JP5903881B2 - Ferritic stainless steel with excellent corrosion resistance of welds - Google Patents

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Description

本発明は、溶接のシールドガスから溶接ビードへの窒素および酸素の侵入による耐食性低下が起こりにくいフェライト系ステンレス鋼に関するものである。   The present invention relates to a ferritic stainless steel that is unlikely to deteriorate in corrosion resistance due to penetration of nitrogen and oxygen from a welding shield gas into a weld bead.

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耐食性を確保するのに高価なNiやMnを多量に添加する必要がない高いコストパフォーマンスや、熱伝導率が良好で熱膨張係数が小さい、および応力腐食割れが起こりにくいなど種々の優れた特性から、自動車排気系部材、屋根・建具などの建材、キッチンや貯水・貯湯タンクなどの水まわり用材料など幅広い用途に適用されてきた。   Ferritic stainless steel has high cost performance that does not need to add a large amount of expensive Ni or Mn to ensure corrosion resistance compared to austenitic stainless steel, and has a good thermal conductivity and a low thermal expansion coefficient. In addition, it has been applied to a wide range of applications such as automobile exhaust systems, building materials such as roofs and fittings, and water-related materials such as kitchens, water storage and hot water storage tanks, etc.

これらの構造物の作製にあたっては、ステンレス鋼板を適切な形状に切断・成形したのち、溶接により接合される場合が多い。しかし、フェライト系ステンレス鋼はC、Nの固溶限が小さいため、溶接による溶解・凝固にともなって溶接部にCr炭窒化物が生成してCr欠乏層が形成され耐食性が低下する鋭敏化と呼ばれる現象が起こりやすい。そのため通常、Ar等の不活性ガスをシールドガスとして溶接される場合が多い。   In producing these structures, a stainless steel plate is often cut and formed into an appropriate shape and then joined by welding. However, since ferritic stainless steel has a small solid solubility limit of C and N, sensitization in which Cr carbonitride is formed in the welded portion due to melting and solidification by welding to form a Cr-deficient layer and corrosion resistance is lowered. The phenomenon called is easy to occur. For this reason, usually, welding is often performed using an inert gas such as Ar as a shielding gas.

また、従来からCrよりも炭素窒素との親和力が大きいTiやNbを添加することで、Cr炭窒化物の生成を抑えて鋭敏化の発生を抑制する方法がとられている。たとえば、特許文献1にはTiとNbを複合添加することでフェライト系ステンレス鋼の耐粒界腐食性を向上させた鋼が開示されている。   Further, conventionally, a method has been adopted in which Ti or Nb having a higher affinity with carbon nitrogen than Cr is added to suppress the formation of Cr carbonitride and suppress the occurrence of sensitization. For example, Patent Document 1 discloses steel in which intergranular corrosion resistance of ferritic stainless steel is improved by adding Ti and Nb in a composite manner.

しかし、近年、溶接部材の形状が複雑化することにともなって、溶接時に十分なガスシールドが行えずに、シールドガス中に空気中の窒素や酸素が混入するような不完全な条件での溶接が増えており、こういった溶接条件においては、シールドガスから溶接ビードに窒素が侵入することで、溶接部の鋭敏化が一層起こりやすくなる。また、酸素の進入によってもテンパーカラーと呼ばれる溶接部に薄い酸化皮膜が生じる。そのため、特許文献1などに開示されている従来のフェライト系ステンレス鋼では耐食性の確保が困難になるという問題が発生している。   However, in recent years, as the shape of the welded parts has become complicated, it is not possible to perform a sufficient gas shield at the time of welding, and welding under incomplete conditions in which nitrogen and oxygen in the air are mixed in the shield gas Under these welding conditions, the penetration of nitrogen from the shield gas into the weld bead makes the welded portion more susceptible to sensitization. In addition, a thin oxide film is formed in a weld called a temper collar even when oxygen enters. Therefore, the conventional ferritic stainless steel disclosed in Patent Document 1 has a problem that it is difficult to ensure corrosion resistance.

溶接部の耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼としては、たとえば、特許文献2には溶接部の耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼が、特許文献3には溶接隙間部の耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼が、特許文献4にはオーステナイト系ステンレス鋼との溶接部の耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼が、それぞれ開示されている。しかし、これらのフェライト系ステンレス鋼においてもシールドガスから溶融池に窒素や酸素が侵入するような溶接条件においては必ずしも十分な耐食性が確保できていない。   Examples of ferritic stainless steels having excellent corrosion resistance of welded parts include, for example, Patent Document 2 discloses ferritic stainless steels having excellent corrosion resistance of welded parts, and Patent Document 3 discloses ferritic stainless steels having excellent corrosion resistance of weld gaps. However, Patent Document 4 discloses a ferritic stainless steel excellent in corrosion resistance of a welded portion with austenitic stainless steel. However, even in these ferritic stainless steels, sufficient corrosion resistance cannot always be ensured under welding conditions in which nitrogen and oxygen enter the molten pool from the shielding gas.

特開昭51−88413号公報JP 51-88413 A 特開2007−270290号公報JP 2007-270290 A 特開2009−161836号公報JP 2009-161836 A 特開2010−202916号公報JP 2010-202916 A 特許第2842787号公報Japanese Patent No. 2842787

この問題を解決するため、従来の思想に沿って、TiやNbを単純に増加することで鋭敏化の発生を抑制することも考えられるが、それでは、Tiストリンガーと呼ばれるTiN介在物起因の表面欠陥の増加や、固溶したNbが溶接部で粗大Nb析出物として析出し、それに起因した溶接割れなどの問題が別途発生してしまうため最適な方策とは言えない。   In order to solve this problem, it is possible to suppress the occurrence of sensitization by simply increasing Ti or Nb in accordance with the conventional idea, but then, surface defects caused by TiN inclusions called Ti stringers This is not an optimal policy because Nb increases and solute Nb precipitates as coarse Nb precipitates at the weld and causes problems such as weld cracks.

そこで、本発明は、フェライト系ステンレス鋼の溶接で、溶接部材の形状などが原因で十分なガスシールドを行えないために、シールドガスに窒素、酸素が混入し溶接ビードの窒素含有量が増加して鋭敏化が発生するような溶接条件や、酸素が混入し溶接ビード部にテンパーカラーが発生する溶接条件において、優れた耐食性を有し、溶接施工性も良好な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。   Therefore, in the present invention, since sufficient gas shielding cannot be performed due to the shape of the welded member in the welding of ferritic stainless steel, nitrogen and oxygen are mixed in the shielding gas, and the nitrogen content of the weld bead increases. Providing ferritic stainless steel with excellent corrosion resistance and good weldability in welding conditions where sensitization occurs and welding conditions in which oxygen is mixed and a temper collar is generated in the weld bead With the goal.

本発明者らは、上記課題を解決するために、溶接ビードへの窒素侵入の挙動と鋭敏化抑制におよぼす各種元素の影響、および溶接ビード部への酸素侵入により形成される酸化皮膜性状と耐食性の関係について鋭意研究を行った。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have studied the effects of various elements on the behavior of nitrogen penetration into the weld bead and the suppression of sensitization, and the properties and corrosion resistance of the oxide film formed by oxygen penetration into the weld bead. We conducted earnest research on the relationship.

はじめに、図1に、表1のNo.1に示すフェライト系ステンレス鋼を用いてArベースのシールドガスの酸素濃度を0〜2vol%の範囲で変化させてビードオンプレートのTIG溶接(溶接電流90A、溶接速度60cm/min、板厚0.8mm、表シールドガス流量15L/min、裏シールドガス流量10L/min)を行った後、溶接ビード上のテンパーカラー(酸化皮膜厚)の断面を精密研摩した後に、高分解SEMによる観察により酸化皮膜厚を測定した結果を示す。   First, FIG. Using the ferritic stainless steel shown in Fig. 1, the oxygen concentration of the Ar-based shield gas was varied in the range of 0 to 2 vol%, and TIG welding of a bead-on plate (welding current 90 A, welding speed 60 cm / min, plate thickness 0. 8mm, front shield gas flow rate 15L / min, back shield gas flow rate 10L / min), and after finely polishing the temper color (oxide film thickness) section on the weld bead, the oxide film was observed by high resolution SEM. The result of measuring the thickness is shown.

溶接ビードのテンパーカラー厚は表シールドガスに酸素が混入した場合には、シールドガスの酸素濃度の増加に比例して厚くなった後、ほぼ一定の値をとるようになる。また、裏シールドガスへの酸素混入でも、溶接ビードのテンパーカラーは表面の場合と同じような挙動を示した。また、オージェなどの分析により、この酸化皮膜はAl、Si、Ti元素が鋼中に多量に添加されている場合は、これらの元素の濃化が認められる酸化物であった。   When the oxygen is mixed into the surface shield gas, the temper collar thickness of the weld bead becomes almost constant after increasing in proportion to the increase in the oxygen concentration of the shield gas. The temper color of the weld bead showed the same behavior as that of the surface even when oxygen was mixed into the back shield gas. Further, according to the analysis of Auger and the like, this oxide film was an oxide in which enrichment of these elements was observed when a large amount of Al, Si and Ti elements were added to the steel.

これは、シールドガスの酸素混入による酸化は溶融池に酸素が侵入して起こるのではなく、溶融池の表面で起こる。したがって、酸素が溶融池に拡散しなくても、つまりビード表面が酸素に触れるだけでも酸化が起こるため、裏シールドガスの酸素が緩やかに接触しているだけでも酸化が起こることによるものであると考えられる。また、一定酸素濃度以上で酸化皮膜厚が一定になるのは、酸化の律速段階が酸素の溶接部表面への拡散から、各種鋼中元素が酸化物中を外方へと(地鉄側から反応面へと)通過する速度に移行するためであると考えられる。以上のことから溶接ビードのテンパーカラー厚は、表ビード、裏ビードに関係なく成長することがわかった。この溶接部のテンパーカラー(酸化皮膜)が形成されることで鋭敏化と同様にCr欠乏がおこり耐食性が低下する。   This is because the oxidation of the shield gas due to oxygen mixing does not occur when oxygen enters the molten pool, but occurs at the surface of the molten pool. Therefore, even if oxygen does not diffuse into the molten pool, that is, oxidation occurs even when the bead surface is only in contact with oxygen, oxidation occurs even if oxygen in the back shield gas is in gentle contact. Conceivable. In addition, the oxide film thickness becomes constant at a certain oxygen concentration or higher because the rate-determining step of oxidation is due to the diffusion of oxygen to the weld surface, and various elements in steel move outward in the oxide (from the side of the railway This is thought to be due to the transition to the passing speed (to the reaction surface). From the above, it was found that the temper color thickness of the weld bead grew regardless of the front bead and the back bead. Formation of the temper collar (oxide film) of the welded portion causes Cr deficiency as in the case of sensitization and decreases the corrosion resistance.

つぎに、前述した溶接部耐食性劣化主原因ともなる鋭敏化について検討を行った。溶接ビードの窒素含有量におよぼすシールドガスの窒素濃度の影響を調査した。やはり、表1のNo.1に示すフェライト系ステンレス鋼を用いて、Arベースのシールドガスの窒素濃度を0〜2vol%の範囲で変化させてビードオンプレートのTIG溶接(溶接電流90A、溶接速度60cm/min、板厚0.8mm、表シールドガス流量15L/min、裏シールドガス流量10L/min)を行い、溶接ビードの窒素含有量を測定した。   Next, the sensitization, which is the main cause of deterioration of the corrosion resistance of the welded portion, was examined. The effect of nitrogen concentration of shielding gas on nitrogen content of weld bead was investigated. No. 1 in Table 1 The ferritic stainless steel shown in Fig. 1 is used, and the nitrogen concentration of the Ar-based shield gas is varied in the range of 0 to 2 vol%, so that TIG welding of a bead-on plate (welding current 90A, welding speed 60 cm / min, plate thickness 0) 8 mm, front shield gas flow rate 15 L / min, back shield gas flow rate 10 L / min), and the nitrogen content of the weld bead was measured.

結果を図2に示す。溶接ビードの窒素含有量は表シールドガスに窒素が混入した場合には、シールドガスの窒素濃度の増加に比例して増加したが、裏シールドガスへの窒素混入では、シールドガスの窒素濃度が増加しても溶接ビードの窒素含有量はほとんど変化しなかった。これは、表シールドガスはノズルから溶融池に向かって絶えず吹きつけられているのに対して、裏シールドガスは緩やかに接触しているだけであることが影響していると考えられる。溶接ビードの鋭敏化は、溶接ビードに侵入した窒素の増加にともなって顕著になった。このことから溶接ビードの鋭敏化は、表ガスシールドへの窒素の混入が強く影響していることが明らかとなった。   The results are shown in FIG. The nitrogen content of the weld bead increased in proportion to the increase in nitrogen concentration in the shield gas when nitrogen was mixed in the front shield gas, but the nitrogen concentration in the shield gas increased when nitrogen was mixed into the back shield gas. Even so, the nitrogen content of the weld bead hardly changed. This is considered to be due to the fact that the front shield gas is constantly blown from the nozzle toward the molten pool, whereas the back shield gas is only in gentle contact. Sensitization of the weld bead became more pronounced with an increase in nitrogen entering the weld bead. From this, it became clear that the sensitization of the weld bead is strongly influenced by the mixing of nitrogen into the surface gas shield.

さらに、シールドガスからの窒素侵入により溶接ビードの鋭敏化が起こる溶接条件において、鋭敏化におよぼす各種元素の影響を評価した。18.0〜19.0質量%Cr含有鋼をベースとした種々のフェライト系ステンレス鋼に、表シールドガスに2vol%の窒素濃度のArガスを用いて市販の板厚0.8mmのSUS304鋼(C濃度:0.05質量%、N濃度0.07質量%)との突合せTIG溶接を行い、溶接ビード部を研磨したのち、JIS G 0580(2003)に準拠して再活性化率を測定した。   Furthermore, the influence of various elements on the sensitization was evaluated under the welding conditions in which the sensitization of the weld bead was caused by nitrogen intrusion from the shielding gas. Commercially available SUS304 steel with a thickness of 0.8 mm using various ferritic stainless steels based on 18.0 to 19.0% by mass Cr-containing steel using Ar gas having a nitrogen concentration of 2 vol% as the front shield gas ( C concentration: 0.05% by mass, N concentration: 0.07% by mass) After butt TIG welding and polishing the weld bead, the reactivation rate was measured in accordance with JIS G 0580 (2003). .

結果を図3に示す。再活性化率の対数がNb+1.3Ti+0.9V+0.2Al(以下Ntr値と呼ぶ。なお、式中の元素記号は各元素の含有量(質量%)を表わす)に比例して減少した。再活性化率はその値が小さいほど鋭敏化の程度が小さく、0.01%以下ではほとんど鋭敏化していないことを意味する。Ntr値が0.6以上で再活性化率が0.01%以下となっており、シールドガスの不純物NおよびC、Nの固溶限の大きいオーステナイト系ステンレス鋼からの窒素侵入によって通常のフェライト系ステンレス鋼では溶接ビードが鋭敏化する溶接条件においても本発明例は良好な耐食性を示すことが明らかとなった。ただし、成分と再活性化率の関係はCrが18%以上までは保たれるが、Cr濃度が18%未満ではNtr値の対数と再活性化率との比例の関係は徐々に崩れ、Nb、Ti、V、Alのうち、特にNbを高くしないと再活性化率は0.01%以下にはならなかった。 The results are shown in FIG. Logarithm of the reactivation rate (hereinafter referred to as N tr value. Note that each element symbol in the formula represents the content of each element (mass%)) Nb + 1.3Ti + 0.9V + 0.2Al decreased in proportion to the. The smaller the value of the reactivation rate, the smaller the degree of sensitization. When the reactivation rate is 0.01% or less, it means that there is almost no sensitization. When the N tr value is 0.6 or more and the reactivation rate is 0.01% or less, the impurities N, C, and N of the shielding gas have a large solid solubility limit. It became clear that the ferritic stainless steel exhibits good corrosion resistance even under welding conditions where the weld bead is sensitized. However, although the relationship between the component and the reactivation rate is maintained up to 18% or more of Cr, the proportional relationship between the logarithm of the N tr value and the reactivation rate gradually collapses when the Cr concentration is less than 18%. Of Nb, Ti, V, and Al, the reactivation rate did not become 0.01% or less unless Nb was increased.

さらに、鋭敏化が起こる溶接条件における鋭敏化およびテンパーカラーの耐食性におよぼす各種元素の影響を孔食電位測定により評価した。18〜19質量%Cr含有鋼をベースとした種々のNtr値のフェライト系ステンレス鋼に、表シールドガスに8vol%の窒素濃度、2vol%酸素濃度のArガスを用いて市販の板厚0.8mmのSUS304鋼(C濃度:0.05質量%、N濃度0.07質量%)との突合せTIG溶接を行い、溶接によって溶接ビードの表側(トーチ側)に形成されたテンパーカラーを除去せずに、30℃、3.5質量%NaCl溶液中で孔食電位を測定した。 Furthermore, the effect of various elements on the sensitization under the welding conditions where sensitization occurs and the corrosion resistance of the temper color was evaluated by pitting potential measurement. The 18-19 wt% Cr-containing steel ferritic stainless steels of various N tr values based, nitrogen concentration of 8 vol% in Table shielding gas, commercial plate thickness using 2 vol% of oxygen concentration in the Ar gas 0. Butt TIG welding with 8mm SUS304 steel (C concentration: 0.05 mass%, N concentration 0.07 mass%) without removing the temper collar formed on the front side (torch side) of the weld bead In addition, the pitting potential was measured in a 3.5 mass% NaCl solution at 30 ° C.

結果を図4に示す。Ntr値が0.43ではSi、Al、Tiによらず孔食電位は−225〜−175mVであり、耐食性が低い。また、この時の孔食は溶接部テンパーカラー部のビードより少し外側のHAZ部で確認された。 The results are shown in FIG. When the N tr value is 0.43, the pitting potential is −225 to −175 mV regardless of Si, Al, and Ti, and the corrosion resistance is low. Further, pitting corrosion at this time was confirmed in the HAZ part slightly outside the bead of the welded part temper collar part.

一方、Ntr値が0.63ではSi+Al+Ti(以下O値と呼ぶ。なお、式中の元素記号は各元素の含有量(質量%)を表わす)が0.6以上1.8以下の範囲で孔食電位が0mV以上となり、耐食性が向上した。これは、テンパーカラーにSi、Al、Tiが濃縮することで緻密な保護性のよい酸化皮膜となるので、溶接ビード表層のCrが酸化によって減少することが抑制されることに加えて、Ntr値を満たすことにより溶接ビード部の鋭敏化が抑えられることが主因と考えられる。 On the other hand, when the N tr value is 0.63, Si + Al + Ti (hereinafter referred to as O x value. The element symbol in the formula represents the content (% by mass) of each element) in the range of 0.6 to 1.8. Thus, the pitting potential became 0 mV or more, and the corrosion resistance was improved. This is because Si, Al, and Ti are concentrated in the temper collar to form a dense oxide film having good protective properties. In addition, the Cr of the weld bead surface layer is suppressed from being reduced by oxidation, and N tr It is considered that the main reason is that sensitization of the weld bead portion is suppressed by satisfying the value.

テンパーカラーによるCrの減少は窒素の侵入による鋭敏化によっておこるCr炭窒化物周囲のCrの減少に上乗せされる形で相乗効果を及ぼすため、Ntr値とO値がそれぞれ適切な範囲にあることがシールドガスから窒素が侵入する溶接条件における溶接ビードの耐食性を確保するために必要であることを知見した。 The reduction of Cr by the temper color has a synergistic effect in addition to the reduction of Cr around the Cr carbonitride caused by sensitization by nitrogen intrusion, so that the N tr value and the O x value are in appropriate ranges, respectively. It was found that this is necessary to ensure the corrosion resistance of the weld bead under the welding conditions in which nitrogen penetrates from the shielding gas.

本発明は、以上の知見に基づきなされたもので、その要旨は以下の通りである。   The present invention has been made based on the above findings, and the gist thereof is as follows.

[1]質量%で、C:0.001〜0.030%、Si:0.30超〜0.55%、Mn:0.05〜0.50%、P:0.05%以下、S:0.01%以下、Cr:18.0〜19.0%、Ni:0.05〜0.50%未満、Mo:1.0%以下、Al:0.10〜1.50%、V:0.02〜0.50%、Nb:0.002〜0.050%、Ti:0.05〜0.50%、Cu:0.30〜0.60%、N:0.001〜0.030%を含有し、下記式(1)を満たし、残部がFeおよび不可避的不純物からなることを特徴とする溶接部の耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
0.6≦Si+Al+Ti≦1.8 ・・・(1)
なお、式中の元素記号は各元素の含有量(質量%)を表わす。
[1] By mass%, C: 0.001 to 0.030%, Si: more than 0.30 to 0.55%, Mn: 0.05 to 0.50%, P: 0.05% or less, S : 0.01% or less, Cr: 18.0 to 19.0%, Ni: 0.05 to less than 0.50%, Mo: 1.0% or less, Al: 0.10 to 1.50%, V : 0.02 to 0.50%, Nb: 0.002 to 0.050%, Ti: 0.05 to 0.50%, Cu: 0.30 to 0.60%, N: 0.001 to 0 A ferritic stainless steel excellent in corrosion resistance of welds, characterized by containing 0.030%, satisfying the following formula (1), and the balance being Fe and inevitable impurities.
0.6 ≦ Si + Al + Ti ≦ 1.8 (1)
In addition, the element symbol in a formula represents content (mass%) of each element.

[2]更に、下記式(2)を満たすことを特徴とする上記[1]に記載の溶接部の耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
0.60≦Nb+1.3Ti+0.9V+0.2Al ・・・(2)
なお、式中の元素記号は各元素の含有量(質量%)を表わす。
[2] The ferritic stainless steel excellent in the corrosion resistance of the welded portion according to the above [1], further satisfying the following formula (2).
0.60 ≦ Nb + 1.3Ti + 0.9V + 0.2Al (2)
In addition, the element symbol in a formula represents content (mass%) of each element.

[3]更に、質量%で、Sb:0.05〜0.30%以下を含有することを特徴とする上記[1]または[2]に記載の溶接部の耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼。   [3] The ferritic stainless steel having excellent corrosion resistance of the welded portion according to the above [1] or [2], further comprising, by mass%, Sb: 0.05 to 0.30% or less .

[4]更に、質量%で、Zr:1.0%以下、W:0.2%以下、REM:0.1%以下、Co:0.2%以下、B:0.1%以下、Mg:0.0005%未満の中から選ばれる1種以上を含有することを特徴とする上記[1]乃至[3]の何れかに記載の溶接部の耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼。   [4] Further, by mass, Zr: 1.0% or less, W: 0.2% or less, REM: 0.1% or less, Co: 0.2% or less, B: 0.1% or less, Mg : Ferritic stainless steel excellent in corrosion resistance of welds according to any one of the above [1] to [3], comprising at least one selected from less than 0.0005%.

本発明によれば、シールドガスから溶接ビードへの窒素侵入や溶接相手材からの窒素侵入による鋭敏化が発生する溶接条件においても、またシールドガスから酸素が侵入する場合においても優れた耐食性を有するフェライト系ステンレス鋼が得られる。また、本発明のフェライト系ステンレス鋼は溶接施工性も従来鋼と同等に良好である。   According to the present invention, it has excellent corrosion resistance even under welding conditions in which sensitization occurs due to nitrogen penetration from the shield gas into the weld bead and nitrogen penetration from the welding partner material, and also when oxygen enters from the shield gas. Ferritic stainless steel is obtained. Further, the ferritic stainless steel of the present invention is as good in welding work as the conventional steel.

溶接ビードの酸化皮膜厚におよぼすシールドガスの酸素濃度の影響を示す図である。It is a figure which shows the influence of the oxygen concentration of the shielding gas on the oxide film thickness of a weld bead. 溶接ビードの窒素含有量におよぼすシールドガスの窒素濃度の影響を示す図である。It is a figure which shows the influence of the nitrogen concentration of the shielding gas on the nitrogen content of a weld bead. 18〜19%Cr鋼でのSUS304との溶接ビードの再活性化率におよぼす添加元素の影響を示す図である。It is a figure which shows the influence of an additive element on the reactivation rate of the weld bead with SUS304 in 18-19% Cr steel. 18〜19%Cr鋼でのSUS304との溶接ビードの孔食電位におよぼす添加元素の影響を示す図である。It is a figure which shows the influence of the additive element on the pitting corrosion potential of the weld bead with SUS304 in 18-19% Cr steel.

以下に本発明の各構成要件の限定理由について説明する。   The reasons for limiting the respective constituent requirements of the present invention will be described below.

1.成分組成について
はじめに、本発明の鋼の成分組成を規定した理由を説明する。なお、成分%は、すべて質量%を意味する。
1. About component composition First, the reason which prescribed | regulated the component composition of the steel of this invention is demonstrated. In addition, all component% means the mass%.

C:0.001〜0.030%
Cは鋼に不可避的に含まれる元素である。C量が多いと強度が向上し、少ないと加工性が向上する。十分な強度を得るためには0.001%以上の添加が必要であるが、0.030%を超えて添加すると加工性の低下が顕著となるうえ、Cr炭化物を析出して局所的なCr欠乏による耐食性の低下を起こしやすくなる。よって、C量は0.001〜0.030%の範囲とする。C量は低いほど耐食性には好ましいが、あまり低くすると精錬に時間がかかるので、好ましくは0.003〜0.018%の範囲である。
C: 0.001 to 0.030%
C is an element inevitably contained in steel. When the amount of C is large, the strength is improved, and when it is small, workability is improved. Addition of 0.001% or more is necessary to obtain sufficient strength, but if added over 0.030%, the workability deteriorates remarkably, and Cr carbide precipitates to local Cr. It tends to cause a decrease in corrosion resistance due to deficiency. Therefore, the C content is in the range of 0.001 to 0.030%. The lower the amount of C, the better the corrosion resistance, but if it is too low, it takes a long time for refining, so the range is preferably 0.003 to 0.018%.

Si:0.30超〜0.55%
Siは本発明において重要な元素である。溶接によって形成されるテンパーカラーにAlやTiとともに濃縮して酸化皮膜の保護性を向上させ、溶接部の耐食性を良好なものとする重要な元素である。シールドガスから窒素、酸素が侵入するような溶接条件においては、AlとTiは侵入した窒素と結合しやすく析出してしまうため、テンパーカラーへの濃縮は減少する。そのため、本発明においてはテンパーカラーの保護性向上にSiが果たす役割は相対的に大きなものとなる。その効果は0.30%超の添加で得られる。しかし、Siの添加量が0.55%を超えると、加工性の低下が顕著となり、成型加工が困難となる。よって、Si量は0.30%超〜0.55%の範囲とする。好ましくは、0.40%〜0.50%の範囲である。
Si: more than 0.30 to 0.55%
Si is an important element in the present invention. It is an important element that concentrates together with Al and Ti on the temper collar formed by welding to improve the protective property of the oxide film and to improve the corrosion resistance of the welded portion. Under welding conditions in which nitrogen and oxygen penetrate from the shield gas, Al and Ti are likely to be combined with the invaded nitrogen and precipitate, so the concentration to the temper color is reduced. Therefore, in the present invention, Si plays a relatively large role in improving the protection of the temper color. The effect is obtained by adding more than 0.30%. However, if the added amount of Si exceeds 0.55%, the workability is significantly lowered and the molding process becomes difficult. Therefore, the Si amount is in the range of more than 0.30% to 0.55%. Preferably, it is in the range of 0.40% to 0.50%.

Mn:0.05〜0.50%
Mnは、不可避的不純物としてステンレス鋼に混入する。しかし、Mnは腐食の起点となるMnSの析出を促進し、耐食性を低下させるため、0.50%以下の含有が適当である。よって、Mn量は0.05〜0.50%の範囲とする。好ましくは、0.05%〜0.40%の範囲である。
Mn: 0.05 to 0.50%
Mn is mixed into stainless steel as an inevitable impurity. However, Mn promotes the precipitation of MnS, which is the starting point of corrosion, and lowers the corrosion resistance. Therefore, the content of 0.50% or less is appropriate. Therefore, the amount of Mn is made 0.05 to 0.50% of range. Preferably, it is 0.05 to 0.40% of range.

P:0.05%以下
Pは鋼に不可避的に含まれる元素であり、過剰な含有は溶接性を低下させ、粒界腐食を生じやすくさせる。その傾向は0.05%超の含有で顕著となる。よって、P量は0.05%以下とする。好ましくは0.03%以下である。
P: 0.05% or less P is an element inevitably contained in steel. Excessive content decreases weldability and easily causes intergranular corrosion. This tendency becomes remarkable when the content exceeds 0.05%. Therefore, the P content is 0.05% or less. Preferably it is 0.03% or less.

S:0.01%以下
Sは鋼に不可避的に含まれる元素であるが、0.01%超の含有は耐食性を低下させる。よって、S量は0.01%以下とする。好ましくは0.008%以下である。
S: 0.01% or less S is an element inevitably contained in steel. However, the content exceeding 0.01% lowers the corrosion resistance. Therefore, the S content is 0.01% or less. Preferably it is 0.008% or less.

Cr:18.0〜19.0%
Crはステンレス鋼の耐食性を確保するために最も重要な元素である。18%未満では溶接による酸化で表層のCrが減少する溶接ビードやその周辺において十分な耐食性が得られない。特に溶接の際、窒素の侵入によっても、SUS304等との異鋼種溶接などの場合、特に鋭敏化が起こりやすくなる。また、18.0%未満では、不動態化が不安定となり、後述するNtrと再活性化率との関係が崩れる。また、19.0%を超えて添加すると、地鉄の酸洗時の酸への溶解がわるくなり、特許文献5に開示されるような炭素鋼のラインを使用しての高速酸洗方法では、完全に除去しきれなくなり、鋼板のエッジ部等にスケール残りが生じる場合がある。よって、Cr量は18.0%〜19.0%の範囲とする。好ましくは、18.3〜19.0%の範囲である。
Cr: 18.0 to 19.0%
Cr is the most important element for ensuring the corrosion resistance of stainless steel. If it is less than 18%, sufficient corrosion resistance cannot be obtained at or around the weld bead in which Cr on the surface layer decreases due to oxidation by welding. In particular, sensitization is likely to occur particularly in the case of welding of different steel types with SUS304 or the like due to the penetration of nitrogen during welding. Further, if it is less than 18.0%, the passivation becomes unstable, and the relationship between N tr and the reactivation rate described later is broken. Moreover, if added over 19.0%, dissolution of the iron into the acid at the time of pickling becomes difficult, and in the high-speed pickling method using the carbon steel line as disclosed in Patent Document 5, In some cases, the film cannot be completely removed and a scale residue may occur at the edge of the steel sheet. Therefore, the Cr content is in the range of 18.0% to 19.0%. Preferably, it is 18.3 to 19.0% of range.

Ni:0.05〜0.50%未満
Niはステンレス鋼の耐食性を向上させる元素であり、不動態皮膜が形成できず活性溶解が起こる腐食環境において腐食の進行を抑制する元素である。その効果は0.05%以上の添加で得られる。しかし、0.50%以上の添加では、加工性を低下させることに加えて、応力腐食割れ感受性が強くなる。さらには、Niは高価な元素であるので、コストの増大を招く。よって、Ni量は0.05〜0.50%未満の範囲とする。好ましくは、0.10%〜0.30%の範囲である。
Ni: 0.05 to less than 0.50% Ni is an element that improves the corrosion resistance of stainless steel, and is an element that suppresses the progress of corrosion in a corrosive environment where a passive film cannot be formed and active dissolution occurs. The effect can be obtained by adding 0.05% or more. However, addition of 0.50% or more increases the stress corrosion cracking sensitivity in addition to reducing the workability. Furthermore, since Ni is an expensive element, it causes an increase in cost. Therefore, the amount of Ni is set to a range of 0.05 to less than 0.50%. Preferably, it is in the range of 0.10% to 0.30%.

Mo:1.0%以下
Moは、Cr含有量が18%以上の場合には、不動態皮膜の再不動態化を促進し、ステンレス鋼の耐食性を向上する元素であり、積極的に添加したい元素である。しかし、Mo添加量が1.0%を超えると強度が増加し、圧延負荷が大きくなるため製造性が低下する。また、高価な元素でもあるので多量の添加はコストの増大を招く。
よって、Mo量は1.0%以下とする。好ましくは、0.5%以下である。
Mo: 1.0% or less Mo is an element that promotes the repassivation of the passive film and improves the corrosion resistance of stainless steel when the Cr content is 18% or more. It is. However, if the amount of Mo added exceeds 1.0%, the strength increases, and the rolling load increases, so the productivity decreases. Moreover, since it is also an expensive element, addition of a large amount causes an increase in cost.
Therefore, the Mo amount is 1.0% or less. Preferably, it is 0.5% or less.

Al:0.10〜1.50%
Alも本発明にとっては、重要な元素である。Alは脱酸に有用な元素であり、本発明ではSi、Tiとともに溶接によって形成されるテンパーカラーに濃縮し、溶接部の耐食性を向上させる元素である。加えて、シールドガスから溶接ビードに窒素が侵入した場合に、Crと窒素が結合して析出し、鋭敏化が起こることを抑制する効果がある元素でもある。これは、Crよりも窒素との親和力が大きいAlがシールドガスから溶接ビードに侵入した窒素とAlNを形成して、Cr窒化物の形成を妨げるためと考えられる。この効果は、Alの添加量が0.10%以上で得られる。しかし、1.50%を超えると、加工性や製造性が低下する。よって、Al量は0.10%〜1.50%の範囲とする。好ましくは、0.12〜0.50%の範囲である。
Al: 0.10 to 1.50%
Al is also an important element for the present invention. Al is an element useful for deoxidation, and in the present invention, it is an element that concentrates in a temper collar formed by welding together with Si and Ti and improves the corrosion resistance of the welded portion. In addition, when nitrogen penetrates into the weld bead from the shielding gas, it is an element that has an effect of suppressing the sensitization that Cr and nitrogen are combined and precipitated. This is presumably because Al, which has a higher affinity with nitrogen than Cr, forms nitrogen and AlN that have entered the weld bead from the shield gas and prevents the formation of Cr nitride. This effect is obtained when the added amount of Al is 0.10% or more. However, when it exceeds 1.50%, workability and manufacturability are lowered. Therefore, the Al content is in the range of 0.10% to 1.50%. Preferably, it is 0.12 to 0.50% of range.

V:0.02〜0.50%
Vは耐食性や加工性を向上させる元素であり、本発明では、シールドガスから溶接ビードに窒素が侵入した場合に、窒素と結合してVNとなることによって鋭敏化を抑制する元素である。その効果は、Vの添加量が0.02%以上で得られる。しかし、0.50%を超える添加は逆に加工性を低下させる。よって、V量は0.02〜0.50%の範囲とする。好ましくは、0.05〜0.30%である。
V: 0.02-0.50%
V is an element that improves corrosion resistance and workability. In the present invention, when nitrogen enters the weld bead from the shielding gas, V is an element that suppresses sensitization by combining with nitrogen to become VN. The effect is obtained when the amount of V added is 0.02% or more. However, addition exceeding 0.50% conversely decreases the workability. Therefore, the V amount is in the range of 0.02 to 0.50%. Preferably, it is 0.05 to 0.30%.

Nb:0.002〜0.050%
NbはC、Nと優先的に結合してCr炭窒化物の析出による耐食性の低下を抑制する元素である。そのため、本発明では、シールドガスからの窒素侵入による鋭敏化を抑制するために重要な元素であり、その効果は0.002%以上で得られる。しかし、一方でNbの添加は焼鈍での再結晶温度を上げる効果があるので、0.050%を超えて添加すると、例えば、外観を重視しない部材に使用される、いわゆる機能品(自動車のマフラー材、排気系部材など)ではコストを低くするため炭素鋼のラインを用いて、850〜900℃程度で焼鈍を行い、特許文献5に開示されるような炭素鋼のラインを用いた高速酸洗手法が適用できなくなるという問題がある。
よって、Nb量は0.002〜0.050%の範囲とする。好ましくは、0.003〜0.010%の範囲である。
Nb: 0.002 to 0.050%
Nb is an element that binds preferentially to C and N and suppresses a decrease in corrosion resistance due to precipitation of Cr carbonitride. Therefore, in this invention, it is an important element in order to suppress the sensitization by nitrogen penetration | invasion from shielding gas, The effect is acquired by 0.002% or more. On the other hand, however, the addition of Nb has the effect of increasing the recrystallization temperature during annealing. Therefore, if added over 0.050%, for example, a so-called functional product (car muffler used in a member that does not place importance on the appearance) Material, exhaust system members, etc.), using a carbon steel line in order to reduce costs, annealing is performed at about 850 to 900 ° C., and high-speed pickling using a carbon steel line as disclosed in Patent Document 5 There is a problem that the method cannot be applied.
Therefore, the Nb content is in the range of 0.002 to 0.050%. Preferably, it is 0.003 to 0.010% of range.

Ti:0.05〜0.50%
Tiも本発明には重要な元素である。TiはC、Nと優先的に結合してCr炭窒化物の析出による耐食性の低下を抑制する元素である。本発明では、シールドガスからの窒素侵入による鋭敏化を抑制するために重要な元素であり、さらに溶接部のテンパーカラーにSi、Alとともに複合的に濃縮し、酸化皮膜の保護性を向上させる元素でもある。その効果は、0.05%以上の添加で得られる。しかし、0.50%を超えて添加すると加工性が低下するとともに、Ti炭窒化物が粗大化し、表面欠陥を引き起こす。よって、Ti量は0.05〜0.50%の範囲とした。好ましくは、0.10〜0.35%の範囲である。
Ti: 0.05 to 0.50%
Ti is also an important element for the present invention. Ti is an element that binds preferentially to C and N and suppresses a decrease in corrosion resistance due to precipitation of Cr carbonitride. In the present invention, it is an important element for suppressing sensitization due to nitrogen intrusion from the shielding gas. Further, it is an element that condenses together with Si and Al in the temper collar of the weld and improves the protective properties of the oxide film. But there is. The effect can be obtained by adding 0.05% or more. However, if added over 0.50%, the workability deteriorates and the Ti carbonitride becomes coarse and causes surface defects. Therefore, the Ti amount is in the range of 0.05 to 0.50%. Preferably, it is 0.10 to 0.35% of range.

Cu:0.30〜0.60%
Cuは、どのCr量においても、耐食性、特に水溶液中や弱酸性の水滴が付着した場合の耐食性を高める元素である。溶接部の、耐食性、特に水溶液中や弱酸性の水滴が付着した場合の耐食性を高める元素である。これは、Cuが水溶液や弱酸性水滴中のある電気化学的電位で溶解し、Cuが地鉄に再付着し耐溶解性を抑えるものと推定される。しかし、一方、Cuを0.60%超えて添加すると、熱間加工性が低下する他、熱延時に赤スケールと呼ばれるCu起因の水あめ状酸化物が熱延スラブ上に生成し、表面欠陥の原因ともなる。よって、Cu量は0.30〜0.60%の範囲とする。好ましくは、0.30〜0.50%の範囲である。
Cu: 0.30 to 0.60%
Cu is an element that enhances the corrosion resistance, in particular, in an aqueous solution or when weakly acidic water droplets adhere to any amount of Cr. It is an element that enhances the corrosion resistance of the welded portion, in particular, when an aqueous solution or weakly acidic water droplets adhere. This is presumed that Cu dissolves at a certain electrochemical potential in an aqueous solution or weakly acidic water droplets, and Cu reattaches to the base iron to suppress dissolution resistance. However, when Cu is added in excess of 0.60%, hot workability is deteriorated, and a hot-rolled candy-like oxide called red scale is formed on the hot-rolled slab during hot rolling. It can also be a cause. Therefore, the amount of Cu is set to a range of 0.30 to 0.60%. Preferably, it is 0.30 to 0.50% of range.

N:0.001〜0.030%
Nは、Cと同様に鋼に不可避的に含まれる元素である。Nの含有量が多いと強度が向上し、少ないと加工性が向上する。十分な強度を得るためには0.001%以上の含有が適当であるが、0.030%を超えて含有すると加工性の低下が顕著となるうえ、Cr窒化物を析出した場合には、耐食性を低下させるため、N量は0.001〜0.030%の範囲とする。Nは低いほど耐食性には好ましいが、あまり低くすると精錬に時間がかかるので、好ましくは、0.003〜0.030%の範囲である。より好ましくは、0.003〜0.015%の範囲である。
Si+Al+Ti (O値):0.6以上1.8以下
なお、式中の元素記号は各元素の含有量(質量%)を表す。
N: 0.001 to 0.030%
N, like C, is an element inevitably contained in steel. When the N content is large, the strength is improved, and when it is low, the workability is improved. In order to obtain sufficient strength, the content of 0.001% or more is appropriate. However, if the content exceeds 0.030%, the workability deteriorates significantly, and when Cr nitride is precipitated, In order to reduce the corrosion resistance, the N content is in the range of 0.001 to 0.030%. N is preferably as low as possible for corrosion resistance, but if it is too low, it takes time for refining. Therefore, it is preferably in the range of 0.003 to 0.030%. More preferably, it is 0.003 to 0.015% of range.
Si + Al + Ti (O x value): 0.6 or more and 1.8 or less In addition, the element symbol in a formula represents content (mass%) of each element.

Si、Al、Tiはいずれも酸素との親和力が強く、ステンレス鋼が酸化されて酸化スケールが形成された場合には酸化スケールの下層(地鉄側)に濃縮して存在する。ステンレス鋼にこれらの元素がいずれも含有されている場合、Si、Al、Tiが複合的に酸化されて形成されるSi、Al、Tiの濃化層は緻密で保護性のよい酸化皮膜となるため、これらの元素の含有量が低い場合と比較して、耐食性に優れた酸化皮膜となる。その効果はO値が0.6以上で得られる。図4に示したように、シールドガスから溶接ビードに窒素、酸素が侵入するような溶接条件では、溶接部の耐食性の劣化を鈍化させることが示唆される。一方、O値が1.8を超えると、酸化皮膜の結晶性が高まり、金属イオンなどの透過を抑制する効果が低下する。そのため、図4に示したようにO値が1.8を超えると耐食性が再び低下する。以上の結果から、O値は0.6以上1.8以下とする。好ましくは0.6以上1.4以下である。 Si, Al, and Ti all have a strong affinity for oxygen, and when stainless steel is oxidized to form an oxide scale, it is concentrated in the lower layer of the oxide scale (base metal side). When all of these elements are contained in stainless steel, the concentrated layer of Si, Al, and Ti formed by complex oxidation of Si, Al, and Ti becomes a dense and protective oxide film. Therefore, compared with the case where content of these elements is low, it becomes an oxide film excellent in corrosion resistance. The effect is obtained when the O x value is 0.6 or more. As shown in FIG. 4, it is suggested that the deterioration of the corrosion resistance of the welded portion is slowed under the welding conditions in which nitrogen and oxygen enter the welding bead from the shielding gas. On the other hand, when the O x value exceeds 1.8, the crystallinity of the oxide film increases, and the effect of suppressing the transmission of metal ions and the like decreases. Therefore, as shown in FIG. 4, when the O x value exceeds 1.8, the corrosion resistance is lowered again. From the above results, the O x value is 0.6 or more and 1.8 or less. Preferably they are 0.6 or more and 1.4 or less.

以上が本発明の基本化学成分であり、残部はFe及び不可避的不純物からなるが、更に、溶接ビードの鋭敏化防止の観点からNtr値を規定してもよい。なお、不可避的不純物としては、Ca:0.0020%以下が許容できる。 The above is the basic chemical component of the present invention, and the balance consists of Fe and unavoidable impurities. However, the N tr value may be defined from the viewpoint of preventing sensitization of the weld bead. As an inevitable impurity, Ca: 0.0020% or less is acceptable.

Nb+1.3Ti+0.9V+0.2Al (Ntr値):0.60以上
なお、式中の元素記号は各元素の含有量(質量%)を表す。
本発明で取り扱っている溶接ビードの鋭敏化は、シールドガスから溶接ビードに侵入する窒素が、Crと結合してCr窒化物を形成し、局所的なCr欠乏領域が生成されることが主な原因である。これを抑制するためにはCrよりもNとの親和力の大きい元素の添加が有効であると考えられる。TiやNbはC、Nの安定化元素としてよく知られているが、シールドガスから窒素侵入が起こる溶接条件における溶接ビードでは、今回新たにAlやVにC、Nの安定化効果があることが明らかとなった。Crが18%以上の場合は、図3に示したように溶接ビードの再活性化率の対数がNtr値=Nb+1.3Ti+0.9V+0.2Alに比例するように、それぞれの元素の質量%に対する効果はTi>Nb>V>Alの順に強い。Ntr値が0.60以上では溶接ビードの再活性化率は0.01%以下となりほとんど鋭敏化が起こっていない。よってNtr値は0.60以上とした。溶接ビードの析出物を、SEMを用いて観察したところ、TiやNbの炭窒化物に複合して、AlやVが存在していることが確認された。このようにTiやNbの炭窒化物を核にしてAlN、VNの析出が促進されることで、VやAlが窒素の安定化元素としての作用をより発揮できるようになったと考えられる。
Nb + 1.3Ti + 0.9V + 0.2Al (N tr value): 0.60 or more In addition, the element symbol in a formula represents content (mass%) of each element.
The sensitization of the weld bead handled in the present invention is mainly that nitrogen entering the weld bead from the shielding gas combines with Cr to form Cr nitride, and a local Cr-depleted region is generated. Responsible. In order to suppress this, it is considered that the addition of an element having a greater affinity for N than Cr is effective. Ti and Nb are well known as stabilizing elements for C and N. However, in welding beads under welding conditions in which nitrogen intrudes from the shielding gas, Al and V have a new C and N stabilizing effect this time. Became clear. When Cr is 18% or more, as shown in FIG. 3, the logarithm of the reactivation rate of the weld bead is proportional to N tr value = Nb + 1.3Ti + 0.9V + 0.2Al with respect to the mass% of each element. The effect is strong in the order of Ti>Nb>V> Al. When the N tr value is 0.60 or more, the reactivation rate of the weld bead is 0.01% or less, and sensitization hardly occurs. Therefore, the N tr value is set to 0.60 or more. When the precipitate of the weld bead was observed using SEM, it was confirmed that Al and V were present in combination with Ti and Nb carbonitride. Thus, it is considered that the precipitation of AlN and VN is promoted by using Ti and Nb carbonitrides as nuclei, so that V and Al can more effectively act as a nitrogen stabilizing element.

更に、窒素を安定化する目的でSbを選択元素として添加してもよい。   Further, Sb may be added as a selective element for the purpose of stabilizing nitrogen.

Sb:0.05〜0.30%
SbもAlと同じく、TIG溶接のガスシールドが不十分な場合に大気中より混入するNを捕らえる効果があり、複雑な形状を持った構成体の場合には添加したほうが良い元素である。しかし、Sbを添加しすぎると、スラブ段階での非金属系介在物が生成し、表面性状が悪化する。また、熱延板の靭性をも悪化させる。よって、Sbを添加する場合は、Sb量は0.03〜0.30%の範囲とすることが好ましい。より好ましくは0.05〜0.15%の範囲である。
Sb: 0.05-0.30%
Sb, like Al, has an effect of capturing N mixed in from the atmosphere when the gas shield for TIG welding is insufficient, and is an element that should be added in the case of a structure having a complicated shape. However, when Sb is added too much, non-metallic inclusions are generated at the slab stage, and the surface properties deteriorate. Moreover, the toughness of a hot-rolled sheet is also deteriorated. Therefore, when adding Sb, it is preferable to make Sb into 0.03 to 0.30% of range. More preferably, it is 0.05 to 0.15% of range.

更に、鋭敏化抑制、耐食性の向上等の目的でZr、W、REM、Co、B、Mgの中から選ばれる1種以上を選択元素として添加してもよい。   Furthermore, one or more selected from Zr, W, REM, Co, B, and Mg may be added as a selective element for the purpose of suppressing sensitization and improving corrosion resistance.

Zr:1.0%以下
ZrはC、Nと結合して、鋭敏化を抑制する効果があるが、その効果は0.01%以上の添加で得られる。しかし、1.0%超えの添加は加工性を低下させるうえ、非常に高い元素であるためコストの増大を招く。よって、Zrを添加する場合は、Zr量は1.0%以下とすることが好ましい。
Zr: 1.0% or less Zr combines with C and N to suppress sensitization, but the effect can be obtained by adding 0.01% or more. However, addition exceeding 1.0% lowers workability and increases the cost because it is a very high element. Therefore, when adding Zr, the amount of Zr is preferably 1.0% or less.

W:0.2%以下
WはMoと同様に耐食性を向上する効果があるが、その効果は0.01%以上の添加で得られる。しかし、0.2%超えの添加は強度を上昇させ、製造性を低下させる。よって、Wを添加する場合は、W量は0.2%以下とすることが好ましい。
W: 0.2% or less W, like Mo, has an effect of improving corrosion resistance, but the effect can be obtained by adding 0.01% or more. However, addition over 0.2% increases strength and decreases manufacturability. Therefore, when adding W, it is preferable to make W amount into 0.2% or less.

REM:0.1%以下
REMは耐酸化性を向上して、酸化スケールの形成を抑制し、溶接テンパーカラー直下のCr欠乏領域の形成を抑制する。その効果は0.0001%以上の添加で得られる。しかし、0.1%超えの添加は酸洗性などの製造性を低下させるうえ、コストの増大を招く。よって、REMを添加する場合は、REM量は0.1%以下とすることが好ましい。
REM: 0.1% or less REM improves oxidation resistance, suppresses the formation of oxide scale, and suppresses the formation of a Cr-deficient region directly under the weld temper collar. The effect is obtained by adding 0.0001% or more. However, addition over 0.1% reduces the productivity such as pickling properties and increases the cost. Therefore, when REM is added, the REM content is preferably 0.1% or less.

Co:0.2%以下
Coは靭性を向上させる元素であり、その効果は0.001%以上の添加で得られる。しかし、0.2%超えの添加は製造性を低下させる。よって、Coを添加する場合は、Co量は0.2%以下とすることが好ましい。
Co: 0.2% or less Co is an element that improves toughness, and the effect can be obtained by adding 0.001% or more. However, addition over 0.2% reduces manufacturability. Therefore, when adding Co, the amount of Co is preferably 0.2% or less.

B:0.1%以下
Bは二次加工脆性を改善する元素であり、その効果は、0.0001%以上の添加で得られる。しかし、0.1%超えの添加は、固溶強化による延性低下を引き起こす。よってBを添加する場合は、B量は0.1%以下とすることが好ましい。
B: 0.1% or less B is an element that improves secondary work brittleness, and the effect can be obtained by adding 0.0001% or more. However, addition exceeding 0.1% causes a decrease in ductility due to solid solution strengthening. Therefore, when adding B, the amount of B is preferably 0.1% or less.

Mg:0.0005%未満
Mgは主に転炉の中のレンガより混入する不純物である。Mgは多種多様の介在物の起点となり、混入する量は微量でも他の介在物の核生成サイトとなり、焼鈍などを行っても溶解しにくく、熱延板、冷延板の表面性状を劣化させる。よって、Mgを添加する場合は、Mg量は0.0005%未満とすることが好ましい。より好ましくは0.0003%以下である。
Mg: less than 0.0005% Mg is an impurity mainly mixed from bricks in the converter. Mg becomes the starting point for a wide variety of inclusions, and even if the amount is mixed, it becomes a nucleation site for other inclusions, and it is difficult to dissolve even if annealing is performed, and deteriorates the surface properties of hot rolled sheets and cold rolled sheets. . Therefore, when adding Mg, the amount of Mg is preferably less than 0.0005%. More preferably, it is 0.0003% or less.

2.製造条件について
次に本発明鋼の好適製造方法について説明する。上記した好適成分組成の溶鋼を、転炉、電気炉、真空溶解炉等の公知の方法で溶製し、連続鋳造法あるいは造塊−分塊法により鋼素材(スラブ)とする。この鋼素材を、その後1100〜1250℃×1〜24時間の加熱をするか、あるいは加熱することなく直接、熱間圧延して熱延板とする。
2. Production Conditions Next, a preferred production method for the steel of the present invention will be described. The molten steel having the above-mentioned preferred component composition is melted by a known method such as a converter, electric furnace, vacuum melting furnace or the like, and is made into a steel material (slab) by a continuous casting method or an ingot-bundling method. The steel material is then heated at 1100 to 1250 ° C. for 1 to 24 hours, or directly hot-rolled without heating to form a hot-rolled sheet.

熱延板には、通常、800〜1100℃×1〜10分の熱延板焼鈍が施されるが、用途によっては熱延板焼鈍を省略してもよい。ついで、熱延板酸洗後、冷間圧延により冷延板としたのち、再結晶焼鈍を施して、製品とする。   The hot-rolled sheet is usually subjected to hot-rolled sheet annealing at 800 to 1100 ° C. for 1 to 10 minutes, but depending on the application, the hot-rolled sheet annealing may be omitted. Then, after pickling the hot-rolled sheet, it is cold-rolled by cold rolling, and then recrystallized and annealed to obtain a product.

冷間圧延の圧下率は伸び性、曲げ性、プレス成形性および形状矯正の意味合いから50%以上の圧下率で圧延を行うことが望ましい。冷延板の再結晶焼鈍は、一般的にはJIS G 0203の表面仕上げ、No.2B仕上げ品の場合、良好な機械的性質を得ること、および酸洗性の面から800〜950℃で焼鈍を行うのが好ましい。   The rolling reduction of the cold rolling is desirably performed at a rolling reduction of 50% or more in view of stretchability, bendability, press formability, and shape correction. In general, the recrystallization annealing of a cold-rolled sheet is performed according to JIS G 0203 surface finish, No. In the case of a 2B finished product, it is preferable to perform annealing at 800 to 950 ° C. from the viewpoint of obtaining good mechanical properties and pickling properties.

しかし、機能品の場合には、炭素鋼のラインを利用した前述の炭素鋼焼鈍酸洗ラインの高速酸洗(特許文献5参照)を用いた安価プロセスによる製造が最も好ましく、この際の焼鈍温度は800〜900℃で行うのが最も好ましい。また、より光沢を求める箇所の部材には仕上げにBA焼鈍を行うことが有効である。また、前述したが、冷間圧延後、および加工後に更に表面性状を上げるために、コスト的に不利にはなるが、研磨等を施しても何ら問題は無い。   However, in the case of a functional product, production by an inexpensive process using the high-speed pickling (refer to Patent Document 5) of the above-described carbon steel annealing pickling line using a carbon steel line is most preferable, and the annealing temperature at this time Is most preferably performed at 800 to 900 ° C. In addition, it is effective to perform BA annealing for finishing the member where the luster is desired. Further, as described above, it is disadvantageous in terms of cost to further improve the surface properties after cold rolling and after processing, but there is no problem even if polishing is performed.

以下、実施例に基づいて本発明をさらに詳しく説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples.

表1に示す成分組成になるステンレス鋼を50kg小型真空溶解炉で溶製した。これらの鋼塊を、Arガスでパージした炉内で1150℃に加熱後、熱間圧延を施して3.5mm厚の熱延板とした。ついで、これらの熱延板に対しては950℃×1分間の熱延板焼鈍を施した後、表面をガラスビーズのショットブラスト処理を行った後、温度80℃の20質量%硫酸溶液中に120秒浸漬後、15質量%硝酸および3質量%弗酸よりなる温度55℃の混合酸中に60秒浸漬することにより酸洗を行い、脱スケールを行った。
さらに、板厚0.8mmまで冷間圧延し、弱還元性雰囲気(H: 5vol%、N:95vol%、露点−40℃)で900℃×1分間の焼鈍を行い、冷延焼鈍板を得た。この冷延焼鈍板を、温度50℃、15質量%硝酸および0.5質量%塩酸よりなる溶液中で電解(10A/dm×2秒)を2回行う高速脱スケールを行い、冷延酸洗焼鈍板を得た。
なお、表1のO値はSi+Al+Tiで、Ntr値はNb+1.3Ti+0.9V+0.2Alで、それぞれ定義される(なお、式中の元素記号は各元素の含有量(質量%)を表す)。
Stainless steel having the composition shown in Table 1 was melted in a 50 kg small vacuum melting furnace. These steel ingots were heated to 1150 ° C. in a furnace purged with Ar gas and hot-rolled to obtain 3.5 mm thick hot rolled sheets. Next, these hot-rolled sheets were subjected to hot-rolled sheet annealing at 950 ° C. for 1 minute, and then the surface was subjected to shot blasting treatment of glass beads, and then in a 20% by mass sulfuric acid solution at a temperature of 80 ° C. After dipping for 120 seconds, pickling was performed by dipping in a mixed acid composed of 15% by mass nitric acid and 3% by mass hydrofluoric acid at a temperature of 55 ° C. for 60 seconds, and descaling was performed.
Further, it is cold-rolled to a thickness of 0.8 mm, annealed at 900 ° C. for 1 minute in a weak reducing atmosphere (H 2 : 5 vol%, N 2 : 95 vol%, dew point −40 ° C.), and cold-rolled annealed plate Got. This cold-rolled annealed plate was subjected to high-speed descaling in which electrolysis (10 A / dm 2 × 2 seconds) was performed twice in a solution comprising a temperature of 50 ° C., 15% by mass nitric acid and 0.5% by mass hydrochloric acid, and cold-rolled acid A washed and annealed plate was obtained.
In Table 1, the O x value is Si + Al + Ti, and the N tr value is Nb + 1.3Ti + 0.9V + 0.2Al, which are respectively defined (the element symbol in the formula represents the content (mass%) of each element). .

作製した冷延板および市販のSUS304(C:0.07質量%、N:0.05質量%)の冷延板を用いて、突合せTIG溶接を行った。溶接電流は90A、溶接速度は60cm/minとした。シールドガスは、8vol%の窒素、2vol%の酸素を含有するArガスを流量15L/minで使用した。表側の溶接ビードの幅はおよそ3mmであった。   Butt TIG welding was performed using the produced cold rolled sheet and a commercially available cold rolled sheet of SUS304 (C: 0.07 mass%, N: 0.05 mass%). The welding current was 90 A and the welding speed was 60 cm / min. As the shielding gas, Ar gas containing 8 vol% nitrogen and 2 vol% oxygen was used at a flow rate of 15 L / min. The width of the front side weld bead was approximately 3 mm.

作製した溶接ビードを含む20mm角の試験片を採取し、10mm角の測定面を残してシール材で被覆し、溶接によるテンパーカラーを付けたまま30℃の3.5質量%NaCl溶液中で孔食電位を測定した。試験片の研磨や不動態化処理は行わなかった。それ以外の測定方法はJIS G 0577(2005)に準拠した。測定した孔食電位V’c100を表2に示す。本発明例ではいずれもV’c100が0mV以上となったのに対し、比較例ではいずれもV’c100が0mV以下となっており、本発明例の耐食性が優れていることが分かる。 A 20 mm square test piece including the prepared weld bead was collected, covered with a sealing material, leaving a 10 mm square measurement surface, and a hole was formed in a 3.5 mass% NaCl solution at 30 ° C. with a temper collar by welding. Eating potential was measured. The specimen was not polished or passivated. The other measurement methods conformed to JIS G 0577 (2005). The measured pitting potential V ′ c100 is shown in Table 2. In all of the inventive examples, V ′ c100 was 0 mV or more, whereas in all of the comparative examples, V ′ c100 was 0 mV or less, indicating that the corrosion resistance of the inventive examples is excellent.

また、溶接ビードを含む60×80mmの試験片を採取し、表側を試験面として、JIS H 8502(1999)の中性塩水噴霧サイクル試験を実施した。塩水噴霧サイクル試験は、5質量%NaCl溶液噴霧(35℃、2h)→乾燥(60℃、4h、相対湿度20〜30%)→湿潤(40℃、2h、相対湿度95%以上)を1サイクルとして、サイクル数は15サイクルとした。試験後、溶接ビードの腐食の有無を目視により確認した。   In addition, a 60 × 80 mm test piece including a weld bead was sampled, and a neutral salt spray cycle test of JIS H 8502 (1999) was performed using the front side as a test surface. Salt spray cycle test: 1 cycle of spraying 5% NaCl solution (35 ° C, 2h) → drying (60 ° C, 4h, relative humidity 20-30%) → wet (40 ° C, 2h, relative humidity 95% or more) The number of cycles was 15 cycles. After the test, the weld bead was visually checked for corrosion.

結果をやはり、表2に示す。本発明例ではいずれも腐食が確認されなかったのに対して、比較例ではいずれも腐食が確認された。本発明例の溶接ビードの耐食性が優れていることが分かる。また、Nbが上限を越えたものには材質の硬化が認められ、安価な炭素鋼のラインで製造する(900℃未満で焼鈍し、スケールをあらかじめ薄くする手法)プロセスでは難しいことがわかる。   The results are again shown in Table 2. Corrosion was not confirmed in any of the inventive examples, whereas corrosion was confirmed in any of the comparative examples. It turns out that the corrosion resistance of the weld bead of the example of the present invention is excellent. Further, when Nb exceeds the upper limit, hardening of the material is recognized, and it can be seen that it is difficult in a process of manufacturing with an inexpensive carbon steel line (a method of annealing at less than 900 ° C. and thinning the scale in advance).

Figure 0005903881
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本発明によれば、フェライト系ステンレス鋼の溶接で、溶接部材の形状などが原因で十分なガスシールドを行えないために、シールドガスに窒素や酸素が混入し溶接ビードの窒素含有量が増加して鋭敏化が発生するような溶接や酸化皮膜(溶接テンパーカラー)が生成する溶接条件において、優れた耐食性を有するフェライト系ステンレス鋼が得られる。本発明で得られるフェライト系ステンレス鋼は、溶接によって構造体の作製が行われる用途、たとえば、マフラー等の自動車排気系材料、建具や換気口、ダクト等の建築用材料などへの適用に好適である。 According to the present invention, in the welding of ferritic stainless steel, sufficient gas shielding cannot be performed due to the shape of the welded member, etc., so that nitrogen and oxygen are mixed into the shielding gas and the nitrogen content of the weld bead increases. Ferritic stainless steel having excellent corrosion resistance can be obtained under welding conditions where sensitization occurs and welding conditions where an oxide film (weld temper color) is generated. The ferritic stainless steel obtained by the present invention is suitable for applications in which structures are produced by welding, for example, automotive exhaust materials such as mufflers, building materials such as fittings, ventilation openings, ducts, etc. is there.

Claims (3)

質量%で、C:0.001〜0.030%、Si:0.30超〜0.55%、Mn:0.05〜0.50%、P:0.05%以下、S:0.01%以下、Cr:18.0〜19.0%、Ni:0.05〜0.50%未満、Mo:1.0%以下、Al:0.10〜1.50%、V:0.02〜0.50%、Nb:0.002〜0.050%、Ti:0.05〜0.50%、Cu:0.30〜0.60%、N:0.001〜0.030%を含有し、下記式(1)及び下記式(2)を満たし、残部がFeおよび不可避的不純物からなることを特徴とする溶接部の耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
0.6≦Si+Al+Ti≦1.8 ・・・(1)
0.60≦Nb+1.3Ti+0.9V+0.2Al ・・・(2)
なお、式中の元素記号は各元素の含有量(質量%)を表わす。
By mass%, C: 0.001 to 0.030%, Si: more than 0.30 to 0.55%, Mn: 0.05 to 0.50%, P: 0.05% or less, S: 0.00. 01% or less, Cr: 18.0 to 19.0%, Ni: 0.05 to less than 0.50%, Mo: 1.0% or less, Al: 0.10 to 1.50%, V: 0.00. 02 to 0.50%, Nb: 0.002 to 0.050%, Ti: 0.05 to 0.50%, Cu: 0.30 to 0.60%, N: 0.001 to 0.030% A ferritic stainless steel excellent in the corrosion resistance of the welded portion, characterized in that it contains the following formula (1) and the following formula (2) , and the balance consists of Fe and inevitable impurities.
0.6 ≦ Si + Al + Ti ≦ 1.8 (1)
0.60 ≦ Nb + 1.3Ti + 0.9V + 0.2Al (2)
In addition, the element symbol in a formula represents content (mass%) of each element.
更に、質量%で、Sb:0.05〜0.30%以下を含有することを特徴とする請求項1に記載の溶接部の耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼。 Moreover, in mass%, Sb: weld highly corrosion resistant ferritic stainless steel according to claim 1, characterized in that it contains 0.05 to 0.30% or less. 更に、質量%で、Zr:1.0%以下、W:0.2%以下、REM:0.1%以下、Co:0.2%以下、B:0.1%以下、Mg:0.0005%未満の中から選ばれる1種以上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食性に優れたフェライト系ステンレス鋼。 Further, in terms of mass%, Zr: 1.0% or less, W: 0.2% or less, REM: 0.1% or less, Co: 0.2% or less, B: 0.1% or less, Mg: 0. ferritic stainless steel excellent in corrosion resistance of the welded portion according to claim 1 or 2, characterized in that it contains one or more selected from among less than 0,005%.
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