JPH06279951A

JPH06279951A - 温水器用フェライト系ステンレス鋼

Info

Publication number: JPH06279951A
Application number: JP6784393A
Authority: JP
Inventors: Toshiro Adachi; 俊郎足立; Mitsuaki Nishikawa; 光昭西川; Yasuhiro Sugimoto; 育弘杉本
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1993-03-26
Filing date: 1993-03-26
Publication date: 1994-10-04

Abstract

(57)【要約】【目的】溶接隙間部の耐食性に優れ、加工性及び溶接
性も良好な温水器用フェライト系ステンレス鋼を得る。【構成】このフェライト系ステンレス鋼は、Ｃ：０．
０１５％以下，Ｓｉ：０．１〜０．４％，Ｍｎ：０．４
％以下，Ｐ：０．０４％以下，Ｓ：０．０１％以下，Ｎ
ｉ：０．６％以下，Ｃｒ１８〜２５％，Ｍｏ：０．８〜
２．５％，Ｎ：０．０２％以下，Ａｌ：０．０１〜０．
５％，Ｎｂ：０．１〜０．６％及びＴｉ：０．０５〜
０．３％，必要に応じＣｕ：０．１〜０．５％及び／又
はＺｒ：０．０５〜０．３％を含む。各合金成分間に
は、次の関係を成立させている。Ｎｂ＋Ｔｉ≧７（Ｃ＋Ｎ）＋０．１５Ｂ＝Ｃｒ＋３（Ｍｏ＋Ｃｕ）≧２３．５％Ｐ＝５（Ｔｉ＋Ｚｒ）＋２０（Ａｌ−０．０１）≧１．
５％Ｈ＝２．４（Ｃｒ−１０）＋１９（Ｍｏ−０．０１）＋
２７Ｓｉ≦６７％Ｗ＝０．５（Ｓｉ−０．１）＋８（Ｔｉ−０．０５）＋
１．５Ｃｕ＋３Ｚｒ−０．０１Ｃｒ−Ｍｏ≧−１．５％

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶接隙間部の耐食性に
優れた温水器用フェライト系ステンレス鋼に関する。

【０００２】

【従来の技術】ステンレス鋼は、温水環境で優れた耐食
性を呈し、且つ必要な強度ももっていることから、電気
温水器，貯湯槽等の温水機器用材料として広く使用され
ている。しかし、使用条件によっては腐食を起こし、漏
水の原因となることがある。温水器において最も問題と
なる腐食は、溶接隙間部の腐食である。温水器の溶接隙
間部の腐食を防止するため、Ａｌ等の犠牲陽極を設置す
る犠牲防食法，外部電源から防食電流を供給する陰極防
食法等が採用されている。しかし、Ａｌを犠牲陽極とし
て使用すると、Ａｌの腐食生成物によって水が白濁した
り、フィルターに目詰りが生じる等のトラブルが発生し
易い。そのため、より耐食性に優れた鋼材を無防食で使
用することが最近の傾向である。なかでも、電気温水器
缶体のように比較的構造が単純なものでは、塩化物溶液
中での応力腐食割れの危険がほとんどなく、比較的安価
なフェライト系ステンレス鋼の使用が主流となってきて
いる。

【０００３】温水器缶体は、その製造段階でロール成
形，フランジ成形，張出し成形等の種々の加工が施され
る。そのため、硬質の材料では、加工割れやスプリング
バック等が大きく、施工が困難になる。また、溶接時の
溶込み不足は継ぎ手強度を低下させるため、溶込み性が
悪いと溶接速度が遅くなる。また、十分な溶込みを得る
ため大きな溶接電流が必要とされ、生産性を阻害した
り、多量の溶接スケールの発生によって耐食性が低下す
ることがある。したがって、温水器用材料には、耐食性
の他に、加工性及び溶接性を考慮した成分設計が要求さ
れる。一般的に、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加工性及び溶接性に
劣り、溶接によって耐食性が低下する傾向も強い。フェ
ライト系ステンレス鋼の耐食性を改善する手段として、
Ｃｒの増量，Ｍｏの添加等が採用されている。しかし、
ＣｒやＭｏ含有量の増加は、材料を硬質にし、温水器缶
体の施工を困難にする。

【０００４】Ｃ及びＮを低減することによって、材料を
軟質にすることも知られている。Ｃ及びＮの低減は、耐
粒界腐食性の向上にも有効である。しかし、Ｃ及びＮの
低減には、製鋼上で限界があり、商業的及び工業的に到
達することができるＣ及びＮのレベルでは粒界腐食感受
性を完全に無くすことができない現状である。そこで、
温水器として要求される耐食性，加工性及び溶接性を考
慮し、無防食の温水器用材料として低炭素・低窒素１８
Ｃｒ−２．０Ｍｏ−Ｎｂ／Ｔｉ鋼が使用されるようにな
ってきている。この鋼においては、粒界腐食に及ぼすＣ
及びＮの影響を、Ｃ及びＮを固定することができるＴ
ｉ，Ｎｂ等の安定化元素を単独又は複合で添加すること
によって抑制している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】低炭素・低窒素１８Ｃ
ｒ−２．０Ｍｏ−Ｎｂ／Ｔｉ鋼は、耐粒界腐食性に優
れ、加工性及び溶接性もある程度満足できる材料であ
る。しかし、塩素イオンや残留塩素等の腐食性成分を多
量に含む環境で低炭素・低窒素１８Ｃｒ−２．０Ｍｏ−
Ｎｂ／Ｔｉ鋼を使用すると、溶接隙間部に腐食が発生
し、漏水に至る場合がある。すなわち、この鋼において
も、溶接隙間部の耐食性に関しては未だ十分とはいえな
い。溶接隙間部の耐食性に問題があるのは、次のように
推察される。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再不動態化能は強いもの
の、溶接部の耐食性低下が大きい。そのため、酸素の供
給が少ない溶接隙間内では、再不動態化しにくくなる。
そして、一旦腐食が発生すると、腐食の成長を停止させ
ることができない。

【０００６】この腐食メカニズムを前提にすると、溶接
隙間部においても再不動態化能に優れ、加工性及び溶接
性も満足する温水器用材料の開発が要求される。本発明
は、このような要求に応えるべく案出されたものであ
り、Ａｌの優先酸化でＣｒ欠乏層が鋼材表層部に形成さ
れることを防止し、再不動態化能が高く維持される合金
設計により、溶接隙間部の耐食性に優れ、加工性及び溶
接性も良好な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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の温水器用フェラ
イト系ステンレス鋼は、その目的を達成するため、Ｃ：
０．０１５重量％以下，Ｓｉ：０．１〜０．４重量％，
Ｍｎ：０．４重量％以下，Ｐ：０．０４重量％以下，
Ｓ：０．０１重量％以下，Ｎｉ：０．６重量％以下，Ｃ
ｒ１８〜２５重量％，Ｍｏ：０．８〜２．５重量％，
Ｎ：０．０２重量％以下，Ａｌ：０．０１〜０．５重量
％，Ｎｂ：０．１〜０．６重量％及びＴｉ：０．０５〜
０．３重量％を含む。更に、必要に応じてＣｕ：０．１
〜０．５重量％及び／又はＺｒ：０．０５〜０．３重量
％を含有させることもできる。

【０００８】各合金元素の間には、次の関係を成立させ
る。Ｎｂ＋Ｔｉ≧７（Ｃ＋Ｎ）＋０．１５Ｂ＝Ｃｒ＋３（Ｍｏ＋Ｃｕ）≧２３．５重量％Ｐ＝５（Ｔｉ＋Ｚｒ）＋２０（Ａｌ−０．０１）≧１．
５重量％Ｈ＝２．４（Ｃｒ−１０）＋１９（Ｍｏ−０．０１）＋
２７Ｓｉ≦６７重量％Ｗ＝０．５（Ｓｉ−０．１）＋８（Ｔｉ−０．０５）＋
１．５Ｃｕ＋３Ｚｒ−０．０１Ｃｒ−Ｍｏ≧−１．５重
量％

【０００９】

【作用】本発明者等は、溶接隙間部の再不動態化能に及
ぼす合金元素の影響について、加工性及び溶接性も考慮
した詳細な検討を行ってきた。その結果、溶接隙間部の
再不動態化能は、Ｃｒ及びＭｏの含有量を増加させるこ
とによって向上するが、更にＴｉ及びＡｌを複合添加す
るとき著しく改善されることを見い出した。再不動態化
能の改善は、Ｃｒに比較してＴｉ及びＡｌが溶接時に優
先的に酸化し、Ｃｒの酸化に起因したＣｒ欠乏層が鋼材
表層部に生成することが抑制されることに起因する。し
かし、Ｔｉ又はＡｌの単独添加では、再不動態化能に顕
著な改善はみられない。すなわち、Ａｌの酸化物の標準
生成自由エネルギーは非常に低く、溶接時の雰囲気でＡ
ｌ酸化物を生成するには酸素ポテンシャルが高すぎる。
しかし、Ｔｉ及びＡｌを複合添加しているとき、Ｔｉの
優先酸化によって酸素ポテンシャルが下げられ、Ａｌの
酸化が容易になる。その結果、Ａｌの酸化皮膜が形成さ
れ、Ｃｒの酸化防止に有効に作用する。

【００１０】Ｔｉは、このように溶接時にＣｒが酸化す
ることを防止する上で有効な元素である。しかし、一定
量を超えるＴｉ添加は、鋼材表面に傷を発生させたり、
溶接金属部における侵食を深くする傾向を示す。したが
って、Ｔｉ含有量は、必要最小限に設定することが要求
される。Ｔｉ添加に対する制約により、Ｔｉの単独添加
で粒界腐食の発生を十分に抑制することができない。そ
こで、耐粒界腐食性を確保するため、更にＮｂを添加す
る必要がある。Ｔｉ及びＮｂの複合添加は、溶接性の向
上にも有効である。また、適正量のＣｕ及び／又はＺｒ
を添加することにより、再不動態化能が強くなり、溶接
部の耐食性が一層向上する。

【００１１】温水器缶体の施工を考慮すると、材料の硬
さは低いほど好ましく、ＨＶ_9.8Nで１８０を超えるよう
になると、加工割れやスプリングバックが大きくなる等
の問題が顕在化する。材料を軟質にするには、Ｓｉの低
減が有効である。Ｃｒ及びＭｏの増量は、材料を硬質に
する。溶接性の面からは、Ｓｉの低減及びＭｏの増量に
より溶込み性が低下する。この溶込み性の低下は、Ｔ
ｉ，Ｃｕ及びＺｒの添加によって抑制される。このよう
にして、本発明によるとき、耐食性のみならず、加工性
及び溶接性に優れた温水器用フェライト系ステンレス鋼
が得られる。必要な特性を得るため、各合金元素の含有
量及び合金元素間の成分関係は、次のように定められ
る。

【００１２】Ｃ，Ｎ：鋼中に含まれる不可避的成分で
あり、Ｃ含有量及びＮ含有量の低減によって材料が軟質
になり、加工性が向上する。また、炭化物，窒化物の生
成が少なくなることから、溶接性及び溶接部の耐食性が
向上する。この点で、Ｃ含有量及びＮ含有量は低い方が
好ましく、本発明ではそれぞれの上限を０．０１５重量
％及び０．０２重量％と規定した。Ｓｉ：溶接時の溶込み性を向上させる上で、有効な合
金成分である。しかし、材料を硬質にする作用を呈す
る。Ｓｉ含有量が０．１重量％未満では、溶接時の溶込
み性を悪くし、０．４重量％を超えるＳｉ含有量では、
溶接部の高温割れや靭性低下の原因となる。また、材料
を硬質にすることから、温水器缶体の施工も困難にな
る。したがって、本発明においては、０．１〜０．４重
量％の範囲にＳｉ含有量を定めた。

【００１３】Ｍｎ：鋼中に微量に存在するＳと結合
し、腐食発生の起点となる可溶性硫化物ＭｎＳを生成す
る。しかも、ＭｎＳは、再不動態化を弱める作用を呈す
る。このことから、Ｍｎ含有量は、低い方が好ましく、
本発明においてはその上限を０．４重量％に規定した。Ｐ：母材及び溶接部の靭性を劣化させることから、低
い方が望ましい。しかし、含Ｃｒ鋼の脱Ｐは困難であ
り、過度にＰ含有量を低減することは製造コストの上昇
を招く。そこで、本発明においては、Ｐ含有量の上限を
０．０４重量％に規定した。Ｓ：Ｍｎと結合し、ＭｎＳを生成する。ＭｎＳは、腐
食発生の起点となると共に、再不動態化を抑制する悪影
響を及ぼす。しかも、Ｓによって溶接部の高温割れが助
長される。したがって、Ｓ含有量は、低い方が好まし
く、本発明では上限を０．０１重量％に規定した。

【００１４】Ｎｉ：フェライト系ステンレス鋼の靭性
を改善する上で、有効な合金成分である。しかし、多量
にＮｉを添加することは、鋼材コストを上昇させるばか
りでなく、応力腐食割れの原因にもなる。したがって、
本発明においては、通常のフェライト系ステンレス鋼で
規定されている０．６重量％以下にＮｉ含有量を定め
た。Ｃｒ：フェライト系ステンレス鋼の再不動態化能の高
める上で重要な合金成分であり、溶接部の耐孔食性，耐
隙間腐食性及び一般耐食性を著しく向上させる。これら
耐食性の向上は、Ｃｒ含有量１８重量％以上で顕著にな
る。しかし、２５重量％を超える多量のＣｒが含有され
ると、材料が硬質化し、温水器缶体の施工が困難にな
る。そのため、本発明においては、Ｃｒ含有量を１８〜
２５重量％の範囲に定めた。

【００１５】Ｍｏ：Ｃｒと共に再不動態化能を高める
有効な合金成分である。Ｍｏの効果は、Ｃｒ含有量の増
加に応じて大きく現れる。本発明フェライト系ステンレ
ス鋼におけるＣｒ量のレベルでは、Ｍｏ含有量０．８重
量％以上で再不動態化能の改善に与える影響が顕著にな
る。しかし、２．５重量％を超える多量のＭｏが含有さ
れると、材料が硬質化し、溶接時の溶込み性も低下す
る。そのため、温水器缶体の施工が困難になり、生産性
も低下する。したがって、本発明においては、Ｍｏ含有
量を０．８〜２．５重量％の範囲に定めた。Ａｌ：本発明フェライト系ステンレス鋼における重要
な合金成分であり、Ｔｉとの複合添加によって、溶接時
に優先的に酸化皮膜を生成し、Ｃｒの酸化を防止する。
その結果、再不動態化能の低下が抑制される。しかし、
０．０１重量％未満のＡｌ含有量では、Ａｌの酸化皮膜
が形成されにくい。逆に、０．５重量％を超えるＡｌ含
有量では、鋼材の表面品質が劣化し、溶接性も悪くな
る。したがって、本発明においては、０．０１〜０．５
重量％の範囲にＡｌ含有量を定めた。

【００１６】Ｎｂ：本発明で規定したＣ量レベルのフ
ェライト系ステンレス鋼において問題となる粒界腐食を
Ｔｉと共同して防止する不可欠の合金成分である。Ｎｂ
添加による効果は、含有量０．１重量％以上で顕著にな
る。しかし、０．６重量％を超えるＮｂ含有量では、溶
接部の靭性が劣化する。したがって、本発明において
は、０．１〜０．６重量％の範囲にＮｂ含有量を定め
た。Ｔｉ：本発明フェライト系ステンレス鋼における重要
な合金成分であり、Ａｌとの複合添加によって、溶接時
に鋼材の表層部にＡｌの酸化皮膜を容易に形成させる。
Ａｌの酸化皮膜は、Ｔｉ含有量０．０５重量％以上で促
進される。Ａｌの酸化皮膜形成によりＣｒの酸化ロスが
防止され、再不動態化能の低下が抑制される。更に、Ｔ
ｉは、Ｃ及びＮを固定し耐粒界腐食を向上させる作用を
呈し、溶接時の溶込み性を改善することにも有効であ
る。しかし、０．３重量％を超える多量のＴｉが含まれ
ると、鋼材の表面品質及び溶接金属部の耐食性が劣化す
る。したがって、本発明においては、Ｔｉ含有量を０．
０５〜０．３重量％の範囲に定めた。

【００１７】Ｃｕ，Ｚｒ：本発明フェライト系ステン
レス鋼に必要に応じて添加される合金成分であり、共に
溶接部の耐食性低下を抑制し、溶接時の溶込み性を改善
する。この効果を得るためには、０．１重量％以上のＣ
ｕ含有量及び／又は０．０５重量％以上のＺｒ含有量が
必要である。しかし、ＣｕやＺｒを多量に添加すると、
溶接部の靭性が阻害される。したがって、Ｃｕ含有量及
びＺｒ含有量は、それぞれ上限が０．５重量％及び０．
３重量％に規制される。本発明においては、更に合金成
分の間に以下の関係を成立させる。これら成分間の関係
は、本発明者等が行った多数の実験結果から求められた
ものであり、全てが満足されるときに初めて温水器用材
料として好適な特性をもったフェライト系ステンレス鋼
が得られる。

【００１８】Ｎｂ＋Ｔｉ≧７（Ｃ＋Ｎ）＋０．１５本発明においては、Ｔｉに、Ｃ及びＮを固定する作用の
他に、Ａｌの酸化皮膜を優先的に形成させる作用を持た
せている。また、含有量の上限が規定されるＴｉの作用
を補完するため、Ｎｂを添加している。これら作用は、
フェライト系ステンレス鋼のマトリックスにＮｂ及びＴ
ｉが固溶体として存在するときに得られるものである。
そこで、Ｃ及びＮの固定に消費される量を除いて、十分
な固溶量を確保するため、Ｎｂ＋Ｔｉ≧７（Ｃ＋Ｎ）＋
０．１５としている。これにより、Ｔｉの酸化に起因し
た鋼材表面における酸素ポテンシャルの上昇によって優
先的なＡｌの酸化皮膜形成が確実になり。しかも優れた
耐粒界腐食性が得られる。

【００１９】Ｂ＝Ｃｒ＋３（Ｍｏ＋Ｃｕ）≧２３．５Ｂ値は、温水環境において溶接隙間部の耐食性に影響を
与える値である。溶接隙間部の耐食性を改善する上で
は、Ｃｒ及びＭｏが基本成分である。Ｍｏによる改善効
果は、Ｃｒの３倍程度であり、Ｃｕによる改善効果とほ
ぼ等しい。Ｂ値が２３．５重量％未満では、溶接隙間部
の十分な耐食性が得られない。

【００２０】Ｐ＝５（Ｔｉ＋Ｚｒ）＋２０（Ａｌ−０．
０１）≧１．５重量％Ｐ値は、再不動態化能を表す指標である。再不動態化能
の向上においても、Ｃｒ，Ｍｏの増量及びＣｕの添加は
有効であるが、更にＡｌ及びＴｉを複合添加することに
より、溶接時に鋼材表層部におけるＡｌの酸化皮膜の形
成が容易になる。形成されたＡｌの酸化皮膜は、鋼材表
層部のＣｒの酸化損失を防止し、Ｃｒ欠乏層の生成を抑
制する。その結果、再不動態化能の低下が防止される。
Ｚｒも、同様に再不動態化能の低下防止に有効に働く。
このような各合金成分の作用を総合的に勘案し、Ｔｉ及
びＺｒとＡｌとの間にＰ＝５（Ｔｉ＋Ｚｒ）＋２０（Ａ
ｌ−０．０１）で定義されるＰ値を１．５重量％以上と
するとき、良好な再不動態化能が確保され、溶接隙間部
が腐食から保護される。

【００２１】Ｈ＝２．４（Ｃｒ−１０）＋１９（Ｍｏ−
０．０１）＋２７Ｓｉ≦６７重量％Ｈ値は、温水器缶体の施工に関し、加工を容易にするた
めに必要な指標である。加工性は、材料を硬質にするＣ
ｒ，Ｍｏ，Ｓｉにより影響される。特に、Ｍｏ及びＳｉ
は、鋼材を著しく硬くする作用を呈し、その影響はＣｒ
の数倍である。本発明の成分系においては、Ｈ＝２．４
（Ｃｒ−１０）＋１９（Ｍｏ−０．０１）＋２７Ｓｉで
定義されるＨ値を６７重量％以下に維持することによ
り、温水器の施工に際し良好な加工性が得られる。Ｈ値
が６７重量％を超えると、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｓｉ等による硬
質化の影響が現れ、施工が困難になる。

【００２２】Ｗ＝０．５（Ｓｉ−０．１）＋８（Ｔｉ−
０．０５）＋１．５Ｃｕ＋３Ｚｒ−０．０１Ｃｒ−Ｍｏ
≧−１．５重量％Ｗ値は、スムーズに溶接を行い且つ温水器缶体として必
要な溶接継ぎ手部の強度を得るために必要な指標であ
る。Ｃｒ及びＭｏは、溶融金属の粘性を大きくし、溶接
時の溶込み性を低下させる。他方、Ｓｉ，Ｔｉ，Ｃｕ及
びＺｒは、溶融金属の流動性を増加させ、溶込み性を改
善する。そこで、Ｗ＝０．５（Ｓｉ−０．１）＋８（Ｔ
ｉ−０．０５）＋１．５Ｃｕ＋３Ｚｒ−０．０１Ｃｒ−
Ｍｏで定義されるＷ値が−１．５重量％以上となるよう
に、Ｓｉ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｚｒ，Ｃｒ及びＭｏの間に成分
バランスを図るとき、溶接性が改良され、溶接継ぎ手部
の強度が高くなる。

【００２３】

【実施例】化学成分を表１に示した各種ステンレス鋼を
溶製し、熱間圧延により板厚３．５ｍｍの熱延板を製造
した。熱延板を板厚１．０ｍｍまで冷間圧延し１０００
〜１０５０℃で仕上げ焼鈍を施した。表１のＡグループ
は、本発明で規定する要件を満足したフェライト系ステ
ンレス鋼であり、何れも固定化元素としてＮｂ及びＴｉ
を複合添加しており、微量元素としてＡｌを含有してい
る。そのうち、Ａ５はＣｕ含有鋼、Ａ６はＺｒ含有鋼、
Ａ７はＣｕ，Ｚｒ含有鋼である。Ｂグループの比較鋼
も、同様な熱履歴を受けたフェライト系ステンレス鋼で
ある。Ｂ１はＴｉ無添加、Ｂ２はＴｉ，Ａｌ無添加、Ｂ
３はＮｂ無添加、Ｂ４はＡｌ無添加、Ｂ５はＢ値が低い
材料である。

【表１】

【００２４】各焼鈍材の表面を目視観察し、表面傷の発
生状況を調査した。調査結果を、Ｂ値，Ｐ値，Ｈ値，Ｗ
値等と対比させて表２に示す。Ａグループの鋼材には、
何れも表面傷が検出されなかった。しかし、多量のＴｉ
を含み、Ｈ値が７４．２９重量％と高いＢ３の鋼では、
表面傷が発生していた。このことから、Ｔｉの過剰添加
は、表面傷の原因になることが判る。本発明に従った成
分設計では、（Ｃ＋Ｎ）量の上限が０．０３５重量％で
ある。このことから、粒界腐食の発生を防止するために
０．３９５重量％以上のＴｉを含有させることが通常要
求される。しかし、このような量でＴｉを含有させると
き、鋼Ｂ３にみられるように表面傷が発生する。本発明
例では、Ｔｉ含有量を抑え、Ｔｉの一部をＮｂで補完し
ている。その結果、Ａグループの何れも、表面傷のない
板材に仕上げることができた。

【表２】

【００２５】各焼鈍材から切り出した２枚の試験片を重
ね合わせ、電極径５ｍｍ，加圧力３０００〜４０００Ｎ
及び溶接電流６５００〜７５００Ａの条件下でスポット
溶接した。溶接された各試験片を、溶接隙間部の再不動
態化能及び耐食性を調査するため浸漬試験に供した。浸
漬試験には、塩素イオンを１０００ｐｐｍの濃度で加え
た上水を８０℃に保持した腐食試験液を使用した。腐食
試験液に、溶接された各試験片を３０日間浸漬した。ま
た、腐食性を強めるため、図１に示すように試験片１に
ＰｔめっきしたＴｉ板２を補助カソードとして組み合わ
せ、送気管３から腐食試験液４中に空気を吹き込んだ。

【００２６】各試験片の再不動態化能をＰ値及びＢ値で
整理した結果を、図２に示す。再不動態化能は、再不動
態皮膜が形成されるまでの時間で判定した。なお、寒天
質の塩橋５を介して照合電極６を試験片１に接続し、試
験片１に流れる腐食電流が１ｍＡ未満になったときを再
不動態化皮膜が形成されたものとした。図２から明らか
なように、本発明に従ったＡグループの試験片では、何
れも１週間以内に再不動態化していることが判る。他
方、Ｂグループの試験片では、Ｂ３を除き、何れも浸漬
３０日間にわたって腐食が進行していた。また、Ｔｉ単
独添加鋼Ｂ３の試験片でも、Ｐ値及びＢ値に関する条件
を満足するものの、再不動態化するには１週間以上の期
間が必要であった。

【００２７】３０日間の浸漬後に、各試験片を腐食試験
液から引き上げ、侵食の深さを調査した。そして、最大
侵食深さで各試験片の耐食性を評価した。調査結果を示
す図３から明らかなように、Ａグループの試験片は、最
大侵食深さが何れも０．１ｍｍ未満となっており、耐食
性に優れていることが判る。これに対し、Ｂグループの
試験片は、０．１ｍｍを超える深さで侵食されていた。
なかでも、Ｐ値が低いＢ１及びＢ２の試験片は、深さ
０．２ｍｍ近くまで侵食が進行していた。溶接時の溶込
み性を調査するため、各焼鈍材から切り出された試験片
をＴＩＧ溶接し、トーチシール側及びバックシール側に
おける溶接金属部の幅を測定した。ＴＩＧ溶接は板厚
１．０ｍｍの試験片にビードオンプレートで行い、溶接
速度５０ｃｍ／分，溶接電流８０Ａ，電極径１．６ｍｍ
の溶接条件を採用した。また、トーチシール側及びバッ
クシール側共に、流量１０リットル／分のアルゴンでガ
スシールした。測定された溶接金属部の幅を、Ｗ値で整
理して図４に示す。図４において、丸印はトーチシール
側における溶接金属部の幅を、三角印はバックシール側
における溶接金属部の幅を示す。丸印と三角印が接近し
ているほど、溶込み性が良好であることを示す。

【００２８】Ａグループの試験片に形成された溶接金属
部は、何れもバックシール側の幅が１．９ｍｍ以上とな
っており、トーチシール側とバックシール側との間で幅
の差が小さくなっている。このことから、本発明に従っ
たＡグループは、溶込み性が溶鋼であることが判る。こ
れに対し、Ｂグループの試験片に形成された溶接金属部
のうち、Ｂ１，Ｂ４及びＢ５では、バックシール側の幅
が１．０ｍｍ前後と狭く、トーチシール側との間に大き
な幅の差が生じている。Ｂ３では、トーチシール側とバ
ックシール側との間で幅の差が小さくなっているもの
の、Ｔｉの過剰添加によって溶接金属部の幅が狭くなっ
ている傾向が窺われる。各試験片の加工性を調査するた
め、硬さを測定した。測定は、ビッカース硬度計を使用
し、加圧力９．８Ｎで行った。測定結果をＨ値で整理し
て、図５に示す。Ａグループの試験片は、何れも硬さが
ＨＶ_9.8Nで１８０未満になっており、加工性が良好であ
ることが判る。

【００２９】

【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、温水環境で主な腐食要因となる
塩化物溶液中でも優れた再不動態化能を呈し、且つ加工
性及び溶接性も良好で、温水器用材料として適してい
る。このフェライト系ステンレス鋼は、Ｔｉを多量に添
加した鋼に比較して表面傷が発生しにくいため、冷延工
程での歩留りが高く、比較的安価に製造することが可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】腐食試験液に試験片を浸漬した状態

【図２】Ｐ値及びＢ値が再不動態化能に与える影響を
表したグラフ

【図３】浸漬試験後に各試験片に発生した侵食の最大
深さ

【図４】トーチシール側とバックシール側との溶接金
属部の幅差で溶接時の溶込み性を評価したグラフ

【図５】フェライト系ステンレス鋼の硬さに及ぼすＨ
値の影響を表したグラフ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃ：０．０１５重量％以下，Ｓｉ：０．
１〜０．４重量％，Ｍｎ：０．４重量％以下，Ｐ：０．
０４重量％以下，Ｓ：０．０１重量％以下，Ｎｉ：０．
６重量％以下，Ｃｒ１８〜２５重量％，Ｍｏ：０．８〜
２．５重量％，Ｎ：０．０２重量％以下，Ａｌ：０．０
１〜０．５重量％，Ｎｂ：０．１〜０．６重量％及びＴ
ｉ：０．０５〜０．３重量％を含み、Ｎｂ＋Ｔｉ≧７
（Ｃ＋Ｎ）＋０．１５を満足し、且つＢ₁ ＝Ｃｒ＋３Ｍ
ｏで定義されるＢ₁ 値が２３．５重量％以上，Ｐ₁ ＝５
Ｔｉ＋２０（Ａｌ−０．０１）で定義されるＰ₁ 値が
１．５重量％以上，Ｈ＝２．４（Ｃｒ−１０）＋１９
（Ｍｏ−０．０１）＋２７Ｓｉで定義されるＨ値が６７
重量％以下，Ｗ₁ ＝０．５（Ｓｉ−０．１）＋８（Ｔｉ
−０．０５）−０．０１Ｃｒ−Ｍｏで定義されるＷ₁ 値
が−１．５重量％以上である温水器用フェライト系ステ
ンレス鋼。
【請求項２】Ｃ：０．０１５重量％以下，Ｓｉ：０．
１〜０．４重量％，Ｍｎ：０．４重量％以下，Ｐ：０．
０４重量％以下，Ｓ：０．０１重量％以下，Ｎｉ：０．
６重量％以下，Ｃｒ１８〜２５重量％，Ｍｏ：０．８〜
２．５重量％，Ｎ：０．０２重量％以下，Ａｌ：０．０
１〜０．５重量％，Ｎｂ：０．１〜０．６重量％，Ｔ
ｉ：０．０５〜０．３重量％及びＣｕ：０．１〜０．５
重量％を含み、Ｎｂ＋Ｔｉ≧７（Ｃ＋Ｎ）＋０．１５を
満足し、且つＢ₂ ＝Ｃｒ＋３（Ｍｏ＋Ｃｕ）で定義され
るＢ₂ 値が２３．５重量％以上，Ｐ₁ ＝５Ｔｉ＋２０
（Ａｌ−０．０１）で定義されるＰ₁ 値が１．５重量％
以上，Ｈ＝２．４（Ｃｒ−１０）＋１９（Ｍｏ−０．０
１）＋２７Ｓｉで定義されるＨ値が６７重量％以下，Ｗ
₂ ＝０．５（Ｓｉ−０．１）＋８（Ｔｉ−０．０５）＋
１．５Ｃｕ−０．０１Ｃｒ−Ｍｏで定義されるＷ₁ 値が
−１．５重量％以上である温水器用フェライト系ステン
レス鋼。
【請求項３】Ｃ：０．０１５重量％以下，Ｓｉ：０．
１〜０．４重量％，Ｍｎ：０．４重量％以下，Ｐ：０．
０４重量％以下，Ｓ：０．０１重量％以下，Ｎｉ：０．
６重量％以下，Ｃｒ１８〜２５重量％，Ｍｏ：０．８〜
２．５重量％，Ｎ：０．０２重量％以下，Ａｌ：０．０
１〜０．５重量％，Ｎｂ：０．１〜０．６重量％，Ｔ
ｉ：０．０５〜０．３重量％及びＺｒ：０．０５〜０．
３重量％を含み、Ｎｂ＋Ｔｉ≧７（Ｃ＋Ｎ）＋０．１５
を満足し、且つＢ₁ ＝Ｃｒ＋３Ｍｏで定義されるＢ₁ 値
が２３．５重量％以上，Ｐ₂ ＝５（Ｔｉ＋Ｚｒ）＋２０
（Ａｌ−０．０１）で定義されるＰ₂ 値が１．５重量％
以上，Ｈ＝２．４（Ｃｒ−１０）＋１９（Ｍｏ−０．０
１）＋２７Ｓｉで定義されるＨ値が６７重量％以下，Ｗ
₂ ＝０．５（Ｓｉ−０．１）＋８（Ｔｉ−０．０５）＋
３Ｚｒ−０．０１Ｃｒ−Ｍｏで定義されるＷ₂ 値が−
１．５重量％以上である温水器用フェライト系ステンレ
ス鋼。
【請求項４】Ｃ：０．０１５重量％以下，Ｓｉ：０．
１〜０．４重量％，Ｍｎ：０．４重量％以下，Ｐ：０．
０４重量％以下，Ｓ：０．０１重量％以下，Ｎｉ：０．
６重量％以下，Ｃｒ１８〜２５重量％，Ｍｏ：０．８〜
２．５重量％，Ｎ：０．０２重量％以下，Ａｌ：０．０
１〜０．５重量％，Ｎｂ：０．１〜０．６重量％，Ｔ
ｉ：０．０５〜０．３重量％，Ｃｕ：０．１〜０．５重
量％及びＺｒ：０．０５〜０．３重量％を含み、Ｎｂ＋
Ｔｉ≧７（Ｃ＋Ｎ）＋０．１５を満足し、且つＢ₂ ＝Ｃ
ｒ＋３（Ｍｏ＋Ｃｕ）で定義されるＢ₂ 値が２３．５重
量％以上，Ｐ₂ ＝５（Ｔｉ＋Ｚｒ）＋２０（Ａｌ−０．
０１）で定義されるＰ₂ 値が１．５重量％以上，Ｈ＝
２．４（Ｃｒ−１０）＋１９（Ｍｏ−０．０１）＋２７
Ｓｉで定義されるＨ値が６７重量％以下，Ｗ₃ ＝０．５
（Ｓｉ−０．１）＋８（Ｔｉ−０．０５）＋１．５Ｃｕ
＋３Ｚｒ−０．０１Ｃｒ−Ｍｏで定義されるＷ₃ 値が−
１．５重量％以上である温水器用フェライト系ステンレ
ス鋼。