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WO2014045476A1 - フェライト系ステンレス鋼 - Google Patents

フェライト系ステンレス鋼 Download PDF

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WO2014045476A1
WO2014045476A1 PCT/JP2013/001821 JP2013001821W WO2014045476A1 WO 2014045476 A1 WO2014045476 A1 WO 2014045476A1 JP 2013001821 W JP2013001821 W JP 2013001821W WO 2014045476 A1 WO2014045476 A1 WO 2014045476A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
less
range
stainless steel
corrosion resistance
ferritic stainless
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2013/001821
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
正崇 吉野
太田　裕樹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
JFE Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JFE Steel Corp filed Critical JFE Steel Corp
Priority to JP2013553687A priority Critical patent/JP5590255B1/ja
Priority to IN368DEN2015 priority patent/IN2015DN00368A/en
Priority to MYPI2015700269A priority patent/MY195207A/en
Priority to CN201380041079.6A priority patent/CN104508168B/zh
Priority to KR1020157002655A priority patent/KR101673218B1/ko
Publication of WO2014045476A1 publication Critical patent/WO2014045476A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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    • C21D8/0226—Hot rolling

Definitions

  • the present invention relates to a ferritic stainless steel, particularly a ferritic stainless steel excellent in corrosion resistance of a welded portion.
  • Stainless steel is roughly classified into ferritic stainless steel represented by SUS430 and austenitic stainless steel represented by SUS304.
  • Ferritic stainless steel can be manufactured at low cost because the amount of Ni, which is an expensive element, is small compared to austenitic stainless steel.
  • ferritic stainless steel has excellent properties such as the advantage of less deformation during welding due to its low thermal expansion coefficient and high thermal conductivity, excellent corrosion resistance in outdoor environments, and resistance to stress corrosion cracking. Yes. Therefore, ferritic stainless steel has been widely applied to various building materials, automobile parts, kitchen equipment, home appliances, water heaters, and the like, and the needs thereof have been further increased in recent years.
  • Ferritic stainless steel is often used by being welded with ferritic stainless steels or with austenitic stainless steel (for example, SUS304, etc.), and good corrosion resistance is also required at the welded portion in the same manner as the base material portion.
  • austenitic stainless steel such as SUS304 and ferritic stainless steel, which have higher C and N contents than ferritic steel types, are welded, the corrosion resistance of the weld may be lower than that of the base metal due to a phenomenon called sensitization. is there.
  • Sensitization means that C and N in steel are combined with Cr due to the thermal history of the welded portion, and precipitated as grain carbide as Cr carbide (eg Cr 23 C 6 ) or Cr nitride (Cr 2 N).
  • Patent Documents 1 and 2 there has been proposed a method of adding Ti and Nb to fix C and N in steel as carbides or nitrides and making them harmless.
  • the gas shield is insufficient, sensitization may occur in the welded portion, and the corrosion resistance of the welded portion is not sufficient.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a ferritic stainless steel having excellent corrosion resistance of a welded portion.
  • the fixing mechanism of C and N by addition of Ti and Nb is that after Ti and Nb are dissolved in the base material during welding, they are precipitated again as Ti (C, N) or Nb (C, N) during cooling.
  • C and N are fixed, and it is empirically found that it is effective to add Ti and Nb to 8 or more at Ti% / (C% + N%) or Nb% / (C% + N%).
  • the present inventors promoted the precipitation of Ti and Nb carbonitride during cooling after welding by lowering the precipitation peak temperature of these Ti and Nb carbonitrides, so that C, N We examined a method to fix the stencil sufficiently.
  • these precipitates are composite carbonitriding such as (Ti, V) (C, N) or (Nb, V) (C, N), respectively.
  • the precipitation temperature is lower than that of conventional Ti and Nb-based carbonitrides, and these composite carbonitrides including V fix C and N more than conventional Ti and Nb-based carbonitrides. It was found that the corrosion resistance of the welded portion is greatly improved.
  • the present invention has been made based on the above knowledge, and the gist thereof is as follows.
  • Nb is contained in a range satisfying 0.05 to 0.20 or at least one of cases where Nb and Ti are contained, with the balance being Fe and Ferritic stainless steel characterized by inevitable impurities.
  • the C%, the N%, the Ti%, the Nb%, and the V% represent the contents (mass%) of Ti, Nb, and V, respectively.
  • ferritic stainless steel having excellent corrosion resistance of the welded portion can be obtained.
  • the ferritic stainless steel of the present invention has excellent corrosion resistance without causing sensitization even under welding conditions in which carbon and nitrogen enter from a welding partner material or welding conditions in which nitrogen enters from air. Therefore, it can be suitably used for applications in which structures are produced by welding, for example, automobile exhaust system materials such as mufflers, building materials such as fittings, ventilation openings, and ducts, electrical equipment, and kitchen products.
  • composition of the steel of the present invention is specified.
  • component% means the mass% unless there is particular notice.
  • C 0.003% or more and 0.014% or less
  • the workability and the corrosion resistance of the welded part are significantly lowered.
  • a lower C content is preferable from the viewpoint of corrosion resistance and workability, but refining takes time to make the C content less than 0.003%, which is not preferable in production. Therefore, the C content is in the range of 0.003% to 0.014%. Preferably it is 0.004% or more and 0.011% or less of range.
  • N 0.005% or more and 0.016% or less
  • the workability and the corrosion resistance of the welded part are significantly reduced. From the viewpoint of corrosion resistance, the lower the N content, the better.
  • the N content is set in a range of 0.005% to 0.016%. Preferably it is 0.005% or more and 0.011% or less of range.
  • C% + N% 0.023% or less C and N cause a decrease in workability and a decrease in corrosion resistance of the weld.
  • the effect has a synergistic effect.
  • the range of (C% + N%) is set to 0.023% or less. Preferably it is less than 0.020%.
  • Si 0.01% or more and 0.90% or less
  • Si is an element that is effective as a deoxidizing element in the steelmaking process as well as being effective in improving the corrosion resistance of the welded part by concentrating on the oxide film formed during welding. .
  • These effects are obtained by containing 0.01% or more of Si, and the effect increases as the Si content increases.
  • the Si content exceeds 0.90%, the rolling load increases in the hot rolling process and a significant scale is generated.
  • the pickling property decreases due to the formation of the Si concentrated layer on the steel sheet surface layer. Respectively, which causes an increase in surface defects and an increase in manufacturing cost. Therefore, the Si amount is set to 0.01% or more and 0.90% or less.
  • the Si content is preferably in the range of 0.05% to 0.20%.
  • Mn 0.01% or more and 0.50% or less Mn has the effect of increasing the strength of the steel and also acts as a deoxidizer. In order to acquire the effect, it is necessary to contain 0.01% or more. However, if the amount of Mn exceeds 0.50%, precipitation of MnS, which is a starting point of corrosion, is promoted, and the corrosion resistance is lowered. Therefore, the range of the amount of Mn is 0.01% or more and 0.50% or less. Preferably it is 0.05 to 0.40% of range. More preferably, it is 0.10% or more and 0.30% or less of range.
  • P 0.020% or more and 0.040% or less
  • P is an element inevitably contained in steel, but it is an element harmful to corrosion resistance and workability, so the content should be reduced as much as possible. Is preferred. In particular, when it exceeds 0.040%, the workability is remarkably lowered due to solid solution strengthening. However, in order to make it less than 0.020%, it takes time for refining, which is not preferable in production. Therefore, the P content is 0.020% or more and 0.040% or less. Preferably, it is 0.025% or more and 0.030% or less.
  • S 0.008% or less
  • S is an element inevitably contained in steel like P. However, since it is an element harmful to corrosion resistance and workability, its content should be reduced as much as possible. preferable. Particularly when it exceeds 0.008%, the corrosion resistance is remarkably lowered. Therefore, the S amount is 0.008% or less. Preferably it is 0.006% or less. More preferably, it is 0.003% or less.
  • Al 0.001% to 0.090%
  • Al is an effective deoxidizer. Furthermore, since Al has a stronger affinity for nitrogen than Cr, when nitrogen penetrates into the weld zone, nitrogen is precipitated not as Cr nitride but as Al nitride, and has the effect of suppressing sensitization. These effects can be obtained by containing 0.001% or more of Al. However, if Al exceeds 0.090%, the penetration at the time of welding is lowered and the welding workability is lowered, which is not preferable. Therefore, the Al content is set to be in the range of 0.001% to 0.090%. Preferably it is 0.001% or more and 0.060% or less of range. More preferably, it is 0.001% or more and 0.040% or less of range.
  • Cr 14.5% to 23.0% Cr is the most important element for securing the corrosion resistance of stainless steel. If the content is less than 14.5%, sufficient corrosion resistance cannot be obtained in the welded portion with the austenitic stainless steel. On the other hand, if the content exceeds 23.0%, the toughness of the hot-rolled sheet decreases due to the formation of the ⁇ (sigma) phase, and continuous annealing of the hot-rolled sheet becomes difficult. Therefore, the Cr content is set in the range of 14.5% or more and 23.0% or less. Preferably it is 14.5% or more and 22.0% or less of range. More preferably, it is 16.0% or more and 21.5% or less of range.
  • Ni 0.10% to 0.60%
  • Ni is an element that improves the corrosion resistance of stainless steel, and is an element that suppresses the progress of corrosion in a corrosive environment in which a passive film cannot be formed and active dissolution occurs.
  • Ni is a strong austenite generating element, and has the effect of suppressing ferrite formation at the weld and suppressing sensitization due to precipitation of Cr carbonitride. This effect is obtained by containing 0.10% or more of Ni, and increases as the Ni content increases. However, when the content exceeds 0.60%, workability is lowered and stress corrosion cracking is likely to occur.
  • the Ni content is set to 0.10% or more and 0.60% or less. Preferably it is 0.10% or more and 0.50% or less of range. More preferably, it is 0.10% or more and 0.40% or less of range.
  • V 0.010% to 0.040%
  • V is an extremely important element in the present invention.
  • V forms a composite carbonitride with Ti and Nb.
  • This composite carbonitride precipitates with a higher precipitation peak temperature than conventional Ti and Nb carbonitrides and contains more C and N during the cooling process after welding, thereby suppressing sensitization of the weld zone. To do.
  • This effect is acquired by containing V 0.010% or more.
  • the content exceeds 0.040%, workability is remarkably lowered, which is not preferable. Therefore, the V amount is in the range of 0.010% to 0.040%.
  • it is 0.010% or more and 0.030% or less of range.
  • Ti 0.15% or more and 0.34% or less and Ti% + Nb% ⁇ 0.70 and V% / (Ti% + 0.5 ⁇ Nb%): within a range satisfying 0.05 to 0.20 Or Ti and Nb, or Nb: 0.35% to 0.60% and Ti% + Nb% ⁇ 0.70 and V% / (Ti% + 0.5 ⁇ Nb%): 0
  • Nb is contained in a range satisfying .05 to 0.20 or Nb and Ti are contained Ti and Nb are preferentially bonded to C and N, resulting from sensitization by precipitation of Cr carbonitride. It is an element that suppresses the decrease in corrosion resistance.
  • one or two of Ti and Nb are contained at 0.15% or more of Ti or 0.35% or more of Nb.
  • it contains Ti: 0.20% or more, or Nb: 0.40% or more. More preferably, it contains Ti: 0.25% or more, or Nb: 0.45% or more.
  • the Ti amount is set to 0.34% or less. Preferably, it is 0.30% or less.
  • Nb is also an element that raises the recrystallization temperature.
  • the Nb amount is set to 0.60% or less. Preferably it is 0.55% or less.
  • Ti% + Nb% is set to 0.70% or less. Preferably it is 0.65 or less. As described above, all of the Ti amount, the Nb amount, and Ti% + Nb% must be equal to or lower than the upper limit value.
  • V forms a composite carbonitride with Ti and Nb, suppresses sensitization and improves the corrosion resistance of the weld.
  • This composite carbonitride is produced when one or two of Ti and Nb and V are contained so that V% / (Ti% + 0.5 ⁇ Nb%) is 0.05 or more. When V% / (Ti% + 0.5 ⁇ Nb%) is less than 0.05, V required for forming the composite carbonitride is insufficient, and the amount of precipitation of the composite carbonitride is reduced.
  • V% / (Ti% + 0.5 ⁇ Nb%) exceeds 0.20, V becomes excessive with respect to Ti and Nb, and the N concentration in the composite carbonitride increases. As a result, the solid solution C in the welded portion cannot be sufficiently fixed as a precipitate, and a sufficient sensitization suppressing effect cannot be obtained. Therefore, V% / (Ti% + 0.5 ⁇ Nb%): 0.05 to 0.20 is set. Preferably, it is in the range of 0.10 to 0.15.
  • the Ti%, the Nb%, and the V% represent the contents (mass%) of Ti, Nb, and V, respectively.
  • the present invention is a ferritic stainless steel characterized in that it contains the above-mentioned essential components and the balance consists of Fe and inevitable impurities. Furthermore, if necessary, one or more selected from Cu and Mo, or one or more selected from Zr, REM, W, Co, B, Mg, Ca, It can contain in the range of.
  • Cu 0.01% or more and 0.80% or less
  • Cu is an element that improves the corrosion resistance, and is an element that is particularly effective for improving the corrosion resistance of the base material and the welded part when an aqueous solution or a weakly acidic water droplet adheres. It is.
  • Cu is a strong austenite-forming element like Ni, and has the effect of suppressing ferrite formation at the weld and suppressing sensitization due to precipitation of Cr carbonitride. These effects are obtained by containing 0.01% or more, and the effect becomes higher as the Cu content increases. However, if Cu is contained in excess of 0.80%, the hot workability is lowered and surface defects are induced, which is not preferable.
  • the Cu content is in the range of 0.01% to 0.80%. Preferably, it is 0.10% or more and 0.60% or less of range. More preferably, it is 0.30% or more and 0.45% or less of range.
  • Mo 0.01% to 1.65% Mo is an element that significantly improves the corrosion resistance of stainless steel. This effect is obtained when the content is 0.01% or more, and the effect improves as the content increases. However, if the Mo content exceeds 1.65%, the rolling load at the time of hot rolling becomes large, the productivity is lowered, and the steel sheet strength is excessively increased. Moreover, since Mo is an expensive element, the addition of a large amount increases the manufacturing cost. Therefore, when contained, the Mo content is 0.01% or more and 1.65% or less. Preferably it is 0.10% or more and 1.40% or less of range. In particular, in Ti-containing steels whose hot-rolled sheet toughness is reduced, the addition of Mo further reduces the toughness and makes hot-rolled sheet annealing difficult. It is preferably 30% or more and 1.40% or less. More preferably, it is the range of 0.4% or more and 1.00% or less.
  • Zr 0.01% or more and 0.20% or less Zr combines with C and N and has an effect of suppressing sensitization. This effect is obtained when the content is 0.01% or more. On the other hand, if the content exceeds 0.20%, workability is remarkably lowered, which is not preferable. Therefore, when it contains, Zr content shall be 0.01% or more and 0.20% or less of range. Preferably, the range is 0.01% or more and 0.10% or less.
  • REM 0.001% or more and 0.100% or less REM has the effect of improving oxidation resistance, and suppresses the formation of a Cr-deficient region directly under the oxide film by suppressing the formation of an oxide film (weld temper color) in the weld zone. To do. In order to acquire this effect, it is necessary to contain REM 0.001% or more. On the other hand, if the content exceeds 0.100%, productivity such as pickling at the time of cold rolling annealing is lowered, which is not preferable. Therefore, when it contains, REM amount shall be 0.001% or more and 0.100% or less of range. Preferably, it is set as 0.001% or more and 0.050% or less of range.
  • Co 0.01% or more and 0.20% or less
  • Co is an element that improves toughness. This effect is obtained when the content is 0.01% or more. On the other hand, if the content exceeds 0.20%, the workability decreases. Therefore, when it contains, Co amount shall be 0.01% or more and 0.20% or less.
  • B 0.0002% or more and 0.0009% or less B is an element effective for improving secondary work embrittlement resistance after deep drawing. This effect is obtained by making the B content 0.0002% or more. On the other hand, if the B content exceeds 0.0009%, workability and toughness deteriorate, which is not preferable. Therefore, when it contains, B amount shall be 0.0002% or more and 0.0009% or less of range. Preferably it is 0.0003% or more and 0.0006% or less of range.
  • Mg 0.0002% or more and 0.0010% or less
  • Mg is an element that improves the equiaxed crystal ratio of the slab and is effective for improving workability and toughness. Furthermore, in the steel containing Ti as in the present invention, when Ti carbonitride is coarsened, the toughness is lowered, but Mg also has an effect of suppressing the coarsening of Ti carbonitride. These effects appear by containing 0.0002% or more of Mg. On the other hand, when the amount of Mg exceeds 0.0010%, the surface properties of steel are deteriorated. Therefore, when it contains, Mg amount shall be 0.0002% or more and 0.0010% or less of range. Preferably it is 0.0002% or more and 0.0004% or less of range.
  • Ca 0.0005% or more and 0.0020% or less
  • Ca is an effective component for preventing nozzle clogging due to crystallization of Ti-based inclusions that are likely to occur during continuous casting. The effect is acquired by containing 0.0005% or more of Ca. However, when it contains exceeding 0.0020%, corrosion resistance falls by the production
  • the ferritic stainless steel of the present invention is obtained by melting a molten steel having the above composition by a known method such as a converter, an electric furnace, a vacuum melting furnace, etc. ).
  • the slab is heated at 1100 to 1250 ° C. for 1 to 24 hours, or directly hot-rolled as cast without heating to form a hot-rolled sheet.
  • the hot-rolled sheet is subjected to continuous annealing at 800 to 1100 ° C. or batch annealing at 600 to 900 ° C., but depending on the application, the hot-rolled sheet annealing may be omitted.
  • hot-rolled sheet pickling it is cold-rolled by cold rolling, and then annealed and pickled to obtain a product.
  • Cold rolling is preferably performed at a rolling reduction of 50% or more from the viewpoints of stretchability, bendability, press formability, and shape correction.
  • the recrystallization annealing of cold-rolled sheets is generally performed according to JIS G 0203 surface finish, No. In the case of a 2B finished product, it is preferable to carry out at 800 to 1100 ° C. from the viewpoint of obtaining good mechanical properties and pickling properties. Further, BA annealing (bright annealing) may be performed in order to obtain more gloss.
  • grinding or polishing may be performed.
  • the surface was judged by visual observation, and a tensile test and a pitting potential measurement were performed.
  • a JIS No. 13B tensile test piece was taken in parallel with the rolling direction, and the tensile test (E1) (breaking ductility) was measured according to JIS Z2201.
  • E1 breaking ductility
  • pitting corrosion potential measurement a 20 mm ⁇ 20 mm test piece was sampled and the surface was polished with No. 600 polishing paper, and then covered with a sealing material leaving a 10 mm ⁇ 10 mm measurement surface, and 3.5% by mass at 30 ° C. Pitting potential was measured in NaCl solution.
  • the test piece was not passivated, but the other measurement methods were based on JIS G 0577 (2005).
  • the cold-rolled annealed pickled plates of each steel type prepared as described above and SUS304 (C: 0.07% by mass, N: 0.05% by mass, Japanese Industrial Standards, JIS G 4305) with a thickness of 0.8 mm are joined together.
  • TIG welded The welding conditions are welding speed: 600 mm / min, welding voltage: 10 to 12 V, welding current: 70 to 120 A.
  • the front side was sealed by flowing 15 L / min of argon gas, the back side was not gas shielded in order to make nitrogen enter the molten pool due to insufficient gas shielding.
  • salt spray cycle test salt spray (5% NaCl, 35 ° C., spray 2 h) ⁇ dry (60 ° C., 4 h, relative humidity 40%) ⁇ wet (50 ° C., 2 h, relative humidity ⁇ 95%) is one cycle. Five cycles were performed.
  • Hot-rolled sheet Charpy test The Charpy impact value at 25 ° C of the hot-rolled sheet was determined to be 50 J / cm 2 or more, and less than 50 J / cm 2 was determined to be unacceptable.
  • the pitting corrosion potential of the base material was determined to be 120 mV or higher, and less than 120 mV was determined to be unacceptable.
  • Salt spray test The area where rust occurred was 20% or less, and 20% or more was judged to be unacceptable.
  • Breaking ductility The elongation at break in the tensile test was determined to be 25% or more, and less than 25% was determined to be unacceptable.
  • Table 2 shows the results obtained as described above.
  • A1 to A14 satisfying the scope of the present invention showed a pitting corrosion potential of 120 mV or more, no sensitization and rusting of the welded portion, and a predetermined corrosion resistance was obtained for both the base material and the welded portion. 25% or more of fracture ductility was obtained, and no surface defects were observed.
  • B1 containing a Cr amount exceeding the range of the present invention could not obtain a predetermined Charpy impact value in the hot-rolled sheet, the subsequent steps and tests were not performed.
  • B2 which is less than the range of the present invention with the Cr amount of 13.8%
  • corrosion occurs from the welded part in the salt spray cycle test, and a predetermined welded part corrosion resistance is obtained. I could not.
  • B3 in which the amount of Nb exceeds the range of the present invention, a predetermined fracture ductility could not be obtained as a result of an uneven metal structure including non-recrystallized grains after annealing.
  • B4 where the amount of Ti exceeds the range of the present invention, surface defects (streak-like defects) due to coarse Ti carbonitrides occurred.
  • Ferritic stainless steel obtained in the present invention is used for the production of structures by welding, for example, automobile exhaust materials such as mufflers, building materials such as fittings, ventilation openings, ducts, electrical equipment, kitchen products, etc. It is suitable for application to.

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Description

フェライト系ステンレス鋼
　本発明は、フェライト系ステンレス鋼、特に溶接部の耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼に関するものである。
　ステンレス鋼はＳＵＳ４３０に代表されるフェライト系ステンレス鋼とＳＵＳ３０４に代表されるオーステナイト系ステンレス鋼とに大別される。フェライト系ステンレス鋼は、オーステナイト系ステンレス鋼に比べて、高価な元素であるＮｉの添加量が少ないため低コストで製造することができる。さらに、フェライト系ステンレス鋼は、熱膨張係数が小さく熱伝導率が高いため溶接時の変形が少ない利点や屋外環境での耐食性が優れることや応力腐食割れが起こりにくい等の優れた特性を持っている。そのため、フェライト系ステンレス鋼は各種建材、自動車部品、厨房機器類、家電製品、温水器等に広く適用されており、そのニーズは近年さらに高まっている。
　フェライト系ステンレス鋼は、フェライト系ステンレス鋼同士あるいはオーステナイト系ステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０４等）と溶接されて使用されることが多く、溶接部においても母材部と同様に良好な耐食性が求められる。しかし、Ｃ、Ｎ含有量がフェライト系鋼種よりも高いＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレス鋼とフェライト系ステンレス鋼とを溶接した場合、鋭敏化と呼ばれる現象により溶接部の耐食性が母材より低下する場合がある。鋭敏化とは、溶接部の熱履歴によって鋼中のＣ、ＮがＣｒと結合してＣｒ炭化物（例えばＣｒ２３Ｃ６）、またはＣｒ窒化物（Ｃｒ２Ｎ）として粒界に析出し、粒界およびその近傍のＣｒ濃度が母材よりも低くなり、粒界での耐食性が低下する現象である。また、近年では、溶接部の構造が複雑化することに伴って、溶接時に十分なガスシールドが行えず、溶融池に空気中の窒素が侵入するような不完全な条件での溶接が増えている。溶融池に侵入した窒素は、上述と同じ機構により溶接部の鋭敏化を助長し、耐食性の低下を招く。そのため、このような用途に適用されるフェライト系ステンレス鋼は、溶接時にガスシールドが不十分でも溶接部の耐食性を十分に確保できることが求められる。
　このような課題に対し、特許文献１および２に開示されているように、Ｔｉ、Ｎｂを添加し鋼中のＣ、Ｎを炭化物あるいは窒化物として固定し無害化する方法が提案されている。しかし、ガスシールドが不十分な場合に溶接部に鋭敏化が生じる場合があり、溶接部の耐食性は十分ではない。
特開昭５１－８８４１３号公報 特開２００７－２７０２９０号公報
　本発明は、上述の問題を解決するためになされたもので、溶接部の耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼を提供することを目的とする。
　Ｔｉ、Ｎｂ添加によるＣ、Ｎの固定化機構は、Ｔｉ、Ｎｂが溶接時に母材へ固溶した後、冷却中に再度Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）あるいはＮｂ（Ｃ、Ｎ）として析出し、鋼中のＣ、Ｎを固定するものであり、Ｔｉ、ＮｂをＴｉ％／（Ｃ％＋Ｎ％）またはＮｂ％／（Ｃ％＋Ｎ％）で８以上に添加することが有効であると経験的に知られている。
　しかし、Ｔｉ％／（Ｃ％＋Ｎ％）またはＮｂ％／（Ｃ％＋Ｎ％）が８以上を満足する範囲でＴｉ、Ｎｂを添加しているにも関わらず十分な鋭敏化抑制効果が得られない場合があることが判り、発明者らはその原因を調査した。その結果、従来のＴｉ、Ｎｂ添加フェライト系ステンレス鋼では、Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）あるいはＮｂ（Ｃ、Ｎ）（以下、Ｔｉ、Ｎｂ系炭窒化物と称す）の固溶温度および析出ピーク温度がともに高いために溶接後の冷却時にこれらが十分に析出することができず、固溶Ｃ、Ｎが残存してＣｒ炭窒化物の析出による鋭敏化が生じている場合があることがわかった。そのため、溶接部の耐食性を向上させるためには、溶接後の冷却過程において、従来以上に固溶Ｃ、Ｎを固定化する手法が必要となる。
　そこで、本発明者らは、これらＴｉ、Ｎｂ系炭窒化物の析出ピーク温度を低温化することにより、溶接後の冷却中におけるＴｉ、Ｎｂ系炭窒化物の析出を促進させて、Ｃ、Ｎを十分に固定させる手法について検討した。その結果、Ｔｉ、Ｎｂ系炭窒化物に適量のＶが含まれる場合、これらの析出物がそれぞれ（Ｔｉ、Ｖ）（Ｃ、Ｎ）あるいは（Ｎｂ、Ｖ）（Ｃ、Ｎ）といった複合炭窒化物となり、従来のＴｉ、Ｎｂ系炭窒化物よりも析出温度が低温化するとともに、Ｖを含むこれら複合炭窒化物は、Ｃ、Ｎを従来のＴｉ、Ｎｂ系炭窒化物よりも多く固定することができ、溶接部の耐食性が大幅に向上することを見出した。
　本発明は、以上の知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
　（１）　質量％で、Ｃ：０．００３％以上０．０１４％以下、Ｎ：０．００５％以上０．０１６％以下、Ｃ％＋Ｎ％：０．０２３％以下、Ｓｉ：０．０１％以上０．９０％以下、Ｍｎ：０．０１％以上０．５０％以下、Ｐ：０．０２０％以上０．０４０％以下、Ｓ：０．００８％以下、Ａｌ：０．００１％以上０．０９０％以下、Ｃｒ：１４．５％以上２３．０％以下、Ｎｉ：０．１０％以上０．６０％以下、Ｖ：０．０１０％以上０．０４０％以下を含有し、更に、Ｔｉ：０．１５％以上０．３４％以下およびＴｉ％＋Ｎｂ％≦０．７０およびＶ％／（Ｔｉ％＋０．５×Ｎｂ％)：０．０５～０．２０を満足する範囲で、Ｔｉを含有又はＴｉ及びＮｂを含有する場合、又は、Ｎｂ：０．３５％以上０．６０％以下およびＴｉ％＋Ｎｂ％≦０．７０およびＶ％／（Ｔｉ％＋０．５×Ｎｂ％)：０．０５～０．２０を満足する範囲でＮｂを含有又はＮｂ及びＴｉを含有する場合の少なくとも一方を満足し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とするフェライト系ステンレス鋼。なお、前記Ｃ％、前記Ｎ％、前記Ｔｉ％、前記Ｎｂ％、前記Ｖ％はそれぞれＴｉ、Ｎｂ、Ｖの含有量（質量％）を表す。
　（２）質量％で、さらに、Ｃｕ：０．０１％以上０．８０％以下、Ｍｏ：０．０１％以上１．６５％以下の１種または２種を含有することを特徴とする（１）に記載のフェライト系ステンレス鋼。
　（３）質量％で、さらに、Ｚｒ：０．０１％以上０．２０％以下、ＲＥＭ：０．００１％以上０．１００％以下、Ｃｏ：０．０１％以上０．２０％以下、Ｂ：０．０００２％以上０．０００９％以下、Ｍｇ：０．０００２％以上０．００１０％以下、Ｃａ：０．０００５％以上０．００２０％以下のうちから選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする（１）または（２）に記載のフェライト系ステンレス鋼。
　本発明によれば、溶接部の耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼が得られる。本発明のフェライト系ステンレス鋼は、溶接相手材から炭素や窒素が侵入するような溶接条件、あるいは空気から窒素が侵入するような溶接条件においても、鋭敏化が生じることなく優れた耐食性を有する。そのため、溶接によって構造体の作製が行われる用途、例えば、マフラー等の自動車排気系材料、建具や換気口、ダクト等の建築用材料、電気機器、厨房製品に好適に用いることができる。
　以下に本発明の鋼の成分組成を規定した理由を説明する。なお、成分％は、特に断りのない限り、すべて質量％を意味する。
　Ｃ：０．００３％以上０．０１４％以下
　０．０１４％を超えてＣを含有すると、加工性の低下および溶接部の耐食性低下が顕著になる。Ｃ量が低いほど耐食性および加工性の観点では好ましいが、Ｃ量を０．００３％未満にするためには精錬に時間がかかり、製造上好ましくない。そのため、Ｃ量は０．００３％以上０．０１４％以下の範囲とする。好ましくは０．００４％以上０．０１１％以下の範囲である。
　Ｎ：０．００５％以上０．０１６％以下
　０．０１６％を超えてＮを含有すると、加工性の低下および溶接部の耐食性低下が顕著になる。耐食性の観点からＮの含有量は低いほど好ましいが、Ｎ量を０．００５％未満にまで低減するには精錬時間を長くする必要があり、製造コストの上昇および生産性の低下を招くため好ましくない。よって、Ｎ量は０．００５％以上０．０１６％以下の範囲とする。好ましくは０．００５％以上０．０１１％以下の範囲である。
　Ｃ％＋Ｎ％：０．０２３％以下
　ＣおよびＮは加工性の低下および溶接部の耐食性の低下をもたらす。その影響には相乗効果があり、Ｃ量とＮ量の合計（Ｃ％＋Ｎ％）が０．０２３％超になると加工性の低下および溶接部の耐食性低下が顕著になる。そのため、（Ｃ％＋Ｎ％）の範囲を０．０２３％以下とする。好ましくは０．０２０％未満である。
　Ｓｉ:０．０１％以上０．９０％以下
　Ｓｉは溶接時に形成される酸化皮膜に濃縮して溶接部の耐食性を向上させる効果があるとともに、製鋼工程における脱酸元素としても有用な元素である。これらの効果は、Ｓｉを０．０１％以上含有することで得られ、Ｓｉの含有量が多いほどその効果は大きくなる。しかし、０．９０％を超えてＳｉを含有すると、熱間圧延工程における圧延荷重の増大と顕著なスケールの生成、焼鈍工程においては鋼板表層でのＳｉ濃化層の形成による酸洗性の低下がそれぞれ生じ、表面欠陥の増加や製造コストの上昇を誘因するため好ましくない。そのため、Ｓｉ量は０．０１％以上０．９０％以下とする。好ましくは０．０５％以上０．６０％以下の範囲である。さらに好ましくは０．０５％以上０．１５％以下の範囲である。特に０．２５％以上のＴｉを含有する場合には、Ｓｉによる酸洗性の低下が顕著になるので、Ｓｉの含有量は０．０５％以上０．２０％以下の範囲が好ましい。
　Ｍｎ：０．０１％以上０．５０％以下
　Ｍｎは鋼の強度を高める効果があり、また、脱酸剤としての作用もある。その効果を得るためには０．０１％以上含有することが必要である。しかし、Ｍｎ量が０．５０％を超えると、腐食の起点となるＭｎＳの析出が促進され、耐食性が低下する。そのため、Ｍｎ量の範囲は０．０１％以上０．５０％以下とする。好ましくは０．０５％以上０．４０％以下の範囲である。さらに好ましくは０．１０％以上０．３０％以下の範囲である。
　Ｐ：０．０２０％以上０．０４０％以下
　Ｐは鋼に不可避的に含まれる元素であるが、耐食性および加工性に対して有害な元素であるので可能な限り、その含有量を低減することが好ましい。特に０．０４０％を超えると固溶強化により加工性が顕著に低下する。しかし、０．０２０％未満にするためには精錬に時間がかかり、製造上好ましくない。よって、Ｐ量は０．０２０％以上０．０４０％以下とする。好ましくは、０．０２５％以上０．０３０％以下である。
　Ｓ：０．００８％以下
　ＳもＰと同様に鋼に不可避的に含まれる元素であるが、耐食性および加工性に対して有害な元素であるので、その含有量を可能な限り低減するのが好ましい。特に０．００８％を超えると耐食性が顕著に低下する。よって、Ｓ量は０．００８％以下とする。好ましくは０．００６％以下である。より好ましくは０．００３％以下である。
　Ａｌ：０．００１％以上０．０９０％以下
　Ａｌは有効な脱酸剤である。さらに、Ａｌは窒素との親和力がＣｒよりも強いため、溶接部に窒素が侵入した場合に、窒素をＣｒ窒化物ではなくＡｌ窒化物として析出させて、鋭敏化を抑制する効果がある。これらの効果は、Ａｌを０．００１％以上含有することで得られる。しかし、０．０９０％超えてＡｌを含有すると、溶接時の溶け込み性が低下して溶接作業性が低下するので好ましくない。そのため、Ａｌ量は０．００１％以上０．０９０％以下の範囲とする。好ましくは０．００１％以上０．０６０％以下の範囲である。さらに好ましくは０．００１％以上０．０４０％以下の範囲である。
　Ｃｒ：１４．５％以上２３．０％以下
　Ｃｒはステンレス鋼の耐食性を確保するために最も重要な元素である。その含有量が１４．５％未満では、オーステナイト系ステンレス鋼との溶接部において、十分な耐食性が得られない。一方、２３．０％を超えて含有すると、σ（シグマ）相の生成により熱延板の靭性が低下し、熱延板の連続焼鈍が困難となるため製造上好ましくない。そのため、Ｃｒ量は１４．５％以上２３．０％以下の範囲とする。好ましくは１４．５％以上２２．０％以下の範囲である。さらに好ましくは１６．０％以上２１．５％以下の範囲である。
　Ｎｉ：０．１０％以上０．６０％以下
　Ｎｉはステンレス鋼の耐食性を向上させる元素であり、不動態皮膜が形成できず活性溶解が生じる腐食環境において腐食の進行を抑制する元素である。また、Ｎｉは強いオーステナイト生成元素であり、溶接部でのフェライト生成を抑制し、Ｃｒ炭窒化物の析出による鋭敏化を抑制する効果がある。この効果は、Ｎｉを０．１０％以上含有することで得られ、Ｎｉの含有量が多いほど高くなる。しかし、含有量が０．６０％を超えると、加工性が低下することに加えて、応力腐食割れが発生しやすくなる。さらには、Ｎｉは高価な元素であるため、Ｎｉの含有量の増大は製造コストの増大を招くため好ましくない。そのため、Ｎｉ量は０．１０％以上０．６０％以下とする。好ましくは０．１０％以上０．５０％以下の範囲である。さらに好ましくは０．１０％以上０．４０％以下の範囲である。
　Ｖ：０．０１０％以上０．０４０％以下
　Ｖは本発明において極めて重要な元素である。ＶはＴｉ、Ｎｂと複合炭窒化物を形成する。この複合炭窒化物は、溶接後の冷却過程において、従来のＴｉ、Ｎｂ系炭窒化物より低い析出ピーク温度で、より多くのＣ、Ｎを含んで析出して、溶接部の鋭敏化を抑制する。この効果は、Ｖを０．０１０％以上含有することによって得られる。しかし、０．０４０％を超えて含有すると加工性が顕著に低下するため好ましくない。そのため、Ｖ量は０．０１０％以上０．０４０％以下の範囲とする。好ましくは０．０１０％以上０．０３０％以下の範囲である。
　Ｔｉ：０．１５％以上０．３４％以下およびＴｉ％＋Ｎｂ％≦０．７０およびＶ％／（Ｔｉ％＋０．５×Ｎｂ％)：０．０５～０．２０を満足する範囲で、Ｔｉを含有又はＴｉ及びＮｂを含有する場合、又は、Ｎｂ：０．３５％以上０．６０％以下およびＴｉ％＋Ｎｂ％≦０．７０およびＶ％／（Ｔｉ％＋０．５×Ｎｂ％)：０．０５～０．２０を満足する範囲でＮｂを含有又はＮｂ及びＴｉを含有する場合
　Ｔｉ、Ｎｂは、Ｃ、Ｎと優先的に結合して、Ｃｒ炭窒化物の析出による鋭敏化に起因した耐食性の低下を抑制する元素である。この効果を得るため、Ｔｉ、Ｎｂの１種または２種を、Ｔｉを０．１５％以上あるいはＮｂを０．３５％以上含有する。好ましくは、Ｔｉ：０．２０％以上を含有するか、Ｎｂ：０．４０％以上を含有する場合である。さらに好ましくは、Ｔｉ：０．２５％以上を含有するか、Ｎｂ：０．４５％以上を含有する場合である。一方、Ｔｉを０．３４％を超えて含有すると、鋳造工程において粗大なＴｉ炭窒化物が生成し、表面欠陥を引き起こすため製造上好ましくない。そのため、Ｔｉ量は０．３４％以下とする。好ましくは、０．３０％以下である。また、Ｎｂは再結晶温度を上昇させる元素でもあり、０．６０％を超えて含有すると、再結晶に必要な焼鈍温度が高温化するため、焼鈍コストの上昇を招くとともに不均一な金属組織に起因した延性の低下が生じる。さらに、Ｎｂは熱間圧延荷重を増大させるため、過度に添加すると熱延板の製造が困難となる。そのため、Ｎｂ量は０．６０％以下とする。好ましくは０．５５％以下である。また、ＴｉあるいはＮｂを含有すると、再結晶時の金属組織が不均一になり延性の低下が生じる。そのためＴｉ％＋Ｎｂ％は０．７０％以下とする。好ましくは０．６５以下である。上記の通り、Ｔｉ量、Ｎｂ量、Ｔｉ％＋Ｎｂ％の全てが上限値以下でなければならない。
　ＴｉおよびＮｂが上記範囲にあるだけでは鋭敏化の発生を完全には防止できない。さらに適量のＶを含有するとともに、ＶとＴｉおよびＮｂの適切な比率を満たすことが鋭敏化を抑制するために必要である。ＶはＴｉ、Ｎｂと複合炭窒化物を形成し、鋭敏化を抑制して溶接部の耐食性を向上させる。この複合炭窒化物は、Ｖ％／（Ｔｉ％＋０．５×Ｎｂ％）が０．０５以上となるように、Ｔｉ、Ｎｂの１種または２種、Ｖを含有した時に生成する。Ｖ％／（Ｔｉ％＋０．５×Ｎｂ％）が０．０５未満の場合には、複合炭窒化物を形成するために必要なＶが不足し、複合炭窒化物の析出量が低下する。このため、溶接部の固溶Ｃ、Ｎを十分に固定することができず、所定の耐食性向上効果が得られない。一方、Ｖ％／（Ｔｉ％＋０．５×Ｎｂ％）が０．２０を超えると、ＴｉやＮｂに対してＶが過剰となり複合炭窒化物中のＮ濃度が高くなる。その結果、溶接部の固溶Ｃを析出物として十分に固定することができず、十分な鋭敏化抑制効果が得られない。そのため、Ｖ％／（Ｔｉ％＋０．５×Ｎｂ％）:０．０５～０．２０の範囲とする。好ましくは０．１０～０．１５の範囲である。なお、上記Ｔｉ％、上記Ｎｂ％、上記Ｖ％はそれぞれＴｉ、Ｎｂ、Ｖの含有量（質量％）を表す。
　本発明は、上記必須成分を含有し残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とするフェライト系ステンレス鋼である。さらに、必要に応じて、ＣｕおよびＭｏのうちから選ばれる１種または２種、あるいは、Ｚｒ、ＲＥＭ、Ｗ、Ｃｏ、Ｂ、Ｍｇ、Ｃａのうちから選ばれる１種または２種以上を、下記の範囲で含有することができる。
　Ｃｕ：０．０１％以上０．８０％以下
　Ｃｕは耐食性を向上させる元素であり、水溶液中や弱酸性の水滴が付着した場合の母材および溶接部の耐食性を向上させるのに特に有効な元素である。また、ＣｕはＮｉと同様に強いオーステナイト生成元素であり、溶接部でのフェライト生成を抑制し、Ｃｒ炭窒化物の析出による鋭敏化を抑制する効果がある。これらの効果は０．０１％以上含有することにより得られ、その効果はＣｕ含有量が多いほど高くなる。しかし、０．８０％を超えてＣｕを含有すると、熱間加工性が低下して表面欠陥を誘引するため好ましくない。さらには焼鈍後の脱スケールが困難となるため製造上好ましくない。そのため、含有する場合、Ｃｕ量は０．０１％以上０．８０％以下の範囲とする。好ましくは、０．１０％以上０．６０％以下の範囲である。さらに好ましくは０．３０％以上０．４５％以下の範囲である。
　Ｍｏ： ０．０１％以上１．６５％以下
　Ｍｏはステンレス鋼の耐食性を顕著に向上させる元素である。この効果は０．０１％以上の含有によって得られ、その効果は含有量が多いほど向上する。しかし、Ｍｏ含有量が１．６５％を超えると、熱間圧延時の圧延負荷が大きくなり製造性が低下するとともに、鋼板強度の過度な上昇が生じる。また、Ｍｏは高価な元素であることから、多量の添加は製造コストを増大させる。そのため、含有する場合、Ｍｏ量は０．０１％以上１．６５％以下とする。好ましくは０．１０％以上１．４０％以下の範囲である。特に熱延板靭性が低下するＴｉ含有鋼ではＭｏ添加によりさらに靭性が低下して熱延板焼鈍が困難になるので、Ｔｉを０．１５％以上含有している場合にはＭｏ量は０．３０％以上１．４０％以下にするのが好ましい。より好ましくは０．４％以上１．００％以下の範囲である。
　Ｚｒ：０．０１％以上０．２０％以下
　ＺｒはＣ、Ｎと結合して鋭敏化を抑制する効果がある。この効果は０．０１％以上の含有により得られる。一方、０．２０％を超えて含有すると加工性が顕著に低下するため好ましくない。そのため、含有する場合、Ｚｒ量は０．０１％以上０．２０％以下の範囲とする。好ましくは、０．０１％以上０．１０％以下の範囲とする。
　ＲＥＭ：０．００１％以上０．１００％以下
　ＲＥＭは耐酸化性を向上させる効果があり、溶接部の酸化皮膜（溶接テンパーカラー）形成を抑制して酸化皮膜直下におけるＣｒ欠乏領域の形成を抑制する。この効果を得るためには、ＲＥＭを０．００１％以上含有することが必要である。一方、０．１００％を超えて含有すると冷延焼鈍時の酸洗性などの製造性を低下させるため好ましくない。そのため、含有する場合、ＲＥＭ量は０．００１％以上０．１００％以下の範囲とする。好ましくは、０．００１％以上０．０５０％以下の範囲とする。
　Ｃｏ：０．０１％以上０．２０％以下
　Ｃｏは靭性を向上させる元素である。この効果は０．０１％以上の含有によって得られる。一方、含有量が０．２０％を超えると加工性が低下する。そのため、含有する場合、Ｃｏ量は０．０１％以上０．２０％以下の範囲とする。
　Ｂ：０．０００２％以上０．０００９％以下
　Ｂは深絞り成形後の耐二次加工脆性を改善するために有効な元素である。この効果はＢの含有量を０．０００２％以上にすることで得られる。一方、０．０００９％を超えてＢを含有すると加工性と靭性が低下するので好ましくない。そのため、含有する場合、Ｂ量は０．０００２％以上０．０００９％以下の範囲とする。好ましくは０．０００３％以上０．０００６％以下の範囲である。
　Ｍｇ：０．０００２％以上０．００１０％以下
　Ｍｇはスラブの等軸晶率を向上させ、加工性や靭性の向上に有効な元素である。さらに、本発明のようにＴｉを含有している鋼においては、Ｔｉ炭窒化物が粗大化すると靭性が低下するが、ＭｇはＴｉ炭窒化物の粗大化を抑制する効果も有する。これらの効果は、０．０００２％以上のＭｇを含有することで現れる。一方で、Ｍｇ量が０．００１０％を超えると、鋼の表面性状を悪化させてしまう。したがって、含有する場合、Ｍｇ量は０．０００２％以上０．００１０％以下の範囲とする。好ましくは０．０００２％以上０．０００４％以下の範囲である。
　Ｃａ：０．０００５％以上０．００２０％以下
　Ｃａは、連続鋳造の際に発生しやすいＴｉ系介在物の晶出によるノズルの閉塞を防止するのに有効な成分である。その効果は０．０００５％以上のＣａを含有することで得られる。しかし、０．００２０％を超えて含有するとＣａＳの生成により耐食性が低下する。従って、含有する場合、Ｃａ量は０．０００５％以上０．００２０％以下の範囲とする。好ましくは０．０００５％以上０．００１５％以下の範囲である。さらに好ましくは０．０００５％以上０．００１０％以下の範囲である。
　次に、本発明のフェライト系ステンレス鋼の製造方法について説明する。
　本発明のフェライト系ステンレス鋼は、上記成分組成からなる溶鋼を転炉、電気炉、真空溶解炉等の公知の方法で溶製し、連続鋳造法あるいは造塊－分塊法により鋼素材（スラブ）とする。このスラブを、１１００～１２５０℃で１～２４時間加熱するか、あるいは加熱することなく鋳造まま直接、熱間圧延して熱延板とする。
　通常、熱延板は８００～１１００℃での連続焼鈍や６００～９００℃のバッチ焼鈍の熱延板焼鈍が施されるが、用途によっては熱延板焼鈍を省略しても良い。次いで、熱延板酸洗後、冷間圧延により冷延板とした後、焼鈍・酸洗を施して製品とする。
　冷間圧延は伸び性、曲げ性、プレス成形性および形状矯正の観点から５０％以上の圧下率で行うことが好ましい。
　冷延板の再結晶焼鈍は、一般的にはＪＩＳ　Ｇ　０２０３の表面仕上げ、Ｎｏ．２Ｂ仕上げ品の場合、良好な機械的性質を得ること、および酸洗性の面から８００～１１００℃で行うことが好ましい。また、より光沢を求めるためにＢＡ焼鈍（光輝焼鈍）を行っても良い。
　なお、冷間圧延後および加工後にさらに表面性状を向上させるために、研削や研磨等を施してもよい。
　以下、実施例に基づいて本発明をさらに詳しく説明する。
　表１に示す化学組成を有するステンレス鋼を５０ｋｇ、小型真空溶解炉にて溶製した。これらの鋼塊を、１１５０℃に加熱後、熱間圧延を施して３．５ｍｍ厚の熱延板とした。得られた熱延板に対して、圧延方向を長手として試験片（ＪＩＳ　Ｂ　７７２２　Ｖノッチ）を採取し、シャルピー衝撃試験を行った。次いで、上記により得られた熱延板は９００～１１００℃で１０分間焼鈍した後酸洗し、冷間圧延により板厚０．８ｍｍの冷延板とした。得られた冷延板に対して、大気雰囲気下において８５０～１１００℃で仕上げ焼鈍を行った後、フッ酸と硝酸の混合酸で酸洗した。
　以上により得られた冷延焼鈍酸洗板に対して、目視観察により表面を判定、引張試験および孔食電位測定を行った。引張試験は、圧延方向と平行にＪＩＳ　１３Ｂ号引張試験片を採取し、引張試験をＪＩＳ　Ｚ２２０１に準拠して、伸び（Ｅｌ）（破断延性）を測定した。孔食電位測定は、２０ｍｍ×２０ｍｍの試験片を採取し表面を６００番の研磨紙で研磨した後、１０ｍｍ×１０ｍｍの測定面を残してシール材で被覆し、３０℃の３．５質量％ＮａＣｌ溶液中で孔食電位を測定した。試験片の不動態化処理は行わなかったが、それ以外の測定方法はＪＩＳ　Ｇ　０５７７（２００５）に準拠した。
　また、上記により作製した各鋼種の冷延焼鈍酸洗板と０．８ｍｍ厚のＳＵＳ３０４（Ｃ：０．０７質量％、Ｎ：０．０５質量％、日本工業規格、ＪＩＳ　Ｇ　４３０５）を突合せてＴＩＧ溶接した。溶接条件は、溶接速度：６００ｍｍ／ｍｉｎ、溶接電圧：１０～１２Ｖ、溶接電流：７０～１２０Ａである。なお、表側は１５Ｌ／ｍｉｎのアルゴンガスを流してシールしたが、不十分なガスシールドにより溶融池に窒素が侵入する状況とするために、裏面はガスシールドを行わなかった。
　次いで、溶接ビードが長手中心線上に通るように６０ｍｍ×９０ｍｍの試験片を採取し、表面を６００番の研磨紙で研磨して端面を防水テープでシールして、塩水噴霧サイクル試験による耐食性試験を行った。塩水噴霧サイクル試験は、塩水噴霧（５％ＮａＣｌ、３５℃、噴霧２ｈ）→乾燥（６０℃、４ｈ、相対湿度４０％）→湿潤（５０℃、２ｈ、相対湿度≧９５％）を１サイクルとして、５サイクル行った。
　以上の評価を行い、それぞれの評価結果について以下のように判定した。
　熱延板シャルピー試験
　熱延板の２５℃におけるシャルピー衝撃値が５０Ｊ／ｃｍ２以上が合格、５０Ｊ／ｃｍ２未満が不合格と判定した。
　孔食電位
　母材の孔食電位が１２０ｍＶ以上が合格、１２０ｍＶ未満が不合格と判定した。
　塩水噴霧試験
　錆が生じた面積が２０％以下が合格、２０％超えが不合格と判定した。
　破断延性
　引張試験における破断伸びが２５％以上が合格、２５％未満が不合格と判定した。
　表面判定
　２０ｃｍ×４０ｃｍの冷延焼鈍酸洗板の表面を目視観察して、長さあるいは幅が５ｍｍ以上の表面欠陥（線状疵、白筋模様等）が３個以下の場合を合格、４個以上ある場合を不合格と判定した。
　以上により得られた結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２より、本発明の範囲を満たすＡ１～Ａ１４では、１２０ｍＶ以上の孔食電位を示すとともに、溶接部の鋭敏化および発錆はなく、母材・溶接部ともに所定の耐食性が得られたとともに、２５％以上の破断延性が得られ、表面欠陥も認められなかった。
　Ｃｒ量を本発明の範囲を超えて含有したＢ１は、熱延板において所定のシャルピー衝撃値を得ることができなかったため、以降の工程・試験は実施しなかった。また、Ｃｒ量が１３．８％で本発明の範囲を下回るＢ２では、孔食電位が１０８ｍＶと低いことに加え、塩水噴霧サイクル試験において溶接部から腐食が生じ、所定の溶接部耐食性を得ることができなかった。Ｎｂ量が本発明の範囲を上回るＢ３では、焼鈍後に未再結晶粒を含んだ不均一な金属組織となった結果、所定の破断延性が得られなかった。Ｔｉ量が本発明の範囲を上回るＢ４では粗大なＴｉ炭窒化物に起因した表面欠陥（スジ状疵）が発生した。
　一方、Ｔｉ、Ｎｂのいずれかが本発明の範囲を下回るＢ５、Ｂ６では、所定量のＶは含有しているがＴｉあるいはＮｂが不足したために（Ｔｉ、Ｖ）（Ｃ、Ｎ）および（Ｎｂ、Ｖ）（Ｃ、Ｎ）の析出量が不十分となり、所定の溶接部耐食性が得られなかった。Ｖ量が本発明の範囲を下回るＢ７では、Ｖの不足により（Ｔｉ、Ｖ）（Ｃ、Ｎ）および（Ｎｂ、Ｖ）（Ｃ、Ｎ）がほとんど析出せず、固溶Ｃ、Ｎを固定化しきれずに鋭敏化が生じ、所定の溶接部耐食性が得られなかった。
　同様に、Ｖ％／（Ｔｉ％＋０．５×Ｎｂ％）が本発明の範囲外であるＢ９～Ｂ１０は、良好な母材耐食性は得られたものの、（Ｔｉ、Ｖ）（Ｃ、Ｎ）および（Ｎｂ、Ｖ）(Ｃ、Ｎ)の析出量の不足、あるいは複合炭窒化物中のＶ濃度が過度に高くなった結果、固溶Ｃ、Ｎを析出物として十分に固定できずに鋭敏化が生じ、所定の溶接部耐食性が得られなかった。
　以上の結果から、本発明が提供する所定の溶接部耐食性を、優れた機械的性質ならびに表面美麗性を有しつつ得るためには、各元素の含有量、Ｖ％／（Ｔｉ％＋０．５×Ｎｂ％）が本発明の範囲内に適切に調整されている必要があることが確認された。
　本発明で得られるフェライト系ステンレス鋼は、溶接によって構造体の作製が行われる用途、例えば、マフラー等の自動車排気系材料、建具や換気口、ダクト等の建築用材料、電気機器、厨房製品等への適用に好適である。

Claims (3)

  1. 　質量％で、Ｃ：０．００３％以上０．０１４％以下、Ｎ：０．００５％以上０．０１６％以下、Ｃ％＋Ｎ％：０．０２３％以下、Ｓｉ：０．０１％以上０．９０％以下、Ｍｎ：０．０１％以上０．５０％以下、Ｐ：０．０２０％以上０．０４０％以下、Ｓ：０．００８％以下、Ａｌ：０．００１％以上０．０９０％以下、Ｃｒ：１４．５％以上２３．０％以下、Ｎｉ：０．１０％以上０．６０％以下、Ｖ：０．０１０％以上０．０４０％以下を含有し、
    　更に、Ｔｉ：０．１５％以上０．３４％以下、Ｔｉ％＋Ｎｂ％≦０．７０およびＶ％／（Ｔｉ％＋０．５×Ｎｂ％)：０．０５～０．２０を満足する範囲で、Ｔｉを含有又はＴｉ及びＮｂを含有する場合、およびＮｂ：０．３５％以上０．６０％以下、Ｔｉ％＋Ｎｂ％≦０．７０およびＶ％／（Ｔｉ％＋０．５×Ｎｂ％)：０．０５～０．２０を満足する範囲でＮｂを含有又はＮｂ及びＴｉを含有する場合の少なくとも一方を満足し、
    　残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とするフェライト系ステンレス鋼。なお、前記Ｃ％、前記Ｎ％、前記Ｔｉ％、前記Ｎｂ％、前記Ｖ％はそれぞれＴｉ、Ｎｂ、Ｖの含有量（質量％）を表す。
  2. 　質量％で、さらに、Ｃｕ：０．０１％以上０．８０％以下、Ｍｏ：０．０１％以上１．６５％以下の１種または２種を含有することを特徴とする請求項１に記載のフェライト系ステンレス鋼。
  3. 　質量％で、さらに、Ｚｒ：０．０１％以上０．２０％以下、ＲＥＭ：０．００１％以上０．１００％以下、Ｃｏ：０．０１％以上０．２０％以下、Ｂ：０．０００２％以上０．０００９％以下、Ｍｇ：０．０００２％以上０．００１０％以下、Ｃａ：０．０００５％以上０．００２０％以下のうちから選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフェライト系ステンレス鋼。
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