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公開番号2024118963
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-02
出願番号2023025585
出願日2023-02-21
発明の名称溶接継手
出願人日鉄ステンレス株式会社
代理人弁理士法人ブライタス
主分類C22C 38/00 20060101AFI20240826BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】オーステナイト系ステンレス鋼を母材とし、耐凝固割れ性と耐酸化性とに優れる溶接継手を提供する。
【解決手段】前記母材の化学組成は、質量%で、C:0.100%以下、Si:2.00～4.00%、Mn:3.00%以下、P:0.040%以下、S:0.0040%以下、Ni:8.00～18.00%、Cr:17.00～23.00%、Mo:3.00%以下、Cu:3.00%以下、N:0.300%以下、任意元素、残部:Feおよび不純物であり、前記溶接金属の化学組成が、質量%で、Si:1.50～3.00%を含み、[[Cr]+2[Si]-50[O]≧23.50]および[1.48≦([Cr]+1.37[Mo]+1.5[Si])/([Ni]+0.31[Mn]+22[C]+14.2[N]+[Cu])]式を満足する、溶接継手。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
オーステナイト系ステンレス鋼材からなる母材と、溶接金属とを備える溶接継手であって、
前記母材の化学組成は、質量％で、
Ｃ：０．１００％以下、
Ｓｉ：２．００～４．００％、
Ｍｎ：３．００％以下、
Ｐ：０．０４０％以下、
Ｓ：０．００４０％以下、
Ｎｉ：８．００～１８．００％、
Ｃｒ：１７．００～２３．００％、
Ｍｏ：３．００％以下、
Ｃｕ：３．００％以下、
Ｎ：０．３００％以下、
Ｖ：０～０．５０％、
Ｎｂ：０～０．５０％、
Ｔｉ：０～０．５０％、
Ｚｒ：０～０．５０％、
Ｈｆ：０～０．５０％、
Ｗ：０～０．５０％、
Ｃｏ：０～１．０％、
Ａｌ：０～３．０％、
Ｃａ：０～０．０１０％、
Ｍｇ：０～０．０１０％、
Ｇａ：０～０．０１０％、
Ｂ：０～０．００５０％、
ＲＥＭ：０～０．０５０％、
残部：Ｆｅおよび不純物であり、
前記溶接金属の化学組成が、質量％で、
Ｓｉ：１．５０～３．００％、を含み、
下記（ｉ）および（ii）式を満足する、溶接継手。
［Ｃｒ］＋２［Ｓｉ］－５０［Ｏ］≧２３．５０・・・（ｉ）
１．４８≦（［Ｃｒ］＋１．３７［Ｍｏ］＋１．５［Ｓｉ］）／（［Ｎｉ］＋０．３１［Ｍｎ］＋２２［Ｃ］＋１４．２［Ｎ］＋［Ｃｕ］）・・・（ii）
但し、上記式中の各元素記号は、溶接金属中に含まれる各元素の含有量（質量％）を表し、含有されない場合は０とする。
続きを表示（約 780 文字）【請求項２】
６５０℃で２００時間、時効熱処理した場合に、溶接金属におけるσ相の平均面積率が１０％以下である、請求項１に記載の溶接継手。
【請求項３】
前記母材の化学組成が、質量％で、
Ｖ：０．０１～０．５０％、
Ｎｂ：０．０１～０．５０％、
Ｔｉ：０．０１～０．５０％、
Ｚｒ：０．０１～０．５０％、
Ｈｆ：０．０１～０．５０％、
Ｗ：０．０１～０．５０％、
Ｃｏ：０．０１～１．０％、
Ａｌ：０．００１～３．０％、
Ｃａ：０．０００１～０．０１０％、
Ｍｇ：０．０００１～０．０１０％、
Ｇａ：０．０００１～０．０１０％、
Ｂ：０．０００１～０．００５０％、および
ＲＥＭ：０．００１～０．０５０％、
から選択される一種以上を含有する、請求項１に記載の溶接継手。
【請求項４】
前記母材の化学組成が、質量％で、
Ｖ：０．０１～０．５０％、
Ｎｂ：０．０１～０．５０％、
Ｔｉ：０．０１～０．５０％、
Ｚｒ：０．０１～０．５０％、
Ｈｆ：０．０１～０．５０％、
Ｗ：０．０１～０．５０％、
Ｃｏ：０．０１～１．０％、
Ａｌ：０．００１～３．０％、
Ｃａ：０．０００１～０．０１０％、
Ｍｇ：０．０００１～０．０１０％、
Ｇａ：０．０００１～０．０１０％、
Ｂ：０．０００１～０．００５０％、および
ＲＥＭ：０．００１～０．０５０％、
から選択される一種以上を含有する、請求項２に記載の溶接継手。
【請求項５】
燃料改質器に用いられる、請求項１～４のいずれかに記載の溶接継手。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接継手に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
オーステナイト系ステンレス鋼を母材とした溶接継手は、耐食性、高温強度等の特性に優れるため、様々な部材に使用されている。このような溶接継手では、溶接時に発生する凝固割れが問題になることがある。そこで、例えば、特許文献１にあるように、凝固割れを抑制したオーステナイト系ステンレス鋼の溶接継手が開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－１６７００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、環境負荷低減の観点から、燃料電池が注目されている。このような燃料電池の燃料改質器にもオーステナイト系ステンレス鋼の溶接継手を使用することが検討されている。上記燃料改質器に使用される場合、長時間、比較的高い温度に曝されることから、耐酸化性も要求される。しかしながら、オーステナイト系ステンレス鋼の溶接継手において、凝固割れを抑制しようとすると、耐酸化性が低下する場合があり、耐凝固割れ性と耐酸化性とを両立することは困難であるという課題がある。
【０００５】
以上を踏まえ、本発明は、オーステナイト系ステンレス鋼を母材とし、耐凝固割れ性と耐酸化性とに優れる溶接継手を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、下記の溶接継手を要旨とする。
【０００７】
（１）オーステナイト系ステンレス鋼材からなる母材と、溶接金属とを備える溶接継手であって、
前記母材の化学組成は、質量％で、
Ｃ：０．１００％以下、
Ｓｉ：２．００～４．００％、
Ｍｎ：３．００％以下、
Ｐ：０．０４０％以下、
Ｓ：０．００４０％以下、
Ｎｉ：８．００～１８．００％、
Ｃｒ：１７．００～２３．００％、
Ｍｏ：３．００％以下、
Ｃｕ：３．００％以下、
Ｎ：０．３００％以下、
Ｖ：０～０．５０％、
Ｎｂ：０～０．５０％、
Ｔｉ：０～０．５０％、
Ｚｒ：０～０．５０％、
Ｈｆ：０～０．５０％、
Ｗ：０～０．５０％、
Ｃｏ：０～１．０％、
Ａｌ：０～３．０％、
Ｃａ：０～０．０１０％、
Ｍｇ：０～０．０１０％、
Ｇａ：０～０．０１０％、
Ｂ：０～０．００５０％、
ＲＥＭ：０～０．０５０％、
残部：Ｆｅおよび不純物であり、
前記溶接金属の化学組成が、質量％で、
Ｓｉ：１．５０～３．００％、を含み、
下記（ｉ）および（ii）式を満足する、溶接継手。
［Ｃｒ］＋２［Ｓｉ］－５０［Ｏ］≧２３．５０・・・（ｉ）
１．４８≦（［Ｃｒ］＋１．３７［Ｍｏ］＋１．５［Ｓｉ］）／（［Ｎｉ］＋０．３１［Ｍｎ］＋２２［Ｃ］＋１４．２［Ｎ］＋［Ｃｕ］）・・・（ii）
但し、上記式中の各元素記号は、溶接金属中に含まれる各元素の含有量（質量％）を表し、含有されない場合は０とする。
【０００８】
（２）６５０℃で２００時間、時効熱処理した場合に、溶接金属におけるσ相の平均面積率が１０％以下である、上記（１）に記載の溶接継手。
【０００９】
（３）前記母材の化学組成が、質量％で、
Ｖ：０．０１～０．５０％、
Ｎｂ：０．０１～０．５０％、
Ｔｉ：０．０１～０．５０％、
Ｚｒ：０．０１～０．５０％、
Ｈｆ：０．０１～０．５０％、
Ｗ：０．０１～０．５０％、
Ｃｏ：０．０１～１．０％、
Ａｌ：０．００１～３．０％、
Ｃａ：０．０００１～０．０１０％、
Ｍｇ：０．０００１～０．０１０％、
Ｇａ：０．０００１～０．０１０％、
Ｂ：０．０００１～０．００５０％、および
ＲＥＭ：０．００１～０．０５０％、
から選択される一種以上を含有する、上記（１）または（２）に記載の溶接継手。
【００１０】
（４）燃料改質器に用いられる、上記（１）～（３）のいずれかに記載の溶接継手。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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