JPH04224657A - 高温強度と溶接熱影響部の靱性に優れたフェライト系ステンレス鋼 - Google Patents
高温強度と溶接熱影響部の靱性に優れたフェライト系ステンレス鋼Info
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- JPH04224657A JPH04224657A JP40677190A JP40677190A JPH04224657A JP H04224657 A JPH04224657 A JP H04224657A JP 40677190 A JP40677190 A JP 40677190A JP 40677190 A JP40677190 A JP 40677190A JP H04224657 A JPH04224657 A JP H04224657A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温強度に優れ、かつ
溶接熱影響部の靭性に優れたフェライト系ステンレス鋼
に関するものである。
溶接熱影響部の靭性に優れたフェライト系ステンレス鋼
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来耐熱耐酸化性材料としては、フェラ
イト系ステンレス鋼が使用される場合が多い。というの
は、フェライト系ステンレス鋼は、オーステナイト系ス
テンレス鋼に比べて （１）熱膨張率が低い、即ち、繰り返し加熱を受けるよ
うな環境での特性（熱疲労特性）に優れている。 （２）他の部品（鋼や鋳物）に対する接合が容易である
。 （３）繰り返し加熱を受けるような環境下での耐酸化性
に優れている。 （４）安価である。などの利点があるからである。
イト系ステンレス鋼が使用される場合が多い。というの
は、フェライト系ステンレス鋼は、オーステナイト系ス
テンレス鋼に比べて （１）熱膨張率が低い、即ち、繰り返し加熱を受けるよ
うな環境での特性（熱疲労特性）に優れている。 （２）他の部品（鋼や鋳物）に対する接合が容易である
。 （３）繰り返し加熱を受けるような環境下での耐酸化性
に優れている。 （４）安価である。などの利点があるからである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらフェライ
ト系ステンレス鋼は、オーステナイト系ステンレス鋼に
比べて、高温強度及び靭性の点で劣っているため、おの
ずと使用範囲が限定され、高温強度と靭性が問題とされ
る用途には適合し難い。
ト系ステンレス鋼は、オーステナイト系ステンレス鋼に
比べて、高温強度及び靭性の点で劣っているため、おの
ずと使用範囲が限定され、高温強度と靭性が問題とされ
る用途には適合し難い。
【０００４】靭性の問題では、近年ＶＯＤあるいはＡＯ
Ｄ等の極低Ｃ、Ｎ技術、さらには、Ｔｉ、Ｎｂ等の安定
化元素添加により母材部に関しては一般に何の問題も生
じないが、特に溶接を伴なう場合、溶接熱影響部の靭性
劣化が生じるという問題がある。溶接部は、一般に溶融
した部分と、高温熱履歴を受けた部分（溶接熱影響部）
に分けられるが、前者はシール方法また溶接入熱あるい
は、最適ワイヤの選択等の管理により、その靭性劣化の
程度は小さい。
Ｄ等の極低Ｃ、Ｎ技術、さらには、Ｔｉ、Ｎｂ等の安定
化元素添加により母材部に関しては一般に何の問題も生
じないが、特に溶接を伴なう場合、溶接熱影響部の靭性
劣化が生じるという問題がある。溶接部は、一般に溶融
した部分と、高温熱履歴を受けた部分（溶接熱影響部）
に分けられるが、前者はシール方法また溶接入熱あるい
は、最適ワイヤの選択等の管理により、その靭性劣化の
程度は小さい。
【０００５】また、近年自動車排気用パイプに多用され
るＥＲＷ造管法では溶融した部分はアップセット加工に
より外部へ排出されるため、一種の圧接になっており、
そのため、ＥＲＷ造管では、溶接部の靭性は、その溶接
熱影響部の靭性が支配する形となっている。
るＥＲＷ造管法では溶融した部分はアップセット加工に
より外部へ排出されるため、一種の圧接になっており、
そのため、ＥＲＷ造管では、溶接部の靭性は、その溶接
熱影響部の靭性が支配する形となっている。
【０００６】このようなフェライト系ステンレス鋼の問
題点（高温強度、溶接熱影響部の靭性）がフェライト系
ステンレス鋼の用途拡大をはばんできた。
題点（高温強度、溶接熱影響部の靭性）がフェライト系
ステンレス鋼の用途拡大をはばんできた。
【０００７】したがって、本発明の目的は、フェライト
系ステンレス鋼の高温強度を高め、同時に溶接熱影響部
の靭性にも優れるフェライト系ステンレス鋼を提供しよ
うとするものである。
系ステンレス鋼の高温強度を高め、同時に溶接熱影響部
の靭性にも優れるフェライト系ステンレス鋼を提供しよ
うとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記問題
点、すなわち、（ｉ）高温強度、（ｉｉ）溶接熱影響部
の靭性について各種実験、検討を行った結果、Ｎｂ、Ｍ
ｏ含有フェライト系ステンレス鋼においてＣｏを微量添
加した場合、改良された高温強度を持ちつつ、溶接熱影
響部の靭性が著しく向上することを見い出し、本発明を
完成した。
点、すなわち、（ｉ）高温強度、（ｉｉ）溶接熱影響部
の靭性について各種実験、検討を行った結果、Ｎｂ、Ｍ
ｏ含有フェライト系ステンレス鋼においてＣｏを微量添
加した場合、改良された高温強度を持ちつつ、溶接熱影
響部の靭性が著しく向上することを見い出し、本発明を
完成した。
【０００９】また本発明者らは、Ｎｂ、Ｍｏ含有フェラ
イト系ステンレス鋼において、Ｔｉ、Ｃｏを複合添加す
ることによっても、改良された高温強度を持ちつつ、溶
接熱影響部のさらなる靭性向上が生じることを見い出し
、本発明を完成した。
イト系ステンレス鋼において、Ｔｉ、Ｃｏを複合添加す
ることによっても、改良された高温強度を持ちつつ、溶
接熱影響部のさらなる靭性向上が生じることを見い出し
、本発明を完成した。
【００１０】すなわち、本発明は、
Ｃ ：０．０２ｗｔ％以下、
Ｓｉ：１．０ｗｔ％以下、
Ｍｎ：１．０ｗｔ％以下、
Ｍｏ：０．０５ｗｔ％以上２．５ｗｔ％以下、Ｃｒ：１
４ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下、Ｎ ：０．０１５ｗｔ
％以下、 Ｎｂ：０．４ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下、Ｃｏ：０．
０１ｗｔ％以上０．２５％以下を含み、残部がＦｅおよ
び不可避的不純物より成ることを特徴とする高温強度と
溶接熱影響部の靭性に優れるフェライト系ステンレス鋼
を提供するものである。
４ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下、Ｎ ：０．０１５ｗｔ
％以下、 Ｎｂ：０．４ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下、Ｃｏ：０．
０１ｗｔ％以上０．２５％以下を含み、残部がＦｅおよ
び不可避的不純物より成ることを特徴とする高温強度と
溶接熱影響部の靭性に優れるフェライト系ステンレス鋼
を提供するものである。
【００１１】さらに、Ｔｉを０．５ｗｔ％以下添加して
もよい。
もよい。
【００１２】以下に本発明をさらに詳細に説明する。
【００１３】Ｃ：０．０２ｗｔ％以下
Ｃは溶接熱影響部の靭性に有害であるが、後述するよう
にＣｏ添加、Ｃｏ、Ｔｉ複合添加によって著しく靭性が
向上するため、０．０２ｗｔ％以下で実用上問題ない。 特に靭性を向上させたい場合、０．０１ｗｔ％以下が望
ましい。また高温強度向上のためにも、低い方がよい。
にＣｏ添加、Ｃｏ、Ｔｉ複合添加によって著しく靭性が
向上するため、０．０２ｗｔ％以下で実用上問題ない。 特に靭性を向上させたい場合、０．０１ｗｔ％以下が望
ましい。また高温強度向上のためにも、低い方がよい。
【００１４】Ｓｉ：１．０ｗｔ％以下
Ｓｉは耐酸化性の向上に有効であるが、１．０ｗｔ％を
超えると溶接影響部の靭性を劣化させるため上限を１．
０ｗｔ％とした。
超えると溶接影響部の靭性を劣化させるため上限を１．
０ｗｔ％とした。
【００１５】Ｍｎ：１．０ｗｔ％以下
Ｍｎは、加工性の点から少ない程良いが、製造時の経済
性を考慮して上限を１．０ｗｔ％に限定した。
性を考慮して上限を１．０ｗｔ％に限定した。
【００１６】Ｍｏ：０．０５ｗｔ％以上２．５ｗｔ％以
下 Ｍｏは高温強度向上のため添加される。その効果は０．
０５ｗｔ％以上で現われるが、２．５ｗｔ％で飽和する
。非常に高価な元素のため、０．０５〜２．５ｗｔ％に
限定する。
下 Ｍｏは高温強度向上のため添加される。その効果は０．
０５ｗｔ％以上で現われるが、２．５ｗｔ％で飽和する
。非常に高価な元素のため、０．０５〜２．５ｗｔ％に
限定する。
【００１７】Ｃｒ：１４ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下Ｃｒ
は耐酸化性を付与する主要元素であるが、１４ｗｔ％未
満では十分な耐酸化性がなく、２０ｗｔ％を超えると靭
性、加工性の劣化が著しいため２０ｗｔ％を上限とした
。
は耐酸化性を付与する主要元素であるが、１４ｗｔ％未
満では十分な耐酸化性がなく、２０ｗｔ％を超えると靭
性、加工性の劣化が著しいため２０ｗｔ％を上限とした
。
【００１８】Ｎ：０．０１５ｗｔ％以下Ｃと同じく、溶
接部の靭性に有害であるが、０．０１５ｗｔ％以下であ
れば、実用上問題はない。
接部の靭性に有害であるが、０．０１５ｗｔ％以下であ
れば、実用上問題はない。
【００１９】Ｎｂ：０．４ｗｔ％以上１．０ｗｔ％Ｎｂ
は高温強度向上のために添加される。一般にＮｂ添加に
より靭性は劣化するが、本発明者らはＣｏ添加またはＣ
ｏ−Ｔｉとの複合添加により著しく靭性が改善されるこ
とを知見した。０．４ｗｔ％未満では高温強度が十分で
はなく、１．０ｗｔ％をこえるとたとえＣｏ添加または
Ｃｏ−Ｔｉ複合添加によっても靭性改善効果が不十分で
あるため上限を１．０ｗｔ％に限定した。
は高温強度向上のために添加される。一般にＮｂ添加に
より靭性は劣化するが、本発明者らはＣｏ添加またはＣ
ｏ−Ｔｉとの複合添加により著しく靭性が改善されるこ
とを知見した。０．４ｗｔ％未満では高温強度が十分で
はなく、１．０ｗｔ％をこえるとたとえＣｏ添加または
Ｃｏ−Ｔｉ複合添加によっても靭性改善効果が不十分で
あるため上限を１．０ｗｔ％に限定した。
【００２０】Ｃｏ：０．０１ｗｔ％以上０．２５ｗｔ％
以下 Ｃｏは本発明にとって非常に重要な元素である。図２は
溶接熱影響部の靭性をシュミレートした熱処理後のシャ
ルピー−吸収エネルギーをしめす。０．０１ｗｔ％Ｃｏ
の添加によっても著しい靭性改善効果がある。図２での
シャルピー吸収エネルギーは０℃における値であり、こ
の値が８ｋｇｆ／ｃｍ２ 以上あれば、溶接部を含む加
工が冬季におこなわれたとしても十分な靭性を有してい
ると判断できる。したがって、上限は０．２５ｗｔ％と
なる。
以下 Ｃｏは本発明にとって非常に重要な元素である。図２は
溶接熱影響部の靭性をシュミレートした熱処理後のシャ
ルピー−吸収エネルギーをしめす。０．０１ｗｔ％Ｃｏ
の添加によっても著しい靭性改善効果がある。図２での
シャルピー吸収エネルギーは０℃における値であり、こ
の値が８ｋｇｆ／ｃｍ２ 以上あれば、溶接部を含む加
工が冬季におこなわれたとしても十分な靭性を有してい
ると判断できる。したがって、上限は０．２５ｗｔ％と
なる。
【００２１】Ｔｉ：０．５ｗｔ％以下
Ｔｉも本発明にとって非常に重要な元素である。Ｔｉ−
Ｃｏ複合添加によって、溶接熱影響部の靭性改善効果は
さらに顕著になる。このようなＴｉ、Ｃｏの効果につい
ては実施例の欄であらためて示すが、０．５ｗｔ％以下
がよい。
Ｃｏ複合添加によって、溶接熱影響部の靭性改善効果は
さらに顕著になる。このようなＴｉ、Ｃｏの効果につい
ては実施例の欄であらためて示すが、０．５ｗｔ％以下
がよい。
【００２２】
【実施例】以下に本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。
明する。
【００２３】（実施例１）表１に示す種々の組成の供試
材を、実験室にて、３０ｋｇ鋼塊から熱間圧延、焼鈍冷
間圧延により２．０ｍｍ厚の冷延板としてつくり、１０
００℃焼鈍後、酸洗した。この後、これらの供試材につ
いて８５０℃高温引張試験および溶接熱影響部（以下Ｈ
ＡＺと略す）シミュレーション熱処理を行い、０℃シャ
ルピー試験を行った。通常、高温引張試験は、熱延板ま
たは鋳造後丸棒によって測定されることが多いが、強度
は、素材の析出状態に大きく影響されるため、実使用さ
れる状態、即ち冷延焼鈍板を用いて、測定した。またシ
ャルピー吸収エネルギーは０℃でのｎ＝３の平均値によ
り評価した。
材を、実験室にて、３０ｋｇ鋼塊から熱間圧延、焼鈍冷
間圧延により２．０ｍｍ厚の冷延板としてつくり、１０
００℃焼鈍後、酸洗した。この後、これらの供試材につ
いて８５０℃高温引張試験および溶接熱影響部（以下Ｈ
ＡＺと略す）シミュレーション熱処理を行い、０℃シャ
ルピー試験を行った。通常、高温引張試験は、熱延板ま
たは鋳造後丸棒によって測定されることが多いが、強度
は、素材の析出状態に大きく影響されるため、実使用さ
れる状態、即ち冷延焼鈍板を用いて、測定した。またシ
ャルピー吸収エネルギーは０℃でのｎ＝３の平均値によ
り評価した。
【００２４】また、ＨＡＺシミュレーション熱処理は、
１２５０℃空冷によって行った。これは、図１に示した
素材を用いて、実際のＴＩＧ溶接部のＨＡＺ靭性を測定
したところ、吸収エネルギーは２．５ｋｇｆ・ｍ／ｃｍ
２ 以下であったことから、１２５０℃×１０分空冷を
ＨＡＺシミュレーション熱処理とした。
１２５０℃空冷によって行った。これは、図１に示した
素材を用いて、実際のＴＩＧ溶接部のＨＡＺ靭性を測定
したところ、吸収エネルギーは２．５ｋｇｆ・ｍ／ｃｍ
２ 以下であったことから、１２５０℃×１０分空冷を
ＨＡＺシミュレーション熱処理とした。
【００２５】このようなＨＡＺシミュレーションを施し
た後の靭性は、図２に示すように、Ｃｏ０．０１〜０．
２５ｗｔ％の範囲で著しく良好となる。
た後の靭性は、図２に示すように、Ｃｏ０．０１〜０．
２５ｗｔ％の範囲で著しく良好となる。
【００２６】表１に示した化学成分の素材を用いて上記
試験を行った結果として８５０℃の引張強さおよびＨＡ
Ｚシミュレーション後の靭性を表２に示す。
試験を行った結果として８５０℃の引張強さおよびＨＡ
Ｚシミュレーション後の靭性を表２に示す。
【００２７】比較鋼として示したＳＵＳ４３０ＬＸに対
して、本発明鋼Ｎｏ．１〜３およびＮｏ．７のＮｂ、Ｍ
ｏ、Ｃｏ添加鋼は強度靭性共に著しく向上している。特
に比較鋼Ｃのように、Ｎｂ、Ｍｏにより引張強さは向上
しても、Ｃｏ無添加の場合、ＨＡＺシミュレーションの
靭性は著しく低い。また比較鋼Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅのように
たとえＣｏを添加してもＣ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｎが過剰な場
合、Ｃｏによる靭性回復は十分ではない。
して、本発明鋼Ｎｏ．１〜３およびＮｏ．７のＮｂ、Ｍ
ｏ、Ｃｏ添加鋼は強度靭性共に著しく向上している。特
に比較鋼Ｃのように、Ｎｂ、Ｍｏにより引張強さは向上
しても、Ｃｏ無添加の場合、ＨＡＺシミュレーションの
靭性は著しく低い。また比較鋼Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅのように
たとえＣｏを添加してもＣ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｎが過剰な場
合、Ｃｏによる靭性回復は十分ではない。
【００２８】比較鋼ＦのようにＣｏ過剰の場合も、図２
のように靭性は劣化している。また比較鋼ＧのようにＴ
ｉを添加してもＣｏ無添加では靭性向上はみられないが
、本発明鋼Ｎｏ．３とＮｏ．５の比較のように、Ｔｉ−
Ｃｏ複合添加によって靭性が著しく向上することがわか
る。また本発明鋼Ｎｏ．４、６のようにＴｉ−Ｃｏ複合
添加によって高温強度、ＨＡＺの靭性は非常に良好であ
ることがわかる。したがって、本発明範囲の鋼が高温強
度にも溶接熱影響部の靭性にも優れていることが明らか
である。
のように靭性は劣化している。また比較鋼ＧのようにＴ
ｉを添加してもＣｏ無添加では靭性向上はみられないが
、本発明鋼Ｎｏ．３とＮｏ．５の比較のように、Ｔｉ−
Ｃｏ複合添加によって靭性が著しく向上することがわか
る。また本発明鋼Ｎｏ．４、６のようにＴｉ−Ｃｏ複合
添加によって高温強度、ＨＡＺの靭性は非常に良好であ
ることがわかる。したがって、本発明範囲の鋼が高温強
度にも溶接熱影響部の靭性にも優れていることが明らか
である。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【００３１】
【発明の効果】本発明に従い、Ｎｂ、Ｍｏ添加鋼に対し
、Ｃｏ、またはＴｉ、Ｃｏを適切量添加することにより
、高温強度の向上と共に、溶接熱影響部の靭性に優れた
フェライト系ステンレス鋼を提供できる。従って、例え
ば自動車排気系装置または各種燃焼器具のパイプのよう
な溶接部を含む加工を受ける部品に用いた場合、溶接熱
影響部からの割れ、高温強度不足からくるクリープとい
った問題を除くことができる。
、Ｃｏ、またはＴｉ、Ｃｏを適切量添加することにより
、高温強度の向上と共に、溶接熱影響部の靭性に優れた
フェライト系ステンレス鋼を提供できる。従って、例え
ば自動車排気系装置または各種燃焼器具のパイプのよう
な溶接部を含む加工を受ける部品に用いた場合、溶接熱
影響部からの割れ、高温強度不足からくるクリープとい
った問題を除くことができる。
【図１】基本鋼０．０１Ｃ−０．０１Ｎ−１８Ｃｒ−０
．６Ｎｂ−１．０Ｍｏにおいて、１０５０℃、１１５０
℃、１２５０℃、１０分保持水冷または空冷後のシャル
ピー吸収エネルギー（ｎ＝３の平均）の値を示す図であ
る。
．６Ｎｂ−１．０Ｍｏにおいて、１０５０℃、１１５０
℃、１２５０℃、１０分保持水冷または空冷後のシャル
ピー吸収エネルギー（ｎ＝３の平均）の値を示す図であ
る。
【図２】基本鋼０．０１Ｃ−０．０１Ｎ−１８Ｃｒ−０
．６Ｎｂ−１．０Ｍｏにおいて、１２５０℃、１０分保
持空冷後のシャルピー吸収エネルギー（ｎ＝３の平均）
に及ぼすＣｏ量の影響を示す図である。
．６Ｎｂ−１．０Ｍｏにおいて、１２５０℃、１０分保
持空冷後のシャルピー吸収エネルギー（ｎ＝３の平均）
に及ぼすＣｏ量の影響を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項１】Ｃ ：０．０２ｗｔ％以下、Ｓｉ：１．
０ｗｔ％以下、 Ｍｎ：１．０ｗｔ％以下、 Ｍｏ：０．０５ｗｔ％以上２．５ｗｔ％以下、Ｃｒ：１
４ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下、Ｎ ：０．０１５ｗｔ
％以下、 Ｎｂ：０．４ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下、Ｃｏ：０．
０１ｗｔ％以上０．２５％以下を含み、残部がＦｅおよ
び不可避的不純物より成ることを特徴とする高温強度と
溶接熱影響部の靭性に優れるフェライト系ステンレス鋼
。 - 【請求項２】 さらに、０．５ｗｔ％以下のＴｉを添
加する請求項１に記載のフェライト系ステンレス鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2406771A JPH0735556B2 (ja) | 1990-12-26 | 1990-12-26 | 高温強度と溶接熱影響部の靱性に優れたフェライト系ステンレス鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2406771A JPH0735556B2 (ja) | 1990-12-26 | 1990-12-26 | 高温強度と溶接熱影響部の靱性に優れたフェライト系ステンレス鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04224657A true JPH04224657A (ja) | 1992-08-13 |
| JPH0735556B2 JPH0735556B2 (ja) | 1995-04-19 |
Family
ID=18516395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2406771A Expired - Lifetime JPH0735556B2 (ja) | 1990-12-26 | 1990-12-26 | 高温強度と溶接熱影響部の靱性に優れたフェライト系ステンレス鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0735556B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1818422B2 (fr) † | 2006-02-08 | 2012-07-18 | ArcelorMittal-Stainless France | Acier inoxydable ferritique dit a 19% de chrome stabilisé au niobium |
| WO2013179616A1 (ja) | 2012-05-28 | 2013-12-05 | Ｊｆｅスチール株式会社 | フェライト系ステンレス鋼 |
| WO2015064077A1 (ja) | 2013-10-31 | 2015-05-07 | Ｊｆｅスチール株式会社 | フェライト－マルテンサイト２相ステンレス鋼およびその製造方法 |
| KR20160078452A (ko) | 2013-10-31 | 2016-07-04 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 페라이트-마르텐사이트 2상 스테인리스강 및 그 제조 방법 |
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-
1990
- 1990-12-26 JP JP2406771A patent/JPH0735556B2/ja not_active Expired - Lifetime
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