JP4241431B2 - フェライト系ステンレス鋼 - Google Patents
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Description
質量%でさらに、Mo:0.01%以上、3.0%以下を含有し、Mo、Bの含有量が下記(2)式を満足することを特徴とする溶接部の耐動的ひずみ時効特性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
(1/10.81)×B%+(1/14.01)×N%−(1/92.91)×Nb%/30≦(1/47.87)×Ti%+(1/26.98)×Al%/15…(1)
(B%)×(Mo%)≦0.00001 …(2)
Cは、固溶して動的ひずみ時効の原因となるだけでなく、自動車の排気系部材に適用する場合に重要な特性である耐酸化性を低下させるので、含有量は低い程望ましい。そこで、C量は0.020%以下に限定した。
Siは、強度を増加し靭性を低下させる元素であり、できるだけ低減することが好ましいが、耐酸化性を高める有効な元素であり、本発明では、Siは1.0%以下に限定することが好ましい。なお、より好ましくは、0.10%以上、0.40%以下である。
Mnは、強度の向上に有効な元素であり、0.15%以上含有するが、1.0%を越えて多量に含有すると靭性を低下させる。このため、Mnは1.0%以下に限定することが好ましい。
Pも、Mnと同様に、強度を高めるのに有効な元素であるが、0.040%を超えて多量に含有すると靭性が低下する。このため、Pは0.040%以下に限定することが好ましい。
Sは、Tiなどと結合し硫化物を形成し、加工時の破断の起点となるため、本発明ではできるだけ低減することが好ましいが0.010%までは許容できる。このため、Sは0.010%以下に限定することが好ましい。なお、より好ましくは0.004%以下である。
Crは、耐熱性、耐酸化性を向上させる元素であり、フェライト系ステンレス鋼板では不可欠の元素である。このような効果は10.0%以上の含有で顕著となる。一方、20.0%を超えて含有すると、靭性が低下する。このため、Crは10.0〜20.0%の範囲に限定することが好ましい。
Niは、靭性の向上に有利に寄与する元素であるが、0.60%を超えて含有すると耐酸化性の劣化を招く。このため、Niは0.60%以下に限定することが好ましい。
Alは、脱酸剤として作用するとともに、Nと結合して固溶Nの低減に寄与し、耐動的ひずみ時効特性を向上させる元素であるが、0.10%を超えて多量に含有すると溶接溶け込み性が低下する。このため、本発明ではAlは0.10%以下に限定した。なお、より好ましくは0.06%以下である。
Nは、Cと同じく、固溶して動的ひずみ時効の原因となるため、低い程望ましい。そこで、本発明では、N量は0.020%以下と限定した。
Nbは、高温強度向上のために添加される。さらに、Nbは、炭窒化物を形成して固溶CおよびNを低減し、動的ひずみ時効を抑制するとともに、Crの炭窒化物の形成を抑制するので、延性、靭性、耐食性を高める上で有用な元素である。したがって、このような効果を発揮させるためにNbを0.10%以上含有する。しかしながら、1.00%を超えると逆に靭性を低下させる。よって、Nbは0.10〜1.00%の範囲に限定する。
Tiは、優先的に炭窒化物を形成して固溶CおよびNを低減し、動的ひずみ時効を抑制するとともに、Crの炭窒化物の形成を抑制するので、延性、靭性、溶接性、耐食性を高める上で有用な元素である。したがって、このような効果を発揮させるためにTiを0.01%以上含有する。しかしながら、0.12%を超えると逆に靭性を低下させるので、Tiは0.01〜0.12%の範囲に限定するのが好ましい。
Bは、焼き入れ性の向上を通じて特に溶接熱影響部の靭性改善に効果がある。しかしながら、0.0030%を超える添加では、硬化が大きくなり、母材、溶接熱影響部とも、靭性および加工性が損なわれる。このため、Bは、0.0030%以下に限定する。なお、より好ましくは0.0010%以下である。
この式は原子%で標記すると、
B原子%+N原子%−Nb原子%/30≦Ti原子%+Al原子%/15
であり、固溶Nを固定する能力は、Tiに対して(原子%)で、Nbは1/30倍、Alは1/15倍であることを示している。
VおよびW、Coはいずれも、溶接熱影響部の溶接割れ感受性を改善するのに有用な元素であるが、それぞれ含有量が下限に満たないとその添加効果に乏しく、一方上限を超えると母材および熱影響部の靭性の低下を招くので、それぞれ上記範囲内で含有させるのが好ましい。
Cuは、耐食性を向上させる元素であり、高い耐食性を必要とする場合に選択して0.1%以上含有する。しかしながら、3.0%を超えて添加すると、熱間圧延等における熱間割れの恐れが生じる。このため、Cuは3.0%以下に限定することが好ましい。なお、より好ましくは、0.1〜1.0%である。
Moも、Cu同様、耐食性の改善に有効な元素であり、0.10%以上含有する。Moを3.0%を越えて添加すると、溶接熱影響部の靭性が劣化する。このためMoは3.0%以下に限定することが好ましい。しかしながら、MoとBが共存すると耐動的ひずみ時効特性が格段に劣化するため、次式(2)の関係を併せて満足する必要がある。
上掲式(2)は、MoとBが共存する場合に、耐動的ひずみ時効特性の劣化を小さくするために必要な条件で、上掲式の関係を満足させることによって、Moの添加による耐食性改善を効果的に行うことができる。
以下、実施例に基づいて、本発明をさらに詳しく説明する。
試験片にビード・オン・プレートのティグ溶接を行った。ティグ溶接は、シールドガス(アルゴン)雰囲気中で行い、表面側に20リットル/min、裏面側に10リットル/minのシールドガスを流しながら、溶接入熱を165〜264J/mmの範囲で調整して、裏ビード幅が板厚の1〜1.5倍となるようにした。
Claims (3)
- 質量%で、C:0.020%以下、Si:1.0%以下、Mn:0.08%以上、1.0%以下、P:0.040%以下、S:0.010%以下、Cr:10.0〜20.0%、Ni:0.60%以下、Al:0.10%以下、N:0.020%以下、Nb:0.10〜1.00%、Ti:0.01〜0.12%、B:0.0030%以下、及び残部Fe及び不可避的不純物からなり、かつ、Al、N、Nb、Ti、Bの含有量が下記(1)式を満足し、
質量%でさらに、Mo:0.01%以上、3.0%以下を含有し、Mo、Bの含有量が下記(2)式を満足することを特徴とする溶接部の耐動的ひずみ時効特性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
(1/10.81)×B%+(1/14.01)×N%−(1/92.91)×Nb%/30≦(1/47.87)×Ti%+(1/26.98)×Al%/15…(1)
(B%)×(Mo%)≦0.00001 …(2) - 質量でさらに、V:0.01〜0.50%、W:0.001〜0.050%、及びCo:0.01〜0.25%からなる群から選ばれた1種または2種以上を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有することを特徴とする請求項1に記載のフェライト系ステンレス鋼。
- 質量%でさらに、Cu:0.1%以上、3.0%以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有することを特徴とする請求項1及び2の何れか1項に記載のフェライト系ステンレス鋼。
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