[发明专利]铁素体系不锈钢

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁素体系不锈钢(ferritic stainless steel)，其在通过焊接进行结构体的制作的用途、例如消音器等汽车排气系统材料、电热水器的储热水用罐体材料、门窗、换气口、管道等建筑用材料等中不易引起焊接部的敏化(sensitization)，并且焊接部的回火色(temper color)的耐腐蚀性优良，并且不易引起进行双重焊接后的焊缝(welding bead)的焊接裂纹(weld crack)。

背景技术

与奥氏体系不锈钢(austenitic stainless steel)相比，铁素体系不锈钢由于对耐腐蚀性的性价比高、热导率(heat thermal conductivity)良好、热膨胀系数(coefficient of thermal expansion)小、不易产生应力腐蚀裂纹(Stress Corrosion Cracking)等各种优良的特性，被用于汽车排气系统构件、屋顶、门窗等的建筑材料、厨房、储水箱、储热水箱等水暖卫浴用材料等广泛用途。

在制作这些结构物时，大多在将不锈钢钢板切割、成形为适当的形状后，通过焊接进行接合。但是，对于铁素体系不锈钢而言，在3张板接合的部位或者圆周焊接的起始端和终端等焊缝上再次进行焊接的双重焊接部中，有时会产生焊接裂纹。随着焊接部件的形状的复杂化，这样的双重焊接部增加，焊接裂纹的产生成为问题。

另外，双重焊接部不平坦，将在表面存在氧化皮的部分再次焊接，因此，在焊缝中容易进入氧气和氮气等，也存在耐腐蚀性容易降低的问题。但是，现有技术中，还没有发现提及该双重焊接部的问题的见解。

专利文献1中公开了一种耐腐蚀性以及焊接性优良的铁素体系不锈钢。其是通过添加Mg和使S含量适当来同时实现耐腐蚀性和焊接的熔透性的铁素体系不锈钢，但关于双重焊接部的裂纹和耐腐蚀性完全没有提及。实际上，在对专利文献1中公开的铁素体系不锈钢进行焊接时，有时会在双重焊接部产生裂纹。

专利文献2中公开了一种焊接性优良的铁素体系不锈钢。但是，其是焊接的熔透性和焊接后的加工性得到改良的铁素体系不锈钢，并没有提及焊接裂纹等双重焊接部的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8-246105号公报

专利文献2：日本特开2009-91654号公报

发明内容

发明所要解决的问题

鉴于现有技术所具有的如上所述的问题，本发明的目的在于，提供一种铁素体系不锈钢，在铁素体系不锈钢的焊接中进行双重焊接时，不易引起焊接部的敏化，并且焊接部的回火色的耐腐蚀性优良，并且不易引起焊缝的焊接裂纹。

用于解决问题的方法

本发明中，为了解决上述课题，对于各种元素对双重焊接中的焊接裂纹带来的影响进行了深入的研究。需要说明的是，双重焊接是指对相同部位进行2次或多次焊接。双重焊接部是指，例如在圆周上焊接时的焊接起始端与终端的焊缝的重叠部分、十字焊接时的焊缝的重叠部分等、通过双重焊接反复进行2次以上熔化、凝固的过程的部分及其周边。

切出通过双重焊接发生焊接裂纹的部分，通过SEM(Scanning Electron Microscope)观察断裂面。在断裂面上确认到膜状的Nb的析出(precipitation)。作为比较，切出没有发生焊接裂纹的部分，进行通过SEM的观察时，无法确认到如上述断裂面上可见的膜状的Nb的析出物。可以认为膜状的Nb的析出对于焊接裂纹的发生产生影响。

考察各种成分对双重焊接部的焊接裂纹产生的影响，结果可知，P以及Nb的含量少的钢中，不会引起焊接裂纹。在各种铁素体系不锈钢上通过堆焊(bead on plate)进行十字焊接，用光学显微镜确认双重焊接部的焊接裂纹的有无。将结果示于图1。图1中，○为没有确认到焊接裂纹的情况，×为确认到焊接裂纹的情况。可知在Nb小于0.05％、P为0.03％以下、Nb×P为0.0005以下的范围内，不会引起焊接裂纹。

可知通过降低Nb含量将防止焊接裂纹。但是，Nb是对抑制焊缝的敏化有效的元素，因此，通过降低Nb有可能容易引起敏化。另外，双重焊接部的表面不平坦，形成氧化皮，因此，在焊缝中容易进入杂质，是对敏化不利的焊接条件。因此，考察了各种元素对焊缝的敏化产生的影响。其结果可知，除了Nb之外，V和Al对抑制焊接部的敏化有效。这可以认为是由于，V和Al分别形成VN、AlN，由此抑制Cr氮化物(Cr nitride)的形成。