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公開番号2025126410
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-29
出願番号2024022567
出願日2024-02-19
発明の名称ステンレス鋼の溶接方法
出願人トヨタ自動車株式会社,日本金属株式会社
代理人弁理士法人平木国際特許事務所
主分類C21D 1/26 20060101AFI20250822BHJP(鉄冶金)
要約【課題】溶接後の溶接部における耐水素脆性を向上する方法を提供する。
【解決手段】本発明は、(i)ステンレス鋼を溶接して溶接部を形成する溶接工程と、(ii)(i)の溶接工程で形成した溶接部を冷間加工する冷間加工工程と、(iii)(ii)の冷間加工工程で冷間加工した溶接部を900℃以上で焼鈍する焼鈍工程とを含む、ステンレス鋼の溶接方法に関する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
（ｉ）ステンレス鋼を溶接して溶接部を形成する溶接工程と、
（ｉｉ）（ｉ）の溶接工程で形成した溶接部を冷間加工する冷間加工工程と、
（ｉｉｉ）（ｉｉ）の冷間加工工程で冷間加工した溶接部を９００℃以上で焼鈍する焼鈍工程と
を含む、ステンレス鋼の溶接方法。
続きを表示（約 210 文字）【請求項２】
（ｉｉ）の冷間加工が実施される、請求項１に記載の溶接方法。
【請求項３】
（ｉｉ）の冷間加工が、冷間圧延加工である、請求項２に記載の溶接方法。
【請求項４】
（ｉｉ）の冷間加工が、冷間引抜加工である、請求項２に記載の溶接方法。
【請求項５】
（ｉｉｉ）の焼鈍工程が、鋭敏化を防止するための急冷工程をさらに含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の溶接方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステンレス鋼の溶接方法に関する。
続きを表示（約 3,200 文字）【背景技術】
【０００２】
ステンレス鋼を含む鉄鋼材料では、水素脆化現象が起こることが知られている。「水素脆化現象」とは、応力中に水素が応力部に侵入し、伸び低下等の脆化を引き起こすことを意味する。この水素脆化現象は、特に、鉄鋼材料の溶接部において顕著に起こりやすく、各社においては、溶接時の工程条件や、使用材料を検討することによりその防止を図っている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、下記式（１）（Ｎｉ当量：１２．６Ｃ＋０．３５Ｓｉ＋１．０５Ｍｎ＋Ｎｉ＋０．６５Ｃｒ＋０．９８Ｍｏ・・・（１））で表されるニッケル（Ｎｉ）当量が２７．４以上のオーステナイト系鋼からなる母材の溶融部分に溶加材を加えて溶接した溶接継手の溶接施工方法であって、前記溶加材として、ＪＩＳＺ３３２１に規定される３１６、３１６Ｌ、３１７、３１７Ｌ、３１８、３１８Ｌの中から選ばれる何れか１種以上を用い、前記溶接継手を溶接した後に、前記溶接継手の溶接金属部に対して固溶化熱処理を施すことを特徴とする溶接施工方法が記載されている。
【０００４】
特許文献２には、化学組成が、質量％で、Ｃ：０．００５～０．１％、Ｓｉ：０．２～１．２％、Ｍｎ：２．５～６．５％、Ｎｉ：８～１５％、Ｃｒ：１９～２５％、Ｍｏ：０．０１～４．５％、Ｖ：０．０１～０．５％、Ｎｂ：０．０１～０．５％、Ａｌ：０．０５％未満、Ｎ：０．１５～０．４５％、Ｔｉ：０～０．５％、Ｃｕ：０～３．０％、Ｂ：０～０．０１％、残部：Ｆｅ及び不純物であり、前記不純物としてのＯ、Ｐ、Ｓがそれぞれ、Ｏ：０．０２％以下、Ｐ：０．０５％以下、及びＳ：０．０４％以下である第１部材を準備する工程と、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ及びＮを含むオーステナイト系ステンレス鋼であって、式（１）で規定されるＮｉｅｑが２７％以上である第２部材を準備する工程と、Ａｒガス、Ｎ
２
ガス、ＡｒとＮ
２
との混合ガス、ＡｒとＨ
２
との混合ガス、及びＡｒとＮ
２
とＨ
２
との混合ガスのいずれかをシールドガスとして、溶接材料を用いずにガスタングステンアーク溶接によって前記第１部材と前記第２部材とを溶接する工程とを備え、前記ガスタングステンアーク溶接の入熱Ｑが７ｋＪ／ｃｍ以下であり、かつ、下記の式（２）を満たす、オーステナイト系ステンレス鋼溶接継手の製造方法（Ｎｉｅｑ＝Ｎｉ＋Ｍｏ＋Ｍｎ＋０．６Ｃｒ＋０．３Ｓｉ＋１２（Ｃ＋Ｎ）・・・（１）、Ｑ≧－０．１８［Ｈ
２
］＋４．８・・・（２）、ただし、式（１）中の各元素記号には、前記第２部材の各元素の含有量が質量％で代入される。式（２）において、Ｑの単位はｋＪ／ｃｍであり、［Ｈ
２
］には前記シールドガス中のＨ
２
の混合率が体積％で代入される。）が記載されている。
【０００５】
特許文献３には、化学組成が、質量％で、Ｃ：０．００５～０．１０％、Ｓｉ：１．２％以下、Ｍｎ：４．０～８．０％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ｎｉ：１４．０～１８．０％、Ｃｒ：２０．０～２６．０％、Ｍｏ：１．０～４．０％、Ｖ：０．５０％以下、Ｎｂ：０．５０％以下、Ｎ：０．１５～０．４５％、Ｃｕ：０～３％、Ｗ：０～３％、Ｔｉ：０～０．５％、Ａｌ：０～０．５％、残部：Ｆｅ及び不純物であり、組織が、面積率で０．０５～２．５％のδフェライトを含み、下記式（１）で定義されるＦ１が、３８．０～４８．０である、オーステナイト系ステンレス鋼用溶接材料（Ｆ１＝１０Ｃ＋Ｓｉ＋０．５Ｍｎ－０．８Ｎｉ＋１．３Ｃｒ＋Ｃｕ＋５Ｍｏ＋２．５Ｗ＋１５（Ｖ＋Ｎｂ＋Ｔｉ）＋３０Ｎ＋δ（１）、式（１）中のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｎには、対応する元素の含有量が質量％で代入され、式（１）中のδには、δフェライトの量が面積％で代入される。）が記載されている。
【０００６】
特許文献４には、互いの端部を突合せた一対の鋼管の内側にバックシールドガスを供給しながら、溶接トーチを用いて外側から周方向にガス・タングステン・アーク溶接をする工程を備え、前記溶接トーチの姿勢に基づいて、前記一対の鋼管の内圧を変更する、オーステナイト系ステンレス鋼管溶接継手の製造方法が記載されている。
【０００７】
特許文献５には、化学組成が、質量％で、Ｃ：０．１０％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：８．０～１１．０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．００３０％以下、Ｃｒ：１５．０～１８．０％、Ｎｉ：７．０～９．０％、Ｎ：０．１５～０．２５％、Ｂ：０．０００２～０．０１％、Ｍｇ：０．０００１～０．００５０％、Ｃｕ：１．００％未満、Ｍｏ：０．５％以下、Ｏ：０．００５０％以下、Ａｌ：０～０．２０％、Ｃａ：０～０．０１％、Ｎｂ：０～０．５０％、Ｔｉ：０～０．５０％、Ｖ：０～０．５０％、Ｗ：０～０．５０％、Ｚｒ：０～０．５０％、Ｃｏ：０～０．５０％、Ｇａ：０～０．０１０％、Ｈｆ：０～０．１０％、ＲＥＭ：０～０．１０％、残部：Ｆｅおよび不純物であり、下記（ｉ）式で算出されるｆ値が、３０．０超３３．５未満である、オーステナイト系ステンレス鋼溶接用溶加材（ｆ値＝Ｎｉ＋０．７２Ｃｒ＋０．８８Ｍｏ＋１．１１Ｍｎ－０．２７Ｓｉ＋１２．９３Ｃ＋７．５５Ｎ・・・（ｉ）、但し、上記（ｉ）式中の各元素記号は、鋼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ゼロとする。）が記載されている。
【０００８】
特許文献６には、オーステナイト系ステンレス鋼をガスタングステンアーク溶接するために用いる溶接材料であって、化学組成が、質量％で、Ｃ：０．０３０％以下、Ｓｉ：０．１０～０．４５％、Ｍｎ：２．００～３．００％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０２０％以下、Ｎｉ：１２．０～１４．０％、Ｃｒ：２２．０～２６．０％、Ｍｏ：２．０～３．５％、Ａｌ：０．０５０％未満、Ｎ：０．２０～０．５０％、Ｏ：０．０２０％以下、Ｎｂ：０～０．５０％、Ｖ：０～０．５０％、残部：Ｆｅ及び不純物であり、下記の式（１）～（３）を満足する、オーステナイト系ステンレス鋼溶接材料（Ｎｉ＋０．７Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｍｎ－０．３Ｓｉ＋１３Ｃ＋８Ｎ≧３５．０（１）、０．１３Ｃ＋０．０５Ｓｉ－０．０２Ｍｎ－０．０５Ｃｒ＋０．０１Ｎｉ－０．０１Ｍｏ＋０．１５Ｎ≦－１．００（２）、３０Ｃ＋３０Ｎ＋０．５Ｍｎ＋１．８Ｎｉ－１．５Ｓｉ－１．５Ｃｒ－Ｍｏ≧－１０．０（３）、式中の各元素名には対応する元素の含有量が質量％で代入される。）が記載されている。
【０００９】
特許文献７には、母材と、前記母材の片面に接合された合せ材とを備えるクラッド鋼板であって、前記母材は、炭素鋼または低合金鋼からなり、前記合せ材は、耐食性合金からなり、クラッド鋼板の母材と合せ材の界面において、ナノ硬さが７ＧＰａ以上である領域の板厚方向の幅が５μｍ以下、かつ母材表層のフェライト相率が１５％超であることを特徴とするクラッド鋼板（ここで母材表層とは母材表面から板厚方向に１ｍｍの位置を指す。）が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
特開２０１５－６６５８６号公報
特開２０１７－２１３５８８号公報
特開２０１９－６３８６８号公報
特開２０２０－４９５２６号公報
特開２０２２－８９３０３号公報
特開２０２２－１５５９８７号公報
特開２０２２－１８６３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
（【００１１】以降は省略されています）

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