JP2018145498A - FERRITIC STAINLESS STEEL EXCELLENT IN Ni BRAZABILITY - Google Patents

FERRITIC STAINLESS STEEL EXCELLENT IN Ni BRAZABILITY Download PDF

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明訓 河野
Akinori Kono
明訓 河野
太一朗 溝口
Taichiro Mizoguchi
太一朗 溝口
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ferritic stainless steel excellent in brazability when brazing is conducted by using Ni solder under high temperature and low oxygen partial pressure, and excellent in corrosion resistance after brazing joint.SOLUTION: There is provided a ferritic stainless steel having a composition containing by mass%, C:0.01 to 0.03%, Si:0.10 to 1.00%, Mn:1.50% or less, P:0.04% or less, S:0.03% or less, Ni:0.6% or less, Cr:17 to 25%, Mo:2.50% or less, Cu:0.1 to 0.50%, N:0.030% or less, Nb:7×(C+N)% or more, 0.80% or less, Ti:0.1% or less, Al:0.01% or less and the balance Fe with inevitable impurities, satisfying the following formula (1), and excellent in Ni brazability. 3C+Cu-Ti-40Al>0 (1) Formula, wherein C, Cu, Ti and Al mean mass% of each element.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、Niろう付け接合により接続される部材に用いられるフェライト系ステンレス鋼に関する。   The present invention relates to a ferritic stainless steel used for members connected by Ni brazing joint.

本発明のフェライト系ステンレス鋼が適用される部材には、自動車のEGRクーラー部品、廃熱回収機器、プレート式熱交換器、給湯機器、燃料電池などがあり、一般的に複雑な形状を有し、耐圧性、密閉性や疲労強度を重視し、さらに高い耐食性が要求される用途に適用される。ろう付け方法としては、高温かつ低酸素分圧の雰囲気下での炉中ろう付けまたは水素ガスと窒素ガスを用いた高周波加熱によるろう付けが用いられる。   The members to which the ferritic stainless steel of the present invention is applied include automobile EGR cooler parts, waste heat recovery equipment, plate heat exchangers, hot water supply equipment, fuel cells, etc., and generally have a complicated shape. It is applied to applications that emphasize pressure resistance, sealing properties and fatigue strength and require higher corrosion resistance. As the brazing method, brazing in a furnace under an atmosphere of high temperature and low oxygen partial pressure or brazing by high frequency heating using hydrogen gas and nitrogen gas is used.

近年、環境汚染による地球温暖化の問題が重要視されており、その主な要因として自動車からの排気ガスが認識されている。日本を始めとした世界各国の有害物質排出規制は、年々厳しくなり、特にガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどから発生する窒素酸化物(NOx)に対する早急な対策が求められている。現在では、電気自動車や水素自動車などの次世代自動車が開発され、一般に普及しつつあるが、次世代自動車の生産台数は、いまだ自動車全体の1割に満たないのが実情である。したがって、ガソリンエンジンとディーゼルエンジンの技術開発が引き続き求められており、自動車メーカー各社は、直噴エンジン、リーンバーン、EGRなどの高性能化を進めている。   In recent years, the issue of global warming due to environmental pollution has been regarded as important, and the exhaust gas from automobiles has been recognized as the main factor. Harmful emission regulations in countries around the world, including Japan, are becoming stricter year by year, and in particular, immediate measures against nitrogen oxides (NOx) generated from gasoline engines and diesel engines are required. At present, next-generation vehicles such as electric vehicles and hydrogen vehicles have been developed and are becoming popular, but the number of next-generation vehicles produced is still less than 10% of the total number of vehicles. Therefore, there is a continuing demand for the development of gasoline and diesel engine technologies, and automakers are working to improve the performance of direct-injection engines, lean burns, and EGR.

こうした背景の中、自動車の排気ガスを低減するためにEGRシステムの装着が急増している。EGRクーラーとは、このシステムの一部として、エンジンから排出された高温排気ガスの一部をエンジンに戻すために、排気ガスを適切な温度に冷却するための熱交換器である。従来は、主として高温強度が高く、加工性に優れるオーステナイト系ステンレス鋼が用いられてきた。近年では、排気ガス温度のEGRの高効率化を目的として、流入ガスの高温化が求められており、それに伴い、熱疲労劣化しにくく、耐高温酸化性に優れるフェライト系ステンレス鋼が用いられている。   Against this background, the mounting of EGR systems is rapidly increasing in order to reduce automobile exhaust gas. The EGR cooler is a heat exchanger for cooling the exhaust gas to an appropriate temperature in order to return a part of the high-temperature exhaust gas discharged from the engine to the engine as a part of this system. Conventionally, austenitic stainless steel having high high-temperature strength and excellent workability has been used. In recent years, there has been a demand for higher inflowing gas for the purpose of increasing the efficiency of EGR of exhaust gas temperature. Along with this, ferritic stainless steel that is less susceptible to thermal fatigue degradation and excellent in high-temperature oxidation resistance has been used. Yes.

フェライト系ステンレス鋼は、上述のように、熱疲労特性と耐高温酸化性に優れる一方で、加工性、耐食性に劣る。さらに、こうしたEGRクーラー部材では、密閉性と耐圧性を確保するためにろう付け接合が用いられている。しかし、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してNiろうの濡れ性が悪いという欠点があった。一般に、濡れ性が悪い材料を適用する場合は、ろう付け不良の発生率が増加する。それに加えて、十分な濡れ広がり面積を得るためにNiろうの使用量が増大する。近年、Ni地金の価格が高騰を続けているので、この点は、大きなコストアップとなる。   As described above, ferritic stainless steel is inferior in workability and corrosion resistance while being excellent in thermal fatigue characteristics and high-temperature oxidation resistance. Further, brazing joints are used in such EGR cooler members to ensure hermeticity and pressure resistance. However, ferritic stainless steel has a drawback that the wettability of Ni brazing is poor compared to austenitic stainless steel. In general, when a material with poor wettability is applied, the incidence of brazing defects increases. In addition, the amount of Ni brazing used is increased to obtain a sufficient wet spreading area. In recent years, the price of Ni bullion has continued to soar, and this point greatly increases the cost.

したがって、フェライト系ステンレス鋼をNiろう付けする場合は、耐食性と強度が高く、低融点のNi−Cr−P−Siろうを使用するのが一般的である。このNiろうには、Niの液相線温度を低下させるP、Siが添加されている。しかし、Siを含有するNiろうは、液相線と固相線の温度差が大きいため、溶け別れが発生して、ろう付け不良となりやすい欠点があった。   Therefore, when brazing ferritic stainless steel to Ni, it is common to use Ni—Cr—P—Si brazing having high corrosion resistance and strength and having a low melting point. P and Si that lower the liquidus temperature of Ni are added to the Ni brazing. However, Ni brazing containing Si has a drawback that since it has a large temperature difference between the liquidus and solidus, melting and separation occur and brazing is liable to occur.

従来、ろう付け性に優れたステンレス鋼に関する知見として、例えば、次のようなものがある。特許文献1には、低酸素分圧下でも酸化物を形成する元素であるTiとAlを低減することにより、雰囲気ろう付け性を改善したフェライト系ステンレス鋼が開示されている。また、特許文献2には、熱交換特性、耐食性およびろう付け性に優れるフェライト系ステンレス鋼とその製造方法ならびに当該ステンレス鋼を部材として用いる熱交換器が開示されている。   Conventionally, for example, there are the following as knowledge about stainless steel excellent in brazing ability. Patent Document 1 discloses a ferritic stainless steel with improved atmosphere brazing by reducing Ti and Al, which are elements that form oxides even under a low oxygen partial pressure. Patent Document 2 discloses a ferritic stainless steel excellent in heat exchange characteristics, corrosion resistance, and brazing, a manufacturing method thereof, and a heat exchanger using the stainless steel as a member.

さらに、特許文献1、特許文献2は、いずれもNiろうが溶融を開始した際に、低融点相が先に濡れ広がってしまい、ろうを設けた位置の近傍において高融点相が残存する「溶け別れ」という現象が生じることがある。この溶け別れが生じた場合、その部分で接合強度や耐食性が大幅に低下するため、工業製品としての信頼性が大きく損なわれる。このように、十分な加工性と耐食性を有するフェライト系ステンレス鋼において、濡れ性の確保と溶け別れの抑制とを両立させることが難しいという課題があった。   Further, in both Patent Documents 1 and 2, when Ni solder starts melting, the low melting point phase first wets and spreads, and the high melting point phase remains in the vicinity of the position where the brazing is provided. The phenomenon of “parting” may occur. When this detachment occurs, the joint strength and corrosion resistance are greatly reduced at that portion, so that the reliability as an industrial product is greatly impaired. Thus, in the ferritic stainless steel having sufficient workability and corrosion resistance, there is a problem that it is difficult to achieve both ensuring of wettability and suppression of melting separation.

特開2009−174046号公報JP 2009-174046 A 国際公開第2016−013482号International Publication No. 2006-013482

特許文献1は、Alが酸化膜を形成して、ろう付けを阻害することから、Al量が0.1%以下に制限されている。しかし、Alを含有するステンレス鋼は、濡れ広がり係数が3程度であり、近年では接合部の形状が複雑化したこと、Niろうの使用量を可能な限り低減させることから、さらなる濡れ性が要求されている。   In Patent Document 1, since Al forms an oxide film and inhibits brazing, the amount of Al is limited to 0.1% or less. However, stainless steel containing Al has a wetting spread coefficient of about 3, and in recent years the shape of the joint has become complicated, and the amount of Ni brazing used has been reduced as much as possible, so further wettability is required. Has been.

特許文献2は、表層にAlやTiの酸化物を積極的に生成させることを目的として、還元雰囲気中で昇温した後、ろう材溶融後に酸化雰囲気に制御する方 法を提案している。しかし、十分な特性を得るためには、複数回の特殊な熱処理を施す必要があり、工程増加によるコストアップという課題がある。   Patent Document 2 proposes a method of controlling the oxidizing atmosphere after melting the brazing material after raising the temperature in a reducing atmosphere for the purpose of positively generating Al or Ti oxides on the surface layer. However, in order to obtain sufficient characteristics, it is necessary to perform special heat treatment a plurality of times, and there is a problem of cost increase due to an increase in the number of processes.

本発明は、Niろうを用いて、高温、低酸素分圧下でろう付けされる場合のろう付け性に優れ、かつ、ろう付け接合後の耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a ferritic stainless steel having excellent brazing properties when brazed at high temperature and low oxygen partial pressure using Ni brazing and excellent in corrosion resistance after brazing joining. And

本発明者らは、前述の課題を達成するべく、Niろうがステンレス鋼上で溶解する際のメカニズムとそれにおよぼす合金元素や表面状態の影響について詳細な検討を行った。その結果、フェライト系ステンレス鋼のろう付け性におよぼすTi、Alの悪影響を低減し、良好なNiろう付け性を確保した上で、さらに溶け別れを防止できる材料側の条件を見出して、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は、以下のものを提供する。   In order to achieve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted a detailed study on the mechanism of Ni brazing melting on stainless steel and the influence of alloy elements and surface conditions on the mechanism. As a result, the adverse effect of Ti and Al on the brazeability of ferritic stainless steel is reduced, and while securing good Ni brazeability, the conditions on the material side that can further prevent melting and segregation are found. It came to complete. Specifically, the present invention provides the following.

(1)本発明は、質量%で、
C:0.01〜0.03%
Si:0.10〜1.00%
Mn:1.50%以下
P:0.04%以下
S:0.03%以下
Ni:0.6%以下
Cr:17〜25%
Mo:2.50%以下
Cu:0.10〜0.50%
N:0.030%以下
Nb:7×(C+N)%以上、0.80%以下
Ti:0.1%以下
Al:0.01%以下
を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有し、
下記(1)式を満足する、Niろう付け性に優れたフェライト系ステンレス鋼である。
3C+Cu−Ti−40Al>0 ・・・ (1)式
ここで、(1)式中のC、Cu、Ti、Alは、各元素の質量%を意味する。
(1) The present invention is mass%,
C: 0.01 to 0.03%
Si: 0.10 to 1.00%
Mn: 1.50% or less P: 0.04% or less S: 0.03% or less Ni: 0.6% or less Cr: 17 to 25%
Mo: 2.50% or less Cu: 0.10 to 0.50%
N: 0.030% or less Nb: 7 × (C + N)% or more, 0.80% or less Ti: 0.1% or less Al: 0.01% or less, with the balance being Fe and inevitable impurities Have
It is a ferritic stainless steel that satisfies the following formula (1) and has excellent Ni brazing properties.
3C + Cu-Ti-40Al> 0 ... (1) Formula Here, C, Cu, Ti, and Al in Formula (1) mean the mass% of each element.

(2)本発明は、さらに、質量%で、V:0.20%以下、W:1.00%以下の1種または2種以上を含有する、(1)に記載のNiろう付け性に優れたフェライト系ステンレス鋼である。 (2) The present invention further includes one or more of V: 0.20% or less and W: 1.00% or less in terms of mass%, and the Ni brazeability according to (1) Excellent ferritic stainless steel.

(3)本発明は、さらに、質量%で、B:0.007%以下を含有する、(1)または(2)に記載のNiろう付け性に優れたフェライト系ステンレス鋼である。 (3) The present invention is a ferritic stainless steel having excellent Ni brazeability according to (1) or (2), further containing B: 0.007% or less by mass%.

本発明によれば、Niろうを用いて、高温、低酸素分圧下でろう付けされる場合のろう付け性に優れ、かつ、ろう付け接合部の複雑な形状に加工可能な優れた加工性を併せ持つフェライト系ステンレス鋼を提供できる。本発明のフェライト系ステンレス鋼は、薄肉化した複雑な形状の部品とした場合でも、容易にNiろう付け接合が可能であり、溶け別れによる接合部の品質低下を抑制できる。そのため、EGRクーラー部材、燃料電池部材などのNiろう付けを伴う用途に好適である。   According to the present invention, Ni brazing is excellent in brazing when brazing at high temperature and low oxygen partial pressure, and excellent workability capable of being processed into a complicated shape of a brazed joint. Ferritic stainless steel can be provided. Even when the ferritic stainless steel of the present invention is made into a thin and complicated part, Ni brazing can be easily performed, and deterioration of the quality of the joint due to melting and separation can be suppressed. Therefore, it is suitable for applications involving Ni brazing, such as EGR cooler members and fuel cell members.

実施例における(1)式の値と濡れ広がり係数との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the value of (1) Formula and the wetting spread coefficient in an Example.

ろう付け性が良好であることは、できるだけ低温で短時間の熱処理により、ろう材が接合部全体に浸透し、接触角の小さい良好な形状のフィレット(fillet)が形成されることを意味する。さらに、Niろうの場合、溶け別れによるろう付け不良が発生しないことが望ましい。   The good brazing property means that the brazing material penetrates the entire joint by a heat treatment at a low temperature for a short time and a well-shaped fillet having a small contact angle is formed. Furthermore, in the case of Ni brazing, it is desirable that no brazing failure occurs due to melting and separation.

Niろう付けは、1000〜1120℃の真空中または水素雰囲気中で行われる。ここで、ろう付け性におよぼす影響因子として最も重要なものは、酸素分圧であり、真空と水素雰囲気のいずれにおいても、Crの還元域である10−20atm程度まで低下していると考えられている。しかし、工業的な観点から見ると、大規模な量産設備においては、製品同士の隙間などで雰囲気が不均一となり、酸素分圧の高い雰囲気が生じている可能性がある。 Ni brazing is performed in a vacuum of 1000 to 1120 ° C. or in a hydrogen atmosphere. Here, the most important factor affecting the brazeability is the oxygen partial pressure, which is considered to decrease to about 10 −20 atm, which is the reduction region of Cr, in both vacuum and hydrogen atmosphere. It has been. However, from an industrial point of view, in a large-scale mass production facility, the atmosphere may be non-uniform due to gaps between products, and an atmosphere having a high oxygen partial pressure may be generated.

[溶融Niによるステンレス鋼上での濡れ広がり]
一般に、Fe基合金と溶融Niとの平衡接触角は、小さいのに対し、Crなどの酸化物と溶融Niとの平衡接触角は、90°以上である。したがって、このような雰囲気下で溶融したNiろうがステンレス鋼上を濡れ広がるためには、Niろうが溶融した時点で、ステンレス鋼の表面を覆う酸化皮膜が除去され、マトリックスが露出している必要がある。
[Wet spread on stainless steel by molten Ni]
In general, the equilibrium contact angle between an Fe-based alloy and molten Ni is small, whereas the equilibrium contact angle between an oxide such as Cr 2 O 3 and molten Ni is 90 ° or more. Therefore, in order for the Ni solder melted in such an atmosphere to spread on the stainless steel, the oxide film covering the surface of the stainless steel must be removed and the matrix exposed when the Ni braze is melted. There is.

上述のとおり、ろう付けは、Crが還元域となる雰囲気で実施される。しかし、大規模な量産設備においては、設定した条件から雰囲気が変化することがある。また、設定された雰囲気は、ステンレス鋼の主要成分であるFe、Cr、Niにとって還元域であるとしても、Si、TiやAlのようにCrよりさらに酸化しやすい元素にとっては、酸化域に当たる。そのため、Si、TiまたはAlは、ステンレス鋼の表面に酸化物を形成して、Niろうの濡れを阻害することがある。   As described above, brazing is performed in an atmosphere in which Cr serves as a reduction region. However, in large-scale mass production facilities, the atmosphere may change from the set conditions. In addition, even if the set atmosphere is a reduction region for Fe, Cr, and Ni, which are main components of stainless steel, it corresponds to an oxidation region for elements that are more easily oxidized than Cr, such as Si, Ti, and Al. Therefore, Si, Ti, or Al may form an oxide on the surface of stainless steel and inhibit the wetting of Ni brazing.

[Cによる酸化皮膜除去]
このょうな低酸素分圧下でのステンレス鋼表面の酸化物除去において、重要な役割を果たす元素がCである。雰囲気の酸素分圧が10−18atmを下回る程度であると、ステンレス鋼中の固溶Cは、還元域の状態に移行し、ステンレス鋼表面の酸化物とCが反応して金属炭化物を形成する。そして、この金属炭化物と雰囲気中の酸素とが反応して、COまたはCOが形成されて、雰囲気中に放出される。このとき、金属炭化物は、還元されて金属単体となる。さらに、真空引きまたはガスフローなどの影響により、雰囲気中のCO分圧は、ろう付け中も徐々に下がり続ける傾向にあるため、金属炭化物が金属に還元されてCOを放出する上記の反応は、ろう付け中に平衡状態に到達することなく、継続して進行する。このことから、ステンレス鋼中の固溶Cは、ろう付け雰囲気下にてステンレス鋼表面の酸化物を還元除去する効果が示すといえる。また、上記の反応は、Fe、Cr、Niのみならず、エリンガム図(Ellingham diagram)において酸化域に位置するAl、Tiも、同様に、Cの存在下では、金属炭化物を経由することにより還元反応を生じる。
[Removal of oxide film by C]
C is an element that plays an important role in removing oxides on the surface of stainless steel under such a low oxygen partial pressure. When the oxygen partial pressure in the atmosphere is less than 10 −18 atm, the solid solution C in the stainless steel shifts to the state of the reduction zone, and the oxide on the stainless steel surface and C react to form a metal carbide. To do. Then, this metal carbide reacts with oxygen in the atmosphere to form CO or CO 2 that is released into the atmosphere. At this time, the metal carbide is reduced to a simple metal. Furthermore, because the CO 2 partial pressure in the atmosphere tends to gradually decrease during brazing due to the influence of evacuation or gas flow, the above reaction in which metal carbide is reduced to metal and releases CO 2. Proceeds continuously without reaching equilibrium during brazing. From this, it can be said that solid solution C in stainless steel shows the effect of reducing and removing oxides on the surface of stainless steel in a brazing atmosphere. In addition, not only Fe, Cr, Ni but also Al and Ti located in the oxidation region in the Ellingham diagram are reduced by passing through metal carbides in the presence of C. Causes a reaction.

ろう付け炉の部品、治具、発熱体などの部材中にCが含まれている場合も、同様に、COガスを放出し、ステンレス鋼表面の酸化物の還元反応を助長する効果を示す。しかし、COからCOへの反応は、低酸素分圧下ではCO分圧が極めて小さい場合のみ進行する反応であるため、ステンレス鋼表面の酸化物を除去する手段としては、固溶Cによる還元が最も効果的である。 Similarly, when C is contained in members such as brazing furnace parts, jigs, and heating elements, the effect of releasing CO gas and promoting the reduction reaction of oxides on the surface of stainless steel is exhibited. However, since the reaction from CO to CO 2 proceeds only under a low oxygen partial pressure when the CO 2 partial pressure is extremely small, as a means for removing oxides on the surface of stainless steel, reduction by solute C is used. Is the most effective.

他方、ステンレス鋼の固溶Cは、固溶強化により加工性(延性)を低下させる。また、冷却速度が遅い場合、冷却中にCr炭化物を形成し、鋭敏化を引き起こして耐食性にも悪影響を与える。そのため、加工性と耐食性が重要となるEGR部材のろう付け接合に、固溶Cを利用した表面酸化物の除去機構を単純に適用する際は、工夫が必要である。   On the other hand, the solid solution C of stainless steel reduces workability (ductility) by solid solution strengthening. Further, when the cooling rate is slow, Cr carbide is formed during cooling, causing sensitization and adversely affecting corrosion resistance. Therefore, when applying the removal mechanism of the surface oxide using the solid solution C to the brazing joint of the EGR member where workability and corrosion resistance are important, it is necessary to devise.

[炭化物の活用によるろう流れ性の改善]
そこで、本発明者らは、ステンレス鋼のマトリックス中に微細に分散させたNbCを活用することで、加工性や耐食性におよぼすCの悪影響を抑制しつつ、ろう付け性を改善できることを見出した。すなわち、Cは、常温ではNbCとして存在し、無害化されている。ろう付け温度近傍まで昇温された際は、NbCの一部が固溶されて、固溶Cと固溶Nbを生成する。その後、当該固溶Cによって表面酸化皮膜が除去され、Cuろうの濡れ広がりが改善される。酸化皮膜の除去に使用されずに残存したCは、その後、冷却中に再びNbCを形成するため、ろう付け熱処理後においても、加工性や耐食性の低下は生じない。
[Improvement of wax flow by using carbides]
Thus, the present inventors have found that brazing can be improved while suppressing adverse effects of C on workability and corrosion resistance by utilizing NbC finely dispersed in a stainless steel matrix. That is, C exists as NbC at room temperature and is rendered harmless. When the temperature is raised to the vicinity of the brazing temperature, a part of NbC is dissolved, and solid solution C and solid solution Nb are generated. Thereafter, the surface oxide film is removed by the solid solution C, and the wetting and spreading of the Cu brazing is improved. Since the C remaining without being used for removing the oxide film then forms NbC again during cooling, the workability and corrosion resistance do not deteriorate even after brazing heat treatment.

[Cuの活用によるNiろうの濡れ広がり速度の改善]
上述した炭化物を活用したステンレス鋼の表面酸化皮膜の除去機構は、定常状態では必ず生じる現象である。しかし、大規模な量産設備において、実際のろう付け熱処理時間内で遂行するには、さらに工夫が必要である。本発明者らが詳細な検討を行った結果、ステンレス鋼中のTi、Al、C、Cuに関して、その組成比率をある範囲に最適化することで、実際的な雰囲気ろう付け条件において、炭化物を活用したろう付け性改善効果を得られることが判明した。
[Improvement of Ni solder wetting and spreading speed by utilizing Cu]
The above-described mechanism for removing the surface oxide film of stainless steel using carbide is a phenomenon that always occurs in a steady state. However, in a large-scale mass production facility, it is necessary to further devise in order to carry out within the actual brazing heat treatment time. As a result of detailed investigations by the present inventors, regarding the Ti, Al, C, and Cu in stainless steel, by optimizing the composition ratio within a certain range, the carbides can be reduced under practical atmosphere brazing conditions. It was found that the brazing performance improvement effect that was utilized can be obtained.

Cuは、溶融したNiろうの表面張力を減少させる作用を有する。そのCuの作用により、溶融Niろう/ステンレス鋼/雰囲気の三相界面の近傍において、マランゴニ(Marangoni)対流を発生させて、撹拌を促進することで、Niろう流れ性を改善する作用をもたらす。フェライト系ステンレス鋼中のCuは、一般的に0.5%未満であるが、界面近傍では濃化しており、Niろうの濡れ広がり速度を大きく向上させることが可能である。このような効果により、量産設備の実用的な処理時間内で濡れ広がりを完了させることができる。   Cu has the effect of reducing the surface tension of the molten Ni braze. By the action of Cu, Marangoni convection is generated in the vicinity of the molten Ni brazing / stainless steel / atmosphere three-phase interface, and the stirring is promoted to improve the Ni brazing flow. Cu in ferritic stainless steel is generally less than 0.5%, but is concentrated in the vicinity of the interface, and it is possible to greatly improve the wetting and spreading rate of Ni brazing. By such an effect, wetting and spreading can be completed within a practical processing time of mass production equipment.

[溶け別れの低減]
しかし、上述したとおり、液相線と固相線との温度差が大きいろう材を用いる場合、溶け別れが生じることがある。これは、昇温中において低融点相が溶融した時点で、速やかに濡れ広がって、高融点相が溶け残ることで引き起こされる現象である。そのため、ろう流れ性が良い材料ほど起こりやすいといえる。昇温速度を上げることによって溶け別れの発生を抑えることは可能である。しかし、工業的な量産設備において多量の製品を処理する中で、一定の加熱状態を維持することは困難であるため、昇温速度の上昇は、不良品が生じる原因となる。
[Reduction of melting separation]
However, as described above, when a brazing material having a large temperature difference between the liquidus and the solidus is used, melting and separation may occur. This is a phenomenon caused when the low melting point phase melts during temperature rise and quickly spreads and the high melting point phase remains undissolved. Therefore, it can be said that a material having better wax flow is more likely to occur. It is possible to suppress the occurrence of melting separation by increasing the heating rate. However, since it is difficult to maintain a constant heating state while processing a large amount of products in an industrial mass production facility, an increase in the heating rate causes defective products.

ここで、上述した炭化物を活用した酸化皮膜の除去方法を応用することにより、良好なろう流れ性を維持しつつ、溶け別れを抑制することが可能である。一般的な耐食用途のステンレス鋼には、Ni−Cr−Si−Pろうが使用される。当該Niろうの固相線温度は、950℃程度である。また、固溶Cによる表面皮膜除去は、800〜900℃程度以上の温度域で発生する。ろう付けの昇温によってろう材が固相線温度に到達し、低融点相の溶融が生じた時点で表面皮膜が除去されていれば、速やかに濡れ広がる結果として、溶け別れが生じる。しかし、ステンレス鋼中のNbCが分解して母材中にフリーCの固溶が始ま温度域は、1000℃程度である。昇温がその温度域に達するまでには、ステンレス鋼表面に酸化皮膜が形成されており、溶融した低融点相による、ろう材の濡れ広がりは、その酸化皮膜に阻まれる。さらに、昇温温度が1000℃を超えても、固溶Cが拡散して酸化皮膜を還元除去する時間の分だけ、濡れ広がりの開始が遅延する。その間も炉内の昇温が継続されるため、実際に濡れ広がりが生じるときには、ろう材の温度が高融点相の溶融が終了する液相線の近傍まで上昇している。その結果、溶け別れが防止されると考えられる。   Here, by applying the oxide film removing method utilizing the above-described carbide, it is possible to suppress melting and segregation while maintaining good wax flowability. Ni-Cr-Si-P brazing is used for stainless steel for general corrosion resistance applications. The solidus temperature of the Ni brazing is about 950 ° C. Moreover, the surface film removal by the solid solution C occurs in a temperature range of about 800 to 900 ° C. or more. If the surface coating is removed when the brazing material reaches the solidus temperature due to the temperature rise of brazing and melting of the low melting point phase occurs, melting and segregation occur as a result of rapid wetting and spreading. However, the temperature range is about 1000 ° C. when NbC in the stainless steel is decomposed and free C solid solution starts in the base material. By the time the temperature rise reaches that temperature range, an oxide film is formed on the surface of the stainless steel, and the wetting and spreading of the brazing filler metal due to the molten low melting point phase is prevented by the oxide film. Furthermore, even if the temperature rise exceeds 1000 ° C., the start of wetting spread is delayed by the time required for the solute C to diffuse and the oxide film to be removed by reduction. During this time, the temperature inside the furnace continues to increase, and when wetting and spreading actually occur, the temperature of the brazing material rises to the vicinity of the liquidus where the melting of the high melting point phase ends. As a result, it is considered that melting and separation are prevented.

ただし、炭化物による酸化皮膜除去方法を使用する場合は、当該方法を使用しない場合と比較して、ろうの濡れ広がりが生じている時間が短縮されるため、ろう付けされるステンレス鋼は、より優れた濡れ性を備えることが必要である。   However, when using the oxide film removal method using carbide, the brazed stainless steel is better because the time during which wetting and spreading of the wax occurs is shortened compared to the case where the method is not used. It is necessary to have high wettability.

本発明に係るフェライト系ステンレス鋼は、上記の知見を基に達成されたものであり、以下の化学組成を有している。   The ferritic stainless steel according to the present invention has been achieved based on the above findings, and has the following chemical composition.

質量%で、C:0.01〜0.03%、Si:0.10〜1.00%、Mn:1.50%以下、P:0.04%以下、S:0.03%以下、Ni:0.6%以下、Cr:17〜25%、Mo:2.50%以下、Cu:0.10〜0.50%、N:0.030%以下、Nb:7×(C+N)%以上、0.80%以下、Ti:0.1%以下、Al:0.01%以下、を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有し、下記(1)式を満足する、Niろう付け性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
3C+Cu−Ti−40Al>0 ・・・ (1)式
ここで、(1)式中のC、Cu、Ti、Alは、各元素の質量%を意味する。
In mass%, C: 0.01 to 0.03%, Si: 0.10 to 1.00%, Mn: 1.50% or less, P: 0.04% or less, S: 0.03% or less, Ni: 0.6% or less, Cr: 17 to 25%, Mo: 2.50% or less, Cu: 0.10 to 0.50%, N: 0.030% or less, Nb: 7 × (C + N)% Or more, 0.80% or less, Ti: 0.1% or less, Al: 0.01% or less, the balance is composed of Fe and inevitable impurities, and satisfies the following formula (1). Ferritic stainless steel with excellent Ni brazing.
3C + Cu-Ti-40Al> 0 ... (1) Formula Here, C, Cu, Ti, and Al in Formula (1) mean the mass% of each element.

[化学組成]
本発明のフェライト系ステンレス鋼を構成する組成の選定理由について説明する。なお、本明細書において、鋼の化学組成に関する「%」は、特に断りがない限り「質量%」を意味する。
[Chemical composition]
The reason for selecting the composition constituting the ferritic stainless steel of the present invention will be described. In the present specification, “%” related to the chemical composition of steel means “% by mass” unless otherwise specified.

[化学組成]
Cは、本発明において最も重要な元素の一つであり、常温ではNbCとして固定されており、ろう付け温度にてその一部が固溶して酸化皮膜の除去に寄与する。C含有量は、0.01%以上を含有することができる。しかし、過剰なC含有は、鋭敏化の原因となるとともに、固溶強化による加工性の低下を招く。したがって、C含有量は、0.03%以下が好ましい。
[Chemical composition]
C is one of the most important elements in the present invention, and is fixed as NbC at room temperature. A part of C dissolves at the brazing temperature and contributes to the removal of the oxide film. C content can contain 0.01% or more. However, excessive C content causes sensitization and causes a decrease in workability due to solid solution strengthening. Therefore, the C content is preferably 0.03% or less.

Siは、ステンレス鋼の脱酸剤として一般的に用いられる元素の一つであり、0.10%以上を含有することができる。ただし、過剰なSi添加はステンレス鋼を硬質化させて加工性低下の要因となる。そのため、Si含有量は、1.00%以下が好ましい。   Si is one of the elements generally used as a deoxidizer for stainless steel, and can contain 0.10% or more. However, excessive Si addition hardens the stainless steel and causes a decrease in workability. Therefore, the Si content is preferably 1.00% or less.

Mnは、ステンレス鋼の脱酸剤として使用される。スクラップを原料とするステンレス鋼は、ある程度のMn混入を避けられないので、Mnは、1.50%以下を含有できる。他方、Mnが不働態皮膜に含まれると、耐食性を低下させるため、Mn含有量は、低いことが望ましい。1.20%以下が好ましい。   Mn is used as a deoxidizer for stainless steel. Since stainless steel made from scrap is unavoidably mixed with Mn to some extent, Mn can contain 1.50% or less. On the other hand, when Mn is contained in the passive film, the corrosion resistance is lowered, so that the Mn content is desirably low. 1.20% or less is preferable.

Pは、母材およびろう付け部の靭性を損なうため、低い方が望ましい。ただし、含Cr鋼の溶製において精錬による脱りんは、困難であることから、P含有量を極低化するには原料の厳選などの過剰なコスト増を伴う。したがって、本発明では、一般的なフェライト系ステンレス鋼と同様に、P含有量は、0.04%以下で許容される。   Since P impairs the toughness of the base material and the brazed part, a lower value is desirable. However, since dephosphorization by refining is difficult in the production of Cr-containing steel, excessive reduction in the P content is accompanied by an excessive cost increase such as careful selection of raw materials. Therefore, in the present invention, the P content is allowed to be 0.04% or less, as in general ferritic stainless steel.

Sは、孔食の起点となりやすいMnSを形成して耐食性を阻害する元素である。また、S含有量が高い場合、ろう付け部の高温割れが生じやすくなる。そのため、S含有量は、0.03%以下が好ましい。   S is an element that forms MnS that tends to be a starting point of pitting corrosion and inhibits corrosion resistance. Moreover, when S content is high, it becomes easy to produce the high temperature crack of a brazing part. Therefore, the S content is preferably 0.03% or less.

Niは、ろう付け時にフェライト結晶粒が粗大化した際の靭性低下を抑制するのに有効な元素であり、耐食性を改善する作用も有している。Niは、0.01%以上を含有することができる。また、Niろうによる溶損(エロージョン)を低減するのにも有効である。他方、Niの過剰な添加は、高温域でのオーステナイト相の生成を招き、熱間加工性に悪影響をおよぼす。そのため、Ni含有量は、0.60%以下が好ましく、0.30%以下がより好ましい。   Ni is an element effective for suppressing a decrease in toughness when ferrite crystal grains are coarsened during brazing, and also has an effect of improving corrosion resistance. Ni can contain 0.01% or more. It is also effective in reducing the erosion caused by Ni brazing. On the other hand, excessive addition of Ni leads to the formation of an austenite phase at a high temperature range, which adversely affects hot workability. Therefore, the Ni content is preferably 0.60% or less, and more preferably 0.30% or less.

Crは、不働態皮膜の主要な構成元素であり、耐孔食性や耐すきま腐食性などの局部腐食性の向上をもたらす。Niろう付け用途では、板厚が薄く、ろう付けによる熱影響を受けた状態で使用される。さらに、添加元素としてCuが含まれるため、腐食を促進させるCu2+が存在する過酷な環境下となることが想定される。したがって、Cuを含有した場合の耐すきま腐食性を確保するために、Cr含有量は、17%以上が好ましく、18%以上がより好ましい。他方、Cr含有量が過多であると、C、Nの低減が難しくなり、機械的性質や靭性を損ね、かつ、コストを増大させる要因となる。そのため、Cr含有量は、25%以下が好ましく、23%以下がより好ましい。 Cr is a main constituent element of the passive film, and improves local corrosion properties such as pitting corrosion resistance and crevice corrosion resistance. In the Ni brazing application, the plate thickness is thin, and it is used in a state where it is affected by heat due to brazing. Furthermore, since Cu is contained as an additive element, it is assumed that a severe environment exists in which Cu 2+ that promotes corrosion exists. Therefore, in order to ensure crevice corrosion resistance when Cu is contained, the Cr content is preferably 17% or more, and more preferably 18% or more. On the other hand, if the Cr content is excessive, it is difficult to reduce C and N, which deteriorates mechanical properties and toughness, and increases costs. Therefore, the Cr content is preferably 25% or less, and more preferably 23% or less.

Moは、耐食性を向上させる元素である。また、ろう付け熱処理時の結晶粒成長に対する固溶Moのドラッグ効果により、結晶粒の粗大化抑制にも有効な元素である。Moは、0.01%以上を含有することができる。他方、Moは、高価であるから、コスト増大を招く。そのため、Mo含有量は、2.50%以下が好ましく、2.00%以下、1.00%以下がより好ましい。   Mo is an element that improves the corrosion resistance. In addition, it is an element effective for suppressing the coarsening of crystal grains due to the drag effect of solute Mo on the crystal grain growth during brazing heat treatment. Mo can contain 0.01% or more. On the other hand, since Mo is expensive, it causes an increase in cost. Therefore, the Mo content is preferably 2.50% or less, more preferably 2.00% or less and 1.00% or less.

Cuは、溶融Niの表面張力を低下させ、マランゴニ対流を発生させることにより、ろうの濡れ広がり速度を増大させて、ステンレス鋼のろう付け性を改善する元素である。濡れ性改善のため、Cuは、0.10%以上を含有することが好ましい。他方、Cuを過剰に添加すると、常温でε−Cu相として析出し、耐食性を低下させる。そのため、Cu含有量は、0.50%以下が好ましく、0.40%以下がより好ましい。   Cu is an element that improves the brazeability of stainless steel by reducing the surface tension of molten Ni and generating Marangoni convection, thereby increasing the wetting and spreading rate of the brazing. In order to improve wettability, Cu preferably contains 0.10% or more. On the other hand, when Cu is added excessively, it precipitates as an ε-Cu phase at room temperature and lowers the corrosion resistance. Therefore, the Cu content is preferably 0.50% or less, and more preferably 0.40% or less.

Nは、耐食性を改善させる元素ではあるが、固溶強化による加工性の低下を引き起こす上、NbNを形成して鋼中の有効Nbを減少させるため、N含有量を0.03%以下に低減することが好ましい。   N is an element that improves the corrosion resistance, but causes a decrease in workability due to solid solution strengthening, and further reduces the effective Nb in the steel by forming NbN, so the N content is reduced to 0.03% or less. It is preferable to do.

Alは、脱酸剤として広く用いられている元素であるが、上述のとおり、ステンレス鋼表面で酸化物を形成して、ろう付け性を低下させる。炭化物を活用した上記の酸化皮膜の除去機構を活用するためには、Al含有量は、0.01%以下に低減させる必要がある。   Al is an element widely used as a deoxidizer, but as described above, it forms an oxide on the surface of stainless steel and lowers the brazeability. In order to utilize the oxide film removal mechanism utilizing carbide, the Al content needs to be reduced to 0.01% or less.

Nbは、NbCを形成して常温でのCを無害化するとともに、ろう付け温度近傍では固溶Nbのドラッグ効果により結晶粒粗大化抑制に寄与する。さらに、NbCは、ろう付け時における固溶Cの供給源でもある。上記の[溶け別れの低減]で述べたように、固溶Cによる酸化皮膜の除去開始が遅延することにより、濡れ広がりの速度が緩やかに調整されて、溶け別れの抑制に寄与する。そのため、Nb含有量は、その上限が、7×(C+N)%以上であることが好ましく、8×(C+N)%以上がより好ましい。当該(C+N)は、C、Nの各含有量(質量%)の合計を意味する。他方、Nbを過剰に添加すると、加工性を低下させるから、Nb含有量の上限は、0.80%以下が好ましく、0.60%以下が好ましい。   Nb forms NbC to detoxify C at room temperature, and contributes to suppression of grain coarsening by the drag effect of solid solution Nb near the brazing temperature. Furthermore, NbC is also a source of solid solution C at the time of brazing. As described in [Reduction of Melting Separation], the start of removal of the oxide film by solid solution C is delayed, so that the rate of wetting and spreading is moderately adjusted, thereby contributing to suppression of melting separation. Therefore, the upper limit of the Nb content is preferably 7 × (C + N)% or more, and more preferably 8 × (C + N)% or more. The said (C + N) means the sum total of each content (mass%) of C and N. On the other hand, if Nb is added excessively, the workability is lowered, so the upper limit of the Nb content is preferably 0.80% or less, and more preferably 0.60% or less.

さらに、AlやTiなどのろう付けに悪影響をおよぼす元素を含む場合、上述した炭化物を活用した酸化物除去機構を、工業的な量産設備のろう付け条件下で達成するためには、C、Si、Al、Tiの含有量(質量%)が以下の(1)式を満たすことが好ましい。
3C+Cu−Ti−40Al>0 ・・・ (1)式
Furthermore, in the case where an element that adversely affects brazing such as Al or Ti is included, in order to achieve the oxide removal mechanism utilizing the above-described carbide under the brazing conditions of industrial mass production equipment, C, Si It is preferable that the content (% by mass) of Al, Ti satisfies the following formula (1).
3C + Cu-Ti-40Al> 0 (1) Formula

Al、Tiが過剰に含有される場合は、酸化物の還元除去に要する時間が長くなり、生産性の低下や製造コストの増大を招くことに加えて、長時間の熱処理により、フェライト結晶粒の粗大化が起こり、製品の靭性を低下させるおそれがある。   When Al and Ti are contained excessively, the time required for the reduction and removal of the oxide becomes longer, leading to a decrease in productivity and an increase in manufacturing cost. There is a risk of coarsening and reducing the toughness of the product.

以下、本発明に係る実施例について説明する。本発明は、以下の説明に限定されるものではない。   Examples according to the present invention will be described below. The present invention is not limited to the following description.

表1に示す化学組成を有するステンレス鋼を溶製し、熱延、冷延、焼鈍工程を経て、板厚1mmの冷延板を製造した。表面は、2D(硝フッ酸浸漬仕上)である。この冷延板を15mm×15mmに切り出した後、アセトンで超音波洗浄して試験片とした。試験片の中央にバインダーを含有した0.05gの半球状のNiろうを設置し、酸素分圧10−20atmの真空雰囲気で1120℃、均熱10minの熱処理を施した。その後、常温まで冷却して、Niろうの濡れ広がり面積を測定した。表1に示した化学組成は、質量%であり、残部がFeおよび不可避的不純物である。 Stainless steel having the chemical composition shown in Table 1 was melted, and a cold-rolled sheet having a thickness of 1 mm was manufactured through hot rolling, cold rolling, and annealing processes. The surface is 2D (nitric hydrofluoric acid immersion finish). The cold-rolled plate was cut out to 15 mm × 15 mm and then ultrasonically washed with acetone to obtain a test piece. A 0.05 g hemispherical Ni solder containing a binder was placed in the center of the test piece, and heat treatment was performed at 1120 ° C. and soaking for 10 minutes in a vacuum atmosphere with an oxygen partial pressure of 10 −20 atm. Then, it cooled to normal temperature and measured the wetting and spreading area of Ni brazing. The chemical composition shown in Table 1 is mass%, with the balance being Fe and inevitable impurities.

Figure 2018145498
Figure 2018145498

(ろう付け性に関する評価)
ろう付け性は、濡れ性(濡れ広がり係数)と溶け別れの程度により評価した。ろう付け熱処理後の濡れ広がり面積を、設置したろう材の投影面積で除した値を「濡れ広がり係数」と定義した。濡れ広がり係数が、5以上である場合を濡れ性良好(○)とし、5を下回る場合を濡れ性不良(×)とした。
(Evaluation for brazing)
Brazing property was evaluated by wettability (wetting spread coefficient) and the degree of separation. The value obtained by dividing the wet spreading area after brazing heat treatment by the projected area of the brazing material installed was defined as the “wetting spread coefficient”. When the wetting spread coefficient was 5 or more, the wettability was good (◯), and when it was less than 5, the wettability was poor (x).

濡れ性良好(○)の試験片は、さらに、溶け別れに関して評価するため、次のように溶け別れの有無を判定した。ろう付け熱処理後の試料を水平方向から観察し、ろう材設置部の残存物の高さを測定した。残存物高さが、ろう材高さの4分の1以下である場合を溶け別れの程度が小さく良好である(○)、ろう材高さの4分の1を超える場合を溶け別れの程度が大きく不適である(×)とそれぞれ判定した。   The test piece having good wettability (◯) was further evaluated for melting and separation, and the presence or absence of melting and separation was determined as follows. The sample after the brazing heat treatment was observed from the horizontal direction, and the height of the residue at the brazing material installation portion was measured. When the residual height is less than one-fourth of the brazing filler metal height, the degree of melting is small and good (○), and when the brazing filler metal height exceeds one-fourth the brazing filler metal height Was determined to be largely unsuitable (x).

(耐食性に関する評価)
Niろう付け部材の耐食性を評価するため、ろう付け後の試験片の塩乾湿繰り返し試験を10サイクルまで行い、発銹面積率を測定した。当該塩乾湿繰り返し試験は、「5%NaCl水溶液の噴霧(35℃×15min) → 乾燥(RH30%、60℃×1h) → 湿潤(RH95%、50℃×3h)」の塩水噴霧、乾燥、湿潤の各処理を1サイクルとして、それを繰り返した。10サイクルを経過した時点で、試験片を取り出し、水洗および乾燥させた後、試験片を観察した。
(Evaluation on corrosion resistance)
In order to evaluate the corrosion resistance of the Ni brazing member, the salt-wet repetition test of the test piece after brazing was performed up to 10 cycles, and the glazing area ratio was measured. The salt dry / wet repeat test was carried out by spraying 5% NaCl aqueous solution (35 ° C. × 15 min) → drying (RH 30%, 60 ° C. × 1 h) → wetting (RH 95%, 50 ° C. × 3 h) ” Each treatment was repeated as one cycle. When 10 cycles passed, the test piece was taken out, washed with water and dried, and then the test piece was observed.

発銹面積率の測定は、次のような手順で行った。塩乾湿繰り返し試験後の試験片外観を写真撮影し、端面とろうに覆われた部分とを除いたステンレス鋼の露出部分について、発銹部分の面積を求めた。面積の測定は、試験片の外観写真を画像解析により2値化し、1ピクセルあたりの面積を算出した後、ろう部分のピクセル数をカウントして求めた。本明細書では、発銹部分の面積を露出部分全体の面積で除した値を「発銹面積率」と定義し、上記で測定値から発錆面積率を求めた。発銹面積率が1%以下のものを「○」(耐食性が良好)と、1%を超えるものを「×」(耐食性が不良)とそれぞれ評価した。   The measurement of the area ratio of sprout was performed according to the following procedure. The appearance of the test piece after the salt dry and wet repeated test was photographed, and the area of the sprung portion was determined for the exposed portion of the stainless steel excluding the end face and the portion covered with the wax. The area was measured by binarizing the appearance photograph of the test piece by image analysis, calculating the area per pixel, and then counting the number of pixels in the wax part. In the present specification, a value obtained by dividing the area of the rusted portion by the area of the entire exposed portion is defined as “fogging area ratio”, and the rusting area ratio is obtained from the above measured value. Those having a sprout area ratio of 1% or less were evaluated as “◯” (corrosion resistance was good) and those exceeding 1% were evaluated as “×” (corrosion resistance was poor).

試験結果を表2に示す。参考として、各実施例の(1)式の値と濡れ広がり係数も合わせて示した。(1)式の値がゼロまたはマイナスであるときは、ゼロ(0.00)と表示した。   The test results are shown in Table 2. As a reference, the value of equation (1) and the wetting spread coefficient of each example are also shown. When the value of the formula (1) is zero or minus, it is displayed as zero (0.00).

Figure 2018145498
Figure 2018145498

本発明の成分組成を有する本発明例No.1〜No.10はいずれも、濡れ性が良く、溶け別れの程度が小さく、耐食性に優れ、Niろう付け部材として良好な特性を示した。   Invention Example No. having the component composition of the present invention. 1-No. All of No. 10 had good wettability, a small degree of melting and separation, excellent corrosion resistance, and exhibited good characteristics as a Ni brazing member.

それに対し、比較例No.1、No.2は、ろう材設置箇所に大きな溶け別れの状態が認められた。これは、Nb含有量が、7×(C+N)%より少ないため、酸化皮膜を除去するに十分な固溶Cを供給できず、急速に濡れ広がりが生じたことによると推測される。また、比較例No.2は、Cr含有量が17%未満であるため、耐食性が劣った。比較例No.3は、C含有量が0.01%未満であり、Al含有量が0.01%を超えるため、濡れ性が劣った。比較例No.3〜No.6、No.8は、成分が(1)式を満たしていないため、ステンレス鋼表面に形成されたAl、Tiの酸化物を十分に除去することができず、十分な濡れ性を得ることができなかった。比較例No.7は、Crが17%未満であるため、耐食性が劣った。   On the other hand, Comparative Example No. 1, no. As for No. 2, the state of big melting and separation was recognized in the brazing material installation location. This is presumably because the Nb content is less than 7 × (C + N)%, so that sufficient solute C to remove the oxide film could not be supplied, and rapid wetting spread occurred. Comparative Example No. No. 2 was inferior in corrosion resistance because the Cr content was less than 17%. Comparative Example No. In No. 3, the C content was less than 0.01% and the Al content exceeded 0.01%, so the wettability was poor. Comparative Example No. 3-No. 6, no. In No. 8, since the component did not satisfy the formula (1), the oxides of Al and Ti formed on the stainless steel surface could not be sufficiently removed, and sufficient wettability could not be obtained. Comparative Example No. No. 7 was inferior in corrosion resistance because Cr was less than 17%.

図1は、表2に示した(1)式の値と濡れ広がり係数との関係を示したものである。(1)式の値が0を超える範囲で、濡れ広がり係数が上昇し始めることを確認できた。   FIG. 1 shows the relationship between the value of equation (1) shown in Table 2 and the wetting spread coefficient. It has been confirmed that the wetting spread coefficient starts to rise in the range where the value of the expression (1) exceeds 0.

本発明に係るフェライト系ステンレス鋼は、Niろう付け性に優れ、耐食性と加工性も良好であるので、EGRクーラー部品、熱交換器や燃料電池などのNiろう付け性、加工性が必要とされ、かつ優れた耐食性が要求される用途に好適に用いることができる。   Since the ferritic stainless steel according to the present invention has excellent Ni brazeability and good corrosion resistance and workability, Ni brazeability and workability of EGR cooler parts, heat exchangers, fuel cells, etc. are required. In addition, it can be suitably used for applications requiring excellent corrosion resistance.

Claims (3)

質量%で、
C:0.01〜0.03%
Si:0.10〜1.00%
Mn:1.50%以下
P:0.04%以下
S:0.03%以下
Ni:0.6%以下
Cr:17〜25%
Mo:2.50%以下
Cu:0.10〜0.50%
N:0.030%以下
Nb:7×(C+N)%以上、0.80%以下
Ti:0.1%以下
Al:0.01%以下
を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有し、
下記(1)式を満足する、Niろう付け性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
3C+Cu−Ti−40Al>0 ・・・ (1)式
ここで、(1)式中のC、Cu、Ti、Alは、各元素の質量%を意味する。
% By mass
C: 0.01 to 0.03%
Si: 0.10 to 1.00%
Mn: 1.50% or less P: 0.04% or less S: 0.03% or less Ni: 0.6% or less Cr: 17 to 25%
Mo: 2.50% or less Cu: 0.10 to 0.50%
N: 0.030% or less Nb: 7 × (C + N)% or more, 0.80% or less Ti: 0.1% or less Al: 0.01% or less, with the balance being Fe and inevitable impurities Have
Ferritic stainless steel that satisfies the following formula (1) and has excellent Ni brazing properties.
3C + Cu-Ti-40Al> 0 (1) Formula Here, C, Cu, Ti, and Al in the formula (1) mean mass% of each element.
さらに、質量%で、V:0.20%以下、W:1.00%以下の1種または2種以上を含有する、請求項1に記載のNiろう付け性に優れたフェライト系ステンレス鋼。   Furthermore, the ferritic stainless steel excellent in Ni brazing property of Claim 1 containing the 1 type (s) or 2 or more types of V: 0.20% or less and W: 1.00% or less in the mass%. さらに、質量%で、B:0.007%以下を含有する、請求項1または請求項2に記載のNiろう付け性に優れたフェライト系ステンレス鋼。   Furthermore, the ferritic stainless steel excellent in Ni brazing property of Claim 1 or Claim 2 which contains B: 0.007% or less by mass%.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7413685B2 (en) 2019-09-05 2024-01-16 セイコーエプソン株式会社 Metal materials, watch parts and watches

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