JP3362943B2 - 耐孔あき腐食性に優れた鋼板 - Google Patents

耐孔あき腐食性に優れた鋼板

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は耐食性に優れた鋼板に関
するものであり、自動車、建築、造船等、鋼板を用い腐
食が問題となる工業的分野に広く用いることができる。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】鉄は大
気中においても腐食し、鋼板を工業的に使用する場合、
腐食を防止するため、また腐食が発生しても十分な特性
を確保するために、多大なコストを消費しているのが現
状である。
【0003】なかでも自動車は、大きな温度変化、高速
で飛来する石等、寒冷地における融雪剤等、非常に厳し
い腐食環境で使用されている。また、近年の地球環境の
保護、自動車の燃費向上、乗り心地の向上の観点から、
自動車に使用する鋼板の高強度・薄肉化傾向が強くなっ
ている。
【0004】特に自動車足まわり等の重要保安部品で
は、鋼板に腐食により孔があかないこと、或いは孔あき
に至らないまでも設計上強度を確保するために必要な板
厚が残存することが必要である。このため、部品の薄肉
化を行う場合には、防錆能を向上させることが必要であ
る。
【0005】また、高級化、高質感化の観点から、錆の
発生が少ない、耐食性の優れた鋼板の使用が要求されて
いる。特に、北米、北欧等、冬季に道路凍結防止剤(Na
Cl、KCl、MgClなど)や、滑り止めのために砂利を
道路に散布する地域では、塗膜を破壊する砂利と、鋼板
の腐食を促進するCl-イオンの存在下で乾湿の繰り返し
となるため、特に優れた防錆能が必要となってくる。
【0006】一方、自動車用の鋼板では、プレスにより
打ち抜かれた時に発生するスクラップを自動車メーカ等
で溶解し、エンジン等の鋳物用原料としてリサイクルさ
れるため、鋳物の特性、特に靭性を劣化させる元素を鋼
板中に多量に含む場合には、リサイクルが限定されると
いう問題がある。
【0007】従来、鋼板の耐食性を向上させるために
は、P、Cu等の単独或いは複合添加が有効であること
が知られている(特開平2−22416号)。この技術で
はP、Cuによる緻密な錆層の形成が耐食性を向上させ
ることを示している。ところが、このような鋼板から生
じるスクラップにおいては、鋳物中のP、Cu含有量が
多い場合、鋳物の靭性が劣化するため、これらをスクラ
ップ溶解時に除去する必要がある。しかし、Cuは現在
の精錬技術では除去が不可能であり、また、Pを除去す
るためにはキュポラ炉等の高価な溶解設備が必要とな
る。
【0008】本発明は、かゝる事情のもとで、耐食性が
優れていると共に、スクラップとして簡単に使用できる
鋼板を提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明者らが鋭意調査、検討した結果、鉄の腐食を
促進するCl-イオン存在下で乾湿を繰り返す腐食環境で
の優れた耐食性と、高い強度を有し、特に自動車足まわ
り部品の軽量化を推進し、かつ容易にスクラップ利用が
可能である鋼板を開発することに成功したものである。
【0010】すなわち、本発明は、C<0.005%、
Si≦2.0%、0.16%≦Mn≦2.50%、P<
0.03%、S≦0.01%、0.003%≦Al≦
0.05%、0.02%≦固溶Ti≦0.25%、N≦
0.006%、を含有し、必要に応じて、更にCu≦
0.50%、Ni≦0.50%、Cr≦0.20%、N
b≦0.10%、V≦0.10%、Zr≦0.05%、
Mo≦0.25%、Ca≦0.0100%、希土類(R
EM)≦0.0100%のうちの1種又は2種を含有
し、残部が鉄及び不可避的不純物からなることを特徴と
する耐孔あき腐食性に優れた鋼板を要旨としている。
【0011】
【作用】以下に本発明を更に詳細に説明する。
【0012】鋼板が適用される分野に要求される特性と
して、強度のほか、優れた耐孔あき腐食性を備えるとい
うことと、更にスクラップとして簡単に使用できる要請
(スクラップ再使用性)を併せて満足するということは、
非常に困難な材料設計を要求されることになる。
【0013】この点に関し、本発明者らが鋭意研究を重
ねた結果、従来知られていなかった独創的な知見を得る
に至った。すなわち、鋼板の耐孔あき腐食性が鋼板中に
固溶している固溶Ti量と密接な関係があり、固溶Ti量
をコントロールすることによって耐孔あき腐食性を顕著
に向上させ得ることが判明した。
【0014】固溶Tiに関しては、従来より極低CのI
F鋼において、CやNをTiC又はTiNの析出物として
固定するためにTiを添加している。このTi添加の目的
はプレス成形性の向上が主たる狙いであり、C、Nの析
出・固定に要する量よりも多くTiを添加するのは好ま
しくないことから、殆どTiを固溶させることはない
が、製造条件によっては微量のTi(固溶)が固溶してい
るとしても、実際には、せいぜい0.01%程度であ
る。
【0015】このように、従来は、特定の鋼種において
Tiを添加しているが、Tiを添加しても比較的多量の固
溶Tiを意図的に鋼板中に存在させることは行われてい
なかった。
【0016】しかし、本発明者らの研究により、図1に
固溶Ti量と耐食性(すなわち、最大孔あき深さ)との関
係を示すように、固溶Ti量を0.02%以上にコントロ
ールすることによって孔あき深さが著しく減少し始める
ことが判明した。この傾向は固溶Ti量が0.04〜0.
05%以上、更には0.07〜0.08%以上となると孔
あき深さがほぼ従来鋼の半分程度まで低減させることが
できる。
【0017】本発明はかゝる新規な且つ独創的な知見に
基づいて完成したものである。以下に本発明における化
学成分の限定理由を説明する。
【0018】C:Cは鋼を強化する元素であるが、C含
有量が0.005%以上であると、通常の製造工程で腐
食時にカソードとなるセメンタイト等の炭化物が多量に
生成し、炭化物と地鉄間の電位差により腐食が促進さ
れ、耐食性を低下させるので好ましくない。このため、
C含有量は0.005%未満とする。
【0019】Si:Siは脱酸及びプレス加工性を確保し
ながら強度調整を行うには有効な元素であるが、2.0
%を超えて添加すると熱延時に鋼板表面に濃化し、鋼板
の酸洗性を低下させるため、Si含有量は2.0%以下と
する。
【0020】Mn:MnはSによる高温割れを防止する
こと及び強度の調整には有効な元素であるが、0.16
%未満ではSの高温割れを防止する効果が低く、かつ、
強化の効果が小さい。また、2.5%を超えて添加する
と全伸びが著しく低下し、加工の観点から好ましくない
ので、Mn量は0.16%≦Mn≦2.5%の範囲とす
る。
【0021】P:Pはプレス加工性を確保しながら強度
調整を行うには有効な元素であるが、0.03%以上含
有させた場合、加工後の脆化の原因となる上、スクラッ
プ鋳物中で靭性を劣化させるため、P<0.03%とす
る。
【0022】S:Sは鋼中では、金属元素等と結合し、
硫化物系介在物となって存在する。この硫化物系の介在
物は、金属との間で電位差が生じ、腐食の起点となるた
め、S濃度は低い程よい。特にS濃度が0.01%を超
えた場合、硫化物系の介在物の量が増加することにより
耐食性が極端に劣化するため、S含有量は0.01%以
下とする。
【0023】Al:Alは脱酸の目的で添加するが、0.
003%未満では十分に脱酸が行われず、鋼中のO含有
量を低減できない、また、0.05%を越えて添加して
もその効果が飽和するため、その添加量の範囲は0.0
03〜0.05%とする。
【0024】Ti:鉄の錆は、まずFeがFe2+(Fe3+)イ
オンになり溶出し、その後、鉄の水酸化物或いは酸化物
へと変化したものである。FeがFe2+(Fe3+)イオンに
なり溶出する時に、固溶元素が鉄と同時に溶出する。図
1に示すとおり、固溶Tiの存在により耐食性(耐孔あき
腐食性)が改善されるためTiを添加する。そのメカニズ
ムについては必ずしも明確ではないが、Ti添加による
固溶Tiの存在により不動態化能が著しく高まると共に
Tiイオンによるオキシ水酸化鉄の構造・形態の改善、
具体的には緻密なα−FeOOHの安定化や、TiO2
の緻密な錆層の形成等が考えられる。固溶Tiの耐食性
改善効果は、固溶Ti量が0.02%以上でないとその効
果が現われず、また、固溶Ti量が0.25%を超える
と、添加するTi量を増加させることによりTi系介在物
の大きさが大きくなり、加工性が劣化するため、固溶T
i量の下限を0.02%、上限を0.25%とする。より
好ましくは0.04%以上であり、0.07%以上が一層
好ましい。
【0025】N:N量が多くなると時効が発生し、また
一部のNはTiと結合し、TiNを形成し、固溶Ti量を
減少させ、耐食性が劣化するため、N含有量は0.00
6%以下とする。好ましくは0.0035%以下であ
る。
【0026】なお、上記成分を必須とするが、必要に応
じて以下の成分の1種又は2種以上を適量にて含有させ
ることができる。
【0027】Cu:Cuは生成錆を緻密化して耐食性を向
上させる元素であるが、0.50%を超えて添加しても
耐食性の効果は飽和し、また、加工性が低下するため、
その添加範囲は0.50%以下とする。
【0028】Ni:Cu含有量が多い鋼ではヘゲ疵が表面
に発生し易いが、Cu含有量の多い鋼にNiを添加した場
合、この欠疵を防止することができるので、製品の表面
性状を向上させるために添加する。またNiは耐食性向
上に寄与する成分である。しかし、0.50%を超えて
添加しても表面性状及び耐食性の向上効果は飽和する
上、Niは高価であるため、その含有量は0.50%以下
とする。表面性状の観点からCu添加量が0.20%を超
える場合にはNiをCu含有量の半分から同量添加するこ
とが望ましい。
【0029】Cr:Crは鋼の強化のために有効な元素で
あるが、0.20%を超えて添加した場合、強化の効果
が飽和すると共に不均一腐食を促進することによって耐
食性が劣化するため、添加量は0.20%以下とする。
【0030】Nb:Nbは鋼の強化及び加工性改善のた
め、及びNb添加による固溶Ti量の増加、すなわち、耐
食性改善のため添加するが、0.10%を超えて添加し
た場合、鋼が脆化する上、高価になるため、添加量は
0.10%以下とする。
【0031】V:Vは鋼の強化及び加工性改善のために
添加するが、0.10%を超えて添加した場合、効果が
飽和し、鋼が脆化する上、高価になるため、添加量は
0.10%以下とする。
【0032】Zr:Zrは鋼の強化及び加工性改善のため
に添加するが、0.05%を超えて添加した場合、鋼が
脆化する上、高価になるため、添加量は0.05%以下
とする。
【0033】
【0034】Mo:Moは鋼の強化及び加工性改善のため
に極めて有効な元素であるが、0.25%を超えて添加
しても、その効果が飽和する上、高価になるため、添加
量は0.25%以下とする。
【0035】Ca:鉄の腐食が進行している段階では、
孔食内部で、下記の反応が起こり、孔食内部が酸性化
し、更に鉄の腐食が促進されるが、Caが存在した場
合、鉄と同時にCaも溶解し、Caがアルカリ金属である
ため、孔食内部を塩基性化し、孔食の進展が低減される
ため添加する。しかし、0.0100%を超えて添加す
ると、その効果が飽和するばかりでなく、鋼の脆化を引
き起こすため、Ca添加量は0.0100%以下とする。
【0036】
【化1】
【0037】
【化2】
【0038】希土類元素:希土類元素(REM)もCaと
同様、孔食内部で孔食内部を塩基性化し、孔食の進展が
低減されるため添加するが、0.0100%を超えて添
加すると、その効果が飽和するばかりでなく、鋼の脆化
を引き起こすため、希土類元素添加量は0.0100%
以下とする。
【0039】以上のとおり化学成分を調整することによ
り、耐食性の優れた鋼板を得ることができるが、その製
造法としては、通常の鋼板と同様、転炉或いは電炉で溶
製後、連続鋳造或いは造塊鋳造後、熱間圧延を行うこと
により熱間圧延鋼板を製造することができる。その際、
溶製後の脱ガス処理等、鋳造後の分解圧延等を行うこと
も可能である。更に、熱延後に冷間圧延、焼鈍を行い、
冷間圧延鋼板を製造することも可能である。また、熱間
圧延した鋼板、冷間圧延した鋼板、或いは熱延又は冷延
を行った後に焼鈍を施した鋼板に、溶融めっき、電気め
っき、蒸着めっき等の各種めっきや、各種の塗装、塗装
下地処理、有機皮膜処理等を行うことも可能である。
【0040】次に本発明の実施例を示す。
【0041】
【実施例】
【0042】表1に示す化学成分を有する鋼について、
本発明鋼板、従来鋼板とも実機レベルの溶製を行い、熱
延鋼板については仕上温度900℃、巻取温度500℃
の実機熱間圧延を行い、酸洗後、耐食性の評価に供し、
また冷延鋼板については仕上温度900℃、巻取温度6
00℃の実機熱間圧延を行い、酸洗後、冷延率70%の
冷間圧延、800℃×1分の連続焼鈍を行い、耐食性の
評価に供した。その結果を表1に示す。
【0043】なお、耐食性は、鋼板に燐酸塩処理(日本
ペイント製SD5000)を施した後、カチオン電着塗
装(日本ペイント製PT−U−80、15μm塗布)後、
素地に達するクロスカットを施し、塩水散布50℃16
時間→乾燥70℃4時間→湿潤50℃湿度85%4時間
を1サイクルとする腐食促進テストを100サイクル行
った際のクロスカット部の浸食深さ(最大孔あき深さ)を
mm単位で表わした。
【0044】表1より、本発明例はいずれも、比較例に
比べ、孔あき深さが著しく減少しており、優れた耐食性
(耐孔あき腐食性)を示している。図1に固溶Ti量と最
大孔あき深さの関係を整理して示す。
【0045】
【表1】
【0046】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
耐孔あき耐食性に優れた鋼板が得られ、自動車用はもと
より、建築、造船等鋼の腐食が問題となる工業分野に最
適である。この鋼板は、裸又は塗装して使用することに
より、優れた性能を発揮するが、めっき、有機皮膜塗布
等の適当な表面処理と組み合わせることにより、更に優
れた効果を発揮する。またスクラップとなったものは鋳
物用原料として鋳物の特性を劣化させることなくリサイ
クル使用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】固溶Ti量と耐食性(最大孔あき深さ)の関係を
示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内俊二郎 兵庫県加古川市金沢町1番地株式会社神 戸製鋼所加古川製鉄所内 (72)発明者 中山武典 兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所 内 (56)参考文献 特開 平2−1545(JP,A) 特開 平3−232926(JP,A) 特開 平5−311235(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 38/00 - 38/60

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で(以下同じ)、 C<0.005%、 Si≦2.0%、0.16%≦ Mn≦2.50%、 P<0.03%、 S≦0.01%、 0.003%≦Al≦0.05%、 0.02%≦固溶Ti≦0.25%、 N≦0.006%、を含有し、残部が鉄及び不可避的不
    純物からなることを特徴とする耐孔あき腐食性に優れた
    鋼板。
  2. 【請求項2】 更に、 Cu≦0.50%、 Ni≦0.50%、 Cr≦0.20%、 Nb≦0.10%、 V≦0.10%、 Zr≦0.05%、 Mo≦0.25% Ca≦0.0100%、 希土類(REM)≦0.0100%のうちの1種又は2
    種を含有する請求項1に記載の鋼板。
  3. 【請求項3】 鋳物原料としてスクラップ再使用性に優
    れている請求項1又は2に記載の鋼板。
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