JPH0331448A - 溶接部の靭性に優れる溶融溶接用フェライト系ステンレス鋼 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、溶接部の靭性に優れたフェライト系ステンレ
ス鋼に関する。

〔従来技術とその問題点〕

フェライト系ステンレス鋼の代表的鋼である５ＵＳ４３
０鋼は、周知の様に溶接性に劣り、特に溶接部の靭性に
乏しいという欠点を有している。このため５ＵＳ４３０
鋼は溶接部の靭性や加工性が要求される用途には、従来
はとんど使用されていなかった。

そこで、５ＵＳ４３０鋼の溶接部の靭性を改良した鋼と
して、特開昭５９−７６８５７や特開昭６３−１５７８
３７に開示されている様に、ＣおよびＮの鋼中含有量を
低減させ、Ｔｉ、Ｎｂの様な安定化元素を添加して溶接
部の加工性と耐食性を改良した鋼が、開発されている。

しかし、これらの鋼は高価なＴｉ、Ｎｂを含有し、且つ
ＣおよびＮを低減している為コストが高く高価な材料と
なる欠点がある。

また一方、従来溶接部の靭性や加工性がそれ程問題とな
らない用途に５Ｏ５４３Ｇ鋼が使用される場合には、Ｔ
ＩＧ溶接のような溶融溶接に比べて溶接部の強度低下の
比較的小さいシーム溶接のような抵抗溶接が施されてい
た。しかしこのシーム溶接にはＴＩＧ溶接に比べて作業
性が劣るという欠点がある。

従って、高価なＴｉ、　Ｎｂを含有することなく且つ作
業性の高いＴＩＧ溶接を施こしても溶接部の靭性や加工
性に優れたフェライト系ステンレス鋼が望まれていたの
である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

すなわち本発明は、高価なＴｉ、Ｎｂを含まず、特定の
溶接方法によらず高い溶接作業性を有する溶接方法−に
よって、ある程度の範囲内で安定して充分な溶接部の靭
性を与える材料を提供することを目的とする。

〔問題解決に関する知見〕

本発明者らは、５ＵＳ４３０鋼における溶接部の靭性劣
化の原因を調査した結果、溶接金属に隣接し溶融点近く
まで加熱された領域の結晶粒が著しく粗大化し、この為
に溶接部の靭性が劣化することが判明した。そこで、こ
の領域の靭性を向上させるために溶接ビード中央部にマ
ルテンサイトを生成させ、溶接部の強度を一定以上にす
ることを考え。

種々の組成の材料を溶接し、割れ発生応力とマルテンサ
イト量の関係について調査した。その結果、マルテンサ
イト量かが増加するにともない割れ発生応力も増加する
という結果が得られた。従来より割れ発生応力が５１ｋ
ｇ／ａｍ”を越えれば、良好な溶接部が得られるという
実績があるので、マルテンサイト量を７％以上にすれば
良いことが判明した。

このマルテンサイト量は化学組成に依存することから、
マルテンサイト量と化学組成の間でよく知られているＣ
ａ５ｔｏ　＆　Ｔｒｉｃｏｔの式を用いて、次の条件を
得た。

γ、、ＩＪＬＸ＝４２０×Ｃ（％）−１１，５×Ｓｉ（
％）＋　７　×Ｍｎ（％）＋２３　Ｘ　Ｎｉ（％）−１
１，５×Ｃｒ（％）＋４７０×Ｎ（％）＋１８９≧４２ この式の条件より得られたγｗａｘと実際のマルテンサ
イト量は相関しており、　γ、。≧４２であれば７％以
上のマルテンサイトが生成することを知見した。

〔発明の構成〕

本発明は 重量％で、 Ｃ：　０．１２％以下 Ｓｉ　：　１．００％以下 Ｍｎ　：　１．００％以下 Ｎｉ　：　０．６０％以下 Ｃｒ　：　９．０〜２１．Ｏ Ｎ　：　０．０５％以下 を含み、且つ次式の条件 γｍａ　ｘ　＝４２０　Ｘ　Ｃ（％）−１１，５Ｘｓｉ
（％）＋　７　×Ｍｎ（％）＋２３×Ｎｉ（％）　＝１
１．５×Ｃｒ（％）＋４７０×Ｎ（％）＋１８９≧４２ を満足する組成を有する溶接部の靭性に優れたフェライ
ト系ステンレス鋼を提供する。

本発明における組成限定の理由はおうむね次の通りであ
る０、 ＣおよびＮは、オーステナイト生成元素でありマルテン
サイト量を確保するために必要不可欠な元素であるが、
多量に含有されると耐食性の劣化を招き、その限界はそ
れぞれＣ：　０．１２％、Ｎ：０．０５％程度である。

Ｓｉは、溶接部の靭性、延性向上のためには低いことが
望ましい。しかし、本発明鋼の製鋼上添加することが不
可欠であり、ある程度の存在は免れないが、１．０％を
越えると靭性、延性の低下傾向が大きくなる。

Ｍｎは、耐食性向上のためには低いことが望ましいが、
Ｓｉと同様１本発明鋼の製造過程で不可欠の元素であり
、ある程度の存在は免れない。しかし、１．０％を越え
る量では耐食性が劣化する。

Ｎｉはオーステナイト生成元素であるが、高価であり、
多量の添加は本発明の目的に反するので、その上限を０
．６％とした。

Ｃｒはフェライト系ステンレス鋼としての基本元素であ
り１．かつ高耐食性を得るために必須の元素でそのため
に少くとも９％必要である。しかし含有量の増加ととも
に、靭性を損うので、２１．０％を上限とした。

本発明の鋼において、Ｐは０．０４０％まで、Ｓは０．
０３０％まで許容される。

次式の条件 ｙ、、、＝４２０ｘｃ（％）−１１，５×Ｓｉ（％）＋
　７　×Ｍｎ（％）＋２３×Ｎｉ（％）−１１，５×Ｃ
ｒ（％）＋４７０×Ｎ（％）＋１８９≧４２ は先に述べたようにＴｒｉｃｏｔらの式を利用し、溶接
部にマルテンサイト量７％以上を生成させるための条件
として得たのである。

〔発明の具体的開示〕

第１表に示す種々の組成の鋼を常法により溶製し、圧延
して、厚さ０．６■■の冷延鋼板とし、溶接電流５０Ａ
ｍｐ、溶接速度６０ｃｍ／ｓｉｎの条件でＴＩＧ溶接し
、割れの発生した時の応力とマルテンサイト量を測定し
た。第１図はこの測定結果をまとめたものである。この
図からマルテンサイト量が７％以上であれば所望される
割れ発生応力５１ｋｇ／ｎｖ”を越えることが出来るこ
とがわかる。

第２図は、第１表に記す種々の組成の鋼の上式によって
計算される　ｙｗａｘ値とマルテンサイト量（％）の関
係を示す。この図よりｙｗａｘ値が４２以上の時、鋼の
マルテンサイト量が７％を越えることがわかる。

次に実施例を挙げて詳細に説明する。

第２表に示す本発明鋼と比較鋼を厨房器製造業者に納入
して流し台のシンクとトップにそれぞれ加工し、この２
つを溶接する際の溶接性について評価してもらった。溶
接方法はＴＩＧ溶接である。

第２表に使用材料の化学組成とγｗａｘ、およびユーザ
ーでの評価を示した。この評価を図示したのが第３図で
ある。縦軸には溶接の判定結果、横軸にはシンクとボー
ルの　γｗａｘの平均値をとっているが、この平均のγ
ｗａｘが４２を越えるものは、ユーザーでの評価が良と
なっている。この場合「良」とは効率の良い溶接作業条
件で溶接部に割れ発生のないもの、ｒ不良」とは同一条
件で溶接しても溶接部に割れが発生するものを意味する
。

このように、実際の溶接においては、各々の材料が１１
．８２４２以上であるばかりでなく、各々の平均値が４
２以上である方が溶接性は良好である。

逆に言えば１個々の材料の　γｗａｘを４２以上に制御
第１表 しておけば、常に溶接性の良好な材料を供給できるので
ある。

〔発明の効果〕

本発明に従い組成を調整することによって高価な丁ｊあ
るいはＮｂを含有させることなく、かつ作業性は高いが
溶接部の強度低下など溶接性に若干難点を有するＴＩＧ
溶接を施こしても溶接部の靭性に優れたフェライト系ス
テンレス鋼を得ることができる。

前述したように商用工程で製造し厨房器具に応用したと
ころ、その高い溶接性が確認され本発明が産業上有用で
あることが確認された。

本発明の実施例では、　　ＴＩＧ溶接を行なったものに
ついて記載しているが、誘導加熱溶接や従来から実施さ
れているシール溶接を施こしても良好な特性が得られ、
ＴＩＧに限らず他の溶接法でも本発明が有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶接部の割れ発生応力（ｋｇ／ｍ♂）とマルテ
ンサイト量（％）との関係を示す図、第２図はマルテン
サイト量（％）とγｗａｘとの関係を示す図。 第３図は平均γ−ａｘ（％）と溶接性判定結果との関係
を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、重量％で、 Ｃ：０．１２％以下 Ｓｉ：１．００％以下 Ｍｎ：１．００％以下 Ｎｉ：０．６０％以下 Ｃｒ：９．０〜２１．０％ Ｎ：０．０５％以下 を含み、且つ次式の条件 γ＿ｍ＿ａ＿ｘ：４２０×Ｃ（％）−１１．５×Ｓｉ（
   ％）＋７×Ｍｎ（％）＋２３×Ｎｉ（％）−１１．５×
   Ｃｒ（％）＋４７０×Ｎ（％）＋１８９≧４２ を満足する組成を有する溶接部の靭性に優れたフェライ
   ト系ステンレス鋼。