到的肥粒鐵系不鏽鋼，適合適用於藉由焊接來進行構造體之製作之用途，例如，消音器等之汽車排氣系材料、建築用具或換氣口、導風管等之建築用材料等。

Claims

一種肥粒鐵系不鏽鋼，其特徵係含有以質量%為C：0.001~0.030%、Si：0.05~0.30%、Mn：0.05~0.50%、P：0.05%以下、S：0.01%以下、Cr：18.0~19.0%、Ni：0.05%以上且未滿0.50%、Cu：0.30~0.60%、N：0.001~0.030%、Al：0.15~1.50%、Ti：0.05~0.50%、Nb：0.002~0.050%、V：0.01~0.50%，且滿足下述式(1)及(2)，殘餘部分由Fe及不可避免的雜質所構成；0.40≦Si+1.5Al+1.2Ti≦2.4....(1) 0.60≦1.2Nb+1.7Ti+V+2.2Al....(2)尚，式中之元素記號示為各元素之含有率(質量%)。
如請求項1之肥粒鐵系不鏽鋼，其係進而含有選自以質量%為Zr：0.01~0.50%、W：0.01~0.20%、REM：0.001~0.10%、Co：0.01~0.20%、B：0.0002~0.010%、Mo：0.01~1.0%中之1種以上。
如請求項1或2之肥粒鐵系不鏽鋼，其係進而含有以質量%為Sb：0.05~0.30%。