CN101578385A - 焊接部耐腐蚀性以及钢板的韧性优良的热水器用铁素体系不锈钢板 - Google Patents

焊接部耐腐蚀性以及钢板的韧性优良的热水器用铁素体系不锈钢板 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种焊接部的耐腐蚀性和钢板的韧性优良的热水器用铁素体系不锈钢板。具体而言，该不锈钢板以质量％计，含有C：0.020％以下、Si：0.30～1.00％、Mn：1.00％以下、P：0.040％以下、S：0.010％以下、Cr：20.0～28.0％、Ni：0.6％以下、Al：0.03～0.15％、N：0.020％以下、O：0.0020～0.0150％、Mo：0.3～1.5％、Nb：0.25～0.60％、Ti：0.05％以下，余量由铁和不可避免的杂质构成，并且满足下式(1)和下式(2)，25≤Cr+3.3Mo≤30——(1)；0.35≤Si+Al≤0.85——(2)。其中，Cr、Mo、Si、Al分别表示Cr、Mo、Si、Al的含量(质量％)。

Description

焊接部耐腐蚀性以及钢板的韧性优良的热水器用铁素体系不锈钢板
技术领域
本发明涉及耐腐蚀性(corrosion resistance)、尤其是焊接部(weld)的耐腐蚀性以及钢板的韧性优良的热水器(water heater)用铁素体系不锈钢板(ferritic stainless steel sheet)。
背景技术
JIS(Japanese Industrial Standards)-SUS444等铁素体系不锈钢，与奥氏体系不锈钢(austenitic stainless steel)相比，具有应力腐蚀破裂(SCC：stress corrosion cracking)的灵敏度(sensitivity)小的特征，因此作为电热水器(electric water heater)等的材料使用。
然而，在使用铁素体系不锈钢作为电热水器等的材料时，由于为了卫生需要(sanitary requirement)而使自来水(running water)中含有残留氯(residual chlorine)，因此存在该残留氯产生的氧化作用(oxygenbehaviour)造成的材料腐蚀的问题。尤其是，焊接部(焊接金属(weldmetal)、焊接热影响部(welded heat affected zone))的耐腐蚀性成为问题的情况多。
作为这种改善耐腐蚀性的技术，例如，在日本特开昭58-71356号公报中，公开了使用高纯度化精炼技术(high purity refining technique)，通过减低P和S、C和N而使耐腐蚀性提高的方法。
另外，在日本特开平10-81940号公报中，公开了通过限制Ti添加量、并复合添加Ti和Al、而且加入适量的Cu而使焊接部的耐腐蚀性提高的技术。
另外，在日本特开平7-286239号公报中，公开了激光焊接性(laserweld ability)优良的铁素体系不锈钢，其为以质量％计限定为C≤0.03％、N≤0.025％和O≤0.02％的含有11％≤Cr≤35％的铁素体系不锈钢，为了使激光焊接部(laser welding portion)的氧浓度和氮浓度分别在250ppm以下和350ppm以下，并且析出的碳化物(carbide)和氮化物(nitride)的平均粒径(average particle diameter)在3μm以下且总析出密度(total precipitation density)在1×105个/mm2以下，使C量[％C]、N量[％N]、O量[％O]和Cr量[％Cr]之间维持[％C]+3[％N]+[％O]＜(124.4-[％Cr])/1750的关系。
另外，在日本特开平9-217151号公报中，公开了焊接性优良的铁素体系不锈钢，其以质量％计，含有0.001％≤C≤0.08％、0.01％≤Si≤1.0％、0.01％≤Mn≤2.0％、10.5％≤Cr≤32.0％、0.001％≤N≤0.04％、0.005％≤Al≤0.2％、0.001％≤Mg≤0.02％、0.001％≤O≤0.02％，余量由铁和不可避免的杂质构成。
另外，在日本特开2005-15816号公报中，公开了耐腐蚀性优良的热水器罐体，其由铁素体系不锈钢板构成，本体(body)和上下的盖板(barrelhead)嵌缝接合(caulking joint)，所述铁素体系不锈钢板以质量％计，含有C≤0.003％、0.1％≤Si≤0.4％、Mn≤0.4％、P≤0.04％、S≤0.01％、16.0％≤Cr≤25.0％、0.8％≤Mo≤2.5％、N≤0.03％、0.1％≤Nb≤0.6％、0.05％≤Ti≤0.3％、0.01％≤Al≤0.5％，并且Nb、Ti、C和N之间满足Nb+Ti≥7(C+N)+0.15的关系，余量实质上由铁构成。
另外，在日本特开2006-257544号公报中，公开了耐缝隙腐蚀性(crevice corrosion resistance)优良的铁素体系不锈钢，其以质量％计，含有0.001％≤C≤0.02％、0.001％≤N≤0.02％、0.01％≤Si≤0.3％、0.05％≤Mn≤1％、P≤0.04％、0.15％≤Ni≤3％、11％≤Cr≤22％、0.01％≤Ti≤0.5％、0.0002％≤Mg≤0.002％，且在0.5％≤Mo≤3.0％、0.02％≤Nb≤0.6％、0.1％≤Cu≤1.5％的条件下，以满足Cr+3Mo+6(Ni+Nb+Cu)≥23的范围含有Mo、Nb、Cu中的一种或两种以上，余量由铁和不可避免的杂质构成。
发明内容
近年来，要求卫生需要(sanitary requirement)的强化，2003年修改了建筑物卫生法(building health laws)或建筑物管理法(buildingmanagement laws)，关于特定建筑物(specific building)，供应热水(feedhot water)要求维持氯(chlorine)在0.1mg/L以上。根据这个规定，若考虑残留氯(residual chlorine)消耗的情况，则热水供应系统(hot-watersupply system)在供应热水时更需要增加氯的浓度。因此，在现有的日本特开昭58-71356号公报、日本特开平10-81940号公报、日本特开平7-286239号公报、日本特开平9-217151号公报、日本特开2005-15816号公报和日本特开2006-257544号公报中的技术，有可能不能确保充分的焊接部耐腐蚀性。
本发明鉴于上述情况，目的在于提供钢板具有充分的韧性、并且即使增加氯的浓度也具有充分的焊接部耐腐蚀性的热水器用铁素体系不锈钢板。
本发明人为了解决上述问题，对钢的化学成分对母材部和焊接部的耐腐蚀性的影响和钢的化学成分对钢板的制造性的影响，进行了周密的调查和研究。
作为热水器用罐体的情况下的焊接方法，一般使用TIG焊接(钨极惰性气体保护焊：Tungsten Inert Gas welding)。TIG焊接时如下进行，焊接部的表面和背面均由惰性气体(inert gas)保护，并且尽量避免焊接部着上回火颜色(temper color)(氧化被膜(oxide layer))。然而，在实际的工序中，利用这种气体的保护(shield)并不充分，若空气中的氧微量地混入，则焊接部表面的焊缝(weld bead)或背面的焊缝等上会生成被称为回火颜色的氧化被膜。
对这种氧化被膜进行研究时发现，这种氧化被膜消耗母材的Cr，使氧化被膜下面紧邻的母材的Cr浓度降低，成为使耐腐蚀性变差的主要原因。因此，研究各温度下生成的氧化被膜的特性与其基体的Cr浓度以及耐腐蚀性的关系时发现，在最高加热温度达到1000℃以上的区域中，在1000℃以上时生成的氧化被膜中选择性地大量含有Cr，当母材Cr浓度低时，即使钢中的Mo量高，耐腐蚀性也显著变差。另一方面，在最高加热温度小于800℃～1000℃的区域中，在小于800℃～1000℃时生成的氧化被膜的Cr氧化物的生成速度(generation speed)慢，Cr从母材到钢板表面的扩散快，因此较难受到影响。此外，在最高加热温度小于800℃的区域中，在小于800℃时生成的氧化被膜，虽然Cr氧化物的生成速度慢，但Cr从母材到钢板表面的扩散变慢，因此耐腐蚀性变差。然而，在该温度区域中，通过选择性地形成Si的氧化物和Al的氧化物，形成了致密的保护被膜(high density protective coating)，能减轻耐腐蚀性的变差。
此外，提高母材的Cr浓度时，韧性、特别是热轧板的韧性变差，成为热轧板退火时或冷轧时钢带(steel strip)断裂的原因，使生产率显著变差。然而，作为C、N的固定元素，通过添加Nb、降低Ti，使抑制热轧板的韧性变差成为可能。图1和图2是对在21％Cr-1.2％Mo-低C、低N钢中单独添加了Nb：0.3％的材料、以及在同样的21％Cr-1.2％Mo-低C、低N钢中复合添加了Nb：0.2％和Ti：0.1％的材料分别进行4mmt热轧板的摆锤冲击试验(Charpy impact test)的结果。根据图1和图2，只要微量地添加了Ti，则该热轧板的韧性显著变差。而且，即使增加了Cr浓度，只要单独添加作为C、N的固定元素的Nb，也能使钢板(钢带)的生产率完全不降低地制造钢板。
总结上述情况，得到以下见解。
焊接部的耐腐蚀性受到焊接时产生的氧化被膜和氧化被膜下面紧邻的母材的较大影响。
焊接部的耐腐蚀性，通过选择性地形成Al氧化物和Si氧化物，能抑制耐腐蚀性的变差。
Ti、Nb的添加使母材部的耐腐蚀性提高，但Ti的过量添加会使钢板的韧性、特别是热轧板的韧性变差，从而使钢板的生产率显著变差。
本发明是在以上见解的基础上完成的，其主旨如下。
[1]一种焊接部的耐腐蚀性和钢板的韧性优良的热水器用铁素体系不锈钢板，其特征在于，以质量％计，含有C：0.020％以下、Si：0.30～1.00％、Mn：1.00％以下、P：0.040％以下、S：0.010％以下、Cr：20.0～28.0％、Ni：0.6％以下、Al：0.03～0.15％、N：0.020％以下、O：0.0020～0.0150％、Mo：0.3～1.5％、Nb：0.25～0.60％、Ti：0.05％以下，余量由铁和不可避免的杂质构成，并且满足下式(1)和下式(2)，
25≤Cr+3.3Mo≤30——(1)
0.35≤Si+Al≤0.85——(2)
其中，Cr、Mo、Si、Al分别表示Cr、Mo、Si、Al的质量％含量。
[2]根据上述[1]所述的热水器用铁素体系不锈钢板，其特征在于，以质量％计，还含有V：0.005～0.50％、Cr：超过22.0％且在28.0％以下，并且满足下式(3)，
0.1≤4V/(Nb-8(C+N))≤5.0——(3)
其中，V、Nb、C、N分别表示V、Nb、C、N的质量％含量。
[3]根据上述[1]或[2]所述的焊接部的耐腐蚀性和钢板的韧性优良的热水器用铁素体系不锈钢板，其特征在于，以质量％计，还含有Cu：0.2～1.0％、Zr：0.10～0.60％中的至少一种以上。
此外，在本说明书中，表示钢的成分的％全部是质量％。
根据本发明，能得到焊接部的耐腐蚀性和钢板的韧性优良的热水器用铁素体系不锈钢。并且，本发明通过使上述成分体系最佳化而解决了上述问题，因此能不降低钢板的生产率地提高焊接部的耐腐蚀性。
此外，本发明的铁素体系不锈钢，不但热轧板的韧性优良，而且使焊接部的耐腐蚀性提高，因此在作为热水器用罐体的原材料使用时，即使自来水中的残留氯添加量增加，也能现住地降低由焊接部的腐蚀造成的损伤，在产业上发挥了显著的效果。
附图说明
图1是表示2种组成的4mmt板厚的热轧板的摆锤冲击试验结果(试验温度与吸收能的关系)的图。
图2是表示2种组成的4mmt板厚的热轧板的摆锤冲击试验结果(试验温度与脆性断面率(brittle fracture surface ratio)的关系)的图。
具体实施方式
以下对本发明进行详细说明。首先，对本发明的化学成分组成进行说明。
C：0.020％以下
C与Cr结合而容易形成Cr碳化物。焊接时，若在热影响部形成Cr碳化物，则成为晶界腐蚀的原因，因此C的含量越低越优选。因此，使C在0.020％以下，更优选在0.014％以下。
Si：0.30～1.00％
Si是对焊接部的耐腐蚀性有效的元素，是本发明中的重要元素。特别是焊接时在热影响部被氧化而制作致密的被膜(Si氧化物)时，起到阻止母材的耐腐蚀性变差的作用。例如，使用本发明的铁素体系不锈钢板作为热水器用罐体原材料时，通过在存在残留氯的溶液中添加0.30％以上的Si，致密的被膜生成，而且使Cr的氧化在最小限度，防止氧化被膜和其下面紧邻的钢基Cr浓度的降低，产生阻止母材的耐腐性变差的作用，得到氧化被膜对焊接部的效果。因此，使Si在0.30％以上，优选在0.40％以上。另一方面，Si使热轧板及冷轧板的酸洗性变差，从而使生产率降低。此外，Si若过量添加，则材质变硬，加工性变差。因此，使Si的上限为1.00％，更优选使上限为0.80％。
Mn：1.00％以下
Mn与钢中存在的S结合，形成可溶性硫化物MnS，使耐腐蚀性降低。因此，使Mn在1.00％以下，更优选在0.60％以下。
P：0.040％以下
P是对耐腐蚀性有害的元素，特别是当P超过0.040％时变得显著。因此，使P在0.040％以下，更优选在0.030％以下。
S：0.010％以下
S是对耐腐蚀性有害的元素，特别是在与Mn同时存在的情况下，形成MnS，对耐腐蚀性的影响在S超过0.010％时变得显著。因此，将S限定在0.010％以下，更优选在0.006％以下。
Cr：20.0～28.0％
如上所述，在制造热水器罐体时，优选在焊接部表面尽量不形成氧化被膜的条件下进行焊接。然而，如上所述，在实际的工序中，焊接部的表面和背面的气体保护并不充分，若空气中的氧微量地混入，则焊接部表面的焊缝或背面的焊缝等上会生成被称为回火颜色的氧化被膜。该氧化被膜消耗母材的Cr，使氧化被膜和氧化被膜下面紧邻的母材的Cr浓度下降，成为使耐腐蚀性变差的主要原因。特别是，在1000℃以上时生成的氧化被膜中选择性地大量含有Cr，当母材Cr浓度低时，即使使钢中的Mo量升高，该温度区域的耐腐蚀性也显著变差。特别是在超过1000℃的温度区域中的Cr量在20.0％以下时，不管Mo或其他的元素的添加量如何，焊接部的耐腐蚀性变得不稳定，特别是在缝隙部(crevice portion)等处，成为孔蚀(pitting corrosion)的原因。因此，使Cr的下限值为20.0％以上。另一方面，含有的Cr超过28.0％时，可加工性显著降低。由此，使Cr为20.0％以上、28.0％以下，优选为超过22.0％且在25.5％以下。
Ni：0.6％以下
Ni是有助于韧性的提高的元素。为了得到这种效果，优选Ni在0.1％以上。然而，当Ni含量超过0.6％时，应力腐蚀破裂(SCC)的敏感性变高。因此，使Ni在0.6％以下，更优选在0.4％以下。
Al：0.03～0.15％
Al也与Si一样，与在小于800℃下生成的氧化被膜有关，是本发明中重要的元素。使Al含量在0.03％以上时，可以提高耐腐蚀性。另一方面，Al在热轧板及冷轧板的氧化被膜下面紧邻地形成氧化物，巩固了氧化被膜，导致酸洗变困难，因此使生产率降低。由此，在本发明中，使Al为0.03％以上、0.15％以下，更优选为0.06～0.12％。
N：0.020％以下
N与Cr结合而容易形成Cr氮化物(nitride)。焊接时，若在热影响部形成Cr氮化物，则成为晶界腐蚀(intergranular attack)的原因，因此N含量越低越优选。因此，在本发明中，使N在0.020％以下，更优选在0.014％以下。
O：0.0020～0.0150％
O(oxygen)是使焊接部的熔深(depth of penetration)提高的元素。为了得到这种效果，优选使O在0.0020％以上。另一方面，当O超过0.0150％时，使夹杂物(inclusion)增加，由于该夹杂物的存在，耐腐性的变差变得显著。因此，使O为0.0020％以上、0.0150％以下，更优选为0.0030～0.0100％。
Mo：0.3～1.5％
Mo是使耐腐蚀性显著提高的元素。这样的效果在Mo含量在0.3％以上时变得显著。另一方面，当Mo的含量超过1.5％时，在本发明的Cr的浓度范围内，韧性显著降低，而且冷轧板的可加工性也变差。因此，使Mo为0.3％以上、1.5％以下，优选为0.7％以上、1.2％以下。
Nb：0.25～0.60％
Nb比Cr优先形成碳氮化物(carbonitride)。因此，能防止热轧后形成Cr碳氮化物，从而能抑制韧性的变差。因此，Nb添加0.25％以上。另一方面，当Nb超过0.60％时，热轧板的韧性反而会变差，并且使焊接部的耐腐蚀性降低。因此，使Nb为0.25～0.60％，优选为0.30～0.50％。
V：0.005～0.50％
V是使耐腐蚀性提高的元素。使母材的耐腐蚀性提高时，能间接地提高焊接部的耐腐蚀性。另外还明确了，V通过与Nb共存，能使抗氧化性提高。虽然对其原理还不是十分清楚，但是在1100℃以上的温度下进行氧化试验时，已经确认Nb与V共存在氧化被膜下面紧邻的钢板表面上而形成氧化物。通过Nb与V共存于钢板表面而形成氧化物，更进一步抑制Fe、Cr从钢板向外部的扩散，使钢板的氧化量降低。通过该效果，在刚焊接完后生成氧化被膜时，即使在1100℃以上的高温区域中，也能抑制钢板中Fe、Cr的氧化，防止脱Cr层的形成，而且能促进在氧化被膜下面紧邻地形成利用Al、Si之类的使氧化被膜牢固的元素的致密的氧化被膜，使焊接部的耐腐蚀性提高。为了获得母材耐腐蚀性提高的效果和氧化被膜强化的效果，V在0.005％以上的添加是必要的。然而，当进行过量的添加时，热轧时会抑制具有润滑剂作用的氧化被膜的生成，由于钢带与轧辊的金属接触，会产生形成大量数mm左右大小的凹凸的表面缺陷。这种表面缺陷使焊接部和母材的耐腐蚀性变差。为了使表面性状良好，必须使V在0.50％以下。因此，在本发明中，使V为0.005～0.50％，更优选为0.01～0.20％。
Ti：0.05％以下
Ti是对本发明重要的元素。Ti与Nb一样，也比Cr优先形成碳氮化物，在焊接部等处使耐腐蚀性提高，因此是考虑耐腐蚀性时希望添加的元素。然而，Ti如前所述，在如本发明的Cr、Mo平衡下，即使少量的添加也会使热轧板的韧性显著变差。此外，由于在炼钢的钢坯中TiN等的生成，成为冷轧钢板的表面缺陷(鳞状折叠)的原因。因此，在本发明中，使Ti在0.05％以下，优选在0.03％以下。
此外，为了提高本发明中焊接部的耐腐蚀性，需要同时满足以下式(1)和式(2)的关系。
25≤Cr+3.3Mo≤30……(1)
0.35≤Si+Al≤0.85……(2)
上述式(1)的下限是为了在温水中的残留氯浓度高的情况下得到母材部和焊接部的耐腐蚀性的必要条件。另一方面，母材的耐腐蚀性与由于焊接部的氧化被膜的生成而变差的焊接部的耐腐蚀性的差变大时，在生成了氧化被膜的部分优先地发生溶解，反而助长了缝隙腐蚀等。因此，在上述式(1)中，使上限为30，更优选为26～29。
上述式(2)是为了得到焊接部的耐腐蚀性的必要条件。Si和Al共存时，Si氧化物和Al氧化物成为充分的保护性被膜，抑制耐腐蚀性变差。为了充分得到这种效果，在上述式(2)中，Si+Al必须在0.35以上。本发明人经过详细调查研究后，结果发现，由于Si、Al之类的元素在氧化被膜生成时在氧化被膜下面紧邻地富集，阻止耐腐蚀性变差。此外，当超过上述式(2)的上限时，Si和/或Al会相互过量生长，反而不会形成致密的保护被膜(无针孔的被膜)。因此，在上述式(2)中，使上限为0.85，更优选为0.40～0.75。
此外，在添加作为优选元素的V时，为了更进一步提高本发明中焊接部的耐腐蚀性，并且使表面性状良好，还必须同时满足以下式(3)的关系。
0.1≤4V/(Nb-8(C+N))≤5.0……(3)
上述式(3)的下限是为了更进一步提高焊接部的耐腐蚀性的必要条件。若相对于固溶Nb不存在一定比例以上的V，则得不到充分的抗氧化性，因而无法发挥提高耐腐蚀性的效果。上述式(3)的上限是为了更进一步提高焊接部的耐腐蚀性以及为了使表面性状良好的必要条件。当V的比例变得过高时，抗氧化性变得过强，因而会妨碍利用Al和Si的致密的保护被膜的形成，同时抑制热轧时氧化被膜的形成，产生金属接触(metallic contact)引起的表面缺陷(surface defect)。因此，对于上述式(3)，使下限为0.1、上限为5.0，更优选为0.5～4.0。
上述成分以外的余量由Fe及不可避免的杂质组成。另外，作为不可避免的杂质，可以允许Mg在0.0020％以下、Ca在0.0020％以下。
本发明的钢板通过上述必须添加元素而得到目标特性，但还可以根据所希望的特性含有以下的元素。
Cu：0.2～1.0％
在含有Cr为20.0％以上的钢的情况下，Cu使母材的耐腐蚀性提高。该效果在含有卤素的低pH酸溶液中大，通过添加Cu为0.2％以上，能使钢基的溶解变少。该作用机制还不明确，但推断是低pH溶液中溶出的Cu附着在钢基上而使耐溶解性提高。另一方面，添加Cu超过1.0％时，Cu的溶解被促进，也有耐缝隙腐蚀性降低的情况。因此，在添加时，使Cu为0.2％以上、1.0％以下，优选为0.3％以上、0.7％以下。
Zr：0.10～0.60％
Zr与Nb一样，比Cr优先形成碳氮化物，使焊接部等的耐腐蚀性提高，因而是在考虑焊接部的耐腐蚀性时期望添加的元素。该效果在添加0.10％时出现。另一方面，当添加过量时会生成金属间化合物，有热轧板的韧性变差的情况。因此，在添加时，使Zr为0.10％以上、0.60以下，优选为0.15％以上、0.35以下。
下面，对本发明钢的焊接部的耐腐蚀性和钢板的韧性优良的热水器用铁素体系不锈钢板的制造方法进行说明。
关于制造本发明的焊接部的耐腐蚀性和钢板的韧性优良的热水器用铁素体系不锈钢板的制造方法，没有特别的限定。
用转炉(steel converter)、电炉(electric furnace)、真空熔化炉(vacuumfusion furnace)等公知的方法熔炼上述成分组成的钢水(molten steel)，通过连铸法(continuous casting)或造坯(ingot casting)-开坯法(bloomingmethod)制成钢原材(钢坯(slab))。将该钢原材加热或不加热而直接实施热轧(hot rolling)，制成热轧板(hot rolled steel sheet)。对热轧板通常实施热轧板退火，但是根据用途也可以省去热轧板退火。接着，进行酸洗，然后通过冷轧(cold rolling)制成冷轧板(cold-rolled steel sheet)，之后实施冷轧板退火、酸洗，制成制品。通常，作为热水器用途，是作为JIS G4305的2B(表面光轧钢板(skin pass rolled steel sheet))品使用，即使加工后进行研磨等也没有问题。
更优选的制造方法是优选使热轧工序和冷轧工序的一部分条件为特定条件。炼钢时，优选用转炉或电炉等熔炼含有上述必须成分和根据需要添加的成分的钢水，用VOD法进行二次精炼。熔炼后的钢水能够根据公知的制造方法制成钢原材，但从生产率和品质的观点出发，优选利用连铸法。通过连铸得到的钢原材，例如被加热到1000～1250℃后，通过终轧温度为700～950℃的热轧，制成期望板厚的热轧板。当然，也可以加工板材以外的材料。该热轧板可以根据需要，实施600～800℃的分批退火或900～1100℃的连续退火，然后通过酸洗等脱氧化皮，制成热轧板制品。此外，也可以根据需要在酸洗前进行喷丸处理而除去氧化被膜。
为了得到冷轧退火板(再结晶退火板)，将上述得到的热轧退火板经冷轧工序而制成冷轧板。在该冷轧工序中，根据生产上的情况，如有必要也可以进行包括中间退火的2次以上的冷轧。使1次或2次以上的冷轧构成的冷轧工序的总轧制率在60％以上，优选在70％以上。对冷轧板实施950～1150℃、更优选980～1120℃的连续退火(冷轧板退火)，接着实施酸洗，制成冷轧退火板。此外，也可以根据用途，在冷轧退火后增加轻度的轧制(表面光轧等)，可以进行钢板的形状、品质调整。
使用如上制得的冷轧退火板制品，实施对应各自用途的弯曲加工，成形为热水器的罐体等。用于焊接这些构件的焊接方法，并没有特别的限定，可以应用MIG(Metal Inert Gas)、MAG(Metal Active Gas)、TIG(Tungsten Inert Gas)等通常的电弧焊接法、点焊接、缝焊接等电阻焊接法，以及电缝焊接法等高频电阻焊接、高频诱导焊接。
实施例1
以下根据实施例对本发明进行更详细的说明。
用50kg小型真空熔化炉(small scale vacuum melting furnace)熔炼由表1所示成分组成构成的钢(钢编号1～17是本发明例，18～22、A，B是比较例，23和24是现有例)。将这些钢锭加热到1050～1250℃后，在终轧温度(finishing temperature)为750～950℃、卷取温度(coilingtemperature)为650～850℃的条件下实施热轧，制成厚4.0mm的热轧板。
首先，此时研究所得热轧板的韧性。进行研究时，试验片的形状取JIS Z2202的4号，以使V-切口的方向为与轧制方向(rolling direction)垂直的方向(C方向)的方式实施V-切口加工，进行摆锤冲击试验。韧性的评价通过0℃下的显微镜(microscope)和SEM(scanning electronmicroscope)观察断面(fracture cross section)，利用脆性断面率(fracturecross section)进行评价。接着，对上述得到的热轧板实施900～1100℃的热轧板退火。之后，进行酸洗，通过冷轧制成板厚1.0mm的冷轧板，并实施950～1100℃的冷轧退火。此时，通过目测确认有无因与轧辊的金属接触造成的表面缺陷。这样得到的试验片根据JIS G0577(不锈钢的孔蚀电位测定法(pitting potential measuring method))，在3.5％NaCl溶液、30℃温度下进行孔蚀电位(V′c10)的测定。此外，从各钢板取试验片，对试验片在下述的条件下进行平板堆焊焊缝(bead on plate)的TIG焊接。控制焊接电流，以使背面焊缝宽达到3mm以上。评价面为背焊缝面。
焊接电压(welding voltage)：10V
焊接电流(welding current)：90～110A
焊接速度(welding spee)：600mm/分钟
电极(electrode)：直径1.6mm的钨电极
保护气体(shielding gas)：表面焊缝侧：100vol％Ar 20L/分钟、背面焊缝侧：98vol％Ar+2vol％O2 20L/分钟
将如上制得的试验片根据JIS G 0577(不锈钢的孔蚀电位测定法)，在3.5％NaCl溶液中、30℃温度下进行焊接部的孔蚀电位(V′c10)的测定。然而，不进行试验前的研磨(grinding)，也不进行在试验液中浸渍后的10分钟放置，直接开始电位扫描(scan of potential)。
此外，为了研究在热水器的使用环境下的耐腐蚀性，也在氯离子浓度为200质量ppm溶液(200ppmCl-)、80℃温度下进行焊接部的孔蚀电位的测定。除温度、溶液浓度以外，仍然根据JIS G 0577(不锈钢的孔蚀电位测定法)进行，不进行试验前的研磨(grinding)、在试验液中浸渍后的10分钟放置，直接开始电位扫描(scan of potential)。
另外，为了研究在热水器的使用环境下的耐腐蚀性，将焊接后的试验片供于浸渍试验(immersion test)。试验液使用保持在80℃的0.1％NaCl+0.1％CuCl2水溶液。在试验液中，将焊接后的试验片以每5天更换一次溶液的方式浸渍3个循环(计15天)，测定焊接部产生的孔蚀的最大孔蚀深度。
用以下的标准评价焊接部的耐腐蚀性。
A：最大孔蚀深度不足10μm
B：最大孔蚀深度为10μm以上、不足20μm
C：最大孔蚀深度为20μm以上、不足50μm
D：最大孔蚀深度为50μm以上
将由以上的试验得到的结果示于表2。
综合评价是对摆锤试验的0℃下的脆性断面率、表面缺陷的有无、母材的孔蚀电位、焊接部的孔蚀电位(3.5％NaCl)、焊接部的孔蚀电位(200ppmCl-)、0.1％NaCl+0.1％CuCl2水溶液试验的6个项目给予5～0分的评分，将总分25～30分记为◎(A)，20～24分记为○(B)，15～19分记为△(C)，14分以下记为×(D)。
各个项目按以下基准给予评分。
关于摆锤试验的0℃下的脆性断面率，在20％以下为5分，20～80％为2分，在80％以上为0分。
关于表面缺陷的有无，没有缺陷为5分，有缺陷为0分。
关于母材的孔蚀电位，在500mV以上为5分，450～500mV为2分，在450mV以下为0分。
关于焊接部的孔蚀电位(3.5％NaCl)，在100mV以上为5分，0～100mV为2分，在0mV以下为0分。
关于焊接部的孔蚀电位(200ppmCl-)，在100mV以上为5分，0～100mV为2分，在0mV以下为0分。
关于0.1％NaCl+0.1％CuCl2水溶液试验，A为5分，B为2分，C、D为0分。
根据表2，本发明均具有优良的韧性和耐腐蚀性。另一方面，本发明的范围之外的比较例和现有例的韧性或耐腐蚀性中的一个以上较差。
产业上的利用可能性
本发明适合作为以电热水器用构件等为代表的、除优良的钢板的韧性外还要求钢板的耐腐蚀性、尤其是焊接部的耐腐蚀性的构件使用。
Figure A20088000210000191
Figure A20088000210000201

Claims (3)

1.一种热水器用铁素体系不锈钢板，其特征在于，以质量％计，含有C：0.020％以下、Si：0.30～1.00％、Mn：1.00％以下、P：0.040％以下、S：0.010％以下、Cr：20.0～28.0％、Ni：0.6％以下、Al：0.03～0.15％、N：0.020％以下、O：0.0020～0.0150％、Mo：0.3～1.5％、Nb：0.25～0.60％、Ti：0.05％以下，余量由铁和不可避免的杂质构成，并且满足下式(1)和下式(2)，
25≤Cr+3.3Mo≤30——(1)
0.35≤Si+Al≤0.85——(2)
其中，Cr、Mo、Si、Al分别表示Cr、Mo、Si、Al的质量％含量。
2.如权利要求1所述的热水器用铁素体系不锈钢板，其特征在于，以质量％计，还含有V：0.005～0.50％、Cr：超过22.0％且在28.0％以下，并且满足下式(3)，
0.1≤4V/(Nb-8(C+N))≤5.0——(3)
其中，V、Nb、C、N分别表示V、Nb、C、N的质量％含量。
3.如权利要求1或2所述的热水器用铁素体系不锈钢板，其特征在于，以质量％计，还含有Cu：0.2～1.0％、Zr：0.10～0.60％中的一种以上。
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