[发明专利]铁素体系不锈钢

说明书

技术领域

本发明涉及铁素体系不锈钢、特别是焊接部的耐腐蚀性优良的铁素体系不锈钢。

背景技术

不锈钢大致分为以SUS430为代表的铁素体系不锈钢和以SUS304为代表的奥氏体系不锈钢。铁素体系不锈钢与奥氏体系不锈钢相比，作为昂贵的元素的Ni的添加量少，因此能够以低成本制造。此外，铁素体系不锈钢的热膨胀系数小且热导率高，因此，具有焊接时的变形少的优点、在室外环境中的耐腐蚀性优良、不易发生应力腐蚀开裂等优良的特性。因此，铁素体系不锈钢广泛应用于各种建材、汽车部件、厨房设备类、家电制品、热水器等，其需求近年来日益增高。

铁素体系不锈钢大多在铁素体系不锈钢之间焊接后使用或者与奥氏体系不锈钢(例如，SUS304等)焊接后使用，在焊接部也要求与母材部同样良好的耐腐蚀性。但是，在将C、N含量比铁素体系钢种高的SUS304等奥氏体系不锈钢与铁素体系不锈钢焊接的情况下，有时会由于被称为敏化的现象而使焊接部的耐腐蚀性与母材相比降低。敏化是指如下现象：由于焊接部的热历程，钢中的C、N与Cr结合而以Cr碳化物(例如，Cr₂₃C₆)或Cr氮化物(Cr₂N)的形式析出到晶界，晶界及其附近的Cr浓度与母材相比降低，从而使晶界处的耐腐蚀性降低。另外，近年来，伴随着焊接部的结构变得复杂，在焊接时不能进行充分的气体保护，空气中的氮侵入熔池中这种不完全的条件下的焊接增多。侵入熔池中的氮通过与上述相同的机制助长焊接部的敏化，导致耐腐蚀性的降低。因此，对于应用于这种用途的铁素体系不锈钢，要求即使在焊接时气体保护不充分也能够充分确保焊接部的耐腐蚀性。

针对这样的问题，如专利文献1和专利文献2公开的那样，提出了添加Ti、Nb而将钢中的C、N以碳化物或氮化物的形式固定从而无害化的方法。但是，在气体保护不充分的情况下，在焊接部有时会产生敏化，焊接部的耐腐蚀性不充分。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭51-88413号公报

专利文献2：日本特开2007-270290号公报

发明内容

发明所要解决的问题

本发明为了解决上述问题而完成，其目的在于提供焊接部的耐腐蚀性优良的铁素体系不锈钢。

用于解决问题的方法

关于通过添加Ti、Nb来固定C、N的机制，Ti、Nb在焊接时固溶于母材后，在冷却中再次以Ti(C、N)或Nb(C、N)的形式析出，从而将钢中的C、N固定，根据经验已知，以Ti％/(C％+N％)或Nb％/(C％+N％)计添加8以上的Ti、Nb是有效的。

但已查明，尽管以满足Ti％/(C％+N％)或Nb％/(C％+N％)为8以上的范围添加有Ti、Nb，有时也得不到充分的敏化抑制效果，发明人对其原因进行了调查。结果获知，对于以往的添加有Ti、Nb的铁素体系不锈钢而言，Ti(C、N)或Nb(C、N)(以下，称为Ti、Nb系碳氮化物)的固溶温度和析出峰值温度均高，因此，在焊接后的冷却时，这些Ti、Nb系碳氮化物不能充分析出，固溶C、N有时会残留而产生由Cr碳氮化物的析出引起的敏化。因此，为了提高焊接部的耐腐蚀性，需要在焊接后的冷却过程中比以往更能将固溶C、N固定的方法。

因此，本发明人对通过降低这些Ti、Nb系碳氮化物的析出峰值温度而促进Ti、Nb系碳氮化物在焊接后的冷却中的析出从而使C、N充分固定的方法进行了研究。结果发现，在Ti、Nb系碳氮化物中含有适量的V的情况下，这些析出物分别形成(Ti、V)(C、N)或(Nb、V)(C、N)这样的复合碳氮化物，与以往的Ti、Nb系碳氮化物相比，析出温度降低，并且，这些含有V的复合碳氮化物与以往的Ti、Nb系碳氮化物相比，能够固定更多的C、N，焊接部的耐腐蚀性大幅提高。

本发明基于上述见解而完成，其主旨如下所述。

(1)一种铁素体系不锈钢，其特征在于，

以质量％计，含有C：0.003％以上且0.014％以下、N：0.005％以上且0.016％以下、C％+N％：0.023％以下、Si：0.01％以上且0.90％以下、Mn：0.01％以上且0.50％以下、P：0.020％以上且0.040％以下、S：0.008％以下、Al：0.001％以上且0.090％以下、Cr：14.5％以上且23.0％以下、Ni：0.10％以上且0.60％以下、V：0.010％以上且0.040％以下，