JPH0711058B2

JPH0711058B2 - 高耐食性鋼材

Info

Publication number: JPH0711058B2
Application number: JP61087129A
Authority: JP
Inventors: 順一森田; 晃弘糟谷; 勝利新井; 征順樋口; 吉田　　誠; 正己大澤
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1986-04-17
Filing date: 1986-04-17
Publication date: 1995-02-08
Anticipated expiration: 2010-02-08
Also published as: JPS62243738A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、耐食性鋼材に関するものである。

（従来の技術）例えば、北米、欧州等の冬期に、道路凍結防止剤（塩化
ナトリウム、塩化カルシウム等）を使用する地域におい
ては、塩素イオン存在下で乾燥、湿潤が繰り返されるた
め激しい腐食が起り、短期間で自動車車体の孔開きに至
ることがあり、又車体の中でも特に高耐食性材料の要求
が強いのは、足廻り部材、内板類である。

従来このような耐食性鋼材（板）としては、例えば、特
開昭54-75421号公報においては、Cu:0.26〜0.35％,P:0.
005〜0.02％,Ni:0.03〜0.09％を基本成分とする鋼板、
又特公昭57-14748号公報においては、Cu:0.1〜0.24％,
P:0.06〜0.15％,Ni:0.03〜0.48％を基本成分とする鋼板
が開示されている。

このような耐食性鋼板においては、連続湿潤状況を前提
とした塩水噴霧試験に対しては、好結果をもたらすが、
前記のごとき環境では、必ずしも好結果が得られない。

（発明が解決しようとする問題点）本発明者らが種々調査検討した結果、前記環境下におけ
る自動車の走行環境は、塩素イオン存在下で乾燥、湿潤
或は凍結が繰り返されることに特徴があり、このような
環境下において、満足すべき耐食性鋼材の開発が強く要
求されているところである。

本発明は、このような要求を有利に満足する耐食性鋼材
を損失するものである。

（問題点を解決するための手段）本発明の特徴とするところは、C:0.001〜0.02％,Mn:0.1
〜0.5％,S:0.001〜0.005％,Cu:0.1〜1.0％,P:0.03〜0.1
5％,Ti:0.003〜0.1％，残Fe及び不可避的不純物からな
る高耐食性鋼材，及びC:0.001〜0.02％、Mn:0.1〜0.5
％、S:0.001〜0.005％、Cu:0.1〜1.0％、P:0.03〜0.15
％、Ti:0.03〜0.1％、を基本成分とし、これに、Mo、N
b、Al、Zr、Ｖの１種または２種以上を合計量で0.001〜
0.5％含有せしめ、残Fe及び不可避的不純物からなる高
耐食性鋼材、及びC:0.001〜0.02％、Mn:0.1〜0.5％、S:
0.001〜0.005％、Cu:0.1〜1.0％、P:0.03〜0.15％、Ti:
0.03〜0.1％、Ni:0.001〜0.5％を基本成分とし、これ
に、Mo、Nb、Al、Zr、Ｖの１種または２種以上を合計量
で0.001〜0.5％含有せしめ、残Fe及び不可避的不純物か
らなる高耐食性鋼材、及びC:0.001〜0.02％、Mn:0.1〜
0.5％、S:0.001〜0.005％、Cu:0.1〜1.0％、P:0.03〜0.
15％、Ti:0.03〜0.1％、Ni:0.001〜0.5％を基本成分と
し、これに、Mo、Nb、Al、Zr、Ｖの１種または２種以上
を合計量で0.001〜0.5％含有せしめ、更にＢまたは希土
類元素およびCaを0.001〜0.5％含有せしめ、残Fe及び不
可避的不純物からなる高耐食性鋼材である。

前記のごとき環境下における耐食性鋼材の開発ポイント
として、孔食防止に最大の狙いを置き、かつ、自動車用
鋼材として、必要な特性として加工性、化成処理性等を
付与し、特に自動車用鋼材として満足できる耐食性鋼材
の開発をした。

孔食は、生成した錆層の微細な割れ目を透視して、鋼素
地に到達する特に塩素イオンによつて生起している。

従つて材料表面が常に濡れており、生成錆の固着し難い
塩水噴霧試験のごとき環境下では、全面腐食となり易
く、材料成分設計にあたつては、錆が表面に固着し易い
ように、腐食試験サイクルに乾燥期を採り入れる方法
で、好結果の得られる鋼板が、耐食性（孔食性）に優れ
ている。

その特徴は、腐食環境下で初期に生成する錆が、鋼素地
から溶出した元素を、錆層中に濃縮し、安定な耐食生成
物皮膜を形成し、以後の腐食因子の鋼素地への到達を阻
害して、錆拡大を防止して、耐食性とするものである。

前記本発明のごとく、合金元素を含有させる基本的な考
え方としては、Ｃは腐食に際し、カソード部分となり、
カツプル電流増の原因となるセメンタイト形成を、極力
防止するために、低炭素とした。

即ち、従来鋼は、Ｃ含有量を材質面からの要求を満足す
る観点から決定されているが、本発明においては、上記
のごとく、耐食性向上の点から、低炭素とする。

Ｓは、アノード部分となる微小な硫化物形成を阻害する
ために、極低硫黄とし、硫化物は、MnSとして存在し易
いので、Mnも可能な限り、低い値にすることが望ましい
が、材質等他の特性への影響があり、低硫鋼の効果を発
揮させるため、必要に応じて、例えば、Ca,REM等の不溶
性の硫化物形成に寄与する元素添加を、併用することも
できる。

Cuは他の元素、特にＰとTiの共存下で効果を発揮する。
つまり、耐食進行中の鋼材の錆層を調査した結果、鋼表
面に近い部位にCuの濃縮が認められ、更に錆層断面を観
察すると、厚さが比較的均一で、亀裂の少ない錆層を形
成しており、耐錆性に寄与するものである。

Ｐは、不溶性燐酸塩として、孔の壁全面に付着し、一旦
成形した凹部が、更に深くなつたり、広がるのを防止す
る。Cuは、この燐酸塩生成の際核となり、微細で緻密な
結晶沈着を容易にする。特に凹部で溶出してきた燐酸イ
オンを燐酸塩として、沈積させる際の触媒作用をはた
し、防食皮膜の形成を促進する機能をもつものである。

Niは、Cu含有燐酸塩皮膜形成時に核となる効果を発揮す
るとともに、Cu添加による熱間圧延時のヘゲ発生防止に
効果を奏するものである。

Tiは、上記Niと同様な機能を発揮する。

又Cu及びTi又はNiは、硫化物を塩素性の複合硫酸塩と
し、錆層の欠陥部を補修する効果があり、硫化物がMnSO
₄の硫酸塩として溶出することを、防止するものと認め
られる。

このようなことからCu、Ti、Ｐまたは更にNiの元素は、
耐孔食性を確保するためには、必要な成分である。

次に各元素の添加量範囲とその理由を明らかにする。

Ｃは、添加量が0.02％を超えると、鋼の伸びが低下し、
セメンタイトが認められ、前述の如く、腐食に際しカソ
ード部分となり、カツプル電流増の原因となるセメンタ
イト形成は、阻止しなればならない。さらに炭素量が増
加すると、添加したCuが固溶するのではなく、析出しや
すくなる。

耐食性向上のためにはCuは固溶している事が必要で、析
出物となつた場合、もはや耐食性向上に効果がなく、本
発明のCu添加量域では、炭素量の上限を0.02％とするの
が合目的である。また、0.001％未満では、強度が低下
すると共に、精錬時間が長くなつて、経済性および生産
性を悪化する。

Ｓは、鋼中では硫化物として存在し、鋼板が腐食する過
程でアノード部分となり、腐食速度増の原因となる。微
小な硫化物形成を阻止するために、本発明では基本的に
極低硫黄域を検討したが、鋼中Ｓ量と硫化物形成の有無
を仔細に調査した結果、添加量が0.005％以下では顕微
鏡で硫化物が認められず、耐食性も良好であることが認
認された。一方0.001％以下にするのは、既にその効果
は飽和する上、経済的に不利が存在する。

Mnは、鋼の製造上、脱酸元素として必要であり、その量
は0.1％以上必要であるが、過剰に添加すると鋼を脆化
したり、必要以上の強度になる事、硫化物形成防止には
低い方が望ましい事より0.1〜0.5％とした。

Cuは、他の元素、特にＰ、Niとの共存によつて、塩化物
が付着する様な環境下での孔食の程度を著しく軽減させ
る効果がある。殊に乾燥、湿潤が繰り返される様な環境
では、従来提案されている成分濃度よりも、更に高めの
含有量にする方がよい。

その理由は明らかではないが、湿潤のみ或いは、乾燥の
みの条件では生起しがたいが、湿潤〜乾燥の繰り返しで
は、生成する錆層に亀裂や欠陥部が発生しやすく、該部
位をCuの濃縮した新生錆で安定化する為には、より多く
のCu添加が必要なのではないかと考えている。その量は
0.1％以下では効果が認められず、1.0％以上では添加効
果が飽和するうえ、Ni等の添加を併用しても、ヘゲの防
止が実用上困難である事による。

Ｐは、他の元素、特にCu,Tiとの共存によつて、塩化物
が付着する様な環境下での孔食の程度を著しく軽減させ
る効果がある。前述の如く乾燥、湿潤が繰り返される環
境では、Cu,Tiと共に緻密な複合燐酸塩皮膜を、安定錆
層の亀裂や欠陥部に生成する事が必要である。

その量は0.03％以下では効果が認められず、0.15％以上
では添加効果が飽和するうえ、鋼の強度が上がりすぎた
り、２次加工割れが起こり易い等の弊害のおそれがあ
る。

Niは、他の元素、特にCu、Ｐとの共存によつて、複合燐
酸塩皮膜を形成すると共に、熱延時のヘゲ防止に効果を
発揮する。その量は、0.001％以下では効果が認められ
ず、0.5％以上では効果が飽和する。

本発明の特徴は、基本として腐食にさいしてカソード部
分となるセメンタイト形成防止のため、極低炭素とする
と共に、アノード部分となる硫化物形成抑制のために、
低硫黄とした上で、孔食防止に効果のあるCu、Ｐ、Ti、
または更にNiを同時添加して、錆層中に緻密な複合燐酸
塩皮膜を形成して鋼素地を保護することにある。

又Tiは、結晶粒の微細化によるカソードの分散及び結晶
粒度の差によるアノード・カソードカツプルの生成抑
制、更にMnS介在物表面への吸着による該硫化物の溶出
防止効果を期待するものである。あるいは、別の実験結
果では、TiがNiと同様の効果を有すると考える事も可能
である。

材質面では特に、自動車外板等に本発明の鋼板を使用す
る際には、時効劣化の防止に有効である。添加量は通常
0.03〜0.1％程度が適当である。0.03％以下では効果が
なく、0.1％以上では効果が飽和する上に経済的にも無
意味である。

次に選択元素について述べる。

Nbについては、その効果はチタンとほぼ同様且つ同等で
ある。Moは、孔食成長防止に効果があり、量的には0.1
〜0.4％が適当である。Alは、鋼の製造上、脱酸元素そ
の他の用途で添加する場合があるが過剰に添加すると、
鋼中に疵発生の原因となる介在物が多く生成する場合が
あるので、その上限を0.08％とする。

Zr,Vは、ＣやＮを固定し、固溶炭、窒素を除去する事に
より延性の増加、時効劣化性の減少を防止する目的であ
るが、固溶に必要な量以上では、強度上昇、延性低下等
の弊害をもたらすので、本発明鋼のＣ量0.02％以上から
考えて、添加量は0.1％以下とする。

Ｂは２次加工割れ防止効果を期待して添加する。添加量
は0.0001〜0.05％が適当である。0.0001％以下では効果
が認められず、0.05％を超えると逆に脆化を引き起こす
ことがある。

希土類元素及びCaは、微細且つ、不溶性の硫化物を形成
し、アノード部生成を抑制する効果がある。添加量は0.
0001％以下では効果が認められず、0.05％を超えると逆
に脆化を引き起こすことがある。

さて本発明鋼は熱延材（厚板、中薄板）（1.6〜4.0m
m）、冷延材（0.5〜2.5mm）、鋼管、線材、棒鋼、条鋼
等あらゆる形で、裸あるいは塗装して使用可能で優れた
効果を発揮するが、適当な表面処理と組み合わせる事
で、更に優れた効果を発揮する。本発明鋼の添加元素
が、そもそも表面処理性を阻害しないばかりか、CuやＰ
は場合によつては、むしろ鋼材の被めつき性を向上する
からである。

適用しうる表面処理法としては、薄めつき加熱拡散、薄
めつき加熱拡散＋めつき、薄めつき加熱拡散＋めつき＋
有機皮膜塗布、めつき、めつき＋有機皮膜塗布、有機皮
膜、薄めつき加熱拡散＋有機皮膜塗布等々種々の方法が
ある。

例えば、めつき金属種としてはZn、Al、Cr、Pb等の単独
または、合金めつきがあり、加熱拡散する場合には、N
i,Al等があるが、これら例示した金属種に限定されるも
のではない事は勿論である。

更に、有機皮膜塗布の場合も、前処理としての化成処理
も効果を発揮するし、有機皮膜も樹脂状やフイルム状、
積層状態もサンドイツチ状や片面ラミネート状等があり
うる。いずれも鋼自身の優れた耐食性とあいまつて実用
上大きな効果をもたらす。

次に本発明の実施例を述べる。

第１表は、本発明の効果を示すための各種試験鋼および
従来鋼板の成分と、耐食性評価結果及び２次加工割れ試
験結果である。

本発明鋼板、従来鋼板ともに転炉で溶製し、造塊し、熱
間圧延したままのもの、ならびに熱間圧延後、酸洗、冷
延、焼鈍した冷延鋼板および該冷延鋼板または熱延鋼板
に表面処理を施しためつき材を用意した。

注1. 耐食性は、鋼板に浸漬型リン酸塩処理（日本パーカー製
BTL 3080）を施した後、カチオン電着塗装（日本ペイン
ト製、パワートツプＤ−30,20μ塗布）後、素地に達す
るクロスカツトを施し、塩水噴霧35℃6Hr→乾燥70℃,RH
60％4Hr→湿潤49℃,RH95％4Hr→冷却−20℃4Hrを１サイ
クルとする腐食促進テストを、80サイクル実施した際の
クロスカツト部浸食深さをmm単位で表した。

注2. ２次加工性の試験は、シヤーエツジを有する80φの円形
鋼板を、種々の絞り比に平底円筒深絞りを施し、サンプ
ルを−50℃に10分以上保持した後、圧潰試験を行なつ
た。

評価は脆性割れの発生しない限界絞り比の大小（限界絞
り比大なる程二次加工性が良好）により行なつたもので
ある。

第１表は、本発明鋼が極めて優れた二次加工性（限界絞
り比3.5以上）を有することを示す。

注3. 熱延鋼板は、転炉で溶製した鋼片を、通常の熱延法にて
仕上温度930℃、捲取温度720℃、3.2mm厚としたもので
ある。

注4. 冷延鋼板は、上記熱延鋼板を酸洗し、75％冷延にて、0.
8mm厚とした後、連続焼鈍炉にて板温760℃、２分間均
熱、その後10℃／秒の平均冷速にて室温まで冷却した。

注5. 溶融亜鉛めつきは、連続焼鈍前の上記冷延鋼板を、無酸
化加熱−還元均熱炉を有する溶融亜鉛めつき設備で実施
し、目付量を60g/m²とした。

（発明の効果）本発明によれば、耐食性、特に塩素イオン存在下での耐
食性に優れ、自動車用鋼材に最適である。又加工性（２
次密着性）に優れ、プレス成形性にも適している等の優
れた効果が得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者樋口征順福岡県北九州市八幡東区枝光１−１−１新日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者吉田誠福岡県北九州市八幡東区枝光１−１−１新日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者大澤正己福岡県北九州市八幡東区枝光１−１−１新日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 (56)参考文献特開昭54−75421（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−77551（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−53652（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−92447（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−92448（ＪＰ，Ａ) 特公昭57−14748（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で C:0.001〜0.02％、Mn:0.1〜0.5％ S:0.001〜0.005％、Cu:0.1〜1.0％ P:0.03〜0.15％、Ti:0.03〜0.1％残Fe及び不可避的不純物からなる高耐食性鋼材。
【請求項２】重量％で C:0.001〜0.02％、Mn:0.1〜0.5％ S:0.001〜0.005％、Cu:0.1〜1.0％ P:0.03〜0.15％、Ti:0.03〜0.1％を基本成分とし、これに、Mo、Nb、Al、Zr、Ｖの１種ま
たは２種以上を合計量で0.001〜0.5％含有せしめ、残Fe
及び不可避的不純物からなる高耐食性鋼材。
【請求項３】重量％で C:0.001〜0.02％、Mn:0.1〜0.5％ S:0.001〜0.005％、Cu:0.1〜1.0％ P:0.03〜0.15％、Ti:0.03〜0.1％ Ni:0.001〜0.5％を基本成分とし、これに、Mo、Nb、Al、Zr、Ｖの１種ま
たは２種以上を合計量で0.001〜0.5％含有せしめ、残Fe
及び不可避的不純物からなる高耐食性鋼材。
【請求項４】重量％で C:0.001〜0.02％、Mn:0.1〜0.5％ S:0.001〜0.005％、Cu:0.1〜1.0％ P:0.03〜0.15％、Ti:0.03〜0.1％ Ni:0.001〜0.5％を基本成分とし、これに、Mo、Nb、Al、Zr、Ｖの１種ま
たは２種以上を合計量で0.001〜0.5％含有せしめ、更に
Ｂまたは希土類元素およびCaを0.001〜0.5％含有せし
め、残Fe及び不可避的不純物からなる高耐食性鋼材。