JP4297631B2 - 溶接部の耐粒界腐食性および低温靭性に優れたクロム含有鋼 - Google Patents
溶接部の耐粒界腐食性および低温靭性に優れたクロム含有鋼 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4297631B2 JP4297631B2 JP2001128925A JP2001128925A JP4297631B2 JP 4297631 B2 JP4297631 B2 JP 4297631B2 JP 2001128925 A JP2001128925 A JP 2001128925A JP 2001128925 A JP2001128925 A JP 2001128925A JP 4297631 B2 JP4297631 B2 JP 4297631B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- corrosion resistance
- less
- intergranular corrosion
- chromium
- temperature toughness
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Arc Welding In General (AREA)
- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、腐食環境の厳しい用途で使用される場合の、溶接部近傍での耐粒界腐食性と共に低温靭性を向上させ、構造用鋼等として長期間に亘って使用できる、溶接部の耐粒界腐食性および低温靭性に優れたクロム含有鋼に関する。
【0002】
【従来の技術】
鋼中のクロム含有量が低く、かつニッケル含有量が低いクロム含有鋼は、SUS304鋼のようなオーステナイト系ステンレス鋼と比較して、価格的に極めて有利であることから、構造用鋼のように大量に使用される用途に適している。
このようなクロム含有鋼は、その成分組成によってフェライト組織あるいはマルテンサイト組織を有するが、一般的にフェライト系あるいはマルテンサイト系ステンレス鋼は、溶接部の低温靭性あるいは耐食性に劣る。
【0003】
このような溶接部の特性劣化を防止する手段として、特公昭51−13463号公報および特公昭61−23259号公報に記載されているような、溶接部でのマルテンサイト組織の形成を用いて、耐食性および低温靭性の低下を防止する方法が開示されている。
【0004】
溶接部でのマルテンサイト変態を用いたクロム含有鋼は、実際に海上コンテナーの骨材として使用されており、今まで溶接部における耐食性あるいは低温靭性が問題となった例はない。しかしながら、使用環境が厳しい腐食環境(鋼材の濡れ時間が長い、塩化物濃度が高い、高温、pHが低い等)で使用された場合には、溶接部における耐食性が不十分である場合が生じることが分かってきた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、マルテンサイト変態を用いたクロム含有鋼の溶接部での耐食性劣化を防止し、厳しい腐食環境においても、溶接部の耐粒界腐食性および低温靭性に優れたクロム含有鋼を提供することをその課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、溶接部およびその近傍での粒界腐食の発生を防止するには、粒界腐食の発生原因となる炭素および窒素を安定化するTiおよび/またはNbを添加することによって達成することができるが、一方、Tiおよび/またはNbの添加は溶接部靭性を低下させることを見出した。
【0007】
そこで、さらに溶接部靭性の低下を防止すると共に、粒界腐食の発生を防止すべく検討した結果、下記(1)式を満足すべく成分設計することによって、目的を達成しうること、また0.02質量%を超え0.04質量%以下のPの添加やフェライト平均粒径を微細化によって、溶接部の耐粒界腐食性および低温靭性をさらに向上できることを見い出した。
18×Cr%+35×Si%+15×Mo%+100×Ti%+50×
Nb%−20×Mn%−40×Ni%−30×Cu%−540×C%−
460×N%≦220% …………(1)
【0008】
本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものであって、その要旨とするところは以下の通りである。
(1)質量%で、
C :0.03%以下、 N :0.02%以下、
Si:1%以下(但し1%を除く)、 Mn:0.85〜2%、
P :0.02%以下、 S :0.03%以下、
Cr:7〜18%、 Ni:0.2〜1.0%
を含有し、さらに、
Ti:0.15%以上で、かつ2×(C%+N%)〜20×(C%+N%)、
Nb:4×(C%+N%)〜20×(C%+N%)
の1種または2種を含有し、
残部がFeおよび不可避不純物からなり、かつ、各元素の含有量が下記(1)式を満足することを特徴とする溶接部の耐粒界腐食性および低温靭性に優れたクロム含有鋼。
18×Cr%+35×Si%+15×Mo%+100×Ti%+50×
Nb%−20×Mn%−40×Ni%−30×Cu%−540×C%−
460×N%≦220% …………(1)
【0009】
(2)質量%で、
C :0.03%以下、 N :0.02%以下、
Si:1%以下(但し1%を除く)、 Mn:0.85〜2%、
P :0.02%超0.04%以下、 S :0.03%以下、
Cr:7〜18%、 Ni:0.2〜1.0%
を含有し、さらに、
Ti:0.15%以上で、かつ2×(C%+N%)〜20×(C%+N%)、
Nb:4×(C%+N%)〜20×(C%+N%)
の1種または2種を含有し、
残部がFeおよび不可避不純物からなり、かつ、各元素の含有量が前記(1)式を満足することを特徴とする溶接部の耐粒界腐食性および低温靭性に優れたクロム含有鋼。
【0010】
(3)質量%でさらに、
Mo:0.1〜5%、 Cu:0.1〜4%
の1種または2種を含有することを特徴とする前記(1)または(2)に記載の溶接部の耐粒界腐食性および低温靭性に優れたクロム含有鋼。
(4)質量%でさらに、Mg:0.0005〜0.01%を含有することを特徴とする前記(1)乃至(3)のいずれか1項に記載の溶接部の耐粒界腐食性および低温靭性に優れたクロム含有鋼。
(5)フェライト平均粒径が、JIS G0522によって定められる粒度番号において6番以上であることを特徴とする前記(1)乃至(4)のいずれか1項に記載の溶接部の耐粒界腐食性および低温靭性に優れたクロム含有鋼。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明についてさらに詳細に説明する。先ず、成分の限定理由を説明する。
Cは、溶接部のマルテンサイト組織の靭性を低下すると共に、耐粒界腐食性の低下原因となるため、その含有量は0.03%以下とする。
【0012】
Nは、窒化物として析出し耐粒界腐食性を劣化させるため、その含有量は0.02%以下とする。
【0013】
Siは、通常は脱酸材として用いられる元素であり、また耐酸化性を向上させる目的で積極的に添加される場合もあるが、その含有量が1%を超えると材料の製造性を劣化させるため、その含有量は1%以下(但し1%を除く)にする必要がある。
【0014】
Mnは、鋼材の耐食性を劣化させる硫化物系介在物を形成し、材料の耐食性を劣化させるので、その含有量は2%以下にする必要がある。
【0015】
Pは、粒界偏析しやすい元素であり、鋼材の熱間加工性を劣化させるため、0.02%を超えないように添加する必要があるが、発明者らは、0.02%を超える添加が溶接部の低温靭性の向上に効果があることを新たに見出した。したがって、さらに優れた溶接部の低温靭性を得るためには、0.02%を超え0.04%以下の範囲でPを添加することが好ましい。
【0016】
Sは、硫化物系介在物を形成し、鋼材の耐食性を劣化させる元素であり、その含有量の上限は0.03%にする必要がある。
【0017】
Crは、耐食性の向上に不可欠な元素であり、その含有量は少なくとも7%以上必要となる。一方、その含有量が18%を超えると、溶接部でのマルテンサイト組織を得にくくなることから、7〜18%の添加とする。
【0018】
Niは、耐食性の向上および溶接部のマルテンサイトを形成し、溶接部靭性向上に不可欠な元素であり、その含有量は少なくとも0.2%以上必要となる。ただし、その含有量が1.0%を超えると溶接部でのマルテンサイトの生成量が著しく増加するため、0.2〜1.0%の含有とする。
【0019】
TiとNbは、溶接部での耐粒界腐食性の防止に不可欠な元素であり、一方もしくは両方を添加する。
Tiの含有量は0.15%以上とする。また、CとNの含有量の和に対して、少なくとも2倍の含有量が必要となるが、一方で20倍を超えて添加しても耐粒界腐食性の改善効果は飽和し、加工性など他の特性を劣化させる原因になる。したがって、Tiの含有量は0.15%以上で、かつ2×(C%+N%)〜20×(C%+N%)の範囲とする。
【0020】
Nbの含有量は、CとNの含有量の和に対して、少なくとも4倍の含有量が必要となるが、一方で20倍を超えて添加しても耐粒界腐食性の改善効果は飽和し、加工性など他の特性を劣化させる原因になる。したがって、Nbの含有量は4×(C%+N%)〜20×(C%+N%)の範囲とする。
【0021】
さらに、以上の成分濃度範囲に加えて下記(1)式を満足するように成分濃度を規定する。かかる規定によって溶接部の靭性、粒界腐食とも優れたクロム含有鋼を得ることができる。
18×Cr%+35×Si%+15×Mo%+100×Ti%+50×Nb%−20×Mn%−40×Ni%−30×Cu%−540×C%−460×N%≦220% …………(1)
【0022】
以上説明したクロム含有鋼は、溶接部の靭性および耐粒界腐食性に優れるが、さらにpHの低い溶液中での耐食性を向上させるには、鋼中へのMoあるいはCuの添加が有効に働く。
Mo,Cuとも耐食性を向上させるには、少なくともそれぞれ0.1%以上添加する必要があるが、Moは5%、Cuは4%を超えて添加すると、耐食性の向上効果が飽和し加工性などを劣化させる原因となることから、Moは5%、Cuは4%をその上限とする。
【0023】
Mgは、結晶粒径の微細化に伴う低温靭性の改善に極めて有効であり、少なくとも0.0005%以上の添加でその効果がある。一方0.01%を超えて添加すると、介在物の粗大化により逆に靭性を低下させる。
【0024】
また、フェライトの結晶粒径も微細な方が、粒界面積を増加させることによる耐粒界腐食性の向上ならびに低温靭性の向上にも有利であり、従ってフェライト平均粒径は、JIS G0522に準拠したフェライト粒度番号で6番以上とすることが好ましい。
なお、このフェライト粒度番号は最終製品におけるものを指すが、本発明のクロム含有鋼は構造材料として低コストであることが求められるため、最終製品は専ら熱延焼鈍材である。
【0025】
【実施例】
表1は、本発明鋼及び比較鋼の鋼中成分において、板厚は4mmの試験材をMIG溶接した試験片の、粒界腐食試験結果およびシャルピー試験結果を示したものである。溶接材料は共金系を用い、電圧20〜30V、電流:150〜250A、シールドガス:CO2 の条件で行った。
【0026】
粒界腐食試験としては、基本的にJISに規格された硫酸−硫酸銅試験(G0575)を用いたが、鋼中のクロム含有量が低い(12%以下)ものについては腐食性が厳しすぎるため、硫酸濃度を0.5%まで低減した溶液中で試験を行った。硫酸濃度を低減した以外は、JISに準拠して試験を行った。シャルピー試験については、JISに準拠して0℃で試験を行った。
表1に示したように、本発明鋼は優れた溶接部の耐粒界腐食性および低温靭性を有している。
【0027】
【表1】
【0028】
【発明の効果】
以上示したように、本発明は必要以上に高価元素を含有することなく、厳しい腐食環境においても構造用鋼として使用できる、溶接部の耐粒界腐食性および低温靭性に優れたクロム含有鋼を提供でき、産業上極めて価値の高い発明である。
Claims (5)
- 質量%で、
C :0.03%以下、
N :0.02%以下、
Si:1%以下(但し1%を除く)、
Mn:0.85〜2%、
P :0.02%以下、
S :0.03%以下、
Cr:7〜18%、
Ni:0.2〜1.0%
を含有し、さらに、
Ti:0.15%以上で、かつ2×(C%+N%)〜20×(C%+N%)、
Nb:4×(C%+N%)〜20×(C%+N%)
の1種または2種を含有し、
残部がFeおよび不可避不純物からなり、かつ、各元素の含有量が下記(1)式を満足することを特徴とする溶接部の耐粒界腐食性および低温靭性に優れたクロム含有鋼。
18×Cr%+35×Si%+15×Mo%+100×Ti%+50×
Nb%−20×Mn%−40×Ni%−30×Cu%−540×C%−
460×N%≦220% …………(1) - 質量%で、
C :0.03%以下、
N :0.02%以下、
Si:1%以下(但し1%を除く)、
Mn:0.85〜2%、
P :0.02%超0.04%以下、
S :0.03%以下、
Cr:7〜18%、
Ni:0.2〜1.0%
を含有し、さらに、
Ti:0.15%以上で、かつ2×(C%+N%)〜20×(C%+N%)、
Nb:4×(C%+N%)〜20×(C%+N%)
の1種または2種を含有し、
残部がFeおよび不可避不純物からなり、かつ、各元素の含有量が下記(1)式を満足することを特徴とする溶接部の耐粒界腐食性および低温靭性に優れたクロム含有鋼。
18×Cr%+35×Si%+15×Mo%+100×Ti%+50×
Nb%−20×Mn%−40×Ni%−30×Cu%−540×C%−
460×N%≦220% …………(1) - 質量%でさらに、
Mo:0.1〜5%、
Cu:0.1〜4%
の1種または2種を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の溶接部の耐粒界腐食性および低温靭性に優れたクロム含有鋼。 - 質量%でさらに、
Mg:0.0005〜0.01%
を含有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の溶接部の耐粒界腐食性および低温靭性に優れたクロム含有鋼。 - フェライト平均粒径が、JIS G0522によって定められる粒度番号において6番以上であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の溶接部の耐粒界腐食性および低温靭性に優れたクロム含有鋼。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001128925A JP4297631B2 (ja) | 2001-04-26 | 2001-04-26 | 溶接部の耐粒界腐食性および低温靭性に優れたクロム含有鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001128925A JP4297631B2 (ja) | 2001-04-26 | 2001-04-26 | 溶接部の耐粒界腐食性および低温靭性に優れたクロム含有鋼 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002327251A JP2002327251A (ja) | 2002-11-15 |
JP4297631B2 true JP4297631B2 (ja) | 2009-07-15 |
Family
ID=18977544
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001128925A Expired - Lifetime JP4297631B2 (ja) | 2001-04-26 | 2001-04-26 | 溶接部の耐粒界腐食性および低温靭性に優れたクロム含有鋼 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4297631B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5225620B2 (ja) * | 2006-07-04 | 2013-07-03 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | 複数回溶接熱影響部の耐食性に優れた低クロム含有ステンレス鋼およびその製造方法 |
AU2007270326B2 (en) * | 2006-07-04 | 2010-02-11 | Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corporation | Stainless steel with low chromium content excellent in the corrosion resistance of repeatedly heat-affected zones and process for production thereof |
JP5501795B2 (ja) * | 2010-02-24 | 2014-05-28 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | 溶接部の耐食性に優れた低クロム含有ステンレス鋼 |
JP6791646B2 (ja) * | 2015-03-30 | 2020-11-25 | 日鉄ステンレス株式会社 | 靭性に優れたステンレス鋼板およびその製造方法 |
-
2001
- 2001-04-26 JP JP2001128925A patent/JP4297631B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002327251A (ja) | 2002-11-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3271262B2 (ja) | 耐食性にすぐれた二相ステンレス鋼 | |
JP4823930B2 (ja) | 耐酸腐食鋼 | |
WO2012018074A1 (ja) | フェライト系ステンレス鋼 | |
KR20090078813A (ko) | 듀플렉스 스테인리스 강 합금 및 이 합금의 용도 | |
CA3019556A1 (en) | Welding structure member | |
JP5111910B2 (ja) | 溶接部加工性および耐すき間腐食性に優れた表面疵の少ないフェライト系ステンレス鋼 | |
JP2005089828A (ja) | 耐隙間腐食性を改善したフェライト系ステンレス鋼板 | |
EP0708184A1 (en) | High-strength austenitic heat-resisting steel with excellent weldability and good high-temperature corrosion resistance | |
JP2000234140A (ja) | 電縫溶接性に優れたボイラ用鋼およびそれを用いた電縫ボイラ鋼管 | |
JP6025362B2 (ja) | 耐熱性に優れたフェライト系ステンレス鋼板 | |
JP4297631B2 (ja) | 溶接部の耐粒界腐食性および低温靭性に優れたクロム含有鋼 | |
US20190105727A1 (en) | Welding Structure Member | |
JPS635196B2 (ja) | ||
JP6399666B1 (ja) | フェライト系ステンレス鋼および溶接構造物 | |
JP4457492B2 (ja) | 加工性と溶接性に優れたステンレス鋼 | |
JPS6036466B2 (ja) | フエライト−オ−ステナイト二相ステンレス鋼 | |
JP4465066B2 (ja) | フェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼用溶接材料 | |
JP3355711B2 (ja) | 高温強度と靱性の優れた高Crフェライト系耐熱鋼 | |
JPH10204587A (ja) | 耐硫化物応力腐食割れ性に優れた高Crラインパイプ用 鋼 | |
JP7492184B1 (ja) | ソリッドワイヤ及び溶接継手の製造方法 | |
KR100433250B1 (ko) | 용접특성이 우수한 구조용 페라이트계 스테인레스강 | |
JPS60152661A (ja) | 食品機器用含Biオーステナイト系ステンレス快削鋼 | |
JP4286055B2 (ja) | 溶接部の耐粒界腐食性に優れた自動車用クロム含有鋼 | |
JPS59159975A (ja) | Al含有フエライト系クロムステンレス鋼 | |
JP3565155B2 (ja) | 高強度低合金耐熱鋼 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20050216 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20050225 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20050225 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051111 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080121 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080129 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080324 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090414 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090414 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 4297631 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120424 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120424 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130424 Year of fee payment: 4 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130424 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140424 Year of fee payment: 5 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |