JPH07145452A - 溶接性に優れた強靭高耐銹性ステンレス鋼 - Google Patents

溶接性に優れた強靭高耐銹性ステンレス鋼

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JPH07145452A
JPH07145452A JP29106893A JP29106893A JPH07145452A JP H07145452 A JPH07145452 A JP H07145452A JP 29106893 A JP29106893 A JP 29106893A JP 29106893 A JP29106893 A JP 29106893A JP H07145452 A JPH07145452 A JP H07145452A
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strength
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rust resistance
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JP29106893A
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English (en)
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Mizuo Sakakibara
瑞夫 榊原
Naoto Ono
直人 小野
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、900N/mm2 以上の強度を持つ材
料において、溶接性に優れた強靭かつ高耐銹性を有する
ステンレス鋼を提供する。 【構成】 C:0.005〜0.05%、Si:0.0
5〜0.80%、Mn:0.20〜10.0%、Ni:
1.0〜6.5%、Cu:0.10〜3.00%、C
r:12.0〜15.0%、Mo:1.5〜3.0%、
N:0.005〜0.30%、Cr+2.4Mo:1
7.0〜21.5%、Cr+1.5Si+1.4Mo:
16.2〜19.0%、Ni+0.4Mo+0.5Cu
+30C+18N:7.0〜10.5%を含有し、残部
がFeおよび不可避的不純物から構成される。更に、N
b≦0.3%、V≦0.3%、Ti≦0.3%、Al≦
0.05%、B≦0.01%を含有できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、900N/mm2 以上の
引張強さを持ち、かつ溶接性と靭性に優れた高耐銹性の
素材を提供するもので、溶接施工を必要とする建設構造
物や車輌等に利用する。
【0002】
【従来の技術】従来、電車車輌用ステンレス鋼等調質圧
延により強化されている素材は、溶接部の軟化が課題
で、シーム溶接の採用が困難なためスポット溶接により
接合される。しかし、スポット溶接による施工は製品表
面に溶接による凹凸模様が発生し、美観を害する等の欠
点がある。このため、CAMP−ISIJ, Vol.2(198
9),1912頁はマルテンサイト系ステンレスの採用によ
り、また、「鉄と鋼」 Vol.73(1987), S-620頁は二相
ステンレスの採用により溶接部の高強度化を試みたこと
を開示しているが、耐銹性や靭性の点から解決には至っ
ていない現状にある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は900N/mm2
以上の引張強さを持つ材料において、溶性部が軟化せ
ず、強靭かつ高耐銹性を有するステンレス鋼を提供する
ものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題の解決
に当たり、溶接部および母材の強度、靭性と耐銹性にお
よぼす材料構成成分の影響を綿密に調査した結果、その
最適範囲が存在することを知見したことによる。
【0005】即ち、本発明の溶接性に優れた強靭高耐銹
性ステンレス鋼は、重量%として、C :0.005〜
0.05%、 Si:0.05〜0.80%、Mn:
0.20〜10.0%、 Ni:1.0〜6.5%、
Cu:0.10〜3.0%、 Cr:12.0〜1
5.0%、Mo:1.5〜3.0%、 N :
0.005〜0.30%、Cr+2.4Mo:17.0
〜21.5%、Cr+1.5Si+1.4Mo:16.
2〜19.0%、Ni+0.4Mn+0.5Cu+30
C+18N:7.0〜10.5% を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなるこ
とを特徴とする。また、本発明は必要により、Nb≦
0.3%、V≦0.3%、Ti≦0.3%の1種または
2種以上を総量で0.3%以下、あるいは更にAl≦
0.05%、B≦0.01%の1種または2種を含有す
ることができることを特徴とする。
【0006】以下に本発明の範囲を上記に限定した理由
を述べる。Cは溶接部および母材部の強度を得るために
0.005%以上添加するが、過剰の添加は靭性を害す
るため上限を0.05%に限定した。Siは脱酸のため
に0.05%以上添加するが、過剰の添加は溶接部およ
び母材部の靭性および耐銹性を害するため上限を0.8
%に限定した。Mnは靭性を得るために0.2%以上添
加するが、過剰の添加は溶接部および母材部の靭性およ
び耐銹性を害するため上限を10.0%に限定した。
【0007】Niは溶接部および母材部の靭性を得るた
めに1.0%以上添加するが、過剰の添加はオーステナ
イトを生成し強度が低下するため上限を6.5%に限定
した。Cuは溶接部および母材部の強度と靭性を得るた
めに0.10%以上添加するが、過剰の添加はオーステ
ナイトを生成し強度が低下するため上限を3.0%に限
定した。Crは溶接部および母材部の強度と耐銹性を得
るため12.0%以上添加するが、過剰の添加はフェラ
イトを生成し強度と耐銹性が低下するため上限を15.
0%に限定した。
【0008】Moは溶接部および母材部の耐銹性を得る
ため1.5%以上添加するが、過剰の添加はフェライト
を生成し靭性が低下する。またフェライトとオーステナ
イト境界に炭化物を析出し耐銹性を劣化させる。このた
め、Moの上限を3.0%に限定した。Nは強度を得る
ために0.005%以上添加するが、過剰の添加は溶接
部および母材部の靭性を害するため上限を0.10%に
限定した。
【0009】Cr+2.4Moは溶接部および母材部の
耐銹性を得るために添加する。図1はCr+2.4Mo
と継手部の耐銹性ランクの関係を示したもので本発明範
囲で優れたレイティングナンバーにあることがわかる。
即ち、Cr+2.4Moは継手部の耐銹性を得るために
17.0%以上添加するが、過剰の添加は溶接部および
母材部にフェライト組織を生成し強度と耐銹性を害する
ため上限を21.5%に限定した。
【0010】Cr+1.5Si+1.4MoはNi+
0.4Mn+0.5Cu+30C+18Nと関係する。
図2は前記指標と継手部の強度の関係を、また、図3は
前記指標と最も靭性の低いボンド部の靭性−延性遷移温
度の関係を示したもので、本発明範囲において両特性に
優れていることがわかる。即ち、Cr+1.5Si+
1.4MoおよびNi+0.4Mn+0.5Cu+30
C+18Nはそれぞれ、溶接部と母材部の強度、靭性と
耐銹性を得るため16.2%以上および7.0%以上添
加するが、過剰の添加はフェライトおよびオーステナイ
ト組織を生成し、フェライトは強度、靭性と耐銹性を、
またオーステナイトは強度を害するため上限を19.0
%および10.5%に限定した。
【0011】Nb,V,Tiの微量添加は強度向上に効
果的なので必要に応じてその1種または2種以上を添加
しても良い。しかし、過剰の添加は、炭窒化物を形成し
溶接部および母材部の靭性を害するため、個々および総
量で上限を0.3%に限定した。特に、Tiは上限を超
えて添加すると溶接ビードが乱れるようになる。Alは
脱酸のため添加することができるが、過剰の添加は、溶
接性(特に溶接ビードの安定性)を害するため添加する
場合はその上限を0.05%に限定する。
【0012】Bは靭性を向上させる効果があり、必要に
応じ微量添加しても良い。しかし、過剰の添加は、かえ
って靭性を劣化させるばかりか耐銹性を害するので上限
を0.01%以下に限定した。
【0013】
【実施例】次に、本発明の優位性を実施例と比較例を用
いて、具体的に説明する。表1〜表4に本発明例と比較
例の化学成分を、表5と表6に本発明例と比較例の母材
と継手部の強度、靭性、耐銹性および溶接ビード乱れの
有無を示す。いずれの供試材もステンレス鋼の通常の精
錬工程(電気炉または転炉溶解後真空あるいはアルゴン
/酸素脱酸処理による精錬)で溶解・精錬後連続鋳造に
より製造したスラブをそのまま5mm厚さに熱延した。そ
の後1100℃焼入れ+400℃焼戻しの熱処理を行い
特性を調査した。溶接継手特性はレ型開先の5mm熱延板
を共金を用い、150A,18V,24cm/minの溶接条
件でMIG溶接して評価した。なお、本発明材は冷間加
工性が良く冷延薄板に加工して使用できる。また、本発
明材は1000〜1200℃の範囲で焼入れ可能で、2
00〜800℃の範囲で焼戻しできる。更に、本発明材
は溶接性が良く120〜300A,12〜30Vの溶接
条件で溶接して使用できる。
【0014】表5〜表6に示す特性の測定評価は以下の
方法によった。 (1)母材および継手強度 JIS13B号試験片によりJIS−Z2201に従っ
て引張試験を行い引張強度と破断伸びを測定した。本発
明材の目標とする引張強度は900N/mm2 以上で引張破
断伸び値は15%以上である。 (2)靭性 熱延鋼板および継手ボンド部からJIS4号相似の衝撃
試験片を採取し脆性−延性の遷移温度を測定した。本発
明材の目標とする遷移温度は−50℃以下である。 (3)耐銹性 JIS−Z2371により100h試験後面積法により
評価した。また継手部の評価はビードを中心において試
験した。本発明材の目標とするレイティングナンバーは
10である。 (4)溶接性 溶接性は、継手部の強度と引張破断伸びおよび溶接ビー
ド乱れの有無で評価した。本発明材の目標とする継手部
強度は900N/mm2 以上で破断伸び値は15%以上であ
る。また、溶接後のビード形状は良好でビード乱れはな
い。
【0015】表1〜表6において、本発明No.1,2と
比較例No.42,43はCの影響を調査したものであ
る。Cが本発明範囲未満のNo.42は強度が本発明に比
較し劣っている。また、Cが本発明の範囲を超えるNo.
43は引張破断伸びおよび靭性に劣っており本発明の優
位性が明らかである。本発明No.3,4と比較例No.4
4,45はSiの影響を調査したものである。Siが本
発明範囲未満のNo.44は引張破断伸びおよび靭性が本
発明に比較し劣っている。また、Siが本発明の範囲を
超えるNo.45は靭性および耐銹性に劣っており本発明
の優位性が明らかである。本発明No.5,6と比較例N
o.46,47はMnの影響を調査したものである。M
nが本発明範囲未満のNo.46は本発明に比較し靭性に
劣っている。また、Mnが本発明の範囲を超えるNo.4
7は靭性と耐銹性に劣っており本発明の優位性が明らか
である。本発明No.7,8と比較例No.48,49はN
iの影響を調査したものである。Niが本発明範囲未満
のNo.48は靭性が本発明に比較し劣っている。また、
Niが本発明の範囲を超えるNo.49は強度に劣ってお
り本発明の優位性が明らかである。
【0016】本発明No.9,10と比較例No.50,5
1はCuの影響を調査したものである。Cuが本発明範
囲未満のNo.50は靭性が本発明に比較し劣っている。
また、Cuが本発明の範囲を超えるNo.51は強度に劣
っており本発明の優位性が明らかである。本発明No.1
1,12と比較例No.52,53はCrの影響を調査し
たものである。Crが本発明範囲未満のNo.52は耐銹
性が本発明に比較し劣っている。また、Crが本発明の
範囲を超えるNo.53はフェライトが存在し、強度、靭
性と耐銹性が劣っており本発明の優位性が明らかであ
る。本発明No.13,14と比較例No.54,55はM
oの影響を調査したものである。Moが本発明範囲未満
のNo.54は耐銹性が本発明に比較し劣っている。ま
た、Moが本発明の範囲を超えるNo.55は靭性と耐銹
性が劣っており本発明の優位性が明らかである。本発明
No.15,16と比較例No.56,57はNの影響を調
査したものである。Nが本発明範囲未満のNo.56は強
度が本発明に比較して劣っている。また、Nが本発明の
範囲を超えるNo.57は靭性が劣っており本発明の優位
性が明らかである。
【0017】本発明No.17,18と比較例No.58,
59はCr+2.4Moの影響を調査したものである。
Cr+2.4Moが本発明の範囲未満のNo.58は耐銹
性が本発明に比較し劣っている。また、Cr+2.4M
oが本発明の範囲を超えるNo.59はフェライトが存在
し、靭性と耐銹性が劣っており本発明の優位性が明らか
である。本発明No.19〜22と比較例No.60〜63
はCr+1.5Si+1.4MoおよびNi+0.4M
n+0.5Cu+30C+18Nの影響を調査したもの
である。Cr+1.5Si+1.4Moが本発明範囲未
満のNo.60は強度と耐銹性が本発明に比較し劣ってい
る。また、Cr+1.5Si+1.4Moが本発明の範
囲を超えるNo.61は強度、靭性と耐銹性が劣ってい
る。更に、Ni+0.4Mn+0.5Cu+30C+1
8Nが本発明範囲未満のNo.62は強度と靭性が本発明
に比較し劣っている。また、Ni+0.2Mn+0.5
Cu+30C+18Nが本発明範囲を超えるNo.63は
強度が本発明に比較し劣っており本発明の優位性が明ら
かである。
【0018】本発明No.23,24と比較例No.64は
Nbの影響を調査したものである。Nbが本発明範囲を
超えるNo.64は靭性が本発明に比較し劣っており本発
明の優位性が明らかである。本発明No.25,26と比
較例No.65はVの影響を調査したものである。Vが本
発明範囲を超えるNo.65は靭性が本発明に比較し劣っ
ており本発明の優位性が明らかである。本発明No.2
7,28と比較例No.66はTiの影響を調査したもの
である。Tiが本発明範囲を超えるNo.66は靭性と溶
接ビード乱れ性が本発明に比較し劣っており本発明の優
位性が明らかである。本発明No.29〜33と比較例N
o.67〜70はNb+V+Tiの影響を調査したもの
である。Nb+V+Tiが本発明範囲を超えるNo.67
〜70はいずれも靭性が本発明に比較し劣っており本発
明の優位性が明らかである。
【0019】本発明No.34〜36と比較例No.71,
72はAlの影響を調査したものである。Alが本発明
範囲を超えるNo.71,72は溶接ビード乱れ性が本発
明に比較し劣っており本発明の優位性が明らかである。
本発明No.37〜41と比較例No.73〜76はBの影
響を調査したものである。Bが本発明範囲を超えるNo.
73〜76は、いずれも靭性と耐銹性が本発明に比較し
劣っており本発明の優位性が明らかである。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】
【表3】
【0023】
【表4】
【0024】
【表5】
【0025】
【表6】
【0026】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、溶接部
の強度低下の課題を解決し、強靭高耐銹性のステンレス
鋼を供給することが可能で産業上有効な効果がもたらさ
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Cr+2.4Moと継手部の耐銹性ランク(レ
イティングナンバー)との関係を示す図。
【図2】Cr+1.5Si+1.4Moと、Ni+0.
4Mn+0.5Cu+30C+18Nとの関係に基づく
強度の関係を示す図。
【図3】Cr+1.5Si+1.4Moと、Ni+0.
4Mn+0.5Cu+30C+18Nとの関係に基づく
靭性の関係を示す図。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 C :0.005〜0.05%、 Si:0.05〜0.80%、 Mn:0.20〜10.0%、 Ni:1.0〜6.5%、 Cu:0.10〜3.00%、 Cr:12.0〜15.0%、 Mo:1.5〜3.0%、 N :0.005〜0.30%、 Cr+2.4Mo:17.0〜21.5%、 Cr+1.5Si+1.4Mo:16.2〜19.0
    %、 Ni+0.4Mn+0.5Cu+30C+18N:7.
    0〜10.5% を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなるこ
    とを特徴とする溶接性に優れた強靭高耐銹性ステンレス
    鋼。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の鋼に、更に重量%で、N
    b≦0.3%、V≦0.3%、Ti≦0.3%の1種ま
    たは2種以上を総量で0.3%以下を含有させたことを
    特徴とする溶接性に優れた強靭高耐銹性ステンレス鋼。
  3. 【請求項3】 請求項1あるいは2記載の鋼に、更に、
    Al≦0.05重量%を含有させたことを特徴とする溶
    接性に優れた強靭高耐銹性ステンレス鋼。
  4. 【請求項4】 請求項1,2あるいは3のいずれか記載
    の鋼に、更に、B≦0.01重量%を含有させたことを
    特徴とする溶接性に優れた強靭高耐銹性ステンレス鋼。
JP29106893A 1993-11-19 1993-11-19 溶接性に優れた強靭高耐銹性ステンレス鋼 Withdrawn JPH07145452A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2005045082A1 (ja) * 2003-11-07 2005-05-19 Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corporation 加工性に優れたオーステナイト系高Mnステンレス鋼
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