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JP7600970B2 - Ferritic stainless steel for copper phosphorus brazing and water heater using same - Google Patents
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Ferritic stainless steel for copper phosphorus brazing and water heater using same Download PDF

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Description

本発明は、りん銅ろう付け用フェライト系ステンレス鋼およびこれを用いた給湯器に関し、りん銅ろう材を用いたろう付けを行う場合に良好なろう付け性を示すフェライト系ステンレス鋼に関するものである。 The present invention relates to a ferritic stainless steel for copper phosphorus brazing and a water heater using the same, and to a ferritic stainless steel that exhibits good brazing properties when brazing with copper phosphorus brazing material.

ガス給湯器や電気温水器をはじめとした給湯器分野では、銅が多量に使用される。例えば、これらに使用される水や熱媒を流す配管として、銅管が広く採用される。また、地球環境保護の観点から、近年普及が進む環境対応型の給湯器には、熱交換器が適用され、ここにも銅が使用されている。 Copper is used in large quantities in the field of water heaters, including gas water heaters and electric water heaters. For example, copper pipes are widely used for the piping that carries the water and heat transfer medium used in these devices. Furthermore, from the perspective of protecting the global environment, environmentally friendly water heaters, which have become increasingly popular in recent years, are fitted with heat exchangers, which also use copper.

近年、新興国の電力インフラ需要の増大や、自動車のEV化を背景に、電線、導線用の銅の需要が増加し、銅の需給がひっ迫した状態が続いている。今後も、銅需要は増加することが予想され、銅価格高騰に対応した銅の使用量削減は重要な課題となっている。 In recent years, the demand for copper for electrical wires and conductors has increased due to growing demand for power infrastructure in emerging countries and the shift to electric vehicles, resulting in a tight supply and demand situation for copper. Demand for copper is expected to continue to increase, and reducing copper usage in response to rising copper prices has become an important issue.

こういった背景から、給湯器分野では、銅から他材料、特に比較的安価かつ耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼への置き換えが進められている。 In light of this, the water heater industry is moving away from copper to other materials, particularly ferritic stainless steel, which is relatively inexpensive and has excellent corrosion resistance.

給湯器の配管や熱交換器部分は、主にCu含有ろう材、特にろう付けの適正温度が600~950℃となるりん銅ろう材を使用した、りん銅ろう付けにより接着および組み立てされた部材が用いられている。このため、これらの部材に用いられる素材には、りん銅ろう付けにおけるろう付け性(以下、単に、ろう付け性ともいう)が良好なことが求められる。 The piping and heat exchanger parts of water heaters are mainly made of Cu-containing brazing materials, and in particular phosphorus copper brazing materials with an appropriate brazing temperature of 600 to 950°C. These materials are therefore required to have good brazing properties for phosphorus copper brazing (hereinafter simply referred to as brazing properties).

一般に、フェライト系ステンレス鋼のろう付け性は、銅(Cu)よりも劣ることから、改善が求められる。 In general, the brazeability of ferritic stainless steel is inferior to that of copper (Cu), so improvements are required.

例えば、特許文献1には、「質量%で、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、N:0.001~0.4%を含有し、さらにTi:0.002~0.030%とAl:0.002~0.10%の一方又は両方を含有し、残部がFe及び不可避的不純物であり、かつSi、TiおよびAlの含有量が(式1)を満足して、表面には(式2)を満足する組成を有する酸化皮膜が形成されていることを特徴とするろう付け性に優れたステンレス鋼。
Si/(Ti+Al)≧40 ・・・ (式1)
1.2×Si/Fe≦Si/Fe≦5×Si/Fe ・・・ (式2)
(式1)および(式2)において、添え字f付き元素名は酸化皮膜中の各元素含有量を表し単位は原子%、添え字m付き元素名は母材の鋼中の各元素含有量を表し単位は質量%である。」が開示されている。
For example, Patent Document 1 describes a stainless steel having excellent brazability, which contains, by mass%, C: 0.001 to 0.1%, Si: more than 1.5 to 4.0%, Mn: 0.05 to 4.0%, Cr: 10.5 to 30%, Ni: 35% or less, N: 0.001 to 0.4%, and further contains one or both of Ti: 0.002 to 0.030% and Al: 0.002 to 0.10%, with the balance being Fe and unavoidable impurities, the contents of Si, Ti and Al satisfying (Formula 1), and an oxide film having a composition that satisfies (Formula 2) is formed on the surface.
Si m /(Ti m + Al m )≧40 (Formula 1)
1.2×Si m /Fe mSif /Fe f ≦5×Si m /Fe m ... (Formula 2)
In (Formula 1) and (Formula 2), the element name with the subscript f represents the content of each element in the oxide film in atomic %, and the element name with the subscript m represents the content of each element in the base steel in mass %.

特許文献2には、「質量%で、C:0.01~0.03%、Si:1.00%以下、Mn:1.50%以下、P:0.04%以下、S:0.03%以下、Ni:0.6%以下、Cr:17~25%、Mo:2.50%以下、Cu:0.10~0.50%、N:0.030%以下、Nb:7×(C+N)%以上、0.80%以下、Al:0.022%以下を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有し、下記(1)式を満足する、Cuろう付け性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
C+6Si-4Al-72Ti≧1.5 ・・・ (1)式
ここで、(1)式中のC、Si、Al、Tiは、各元素の質量%を意味する。」が開示されている。
Patent Document 2 describes a ferritic stainless steel having excellent Cu brazeability, which contains, by mass%, C: 0.01 to 0.03%, Si: 1.00% or less, Mn: 1.50% or less, P: 0.04% or less, S: 0.03% or less, Ni: 0.6% or less, Cr: 17 to 25%, Mo: 2.50% or less, Cu: 0.10 to 0.50%, N: 0.030% or less, Nb: 7×(C+N)% or more, 0.80% or less, Al: 0.022% or less, with the balance being Fe and unavoidable impurities, and which satisfies the following formula (1):
C+6Si-4Al-72Ti≧1.5 (1) where C, Si, Al, and Ti in formula (1) represent the mass percentage of each element.

国際公開第2016/152854号International Publication No. 2016/152854 特開2018-145497号公報JP 2018-145497 A

特許文献1に記載のフェライト系ステンレス鋼は、一定量のSiを含有し、Siが濃化した酸化皮膜を形成させることによりろう付け性を確保している。また、特許文献2に記載のフェライト系ステンレス鋼は、一定量のNbを含有し、形成される鋼中炭化物を利用して、ろう付け性を確保している。 The ferritic stainless steel described in Patent Document 1 contains a certain amount of Si, and ensures brazability by forming an oxide film in which Si is concentrated. The ferritic stainless steel described in Patent Document 2 contains a certain amount of Nb, and ensures brazability by utilizing the carbides formed in the steel.

特許文献1、2に開示されるフェライト系ステンレス鋼は、ろう付け性に改善の余地があった。特許文献1、2に開示されるフェライト系ステンレス鋼は、いずれも1000~1200℃で行われるろう付けに適するものであり、特にりん銅ろうを使用した600~950℃でのろう付けを行う場合に、十分なろう付け性が得られないという課題があった。 The ferritic stainless steels disclosed in Patent Documents 1 and 2 have room for improvement in terms of brazing properties. Both of the ferritic stainless steels disclosed in Patent Documents 1 and 2 are suitable for brazing at 1000 to 1200°C, but there was an issue that sufficient brazing properties could not be obtained, particularly when brazing at 600 to 950°C using copper phosphorus brazing filler metal.

本発明は、上記事情に鑑み開発されたものであって、りん銅ろう材を用いたろう付けを行う場合に良好なろう付け性を示すりん銅ろう付け用フェライト系ステンレス鋼を提供することを目的とする。 The present invention was developed in consideration of the above circumstances, and aims to provide a ferritic stainless steel for copper phosphorus brazing that exhibits good brazing properties when brazing is performed using a copper phosphorus brazing material.

なお、ここで良好なろう付け性とは、供試材となるステンレス鋼の表面に設置したりん銅ろう材を加熱する際に、りん銅ろう材の広がり率が150%以上となることを意味する。また、りん銅ろう材の広がり率は、次式により算出する。
りん銅ろう材の広がり率(%)=[供試材の表面における加熱後のりん銅ろう材の円相当直径(mm)]÷[供試材の表面における加熱前のりん銅ろう材の円相当直径(mm)]×100
なお、りん銅ろう材の加熱条件などについては、後述の実施例の記載を参照すればよい。
In this case, good brazeability means that when the copper phosphorus brazing filler metal is placed on the surface of the stainless steel sample, the spreadability of the copper phosphorus brazing filler metal is 150% or more when the copper phosphorus brazing filler metal is heated. The spreadability of the copper phosphorus brazing filler metal is calculated by the following formula.
Spreadability of phosphorus copper brazing material (%) = [equivalent circle diameter (mm) of phosphorus copper brazing material on the surface of the test material after heating] ÷ [equivalent circle diameter (mm) of phosphorus copper brazing material on the surface of the test material before heating] × 100
Regarding the heating conditions of the phosphorus copper brazing material, etc., please refer to the description of the examples described later.

ろう付けはろう材を溶融させ、ろう材と母材間で発生する金属結合を活用して、母材を接合する手法である。しかし、ろう付け熱処理時に母材表層に酸化皮膜が生成されることで、ろう材と母材の金属結合の形成およびろう材のぬれが阻害される。このため、ろう付け性向上のためには、前記酸化皮膜の形成を防ぐ必要がある。その方法として、ステンレス鋼に含有される元素の中で、特に酸化皮膜を生成しやすい元素(以下、易酸化元素とも称す)を低減することにより酸化皮膜の生成を抑制することが検討されていた。 Brazing is a method of joining base materials by melting a brazing filler metal and utilizing the metallic bond that occurs between the brazing filler metal and the base material. However, an oxide film is formed on the surface of the base material during brazing heat treatment, which inhibits the formation of a metallic bond between the brazing filler metal and the base material and the wetting of the brazing filler metal. For this reason, in order to improve brazing properties, it is necessary to prevent the formation of this oxide film. As a method for this, it has been considered to suppress the formation of oxide films by reducing the elements contained in stainless steel that are particularly prone to forming oxide films (hereinafter also referred to as easily oxidizable elements).

しかし、りん銅ろう材を用いたろう付けを行う場合、易酸化元素の低減のみでは、十分なろう付け性を得ることが出来なかった。 However, when brazing using copper phosphorus brazing filler metal, sufficient brazing properties cannot be obtained simply by reducing the amount of easily oxidized elements.

そこで、本発明者らは、りん銅ろう材を用いたろう付けを行う場合において、母材表層での酸化皮膜形成を抑制し、良好なろう付け性を確保する手法について、鋭意検討した。 The inventors therefore conducted extensive research into a method for suppressing the formation of an oxide film on the surface of the base material and ensuring good brazing properties when brazing using copper phosphorus brazing filler metal.

その結果、易酸化元素の含有量を厳しく規制するとともに、Cuを一定量含有させることで、酸化皮膜の生成を抑制し、良好なろう付け性が得られるという知見を得た。 As a result, they discovered that by strictly regulating the content of easily oxidizable elements and adding a certain amount of Cu, it is possible to suppress the formation of an oxide film and obtain good brazing properties.

このCu含有による酸化皮膜の生成抑制機構について、本発明者らは次のように考えている。Cuはろう付け時に母材表層へ濃化する。Cuが母材表層へ濃化することにより、易酸化元素の母材表層への拡散が減少し、それらの元素(易酸化元素)の酸化皮膜の生成が抑制される。一方で、Cuの濃化と同時にCuの酸化が進行し、Cu酸化物が生成するが、Cu酸化物はりん銅ろうとの親和性が高いため、Cu酸化物はりん銅ろう付けを阻害しない。したがって、適正量のCuの含有によって、ろう付けを妨げる酸化皮膜の生成を抑制し、良好なろう付け性を得ることが出来る。 The inventors believe that the mechanism by which the inclusion of Cu inhibits the formation of an oxide film is as follows. Cu concentrates on the surface of the base material during brazing. The concentration of Cu on the surface of the base material reduces the diffusion of easily oxidized elements to the surface of the base material, inhibiting the formation of an oxide film of these elements (easily oxidized elements). On the other hand, as Cu concentrates, oxidation of Cu progresses and Cu oxide is formed, but because Cu oxide has a high affinity with phosphorus copper brazing filler metal, Cu oxide does not inhibit phosphorus copper brazing. Therefore, by including an appropriate amount of Cu, it is possible to inhibit the formation of an oxide film that inhibits brazing and obtain good brazing properties.

本発明は上記知見に基づき、さらに検討を加えた末に完成されたものである。 The present invention was completed after further investigation based on the above findings.

すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
[1]質量%で、
C:0.003~0.020%、
Si:0.01~0.60%、
Mn:0.01~0.40%、
P:0.040%以下、
S:0.020%以下、
Cr:16.0~27.0%、
Ni:0.01~2.50%、
Al:0.010%以下、
Cu:0.40~0.80%、
Nb:0.10~0.50%、
N:0.020%以下
を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有するりん銅ろう付け用フェライト系ステンレス鋼。
[2]さらに、質量%で、
Mo:0.01~2.50%、
Co:0.01~0.70%、
W:0.01~1.00%、
のうちから選んだ1種または2種以上を含有する[1]に記載のりん銅ろう付け用フェライト系ステンレス鋼。
[3]さらに、質量%で、
Ti:0.01~0.10%、
V:0.01~0.20%、
Zr:0.01~0.10%、
Mg:0.0005~0.0050%、
Ca:0.0005~0.0050%、
B:0.0005~0.0050%、
REM(希土類金属):0.001~0.100%、
Sn:0.001~0.300%、
Sb:0.001~0.100%、
のうちから選んだ1種または2種以上を含有する[1]または[2]に記載のりん銅ろう付け用フェライト系ステンレス鋼。
[4]前記[1]~[3]の何れかに記載のりん銅ろう付け用フェライト系ステンレス鋼を用い、少なくとも一か所以上の接合部がりん銅ろう材を用いたろう付けによって組み立てられた給湯器。
That is, the gist and configuration of the present invention are as follows.
[1] In mass%,
C: 0.003-0.020%,
Si: 0.01-0.60%,
Mn: 0.01 to 0.40%,
P: 0.040% or less,
S: 0.020% or less,
Cr: 16.0-27.0%,
Ni: 0.01 to 2.50%,
Al: 0.010% or less,
Cu: 0.40-0.80%,
Nb: 0.10 to 0.50%,
A ferritic stainless steel for copper phosphorus brazing containing 0.020% or less N, with the balance being Fe and unavoidable impurities.
[2] Further, in mass%,
Mo: 0.01-2.50%,
Co: 0.01-0.70%,
W: 0.01-1.00%,
The ferritic stainless steel for phosphorus copper brazing according to [1], which contains one or more selected from the following:
[3] Further, in mass%,
Ti: 0.01 to 0.10%,
V: 0.01-0.20%,
Zr: 0.01 to 0.10%,
Mg: 0.0005-0.0050%,
Ca: 0.0005-0.0050%,
B: 0.0005-0.0050%,
REM (rare earth metal): 0.001-0.100%,
Sn: 0.001-0.300%,
Sb: 0.001 to 0.100%,
The ferritic stainless steel for phosphorus copper brazing according to [1] or [2], which contains one or more selected from the following:
[4] A water heater assembled using the ferritic stainless steel for copper phosphorus brazing according to any one of [1] to [3] above, with at least one or more joints being brazed using a copper phosphorus brazing material.

本発明によれば、りん銅ろう材を用いたろう付けを行う場合に良好なろう付け性を示すりん銅ろう付け用フェライト系ステンレス鋼を提供することが出来る。 According to the present invention, it is possible to provide a ferritic stainless steel for phosphorus copper brazing that exhibits good brazing properties when brazing is performed using a phosphorus copper brazing material.

以下、本発明を具体的に説明する。 The present invention will be described in detail below.

まず、本発明において、鋼の成分組成を前記の範囲に限定した理由について説明する。なお、鋼の成分組成における元素の含有量の単位はいずれも「質量%」であるが、以下、特に断らない限り単に「%」で示す。 First, we will explain the reason why the composition of the steel is limited to the above range in the present invention. Note that the unit of the content of elements in the composition of the steel is "mass %", but hereinafter, unless otherwise specified, it will be simply indicated as "%".

C:0.003~0.020%
C含有量が多くなると強度が向上し、少なくなると加工性が向上する。ここで、Cは、十分な強度を得るために0.003%以上の含有が必要である。しかし、C含有量が0.020%を超えると、加工性の低下が顕著となるうえ、粒界にCr炭化物が析出して鋭敏化を起こして耐食性が低下しやすくなる。そのため、C含有量は0.003~0.020%の範囲とする。C含有量は、好ましくは0.004%以上である。また、C含有量は、好ましくは0.015%以下であり、より好ましくは0.010%以下である。
C: 0.003-0.020%
A high C content improves strength, while a low C content improves workability. Here, in order to obtain sufficient strength, the C content must be 0.003% or more. If the C content exceeds 0.020%, the workability is significantly reduced, and Cr carbides are precipitated at the grain boundaries, causing sensitization and reducing the corrosion resistance. The C content is preferably 0.004% or more. The C content is preferably 0.015% or less, and more preferably 0.010% or less. .

Si:0.01~0.60%
Siは、脱酸剤として有用な元素であり、その効果は0.01%以上のSiの含有で得られる。しかし、Si含有量が0.60%を超えると、ろう付け熱処理時にSi酸化物やSi窒化物等のSi濃化物が鋼板表面に生成し、ろう付け性が低下する。そのため、Si含有量は0.01~0.60%の範囲とする。Si含有量は、好ましくは0.10%以上である。また、Si含有量は、好ましくは0.55%以下であり、より好ましくは0.50%以下である。
Si: 0.01~0.60%
Silicon is a useful element as a deoxidizer, and this effect can be obtained with a silicon content of 0.01% or more. However, if the silicon content exceeds 0.60%, silicon oxides are generated during brazing heat treatment. The Si content is therefore set to the range of 0.01 to 0.60%. The Si content is preferably 0.01 to 0.60%. The Si content is preferably 0.10% or more. The Si content is preferably 0.55% or less, and more preferably 0.50% or less.

Mn:0.01~0.40%
Mnは脱酸作用があり、その効果は0.01%以上のMnの含有で得られる。しかし、Mn含有量が0.40%を超えると、ろう付け熱処理時にMn濃化物が鋼板表面に生成して、ろう付け性が低下する。そのため、Mn含有量は0.01~0.40%の範囲とする。Mn含有量は、好ましくは0.10%以上であり、より好ましくは0.15%以上である。また、Mn含有量は、好ましくは0.25%以下であり、より好ましくは0.20%以下である。
Mn: 0.01-0.40%
Mn has a deoxidizing effect, and this effect can be obtained with a Mn content of 0.01% or more. However, if the Mn content exceeds 0.40%, Mn concentrates are formed on the steel sheet surface during brazing heat treatment. As a result, brazing properties are reduced. Therefore, the Mn content is set to the range of 0.01 to 0.40%. The Mn content is preferably 0.10% or more, and more preferably 0.15% or more. % or more. The Mn content is preferably 0.25% or less, and more preferably 0.20% or less.

P:0.040%以下
Pは、鋼に不可避的に含まれる元素であり、過剰な含有は溶接性を低下させ、粒界腐食を生じさせやすくする。その傾向は、Pの0.040%超の含有で顕著となる。そのため、P含有量は0.040%以下とする。好ましくは、P含有量は0.030%以下である。なお、P含有量の下限は特に限定されない。ただし、過度の脱Pはコストの増加を招くので、P含有量は0.010%以上が好ましい。
P: 0.040% or less P is an element that is inevitably contained in steel, and excessive content reduces weldability and makes intergranular corrosion more likely to occur. This tendency becomes more pronounced when the P content exceeds 0.040%. Therefore, the P content is set to 0.040% or less. Preferably, the P content is 0.030% or less. The lower limit of the P content is not particularly limited. However, since excessive de-P leads to an increase in costs, the P content is preferably 0.010% or more.

S:0.020%以下
Sは、鋼に不可避的に含まれる元素であり、0.020%超のSの含有は、MnSの析出を促進し、耐食性を低下させる。よって、S含有量は0.020%以下とする。好ましくは、S含有量は0.010%以下である。なお、S含有量の下限は特に限定されない。ただし、過度の脱Sはコストの増加を招くので、S含有量は0.0005%以上が好ましい。
S: 0.020% or less S is an element that is inevitably contained in steel, and an S content of more than 0.020% promotes the precipitation of MnS and reduces corrosion resistance. Therefore, the S content is set to 0.020% or less. Preferably, the S content is 0.010% or less. The lower limit of the S content is not particularly limited. However, since excessive de-S leads to an increase in costs, the S content is preferably 0.0005% or more.

Cr:16.0~27.0%
Crは、耐食性の確保に有効である。Cr含有量が16.0%未満では、ろう付け後に十分な耐食性が得られない。しかし、Cr含有量が27.0%を超えると、ろう付け処理の際に鋼板表面にCr酸化皮膜が生成し、ろう付け性が劣化する。そのため、Cr含有量は16.0~27.0%の範囲とする。Cr含有量は、好ましくは18.0%以上であり、より好ましくは19.0%以上である。また、Cr含有量は、好ましくは23.0%以下であり、より好ましくは22.5%未満である。
Cr:16.0~27.0%
Cr is effective in ensuring corrosion resistance. If the Cr content is less than 16.0%, sufficient corrosion resistance cannot be obtained after brazing. However, if the Cr content exceeds 27.0%, the brazing process During this process, a Cr oxide film forms on the surface of the steel sheet, which deteriorates the brazing property. Therefore, the Cr content is set to the range of 16.0 to 27.0%. The Cr content is preferably 18.0%. The Cr content is preferably 23.0% or less, and more preferably less than 22.5%.

Ni:0.01~2.50%
Niは、耐食性および靭性の確保に有効であり、その効果は0.01%以上の含有で得られる。一方、Ni含有量が2.50%を超えると加工性が低下する。よって、Ni含有量は、0.01~2.50%とする。Ni含有量は、好ましくは0.05%以上であり、さらに好ましくは0.10%以上である。また、Ni含有量は、好ましくは0.60%以下であり、さらに好ましくは0.40%以下である。
Ni: 0.01-2.50%
Ni is effective in ensuring corrosion resistance and toughness, and this effect can be obtained at a content of 0.01% or more. On the other hand, if the Ni content exceeds 2.50%, the workability decreases. The amount of Ni is 0.01 to 2.50%. The Ni content is preferably 0.05% or more, and more preferably 0.10% or more. .60% or less, and more preferably 0.40% or less.

Al:0.010%以下
Alは、脱酸に有用な元素である。しかし、Alの含有量が0.010%を超えると、ろう付け熱処理時にAl酸化物やAl窒化物等のAl濃化物が鋼板表面に形成され易くなるため、ろう付け性が低下する。そのため、Al含有量は0.010%以下とする。Al含有量は、好ましくは0.005%以下である。なお、Al含有量の下限は特に限定されない。ただし、Al添加による脱酸の効果を得るためには、Al含有量は0.001%以上が好ましい。
Al: 0.010% or less Al is a useful element for deoxidation. However, if the Al content exceeds 0.010%, Al-enriched substances such as Al oxides and Al nitrides are easily formed on the steel sheet surface during brazing heat treatment, which reduces brazing properties. Therefore, the Al content is set to 0.010% or less. The Al content is preferably 0.005% or less. The lower limit of the Al content is not particularly limited. However, in order to obtain the deoxidation effect by adding Al, the Al content is preferably 0.001% or more.

Cu:0.40~0.80%
Cuは、本発明において重要な元素の1つである。上述したように、成分組成を適正に調整した上で、Cuを適正量含有させることによって、他の易酸化元素による酸化皮膜の生成を抑制し、りん銅ろう材を用いたろう付け性が向上する。このような効果を得るため、Cu含有量は0.40%以上とする。しかし、Cu含有量が0.80%を超えると、熱間加工性および耐食性が低下する。そのため、Cuを含有する場合は、Cu含有量は、0.40~0.80%の範囲とする。Cu含有量は、好ましくは0.70%以下であり、より好ましくは0.60%以下である。
Cu: 0.40-0.80%
Cu is one of the important elements in the present invention. As described above, by properly adjusting the composition and adding an appropriate amount of Cu, it is possible to prevent the formation of an oxide film caused by other easily oxidized elements. In order to obtain such an effect, the Cu content is set to 0.40% or more. However, if the Cu content exceeds 0.80%, The hot workability and corrosion resistance are reduced. Therefore, when Cu is contained, the Cu content is set to the range of 0.40 to 0.80%. The Cu content is preferably 0.70% or less. and more preferably 0.60% or less.

Nb:0.10~0.50%
Nbは、CおよびNと結合することにより、Cr炭窒化物の析出による耐食性の低下(鋭敏化)を抑制する元素である。これらの効果は、Nb含有量が0.10%以上で得られる。一方、Nb含有量が0.50%を超えると、熱間加工性が低下して製造性が困難になる。そのため、Nb含有量は、0.10~0.50%の範囲とする。Nb含有量は、好ましくは0.30%以上である。
Nb: 0.10-0.50%
Nb is an element that inhibits the deterioration of corrosion resistance (sensitization) caused by the precipitation of Cr carbonitrides by combining with C and N. These effects are obtained when the Nb content is 0.10% or more. On the other hand, if the Nb content exceeds 0.50%, the hot workability decreases and manufacturability becomes difficult. Therefore, the Nb content is set in the range of 0.10 to 0.50%. The Nb content is preferably 0.30% or more.

N:0.020%以下
N含有量が0.020%を超えると、耐食性と加工性が著しく低下する。従って、N含有量は0.020%以下とする。好ましくは、N含有量は0.015%以下である。さらに好ましくは、N含有量は0.010%以下である。なお、N含有量の下限については特に限定されるものではないが、過度の脱Nはコストの増加を招くため、N含有量は0.005%以上とすることが好ましい。
N: 0.020% or less If the N content exceeds 0.020%, the corrosion resistance and workability are significantly reduced. Therefore, the N content is set to 0.020% or less. Preferably, the N content is set to 0.015% or less. More preferably, the N content is set to 0.010% or less. Although there is no particular restriction on the lower limit of the N content, since excessive denitrification leads to an increase in costs, it is preferable that the N content is set to 0.005% or more.

以上、本発明のフェライト系ステンレス鋼における基本成分について説明した。本発明における成分組成のうち、上記以外の成分はFeおよび不可避的不純物である。 The above describes the basic components of the ferritic stainless steel of the present invention. The components other than those mentioned above in the composition of the present invention are Fe and unavoidable impurities.

また、本発明のフェライト系ステンレス鋼は、さらに、Mo、Co、Wのうちから選んだ1種または2種以上を、それぞれ下記の範囲で含有することができる。 The ferritic stainless steel of the present invention may further contain one or more elements selected from Mo, Co, and W, each in the ranges below.

Mo:0.01~2.50%
Moは、ステンレス鋼の不動態化皮膜を安定化させて耐食性を向上させる。この効果はMo含有量が0.01%以上で得られる。しかし、Mo含有量が2.50%を超えると、熱間圧延時に表面欠陥が発生しやすくなる。よって、Moを含有する場合、Mo含有量は、0.01~2.50%の範囲とする。
Mo: 0.01~2.50%
Mo stabilizes the passivation film of stainless steel to improve corrosion resistance. This effect is obtained when the Mo content is 0.01% or more. However, when the Mo content exceeds 2.50%, Surface defects are likely to occur during hot rolling. Therefore, when Mo is contained, the Mo content is set to the range of 0.01 to 2.50%.

Co:0.01~0.70%
Coは、耐食性を高める元素である。この効果は、Co含有量が0.01%以上で得られる。しかし、Co含有量が0.70%を超えると、加工性が低下する。そのため、Coを含有する場合は、Co含有量は0.01~0.70%の範囲とする。Coを含有する場合、Co含有量は、より好ましくは0.05%以上である。また、Coを含有する場合、Co含有量は、より好ましくは0.10%以下である。
Co:0.01~0.70%
Co is an element that enhances corrosion resistance. This effect can be obtained when the Co content is 0.01% or more. However, when the Co content exceeds 0.70%, the workability is reduced. When Co is contained, the Co content is in the range of 0.01 to 0.70%. When Co is contained, the Co content is more preferably 0.05% or more. When Co is added, the Co content is more preferably 0.10% or less.

W:0.01~1.00%
Wは、耐食性を高める元素である。この効果は、W含有量が0.01%以上で得られる。しかし、W含有量が1.00%を超えると、加工性が低下する。そのため、Wを含有する場合は、W含有量は0.01~1.00%の範囲とする。Wを含有する場合、W含有量は、より好ましくは0.50%以下である。
W: 0.01~1.00%
W is an element that enhances corrosion resistance. This effect can be obtained when the W content is 0.01% or more. However, when the W content exceeds 1.00%, the workability decreases. When W is contained, the W content is set to the range of 0.01 to 1.00%. When W is contained, the W content is more preferably 0.50% or less.

本発明のフェライト系ステンレス鋼は、さらに、Ti、V、Zr、Mg、Ca、B、REM、Sn、Sbのうちから選んだ1種または2種以上を、それぞれの下記の範囲で含有することが出来る。 The ferritic stainless steel of the present invention may further contain one or more elements selected from Ti, V, Zr, Mg, Ca, B, REM, Sn, and Sb, each within the range below.

Ti:0.01~0.10%
Tiは、鋼中に含まれるCおよびNと結合し、鋭敏化を防止する効果を有する。その効果はTiの0.01%以上の含有で得られる。一方、Tiは酸素に対して活性な元素であり、0.10%を超えるTiの含有はろう付け処理時にTi酸化皮膜を鋼の表面に生成してろう付け性を低下させる。よって、Tiを含有する場合は、Ti含有量は0.01~0.10%の範囲とする。Tiを含有する場合、Ti含有量は、好ましくは0.05%以下である。
Ti: 0.01~0.10%
Ti combines with C and N contained in steel and has the effect of preventing sensitization. This effect is obtained when the Ti content is 0.01% or more. On the other hand, Ti is active against oxygen. Ti is an element, and if the content of Ti exceeds 0.10%, a Ti oxide film is formed on the surface of the steel during brazing treatment, which reduces brazeability. Therefore, when Ti is contained, the Ti content should be 0. The range of Ti is 0.01 to 0.10%. When Ti is contained, the Ti content is preferably 0.05% or less.

V:0.01~0.20%
Vは、Ti同様に、鋼中に含まれるCおよびNと結合し、鋭敏化を防止する。これらの効果は、V含有量が0.01%以上で得られる。一方、V含有量が0.20%を超えると、加工性が低下する。そのため、Vを含有する場合は、V含有量は0.01~0.20%の範囲とする。Vを含有する場合、V含有量は、より好ましくは0.10%以下である。
V:0.01~0.20%
Like Ti, V bonds with C and N contained in the steel and prevents sensitization. These effects are obtained when the V content is 0.01% or more. If it exceeds 20%, the workability decreases. Therefore, if V is contained, the V content is set to the range of 0.01 to 0.20%. More preferably, it is 0.10% or less.

Zr:0.01~0.10%
Zrは、TiやNbと同様に、鋼中に含まれるCおよびNと結合し、鋭敏化を抑制する元素である。この効果は、Zr含有量が0.01%以上で得られる。一方、Zr含有量が0.10%を超えると、加工性が低下する。そのため、Zrを含有する場合は、Zr含有量は0.01~0.10%の範囲とする。Zrを含有する場合、Zr含有量は、より好ましくは0.03%以上である。また、Zr含有量は、より好ましくは0.05%以下である。
Zr: 0.01~0.10%
Zr, like Ti and Nb, is an element that bonds with C and N contained in the steel and suppresses sensitization. This effect is obtained when the Zr content is 0.01% or more. If the Zr content exceeds 0.10%, the workability decreases. Therefore, if Zr is contained, the Zr content is set to the range of 0.01 to 0.10%. The Zr content is more preferably 0.03% or more. Also, the Zr content is more preferably 0.05% or less.

Mg:0.0005~0.0050%
Mgは、脱酸剤として作用する。この効果はMg含有量が0.0005%以上で得られる。しかし、Mg含有量が0.0050%を超えると、鋼の靭性が低下して製造性が低下する。そのため、Mgを含有する場合は、Mg含有量は0.0005%~0.0050%の範囲とする。Mgを含有する場合、Mg含有量は、より好ましくは0.0020%以下である。
Mg: 0.0005-0.0050%
Mg acts as a deoxidizer. This effect can be obtained when the Mg content is 0.0005% or more. However, if the Mg content exceeds 0.0050%, the toughness of the steel decreases, and manufacturability decreases. Therefore, when Mg is contained, the Mg content is set to the range of 0.0005% to 0.0050%. When Mg is contained, the Mg content is more preferably set to 0.0020% or less. be.

Ca:0.0005~0.0050%
Caは、溶接部の溶け込み性を改善して溶接性を向上させる。その効果は、Ca含有量が0.0005%以上で得られる。しかし、Ca含有量が0.0050%を超えると、Sと結合してCaSを生成し、耐食性が低下する。そのため、Caを含有する場合は、Ca含有量は0.0005~0.0050%の範囲とする。Caを含有する場合、Ca含有量は、より好ましくは0.0010%以上である。また、Caを含有する場合、Ca含有量は、より好ましくは0.0020%以下である。
Ca: 0.0005-0.0050%
Ca improves the penetration of welds and improves weldability. This effect is obtained when the Ca content is 0.0005% or more. However, when the Ca content exceeds 0.0050%, S When Ca is contained, it is combined with Ca to generate CaS, which reduces the corrosion resistance. Therefore, when Ca is contained, the Ca content is set to the range of 0.0005 to 0.0050%. When Ca is contained, the Ca content is , more preferably 0.0010% or more. In addition, in the case where Ca is contained, the Ca content is more preferably 0.0020% or less.

B:0.0005~0.0050%
Bは、二次加工脆性を改善する元素である。その効果は、B含有量が0.0005%以上で発現する。しかし、B含有量が0.0050%を超えると、固溶強化により延性が低下する。そのため、Bを含有する場合は、B含有量は0.0005~0.0050%の範囲とする。また、Bを含有する場合、B含有量は、より好ましくは0.0020%以下である。
B: 0.0005-0.0050%
B is an element that improves secondary work embrittlement. This effect is manifested when the B content is 0.0005% or more. However, when the B content exceeds 0.0050%, ductility is reduced by solid solution strengthening. Therefore, when B is contained, the B content is set to the range of 0.0005 to 0.0050%. When B is contained, the B content is more preferably set to 0.0020%. The following is the result.

REM(希土類金属):0.001~0.100%
REM(希土類金属:La、Ce、Nbなどの原子番号57~71の元素)は、脱酸に有効な元素である。その効果は、REM含有量が0.001%以上で得られる。しかし、REM含有量が0.100%を超えると、熱間加工性が低下する。そのため、REMを含有する場合は、REM含有量は0.001~0.100%の範囲とする。REMを含有する場合、REM含有量は、より好ましくは0.010%以上である。また、REMを含有する場合、REM含有量は、より好ましくは0.050%以下である。なお、REMは、Sc、Yと、原子番号57のランタン(La)から原子番号71のルテチウム(Lu)までの15元素の総称であり、ここでいうREM含有量は、これらの元素の合計含有量である。
REM (rare earth metal): 0.001-0.100%
REM (rare earth metals: elements with atomic numbers 57 to 71, such as La, Ce, and Nb) are effective elements for deoxidization. This effect can be obtained when the REM content is 0.001% or more. However, If the REM content exceeds 0.100%, the hot workability decreases. Therefore, if REM is contained, the REM content is set to the range of 0.001 to 0.100%. In the case where REM is contained, the REM content is more preferably 0.010% or more. In the case where REM is contained, the REM content is more preferably 0.050% or less. REM is Sc, Y, REM is a general term for 15 elements ranging from lanthanum (La) with atomic number 57 to lutetium (Lu) with atomic number 71, and the REM content here refers to the total content of these elements.

Sn:0.001~0.300%
Snは、加工肌荒れ抑制に有効な元素である。その効果は、Sn含有量が0.001%以上で得られる。しかし、Sn含有量が0.300%を超えると、熱間加工性が低下する。そのため、Snを含有する場合は、Sn含有量は0.001~0.300%の範囲とする。Snを含有する場合、より好ましくは、Sn含有量は0.050%以下である。
Sn: 0.001-0.300%
Sn is an element that is effective in suppressing roughness of the surface caused by processing. This effect can be obtained when the Sn content is 0.001% or more. However, when the Sn content exceeds 0.300%, the hot workability is deteriorated. Therefore, when Sn is contained, the Sn content is set to the range of 0.001 to 0.300%. When Sn is contained, the Sn content is more preferably 0.050% or less.

Sb:0.001~0.100%
Sbは、Snと同様に、加工肌荒れ抑制に有効な元素である。その効果は、Sb含有量が0.001%以上で得られる。しかし、Sb含有量が0.100%を超えると、加工性が低下する。そのため、Sbを含有する場合は、Sb含有量は0.001~0.100%の範囲とする。Sbを含有する場合、より好ましくは、Sb含有量は0.050%以下である。
Sb: 0.001-0.100%
Sb, like Sn, is an element that is effective in suppressing roughness of the processed surface. This effect is obtained when the Sb content is 0.001% or more. However, when the Sb content exceeds 0.100%, the surface roughness of the processed steel is reduced. Therefore, when Sb is contained, the Sb content is set to the range of 0.001 to 0.100%. When Sb is contained, the Sb content is more preferably set to 0.050% or less. It is.

なお、上記任意成分として説明したMo、Co、W、Ti、V、Zr、Mg、Ca、B、REM、Sn、Sbの含有量が上記下限値未満の場合、その成分は不可避的不純物として含まれるものとする。 If the content of Mo, Co, W, Ti, V, Zr, Mg, Ca, B, REM, Sn, or Sb described above as optional components is less than the lower limit value, the component is considered to be included as an unavoidable impurity.

なお、フェライト系とは、フェライト相を主体とした組織、具体的には、組織全体に対する面積率で80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上のフェライト相と、(フェライト相以外の)残部組織とからなる組織を有することを意味する。残部組織としては、例えば、マルテンサイト相および残留オーステナイト相が挙げられる。フェライト単相(フェライト相が組織全体に対する面積率で100%)であってもよい。 Ferritic means that the structure is mainly composed of ferrite phase, specifically, ferrite phase occupies 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more of the area of the entire structure, and the remaining structure (other than the ferrite phase). Examples of the remaining structure include martensite phase and retained austenite phase. It may be a single ferrite phase (the area ratio of the ferrite phase to the entire structure is 100%).

ここで、フェライト相の面積率は、以下のようにして測定する。すなわち、供試材となるステンレス鋼から断面観察用の試験片を作製する。ついで、試験片に王水によるエッチング処理を施してから、10視野について倍率200倍で光学顕微鏡による観察を行い、組織形状とエッチング強度からマルテンサイト相とフェライト相および残留オーステナイト相とを区別する。その後、画像処理により、視野ごとにフェライト相の面積率を求め、10視野での算術平均値を算出する。 Here, the area ratio of the ferrite phase is measured as follows. That is, a test piece for cross-sectional observation is prepared from the stainless steel sample. Next, the test piece is etched with aqua regia, and then observed with an optical microscope at a magnification of 200x in 10 fields of view, and the martensite phase, ferrite phase, and retained austenite phase are distinguished from each other based on the structure shape and etching strength. After that, the area ratio of the ferrite phase is determined for each field of view by image processing, and the arithmetic average value for the 10 fields of view is calculated.

また、本発明の一実施形態に従うフェライト系ステンレス鋼の形状は特に限定されるものではないが、例えば、板状(鋼板)、管状(鋼管)および棒状(丸棒材や角材など)などを例示することができる。また、厚み(丸棒材の場合は外径)は、0.1~15.0mmとすることが好適である。 The shape of the ferritic stainless steel according to one embodiment of the present invention is not particularly limited, but examples include plate (steel plate), tubular (steel pipe), and rod (round bar, square bar, etc.). The thickness (outer diameter in the case of round bar) is preferably 0.1 to 15.0 mm.

次に、本発明の一実施形態に従うフェライト系ステンレス鋼の好適な製造方法を、板状のフェライト系ステンレス鋼(フェライト系ステンレス鋼板)を製造する場合を例示して説明する。 Next, a preferred method for producing ferritic stainless steel according to one embodiment of the present invention will be described using an example of producing plate-shaped ferritic stainless steel (ferritic stainless steel plate).

まず、上記の成分組成を有する鋼素材(鋼スラブ)を、熱間圧延して所定板厚の熱延鋼板とする。ついで、該熱延鋼板に任意に熱延板焼鈍を施し、熱延焼鈍鋼板とする。ついで、該熱延鋼板または熱延焼鈍鋼板に冷間圧延を施して所定板厚の冷延鋼板とする。ついで、該冷延鋼板に冷延板焼鈍を施し、冷延焼鈍鋼板とする。これにより、上記の成分組成を有する板状のフェライト系ステンレス鋼(フェライト系ステンレス鋼板)を製造することができる。なお、熱間圧延や冷間圧延、熱延板焼鈍、冷延板焼鈍などの条件は特に限定されず、常法に従えばよい。 First, a steel material (steel slab) having the above-mentioned composition is hot-rolled to obtain a hot-rolled steel sheet of a predetermined thickness. Then, the hot-rolled steel sheet is optionally annealed to obtain a hot-rolled annealed steel sheet. Then, the hot-rolled steel sheet or the hot-rolled annealed steel sheet is cold-rolled to obtain a cold-rolled steel sheet of a predetermined thickness. Then, the cold-rolled steel sheet is annealed to obtain a cold-rolled annealed steel sheet. In this way, a plate-shaped ferritic stainless steel (ferritic stainless steel sheet) having the above-mentioned composition can be manufactured. Note that the conditions for hot rolling, cold rolling, hot-rolled annealing, and cold-rolled annealing are not particularly limited, and may be conventional.

例えば、鋼を溶製する製鋼工程では、転炉または電気炉等で溶解した鋼をVOD法等により二次精錬し、上記の成分組成を有する鋼とすることが好ましい。溶製した溶鋼は、公知の方法で鋼素材とすることができるが、生産性および品質面からは連続鋳造法によることが好ましい。ついで、鋼素材を、好ましくは1050~1250℃に加熱し、熱間圧延により所定板厚の熱延鋼板とする。ついで、上記の熱延鋼板に、任意に900~1150℃の温度で連続焼鈍を施した後、任意に酸洗等により脱スケールし、熱延焼鈍鋼板とする。さらに、任意に、酸洗前にショットブラストによりスケール除去してもよい。 For example, in the steelmaking process in which steel is melted, it is preferable to perform secondary refining of steel melted in a converter or electric furnace, etc., by the VOD method or the like to produce steel having the above-mentioned composition. The produced molten steel can be made into a steel material by a known method, but from the viewpoint of productivity and quality, it is preferable to use the continuous casting method. Next, the steel material is heated, preferably to 1050 to 1250°C, and hot-rolled into a hot-rolled steel sheet of a predetermined thickness by hot rolling. Next, the above-mentioned hot-rolled steel sheet is optionally subjected to continuous annealing at a temperature of 900 to 1150°C, and then optionally descaled by pickling or the like to produce a hot-rolled annealed steel sheet. Furthermore, scale may be removed by shot blasting before pickling.

また、上記熱延鋼板または熱延焼鈍鋼板に、冷間圧延を施してもよい。冷間圧延の回数は、1回でもよいが、生産性や要求品質上の観点から、中間焼鈍を挟んで2回以上としてもよい。また、冷間圧延における総圧下率は60%以上が好ましく、より好ましくは70%以上である。ついで、冷間圧延して得られた冷延鋼板に、任意に、好ましくは900~1150℃、より好ましくは950~1150℃の温度で連続焼鈍(仕上げ焼鈍)を施した後、任意に酸洗し、冷延焼鈍鋼板とする。なお、連続焼鈍を光輝焼鈍で行って、酸洗を省略してもよい。さらに用途によっては、仕上げ焼鈍後、スキンパス圧延等を行って、鋼板の形状や表面粗度および材質調整を行ってもよい。 The hot-rolled steel sheet or hot-rolled annealed steel sheet may be subjected to cold rolling. The number of cold rolling may be one, but from the viewpoint of productivity and required quality, it may be two or more with intermediate annealing in between. The total reduction in cold rolling is preferably 60% or more, more preferably 70% or more. Next, the cold-rolled steel sheet obtained by cold rolling is optionally subjected to continuous annealing (finish annealing) at a temperature of preferably 900 to 1150°C, more preferably 950 to 1150°C, and then optionally pickled to obtain a cold-rolled annealed steel sheet. Note that continuous annealing may be performed by bright annealing, and pickling may be omitted. Furthermore, depending on the application, after finish annealing, skin pass rolling or the like may be performed to adjust the shape, surface roughness, and material of the steel sheet.

上記の例では、板状とする場合の製造方法を例として説明したが、板状以外に熱間加工および冷間加工することもできる。この場合の熱間加工や冷間加工などの条件も特に限定されず、常法に従えばよい。 In the above example, a manufacturing method for forming a plate shape was described as an example, but it is also possible to perform hot working and cold working in addition to forming a plate shape. In this case, the conditions for hot working and cold working are not particularly limited, and may be in accordance with conventional methods.

なお、本発明の一実施形態に従うフェライト系ステンレス鋼は、りん銅ろう付けの母材に用いて特に好適である。りん銅ろう付けは、例えば、真空炉または雰囲気炉を使用し、真空度が4.0×10-3Pa~60Pa以下の真空雰囲気または窒素キャリア雰囲気で実施することが好ましい。ろう付け時の温度は特に限定されないが、600~950℃が好ましい。また、りん銅ろう材は、50質量%以上のCuと4~8質量%のPを含有し、その他の元素を添加することにより融点を調整した、ろう付け用のCu合金である。りん銅ろう材の形状は、特に限定されるものではないが、例えば、ペースト状ろう材(粉体のろう材を有機物で構成されたバインダーと混ぜ合せたもの)が好ましい。 The ferritic stainless steel according to one embodiment of the present invention is particularly suitable for use as a base material for phosphorus copper brazing. For example, phosphorus copper brazing is preferably performed using a vacuum furnace or an atmosphere furnace in a vacuum atmosphere or a nitrogen carrier atmosphere with a degree of vacuum of 4.0×10 −3 Pa to 60 Pa or less. The brazing temperature is not particularly limited, but is preferably 600 to 950° C. The phosphorus copper brazing material is a Cu alloy for brazing that contains 50 mass % or more of Cu and 4 to 8 mass % of P, and has a melting point adjusted by adding other elements. The shape of the phosphorus copper brazing material is not particularly limited, but is preferably, for example, a paste-like brazing material (a powder brazing material mixed with a binder composed of an organic substance).

以上説明した本発明のフェライト系ステンレス鋼は、りん銅ろう材を用いてろう付けする際に、鋼に含有したCuの作用により、他の易酸化元素による酸化皮膜の形成が抑制されるため、ろう材の濡れ性が向上する。 When the ferritic stainless steel of the present invention described above is brazed using copper phosphorus brazing filler metal, the Cu contained in the steel acts to suppress the formation of an oxide film caused by other easily oxidizable elements, improving the wettability of the brazing filler metal.

以上説明した本発明のフェライト系ステンレス鋼は、少なくとも一か所以上の接合部がりん銅ろう材を用いたろう付けによって組み立てられた電気温水器、潜熱回収型給湯器等の給湯器に好適に用いられる。 The ferritic stainless steel of the present invention described above is suitable for use in water heaters such as electric water heaters and latent heat recovery water heaters, in which at least one joint is assembled by brazing using a copper phosphorus brazing material.

表1に示した成分組成を有する鋼を真空溶解炉で溶製し、1100~1200℃で1時間加熱した後、熱間圧延によって板厚4.0mmの熱延板を製造した。950~1100℃にて熱延板焼鈍を行った後、機械研削によりスケールを除去し、板厚1.0mmまで冷間圧延した。950~1100℃にて仕上げ焼鈍を行って得られた冷延焼鈍板を、その表面をエメリー研磨紙で800番まで研磨し、アセトンによる脱脂を行った。
この処理を行った冷延焼鈍板について以下のようにりん銅ろう材によるろう付けを行い、ろう付け性の評価を実施した。
Steel having the composition shown in Table 1 was melted in a vacuum melting furnace, heated at 1100 to 1200°C for 1 hour, and then hot-rolled to produce a hot-rolled sheet having a thickness of 4.0 mm. After hot-rolled sheet annealing at 950 to 1100°C, the sheet was mechanically ground to remove scale and cold-rolled to a thickness of 1.0 mm. The surface of the cold-rolled annealed sheet obtained by finish annealing at 950 to 1100°C was polished with emery paper up to No. 800 and degreased with acetone.
The cold-rolled and annealed sheets thus treated were brazed with a copper phosphorus brazing filler metal as described below, and the brazeability was evaluated.

(ろう付け性の評価)
上記処理を行った冷延焼鈍板から、幅50mm、長さ50mmの試験片を切り出し、表面の直径5mmの円内に、0.1gのりん銅ろう材(BCuP-2(JIS Z 3264:1998)、Cu-7.2質量%P)を設置した。真空炉内に試験片を水平に設置し、真空引きを行った後、窒素ガスを導入し、40Paの窒素雰囲気中にて830℃で10分加熱した。常温まで冷却後、試験片表面のりん銅ろう材の円相当直径を測定し、下記式に従ってりん銅ろう材の広がり率を算出した。
りん銅ろう材の広がり率(%)=[試験片の表面における加熱後のりん銅ろう材の円相当直径(mm)]/[試験片の表面における加熱前のりん銅ろう材の円相当直径(mm)]×100
得られたりん銅ろう材の広がり率に基づき、各鋼板のろう付け性を以下の通り評価した。
◎(合格、特に優れている):250%以上
〇(合格):150%以上250%未満
×(不合格):150%未満
(Evaluation of brazing ability)
A test piece having a width of 50 mm and a length of 50 mm was cut out from the cold-rolled annealed sheet subjected to the above treatment, and 0.1 g of phosphorus copper brazing material (BCuP-2 (JIS Z 3264: 1998), Cu-7.2 mass% P) was placed in a circle having a diameter of 5 mm on the surface. The test piece was placed horizontally in a vacuum furnace, and after evacuation, nitrogen gas was introduced and heated at 830°C for 10 minutes in a nitrogen atmosphere of 40 Pa. After cooling to room temperature, the circle equivalent diameter of the phosphorus copper brazing material on the surface of the test piece was measured, and the spread ratio of the phosphorus copper brazing material was calculated according to the following formula.
Spreadability of phosphorus copper brazing material (%)=[equivalent circle diameter (mm) of phosphorus copper brazing material on the surface of the test piece after heating]/[equivalent circle diameter (mm) of phosphorus copper brazing material on the surface of the test piece before heating]×100
Based on the spreadability of the obtained copper phosphorus brazing filler metal, the brazeability of each steel sheet was evaluated as follows.
◎ (Pass, particularly excellent): 250% or more 〇 (Pass): 150% or more but less than 250% × (Fail): Less than 150%

Figure 0007600970000001
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表1より、発明例ではいずれもりん銅ろう材を用いたろう付け性が良好であった。特に発明例No.1~2、6~11、13では、易酸化元素(CrおよびAl)の含有量が適切に規制され、Cu含有量が適正量となったため、優れたろう付け性を得られた。これに対し、成分組成が適正範囲外となる比較例No.14~18では良好なろう付け性が得られなかった。 As can be seen from Table 1, all of the inventive examples had good brazing properties when using phosphorus copper brazing filler metal. In particular, in inventive examples Nos. 1-2, 6-11, and 13, the content of easily oxidized elements (Cr and Al) was appropriately regulated, and the Cu content was appropriate, resulting in excellent brazing properties. In contrast, in comparative examples Nos. 14-18, whose component compositions were outside the appropriate range, good brazing properties were not obtained.

より具体的には、比較例No.14では、Si含有量が本発明の上限値超えであったため、良好なろう付け性を得られなかった。
また、比較例No.15ではMn含有量が本発明の上限値超えであったため、良好なろう付け性を得られなかった。
また、比較例No.16ではCr含有量が本発明の上限値超えであったため、良好なろう付け性を得られなかった。
また、比較例No.17ではAl含有量が本発明の上限値超えであったため、良好なろう付け性を得られなかった。
また、比較例No.18ではCu含有量が本発明の下限値未満であったため、良好なろう付け性を得られなかった。
More specifically, in Comparative Example No. 14, the Si content exceeded the upper limit of the present invention, and therefore good brazeability was not obtained.
In addition, in Comparative Example No. 15, the Mn content exceeded the upper limit of the present invention, and therefore good brazeability was not obtained.
In addition, in Comparative Example No. 16, the Cr content exceeded the upper limit of the present invention, and therefore good brazeability was not obtained.
In addition, in Comparative Example No. 17, the Al content exceeded the upper limit of the present invention, and therefore good brazeability was not obtained.
In addition, in Comparative Example No. 18, the Cu content was below the lower limit of the present invention, and therefore good brazeability was not obtained.

本発明のフェライト系ステンレス鋼は、りん銅ろう材を用いたろう付けを行う場合に良好なろう付け性を示す。このため、少なくとも一か所以上の接合部がりん銅ろう材を用いたろう付けによって組み立てられた電気温水器、潜熱回収型給湯器等の給湯器への適用に、特に好適である。 The ferritic stainless steel of the present invention exhibits good brazing properties when brazed using a copper phosphorus brazing material. For this reason, it is particularly suitable for use in water heaters such as electric water heaters and latent heat recovery water heaters, in which at least one joint is assembled by brazing using a copper phosphorus brazing material.

Claims (4)

質量%で、
C:0.003~0.020%、
Si:0.01~0.50%、
Mn:0.01~0.20%、
P:0.040%以下、
S:0.020%以下、
Cr:16.0~23.0%、
Ni:0.01~2.50%、
Al:0.001%以上0.005%以下、
Cu:0.40~0.70%、
Nb:0.10~0.50%、
N:0.020%以下
を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有するりん銅ろう付け用フェライト系ステンレス鋼。
In mass percent,
C: 0.003-0.020%,
Si: 0.01-0.50 %,
Mn: 0.01-0.20 %,
P: 0.040% or less,
S: 0.020% or less,
Cr: 16.0-23.0 %,
Ni: 0.01 to 2.50%,
Al: 0.001% or more and 0.005 % or less,
Cu: 0.40-0.70 %,
Nb: 0.10-0.50%,
A ferritic stainless steel for copper phosphorus brazing containing 0.020% or less N, with the balance being Fe and unavoidable impurities.
さらに、質量%で、
Mo:0.01~2.50%、
Co:0.01~0.70%、
W:0.01~1.00%、
のうちから選んだ1種または2種以上を含有する請求項1に記載のりん銅ろう付け用フェライト系ステンレス鋼。
Further, in mass%,
Mo: 0.01-2.50%,
Co: 0.01-0.70%,
W: 0.01-1.00%,
2. The ferritic stainless steel for copper phosphorus brazing according to claim 1, which contains one or more selected from the following:
さらに、質量%で、
Ti:0.01~0.10%、
V:0.01~0.20%、
Zr:0.01~0.10%、
Mg:0.0005~0.0050%、
Ca:0.0005~0.0050%、
B:0.0005~0.0050%、
REM(希土類金属):0.001~0.100%、
Sn:0.001~0.300%、
Sb:0.001~0.100%、
のうちから選んだ1種または2種以上を含有する請求項1または2に記載のりん銅ろう付け用フェライト系ステンレス鋼。
Further, in mass%,
Ti: 0.01 to 0.10%,
V: 0.01-0.20%,
Zr: 0.01 to 0.10%,
Mg: 0.0005-0.0050%,
Ca: 0.0005-0.0050%,
B: 0.0005-0.0050%,
REM (rare earth metal): 0.001-0.100%,
Sn: 0.001-0.300%,
Sb: 0.001 to 0.100%,
3. The ferritic stainless steel for copper phosphorus brazing according to claim 1, which contains one or more selected from the following:
請求項1~3の何れかに記載のりん銅ろう付け用フェライト系ステンレス鋼を用い、少なくとも一か所以上の接合部がりん銅ろう材を用いたろう付けによって組み立てられた給湯器。 A water heater assembled using the ferritic stainless steel for copper phosphorus brazing according to any one of claims 1 to 3, with at least one joint being brazed using a copper phosphorus brazing material.
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