(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ  ：０．００５％〜０．０２２％、
Ｓｉ：０．０５〜１．５％、
Ｍｎ：０．０５〜１．５％、
Ｐ  ：０．０４％以下、
Ｓ  ：０．０５％以下、
Ｃｒ：１０〜１５％、
Ｎ  ：０．０５５％以下
を含有し、かつ、
Ｃ＋Ｎ：０．０７７％以下
を満足し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなるステンレス熱延鋼板を、溶着金属の平均Ｃｒ量が重量％で１０％以上となるように溶接することを特徴とする耐食性の優れた建築構造用ステンレス熱延鋼板の組み立て方法。
【請求項２】
ステンレス熱延鋼板が、さらに質量％で、
Ｍｏ：０．１〜２．５％、
Ｃｕ：０．１〜２．５％、
Ｎｉ：０．１〜２．５％
の１種以上を含有することを特徴とする請求項１記載の建築構造用ステンレス熱延鋼板の溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は戸建て住宅、集合住宅、大型建築物、ビルディングや橋梁等の建造物の構造部材として用いられる鋼材の組立方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
建築物の安全基準の厳格化や機能性の追求等により、柱や梁用などの鋼材には、高機能化が一層求められている。中でも耐食性は構造物の耐用年数を左右する重要な因子であり、その特性向上が要求され、さびの発生を解消した建築構造用ステンレス鋼が注目されてきた。
【０００３】
構造用としては、耐食性や靱性に優れるＳＵＳ３０４（１８Ｃｒ−８Ｎｉ）の使用実績が多い。しかし、ＳＵＳ３０４のようなステンレス鋼はＣｒ以外にＮｉを含有するため素材コストも高く、さらに溶体化処理等を含む焼鈍回数も多く、かつ高い焼鈍温度を必要とするため製造コストも高くなり、機能的には優れるものの経済性には問題があった。そこで、さびや腐食の発生は不可避であるものの安価でかつ腐食の進行を抑制し、腐食量を最小限に抑えた鋼材が開発されている。
【０００４】
例えば、特開昭６０−１６２５０７号公報には、普通鋼のスラブの表面スケールを除去し、ガラス紙を付着して粗圧延した後、形成したガラスの溶融皮膜を除去して仕上げ圧延を行い、密着性と耐食性に優れた黒皮スケール皮膜を製造する方法が開示されている。
【０００５】
また、特開平８−１９９２８９号公報には、０．５０〜１．５０％のＣｒを含有した鋼において熱間圧延工程において母材とスケール間にクロム酸化膜を有する厚さ１０μｍ以下の酸化スケールを有するＨ形鋼が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開昭６０−１６２５０７号公報はガラス紙の付着と剥離に伴い工程が増加すること、また熱間圧延工程中の高温下での作業のため作業性および安全性が問題があり、かつ生産能力の低下が避けられず、製造コストが上昇するため、耐食性は改善されるものの経済性には問題が残る。
【０００７】
また、特開平８−１９９２８９号公報は、従来耐食性が劣る普通鋼の表面に、耐食性に優れた酸化物層を生成させる技術である。したがって、酸化物層を貫通して腐食が進行するようになると、耐食性向上の効果が失われため、湿潤環境において、長期間にわたり普通鋼以下の低い腐食速度を維持することは不可能であり、建築物の長期耐久性を向上させることは不可能である。
【０００８】
ところで、建築物の柱や梁などの構造材を考えた場合、腐食環境は外装材ができあがるまでと、その後の使用期間に大別される。後者は外気の自由な流入が外装材に比較すると腐食環境としてはあまり厳しくない。むしろ、時間は短いものの風雨や埃などに直接曝される前者の期間の方が環境の腐食性は厳しい。従って、建築物の施工が終了するまでの短期間の腐食量が建築構造材料用材料の主な腐食量であり、その環境に耐えうる耐食性を有する鋼であれば、ＳＵＳ３０４のような高価なステンレス鋼によらなくとも使用可能である。
【０００９】
本発明は、こうした現状を鑑みて、耐食性をＣｒにより保持した廉価な建築構造用材料としてのステンレス鋼熱延鋼板を検討し、その組立に際して、耐食性および靱性に優れる溶接方法を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、建築構造用としての施工時での耐食性を保持するという課題を解決するもので、その主旨は、以下の通りである。
（１）  質量％で、
Ｃ  ：０．００５〜０．０２２％、  Ｓｉ：０．０５〜１．５％、
Ｍｎ：０．０５〜１．５％、        Ｐ  ：０．０４％以下、
Ｓ  ：０．０５％以下、            Ｃｒ：１０〜１５％、
Ｎ  ：０．０５５％以下
を含有し、かつ、
Ｃ＋Ｎ：０．０７７％以下
を満足し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなるステンレス熱延鋼板を、溶着金属の平均Ｃｒ量が重量％で１０％以上となるように溶接することを特徴とする耐食性の優れた建築構造用ステンレス熱延鋼板の組み立て方法。
【００１１】
（２）  ステンレス熱延鋼板が、さらに質量％で、
Ｍｏ：０．１〜２．５％、  Ｃｕ：０．１〜２．５％、
Ｎｉ：０．１〜２．５％
の１種以上を含有することを特徴とする前記（１）記載の建築構造用ステンレス熱延鋼板の組み立て方法。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本願発明において各成分等の範囲を限定した理由について述べる。
第一に、ステンレス熱延鋼板の成分限定理由を述べる。
Ｃは、鋼の強度を向上させる元素ために有効な元素である。しかし、０．００５％未満では、構造用鋼として必要な強度を得ることができない。また、０．０２２％を超える過剰の添加は、母材靭性や溶接熱影響部の靭性を著しく低下させる。このため、Ｃの含有量は０．００５〜０．０２２％とした。
【００１３】
Ｓｉは、脱酸剤として鋼中の固溶酸素を低減し熱間加工性を確保するため溶鋼に添加する必要があるため、０．０５％以上とした。一方、１．５％を超えて添加すると母材と溶接部の靭性を損なうため、Ｓｉの含有量は０．０５〜１．５％とした。
【００１４】
Ｍｎは、脱酸剤および脱硫剤として溶鋼に添加する必要がある。０．０５％未満では所定の効果が得られない。一方、１．５％を超えて添加すると母材と溶接部の靭性や割れ性を損なうため、Ｍｎの含有量は０．０５〜１．５％とした。
【００１５】
Ｐは、多量に存在すると溶接性を害するのみならず、さび発生を促進する現象が現れる。そのため、Ｐの含有量は０．０４％以下とした。
【００１６】
Ｓは、主にＭｎＳなどの硫黄系介在物として、さびの起点となるだけではなく、腐食速度を高める原因にもなる。さらに、粒界に偏析し熱間加工性を害する。そのため、０．０５％以下に規制する必要がある。Ｓは不純物として少ないほど好ましい。
【００１７】
Ｃｒは、大気環境において、腐食の発生抑制と腐食速度を低減する効果を有する。また、一旦腐食が起こり、さび層が形成された際にも、さび層下での鋼材の全面腐食の速度を低減する作用がある。しかし、Ｃｒ添加量が１０％未満では、さび発生抑制と腐食速度低減に関してその効果が弱い。一方、１５％を超えるＣｒを添加する鋼では、原材料費や製造コストの増加となるため、経済性が低下する。以上のことから、Ｃｒの含有量は１０〜１５％とした。
【００１８】
Ｍｏは、Ｃｒと同様に大気環境において、腐食の発生抑制と腐食速度を低減する効果を有する。したがって、Ｃｒ添加による耐食性向上効果が弱い際には、必要に応じてＭｏを添加する。但し、その量が少ないと効果が弱く、過度に添加すると原材料費や製造費用などが増し経済性が低下する。そこで、Ｍｏを添加する際には０．１〜２．５％を含有させることとした。
【００１９】
Ｃｕ，Ｎｉは、Ｃｒと同様に大気環境において、腐食の発生抑制と腐食速度を低減する効果を有する。また、オーステナイト生成元素であるため、溶接熱影響部における粒界マルテンサイトの析出を促進し、結晶粒の粗大化を抑制するとともに、靱性の低下を抑制する作用があるので必要に応じて添加する。但し、その量が少ないと効果が弱く、過度に添加すると原材料費や製造費用などが増し経済性が低下する。そこで、Ｃｕ，Ｎｉを添加させる際には、０．１〜２．５％を含有させる。
【００２０】
Ｎは、鋼の強度を向上させる元素であるが、過剰の添加は、母材靭性や溶接熱影響部の靭性を著しく低下させる。そのため、Ｎの含有量は０．０５５％以下とする。さらに、ＣもＮと同じ作用を有するため、Ｃ＋Ｎを０．０７７％以下とする。
【００２１】
第二に、本発明において溶着金属の成分限定理由を述べる。
Ｃｒは、溶着金属の大気環境における、腐食の発生抑制と腐食速度を低減する効果を有するが、Ｃｒ含有量が１０％未満では、さび発生抑制と腐食速度低減に関してその効果が弱い。したがって、溶着金属の平均含有量を１０％以上に限定した。なお、このような溶着金属を得るためには、例えば、所定量のＣｒを含有するステンレス鋼溶接材料を用いて溶接を行えばよい。
【００２２】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
表１の試作鋼を転炉溶製し、連続鋳造により鋳片に鋳造した。その後、加熱炉で１１００℃〜１３００℃の温度域に再加熱後、粗圧延機および仕上げ圧延機で厚さ３mmまで圧延した。これらの鋼を母材とし、酸化スケールが付着したままで、６０゜の開先を作製した。溶接は、Ｃｒを質量％で、５％、９％、１３％、１８％、２２％を含有する５種類の溶接ワイヤを用いて、１４０〜２５０Ａ−２０〜２６Ｖ−１０〜８０ｃｍ／ｍｉｎの条件でＭＩＧ溶接を行い、溶着金属の平均Ｃｒ量を表１に併せて示す。なお、溶接に際しては、予熱および後熱処理は行っていない。
【００２３】
溶着金属の耐さび性については、３５℃に加熱した５％ＮａＣｌ水溶液を１００時間噴霧し、肉眼で赤さびの発生状態を観察した。また、溶着金属、ボンド、ＨＡＺ部の靱性については、２．５mmのサブサイズ試験片を作製し、シャルピー試験を実施した。表１の耐さび性の試験結果において、○はさび発生が無いもの、×はさびが発生したものを表し、衝撃試験結果において、○は破面遷移温度が−３０℃以下、×は破面遷移温度が−３０℃を越えるものを表している。
【００２４】
【表１】
0003939025.tif 000002
【００２５】
本願発明のＮｏ．１〜４，６ではさび発生は殆ど認められず、かつ、溶着金属、ボンド、熱影響部ともに良好な靱性を示している。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、戸建て住宅、集合住宅、大型建築物、ビルディングや橋梁等の建造物の構造部材として耐食性に優れる鋼材を安価に供給するとともに、耐食性および靱性の優れた溶接部を有する組立方法を提供することを可能としたものである。