JP6477516B2 - 耐食鋼およびその製造方法 - Google Patents
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Description
[1]質量%で、
C:0.01〜0.25%、
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P:0.035%以下、
S:0.035%以下、
Al:0.003〜0.10%、
Cu:0.05〜0.35%、
Ni:0.02〜0.40%、
Sb:0.01〜0.2%、
W:0.005〜0.5%、
Nb:0.003〜0.025%、
Cr:0.1%以下および
N:0.0010〜0.0080%
を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、かつ表面から深さ方向に2mmの位置のビッカース硬度が140以上である耐食鋼。
[2]前記成分組成として、質量%で、さらに
Ti:0.001〜0.030%、
Zr:0.001〜0.030%および
V:0.002〜0.20%
のうちから選ばれる1種以上を含有する前記[1]に記載の耐食鋼。
[3]前記成分組成として、質量%で、さらに
Ca:0.0002〜0.010%
を含有する前記[1]または[2]に記載の耐食鋼。
[4]前記成分組成として、質量%で、さらに
Mo:0.01〜0.5%、
Co:0.01〜0.5%および
B:0.0002〜0.0050%
のうちから選ばれる少なくとも1種を含有する前記[1]〜[3]のいずれかに記載の耐食鋼。
[5]石炭船または石炭・鉱石兼用船ホールド内底板に用いられる前記[1]〜[4]のいずれかに記載の耐食鋼。
[6]前記[1]〜[5]のいずれかに記載の耐食鋼の製造方法であり、
鋼素材を1050〜1250℃に加熱後、仕上圧延終了温度を700℃以上とする熱間圧延を施し、その後、620℃以上から冷却速度150℃/s以下の加速冷却を実施する耐食鋼の製造方法。
Cは、鋼の強度を上昇させるのに有効な元素であり、本発明では強度を確保するために0.01%以上含有させる。一方、Cを0.25%を超えて含有させると、溶接性および溶接熱影響部靭性を低下させる。よって、C含有量は0.01〜0.25%の範囲とする。好ましくは、C含有量は0.015〜0.18%の範囲である。
Siは、脱酸剤として添加され、また鋼の強度を高める元素であるので、本発明では0.01%以上含有させる。しかしながら、Siを0.50%を超えて含有させると、鋼の靱性を劣化させるので、Si含有量の上限は0.50%とする。好ましくは、Si含有量は0.05〜0.40%の範囲である。
Mnは、鋼の強度を上げることができるため、0.1%以上含有させる。しかしながら、Mnを2.0%を超えて含有させると、鋼の靱性および溶接性を低下させるため、Mn含有量の上限は2.0%とする。好ましくは、Mn含有量は0.5〜1.6%の範囲である。
Pは、鋼の母材靱性のみならず、溶接性および溶接部靱性を低下させる有害な元素であるので、極力低減することが望ましい。特に、P含有量が0.035%を超えると、母材靭性および溶接部靭性の低下が大きくなる。よって、P含有量は0.035%以下とする。好ましくは、P含有量は0.025%以下である。
Sは、鋼の靭性および溶接性を劣化させる有害な元素であるので、極力低減することが好ましく、本発明ではS含有量は0.035%以下とする。
Alは、脱酸剤として0.003%以上含有させるが、0.10%を超える含有は,溶接部靭性に悪影響を及ぼすので、Al含有量は0.003〜0.10%の範囲とする。
Cuは、腐食生成物を緻密にし、地鉄中へのH2O、O2、SO4 2-の拡散を抑制する。これにより、鋼の耐食性が向上する。この効果は、Cu含有量が0.05%以上になると発現するが、0.35%を超えて過剰に含有されると溶接性や母材靭性が低下する。そのため、Cu含有量は、0.05〜0.35%の範囲とする。好ましくは、Cu含有量は0.10〜0.30%の範囲である。
Niは、Cuと同様、腐食生成物を緻密にし、地鉄中へのH2O、O2、SO4 2-の拡散を抑制する。これにより、鋼の耐食性が向上する。この効果は、Ni含有量が0.02%以上になると発現するが、0.40%を超えると溶接性や母材靭性が低下する。そのため、Ni含有量は0.02〜0.40%の範囲とする。好ましくは、Ni含有量は0.04〜0.30%の範囲である。
Sbは、鋼材に合金元素として0.01%以上を含有させると、低pH環境において地鉄近傍に濃縮する。Sbは大きな水素過電圧を持つため、Sbが析出した部分では水素発生反応が抑制され、耐食性が向上する。また、SbがCuと金属間化合物であるCu2Sbを形成することで、さらに耐食性は向上する。一方、Sbは0.20%を超えて含有させると靭性を低下させる。よって、Sb含有量は0.01〜0.2%の範囲とする。好ましくは、Sb含有量は0.02〜0.15%の範囲である。
Wは、WO4 2-の生成により、地鉄中へのSO4 2-の拡散を抑制すると共に、腐食生成物を緻密にして、地鉄中へのH2O、O2、SO4 2-の拡散を抑制する。これらの効果を得るためには、Wを0.005%以上含有させる必要がある。しかし、Wを0.5%を超えて含有すると、この効果が飽和するだけでなく、コストも上昇するので、W含有量は0.005〜0.5%の範囲とする。好ましくは、W含有量は0.02〜0.2%の範囲である。
Nbは、腐食生成物を緻密にして、地鉄中へのH2O、O2、SO4 2-の拡散を抑制する。この効果を得るためにはNbを0.003%以上含有させる必要がある。一方、Nbを0.025%を超えて含有させてもこの効果は飽和する。よって、Nb含有量は0.003〜0.025%の範囲とする。好ましくは、Nb含有量は0.005〜0.020%の範囲である。
Crは、低pH環境で加水分解を起こし、耐食性を低下させる元素であるので、極力低減することが好ましいが、0.1%以下であれば許容できる。
Nは、靱性を低下させる元素であるので、極力低減することが望ましい。しかしながら、工業的にはN含有量を0.0010%未満に低減するのは難しい。一方、Nを0.0080%を超えて含有させると靱性の著しい劣化を招く。よって、本発明では、N含有量は0.0010〜0.0080%の範囲とする。好ましくは、N含有量は0.0015〜0.0060%であり、さらに好ましくは0.0020〜0.0050%である。
Ti、ZrおよびVはいずれも、鋼の強度を高める元素であり、必要とする強度に応じて選択して含有させることができる。このような効果を得るためには、TiおよびZrは0.001%以上、Vは0.002%以上含有させる必要がある。しかしながら、TiおよびZrはいずれも0.030%を超えて含有させると靱性が低下する場合があり、また、Vは0.20%を超えて含有させると靱性が低下する場合がある。そのため、Ti、ZrおよびVを含有させる場合には、それぞれ、Ti含有量は0.001〜0.030%の範囲であり、Zr含有量は0.001〜0.030%の範囲であり、V含有量は0.002〜0.20%の範囲である。
Caは、介在物形態制御の効果があり、鋼の延性および靱性を高めることができる。この効果はCa含有量が0.0002%以上で発現する。一方、Caを0.010%を超えて含有させると、粗大な介在物を形成し、母材の靱性を劣化させる。そこで、Ca含有量は0.0002〜0.010%の範囲とする。好ましくは、Ca含有量は0.0005〜0.005%の範囲である。
Mo、CoおよびBはいずれも、鋼の強度を高める元素であり、必要とする強度に応じて選択して含有させることができる。このような効果は、Mo、Coは0.01%以上で、またBは0.0002%以上で発現する。しかしながら、MoおよびCoはいずれも0.5%を超えて含有させるとそれぞれ靱性が低下する場合があり、また、Bは0.0050%を超えて含有させるとそれぞれ靱性が低下する場合がある。そのため、Mo、CoおよびBを含有させる場合には、それぞれ、Mo含有量は0.01〜0.5%の範囲であり、Co含有量は0.01〜0.5%の範囲であり、B含有量は0.0002〜0.0050%の範囲である。
石炭船および石炭・鉱石兼用船ホールドの内底板は、荷揚げの際におけるグラブバケット等の荷役装置との接触・衝突、または荷積みの際における石炭や鉱石との直接的な接触・衝突により、磨耗による減肉が生じやすい環境にある。そのため、石炭船および石炭・鉱石兼用船ホールドの内底板には、ある程度の硬度を有した鋼板を適用する必要がある。鋼板表面付近の組織は腐食等により失われやすいため、鋼板表面よりある程度板厚中心部に近付いた位置において所定の硬度を有することが必要である。具体的には、表面から板厚方向に沿って2mmの位置の硬さがビッカース硬度で140以上であることが好ましい。なお、ビッカース硬度は、JIS Z 2244に準拠し測定することができる。
表3に、平均板厚減少量についての調査結果を示す。
Claims (6)
- 質量%で、
C:0.01〜0.25%、
Si:0.01〜0.50%、
Mn:0.1〜2.0%、
P:0.035%以下、
S:0.035%以下、
Al:0.003〜0.10%、
Cu:0.05〜0.35%、
Ni:0.02〜0.40%、
Sb:0.01〜0.2%、
W:0.005〜0.5%、
Nb:0.003〜0.025%、
Cr:0.1%以下および
N:0.0010〜0.0080%
を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、かつ表面から深さ方向に2mmの位置のビッカース硬度が140以上である耐食鋼。 - 前記成分組成として、質量%で、さらに
Ti:0.001〜0.030%、
Zr:0.001〜0.030%および
V:0.002〜0.20%
のうちから選ばれる1種以上を含有する請求項1に記載の耐食鋼。 - 前記成分組成として、質量%で、さらに
Ca:0.0002〜0.010%
を含有する請求項1または2に記載の耐食鋼。 - 前記成分組成として、質量%で、さらに
Mo:0.01〜0.5%、
Co:0.01〜0.5%および
B:0.0002〜0.0050%
のうちから選ばれる少なくとも1種を含有する請求項1〜3のいずれかに記載の耐食鋼。 - 石炭船または石炭・鉱石兼用船ホールド内底板に用いられる請求項1〜4のいずれかに記載の耐食鋼。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の耐食鋼の製造方法であり、
鋼素材を1050〜1250℃に加熱後、仕上圧延終了温度を700℃以上とする熱間圧延を施し、その後、620℃以上758℃以下の開始温度から冷却速度150℃/s以下の加速冷却を実施する耐食鋼の製造方法。
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