專利名稱：黑點生成少的鐵素體系不銹鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及TIG焊接部的黑點生成少的鐵素體系不銹鋼。本申請基于2009年2月9日在日本申請的專利申請2009-0278 號及2010年2 月1日在日本申請的專利申請2010-20244并主張優(yōu)先權(quán)，將其內(nèi)容引用于此。
背景技術(shù)：
鐵素體系不銹鋼一般情況下不僅耐腐蝕性優(yōu)異，且與奧氏體系不銹鋼相比具有熱膨脹系數(shù)小和耐應(yīng)力腐食裂紋性優(yōu)異等特征。因此，在餐具、廚房設(shè)備和以屋頂材料為首的建筑外部裝飾材料、儲水/儲熱水用材料等中被廣泛使用。而且，近年來，由于M原料的價格高漲，奧氏體系不銹鋼的替換需求增多，其用途不斷擴大。在這樣的不銹鋼的結(jié)構(gòu)體中，焊接施工是不可欠缺的。原先，鐵素體系不銹鋼由于其C、N固溶限度小，因此在焊接部發(fā)生敏化，有耐腐蝕性降低的問題。為了解決該問題，提出了通過利用C、N量的降低或者Ti或Nb等穩(wěn)定化元素的添加進行C、N的固定等來抑制焊接金屬部的敏化的方法(例如參照專利文獻1)，并被廣泛實用化。此外，關(guān)于鐵素體系不銹鋼的焊接部的耐腐蝕性，已知在由焊接的線能量產(chǎn)生的氧化皮部中，耐腐蝕性發(fā)生劣化，并且已知與奧氏體系不銹鋼相比，充分實施利用不活潑性氣體的保護很重要。此外，在專利文獻2中公開了如下技術(shù)通過以滿足式Pl = 5Ti+20(Al-0.01)彡1.5(式中的Ti、Al表示各自在鋼中的含量)的方式添加Ti和Al，使改善焊接熱影響部的耐腐蝕性的Al氧化皮膜在焊接時的鋼的表層部形成。在專利文獻3中公開了如下技術(shù)在復合添加Al和Ti的基礎(chǔ)上，添加一定量以上的Si，從而使焊接部的耐間隙腐食性提高。此外，在專利文獻4中公開了如下技術(shù)通過滿足4A1+Ti彡0. 32 (式中的Al、Ti 表示各自在鋼中的含量)，使焊接時的線能量降低而抑制焊接部的氧化皮的生成，使焊接部的耐腐蝕性提高。上述的以往技術(shù)是以改善焊接部或焊接熱影響部的耐腐蝕性為目的的技術(shù)。另外，作為不是焊接部而是使原材料本身的耐候性及耐間隙腐食性提高的手段， 有積極地添加P，并添加適量的Ca及Al的技術(shù)(例如參照專利文獻幻。在專利文獻5中， Ca及Al為了控制鋼中的非金屬夾雜物的形狀和分布而添加。另外，專利文獻5的最大特征是超過0. 04%地添加P，在專利文獻5中對于焊接時的效果沒有任何記載。在以往的鐵素體系不銹鋼中，即使將焊接部的保護條件適當化，有時也會在焊接后的背面焊道上散在一般被稱為黑點或夾渣的黑斑。黑點是在TIG (Tungsten Inert Gas, 惰性氣體保護鎢極)焊接的凝固時，與氧的親和力強的Al、Ti、Si、Ca作為氧化物在焊接金屬上固化而成的。焊接條件、尤其是利用不活潑性氣體的保護條件對于黑點的發(fā)生有很大影響，保護越不充分，黑點產(chǎn)生越多。另外，黑點本身是氧化物，因此即使黑點少量散在，對于焊接部的耐腐蝕性及加工性來說也完全沒有問題。但是，如果黑點大量生成或者連續(xù)生成，則有時不僅損害在不對焊接部進行研磨處理而直接使用的情況下的外觀，而且在對焊接部進行加工時發(fā)生黑點部的剝離。如果發(fā)生黑點部的剝離，則有時產(chǎn)生加工性降低、或者在與剝離的黑點部的間隙中發(fā)生間隙腐食等的問題。此外，在焊接后不實施加工的情況下，如果黑點較厚地生成，則在構(gòu)造上對焊接部施加應(yīng)力的產(chǎn)品中，有時黑點剝離而耐腐蝕性降低。 因此，為了使TIG焊接部的耐腐蝕性提高，不僅要使焊道部和焊接氧化皮部本身的耐腐蝕性提高，而且控制在焊接部生成的黑點是重要的。對于在焊接時產(chǎn)生的伴有變色的氧化皮，通過強化焊接的保護條件的方法，基本能抑制。但是，對于在TIG焊接部生成的黑點，即使強化保護條件，也無法通過以往的技術(shù)來充分地抑制?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1 日本特公昭55-21102號公報專利文獻2 日本特開平5-70899號公報專利文獻3 日本特開2006-241564號公報專利文獻4 日本特開2007-27(^90號公報專利文獻5 日本特開平7-34205號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題本發(fā)明鑒于上述情況而作出，以提供在TIG焊接部難以生成黑點、焊接部的耐腐蝕性及加工性優(yōu)良的鐵素體系不銹鋼為課題。用于解決課題的手段本發(fā)明者為了抑制黑點的生成量，如下所示反復進行了深入研究。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過將Al、Ti、Si、Ca量最適化，能抑制TIG焊接部的黑點的生成，從而想到了本發(fā)明的黑點生成少的鐵素體系不銹鋼。本發(fā)明的要旨如下所述。(1) 一種焊接部的黑點生成少的鐵素體系不銹鋼，其特征在于，以質(zhì)量％計含有 C 0. 020% 以下、N 0. 025% 以下、Si :1. 0% 以下、Mn :0. 5% 以下、P :0. 0；35% 以下、S 0. 01% 以下、Cr 16 25%,Al :0. 15% 以下、Ti :0. 05 0. 5%,Ca :0. 0015% 以下，作為剩余部分，包含F(xiàn)e及不可避免的雜質(zhì)，并且該鐵素體系不銹鋼滿足下述式(1)。BI = 3Α1+Τ +0. 5Si+200Ca 彡 0. 8(1)(另外，式(1)中的Al、Ti、Si、Ca為鋼中的各成分的含量(質(zhì)量％)。)(2)根據(jù)(1)所述的焊接部的黑點生成少的鐵素體系不銹鋼，其特征在于，以質(zhì)量％計還含有Nb :0. 6%以下。(3)根據(jù)⑴或⑵所述的焊接部的黑點生成少的鐵素體系不銹鋼，其特征在于， 以質(zhì)量％計還含有Mo :3. 0%以下。(4)根據(jù)(1) (3)中任一項所述的焊接部的黑點生成少的鐵素體系不銹鋼，其特征在于，以質(zhì)量％計還含有選自Cu :2.0%以下、Ni :2.0%以下中的一種或兩種。(5)根據(jù)(1) (4)中任一項所述的焊接部的黑點生成少的鐵素體系不銹鋼，其特征在于，以質(zhì)量％計還含有選自V 0. 2%以下、Zr 0. 2%以下中的一種或兩種。(6)根據(jù)(1) (5)中任一項所述的焊接部的黑點生成少的鐵素體系不銹鋼，其特征在于，以質(zhì)量％計還含有B 0. 005%以下。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠提供在TIG焊接部中難以生成黑點、TIG焊接部的耐腐蝕性及加工性優(yōu)良的鐵素體系不銹鋼。


圖1是表示在TIG焊接時在背側(cè)產(chǎn)生的黑點的外觀的照片。圖2示表示通過AES對試驗片的背側(cè)的黑點及焊道部的元素深度分布進行測定而得到的結(jié)果的圖表。圖3是表示BI值與黑點生成長度比的關(guān)系的圖表。
具體實施例方式下面對本發(fā)明進行詳細說明。本發(fā)明的焊接部的黑點生成少的鐵素體系不銹鋼滿足下述式(1)。BI = 3Α1+Τ +0. 5Si+200Ca ^ 0. 8(1)(另外，式(1)中的Al、Ti、Si、Ca為鋼中的各成分的含量(質(zhì)量％)。)Al、Ti、Si、Ca是與氧的親和力特別強的元素，是在TIG焊接時使黑點生成的元素。 此外，鋼中所含的Al、Ti、Si、Ca的含量越多，黑點越容易生成。上述式(1)中的Al、Ti、Si、 Ca的系數(shù)是基于促進黑點生成的作用的大小(強度)和鋼中的含量而確定的。更詳細而言，Al如后述的實驗例所示，以最高濃度含有在黑點中，是促進黑點生成的作用特別大的元素。因此，在上述式(1)中，將Al的系數(shù)設(shè)為3。此外，Ca盡管在鋼中的含量少，但在黑點中以高濃度含有，是促進黑點生成的作用大的元素。因此，將Ca的系數(shù)設(shè)為200。如果上述BI值超過0.8，則黑點的生成變得顯著。相對于此，如果BI值為0.8以下，則TIG焊接部的黑點的生成充分減少，可得到優(yōu)異的耐腐蝕性。此外，在BI值為0. 4以下的情況下，能更有效地抑制黑點的生成，能進一步使TIG焊接部的耐腐蝕性提高。接著，對本發(fā)明的鐵素體系不銹鋼的成分組成進行詳細說明。首先，對規(guī)定上述式(1)的各元素進行說明。Al作為脫氧元素是重要的，并且也具有控制非金屬夾雜物的組成而將組織微細化的效果。但是，Al是對黑點的生成最有貢獻的元素。此外，Al的過量添加有可能招致非金屬夾雜物的粗大化，成為產(chǎn)品產(chǎn)生瑕疵的起點。因此，將Al含量的上限值設(shè)為0. 15%以下。 為了脫氧，優(yōu)選含有0.01%以上的Al。Al含量更優(yōu)選為0.03% 0. 10%。Ti是在固定C、N、抑制焊接部的晶界腐食而使加工性提高的方面是非常重要的元素。但是，Ti的過量添加不僅使黑點生成，而且成為制造時的表面瑕疵的原因。因此，將Ti 含量的范圍設(shè)為0. 05% 0. 5%。Ti含量更優(yōu)選為0. 07% 0. 35%。Si作為脫氧元素是重要的元素，對于提高耐腐蝕性、耐氧化性也是有效的。但是， Si的過量添加不僅促進黑點的生成，而且使加工性、制造性降低。因此，將Si的含量的上限值設(shè)為1.0%。為了脫氧，優(yōu)選含有0.01%以上的Si。Si的含量更優(yōu)選為0. 05% 0.3%。
Ca作為脫氧元素是非常重要的，作為非金屬夾雜物在鋼中微量地含有。但是， Ca由于非常容易被氧化，因此，成為焊接時生成黑點的主要原因。此外，Ca有時也會使水溶性夾雜物生成，使耐腐蝕性降低。因此，Ca的含量優(yōu)選極低，將Ca的含量的上限值設(shè)為 0.0015%以下。Ca的含量更優(yōu)選為0.0012%以下。接著，對構(gòu)成本發(fā)明的鐵素體系不銹鋼的其他元素進行說明。C由于使耐晶界腐食性及加工性降低，因此必須使其含量降低。因此，將C的含量的上限值設(shè)為0.020%以下。但是，如果使C的含量過度降低，則精煉成本惡化，因此，C的含量更優(yōu)選為0. 002% 0. 015%。N由于與C同樣地使耐晶界腐食性、加工性降低，因此需要使其含量降低。因此， 將N的含量的上限設(shè)為0. 025 %以下。但是，如果過度地降低N的含量，則精煉成本惡化，因此，N的含量更優(yōu)選為0. 002% 0. 015%。Mn作為脫氧元素是重要的元素。但是，如果過量地添加Mn，則容易生成成為腐食的起點的MnS，并且使鐵素體組織不穩(wěn)定化。因此，將Mn的含量設(shè)為0.5%以下。為了脫氧， 優(yōu)選含有0.01%以上的Mn。Mn的含量更優(yōu)選為0.05% 0.3%。P不僅使焊接性、加工性降低，而且容易產(chǎn)生晶界腐食，因此需要抑制地較低。因而，將P的含量設(shè)為0. 0；35%以下。P的含量更優(yōu)選為0. 001% 0. 02%。S由于使CaS或MnS等成為腐食的起點的水溶性夾雜物生成，因此需要降低。因此，S的含量設(shè)為0.01%以下。但是，過度的降低招致成本的惡化。因此，S的含量更優(yōu)選為 0. 0001%— 0. 005% OCr在確保不銹鋼的耐腐蝕性方面是最重要的元素，為了使鐵素體組織穩(wěn)定化，需要含有16%以上。但是，Cr由于使加工性、制造性降低，因此將上限設(shè)為25%以下。Cr的含量優(yōu)選為16. 5 % 23 %，更優(yōu)選為18. 0 % 22. 5 %。Nb在其特性上可以單獨添加或與Ti復合添加。在使Nb與Ti 一起含有的情況下， 優(yōu)選滿足(Ti+Nb)/(C+N)彡6(式中的Ti、Nb、C、N為鋼中的各成分的含量(質(zhì)量％))。Nb與Ti同樣，是固定C、N、抑制焊接部的晶界腐食而使加工性提高的元素。但是， Nb的過量的添加使加工性降低，因此，優(yōu)選將Nb的含量的上限設(shè)為0. 6%以下。此外，為了通過含有Nb而使上述特性提高，優(yōu)選含有0. 05%以上的Nb。Nb的含量優(yōu)選為0. 0. 5%，更優(yōu)選為0. 15% 0. 4%。Mo對于鈍態(tài)皮膜的修補具有效果，對于使耐腐蝕性提高而言是非常有效的元素。 此外，Mo通過與Cr 一起含有，具有使耐點蝕性有效地提高的效果。此外，Mo通過與M —起含有，具有改善耐流銹性的效果。但是，如果使Mo增加，則加工性降低，成本增高。因此，優(yōu)選將Mo的含量的上限設(shè)為3. 0%以下。此外，為了通過含有Mo而使上述特性提高，優(yōu)選含有0. 30 %以上的Mo。Mo的含量優(yōu)選為0. 60 % 2. 5 %，更優(yōu)選為0. 9 % 2. 0 %。Ni由于具有抑制活性溶解速度的效果、且氫過電壓小，因此再鈍態(tài)化特性優(yōu)良。但是，Ni的過量添加使加工性降低，使鐵素體組織變得不穩(wěn)定。因此，優(yōu)選將M的含量的上限設(shè)為2. 0 %以下。此外，為了通過含有Ni而使上述特性提高，優(yōu)選含有0. 05 %以上的Ni。 Ni的含量優(yōu)選為0. 1.2%，更優(yōu)選為0.2% 1. 1%。Cu與M同樣，不僅使活性溶解速度降低，且具有促進再鈍態(tài)化的效果。但是，Cu 的過量添加使加工性降低。因此，在添加Cu的情況下，優(yōu)選將上限設(shè)為2.0%以下。為了通過含有Cu而使上述特性提高，Cu優(yōu)選含有0. 05%以上。Cu的含量優(yōu)選為0. 2% 1. 5%， 更優(yōu)選為0. 25% 1. 1%。V及&改善耐候性和耐間隙腐食性。此外，如果抑制Cr、Mo的使用并添加V，則也能確保優(yōu)異的加工性。但是，V和/或^ 的過度的添加使加工性降低，并且使耐腐蝕性提高的效果也飽和，因此，優(yōu)選將含有V和/或&的情況的含量的上限設(shè)為0. 2%以下。此外， 為了通過含有V和/或&而使上述特性提高，V和/或&優(yōu)選含有0. 03%以上。此夕卜，V 和/或&的含量更優(yōu)選為0. 05 % 0. 1 %。B是對于改善二次加工脆性有效的晶界強化元素。但是，過度的添加成為將鐵素體固溶強化而使延展性降低的原因。因此，在添加B的情況下，優(yōu)選將下限設(shè)為0. 0001%以下、將上限設(shè)為0. 005%以下。B的含量更優(yōu)選設(shè)為0. 0002% 0. 0020%。實施例將由具有表1及表2中所示的化學成分(組成)的鐵素體系不銹鋼形成的試驗片按照以下所示的方法制造。首先，將表1及表2所示的化學成分(組成)的鑄鋼通過真空熔解進行熔煉而制造厚度為40mm的鋼錠，通過熱軋將其軋制成厚度為5mm。然后，基于各種再結(jié)晶行為，在溫度800 1000°C下進行1分鐘的熱處理，然后將氧化皮研磨除去。接著進行冷軋而制造厚度為0. 8mm的鋼板。然后，作為最終退火，基于各種再結(jié)晶行為，在溫度 800 1000°C下進行1分鐘的熱處理，然后將表面的氧化皮酸洗除去而作為供試材料。使用其來制造Nol 43的試驗片。另外，在表1及表2所示的化學成分(組成)中，剩余部分為鐵及不可避免的雜質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種焊接部的黑點生成少的鐵素體系不銹鋼，其特征在于，以質(zhì)量％計含有C: 0. 020% 以下、N 0. 025% 以下、Si :1. 0% 以下、Mn :0. 5% 以下、P :0. 0；35% 以下、S :0. 01% 以下、Cr 16 25%,Al :0. 15%以下、Ti :0. 05 0. 5%、及Ca :0. 0015%以下，作為剩余部分，包含F(xiàn)e及不可避免的雜質(zhì)，且該鐵素體系不銹鋼滿足下述式(1)，BI = 3Α1+Τ +0. 5Si+200Ca ^ 0. 8(1)其中，式(1)中的Al、Ti、Si、Ca為鋼中的各成分的以質(zhì)量％計的含量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接部的黑點生成少的鐵素體系不銹鋼，其特征在于，以質(zhì)量％計還含有Nb :0. 6%以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的焊接部的黑點生成少的鐵素體系不銹鋼，其特征在于，以質(zhì)量％還含有Mo 3. 0%以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項所述的焊接部的黑點生成少的鐵素體系不銹鋼，其特征在于，以質(zhì)量％計還含有選自Cu :2.0%以下、Ni :2.0%以下中的一種或兩種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項所述的焊接部的黑點生成少的鐵素體系不銹鋼，其特征在于，以質(zhì)量％計還含有選自V 0. 2%以下、Zr 0. 2%以下中的一種或兩種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一項所述的焊接部的黑點生成少的鐵素體系不銹鋼，其特征在于，以質(zhì)量％還含有B 0. 005%以下。
全文摘要
該鐵素體系不銹鋼以質(zhì)量％計含有C0.020％以下、N0.025％以下、Si1.0％以下、Mn0.5％以下、P0.035％以下、S0.01％以下、Cr16～25％、Al0.15％以下、Ti0.05～0.5％、及Ca0.0015％以下，作為剩余部分，包含F(xiàn)e及不可避免的雜質(zhì)，且該鐵素體系不銹鋼滿足下述式(1)。BI＝3Al+Ti+0.5Si+200Ca≤0.8 (1)(其中，式(1)中的Al、Ti、Si、Ca為鋼中的各成分的含量(質(zhì)量％))。
文檔編號C22C38/54GK102308012SQ20108000673
公開日2012年1月4日 申請日期2010年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月9日
發(fā)明者中田潮雄, 松橋透 申請人:新日鐵住金不銹鋼株式會社