JP2016218022A - 酸化物の耐食性評価方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、特許文献2に示すようなX線分析法を用いた評価方法では、耐候性鋼や普通鋼のさび層中に存在するゲーサイト(α−FeOOH)、アカガネイト(β−FeOOH)、レピドクロサイト(γ−FeOOH)、マグネタイト(Fe3O4)等の結晶構造を評価している。しかし、結晶構造的な評価を行っているために、鉄さびの組成元素に関する評価ができていないという課題があった。
特許文献4に示すような鋼材腐食指数と環境腐食指数を用いる場合でも、鋼材表面に生じる錆が安定に保護層として形成するかあるいは層状に剥離するかに大きな影響を与えるCu、Ni、Cr、Tiの添加量に基づき算出した鋼材腐食指数を使用している点で信頼性は増すものの、現実の腐食実験をするのに比較して、確実性が低下してしまう。
本発明は上記課題を解決したもので、現実の環境暴露試験を行う際の鉄さび組成元素での評価法として適切なものを提供することを目的とする。
ここで、低合金耐食鋼の具体的な化学元素組成は、例えば耐候鋼ではJIS G3114に規定されるSMA鋼があり、機械構造用合金鋼鋼材ではJIS G4053に規定されるSCr鋼、SCM鋼、SNC鋼、SNCM鋼、SACM鋼等がある。具体的な組成は、例えばSMA400AWでは、C:0.18%以下、Si:0.15−0.65%、Mn:1.25%以下、P:0.035%以下、S:0.035%以下、Cu:0.30−0.50%、Cr:0.45−0.75%、Ni:0.05−0.30%である。また、SCr415では、C:0.13−0.18%、Si:0.15−0.35%、Mn:0.60−0.90%、P:0.030%以下、S:0.030%以下、Ni:0.25%以下、Cr:0.90−1.20%である。
本発明の対象とする低合金耐食鋼の組成は、質量%で、C:0.01−0.50%、Si:0.03−3.3%、Mn:2.0%以下、P:0.01−0.14%、S:0.1%以下、Cr:0.35−8%、残部がFeと不可避的不純物からなる。また、本発明の対象とする低合金耐食鋼の組成は、任意的組成物として、質量%で、Cu:0.30−0.50%、Ni:0.05−3.5%、Mo:0.15−0.70%の少なくとも一種類以上をさらに含んでいても良い。
低合金耐食鋼の具体的な化学元素組成として定められた範囲の上限を超えると、低合金耐食鋼としての機械的特性又は耐食性が損なわれるので好ましくない。他方で、この範囲の下限以下では、工業的に通常使用される原材料と比較して、不可避的不純物の混入許容範囲が狭くなりすぎて、化学組成の純度を高めるための処理が必要となってコストが上がるためと、また、機械的特性又は耐食性が損なわれて好ましくない。
前記鉄さび層に含まれる化学組成として、CrとSiを対象とすると共に、
各さび化学組成元素における濃度の線分析結果の最大値の和
Imax(Cr)+Imax(Si)
の値(mass%)が高い程、耐食性が高いと判定することを特徴とする。
前記低合金耐食鋼における耐食性の高いさび層として、以下の式を満たすさび層の有無を判定することを特徴とする。
Imax(Cr)+Imax(Si)>3.8mass%
次に、さび層内におけるCrの分布を定量的に評価する方法について説明する。
この場合、線分析機能がSEM機種にない場合は、線分析と垂直な方向に10点以上の複数の点の強度を平均して1点とし、同様な作業を繰り返して線分析方向に並べてスペクトルを取ることで、同様に平均的な線分析結果を得ることができる。いずれにしても各強度がデジタルであれば線分析の平均化は可能である。
Imax(Cr)、又は、Imax(Cr)+Imax(Si)であるかを図12で比較する。まず、Cr量だけの評価であるImax(Cr)では値が下がり、腐食量との直線性が低い。一方、Imax(Cr)+Imax(Si)で評価すると、腐食量との直線性が高いことが分かる。このことから、さび中でSiの濃化も腐食抑制に効果があることと理解できる。
Imax(Cr)+Imax(Si)>3.8mass% (1)
の領域において、腐食量は4週間で50mg/mgcm2以下の値を示し、高い耐食性の鉄さびであるといえる。なお、ここでは耐食性の高い鉄さびのしきい値として、3.8mass%を示しているが、好ましくは6.0mass%でもよく、また一般的な好適範囲としては2.0mass%でもよい。
Claims (7)
- 質量%で、C:0.01−0.50%、Si:0.03−3.3%、Mn:2.0%以下、P:0.01−0.14%、S:0.1%以下、Cr:0.35−8%、残部がFeと不可避的不純物からなる低合金耐食鋼であって、
この低合金耐食鋼の表面に生成した鉄さびを対象として、
エネルギー分散型X線分析を用いて前記鉄さび層に含まれる化学組成を定量的に測定して、
前記鉄さび層に含まれる化学組成が所定の閾値を超えているか否かによって前記低合金耐食鋼の耐食性を評価する方法。 - 請求項1に記載の低合金耐食鋼の耐食性を評価する方法において、
前記低合金耐食鋼は、質量%で、Cu:0.30−0.50%、Ni:0.05−3.5%、Mo:0.15−0.70%の少なくとも一種類以上をさらに含むことを特徴とする低合金耐食鋼の耐食性を評価する方法。 - 請求項1又は2に記載の低合金耐食鋼の耐食性を評価する方法において、
前記エネルギー分散型X線分析の測定は前記鉄さび層に含まれるさび上層、さび内層および地金層について、前記低合金耐食鋼の耐食性評価にもちいる各成分元素に関して線分析することを特徴とする低合金耐食鋼の耐食性を評価する方法。 - 請求項3に記載の低合金耐食鋼の耐食性を評価する方法において、
前記線分析結果を複数について平均して、各成分元素に関して平均的な線分析結果を得ると共に、当該線分析結果による濃度を各元素の母材組成(mass%)を基準として成分濃度を求めることを特徴とする低合金耐食鋼の耐食性を評価する方法。 - 請求項4に記載の低合金耐食鋼の耐食性を評価する方法において、
ここで、各成分元素における濃度の線分析結果から最大値(Imax;ピーク値、mass%)を求めることを特徴とする低合金耐食鋼の耐食性を評価する方法。 - 請求項1ないし請求項5に記載の低合金耐食鋼の耐食性を評価する方法において、
前記鉄さび層に含まれる化学組成として、CrとSiを対象とすると共に、
各さび化学組成元素における濃度の線分析結果の最大値の和
Imax(Cr)+Imax(Si)
の値(mass%)が高い程、耐食性が高いと判定することを特徴とする低合金耐食鋼の耐食性を評価する方法。 - 請求項6に記載の低合金耐食鋼の耐食性を評価する方法において、
前記低合金耐食鋼における耐食性の高いさび層として、以下の式を満たすさび層の有無を判定することを特徴とする低合金耐食鋼の耐食性を評価する方法。
Imax(Cr)+Imax(Si)>3.8mass%
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