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JPS5911659B2 - 溶接部のじん性と加工性に優れる超極低炭素・窒素フエライト系ステンレス鋼 - Google Patents

溶接部のじん性と加工性に優れる超極低炭素・窒素フエライト系ステンレス鋼

Info

Publication number
JPS5911659B2
JPS5911659B2 JP1294477A JP1294477A JPS5911659B2 JP S5911659 B2 JPS5911659 B2 JP S5911659B2 JP 1294477 A JP1294477 A JP 1294477A JP 1294477 A JP1294477 A JP 1294477A JP S5911659 B2 JPS5911659 B2 JP S5911659B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
less
workability
toughness
stainless steel
ultra
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP1294477A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5399025A (en
Inventor
延夫 大橋
啓一 吉岡
元彦 竹田
寛 小野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Steel Corp filed Critical Kawasaki Steel Corp
Priority to JP1294477A priority Critical patent/JPS5911659B2/ja
Publication of JPS5399025A publication Critical patent/JPS5399025A/ja
Publication of JPS5911659B2 publication Critical patent/JPS5911659B2/ja
Expired legal-status Critical Current

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  • Arc Welding In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、溶接部のしん性さ加工性に優れる超極低炭
素・窒素フェライト系ステンレス鋼に関するものである
フェライト系ステンレス鋼は、Niを含まないので安価
である上に、種々な腐食環境で応力腐食割れが起きにく
いなど、オーステナイト系ステンレス鋼と比べて顕著な
利点を有しているが、その一方で溶接音民なかでも突き
合わせTIG溶接による溶着鋼のしん性および加工性に
劣るので、おのずと使用範囲が限定され、薄物でも溶接
部におけるしん性と加工性が問題となる用途には適合し
難い。
ところで溶接部のじん性および力旺性の良好なフェライ
ト系ステンレス鋼としてはMn量を105%程度まで高
めたTi含有フェライト系ステンレス鋼が知られている
C特開昭50−80912号、同51−14811号、
同51−14812号公報所載)しかし、それらは何れ
もC、Nがそれぞれ200pI)111程度に比較的高
いため、溶接部のしん性向上にも限度があること、Ti
酸化物に起因した表面キズが多い等の問題があり、実用
上改善すべき点がなお残されていた。一方、最近VOD
およびAODなどの製鋼技術の著しい進歩によってCと
Nをそれぞれ10および20卿程度まで減少せしめるこ
とが可能となりそれによって母材の靭性は著しく向上し
たが、しかし単純なCとNの低減だけではなお溶接部の
靭性および加工性を実用上十分信頼できるほど高めるこ
とは困難であった。
発明者らはかかる事情にかんがみ種々の開発研究を行な
った結果、溶接部の靭性および加工性に極めて優れた極
低炭素・窒素フエライト系ステンレス鋼の発明に成功し
た。
すなわちこの発明は、重量でC:0.005%以下、N
:0.007%以下、S:0.007%以下、0:0.
005%以下およびSi: 1.0%以下を含み、かつ
CおよびN含有量の和(D+IN])に応じて下記式で
計算される範囲のMnを、Cr: 10.0〜20.0
%、TiO.O5〜0,30%、およびA7: 0.1
0%以下、またときにはさらにMO: 4.0%以下と
ともに含有し、残部は実質的にFeおよび不可避的に混
入する不純物から成る超極低炭素・窒素フエライト系ス
テンレス鋼組成において、上述のような用途で有利に適
合する程度に溶接部のしん性と加工性が顕著に改善され
ることの知見に基くものである。記 70X( D+INl) 0.i5< (Mn) (
%)<70x((C)+[Nl)+1.5この発明は、
鋼中C〕とNをそれぞれ0.005%以下、0.007
%以下と、超極低量に制限したうえMn量を(C)+[
[)量に応じた適正量に制御し、さらにTiを適量含有
させ、そしてAl脱酸により0を0.005%以下に低
減したこ吉が従来技術と異なる特色である。
この発明における各成分の限定理由について次に述べる
Cは溶接部のしん性、加工性および耐食性に対しもつと
も有害な元素であり、低ければ低いほどそれらの性質は
改善される。
第1図は2龍厚の17%Crステンレス鋼冷延板のTI
G溶接部についてシャルピ一Vノツチ衝撃試験による延
性一脆性遷移温度、および0.7mm厚の同一組成冷延
板のTIG溶接部に関するエリクセン値とC量との関係
を示す。
第1図よりCが0.005%を越えると遷移温度 ・が
−60℃以上、またエリクセン値が8.5關以下となり
じん性および加工性が劣化する。
従来の経験によれば、この種のフエライト系ステンレス
鋼薄板を用いて作成した容器類の溶接部(たとえばTI
G法)が室温近傍において十分なしん性をもつためには
、そのシャルピ一Vノツチ衝撃試験の延性−ぜい性遷移
温度が約−60℃以下であることが望ましい。
また、苛酷な塑性加工に際して溶接部の加工性を確保す
るという点から、0.7mm厚の板の場合溶接部のエリ
クセン値として8.5u以上が必要である。この観点か
ら評価すると、Cは0.0050%を上限とする必要が
あり、低ければ低いほど溶接部のしん性および加工性は
良好となる。次にNは第2図に示すとおり0.0070
%を越えると溶接部の延性−ぜい性遷移温度が−60℃
以上に急上昇し、また溶接部のエリクセン値が8.5m
rtt以下と低下し、じん性と加工性が劣化するので、
0.0070%を上限とする。
Nは低ければ低いほどこれらの性質が良好となる。Mn
は溶接部のしん性および加工性を良好ならしめるのに不
可欠な元素であるが、上記の両性質を有効に向上させる
ためには(IO+1N])量に応じて適正に制御された
量を添加することが必要である。
第3図吉第4図に種々の( RcJ+[Nl )量を含
むA〜H鋼の27ItrIt厚および0.7am厚鋼板
について、TIG溶接部のしん性ならびに加工性に及ぼ
すMn含有量の影響を示す。(cl+[Nl)量が高く
なるにしたがい、じん性および加工性を確保するに必要
な適正Mn量が増加するが、CまたはNがそれぞれ0.
0050%、0.007%を越えると、適正量に相当す
るMn量を含有させても延性−ぜい性遷移温度は−60
℃よりも高温側となり、またエリクセン値は8.5in
以下となる。
第3図および第1図によれば、2朋厚鋼板のシャルピ一
Vノツチ衝撃試験による延性一ぜい性遷移温度が−60
℃以下、また0.7mvt厚同鋼板溶接部のエリクセン
値が8.慣臘以上となるためにはMn量と(D+1N]
)量の適正なバランスが必要なことがわかり、その関係
を図示すると第5図の斜線領域となる。
また、上記の(D+[N])量と適正Mn量との関係は
この発明で限定したCrおよびT1各含有量には影響さ
れず同一である。したがって、溶接部のしん性および加
工性を有効に向上せしめるためのMn量の上限および下
限は70X([0)+[NI)−0.15≦(Mn)(
%)<70X((C]+[Nl)+0.15なる式をも
って規定される。
Siはステンレス鋼の精錬時?と不可避的に混入する元
素である。
Si量が増大すると溶着鋼の湯流れが良好となる反面、
溶接部のしん性が若干劣化するが、この発明の目的を達
成するためにはこれを特に低める必要はないのでJIS
に規定されている通常のフライト系ステンレス鋼と同様
に1.0%以下に制限すればよい。 .Sは溶接部の
しん性および加工性に対し有害な元素である。
この発明のように超極低炭素・窒素フエライト系ステン
レス鋼においてはSを0.0070%超過に含む場合C
,Nを低くしても2mm厚鋼板のTIG溶接部の延性−
ぜい性遷移温度は−60℃以上となりじん性が劣化する
ので、その上限を0.0070%とする。Crは耐食性
および耐酸化性を付与するための必須成分である。
10.0%未満では上記両性質とも急激に劣化するが、
一方20.0%を越えると溶接部のしん性および加工性
が劣化するためCr量の範囲は10,0〜20.0%が
実用範囲である。
Tiは溶接部のしん性、加工性および耐食性向上に対し
不可欠な元素である。第6図は2.0龍厚および0.7
龍厚鋼板のTIG溶接部の延性−ぜい性遷移温度および
エリクセン値とTi含有量との関係を示す。図から明ら
かなように0.05%未満あるいは0.30%を越える
と溶接部のしん性および加工性が劣化するので、Ti量
の下限を0.05%、上限を0.30%と規定する。0
もまた溶接部のしん性および加工性に対し有害な元素で
ある。
この発明のように超極低炭素になると、溶鋼中で熱力学
的に平衡するOが著しく増大するので適切な手段で脱酸
を行なう必要があるのはもとより、0が0.0050%
を越えるとC,Nを上記のように低くしてもこの発明の
目的を達成し難いため、0の上限は0.0050%とし
なければならない。 ゛Mは通常脱酸剤として使
用されている元素であって、0を0.0050%以下に
低減させるのに不可欠であり、そのためには上限を0.
10%とする適切な量の添加が必要である。
0.10%を越えて添加しても上記目的に対しての効果
は飽和し、経済上不利となる。
最後にMOは耐食性さくに耐孔食性および耐隙間腐食性
をさらに向上させる必要がある際に適切有効な元素であ
る。
したがって弱腐食環境下で使用する場合は必ずしもMO
を添加する必要はないが、Clイオンを含むような苛酷
な腐食環境下で使用する場合はMOを添加すれば耐孔食
ならびに耐隙間腐食性を有利に改善すると吉ができる。
しかし40%を越えて添加してもその効果はほとんど飽
和しコスト上昇を招くのみなのでMOの上限を4.0%
と定め、これ以下の範囲で使用環境に適する量を必要に
応じて添加すればよい。この発明において上に説明した
主要成分の他、不純物として鋼組成中に含有される元素
の中の主たるものとして、Pは通常JIS?こおけるき
同様に0.040%以下、また製鋼原料から混入するN
iは0.5%以下が許容される。
以下に本発明の実施例について述べる。
第1表に示す/161〜13までの各成分の鋼を10k
g高周波小型溶解炉で溶製し、これらの公知の条件で熱
間圧延を行ない4m一の熱延板を作製した。
その後900℃X5min焼鈍したのち冷延、仕上げ焼
鈍(850℃X3minAC)を行ない0.7龍および
2.0龍厚の冷延焼鈍板を作製した。溶接部の衝撃試験
は上記の2mm厚の冷延焼鈍板を幅90mmX長さ30
0mmの寸法に切断し、突合せ継手によるTIG溶接を
行った。この場合の溶接条件は、溶接電流85A、溶接
電圧10V、速度150wn/Min}−チからのシー
ルドArガス151/MinsバンクシールドArガス
7 11/MinsW電極1.6miφである。溶接後
、溶接部の余盛を除去せず溶着鋼に切欠を入れたJIS
Z22O2の4号衝撃試験片を作製し、シャルピ一衝撃
試験を行なった。
また溶接部のエリクセン試験片は0.7mm厚の冷延焼
鈍板を幅45龍×長さ300yrtmの寸法に切断し、
これらの2枚の板を、溶接電流40A、溶接電圧8V,
速度350mm/Min、トーチからのシールドArガ
ス151j/Min,バックシールドArガス7 l/
Min,W電極16mmφの突合せ溶接にて作製した。
なお0.7rum厚の冷延焼鈍板について、JI8l3
号B試験片を用い引張試験をあわせ行なった。
第2表は2mm厚のTIG溶接部のシャルピ一試験およ
びStrauss腐食試験(JISGO575)結果を
示す。比較鋼/167〜13のTIG溶接部の延性一ぜ
い性遷移温度はいずれも−43〜+40℃と高いのに対
し、この発明に従う/161〜6は何れも−80℃以下
でじん性が極めて良好であった。
また、この発明による鋼のTIG溶接部はすべて粒界腐
食感受性をまったく示さず耐食性も良好であった。
第3表は0、7mm厚の鋼板の材料特性とその溶接部の
エリクセン値を示す。
この発明に従う/161〜6鋼の溶接部のエリクセン値
はいずれも9.0mm以上と加工性が良好であるのに較
べ、比較鋼A7〜13のそれは低く加工性に劣っていた
また、この発明による鋼板の材料特性は、CとNが極低
なので降伏応力および引張強さがそれぞれ23および4
2kg/一となっている。さらにT値、CCVおよびエ
リクセン値もそれぞれ平均でほゾ1.6,26.5およ
び10.0mm程度のように成形性は良好であり、苛酷
な塑性加工に対して十分耐えることができる。かくして
この発明によれば、C,N,S,Oの各鋼中含有量の適
切な低減の下で有効量のMn+Tiそして上記の脱酸に
必要なAlを含有させることによりMOを含みまたは含
まぬCr含有量10〜20%級のフエライト系ステンレ
ス鋼の溶接部におけるしん性と加工性を顕著に改善し、
またMOを含有させた場合耐食性とくに耐孔食性および
耐隙間腐食性の向上があわせ達成されて、この種含Cr
又は含、MOおよびCrフエライト系ステンレス鋼の用
途を大いに拡張することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はTIG溶接部の衝撃特性(2.0mm厚)なら
びに加工性(0.7mm厚)とC含有量との関係を示す
グラフ、第2図はTIG溶接部の衝撃特性(2.0mm
厚)ならびに加工性(0.7mm厚)とN含有誉との関
係を示すグラフ、第3図は種々の(C+N)量を含む鋼
の2.0mm厚の板のTIG溶接部の延性一ぜい性遷移
温度とMO含有量との関係を示すグラフ、第4図は種々
の(C+N)量を含む鋼の0.7間厚の板のTIG溶接
部についてのエリクセン値とMn含有量吉の関係を示す
グラフ、第5図はTIG溶接部の溶着鋼の遷移温度が−
60℃以下(2.0mm厚)およびエリクセン値が8.
5ytrrt以上(0.7mm厚)となる(C十N)量
とMn量の適正成分領域を示すグラフ、第6図はTIG
溶接部の衝撃特性(2.0im厚)および加工性(0.
7mm厚)とTi含有量との関係を示すグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 重量でC:0.005%以下、N:0.007%以
    下、S:0.007%以下、O:0.005%以下、お
    よびSi:1.0%以下を含み、かつCおよびN含有量
    の和(〔C〕+〔N〕)に応じて下記式で計算される範
    囲のMnを、Cr:10.0〜20.0%、Ti:0.
    05〜0.30%およびAl:0.10%以下とともに
    含有し、残部は実質的にFeおよび不可避的に混入する
    不純物から成ることを特徴とする溶接部のしん性と加工
    性に優れる超極低炭素・窒素フェライト系ステンレス鋼
    。 記 70×(〔C〕+〔N〕)−0.15≦〔Mn〕(%)
    ≦70×(〔C〕+〔N〕)+0.152重量でC:0
    .005%以下、N:0.007%以下、S:0.00
    7%以下、O:0.005%以下、およびSi:1.0
    %以下を含み、かつCおよびN含有量の和(〔C〕+〔
    N〕)に応じて下記式で計算される範囲のMnを、Cr
    :10.0〜20.0%、Ti:0.05〜0.30%
    、Al:0.10%以下およびMo:4.0%以下とと
    もに含有し、残部は実質的にFeおよび不可避的に混入
    する不純物から成ることを特徴とする溶接部のじん性と
    加工性に優れる超極炭素・窒素フェライト系ステンレス
    鋼。 記 70×(〔C〕+〔N〕)−0.15≦〔Mn〕(%)
    ≦70×(〔C〕+〔N〕)+0.15
JP1294477A 1977-02-10 1977-02-10 溶接部のじん性と加工性に優れる超極低炭素・窒素フエライト系ステンレス鋼 Expired JPS5911659B2 (ja)

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US4834808A (en) * 1987-09-08 1989-05-30 Allegheny Ludlum Corporation Producing a weldable, ferritic stainless steel strip
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JP2002275590A (ja) * 2001-03-14 2002-09-25 Nisshin Steel Co Ltd 溶接部の加工性に優れた溶接用フェライト系ステンレス鋼

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