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JP6871045B2 - Ferritic stainless steel and Ni brazed joint members with excellent brazing and corrosion resistance - Google Patents

Ferritic stainless steel and Ni brazed joint members with excellent brazing and corrosion resistance Download PDF

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JP6871045B2 JP2017072122A JP2017072122A JP6871045B2 JP 6871045 B2 JP6871045 B2 JP 6871045B2 JP 2017072122 A JP2017072122 A JP 2017072122A JP 2017072122 A JP2017072122 A JP 2017072122A JP 6871045 B2 JP6871045 B2 JP 6871045B2
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Description

本発明は、ろう付け接合により組み立てられる部材に使用されるろう付け性と耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼およびNiろう付け接合部材に関する。特に、NiろうおよびCuろうを用いてろう付け接合により組み立てられる部品を対象としており、自動車用としては、EGR(Exhaust Gas Recirculation)クーラ、オイルクーラ、排熱回収器およびフューエルデリバリ系の部品が挙げられる。また、給湯機分野においては、潜熱回収型ガス給湯機の二次熱交換器やCO2冷媒ヒートポンプ式給湯器(通称:エコキュート(登録商標))の熱交換器が挙げられる。 The present invention relates to ferritic stainless steel and Ni brazed joint members having excellent brazing properties and corrosion resistance used for members assembled by brazing joints. In particular, it targets parts that are assembled by brazing joining using Ni wax and Cu wax, and for automobiles, EGR (Exhaust Gas Recirculation) coolers, oil coolers, exhaust heat recovery devices, and fuel delivery parts are listed. Be done. Further, in the field of water heaters, there are secondary heat exchangers of latent heat recovery type gas water heaters and heat exchangers of CO 2 refrigerant heat pump type water heaters (commonly known as EcoCute (registered trademark)).

近年、自動車分野においては、環境問題に対する意識の高まりから、排ガス規制がより強化されると共に、炭酸ガス排出抑制に向けた取り組みが進められている。また、バイオエタノールやバイオディーゼル燃料といった燃料面からの取り組みに加え、より一層の軽量化や、EGR、DPF(Diesel Particulate Filter)、尿素SCR(Selective Catalytic Reduction)システムといった排ガス処理装置を設置するといった取り組みが実施されている。さらに、燃費向上を目的として、排気熱を熱回収する排熱回収器も搭載されはじめている。 In recent years, in the automobile field, due to the growing awareness of environmental issues, exhaust gas regulations have been tightened and efforts to control carbon dioxide emissions have been promoted. In addition to efforts from the fuel side such as bioethanol and biodiesel fuel, efforts such as further weight reduction and installation of exhaust gas treatment equipment such as EGR, DPF (Diesel Particulate Filter) and urea SCR (Selective Catalytic Reduction) system. Is being implemented. Furthermore, for the purpose of improving fuel efficiency, exhaust heat recovery devices that recover heat from exhaust heat are also beginning to be installed.

このなかで、EGRクーラは、エンジンの排ガスをエンジン冷却水を用いて冷却した後、吸気側に戻して再燃焼させることで燃焼温度を下げ、有毒ガスであるNOxを低減させることを目的としている。また、排熱回収器は、排ガスでエンジン冷却水を加熱してヒータやエンジンの暖機に活用するシステムであり、排気熱再循環システムとも呼ばれる。これにより、ハイブリッド車では、コールドスタートからエンジンストップまでの時間が短縮され、特に冬季において、燃費向上に寄与している。 Among these, the EGR cooler aims to lower the combustion temperature and reduce NOx, which is a toxic gas, by cooling the exhaust gas of the engine with engine cooling water and then returning it to the intake side and reburning it. .. The exhaust heat recovery device is a system that heats engine cooling water with exhaust gas and utilizes it for warming up a heater or an engine, and is also called an exhaust heat recirculation system. As a result, in hybrid vehicles, the time from cold start to engine stop is shortened, which contributes to improved fuel efficiency, especially in winter.

更に給湯機器分野においても環境対応型の機器の普及に応じて、熱交換器の適用が広がっている。ガス給湯器では、従来そのまま排気していた150〜200℃程度の高温排ガスからの潜熱を回収するために、ステンレス鋼製の二次熱交換器を追加した潜熱回収型ガス給湯器の普及が進んでいる。また電気温水器も従来はヒータを内蔵するタイプであったが、電気エネルギーを1/3以下に低減可能なCO2冷媒ヒートポンプ式給湯器;通称エコキュート(登録商標)への切換が進んでおり、ここにも熱交換器が使用されている。 Furthermore, in the field of hot water supply equipment, the application of heat exchangers is expanding with the spread of environment-friendly equipment. In gas water heaters, latent heat recovery type gas water heaters with a secondary heat exchanger made of stainless steel have become widespread in order to recover latent heat from high-temperature exhaust gas of about 150 to 200 ° C, which was conventionally exhausted as it is. I'm out. In addition, the electric water heater was also a type with a built-in heater in the past, but the CO 2 refrigerant heat pump type water heater that can reduce the electric energy to 1/3 or less; is being switched to the so-called EcoCute (registered trademark). A heat exchanger is also used here.

このような熱交換器は、溶接接合により組み立てられる場合もあるが、熱交換部の構造は複雑なことからろう付け接合により組み立てられる場合が多い。したがって、ろう付け接合により組み立てられる熱交換部の材料には、良好なろう付け性が必要となる。 Such a heat exchanger may be assembled by welding, but since the structure of the heat exchange portion is complicated, it is often assembled by brazing. Therefore, the material of the heat exchange part assembled by brazing joining needs to have good brazing property.

また熱交換器には、熱効率が要求され良好な熱伝導性が必要であると共に、耐食性と加工性が要求される。耐食性の不足により部材が損傷することは熱交換器の機能を損なうことにつながると共に、加工性の不足は複雑な形状を有する熱交換器部材の製造に悪影響を及ぼす。 Further, the heat exchanger is required to have high thermal efficiency, good thermal conductivity, and corrosion resistance and workability. Damage to the member due to lack of corrosion resistance leads to impairing the function of the heat exchanger, and lack of workability adversely affects the manufacture of the heat exchanger member having a complicated shape.

熱交換器に用いられる材料は、その耐食性や強度を生かしてSUS304やSUS316Lといったオーステナイト系ステンレス鋼が用いられる場合が多いが、最近では熱膨張係数が小さく、安価なフェライト系ステンレス鋼の使用が増加しつつある。 Austenitic stainless steels such as SUS304 and SUS316L are often used as the material used for heat exchangers by taking advantage of their corrosion resistance and strength, but recently, the use of inexpensive ferritic stainless steels with a small coefficient of thermal expansion is increasing. I'm doing it.

一方、ろう付け継手に関しても良好な耐食性が求められるが、この点においてNiろうはCuろうに比べ優れるため、耐食性が重要視される用途に好適である。加えて継手部には強度と靭性が求められるが、Cuろうに比べNiろうにより形成されたろう継手部は靭性に劣るという課題がある。 On the other hand, brazed joints are also required to have good corrosion resistance, but Ni brazing is superior to Cu brazing in this respect, and is therefore suitable for applications in which corrosion resistance is important. In addition, the joint portion is required to have strength and toughness, but there is a problem that the brazing joint portion formed of Ni brazing is inferior in toughness as compared with Cu brazing.

特許文献1には、ステンレス鋼材よりなる熱交換器部品の表面に、無電解メッキによりリン含有ニッケル合金を被覆した後、このリン含有ニッケル皮膜を高温真空中で溶融させてろう材として用いるろう付け工程が開示されている。用いるステンレス鋼の一例としてSUS304が開示されている。 In Patent Document 1, a phosphorus-containing nickel alloy is coated on the surface of a heat exchanger component made of stainless steel by electroless plating, and then the phosphorus-containing nickel film is melted in a high-temperature vacuum to be used as a brazing material. The process is disclosed. SUS304 is disclosed as an example of the stainless steel used.

オーステナイト系ステンレス鋼を用いたろう付け接合部材として、特許文献2には、エンジン排気ガス浄化装置の一部であって、排気ガス浄化触媒を担持した金属担体を収容する筒状構造体が開示されている。特許文献3には低圧燃料用コモンレールが開示されている。特許文献2、特許文献3いずれも、その鋼種は開示されていない。同様に、特許文献4にはEGRガス冷却装置の熱交換器用伝熱管が開示され、伝熱管の波形フィン構造体に使用されるオーステナイト系ステンレス鋼としてSUS304、SUS304L、SUS316、SUS316Lが開示されている。 As a brazing joint member using austenitic stainless steel, Patent Document 2 discloses a tubular structure that is a part of an engine exhaust gas purification device and accommodates a metal carrier carrying an exhaust gas purification catalyst. There is. Patent Document 3 discloses a common rail for low-pressure fuel. Neither Patent Document 2 nor Patent Document 3 discloses the steel grade. Similarly, Patent Document 4 discloses a heat transfer tube for a heat exchanger of an EGR gas cooling device, and discloses SUS304, SUS304L, SUS316, and SUS316L as austenitic stainless steels used for the corrugated fin structure of the heat transfer tube. ..

特許文献5には、C:0.080%以下、Si:1.2〜3.0%、Mn:0.4〜2.0%、P:0.03%以下、S:0.003%以下、Ni:6.0〜12.0%、Cr:16.0〜20.0%、Cu:0.2〜3.0%、Mo:0.1〜1.0%、Al:0.002〜0.10%、N:0.030〜0.150%、かつ1.6≦Cu×Si≦4.4と0.16≦2N+Mo≦1.0を満足する耐食性およびろう付け性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼が開示されている。 Patent Document 5 describes C: 0.080% or less, Si: 1.2 to 3.0%, Mn: 0.4 to 2.0%, P: 0.03% or less, S: 0.003%. Hereinafter, Ni: 6.0 to 12.0%, Cr: 16.0 to 20.0%, Cu: 0.2 to 3.0%, Mo: 0.1 to 1.0%, Al: 0. Excellent corrosion resistance and brazing resistance satisfying 002 to 0.10%, N: 0.030 to 0.150%, and 1.6 ≦ Cu × Si ≦ 4.4 and 0.16 ≦ 2N + Mo ≦ 1.0. Austenite-based stainless steel is disclosed.

特許文献6には、C:0.03%以下、Si:1%以下、Mn:1%以下、Cr:10.5〜13.5%、Mo:1.25%以下、Al:0.10%以下、N:0.050%以下と、Ti、Ta、Nbのうち1種以上を含有するろう付け性の良いフェライト系ステンレス鋼が開示されている。 Patent Document 6 describes C: 0.03% or less, Si: 1% or less, Mn: 1% or less, Cr: 10.5 to 13.5%, Mo: 1.25% or less, Al: 0.10. % Or less, N: 0.050% or less, and a ferritic stainless steel having good brazing property containing at least one of Ti, Ta, and Nb is disclosed.

特許文献7には、C:0.03%以下、Si:0.02〜1.5%、Mn:0.02〜1.5%、Cr:10〜22%、Al:0.5%以下、N:0.05%以下、C+N:0.015%以上を含有し、さらにTi−3N≦0.03、10(Ti−3N)+Al≦0.5を満足するろう付け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。 Patent Document 7 describes C: 0.03% or less, Si: 0.02 to 1.5%, Mn: 0.02 to 1.5%, Cr: 10 to 22%, Al: 0.5% or less. , N: 0.05% or less, C + N: 0.015% or more, and further satisfying Ti-3N ≤ 0.03, 10 (Ti-3N) + Al ≤ 0.5, and excellent brazing property. Ferritic stainless steel is disclosed.

特許文献8には、NiろうやCuろう付けに供される熱交換器部材として好適なフェライト系ステンレス鋼として、C:0.03%以下、Si:3%以下、Mn:2%以下、P:0.005%以下、S:0.03%以下、Cr:11〜30%、Nb:0.15〜0.8%、N:0.03%以下を含有し、さらにNb−(C×92.9/12+N×92.9/14)≧0.10を満足するフェライト系ステンレス鋼が開示されている。 Patent Document 8 describes C: 0.03% or less, Si: 3% or less, Mn: 2% or less, P as a ferritic stainless steel suitable as a heat exchanger member used for Ni brazing or Cu brazing. : 0.005% or less, S: 0.03% or less, Cr: 11 to 30%, Nb: 0.15 to 0.8%, N: 0.03% or less, and further Nb- (C ×) A ferritic stainless steel satisfying 92.9 / 12 + N × 92.9 / 14) ≧ 0.10.

特許文献9には、C:0.03%以下、Si:0.1超え〜3%、Mn:0.1〜2%、Cr:10〜35%、Nb:0.2〜0.8%、N:0.03%以下を含有し、冷間加工後の加熱によって生成した再結晶粒の面積率が10〜80%である部分再結晶組織を有するろう付け用フェライト系ステンレス鋼材が開示されている。 Patent Document 9 describes C: 0.03% or less, Si: 0.1 or more to 3%, Mn: 0.1 to 2%, Cr: 10 to 35%, Nb: 0.2 to 0.8%. , N: 0.03% or less, and a ferritic stainless steel material for brazing having a partially recrystallized structure in which the area ratio of recrystallized grains generated by heating after cold working is 10 to 80% is disclosed. ing.

特許文献10には、C:0.001〜0.1%、Si:1.5超え〜4.0%、Mn:0.05〜4.0%、Cr:10.5〜30%、Ni:35%以下、Ti:0.002〜0.030%および/又はAl:0.002〜0.10%、N:0.001〜0.4%を含有し、Si/(Ti+Al)≧40を満足するろう付け性に優れるステンレス鋼が開示されている。 Patent Document 10 describes C: 0.001 to 0.1%, Si: 1.5 or more to 4.0%, Mn: 0.05 to 4.0%, Cr: 10.5 to 30%, Ni. : 35% or less, Ti: 0.002 to 0.030% and / or Al: 0.002 to 0.10%, N: 0.001 to 0.4%, Si / (Ti + Al) ≧ 40 A stainless steel having excellent brazing property is disclosed.

特許文献11には、粉末状Niろうに、Ni、Cr、Ni−Cr合金、ステンレス鋼のうち選ばれた金属粉末を1〜10%未満添加することで、ぬれ性が良好で、連続した脆化相が生じることなく、クラックの発生を防止することができるNiろう材が開示されている。 In Patent Document 11, by adding less than 1 to 10% of a metal powder selected from Ni, Cr, Ni—Cr alloy, and stainless steel to powdered Ni wax, wettability is good and continuous embrittlement is performed. A Ni brazing material that can prevent the occurrence of cracks without forming a chemical phase is disclosed.

特開2004−205059号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-205059 特開2004−100598号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-100988 特開2005−171938号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-171938 特開2008−202846号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-202846 特開2012−207259号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-207259 特開昭57−60056号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-60056 特開2009−174046号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-174046 特開2009−299182号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-299182 特開2010−285683号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-285683 国際公開第2016/152854号International Publication No. 2016/152854 特開平11−114692号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-114692

熱交換器類に使用される材料が、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切り替わるにつれ、フェライト系ステンレス鋼のろう付け性向上の要求が高まっている。ろう付け性について各種ステンレス鋼で比較すると、オーステナイト系ステンレス鋼に比較し、フェライト系ステンレス鋼のろう付け性は良好とはいえない。この点が、EGRクーラや排熱回収器等の熱交換器類へフェライト系を採用する際の問題の一つであった。また、こうした熱交換器類の普及に伴い部品の低価格化が指向されるようになり、安価でろう付け性に優れたフェライト系ステンレス鋼が求められている。さらに、ろう付け性のみならず、耐食性、加工性、Niろう付け継手部の靭性についても良好な特性を有するフェライト系ステンレス鋼が求められている。 As the materials used for heat exchangers are switched from austenitic stainless steel to ferritic stainless steel, there is an increasing demand for improving the brazing property of ferritic stainless steel. When comparing various stainless steels with respect to brazing properties, it cannot be said that the brazing properties of ferritic stainless steels are better than those of austenitic stainless steels. This point has been one of the problems when adopting a ferrite system for heat exchangers such as an EGR cooler and an exhaust heat recovery device. Further, with the spread of such heat exchangers, the price of parts has been reduced, and there is a demand for ferritic stainless steel which is inexpensive and has excellent brazing property. Further, there is a demand for a ferritic stainless steel having good properties not only in brazing property but also in corrosion resistance, workability, and toughness of Ni brazed joint portion.

本発明は、このような事情に鑑みて提案されたものであり、熱交換器等ろう付け接合により組み立てられる部材に好適に用いることができ、ろう付け性、耐食性、加工性およびNiろう付け継手部の靭性に優れたフェライト系ステンレス鋼およびNiろう付け接合部材を提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in view of such circumstances, and can be suitably used for members assembled by brazing joints such as heat exchangers, and has brazing properties, corrosion resistance, workability, and Ni brazing joints. An object of the present invention is to provide a ferritic stainless steel and a Ni brazed joint member having excellent toughness.

上記課題を解決することを目的とした本発明の要旨は、以下のとおりである。
〔1〕質量%で、C:0.020%以下、Si:1.0超え〜3.5%、Mn:0.02〜0.80%、Cr:10.5〜15.0%未満、Nb:0.03〜0.60%、Al:0.050%以下、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る化学組成を有し、30℃の3.5質量%NaCl水溶液中における孔食電位V‘c100が150mV以上であることを特徴とするろう付け性と耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
〔2〕質量%でCr+1.8Siで16%以上を満足することを特徴とする〔1〕に記載のろう付け性と耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
〔3〕カチオン分率でCr≧11%、Si≧1%、Nb≧1%を満足する酸化皮膜を有することを特徴とする〔1〕に記載のろう付け性と耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
〔4〕更に、質量%で、Sn:0.001〜0.5%、Co:0.01〜0.5%、Bi:0.001〜0.01%、B:0.0002〜0.005%のうちいずれか1種又は2種以上からなる第1群、
Ni:0.1〜0.8%、Mo:0.1〜2%、W:0.1〜1%、V:0.05〜0.5%、Cu:0.1〜0.8%、Sb:0.001〜0.5%、Zr:0.001〜0.3%、Ga:0.0001〜0.01%、Ta:0.0001〜0.01%のうちいずれか1種又は2種以上からなる第2群、
Ca:0.0002〜0.005%、Mg:0.0002〜0.005%、REM:0.005〜0.1%のうちいずれか1種又は2種以上からなる第3群のうち、少なくともいずれかの群を含有することを特徴とする〔1〕から〔3〕のいずれか1つに記載のろう付け性と耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
〔5〕NiろうもしくはCuろうを用いてろう付け接合される、ろう付け接合部材用として用いることを特徴とする〔1〕から〔4〕のいずれか1つに記載のろう付け性と耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
〔6〕Niろう付けを行い、ろう付け温度から900℃までの冷却速度を20℃/分以下としたとき、隣接するNiろう付け部のNiリッチ相率が40%以上となることを特徴とする〔1〕から〔4〕のいずれか1つに記載のろう付け性と耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
〔7〕熱交換器用途であることを特徴とする〔1〕〜〔6〕のいずれか1つに記載のろう付け性と耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
〔8〕自動車部品であるEGRクーラ、排熱回収器あるいはフューエルデリバリ系の部品の用途であることを特徴とする〔1〕〜〔6〕のいずれか1つに記載のろう付け性と耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
〔9〕CO2冷媒ヒートポンプ式給湯器、潜熱回収型給湯器の二次熱交換器あるいはプレート型熱交換器の用途であることを特徴とする〔1〕〜〔6〕のいずれか1つに記載のろう付け性と耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
〔10〕〔1〕〜〔4〕のいずれか1つに記載のろう付け性と耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼をNiろう付けしたNiろう付け接合部材であって、隣接するNiろう付け部のNiリッチ相率が40%以上であることを特徴とするNiろう付け接合部材。
The gist of the present invention for solving the above problems is as follows.
[1] In mass%, C: 0.020% or less, Si: 1.0 or more to 3.5%, Mn: 0.02 to 0.80%, Cr: 10.5 to less than 15.0%, 2. Contains Nb: 0.03 to 0.60%, Al: 0.050% or less, N: 0.025% or less, has a chemical composition in which the balance is Fe and unavoidable impurities, and is at 30 ° C. A ferritic stainless steel having excellent brazing and corrosion resistance, characterized in that the pore corrosion potential V'c100 in a 5 mass% NaCl aqueous solution is 150 mV or more.
[2] The ferritic stainless steel having excellent brazing property and corrosion resistance according to [1], which is characterized by satisfying 16% or more with Cr + 1.8Si in terms of mass%.
[3] The ferritic stainless steel having excellent brazing and corrosion resistance according to [1], which has an oxide film satisfying Cr ≧ 11%, Si ≧ 1%, and Nb ≧ 1% in terms of cation fraction. steel.
[4] Further, in terms of mass%, Sn: 0.001 to 0.5%, Co: 0.01 to 0.5%, Bi: 0.001 to 0.01%, B: 0.0002 to 0. The first group consisting of any one or more of 005%,
Ni: 0.1 to 0.8%, Mo: 0.1 to 2%, W: 0.1 to 1%, V: 0.05 to 0.5%, Cu: 0.1 to 0.8% , Sb: 0.001 to 0.5%, Zr: 0.001 to 0.3%, Ga: 0.0001 to 0.01%, Ta: 0.0001 to 0.01%. Or the second group consisting of two or more types,
Of the third group consisting of any one or more of Ca: 0.0002 to 0.005%, Mg: 0.0002 to 0.005%, and REM: 0.005 to 0.1%. The ferrite-based stainless steel having excellent brazing property and corrosion resistance according to any one of [1] to [3], which is characterized by containing at least one of the groups.
[5] The brazing property and corrosion resistance according to any one of [1] to [4], which are brazed and joined using Ni brazing or Cu brazing, and are used for brazing joining members. Excellent ferritic stainless steel.
[6] When Ni brazing is performed and the cooling rate from the brazing temperature to 900 ° C. is set to 20 ° C./min or less, the Ni-rich phase ratio of the adjacent Ni brazing portion is 40% or more. The ferritic stainless steel having excellent brazing property and corrosion resistance according to any one of [1] to [4].
[7] The ferritic stainless steel having excellent brazing property and corrosion resistance according to any one of [1] to [6], which is characterized by being used in a heat exchanger.
[8] The brazing property and corrosion resistance according to any one of [1] to [6], which are used for EGR coolers, exhaust heat recovery devices, or fuel delivery parts, which are automobile parts. Excellent ferritic stainless steel.
[9] One of [1] to [6], which is characterized in that it is used as a CO 2 refrigerant heat pump type water heater, a secondary heat exchanger of a latent heat recovery type water heater, or a plate type heat exchanger. Ferrite-based stainless steel with excellent waxability and corrosion resistance as described.
[10] A Ni brazed joint member obtained by Ni brazing ferritic stainless steel having excellent brazing property and corrosion resistance according to any one of [1] to [4], and adjacent Ni brazing portions. A Ni brazed joint member characterized by having a Ni-rich phase ratio of 40% or more.

本発明によればろう付け接合により組み立てられる部材用としてろう付け性と耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼を提供することができる。本発明のフェライト系ステンレス鋼は、自動車部品のなかではEGRクーラ、オイルクーラ、排熱回収器およびフューエルデリバリ系の部品等に、また給湯関係の熱交換器としては、ガスでは潜熱回収型給湯器の二次熱交換器に、電気ではエコキュート(登録商標)のプレート型熱交換器等、その他NiろうもしくはCuろうを用いてろう付け接合により組み立てられる部材に好適である。 According to the present invention, it is possible to provide a ferritic stainless steel having excellent brazing property and corrosion resistance for a member assembled by brazing joining. The ferrite-based stainless steel of the present invention is used for EGR coolers, oil coolers, exhaust heat recovery devices, fuel delivery parts, etc. among automobile parts, and for hot water supply-related heat exchangers, latent heat recovery type water heaters for gas. It is suitable for secondary heat exchangers, electric plate type heat exchangers of EcoCute (registered trademark), and other members assembled by brazing with Ni brazing or Cu brazing.

ろう付け部の評価方法について、ろう付け熱処理前を示す図であり、(A)はA−A矢視断面図、(B)は平面図である。About the evaluation method of a brazed part, it is a figure which shows before brazing heat treatment, (A) is a cross-sectional view taken along the line AA, (B) is a plan view. ろう付け部の評価方法について、ろう付け熱処理後を示す図であり、(A)はA−A矢視断面図、(B)は平面図である。It is a figure which shows after the brazing heat treatment about the evaluation method of a brazing part, (A) is a cross-sectional view taken along the line AA, (B) is a plan view.

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

本発明は、ろう付け性と耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼に関するものである。ろう付けとしては、NiろうもしくはCuろうを用いたろう付けを対象としており、950〜1200℃において真空中もしくは水素雰囲気中で行われる。このとき、ろう付けの雰囲気の制御や置換用としてアルゴンガスや窒素ガス等が併用される場合がある。ろうが母材にぬれてすきまを充填することにより接合されるのがろう付けである。ろう付け時に母材の表面に酸化皮膜が存在するとろうがぬれにくくなり、ろう付け性を阻害する。 The present invention relates to a ferritic stainless steel having excellent brazing property and corrosion resistance. The brazing is intended for brazing using Ni brazing or Cu brazing, and is performed at 950 to 1200 ° C. in a vacuum or in a hydrogen atmosphere. At this time, argon gas, nitrogen gas, or the like may be used in combination for controlling or replacing the brazing atmosphere. Brazing is the process in which brazing is joined by wetting the base metal and filling a gap. If an oxide film is present on the surface of the base material during brazing, it becomes difficult for the wax to get wet, which hinders the brazing property.

ステンレス鋼の表面には、Crに富む(Fe、Cr)酸化皮膜(不動態皮膜)が形成されており、これにより優れた耐食性を発現している。ぬれ性を確保するにはこの酸化皮膜を除去する必要があり、酸化皮膜を還元するために真空度もしくは露点の低い条件でろう付けされる。具体的には、ろう付け温度において、少なくともCrとCr23とが平衡する真空度もしくは露点よりも低い条件にて実施される。したがって、酸化皮膜が還元されるろう付け雰囲気において、表面にろう付け性に有効な元素を濃化させることができれば、ろう付け性の向上が図れると考えた。その結果、比較的Cr含有量の低いフェライト系ステンレス鋼の場合には1.0%を超えるSiを含有させることが、ろう付け性に有効であることを知見した。鋼中のSi量を増加させるほどろう付け性は向上するが、3.5%を超えるSiを含有させてもその効果は飽和する。Siがろう付け性を向上させる理由については明らかになっていないが、Siにはフェライト系ステンレス鋼とろうとの界面張力を下げる効果があること、SiはNiろうおよびCuろうに固溶しやすい元素であることがろう付け性を向上させた一因と推定している。 A Cr-rich (Fe, Cr) oxide film (passivation film) is formed on the surface of the stainless steel, thereby exhibiting excellent corrosion resistance. It is necessary to remove this oxide film to ensure wettability, and brazing is performed under conditions of low vacuum or low dew point in order to reduce the oxide film. Specifically, it is carried out at a brazing temperature under a condition lower than the degree of vacuum at which Cr and Cr 2 O 3 are in equilibrium or the dew point. Therefore, it was considered that the brazing property could be improved if the elements effective for the brazing property could be concentrated on the surface in the brazing atmosphere in which the oxide film was reduced. As a result, it was found that in the case of ferritic stainless steel having a relatively low Cr content, it is effective for brazing property to contain more than 1.0% of Si. The brazing property is improved as the amount of Si in the steel is increased, but the effect is saturated even if the content of Si exceeds 3.5%. The reason why Si improves brazing property has not been clarified, but Si has the effect of lowering the interfacial tension between ferritic stainless steel and brazing, and Si is an element that is easily dissolved in Ni brazing and Cu brazing. It is presumed that this is one of the factors that improved the brazing property.

次に、耐食性について検討した。本発明で対象とする熱交換器類の外面側は塩害環境にさらされるが、少なくともSUS430LXレベルの塩害耐食性が必要と判断した。そこで、塩害耐食性の序列を簡易的に評価できる手法として孔食電位測定を採用し、Siの影響について検討した。30℃の3.5質量%NaCl水溶液中における孔食電位V‘c100においてSUS430LXレベルとするには飽和KClを内部溶液とするAg/AgClを参照電極に用いた時に150mV以上とした。望ましくは160mV以上、さらに望ましくは170mV以上である。測定はJIS G0577に準拠して行い、電流値が100μA/cmを超える最も貴な電位を孔食電位V‘c100と定義した。
ろう付け熱処理前の鋼素材において、1%を超えるSiを含有する場合には、Cr含有量の増加はもとよりSi含有量の増加によっても孔食電位が向上し、その効果はCrの約1.8倍あることを知見した。そのため、孔食電位150mV以上とするには、Cr+1.8Siで16%以上とすればこの値を満足できる。
Next, the corrosion resistance was examined. Although the outer surface side of the heat exchangers targeted in the present invention is exposed to a salt damage environment, it was determined that at least SUS430LX level salt damage corrosion resistance is required. Therefore, pitting potential measurement was adopted as a method for easily evaluating the order of salt damage corrosion resistance, and the effect of Si was examined. In order to obtain the SUS430LX level at the pitting potential V'c100 in a 3.5 mass% NaCl aqueous solution at 30 ° C., 150 mV or more was set when Ag / AgCl containing saturated KCl as an internal solution was used as a reference electrode. It is preferably 160 mV or more, and more preferably 170 mV or more. The measurement was performed in accordance with JIS G0577, and the most noble potential with a current value exceeding 100 μA / cm 2 was defined as the pitting potential V'c100.
When the steel material before brazing heat treatment contains more than 1% Si, the pitting potential is improved not only by increasing the Cr content but also by increasing the Si content, and the effect is about 1. It was found that there were eight times as many. Therefore, in order to make the pitting corrosion potential 150 mV or more, this value can be satisfied if Cr + 1.8Si is 16% or more.

このようにSi含有量の増加によって孔食電位が向上した理由を検討するために、X線光電子分光法(XPS)により、ろう付け熱処理前の鋼の表面の不動態皮膜を分析した。表面にはSiの濃化した不動態皮膜が形成されており、不動態皮膜の保護性が向上した結果孔食電位が向上したと考えられた。 In order to investigate the reason why the pitting potential was improved by the increase in Si content, the passivation film on the surface of the steel before the brazing heat treatment was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). A passivation film in which Si was concentrated was formed on the surface, and it was considered that the pitting potential was improved as a result of the improvement in the protection of the passivation film.

前記は素材の耐食性に関してであるが、実用上はろう付けされた状態で使用されるので、ろう付け熱処理後の耐食性も重要である。ろう付け熱処理前の鋼素材と、ろう付け熱処理後の鋼が、ともに、上記孔食電位を満足していると好ましいが、ろう付け熱処理前の素材、あるいは、ろう付け熱処理後の鋼のどちらかのみで孔食電位150mV以上を満足していればよい。
1130℃の窒素を含む50Paの真空雰囲気下で10分間熱処理を行い、前記と同様孔食電位で評価した。その結果、鋼材中のCrおよびSi量がCr+1.8Siで16%以上を満足すると、カチオン分率でCr≧11%、Si≧1%、Nb≧1%を満足する組成を有する酸化皮膜が表面に形成されるとともに、150mV以上、かつ素材と同等以上の孔食電位が得られた。ろう付け熱処理の雰囲気が100Pa以下であれば、後述の本発明〔1〕の成分を含有するとともに、Cr+1.8Si≧16%を満たすときに熱処理前の素材、および熱処理後の鋼の孔食電位を150mV以上とすることができる。ただし、鋼材中のCrおよびSi量がCr+1.8Siで16%未満であっても、ろう付け熱処理条件を工夫することによって、ろう付け熱処理後の鋼の孔食電位を150mV以上とすることができる。具体的には、ろう付け熱処理の雰囲気が100Pa以下であれば、カチオン分率でCr≧11%、Si≧1%、Nb≧1%を満足する組成を有する酸化皮膜が表面に形成され、所定の孔食電位とすることができる。
The above is related to the corrosion resistance of the material, but since it is practically used in a brazed state, the corrosion resistance after the brazing heat treatment is also important. It is preferable that both the steel material before the brazing heat treatment and the steel after the brazing heat treatment satisfy the above-mentioned pore corrosion potential, but either the material before the brazing heat treatment or the steel after the brazing heat treatment is used. It suffices to satisfy the pitting potential of 150 mV or more only by itself.
Heat treatment was performed for 10 minutes in a vacuum atmosphere of 50 Pa containing nitrogen at 1130 ° C., and evaluation was performed using the same pitting potential as described above. As a result, when the amounts of Cr and Si in the steel material satisfy 16% or more with Cr + 1.8Si, an oxide film having a composition satisfying Cr ≧ 11%, Si ≧ 1%, and Nb ≧ 1% in terms of cation fraction is surfaced. A pitting potential of 150 mV or more and equal to or higher than that of the material was obtained. If the atmosphere of the brazing heat treatment is 100 Pa or less, the pitting potential of the material before the heat treatment and the steel after the heat treatment when Cr + 1.8Si ≧ 16% is satisfied while containing the component of the present invention [1] described later. Can be 150 mV or more. However, even if the amounts of Cr and Si in the steel material are Cr + 1.8Si and less than 16%, the pitting potential of the steel after the brazing heat treatment can be set to 150 mV or more by devising the brazing heat treatment conditions. .. Specifically, when the atmosphere of the brazing heat treatment is 100 Pa or less, an oxide film having a composition satisfying Cr ≧ 11%, Si ≧ 1%, and Nb ≧ 1% in terms of cation fraction is formed on the surface, and a predetermined value is obtained. Can be the pitting potential of.

さらに、加工性のひとつの指標として常温伸びについて検討した。常温伸びだけで加工性を評価できるものではないが、常温伸びとして少なくとも25%は必要と判断した。Cr+4Siで26%以下とすることで常温伸び25%以上が得られたため、Cr+4Siで26%以下とするのが望ましい。 Furthermore, room temperature elongation was examined as one index of workability. Although it is not possible to evaluate workability only by normal temperature elongation, it was judged that at least 25% of normal temperature elongation is necessary. Since the room temperature elongation of 25% or more was obtained by setting Cr + 4Si to 26% or less, it is desirable to set Cr + 4Si to 26% or less.

最後に、ろう付け継手部の靭性について述べる。Niろうの場合、ろう付け時にまず母材との境界からNiリッチな初相(以下「Niリッチ相」という。)が晶出したのち、共晶反応によりNiリッチ相とCrリッチ相が晶出して共晶部を形成する。後者の共晶部が脆く破壊の起点になり、ろう付け時に亀裂が生じ、その結果として靭性を低下させやすい。また、ろう付け時に亀裂が生じると、亀裂部が腐食の起点となり耐食性を劣化させる要因となる。そのため、通常はろう付け接合されるすきま部の間隔を狭く制御することでろう付け部の体積を必要最小限として靭性を確保している。しかしながら部品の形状によってはすきま間隔を狭く制御することが難しい場合がある。そこで、発明者らは、初晶のNiリッチ相を増加させることでろう付け部のNiリッチ相率を増加させて、靭性を確保することを考えた。前記のように、SiはNiろうに固溶しやすい元素であるが、特にNiリッチ相に固溶しやすいことをろう付け部の分析結果から知見した。すなわち、母材中のSi含有量を本発明で規定する含有量とすることにより、ろう付け時に母材中のSiがNiろう中に拡散し固溶することでNiリッチ相を増加させて、継手部の靭性向上に寄与させるというものである。ろう付け時に亀裂が生じないような初晶のNiリッチ相率としては40%以上とするのが望ましく、45%以上あることがさらに望ましい。また、Niリッチ相中のSi量としては、0.7×(Niろう材のSi量)+0.5%以上あることが好ましく、0.7×(Niろう材のSi量)+1%以上あることがより好ましい。 Finally, the toughness of the brazed joint will be described. In the case of Ni wax, the Ni-rich primary phase (hereinafter referred to as "Ni-rich phase") first crystallizes from the boundary with the base metal during brazing, and then the Ni-rich phase and Cr-rich phase crystallize by the eutectic reaction. To form a eutectic part. The latter eutectic portion is brittle and serves as a starting point for fracture, and cracks occur during brazing, and as a result, the toughness tends to decrease. Further, if cracks occur during brazing, the cracked portion becomes a starting point of corrosion and becomes a factor of deteriorating corrosion resistance. Therefore, the toughness is ensured by minimizing the volume of the brazed portion by controlling the space between the brazed portions to be normally narrowly controlled. However, depending on the shape of the component, it may be difficult to control the clearance interval narrowly. Therefore, the inventors considered to increase the Ni-rich phase ratio of the brazed portion by increasing the Ni-rich phase of the primary crystal to ensure toughness. As described above, Si is an element that is easily dissolved in Ni wax, but it was found from the analysis results of the brazing part that Si is particularly easily dissolved in the Ni-rich phase. That is, by setting the Si content in the base metal to the content specified in the present invention, Si in the base metal diffuses into the Ni brazing material and dissolves in the Ni brazing material to increase the Ni-rich phase. This is to contribute to improving the toughness of the joint. The Ni-rich phase ratio of the primary crystal so that cracks do not occur during brazing is preferably 40% or more, and more preferably 45% or more. The amount of Si in the Ni-rich phase is preferably 0.7 × (Si amount of Ni brazing material) + 0.5% or more, and is 0.7 × (Si amount of Ni brazing material) + 1% or more. Is more preferable.

本発明は、以上の検討を考慮してなされたろう付け性に優れたフェライト系ステンレス鋼を提供するものであり、その要旨とするところは、請求の範囲に記載した通りの内容である。 The present invention provides a ferritic stainless steel having excellent brazing property, which has been made in consideration of the above studies, and the gist thereof is as described in the claims.

以下、ろう付け性と耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼の各組成を限定した理由について説明する。なお、以下の説明では、特に断らない限り、各成分の%は、質量%を表すものとする。 Hereinafter, the reasons for limiting each composition of the ferritic stainless steel having excellent brazing property and corrosion resistance will be described. In the following description, unless otherwise specified,% of each component represents mass%.

(C:0.020%以下)
Cは、強度を確保するために有用な元素であるが、過剰の添加は耐粒界腐食性を低下させるため、Cの含有量を0.020%以下とする。好ましくは0.002%以上、0.018%以下である。
(C: 0.020% or less)
C is an element useful for ensuring strength, but since excessive addition reduces intergranular corrosion resistance, the content of C is set to 0.020% or less. It is preferably 0.002% or more and 0.018% or less.

(Si:1.0超え〜3.5%)
Siは、本発明において最も重要な元素であり、ろう付け性と耐食性を向上させる。耐酸化性にも効果があり、1.0%を超えて含有させることが必要である。好ましくは1.1%以上、より好ましくは1.2%以上である。しかしながら、過剰な添加は、ろう付け性への効果が飽和すると共に溶接性および加工性を低下させるため、Siの含有量を3.5%以下とする。好ましくは3.2%以下、より好ましくは2.9%以下である。
(Si: over 1.0 to 3.5%)
Si is the most important element in the present invention and improves brazing property and corrosion resistance. It is also effective in oxidation resistance, and it is necessary to contain it in excess of 1.0%. It is preferably 1.1% or more, more preferably 1.2% or more. However, excessive addition saturates the effect on brazing property and lowers weldability and workability, so the Si content is set to 3.5% or less. It is preferably 3.2% or less, more preferably 2.9% or less.

(Mn:0.02〜0.80%)
Mnは、脱酸元素として有用な元素であり、少なくとも0.02%以上含有させることが必要である。好ましくは、0.05%以上である。しかしながら、過剰に含有させると耐食性を劣化させるので、Mnの含有量を0.80%以下とする。好ましくは0.70%以下、より好ましくは0.60%以下である。
(Mn: 0.02 to 0.80%)
Mn is a useful element as a deoxidizing element, and it is necessary to contain it at least 0.02% or more. Preferably, it is 0.05% or more. However, if it is excessively contained, the corrosion resistance is deteriorated, so the Mn content is set to 0.80% or less. It is preferably 0.70% or less, more preferably 0.60% or less.

(Cr:10.5〜15.0%未満)
Crは、耐食性を確保する上で基本となる元素である。そのため、Crの含有量として少なくとも10.5%以上必要である。好ましくは11.0%以上、より好ましくは11.5%以上、さらに好ましくは12.5%以上である。Crの含有量を増加させるほど耐食性を向上させることができるが、加工性を低下させるため15.0%未満とした。好ましくは14.8%以下、より好ましくは14.5%以下である。
(Cr: 10.5 to less than 15.0%)
Cr is an element that is a basis for ensuring corrosion resistance. Therefore, the Cr content is required to be at least 10.5% or more. It is preferably 11.0% or more, more preferably 11.5% or more, still more preferably 12.5% or more. Corrosion resistance can be improved as the Cr content is increased, but it is set to less than 15.0% in order to reduce processability. It is preferably 14.8% or less, more preferably 14.5% or less.

(Nb:0.03〜0.60%)
Nbは、CおよびNを固定し、溶接部の耐粒界腐食性を向上させる上と共に、高温強度を向上させるので、0.03%以上含有させる。Nb/C+Nで8以上含有させることが好ましく、Nb/C+Nで10以上含有させることがより好ましい。しかしながら、過剰の添加は、溶接性を低下させるため、Nbの含有量の上限を0.60%とした。好ましくは0.50%以下、より好ましくは0.45%以下である。
(Nb: 0.03 to 0.60%)
Nb is contained in an amount of 0.03% or more because C and N are fixed, the intergranular corrosion resistance of the welded portion is improved, and the high temperature strength is improved. It is preferable to contain 8 or more in Nb / C + N, and more preferably 10 or more in Nb / C + N. However, since excessive addition reduces weldability, the upper limit of the Nb content is set to 0.60%. It is preferably 0.50% or less, more preferably 0.45% or less.

(Al:0.050%以下)
Alは、脱酸効果等を有するので精練上有用な元素であるが、本発明で最も重要なろう付け性を劣化させるため、その含有量を0.050%以下に制限する必要がある。好ましくは0.002以上、0.03%以下、より好ましくは0.003%以上、0.015%以下である。
(Al: 0.050% or less)
Al is an element useful for refining because it has a deoxidizing effect and the like, but its content needs to be limited to 0.050% or less in order to deteriorate the brazing property which is the most important in the present invention. It is preferably 0.002 or more and 0.03% or less, more preferably 0.003% or more and 0.015% or less.

(N:0.025%以下)
Nは、強度および耐孔食性に有用な元素であるが、過剰の添加は、耐粒界腐食性を低下させるため、Nの含有量は0.025%以下とする。好ましくは0.002〜0.023%、より好ましくは0.003〜0.020%である。
(N: 0.025% or less)
N is an element useful for strength and pitting corrosion resistance, but the content of N is 0.025% or less because excessive addition reduces intergranular corrosion resistance. It is preferably 0.002 to 0.023%, more preferably 0.003 to 0.020%.

さらに必要に応じて、以下の成分を含有すると好ましい。 Further, if necessary, it is preferable to contain the following components.

(Sn:0.001〜0.5%)
Snは、ろう付け性を向上させる上で、必要に応じて0.001%以上含有させることができる。Snの添加は耐食性向上にも有効である。より好ましくは0.01%以上、さらに好ましくは0.05%以上である。しかしながら、過剰の添加は製造性や靭性を低下させるので0.5%以下含有させるのが好ましい。より好ましくは0.3%以下、さらに好ましくは0.25%以下である。
(Sn: 0.001 to 0.5%)
Sn can be contained in an amount of 0.001% or more, if necessary, in order to improve the brazing property. The addition of Sn is also effective in improving corrosion resistance. It is more preferably 0.01% or more, still more preferably 0.05% or more. However, excessive addition lowers manufacturability and toughness, so it is preferable to add 0.5% or less. It is more preferably 0.3% or less, still more preferably 0.25% or less.

(Co:0.01〜0.5%)
Coは、ろう付け性を向上させる上で、必要に応じて0.01%以上含有させることができる。より好ましくは0.03%以上である。過剰の添加はコストアップにつながるため0.5%以下含有させるのが好ましい。より好ましくは0.4%以下である。
(Co: 0.01-0.5%)
Co can be contained in an amount of 0.01% or more, if necessary, in order to improve the brazing property. More preferably, it is 0.03% or more. Excessive addition leads to cost increase, so it is preferable to contain 0.5% or less. More preferably, it is 0.4% or less.

(Bi:0.001〜0.01%)
Biは、ろう付け性を向上させる上で、必要に応じて0.001%以上、含有させることができる。より好ましくは0.002%以上である。過剰の添加は製造性を低下させるので0.01%以下含有させるのが好ましい。より好ましくは0.008%以下である。
(Bi: 0.001 to 0.01%)
Bi can be contained in an amount of 0.001% or more, if necessary, in order to improve the brazing property. More preferably, it is 0.002% or more. Since excessive addition reduces the manufacturability, it is preferable to contain 0.01% or less. More preferably, it is 0.008% or less.

(B:0.0002〜0.005%)
Bは、ろう付け性を向上させる上で、必要に応じて0.0002%以上含有させることができる。Bの添加は2次加工性の向上にも有効である。より好ましくは0.0004%以上である。しかしながら、過剰の添加は耐粒界腐食性を低下させるので0.005%以下含有させるのが好ましい。より好ましくは0.004%以下である。
(B: 0.0002 to 0.005%)
B can be contained in an amount of 0.0002% or more, if necessary, in order to improve the brazing property. The addition of B is also effective in improving the secondary workability. More preferably, it is 0.0004% or more. However, since excessive addition lowers the intergranular corrosion resistance, it is preferable to contain 0.005% or less. More preferably, it is 0.004% or less.

(Ni:0.1〜0.8%)
Niは、耐食性を向上させるうえで必要に応じて、0.1%以上、0.8%以下含有させることができる。過剰の添加はコストアップになる。好ましくは、0.2%以上、0.7%以下、より好ましくは0.25%以上、0.6%以下である。
(Ni: 0.1 to 0.8%)
Ni can be contained in an amount of 0.1% or more and 0.8% or less, if necessary, in order to improve the corrosion resistance. Excessive addition increases costs. It is preferably 0.2% or more and 0.7% or less, more preferably 0.25% or more and 0.6% or less.

(Mo:0.1〜2%)
Moは、強度および耐食性を向上させる上で、必要に応じて0.1%以上、2%以下含有させることができる。過剰の添加はコストアップになる。好ましくは0.2%以上、1.5%以下、より好ましくは0.3%以上、0.9%以下である。
(Mo: 0.1 to 2%)
Mo can be contained in an amount of 0.1% or more and 2% or less, if necessary, in order to improve the strength and corrosion resistance. Excessive addition increases costs. It is preferably 0.2% or more and 1.5% or less, more preferably 0.3% or more and 0.9% or less.

(W:0.1〜1%)
Wは、強度および耐食性を向上させる上で、必要に応じて0.1%以上、1%以下含有させることができる。過剰の添加はコストアップになる。好ましくは0.2%以上、0.9%以下である。
(W: 0.1 to 1%)
W can be contained in an amount of 0.1% or more and 1% or less, if necessary, in order to improve the strength and corrosion resistance. Excessive addition increases costs. It is preferably 0.2% or more and 0.9% or less.

(V:0.05〜0.5%)
Vは、耐食性を向上させる上で、必要に応じて0.05%以上含有させることができる。過剰の添加は、加工性を劣化させると共に、高価であるためコストアップにつながるので、0.5%以下含有させることが好ましい。
(V: 0.05 to 0.5%)
V can be contained in an amount of 0.05% or more, if necessary, in order to improve the corrosion resistance. Excessive addition deteriorates processability and is expensive, which leads to cost increase. Therefore, it is preferable to add 0.5% or less.

(Cu:0.1〜0.8%)
Cuは、耐食性を向上させる上で、必要に応じて0.1%以上含有させることができる。好ましくは0.2%以上、より好ましくは0.3%以上である。過剰の添加は、加工性を劣化させるので、0.8%以下含有させることが好ましい。好ましくは0.7%以下、より好ましくは0.6%以下である。
(Cu: 0.1 to 0.8%)
Cu can be contained in an amount of 0.1% or more, if necessary, in order to improve the corrosion resistance. It is preferably 0.2% or more, more preferably 0.3% or more. Excessive addition deteriorates processability, so it is preferable to add 0.8% or less. It is preferably 0.7% or less, more preferably 0.6% or less.

(Sb:0.001〜0.5%)
Sbは、耐全面腐食性を向上させる元素であるため、0.001%以上を必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Sb含有量が0.5%を超えるとコストが増加する。そのため、Sb含有量は0.5%以下とする。Sb含有量は0.3%以下であるのが好ましい。上記の効果を安定して得るためには、Sb含有量は0.005%以上であるのが好ましく、0.01%以上であるのがより好ましい。
(Sb: 0.001 to 0.5%)
Since Sb is an element that improves the total corrosion resistance, 0.001% or more may be contained as necessary. However, if the Sb content exceeds 0.5%, the cost increases. Therefore, the Sb content is set to 0.5% or less. The Sb content is preferably 0.3% or less. In order to stably obtain the above effects, the Sb content is preferably 0.005% or more, and more preferably 0.01% or more.

(Zr:0.001〜0.3%)
Zrは、耐食性を向上させる元素であるため、0.001%以上を必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Zr含有量が0.3%を超えるとコストが増加する。そのため、Zr含有量は0.3%以下とする。Zr含有量は0.2%以下であるのが好ましい。上記の効果を安定して得るためには、Zr含有量は0.01%以上であるのが好ましく、0.02%以上であるのがより好ましい。
(Zr: 0.001 to 0.3%)
Since Zr is an element that improves corrosion resistance, 0.001% or more may be contained as needed. However, if the Zr content exceeds 0.3%, the cost increases. Therefore, the Zr content is set to 0.3% or less. The Zr content is preferably 0.2% or less. In order to stably obtain the above effects, the Zr content is preferably 0.01% or more, and more preferably 0.02% or more.

(Ga:0.0001〜0.01%)
Gaは、耐食性および耐水素脆化性を向上させる元素であるため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ga含有量が0.01%を超えるとコストが増加する。そのため、Ga含有量は0.01%以下とする。Ga含有量は0.005%以下であるのが好ましい。上記の効果を安定して得るためには、Ga含有量は0.0001%以上であるのが好ましく、0.0005%以上であるのがより好ましい。
(Ga: 0.0001 to 0.01%)
Since Ga is an element that improves corrosion resistance and hydrogen embrittlement resistance, it may be contained if necessary. However, if the Ga content exceeds 0.01%, the cost increases. Therefore, the Ga content is set to 0.01% or less. The Ga content is preferably 0.005% or less. In order to stably obtain the above effects, the Ga content is preferably 0.0001% or more, and more preferably 0.0005% or more.

(Ta:0.0001〜0.01%)
Taは、耐食性を向上させる元素であるため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ta含有量が0.01%を超えるとコストが増加する。そのため、Ta含有量は0.01%以下とする。Ta含有量は0.005%以下であるのが好ましい。上記の効果を安定して得るためには、Ta含有量は0.0001%以上であるのが好ましく、0.0005%以上であるのがより好ましい。
(Ta: 0.0001 to 0.01%)
Since Ta is an element that improves corrosion resistance, it may be contained if necessary. However, if the Ta content exceeds 0.01%, the cost increases. Therefore, the Ta content is set to 0.01% or less. The Ta content is preferably 0.005% or less. In order to stably obtain the above effects, the Ta content is preferably 0.0001% or more, and more preferably 0.0005% or more.

(Ca:0.0002〜0.005%)
Caは、脱酸効果等精練上有用な元素であると共に、熱間加工性に有効であるため、必要に応じて0.0002%以上、0.005%以下含有させることができる。好ましくは、0.0005%以上である。また好ましくは0.003%以下である。
(Ca: 0.0002 to 0.005%)
Ca is an element useful for refining such as a deoxidizing effect and is effective for hot workability, so that it can be contained in an amount of 0.0002% or more and 0.005% or less, if necessary. Preferably, it is 0.0005% or more. Further, it is preferably 0.003% or less.

(Mg:0.0002〜0.005%以下)
Mgは、脱酸効果等を有するので精練上有用な元素であることから、必要に応じて0.0002%以上、0.005%以下含有させることができる。好ましくは0.0004%以上である。また好ましくは0.002%以下である。
(Mg: 0.0002 to 0.005% or less)
Since Mg has a deoxidizing effect and is an element useful for refining, it can be contained in an amount of 0.0002% or more and 0.005% or less, if necessary. It is preferably 0.0004% or more. Further, it is preferably 0.002% or less.

(REM:0.005〜0.1%)
REMは、脱酸効果等を有するので精練上有用な元素であると共に、ろう付け性と耐酸化性にも有用であるため、必要に応じて0.005%以上、0.1%以下含有させることができる。好ましくは0.008%%以上である。また好ましくは0.08%以下である。
(REM: 0.005 to 0.1%)
REM is an element useful for refining because it has a deoxidizing effect and the like, and is also useful for brazing property and oxidation resistance. Therefore, it is contained in an amount of 0.005% or more and 0.1% or less as necessary. be able to. It is preferably 0.008% or more. Further, it is preferably 0.08% or less.

なお、不可避的不純物のうち、Pについては、溶接性の観点から0.05%以下とすることが好ましく、より好ましくは0.04%以下である。また、Sについては、耐食性の観点から0.02%以下とすることが好ましく、より好ましくは0.01%以下である。 Of the unavoidable impurities, P is preferably 0.05% or less, more preferably 0.04% or less, from the viewpoint of weldability. Further, S is preferably 0.02% or less, more preferably 0.01% or less, from the viewpoint of corrosion resistance.

以上説明した各元素の他にも、本発明の効果を損なわない範囲で含有させることができる。一般的な不純物元素である前述のP、Sを始め、Zn、Pb、Se、H、等は可能な限り低減することが好ましい。一方、これらの元素は、本発明の課題を解決する限度において、その含有割合が制御され、必要に応じて、Zn≦100ppm、Pb≦100ppm、Se≦100ppm、H≦100ppm、の1種以上を含有する。 In addition to the elements described above, they can be contained within a range that does not impair the effects of the present invention. It is preferable to reduce Zn, Pb, Se, H, etc. as much as possible, including the above-mentioned P and S, which are general impurity elements. On the other hand, the content ratio of these elements is controlled to the extent that the problem of the present invention is solved, and if necessary, one or more of Zn ≦ 100 ppm, Pb ≦ 100 ppm, Se ≦ 100 ppm, and H ≦ 100 ppm can be used. contains.

本発明のフェライト系ステンレス鋼は、基本的にはステンレス鋼を製造する一般的な工程をとって製造される。例えば、電気炉で上記の化学組成を有する溶鋼とし、AOD炉やVOD炉などで精練して、連続鋳造法又は造塊法で鋼片とした後、熱間圧延−熱延板の焼鈍−酸洗−冷間圧延−仕上げ焼鈍−酸洗の工程を経て製造される。必要に応じて、熱延板の焼鈍を省略してもよいし、冷間圧延−仕上げ焼鈍−酸洗を繰り返し行ってもよい。 The ferritic stainless steel of the present invention is basically manufactured by taking a general process for manufacturing stainless steel. For example, molten steel having the above chemical composition is prepared in an electric furnace, refined in an AOD furnace or a VOD furnace to form steel pieces by a continuous casting method or an ingot method, and then hot-rolled-annealed hot-rolled plate-acid. Manufactured through the steps of washing-cold rolling-finish annealing-pickling. If necessary, annealing of the hot-rolled sheet may be omitted, or cold rolling-finish annealing-pickling may be repeated.

本発明のフェライト系ステンレス鋼は、特にろうが拡がるので、NiろうもしくはCuろうを用いてろう付けすることが好ましい。
本発明のフェライト系ステンレス鋼は、Niろう付けを行い、ろう付け温度から900℃までの冷却速度を20℃/分以下としたとき、隣接するNiろう付け部のNiリッチ相率が40%以上となることにより、ろう付け後のNiろう付け接合部材の靱性が良好となるので好ましい。
本発明のフェライト系ステンレス鋼は、Niろう、Cuろうによるろう付け性、耐食性、加工性に優れるため、熱交換器、自動車部品であるEGRクーラ、排熱回収器、フューエルデリバリ系の部品、CO2冷媒ヒートポンプ式給湯器、潜熱回収型給湯器の二次熱交換器あるいはプレート型熱交換器の用途に用いられることが好ましい。
本発明のNiろう付け接合部材は、隣接するNiろう付け部のNiリッチ相率が40%以上となることにより、ろう付け後のNiろう付け接合部材の靱性が良好となるので好ましい。
Since the ferrite-based stainless steel of the present invention is particularly brazed, it is preferable to braze it with Ni brazing or Cu brazing.
The ferritic stainless steel of the present invention has a Ni-rich phase ratio of 40% or more in the adjacent Ni brazed portion when Ni brazing is performed and the cooling rate from the brazing temperature to 900 ° C. is 20 ° C./min or less. This is preferable because the toughness of the Ni brazed joint member after brazing becomes good.
Since the ferrite-based stainless steel of the present invention is excellent in brazing property, corrosion resistance, and workability by Ni brazing and Cu brazing, heat exchangers, EGR coolers which are automobile parts, exhaust heat recovery devices, fuel delivery parts, CO 2 It is preferable to use it for the purpose of a refrigerant heat pump type water heater, a secondary heat exchanger of a latent heat recovery type water heater, or a plate type heat exchanger.
The Ni brazed joint member of the present invention is preferable because the toughness of the Ni brazed joint member after brazing becomes good when the Ni-rich phase ratio of the adjacent Ni brazed portion is 40% or more.

以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。 Hereinafter, the effects of the present invention will be made clearer by examples. The present invention is not limited to the following examples, and can be appropriately modified and implemented without changing the gist thereof.

表1に示す組成のフェライト系ステンレス鋼を180kg真空溶解炉で溶製し、45kg鋼塊に鋳造した後、熱延−熱延板焼鈍−ショット−冷延−仕上焼鈍の工程を経て板厚1mmの冷延鋼板を作製した。熱延板は、素材厚み:50mm、加熱温度:1200℃で板厚5mmまで圧延し空冷することにより作製した。熱延板焼鈍および仕上焼鈍条件は×1分、空冷とした。得られた冷延鋼板から試験片を切り出し、ろう拡がり性評価や孔食電位測定などに供試した。 Ferrite-based stainless steel having the composition shown in Table 1 is melted in a 180 kg vacuum melting furnace, cast into a 45 kg ingot, and then subjected to the steps of hot rolling-hot rolling plate annealing-shot-cold rolling-finish annealing, and the plate thickness is 1 mm. Cold-rolled steel sheet was produced. The hot-rolled plate was produced by rolling to a plate thickness of 5 mm at a material thickness of 50 mm and a heating temperature of 1200 ° C. and air-cooling. The hot-rolled sheet annealing and finish annealing conditions were air-cooled for × 1 minute. A test piece was cut out from the obtained cold-rolled steel sheet and used for evaluation of wax spreadability and measurement of pitting corrosion potential.

Figure 0006871045
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[孔食電位]
前記冷延鋼板(No.1〜18)、およびこの冷延鋼板に下記ろう拡がり性評価と同じ熱処理を行った板(No.A1〜A18、以下「ろう付け熱処理鋼板」という。)から幅15mm、長さ20mmの試験片を切り出し、エメリー紙にて#600まで湿式研磨した。板の中央部分10mm×10mmが露出するように周囲を樹脂で被覆して測定用の電極とした。これを、30℃の3.5質量%NaCl水溶液中でJIS G0577に準拠して孔食電位(V‘c100:電流値が100μA/cmを超える最も貴な電位)を測定した。なお、参照電極には飽和KClを内部溶液とするAg/AgClを用い、電位の掃引速度は20mV/minとした。試験片数は5とし、得られた孔食電位の平均値で評価した。
[Pitting potential]
15 mm in width from the cold-rolled steel sheet (No. 1 to 18) and the plate (No. A1 to A18, hereinafter referred to as "brazing heat-treated steel sheet") obtained by subjecting the cold-rolled steel sheet to the same heat treatment as the brazing spreadability evaluation below. A test piece having a length of 20 mm was cut out and wet-polished to # 600 with emery paper. The periphery was coated with resin so that the central portion 10 mm × 10 mm of the plate was exposed, and used as an electrode for measurement. The pitting potential (V'c100: the most noble potential with a current value exceeding 100 μA / cm 2 ) was measured in a 3.5 mass% NaCl aqueous solution at 30 ° C. according to JIS G0577. As the reference electrode, Ag / AgCl containing saturated KCl as an internal solution was used, and the sweep rate of the potential was set to 20 mV / min. The number of test pieces was 5, and the average value of the obtained pitting potentials was used for evaluation.

[常温引張試験]
前記冷延鋼板(No.1〜18)の圧延方向と平行な方向からJIS 13B引張試験片を採取した後、常温引張試験を行って全伸びを測定した。
[Normal temperature tensile test]
After collecting JIS 13B tensile test pieces from a direction parallel to the rolling direction of the cold-rolled steel sheets (No. 1 to 18), a normal temperature tensile test was performed to measure the total elongation.

[ろう拡がり性]
前記冷延鋼板から幅40mm、長さ40mmの試験片を切り出し、エメリー紙にて#600まで湿式研磨した。有機溶剤を用いて脱脂後、板の中央にNiろう(BNi−5系)およびCuろう(BCu−1)をそれぞれ0.1g載せ、真空炉に入れて1130℃にて10分加熱した。キャリアガスには窒素を用い、No.A1〜No.A16の真空度は約50Pa、No.A1と同一素材であるNo.A17の真空度は約500Pa、No. A18の真空度は約5Paとした。
加熱終了後冷却し、画像解析により熱処理後のろう面積を求めた。得られたろう面積を基に、次の式よりろう拡がり係数を算出した。なお、試験片数は3とし、平均のろう拡がり係数で評価した。
ろう拡がり係数=熱処理後ろう面積/初期ろう面積
[Deaf spreadability]
A test piece having a width of 40 mm and a length of 40 mm was cut out from the cold-rolled steel sheet and wet-polished to # 600 with emery paper. After degreasing with an organic solvent, 0.1 g of Ni wax (BNi-5 system) and Cu wax (BCu-1) were placed in the center of the plate, placed in a vacuum furnace, and heated at 1130 ° C. for 10 minutes. Nitrogen was used as the carrier gas, and No. A1 to No. The degree of vacuum of A16 is about 50 Pa, No. No. which is the same material as A1. The degree of vacuum of A17 was about 500 Pa, and the degree of vacuum of No. A18 was about 5 Pa.
After the heating was completed, the material was cooled, and the wax area after the heat treatment was determined by image analysis. Based on the obtained wax area, the wax spread coefficient was calculated from the following formula. The number of test pieces was set to 3, and evaluation was performed using the average wax spread coefficient.
Wax spread coefficient = wax area after heat treatment / initial wax area

[酸化皮膜分析]
ろう拡がり性評価と同じ熱処理を行った板(ろう付け熱処理鋼板)について、X線光電子分光法(XPS)により表面の酸化皮膜を分析した。XPSはアルバック・ファイ社製で、使用X線源にmono−AlKα線を用い、X線ビーム径約200μm、取り出し角45度の条件で実施した。最表面の定量分析結果から、酸化皮膜中のCr、SiおよびNbのカチオン分率を求めた。ここでCr、SiおよびNbのカチオン分率は、酸化物状態のカチオン分率とした。
[Oxide film analysis]
The oxide film on the surface of the plate (brazing heat-treated steel sheet) subjected to the same heat treatment as the wax spreadability evaluation was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). XPS was manufactured by ULVAC PHI, and was carried out under the conditions that the X-ray source used was mono-AlKα, the X-ray beam diameter was about 200 μm, and the extraction angle was 45 degrees. From the results of quantitative analysis on the outermost surface, the cation fractions of Cr, Si and Nb in the oxide film were determined. Here, the cation fractions of Cr, Si and Nb were taken as the cation fractions in the oxide state.

冷延鋼板(No.1〜18)の孔食電位と全伸びについての結果を表2に示し、ろう付け熱処理鋼板(No.A1〜A18)の孔食電位、ろう拡がり係数、酸化皮膜中のカチオン分率を示した。ここで、本発明におけるろう拡がり係数の達成目標として、Niろうの場合15以上、Cuろうの場合10以上とした。また、全伸びの達成目標は、25%以上とした。 Table 2 shows the results of the pitting corrosion potential and total elongation of the cold-rolled steel sheets (Nos. 1 to 18), showing the pitting corrosion potential, the brazing spread coefficient, and the oxide film of the brazing heat-treated steel sheets (No. A1 to A18). The cation fraction was shown. Here, as the achievement target of the wax spread coefficient in the present invention, it is set to 15 or more in the case of Ni wax and 10 or more in the case of Cu wax. The target for total growth is 25% or more.

Figure 0006871045
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Figure 0006871045
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表2より、本発明の範囲内にあるNo.1〜No.14、No.17(冷延鋼板、ただし、表1、2に記載したように、No.1とNo.17は、同一成分、同一特性)は、孔食電位および常温伸び(全伸び)において良好な特性を示している。 From Table 2, No. 1 within the scope of the present invention. 1-No. 14, No. 17 (cold-rolled steel sheet, however, as shown in Tables 1 and 2, No. 1 and No. 17 have the same components and the same characteristics) has good characteristics in pitting potential and room temperature elongation (total elongation). Shown.

表3より、本発明の範囲内にあるNo.A1〜No.A14(ろう付け熱処理鋼板)は、ろう拡がり係数が良好であることから、本発明の範囲内にあるNo.1〜No.14(冷延鋼板)は、ろう付け熱処理した際のろう拡がり性が良好であることが確認できる。さらに、適切なろう付け熱処理条件(真空度約50Paの雰囲気)で熱処理することにより、ろう付け熱処理後の孔食電位も良好であることが確認できる。 From Table 3, No. 1 within the scope of the present invention. A1 to No. Since A14 (brazing heat-treated steel sheet) has a good brazing spread coefficient, No. 1 within the scope of the present invention. 1-No. It can be confirmed that 14 (cold-rolled steel sheet) has good brazing spreadability when brazed and heat-treated. Further, it can be confirmed that the pitting potential after the brazing heat treatment is also good by performing the heat treatment under appropriate brazing heat treatment conditions (atmosphere with a vacuum degree of about 50 Pa).

表2、3より、Siが本発明範囲の下限以下にあるNo.15(冷延鋼板)、No.A15(ろう付け熱処理鋼板)は、孔食電位が低いことから、耐孔食性に劣ることがわかる。また、No.15(冷延鋼板)は、表3のNo.A15(ろう付け熱処理鋼板)のろう拡がり係数が低いことから、ろう拡がり性に劣ることがわかる。 From Tables 2 and 3, No. 1 in which Si is below the lower limit of the scope of the present invention. 15 (cold-rolled steel sheet), No. It can be seen that A15 (brazing heat-treated steel sheet) is inferior in pitting corrosion resistance because it has a low pitting potential. In addition, No. Reference numeral 15 (cold-rolled steel sheet) is No. 15 in Table 3. Since the brazing coefficient of A15 (brazing heat-treated steel sheet) is low, it can be seen that the brazing property is inferior.

表2、3より、Siが本発明の上限以上にあるNo.16(冷延鋼板)は、ろう拡がり性およびろう付け加熱前後の耐孔食性は良好であるが常温伸びに劣ることがわかる。 From Tables 2 and 3, No. 1 in which Si is above the upper limit of the present invention. It can be seen that 16 (cold-rolled steel sheet) has good brazing spreadability and pitting corrosion resistance before and after brazing heating, but is inferior in room temperature elongation.

No.17(冷延鋼板)は、Cr+1.8Si≧16%を満足するため素材(冷延鋼板)の段階ではNo.1(冷延鋼板)と同一であるため、孔食電位が本発明を満足する。その一方、ろう付け熱処理条件が不適切な条件(真空度約500Paの雰囲気)であることによりNo.A17(ろう付け熱処理鋼板)では酸化皮膜中のSi、Nbカチオン分率が低下し、その結果、孔食電位が本発明の範囲から外れるため、No.A17(ろう付け熱処理鋼板)は参考例としている。 No. 17 (cold-rolled steel sheet) satisfies Cr + 1.8Si ≧ 16%, so that No. 17 (cold-rolled steel sheet) is No. Since it is the same as 1 (cold-rolled steel sheet), the pitting corrosion potential satisfies the present invention. On the other hand, because the brazing heat treatment conditions are inappropriate (atmosphere with a vacuum degree of about 500 Pa), No. In A17 (brazing heat-treated steel sheet), the Si and Nb cation fractions in the oxide film are lowered, and as a result, the pitting corrosion potential is out of the range of the present invention. A17 (brazing heat-treated steel sheet) is used as a reference example.

No.18(冷延鋼板)は、Cr+1.8Si<16%であるため、素材(冷延鋼板)の段階では、孔食電位が本発明の規定よりも劣るので、参考例としているが、一方、No.A18(ろう付け熱処理鋼板)ではろう付け熱処理条件の最適化(真空度約5Paの雰囲気)により酸化皮膜中のCr、Si、Nbカチオン分率が向上した結果、孔食電位が向上しており、ろう付け熱処理後に本発明を満足している。 Since No. 18 (cold-rolled steel sheet) has Cr + 1.8Si <16%, the pitting potential is inferior to the specification of the present invention at the stage of the material (cold-rolled steel sheet), so it is used as a reference example. , No. In A18 (brazing heat-treated steel plate), the pitting corrosion potential is improved as a result of improving the Cr, Si, and Nb cation fractions in the oxide film by optimizing the brazing heat treatment conditions (atmosphere with a degree of vacuum of about 5 Pa). The present invention is satisfied after brazing heat treatment.

[ろう付け部の断面観察]
No.1とNo.15の冷延鋼板から幅30mm、長さ50mmの大板1と幅15mm、長さ30mmの小板2を1枚ずつ切り出した。大板1、小板2ともに、エメリー紙を用いて#600まで湿式研磨後、有機溶剤を用いて脱脂した。図1に示すように、大板1と小板2との間に厚さ100μmのステンレス箔3をはさんで重ね、大板1と小板2との間に100μmのすきま4を形成した。この状態で、小板2の長辺にNiろう5(BNi−5系)を5g塗布した。その後、真空炉に入れて1130℃にて10分加熱した。真空度は約50Pa、1130℃から900℃までの冷却速度を20℃/分とした。このうち、No.1については1130℃から900℃までの冷却速度を22℃/分の条件でも行った。熱処理終了後、図2に示すようにろうが濡れ拡がったすきま部断面(図2(A)参照)を観察して、ろう拡がり部6におけるボイドや割れの有無ならびにNiリッチ相率を求めた。ろう拡がり部6には初晶のNiリッチ相と共晶部が存在するが、画像解析により2値化してNiリッチ相率(面積率)を求めた。
[Cross-section observation of brazed part]
No. 1 and No. A large plate 1 having a width of 30 mm and a length of 50 mm and a small plate 2 having a width of 15 mm and a length of 30 mm were cut out from 15 cold-rolled steel plates one by one. Both the large plate 1 and the small plate 2 were wet-polished to # 600 using emery paper and then degreased with an organic solvent. As shown in FIG. 1, a stainless foil 3 having a thickness of 100 μm was laminated between the large plate 1 and the small plate 2, and a gap 4 having a thickness of 100 μm was formed between the large plate 1 and the small plate 2. In this state, 5 g of Ni wax 5 (BNi-5 system) was applied to the long side of the small plate 2. Then, it was put in a vacuum furnace and heated at 1130 ° C. for 10 minutes. The degree of vacuum was about 50 Pa, and the cooling rate from 1130 ° C to 900 ° C was 20 ° C / min. Of these, No. For No. 1, the cooling rate from 1130 ° C. to 900 ° C. was also performed under the condition of 22 ° C./min. After the heat treatment was completed, as shown in FIG. 2, the cross section of the gap portion where the wax was wet and spread (see FIG. 2 (A)) was observed, and the presence or absence of voids and cracks in the wax spread portion 6 and the Ni-rich phase ratio were determined. The wax spreading portion 6 has a primary crystal Ni-rich phase and a eutectic portion, and the Ni-rich phase ratio (area ratio) was obtained by binarizing the brazing portion 6 by image analysis.

断面観察の結果、1130℃から900℃までの冷却速度を20℃/分の時、No.1におけるNiリッチ相率は45%と本発明範囲にあり、ボイドや割れは認められなかった。ボイドや割れが認められないことから、靭性が良好である。一方、No.15におけるNiリッチ相率は37%であり、ボイドや割れが認められた。一方、1130℃から900℃までの冷却速度を22℃/分としたNo.1におけるNiリッチ相率は36%となり、ボイドや割れが認められた。 As a result of cross-sectional observation, when the cooling rate from 1130 ° C. to 900 ° C. was 20 ° C./min, No. The Ni-rich phase ratio in No. 1 was 45%, which was within the range of the present invention, and no voids or cracks were observed. Good toughness with no voids or cracks. On the other hand, No. The Ni-rich phase ratio at 15 was 37%, and voids and cracks were observed. On the other hand, No. 1 having a cooling rate of 22 ° C./min from 1130 ° C. to 900 ° C. The Ni-rich phase ratio in 1 was 36%, and voids and cracks were observed.

本発明のろう付け性に優れたフェライト系ステンレス鋼は、自動車部品のEGRクーラや排熱回収器、潜熱回収型給湯器の二次熱交換器やエコキュート(登録商標)のプレート型熱交換器などろう付け接合で組み立てられる熱交換器の素材として好適である。 The ferrite-based stainless steel with excellent brazing property of the present invention includes EGR coolers and exhaust heat collectors for automobile parts, secondary heat exchangers for latent heat recovery type water heaters, and plate heat exchangers from EcoCute (registered trademark). It is suitable as a material for heat exchangers assembled by brazing.

1 大板
2 小板
3 ステンレス箔
4 すきま
5 Niろう
6 ろう拡がり部
1 Large plate 2 Small plate 3 Stainless steel foil 4 Clearance 5 Ni wax 6 Wax spread part

Claims (15)

質量%で、C:0.020%以下、Si:1.0超え〜3.5%、Mn:0.02〜0.80%、Cr:10.5〜15.0%未満、Nb:0.03〜0.60%、Al:0.050%以下、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る化学組成を有し、30℃の3.5質量%NaCl水溶液中における孔食電位V‘c100が飽和KClを内部溶液とするAg/AgClを参照電極に用いた時に150mV以上であり、
カチオン分率でCr≧11%、Si≧1%、Nb≧1%を満足する酸化皮膜を有することを特徴とするろう付け性と耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
ここでカチオン分率とは、全カチオンに対して、酸化物状態で存在するカチオンの比率(原子%)を意味する。
By mass%, C: 0.020% or less, Si: 1.0 or more to 3.5%, Mn: 0.02 to 0.80%, Cr: 10.5 to less than 15.0%, Nb: 0 .03 to 0.60%, Al: 0.050% or less, N: 0.025% or less, the balance has a chemical composition consisting of Fe and unavoidable impurities, 3.5% by mass at 30 ° C. The perforation potential V'c100 in the aqueous NaCl solution was 150 mV or more when Ag / AgCl containing saturated KCl as the internal solution was used as the reference electrode.
A ferritic stainless steel having excellent brazing and corrosion resistance, which has an oxide film satisfying Cr ≧ 11%, Si ≧ 1%, and Nb ≧ 1% in terms of cation fraction.
Here, the cation fraction means the ratio (atomic %) of cations existing in the oxide state to all cations.
質量%でCr+1.8Siで16%以上を満足することを特徴とする請求項1に記載のろう付け性と耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼。 The ferritic stainless steel having excellent brazing property and corrosion resistance according to claim 1, wherein Cr + 1.8Si is satisfied with 16% or more in mass%. 更に、質量%で、Sn:0.001〜0.5%、Co:0.01〜0.5%、Bi:0.001〜0.01%、B:0.0002〜0.005%のうちいずれか1種又は2種以上からなる第1群、
Ni:0.1〜0.8%、Mo:0.1〜2%、W:0.1〜1%、V:0.05〜0.5%、Cu:0.1〜0.8%、Sb:0.001〜0.5%、Zr:0.001〜0.3%、Ga:0.0001〜0.01%、Ta:0.0001〜0.01%のうちいずれか1種又は2種以上からなる第2群、
Ca:0.0002〜0.005%、Mg:0.0002〜0.005%、REM:0.005〜0.1%のうちいずれか1種又は2種以上からなる第3群のうち、少なくともいずれかの群を含有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のろう付け性と耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
Further, in mass%, Sn: 0.001 to 0.5%, Co: 0.01 to 0.5%, Bi: 0.001 to 0.01%, B: 0.0002 to 0.005%. The first group consisting of any one or more of them,
Ni: 0.1 to 0.8%, Mo: 0.1 to 2%, W: 0.1 to 1%, V: 0.05 to 0.5%, Cu: 0.1 to 0.8% , Sb: 0.001 to 0.5%, Zr: 0.001 to 0.3%, Ga: 0.0001 to 0.01%, Ta: 0.0001 to 0.01%. Or the second group consisting of two or more types,
Of the third group consisting of any one or more of Ca: 0.0002 to 0.005%, Mg: 0.0002 to 0.005%, and REM: 0.005 to 0.1%. The ferrite-based stainless steel having excellent brazing property and corrosion resistance according to claim 1 or 2, wherein it contains at least one of the groups.
NiろうもしくはCuろうを用いてろう付け接合される、ろう付け接合部材用として用いることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のろう付け性と耐食性に
優れたフェライト系ステンレス鋼。
The ferrite having excellent brazing property and corrosion resistance according to any one of claims 1 to 3, which is brazed and joined using Ni brazing or Cu brazing and is used for a brazed joining member. Ferritic steel.
質量%で、C:0.020%以下、Si:1.0超え〜3.5%、Mn:0.02〜0.80%、Cr:10.5〜15.0%未満、Nb:0.03〜0.60%、Al:0.050%以下、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る化学組成を有し、30℃の3.5質量%NaCl水溶液中における孔食電位V‘c100が飽和KClを内部溶液とするAg/AgClを参照電極に用いた時に150mV以上であり、
Niろう付けを行い、ろう付け温度から900℃までの冷却速度を20℃/分以下としたとき、隣接するNiろう付け部のNiリッチ相率が40%以上となることを特徴とするろう付け性と耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
By mass%, C: 0.020% or less, Si: 1.0 or more to 3.5%, Mn: 0.02 to 0.80%, Cr: 10.5 to less than 15.0%, Nb: 0 .03 to 0.60%, Al: 0.050% or less, N: 0.025% or less, the balance has a chemical composition consisting of Fe and unavoidable impurities, 3.5% by mass at 30 ° C. The perforation potential V'c100 in the aqueous NaCl solution was 150 mV or more when Ag / AgCl containing saturated KCl as the internal solution was used as the reference electrode.
Brazing is characterized in that when Ni brazing is performed and the cooling rate from the brazing temperature to 900 ° C. is 20 ° C./min or less, the Ni-rich phase ratio of the adjacent Ni brazing portion is 40% or more. Ferritic stainless steel with excellent properties and corrosion resistance.
質量%でCr+1.8Siで16%以上を満足することを特徴とする請求項5に記載のろう付け性と耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼。 The ferritic stainless steel having excellent brazing property and corrosion resistance according to claim 5, wherein Cr + 1.8Si is satisfied with 16% or more in mass%. カチオン分率でCr≧11%、Si≧1%、Nb≧1%を満足する酸化皮膜を有することを特徴とする請求項5に記載のろう付け性と耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
ここでカチオン分率とは、全カチオンに対して、酸化物状態で存在するカチオンの比率(原子%)を意味する。
The ferrite-based stainless steel according to claim 5, which has an oxide film satisfying Cr ≧ 11%, Si ≧ 1%, and Nb ≧ 1% in terms of cation fraction, and has excellent brazing and corrosion resistance.
Here, the cation fraction means the ratio (atomic %) of cations existing in the oxide state to all cations.
更に、質量%で、Sn:0.001〜0.5%、Co:0.01〜0.5%、Bi:0.001〜0.01%、B:0.0002〜0.005%のうちいずれか1種又は2種以上からなる第1群、
Ni:0.1〜0.8%、Mo:0.1〜2%、W:0.1〜1%、V:0.05〜0.5%、Cu:0.1〜0.8%、Sb:0.001〜0.5%、Zr:0.001〜0.3%、Ga:0.0001〜0.01%、Ta:0.0001〜0.01%のうちいずれか1種又は2種以上からなる第2群、
Ca:0.0002〜0.005%、Mg:0.0002〜0.005%、REM:0.005〜0.1%のうちいずれか1種又は2種以上からなる第3群のうち、少なくともいずれかの群を含有することを特徴とする請求項5〜請求項7のいずれか1項に記載のろう付け性と耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
Further, in mass%, Sn: 0.001 to 0.5%, Co: 0.01 to 0.5%, Bi: 0.001 to 0.01%, B: 0.0002 to 0.005%. The first group consisting of any one or more of them,
Ni: 0.1 to 0.8%, Mo: 0.1 to 2%, W: 0.1 to 1%, V: 0.05 to 0.5%, Cu: 0.1 to 0.8% , Sb: 0.001 to 0.5%, Zr: 0.001 to 0.3%, Ga: 0.0001 to 0.01%, Ta: 0.0001 to 0.01%. Or the second group consisting of two or more types,
Of the third group consisting of any one or more of Ca: 0.0002 to 0.005%, Mg: 0.0002 to 0.005%, and REM: 0.005 to 0.1%. The ferrite-based stainless steel having excellent brazing property and corrosion resistance according to any one of claims 5 to 7, which contains at least one of the groups.
熱交換器用途であることを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載のろう付け性と耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼。 The ferrite-based stainless steel having excellent brazing property and corrosion resistance according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it is used for a heat exchanger. 自動車部品であるEGRクーラ、排熱回収器あるいはフューエルデリバリ系の部品の用途であることを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載のろう付け性と耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼。 The ferrite having excellent brazing property and corrosion resistance according to any one of claims 1 to 8, which is used for an EGR cooler, an exhaust heat recovery device, or a fuel delivery type component which is an automobile part. Ferritic steel. CO2冷媒ヒートポンプ式給湯器、潜熱回収型給湯器の二次熱交換器あるいはプレート
型熱交換器の用途であることを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載のろう付け性と耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
The wax according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it is used as a secondary heat exchanger of a CO 2 refrigerant heat pump type water heater, a latent heat recovery type water heater, or a plate type heat exchanger. Ferritic stainless steel with excellent adhesion and corrosion resistance.
質量%で、C:0.020%以下、Si:1.0超え〜3.5%、Mn:0.02〜0.80%、Cr:10.5〜15.0%未満、Nb:0.03〜0.60%、Al:0.050%以下、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る化学組成を有し、30℃の3.5質量%NaCl水溶液中における孔食電位V‘c100が飽和KClを内部溶液とするAg/AgClを参照電極に用いた時に150mV以上であるろう付け性と耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼をNiろう付けしたNiろう付け接合部材であって、隣接するNiろう付け部のNiリッチ相率が40%以上であることを特徴とするNiろう付け接合部材。 By mass%, C: 0.020% or less, Si: 1.0 or more to 3.5%, Mn: 0.02 to 0.80%, Cr: 10.5 to less than 15.0%, Nb: 0 .03 to 0.60%, Al: 0.050% or less, N: 0.025% or less, the balance has a chemical composition consisting of Fe and unavoidable impurities, 3.5% by mass at 30 ° C. The pore corrosion potential V'c100 in the NaCl aqueous solution is 150 mV or more when Ag / AgCl with saturated KCl as the internal solution is used as the reference electrode. A Ni brazing joint member which is a brazing joint member and has a Ni-rich phase ratio of 40% or more in an adjacent Ni brazing portion. 前記フェライト系ステンレス鋼が、質量%でCr+1.8Siで16%以上を満足することを特徴とする請求項12に記載のNiろう付け接合部材。 The Ni brazed joint member according to claim 12, wherein the ferritic stainless steel satisfies 16% or more of Cr + 1.8Si in terms of mass%. 前記フェライト系ステンレス鋼が、カチオン分率でCr≧11%、Si≧1%、Nb≧1%を満足する酸化皮膜を有することを特徴とする請求項12に記載のNiろう付け接合部材。
ここでカチオン分率とは、全カチオンに対して、酸化物状態で存在するカチオンの比率(原子%)を意味する。
The Ni brazed joint member according to claim 12, wherein the ferritic stainless steel has an oxide film satisfying Cr ≧ 11%, Si ≧ 1%, and Nb ≧ 1% in terms of cation fraction.
Here, the cation fraction means the ratio (atomic %) of cations existing in the oxide state to all cations.
前記フェライト系ステンレス鋼が、更に、質量%で、Sn:0.001〜0.5%、Co:0.01〜0.5%、Bi:0.001〜0.01%、B:0.0002〜0.005%のうちいずれか1種又は2種以上からなる第1群、
Ni:0.1〜0.8%、Mo:0.1〜2%、W:0.1〜1%、V:0.05〜0.5%、Cu:0.1〜0.8%、Sb:0.001〜0.5%、Zr:0.001〜0.3%、Ga:0.0001〜0.01%、Ta:0.0001〜0.01%のうちいずれか1種又は2種以上からなる第2群、
Ca:0.0002〜0.005%、Mg:0.0002〜0.005%、REM:0.005〜0.1%のうちいずれか1種又は2種以上からなる第3群のうち、少なくともいずれかの群を含有することを特徴とする請求項12〜請求項14のいずれか1項に記載のNiろう付け接合部材。
The ferrite-based stainless steel further contains, in terms of mass%, Sn: 0.001 to 0.5%, Co: 0.01 to 0.5%, Bi: 0.001 to 0.01%, B: 0. The first group consisting of any one or more of 0002 to 0.005%,
Ni: 0.1 to 0.8%, Mo: 0.1 to 2%, W: 0.1 to 1%, V: 0.05 to 0.5%, Cu: 0.1 to 0.8% , Sb: 0.001 to 0.5%, Zr: 0.001 to 0.3%, Ga: 0.0001 to 0.01%, Ta: 0.0001 to 0.01%. Or the second group consisting of two or more types,
Of the third group consisting of any one or more of Ca: 0.0002 to 0.005%, Mg: 0.0002 to 0.005%, and REM: 0.005 to 0.1%. The Ni brazed joining member according to any one of claims 12 to 14, characterized in that it contains at least one of the groups.
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