JPS63436A - 海上コンテナ−用鋼 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は海上コンテナー用鋼材に要求される溶接継手部
の強度延性および靭性にすぐれた。予熱することなく溶
接可能なマルテンサイト系ステンレス鋼海上コンテナー
用鋼に関するものである。

〈従来技術とその問題点〉 従来、海上コンテナー用鋼材のような構造部材として強
度とともに溶接性、耐食性を要求されるものには比較的
安価で強度の大きいマルテンサイト系ステンレス鋼に属
する５ＵＳ４１０鋼やフェライト系ステンレス鋼に属す
る５ＵＳ４０５、Ａｌ５Ｉ４０９鋼が多く使われていた
。

前者のマルテンサイト系のＳυ５４１０鋼は、強度的に
はすぐれているが靭性が低く、また溶接性、特に溶接施
工する場合に溶接低温割れの発生を起こしやすく、その
ため溶接前あるいは溶接後に適当な熱処理を施す必要が
あるので用途に制限があった。

後者の５ＵＳ４０５＋Ａｌ５Ｉ４０９鋼は経済的鋼種で
あるが強度的に不足であり室温以下の温度に対してＣｒ
系ステンレス鋼特有の脆性の問題を伴い特に溶接した場
合に熱影響部が著しく脆化するため溶接部に亀裂が生じ
やすくコンテナーの破壊を招く原因になっている。

このように既存の鋼種は海上コンテナー用鋼材として未
だ解決を要する多くの問題点を有しており、強靭性、溶
接性、および適度の耐食性を兼ね備えており、しかも比
較的安価な経済鋼種の開発が強く要望されている。

上記のことから海上コンテナー用鋼材として具備すべき
特性としては強度的には従来のマルテンサイト系ステン
レス鋼に匹敵する強度と靭性を有し、海洋大気のもとで
使用されるに充分な耐食性を備え、溶接前に予熱を行う
ことなく容易に溶接することができ、溶接後焼入れ焼戻
しなどの熱処理を行なうことなく溶接したままで溶接部
が高い強度と靭性および適度の加工性を備えた経済的な
鋼種であることが要求される。

〈発明の構成〉 上記に鑑み本発明者らは上記特性を具備した鋼種を開発
する目的で種々試験研究を重ねた結果、上記特性を具備
した海上コンテナー用鋼として、重量％でＣ：　０．０
３０以下、Ｓｉ　：　０．３０−０．６０、Ｍｎ＝０．
７０〜１．００．　Ｐ　：　０．０４０以下、Ｓ　：　
０．０１０以下、Ｎｉ：０．１５〜０．４５．Ｃｒ　：
　１１．５０〜１２．５０、Ｍｏ　：　０．５０以下。

Ｃｕ　：　０．３０〜０．５０、Ｎ　：　０．０６０以
下であって且つ？＝４２０Ｃ４４７０Ｎ＋２３Ｎｉ＋９
Ｃｕ＋７Ｍｎ−１１，５Ｃｒ−１１，５Ｓｉ−１２Ｎｏ
＋１８９　　（重量％）の式に従う計算値γが８０以上
であり、且つまたＨ＝２１８Ｃ−２，６ＳＬ＋２．９Ｍ
ｎ＋９．２Ｎｉ−４，６Ｃｒ＋３．６Ｃｕ＋１３８Ｎ＋
７５．２　　（重量％）の式に従う計算値Ｈが３８以下
となるように各元素含有量を相互に調整した化学成分値
を持つマルテンサイト系ステンレス鋼が好適であること
がわかった。

以下、本発明鋼の成分範囲を限定した理由並びにγ値、
Ｈ値について説明する。

まずγ値とＨ値について説明する。

先にも述べたが、海上コンテナー用鋼材とじて具備すべ
き性質のひとつとして、溶接後焼入れ焼戻しなどの熱処
理を行うことなく溶接したままで溶接部が高い強度と靭
性および適度の加工性を備えていることが要求される。

本発明者が種々の実験研究を重ねた結果、上記の性質が
材料に具備されるためには、溶接熱影響部の組織が少な
くとも９０％以上マルテンサイト相の組織であり、且つ
溶接熱影響部の硬さがＨＲＣ３ｇ以下となる必要がある
ことがわかった。このような組織および硬さを備えた錆
を製造するために本発明者は、次の２つの回帰式によっ
て合金組成を調整した。まず、溶接熱影響部の組織を少
なくとも９０％以上マルテンサイト相の組織にするため
には ？＝４２０Ｃ＋４７０Ｎ＋２３Ｎｉ＋９Ｃｕ＋７Ｍｎ−
１１，５Ｃｒ−１１，５ＳＬ−１２Ｎｏ＋１８９　　（
重量％）の式に従う計算値γが８０以上であればよい。

また溶接熱影響部の硬さがＨＲＣ３８以下であるために
はＨ＝２１８Ｃ−２，６３ｉ＋２．９Ｍｎ＋９，２Ｎｉ
−４，６Ｃｒ＋３．６Ｃｕ＋１３８Ｎ＋７５．２　（重
量％）の式に従う計算値Ｈが３８以下であればよい。従
って前述の性質を具備する海上コンテナー用鋼材を製造
するためには、計算値γが８０以上で且つ計算値Ｈが３
８以下となるように合金組成を調整すればよいことがわ
かった。

次に本発明鋼の成分範囲を限定した理由を説明する。

Ｃはオーステナイト生成元素であり、溶接熱影響部に必
要且つ十分なフルテンサイ１〜量を与えるために重要で
あるが、Ｃ含有量が多くなると鋼の靭性が低下し溶接脆
化、特に低温での溶接割れ感受性が高まる。よって、Ｃ
以外のマルテンサイト量を増加させるＭｎ、　Ｎｉ、　
Ｃｕ、　Ｎとの関係によって。

前述のγ値が８０以上となりＨ値が３８以下となるよう
に合金組成を調整するためＣ量を０．０３％以下とした
。Ｃが０．０３％以下であっても他の成分を調整するこ
とにより溶接熱形ワ部の組織を９０％以上マルテンサイ
ト相にすることは可能である。

ＳＬは、溶接熱影響部のフルテンサイ１〜量を減じると
同時にマルテンサイト相を固溶強化する元素であり、鋼
の靭性を低下させることから上限を０．６０％とした。

他方、Ｓｉは製鋼時の脱酸素あるいは鋳造時の湯流れ性
向上に好ましい元素であり、操業性や素材の表面品質の
点からその下限を０．３０％とした。

Ｍｎはオーステナイト生成元素であり、本発明鋼の溶接
熱影響部の組織が９０％以上のマルテンサイト相となる
ために重要な成分であり、また熱影響部の切欠靭性を改
善する上でも有効な元素である。

しかし、Ｍｎが多量に含有されると耐食性が低下し非金
属介在物（ＭｎＳ）が増加して表面品質の劣化を招くこ
と、などの理由によりその含有量を０．７０％〜１．０
％の範囲とした。

Ｐは靭性の点からできる限り低い方が好ましいが、特別
な製造法によってＰを極端に低下させればコストアップ
となる。通常の製造法で得られる実績を考慮し、また本
発明鋼において０．０４０％以下であれば別段支障を来
さないので、Ｐ含有量の上限を０．０４０％とした。

Ｓは耐食性および非金属介在物（ＭｎＳ）による表面品
質の点から、できる限り低いほうが好ましいが特別な製
造法によってＳを極端に低下させればコストアップにな
る。よって通常の製造法で得られる実績値を考慮し、ま
た本発明鋼において０．０１０％以下であれば別段支障
を来さないのでＳ含有量の上限を０．０１０％とした。

ＮｉはＭｎ同様に、計算値γおよびＨに対して有効に寄
与し、単位重量あたりの効果はＭｎよりもむしろ大きい
。しかし、ＮｉはＫｎより高価であるから必要以上に添
加することはコストアップになる。そこで上限値を０．
４５％とした。下限値については、溶接熱影響部のマル
テンサイト量を確保するため他の成分との関係から最低
限必要である０、１５％とした。

Ｃｒは海上コンテナー用鋼材に要求される耐食性を保持
するために１１．５０％以上は必要である。ｌ　Ｃｒ量
を増すほど耐食性は向上するが、Ｃｒを増量するとコス
トアップとなり、またＣｒはフェライト生成元素である
ことから前述のγ値、およびＨ値の範囲を満足させるた
めには必然的にＭｎ、　Ｎｉ、　Ｃｕ、　Ｃ１Ｎなどの
含有量を増加させるように調整しなければならなくなる
。Ｍｎ、　Ｎｉ、　Ｃｕを増加すればコストアップとな
りＣ，Ｎを増加すれば素材の耐食性が低下する。従って
、Ｃｒ含有量をあまり高くすることは本発明の他の目的
において他の成分との関係で好ましいことではなくなり
、このようなバランスの上にたってＣｒの上限を１２．
５０％とした。

Ｃｕは、Ｍｎと同様に前述のγ値およびＨ値に対して寄
与するがマルテンサイト量を増加させる他元素との関係
から下限値を０．３０％としその効果はＭｎと大差はな
く、Ｍｎより高価であることから、その上限を０．５０
％とした。

Ｎはγ値およびＨ値に対して有益に寄与するので１本発
明鋼において重要な元素であるが、ＮはＣｒ２Ｎとして
析出するため固溶Ｃｒ量を減じて素材の耐食性を低下さ
せるので上限を０．０６０％とした。

Ｍｏはフェライト生成元素であり溶接熱影響部のマルテ
ンサイト量を低下させる。しかし、　Ｍｏを少量添加す
ることは耐食性に対して有益であるのでγ値を８０以上
にするため他元素との関係から、上限を０．５０％とし
た。

次に本発明鋼がすぐれた特性を有していることを説明す
るために具体的な実験例および実施例を示す。

第１表は本発明鋼および比較鋼の化学成分例と両式に従
う計算値γと計算値Ｈを示している。供試材Ｎｏ、１、
Ｎｏ、２は本発明範囲鋼であり、Ｎｏ、３、Ｎｏ。

４、Ｎｏ、５．　Ｎｏ、６は比較鋼である。表２は鋼素
材および溶接継手の切欠靭性試験値、すなわち溶接熱影
響部の切欠靭性試験結果を示すものである。この場合、
供試材は板厚６．４閣の熱延焼鈍材で素材の試験片は５
ｍｍサブサイズ、２　ｒｒｎ　Ｖノツチ（シャルピー）
、採取方向は圧延方向に直角とした。溶接継手の試験片
は５ｆｆ１１１サブサイズ２　ｒｍ　Ｖノツチ（シャル
ピー）で第１図に示す位置から採取した。この場合の溶
接条件としては芯線；　Ｙ２Ｏ２（１，６φ）、電流；
２６０Ａ、電圧；２２Ｖ、速度；　３２０ｙｎ／ｍｉｎ
とした。

第２表の結果から本発明鋼は溶接継手の切欠靭性、特に
低温での切欠靭性にすぐれていることがわかる。本発明
鋼は、溶接前に予熱することなく溶接可能であり、溶接
後熱処理を施さなくとも溶接部の強度延性および切欠靭
性にすぐれているため溶接部の信頼性が高くまた海洋大
気のもとで使用されるに充分な耐食性を有しており、海
上コンテナー用鋼材して極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、溶接継手試験片の採取位置を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 重量％で、 Ｃ：０．０３以下、 Ｓｉ：０．３０〜０．６０、 Ｍｎ：０．７０〜１．００、 Ｐ：０．０４０以下、 Ｓ：０．０１０以下、 Ｎｉ：０．１５〜０．４５、 Ｃｒ：１１．５０〜１２．５０、 Ｍｏ：０．５０以下、 Ｃｕ：０．３０〜０．５０、 Ｎ：０．０６０以下 であって且つ γ＝４２０Ｃ＋４７０Ｎ＋２３Ｎｉ＋９Ｃｕ＋７Ｍｎ−
   １１．５Ｃｒ−１１．５Ｓｉ−１２Ｍｏ＋１８９（重量
   ％）Ｈ＝２１８Ｃ−２．６Ｓｉ＋２．９Ｍｎ＋９．２Ｎ
   １−４．６Ｃｒ＋３．６Ｃｕ＋１３８Ｎ＋７５．２（重
   量％）の式に従う計算値γが８０以上で且つ計算値Ｈが
   ３８以下の範囲となるように各成分元素含有量が相互に
   調整され残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる海上
   コンテナー用鋼。