铁素体系不锈钢及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明的铁素体系不锈钢具有优良的耐腐蚀性和优良的回火色（temper color) 的除去性。本发明涉及适合于通过酸处理、电解处理将在焊接部生成的回火色除去后使用 的用途（例如，电热水器的储水用罐体等）的铁素体系不锈钢及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 铁素体系不锈钢由于没有应力腐蚀开裂（stress corrosion cracking)的危险 性，因此可用于电热水器的储水用罐体等。该罐体通常通过TIG焊接（tungsten inert gas welding)来组装。TIG焊接中，有时会在不锈钢的表面生成被称为回火色的氧化被膜而使 耐腐蚀性降低。另外，还存在氮侵入焊缝（weld bead)而生成缺Cr区而使耐腐蚀性降低 (该现象被称为敏化（sensitization))的情况。因此，焊接施工时，为了抑制回火色的形 成、敏化，推荐从焊接部的表面和背面两面进行利用Ar气的气体保护（gas shielding)。
[0003] 但是，近年来，随着罐体结构的复杂化，无法充分实施气体保护的焊接部位增加。
[0004] 在电热水器的储水用罐体的内表面等暴露于严酷的腐蚀环境的用途中，由于不充 分的气体保护而在焊接部形成的回火色通常通过酸处理、电解处理等后处理除去。
[0005] 但是，一直以来，随着进一步将耐腐蚀性优良的不锈钢用于罐体，后处理的负荷在 增大。特别是难以除去在焊接热影响部（weld heat-affected zone)生成的回火色。因此， 期望通过提高回火色除去性来降低后处理的负荷。
[0006] 专利文献1中公开了如下技术：为了抑制焊接部的敏化，添加 Ti和Nb而使导致敏 化的C、N稳定化。
[0007] 专利文献2中公开了通过采用满足Cr (质量％ )+3·3Μο(质量％ )彡22.0和 4Α1 (质量％ )+Ti (质量％ 0. 32的成分组成来提高焊接部的耐腐蚀性的技术。专利文献 3中公开了如下技术：通过含有大量的Cr或者进一步含有Ni和Cu，在不进行背面气体保护 (back gas shielding)的情况下提高通过TIG焊接形成的恪透焊道（penetration bead) 侧的焊接部的耐腐蚀性。
[0008] 现有技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1 :日本特公昭55-21102号公报
[0011] 专利文献2 :日本特开2007-270290号公报
[0012] 专利文献3 :日本特开2007-302995号公报
【发明内容】
[0013] 发明所要解决的问题
[0014] 但是，专利文献1记载的发明中，Nb富集于回火色，回火色除去性降低。因此，存 在酸处理、电解处理的负荷增大的问题。
[0015] 另一方面，专利文献2和专利文献3记载的发明中，虽然回火色的耐腐蚀性提高， 但回火色除去性降低，因此，不适合于进行焊接部的后处理。即，专利文献2和3记载的发 明中，无法兼顾一定水平以上的耐腐蚀性和期望的回火色除去性。
[0016] 鉴于现有技术所存在的上述问题，本发明的目的在于提供具有优良的耐腐蚀性并 且还具有优良的回火色除去性的铁素体系不锈钢及其制造方法。
[0017] 用于解决问题的方法
[0018] 本发明人为了解决上述问题而对各种添加元素给回火色除去性带来的影响进行 了深入研宄。
[0019] 具体而言，进行了如下所述的实验。首先，以23质量％的0、1.0质量％的Mo为 基准，将各种添加元素的含量不同的钢锭溶解。对该钢锭进行热轧、退火和酸洗、冷轧，制作 冷轧板。进而，在最佳的条件下对各冷轧板进行退火和酸洗，制作冷轧退火酸洗板。对这些 冷轧退火酸洗板进行TIG焊接，在焊接后用10质量％磷酸溶液进行电解处理，评价回火色 除去性。结果，本发明人得到了以下的见解。
[0020] (l)Al、Si、Nb或V富集于焊接部的回火色时，利用电解处理的回火色除去性降低。
[0021] (2)粒径为1 μπι以上的TiN分散存在于冷轧退火酸洗板表面时，回火色除去性提 尚。
[0022] 而且，本发明人发现，在基于上述见解使回火色除去性提高时，仅在成分组成等在 特定范围内的情况下具有优良的耐腐蚀性，由此完成了本发明。其主旨如下所述。
[0023] (1) 一种铁素体系不锈钢，其特征在于，以质量％计，含有0.001~0.030%的C、 0. 03~0. 30 %的Si、0. 05 %以下的P、0. 01 %以下的S、超过22. 0 %且在28. 0 %以下的 0、0.2~3.0%的]?〇、0.01~0.15%的六1、超过0.30%且在0.80%以下的11、0.001~ 0· 080 % 的 V 和 0· 001 ~0· 050 % 的 Ν，进一步含有 0· 05 ~0· 30 % 的 Mn 和 0· 01 ~5. 00 % 的Ni或者含有0. 05~2. 00 %的Mn和0. 01~0. 30 %的Ni，进一步含有0. 050 %以下的Nb 作为任选成分，余量由Fe和不可避免的杂质构成，在表面上以30个/mm2以上的密度分布 有粒径为1 μπι以上的TiN。
[0024] (2)如（1)所述的铁素体系不锈钢，其特征在于，上述Mn的含量为0. 05~0. 30%， 上述Ni的含量为0.01 %以上且低于0.30%。
[0025] (3)如（1)或（2)所述的铁素体系不锈钢，其特征在于，含有上述Nb作为必需成 分，该Nb的含量以质量％计为0.001~0.050 %，在粒径1 μπι以上的TiN的表面析出有 NbN〇
[0026] (4)如（1)所述的铁素体系不锈钢，其特征在于，以质量％计，上述Mn的含量为 0. 05~0. 30 %，上述Ni的含量为0. 30~5. 00 %，上述N的含量为0. 005~0. 030 %，含有 上述Nb作为必需成分，该Nb的含量低于0. 05%。
[0027] (5)如（1)所述的铁素体系不锈钢，其特征在于，以质量％计，上述Mn的含量超 过0. 30 %且在2. 00%以下，上述Ni的含量为0. 01%以上且低于0. 30%，上述S的含量为 0. 005 %以下，上述N的含量为0. 001~0. 030 %，含有上述Nb作为必需成分，该Nb的含量 低于0. 05%。
[0028] (6)如（5)所述的铁素体系不锈钢，其特征在于，作为上述Mn的含量的[Μη]与作 为上述Si的含量的[Si]满足下述式（1)，
[0029] [Mn]/[Si]彡 2. 0 ... (1)。
[0030] (7)如⑴~（6)中任一项所述的铁素体系不锈钢，其特征在于，以质量％计，进 一步含有选自I. 〇 %以下的Cu、I. 0 %以下的Zr、I. 0 %以下的W、0. 1 %以下的B中的一种以 上。
[0031] (8) -种铁素体系不锈钢的制造方法，其特征在于，对具有（1)~（7)中任一项所 述的成分组成的钢进行冷轧退火后，进行酸洗减量为0. 5g/m2以上的酸洗。
[0032] 发明效果
[0033] 根据本发明，可以得到具有优良的耐腐蚀性并且还具有优良的回火色除去性的铁 素体系不锈钢。
【附图说明】
[0034] 图1是对层叠试验片（lapped test piece)的形状进行说明的图。
[0035] 图2是对电热水器的储水用罐体的盖板（tank head)与中间部分的焊接部形状进 行说明的图。
【具体实施方式】
[0036] 以下，对本发明的实施方式进行说明。
[0037] 本发明的铁素体系不锈钢的特征在于，以质量％计，含有0. 001~0. 030%的C、 0. 03~0. 30 %的Si、0. 05 %以下的P、0. 01 %以下的S、超过22. 0 %且在28. 0 %以下的 0、0.2~3.0%的]?〇、0.01~0.15%的六1、超过0.30%且在0.80%以下的11、0.001~ 0· 080 % 的 V 和 0· 001 ~0· 050 % 的 N，进一步含有 0· 05 ~0· 30 % 的 Mn 和 0· 01 ~5. 00 % 的Ni或者含有0. 05~2. 00 %的Mn和0. 01~0. 30 %的Ni，进一步含有0. 050 %以下的Nb 作为任选成分，余量由Fe和不可避免的杂质构成，在表面上以30个/mm2以上的密度分布 有粒径为1 μπι以上的TiN。
[0038] 上述的本发明的铁素体系不锈钢具有优良的耐腐蚀性并且还具有优良的回火色 除去性。
[0039] 对本发明的铁素体系不锈钢的成分组成进行说明。需要说明的是，表示成分的含 量的" ％ "表示"质量％ "。
[0040] C :0. 001 ~0. 030%
[0041] C的含量多时，强度提高，C的含量少时，加工性提高。为了得到充分的强度，将C 的含量设定为0.001%以上。但是，C的含量超过0.030%时，加工性显著降低，并且，容易 由于Cr碳化物析出引起的局部的Cr缺乏而使耐腐蚀性降低。另外，为了防止焊接部的敏 化，C量越少越优选。因此，将C量设定为0. 001~0. 030%的范围。
[0042] Si :0· 03 ~0· 30%
[0043] Si是对脱氧有用的元素。其效果通过使Si量为0.03%以上而得到。但是，Si量 超过0. 30%时，在焊接部的回火色中生成化学上极其稳定的Si氧化物，回火色除去性降 低。因此，将Si量设定为0.03~0.30%的范围。
[0044] P :0.05% 以下
[0045] P是在钢中不可避免地含有的元素。P含量增多时，焊接性降低，并且容易发生晶 界腐蚀（intergranular corrosion)。因此，将P量设定为0.05 %以下。
[0046] S :0.01 % 以下
[0047] S是在钢中不可避免地含有的元素。S量超过0. 01 %时，CaS、MnS等水溶性硫化物 的形成得到促进，耐腐蚀性降低。因此，将S量设定为0. 01 %以下。
[0048] Cr :超过 22. 0 %且在 28. 0 % 以下
[0049] Cr是对于确保铁素体系不锈钢的耐腐蚀性而言最重要的元素。Cr量为22. 0%以 下时，在由于焊接所导致的氧化而使表层的Cr减少的焊接部、含有Cr的NbN析出物周围的 缺Cr区得不到充分的耐腐蚀性。另一方面，超过28.0%时，加工性和制造性降低。因此，将 Cr量设定为超过22. 0 %且在28. 0 %以下的范围。
[0050] Mo :0.2 ~3.0%
[0051] Mo促进钝化被膜（passivation film)的再钝化（repassivation)，提高铁素体系 不锈钢的耐腐蚀性。其效果通过使Mo量为0. 2%以上而得到。但是，Mo量超过3. 0%时， 强度增加，乳制负荷增大，因此制造性降低。因此，将Mo量设定为0. 2~3. 0%的范围。
[0052] Al :0· 01 ~0· 15%
[0053] Al是对脱氧有用的元素。其效果通过含有0. 01%以上的Al而得到。但是，Al量 超过0. 15%时，回火色的除去变得困难。因此，将Al量设定为0.01~0. 15%的范围。
[0054] Ti :超过 0· 30 %且在 0· 80 % 以下
[0055] Ti优先与C和N结合而抑制由Cr碳氮化物的析出引起的耐腐蚀性的降低。其效 果在Ti量超过0.30%时得到。但是，Ti量超过0.80%时，加工性降低。因此，将Ti量设 定为超过〇. 30%且在0. 80%以下的范围。
[0056] V :0. 001 ~0. 080%
[0057] V使耐腐蚀性提高。其效果通过使V量为0. 001 %以上而得到。但是，V量超过 0. 080%时，回火色除去性降低。因此，将V量设定为0. 001~0. 080%的范围。
[0058] N :0· 001 ~0· 050%
[0059] N具有通过固溶强化（solid solution strengthening)而使钢的强度升高的效 果。此外，本发明中，N以TiN析出，或