[发明专利]铁素体系不锈钢

说明书

技术领域

本发明涉及表面性状以及与奥氏体系不锈钢(austenitic stainless steel)的焊接部的耐腐蚀性优良的铁素体系不锈钢(ferritic stainless steel)。

背景技术

不锈钢中，奥氏体系不锈钢SUS304(18％Cr-8％Ni)(日本工业标准、JIS G4305)由于其优良的耐腐蚀性而得到广泛利用，但是，该钢种由于大量含有Ni，因此价格高昂。因此，作为具有与SUS304相当的优良的耐腐蚀性的钢种，开发了专利文献1中记载的不锈钢。

专利文献1中公开了一种铁素体系不锈钢板，作为成分组成，以质量％计含有C：0.03％以下，Si：1.0％以下，Mn：0.5％以下，P：0.04％以下，S：0.02％以下，Al：0.1％以下，Cr：20.5％以上且22.5％以下，Cu：0.3％以上且0.8％以下，Ni：1.0％以下，Ti：4×(C％+N％)以上且0.35％以下，Nb：0.01％以下，N：0.03％以下，C+N：0.05％以下，余量由Fe和不可避免的杂质构成。

另外，JIS-SUS444、JIS-SUS430J1L等铁素体系不锈钢与奥氏体系不锈钢比较，也具有应力腐蚀开裂敏感性(Stress Corrosion Cracking sensitivity)小、不含有价格变动大的Ni等特征，作为汽车的排气系统构件的材料或水箱、建筑材料广泛使用。

但是，通常由于铁素体系不锈钢的加工性、特别是伸长率比奥氏体系不锈钢差，因此在不能由铁素体系不锈钢成形的难加工性部件中使用奥氏体系不锈钢。因此，多数情况下，将奥氏体系不锈钢与铁素体系不锈钢组合而形成一个构成品。该情况下，各部件大多通过焊接结合，作为焊接方法，主要使用TIG焊接(Tungsten Inert Gas welding，钨极惰性气体保护电弧焊)，对焊接部(weld zone)也要求与母材同样良好的耐腐蚀性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-77496号公报

专利文献2：日本特开平8-10823号公报

发明内容

发明所要解决的问题

专利文献1中公开的铁素体系不锈钢在相同钢种的焊接部具有良好的耐腐蚀性。但是，在与SUS304等异钢种进行TIG焊接时，存在产生焊接部的耐腐蚀性比母材降低的情况的问题。

这是由于产生了所谓的敏化(sensitization)而使焊接部的耐腐蚀性变差，该敏化是由于焊接时的热历史使钢中的C、N与Cr结合而以Cr碳化物(chromium carbides，例如Cr₂₃C₆等)或Cr氮化物(chromium nitrides，CrN₂等)的形式在晶界析出，由此在晶界附近产生Cr浓度低于母材的贫Cr层(chromium depletion layer)而引起的。

通常，为了防止由敏化导致的焊接部的耐腐蚀性劣化，采取在降低钢中的C、N的同时添加适量的Ti，将C、N以Ti碳氮化物的形式固定，从而防止Cr碳化物、Cr氮化物的生成的方法。通过该方法，专利文献1中公开的铁素体系不锈钢板之间的TIG焊接部显示出良好的耐腐蚀性。

但是，该铁素体系不锈钢板的C含量为约0.01％，与此相对，SUS304等的C含量高达0.04～0.05％，因此，通常，在与SUS304等高含C不锈钢的接合中，为了通过同样的Ti添加而防止敏化，必须将Ti添加量提高至约1.0％。

但是，在铁素体系不锈钢中添加Ti至约1.0％时，有时在凝固中钢水中的Ti与N发生反应，形成TiN而析出。该TiN在高温下的延展性欠缺，在热轧工序中形成伤痕，表面性状变差。这样产生的伤痕较深，即使通过热轧板退火、酸洗、之后的冷轧、冷轧板退火、酸洗等也不会消除，因此，除非进行通过研磨机磨削等将热轧退火酸洗板表面大量切削的处理，否则会形成被称为所谓的钛条纹(stringer caused by titanium nitrides)的表面瑕疵，使冷轧退火酸洗板的表面性状显著变差。

另外，在TIG焊接的情况下，在表面、背面通常均由惰性气体保护从而尽可能不会在焊接部形成被称为回火色(temper color)的薄氧化被膜(oxide layer)的条件下进行焊接，但在实际的工序中，该气体保护不充分，存在由于空气中N的混入而助长之前所述的敏化的问题。