JPH07286239A - レーザ溶接性に優れたフェライト系ステンレス鋼 - Google Patents
レーザ溶接性に優れたフェライト系ステンレス鋼Info
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- JPH07286239A JPH07286239A JP6104483A JP10448394A JPH07286239A JP H07286239 A JPH07286239 A JP H07286239A JP 6104483 A JP6104483 A JP 6104483A JP 10448394 A JP10448394 A JP 10448394A JP H07286239 A JPH07286239 A JP H07286239A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 溶接部靭性に優れ、レーザ溶接に適したフェ
ライト系ステンレス鋼を得る。 【構成】 Ｃ：０．０３％以下，Ｎ：０．０２５％以下
及びＯ：０．０２％以下に規制したＣｒ：１１〜３５％
を含むフェライト系ステンレス鋼であって、レーザ溶接
部の酸素濃度及び窒素濃度がそれぞれ２５０ｐｐｍ以下
及び３５０ｐｐｍ以下で、析出する炭化物及び窒化物が
平均粒径３μｍ以下で合計析出密度１×１０5 個／ｍｍ
2 以下となるように、Ｃ含有量［％Ｃ］，Ｎ含有量［％
Ｎ］及びＯ含有量［％Ｏ］の間に次式の関係を維持させ
る。 ［％Ｃ］＋３［％Ｎ］＋［％Ｏ］＜（１２４．４−［％
Ｃｒ］／１７５０
ライト系ステンレス鋼を得る。 【構成】 Ｃ：０．０３％以下，Ｎ：０．０２５％以下
及びＯ：０．０２％以下に規制したＣｒ：１１〜３５％
を含むフェライト系ステンレス鋼であって、レーザ溶接
部の酸素濃度及び窒素濃度がそれぞれ２５０ｐｐｍ以下
及び３５０ｐｐｍ以下で、析出する炭化物及び窒化物が
平均粒径３μｍ以下で合計析出密度１×１０5 個／ｍｍ
2 以下となるように、Ｃ含有量［％Ｃ］，Ｎ含有量［％
Ｎ］及びＯ含有量［％Ｏ］の間に次式の関係を維持させ
る。 ［％Ｃ］＋３［％Ｎ］＋［％Ｏ］＜（１２４．４−［％
Ｃｒ］／１７５０
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、溶接部靭性に優れたフ
ェライト系ステンレス鋼に関する。
ェライト系ステンレス鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＳＵＳ４３０を始めとするフェライト系
ステンレス鋼は、オーステナイト系ステンレス鋼に比較
して安価であることから、広範な分野において建材，構
造材，各種部品等として使用されている。フェライト系
ステンレス鋼板を使用して構造物を組立てる場合、鋼板
を他の構造部材に溶接することが多い。また、ステンレ
ス鋼板から製造された溶接管を建材，構造材，各種部品
等として使用することもある。フェライト系ステンレス
鋼板の溶接には、従来からＴＩＧ溶接が採用されてい
る。しかし、ＴＩＧ溶接では溶接速度に限界があるた
め、レーザ溶接に置き換えることが検討されている。本
出願人も、特開昭５６−１６８９８８号公報でフェライ
ト系ステンレス鋼のレーザ溶接を紹介した。
ステンレス鋼は、オーステナイト系ステンレス鋼に比較
して安価であることから、広範な分野において建材，構
造材，各種部品等として使用されている。フェライト系
ステンレス鋼板を使用して構造物を組立てる場合、鋼板
を他の構造部材に溶接することが多い。また、ステンレ
ス鋼板から製造された溶接管を建材，構造材，各種部品
等として使用することもある。フェライト系ステンレス
鋼板の溶接には、従来からＴＩＧ溶接が採用されてい
る。しかし、ＴＩＧ溶接では溶接速度に限界があるた
め、レーザ溶接に置き換えることが検討されている。本
出願人も、特開昭５６−１６８９８８号公報でフェライ
ト系ステンレス鋼のレーザ溶接を紹介した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】レーザ溶接は、ビーム
径の小さな熱エネルギーで母材を加熱することから、Ｔ
ＩＧ溶接に比較して格段に早い溶接速度を示す。しか
し、ビーム径の小さな熱エネルギーは、母材の極めて狭
い領域を極めて高い温度まで加熱するため、従来のＴＩ
Ｇ溶接とは異なった熱履歴を溶接部が受ける。レーザビ
ームで加熱された母材は、Ｆｅの沸点に近い２９００℃
程度まで最高温度が到達する場合がある。このような高
温に加熱された溶融金属は、雰囲気から盛んにガスを吸
収する。その結果、得られた溶接部は、酸化物，窒化物
等を多量に介在させた脆い組織になり易い。雰囲気から
のガス吸収は、溶接雰囲気をガスシールドすることによ
り、ある程度まで抑制できる。
径の小さな熱エネルギーで母材を加熱することから、Ｔ
ＩＧ溶接に比較して格段に早い溶接速度を示す。しか
し、ビーム径の小さな熱エネルギーは、母材の極めて狭
い領域を極めて高い温度まで加熱するため、従来のＴＩ
Ｇ溶接とは異なった熱履歴を溶接部が受ける。レーザビ
ームで加熱された母材は、Ｆｅの沸点に近い２９００℃
程度まで最高温度が到達する場合がある。このような高
温に加熱された溶融金属は、雰囲気から盛んにガスを吸
収する。その結果、得られた溶接部は、酸化物，窒化物
等を多量に介在させた脆い組織になり易い。雰囲気から
のガス吸収は、溶接雰囲気をガスシールドすることによ
り、ある程度まで抑制できる。
【０００４】雰囲気制御によっても依然として酸化物，
窒化物等の非金属介在物の生成が避けられず、母材に比
較して溶接部の靭性が劣る。このような溶接部をもつス
テンレス鋼板に曲げ加工，バルジ加工等の高度の加工を
施すと、溶接部に亀裂，破断が発生し、溶接製品として
使用することができない。本発明は、このような問題を
解消すべく案出されたものであり、特定された相関関係
の下で母材のＣ，Ｎ及びＯ含有量を規制することによ
り、レーザ溶接部に析出する酸化物，窒化物等の非金属
介在物の生成を抑制し、溶接部の靭性を向上させること
を目的とする。
窒化物等の非金属介在物の生成が避けられず、母材に比
較して溶接部の靭性が劣る。このような溶接部をもつス
テンレス鋼板に曲げ加工，バルジ加工等の高度の加工を
施すと、溶接部に亀裂，破断が発生し、溶接製品として
使用することができない。本発明は、このような問題を
解消すべく案出されたものであり、特定された相関関係
の下で母材のＣ，Ｎ及びＯ含有量を規制することによ
り、レーザ溶接部に析出する酸化物，窒化物等の非金属
介在物の生成を抑制し、溶接部の靭性を向上させること
を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のフェライト系ス
テンレス鋼は、その目的を達成するため、Ｃ：０．０３
重量％以下，Ｎ：０．０２５重量％以下及びＯ：０．０
２重量％以下に規制したＣｒ：１１〜３５重量％を含む
フェライト系ステンレス鋼であって、レーザ溶接部の酸
素濃度及び窒素濃度がそれぞれ２５０ｐｐｍ以下及び３
５０ｐｐｍ以下で、析出する炭化物及び窒化物が平均粒
径３μｍ以下で合計析出密度１×１０5個／ｍｍ2 以下
となるように、Ｃ含有量［％Ｃ］，Ｎ含有量［％Ｎ］及
びＯ含有量［％Ｏ］の間に次式（１）の関係を維持させ
ている。 ［％Ｃ］＋３［％Ｎ］＋［％Ｏ］＜（１２４．４−［％Ｃｒ］）／１７５０ ・・・・（１） このフェライト系ステンレス鋼は、更にＴｉ及び／又は
Ｎｂを合計量で１．０重量％以下、Ｍｏ：０．１〜３重
量％を含むことができる。また、Ｓｉ含有量及びＭｎ含
有量は、それぞれ２．０重量％以下及び１．０重量％以
下に規制することが好ましい。
テンレス鋼は、その目的を達成するため、Ｃ：０．０３
重量％以下，Ｎ：０．０２５重量％以下及びＯ：０．０
２重量％以下に規制したＣｒ：１１〜３５重量％を含む
フェライト系ステンレス鋼であって、レーザ溶接部の酸
素濃度及び窒素濃度がそれぞれ２５０ｐｐｍ以下及び３
５０ｐｐｍ以下で、析出する炭化物及び窒化物が平均粒
径３μｍ以下で合計析出密度１×１０5個／ｍｍ2 以下
となるように、Ｃ含有量［％Ｃ］，Ｎ含有量［％Ｎ］及
びＯ含有量［％Ｏ］の間に次式（１）の関係を維持させ
ている。 ［％Ｃ］＋３［％Ｎ］＋［％Ｏ］＜（１２４．４−［％Ｃｒ］）／１７５０ ・・・・（１） このフェライト系ステンレス鋼は、更にＴｉ及び／又は
Ｎｂを合計量で１．０重量％以下、Ｍｏ：０．１〜３重
量％を含むことができる。また、Ｓｉ含有量及びＭｎ含
有量は、それぞれ２．０重量％以下及び１．０重量％以
下に規制することが好ましい。
【０００６】
【作用】一般的にいって、窒化物，酸化物等の非金属介
在物が少ないほど、溶接部の靭性が向上する。しかし、
極めて高温の溶融金属が生成するレーザ溶接にあって
は、溶融金属が雰囲気から盛んにＯ，Ｎ等のガス成分を
吸収するため、従来のＴＩＧ溶接における窒化物，酸化
物等に関する考察が当てはまらない。そのため、ＯやＮ
等を極低下させたフェライト系ステンレス鋼を母材とし
て使用すると共に、酸素濃度及び窒素濃度が低い溶接雰
囲気を使用することが考えられる。しかし、このような
対策では、素材コスト及び溶接コストの上昇を招き、実
用的な解決策ではない。この点、本発明者等は、レーザ
溶接部の酸素濃度及び窒素濃度を規制し、且つ析出した
酸化物や窒化物の分布を制御するとき、靭性に優れた溶
接部が得られることを多数の実験から見い出した。この
知見に基づき、Ｎ及びＯを極低下することなく、式
（１）の条件を満足させるとき、フェライト系ステンレ
ス鋼のレーザ溶接性が改善されることを解明した。
在物が少ないほど、溶接部の靭性が向上する。しかし、
極めて高温の溶融金属が生成するレーザ溶接にあって
は、溶融金属が雰囲気から盛んにＯ，Ｎ等のガス成分を
吸収するため、従来のＴＩＧ溶接における窒化物，酸化
物等に関する考察が当てはまらない。そのため、ＯやＮ
等を極低下させたフェライト系ステンレス鋼を母材とし
て使用すると共に、酸素濃度及び窒素濃度が低い溶接雰
囲気を使用することが考えられる。しかし、このような
対策では、素材コスト及び溶接コストの上昇を招き、実
用的な解決策ではない。この点、本発明者等は、レーザ
溶接部の酸素濃度及び窒素濃度を規制し、且つ析出した
酸化物や窒化物の分布を制御するとき、靭性に優れた溶
接部が得られることを多数の実験から見い出した。この
知見に基づき、Ｎ及びＯを極低下することなく、式
（１）の条件を満足させるとき、フェライト系ステンレ
ス鋼のレーザ溶接性が改善されることを解明した。
【０００７】以下、本発明で規定した成分の含有量，関
係式等について説明する。 Ｃ：０．０３重量％以下 フェライト系ステンレス鋼においては、粒内に固溶して
素地の加工性を低下させるばかりでなく、炭化物，窒化
物等の生成することによって靭性も損なわれる。そのた
め、Ｃ含有量は、低いほど好ましく、上限を０．０３重
量％に設定した。また、Ｎ及びＯと共同して溶接部の加
工性を低下させることから、式（１）が満足されるよう
にＣ含有量を設定する必要がある。 Ｎ：０．０２５重量％以下 窒化物，炭窒化物等の生成により、溶接部の加工性及び
靭性を低下させる主たる原因となる。したがって、Ｎ含
有量は、特に低下させる必要があることから、上限を
０．０２５重量％に設定した。また、Ｃ及びＯと共同し
て溶接部の加工性や靭性を低下させることから、式
（１）が満足されるようにＮ含有量を設定する。
係式等について説明する。 Ｃ：０．０３重量％以下 フェライト系ステンレス鋼においては、粒内に固溶して
素地の加工性を低下させるばかりでなく、炭化物，窒化
物等の生成することによって靭性も損なわれる。そのた
め、Ｃ含有量は、低いほど好ましく、上限を０．０３重
量％に設定した。また、Ｎ及びＯと共同して溶接部の加
工性を低下させることから、式（１）が満足されるよう
にＣ含有量を設定する必要がある。 Ｎ：０．０２５重量％以下 窒化物，炭窒化物等の生成により、溶接部の加工性及び
靭性を低下させる主たる原因となる。したがって、Ｎ含
有量は、特に低下させる必要があることから、上限を
０．０２５重量％に設定した。また、Ｃ及びＯと共同し
て溶接部の加工性や靭性を低下させることから、式
（１）が満足されるようにＮ含有量を設定する。
【０００８】Ｏ：０．０２重量％以下 割れの起点となる酸化物系の介在物を生成し、溶接部の
靭性を低下させる。そのため、Ｏ含有量は、低いほど好
ましく、上限を０．０２重量％に設定した。また、Ｃ及
びＯと共同して溶接部の加工性を低下させることから、
式（１）が満足されるようにＯ含有量を設定する。 Ｓｉ：２．０重量％以下 脱酸剤として有効な元素であり、耐高温酸化性を改善す
る作用も呈する。更に、溶鋼中の飽和窒素量を減少させ
る働きがあり、溶接部の加工性及び靭性改善に有効であ
る。しかし、過度にＳｉを添加すると素材の加工性が損
なわれることから、Ｓｉ含有量の上限を２．０重量％に
設定した。 Ｍｎ：１．０重量％以下 脱酸剤として有効な元素であり、素地を強化する作用も
呈する。しかし、過度にＭｎを添加すると耐食性を低下
させる原因となるので、Ｍｎ含有量の上限を１．０重量
％に設定した。
靭性を低下させる。そのため、Ｏ含有量は、低いほど好
ましく、上限を０．０２重量％に設定した。また、Ｃ及
びＯと共同して溶接部の加工性を低下させることから、
式（１）が満足されるようにＯ含有量を設定する。 Ｓｉ：２．０重量％以下 脱酸剤として有効な元素であり、耐高温酸化性を改善す
る作用も呈する。更に、溶鋼中の飽和窒素量を減少させ
る働きがあり、溶接部の加工性及び靭性改善に有効であ
る。しかし、過度にＳｉを添加すると素材の加工性が損
なわれることから、Ｓｉ含有量の上限を２．０重量％に
設定した。 Ｍｎ：１．０重量％以下 脱酸剤として有効な元素であり、素地を強化する作用も
呈する。しかし、過度にＭｎを添加すると耐食性を低下
させる原因となるので、Ｍｎ含有量の上限を１．０重量
％に設定した。
【０００９】Ｃｒ：１１〜３５重量％ フェライト系ステンレス鋼の主要元素であり、耐食性を
確保する上から１１重量％以上のＣｒ含有量が必要であ
る。しかし、過剰にＣｒを添加すると素材の脆化を招
き、製造が極めて困難になる。そのため、Ｃｒ含有量
は、上限を３５重量％に定めた。 Ｔｉ及び／又はＮｂ：合計量で１．０重量％以下 必要に応じて添加される合金元素であり、Ｃ，Ｎ及びＯ
を固定化して無害化すると共に、高温強度の向上にも有
効である。しかし、Ｃ及びＮとの関係で過度に添加する
と、靭性の低下を招くと共に、非金属介在物の発生に起
因する表面疵を生じさせる。そのため、Ｔｉ及びＮｂの
含有量は、合計量で１．０重量％以下にする必要があ
る。
確保する上から１１重量％以上のＣｒ含有量が必要であ
る。しかし、過剰にＣｒを添加すると素材の脆化を招
き、製造が極めて困難になる。そのため、Ｃｒ含有量
は、上限を３５重量％に定めた。 Ｔｉ及び／又はＮｂ：合計量で１．０重量％以下 必要に応じて添加される合金元素であり、Ｃ，Ｎ及びＯ
を固定化して無害化すると共に、高温強度の向上にも有
効である。しかし、Ｃ及びＮとの関係で過度に添加する
と、靭性の低下を招くと共に、非金属介在物の発生に起
因する表面疵を生じさせる。そのため、Ｔｉ及びＮｂの
含有量は、合計量で１．０重量％以下にする必要があ
る。
【００１０】Ｍｏ：０．１〜３重量％ 必要に応じて添加される合金元素であり、耐食性の向上
に有効である。しかしながら、過度にＭｏを添加すると
素材の加工性や靭性が低下するため、Ｍｏ含有量の上限
を３重量％に設定した。本発明のフェライト系ステンレ
ス鋼は、更に所定の性質を付与するため種々の合金元素
を添加することができる。このような合金元素として
は、耐酸化性向上ためのＡｌ：３重量％以下，耐食性及
び加工性を向上させるためのＣｕ：１重量％以下，Ｃ及
びＮを固定するためのＶ及び／又はＺｒ：０．５重量％
以下，耐粒界腐食性を改善するためのＢ：０．１重量％
以下，靭性及び耐酸化性向上のための希土類元素やＹ：
０．５重量％以下等がある。
に有効である。しかしながら、過度にＭｏを添加すると
素材の加工性や靭性が低下するため、Ｍｏ含有量の上限
を３重量％に設定した。本発明のフェライト系ステンレ
ス鋼は、更に所定の性質を付与するため種々の合金元素
を添加することができる。このような合金元素として
は、耐酸化性向上ためのＡｌ：３重量％以下，耐食性及
び加工性を向上させるためのＣｕ：１重量％以下，Ｃ及
びＮを固定するためのＶ及び／又はＺｒ：０．５重量％
以下，耐粒界腐食性を改善するためのＢ：０．１重量％
以下，靭性及び耐酸化性向上のための希土類元素やＹ：
０．５重量％以下等がある。
【００１１】関係式（１）：関係式（１）は、本発明者
等の多数の実験結果から求められたものであるが、溶接
部の加工性や靭性低下に対してＣ及びＯよりもＮの影響
が大きいことを見い出し、３倍の係数でＮをＣ及びＯと
の関連で整理することにより、加工性及び靭性低下が効
果的に防止できる。具体的には、従来から一般的に用い
られているＣ＋Ｎで整理した場合、図１に示すようにお
おむねＣ＋Ｎの限界値が得られるものの、限界値付近で
は逆転がかなり生じる。これに対し、Ｃ＋３Ｎ＋Ｏで整
理するとき、図２に示すように明確な限界値が得られ
る。この関係式（１）を維持することにより、レーザ溶
接部の酸素濃度及び窒素濃度がそれぞれ２５０ｐｐｍ以
下及び３５０ｐｐｍ以下で、析出する炭化物及び窒化物
が平均粒径３μｍ以下で合計析出密度１×１０5 個／ｍ
ｍ2 となる。
等の多数の実験結果から求められたものであるが、溶接
部の加工性や靭性低下に対してＣ及びＯよりもＮの影響
が大きいことを見い出し、３倍の係数でＮをＣ及びＯと
の関連で整理することにより、加工性及び靭性低下が効
果的に防止できる。具体的には、従来から一般的に用い
られているＣ＋Ｎで整理した場合、図１に示すようにお
おむねＣ＋Ｎの限界値が得られるものの、限界値付近で
は逆転がかなり生じる。これに対し、Ｃ＋３Ｎ＋Ｏで整
理するとき、図２に示すように明確な限界値が得られ
る。この関係式（１）を維持することにより、レーザ溶
接部の酸素濃度及び窒素濃度がそれぞれ２５０ｐｐｍ以
下及び３５０ｐｐｍ以下で、析出する炭化物及び窒化物
が平均粒径３μｍ以下で合計析出密度１×１０5 個／ｍ
ｍ2 となる。
【００１２】また、図３に示すように、酸素濃度が２５
０ｐｐｍを超えると、酸化物系介在物が大量に発生し、
靭性の低下を引き起こす。そこで、溶接部の酸素濃度を
２５０ｐｐｍ以下とすることが必要である。他方、窒素
濃度が３５０ｐｐｍを超えると析出物の粒径が大きくな
り密度の高くなるため、溶接部の窒素濃度を３５０ｐｐ
ｍ以下にする必要がある。析出物は、板状の形状をもっ
ているが、その径が大きくなると破壊の起点となり、靭
性を低下させる。この点、図４に示すように、析出物の
平均粒径が３μｍ以下では、発生しても破壊の起点とし
ての作用が小さい。析出物の密度が大きくなると、破壊
の起点が連続した状態になるので靭性が低下する。隣接
する介在物が相互的に作用して靭性の大きな低下をもた
らさないためには、図５から明らかなように１×１０5
個／ｍｍ2 以下の析出密度が好ましい。その結果、得ら
れた溶接部は、高度の加工を施しても加工割れを生じな
い優れた靭性を示す。以上のように成分調整されたフェ
ライト系ステンレス鋼は、通常の条件下でレーザ溶接す
ることができるが、板厚方向に関し全厚にわたる溶接部
が得られる条件下で可能な限り少ない入熱で溶接するこ
とが好ましい。たとえば、溶接入熱の増加によりビード
幅を大きくすると、溶接トーチの狙い精度を低くしても
溶接可能であり、施工面から有利となる。しかし、溶接
金属の冷却速度が小さいために結晶粒の粗大化を招き、
靭性の低下を引き起こす。
０ｐｐｍを超えると、酸化物系介在物が大量に発生し、
靭性の低下を引き起こす。そこで、溶接部の酸素濃度を
２５０ｐｐｍ以下とすることが必要である。他方、窒素
濃度が３５０ｐｐｍを超えると析出物の粒径が大きくな
り密度の高くなるため、溶接部の窒素濃度を３５０ｐｐ
ｍ以下にする必要がある。析出物は、板状の形状をもっ
ているが、その径が大きくなると破壊の起点となり、靭
性を低下させる。この点、図４に示すように、析出物の
平均粒径が３μｍ以下では、発生しても破壊の起点とし
ての作用が小さい。析出物の密度が大きくなると、破壊
の起点が連続した状態になるので靭性が低下する。隣接
する介在物が相互的に作用して靭性の大きな低下をもた
らさないためには、図５から明らかなように１×１０5
個／ｍｍ2 以下の析出密度が好ましい。その結果、得ら
れた溶接部は、高度の加工を施しても加工割れを生じな
い優れた靭性を示す。以上のように成分調整されたフェ
ライト系ステンレス鋼は、通常の条件下でレーザ溶接す
ることができるが、板厚方向に関し全厚にわたる溶接部
が得られる条件下で可能な限り少ない入熱で溶接するこ
とが好ましい。たとえば、溶接入熱の増加によりビード
幅を大きくすると、溶接トーチの狙い精度を低くしても
溶接可能であり、施工面から有利となる。しかし、溶接
金属の冷却速度が小さいために結晶粒の粗大化を招き、
靭性の低下を引き起こす。
【００１３】
実施例１：１３％Ｃｒを主成分とする低炭素フェライト
系ステンレス鋼について、Ｃ，Ｎ及びＯレベルが種々異
なる板厚１ｍｍの鋼板を用意した。この鋼板をレーザ出
力５ｋＷ及び溶接速度３ｍ／分で溶接した後、溶接部の
曲げ試験により加工性を調査した。調査結果を示す表１
にみられるように、Ｃ，Ｎ及びＮ含有量が本発明で規定
した関係式（１）を満足する材料では、溶接部の酸素濃
度及び窒素濃度が低く、非金属介在物の量が極めて少な
いことから、密着曲げ試験においても割れを発生するこ
とがなかった。これに対し、関係式（１）を満足しない
材料では、介在物が多量になり、粒径も約５μｍと大き
くなっていた。この材料では、曲げ試験によって割れが
発生した。
系ステンレス鋼について、Ｃ，Ｎ及びＯレベルが種々異
なる板厚１ｍｍの鋼板を用意した。この鋼板をレーザ出
力５ｋＷ及び溶接速度３ｍ／分で溶接した後、溶接部の
曲げ試験により加工性を調査した。調査結果を示す表１
にみられるように、Ｃ，Ｎ及びＮ含有量が本発明で規定
した関係式（１）を満足する材料では、溶接部の酸素濃
度及び窒素濃度が低く、非金属介在物の量が極めて少な
いことから、密着曲げ試験においても割れを発生するこ
とがなかった。これに対し、関係式（１）を満足しない
材料では、介在物が多量になり、粒径も約５μｍと大き
くなっていた。この材料では、曲げ試験によって割れが
発生した。
【００１４】
【表１】
【００１５】実施例２：１８％Ｃｒ−０．５％Ｃｕ−
０．５％Ｎｂを主成分とする低炭素フェライト系ステン
レス鋼について、Ｃ，Ｎ及びＯレベルが異なる板厚２ｍ
ｍの鋼板を用意した。この鋼板をレーザー出力５ｋＷ及
び溶接速度２ｍ／分で溶接した後、溶接部の２ｔ曲げ試
験で加工性を調査した。調査結果を示す表２にみられる
ように、Ｃ，Ｎ及びＯが本発明で規定した関係式（１）
を満足する鋼板では、溶接部の酸素濃度及び窒素濃度が
低く、有害な非金属介在物は観察されなかった。また、
２ｔ曲げ試験後も溶接部に割れが発生せず、良好な加工
性を示すことが判った。他方、関係式（１）を満足しな
い鋼板では、粒径が約４〜７μｍと大きな介在物が多量
に分散した溶接部が形成された。この溶接部には、曲げ
試験後に割れが発生した。
０．５％Ｎｂを主成分とする低炭素フェライト系ステン
レス鋼について、Ｃ，Ｎ及びＯレベルが異なる板厚２ｍ
ｍの鋼板を用意した。この鋼板をレーザー出力５ｋＷ及
び溶接速度２ｍ／分で溶接した後、溶接部の２ｔ曲げ試
験で加工性を調査した。調査結果を示す表２にみられる
ように、Ｃ，Ｎ及びＯが本発明で規定した関係式（１）
を満足する鋼板では、溶接部の酸素濃度及び窒素濃度が
低く、有害な非金属介在物は観察されなかった。また、
２ｔ曲げ試験後も溶接部に割れが発生せず、良好な加工
性を示すことが判った。他方、関係式（１）を満足しな
い鋼板では、粒径が約４〜７μｍと大きな介在物が多量
に分散した溶接部が形成された。この溶接部には、曲げ
試験後に割れが発生した。
【００１６】
【表２】
【００１７】実施例３：３０％Ｃｒ−２％Ｍｏを主成分
とする低炭素フェライト系ステンレス鋼について、Ｃ，
Ｎ及びＯレベルが異なる板厚０．８ｍｍの鋼板を用意し
た。この鋼板をレーザー出力５ｋＷ及び溶接速度４ｍ／
分で溶接した後、溶接部の密着曲げ試験で加工性を調査
した。調査結果を示す表３にみられるように、Ｃ，Ｎ及
びＯが本発明で規定した関係式（１）を満足する鋼板で
は、溶接部の酸素濃度及び窒素濃度が低く、有害な非金
属介在物は観察されなかった。また、密着曲げ試験後も
溶接部に割れが発生せず、良好な加工性を示すことが判
った。他方、関係式（１）を満足しない鋼板では、粒径
が約４μｍと大きな介在物が多量に分散した溶接部が形
成された。この溶接部には、曲げ試験後に割れが発生し
た。
とする低炭素フェライト系ステンレス鋼について、Ｃ，
Ｎ及びＯレベルが異なる板厚０．８ｍｍの鋼板を用意し
た。この鋼板をレーザー出力５ｋＷ及び溶接速度４ｍ／
分で溶接した後、溶接部の密着曲げ試験で加工性を調査
した。調査結果を示す表３にみられるように、Ｃ，Ｎ及
びＯが本発明で規定した関係式（１）を満足する鋼板で
は、溶接部の酸素濃度及び窒素濃度が低く、有害な非金
属介在物は観察されなかった。また、密着曲げ試験後も
溶接部に割れが発生せず、良好な加工性を示すことが判
った。他方、関係式（１）を満足しない鋼板では、粒径
が約４μｍと大きな介在物が多量に分散した溶接部が形
成された。この溶接部には、曲げ試験後に割れが発生し
た。
【００１８】
【表３】
【００１９】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明のフェラ
イト系ステンレス鋼は、Ｃ含有量，Ｎ含有量及びＯ含有
量の上限をそれぞれ規制すると共に、相互の間にバラン
スをとることにより、レーザ溶接部に含まれるＮ及びＯ
が靭性低下に与える影響を抑制している。その結果、高
度の加工を施しても加工割れを発生することがない優れ
た溶接部靭性をもつフェライト系ステンレス鋼となり、
広範な分野で建材，構造材，部品等として使用される。
イト系ステンレス鋼は、Ｃ含有量，Ｎ含有量及びＯ含有
量の上限をそれぞれ規制すると共に、相互の間にバラン
スをとることにより、レーザ溶接部に含まれるＮ及びＯ
が靭性低下に与える影響を抑制している。その結果、高
度の加工を施しても加工割れを発生することがない優れ
た溶接部靭性をもつフェライト系ステンレス鋼となり、
広範な分野で建材，構造材，部品等として使用される。
【図１】 溶接部の割れ発生状況をＣ＋Ｎ量で整理した
グラフ
グラフ
【図２】 溶接部の割れ発生状況をＣ＋３Ｎ＋Ｏ量で整
理したグラフ
理したグラフ
【図３】 溶接部の酸素濃度及び窒素濃度が割れ発生に
与える影響
与える影響
【図４】 介在物の径と曲げ角度との関係
【図５】 介在物の密度と曲げ角度との関係
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｃ：０．０３重量％以下，Ｎ：０．０２
５重量％以下及びＯ：０．０２重量％以下に規制したＣ
ｒ：１１〜３５重量％を含むフェライト系ステンレス鋼
であって、レーザ溶接部の酸素濃度及び窒素濃度がそれ
ぞれ２５０ｐｐｍ以下及び３５０ｐｐｍ以下で、析出す
る炭化物及び窒化物が平均粒径３μｍ以下で合計析出密
度１×１０5 個／ｍｍ2 以下となるように、Ｃ含有量
［％Ｃ］，Ｎ含有量［％Ｎ］及びＯ含有量［％Ｏ］の間
に次式の関係を維持させたレーザ溶接性に優れたフェラ
イト系ステンレス鋼。 ［％Ｃ］＋３［％Ｎ］＋［％Ｏ］＜（１２４．４−［％Ｃｒ］）／１７５０ - 【請求項２】 Ｓｉ含有量及びＭｎ含有量をそれぞれ
２．０重量％以下及び１．０重量％以下に規制した請求
項１記載のフェライト系ステンレス鋼。 - 【請求項３】 Ｔｉ及び／又はＮｂを合計量で１．０重
量％以下含む請求項１又は２記載のフェライト系ステン
レス鋼。 - 【請求項４】 Ｍｏ：０．１〜３重量％を含む請求項１
〜３の何れか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 |
|---|---|---|---|
| JP10448394A JP3455578B2 (ja) | 1994-04-20 | 1994-04-20 | フェライト系ステンレス鋼の溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10448394A JP3455578B2 (ja) | 1994-04-20 | 1994-04-20 | フェライト系ステンレス鋼の溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07286239A true JPH07286239A (ja) | 1995-10-31 |
| JP3455578B2 JP3455578B2 (ja) | 2003-10-14 |
Family
ID=14381812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10448394A Expired - Lifetime JP3455578B2 (ja) | 1994-04-20 | 1994-04-20 | フェライト系ステンレス鋼の溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3455578B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6712913B2 (en) * | 2001-05-09 | 2004-03-30 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Ferritic heat-resisting steel |
| WO2008084838A1 (ja) | 2007-01-12 | 2008-07-17 | Jfe Steel Corporation | 溶接部耐食性および鋼板の靭性に優れた温水器用フェライト系ステンレス鋼板 |
| US7754344B2 (en) | 2004-12-22 | 2010-07-13 | Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corporation | Ferritic stainless steel welded pipe superior in expandability |
| KR101309921B1 (ko) * | 2011-08-01 | 2013-09-17 | 주식회사 포스코 | 스피닝 가공성이 우수한 용접강관 및 그 제조방법 |
-
1994
- 1994-04-20 JP JP10448394A patent/JP3455578B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6712913B2 (en) * | 2001-05-09 | 2004-03-30 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Ferritic heat-resisting steel |
| US7754344B2 (en) | 2004-12-22 | 2010-07-13 | Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corporation | Ferritic stainless steel welded pipe superior in expandability |
| WO2008084838A1 (ja) | 2007-01-12 | 2008-07-17 | Jfe Steel Corporation | 溶接部耐食性および鋼板の靭性に優れた温水器用フェライト系ステンレス鋼板 |
| US8383034B2 (en) | 2007-01-12 | 2013-02-26 | Jfe Steel Corporation | Ferritic stainless steel sheet for water heater excellent in corrosion resistance at welded part and steel sheet toughness |
| KR101309921B1 (ko) * | 2011-08-01 | 2013-09-17 | 주식회사 포스코 | 스피닝 가공성이 우수한 용접강관 및 그 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3455578B2 (ja) | 2003-10-14 |
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