[发明专利]焊接部的特性优异的马氏体不锈钢及马氏体不锈钢材

说明书

技术领域

本发明涉及适合用于例如建筑结构物、船舶结构物等焊接结构物中需要焊接的部位的马氏体不锈钢、以及使用所述马氏体不锈钢制作且母材及焊接部的冲击特性和耐蚀性优异、节省Ni而成本低廉的马氏体不锈钢材。

本申请基于2010年3月17日在日本提出的日本特愿2010-60048号主张优先权，并在此援引其内容。

背景技术

马氏体不锈钢通过淬火热处理即可容易地提高强度，因而被广泛地应用于刀具、弹簧、制动盘等器具中。但是，马氏体不锈钢由于韧性低且焊接性也不好，因而没有被用于焊接结构。

另一方面，通过在含有13～17%的Cr的钢中降低C含量、添加约3%以上的Ni，开发出了一种韧性、焊接性和耐蚀性提高了的钢材，其被用作水利发电用水轮机转轮和油井用钢管(例如专利文献1～4)。

但是，即使是如此改良后的马氏体不锈钢，回火阻力也非常大。因此，还存在下述问题：在用于对最终产品的特性进行调质的回火热处理中，需要长时间的处理等会损害热处理设备能力，制造成本大。

为此，正在研究不需要用于调质的热处理的马氏体不锈钢和不需要脱氢处理的制造条件，公开了着眼于马氏体单相组织的上述专利文献4、制成以马氏体相为主体且含有铁素体相或残余奥氏体相的复相组织的专利文献5。

如专利文献4所公开的那样，多数马氏体不锈钢的Cr量为11～15%的范围，与SUS430之类的铁素体不锈钢相比耐蚀性低，有时在室内环境下也会生锈(产生锈)。因此，为了赋予优异的耐蚀性，需要添加Mo或增加Cr量。

另外，在上述专利文献5中公开了为提高耐蚀性而优选含有15%以上的Cr和1%以上的Mo。但是，专利文献5的马氏体不锈钢具有包含铁素体相的马氏体相主体的金属组织，热加工性不好，存在经常使钢材的制造成品率降低的问题。而且，为了确保机械特性，需要添加与Cr、Mo的增加量相应的量的奥氏体形成元素，导致合金成本的增加。

即，作为能良好地维持母材和焊接部的特性的钢，大量含有Ni的钢已被实际应用。但是，还没有热加工性良好、且在母材和焊接部具有与SUS430同等的耐蚀性和优异的机械特性、节省Ni量而廉价的实用钢。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6-306549号公报

专利文献2：日本特开平6-306551号公报

专利文献3：日本特开平2-243739号公报

专利文献4：日本特开平2-243740号公报

专利文献5：日本特开2001-279392号公报

非专利文献

非专利文献1：Current advances in materials and processes,Vol.3(1990),1840

发明内容

发明所要解决的问题

鉴于这样的问题，本发明者等的发明课题在于：明确热加工性和机械特性良好且具有与SUS430同等的耐蚀性的廉价的马氏体不锈钢的成分体系和金属组织，开发实用钢材。

用于解决问题的手段

作为代替Ni的元素，可想到C、N、Mn、Cu、Co等，但在上述马氏体不锈钢中，关于含有大量的Mn、Cu、Co的钢的文献少。作为一个例子，在非专利文献1中示出了将含有17%的Cr的高纯度不锈钢用作基础并添加了Ni或Mn的例子。但是，并没有公开复合添加Ni和Mn的例子，且对耐蚀性也未作考虑。

另外，由于Mn通常是使耐蚀性降低的元素，因此在耐蚀性比普通的不锈钢低的马氏体不锈钢中积极地添加Mn的尝试的例子少。实际情况是，对于在提高Cr量的同时增加Mn量的情况下能否得到所需的耐蚀性曾持怀疑态度。因此，为了开发除耐蚀性外、还能确保优异的热加工性和机械特性的实用钢材，从迄今为止获得的技术上的观点出发或者从经验上看，采用这些对合金元素进行调节方法均是不可能的。

本发明者等对使用含有16%的Cr和2%的Ni的钢作为基础并含有2%以上的Mn的钢，详细探讨了成分元素和钢材的金属组织对上述各特性带来的影响。其结果是，发现了：通过使Cr、Ni、Mn和后述的其它元素的含量在规定的范围，一边可以抑制价格波动剧烈的Ni量，一边能兼顾焊接部的韧性和耐蚀性。此外，还发现：通过将钢材的相率控制在一定的范围内，即使省略以往必须的淬火、回火的热处理，也能确保母材的机械特性。基于以上发现完成了本发明。

本发明的要件如下所示。