JP7188180B2 - Corrosion-resistant and wear-resistant steel for holds of coal carriers and coal carriers - Google Patents
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Description
本発明は、石炭専用船又は鉱炭兼用船の船倉用耐食耐摩耗鋼に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a corrosion-resistant and wear-resistant steel for holds of a coal carrier or a combined coal carrier.
石炭専用船及び鉱炭兼用船の船倉(カーゴホールド)は、石炭を積載している際に、自然発火を防止するために散水が行われ、湿潤状態になり、腐食が進行する。また、船倉は、特に石炭を搬出する際に、重機のバケットなどにより摩耗を受ける。したがって、石炭専用船及び鉱炭兼用船の船倉に使用される鋼材として、耐食性と耐摩耗性とを両立する耐食耐摩耗鋼が提案されている(例えば、特許文献1、2、参照)。 Cargo holds of coal carriers and coal carriers are wetted and corroded when they are loaded with coal in order to prevent spontaneous combustion. In addition, the hold is subject to wear from heavy machinery buckets and the like, particularly when coal is being unloaded. Corrosion-resistant and wear-resistant steel that achieves both corrosion resistance and wear resistance has therefore been proposed as a steel material for use in the holds of coal carriers and coal carriers (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
従来、石炭専用船及び鉱炭兼用船の船倉内(カーゴホールド内)では、船倉の側壁部に生じた結露水中に、石炭に含まれる硫黄が溶け出し、温度の上昇によって硫酸が生成し、低pH環境となるため腐食が進行するものと考えられていた。しかし、本発明者らが、カーゴホールド内にて腐食した鋼材を分析した結果、地鉄界面からは塩化物イオン(Cl-)が認められたものの、硫酸イオン(SO4 2-)は認められなかった。したがって、カーゴホールド内の主要腐食因子は硫酸イオン(SO4 2-)ではなく、塩化物イオン(Cl-)であると考えられる。 Conventionally, in the hold (cargo hold) of a coal carrier and a combined coal carrier, the sulfur contained in the coal dissolves into the condensation water formed on the side wall of the hold, and the rise in temperature causes the formation of sulfuric acid. It was thought that corrosion progresses due to the pH environment. However, as a result of analyzing the corroded steel material in the cargo hold by the present inventors, although chloride ions (Cl − ) were recognized from the base iron interface, sulfate ions (SO 4 2− ) were not recognized. I didn't. Therefore, it is believed that the major corrosion factor in cargo holds is chloride ions (Cl − ) rather than sulfate ions (SO 4 2− ).
このように、従来、カーゴホールド内では硫酸によって鋼材の腐食が進行すると考えられていたが、塩化物イオン(Cl-)が腐食の主な原因であることが判明した。したがって、石炭専用船又は鉱炭兼用船の船倉用耐食耐摩耗鋼の成分設計には、従来とは異なるコンセプトが必要になる。さらに、カーゴホールド内、特に底板は、積荷である石炭や鉱石による摩耗損傷、重機のバケットなどによる摩耗損傷が生じる。 As described above, conventionally, it was thought that corrosion of steel materials progressed by sulfuric acid in cargo holds, but it was found that chloride ions (Cl − ) are the main cause of corrosion. Therefore, a concept different from the conventional one is required for composition design of corrosion-resistant and wear-resistant steel for holds of coal carriers or coal carriers. Furthermore, the inside of the cargo hold, particularly the bottom plate, is subject to abrasion damage due to cargo such as coal and ore, and abrasion damage due to buckets of heavy machinery.
本発明はこのような実情に鑑み、塩化物イオンによる腐食、積荷である石炭や鉱石、重機のバケットなどによる摩耗による損傷に対する耐性を有する、石炭専用船又は鉱炭兼用船の船倉用耐食耐摩耗鋼の提供を課題とするものである。 In view of such circumstances, the present invention provides a corrosion-resistant, wear-resistant cargo hold for a coal carrier or a combined coal carrier that is resistant to corrosion due to chloride ions, wear due to cargo such as coal and ore, buckets of heavy machinery, etc. The task is to provide steel.
本発明者らは、石炭専用船又は鉱炭兼用船の船倉内が、耐酸性ではなく、塩化物イオンに対する耐食性が要求されること、耐摩耗性を高めるためには硬さが要求されることから、鋼の焼入れ性を高めて硬さ向上に寄与する合金元素であるCrに着目した。そして、鋼材の耐食性と耐摩耗性とを両立するため、金属組織についても検討を重ねた。その結果、Cr含有量を0.05%超とし、熱間圧延後の冷却速度を15℃/s超にして、金属組織を、ラス状組織の面積率が90%以上であり、ラス状組織に存在するセメンタイトの長軸/短軸比が2.00以上であるものとし、表層部のビッカース硬さを200HV5以上にすることによって、耐食性と耐摩耗性との両立が可能であることを見出した。ここで、「200HV5」はJIS Z 2244:2009に準拠した表示であり、5kgf(49.03N)の試験力で測定したビッカース硬さが200以上であることを意味する。 The inventors of the present invention have found that the hold of a coal carrier or a combined coal carrier is required to have corrosion resistance against chloride ions rather than acid resistance, and that hardness is required to increase wear resistance. Therefore, attention was paid to Cr, which is an alloying element that increases the hardenability of steel and contributes to the improvement of hardness. In addition, in order to achieve both corrosion resistance and wear resistance of steel materials, the metallographic structure was also investigated. As a result, the Cr content was set to more than 0.05%, the cooling rate after hot rolling was set to more than 15 ° C./s, and the metal structure had a lath-like structure with an area ratio of 90% or more. It was found that both corrosion resistance and wear resistance can be achieved by setting the major axis / minor axis ratio of cementite present in the rice field. Here, "200HV5" is an indication based on JIS Z 2244:2009, and means that the Vickers hardness measured with a test force of 5 kgf (49.03 N) is 200 or more.
本発明はこのような知見に基づいてなされたものであり、その要旨は以下のとおりである。 The present invention was made based on such findings, and the gist thereof is as follows.
[1]質量%で、
C:0.01%以上、0.15%以下、
Si:0.05%以上、1.00%以下、
Mn:0.10%以上、2.00%以下、
P:0%超、0.020%以下、
S:0%超、0.010%以下、
Cr:0.05%超、3.00%以下、
Al:0.01%以上、0.10%以下、
B:0.0003%以上、0.0020%以下、
N:0.0020%以上、0.0100%以下
を含有し、残部がFe及び不純物からなり、
下記式(1)によって求められる炭素当量Ceq(%)が0.20%以上であり、
表面から板厚方向に1mm~3mmの表層部において、ラス状組織の面積率が90%以上であり、前記ラス状組織に存在するセメンタイトの長軸/短軸比の平均値が2.00以上である金属組織を有し、
前記表層部のビッカース硬さが200HV5以上である、石炭専用船又は鉱炭兼用船の船倉用耐食耐摩耗鋼。
Ceq(%)=[C]+[Mn]/6+[Si]/24+[Ni]/40+[Cr]/5+[Mo]/4+[V]/4 ・・・ (1)
ここで、[X]は、元素Xの質量%での含有量であり、含有しない元素Xの項には0を代入する。
[1] % by mass,
C: 0.01% or more and 0.15% or less,
Si: 0.05% or more and 1.00% or less,
Mn: 0.10% or more and 2.00% or less,
P: more than 0%, 0.020% or less,
S: more than 0%, 0.010% or less,
Cr: more than 0.05%, 3.00% or less,
Al: 0.01% or more and 0.10% or less,
B: 0.0003% or more and 0.0020% or less,
N: containing 0.0020% or more and 0.0100% or less, the balance being Fe and impurities,
The carbon equivalent Ceq (%) determined by the following formula (1) is 0.20% or more,
In a surface layer portion of 1 mm to 3 mm in the plate thickness direction from the surface, the area ratio of the lath-like structure is 90% or more, and the average value of the major axis/minor axis ratio of cementite present in the lath-like structure is 2.00 or more. having a metallographic structure of
Corrosion-resistant and wear-resistant steel for holds of coal carriers or coal carriers, wherein the surface layer has a Vickers hardness of 200HV5 or more.
Ceq(%)=[C]+[Mn]/6+[Si]/24+[Ni]/40+[Cr]/5+[Mo]/4+[V]/4 (1)
Here, [X] is the content of the element X in mass %, and 0 is substituted for the element X that is not contained.
[2]さらに、質量%で、
Mo:1.00%以下、
W:1.00%以下、
Ni:1.00%以下、
Cu:1.00%以下、
Sn:0.20%以下、
Sb:0.20%以下
の1種又は2種以上を含有する、上記[1]に記載の石炭専用船又は鉱炭兼用船の船倉用耐食耐摩耗鋼。
[2] Furthermore, in % by mass,
Mo: 1.00% or less,
W: 1.00% or less,
Ni: 1.00% or less,
Cu: 1.00% or less,
Sn: 0.20% or less,
Sb: Corrosion-resistant and wear-resistant steel for holds of a coal carrier or a coal carrier according to [1] above, containing one or more of 0.20% or less of Sb.
[3]さらに、質量%で、
Ti:0.025%以下、
V:0.20%以下、
Nb:0.05%以下
の1種又は2種以上を含有する、上記[1]又は[2]に記載の石炭専用船又は鉱炭兼用船の船倉用耐食耐摩耗鋼。
[3] Furthermore, in % by mass,
Ti: 0.025% or less,
V: 0.20% or less,
Nb: Corrosion-resistant and wear-resistant steel for holds of a coal carrier or a coal carrier according to [1] or [2] above, containing one or more of 0.05% or less of Nb.
[4]さらに、質量%で、
Ca:0.05%以下、
Mg:0.05%以下、
REM:0.1%以下
の1種又は2種以上を含有する、上記[1]~[3]の何れか1項に記載の石炭専用船又は鉱炭兼用船の船倉用耐食耐摩耗鋼。
[4] Furthermore, in % by mass,
Ca: 0.05% or less,
Mg: 0.05% or less,
REM: Corrosion-resistant and wear-resistant steel for holds of coal carriers or coal carriers according to any one of [1] to [3] above, containing one or more of 0.1% or less.
本発明によれば、塩化物イオンによる腐食、積荷である石炭や鉱石、重機のバケットなどによる摩耗による損傷に対する耐性を有する、石炭専用船又は鉱炭兼用船の船倉用耐食耐摩耗鋼の提供が可能になり、産業上の効果が顕著である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a corrosion-resistant and wear-resistant steel for holds of a coal carrier or a coal carrier, which is resistant to corrosion caused by chloride ions and damage caused by abrasion caused by cargo such as coal and ore, buckets of heavy machinery, and the like. It becomes possible, and the industrial effect is remarkable.
以下、本実施形態に係る石炭専用船又は鉱炭兼用船の船倉用耐食耐摩耗鋼(以下、船倉用耐食耐摩耗鋼ということがある。)について詳細に説明する。まず、本実施形態の船倉用耐食耐摩耗鋼の化学組成について説明する。なお、化学組成における各元素の含有量を示す「%」は、質量%を意味する。また、化学組成における数値範囲において、「~」を用いて表される数値範囲は、特に指定しない限り、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。よって、例えば、0.01~0.15%は,0.01%以上0.15%以下の範囲を意味する。 Hereinafter, the corrosion-resistant and wear-resistant steel for holds (hereinafter sometimes referred to as the corrosion-resistant and wear-resistant steel for holds) of a coal carrier or a combined coal carrier according to the present embodiment will be described in detail. First, the chemical composition of the corrosion-resistant and wear-resistant steel for cargo holds of this embodiment will be described. In addition, "%" which shows content of each element in a chemical composition means the mass %. In addition, in the numerical range in the chemical composition, the numerical range represented by using "~" means a range including the numerical values before and after "~" as lower and upper limits, unless otherwise specified. Therefore, for example, 0.01% to 0.15% means a range of 0.01% to 0.15%.
<C:0.01%以上、0.15%以下>
Cは、硬度を確保するために有効な元素であり、C含有量を0.01%以上とする。好ましくはC含有量を0.02%以上、より好ましくは0.03%以上とする。一方、C含有量が過剰になると、靱性が低下し、また、製造条件によっては、ラス状組織に存在するセメンタイトが成長し、長軸/短軸比が2.00未満となり、耐食性が低下することがあるため、Cの含有量を0.15%以下とする。好ましくは、C含有量を0.13%以下とする。
<C: 0.01% or more and 0.15% or less>
C is an effective element for ensuring hardness, and the C content is made 0.01% or more. The C content is preferably 0.02% or more, more preferably 0.03% or more. On the other hand, if the C content is excessive, the toughness is lowered, and depending on the manufacturing conditions, the cementite present in the lath-like structure grows, resulting in a major axis/minor axis ratio of less than 2.00 and a decrease in corrosion resistance. Therefore, the C content is made 0.15% or less. Preferably, the C content is 0.13% or less.
<Si:0.05%以上、1.00%以下>
Siは脱酸剤であり、また硬度の向上にも有効な元素であり、Si含有量を0.05%以上とする。好ましくはSi含有量を0.10%以上とする。一方、Si含有量が1.00%を超えると、靱性が低下するため、1.00%以下とする。好ましくはSi含有量を0.80%以下、より好ましくは0.50%以下とする。
<Si: 0.05% or more and 1.00% or less>
Si is a deoxidizing agent and an element effective in improving hardness, and the Si content is made 0.05% or more. Preferably, the Si content is 0.10% or more. On the other hand, if the Si content exceeds 1.00%, the toughness decreases, so the Si content is made 1.00% or less. The Si content is preferably 0.80% or less, more preferably 0.50% or less.
<Mn:0.10%以上、2.00%以下>
Mnは、焼入れ性を高め、硬度を向上させる元素であり、0.10%以上を含有させることが必要である。好ましくはMn含有量を0.20%以上、より好ましくは0.50%以上とする。一方、Mnを過剰に含有させると、靭性が低下し、また、セメンタイトの形成を促進し、結果的に耐食性低下を生じやすくなるため、Mn含有量を2.00%以下とする。好ましくはMn含有量を1.80%以下、より好ましくは1.60%以下とする。
<Mn: 0.10% to 2.00%>
Mn is an element that enhances hardenability and hardness, and should be contained in an amount of 0.10% or more. The Mn content is preferably 0.20% or more, more preferably 0.50% or more. On the other hand, excessive Mn content lowers the toughness and promotes the formation of cementite, which tends to result in lower corrosion resistance. Therefore, the Mn content is set to 2.00% or less. The Mn content is preferably 1.80% or less, more preferably 1.60% or less.
<P:0%超、0.020%以下>
Pは不純物であり、靱性や加工性を低下させるため、P含有量を0.020%以下に制限する。好ましくはP含有量を0.015%以下、より好ましくは0.010%以下とする。P含有量の下限は0%が好ましいが、製造コストの観点から0%超とする。P含有量は0.0001%以上であってもよい。
<P: more than 0%, 0.020% or less>
P is an impurity and lowers toughness and workability, so the P content is limited to 0.020% or less. The P content is preferably 0.015% or less, more preferably 0.010% or less. Although the lower limit of the P content is preferably 0%, it should be more than 0% from the viewpoint of manufacturing costs. The P content may be 0.0001% or more.
<S:0%超、0.010%以下>
Sも不純物であり、靱性を低下させることから、S含有量を0.010%以下に制限する。好ましくはS含有量を0.007%以下、より好ましくは0.005%以下、より一層好ましくは0.003%以下とする。S含有量の下限は0%が好ましいが、製造コストの観点から0%超とする。S含有量の下限は0.0001%であってもよい。
<S: more than 0%, 0.010% or less>
S is also an impurity and lowers toughness, so the S content is limited to 0.010% or less. The S content is preferably 0.007% or less, more preferably 0.005% or less, and still more preferably 0.003% or less. Although the lower limit of the S content is preferably 0%, it should be more than 0% from the viewpoint of manufacturing costs. The lower limit of the S content may be 0.0001%.
<Cr:0.05%超、3.00%以下>
Crは、塩化物イオンによる腐食を抑制し、また、焼入れ性を高め、硬度を上昇させる重要な元素である。カーゴホールド内で鋼材の腐食が進行する主な原因は塩化物イオンであり、耐食性を向上させるために、Cr含有量を0.05%超とする。好ましくはCr含有量を0.10%以上とし、焼入れ性を高めるために、より好ましくは0.20%以上とする。一方、Crを過剰に含有させると、靱性が低下するため、Cr含有量を3.00%以下とする。好ましくはCr含有量を2.00%以下、より好ましくは1.70%以下、さらに好ましくは1.50%以下とする。
<Cr: more than 0.05%, 3.00% or less>
Cr is an important element that suppresses corrosion caused by chloride ions, enhances hardenability, and increases hardness. Chloride ions are the main cause of progress of corrosion of steel materials in cargo holds, and the Cr content is set to more than 0.05% in order to improve corrosion resistance. The Cr content is preferably 0.10% or more, and more preferably 0.20% or more in order to improve hardenability. On the other hand, if Cr is contained excessively, the toughness is lowered, so the Cr content is made 3.00% or less. The Cr content is preferably 2.00% or less, more preferably 1.70% or less, still more preferably 1.50% or less.
<Al:0.01%以上、0.10%以下>
Alは、脱酸剤として有効な元素である。また、Alは、NとAlNを形成し、結晶粒を微細化させて、靱性を向上させるため、Al含有量を0.01%以上とする。好ましくはAl含有量を0.02%以上、より好ましくは0.03%以上とする。一方、Alを過剰に含有させると靭性が低下するため、Al含有量を0.10%以下とする。好ましくはAl含有量を0.08%以下、より好ましくは0.07%以下とする。
<Al: 0.01% or more and 0.10% or less>
Al is an element effective as a deoxidizing agent. In addition, Al forms AlN with N, refines crystal grains, and improves toughness, so the Al content is made 0.01% or more. The Al content is preferably 0.02% or more, more preferably 0.03% or more. On the other hand, if Al is contained excessively, the toughness is lowered, so the Al content is made 0.10% or less. The Al content is preferably 0.08% or less, more preferably 0.07% or less.
<B:0.0003%以上、0.0020%以下>
Bは、鋼の焼入れ性を顕著に高める元素であり、硬度を確保するために、B含有量を0.0003%以上とする。好ましくはB含有量を0.0005%以上、より好ましくは0.0007%以上とする。より一層好ましくは0.0010%以上とする。一方、Bを過剰に含有すると硼化物を形成して焼入れ性が低下し、硬度を確保できなくなるため、B含有量を0.0020%以下とする。好ましくはB含有量を0.0018%以下、より好ましくは0.0016%以下とする。
<B: 0.0003% or more and 0.0020% or less>
B is an element that significantly increases the hardenability of steel, and the B content is made 0.0003% or more to ensure hardness. The B content is preferably 0.0005% or more, more preferably 0.0007% or more. More preferably, it should be 0.0010% or more. On the other hand, if the B content is excessive, borides are formed, which lowers the hardenability and makes it impossible to secure the hardness. The B content is preferably 0.0018% or less, more preferably 0.0016% or less.
<N:0.0020%以上、0.0100%以下>
Nは、AlやTiと窒化物を形成し、結晶粒を微細化させて、靱性を向上させる元素であるため、N含有量の下限を0.0020%とする。好ましくはN含有量を0.0030%以上、より好ましくは0.0040%以上とする。一方、Nを過剰に含有する場合は、粗大な窒化物が生成し、靭性を低下させるため、N含有量を0.0100%以下とする。好ましくはN含有量を0.0080%以下、より好ましくは0.0060%以下とする。
<N: 0.0020% or more, 0.0100% or less>
N is an element that forms nitrides with Al and Ti, refines crystal grains, and improves toughness, so the lower limit of the N content is made 0.0020%. The N content is preferably 0.0030% or more, more preferably 0.0040% or more. On the other hand, when N is contained excessively, coarse nitrides are formed and the toughness is lowered, so the N content is made 0.0100% or less. The N content is preferably 0.0080% or less, more preferably 0.0060% or less.
本実施形態に係る船倉用耐食耐摩耗鋼の化学組成の残部は、Fe及び不純物である。ここで、不純物とは、鋼を工業的に製造する際に、鉱石やスクラップ等のような原料を始めとして、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本実施形態に係る船倉用耐食耐摩耗鋼の特性に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。ただし、本実施形態に係る船倉用耐食耐摩耗鋼においては、不純物のうち、P及びSについては、上述のように、上限を規定する必要がある。 The rest of the chemical composition of the corrosion and wear resistant steel for holds according to the present embodiment is Fe and impurities. Here, the term "impurities" refers to components that are mixed due to various factors in the manufacturing process, including raw materials such as ores and scraps, when steel is industrially manufactured. It means a permissible range that does not adversely affect the properties of the corrosion and wear resistant steel. However, in the corrosion-resistant and wear-resistant steel for ship holds according to the present embodiment, it is necessary to specify the upper limits of P and S among the impurities, as described above.
さらに、耐食性を向上させるために、Mo、W、Ni、Cu、Sn、Sbの1種又は2種以上を含有させることができる。 Furthermore, one or more of Mo, W, Ni, Cu, Sn and Sb can be contained in order to improve corrosion resistance.
<Mo:1.00%以下>
Moは、耐食性を向上させ、焼入れ性を高める元素である。Mo含有量は、0%であってもよいが、ラス状組織の生成を促進し、硬度を高めるために、0.05%以上とすることが好ましい。より好ましくは、Mo含有量を0.10%以上とする。一方、Moを過剰に含有させると硬度が高くなり過ぎて靭性が低下するため、Mo含有量を1.00%以下とする。Mo含有量は、好ましくは0.80%以下、より好ましくは0.60%以下とする。
<Mo: 1.00% or less>
Mo is an element that improves corrosion resistance and hardenability. The Mo content may be 0%, but is preferably 0.05% or more in order to promote formation of a lath-like structure and increase hardness. More preferably, the Mo content is 0.10% or more. On the other hand, if Mo is contained excessively, the hardness becomes too high and the toughness decreases, so the Mo content is made 1.00% or less. The Mo content is preferably 0.80% or less, more preferably 0.60% or less.
<W:1.00%以下>
Wは、Moと同様、耐食性を向上させ、焼入れ性を高める元素である。Wの含有量は、0%であってもよいが、ラス状組織の生成を促進し、硬度を高めるために、0.05%以上とすることが好ましい。より好ましくは、W含有量を0.10%以上とする。一方、Wを過剰に含有させると硬度が高くなり過ぎて靭性が低下するため、W含有量を1.00%以下とする。W含有量は、好ましくは0.80%以下、より好ましくは0.60%以下とする。
<W: 1.00% or less>
W, like Mo, is an element that improves corrosion resistance and hardenability. The W content may be 0%, but is preferably 0.05% or more in order to promote the formation of a lath-like structure and increase hardness. More preferably, the W content is 0.10% or more. On the other hand, if the W content is excessive, the hardness becomes too high and the toughness decreases, so the W content is made 1.00% or less. The W content is preferably 0.80% or less, more preferably 0.60% or less.
<Ni:1.00%以下>
Niは、鋼の焼入れ性を高めて、硬度の向上に寄与し、耐食性を向上させる元素である。Niの含有量は0%であってもよいが、0.03%以上とすることが好ましい。より好ましくは、Ni含有量を0.10%以上、さらに好ましくは0.20%以上とする。一方、Niは高価な合金元素であるため、コストの観点から、Ni含有量を1.00%以下とする。好ましくはNi含有量を0.95%以下、より好ましくは0.90%以下とする。
<Ni: 1.00% or less>
Ni is an element that enhances the hardenability of steel, contributes to the improvement of hardness, and improves corrosion resistance. The Ni content may be 0%, but is preferably 0.03% or more. More preferably, the Ni content is 0.10% or more, and still more preferably 0.20% or more. On the other hand, since Ni is an expensive alloying element, the Ni content is set to 1.00% or less from the viewpoint of cost. The Ni content is preferably 0.95% or less, more preferably 0.90% or less.
<Cu:1.00%以下>
Cuは、鋼の焼入れ性を高め、耐食性を向上させる元素である。Cuの含有量は0%であってもよいが、0.03%以上とすることが好ましい。より好ましくは、Cu含有量を0.10%以上、さらに好ましくは0.20%以上とする。一方、Cuは熱間加工性や溶接性を低下させるため、Cu含有量を1.00%以下とする。好ましくはCu含有量を0.95%以下、より好ましくは0.90%以下とする。
<Cu: 1.00% or less>
Cu is an element that enhances the hardenability of steel and improves the corrosion resistance. The Cu content may be 0%, but is preferably 0.03% or more. More preferably, the Cu content is 0.10% or more, and more preferably 0.20% or more. On the other hand, since Cu deteriorates hot workability and weldability, the Cu content is made 1.00% or less. The Cu content is preferably 0.95% or less, more preferably 0.90% or less.
<Sn:0.20%以下>
Snは、カーゴホールド内が空荷になり、塩化物イオンが濃化して、pHが低下した際に耐食性を高める元素である。Snの含有量は0%であってもよいが、0.01%以上とすることが好ましい。より好ましくは、Sn含有量を0.05%以上とする。一方、Snを過剰に含有させると製造性や靱性が低下するため、Sn含有量を0.20%以下とする。好ましくはSn含有量を0.15%以下とする。
<Sn: 0.20% or less>
Sn is an element that enhances corrosion resistance when the cargo hold becomes empty and chloride ions become concentrated and the pH drops. The Sn content may be 0%, but is preferably 0.01% or more. More preferably, the Sn content is 0.05% or more. On the other hand, if Sn is excessively contained, manufacturability and toughness are lowered, so the Sn content is made 0.20% or less. The Sn content is preferably 0.15% or less.
<Sb:0.20%以下>
Sbは、Snと同様、カーゴホールド内が空荷になり、塩化物イオンが濃化して、pHが低下した際に耐食性を高める元素である。Sbの含有量は0%であってもよいが、0.01%以上とすることが好ましい。より好ましくは、Sb含有量を0.05%以上とする。一方、Sbを過剰に含有させると製造性や靱性が低下するため、Sb含有量を0.20%以下とする。好ましくはSb含有量を0.15%以下とする。
<Sb: 0.20% or less>
Sb, like Sn, is an element that enhances corrosion resistance when the cargo hold becomes empty and chloride ions become concentrated and the pH drops. The Sb content may be 0%, but is preferably 0.01% or more. More preferably, the Sb content is 0.05% or more. On the other hand, if the Sb content is excessive, the manufacturability and toughness are lowered, so the Sb content is made 0.20% or less. Preferably, the Sb content is 0.15% or less.
さらに、靱性などの機械的性質を向上させるために、Ti、V、Nbの1種又は2種以上を含有させることができる。 Furthermore, in order to improve mechanical properties such as toughness, one or more of Ti, V and Nb can be contained.
<Ti:0.025%以下>
Tiは、TiNを形成し、結晶粒を微細化させて、靱性を向上させる元素である。Tiの含有量は0%であってもよいが、0.005%以上を含有させることが好ましい。より好ましくは、Ti含有量を0.007%以上、さらに好ましくは0.010%以上とする。一方、Tiを過剰に含有させると靭性を低下させることがあるため、Ti含有量を0.025%以下とする。好ましくは0.020%以下、より好ましくは0.015%以下とする。
<Ti: 0.025% or less>
Ti is an element that forms TiN, refines crystal grains, and improves toughness. Although the content of Ti may be 0%, it is preferable to contain 0.005% or more. More preferably, the Ti content is 0.007% or more, and still more preferably 0.010% or more. On the other hand, excessive Ti content may reduce toughness, so the Ti content is made 0.025% or less. It is preferably 0.020% or less, more preferably 0.015% or less.
<V:0.20%以下>
Vは、焼入れ性を高めて硬度の向上に寄与し、靭性を向上させる元素である。Vの含有量は0%であってもよいが、0.01%以上とすることが好ましい。より好ましくは、V含有量を0.02%以上、さらに好ましくは0.05%以上とする。一方、Vを過剰に含有させると、靭性を低下させることがあるため、V含有量を0.20%以下とする。好ましくはV含有量を0.18%以下、より好ましくは0.15%以下とする。
<V: 0.20% or less>
V is an element that increases hardenability, contributes to an improvement in hardness, and improves toughness. The V content may be 0%, but is preferably 0.01% or more. More preferably, the V content is 0.02% or more, and still more preferably 0.05% or more. On the other hand, if the V content is excessive, the toughness may be lowered, so the V content is made 0.20% or less. The V content is preferably 0.18% or less, more preferably 0.15% or less.
<Nb:0.05%以下>
Nbは、窒化物の形成や再結晶の抑制によって結晶粒の細粒化に寄与する元素である。Nbの含有量は0%であってもよいが、靱性を向上させるために、0.005%以上とすることが好ましい。より好ましくは、Nb含有量を0.007%以上、さらに好ましくは0.01%以上とする。一方、Nbを過剰に含有させると靭性を低下させることがあるため、Nb含有量を0.05%以下とする。好ましくはNb含有量を0.03%以下、より好ましくは0.02%以下とする。
<Nb: 0.05% or less>
Nb is an element that contributes to refinement of crystal grains by suppressing formation of nitrides and recrystallization. The Nb content may be 0%, but is preferably 0.005% or more in order to improve toughness. More preferably, the Nb content is 0.007% or more, more preferably 0.01% or more. On the other hand, if the Nb content is excessive, the toughness may be lowered, so the Nb content is made 0.05% or less. The Nb content is preferably 0.03% or less, more preferably 0.02% or less.
さらに、介在物の形態等を制御するために、Ca、Mg、REMの1種又は2種以上を含有させることができる。 Furthermore, one or more of Ca, Mg, and REM can be contained in order to control the morphology of inclusions.
<Ca:0.05%以下>
Caは、酸化物、硫化物を形成する元素である。Caの含有量は0%であってもよいが、熱間圧延によって延伸しにくい介在物を形成させるために、Ca含有量を0.0005%以上とすることが好ましい。より好ましくは、Ca含有量を0.0007%以上、さらに好ましくは0.0010%以上とする。一方、Caを過剰に含有させると、粗大な酸化物を形成して靭性を低下させることがあるため、Ca含有量を0.05%以下とする。好ましくはCa含有量を0.02%以下、より好ましくは0.01%以下とする。
<Ca: 0.05% or less>
Ca is an element that forms oxides and sulfides. Although the Ca content may be 0%, it is preferable to set the Ca content to 0.0005% or more in order to form inclusions that are difficult to stretch by hot rolling. More preferably, the Ca content is 0.0007% or more, more preferably 0.0010% or more. On the other hand, if Ca is contained excessively, coarse oxides may be formed and the toughness may be lowered, so the Ca content is made 0.05% or less. The Ca content is preferably 0.02% or less, more preferably 0.01% or less.
<Mg:0.05%以下>
Mgは、酸化物、硫化物を形成する元素である。Mgの含有量は0%であってもよいが、微細な酸化物を形成させて、主に靱性を向上させるために、Mg含有量を0.0005%以上とすることが好ましい。より好ましくは、Mg含有量を0.0007%以上、さらに好ましくは0.0010%以上とする。一方、Mgを過剰に含有させると、粗大な酸化物を形成して靭性を低下させることがあるため、Mg含有量を0.05%以下とする。好ましくはMg含有量を0.02%以下、より好ましくは0.01%以下とする。
<Mg: 0.05% or less>
Mg is an element that forms oxides and sulfides. Although the Mg content may be 0%, the Mg content is preferably 0.0005% or more in order to form fine oxides and mainly improve toughness. More preferably, the Mg content is 0.0007% or more, more preferably 0.0010% or more. On the other hand, if Mg is contained excessively, coarse oxides may be formed and the toughness may be lowered, so the Mg content is made 0.05% or less. The Mg content is preferably 0.02% or less, more preferably 0.01% or less.
<REM:0.1%以下>
REMは、酸化物、硫化物を形成する元素である。REMの含有量は0%であってもよいが、熱間圧延によって延伸しにくい介在物を形成させ、また、微細な酸化物を形成させて、主に靱性を向上させるために、REM含有量を0.0005%以上とすることが好ましい。より好ましくはREM含有量を0.001%以上、さらに好ましくは0.002%以上とする。一方、REMを過剰に含有させると、粗大な酸化物を形成して靭性を低下させることがあるため、REM含有量を0.1%以下とする。より好ましくは、REM含有量を0.02%以下、さらに好ましくは0.01%以下とする。ここで、REMは、Sc、Yおよびランタノイドの合計17元素を指し、前記REMの含有量はこれらの元素の合計含有量を意味する。REMは、例えばFe-Si-REM合金を使用して溶鋼に添加され、この合金には、例えば、Ce、La、Nd、Prが含まれる。
<REM: 0.1% or less>
REM is an element that forms oxides and sulfides. The REM content may be 0%, but the REM content is used to form inclusions that are difficult to stretch by hot rolling and to form fine oxides, mainly to improve toughness. is preferably 0.0005% or more. More preferably, the REM content is 0.001% or more, more preferably 0.002% or more. On the other hand, if the REM content is excessive, coarse oxides may be formed and the toughness may be lowered, so the REM content is made 0.1% or less. More preferably, the REM content is 0.02% or less, more preferably 0.01% or less. Here, REM refers to a total of 17 elements of Sc, Y and lanthanoids, and the REM content means the total content of these elements. REMs are added to molten steel using, for example, Fe--Si--REM alloys, which include, for example, Ce, La, Nd, Pr.
(炭素当量Ceq:0.20%以上)
炭素当量Ceqは、鋼の硬さに影響を及ぼす焼入れ性の指標であり、耐摩耗性を向上させるために0.20%以上とする。好ましくは0.30%以上、より好ましくは0.35%以上とする。炭素当量Ceqは、加工性や靭性を確保するため、好ましくは0.60%以下とする。より好ましくは0.55%以下、より好ましくは0.50%以下とする。炭素当量Ceqは、合金元素の含有量によって下記(1)式で計算される。
(Carbon equivalent Ceq: 0.20% or more)
The carbon equivalent Ceq is an index of hardenability that affects the hardness of steel, and is set to 0.20% or more to improve wear resistance. It is preferably 0.30% or more, more preferably 0.35% or more. The carbon equivalent Ceq is preferably 0.60% or less in order to ensure workability and toughness. More preferably 0.55% or less, more preferably 0.50% or less. The carbon equivalent Ceq is calculated by the following formula (1) depending on the contents of alloying elements.
Ceq(%)=[C]+[Mn]/6+[Si]/24+[Ni]/40+[Cr]/5+[Mo]/4+[V]/4 ・・・ (1)
ここで、[X]は、元素Xの質量%での含有量であり、含有しない元素Xの項には0を代入する。
Ceq(%)=[C]+[Mn]/6+[Si]/24+[Ni]/40+[Cr]/5+[Mo]/4+[V]/4 (1)
Here, [X] is the content of the element X in mass %, and 0 is substituted for the element X that is not contained.
(金属組織)
次に、本実施形態に係る船倉用耐食耐摩耗鋼の金属組織について説明する。
(metal structure)
Next, the metal structure of the corrosion-resistant and wear-resistant steel for holds according to this embodiment will be described.
本実施形態に係る船倉用耐食耐摩耗鋼は、硬さを確保するため、板厚方向で表面から1mm~3mmの表層部の金属組織が重要であり、ラス状組織の面積率を90%以上とする。ラス状組織は、炭素当量Ceqを0.20%以上とし、熱間圧延後の冷却速度、又は、焼入れ処理の冷却速度を15℃/s超とした場合に生成する硬質の組織である。ラス状組織は、例えば、自己焼戻しマルテンサイト、下部ベイナイトの一方若しくは両方か、又は、焼戻しマルテンサイトである。ラス状組織の残部は、一般には、ポリゴナルフェライト、パーライト、上部ベイナイトの1種又は2種以上である。自己焼戻しマルテンサイトは、熱間圧延又は焼入れ処理の加熱後の冷却時にセメンタイトが生成したマルテンサイトである。表層部以外の金属組織は、ラス状組織の面積率が50%以上であればよいが、表層部と同様に、90%以上であることが好ましい。 In order to ensure the hardness of the corrosion-resistant and wear-resistant steel for cargo holds according to the present embodiment, the metal structure of the surface layer 1 mm to 3 mm from the surface in the plate thickness direction is important, and the area ratio of the lath-like structure is 90% or more. and The lath-like structure is a hard structure that is generated when the carbon equivalent Ceq is 0.20% or more and the cooling rate after hot rolling or the cooling rate in quenching treatment is set to more than 15°C/s. The lath-like structure is, for example, self-tempered martensite, lower bainite, or both, or tempered martensite. The remainder of the lath-like structure is generally one or more of polygonal ferrite, pearlite, and upper bainite. Self-tempered martensite is martensite in which cementite is formed during cooling after heating in a hot rolling or quenching process. In the metal structure other than the surface layer portion, the area ratio of the lath-like structure should be 50% or more, but it is preferably 90% or more as in the surface layer portion.
ラス状組織の面積率は、板厚断面を観察面とする試料を鏡面研磨し、ナイタールでエッチングして光学顕微鏡で400倍に拡大して金属組織の観察を行い、撮影した写真を用いて測定する。表層部のラス状組織の面積率の測定は、表面から板厚方向に2mmの位置の近傍で行うことが推奨される。表層部以外のラス状組織の面積率の測定は、表面から板厚方向に板厚の1/2の位置の近傍で行うことが推奨される。 The area ratio of the lath-like structure is measured by mirror-polishing a sample whose observation surface is the plate thickness cross-section, etching with nital, observing the metal structure with an optical microscope at a magnification of 400, and using a photograph taken. do. It is recommended that the measurement of the area ratio of the lath-like structure of the surface layer be performed in the vicinity of the position 2 mm from the surface in the plate thickness direction. It is recommended that the measurement of the area ratio of the lath-like structure other than the surface layer be performed in the vicinity of the 1/2 position of the plate thickness in the plate thickness direction from the surface.
冷却速度が遅い場合や、焼戻し処理を、高温で長時間保持して行った場合などは、ラス状組織に析出したセメンタイトが成長する。このとき、セメンタイトの成長が過剰に進むと、長軸/短軸比が小さくなる(1に近づく)。そして、セメンタイトの長軸/短軸比が2.00未満になると、カソードサイトとして機能し、鋼の溶解を加速させて耐食性が低下する。したがって、耐食性を確保するためには、ラス状組織に存在するセメンタイトの長軸/短軸比は、2.00以上であることが必要である。すなわち、セメンタイトの長軸/短軸比は、セメンタイトの成長の度合いを示す指標であり、セメンタイトの成長が進むと1に近づくことから、大きい方が好ましいが、5.00以下であってもよい。 If the cooling rate is slow or if the tempering process is held at a high temperature for a long period of time, the cementite precipitated in the lath-like structure grows. At this time, if cementite grows excessively, the major axis/minor axis ratio decreases (approaches 1). When the major axis/minor axis ratio of cementite is less than 2.00, it functions as a cathodic site and accelerates melting of steel, resulting in deterioration of corrosion resistance. Therefore, in order to ensure corrosion resistance, the cementite present in the lath-like structure must have a major axis/minor axis ratio of 2.00 or more. That is, the major axis/minor axis ratio of cementite is an index indicating the degree of growth of cementite, and approaches 1 as cementite grows. .
ラス状組織に存在するセメンタイトの長軸/短軸比は、走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope、SEM)を用いて測定することができる。例えば、船倉用耐食耐摩耗鋼が鋼板である場合、鋼板の板厚断面を観察面とし、鏡面研磨、電解研磨を行い、表面から板厚方向に1mm~3mmの範囲をSEMで10000倍に拡大して撮像する。長軸が30~300nmである100個のセメンタイトの長軸/短軸比を測定し、算術平均をセメンタイトの長軸/短軸比とする。SEMによって撮像された粒子がセメンタイトであるか否かは、SEMに付属するエネルギー分散型X線分析装置(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy、EDS)で確認することができる。セメンタイトの長軸/短軸比の測定は、表面から板厚方向に2mmの位置の近傍で行うことが推奨される。 The long axis/short axis ratio of cementite present in the lath-like structure can be measured using a scanning electron microscope (SEM). For example, when the corrosion-resistant and wear-resistant steel for cargo holds is a steel plate, the thickness cross-section of the steel plate is used as an observation surface, mirror polishing and electrolytic polishing are performed, and the range of 1 mm to 3 mm in the plate thickness direction from the surface is magnified 10000 times with an SEM. to shoot. The major axis/minor axis ratio of 100 cementites having a major axis of 30 to 300 nm is measured, and the arithmetic average is taken as the major axis/minor axis ratio of the cementite. An energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) attached to the SEM can be used to confirm whether or not the particles imaged by the SEM are cementite. It is recommended that the measurement of the major axis/minor axis ratio of cementite be performed in the vicinity of the position 2 mm from the surface in the plate thickness direction.
本実施形態に係る船倉用耐食耐摩耗鋼の表層部のビッカース硬さ(以下「表層部硬度」ともいう。)は、耐摩耗性を確保するため、200HV5以上とする。好ましくは250HV5以上とする。船倉用耐食耐摩耗鋼の表層部硬度は、加工性を考慮すると450HV5以下が好ましい。船倉用耐食耐摩耗鋼の表層部硬度は、鋼板の板厚断面を測定面とし、板厚方向で表面から2mmの位置で、JIS Z 2244:2009に準拠して測定する。具体的には、室温で、試験力を49.03N(5kgf)として、鋼板の板厚方向で表面から2mmの位置において、板厚方向と垂直の方向に1mm毎に5点、合計25点におけるビッカース硬さを測定し、これらの平均値(算術平均)として求める。 The Vickers hardness of the surface layer of the corrosion-resistant and wear-resistant steel for holds according to the present embodiment (hereinafter also referred to as "surface layer hardness") is set to 200HV5 or more in order to ensure wear resistance. 250HV5 or more is preferable. The hardness of the surface layer of the corrosion-resistant and wear-resistant steel for ship holds is preferably 450HV5 or less in consideration of workability. The surface layer hardness of the corrosion-resistant and wear-resistant steel for holds is measured in accordance with JIS Z 2244:2009 at a position 2 mm from the surface in the thickness direction using the thickness cross-section of the steel plate as a measurement surface. Specifically, at room temperature, with a test force of 49.03 N (5 kgf), at a position 2 mm from the surface in the thickness direction of the steel plate, 5 points every 1 mm in the direction perpendicular to the thickness direction, for a total of 25 points Vickers hardness is measured, and the average value (arithmetic mean) of these values is obtained.
本実施形態において船倉用耐食耐摩耗鋼の形状は特に限定されず、鋼板、鋼帯、形鋼、鋼管、棒鋼、鋼線等であればよい。鋼板、鋼帯、形鋼、鋼管等の鋼材の厚さは、7~50mmである。摩耗による表層部の消失を考慮すると、好ましくは10mm以上である。上限は特に規定しないが、40mm以下が好ましく、より好ましくは30mm以下である。 In the present embodiment, the shape of the corrosion-resistant and wear-resistant steel for holds is not particularly limited, and may be a steel plate, a steel strip, a shaped steel, a steel pipe, a steel bar, a steel wire, or the like. Steel materials such as steel plates, steel strips, shaped steels, and steel pipes have a thickness of 7 to 50 mm. Considering the disappearance of the surface layer due to wear, it is preferably 10 mm or more. Although the upper limit is not particularly defined, it is preferably 40 mm or less, more preferably 30 mm or less.
(製造方法)
次に、本実施形態に係る船倉用耐食耐摩耗鋼の好ましい製造方法について説明する。本実施形態に係る船倉用耐食耐摩耗鋼には、熱間圧延を施して製造される鋼板、形鋼、鋼管などが含まれる。
(Production method)
Next, a preferred method for manufacturing the corrosion-resistant and wear-resistant steel for cargo holds according to this embodiment will be described. Corrosion- and wear-resistant steel for holds according to the present embodiment includes steel plates, shaped steels, steel pipes, and the like manufactured by hot rolling.
本実施形態に係る船倉用耐食耐摩耗鋼は、常法で鋼を溶製し、成分の調整後、鋳造して得られた鋼片を熱間圧延し、そのまま加速冷却を施すか、又は空冷した後、再加熱して焼入れ処理を施して製造される。さらに、焼戻し処理を施してもよい。鋼片は転炉・電気炉等の通常の精錬プロセスで溶製した後、連続鋳造法あるいは造塊-分塊法等の公知の方法で製造することができ、特に制限はない。熱間圧延後は、コイル状に巻き取ってもよい。 The corrosion-resistant and wear-resistant steel for ship holds according to the present embodiment is obtained by melting steel by a conventional method, adjusting the components, and then hot-rolling the obtained steel slab, followed by accelerated cooling as it is, or by air-cooling. After that, it is manufactured by reheating and quenching. Further, tempering treatment may be applied. Steel slabs can be manufactured by a known method such as continuous casting or ingot casting-blooming after being melted by a normal refining process such as a converter or an electric furnace, and there is no particular limitation. After hot rolling, it may be coiled.
本実施形態において、鋼管を製造する場合は、鋼板を管状に成形して溶接してもよく、UO鋼管、電縫鋼管、鍛接鋼管、スパイラル鋼管などにすることができる。鋼片に熱間押出や穿孔圧延を施して製造されるシームレス鋼管も本実施形態の船倉用耐食耐摩耗鋼に含まれる。 In this embodiment, when manufacturing a steel pipe, a steel plate may be formed into a tubular shape and welded, and a UO steel pipe, an electric resistance welded steel pipe, a butt welded steel pipe, a spiral steel pipe, or the like may be formed. A seamless steel pipe manufactured by subjecting a steel billet to hot extrusion or piercing-rolling is also included in the corrosion-resistant and wear-resistant steel for ship holds of the present embodiment.
熱間圧延後の水冷及び焼入れ処理の冷却は、冷却速度を15℃/s超にすることが必要である。これは、本実施形態に係る船倉用耐食耐摩耗鋼の金属組織を、面積率で90%以上のラス状組織とするためである。冷却速度は速いほど好ましいが、板厚や冷却設備の能力によって、適宜、決定されるものであり、50℃/s以下であってもよい。熱間圧延後の加速冷却及び焼入れ処理の冷却の停止温度は、炭化物の析出を抑制するために400℃以下にすることが好ましい。 Water cooling after hot rolling and cooling for quenching treatment require a cooling rate of more than 15°C/s. This is because the metal structure of the corrosion-resistant and wear-resistant steel for holds according to the present embodiment is a lath-like structure with an area ratio of 90% or more. The faster the cooling rate, the better, but it is appropriately determined depending on the thickness of the plate and the capacity of the cooling equipment, and may be 50° C./s or less. The temperature at which accelerated cooling after hot rolling and cooling in quenching are stopped is preferably 400° C. or less in order to suppress precipitation of carbides.
さらに、船倉用耐食耐摩耗鋼に加工性や靭性が要求される場合には、400℃以上に加熱する焼戻し処理を施してもよい。焼戻し処理の温度は、セメンタイトの成長を抑制するために、600℃以下とすることが好ましい。焼戻し処理の保持時間は10分間以上、300分間以下であってもよい。 Further, if workability and toughness are required for the corrosion-resistant and wear-resistant steel for cargo holds, a tempering treatment of heating to 400° C. or higher may be performed. The tempering temperature is preferably 600° C. or lower in order to suppress the growth of cementite. The holding time of the tempering treatment may be 10 minutes or more and 300 minutes or less.
以下、本発明に係る船倉用耐食耐摩耗鋼の実施例を挙げ、本発明をより具体的に説明する。本発明は、下記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらは何れも本発明の技術的範囲に含まれるものである。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples of the corrosion-resistant and wear-resistant steel for cargo holds according to the present invention. The present invention is not limited to the following examples, and it is possible to make appropriate modifications within the scope of the present invention, and any of them are within the technical scope of the present invention. It is included.
表1A、表1Bの鋼No.A1~A12、B1~B11に示す化学組成を有する鋼を溶製した。ここで、表1Bは表1Aの右側に連続する表であり、各鋼についての化学成分のCからNまでを表1Aに記載し、各鋼についての化学成分のMoからREMまで、および各鋼の炭素当量Ceqを表1Bに記載している。表1Aおよび表1Bに示す各鋼の化学成分の残部はFeおよび不純物である。各鋼を溶製後、鋳造して得られた鋼片を加熱して熱間圧延を行い、15℃/s超の冷却速度で水冷し、板厚10mmの鋼板を製造した(表2のNo.1~No12、No.101~No111、No.201)。ここで、比較としてNo.110は熱間圧延後、放冷した。さらに、No.12及びNo.111は水冷後、それぞれ150℃及び610℃で15分間保持する焼戻し処理を施した。 Steel No. in Tables 1A and 1B. Steels having chemical compositions shown in A1 to A12 and B1 to B11 were melted. Here, Table 1B is a continuous table to the right of Table 1A, in which the chemical composition from C to N for each steel is listed in Table 1A, the chemical composition from Mo to REM for each steel, and the chemical composition from Mo to REM for each steel. are listed in Table 1B. The balance of the chemical composition of each steel shown in Tables 1A and 1B is Fe and impurities. After each steel was melted, the slab obtained by casting was heated, hot rolled, and cooled with water at a cooling rate of more than 15 ° C./s to produce a steel plate with a thickness of 10 mm (No in Table 2 .1 to No. 12, No. 101 to No. 111, No. 201). Here, as a comparison, No. 110 was allowed to cool after hot rolling. Furthermore, No. 12 and no. After cooling with water, No. 111 was tempered at 150° C. and 610° C. for 15 minutes.
ラス状組織の面積率及びラス状組織に存在するセメンタイトの長軸/短軸比の測定は、板厚断面を試験面として、鋼板の板厚方向で表面から1mm~3mmの範囲で行った。金属組織の観察は、試料を鏡面研磨し、ナイタールでエッチングして光学顕微鏡で400倍に拡大して行い、撮影した写真を用いてラス状組織の面積率を測定した。表層部のラス状組織の面積率が90%以上であった試料については、板厚の中心部の金属組織の観察も行い、ラス状組織の面積率を測定した。ラス状組織に存在するセメンタイトの長軸/短軸比の測定は、試料に鏡面研磨、電解研磨を施し、SEM及びEDSを用いて、10000倍で撮像して測定した。長軸が30~300nmのセメンタイトの長軸/短軸比を測定し、100個の測定値の算術平均を求めた。ラス状組織の面積率が90%未満であった場合は、セメンタイトの長軸/短軸比の測定を行っていない。 The area ratio of the lath-like structure and the long axis/minor axis ratio of cementite present in the lath-like structure were measured using the plate thickness cross section as a test surface in the range of 1 mm to 3 mm from the surface in the plate thickness direction of the steel plate. The metal structure was observed by mirror-polishing the sample, etching it with nital, and magnifying it 400 times with an optical microscope. For samples with a lath-like structure area ratio of 90% or more in the surface layer portion, the metallographic structure at the central portion of the sheet thickness was also observed to measure the lath-like structure area ratio. The major axis/minor axis ratio of cementite present in the lath-like structure was measured by subjecting the sample to mirror polishing and electrolytic polishing, and imaging the sample at 10,000 times using SEM and EDS. The major axis/minor axis ratio of cementite having a major axis of 30 to 300 nm was measured, and the arithmetic mean of 100 measured values was obtained. When the area ratio of the lath-like structure was less than 90%, the cementite long axis/short axis ratio was not measured.
また、得られた鋼板から試験片を採取し、板厚断面を試験面として、鋼板の表面から板厚方向に2mmの位置で、ビッカース硬さを測定した。ビッカース硬さの測定は、JIS Z 2244:2009に準拠し、試験力を49.03Nとして室温で行い、板厚方向と垂直な方向に1mm毎に5点、合計25点の測定値の平均値(算術平均)を求めた。さらに、鋼板からフルサイズのVノッチシャルピー試験片を切り出し、JIS Z 2242:2018に準拠して-20℃のシャルピー吸収エネルギー(KV2)を測定した。 Further, a test piece was taken from the obtained steel sheet, and the Vickers hardness was measured at a position 2 mm in the thickness direction from the surface of the steel sheet using the thickness cross section as a test surface. Vickers hardness measurement is performed at room temperature with a test force of 49.03 N in accordance with JIS Z 2244: 2009, and the average value of 25 measurements in total, 5 points every 1 mm in the direction perpendicular to the thickness direction (arithmetic mean) was obtained. Furthermore, a full-size V-notch Charpy test piece was cut from the steel plate, and the Charpy absorbed energy (KV 2 ) at −20° C. was measured according to JIS Z 2242:2018.
さらに、長さ100mm、幅60mm、厚み5mmの試験片の表面にSa2.5(ISO 8501-1)以上になるようにブラスト処理を施して耐食性の評価に用いた。耐食性は、人工海水を含有させた石炭粉を試験片上に積載させた状態で、温度40℃、相対湿度98%の試験槽内に1週間保持し、試験槽から取り出して、試験片表面に付着した石炭をスクレイパーで軽く除去し、再び、試験槽内で1週間保持し、これを1サイクルとする腐食試験を6サイクル実施して評価した。6サイクルの腐食試験を行った後、さびをスクレイパーで除去し、クエン酸アンモニウムで除さびした。その後、試験前と後とでの重量変化を腐食量とした。それぞれの腐食量は表2のNo.201の普通鋼を100として相対量で評価した。 Furthermore, the surface of a test piece having a length of 100 mm, a width of 60 mm, and a thickness of 5 mm was subjected to blasting treatment so as to have a Sa of 2.5 (ISO 8501-1) or more, and was used for evaluation of corrosion resistance. Corrosion resistance is measured by placing coal powder containing artificial seawater on the test piece, holding it in a test chamber at a temperature of 40 ° C and a relative humidity of 98% for one week, removing it from the test chamber, and attaching it to the surface of the test piece The coal was lightly removed with a scraper, held again in the test tank for 1 week, and the corrosion test was carried out for 6 cycles, which was defined as 1 cycle, and evaluated. After 6 cycles of corrosion testing, the rust was removed with a scraper and derusted with ammonium citrate. After that, the change in weight before and after the test was defined as the amount of corrosion. Each corrosion amount is No. in Table 2. 201 ordinary steel was set to 100, and the relative amount was evaluated.
各評価項目の判断基準は次のとおりである。表層部硬度は、耐摩耗性の観点から200HV5以上、切断加工性の観点から450HV5以下を良好と判断した。またシャルピー吸収エネルギーは40J以上を、耐食性は普通鋼(No.201)を100とした腐食量の相対量で85以下を良好と判断した。 The judgment criteria for each evaluation item are as follows. The hardness of the surface layer was determined to be 200 HV5 or more from the viewpoint of wear resistance, and 450 HV5 or less from the viewpoint of cutting workability. A Charpy absorbed energy of 40 J or more and a corrosion resistance of 85 or less relative to the corrosion amount of ordinary steel (No. 201) being 100 were judged to be good.
評価結果を表2に示す。No.1~12は、化学組成、炭素当量Ceq、表層部硬度、ラス状組織の面積率、セメンタイトの長軸/短軸比が本発明の範囲内である。これらの鋼は、何れもシャルピー吸収エネルギー、耐食性に優れた鋼板である。一方、No.101~111及び201は比較例であり、化学組成、表層部硬度、Ceq、ラス状組織の面積率、セメンタイトの長軸/短軸比の何れか1以上が本発明の範囲外である。なお、表2には示していないが、No.1~No12、No.102~No.106、No.111は、板厚の中心部のラス状組織の面積率が50%以上であることが確認されている。 Table 2 shows the evaluation results. No. 1 to 12 are within the scope of the present invention in terms of chemical composition, carbon equivalent Ceq, surface layer hardness, area ratio of lath-like structure, and cementite major axis/minor axis ratio. All of these steels are steel plates excellent in Charpy absorbed energy and corrosion resistance. On the other hand, No. Nos. 101 to 111 and 201 are comparative examples, and any one or more of chemical composition, surface layer hardness, Ceq, area ratio of lath-like structure, and cementite major axis/minor axis ratio is outside the scope of the present invention. Although not shown in Table 2, No. 1 to No. 12, No. 102-No. 106, No. It has been confirmed that 111 has an area ratio of 50% or more of the lath-like structure at the center of the plate thickness.
No.101はC含有量が不足し、表層部硬度、ラス状組織の面積率が低下した例である。No.105はCr含有量が不足し、耐食性が低下した例である。No.102、No.103、No.104及びNo.106は、それぞれ、C含有量、Si含有量、Mn含有量、Cr含有量が過剰であり、靭性が低下した例である。No.107はB含有量が不足し、No.108はB含有量が過剰であり、焼入れ性が不十分であるため、表層部硬度、ラス状組織の面積率、靭性、耐食性が低下した例である。 No. No. 101 is an example in which the C content was insufficient and the surface layer hardness and the area ratio of the lath-like structure were lowered. No. No. 105 is an example in which the Cr content was insufficient and the corrosion resistance was lowered. No. 102, No. 103, No. 104 and no. No. 106 is an example in which the C content, Si content, Mn content, and Cr content are excessive and the toughness is lowered. No. No. 107 lacks B content, and No. In No. 108, the B content was excessive and the hardenability was insufficient, so that the hardness of the surface layer, the area ratio of the lath-like structure, the toughness and the corrosion resistance were lowered.
No.109は炭素当量Ceqが小さく、表層部硬度、ラス状組織の面積率、耐食性が低下した例である。No.110は、熱間圧延後の冷却速度が遅く、ラス状組織の面積率が低下し、耐食性が低下した例である。No.111は、焼戻し処理の温度が高く、ラス状組織に存在するセメンタイトの長軸/短軸比が小さくなり、耐食性が低下した例である。なおNo.201は、前述のように耐食性の評価基準とした普通鋼であり、No.201よりもNo.1~No.12の耐食性が格段に優れていることが明らかである。 No. No. 109 is an example in which the carbon equivalent Ceq is small, and the hardness of the surface layer, the area ratio of the lath-like structure, and the corrosion resistance are lowered. No. No. 110 is an example in which the cooling rate after hot rolling was slow, the area ratio of the lath-like structure decreased, and the corrosion resistance decreased. No. No. 111 is an example in which the temperature of the tempering treatment is high, the long axis/short axis ratio of cementite present in the lath-like structure is small, and the corrosion resistance is lowered. In addition, No. No. 201 is ordinary steel used as the evaluation standard for corrosion resistance as described above. No. 201 1 to No. It is clear that the corrosion resistance of No. 12 is remarkably excellent.
このように、化学組成、表層部硬度、Ceq、ラス状組織の面積率、セメンタイトの長軸/短軸比の何れか1以上が、本発明の範囲外である比較例は表層部硬度、靱性、耐食性の少なくとも一つが、良好と判断される評価基準に達しなかった。 Thus, the comparative examples in which one or more of the chemical composition, surface layer hardness, Ceq, lath-like structure area ratio, and cementite major axis/minor axis ratio are outside the scope of the present invention are surface layer hardness and toughness. , At least one of the corrosion resistance did not reach the evaluation criteria judged to be good.
以上、本発明の好ましい実施形態および実験例について説明したが、これらの実施形態、実験例は、あくまで本発明の要旨の範囲内の一つの例に過ぎず、本発明の要旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。すなわち本発明は、前述した説明によって限定されることはなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定され、その範囲内で適宜変更可能である。 Preferred embodiments and experimental examples of the present invention have been described above, but these embodiments and experimental examples are merely examples within the gist of the present invention, and are within the scope of the gist of the present invention. Additions, omissions, substitutions, and other changes are possible. Accordingly, the present invention is not limited by the foregoing description, but only by the scope of the appended claims, and may be modified as appropriate within its scope.
Claims (4)
C:0.01%以上、0.15%以下、
Si:0.05%以上、1.00%以下、
Mn:0.10%以上、2.00%以下、
P:0%超、0.020%以下、
S:0%超、0.010%以下、
Cr:0.05%超、3.00%以下、
Al:0.01%以上、0.10%以下、
B:0.0003%以上、0.0020%以下、
N:0.0020%以上、0.0100%以下
を含有し、残部がFe及び不純物からなり、
下記式(1)によって求められる炭素当量Ceq(%)が0.20%以上であり、
表面から板厚方向に1mm~3mmの表層部において、ラス状組織の面積率が90%以上であり、前記ラス状組織に存在するセメンタイトの長軸/短軸比の平均値が2.00以上である金属組織を有し、
前記表層部のビッカース硬さが200HV5以上である、石炭専用船又は鉱炭兼用船の船倉用耐食耐摩耗鋼。
Ceq(%)=[C]+[Mn]/6+[Si]/24+[Ni]/40+[Cr]/5+[Mo]/4+[V]/4 ・・・ (1)
ここで、[X]は、元素Xの質量%での含有量であり、含有しない元素Xの項には0を代入する。 in % by mass,
C: 0.01% or more and 0.15% or less,
Si: 0.05% or more and 1.00% or less,
Mn: 0.10% or more and 2.00% or less,
P: more than 0%, 0.020% or less,
S: more than 0%, 0.010% or less,
Cr: more than 0.05%, 3.00% or less,
Al: 0.01% or more and 0.10% or less,
B: 0.0003% or more and 0.0020% or less,
N: containing 0.0020% or more and 0.0100% or less, the balance being Fe and impurities,
The carbon equivalent Ceq (%) determined by the following formula (1) is 0.20% or more,
In a surface layer portion of 1 mm to 3 mm in the plate thickness direction from the surface, the area ratio of the lath-like structure is 90% or more, and the average value of the major axis/minor axis ratio of cementite present in the lath-like structure is 2.00 or more. having a metallographic structure of
Corrosion-resistant and wear-resistant steel for holds of coal carriers or coal carriers, wherein the surface layer has a Vickers hardness of 200HV5 or more.
Ceq(%)=[C]+[Mn]/6+[Si]/24+[Ni]/40+[Cr]/5+[Mo]/4+[V]/4 (1)
Here, [X] is the content of the element X in mass %, and 0 is substituted for the element X that is not contained.
Mo:1.00%以下、
W:1.00%以下、
Ni:1.00%以下、
Cu:1.00%以下、
Sn:0.20%以下、
Sb:0.20%以下
の1種又は2種以上を含有する、請求項1に記載の石炭専用船又は鉱炭兼用船の船倉用耐食耐摩耗鋼。 Furthermore, in mass %,
Mo: 1.00% or less,
W: 1.00% or less,
Ni: 1.00% or less,
Cu: 1.00% or less,
Sn: 0.20% or less,
2. The corrosion-resistant and wear-resistant steel for holds of coal carriers or coal carriers according to claim 1, containing one or more of Sb: 0.20% or less.
Ti:0.025%以下、
V:0.20%以下、
Nb:0.05%以下
の1種又は2種以上を含有する、請求項1又は請求項2に記載の石炭専用船又は鉱炭兼用船の船倉用耐食耐摩耗鋼。 Furthermore, in mass %,
Ti: 0.025% or less,
V: 0.20% or less,
3. The corrosion-resistant and wear-resistant steel for holds of coal carriers or coal carriers according to claim 1 or claim 2, containing one or more of Nb: 0.05% or less.
Ca:0.05%以下、
Mg:0.05%以下、
REM:0.1%以下
の1種又は2種以上を含有する、請求項1~請求項3の何れか1項に記載の石炭専用船又は鉱炭兼用船の船倉用耐食耐摩耗鋼。
Furthermore, in mass %,
Ca: 0.05% or less,
Mg: 0.05% or less,
REM: Corrosion-resistant and wear-resistant steel for holds of a coal carrier or a coal carrier according to any one of claims 1 to 3, containing one or more of 0.1% or less.
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