JPH08246105A - 耐食性および溶接性に優れるフェライト系ステンレス鋼 - Google Patents

耐食性および溶接性に優れるフェライト系ステンレス鋼

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JPH08246105A JP4864095A JP4864095A JPH08246105A JP H08246105 A JPH08246105 A JP H08246105A JP 4864095 A JP4864095 A JP 4864095A JP 4864095 A JP4864095 A JP 4864095A JP H08246105 A JPH08246105 A JP H08246105A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐食性および溶接性に優れるフェライト系ス
テンレス鋼を安価に得る技術を確立すること。 【構成】 C:0.05wt%以下、Si:1.5 wt%以下、Mn:
2.0 wt%以下、Cr:11〜30wt%、Ti:0.1 〜1.0 wt%、
Nb:0.2 超〜0.7 wt%、Al:0.005 〜0.5 wt%、N:0.
05wt%以下、P:0.05wt%以下、O:0.005 wt%以下お
よびS:0.001 超〜0.03wt%を含み、またはさらに0.00
03〜0.05wt%のMgを含み、残部Feおよび不可避的不純物
からなる耐食性および溶接性に優れるフェライト系ステ
ンレス鋼。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐食性および溶接性に
優れる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】一般に、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べると耐食性や耐銹
性に劣るという欠点がある。この欠点を克服するため
に、従来、フェライト系ステンレス鋼中にTiやNbなどを
複合添加して固溶C, 固溶Nを低減させることにより、
耐銹性を向上させる方法(特公昭62−3224号公報) 、あ
るいは、フェライト系ステンレス鋼中のP, Sを特殊な
精錬法により低減させ耐銹性を向上させる方法( 特公平
4−65141 号公報) などが提案されているが、これらに
は以下に述べるような欠点があった。まず、Ti, Nbを複
合添加する特公昭62−3224号公報に開示の従来技術にお
いては、耐銹性を悪化させるAlを0.01wt%以下に制限し
ているため、脱酸不足となって清浄度が悪化する。そし
て、場合によっては耐孔食性に悪影響を及ぼす危険性も
あった。一方、不純物元素を制御する特公平4−65141
号公報に開示の技術は、CaC2+CaF2系フラックスを溶鋼
中へ吹き込むという特殊な精錬法を行わなければなら
ず、これはコストアップを招くだけでなく、有毒ガスで
あるホスフィンを発生し、作業者の人体への悪影響が懸
念される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のフェライト系ス
テンレス鋼は、上述したように種々の問題点を抱えてお
り、用途の一層の拡大を図るには、こうした問題点の解
決が必要であった。そこで、本発明の目的は、従来技術
の考え方をより一層発展させることで、耐食性および溶
接性に優れるフェライト系ステンレス鋼を安価に得る技
術を確立することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】発明者らは、上記課題解
決のために、まず、耐食性に及ぼす種々の元素の影響に
ついて調査し、以下に述べるような知見を得た。 Al脱酸されたフェライト系ステンレス鋼は、TiとNb
を複合添加すると耐食性が向上する。とくにこの傾向は
Nb:0.2 超wt%の条件のときに顕著である。 フェライト系ステンレス鋼は、Sが少ないほど耐食
性が向上する。しかし、S:0.001 wt%未満では溶接時
の溶け込み性が著しく悪化する。 フェライト系ステンレス鋼は、Mgを0.0003wt%以上
添加すると、このMgがSと結合して安定な化合物MgSを
形成してSを無害化し、耐食性を向上させる。
【0005】本発明は、上記知見に基づいて合金設計し
たものであって、このような考え方の下に構成されるフ
ェライト系ステンレス鋼では、耐食性と溶接性との両方
の特性を向上させることができる。すなわち、本発明
は、 C:0.05wt%以下、Si:1.5 wt%以下、Mn:2.0 wt
%以下、Cr:11〜30wt%、Ti:0.1 〜1.0 wt%、Nb:0.
2 超〜0.7 wt%、Mg:0.0003〜0.05wt%、Al:0.005 〜
0.5 wt%、N:0.05wt%以下、P:0.05wt%以下、O:
0.005 wt%以下およびS:0.001 超〜0.03wt%を含み、
残部Feおよび不可避的不純物からなる耐食性および溶接
性に優れるフェライト系ステンレス鋼、 C:0.05wt%以下、Si:1.5 wt%以下、Mn:2.0 wt
%以下、Cr:11〜30wt%、Ti:0.1 〜1.0 wt%、Nb:0.
2 超〜0.7 wt%、Mg:0.0003〜0.05wt%、Al:0.005 〜
0.5 wt%、N:0.05wt%以下、P:0.05wt%以下、O:
0.005 wt%以下およびS:0.001 超〜0.03wt%を含み、
さらに、Cu, NiおよびMoのうちの1種または2種以上を
それぞれ 3.0wt%を上限として含有し、残部Feおよび不
可避的不純物からなる耐食性および溶接性に優れるフェ
ライト系ステンレス鋼である。なお、上記またはに
記載の鋼は、酸化物系介在物と硫化物系介在物の和より
なる介在物に関しての清浄度が0.01〜0.04%であること
が好ましい。
【0006】
【作用】次に、本発明にかかるフェライト系ステンレス
鋼の成分組成が上記のように限定される理由につき具体
的に説明する。 C:0.05wt%以下、 Cは、フェライト系ステンレス鋼にあっては、固溶限が
小さく、主としてCr炭化物として析出し、粒界腐食を引
き起こすため、0.05wt%以下に制限する。好ましくは、
0.01wt%以下にするのがよい。
【0007】Si:1.5 wt%以下、 Siは、鋼表面に安定なSiO2の保護被膜を形成し、耐酸化
性を高めるため、好ましくは0.1 wt%以上含有させる。
ただし、このSiをあまり多量に添加すると、靱性を低下
させ加工性を阻害するため、1.5 wt%以下とした。好ま
しくは 0.5wt%以下にするのがよい。
【0008】Mn:2.0 wt%以下、 Mnは、鋼の脱酸および脱硫のために適量、好ましくは0.
1 wt%以上を添加するが、過度に添加すると耐酸化性を
損なうことから、上限を2.0 wt%とした。
【0009】Cr:11〜30wt%、 Crは、耐食性および高温腐食性を確保する上で不可欠な
成分であり、11wt%以上は必要である。しかし、30wt%
を超えるとその効果が飽和する上、加工性および靱性の
低下を招くので、11〜30wt%の範囲に限定する。好まし
くは13〜25wt%の範囲がよい。
【0010】 Ti:0.1 〜1.0 wt%、Nb:0.2 超〜0.7 wt%、 TiおよびNbはいずれも、CおよびNと結合して、Ti
(C,N)およびNb(C,N)の析出物をつくり、結晶
粒を微細化するとともに母相中の固溶CおよびNを低減
して靱性および強度を高めるという共通した作用を発揮
する成分である。しかしながら、Ti:0.1 wt%未満では
靱性および強度の改善効果が顕れず、一方 1.0wt%を超
えると、金属間化合物が多量に析出して靱性を損なうと
共に加工性を損なうことから、Tiは 0.1〜1.0 wt%とす
る。また、Nbについても、同様の理由から 0.2超〜0.7
wt%の範囲とするが、特に加工性を損なうことから、Nb
の上限は 0.7wt%とし、これらを複合添加する。なお、
Ti, Nbの好ましい範囲は、Ti:0.1 〜0.4 wt%、Nb:0.
2 超〜0.6 wt%である。
【0011】Mg:0.0003〜0.05wt% Mgは、下記の反応により、安定な化合物MgSを形成し、
耐食性に悪影響を及ぼすSを無害化する。 Mg + S = MgS …(1) 特にこのような作用は、0.0003wt%以上の添加によって
生じ、一方、0.05wt%よりも多くなると靱性の低下を招
くので、Mgは0.0003〜0.05wt%の範囲、好ましくは0.00
04〜0.02wt%を添加する。
【0012】Al:0.005 〜0.5 wt% Alは、Nと結合してAlN を形成し、母相中のNを低減し
て靱性および強度を高めるだけでなく、脱酸剤としても
重要である。しかし、含有量が0.005 wt%未満では、効
果が得られず、一方0.5 wt%をこえると、製品のリジン
グ性を劣化させることから、0.005 〜0.5 wt%の範囲と
した。好ましい範囲は0.01〜0.2 wt%である。
【0013】N:0.05wt%以下、 Nについては、固溶Nを少なくすることによって靱性を
向上させる成分である。特にN含有量が0.05wt%を超え
ると、靱性を著しく損なうことから、0.05wt%以下に抑
制する。好ましくは0.02wt%以下がよい。 P:0.05wt%以下 Pは、熱間加工性の点から少ないことが望ましく、0.05
wt%以下、好ましくは0.04wt%以下に抑制する。
【0014】O:0.005 wt%以下 Oの含有量が高いと、非金属介在物の数が増加して、強
度、靱性および溶接性を損なうことから、0.005 wt%を
上限とした。 S:0.001 超〜0.03wt% Sは、熱間加工性および耐食性の点から少ない方が望ま
しが、少なすぎると溶接時の溶け込み性を著しく損なう
ことから、0.001 超wt%以上は必要である。したがって
Sは、0.001 超〜0.03wt%の範囲、好ましくは 0.001超
〜0.02wt%、より好ましくは0.0015〜0.02wt%、さらに
好ましい範囲は 0.002〜0.02wt%である。
【0015】なお、本発明においては、上記の各成分の
ほかに、耐食性や加工性の向上のために、Cu,Niおよび
Moのいずれか少なくとも1種以上を各特性の強化元素と
して、それぞれ 3.0wt%を上限として添加してもよい。
また、同様の目的で、WやSn, Co, Vなどを 3.0wt%を
上限として添加することも可能である。
【0016】また、本発明にかかるフェライト系ステン
レス鋼は、酸化物系介在物および硫化物系介在物の和よ
りなる介在物に関しての清浄度が0.01〜0.04%を示すも
のである。この理由は、上記の清浄度を0.01%よりも下
げるためには、特殊精錬法(CaC2+CaF2系フラックス吹
込みなど) を行わなければならず、これはコストアップ
を招くだけでなく、有毒ガスであるホスフィンを発生
し、作業者の人体への悪影響も懸念され、好ましい方法
とは言えない。一方、清浄度が0.04%以上では、耐食性
を損なうので好ましくない。従って、本発明鋼では、特
殊な精錬法を行う必要がなくかつ耐食性の向上を図るた
めに、上記介在物清浄度を0.01〜0.04%に維持する。
【0017】
【実施例】表1に示す成分組成の鋼(No.1〜15) を連続
鋳造して鋼片としたのち、この鋼片を熱間圧延, 冷間圧
延ならびに必要な焼鈍を含む常法に従う処理によって、
厚さ 0.6mmの製品板とした。そして、得られた製品板に
ついて溶接性試験を行った。この試験において、耐食性
試験は、ディップアンドドライテストによった。この試
験による結果は、H2O 4200ml, NaCl≧ 210g、 NaCl2
2 H2O 210g、 Na2SO4 2g、 Na2SO31g、Na2S2O3
0.4g、 pH9.3 の水溶液中に試料を2秒間浸漬後、100
秒間乾燥する操作を 100回繰返した後の試料全面積に
対する発銹面積百分率をxとしたときの3(2−log
x)をレイティングナンバーとして示したものである。
また、溶接性試験は、溶接速度 300 mm/min , 電流45
A,TIG溶接したものについてのX線試験結果から、
溶け込み不良発生率(20回のうちの不良発生回数の%)
で示したものである。
【0018】表2に示すとおり、比較例のようにNb, Ti
を複合添加することなく、しかもNbが0.2 wt%未満で
は、レイティングナンバーで表される耐食性が悪い。一
方、Mgを0.01wt%添加した例では耐食性が一層向上して
いるのがわかる。また、図1に示すとおり、Sが0.001
wt%以上で、溶接時の溶け込み不良欠陥発生率が著しく
減少することがわかる。
【0019】
【表1】
【0020】
【表2】
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、耐食性な
らびに溶接性に優れたフェライト系ステンレス鋼を提供
することができ、しかもそれを安価に製造することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ステンレス鋼の耐食性試験と溶接性試験に及ぼ
すS%との関係を示すグラフ。
フロントページの続き (72)発明者 丹野 真吾 神奈川県川崎市川崎区小島町4番2号 日 本冶金工業株式会社川崎製造所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】C:0.05wt%以下、 Si:1.5 wt%以
    下、 Mn:2.0 wt%以下、 Cr:11〜30wt%、 Ti:0.1 〜1.0 wt%、 Nb:0.2 超〜0.7 wt%、 Mg:0.0003〜0.05wt%、 Al:0.005 〜0.5 wt%、 N:0.05wt%以下、 P:0.05wt%以下、 O:0.005 wt%以下およびS:0.001 超〜0.03wt%を含
    み、残部Feおよび不可避的不純物からなる耐食性および
    溶接性に優れるフェライト系ステンレス鋼。
  2. 【請求項2】C:0.05wt%以下、 Si:1.5 wt%以
    下、 Mn:2.0 wt%以下、 Cr:11〜30wt%、 Ti:0.1 〜1.0 wt%、 Nb:0.2 超〜0.7 wt%、 Mg:0.0003〜0.05wt%、 Al:0.005 〜0.5 wt%、 N:0.05wt%以下、 P:0.05wt%以下、 O:0.005 wt%以下およびS:0.001 超〜0.03wt%を含
    み、さらにCu, NiおよびMoのうちの1種または2種以上
    をそれぞれ 3.0wt%を上限として含有し、 残部Feおよび不可避的不純物からなる耐食性および溶接
    性に優れるフェライト系ステンレス鋼。
  3. 【請求項3】請求項1に記載の鋼において、酸化物系介
    在物と硫化物系介在物の和よりなる介在物に関しての清
    浄度が0.01〜0.04%である耐食性および溶接性に優れる
    フェライト系ステンレス鋼。
  4. 【請求項4】請求項2に記載の鋼において、酸化物系介
    在物と硫化物系介在物の和よりなる介在物に関しての清
    浄度が0.01〜0.04%である耐食性および溶接性に優れる
    フェライト系ステンレス鋼。
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