JPH09217151A - 溶接性に優れたフェライト系ステンレス鋼 - Google Patents
溶接性に優れたフェライト系ステンレス鋼Info
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Abstract
抗シーム溶接、レーザー溶接などで、良好な溶接部の延
性・靱性が得られるフェライト系ステンレス鋼を提供す
る。 【解決手段】 C:0.001〜0.08%、Si:
0.01〜1.0%、Mn:0.01〜2.0%、C
r:10.5〜32.0%、Al:0.005〜0.2
%、Mg:0.001〜0.02%、N:0.001〜
0.04%、O:0.001〜0.02%、さらに必要
に応じて、Ni:0.1〜4.0%、Mo:0.1〜
4.0%、Nb:0.01〜0.5%、Ti:0.01
〜0.5%の1種以上を含有するフェライト系ステンレ
ス鋼。
Description
2.0重量%を含有するフェライト系ステンレス鋼に関
わるものである。
イト系ステンレス鋼に比較して安価であり、また、強度
や塩化物環境での耐応力腐食割れ性という面でも優れて
いる。通常、フェライト系ステンレス鋼は薄板で使用さ
れ、その溶接では溶接材料を添加しないで溶接するケー
スが非常に多い。具体的には、溶接材料を用いないTI
Gなめ付け溶接、抵抗シーム溶接、レーザー溶接などで
あるが、その場合、溶接部組織の結晶粒の粗大化に起因
して溶接部の延性・靱性低下が大きな問題である。薄板
に要求される加工性も溶接部の低延性ゆえに低下する。
部の延性・靱性低下を改善すべく、たとえば、特公昭5
5−47102号公報、特開平2−107744号公報
に示されているように、CおよびN量の制限、Ti、N
b等の安定化元素の添加、さらに上記特公昭55−47
102号公報のほか、特開昭50−109809号公報
に示されているように、Alの添加などの技術が発明さ
れてきた。これらの発明は、C、Nはフェライト中で靱
性・延性に有害であることから、C、Nをはじめから低
く抑えたり(高純化)、あるいは固相中でC、NをT
i、Nb、Alによって固定しようとするものである。
一方、これら従来技術を用いても、溶接部を含む部材を
強加工するような場合はいまだ溶接部の延性不足が問題
になることが多い。すなわち根本的な問題は、溶接部の
凝固組織が母材と比較して著しく粗大なことにある。
や家電をはじめとするフェライト系ステンレス鋼の適用
の拡大、そしてその溶接構造物の設計・デザインの多様
化にともない、さらに溶接部の延性・靱性に優れたフェ
ライト系ステンレス鋼が強く望まれている。本発明はこ
のような背景からなされたものであり、従来より溶接部
の延性・靱性に優れた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。
するものであって、重量%で(以下同じ)、C:0.0
01〜0.08%、Si:0.01〜1.0%、Mn:
0.01〜2.0%、Cr:10.5〜32.0%、A
l:0.005〜0.2%、Mg:0.001〜0.0
2%、N:0.001〜0.04%、O:0.001〜
0.02%、さらに必要に応じて、Ni:0.1〜4.
0%、Mo:0.1〜4.0%、Nb:0.01〜0.
5%、Ti:0.01〜0.5%の1種以上を含有し、
残部が鉄および不可避的不純物元素よりなることを特徴
とする溶接性に優れたフェライト系ステンレス鋼であ
る。
作フェライト系ステンレス鋼を用いて薄鋼板を作成し、
溶接材料を用いずに鋼板のTIG突き合わせ溶接を行っ
た。その溶接部組織、溶接部の延性・靱性を調べ、それ
らに及ぼす鋼材の成分元素の影響を検討した。その結
果、鋼中のMgとAlを含有することにより、溶接部組
織の等軸晶化・細粒化が達成され、それによって溶接部
延性も大幅に改善されることが新たに明らかになった。
すなわち、従来のフェライト系ステンレス鋼の溶接部で
は、凝固時の粗大フェライト粒ゆえに溶接部の靱性・延
性が低かったが、鋼材にMgとAlを適量、同時含有さ
せることにより溶接部が微細組織となり、その結果、塑
性変形能が高くなり、高Crフェライトであっても溶接
部の靱性・延性が大きく改善されることがわかった。
ライト系ステンレスで溶接部の細粒化が達成され、溶接
部の靱性・延性もそれに伴ない向上した。以下に本発明
において各成分等の限定した理由を述べる。なお、特に
明記しない限り溶接部とは溶接材料を添加せず、鋼材自
身を溶融して得られる溶接部を意味する。
影響部の耐食性に有害であるが、強度の観点からある程
度の含有が必要である。0.001%未満の極低C量で
は製造コストが高くなり、また、0.08%超では加工
性、靱性が著しく低下するとともに、溶接ままの状態お
よび再熱を受けるとCrなどと結合し、これらの領域の
耐食性を著しく劣化させる。したがって0.001〜
0.08%に限定した。
添加されるが、0.01%未満ではその効果が十分でな
く、一方、1.0%超ではフェライト地の延性低下に伴
ない衝撃靱性が大きく低下するとともに、溶接時の溶融
溶け込みも減少し、実用溶接上の問題になる。したがっ
て、0.01〜1.0%に限定した。
加するが、0.01%未満では効果が十分でなく、一
方、2.0%超では鋼板の加工性が劣化する。したがっ
て、0.01〜2.0%と限定した。
耐食性を付与する主要元素である。10.5%未満では
十分な耐食性が得られず、一方、32.0%超では熱
間、冷間での加工性が悪く、鋼材の製造が著しく難し
い。したがって10.5〜32.0%とした。
間加工性にも有効である。さらに、Mgと共存して溶接
部組織を細粒化する。0.005%以上の添加が必要で
あるが、0.2%超では、溶接部の溶融溶け込みを低下
させるとともに、溶接部延性を低下させる。したがっ
て、0.001〜0.2%と限定した。
溶接時には溶融地内でAlと共存して酸化物を形成し溶
接部の細粒化に主要な役割を果たす。種々の合金成分を
用いた実験から溶接部の細粒化に有効なMg量は0.0
01%以上であるが、0.02%超では溶接部の溶け込
み減少、溶接ビード上にスラグ生成などの問題があり、
0.001〜0.02%と限定した。
必要である。0.001%未満の極低N量では製造コス
トが高くなり、一方、0.04%超の含有では、鋼の延
性を低下させるとともに、溶接部でCrとも結合して耐
食性を低下させる。したがって、0.001〜0.04
%と限定した。
lと結合して溶接部の細粒化に寄与する。0.001%
以上の含有が必要あるが、0.02%超のO量では、過
剰な酸化物形成により溶接部の延性・靱性を阻害する。
よって0.001〜0.02%と限定した。
Mo、Nb、Tiの1種または2種を含有できる。 Ni:Niは0.1%以上の添加により鋼板の延性・靱
性に有効であるが、4.0%以上の添加で、いずれのC
rレベルでもフェライトが不安定になり、熱間での脆化
が起きやすくなるので、0.1〜0.4%とした。
向上させる元素であり、0.1%以上の添加が有効であ
るが、4.0%超では母材および溶接部の延性・靱性が
低下する。
炭化物析出を抑えて耐食性を向上させる。0.01%以
上の添加が有効であるが、0.5%超の添加は母材およ
び溶接部の延性・靱性を低下させる。
炭化物析出を抑えて耐食性を向上させる。0.01%以
上の添加が有効であるが、0.5%超の添加は鋼スラブ
の耐置き割れ性、母材および溶接部の延性・靱性を低下
させる。
に述べる。表1に示す化学組成の鋼を真空溶解にて溶製
し、通常の条件で熱間圧延、熱延板焼鈍、酸洗、冷間圧
延、仕上げ焼鈍、酸洗を行い、板厚1.0mmの鋼板を
作成した。表1において比較例の鋼No.11〜No.
16はいずれもMg量が本発明の範囲より低く、さらに
No.13、No.14はAl量も低くなっている。そ
れらの鋼板を、以下に示す条件で、TIG突き合わせ溶
接を行なった後、溶接部の断面検鏡から円相当の平均の
結晶粒径を算出するとともに、溶接部の延性をエリクセ
ン試験により測定した。それらをTIG溶接結果として
表2に示す。
ライト結晶粒が溶融部境界から粗大に伸び、溶接金属中
央でいわゆる突き合わせ凝固しているのに対し、本発明
鋼では、溶融部境界からの粒成長が抑えられ、溶接金属
の大部分が等軸的なフェライト結晶粒から成る。したが
って、前者ではフェライトが時には1mm以上も伸び、
その結果、平均の結晶粒径がかなり大きいが、後者では
等方・等軸的で100〜200μmである。また、本発
明鋼の溶接部のエリクセン値はいずれも9〜11mm
と、比較鋼の7〜9mmより明らかに改善しており、母
材の値(10〜11mm)と同等あるいはそれに近い値
を示す。さらに、エリクセン試験での破断位置は、本発
明鋼では溶接金属中で比較的ランダムであるのに対し、
比較鋼では、溶接部中央の突き合わせ凝固の線に沿って
鋭利に破断している。本発明鋼における細粒化の効果
と、比較鋼における粗大粒・突き合わせ凝固の延性に対
する悪影響がこれから示される。
特性に優れたフェライト系ステンレス鋼に関わるもので
あり、したがって、適用可能な溶接方法としてはフィラ
ーを用いないTIG溶接、プラズマ溶接、レーザー溶
接、電子ビーム溶接がある。その場合、TIG溶接は裏
波溶接、プラズマ、レーザー、電子ビーム溶接はフルペ
ネトレーション溶接であり、可溶接条件範囲はいずれの
場合も、板厚、目的溶接速度、ビームパワーなどによっ
て決められる。表1のNo.1(本発明鋼)とNo.1
1(比較鋼)のそれぞれを、3kWの炭酸ガスレーザー
を用いて溶接した場合の溶接部のエリクセン値を表2に
示すが、本発明鋼の溶接部のほうが延性に優れている。
また、本発明鋼はスポット溶接や抵抗シーム溶接など抵
抗溶接への適用においても有効である。
あった溶接部の粗大粒を抑え、溶接部の延性を高めたフ
ェライト系ステンレス鋼を提供することを可能としたも
のであり、産業上の効果はきわめて大といえる。
Claims (2)
- 【請求項1】 重量%で、 C : 0.001〜0.08%、 Si: 0.01〜1.0%、 Mn: 0.01〜2.0%、 Cr: 10.5〜32.0%、 Al: 0.005〜0.2%、 Mg: 0.001〜0.02%、 N : 0.001〜0.04%、 O : 0.001〜0.02%を含有し、残部が鉄お
よび不可避的不純物元素よりなることを特徴とする溶接
性に優れたフェライト系ステンレス鋼。 - 【請求項2】 さらに、 Ni: 0.1〜4.0%、 Mo: 0.1〜4.0%、 Nb: 0.01〜0.5%、 Ti: 0.01〜0.5%の1種以上を含有すること
を特徴とする請求項1に記載の溶接性に優れたフェライ
ト系ステンレス鋼。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04964396A JP3450959B2 (ja) | 1996-02-14 | 1996-02-14 | 溶接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 |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH09217151A true JPH09217151A (ja) | 1997-08-19 |
JP3450959B2 JP3450959B2 (ja) | 2003-09-29 |
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ID=12836901
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Cited By (7)
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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 |
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JP2015507539A (ja) * | 2011-12-15 | 2015-03-12 | レイク リージョン マニュファクチュアリング インコーポレイテッド | タンタルを用いてチタン及びチタン基合金を鉄金属に接合する方法 |
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CN108677085A (zh) * | 2018-04-17 | 2018-10-19 | 常熟市虹桥铸钢有限公司 | 一种石油机械用防喷器铸件的制备方法 |
CN108677086A (zh) * | 2018-04-17 | 2018-10-19 | 常熟市虹桥铸钢有限公司 | 一种石油机械用防喷器铸件 |
-
1996
- 1996-02-14 JP JP04964396A patent/JP3450959B2/ja not_active Expired - Lifetime
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