JP6354772B2 - Ferritic stainless steel - Google Patents

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Description

本発明は、オーステナイト系ステンレス鋼との溶接を行い、その後、溶接ビードを含んだ状態で張り出し成形加工が行われる用途に用いられるフェライト系ステンレス鋼に関する。本発明のフェライト系ステンレス鋼を用いれば、オーステナイト系ステンレス鋼との間に形成される溶接部の溶接ビードは、加工後の表面性状および耐食性に優れる。   The present invention relates to a ferritic stainless steel used for an application in which welding with an austenitic stainless steel is performed, and thereafter, an overhang forming process is performed in a state including a weld bead. If the ferritic stainless steel of this invention is used, the weld bead of the welding part formed between austenitic stainless steel will be excellent in the surface property and corrosion resistance after a process.

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、耐食性に対する高いコストパフォーマンス、熱伝導率が良好で熱膨張係数が小さいこと、応力腐食割れが起こりにくいことなど種々の優れた特性を有する。このため、フェライト系ステンレス鋼は、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いる。   Compared with austenitic stainless steel, ferritic stainless steel has various excellent characteristics such as high cost performance with respect to corrosion resistance, good thermal conductivity, low thermal expansion coefficient, and resistance to stress corrosion cracking. For this reason, ferritic stainless steel is applied to a wide range of applications such as automobile exhaust system members, building materials such as roofs and fittings, and water-related materials such as kitchens and water / hot water storage tanks.

これらの構造体の作製にあたっては、ステンレス鋼の鋼板を溶接によって接合する工程が含まれる場合が多い。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の粒界にCr炭窒化物が生成して、溶接部の粒界にCr欠乏層が形成されることがある。粒界にCr欠乏層が形成されると耐食性が低下する(鋭敏化と呼ばれている耐食性低下現象)。   The production of these structures often includes a step of joining stainless steel plates by welding. However, since ferritic stainless steel has a small solid solubility limit of C and N, Cr carbonitride is generated at the grain boundary of the welded part due to melting and solidification by welding, and a Cr-deficient layer is formed at the grain boundary of the welded part. May be formed. When a Cr-deficient layer is formed at the grain boundary, the corrosion resistance is lowered (corrosion resistance reduction phenomenon called sensitization).

そこで、従来から、C、Nの含有量を低く抑えて炭窒化物が析出しにくくするとともに、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制する方法がとられている。   Therefore, conventionally, the content of C and N is kept low to make it difficult to precipitate carbonitride, and the addition of Ti or Nb, which has a higher affinity for carbon nitrogen than Cr, produces Cr carbonitride. The method of suppressing is taken.

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(耐食性)を向上させた鋼が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a steel in which intergranular corrosion resistance (corrosion resistance) of ferritic stainless steel is improved by adding Ti and Nb in combination.

特許文献2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を改善するための、フェライト系ステンレス鋼が開示されている。   Patent Document 2 discloses a ferritic stainless steel for improving the corrosion resistance of a welded portion with an austenitic stainless steel.

特開昭51−88413号公報JP 51-88413 A 特開2010−202916号公報JP 2010-202916 A

しかし、特許文献1に記載の鋼の場合、同じフェライト系ステンレス鋼を溶接する場合には有効であるが、オーステナイト系ステンレス鋼と溶接する場合には、Cr炭窒化物の生成を完全には抑制できず、耐食性が低下する場合がある。これは、オーステナイト系ステンレス鋼がフェライト系ステンレス鋼と比較して多量のC、Nを含有しているためである。   However, in the case of the steel described in Patent Document 1, it is effective when welding the same ferritic stainless steel, but when welding with austenitic stainless steel, the formation of Cr carbonitride is completely suppressed. It may not be possible and corrosion resistance may be reduced. This is because austenitic stainless steel contains a larger amount of C and N than ferritic stainless steel.

また、特許文献2に記載の鋼の場合、フェライト系ステンレス鋼は、溶融部でのマルテンサイトの生成を抑制しているため、溶接部を加工した際に溶接ビードの表面凹凸が顕著になってしまうという問題がある。   Moreover, in the case of the steel of patent document 2, since ferritic stainless steel has suppressed the production | generation of the martensite in a fusion | melting part, when the welding part is processed, the surface unevenness | corrugation of a weld bead becomes remarkable. There is a problem of end.

従来技術の抱える上記のような問題点に鑑み、本発明は、オーステナイト系ステンレス鋼と溶接を行った後、溶接ビードを含む張り出し成形加工が行われる用途において、溶接ビードにおける加工後の表面性状が優れ、溶接ビードが良好な耐食性を示す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。   In view of the above-mentioned problems of the prior art, the present invention has a surface property after processing in a weld bead in an application in which an overhang forming process including a weld bead is performed after welding with austenitic stainless steel. An object of the present invention is to provide a ferritic stainless steel having excellent corrosion resistance with a weld bead excellent.

本発明では、上記課題を解決するために、オーステナイト系ステンレス鋼とフェライト系ステンレス鋼の溶接部の耐食性および加工性に関して、各種添加元素の影響、溶融部の組織の影響を鋭意研究した。   In the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, the influence of various additive elements and the influence of the structure of the melted part have been intensively studied regarding the corrosion resistance and workability of the welded part of austenitic stainless steel and ferritic stainless steel.

はじめに、溶接部の耐食性に及ぼす添加元素の影響を調査した。   First, the effect of additive elements on the corrosion resistance of welds was investigated.

オーステナイト系ステンレス鋼はフェライト系ステンレス鋼と比較してC、Nの固溶量が大きく、多量のC、Nを含有する。オーステナイト系ステンレス鋼とフェライト系ステンレス鋼を溶接した場合、その溶接の際に形成される溶融部の組織は大部分がフェライト相となることが多い。フェライト相はC、Nの固溶量が小さいため、オーステナイト系ステンレス鋼に含まれていた多量のC、Nの全量は固溶できず、固溶できなかったC、Nが炭窒化物として溶融部の粒界に析出することになる。このとき、Crの炭窒化物が形成されると、その近傍で素地のCr含有量が局所的に減少し、耐食性が低下する。この耐食性の低下を防止する手段として、一般的にはTiやNbといったCrよりもC、Nと結合しやすい元素を添加し、Cr炭窒化物の生成を抑制するという方法がある。本発明では、Nb、Tiに加えてさらにV、Alを添加し、それぞれの添加量を後述の(1)式で規定することで、Cr炭窒化物の生成を抑制し、溶融部の耐食性の低下を防止している。さらに、Cr炭窒化物の生成の抑制手段として、本発明では溶融部の結晶粒界にマルテンサイト相を生成させる。マルテンサイト相の生成は、鋼の成分組成を調整することで制御できる。マルテンサイト相はフェライト相と比較してC、Nの固溶量が大きく、この相が存在することでCr炭窒化物の析出しやすい結晶粒界においてC、Nの固溶量を増加させ、Cr炭窒化物の生成を抑制している。これらの対策により、本発明ではオーステナイト系ステンレス鋼との溶接においてもCr炭窒化物の析出による耐食性の低下が起こりにくいフェライト系ステンレス鋼が得られる。   Austenitic stainless steel has a larger amount of C and N in solid solution than ferritic stainless steel and contains a large amount of C and N. When austenitic stainless steel and ferritic stainless steel are welded, most of the structure of the melted portion formed during the welding often becomes a ferrite phase. Since the ferrite phase has a small amount of solid solution of C and N, the entire amount of C and N contained in the austenitic stainless steel cannot be dissolved, and C and N that cannot be dissolved melt as carbonitride. It precipitates at the grain boundary of the part. At this time, when Cr carbonitride is formed, the Cr content of the substrate is locally reduced in the vicinity thereof, and the corrosion resistance is lowered. As a means for preventing this deterioration in corrosion resistance, there is generally a method of adding elements that are more easily bonded to C and N than Cr, such as Ti and Nb, to suppress the formation of Cr carbonitride. In the present invention, V and Al are further added in addition to Nb and Ti, and the amount of each added is defined by the formula (1) described later, thereby suppressing the formation of Cr carbonitride and the corrosion resistance of the molten part. The decline is prevented. Furthermore, as a means for suppressing the formation of Cr carbonitride, in the present invention, a martensite phase is generated at the crystal grain boundary in the molten part. The formation of the martensite phase can be controlled by adjusting the component composition of the steel. The martensite phase has a larger solid solution amount of C and N than the ferrite phase, and the presence of this phase increases the solid solution amount of C and N at the grain boundary where Cr carbonitride is likely to precipitate, Generation of Cr carbonitride is suppressed. By these measures, in the present invention, a ferritic stainless steel is obtained in which corrosion resistance is not easily lowered by the precipitation of Cr carbonitride even in welding with austenitic stainless steel.

溶接ビードには溶接時の熱影響によりテンパーカラーと呼ばれる酸化皮膜が形成される。このテンパーカラーもまた溶接部の耐食性低下の原因のひとつとなる。そのため、適切な耐食性を得るため、溶接により形成されたテンパーカラーを除去して使用する場合も多い。テンパーカラーの除去方法として、簡便かつ大量処理が可能で複雑な形状にも対応可能という利点から、酸による溶解が採用されることがある。しかし、酸による溶解ではテンパーカラーが完全に除去できず、テンパーカラー中に濃化したSiやAlなどの酸化しやすい元素が素地表面に残る場合がある。そこで、基本成分を0.01質量%のC、0.2質量%のMn、0.02〜0.03質量%のP、0.001〜0.003質量%のS、20質量%のCr、1.5質量%のMo、0.01〜0.04質量%のCu、0.1質量%のNi、0.01質量%のNとし、SiとAlを、0.15質量%のSiと0.03質量%のAlの組み合わせ(0.15Si−0.03Alグループ)、0.20質量%のSiと0.01質量%のAlの組み合わせ(0.20Si−0.01Alグループ)の2通りとして、Nb、Ti、V、Alを種々変更したフェライト系ステンレス鋼の0.8mm冷延焼鈍酸洗板について、溶接部のテンパーカラーを除去した後の耐食性を評価した。これらの0.8mm冷延焼鈍酸洗板は後述の実施例と同様の方法で製作した。評価は、100%ArガスでシールドしてTIG溶接で0.8mm厚みのSUS316L冷延焼鈍板(0.015質量%のC、0.70質量%のSi、1.0質量%のMn、17.6質量%のCr、12.1質量%のNi、2.1質量%のMo、0.020質量%のN)と突合せ溶接を行い、50℃の2質量%弗酸と10質量%硝酸の混合液に1分間浸漬しでテンパーカラーの除去を行った後、30℃の3.5質量%NaCl溶液中で孔食電位を測定することにより行った。結果を(1)式の値を横軸、孔食電位を縦軸として図1に示す(黒丸は0.15Si−0.03Alグループに関し、白丸は0.20Si−0.01Alグループに関する)。0.15Si−0.03Alグループでは(1)式を満たすものは孔食電位が250mV以上で良好な耐食性を示した。しかし、0.20Si−0.01Alグループでは、(1)式を満たす物も含めて孔食電位は200mV以下で耐食性が劣っていた。これらの溶接ビードの表面についてオージェ電子分光法(AES)を用いて成分調査を行ったところ、0.20Si−0.01Alでは、素地表面にSiの残存があった。このため(1)式を満たしても耐食性が向上しなかったと考えられる。さらに後述するようにSiとAlの比を変えた鋼を用いて溶接部のテンパーカラーを酸により除去した後の耐食性を検討し、各成分を適切な範囲とするとともに、Si含有量およびAl含有量がSi≦10Alを満たせば溶接部のテンパーカラーを酸により除去した後に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た。   An oxide film called a temper collar is formed on the weld bead due to the heat effect during welding. This temper collar is also one of the causes of a decrease in the corrosion resistance of the weld. Therefore, in order to obtain appropriate corrosion resistance, the temper collar formed by welding is often removed and used. As a method for removing the temper color, dissolution with an acid may be employed because it can be easily and mass-processed and can cope with a complicated shape. However, the temper color cannot be completely removed by dissolution with an acid, and elements that are easily oxidized such as Si and Al concentrated in the temper color may remain on the surface of the substrate. Therefore, the basic components are 0.01% by mass of C, 0.2% by mass of Mn, 0.02 to 0.03% by mass of P, 0.001 to 0.003% by mass of S, and 20% by mass of Cr. 1.5 mass% Mo, 0.01-0.04 mass% Cu, 0.1 mass% Ni, 0.01 mass% N, and Si and Al, 0.15 mass% Si And 0.03% by mass of Al (0.15Si-0.03Al group), 0.20% by mass of Si and 0.01% by mass of Al (0.20Si-0.01Al group) As a street, the corrosion resistance after removing the temper collar of the welded part was evaluated on a 0.8 mm cold-rolled annealed pickled steel plate of ferritic stainless steel in which Nb, Ti, V, and Al were variously changed. These 0.8 mm cold-rolled annealed pickling plates were produced in the same manner as in the examples described later. The evaluation was made by shielding with 100% Ar gas and SUS316L cold-rolled annealed plate having a thickness of 0.8 mm by TIG welding (0.015 mass% C, 0.70 mass% Si, 1.0 mass% Mn, 17 Butt welding with .6 mass% Cr, 12.1 mass% Ni, 2.1 mass% Mo, 0.020 mass% N), 2 mass% hydrofluoric acid and 10 mass% nitric acid at 50 ° C. After removing the temper color by immersing in the mixed solution for 1 minute, the pitting corrosion potential was measured in a 3.5 mass% NaCl solution at 30 ° C. The results are shown in FIG. 1 with the value of equation (1) as the horizontal axis and the pitting corrosion potential as the vertical axis (the black circle relates to the 0.15Si-0.03Al group, and the white circle relates to the 0.20Si-0.01Al group). In the 0.15Si-0.03Al group, those satisfying the formula (1) exhibited good corrosion resistance at a pitting potential of 250 mV or more. However, in the 0.20Si-0.01Al group, the pitting corrosion potential was 200 mV or less including those satisfying the formula (1), and the corrosion resistance was inferior. When the surface of these weld beads was subjected to component investigation using Auger electron spectroscopy (AES), Si remained on the substrate surface in 0.20Si-0.01Al. For this reason, it is considered that the corrosion resistance was not improved even if the formula (1) was satisfied. Furthermore, as will be described later, the corrosion resistance after removing the temper collar of the weld with an acid using steel with a changed ratio of Si and Al is examined, and each component is within an appropriate range. When the amount satisfies Si ≦ 10Al, a ferritic stainless steel having excellent corrosion resistance was obtained after removing the temper color of the welded portion with an acid.

次に、オーステナイト系ステンレス鋼とフェライト系ステンレス鋼の溶接により形成される溶接部の溶接ビードの加工後の表面性状について検討した。   Next, the surface property after processing of the weld bead of the weld formed by welding austenitic stainless steel and ferritic stainless steel was examined.

溶接部の加工後の表面性状に関しては、溶融部の結晶粒径が粗大であるため、表面凹凸が大きいという問題がある。これについては、結晶粒界に硬いマルテンサイト相が存在するとオレンジピール状の表面凹凸が形成されにくくなるということが、本発明を完成させるにあたって明らかとなった。しかし、マルテンサイト相は硬く、伸びにくい組織であるため、溶接部の加工性を確保するために溶融部におけるマルテンサイト相の生成を適度に抑制する必要がある。そこで、本発明では、マルテンサイトの生成を促進するオーステナイト安定化元素のNi、Cuの添加量とマルテンサイトの生成を抑制するフェライト安定化元素であるAlの添加量を調整して、オーステナイト系ステンレス鋼の溶融部に適度なマルテンサイト相が生成されるようにしている。溶融部の好ましいマルテンサイト相量は0.1〜10%である。   Regarding the surface properties after processing of the welded portion, there is a problem that the surface unevenness is large because the crystal grain size of the melted portion is coarse. With regard to this, it has been clarified in completing the present invention that the presence of a hard martensite phase at the crystal grain boundary makes it difficult to form orange peel-like surface irregularities. However, since the martensite phase is hard and does not stretch easily, it is necessary to moderately suppress the formation of the martensite phase in the melted part in order to ensure the workability of the welded part. Therefore, in the present invention, the austenitic stainless steel is adjusted by adjusting the addition amount of Ni and Cu as austenite stabilizing elements for promoting the formation of martensite and the addition amount of Al as a ferrite stabilizing element for suppressing the formation of martensite. An appropriate martensite phase is generated in the molten part of the steel. The preferred martensite phase content in the melted part is 0.1 to 10%.

さらに、溶融部のフェライト相の結晶粒径および結晶粒界の長さと結晶粒界のマルテンサイト相の粒径が張り出し加工後の表面性状におよぼす影響についてより詳細に検討したところ、フェライト相の結晶粒径が小さく結晶粒界の長さが長いほど結晶粒界のマルテンサイト相がより均一で微細な結晶粒となり、溶融部の張り出し加工後の表面性状がより滑らかになることが明らかとなった。溶融部のフェライト相の結晶粒径の微細化は、0.21%以上のTiの含有により、溶融状態の温度域からTiNが微細に析出する成分とし溶融状態から析出したフェライト相の結晶粒成長を抑制することで達成できる。   Furthermore, when the influence of the grain size of the ferrite phase in the melt zone and the length of the grain boundary and the grain size of the martensite phase on the grain boundary on the surface properties after the extension processing was examined in detail, the ferrite phase crystals It became clear that the smaller the grain size and the longer the grain boundary length, the more uniform and fine crystal grains in the martensite phase of the grain boundary, and the smoother the surface properties after overhanging the melted part. . The refinement of the crystal grain size of the ferrite phase in the melted part is due to the inclusion of 0.21% or more of Ti, and the grain growth of the ferrite phase precipitated from the molten state as a component in which TiN is finely precipitated from the temperature range of the molten state This can be achieved by suppressing.

以上の結果に基づき、本発明は構成される。すなわち本発明は下記の構成を要旨とするものである。   The present invention is configured based on the above results. That is, the present invention is summarized as follows.

[1]質量%で、C:0.001〜0.030%、Si:0.01〜0.25%、Mn:0.01〜0.50%、P:0.05%以下、S:0.01%以下、Cr:18.0〜24.0%、Ni:0.01〜0.20%未満、Mo:0.1〜3.0%、Al:0.01〜1.2%、V:0.01〜0.50%、Cu:0.10%未満、Nb:0.01〜0.50%、Ti:0.01〜0.50%、N:0.001〜0.030%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、下記(1)式および(2)式を満たすことを特徴とするフェライト系ステンレス鋼。
Nb+1.3Ti+0.9V+0.2Al>0.50 (1)
Si≦10Al (2)
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: 0.01 to 0.25%, Mn: 0.01 to 0.50%, P: 0.05% or less, S: 0.01% or less, Cr: 18.0 to 24.0%, Ni: 0.01 to less than 0.20%, Mo: 0.1 to 3.0%, Al: 0.01 to 1.2% V: 0.01-0.50%, Cu: less than 0.10%, Nb: 0.01-0.50%, Ti: 0.01-0.50%, N: 0.001-0. A ferritic stainless steel containing 030%, the balance being Fe and inevitable impurities and satisfying the following formulas (1) and (2).
Nb + 1.3Ti + 0.9V + 0.2Al> 0.50 (1)
Si ≦ 10Al (2)
In addition, the element symbol in a formula represents content (mass%) of each element.

[2]さらに、質量%で、Zr:0.5%以下、W:1.0%以下、REM:0.1%以下、Co:0.3%以下、B:0.01%以下のいずれか1種または2種以上を含有することを特徴とする[1]に記載のフェライト系ステンレス鋼。   [2] Further, any of mass%, Zr: 0.5% or less, W: 1.0% or less, REM: 0.1% or less, Co: 0.3% or less, B: 0.01% or less 1 type or 2 types or more are contained, Ferritic stainless steel as described in [1] characterized by the above-mentioned.

[3]前記Tiの含有量が、質量%で、0.21〜0.50%であることを特徴とする[1]または[2]に記載のフェライト系ステンレス鋼。   [3] The ferritic stainless steel according to [1] or [2], wherein the content of Ti is 0.21 to 0.50% by mass.

本発明のフェライト系ステンレス鋼によれば、オーステナイト系ステンレス鋼との溶接により形成される溶接部の溶接ビードが、優れた耐食性を有し、さらに、加工後の溶接ビードの表面性状も優れる。   According to the ferritic stainless steel of the present invention, the weld bead of the weld formed by welding with the austenitic stainless steel has excellent corrosion resistance, and the surface properties of the weld bead after processing are also excellent.

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 a weld bead.

以下に本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。   Embodiments of the present invention will be described below. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.

本発明のフェライト系ステンレス鋼は、質量%で、C:0.001〜0.030%、Si:0.01〜0.25%、Mn:0.01〜0.50%、P:0.05%以下、S:0.01%以下、Cr:18.0〜24.0%、Ni:0.01〜0.20%未満、Mo:0.1〜3.0%、Al:0.01〜1.2%、V:0.01〜0.50%、Cu:0.10%未満、Nb:0.01〜0.50%、Ti:0.01〜0.50%、N:0.001〜0.030%を含有する成分組成を有する。先ず、成分組成に含まれる各元素について説明する。なお、各元素の含有量を示す%は特に記載しない限り質量%とする。   The ferritic stainless steel of the present invention is, in mass%, C: 0.001 to 0.030%, Si: 0.01 to 0.25%, Mn: 0.01 to 0.50%, P: 0.00. 05% or less, S: 0.01% or less, Cr: 18.0 to 24.0%, Ni: 0.01 to less than 0.20%, Mo: 0.1 to 3.0%, Al: 0.0. 01 to 1.2%, V: 0.01 to 0.50%, Cu: less than 0.10%, Nb: 0.01 to 0.50%, Ti: 0.01 to 0.50%, N: It has a component composition containing 0.001 to 0.030%. First, each element contained in the component composition will be described. In addition, unless otherwise indicated,% which shows content of each element shall be mass%.

C:0.001〜0.030%
C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、C含有量を0.001%以上にする必要がある。C含有量が0.030%を超えると加工性の低下が顕著となる。また、C含有量が0.030%を超えると、Crの炭化物が析出しやすくなり、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含有量は0.001〜0.030%とした。より好ましくは、0.002〜0.018%である。
C: 0.001 to 0.030%
When the C content is large, the strength is improved, and when it is low, the workability is improved. In order to obtain sufficient strength, the C content needs to be 0.001% or more. When the C content exceeds 0.030%, the workability is significantly reduced. On the other hand, when the C content exceeds 0.030%, Cr carbide is likely to precipitate, and the corrosion resistance is likely to be lowered due to local Cr deficiency. Therefore, the C content is set to 0.001 to 0.030%. More preferably, it is 0.002 to 0.018%.

Si:0.01〜0.25%
Siは脱酸に有用な元素である。この効果はSi含有量が0.01%以上で得られる。しかし、本発明の完成にあたって、溶接によって形成されるテンパーカラーを酸によって除去したときに、素地表面にSiが残存し、耐食性が低下することが知見された。したがって、Si含有量は本発明においては少ないほうが好ましい。また、Siはフェライト安定化元素であり、フェライト系ステンレス鋼とオーステナイト系ステンレス鋼とを溶接する際に形成される溶融部の結晶粒界においてマルテンサイト相の生成を抑制する作用がある。Si含有量が0.25%を超えると、溶融部の結晶粒界におけるマルテンサイト相の生成が困難となる。よって、Si含有量は0.01〜0.25%とした。より好ましくは、0.05%〜0.18%である。
Si: 0.01 to 0.25%
Si is an element useful for deoxidation. This effect is obtained when the Si content is 0.01% or more. However, upon completion of the present invention, it has been found that when the temper collar formed by welding is removed with an acid, Si remains on the surface of the substrate and the corrosion resistance decreases. Therefore, the Si content is preferably as low as possible in the present invention. Si is a ferrite stabilizing element and has an action of suppressing the formation of a martensite phase at the crystal grain boundary in the molten part formed when welding ferritic stainless steel and austenitic stainless steel. When the Si content exceeds 0.25%, it becomes difficult to generate a martensite phase at the crystal grain boundary in the molten part. Therefore, the Si content is set to 0.01 to 0.25%. More preferably, it is 0.05% to 0.18%.

Mn:0.01〜0.50%
Mnは、フェライト系ステンレス鋼とオーステナイト系ステンレス鋼とを溶接する際に形成される溶融部の結晶粒界において、マルテンサイト相の生成を促進する効果がある。それによって、溶接ビードの加工後の表面性状を安定させることができる。その効果はMn含有量を0.01%以上にすることで得られる。一方で、過剰のMnの含有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。そこで、Mn含有量は0.50%以下とする。以上より、Mn含有量は0.01〜0.50%とした。より好ましくは、0.08%〜0.40%である。
Mn: 0.01 to 0.50%
Mn has an effect of accelerating the formation of a martensite phase at the crystal grain boundary in the molten part formed when welding ferritic stainless steel and austenitic stainless steel. Thereby, the surface property after processing of the weld bead can be stabilized. The effect is acquired by making Mn content 0.01% or more. On the other hand, the excessive Mn content promotes the precipitation of MnS, which is the starting point of corrosion, and reduces the corrosion resistance. Therefore, the Mn content is 0.50% or less. From the above, the Mn content was set to 0.01 to 0.50%. More preferably, it is 0.08% to 0.40%.

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Pの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P含有量が0.05%超の場合に顕著となる。よって、P含有量は0.05%以下とした。より好ましくは0.04%以下である。さらに好ましくは0.03%以下である。
P: 0.05% or less P is an element inevitably contained in steel, and the excessive P content reduces weldability and easily causes intergranular corrosion. This tendency becomes prominent when the P content exceeds 0.05%. Therefore, the P content is set to 0.05% or less. More preferably, it is 0.04% or less. More 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。S含有量が0.01%を超えると、腐食の起点となるMnSの生成が促進されることにより、耐食性が低下する。よって、S含有量は0.01%以下とした。より好ましくは0.005%以下である。
S: 0.01% or less S is an element inevitably contained in steel. If the S content exceeds 0.01%, the production of MnS, which is the starting point of corrosion, is promoted, resulting in a decrease in corrosion resistance. Therefore, the S content is set to 0.01% or less. More preferably, it is 0.005% or less.

Cr:18.0〜24.0%
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。Cr含有量が18.0%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。一方で、Cr含有量が24.0%を超えると、溶融部の結晶粒界におけるマルテンサイト相の生成を阻害し、加工後の表面凹凸が顕著となる。よって、Crの含有量は18.0〜24.0%とした。より好ましくは、19.0〜22.0%、さらに好ましくは19.0〜21.0%である。
Cr: 18.0 to 24.0%
Cr is the most important element for ensuring the corrosion resistance of stainless steel. If the Cr content is less than 18.0%, sufficient corrosion resistance cannot be obtained in the weld bead in which the surface layer Cr decreases due to oxidation by welding or in the vicinity thereof. On the other hand, if the Cr content exceeds 24.0%, the formation of martensite phase at the crystal grain boundary in the melted part is inhibited, and the surface irregularities after processing become remarkable. Therefore, the content of Cr is set to 18.0 to 24.0%. More preferably, it is 19.0-22.0%, More preferably, it is 19.0-21.0%.

Ni:0.01〜0.20%未満
Niは顕著なオーステナイト安定化元素である。Niの添加によって、フェライト系ステンレス鋼とオーステナイト系ステンレス鋼との溶接の際に形成される溶融部に、マルテンサイト相の生成を促進することができる。本発明では、溶融部の結晶粒界のマルテンサイト相を適度な範囲に収めて溶接ビードの加工性と加工後の表面性状を両立させることが重要である。Ni含有量が0.01%未満では、マルテンサイト相の生成が困難となる。Ni含有量が0.20%以上では、マルテンサイト相の生成が促進されすぎる。よって、Niの含有量は0.01〜0.20%未満とした。より好ましくは、0.02%〜0.16%である。
Ni: 0.01 to less than 0.20% Ni is a remarkable austenite stabilizing element. By adding Ni, it is possible to promote the formation of the martensite phase in the melted portion formed when welding the ferritic stainless steel and the austenitic stainless steel. In the present invention, it is important that both the workability of the weld bead and the surface properties after processing are compatible by keeping the martensite phase at the crystal grain boundary in the melted portion within an appropriate range. When the Ni content is less than 0.01%, it is difficult to generate a martensite phase. When the Ni content is 0.20% or more, the formation of the martensite phase is promoted too much. Therefore, the content of Ni is set to 0.01 to less than 0.20%. More preferably, it is 0.02% to 0.16%.

Mo:0.1〜3.0%
Mo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る。CrとともにMoを含有することによって、その効果はより顕著となる。Moによる耐食性向上効果は0.1%以上の含有で得られる。しかし、その含有量が3.0%を超えると、フェライト系ステンレス鋼とオーステナイト系ステンレス鋼との溶接の際に形成される溶融部へのマルテンサイト相の生成が困難となる。よって、Mo含有量は0.1〜3.0%とした。より好ましくは、0.4〜1.8%である。
Mo: 0.1-3.0%
Mo is an element that promotes repassivation of the passive film and improves the corrosion resistance of stainless steel. The effect becomes more remarkable by containing Mo together with Cr. The effect of improving the corrosion resistance by Mo is obtained with a content of 0.1% or more. However, if the content exceeds 3.0%, it becomes difficult to generate a martensite phase in the molten portion formed during welding of ferritic stainless steel and austenitic stainless steel. Therefore, the Mo content is set to 0.1 to 3.0%. More preferably, it is 0.4 to 1.8%.

Al:0.01〜1.2%
Alは、フェライト系ステンレス鋼とオーステナイト系ステンレス鋼との溶接の際に形成される溶融部において、オーステナイト系ステンレス鋼から供給されるNと結合し、Cr炭窒化物の生成を抑制する元素である。また、Alは、溶融部でのマルテンサイト相の生成を抑制する元素でもある。Al含有量が0.01%以上で、Cr炭窒化物の生成抑制効果が得られる。一方で、Al含有量が1.2%を超えると溶融部にマルテンサイト相を生成することが困難となる。よって、Al含有量は0.01〜1.2%とした。より好ましくは、0.08%超〜1.0%、さらに好ましくは、0.15%超〜0.8%である。なお、本明細書において炭窒化物とは、炭窒化物以外に炭化物および窒化物も含む。
Al: 0.01-1.2%
Al is an element that binds to N supplied from austenitic stainless steel and suppresses the formation of Cr carbonitride in the molten part formed during welding of ferritic stainless steel and austenitic stainless steel. . Al is also an element that suppresses the formation of a martensite phase in the melted part. When the Al content is 0.01% or more, the effect of suppressing the formation of Cr carbonitride is obtained. On the other hand, when the Al content exceeds 1.2%, it becomes difficult to generate a martensite phase in the molten part. Therefore, the Al content is set to 0.01 to 1.2%. More preferably, it is more than 0.08% to 1.0%, and more preferably more than 0.15% to 0.8%. In addition, in this specification, carbonitride includes carbide and nitride in addition to carbonitride.

V:0.01〜0.50%
Vは、フェライト系ステンレス鋼とオーステナイト系ステンレス鋼との溶接の際に形成される溶融部において、オーステナイト系ステンレス鋼からもたらされるC、Nと結合して、Cr炭窒化物による耐食性の低下を抑制する元素である。その効果は、V含有量が0.01%以上で得られる。しかし、V含有量が0.50%を超えると加工性が低下する。よって、V含有量は0.01〜0.50%とした。より好ましくは、0.02〜0.40%である。
V: 0.01 to 0.50%
V is combined with C and N derived from austenitic stainless steel in the molten part formed during welding of ferritic stainless steel and austenitic stainless steel, and suppresses a decrease in corrosion resistance due to Cr carbonitride. Element. The effect is obtained when the V content is 0.01% or more. However, if the V content exceeds 0.50%, the workability decreases. Therefore, the V content is set to 0.01 to 0.50%. More preferably, it is 0.02 to 0.40%.

Cu:0.10%未満
Cuは、上記Cr含有量と上記Mo含有量を満たす本発明のフェライト系ステンレス鋼において、不動態維持電流を増加させて不動態皮膜を不安定とし、耐食性を低下させる作用がある。そのため、Cu含有量は0.10%未満に規制する。
Cu: Less than 0.10% Cu is a ferritic stainless steel of the present invention that satisfies the above Cr content and Mo content, and increases the passive maintenance current to make the passive film unstable and reduce the corrosion resistance. There is an effect. Therefore, the Cu content is restricted to less than 0.10%.

Nb:0.01〜0.50%
NbはC、Nと優先的に結合してNb炭窒化物になるため、Cr炭窒化物の析出による耐食性の低下を抑制する。そのため、Nbは、フェライト系ステンレス鋼とオーステナイト系ステンレス鋼との溶接による耐食性低下を抑制するために重要な元素である。その効果はNb含有量を0.01%以上にすることで得られる。しかし、Nb含有量が0.50%を超えると、熱間強度が増加して熱間圧延の負荷が増大し、製造性が低下する。また、Nb含有量が0.50%を超えると、溶接部の結晶粒界にNb炭窒化物が析出して溶接割れを起こしやすくなる。よって、Nb含有量は0.01〜0.50%とした。より好ましくは、0.07〜0.38%である。
Nb: 0.01 to 0.50%
Since Nb is preferentially combined with C and N to become Nb carbonitride, the deterioration of corrosion resistance due to precipitation of Cr carbonitride is suppressed. Therefore, Nb is an important element for suppressing a decrease in corrosion resistance due to welding between ferritic stainless steel and austenitic stainless steel. The effect is acquired by making Nb content 0.01% or more. However, if the Nb content exceeds 0.50%, the hot strength increases, the hot rolling load increases, and the productivity decreases. On the other hand, when the Nb content exceeds 0.50%, Nb carbonitride precipitates at the crystal grain boundary of the welded portion and easily causes weld cracking. Therefore, the Nb content is set to 0.01 to 0.50%. More preferably, it is 0.07 to 0.38%.

Ti:0.01〜0.50%
TiはC、Nと優先的に結合してTi炭窒化物を形成し、Cr炭窒化物の析出による耐食性の低下を抑制する。本発明では、Tiは、オーステナイト系ステンレス鋼との溶接による耐食性低下を抑制するために重要な元素である。その効果は、Ti含有量が0.01%以上で得られる。さらに、Ti含有量が0.21%以上になると、TiNの析出により溶融部の結晶粒界の長さを増加させ、溶融部の結晶粒界に形成されるマルテンサイト相の粒径を均一化し、溶融部の張り出し加工後の表面性状を向上させる効果もある。しかし、Ti含有量が0.50%を超え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の含有量は0.01〜0.50%とした。好ましくは、0.07〜0.38%である。さらに好ましくは0.21〜0.35%である。最も好ましくは0.23〜0.33%である。
Ti: 0.01 to 0.50%
Ti preferentially bonds with C and N to form Ti carbonitride, and suppresses a decrease in corrosion resistance due to precipitation of Cr carbonitride. In the present invention, Ti is an important element for suppressing a decrease in corrosion resistance due to welding with austenitic stainless steel. The effect is obtained when the Ti content is 0.01% or more. Further, when the Ti content is 0.21% or more, the length of the crystal grain boundary in the molten part is increased by precipitation of TiN, and the grain size of the martensite phase formed in the crystal grain boundary in the molten part is made uniform. There is also an effect of improving the surface properties after the overhang processing of the melted part. However, when the Ti content exceeds 0.50%, the workability deteriorates, and the Ti carbonitride becomes coarse and causes surface defects. Therefore, the Ti content is set to 0.01 to 0.50%. Preferably, it is 0.07 to 0.38%. More preferably, it is 0.21 to 0.35%. Most preferably, it is 0.23 to 0.33%.

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り、固溶強化により鋼の強度を上昇させる効果がある。その効果はN含有量が0.001%以上で得られる。しかし、Crの窒化物が析出した場合には、耐食性が低下する。このため、N含有量は0.030%以下が適当である。よって、N含有量は0.001〜0.030%とした。好ましくは、0.002〜0.018%である。
N: 0.001 to 0.030%
N is an element that is inevitably contained in steel like C, and has the effect of increasing the strength of the steel by solid solution strengthening. The effect is obtained when the N content is 0.001% or more. However, when Cr nitride precipitates, the corrosion resistance decreases. For this reason, the N content is suitably 0.030% or less. Therefore, the N content is set to 0.001 to 0.030%. Preferably, it is 0.002 to 0.018%.

また、本発明においては、上記の必須成分について、下記(1)式、(2)式を満たすことが必要である。
Nb+1.3Ti+0.9V+0.2Al>0.50 (1)
Si≦10Al (2)
なお、式中の元素記号は各元素の含有量(質量%)を表わす。
In the present invention, the above essential components must satisfy the following formulas (1) and (2).
Nb + 1.3Ti + 0.9V + 0.2Al> 0.50 (1)
Si ≦ 10Al (2)
In addition, the element symbol in a formula represents content (mass%) of each element.

Nb+1.3Ti+0.9V+0.2Al>0.50
TiやNbはC、Nの安定化元素である。本発明を完成するにあたって、フェライト系ステンレス鋼とオーステナイト系ステンレス鋼との溶接により形成される溶接部に含まれるCr炭窒化物の生成抑制に、AlやVも有効であることが見出された。フェライト系ステンレス鋼とオーステナイト系ステンレス鋼との溶接により形成される溶接部の溶接ビードの耐食性を良好とするためには、Nb+1.3Ti+0.9V+0.2Alを0.50超とする必要がある。以上よりNb+1.3Ti+0.9V+0.2Alは0.50超とした。
Nb + 1.3Ti + 0.9V + 0.2Al> 0.50
Ti and Nb are C and N stabilizing elements. In completing the present invention, it has been found that Al and V are also effective in suppressing the formation of Cr carbonitride contained in the weld formed by welding ferritic stainless steel and austenitic stainless steel. . In order to improve the corrosion resistance of the weld bead of the weld formed by welding the ferritic stainless steel and the austenitic stainless steel, Nb + 1.3Ti + 0.9V + 0.2Al needs to be more than 0.50. From the above, Nb + 1.3Ti + 0.9V + 0.2Al was set to more than 0.50.

Si≦10Al
Si、Alはともにテンパーカラーに濃化する元素である。本発明を完成するにあたって、酸によるテンパーカラーの除去後の表面の元素濃化と耐食性の関係を調査したところ、Siの濃化が顕著であった場合に、溶接ビードの耐食性が低下することを明らかにした。鋼に含まれるSi含有量がAl含有量の10倍を超えると、テンパーカラー除去後の表面のSi濃化が顕著となる。よって、Si≦10Alとした。好ましくは、Si≦Alである。
Si ≦ 10Al
Si and Al are both elements concentrated in a temper color. In completing the present invention, the relationship between the element concentration on the surface after removal of the temper color with acid and the corrosion resistance was investigated, and when the concentration of Si was significant, the corrosion resistance of the weld bead decreased. Revealed. When the Si content contained in the steel exceeds 10 times the Al content, the Si concentration on the surface after temper color removal becomes significant. Therefore, Si ≦ 10Al. Preferably, Si ≦ Al.

以上の必須成分の他に、本発明のフェライト系ステンレス鋼は、以下の元素を必要に応じて含有してもよい。   In addition to the above essential components, the ferritic stainless steel of the present invention may contain the following elements as necessary.

Zr:0.5%以下
ZrはC、Nと結合して、鋭敏化を抑制する効果がある。その効果はZr含有量を0.01%以上にすることで得られる。しかし、Zrの過剰の含有は加工性を低下させる。また、Zr含有量の増加は製造コストの増大を招く。よって、Zr含有量は0.5%以下とした。
Zr: 0.5% or less Zr combines with C and N and has an effect of suppressing sensitization. The effect is acquired by making Zr content 0.01% or more. However, excessive inclusion of Zr reduces workability. In addition, an increase in the Zr content causes an increase in manufacturing cost. Therefore, the Zr content is set to 0.5% or less.

W:1.0%以下
WはMoと同様に耐食性を向上する効果がある。その効果はW含有量を0.01%以上にすることで得られる。しかし、Wの過剰の含有は強度を上昇させ、製造性(加工性)を低下させる。よって、W含有量は1.0%以下とした。
W: 1.0% or less W, like Mo, has an effect of improving corrosion resistance. The effect is acquired by making W content 0.01% or more. However, excessive inclusion of W increases strength and decreases manufacturability (workability). Therefore, the W content is set to 1.0% 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、溶接の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REM含有量が0.0001%以上で得られる。しかし、過剰のREMの含有は酸洗性などの製造性を低下させる。また、REM含有量の増加は製造コスト増大を招く。よってREMの含有量は0.1%以下とした。
REM: 0.1% or less REM improves oxidation resistance, suppresses the formation of oxide scale, and suppresses the formation of a Cr-deficient region immediately below the temper collar of the weld. The effect is obtained when the REM content is 0.0001% or more. However, the inclusion of excess REM reduces the productivity such as pickling. Further, an increase in the REM content causes an increase in manufacturing cost. Therefore, the content of REM is set to 0.1% or less.

Co:0.3%以下
Coは靭性を向上させる元素である。その効果はCo含有量が0.001%以上で得られる。しかし、過剰のCoの含有は製造性を低下させる。よってCo含有量は0.3%以下とした。
Co: 0.3% or less Co is an element that improves toughness. The effect is obtained when the Co content is 0.001% or more. However, excessive Co content reduces the manufacturability. Therefore, the Co content is set to 0.3% or less.

B:0.01%以下
Bは二次加工脆性を改善する元素である。その効果を得るためには、B含有量を0.0001%以上にすることが適当である。しかし、過剰のB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含有量は0.01%以下とした。
B: 0.01% or less B is an element that improves secondary work brittleness. In order to obtain the effect, it is appropriate that the B content is 0.0001% or more. However, addition of excess B causes a decrease in ductility due to solid solution strengthening. Therefore, the B content is set to 0.01% or less.

フェライト系ステンレス鋼とオーステナイト系ステンレス鋼を溶接すると、溶融部にマルテンサイト相が形成される場合がある。本発明ではこのマルテンサイト相を適度に結晶粒界に生成させ、溶接部の溶接ビードの加工後の表面性状を向上している。溶融部のマルテンサイト相が面積率で0.1%未満では、結晶粒界のマルテンサイト相による、加工後の表面凹凸を低減する効果が得られない場合がある。溶融部のマルテンサイト相の面積率が10%を超えると、マルテンサイト相が多くなりすぎて溶接ビードの加工性が低下する場合がある。よって、溶融部のマルテンサイト相の面積率は0.1〜10%が好ましい。より好ましくは1〜8%である。なお、実施例に示す溶接ビードの断面観察により、溶融部に形成されたマルテンサイト相の面積率を評価することができる。   When ferritic stainless steel and austenitic stainless steel are welded, a martensite phase may be formed in the molten part. In the present invention, the martensite phase is appropriately generated at the grain boundaries, and the surface properties after processing of the weld bead in the welded portion are improved. If the martensite phase in the melted part is less than 0.1% in area ratio, the effect of reducing surface irregularities after processing due to the martensite phase at the crystal grain boundary may not be obtained. If the area ratio of the martensite phase in the melted portion exceeds 10%, the martensite phase may increase so that the workability of the weld bead may deteriorate. Therefore, the area ratio of the martensite phase in the molten part is preferably 0.1 to 10%. More preferably, it is 1 to 8%. In addition, the area ratio of the martensite phase formed in the fusion | melting part can be evaluated by cross-sectional observation of the weld bead shown in an Example.

本発明のステンレス鋼はどのような製造方法を用いてもよいが、好適な製造方法の一例を以下に示す。   Although any manufacturing method may be used for the stainless steel of the present invention, an example of a preferable manufacturing method is shown below.

上記成分組成のステンレス鋼を1100℃〜1300℃に加熱後、仕上温度を700℃〜1000℃、巻取温度を500℃〜850℃として板厚2.0mm〜5.0mmになるように熱間圧延を施す。こうして作製した熱間圧延鋼帯を800℃〜1200℃の温度で焼鈍し酸洗を行い、次に、冷間圧延を行い、700℃〜1100℃の温度で冷延板焼鈍を行う。冷延板焼鈍後には酸洗を行い、スケールを除去する。スケール除去後にスキンパス圧延を行ってもよい。   After heating the stainless steel having the above composition to 1100 ° C. to 1300 ° C., the finishing temperature is 700 ° C. to 1000 ° C., the winding temperature is 500 ° C. to 850 ° C., and the plate thickness is 2.0 mm to 5.0 mm. Roll. The hot-rolled steel strip thus produced is annealed at a temperature of 800 ° C. to 1200 ° C. and pickled, and then cold-rolled and cold-rolled sheet annealed at a temperature of 700 ° C. to 1100 ° C. After cold-rolled sheet annealing, pickling is performed to remove scale. Skin pass rolling may be performed after removing the scale.

なお、溶接ビードの耐食性を確保するためには、上記の通り、Cuの含有量を0.10%未満に抑制することが必須要件である。通常の溶製方法では不可避的不純物として混入するCuの含有量が0.10%以上となる場合があるため、Cuの混入を厳しく制限する溶製方法をとらなければならない。具体的にはスクラップを使わないか、スクラップを使う場合は、スクラップのCu含有量を分析してスクラップのCu総量を制御して使用する。さらに、Cuを含む鋼種を溶製した直後には溶鋼を溶製しないなどの方法を採用する必要がある。   In order to ensure the corrosion resistance of the weld bead, as described above, it is an essential requirement to suppress the Cu content to less than 0.10%. In a normal melting method, the content of Cu mixed as an unavoidable impurity may be 0.10% or more, so a melting method that severely limits the mixing of Cu must be taken. Specifically, when scrap is not used or when scrap is used, the Cu content of the scrap is analyzed to control the total amount of Cu in the scrap. Furthermore, it is necessary to adopt a method such as not melting the molten steel immediately after melting the steel type containing Cu.

以下、実施例に基づいて本発明を説明する。   Hereinafter, the present invention will be described based on examples.

表1に示すステンレス鋼を真空溶製し、1200℃に加熱したのち、仕上温度を700℃〜1000℃、巻取温度を500℃〜850℃として板厚4mmまで熱間圧延し、850〜1050℃の範囲で焼鈍し、酸洗によりスケールを除去した。さらに、板厚0.8mmまで冷間圧延し、800℃〜1000℃の範囲で焼鈍し、酸洗を行い、供試材とした。   Stainless steel shown in Table 1 was melted in vacuum and heated to 1200 ° C., then hot rolled to a plate thickness of 4 mm at a finishing temperature of 700 ° C. to 1000 ° C. and a winding temperature of 500 ° C. to 850 ° C., 850 to 1050 Annealing was performed in the range of ° C., and the scale was removed by pickling. Furthermore, it cold-rolled to plate thickness 0.8mm, annealed in the range of 800 degreeC-1000 degreeC, pickled, and it was set as the test material.

酸によりスケールを除去した溶接部の溶接ビードの耐食性を評価するため、作製した供試材を用いて板厚0.8mmのSUS316L冷延焼鈍板(0.015質量%のC、0.70質量%のSi、1.0質量%のMn、17.6質量%のCr、12.1質量%のNi、2.1質量%のMo、0.020質量%のN)とのTIG溶接を行った。溶接電流は100A、溶接速度60cm/minとし、SUS316Lの溶け込み比率が50%となるように電極位置を調整した。シールドガスは、100%の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4mmであった。溶接ビードの断面を、王水によりエッチングし、溶接ビードのマルテンサイト相の割合を面積率で求めた。結果を表2に示す。   In order to evaluate the corrosion resistance of the weld bead of the weld part from which the scale has been removed by acid, a SUS316L cold-rolled annealed plate having a thickness of 0.8 mm (0.015 mass% C, 0.70 mass) was used. % Si, 1.0% by mass Mn, 17.6% by mass Cr, 12.1% by mass Ni, 2.1% by mass Mo, 0.020% by mass N) It was. The electrode position was adjusted such that the welding current was 100 A, the welding speed was 60 cm / min, and the penetration ratio of SUS316L was 50%. As the shielding gas, 100% Ar gas was used at a flow rate of 15 L / min. The width of the front side weld bead was approximately 4 mm. The cross section of the weld bead was etched with aqua regia, and the ratio of the martensite phase of the weld bead was determined by area ratio. The results are shown in Table 2.

溶接後、50℃の2質量%弗酸と10質量%硝酸の混合液に1分間浸漬し、溶接部のテンパーカラーを除去した。得られた供試材から溶接ビードを含む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、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。参照電極は飽和カロメル電極を用いた。それ以外の測定方法はJIS G 0577に準拠した。3回の測定の平均を孔食電位Vc’100として表2に示す。本発明例ではいずれも孔食電位V’c100が250mV以上となり、SUS316Lとの間の溶接ビードにおいて良好な耐食性を示した。比較例であるNo.35〜No.37、No.39、No.41〜No.45、No.47、No.48は、成分または(1)式、(2)式のいずれかが本発明の範囲から外れるため、溶接ビードの孔食電位が250mV未満となり、耐食性が不良となった。   After welding, it was immersed in a mixed solution of 2% by mass hydrofluoric acid and 10% by mass nitric acid at 50 ° C. for 1 minute to remove the temper collar at the welded part. A 20 mm square test piece including a weld bead was taken from the obtained test material, covered with a sealing material leaving a 10 mm square measurement surface, and pitting potential was measured in a 3.5 mass% NaCl solution at 30 ° C. It was measured. The specimen was not polished or passivated. A saturated calomel electrode was used as the reference electrode. The other measuring methods were based on JIS G 0577. The average of the three measurements is shown in Table 2 as the pitting potential Vc′100. In all examples of the present invention, the pitting potential V'c100 was 250 mV or more, and good corrosion resistance was exhibited in the weld bead between SUS316L. No. which is a comparative example. 35-No. 37, no. 39, no. 41-No. 45, no. 47, no. No. 48, the component or any of the formulas (1) and (2) is out of the scope of the present invention, so that the pitting corrosion potential of the weld bead is less than 250 mV and the corrosion resistance is poor.

溶接部の加工後の表面性状を評価するため、溶接ビードを含む位置で張り出し加工を行った。耐食性評価と同様の方法でSUS316LとのTIG溶接を行った供試材から、溶接ビードを中心にして100mm角の試験片を採取し、酸によるテンパーカラーの除去を行ったのち、張り出し高さ8mmまで溶接ビードを頂点とした張り出し加工を行った。パンチ直径は20mm、締付け圧力は10kNとした。パンチとダイスに接触する面にはグラファイトグリースを塗布した。表面の割れの有無や形状について、目視により良否を判定した。割れやしわ、オレンジピールが確認されなかったものを◎、わずかにしわやオレンジピールの発生したものを○、割れや顕著なしわが確認されたものを×と判定した。結果を表2に示す。本発明例では割れや顕著なしわ、オレンジピールなどは確認できず、さらにTiが0.21以上である本発明例ではより良好な表面性状を示した。比較例であるNo.34、No.35、No.38、No.40、No.44、No.46は、本発明の成分から外れたため、張り出し加工後の溶接ビードの表面に顕著なしわやオレンジピールが確認でき、表面性状が不良となった。   In order to evaluate the surface properties after processing of the welded portion, overhang processing was performed at a position including the weld bead. A specimen of 100 mm square centered on the weld bead was sampled from the test material TIG welded to SUS316L by the same method as the corrosion resistance evaluation, and after removing the temper collar with acid, the overhang height was 8 mm. The overhanging process was performed with the weld bead at the top. The punch diameter was 20 mm and the clamping pressure was 10 kN. Graphite grease was applied to the surface in contact with the punch and die. The presence or absence of cracks on the surface and the shape were judged by visual inspection. The case where cracks, wrinkles and orange peel were not confirmed was evaluated as ◎, the case where slight wrinkles and orange peel were generated was evaluated as ○, and the case where cracks and remarkable wrinkles were confirmed was evaluated as ×. The results are shown in Table 2. In the example of the present invention, cracks, remarkable wrinkles, orange peel and the like could not be confirmed, and in the example of the present invention in which Ti was 0.21 or more, better surface properties were exhibited. No. which is a comparative example. 34, no. 35, no. 38, no. 40, no. 44, no. Since No. 46 was excluded from the components of the present invention, remarkable wrinkles and orange peel could be confirmed on the surface of the weld bead after the overhanging process, and the surface properties were poor.

特に、Tiを0.21%以上含有したNo.1〜7、9〜11、13〜18、21〜23および26〜33では、溶融部の張り出し加工後の表面性状が優れていた。   In particular, No. containing 0.21% or more of Ti. In 1-7, 9-11, 13-18, 21-23, and 26-33, the surface property after the extending process of a fusion | melting part was excellent.

Figure 0006354772
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本発明によれば、オーステナイト系ステンレス鋼との溶接を行い、溶接ビードを含む張り出し成型加工が行われる用途において、溶接ビードにおける加工後の表面性状が優れ、良好な耐食性を示す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、オーステナイト系ステンレス鋼との溶接によって構造体の作製が行われる用途、たとえば、電気温水器の貯湯用缶体材料、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, a ferritic stainless steel having excellent corrosion resistance and excellent surface properties after processing in a weld bead is used in applications where welding with austenitic stainless steel is performed and an overhang forming process including a weld bead is performed. can get.
Ferritic stainless steel obtained in the present invention is used for the production of structures by welding with austenitic stainless steel, for example, for canned materials for hot water storage of electric water heaters, fittings, ventilation openings, ducts, etc. Suitable for application to materials and the like.

Claims (3)

質量%で、C:0.001〜0.030%、Si:0.01〜0.18%、Mn:0.01〜0.28%、P:0.05%以下、S:0.01%以下、Cr:18.0〜24.0%、Ni:0.01〜0.20%未満、Mo:0.1〜3.0%、Al:0.01〜1.2%、V:0.01〜0.50%、Cu:0.10%未満、Nb:0.01〜0.50%、Ti:0.01〜0.50%、N:0.001〜0.030%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、
下記(1)式および(2)式を満たすことを特徴とするフェライト系ステンレス鋼。
Nb+1.3Ti+0.9V+0.2Al>0.50 (1)
Si≦10Al (2)
なお、式中の元素記号は各元素の含有量(質量%)を表わす。
In mass%, C: 0.001 to 0.030%, Si: 0.01 to 0.18% , Mn: 0.01 to 0.28% , P: 0.05% or less, S: 0.01 % Or less, Cr: 18.0 to 24.0%, Ni: 0.01 to less than 0.20%, Mo: 0.1 to 3.0%, Al: 0.01 to 1.2%, V: 0.01 to 0.50%, Cu: less than 0.10%, Nb: 0.01 to 0.50%, Ti: 0.01 to 0.50%, N: 0.001 to 0.030% Containing, the balance consisting of Fe and inevitable impurities,
Ferritic stainless steel characterized by satisfying the following formulas (1) and (2).
Nb + 1.3Ti + 0.9V + 0.2Al> 0.50 (1)
Si ≦ 10Al (2)
In addition, the element symbol in a formula represents content (mass%) of each element.
さらに、質量%で、Zr:0.5%以下、W:1.0%以下、REM:0.1%以下、Co:0.3%以下、B:0.01%以下のいずれか1種または2種以上を含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。   Furthermore, any one of mass%, Zr: 0.5% or less, W: 1.0% or less, REM: 0.1% or less, Co: 0.3% or less, B: 0.01% or less Or the ferritic stainless steel of Claim 1 containing 2 or more types. 前記Tiの含有量が、質量%で、0.21〜0.50%であることを特徴とする請求項1または2に記載のフェライト系ステンレス鋼。   The ferritic stainless steel according to claim 1 or 2, wherein the Ti content is 0.21 to 0.50% by mass.
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