JP6961518B2 - Ferrite / austenite two-phase stainless steel plate for tank band and tank band and spot welding method using this - Google Patents

Ferrite / austenite two-phase stainless steel plate for tank band and tank band and spot welding method using this Download PDF

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Description

本発明は、特に自動車の燃料部品を締結するために使用するタンクバンドへの適用に有効なスポット溶接性に優れたフェライト相とオーステナイト相から成る2相ステンレス鋼板およびこれを用いたタンクバンドならびにスポット溶接方法に関するものである。 The present invention is a two-phase stainless steel plate composed of a ferrite phase and an austenite phase having excellent spot weldability, which is particularly effective for application to a tank band used for fastening fuel parts of an automobile, and a tank band and spot using the same. It relates to a welding method.

近年、排気ガス規制の強化が更に強まる他、燃費性能の向上やダウンサイジング等の動きから自動車の車体軽量化が進められており、各部材の薄肉化が急務である。自動車の締結部品であるフランジ、ブラケット、ステー、タンクバンドには主に鉄系材料が使用されており、ステンレス鋼の場合フェライト系ステンレス鋼板が適用される場合が多い。これらの部品は各種排気部品や燃料部品等を車体と結合するためのものであり、自動車走行時の振動、衝突時の衝撃、排気管を流れる排気ガスによる熱環境に耐える必要があり、高い信頼性が求められる。また、各部品は溶接によって結合されることが多く、溶接部の靭性および高強度が要求される。例えばステンレス製の燃料系部品の場合、燃料タンクを支持するタンクバンドへの高耐食フェライト系ステンレス鋼板であるSUS436L(17%Cr−0.2%Ti−1%Mo)の適用が特許文献1〜3に開示されている。しかしながら、該鋼は低炭素・窒素成分に起因してフェライト単相組織を有することから、部品を溶接した際に溶接組織が粗大化してしまい、靭性や強度が低下する課題があった。また、素材の引張強度が450MPa程度であるため、所定の締結力を得るためには2mm以上の板厚とする必要があった。車体の軽量化を進めるためには、タンクバンドのような締結部品に対しても薄肉化を行う必要があるが、燃料タンクは重要保安部品であるため、これを支持するタンクバンドには極めて高い信頼性、強度が必要であり、従来の材料を用いる限り薄肉化は困難であった。 In recent years, in addition to the tightening of exhaust gas regulations, the weight reduction of automobile bodies has been promoted due to the improvement of fuel efficiency and the movement of downsizing, and there is an urgent need to reduce the thickness of each member. Iron-based materials are mainly used for flanges, brackets, stays, and tank bands that are fastening parts of automobiles, and in the case of stainless steel, ferrite-based stainless steel plates are often applied. These parts are for connecting various exhaust parts and fuel parts to the vehicle body, and must withstand the thermal environment caused by vibrations during vehicle driving, impacts during collisions, and exhaust gas flowing through the exhaust pipe, and are highly reliable. Sex is required. In addition, each part is often joined by welding, and the toughness and high strength of the welded portion are required. For example, in the case of stainless steel fuel-based parts, the application of SUS436L (17% Cr-0.2% Ti-1% Mo), which is a highly corrosion-resistant ferritic stainless steel plate, to the tank band supporting the fuel tank is Patent Documents 1 to 1. It is disclosed in 3. However, since the steel has a ferrite single-phase structure due to the low carbon / nitrogen component, there is a problem that the welded structure becomes coarse when the parts are welded, and the toughness and strength are lowered. Further, since the tensile strength of the material is about 450 MPa, it is necessary to make the plate thickness 2 mm or more in order to obtain a predetermined fastening force. In order to reduce the weight of the vehicle body, it is necessary to thin the fastener parts such as the tank band, but since the fuel tank is an important safety part, it is extremely expensive for the tank band that supports it. Reliability and strength are required, and thinning has been difficult as long as conventional materials are used.

一方、フェライト相とオーステナイト相から成る2相ステンレス鋼板は、耐食性に優れているとともに、微細組織であるため高強度であることから、化学プラントなど広範囲に使用されている。近年では省合金2相ステンレス鋼板が家電、各種構造物、自動車、二輪車および鉄道等の輸送機器への適用も進められている。従来の代表的な2相ステンレス鋼は、SUS329J4L(25%Cr−7%Ni−3%Mo−0.1%N)に代表される高Ni、Mo含有であったが、最近ではNi量を低減したり、Moを含有しない省合金フェライト・オーステナイト2相ステンレス鋼が開発され、種々の分野に適用されつつある。このような省Ni、Mo含有鋼は、MnやNを添加することでオーステナイト量の調整や耐食性の確保が成されており、SUS304(18%Cr−8%Ni)やSUS316(18%Cr−10%Ni−2%Mo)の代替としても期待されている。 On the other hand, a two-phase stainless steel sheet composed of a ferrite phase and an austenite phase is widely used in chemical plants and the like because it has excellent corrosion resistance and high strength due to its fine structure. In recent years, alloy-saving duplex stainless steel sheets have been applied to home appliances, various structures, automobiles, motorcycles, railways, and other transportation equipment. Conventional typical duplex stainless steels contain high Ni and Mo represented by SUS329J4L (25% Cr-7% Ni-3% Mo-0.1% N), but recently the amount of Ni has been increased. Alloy-saving ferrite / austenite two-phase stainless steels that are reduced or do not contain Mo have been developed and are being applied to various fields. In such Ni- and Mo-containing steels, the amount of austenite is adjusted and corrosion resistance is ensured by adding Mn and N, and SUS304 (18% Cr-8% Ni) and SUS316 (18% Cr-) are used. It is also expected as an alternative to 10% Ni-2% Mo).

特許文献4には、成分の他に形状アスペクトやオーステナイト粒の面積率等を所定の範囲にすることで成形性に優れるフェライト・オーステナイト系ステンレス鋼板の技術が開示されている。特許文献5、6にはオーステナイト相の面積率の他、集合組織や粒径を規定することで成形性に優れた2相ステンレス鋼板を得る技術が開示されている。更に、特許文献7には溶接熱影響部の耐食性と靭性が良好な省合金二相ステンレス鋼板を得ることが開示されている。しかしながら板厚が10mm以上の厚鋼板に対する大入熱溶接(サブマージアーク溶接)を前提とした技術であり、自動車締結部品に使用される薄鋼板の靭性や耐疲労強度に関する知見はなかった。特に自動車燃料タンクを支持するタンクバンドはスポット溶接で結合される場合が多い。 Patent Document 4 discloses a technique for a ferrite-austenitic stainless steel sheet having excellent formability by setting the shape aspect, the area ratio of austenitic grains, and the like in addition to the components within a predetermined range. Patent Documents 5 and 6 disclose a technique for obtaining a two-phase stainless steel sheet having excellent formability by defining an texture and a particle size in addition to the area ratio of the austenite phase. Further, Patent Document 7 discloses that an alloy-saving duplex stainless steel sheet having good corrosion resistance and toughness of a weld heat affected zone can be obtained. However, this technology is premised on large heat input welding (submerged arc welding) for thick steel sheets with a plate thickness of 10 mm or more, and there is no knowledge about the toughness and fatigue resistance of thin steel sheets used for automobile fastening parts. In particular, tank bands that support automobile fuel tanks are often joined by spot welding.

特開2006−144040号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-144040 特開2004−330993号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-330993 特許第3941762号公報Japanese Patent No. 3941762 特許第5869922号公報Japanese Patent No. 5869922 特開2017−88945号公報JP-A-2017-88945 特許第6140856号公報Japanese Patent No. 6140856 特許第5345070号公報Japanese Patent No. 5345070

本発明は、高価な合金元素に頼らず、フェライト・オーステナイト2相ステンレス鋼板のスポット溶接部の強度、靭性を安定的に発現させることができる、タンクバンド用フェライト・オーステナイト2相ステンレス鋼板およびこれを用いたタンクバンドならびにスポット溶接方法を提供することを課題とする。 The present invention provides a ferrite austenite two-phase stainless steel plate for tank bands, which can stably develop the strength and toughness of the spot weld of the ferrite austenite two-phase stainless steel plate without relying on expensive alloying elements. An object of the present invention is to provide a tank band and a spot welding method used.

上記課題を解決するために、本発明ではスポット溶接部の強度や靭性を満足するために、鋼成分や組織学的検討ならびにスポット溶接条件の研究を行った。そして、本発明者らはフェライト・オーステナイト2相ステンレス鋼板のスポット溶接におけるナゲット形成ならびにその機械的特性について詳細に調査した。そして、かかる目的を達成すべく種々の検討を重ねた結果、以下の知見を得た。 In order to solve the above problems, in the present invention, in order to satisfy the strength and toughness of the spot welded portion, the steel composition, histological study, and the study of the spot welded conditions were carried out. Then, the present inventors investigated in detail the nugget formation in spot welding of a ferrite austenite two-phase stainless steel sheet and its mechanical properties. As a result of repeated studies to achieve this purpose, the following findings were obtained.

本発明者らは,省合金2相ステンレス鋼板において、スポット溶接のナゲット形状の安定化のために鋼成分を調整するとともに電気抵抗率を規定することによって優れたスポット溶接性が得られることを知見した。スポット溶接とは、2枚の素材を電極棒で加圧しつつ電流を流し、接触面の抵抗熱により素材内部で金属が溶解凝固して接合する手法であり、タンクバンドの結合に多用される。素材で溶解凝固した溶接部をナゲットと呼ぶ。スポット溶接はアーク溶接に比べて溶接温度が低く、溶接による変形や残留応力が小さい長所があるが、接触面での発熱が電気抵抗によるものであるため、素材の電気抵抗が重要になる。また、材質によって電極を押し付ける加圧力、電流値、通電時間を変える必要があり、適正な溶接条件にしないと必要な強度が出ない他、接合界面で脆性的に剥離する課題がある。本発明では、接触面での発熱を効率的に行い、適正なナゲット形状を得るためにタンクバンド用素材の電気抵抗率を0.7μΩm以上として規定する。本発明の材料の用途は自動車を主体とするタンクバンドであり、スポット溶接部にはせん断および剥離応力が作用する。その際に接合界面で脆性的に破壊する界面破壊が生じると溶接部の信頼性が得られない。またそれぞれの破断荷重を所定の荷重まで耐えられるようにする必要がある。本発明では鋼成分、電気抵抗率およびスポット溶接条件により適正なナゲット形状、スポット溶接強度を得ることを可能にし、従来の鋼に比べて薄肉軽量化に寄与するタンクバンドを提供することに成功した。 The present inventors have found that excellent spot weldability can be obtained in alloy-saving duplex stainless steel sheets by adjusting the steel composition and defining the electrical resistivity in order to stabilize the spot weld nugget shape. bottom. Spot welding is a method in which an electric current is passed while pressurizing two materials with an electrode rod, and the metal melts and solidifies inside the materials due to the resistance heat of the contact surface to join them, and is often used for bonding tank bands. The weld that is melted and solidified with the material is called a nugget. Spot welding has the advantages of lower welding temperature than arc welding and less deformation and residual stress due to welding, but since the heat generated on the contact surface is due to electrical resistance, the electrical resistance of the material is important. Further, it is necessary to change the pressing force for pressing the electrode, the current value, and the energizing time depending on the material, and the required strength cannot be obtained unless the welding conditions are appropriate, and there is a problem that the electrode is brittlely peeled off at the bonding interface. In the present invention, the electrical resistivity of the tank band material is defined as 0.7 μΩm or more in order to efficiently generate heat on the contact surface and obtain an appropriate nugget shape. The material of the present invention is used mainly for automobiles, and shear and peel stress act on spot welds. At that time, if the interface fracture occurs brittlely at the joint interface, the reliability of the welded portion cannot be obtained. In addition, it is necessary to be able to withstand each breaking load up to a predetermined load. In the present invention, it is possible to obtain an appropriate nugget shape and spot welding strength according to the steel composition, electrical resistivity and spot welding conditions, and succeeded in providing a tank band that contributes to thinning and weight reduction as compared with conventional steel. ..

本発明は上記知見に基づいて完成したもので、その発明の要旨は、次の通りのものである。
(1)質量%にて、C:0.001〜0.05%、Si:0.01〜1.0%、Mn:2〜5%、P≦0.05%、S≦0.005%、Ni:0.1〜6.0%、Cr:15.0〜23.0%、Mo:0.01〜1.0%、Cu:0.01〜2.0%、N:0.005〜0.30%、B:0.0005〜0.0100%、Al:0.01〜0.5%、V:0.01〜0.50%、Ca:0.0002〜0.0100%、O:0.0001〜0.0100%、Mg:0.0002〜0.0100%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、フェライト相とオーステナイト相の2相組織を示し、電気抵抗率が0.7μΩm以上であることを特徴とするタンクバンド用フェライト・オーステナイト2相ステンレス鋼板。
(2)さらに、質量%にて、Ti:0.005〜0.30%、Nb:0.005〜0.30%、Zr:0.005〜0.30%、Sn:0.005〜0.50%、W:0.01〜2.0%、Sb:0.005〜0.50%、Ta:0.005〜0.30%、Hf:0.005〜0.30%、Co:0.01〜0.5%、REM:0.001〜0.05%、Ga:0.0002〜0.1%の1種以上を含有することを特徴とする(1)に記載のタンクバンド用フェライト・オーステナイト2相ステンレス鋼板。
The present invention has been completed based on the above findings, and the gist of the invention is as follows.
(1) In terms of mass%, C: 0.001 to 0.05%, Si: 0.01 to 1.0%, Mn: 2 to 5%, P ≦ 0.05%, S ≦ 0.005% , Ni: 0.1-6.0%, Cr: 15.0-23.0%, Mo: 0.01-1.0%, Cu: 0.01-2.0%, N: 0.005 ~ 0.30%, B: 0.0005 to 0.0100%, Al: 0.01 to 0.5%, V: 0.01 to 0.50%, Ca: 0.0002 to 0.0100%, It contains O: 0.0001 to 0.0100% and Mg: 0.0002 to 0.0100%, and the balance consists of Fe and unavoidable impurities. It shows a two-phase structure of ferrite phase and austenite phase, and has electrical resistivity. A ferrite austenite two-phase stainless steel plate for tank bands, characterized by having a resistivity of 0.7 μΩm or more.
(2) Further, in terms of mass%, Ti: 0.005 to 0.30%, Nb: 0.005 to 0.30%, Zr: 0.005 to 0.30%, Sn: 0.005 to 0. .50%, W: 0.01-2.0%, Sb: 0.005-0.50%, Ta: 0.005-0.30%, Hf: 0.005-0.30%, Co: The tank band according to (1), which contains one or more of 0.01 to 0.5%, REM: 0.001 to 0.05%, and Ga: 0.0002 to 0.1%. Duplex stainless steel plate for 2-phase stainless steel.

(3)スポット溶接部のナゲット径が4t1/2以上であることを特徴とする(1)ま(2)に記載のタンクバンド用フェライト・オーステナイト2相ステンレス鋼板を用いたタンクバンド。ここでtは材料の板厚である。
(4)スポット溶接部のせん断試験における破断強度が10kN以上であることを特徴とする(3)に記載のタンクバンド。
(5)スポット溶接部の剥離試験における破断強度が2kN以上であることを特徴とする(3)に記載のタンクバンド。
(3) A tank band using the ferrite austenite two-phase stainless steel plate for a tank band according to (1) and (2), wherein the nugget diameter of the spot welded portion is 4t 1/2 or more. Here, t is the plate thickness of the material.
(4) The tank band according to (3), wherein the breaking strength in the shear test of the spot welded portion is 10 kN or more.
(5) The tank band according to (3), wherein the breaking strength in the peeling test of the spot welded portion is 2 kN or more.

(6)(3)〜(5)のいずれか1つに記載のタンクバンドの製造において、スポット溶接を施す際に、電流値を5.5kA以上、加圧力を7.5kN以上とすることを特徴とするスポット溶接方法。 (6) In the manufacture of the tank band according to any one of (3) to (5), when spot welding is performed, the current value should be 5.5 kA or more and the pressing force should be 7.5 kN or more. A featured spot welding method.

自動車締結部品用に従来適用されているフェライト系ステンレス鋼板のタンクバンドの課題を解消するとともに、スポット溶接部のナゲット径、強度を確保でき、特に自動車燃料タンクの締結部品に適用することで、既存鋼よりも薄肉・軽量化等のメリットが得られる。また、自動車分野以外の輸送機器、家電製品、建築部材としての適用も可能である。 While solving the problem of the tank band of ferritic stainless steel plate that has been conventionally applied for automobile fasteners, the nugget diameter and strength of spot welds can be secured. Advantages such as thinner wall and lighter weight can be obtained than steel. It can also be applied to transportation equipment, home appliances, and building materials other than the automobile field.

スポット溶接部のナゲット形状を示す図である。It is a figure which shows the nugget shape of a spot weld part. せん断試験と剥離試験を示す図である。It is a figure which shows the shear test and the peeling test. 発明鋼と比較鋼のスポット溶接における電流値とナゲット形状(ナゲット径)の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the current value and the nugget shape (nugget diameter) in spot welding of the invention steel and the comparative steel. スポット溶接条件を本発明範囲とした場合のナゲット部の欠陥発生状況を示す図であり、(A)は全体図、(B)は部分拡大図である。It is a figure which shows the defect occurrence state of the nugget part when the spot welding condition is set to the range of this invention, (A) is an overall view, (B) is a partially enlarged view. スポット溶接条件を本発明範囲から外れた条件とした場合のナゲット部の欠陥発生状況を示す図であり、(A)は全体図、(B)は部分拡大図である。It is a figure which shows the defect occurrence state of the nugget part when the spot welding condition is out of the range of this invention, (A) is an overall view, (B) is a partially enlarged view.

以下、本発明を詳細に説明する。
まず、本発明のフェライト・オーステナイト2相ステンレス鋼板の化学成分についての限定理由について説明する。ここで、成分についての「%」は質量%を意味する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
First, the reasons for limiting the chemical composition of the ferrite-austenite two-phase stainless steel sheet of the present invention will be described. Here, "%" for a component means mass%.

Cは、0.05%超の添加で成形性、耐食性および靭性を著しく劣化させるとともに、スポット溶接時の脆性的な割れに起因したボイドが発生しやすいため、上限を0.05%とした。しかしながら、オーステナイト相を安定的に生成させて組織微細化を得るために0.001%以上の添加が必要である。更に、精錬コスト、溶接部の鋭敏化抑制を考慮すると0.015〜0.03%が望ましい。 The upper limit of C was set to 0.05% because the addition of more than 0.05% significantly deteriorates moldability, corrosion resistance and toughness, and voids due to brittle cracks during spot welding are likely to occur. However, it is necessary to add 0.001% or more in order to stably generate the austenite phase and obtain microstructure fineness. Further, considering the refining cost and the suppression of sensitization of the welded portion, 0.015 to 0.03% is desirable.

Siは、脱酸剤としても有用な元素であり、固溶強化による高疲労強度化につながるが、1.0%超の添加により熱間加工性が劣化して製造し難くなる他、靭性の低下が生じるとともに、スポット溶接時の脆性的な割れに起因したボイドが発生しやすいため、1.0%以下とした。しかしながら、脱酸のためには0.01%以上必要なことから、下限を0.01%とした。更に、精錬コスト、耐酸化性、耐食性を考慮すると、0.3%〜0.8%が望ましい。 Si is an element that is also useful as a deoxidizer and leads to high fatigue strength by strengthening the solid solution. It was set to 1.0% or less because it was lowered and voids due to brittle cracks during spot welding were likely to occur. However, since 0.01% or more is required for deoxidation, the lower limit is set to 0.01%. Further, considering the refining cost, oxidation resistance and corrosion resistance, 0.3% to 0.8% is desirable.

Mnは、脱酸剤として添加される元素であるとともに、Niに代わりオーステナイト相を安定的に生成させる元素である。本発明ではオーステナイト相率を40%以上とするために2%以上添加するが、過度に添加するとオーステナイト相が軟化して疲労亀裂進展の抵抗とならないため上限を5%とする。更に、耐酸化性や製造時の酸洗性を考慮すると、2.5〜4.5%が望ましい。 Mn is an element added as a deoxidizer and an element that stably produces an austenite phase instead of Ni. In the present invention, 2% or more is added to make the austenite phase ratio 40% or more, but if it is added excessively, the austenite phase softens and does not become a resistance to fatigue crack growth, so the upper limit is set to 5%. Further, considering the oxidation resistance and the pickling property at the time of production, 2.5 to 4.5% is desirable.

Pは、不純物として含有され製造時の熱間加工性や靭性を劣化させるとともに、スポット溶接時の脆性的な割れに起因したボイドが発生しやすいため、上限を0.05%とした。但し、過度の低減は精錬コストの増加につながる他、リン化物形成による亀裂発生を考慮すると、0.02〜0.04%が望ましい。 Since P is contained as an impurity and deteriorates hot workability and toughness during manufacturing, and voids due to brittle cracking during spot welding are likely to occur, the upper limit is set to 0.05%. However, excessive reduction leads to an increase in refining cost, and 0.02 to 0.04% is desirable in consideration of crack formation due to phosphide formation.

Sは、不純物として含有され製造時の熱間加工性や靭性を劣化させるとともに、スポット溶接時の脆性的な割れに起因したボイドが発生しやすいため、0.005%以下とした。但し、過度の低減は精錬コストの増加につながるため0.0002%以上が望ましい。 S was set to 0.005% or less because it is contained as an impurity and deteriorates hot workability and toughness during manufacturing, and voids due to brittle cracking during spot welding are likely to occur. However, excessive reduction leads to an increase in refining cost, so 0.0002% or more is desirable.

Niはオーステナイト相を安定的に生成させる元素であり、溶接組織微細化と靭性向上に寄与するため0.1%を下限とする。一方、6.0%超の添加によりコスト高になるため上限を6.0%とした。但し、耐食性をより向上する観点、及び応力腐食割れ防止の観点から0.5〜3.0%が望ましい。 Ni is an element that stably produces an austenite phase, and the lower limit is 0.1% in order to contribute to the miniaturization of the weld structure and the improvement of toughness. On the other hand, the upper limit was set to 6.0% because the cost increases due to the addition of more than 6.0%. However, 0.5 to 3.0% is desirable from the viewpoint of further improving corrosion resistance and preventing stress corrosion cracking.

Crは耐食性や耐酸化性を確保するために15.0%以上添加する。一方、多量の添加は合金コストの増加につながる他、オーステナイト相率確保が困難になる他、溶接組織が粗大化するため上限を23.0%とした。更に、靭性等の製造性や隙間腐食性を考慮すると、19〜22%が望ましい。 Cr is added in an amount of 15.0% or more in order to secure corrosion resistance and oxidation resistance. On the other hand, the addition of a large amount leads to an increase in alloy cost, it becomes difficult to secure the austenite phase ratio, and the welded structure becomes coarse, so the upper limit is set to 23.0%. Further, considering the manufacturability such as toughness and the crevice corrosiveness, 19 to 22% is desirable.

Nは2相ステンレス鋼の耐食性や強度を向上させるとともに、オーステナイトを安定的に生成させて溶接組織の微細化に寄与するため、特に省Ni2相ステンレス鋼には必要な元素である。本発明では0.005%以上の添加を行うが、0.30%超添加するとオーステナイト相率が過度に多くなる他、Cr2Nの生成によって低靭性化するとともに、スポット溶接時の脆性的な割れに起因したボイドが発生しやすいため上限を0.30%とする。また、精錬コストや延性を考慮すると、0.01〜0.25%が望ましい。更に、製造性や高温強度を考慮すると、0.05〜0.20%が望ましい。 N is an element particularly necessary for Ni-saving two-phase stainless steel because it improves the corrosion resistance and strength of the two-phase stainless steel and stably produces austenite to contribute to the miniaturization of the welded structure. Performs the addition of 0.005% or more in the present invention, except that 0.30% super addition to the austenite phase ratio becomes excessively large, as well as the low toughness by formation of Cr 2 N, a brittle during spot welding Since voids due to cracking are likely to occur, the upper limit is set to 0.30%. Further, considering the refining cost and ductility, 0.01 to 0.25% is desirable. Further, considering the manufacturability and high temperature strength, 0.05 to 0.20% is desirable.

Moは、耐食性や高温強度向上に寄与する元素であるとともに、疲労強度向上に有効な元素であるため、0.01%以上添加する。また、偏析元素であるため溶接凝固時にフェライト/オーステナイト相界面に濃化し、組織微細化に寄与して靭性や疲労強度の向上に有効であることを見い出した。一方、1.0%超の添加はコスト高になる他、Moはフェライト相生成元素であり、オーステナイト相の確保や組織微細化が困難になることから、上限を1.0%とした。但し、合金コストや製造性を考慮すると、0.1〜0.5%が望ましい。 Mo is an element that contributes to improving corrosion resistance and high-temperature strength, and is an element that is effective in improving fatigue strength, so 0.01% or more is added. It was also found that since it is a segregation element, it is concentrated at the ferrite / austenite phase interface during welding solidification, contributes to microstructure miniaturization, and is effective in improving toughness and fatigue strength. On the other hand, addition of more than 1.0% increases the cost, and Mo is a ferrite phase-forming element, which makes it difficult to secure an austenite phase and miniaturize the structure. Therefore, the upper limit is set to 1.0%. However, considering the alloy cost and manufacturability, 0.1 to 0.5% is desirable.

Cuは、耐食性に寄与する元素であり、オーステナイト相生成元素であるため、オーステナイト相率の調整のために0.01%以上添加する。また、偏析元素であるため、フェライト/オーステナイト相界面に濃化し、組織微細化に寄与して靭性や疲労強度の向上に有効であることを見い出した。一方、2.0%超の添加は製造性を著しく低下させる他、析出Cuの影響で溶接部の靭性が低下するとともに、スポット溶接時の脆性的な割れに起因したボイドが発生しやすいことから、上限を2.0%とした。但し、精錬コストや熱間加工性や酸洗性を考慮すると、0.5〜1.5%が望ましい。 Since Cu is an element that contributes to corrosion resistance and is an austenite phase-forming element, 0.01% or more is added to adjust the austenite phase ratio. Further, it was found that since it is a segregation element, it is concentrated at the ferrite / austenite phase interface, contributes to microstructure miniaturization, and is effective in improving toughness and fatigue strength. On the other hand, the addition of more than 2.0% significantly reduces the manufacturability, the toughness of the welded portion is lowered due to the influence of precipitated Cu, and voids due to brittle cracks during spot welding are likely to occur. , The upper limit was set to 2.0%. However, considering the refining cost, hot workability and pickling property, 0.5 to 1.5% is desirable.

Bは、溶接凝固時にフェライト/オーステナイト相界面に偏析し、組織微細化に寄与して靭性や疲労強度の向上に有効であるとともに、粒界強化よる脆化割れ抑制効果でスポット溶接時のボイド発生を抑制することを見出した。この効果は0.0005%以上で発現することから0.0005%以上添加する。但し、フェライト生成元素である他、凝固割れ感受性が高くなることから上限を0.0100%とする。更に、粒界腐食性を考慮すると、0.0005〜0.0030%が望ましい。 B segregates at the ferrite / austenite phase interface during welding solidification, contributes to microstructure micronization, is effective in improving toughness and fatigue strength, and generates voids during spot welding due to the effect of suppressing embrittlement cracking by strengthening grain boundaries. It was found to suppress. Since this effect is exhibited at 0.0005% or more, 0.0005% or more is added. However, in addition to being a ferrite-forming element, the upper limit is set to 0.0100% because the susceptibility to solidification and cracking increases. Further, considering the intergranular corrosion property, 0.0005 to 0.0030% is desirable.

Alは、脱酸剤として活用できる他、耐酸化性や耐食性を向上させ、さらに適量の添加によって介在物の微細分散化によって溶接凝固時の凝固核として作用し、溶接組織微細化と靭性向上および疲労強度向上に寄与し、スポット溶接時のボイド発生を抑制することを見出した。この効果は0.01%以上で発現するため、下限を0.01%とした。一方、0.5%超の添加では、耐酸化性や耐食性の向上が飽和するとともに、AlNやAl系酸化物が凝集粗大化して衝撃および疲労亀裂の起点となるため、上限を0.5%とした。但し、靭性を考慮すると、0.01〜0.10%が望ましい。 In addition to being able to be used as a deoxidizer, Al improves oxidation resistance and corrosion resistance, and by adding an appropriate amount, it acts as a solidification nucleus during welding solidification by finely dispersing inclusions, resulting in welding micronization and toughness improvement. It was found that it contributes to the improvement of fatigue strength and suppresses the generation of voids during spot welding. Since this effect is exhibited at 0.01% or more, the lower limit is set to 0.01%. On the other hand, if the addition is more than 0.5%, the improvement of oxidation resistance and corrosion resistance is saturated, and AlN and Al-based oxides are aggregated and coarsened to become the starting point of impact and fatigue cracks, so the upper limit is 0.5%. And said. However, considering toughness, 0.01 to 0.10% is desirable.

Vは、CやNと結合して凝固組織の微細化や耐食性向上に寄与し、スポット溶接時のボイド発生を抑制するため0.01%以上添加する。一方、過度な添加はコスト高になる他、耐酸化性の劣化に繋がるため上限を0.50%とする。但し、耐食性を考慮すると、0.05〜0.30%が望ましい。 V is added in an amount of 0.01% or more in order to combine with C and N to contribute to the miniaturization of the solidified structure and the improvement of corrosion resistance and to suppress the generation of voids during spot welding. On the other hand, excessive addition increases the cost and leads to deterioration of oxidation resistance, so the upper limit is set to 0.50%. However, considering corrosion resistance, 0.05 to 0.30% is desirable.

Mgは、脱酸剤として活用する他、MgO等が凝固核となって溶接部および鋳造組織の組織微細化に有効な元素であり、スポット溶接時のボイド発生を抑制するため、0.0002〜0.0100%添加する。0.0002%未満の添加では、溶接部および鋳造組織の組織微細化に対し効果がない。0.0100%超の添加で、その効果は飽和するとともに、介在物の粗大化に起因して亀裂起点や伝播促進の原因になる。但し、製造性を考慮すると、0.0002〜0.0020%が望ましい。 In addition to being used as a deoxidizing agent, Mg is an element effective for micronizing the structure of welds and cast structures by forming solidified nuclei such as MgO, and suppresses the generation of voids during spot welding, so 0.0002 to Add 0.0100%. Additions of less than 0.0002% have no effect on microstructure miniaturization of welds and cast structures. Addition of more than 0.0100% saturates the effect and causes crack origin and propagation promotion due to coarsening of inclusions. However, considering the manufacturability, 0.0002 to 0.0020% is desirable.

Caは、Sと結合して熱間加工性を向上させる他、CaO等が凝固核となって溶接部および鋳造組織の組織微細化に有効な元素であり、スポット溶接時のボイド発生を抑制するため、0.0002〜0.0100%添加する。0.0100%超の添加で、その効果は飽和するするとともに、介在物の粗大化に起因して亀裂起点や伝播促進の原因になる。但し、耐食性を考慮すると、0.0005〜0.0010%が望ましい。 Ca binds to S to improve hot workability, and CaO or the like acts as a solidified nucleus and is an effective element for microstructure miniaturization of welded parts and cast structures, and suppresses the generation of voids during spot welding. Therefore, 0.0002 to 0.0100% is added. Addition of more than 0.0100% saturates the effect and causes crack origin and propagation promotion due to coarsening of inclusions. However, considering corrosion resistance, 0.0005 to 0.0010% is desirable.

Oは通常低い方が耐食性などの点で優位であるが、各種酸化物を凝固核として溶接組織微細化を達成するために0.0001〜0.0100%に規定する。0.0100%超の場合には、介在物の粗大化に起因して亀裂起点や伝播促進の原因になるとともに、スポット溶接時の脆性的な割れに起因したボイドが発生しやすい。但し、耐食性や精錬コストを考慮すると、0.0005〜0.0010%が望ましい。 The lower O is usually superior in terms of corrosion resistance and the like, but it is specified to be 0.0001 to 0.0100% in order to achieve the miniaturization of the weld structure by using various oxides as solidified nuclei. If it exceeds 0.0100%, it causes crack origin and propagation promotion due to coarsening of inclusions, and voids due to brittle cracks during spot welding are likely to occur. However, considering corrosion resistance and refining cost, 0.0005 to 0.0010% is desirable.

本発明では、選択元素としてさらに下記に示す成分を含有することとしても良い。 In the present invention, the following components may be further contained as the selective element.

Tiは、NとTiNを形成して溶接部および鋳造組織の組織微細化に有効な元素であるとともに耐食性を向上する元素であるため、必要に応じて0.005〜0.30%添加する。0.005%未満の添加では、溶接部および鋳造組織の組織微細化に対し効果が発現しない。0.30%超の添加で、その効果は飽和するとともに、粗大TiNが過度に生成し亀裂起点や伝播促進の原因になる。また、鋼板の製造工程において表面疵の発生原因となる。但し、合金コストや靭性を考慮すると、0.005〜0.15%が望ましい。 Ti is an element that forms N and TiN and is effective for microstructure miniaturization of welded parts and cast structures and is an element that improves corrosion resistance. Therefore, 0.005 to 0.30% is added as necessary. Additions of less than 0.005% have no effect on microstructure miniaturization of welds and cast structures. When added in excess of 0.30%, the effect is saturated and coarse TiN is excessively generated, which causes crack origin and propagation promotion. In addition, it causes surface defects in the steel sheet manufacturing process. However, considering the alloy cost and toughness, 0.005 to 0.15% is desirable.

Nbは、Tiと類似の作用があるとともに強度を向上させる元素であり、必要に応じて0.005〜0.30%添加する。0.005%未満の添加では、溶接部および鋳造組織の組織微細化に対し効果が発現しない。0.30%超の添加で、その効果は飽和するとともにNbNが過度に生成し亀裂起点や伝播促進の原因になる。但し、合金コストや靭性を考慮すると、0.005〜0.15%が望ましい。 Nb is an element that has an action similar to that of Ti and improves the strength, and 0.005 to 0.30% is added as necessary. Additions of less than 0.005% have no effect on microstructure miniaturization of welds and cast structures. With the addition of more than 0.30%, the effect is saturated and NbN is excessively generated, which causes crack origin and propagation promotion. However, considering the alloy cost and toughness, 0.005 to 0.15% is desirable.

Zr、TaおよびHfは、TiやNbと類似の作用があるとともに耐酸化性を向上させる元素であり、必要に応じて0.005〜0.30%添加する。0.005%未満の添加では、溶接部および鋳造組織の組織微細化に対し効果がなく、耐酸化性の効果を発現しない。0.30%超の添加で、その効果は飽和するとともに、各窒化物や炭化物が粗大に生成し、亀裂起点や伝播促進の原因になる。但し、合金コストや靭性を考慮すると、0.005〜0.15%が望ましい。Zr添加量が0.15%を超えると靱性が低下する傾向にある。 Zr, Ta and Hf are elements that have an action similar to that of Ti and Nb and improve oxidation resistance, and are added in an amount of 0.005 to 0.30% as necessary. Addition of less than 0.005% has no effect on the microstructure of the welded part and the cast structure, and does not exhibit the effect of oxidation resistance. With the addition of more than 0.30%, the effect is saturated and each nitride or carbide is roughly formed, which causes crack origin and propagation promotion. However, considering the alloy cost and toughness, 0.005 to 0.15% is desirable. When the amount of Zr added exceeds 0.15%, the toughness tends to decrease.

SnやSbは、耐食性を向上させる元素であり、必要に応じて0.005〜0.50%添加する。0.05%未満の添加では、耐食性の向上効果がない。0.50%超の添加で、その効果は飽和する。但し、熱間加工性や溶接性を考慮すると、0.05〜0.20%が望ましい。 Sn and Sb are elements that improve corrosion resistance, and 0.005 to 0.50% are added as needed. Addition of less than 0.05% has no effect of improving corrosion resistance. With the addition of more than 0.50%, the effect is saturated. However, considering hot workability and weldability, 0.05 to 0.20% is desirable.

Wは、耐食性や耐熱性を向上させる元素であり、必要に応じて0.01〜2.0%添加する。0.01%未満の添加では、耐食性や耐熱性の向上効果がない。2.0%超の添加で、その効果は飽和する。但し、合金コストや靭性を考慮すると、0.1〜1.0%が望ましい。 W is an element that improves corrosion resistance and heat resistance, and is added in an amount of 0.01 to 2.0% as needed. Addition of less than 0.01% has no effect of improving corrosion resistance and heat resistance. Additions above 2.0% saturate the effect. However, considering the alloy cost and toughness, 0.1 to 1.0% is desirable.

Coは、高温強度の向上やオーステナイト相の靭性向上に寄与するため,必要に応じて0.01%以上添加する。0.5%超の添加によりコスト高になる他、延性の低下につながるため,上限を0.5%とする.更に,精錬コストや製造性を考慮すると、0.01〜0.4%が望ましい。 Co is added in an amount of 0.01% or more as necessary in order to contribute to the improvement of high temperature strength and the toughness of the austenite phase. The upper limit is set to 0.5% because adding more than 0.5% will increase the cost and reduce ductility. Further, considering the refining cost and manufacturability, 0.01 to 0.4% is desirable.

REMは、種々の析出物の微細化による靭性向上や耐酸化性の向上の観点から必要に応じて添加される場合があり、この効果は0.001%以上で発現することから下限を0.001%とした。しかしながら、0.05%超の添加により鋳造性が著しく悪くなることから上限を0.05%とした。更に,精錬コストや製造性を考慮すると、0.001〜0.01%が望ましい。REM(希土類元素)は、一般的な定義に従い、スカンジウム (Sc)、イットリウム (Y)の2元素と、ランタン(La)からルテチウム(Lu) までの15元素(ランタノイド)の総称を指す。単独で添加してもよいし、混合物であってもよい。 REM may be added as needed from the viewpoint of improving toughness and oxidation resistance by refining various precipitates, and since this effect is exhibited at 0.001% or more, the lower limit is set to 0. It was set to 001%. However, since the castability is significantly deteriorated by adding more than 0.05%, the upper limit is set to 0.05%. Further, considering the refining cost and manufacturability, 0.001 to 0.01% is desirable. REM (rare earth element) is a general term for two elements, scandium (Sc) and yttrium (Y), and 15 elements (lanthanoids) from lanthanum (La) to lutetium (Lu), according to the general definition. It may be added alone or as a mixture.

Gaは、耐食性向上や水素脆化抑制のため、0.1%以下で添加してもよい。硫化物や水素化物形成の観点から下限は0.0002%とする。さらに、製造性やコストの観点ならびに、延性や靭性の観点から0.0020%以下が好ましい。 Ga may be added in an amount of 0.1% or less in order to improve corrosion resistance and suppress hydrogen embrittlement. From the viewpoint of sulfide and hydride formation, the lower limit is 0.0002%. Further, 0.0020% or less is preferable from the viewpoint of manufacturability and cost, as well as ductility and toughness.

その他の成分について本発明では特に規定するものではないが、本発明においては、Bi等を必要に応じて、0.001〜0.1%添加してもよい。なお、As、Pb等の一般的な有害な元素や不純物元素はできるだけ低減することが好ましい。 Other components are not particularly specified in the present invention, but in the present invention, 0.001 to 0.1% of Bi or the like may be added as needed. It is preferable to reduce general harmful elements such as As and Pb and impurity elements as much as possible.

次に、本発明においてスポット溶接形状および強度を得るための技術について説明する。 Next, a technique for obtaining a spot weld shape and strength in the present invention will be described.

先にも示したようにスポット溶接は種々の条件の適正化が必要である。接触面での発熱を素材の電気抵抗で行うため、本発明では素材の電気抵抗率を0.7μΩm以上とすることで効果的にナゲット形状を得ることを知見した。 As shown above, spot welding requires optimization of various conditions. Since heat is generated on the contact surface by the electrical resistance of the material, it was found in the present invention that the nugget shape can be effectively obtained by setting the electrical resistivity of the material to 0.7 μΩm or more.

図3は、発明鋼と比較鋼を種々の電流値でスポット溶接した際のナゲット径を比較したものである。本発明鋼の成分は、0.016%C−0.40%Si−3.13%Mn−0.02%P−0.0010%S−2.2%Ni−21.2%Cr−0.16%N−0.40%Mo−1.05%Cu−0.02%Al−0.0016%B−0.06%V−0.0020%Ca−0.002%O−0.0005%Mgであり、電気抵抗率は0.78μΩ・mである。比較鋼は、タンクバンドに適用されているSUS436Lで、成分は0.004%C−0.05%Si−0.03%Mn−0.03%P−0.0010%S−0.1%Ni−17.3%Cr−0.01%N−1.00%Mo−0.04%Cu−0.08%Al−0.21%Ti−0.0003%B−0.07%V−0.0010%Ca−0.001%O−0.0005%Mgであり、電気抵抗率は0.52μΩ・mである。 FIG. 3 compares the nugget diameters when the invention steel and the comparative steel are spot welded at various current values. The components of the steel of the present invention are 0.016% C-0.40% Si-3.13% Mn-0.02% P-0.0010% S-2.2% Ni-21.2% Cr-0. .16% N-0.40% Mo-1.05% Cu-0.02% Al-0.0016% B-0.06% V-0.0020% Ca-0.002% O-0.0005 It is% Mg and has an electrical resistivity of 0.78 μΩ · m. The comparative steel is SUS436L applied to the tank band, and the composition is 0.004% C-0.05% Si-0.03% Mn-0.03% P-0.0010% S-0.1%. Ni-17.3% Cr-0.01% N-1.00% Mo-0.04% Cu-0.08% Al-0.21% Ti-0.0003% B-0.07% V- It is 0.0010% Ca-0.001% O-0.0005% Mg and has an electrical resistivity of 0.52 μΩ · m.

図1に、スポット溶接部の断面概略図を示す。板厚tの鋼板1同士がスポット溶接部2においてスポット溶接され、ナゲット部3と熱影響部4が形成されている。1.5mm厚さの同材料(鋼板1)をスポット溶接した後、ナゲット部3の断面組織観察を行い、ナゲット長さ(ナゲット径d)を測定した。スポット溶接条件は、電極:CR型、φ8mm、R40、加圧力6kN、通電時間:16サイクル、電流を4.0〜12kAと変化させている。一般的に自動車部品のスポット溶接においてはナゲット径dが4t1/2以上確保する必要があるとされている。ナゲット径確保のため、比較鋼では約8kA以上の電流値が必要であるのに対して、本発明鋼は約5.5kA以上で適正ナゲット径を確保できており、極めてスポット溶接性に優れているとともに、電力コストの削減に有効であることが分かる。ここでtは材料の板厚である。 FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of the spot welded portion. The steel plates 1 having a thickness t are spot-welded at the spot-welded portion 2, and the nugget portion 3 and the heat-affected zone 4 are formed. After spot welding the same material (steel plate 1) having a thickness of 1.5 mm, the cross-sectional structure of the nugget portion 3 was observed, and the nugget length (nugget diameter d) was measured. The spot welding conditions are: electrode: CR type, φ8 mm, R40, pressing force 6 kN, energization time: 16 cycles, current changed from 4.0 to 12 kA. Generally, in spot welding of automobile parts, it is necessary to secure a nugget diameter d of 4t 1/2 or more. In order to secure the nugget diameter, the comparative steel requires a current value of about 8 kA or more, whereas the steel of the present invention can secure an appropriate nugget diameter at about 5.5 kA or more, and is extremely excellent in spot weldability. At the same time, it can be seen that it is effective in reducing power costs. Here, t is the plate thickness of the material.

素材の電気抵抗率を0.7μΩm以上とすることで、好適なスポット溶接条件を採用することとあいまって、ナゲット径が4t1/2以上の良好なナゲット形状を得ることができる。 By setting the electrical resistivity of the material to 0.7 μΩm or more, it is possible to obtain a good nugget shape having a nugget diameter of 4 t 1/2 or more, in combination with adopting suitable spot welding conditions.

次にタンクバンドにおけるスポット溶接部の特性およびそれを得るためのスポット溶接方法について説明する。タンクバンドは燃料タンク等の部品を支えるための部品であるためスポット溶接の強度信頼性が極めて重要である。その評価にはせん断試験および剥離試験が行われ、破断強度がそれぞれ10kN以上および2kN以上である必要がある。 Next, the characteristics of the spot welded portion in the tank band and the spot welding method for obtaining the characteristics will be described. Since the tank band is a part for supporting parts such as a fuel tank, the strength reliability of spot welding is extremely important. A shear test and a peeling test are performed for the evaluation, and the breaking strength must be 10 kN or more and 2 kN or more, respectively.

一般的にナゲット径が4t1/2以上確保されていると上記の特性が得られる場合が多いことから、本発明で好ましくは、スポット溶接部のナゲット径が4t1/2以上であることを特徴とする。 Generally, when the nugget diameter is 4t 1/2 or more, the above characteristics are often obtained. Therefore, in the present invention, it is preferable that the nugget diameter of the spot welded portion is 4t 1/2 or more. It is a feature.

ところで、フェライト・オーステナイト2相ステンレス鋼の場合、高窒素成分に起因して溶融部に窒素ガスによるボイドやフェライト相の靭性不足による割れが生じる場合があり、所定の強度が発現しない場合がある。また、一般的にスポット溶接部の破断形態はナゲット部外の熱影響部や母材が破壊するプラグ破断が生じることが好ましいが、ナゲット部にボイドや割れといった欠陥が多数存在する場合にはナゲット部に亀裂が進行して破壊する界面破断が生じるケースが多くなる。 By the way, in the case of ferrite / austenite two-phase stainless steel, voids due to nitrogen gas and cracks due to insufficient toughness of the ferrite phase may occur in the molten portion due to the high nitrogen component, and a predetermined strength may not be exhibited. Further, in general, it is preferable that the fractured form of the spot welded portion is a plug fracture in which the heat-affected zone outside the nugget portion or the base metal is broken, but when there are many defects such as voids and cracks in the nugget portion, the nugget In many cases, interfacial fracture occurs in which cracks progress and fracture occurs in the portion.

溶融部のボイドや割れはスポット溶接時に発生する窒素ガスに起因するもので窒素ガスのブローホールや熱応力に起因した脆性破壊であることを本発明で知見し、これを効果的に抑制する方法を種々検討した。その結果、鋼の成分組成及び電気抵抗率を上記本発明の好適条件とするとともに、スポット溶接条件の加圧力を7.5kN以上とすることで窒素によるブローホール形成を抑制し、これに起因する脆性的な割れを防止できることを知見した。また、これによりナゲット周りのコロナボンド部5(図1参照)の接合量を多くすることができ、ナゲット部3の亀裂進行を抑制でき、亀裂が熱影響部や母材の方に進行し易くなるためプラグ破断を示すことを見出した。
更に、このような加圧力条件において所定のナゲット形状である4t1/2以上を確保するために、電流値を5.5kA以上とする。
It is found in the present invention that voids and cracks in the molten portion are caused by nitrogen gas generated during spot welding and are brittle fractures caused by blowholes and thermal stress of nitrogen gas, and a method for effectively suppressing this. We examined variously. As a result, the composition of the steel and the electrical resistivity are set to the above-mentioned preferable conditions of the present invention, and the pressing force under the spot welding conditions is set to 7.5 kN or more to suppress the formation of blowholes due to nitrogen, which is caused by this. It was found that brittle cracking can be prevented. Further, this makes it possible to increase the bonding amount of the corona bond portion 5 (see FIG. 1) around the nugget, suppress the progress of cracks in the nugget portion 3, and easily promote the cracks toward the heat-affected zone and the base metal. Therefore, it was found that the plug was broken.
Further, in order to secure a predetermined nugget shape of 4t 1/2 or more under such a pressing condition, the current value is set to 5.5 kA or more.

図4、図5に、本発明鋼に対してスポット溶接時の加圧力と電流値を変化させた時のナゲット組織を示す。鋼成分は0.016%C−0.40%Si−3.13%Mn−0.02%P−0.0010%S−2.2%Ni−21.2%Cr−0.16%N−0.40%Mo−1.05%Cu−0.02%Al−0.0016%B−0.06%V−0.0020%Ca−0.002%O−0.0005%Mgであり、電気抵抗率は0.78μΩ・mである。板厚は1.5mmである。スポット溶接条件は、電極:CR型、φ8mm、R40、通電時間:16サイクルとし、加圧力と電流値を図4、図5に記載したように変化させている。加圧力と電流値が高い場合(図4)にナゲット部にブローホールや割れ等の欠陥は観察されず、健全なスポット溶接組織が得られていることがわかる。それに対し、図5に示すものは、加圧力が低く本発明の好適範囲を外れており、図5(B)の矢印部に示すように、ナゲット部にブローホールや割れ等の欠陥が観察された。 4 and 5 show the nugget structure when the pressing force and the current value at the time of spot welding are changed with respect to the steel of the present invention. The steel composition is 0.016% C-0.40% Si-3.13% Mn-0.02% P-0.0010% S-2.2% Ni-21.2% Cr-0.16% N -0.40% Mo-1.05% Cu-0.02% Al-0.0016% B-0.06% V-0.0020% Ca-0.002% O-0.0005% Mg. The electrical resistivity is 0.78 μΩ · m. The plate thickness is 1.5 mm. The spot welding conditions are electrode: CR type, φ8 mm, R40, energization time: 16 cycles, and the pressing force and the current value are changed as shown in FIGS. 4 and 5. When the pressing force and the current value are high (FIG. 4), no defects such as blow holes and cracks are observed in the nugget portion, and it can be seen that a sound spot welded structure is obtained. On the other hand, the one shown in FIG. 5 has a low pressing force and is out of the preferable range of the present invention, and as shown by the arrow portion in FIG. 5 (B), defects such as blow holes and cracks are observed in the nugget portion. rice field.

鋼の成分組成及び電気抵抗率を上記本発明の好適条件とするとともに、スポット溶接を施す際に、電流値を5.5kA以上、加圧力を7.5kN以上とすることにより、スポット溶接部のせん断試験における破断強度が10kN以上であるとともに、スポット溶接部の剥離試験における破断強度が2kN以上であるタンクバンドとすることができる。 By setting the composition of steel and the electrical resistance as the above-mentioned preferable conditions of the present invention and setting the current value to 5.5 kA or more and the pressing force to 7.5 kN or more when spot welding is performed, the spot welded portion is formed. A tank band having a breaking strength of 10 kN or more in a shear test and a breaking strength of 2 kN or more in a peeling test of a spot welded portion can be used.

本発明の鋼板は、ステンレス冷延鋼板の汎用的な製造工程で製造することができる。具体的には、製鋼−熱間圧延−酸洗−冷間圧延−焼鈍・酸洗の各工程よりなる。
製鋼においては、前記必須成分および必要に応じて添加される成分を含有する鋼を、転炉あるいは電炉溶製し、続いて2次精錬を行う方法が好適である。溶製した溶鋼は、公知の鋳造方法(連続鋳造)に従ってスラブとする。
スラブは、所定の温度に加熱され、所定の板厚に連続圧延で熱間圧延される。熱間圧延は複数スタンドから成る熱間圧延機で圧延された後に巻き取られる。熱間圧延後は、熱延板焼鈍を施しても省略しても良い。冷間圧延においては、所定の板厚に応じて冷延圧下率を選択すれば良いが、20%未満の圧下率ではオーステナイト相の展伸が不十分であるため、圧下率は20%以上が望ましい。冷間圧延における他の条件(ロール径、パス数、圧延温度等)は特に規定せず、生産性に応じて適宜選択すれば良い。尚、冷間圧延後の焼鈍は、オーステナイト相量の調整のために、1050℃以上に加熱することが望ましい。他工程の製造方法については特に規定しないが、熱延板厚、焼鈍雰囲気などは適宜選択すれば良い。また、冷延・焼鈍後に調質圧延やテンションレベラーを付与しても構わない。更に、製品板厚についても、要求部材厚に応じて選択すれば良い。加えて、タンクバンドのスポット溶接において、溶接される材料の板厚や鋼成分が異なっていても構わず、スポット溶接機および電極の種類、通電パターンや後通電処理等は適宜選択すれば良い。
The steel sheet of the present invention can be manufactured by a general-purpose manufacturing process of a stainless cold-rolled steel sheet. Specifically, it comprises each process of steelmaking-hot rolling-pickling-cold rolling-annealing and pickling.
In steelmaking, a method is preferable in which steel containing the above-mentioned essential components and components added as necessary is melted in a converter or an electric furnace, and then secondary refining is performed. The molten steel is made into a slab according to a known casting method (continuous casting).
The slab is heated to a predetermined temperature and hot-rolled to a predetermined plate thickness by continuous rolling. Hot rolling is rolled after being rolled in a hot rolling mill consisting of a plurality of stands. After hot rolling, hot-rolled sheet may be annealed or omitted. In cold rolling, the cold rolled rolling reduction ratio may be selected according to the predetermined plate thickness, but the rolling reduction of the austenite phase is insufficient at a rolling reduction ratio of less than 20%, so the rolling reduction ratio is 20% or more. desirable. Other conditions (roll diameter, number of passes, rolling temperature, etc.) in cold rolling are not particularly specified, and may be appropriately selected according to productivity. The annealing after cold rolling is preferably heated to 1050 ° C. or higher in order to adjust the amount of austenite phase. The manufacturing method of other processes is not particularly specified, but the hot-rolled plate thickness, annealing atmosphere, etc. may be appropriately selected. Further, temper rolling or tension leveler may be applied after cold rolling and annealing. Further, the product plate thickness may be selected according to the required member thickness. In addition, in spot welding of a tank band, the plate thickness and steel composition of the material to be welded may be different, and the types of the spot welder and electrodes, the energization pattern, the post-energization treatment, and the like may be appropriately selected.

本発明は、フェライト・オーステナイト2相ステンレス鋼を対象とする。本発明に規定する成分組成を有する鋼とし、熱間圧延及びその後の熱処理工程を1250℃以下で行うことにより、2相ステンレス鋼とすることができる。 The present invention is directed to a ferrite austenite two-phase stainless steel. A duplex stainless steel can be obtained by producing a steel having the component composition specified in the present invention and performing hot rolling and subsequent heat treatment steps at 1250 ° C. or lower.

本発明の2相ステンレス鋼板は、電気抵抗率が0.7μΩm以上である。本発明に規定する成分組成を有する2相ステンレス鋼板とし、さらに本発明範囲内においてNiやMnの含有量を増やすことにより、電気抵抗率を本発明範囲内とすることができる。 The duplex stainless steel sheet of the present invention has an electrical resistivity of 0.7 μΩm or more. The electrical resistivity can be kept within the range of the present invention by forming a duplex stainless steel sheet having the component composition specified in the present invention and further increasing the content of Ni and Mn within the range of the present invention.

表1、表2に示す成分組成の鋼を溶製した後熱間圧延して4mm厚の熱延板とした。その後、熱延板を焼鈍・酸洗し、1.5mm厚まで冷間圧延し、1080℃で焼鈍後、酸洗を施して薄鋼板とした。鋼板断面組織を観察し、2相鋼である場合は合格(○)とし、そうでない場合は(×)とした。また、鋼板の電気抵抗率を測定した。 The steels having the composition shown in Tables 1 and 2 were melted and then hot-rolled to obtain a hot-rolled plate having a thickness of 4 mm. Then, the hot-rolled sheet was annealed and pickled, cold-rolled to a thickness of 1.5 mm, annealed at 1080 ° C., and then pickled to obtain a thin steel sheet. The cross-sectional structure of the steel sheet was observed, and if it was duplex stainless steel, it was evaluated as acceptable (◯), and if it was not, it was evaluated as (×). In addition, the electrical resistivity of the steel sheet was measured.

このようにして得られた薄鋼板を用いてスポット溶接した。この際のスポット溶接条件は、電極:CR型、φ8mm、R40、加圧力7.5kN、通電時間:16サイクル、電流を5.5kAとした。
ナゲット径の評価、ナゲット部のボイド(ブローホール、脆性割れ)の有無、せん断試験および剥離試験(図2参照)を実施した。ナゲット形状が4t1/2以上、ボイドなし、せん断試験における破断強度が10kN以上、剥離試験における破断強度が2kN以上であるものを合格(○)とし、これらに満たないものやせん断試験や剥離試験で界面破壊が生じた場合を不合格(×)とした。
Spot welding was performed using the thin steel plate thus obtained. The spot welding conditions at this time were: electrode: CR type, φ8 mm, R40, pressing force 7.5 kN, energization time: 16 cycles, current 5.5 kA.
Nugget diameter evaluation, presence or absence of voids (blow holes, brittle cracks) in the nugget, shear test and peeling test (see FIG. 2) were carried out. Those with a nugget shape of 4t 1/2 or more, no voids, a breaking strength of 10kN or more in the shear test, and a breaking strength of 2kN or more in the peeling test are accepted (○), and those less than these, shear test or peeling test The case where the interface fracture occurred in was regarded as a failure (x).

また、タンクバンドの耐食性の評価としてスポット溶接部に対してJASO−CCT試験を行った。JASO−CCTの条件は、塩水噴霧(温度35℃、NaCl濃度5%、2時間)、乾燥(温度60℃、湿度25%、4時間)、湿潤(温度50℃、湿度95%)を1サイクルとし、240サイクル実施した。その後、最大孔食深さを測定し、最大孔食深さが0.5mm以下のものを合格(○)、0.5mm超のものを不合格(×)とした。 In addition, a JASO-CCT test was performed on the spot welded portion as an evaluation of the corrosion resistance of the tank band. The conditions for JASO-CCT are salt spray (temperature 35 ° C, NaCl concentration 5%, 2 hours), drying (temperature 60 ° C, humidity 25%, 4 hours), and wetting (temperature 50 ° C, humidity 95%) in one cycle. Then, 240 cycles were carried out. Then, the maximum pitting corrosion depth was measured, and those having a maximum pitting corrosion depth of 0.5 mm or less were regarded as acceptable (◯), and those having a maximum pitting depth of more than 0.5 mm were evaluated as rejected (x).

Figure 0006961518
Figure 0006961518

Figure 0006961518
Figure 0006961518

結果を表1、表2に示す。本発明範囲から外れる数値に下線を付している。本発明鋼を用いたスポット溶接部は、ナゲット形状、強度ともにタンクバンドとしての特性を満足するとともに、耐食性にも優れており、タンクバンドに適した材料であることがわかる。 The results are shown in Tables 1 and 2. Numerical values outside the scope of the present invention are underlined. It can be seen that the spot welded portion using the steel of the present invention is a material suitable for a tank band because it satisfies the characteristics as a tank band in terms of both nugget shape and strength and is also excellent in corrosion resistance.

また表1の鋼No.2に対して、表3に示す条件でスポット溶接時の加圧力と電流値を変化させた場合の結果を同じく表3に示す。この際のスポット溶接条件は、電極:CR型、φ8mm、R40、通電時間:16サイクルとした。これより、加圧力が7.5kN未満の場合はナゲット径の確保とボイド抑制を両立することができず、剥離およびせん断特性も満足しない。一方、加圧力を7.5kN以上とし、かつ電流値を5.5kA以上とすることでナゲット径を確保しつつボイドも抑制でき、剥離およびせん断特性を満足することを確認できる。 In addition, the steel No. in Table 1 Table 3 also shows the results when the pressing force and the current value during spot welding were changed under the conditions shown in Table 3. The spot welding conditions at this time were: electrode: CR type, φ8 mm, R40, energization time: 16 cycles. From this, when the pressing force is less than 7.5 kN, it is not possible to secure the nugget diameter and suppress the void at the same time, and the peeling and shearing characteristics are not satisfied. On the other hand, by setting the pressing force to 7.5 kN or more and the current value to 5.5 kA or more, it is possible to suppress voids while securing the nugget diameter, and it can be confirmed that the peeling and shearing characteristics are satisfied.

Figure 0006961518
Figure 0006961518

本発明によれば、スポット溶接性に優れたフェライト・オーステナイト2相ステンレス鋼板を提供することが可能である。特に、自動車の燃料部品の締結用タンクバンドとしての活用が有効であるが、二輪、鉄道、建築用途、各種構造部品や締結部品として使用できる。これによって、薄肉軽量化や複雑構造の成形品に展開することが可能であることから、産業上極めて有益である。 According to the present invention, it is possible to provide a ferrite austenite two-phase stainless steel sheet having excellent spot weldability. In particular, it is effective to be used as a tank band for fastening fuel parts of automobiles, but it can be used for motorcycles, railways, construction applications, various structural parts and fastening parts. This is extremely beneficial in industry because it can be applied to thin-walled and lightweight molded products with complicated structures.

1 鋼板
2 スポット溶接部
3 ナゲット部
4 熱影響部
5 コロナボンド部
1 Steel plate 2 Spot welded part 3 Nugget part 4 Heat-affected zone 5 Corona bond part

Claims (6)

質量%にて、
C:0.001〜0.05%、Si:0.01〜1.0%、Mn:2〜5%、P≦0.05%、S≦0.005%、Ni:0.1〜6.0%、Cr:15.0〜23.0%、Mo:0.01〜1.0%、Cu:0.01〜2.0%、N:0.005〜0.30%、B:0.0005〜0.0100%、Al:0.01〜0.5%、V:0.01〜0.50%、Ca:0.0002〜0.0100%、O:0.0001〜0.0100%、Mg:0.0002〜0.0100%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、フェライト相とオーステナイト相の2相組織を示し、電気抵抗率が0.7μΩm以上であることを特徴とするタンクバンド用フェライト・オーステナイト2相ステンレス鋼板。
By mass%
C: 0.001 to 0.05%, Si: 0.01 to 1.0%, Mn: 2 to 5%, P ≦ 0.05%, S ≦ 0.005%, Ni: 0.1 to 6 .0%, Cr: 15.0 to 23.0%, Mo: 0.01 to 1.0%, Cu: 0.01 to 2.0%, N: 0.005 to 0.30%, B: 0.0005 to 0.0100%, Al: 0.01 to 0.5%, V: 0.01 to 0.50%, Ca: 0.0002 to 0.0100%, O: 0.0001 to 0. It contains 0100%, Mg: 0.0002 to 0.0100%, the balance is composed of Fe and unavoidable impurities, shows a two-phase structure of ferrite phase and austenite phase, and has an electrical resistivity of 0.7 μΩm or more. A ferrite austenite two-phase stainless steel plate for tank bands.
さらに、質量%にて、
Ti:0.005〜0.30%、Nb:0.005〜0.30%、Zr:0.005〜0.30%、Sn:0.005〜0.50%、W:0.01〜2.0%、Sb:0.005〜0.50%、Ta:0.005〜0.30%、Hf:0.005〜0.30%、Co:0.01〜0.5%、REM:0.001〜0.05%、Ga:0.0002〜0.1%の1種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載のタンクバンド用フェライト・オーステナイト2相ステンレス鋼板。
Furthermore, in mass%,
Ti: 0.005 to 0.30%, Nb: 0.005 to 0.30%, Zr: 0.005 to 0.30%, Sn: 0.005 to 0.50%, W: 0.01 to 2.0%, Sb: 0.005 to 0.50%, Ta: 0.005 to 0.30%, Hf: 0.005 to 0.30%, Co: 0.01 to 0.5%, REM The ferrite austenite two-phase stainless steel plate for a tank band according to claim 1, which contains one or more of 0.001 to 0.05% and Ga: 0.0002 to 0.1%.
スポット溶接部のナゲット径が4t1/2以上であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のタンクバンド用フェライト・オーステナイト2相ステンレス鋼板を用いたタンクバンド。ここでtは材料の板厚である。 The tank band using the ferrite austenite two-phase stainless steel plate for a tank band according to claim 1 or 2, wherein the nugget diameter of the spot welded portion is 4t 1/2 or more. Here, t is the plate thickness of the material. スポット溶接部のせん断試験における破断強度が10kN以上であることを特徴とする請求項3に記載のタンクバンド。 The tank band according to claim 3, wherein the breaking strength in the shear test of the spot welded portion is 10 kN or more. スポット溶接部の剥離試験における破断強度が2kN以上であることを特徴とする請求項3に記載のタンクバンド。 The tank band according to claim 3, wherein the breaking strength in the peeling test of the spot welded portion is 2 kN or more. 請求項3〜請求項5のいずれか1項に記載のタンクバンドの製造において、スポット溶接を施す際に、電流値を5.5kA以上、加圧力を7.5kN以上とすることを特徴とするスポット溶接方法。 In the manufacture of the tank band according to any one of claims 3 to 5, the current value is 5.5 kA or more and the pressing force is 7.5 kN or more when spot welding is performed. Spot welding method.
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