DE60120484T2

DE60120484T2 - Chromhaltiger stahl für geschweisste bauteile

Info

Publication number: DE60120484T2
Application number: DE60120484T
Authority: DE
Inventors: Atsushi c/o Technical Research Lab. Chiba-shi MIYAZAKI; Junichiro c/o Technical Research Lab Chiba-shi HIRASAWA; Susumu c/o Technical Research Lab. Chiba-shi SATOH; Sadao c/o KAWASAKI STEEL CORPORATION Chiyoda-ku HASUNO; Makoto c/o Chiba Works KOBAYASHI; Takaaki c/o Technical Research Lab. Handa-shi TOYOOKA; Makoto c/o Technical Research Lab. Handa-shi KITAZAWA
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2000-10-12
Filing date: 2001-10-11
Publication date: 2006-12-28
Anticipated expiration: 2021-10-12
Also published as: EP1350858A4; JP2002121652A; WO2002031213A1; US20030044305A1; KR20020062329A; EP1350858B1; DE60120484D1; KR100516261B1; EP1350858A1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Cr-haltigen Stahl, der für eine geschweißte Struktur verwended wird, der insbesondere günstigerweise als um den Reifenbefestigungsbereich angeordnete Elemente in einem Kraftfahrzeug verwendet wird.
Technischer Hintergrund
Bisher wurde beschichteter Stahl, der durch Schweißen, mechanische Bearbeitung und dann Beschichtung von blankem Stahl erhalten wurde, primär als um den Reifenbefestigungsbereich angeordnete Elemente in einem Kraftfahrzeug verwendet.
Für die um den Reifenbefestigungsbereich angeordneten Elemente in einem Kraftfahrzeug ist es erforderlich, dass sie hohe Festigkeit aufweisen, um ausreichende Steifigkeit sicherzustellen. Auch ist es für diese Elemente, da sie als geschweißte Strukturteile, die an eine Autokarosserie und dergleichen geschweißt sind, verwendet werden, erforderlich, dass sie ausreichende Zähigkeit und hohe Festigkeit in dem Schweißbereich, beispielsweise einer Raupe und einer durch Schweißwärme beeinflussten Zone (im folgenden als "HAZ" abgekürzt), aufweisen. Ferner sind die um den Reifenbefestigungsbereich angeordneten Elemente in einem Kraftfahrzeug in Positionen lokalisiert, wo sie direkt beispielsweise Spritzwasser von der Straßenoberfläche ausgesetzt sind, und es ist daher erforderlich, dass sie auch hervorragende Korrosionsbeständigkeit aufweisen.
Eine Schweißraupe weist keine Probleme auf, da ausreichende Grade der Festigkeit, Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit durch die Wahl eines passenden Schweißdrahts sichergestellt werden können. Jedoch werden Eigenschaften der HAZ, wie Festigkeit, Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit, leicht durch Eigenschaften des Basismaterials selbst beeinflusst. Es ist daher wichtig, die Eigenschaften der HAZ zu verbessern.
Herkömmlicherweise wird blanker Stahl als Basismaterial für ein um den Reifenbefestigungsbereich angeordnetes Element in einem Kraftfahrzeug verwendet und der blanke Stahl muss nach den Stufen des Schweißens und der mechanischen Bearbeitung einer Beschichtungsstufe unterzogen werden. Die Notwendigkeit der Beschichtungsstufe verschlechterte die Herstellbarkeit und Produktivität deutlich.
Im Hinblick auf die obige Situation konzentrierte sich die Aufmerksamkeit auf Cr-haltigen Stahl als Basismaterial für ein um den Reifenbefestigungsbereich angeordnetes Element in einem Kraftfahrzeug und es wurde eine Vielzahl von Untersuchungen durchgeführt.
In einem um den Reifenbefestigungsbereich angeordneten Element in einem Kraftfahrzeug können sich Belastungen auf eine Schweißnase einer durch MIG (Metal Inert Gas)- oder MAG (Metal Active Gas)-Schweißen gebildeten Raupe konzentrieren und es besteht die Tendenz, dass die Schweißnase der Startpunkt eines Ermüdungsdefekts wird. Aus diesem Grund ist es wichtig, mechanische Eigenschaften, insbesondere Festigkeit und Zähigkeit, eines Bereichs um die Schweißnase, d.h. der HAZ, sicherzustellen. Ein Beispiel für Cr-haltigen Stahl mit verbesserter Festigkeit und Zähigkeit eines Schweißbereichs ist ein strukturorientierter martensitischer nichtrostender Stahl mit hervorragender Schweißbarkeit und Umformbarkeit, der in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 55-21566 offenbart ist. Ein derartiger nichtrostender Stahl wurde anfangs untersucht, wobei er als um den Reifenbefestigungsbereich in einem Kraftfahrzeug angeordnete Elemente verwendet wurde.
Der oben genannte martensitische nichtrostende Stahl ist zur deutlichen Verbesserung der Zähigkeit der HAZ durch die Herstellung eines Komponentensystems, das kohlenstoffarmen, stickstoffarmen Martensit und wenig Nickel enthält, fähig, er kann jedoch keine ausreichende Korrosionsbeständigkeit der HAZ liefern. Daher muss trotz eines Stammmaterials mit hervorragender Korrosionsbeständigkeit wie HAZ wie üblich beschichtet werden. Schließlich ist der von der Verwendung von nichtrostendem Stahl herrührende Vorteil verringert.
Als Mittel zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit der HAZ bei nichtrostendem Stahl ist bisher im Hinblick auf ferritischen nichtrostenden Stahl bekannt, dass die Zugabe von Ti wirksam ist. Jedoch bewirkt die Zugabe von Ti das Problem einer Verringerung der Martensitphase in der HAZ oder einer Verringerung der Festigkeit der Martensitphase selbst, was daher zu einer Verringerung der Festigkeit und Zähigkeit der HAZ führt. Es ist anzumerken, dass, da die Festigkeit der HAZ nicht direkt gemessen werden kann, diese üblicherweise durch Ermittlung der Vickers-Härte der HAZ gemäß dem durch SAE J417 spezifizierten Verfahren und dann Umwandlung des ermittelten Ergebnisses in die Festigkeit bestimmt wird.
Im Stand der Technik, der oben beschrieben wurde, existiert kein Cr-haltiger Stahl, der zufrieden stellende Grade in allen Punkten von

(1) Zähigkeit der HAZ,
(2) Festigkeit (Härte) der HAZ und
(3) Korrosionsbeständigkeit der HAZ

Die EP-A-738 784 offenbart einen martensitischen schweißbaren Stahl, der für Stahlrohre verwendet wird und hervorragende Korrosionsbeständigkeit, Schweißrissbeständigkeit und Zähigkeit in der HAZ aufweist. Ein Beispiel für den bekannten Stahl weist eine Zusammensetzung auf, die von der der Erfindung nur darin abweicht, dass ein Gehalt an Bor fehlt.
Daher ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung von Cr-haltigem Stahl, der zufrieden stellende Grade im Hinblick auf alle Punkte von Zähigkeit, Festigkeit (Härte) und Korrosionsbeständigkeit der HAZ aufweist und der günstigerweise als Teile, die um den Reifenbefestigungsbereich in einem Kraftfahrzeug angeordnet sind, verwendet wird. Insbesondere sollen Festigkeit und Härte und Risse aufgrund einer Versprödung in der HAZ verbessert werden.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe wird durch einen Stahl mit der Zusammensetzung von Anspruch 1 gelöst. Der bereitgestellte Gehalt an Bor erhöht die Festigkeit und Härte und unterdrückt Risse in der HAZ.
Um die obige Aufgabe zu lösen, führten die Erfinder dichte Untersuchungen im Hinblick auf die Wirkungen von verschiedenen, im Stahl zugesetzten Elementen durch. Infolgedessen ermittelten die Erfinder, dass die Korrosionsbeständigkeit der HAZ durch die Zugabe von V in einer passenden Menge deutlich verbessert werden konnte.
Verschiedene Arten von Cr-haltigem Stahl mit verschiedenen V-Gehalten auf der Basis von beispielsweise Fe-12 Masse-% Cr-2-Masse-% Mn-0,5 Masse-% Ni wurden mittels eines Experiments produziert. Jeder Prüfling des produzierten Stahls wurde MIG-Schweißen unterzogen und dann wurde die HAZ-Festigkeit (tatsächliche Härte) jedes Prüflings gemessen. Ferner wurde die Korrosionsbeständigkeit jedes Prüflings nach dem Schweißen beurteilt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in 1 aufgetragen. Die Schweißbedingungen jedes Prüflings, das Verfahren zur Messung der HAZ-Härte und das Verfahren zur Beurteilung der HAZ-Korrosionsbeständigkeit wurden ähnlich wie die in den später beschriebenen Beispielen eingestellt.
Wie aus den Ergebnissen von 1 ersichtlich ist, wird durch die Zugabe von V im Stahl in einer vorgegebenen oder größeren Menge die Korrosionsbeständigkeit der HAZ deutlich verbessert, jedoch die Härte deutlich verringert, wenn der V-Gehalt 0,30 Masse-% übersteigt.
Durch die oben genannte Erkenntnis wurde festgestellt, dass durch Zugabe von V im Stahl die passender Menge sowohl die Härte, d.h. die Festigkeit, als auch die Korrosionsbeständigkeit der HAZ in hohem Grade erhalten werden konnten.
Ferner wurde festgestellt, dass zufrieden stellende Zähigkeit und Festigkeit der HAZ dadurch erhalten werden konnten, dass der F- oder F'-Wert auf nicht größer als einen vorgegebenen Wert eingestellt wurden, wobei der F- oder F'-Wert durch Einsetzen der Werte der Gehalte der jeweiligen Komponenten, die im Stahl enthalten sind, in die später beschriebene Formel (1) oder (2) berechnet wurden.
Die vorliegende Erfindung wurde auf der Basis der oben genanten Erkenntnisse gemacht und der Kern der Erfindung ist der folgende.
Durch die vorliegende Erfindung erfolgt die Bereitstellung von Cr-haltigem Stahl, der für eine geschweißte Struktur verwendet wird, wobei der Stahl – in Masse-% – nicht mehr als 0,020 % C, nicht mehr als 1,00 % Si, 1,0 bis 5,0 % Mn, nicht mehr als 0,050 % P, nicht mehr als 0,020 % S, 6,0 bis 15,0 Cr, 0,10 bis 1,00 % Ni, nicht mehr als 0,100 % Al, nicht mehr als 0,020 % N und 0,03 bis 0,30 % V, 0,0003 bis 0,0050 % B enthält, der Rest aus Fe und beiläufigen Verunreinigungen besteht, wobei der F-Wert, der durch Einsetzen der Gehalte (Mase-%) der jeweiligen Komponenten in die folgende Formel (1) berechnet wird, nicht größer als 13,50 ist: F-Wert = Cr + 0,4 × Si + 0,2 × Al + 5 × P – 0,4 × Mn – 0,7 × Ni – 35 × C – 10 × N + 10 × V (1)
Ferner erfolgt durch die vorliegende Erfindung die Bereitstellung von Cr-haltigem Stahl, der für eine geschweißte Struktur verwendet wird, wobei der Stahl ferner mindestens einen Bestandteil von 0,10 bis 2,00 % Cu und 0,40 bis 3,00 Mo enthält, und der F'-Wert, der durch Einsetzen der Gehalte (Masse-%) der jeweiligen Komponenten in die folgende Formel (2) berechnet wird, nicht größer als 13,50 ist: F'-Wert = Cr + 0,6 × Mo + 0,4 × Si + 0,2 × Al + 5 × P – 0,4 × Mn – 0,7 × Ni – 0,6 × Cu – 35 × C – 10 × N + 10 × V (2)
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Diagramm der Auftragung von Härte und Korrosionsbeständigkeit der HAZ gegenüber dem V-Gehalt (Masse-%) in Cr-haltigem Stahl, der Fe-12 Masse-% Cr-2 Masse-% Mn-0,5 Masse-% Ni als Basiskomponenten enthält.
2 ist eine Darstellung, die Positionen zeigt, an denen die HAZ-Härte gemessen wurde.
3 ist eine Darstellung, die eine Position zeigt, an der ein Prüfling eines Charpy-Schlagteststücks genommen wurde.
4 ist eine Darstellung, die ein als Prüfling für einen Salzsprühtest genommenes Teststück zeigt.
Beste Art und Weise zur Durchführung der Erfindung
Die Gründe, weshalb die Gehalte an den Komponenten von Cr-haltigem Stahl gemäß der vorliegenden Erfindung (im folgenden einfach als "erfindungsgemäßer Stahl" bezeichnet) auf die oben genannten Bereiche beschränkt sind, werden im folgenden im Detail beschrieben.
C: nicht mehr als 0,020 Masse-% und N: nicht mehr als 0,020 Masse-%.
In dem erfindungsgemäßen Stahl sind C und N Komponenten, die die Korrosionsbeständigkeit der HAZ nachteilig beeinflussen. Wenn einer der Gehalte an C und N in dem Stahl 0,020 Masse-% übersteigt, wird die Korrosionsbeständigkeit deutlich verschlechtert. Daher werden die Gehalte an C und N beide auf nicht mehr als 0,020 Masse-% festgelegt.
Ferner betragen zur Erhöhung der Festigkeit (Härte) der HAZ C und N beide vorzugsweise nicht weniger als 0,005 Masse-%.
Si: 0,05 Masse-% bis 1,00 Masse-%
Si besitzt Desoxidationswirkung und ist eine im Hinblick auf die Stahlherstellung essentielle Komponente. Daher ist Si mit nicht weniger als 0,05 Masse-% üblicherweise in geschmolzenem Stahl nach dem Stahlherstellungsprozess enthalten. Wenn der Si-Gehalt 1,00 Masse-% in dem Komponentensystem der vorliegenden Erfindung übersteigt, ist die in der HAZ produzierte Martensitphase deutlich verringert. Daher ist der Si-Gehalt auf nicht mehr als 1,00 Masse-% beschränkt.
Mn: 1,0 bis 5,0 Masse-%
Mn ist eine zur Stabilisierung der γ (Austenit)-Phase bei hoher Temperatur und zum Erreichen zufrieden stellender Härtbarkeit essentielle Komponente. Daher wird die Untergrenze des Mn-Gehaltes auf 1,0 Masse-% festgelegt. Andererseits wird, wenn der Mn-Gehalt 5,0 Masse-% übersteigt, die Zähigkeit der HAZ beeinträchtigt. Daher wird die Obergrenze des Mn-Gehaltes auf 5,0 Masse-% festgelegt.
P: nicht mehr als 0,050 Masse-%
Der P-Gehalt ist im Hinblick auf die Umformbarkeit vorzugsweise möglichst niedrig. Jedoch wird im Hinblick auf die ökonomische Beschränkung, der das Entphosphorisierungsverfahren bei der Stahlherstellung unterliegt, die Obergrenze des P-Gehalt auf 0,050 Masse-% festgelegt.
S: nicht mehr als 0,020 Masse-%
Der S-Gehalt ist im Hinblick auf die Korrosionsbeständigkeit vorzugsweise möglichst niedrig. Jedoch wird im Hinblick auf die ökonomische Beschränkung, der das Entschwefelungsverfahren bei der Stahlherstellung unterliegt, die Obergrenze des S-Gehalts auf 0,020 Masse-% festgelegt.
Cr: 6,0 bis 15,0 Masse-%
Cr ist eine zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit wirksame Komponente. Wenn der Cr-Gehalt auf nicht weniger als 6,0 Masse-% festgelegt ist, ist die Korrosionsbeständigkeit deutlich verbessert, und daher wird die Untergrenze des Cr-Gehalts auf 6,0 Masse-% festgelegt. Andererseits sind, wenn der Cr-Gehalt 15,0 Masse-% übersteigt, eine größere Menge Ni erforderlich, um die Martensitphase in der HAZ zu produzieren und die Kosten erhöht. Daher wird die Obergrenze des Cr-Gehalts auf 15,0 Masse-% festgelegt. Vorzugsweise wird der Cr-Gehalt auf den Bereich von 10,0 bis 15,0 Masse-% festgelegt.
Ni: 0,10 bis 1,00 Masse-%
Ni ist eine Komponente zur Stabilisierung der γ-Phase bei hoher Temperatur. Zur Entwicklung der Stabilisierungswirkung ist es erforderlich, dass Ni in einer Menge von nicht weniger als 0,10 Masse-% zugegeben wird. Jedoch ist Ni kostenaufwendig und eine positive Zugabe von Ni erhöht die Kosten. Daher wird die Obergrenze des Ni-Gehalts auf 1,00 Masse-% festgelegt.
Al: nicht mehr als 0,100 Masse-%
Al ist im Hinblick auf die Stahlherstellung eine essentielle Komponente, die als Desoxidationsmittel dient. Daher ist Al üblicherweise in geschmolzenem Stahl nach dem Stahlherstellungsprozess zu nicht weniger als 0,02 Masse-% enthalten. Jedoch ist es üblich, wenn Al nicht als Desoxidationsmittel verwendet wird, dass Al unvermeidlich zu nicht weniger als 0,002 Masse-% enthalten ist. Wenn Al darüber hinaus zu mehr als 0,100 Masse-% zugesetzt wird, besteht eine stärkere Neigung zur Bildung von Einschlüssen und die Tendenz zur Verschlechterung der Zähigkeit. Daher wird die Obergrenze des Al-Gehalts auf 0,100 Masse-% festgelegt.
V: 0,03 bis 0,30 Mase-%
V ist eine zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit der HAZ wirksame Komponente, wenn es Stahl in passender Menge zugesetzt wird. Die Wirkung wird bei einem V-Gehalt von nicht weniger als 0,03 Masse-% entwickelt, doch sind, wenn V zu mehr als 0,30 Masse-% zugesetzt wird, Festigkeit und Zähigkeit der HAZ verschlechtert. Daher wird der V-Gehalt auf den Bereich von 0,03 bis 0,30 Masse-% festgelegt. Um sowohl Korrosionsbeständigkeit als auch Festigkeit (Härte) der HAZ auf hohen Niveaus zu erfüllen, wird der V-Gehalt vorzugsweise auf den Bereich von 0,06 bis 0,15 Masse-% festgelegt.
In der vorliegenden Erfindung besteht ein wesentliches Merkmal zusätzlich zu den oben beschriebenen Beschränkungen der Stahlzusammensetzung, um ausreichend Zähigkeit und Festigkeit (Härte) der HAZ sicherzustellen, darin, dass ein F-Wert, der durch Einsetzen der Gehaltswerte (Masse-%) der jeweiligen Komponenten in die folgende Formel (1) berechnet wird, nicht größer als 13,50 ist: F-Wert = Cr + 0,4 × Si + 0,2 × Al + 5 × P – 0,4 × Mn – 0,7 × Ni – 35 × C – 10 × N + 10 × V (1)
In der obigen Formel (1) sind Cr, Si, Al, P und V die sogenannten Ferrit-erzeugenden Elemente und sie hemmen die Bildung der γ-Phase bei hoher Temperatur. Andererseits sind Mn, Ni, C und N die sogenannten Austenit-erzeugenden Elemente und sie fördern die Bildung der γ-Phase bei hoher Temperatur. Es wurde ermittelt, dass eine Erhöhung des F-Werts die Bildung der γ-Phase bei hoher Temperatur und die Bildung von Zähigkeit und Festigkeit der HAZ auf ausreichenden Niveaus schwieriger machte. Infolge der Durchführung engerer Untersuchungen wurde auch ermittelt, dass durch die Festlegung des F-Werts auf nicht größer als 13,50 in der HAZ eine feine und weiche Martensitphase abgeschieden wurde und ausreichende Zähigkeits- und Festigkeitsgrade in einem Schweißbereich sichergestellt wurden.
Aus diesen Gründen wird der F-Wert auf nicht größer als 13,50 in dem Komponentensystem der vorliegenden Erfindung beschränkt.
Daher entwickelte die vorliegende Erfindung durch Verwendung der oben angegebenen Merkmale erfolgreich Cr-haltigen Stahl, der zufrieden stellende Grade im Hinblick auf alle Punkte von Zähigkeit, Festigkeit (Härte) und Korrosionsbeständigkeit der HAZ aufweist und der günstigerweise als insbesondere Teile, die um den Reifenbefestigungsbereich in einem Kraftfahrzeug angeordnet sind, verwendet wird.
Ferner kann in der vorliegenden Erfindung mindestens ein Bestandteil von Cu und Mo dem Stahl als andere geeignete Komponenten, falls nötig, zugesetzt werden.
Cu: 0,10 bis 2,00 Masse-%
Cu ist eine Komponente, die nicht nur zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit, sondern auch zur Stabilisierung der γ-Phase bei hoher Temperatur wirksam ist. Zur Entwicklung dieser Wirkungen ist es erforderlich, dass Cu in einer Menge von nicht weniger als 0,10 Masse-% zugegeben wird. Wenn jedoch Cu übermäßig zu mehr als 2,00 Masse-% zugesetzt wird, kann die Warmumformbarkeit des Stahls beeinträchtigt sein. Daher wird die Obergrenze des Cu-Gehalts auf 2,00 Masse-% festgelegt. Vorzugsweise wird der Cu-Gehalt auf nicht mehr als 1,00 Masse-% festgelegt.
Mo: 0,40 bis 3,00 Masse-%
Mo ist eine zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit wirksame Komponente. Zur Entwicklung dieser Wirkung ist es erforderlich, dass Mo in einer Menge von nicht weniger als 0,40 Masse-% zugesetzt wird. Wenn jedoch Mo übermäßig zu mehr als 3,00 Masse-% zugesetzt wird, versprödet das Basismaterial, da Mo das Ferrit-bildende Element ist. Daher wird die Obergrenze des Mo-Gehalts auf 3,00 Masse-% festgelegt.
In dem Komponentensystem, das mindestens einen Bestandteil von Cu und Mo in dem Stahl enthält, besteht ein wesentliches Merkmal darin, dass anstelle des F-Werts ein F'-Wert, der durch Einsetzen der Gehaltswerte (Masse-%) der jeweiligen Komponenten in die folgende Formel (2) berechnet wird, wobei die Gehaltsmengen von mindestens einer der Cu- und Mo-Komponenten berücksichtigt werden, nicht größer als 13,50 ist: F'-Wert = Cr + 0,6 × Mo + 0,4 × Si + 0,2 × Al + 5 × P – 0,4 × Mn – 0,7 × Ni – 0,6 × Cu – 35 × C – 10 × N + 10 × V (2)
B ist ein notwendiger Zusatz in dem oben beschriebenen Cr-haltigen Stahl.
B: 0,0003 bis 0,0050 Masse-%
B ist eine zur Verbesserung der Härtbarkeit, der Erhöhung der Härte der HAZ, sowie zur Unterdrückung von Rissen aufgrund von Versprödung wirksame Komponente. Diese Wirkungen werden bei einem B-Gehalt von nicht weniger als 0,0003 Masse-% entwickelt, doch kann, wenn der B-Gehalt 0,0050 Masse-% übersteigt, die Zähigkeit verschlechtert sein. Daher wird der B-Gehalt auf den Bereich von 0,0003 bis 0,0050 Masse-% festgelegt. Der B-Gehalt wird vorzugsweise auf den Bereich von 0,0005 bis 0,0015 % festgelegt.
Ein Verfahren zur Herstellung des Cr-haltigen Stahls gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf ein spezielles beschränkt. Beispielsweise kann ein Verfahren, das allgemein bei der Herstellung von Cr-haltigem Stahl, beispielsweise nichtrostendem Stahl, verwendet wird, im wesentlichen so wie es ist angewandt werden. Ein Beispiel für das Herstellungsverfahren wird im folgenden beschrieben.
Ein Basisstahlmaterial, das durch kontinuierliches Gießen erhalten wurde, wird zunächst auf eine vorgegebene erforderliche Temperatur erhitzt. Das Basisstahlmaterial wird dann Warmwalzen unterzogen, wodurch eine warmgewalzte Platte mit einer gewünschten Plattendicke erhalten wird. Anschließend wird die warmgewalzte Platte in Abhängigkeit von dem erforderlichen Festigkeitsgrad einem Kammerglühen bei 600 bis 900 °C unerzogen und so wie es ist oder nach Beizen in der Praxis eingesetzt. Ansonsten wird die geglühte Platte einem Kaltwalzen unterzogen, wodurch eine kaltgewalzte Platte mit einer vorgegebenen Dicke erhalten wird. Dann wird die kalgewalzte Platte kontinuierlichem Glühen bei vorzugsweise 700 bis 900 °C und Beizen unterzogen. Infolgedessen wird Cr-haltiger Stahl in der Form einer kaltgewalzten und geglühten Platte hergestellt.
Es ist anzumerken, dass das oben beschriebene Herstellungsverfahren nur ein Beispiel für Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt, wobei verschiedene Verfahren in Abhängigkeit von den Anwendungen angefügt werden können.
(Beispiele)
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden im Zusammenhang mit Beispielen der Erfindung und Vergleichsbeispielen detaillierter beschrieben.
Eine warmgewalzte Platte mit einer Dicke von 4 mm wurde durch Schmelzen von 50 kg eines Stahlblocks mit der in Tabelle 1 angegebenen chemischen Zusammensetzung in einem Vakuumschmelzofen und Warmwalzen des Blocks unter üblichen Warmwalzbedingungen hergestellt. Dann wurde die warmgewalzte Platte bei 700 °C 8 h geglüht und MIG-Schweißen unter den im folgenden angegebenen Bedingungen unterzogen. Anschließend wurde die geschweißte Platte bezüglich nicht nur Vickers-Härte als Beurteilung der HAZ-Härte, sondern auch Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit der HAZ beurteilt. (Schweißbedingungen) Stumpfschweißen

Schweißdraht: Drahtdurchmesser 1,2 mmØ, Material: SUS 309S

(JIS G 4309)

Schutzgas: 95 Vol.-% Ar – 5 Vol.-% Sauerstoff

Schweißstrom: 170 A, Schweißspannung: 24 W

Schweißrate: 400 mm/min

(1) Verfahren zur Messung der HAZ-Härte Die Härte der HAZ wurde gemäß dem durch JIS (Japanische Industrienorm) Z 2244-1992 festgelegten Vickers-Härte-Testverfahren ermittelt. Die Testlast wurde auf 9,8 N (1 kgf) eingestellt und die HAZ-Härte wurde an drei Positionen (die voneinander mit einem Abstand von 0,8 mm beabstandet sind), die in 2 angegeben sind, gemessen. Die HAZ-Härte wurde auf der Basis des Mittelwerts der gemessenen Härtewerte beurteilt. Die Messergebnisse sind in Tabelle 1 aufgelistet.
(2) Verfahren zur Beurteilung der HAZ-Zähigkeit Die Zähigkeit der HAZ wurde wie im folgenden beurteilt. Drei durch JIS Z 2202-1980 festgelegte Nr.-4-Teststücke wurden jeweils als Prüfling von einer in 3 angegebenen Position genommen (wobei jedes der Teststücke ein Teststück einer Teilgröße war, das durch Zerschneiden und Schleifen der Vorder- und Rückseite des Teststücks so behandelt wurde, dass es eine Dicke von 2 mm und eine V-förmige Kerbe von 2 mm aufwies, die an einer HAZ-Position mit parallelem Verlauf zur Schweißrichtung ausgebildet war). Jedes Teststück wurde auf eine Charpy-Schlagtestvorrichtung gesetzt und dann gemäß dem durch JIS Z 2242-1993 vorgeschriebenen Charpy-Schlagtestverfahren getestet. Die bei dem Test absorbierte Energie zum Brechen des Teststückes wurde berechnet und die HAZ-Zähigkeit wurde auf der Basis des Mittelwerts der von drei Teststücken erhaltenen Werte der absorbierten Energie beurteilt. Hierbei war die Testtemperatur auf 0 °C festgelegt. Der für jede Art eines Teststücks berechnete Wert der absorbierten Energie wurde in Tabelle 1 aufgelistet.
(3) Verfahren zur Beurteilung der HAZ-Korrosionsbeständigkeit Die Korrosionsbeständigkeit der HAZ wurde wie im folgenden beurteilt. Nach dem Schweißen wurden zwei Prüflinge mit einer Größe von 60 mm × 80 mm jeweils an einer in 4 angegebenen Position ausgeschnitten. Nach dem Polieren eines Bereichs einer Breite von 20 mm auf der Rückseite jedes Teststücks einschließlich einer Schweißnaht mit einem 400er Sandpapier wurde ein Salzsprühtest (SST) auf dem Teststück während 4 h gemäß JIS Z 2371 durchgeführt. Die Korrosionsbeständigkeit der HAZ wurde durch Betrachten eines Bereichs einer Breite von 10 mm, der eine Schweißraupe in der Mitte umfasste, als HAZ (10 mm × 80 mm) und dann Messen der Größe eines rostigen Bereichs in der HAZ beurteilt. Die Beurteilungsergebnisse sind in Tabelle 1 aufgelistet. In der Tabelle 1 bedeutet das Zeichen "O" den Fall, dass der rostige Bereich, der als der von den zwei Prüflingen erhaltene Mittelwert angegeben ist, 5 (rostiger Bereich von 40 mm²/HAZ-Bereich von 800 mm²) oder weniger beträgt. Das Zeichen "Δ" steht für den Fall, dass der rostige Bereich, der als der von den zwei Prüflingen erhaltene Mittelwert angegeben ist, im Bereich von 5 % bis 50 % (rostiger Bereich von 40 mm² bis 400 mm²) liegt. Das Zeichen "X" steht für den Fall, dass der rostige Bereich, der als der von den zwei Prüflingen erhaltener Mittelwert angegeben ist, über 50 % (rostiger Bereich von 400 mm² oder darüber) betrug.

Wie aus den Ergebnissen von Tabelle 1 ersichtlich ist, ist bei den erfindungsgemäßen Stählen 1 bis 3 und 10, in denen eine passende Menge V zugesetzt wurde, die Korrosionsbeständigkeit der HAZ deutlich besser gegenüber der der Vergleichsstähle A und B, in denen der V-Gehalt im Stahl von dem passenden Bereich in der vorliegenden Erfindung abweicht. Ferner ist ersichtlich, dass in den erfindungsgemäßen Stählen 4 und 5, da des weiteren B in dem Stahl in einem bevorzugten Gehaltsbereich zugesetzt ist, die Härtbarkeit verbessert und daher die Härte der HAZ entsprechend erhöht ist. In den erfindungsgemäßen Stählen 6 bis 9 und 11 werden, da mindestens ein Bestandteil von Mo und Cu des weiteren in dem Stahl in einem bevorzugten Gehaltsbereich zugesetzt ist, die Wirkungen einer Verringerung der Kraterlochtiefe und der Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zum Fall der Zugabe von weder Mo noch Cu erhalten. Daher werden zufrieden stellende Grade im Hinblick auf alle Punkte von Zähigkeit, Härte und Korrosionsbeständigkeit de HAZ erreicht.
Andererseits sind in einem Vergleichstahl C, da V in dem Stahl über dem passenden Bereich in der vorliegenden Erfindung zugesetzt ist, sowohl Härte als auch Zähigkeit der HAZ verschlechtert. In einem Vergleichsstahl D ist, da Mn in dem Stahl über dem passenden Bereich in der vorliegenden Erfindung zugesetzt ist, die Zähigkeit der HAZ verschlechtert. In einem Vergleichsstahl E ist, da der F-Wert den passenden Bereich in der vorliegenden Erfindung übersteigt, die Zähigkeit der HAZ verschlechtert.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Da der Cr-haltige Stahl gemäß der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf alle Punkte von Zähigkeit, Festigkeit (Härte) und Korrosionsbeständigkeit der HAZ hervorragend ist, kann er für eine geschweißte Struktur verwendet werden, insbesondere in günstiger Weise als Elemente, die um den Reifenbefestigungsbereich in einem Kraftfahrzeug angeordnet sind, verwendet werden.
Es ist anzumerken, dass der Cr-haltige Stahl gemäß der vorliegenden Erfindung in jeder gewünschten Form, beispielsweise als Rohrleitung und Platte, verwendet werden kann. Zwar wurden Beispiele der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit dem Fall einer Verwendung einer Warmwalzplatte beschrieben, doch werden ähnliche Vorteile auch im Falle der Verwendung einer kaltgewalzten Platte erhalten. Ferner kann der Cr-haltige Stahl gemäß der vorliegenden Erfindung gegebenenfalls nach einer Beschichtung zum Zwecke einer weiteren Verbesse rung der Korrosionsbeständigkeit der HAZ verwendet werden und ein derartiger Fall fällt ebenfalls in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung.

Claims

Cr-haltiger Stahl, der für eine geschweißte Struktur verwendbar ist, wobei der Stahl – in Masse-% – nicht mehr als 0,020 % C, nicht mehr als 1,00 % Si, 1,0 bis 5,0 % Mn, nicht mehr als 0,050 % P, nicht mehr als 0,020 % S, 6,0 bis 15,0 % Cr, 0,10 bis 1,00 % Ni, nicht mehr als 0,100 % Al, nicht mehr als 0,020 % N, 0,03 bis 0,30 % V, 0,0003 bis 0,0050 % B, optional 0,10 bis 2,00 % Cu, optional 0,40 bis 3,00 % Mo enthält, der Rest aus Fe und beiläufigen Verunreinigungen besteht, wobei der F-Wert, der durch Einsetzen der Gehaltswerte der jeweiligen Komponenten in die folgende Formel (1) berechnet wird, nicht größer als 13,50 ist: F-Wert = Cr + 0,4 × Si + 0,2 × Al + 5 × P – 0,4 × Mn – 0,7 × Ni – 35 × C – 10 × N + 10 × V (1)
Cr-haltiger Stahl, der für eine geschweißte Struktur verwendbar ist, nach Anspruch 1, wobei der Stahl ferner mindestens einen Bestandteil von 0,10 bis 2,00 % Cu und 0,40 bis 3,00 % Mo enthält, der Rest aus Fe und beiläufigen Verunreinigungen besteht und der F'-Wert der durch Einsetzen der Gehaltswerte der jeweiligen Komponenten in die folgende Formel (2) berechnet wird, nicht größer als 13,50 ist: F'-Wert = Cr + 0,6 × Mo + 0,4 × Si + 0,2 × Al + 5 × P – 0,4 × Mn – 0,7 × Ni – 0,6 × Cu – 35 × C – 10 × N + 10 × V (2)
Cr-haltiger Stahl, der für eine geschweißte Struktur verwendbar ist, nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Cr-haltige Stahl eine warmgewalzte Platte ist.
Cr-haltiger Stahl, der für eine geschweißte Struktur verwendbar ist, nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Cr-haltige Stahl eine kaltgewalzte Platte ist, die einem Kaltwalzen nach dem Warmwalzen unterzogen wurde.