(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳＵＳ３０４との突合せ溶接に用いるフェライト系ステンレス鋼板であって、
質量％で、
Ｃ：０．０２０％以下、
Ｓｉ：０．０５〜１．００％、
Ｍｎ：０．０５〜１．００％、
Ｐ：０．０４０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ａｌ：０．００１〜０．１５０％、
Ｃｒ：２０．０〜２３．０％、
Ｎｉ：１．６０〜３．００％、
Ｎｂ：０．４０〜１．００％、および
Ｎ：０．０２０％以下
を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する、フェライト系ステンレス鋼板。
【請求項２】
さらに、質量％で、
Ｃｕ：０．０１〜０．８０％、
Ｃｏ：０．０１〜０．５０％、
Ｍｏ：０．０１〜１．００％、および
Ｗ：０．０１〜０．５０％
のうちから選ばれた１種または２種以上を含有する、請求項１に記載のフェライト系ステンレス鋼板。
【請求項３】
さらに、質量％で、
Ｔｉ：０．０１〜０．８０％、
Ｖ：０．０１〜０．８０％、および
Ｚｒ：０．０１〜０．８０％
のうちから選ばれた１種または２種以上を含有する、請求項１または２に記載のフェライト系ステンレス鋼板。
【請求項４】
さらに、質量％で、
Ｂ：０．０００３〜０．００３０％、
Ｍｇ：０．０００５〜０．０１００％、
Ｃａ：０．０００３〜０．００３０％、
Ｙ：０．００１〜０．２０％、および
ＲＥＭ（希土類金属）：０．００１〜０．１０％
のうちから選ばれた１種または２種以上を含有する、請求項１〜３のいずれかに記載のフェライト系ステンレス鋼板。
【請求項５】
さらに、質量％で、
Ｓｎ：０．００１〜０．５０％、および
Ｓｂ：０．００１〜０．５０％
のうちから選ばれた１種または２種を含有する、請求項１〜４のいずれかに記載のフェライト系ステンレス鋼板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明のフェライト系ステンレス鋼板は、優れた耐食性を有し、かつ、オーステナイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ３０４（１８質量％Ｃｒ−８質量％Ｎｉ鋼）との突合せ溶接部の耐食性に優れる。
【背景技術】
【０００２】
フェライト系ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ４３０（１６質量％Ｃｒ鋼））は、オーステナイト系ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３０４）と比較して安価であることから、厨房器具を始めとした様々な用途へ適用されている。しかしながら、ＳＵＳ４３０同士を溶接した場合には、鋭敏化と呼ばれる現象が起こり、溶接部の耐食性が大きく劣化するという問題があった。【０００３】
上述した鋭敏化現象は、以下の機構にて発生することが知られている。溶接によって形成される溶接ビード部中においては、Ｃｒ炭窒化物が析出・成長する。Ｃｒ炭窒化物の成長のために、比較的Ｃｒの拡散が容易な結晶粒界からＣｒが供給される。この供給に対して、結晶粒内から結晶粒界へのＣｒの拡散は遅く、これによりクロム欠乏層と呼ばれる、局所的にＣｒ含有量が低下して耐食性が劣化した領域が結晶粒界に形成される。【０００４】
この問題を解決するために、ＶＯＤ（Ｖａｃｕｕｍ  Ｏｘｙｇｅｎ  Ｄｅｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎ）法に代表される精錬技術を用いて低炭素化および低窒素化するとともに、ＴｉやＮｂに代表される安定化元素と呼ばれる元素を含有することにより鋭敏化が起こりにくいフェライト系ステンレス鋼が開発された。安定化元素は、ＣやＮとの親和力が高いため、Ｃｒに優先して炭窒化物として析出し、鋭敏化を誘発するＣｒ炭窒化物の析出や成長を抑制している。代表的なものとして、ＳＵＳ４３０ＬＸ（１６質量％Ｃｒ−０．２質量％Ｔｉ）、ＳＵＳ４３０Ｊ１Ｌ（１９質量％Ｃｒ−０．５質量％Ｃｕ−０．４質量％Ｎｂ）、ＳＵＳ４３６Ｌ（１８質量％Ｃｒ−１．０質量％Ｍｏ−０．３質量％Ｔｉ）、ＳＵＳ４４３Ｊ１（２１質量％Ｃｒ−０．４質量％Ｃｕ−０．３質量％Ｔｉ）などがあり、自動車部品などに広く用いられている。【０００５】
しかしながら、上述した各種のフェライト系ステンレス鋼においても、オーステナイト系ステンレス鋼と溶接をした場合は、鋭敏化が起こることがあるという問題がある。これは、オーステナイト系ステンレス鋼の炭素および窒素の含有量が多いため、溶接時に形成される溶融池中に、オーステナイト系ステンレス鋼側から多量のＣやＮが溶け込み、溶融部のＣ含有量およびＮ含有量が多くなり、さらに溶接ビードにおいてはフェライト系ステンレス鋼に含まれる安定化元素の濃度がオーステナイト系ステンレス鋼の溶け込みにより薄まることで、十分にＣｒ炭窒化物の析出を抑制できないためである。【０００６】
溶接条件を適正化することで、フェライト系ステンレス鋼とオーステナイト系ステンレス鋼との溶接部の鋭敏化を防止できることが知られている。これは、主にオーステナイト系ステンレス鋼の溶接ビード部への溶込率を制御するものである。すなわち、溶接ビード部の化学成分は、溶接で溶着する二種の鋼の鋼成分の混ざり合いによって決まるが、この混ざり合いにおけるオーステナイト系ステンレス鋼側の割合（オーステナイト系ステンレス鋼の溶込率）を適正化することで、鋭敏化を防止することができる。しかしながら、実際の溶接施工においては、溶込率を常に適正に制御することは困難である。【０００７】
ステンレス鋼を用いる部品や製品は、複数のステンレス鋼板を用いて作製された部材を接合して製造されることが多い。近年、部品や製品の低価格化を目的として、一部の部材をオーステナイト系ステンレス鋼からフェライト系ステンレス鋼に置き換える動きが加速している。その動きの中において、優れた耐食性を有し、かつ、オーステナイト系ステンレス鋼と突合せ溶接した場合にも、耐食性が劣化しない、すなわち鋭敏化が発生しないフェライト系ステンレス鋼が求められている。そこで、オーステナイト系ステンレス鋼の中でも最も一般的に用いられているＳＵＳ３０４と突合せ溶接した場合にも耐食性が劣化しないフェライト系ステンレス鋼の開発を目指した。【０００８】
オーステナイト系ステンレス鋼との溶接においても鋭敏化が起こりにくいフェライト系ステンレス鋼は、例えば、特許文献１および２に開示されている。【０００９】
特許文献１には、質量％で、Ｃ：０．０２％以下、Ｓｉ：３％以下、Ｍｎ：１％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｎｉ：３％以下、Ｃｒ：１８〜２６％、Ｍｏ：０．３〜２％、Ｎｂ：０．１〜０．６％、Ｎ：０．０２５％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、「ａ値＝Ｃｒ％＋Ｍｏ％＋１．５（Ｓｉ％）＋０．５（Ｎｂ％）＋０．９（Ｍｎ％）＋１．５（Ｎｉ％）」式で示されるａ値が２３以上になるように組成が調製されたことを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼との溶接部の耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼が開示されている。【００１０】
特許文献２には、質量％で、Ｃ：０．０３０％以下、Ｎ：０．０３０％以下、（Ｃ＋Ｎ）：０．０５０％以下、Ｓｉ：０．１５〜０．６０％、Ｍｎ：０．５０％以下、Ａｌ：０．０１０％以下、Ｃｒ：２０．５〜２２．５％、Ｃｕ：０．０３〜１．００％、Ｎｉ：０．１０〜１．５０％、Ｎｂ：０．３０〜０．７０％、Ｐ：０．０４０％以下およびＳ：０．０１０％以下を含有し、かつこれらの成分が、「Ｎｂ／（Ｃ＋Ｎ＋０．０６）≧４」の関係を満足し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする、オーステナイト系ステンレス鋼との異材溶接部の耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼板が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１０−２０２９１６号公報
【特許文献２】特開２００８−１７９８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１に開示された技術は、ＳＵＳ３１６Ｌとの溶接を対象としたものである。本発明者らは、特許文献１に記載された手法にて複数の鋼板を作製し、ＳＵＳ３０４とのＴＩＧ突合せ溶接をＳＵＳ３０４の溶込率が２０〜８０％となる条件で実施したが、一部の鋼板の溶接部には鋭敏化が認められた。すなわち、特許文献１に開示された技術では、ＳＵＳ３０４との溶接を行う場合に、鋭敏化を防止するには不十分である。【００１３】
特許文献２に開示された技術では、ＳＵＳ３０４との突合せ溶接が検討されている。しかしながら、溶接ビード部におけるＳＵＳ３０４の溶込率について検討が不足している。本発明者らは、特許文献２に記載された手法にて複数の鋼板を作製し、ＳＵＳ３０４とのＴＩＧ突合せ溶接をＳＵＳ３０４の溶込率が２０〜８０％となる条件で実施したが、ＳＵＳ３０４の溶込率によっては、一部の鋼板の溶接部に鋭敏化が認められる場合があった。【００１４】
本発明は、上記問題点に鑑み開発されたものであって、耐食性に優れ、かつ、ＳＵＳ３０４と突合せ溶接を行った場合の溶接ビード部の耐食性をより向上させることができるフェライト系ステンレス鋼板を提供することを目的としている。【００１５】
ここで、本発明において、「耐食性に優れる」とは、鋼板を６００番のエメリー研磨紙で研磨し、７．０質量％ＮａＣｌ水溶液の噴霧（２時間、３５℃、９８％ＲＨ）、乾燥（４時間、６０℃、３０％ＲＨ）、湿潤（２時間、４０℃、９５％ＲＨ）を１サイクルとして、５０サイクルの腐食試験を行った結果、銹面積率が２０％以下であることを指す。
また、本発明において、「ＳＵＳ３０４と突合せ溶接を行った場合の溶接ビード部の耐食性をより向上させることができる」とは、板厚が１．０ｍｍの場合に、ＳＵＳ３０４の溶込率が１０％以上３０％未満、３０％以上５０％未満、５０％以上７０％未満、７０％以上９０％未満の４条件で、同じ板厚（板厚１．０ｍｍ）のＳＵＳ３０４との突合せ溶接（ＴＩＧ溶接で、条件は溶接電流７０Ａ、溶接電圧１１Ｖ、溶接速度４０ｃｍ／ｍｉｎ、シールドガス：アルゴン、トーチ側は１５Ｌ／ｍｉｎ、裏面側は１０Ｌ／ｍｉｎとする。）を行い、１２サイクルの上記腐食試験を行った結果、いずれの溶け込み率においても溶接ビード部に占める銹面積率が５％以下であることを指す。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者らは、上記の課題に対し、耐食性に優れ、かつ、ＳＵＳ３０４と突合せ溶接を行った場合の溶接ビード部の耐食性をより向上させることができるフェライト系ステンレス鋼板を検討した。その結果、以下の知見を得た。
Ｃ含有量を０．０２０％以下とし、かつ、Ｎ含有量を０．０２０％以下とし、かつ、Ｃｒ含有量を２０．０％以上２３．０％以下とし、かつ、Ｎｉ含有量を１．６０％以上３．００％以下とし、かつ、Ｎｂ含有量を０．４０％以上１．００％以下とすることで、耐食性に優れるとともに、ＳＵＳ３０４と突合せ溶接を行った場合の溶接ビード部の耐食性をより向上させることができることを知見した。【００１７】
その機構は以下のように考えられる。
フェライト系ステンレス鋼板とＳＵＳ３０４を、ＳＵＳ３０４の溶込率が低い条件で溶接した場合には、溶接ビード部はフェライト単相組織となる。この状態においては、フェライト系ステンレス鋼板中に十分量のＮｂを含有させ、さらにフェライト系ステンレス鋼板中のＣやＮの量を十分に低減することで、溶接ビード部に含まれるＣおよびＮがＮｂ炭窒化物として析出する。これにより、溶接ビード部中において、Ｃｒ炭窒化物の生成が抑制されて、鋭敏化が抑制される。
一方、フェライト系ステンレス鋼板とＳＵＳ３０４を、ＳＵＳ３０４の溶込率が高い条件で溶接した場合には、溶接ビード部はオーステナイト単相組織となる。この状態においては、溶接ビード部に含まれるＣおよびＮは鋼中に固溶する。これにより、溶接ビード部中において、Ｃｒ炭窒化物の生成が抑制されて、鋭敏化が抑制される。なお、上述したＣおよびＮが鋼中へ固溶するのは、フェライト相と比較して、オーステナイト相には、ＣやＮが多く固溶するためである。【００１８】
また、上述した２つの溶接条件の中間の条件においては、溶接ビード部はフェライト−オーステナイト二相組織となる。この状態の溶接ビード部は、ＳＵＳ３０４から溶け込んだＣやＮを多量に含有し、さらに、それらを固溶するオーステナイト相を十分には有していないため、従来鋼では鋭敏化が起こりやすい。フェライト系ステンレス鋼板中にＮｂを含有する場合、溶接ビード部中において、Ｎｂが炭窒化物として析出して、フェライト相中のＣやＮの一部を固着することができる。しかしながら、Ｎｂは溶接ビード部中のオーステナイト相の生成を抑制するため、フェライト相中のＣやＮの量を増大させる。このため、フェライト系ステンレス鋼板中のＮｂ含有量を増大させるだけでは、溶接ビード部がフェライト−オーステナイト二相組織となる溶接条件での鋭敏化を防止できない。【００１９】
これに対し、フェライト系ステンレス鋼中に適切な量のＮｉを含有させることにより、溶接ビードがフェライト−オーステナイト二相組織となる溶接条件でも鋭敏化を防止することができる。これは次の機構による。まず、適切な量のＮｉを含有することにより、溶接ビード部中のオーステナイト相生成が促進される。これにより、溶接ビード部中のオーステナイト相中に固溶するＣおよびＮの量が増大する。このことは、溶接ビード部中のフェライト相中のＣやＮの量が減少することを意味する。このようにして量が減少したフェライト相中のＣやＮは、その殆どがＮｂとともに炭窒化物として析出し、Ｃｒ炭窒化物の生成が抑制されて、鋭敏化が抑制される。【００２０】
これにより、溶接ビード部がフェライト単相組織である場合、フェライト−オーステナイト二相組織である場合、そして、オーステナイト単相組織である場合のいずれにおいても、鋭敏化が防止される。すなわち、ＳＵＳ３０４と突合せ溶接を行った場合の溶接ビード部の耐食性をより向上させることができる。【００２１】
本発明は、上記の知見に立脚するものであり、その要旨構成は次のとおりである。
［１］質量％で、Ｃ：０．０２０％以下、Ｓｉ：０．０５〜１．００％、Ｍｎ：０．０５〜１．００％、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ａｌ：０．００１〜０．１５０％、Ｃｒ：２０．０〜２３．０％、Ｎｉ：１．６０〜３．００％、Ｎｂ：０．４０〜１．００％、およびＮ：０．０２０％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する、フェライト系ステンレス鋼板。
［２］さらに、質量％で、Ｃｕ：０．０１〜０．８０％、Ｃｏ：０．０１〜０．５０％、Ｍｏ：０．０１〜１．００％、およびＷ：０．０１〜０．５０％のうちから選ばれた１種または２種以上を含有する、前記［１］に記載のフェライト系ステンレス鋼板。
［３］さらに、質量％で、Ｔｉ：０．０１〜０．８０％、Ｖ：０．０１〜０．８０％、およびＺｒ：０．０１〜０．８０％のうちから選ばれた１種または２種以上を含有する、前記［１］または［２］に記載のフェライト系ステンレス鋼板。
［４］さらに、質量％で、Ｂ：０．０００３〜０．００３０％、Ｍｇ：０．０００５〜０．０１００％、Ｃａ：０．０００３〜０．００３０％、Ｙ：０．００１〜０．２０％、およびＲＥＭ（希土類金属）：０．００１〜０．１０％のうちから選ばれた１種または２種以上を含有する、前記［１］〜［３］のいずれかに記載のフェライト系ステンレス鋼板。
［５］さらに、質量％で、Ｓｎ：０．００１〜０．５０％、およびＳｂ：０．００１〜０．５０％のうちから選ばれた１種または２種を含有する、前記［１］〜［４］のいずれかに記載のフェライト系ステンレス鋼板。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、耐食性に優れ、かつ、ＳＵＳ３０４と突合せ溶接を行った場合の溶接ビード部の耐食性をより向上させることができる。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を具体的に説明する。
本発明のフェライト系ステンレス鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０２０％以下、Ｓｉ：０．０５〜１．００％、Ｍｎ：０．０５〜１．００％、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ａｌ：０．００１〜０．１５０％、Ｃｒ：２０．０〜２３．０％、Ｎｉ：１．６０〜３．００％、Ｎｂ：０．４０〜１．００％、およびＮ：０．０２０％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、耐食性に優れ、かつ、ＳＵＳ３０４と突合せ溶接を行った場合の溶接ビード部の耐食性をより向上させることができる。
【００２４】
まず、本発明で成分組成を上記の範囲に限定した理由について説明する。なお、鋼板の成分を示す％については、特に断らない限り質量％を意味する。
【００２５】
Ｃ：０．０２０％以下
Ｃは、鋼の強度を高めるのに有効な元素である。その効果はＣ含有量を０．００３％以上にすることで得られるため、Ｃ含有量は０．００３％以上が好ましい。しかし、Ｃ含有量が０．０２０％を超えると、耐食性および加工性が著しく低下するとともに、ＳＵＳ３０４との溶接を行った場合、溶接ビード部で鋭敏化が起こる。よって、Ｃ含有量は０．０２０％以下とする。Ｃ含有量は、より好ましくは０．００４％以上であり、さらに好ましくは０．００５％以上である。また、Ｃ含有量は、好ましくは０．０１６％以下であり、より好ましくは０．０１２％以下である。
【００２６】
Ｓｉ：０．０５〜１．００％
Ｓｉは、溶接部の耐食性を高めるのに有効なだけでなく、ＳＵＳ３０４との溶接を行った場合、溶接ビード部に生成するオーステナイト相中にＣを濃縮させ鋭敏化を抑制する効果がある。しかし、Ｓｉ含有量が１．００％を超えると、ＳＵＳ３０４との溶接を行った場合、溶接ビード部でのオーステナイト相の生成が抑制されて鋭敏化が起こりやすくなる。よって、Ｓｉ含有量は０．０５〜１．００％とする。Ｓｉ含有量は、より好ましくは０．０８％以上である。また、Ｓｉ含有量は、好ましくは０．５０％以下であり、より好ましくは０．１８％以下である。
【００２７】
Ｍｎ：０．０５〜１．００％
Ｍｎには、脱酸作用がある。この効果は、Ｍｎ含有量を０．０５％以上にすることで得られる。また、ＳＵＳ３０４との溶接を行った場合、溶接ビード部でのオーステナイト相の生成を促進させて鋭敏化を抑制する効果がある。一方、Ｍｎ含有量が１．００％を超えると、ＭｎＳの析出および粗大化を促して耐食性の低下が起こる。よって、Ｍｎ含有量は０．０５〜１．００％とする。Ｍｎ含有量は、好ましくは０．１０％以上であり、より好ましくは０．１５％以上である。また、Ｍｎ含有量は、好ましくは０．３０％未満であり、より好ましくは０．２５％以下である。
【００２８】
Ｐ：０．０４０％以下
Ｐは耐食性を低下させる元素である。また、Ｐは結晶粒界に偏析することで熱間加工性を低下させる。そのため、Ｐ含有量は可能な限り少ないほうが望ましく、０．０４０％以下とする。好ましくは、Ｐ含有量は０．０３０％以下である。
【００２９】
Ｓ：０．０３０％以下
ＳはＭｎと析出物ＭｎＳを形成する。このＭｎＳは腐食の起点となり、耐食性の低下が起こる。よって、Ｓ含有量は少ないほうが望ましく、０．０３０％以下とする。好ましくは、Ｓ含有量は０．０２０％以下である。
【００３０】
Ａｌ：０．００１〜０．１５０％
Ａｌは、脱酸のために有効な元素である。この効果は、Ａｌ含有量を０．００１％以上にすることで得られる。一方、Ａｌ含有量が０．１５０％を超えると、ＳＵＳ３０４との溶接を行った場合、溶接ビード部でオーステナイト相の生成を抑制して鋭敏化を起こしやすくなる。よって、Ａｌ含有量は０．００１〜０．１５０％とする。Ａｌ含有量は、好ましくは０．００５％以上であり、より好ましくは０．０１０％以上である。また、Ａｌ含有量は、好ましくは０．１００％以下であり、より好ましくは０．０５０％以下である。
【００３１】
Ｃｒ：２０．０〜２３．０％
Ｃｒは、表面に不働態皮膜を形成して耐食性を高める元素である。Ｃｒ含有量が２０．０％未満では、十分な耐食性が得られない。一方、Ｃｒはオーステナイト相の生成を抑制するため、Ｃｒ含有量が２３．０％を超えると、ＳＵＳ３０４との溶接を行った場合、鋭敏化が起こりやすくなる。よって、Ｃｒ含有量は２０．０〜２３．０％とする。Ｃｒ含有量は、好ましくは２０．５％以上であり、より好ましくは２１．０％以上である。また、Ｃｒ含有量は、好ましくは２２．５％以下であり、より好ましくは２２．０％以下である。
【００３２】
Ｎｉ：１．６０〜３．００％
Ｎｉは、ＳＵＳ３０４と溶接を行った場合に、鋭敏化を抑制する効果を有する。これは、Ｎｉが溶接ビード部中のオーステナイト相の生成を促進することによる。生成したオーステナイト相中には、ＣやＮが多く固溶する。このため、オーステナイト相の生成促進により、フェライト相中のＣやＮの析出が抑制され、鋭敏化が抑制される。この効果は、Ｎｉ含有量を１．６０％以上とすることで得られる。一方、Ｎｉ含有量が３．００％を超えると、鋼が硬質化し、加工性が低下する。さらに、鋼板の組織中に微量のオーステナイト相が生成し、そのオーステナイト相中のＣｒ量が低下して耐食性が低下する。よって、Ｎｉ含有量は１．６０〜３．００％とする。Ｎｉ含有量は、好ましくは１．７０％以上であり、より好ましくは１．８０％以上である。また、Ｎｉ含有量は、好ましくは２．６０％以下であり、より好ましくは２．４０％以下である。
【００３３】
Ｎｂ：０．４０〜１．００％
Ｎｂは、ＳＵＳ３０４との溶接を行った場合、溶接ビード部においてＣ、Ｎを固定し、Ｃｒ炭窒化物による鋭敏化を防ぐ元素である。その効果は、Ｎｂ含有量を０．４０％以上とすることで得られる。一方、Ｎｂ含有量が１．００％超となると、Ｎｂ炭窒化物が過度に析出し、これが腐食の起点となることで、鋼自体の耐食性を低下させる。さらに、ＳＵＳ３０４と溶接を行った場合に、鋭敏化が発生しやすくなる。これは、溶接ビード部中において、Ｎｂがオーステナイト相の生成を抑制することによる。よって、Ｎｂ含有量は０．４０〜１．００％とする。Ｎｂ含有量は、好ましくは０．５０％以上であり、より好ましくは０．６０％以上である。また、Ｎｂ含有量は、好ましくは０．８０％以下であり、より好ましくは０．７５％以下である。
【００３４】
Ｎ：０．０２０％以下
Ｎは、鋼中に不可避的に混入する元素である。しかし、Ｎ含有量が０．０２０％を超えると、耐食性および加工性が著しく低下するとともに、ＳＵＳ３０４との溶接を行った場合、溶接ビード部の鋭敏化が起こる。よって、Ｎ含有量は０．０２０％以下とする。好ましくは、Ｎ含有量は０．０１６％以下である。より好ましくは、Ｎ含有量は０．０１２％以下である。
【００３５】
以上の成分以外の残部はＦｅおよび不可避的不純物である。ここで言う不可避的不純物の代表例には、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂなどが挙げられる。これらの元素については、これらの元素のうちの１種または２種以上を合計で０．３％以下の範囲で含むことができる。
【００３６】
本発明では上述した基本成分の他にも、Ｃｕ：０．０１〜０．８０％、Ｃｏ：０．０１〜０．５０％、Ｍｏ：０．０１〜１．００％、およびＷ：０．０１〜０．５０％のうちから選ばれた１種または２種以上を含有してもよい。また、本発明では、Ｔｉ：０．０１〜０．８０％、Ｖ：０．０１〜０．８０％、およびＺｒ：０．０１〜０．８０％のうちから選ばれた１種または２種以上を含有してもよい。また、本発明では、Ｂ：０．０００３〜０．００３０％、Ｍｇ：０．０００５〜０．０１００％、Ｃａ：０．０００３〜０．００３０％、Ｙ：０．００１〜０．２０％、およびＲＥＭ（希土類金属）：０．００１〜０．１０％のうちから選ばれた１種または２種以上を含有してもよい。また、本発明では、Ｓｎ：０．００１〜０．５０％、およびＳｂ：０．００１〜０．５０％のうちから選ばれた１種または２種を含有してもよい。
【００３７】
Ｃｕ：０．０１〜０．８０％
Ｃｕは不働態皮膜を強化し、耐食性を向上させる元素である。一方、過剰にＣｕを含有するとε−Ｃｕが析出しやすくなり、耐食性が低下する。そのため、Ｃｕを含有する場合は、Ｃｕ含有量を０．０１〜０．８０％とすることが好ましい。Ｃｕ含有量は、より好ましくは０．３０％以上であり、さらに好ましくは０．４０％以上である。また、Ｃｕ含有量は、より好ましくは０．５０％以下であり、さらに好ましくは０．４５％以下である。
【００３８】
Ｃｏ：０．０１〜０．５０％
Ｃｏは、ステンレス鋼の耐隙間腐食性を向上させる元素である。一方、過剰にＣｏを含有すると溶接部の加工性が低下する。そのため、Ｃｏを含有する場合は、Ｃｏ含有量は０．０１〜０．５０％とすることが好ましい。Ｃｏ含有量は、より好ましくは０．０３％以上であり、さらに好ましくは０．０５％以上である。また、Ｃｏ含有量は、より好ましくは０．３０％以下であり、さらに好ましくは０．１０％以下である。
【００３９】
Ｍｏ：０．０１〜１．００％
Ｍｏには、ステンレス鋼の耐隙間腐食性を向上させる効果がある。一方、過剰にＭｏを含有すると、ＳＵＳ３０４との溶接を行った場合、溶接ビード部でオーステナイト相の生成を抑制されて鋭敏化が起こりやすくなる。そのため、Ｍｏを含有する場合は、Ｍｏ含有量を０．０１〜１．００％とすることが好ましい。Ｍｏ含有量は、より好ましくは０．０３％以上であり、さらに好ましくは０．０５％以上である。また、Ｍｏ含有量は、より好ましくは０．５０％以下であり、さらに好ましくは０．３０％以下である。
【００４０】
Ｗ：０．０１〜０．５０％
Ｗは、ステンレス鋼の耐隙間腐食性を向上させる元素である。一方、過剰にＷを含有すると、溶接部の加工性が低下する。そのため、Ｗを含有する場合は、Ｗ含有量を０．０１〜０．５０％とすることが好ましい。Ｗ含有量は、より好ましくは０．０３％以上であり、さらに好ましくは０．０５％以上である。また、Ｗ含有量は、より好ましくは０．３０％以下であり、さらに好ましくは０．１０％以下である。
【００４１】
Ｔｉ：０．０１〜０．８０％
Ｔｉは、Ｎｂと同様に、Ｃ、Ｎを固定し、鋭敏化を防ぐ元素である。一方、過剰にＴｉを含有すると溶接ビードに酸化物が生成して溶接性が低下する。そのため、Ｔｉを含有する場合は、Ｔｉ含有量を０．０１〜０．８０％とすることが好ましい。Ｔｉ含有量は、より好ましくは０．０２％以上であり、さらに好ましくは０．０３％以上である。また、Ｔｉ含有量は、より好ましくは０．１０％以下であり、さらに好ましくは０．０５％以下である。
【００４２】
Ｖ：０．０１〜０．８０％
Ｖは、Ｎｂと同様に、Ｃ、Ｎを固定し、鋭敏化を防ぐ元素である。一方、過剰にＶを含有すると溶接高温割れが生じ、また、溶接部の靱性が低下する。そのため、Ｖを含有する場合は、Ｖ含有量を０．０１〜０．８０％とすることが好ましい。Ｖ含有量は、より好ましくは０．０２％以上であり、さらに好ましくは０．０３％以上である。また、Ｖ含有量は、より好ましくは０．１０％以下であり、さらに好ましくは０．０５％以下である。
【００４３】
Ｚｒ：０．０１〜０．８０％
Ｚｒは、Ｎｂと同様に、Ｃ、Ｎを固定し、鋭敏化を防ぐ元素である。一方、過剰にＺｒを含有すると溶接ビード部に酸化物が生成して溶接性が低下する。そのため、Ｚｒを含有する場合は、Ｚｒ含有量を０．０１〜０．８０％とすることが好ましい。Ｚｒ含有量は、より好ましくは０．０２％以上であり、さらに好ましくは０．０３％以上である。また、Ｚｒ含有量は、より好ましくは０．１０％以下であり、さらに好ましくは０．０５％以下である。
【００４４】
Ｂ：０．０００３〜０．００３０％
Ｂには、溶接部の強度を向上させる効果がある。一方、過剰にＢを含有すると溶接部の靱性が低下する。そのため、Ｂを含有する場合は、Ｂ含有量を０．０００３〜０．００３０％とすることが好ましい。Ｂ含有量は、より好ましくは０．００１０％以上である。また、Ｂ含有量は、より好ましくは０．００２５％以下である。
【００４５】
Ｍｇ：０．０００５〜０．０１００％
Ｍｇは、溶鋼中でＡｌとともにＭｇ酸化物を形成し脱酸剤として作用する。一方、過剰にＭｇを含有すると溶接ビード部に酸化物が生成して溶接性が低下する。そのため、Ｍｇを含有する場合は、Ｍｇ含有量を０．０００５〜０．０１００％とすることが好ましい。Ｍｇ含有量は、より好ましくは０．００１０％以上である。また、Ｍｇ含有量は、より好ましくは０．００５０％以下であり、さらに好ましくは０．００３０％以下である。
【００４６】
Ｃａ：０．０００３〜０．００３０％
Ｃａは、溶鋼中で酸化物を形成し脱酸剤として作用する。しかし、過剰にＣａを含有すると溶接ビード部に酸化物が生成して溶接性が低下する。そのため、Ｃａを含有する場合は、Ｃａ含有量を０．０００３〜０．００３０％とすることが好ましい。Ｃａ含有量は、より好ましくは０．０００５％以上であり、さらに好ましくは０．０００７％以上である。また、Ｃａ含有量は、より好ましくは０．００２５％以下であり、さらに好ましくは０．００１５％以下である。
【００４７】
Ｙ：０．００１〜０．２０％
Ｙは、溶鋼の粘度減少を減少させ、清浄度を向上させる元素である。一方、過剰にＹを含有すると、溶接部の加工性が低下する。そのため、Ｙを含有する場合は、Ｙ含有量を０．００１〜０．２０％とすることが好ましい。Ｙ含有量は、より好ましくは０．１０％以下である。
【００４８】
ＲＥＭ（希土類金属;Rare Earth Metals）：０．００１〜０．１０％
ＲＥＭ（希土類金属：Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄなどの原子番号５７〜７１の元素）は、溶鋼の粘度を減少させ、清浄度を向上させる元素である。一方、ＲＥＭを過剰に含有すると、溶接部の加工性が低下する。そのため、ＲＥＭを含有する場合は、ＲＥＭ含有量を０．００１〜０．１０％とすることが好ましい。ＲＥＭ含有量は、より好ましくは０．００５％以上である。また、ＲＥＭ含有量は、より好ましくは０．０５％以下である。
【００４９】
Ｓｎ：０．００１〜０．５０％
Ｓｎは、圧延時における変形帯生成の促進による加工肌荒れ抑制に効果的である。一方、過剰にＳｎを含有すると、溶接部の加工性が低下する。そのため、Ｓｎを含有する場合は、Ｓｎ含有量を０．００１〜０．５０％とすることが好ましい。Ｓｎ含有量は、より好ましくは０．００３％以上である。また、Ｓｎ含有量は、より好ましくは０．２０％以下である。
【００５０】
Ｓｂ：０．００１〜０．５０％
Ｓｂは、Ｓｎと同様に、圧延時における変形帯生成の促進による加工肌荒れ抑制に効果的である。一方、過剰にＳｂを含有すると、溶接部の加工性が低下する。そのため、Ｓｂを含有する場合は、Ｓｂ含有量を０．００１〜０．５０％とすることが好ましい。Ｓｂ含有量は、より好ましくは０．００３％以上である。また、Ｓｂ含有量は、より好ましくは０．２０％以下である。
【００５１】
次に、本発明のフェライト系ステンレス鋼板の好適な製造方法について説明する。上記した成分組成を有する鋼を、転炉、電気炉、真空溶解炉等の公知の方法で溶製し、さらにＶＯＤ法にて二次精錬を行う。その後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。この鋼素材を１２００〜１２５０℃の温度に加熱後、仕上げ温度を７００〜１０００℃とし、板厚が２．０〜６．０ｍｍになるように熱間圧延する。こうして作製した熱延板を１０００〜１１００℃の温度で焼鈍し酸洗を行い、次に、冷間圧延を行い、９５０〜１０５０℃の温度で冷延板焼鈍を行う。冷延板焼鈍後には酸洗を行い、スケールを除去する。スケールを除去した冷延板にはスキンパス圧延を行ってもよい。
また、本発明の鋼板は、上記のような冷延板製品のみに限らず、熱延板製品としても有効である。
【実施例】
【００５２】
表１に示す組成を有するステンレス鋼を１００ｋｇ鋼塊に溶製した後、１２００℃の温度に加熱して熱間圧延を行って板厚３．０ｍｍの熱延板を得た。その後、Ｎｏ．５４以外は大気雰囲気中で１０００℃で５分の焼鈍を行い、ショットブラストを施した後、硫酸溶液で酸洗を行い、続いてフッ酸と硝酸の混合溶液で酸洗を行った。この焼鈍酸洗板を冷間圧延で板厚１．０ｍｍとし、大気雰囲気中で１０００℃で１分の焼鈍を行い、硫酸ナトリウム溶液中にて電解酸洗を行った後、フッ酸と硝酸の混合溶液に浸漬して酸洗し、試験Ｎｏ．１〜５３、５５、５６のフェライト系ステンレス鋼冷延焼鈍酸洗板を製造した。
試験Ｎｏ．５４はＳＵＳ３０４相当鋼である。試験Ｎｏ．５４のＳＵＳ３０４相当鋼の冷延焼鈍酸洗板は、熱延板の焼鈍を１１５０℃で５分、酸洗後の焼鈍酸洗板の焼鈍を１０５０℃で１分としたこと以外は、上記と同様にして製造した。【００５３】
（１）鋼板の耐食性
以上の製造条件で得られた試験Ｎｏ．１〜５３、５５、５６のフェライト系ステンレス鋼冷延焼鈍酸洗板を、せん断加工により長さ８０ｍｍ×幅６０ｍｍに切出した。切り出し後、６００番のエメリー研磨紙で長さ方向に研磨目が入るように研磨し、アセトンによる脱脂を行った。得られた鋼板の端部および裏面をシールし、幅方向を横にして、傾き：６０°でサイクル腐食試験機に配置した。腐食試験機中では、７．０質量％ＮａＣｌ水溶液の噴霧（２時間、３５℃、９８％ＲＨ）、乾燥（４時間、６０℃、３０％ＲＨ）、湿潤（２時間、４０℃、９５％ＲＨ）を１サイクルとして、５０サイクルの腐食試験を行った。試験後、試験片を写真撮影し、試験片中心部５０ｍｍ×５０ｍｍの領域について、画像解析にて銹面積率を測定した。銹面積率が１０％以下であったものを「○」（合格：優れている）、１０％超２０％以下であったものを「□」（合格）、２０％超であったものを「▲」（不合格）と評価した。【００５４】
（２）溶接ビード部の耐食性
また、得られた上記試験Ｎｏ．１〜５３、５５、５６のフェライト系ステンレス鋼冷延焼鈍酸洗板を３５ｍｍ×４００ｍｍに切り出し、端面を平滑に加工して溶接用材料とした。得られた溶接用材料について、試験Ｎｏ．５４から作製した溶接用材料（以下ＳＵＳ３０４板と称する）とのＩ字開先のＴＩＧ溶接を実施し、溶接材を作製した。ＴＩＧ溶接条件は、溶接電流７０Ａ、溶接電圧１１Ｖ、溶接速度４０ｃｍ／ｍｉｎとした。また、シールドガスにはアルゴンを用い、トーチ側は１５Ｌ／ｍｉｎ、裏面側は１０Ｌ／ｍｉｎとした。
溶接材の作製にあたっては、トーチ位置を、突合せ部直上からＳＵＳ３０４板側にずらしてＳＵＳ３０４の溶接ビード部への溶込率を増やしたり、もう一方の材料側にずらしてＳＵＳ３０４の溶接ビード部への溶込率を減らしたりして、その溶込率を、１０％以上３０％未満（条件１）、３０％以上５０％未満（条件２）、５０％以上７０％未満（条件３）、７０％以上９０％未満（条件４）の４条件に調整した。なお、トーチはI字開先の突合せ部と平行に移動するので、そのずらした量は溶接始端部から終端部まで同一である。本実験では、その量はＳＵＳ３０４板側に１．２〜−０．２ｍｍであった。
溶接材については、その溶接ビード部中のＳＵＳ３０４板側の溶込率が上記の４条件となっていることを確認するため、以下のように分析を実施した。
まず、溶接材のうち、後述する溶接部の耐食性評価試験を実施する領域に接する溶接部（溶接ビード部の前側および後側）について、それら溶接部のうち、ビード部（溶融金属部）のみをそれぞれ「ビード幅×１００ｍｍ」に切り出した。得られた２本のビード部について、スケールを研磨して除去してから湿式分析により成分分析を行い、Ｎｉ含有量を測定した。２本のビード部のＮｉ含有量を平均し、「溶接ビード部に含まれるＮｉ含有量（下記Ｃ）」とした。そして、試験対象鋼のＮｉ含有量をＡ、ＳＵＳ３０４板のＮｉ含有量をＢ、溶接ビード部に含まれるＮｉ含有量をＣ、ＳＵＳ３０４板の溶接用材料の溶込率をＤとして、「Ｄ＝｛（Ｃ−Ａ）／（Ｂ−Ａ）｝×１００」よりＳＵＳ３０４板の溶接用材料の溶込率（Ｄ）を得た。なお、Ｄの単位は％である。【００５５】
以上の条件で得られた溶接材（各試験Ｎｏ．のフェライト系ステンレス鋼冷延焼鈍酸洗板から作製した溶接用材料に対してそれぞれ溶込率の異なる４試料）について、溶接部の耐食性を評価した。溶接材の中心からせん断加工により、溶接ビードが幅中心を通るように、長さ８０ｍｍ×幅６０ｍｍに試験片を切出した。切り出し後、表ビード側の面について、溶接により形成される凹凸が無くなるまで研磨し、さらに６００番のエメリー研磨紙で溶接ビード直行方向に研磨目が入るように研磨し、アセトンによる脱脂を行った。得られた鋼板の端部および裏面をシールし、長さ方向を横にして、傾き：６０°でサイクル腐食試験機に配置した。腐食試験機中では、７．０質量％ＮａＣｌ水溶液の噴霧（２時間、３５℃、９８％ＲＨ）、乾燥（４時間、６０℃、３０％ＲＨ）、湿潤（２時間、４０℃、９５％ＲＨ）を１サイクルとして、１２サイクルの腐食試験を行った。試験後、各試験片中心の溶接ビード部５０ｍｍ×１ｍｍの領域についての上記（１）と同様の画像解析により、溶接ビード部の銹面積率が５％以下のものを「○」、５％超のものを「▲」と評価した。さらに、上記条件１〜４のいずれの条件においても溶接ビード部の銹面積率が５％以下のものを総合評価「○」（合格）、いずれかの条件で銹面積率が５％超のものを総合評価「▲」（不合格）と評価した。【００５６】
得られた結果を表１に示す。【００５７】
【表１】
0006610792.tif 000002
【００５８】
本発明鋼（試験Ｎｏ．１〜４５、５５、５６）は、耐食性の評価が「○」あるいは「□」であり、かつ、ＳＵＳ３０４との溶接による溶接ビード部の耐食性（表中の「ＳＵＳ３０４との溶接部耐食性）の総合評価が「○」であり、耐食性およびＳＵＳ３０４との溶接部耐食性に優れることが分かった。
特に、Ｃｒ含有量が２１．０％以上であると共に、Ｎｉ含有量が１．８０％以上である本発明鋼は耐食性の評価が「○」であった。
試験Ｎｏ．４６の比較例は、Ｃｒの含有量が本発明の成分範囲よりも低いため、耐食性が劣っていた。
試験Ｎｏ．４７の比較例は、Ｃｒの含有量が本発明の成分範囲よりも高いため、ＳＵＳ３０４との溶接部耐食性が劣っていた。
試験Ｎｏ．４８の比較例は、Ｎｉの含有量が本発明の成分範囲よりも低いため、ＳＵＳ３０４との溶接部耐食性が劣っていた。
試験Ｎｏ．４９の比較例は、Ｎｉの含有量が本発明の成分範囲よりも高いため、耐食性が劣っていた。
試験Ｎｏ．５０の比較例は、Ｎｂの含有量が本発明の成分範囲よりも低いため、ＳＵＳ３０４との溶接部耐食性が劣っていた。
試験Ｎｏ．５１の比較例は、Ｎｂの含有量が本発明の成分範囲よりも高いため、耐食性が劣っているとともに、ＳＵＳ３０４との溶接部耐食性が劣っていた。
試験Ｎｏ．５２、５３の比較例は、それぞれＣとＮとの含有量が本発明の成分範囲よりも高いため、耐食性が劣っているとともに、ＳＵＳ３０４との溶接部耐食性が劣っていた。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明によれば、耐食性に優れ、かつ、ＳＵＳ３０４との溶接部耐食性に優れるため、家電製品用部品、産業用機械部品、建築内外装材、昇降機用部品、貯水槽用部品、自動車用部品、厨房機器等に好適である。