JPS58104161A - 耐銹性、耐酸化性および溶接性に優れたフエライト系ステンレス鋼 - 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】 本発明は、耐誘性、耐酸化性および溶接性に優れたフェ
ライト系ステンレス鋼に関するものである。

近年ＶＡ志向によりオーステナイト系ステンレス鋼を用
いた機器がフェライト系ステンレス鋼ヲ用いたものに変
更される傾向にあり、さらにフェライト系ステンレス鋼
の中でも価格の安い鋼種が要望されるようになった。

従来フェライト系ステンレス鋼はオーステナイト系ステ
ンレス鋼に比し一般的にプレス成形などの加工性、溶接
部の靭性および高温強度などの点で劣っているが、ＡＯ
Ｄ法あるいはＶＯＤ法などの炉外精錬法を用いて高−純
度化することができるようになシ、加工性と溶接部靭性
は大幅に改善することができるようになっているものの
、上記特性についてもオーステナイト系ステンレス鋼に
は依然として及ばないので、フェライト系ステンレス鋼
への切換時には設計変更を余儀なくされることとなる。

さらにまたフェライト系ステンレス鋼の中でも安価な低
クロム系鋼種はＯｒ量が低いため耐誘性および耐酸化性
においてもオーステナイト系ステンレス鋼のそれに比し
十分ではない。

例えば自動車排ガス材はサーマルリフタ一方式から触媒
体方式へ転換され九ことによりＢＵＢ４Ｉ１０Ｌあるい
は８Ｕ８４７０９などの低クロム舎フェライト系ステン
レス鋼が使用されているが、大型車などにおけるように
排熱量が大きい場合には、上記鋼種は耐酸化性、高温強
度の点で使用することはできない。また排気管には高周
波溶接管が用いられているが、造管工程において溶接部
に酸化物が巻き込まれ易く、また一方溶接部の靭性が十
分でないことと重畳してバルジ又はペンド加工によシ溶
接部から割れが発生することがあった。このため造管時
にアルゴンガスシールあるいは後熱処理が施されている
が、上記手段は何れも非常に困難な作業であり、素材の
耐酸化性ならびに溶接部靭性の改良が望まれている。

ま九建築内装材には８Ｕ８ダ３０を用い九化粧管がかな
り使用されているが、簡単な曲げ加工が施されても溶接
部から割れが発生することがあり、また溶接部の耐誘性
も十分ではない。

またガス、石油器具のバーナー材はプレス成形性の面で
従来オーステナイト系ステンレス鋼が使用されてい九が
、近年成−技術の改善などにより、８ＵＩ３４Ｉ３０な
ど多く用いられるようになっている。

しかし発熱量の高い器具にあって社バーナ火口が１００
℃以上の高温に加熱される九め、耐酸化性の面で８０８
３０１Ｂなどのオーステナイト系ステンレス鋼が依然と
して使用されている。

本発明は、従来のフェライト系ステンレス鋼の有する前
記諸欠点を除去、改善した耐酸化性、高温強度、溶接部
靭性および耐誘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ものであシ、特許請求の範囲
記載の鋼を提供することによって前記目的を達成するこ
とができる。

すなわち本発明は００．０３嗟以下、　８１　／、０−
　！、０＄、Ｍｎ　　コ、０−以Ｆ、　　Ｎｉ　　Ｏ，
１〜３．０’ｌｓ、　　Ｏｒ　　／−〜コ０チ、ｙｏ、
ｏコ係以下、ｒ１ｏ、ｉ〜ｉ、ｏ嗟であってかつＴ１は
ＣとＮの和のＩＯ倍量以上であり、残部Ｆｅおよび不可
避的不純物からなる耐誘性、耐酸化性および継接性に優
れたフェライト系ステンレス鋼に関するものである。

次に本発明の詳細な説明する。

本発明者は捷来のフェライト系ステンレス鋼の有する前
記諸欠点が生ずる原因について成分組成の影響を詳細に
検討した結果下記の事実を発見し九／）　フェライト系
ステンレス鋼の耐誘性はＮ１と８１を複合添加するとそ
の相乗作用により顕著に向上する。

コ）６１を添加すると耐酸化性の他に高温強度も非常に
向上する。

Ｊ）高周波溶接管の溶接部を加工すると、従来のフェラ
イト系ステンレス鋼は割れの他に点状欠陥を発生し易い
欠点があつ喪が、８１とＮ１を複合添加することにより
、上記割れならびに点状欠陥を同時に防止することがで
きる。

本発明者は上記ｌ）〜３）の新規な知見に基いて本発明
を完成したのである。

本発明において成分組成を限定する理由を説明する。

Ｃは耐誘性および溶接部靭性を害するので少ない程よい
が、ｏ、ｏ、ｙＩｓより多いと上記性質が劣化するので
、Ｃはｏ、ｏ、ｙｓ以下にする必要がある。

Ｓｌは耐酸化性を向上させ、Ｎ１と相乗して耐誘性を向
上させ、さらに高周波溶接管を加工する際発生すること
のある点状欠陥を防止する作用を有する元素であるが８
１が／、０−よシ少ないと上記特性が発揮されず、一方
！、　０−より多いと溶接部の靭性か劣化するので８１
は八ｏ　−ｊ＊　ｏ　嗟の範囲内にする必要がある。

Ｍｎは耐誘性の点では少ないほどよいが、製鋼上どうし
てもいくらかは残留する。Ｍｎ　＃′ｉ、２．０　’％
より多いと耐誘性が劣化するのでコ、０１１以下にする
必要がある。

Ｎ１はｓｌと共に含有されることによって耐誘性ならび
に溶接部靭性の向上に寄与する元素であるが、Ｎ１がｏ
、ｓｑｂより少ないと上記両特性に乏しく一方３．０１
４よシ多いと高温でオーステナイト相を生成して上記両
特性を劣化させるので、ＮｉはＯ，Ｓ〜３．０チの範囲
内にする必要がある。

Ｏｒはフェライト系ステンレス鋼にあって、耐誘性の面
から必須の主要元素であるが、Ｃｒはｌコ嗟より少ない
と十分な耐誘性に乏しく、一方Ｊｌｓより多いと溶接部
の靭性が劣化するので、Ｃｒ／コ〜〃憾の範囲内にする
必要がある。

Ｎは耐誘性ならびに溶接部の靭性の点からは低い仁とが
好ましく、Ｎは０．０２−より多いと上記両特性が劣化
するのでＮはθ、θコ優以下にする必要がある。

Ｔ１はＣおよびＮと結合して溶接部の靭性および耐誘性
を向上させるのに寄与する元素であるが、Ｔ１は０．／
％より少なく、かつＣとＮと和の１０倍より少ないと上
記両特性が劣化し、一方／、Ｏ４より多いと、脆いシグ
マ相やラーベス相が発生し易く、特に溶接部の靭性が劣
化するので、Ｔｉは０．１〜１．０％の範囲内で、かつ
ＣとＮの和の１０倍量以上にする必要がある。

次に本発明を実験データについて説明する。

第１表に示す成分組成を有するフェライト系ステンレス
鋼よりなる。／、−９１１１１厚の腐コＢ表面仕上げ板
材を供試材とし、耐誘性、耐酸化性および高温強度を調
べた。　　　　　′１ 「 耐誘性は塩水噴霧試験をＪＩＳ　Ｚコ３７／に準拠して
行ない発銹の程度／（全面発銹）から１０　（発銹なし
）のレイティング・ナンバーで評価した。また耐酸化性
は９００℃の大気中で１００時間酸化後の増量により評
価した。。

／Ｊ　Ｃｒ　−Ｔｉ鋼の耐酸化性および耐誘性に及ばず
ＳｌおよびＮ１添加の影響を調べ、その結果を第１図に
示す。同図より８１は耐酸化性向上に顕著な効果を発揮
することが判る。かかる効果が向上する理由はスケール
内層に緻密な５１０２が生成し酸化の進行が阻止される
ためであるが十分な耐酸化性を得るためにはＳｌはへ〇
−以上にする必要があることが判る。

一方Ｎ１は耐誘性を改善するのに寄与するが単独ではそ
の寄与率が小さく、フェライト系ステンレス鋼の中でも
最も一般的なＳＵ日’１３０並みの耐誘性を得ることが
できない。しかしＮ１はＳｌと複合、、１：旨 添加されると相乗効果が発揮され、Ｎ１ｏ、ｓｃ４　以
上含まれるとＳＵＢダ３０と同等以上の耐誘性が得られ
ることを新規に知見した。一方Ｎ１が多量、すなわち３
．０４よシ多いと耐酸化性が急激に劣化する。

この原因は高温でＯｒが低く熱膨張率の大きいオーステ
ナイト相を生成する丸めであり、さらにこのオーステナ
イト相は室温で脆いマルテンサイト相に変態するので溶
接部などの靭性劣化をも引き起すからであシ、このため
耐酸化性が急激に劣化を生ずるＮ１は８１．Ｏｒと関連
して定まるが、本発明鋼にあっては３．０％より多いと
きである。従ってＮ１は耐誘性の点でＯ，Ｓ以上に、一
方針酸化性の点で３、θチ以下にする必要があり、また
Ｎ１はオーステナイト生成元素であり、−万８１．　Ｏ
ｒ、　Ｔｉ　　などのフェライト生成元素であるので、
上記オーステナイトあるいはフェライト生成元素の量的
バランスを計る点でもＮ１は、ｙ、ｏｓ以下にする必要
がある。

本発明調温７９と比較鋼／＃６デとについて耐力、引張
強さと温度との関係を調べた結果産第コ図に示オ。５ｉ
Ｏ（ｌｌｉい昆：：一、い、□。ゆ□−□　・。

が高く、耐酸化性が良好であるので、本発明鋼は自動車
排ガス系などの高温用途に用いるに必要な特性を備えて
いることが同図より判る。

第１表に示す鋼のうち数種を高周波溶接によシ１、ｊｔ
ＸＩＩコ、７φＸＪの管に製作し扁平試験によシ溶接部
の靭性を、ま喪塩水噴霧試験により主として溶接部の耐
誘性を調べた。伺高周波溶接はアルゴンシールあるいは
後熱処理を施さずに朽なった□。

溶接部を加工すると割れの他に点状欠陥を発生すること
があり、扁平試験において長さ１ＴｒＬの’ｒＰを密着
まで扁平になし、溶接部の点状欠陥の数お。

よび割れの累計長さを調べた。また塩水噴霧試験におい
て主として溶接部の発銹状態を調べた。　　。

８υ８４１／θＩ、　、　　８Ｕ８１Ｉ０９およびＳＵ
Ｂダ３０は８１とＮ１が低いため扁平試験後割れと点状
欠陥が併発し、８ＵＳダ１０Ｌおよび８Ｕ８１Ｉ３０は
Ｔ１を含有しないので溶接部が粒界腐食によシ発銹し易
い。

上記扁平試験により生ずる点状欠陥についてさらに詳細
に調べた結果高周波溶接の加熱過程で生成するＯｒ　−
８１−Ｍｎの巨大酸化物がその後のアプセットで排出さ
れずに溶接部に残り、加工時に゛この部分が開口して点
状欠陥となる土とを知見した。この欠陥対策としては造
管時に特殊Ａｒシールで酸化を極力抑える方法とアプセ
ットを強くして排出量を多くする方法があるが、何れも
操業性又は歩留りの点で好ましくなく、特に後者によれ
ば溶接ビードの靭性が劣化するので後熱処理などが必要
となる。

本発明によれば、Ｓｌを適量添加することにより溶接の
過熱過程における巨大酸化物の生成を抑制し、溶鋼の流
動性を増してアプセットでの排出を容易にし、さらにＮ
１複合添加により溶接ビードの靭性向上を図ることがで
きる。

一方Ｓ１の低い比較鋼Ａ６ｔにあっては扁平試験により
溶接部に点状欠陥が発生し、またＮ１の低い比較鋼／１
６６にあっては割れが発生した。これに対して本発明鋼
にあってはＳｌおよびＮ１が適正に添加されていること
から扁平試験によって全く欠陥を発生せず、またＣとＮ
を規制しＴ１が適量添加されている？で溶接部の耐誘性
も十分である。但し８１があまりに多くなると靭性が劣
化し、比較鋼Ａ／コに見るようにＮ１を複合添加しても
割れ′が発生するので、Ｅｌｉはｓ、ｏｔｓより多いこ
とは好ましくないことが判る。。

次に本発明鋼の適用分野について説明する。

自動車排ガス系の触媒容器あるいは排気管は取付ける車
種の大型化に伴ない使用温度が上昇するため、従来使用
されて来た８０Ｓダ１０ＬあるいはＥｒＵＳＱ０９によ
っては前記温度に対応することが困難であったが、本発
明鋼を用いるとこのような高温環境に十分対応すること
ができる。ま友排気系に高周波溶接管の使用量が非常に
多いが、本発明鋼は十分な加工性の溶接部を有する高周
波溶接管を容易に製造することができる。よって本発明
鋼を、優れた品質の高周波溶接管を製作する素材として
使用するため安定供給することができる。

建築内装材である化粧管などに従来ＳＵ８　’１３０が
用いられていたが、溶接部の耐誘性に問題があった。ま
之ガス、石油器具のバーナー材としても耐酸化性の良好
なフェライト系ステンレス鋼が要望されて今日に及んで
いるが、本発明鋼は溶接部の耐誘性が良好であり、耐酸
化性も５ＵｓＬ７θより優れており、かつ安価に製造で
きるため、ＶＡ志向

【図面の簡単な説明】

第１・図はＴ１を含有する／３０ｒ鋼の耐誘性および耐
酸化性に及ぼすＳｌおよびＮｉｉ加量の影響を示す図、
第一図は比較鋼屑９と本発明鋼屑３の耐力および引張強
さと試験温度との関係を示す図である。 特許出願人　日本冶金工業株式会社 代理人弁理士　　村　　１）　　政　　治第２図 汰Ｊ！＃うｌ帛（℃）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　　００．．０３　嘩以下、　８１　／、０−ｓ、０
   ｆｌａ、　Ｍｎコ、θ幅以下、　）Ｊｉ　Ｏ，！ｒ　〜
   ３．０　係、　Ｏｒ　／Ｊ　〜コＯチ。 ＮＯ，０コチ以下、Ｔ１０．／〜／、０１６であって、
   かつＴ１はＣとＮの和の１０倍量以上であり、轡部？ｅ
   および不可避的不純物からなる耐誘性。 耐酸化性および溶接性に優れ九フェライト系ステンレス
   鋼。