JPS5825458A - 耐食性低合金鋼 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は耐食性低合金鋼とくに海水、淡水、海岸大気、
さらに土壌（とさらされるような環境において使用され
る鋼材に関するものである。

中性環境すなわち海水、大気、さらに土壌中において普
通鋼材はかなりの速度で腐食損耗する。

これは塩素イオン、亜硫酸ガスなどの腐食促進成分が雨
水などとともに鋼材に作用し、その腐食そはやめている
からである。このため従来から塗装や電気防食などのい
ろいろの防食法が試みられているが、それらには多額の
費用がかかつている。

一方これら普通鋼材の耐食性改善のために従来より耐海
水低合金鋼（例えば特公昭５１−２８０４８など）や耐
候性鋼（例えば特公昭４７−１８７５など）などが開発
され、使用されてきた。前者は主にＣｒ、　Ｓｉ、　Ａ
Ｎなどの１ｅＩｂ程度の添加によりその耐食性全改善し
ようとしたものであるが、使用後１０年はど経過してき
たいまいろいろな問題が生じてきている。

例えばＣ「などを含有する鋼材では−たん孔食などの局
部腐食が生ずると、腐食孔内の田が極端Ｃ二下がり強い
酸性液と同じ状態となり、その部分シニばかり腐食が集
中するとともに非常（二速い速度で腐食が進行しついに
は腐食孔が貫通してしまう場合も、ある。同様のことは
土壌中でも生じ、この場合さらに生成したさびが周囲の
土により同じ場所に停滞し、より一層孔食などの局部腐
食全招きやすくなる。また耐候性鋼は一般にＣｕ　’Ｐ
　Ｐなどを添加されることによってと（安定な非晶質さ
び全形成し、これによって腐食速度低下をねらったもの
であるが、海岸などで塩素イオンがあると、この安定さ
びが形成されず普通鋼の腐食速度と全く同じとなるか時
には速めることも観測されている。

このように一般に中性環境中における普通鋼、低合金鋼
材ではその表面にさびが形成し、この下側で腐食が進行
する。このようなさびの下の腐食の進行についてそれら
の機構などについてはこれまでほとんどわかっておらず
、未だ不明確な部分が多い。

さびのような皮膜がある鋼材でもその腐食速度がさびの
ない場合とほとんど変わらないか場合によっては・速く
なることは、さび自身の酸化と還元能力によることもよ
りながら、１つにはさび下での水素イオン濃度（ｐＨ）
が非常に下がることＣ二よるものである。すなわち本発
明者は微細な電極による研究方法を考案し、詳細にさび
下地鉄界面の腐食の機構？しらべた結果、溶液中の声が
５〜８であってもさび下ではｐＨ２〜４、Ｃｒなど？含
む低合金鋼ではｐＨ１〜２程度まで下がること全発見し
た。このような声は硫酸０．１〜０．０１Ｎにも相当し
、当然ながら普通鋼、炭素鋼は溶解するものである。

このような詳細な研究の結果にかんがみ、本発明者は地
鉄界面全アルカリ性に保つ添加剤金探し、本発明全完成
した。これによ私、見出されたものがベリリウム、マグ
ネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムの酸
化物である。これらはほんのわずかな添加でもその効能
を発揮する。それは前記のようにこれらの酸化物が地鉄
とともにわずかでも溶解すると、さび下でも地鉄界面は
高い−に保たれ、これにより腐食が抑制されるからであ
る。

前述の酸化物あるいは水酸化物全添加した本発明鋼では
さび下においてｐＨ１０−１１１＝もなり、このような
高い田では普通鋼では不動態皮膜全形成し、腐食は明ら
かに抑制される。

一方、最近カルシウム金属そのものの添加が行なわれ鋼
中酸素の脱酸や脱硫がこれにより有効（二行なわれるよ
うになり、鋼の機械的性質向上に良い効果を生みだして
いる。このような場合（二鋼中酸素と化合したカルシウ
ムは酸化カルシウム分となるが、介在物として鋼中に残
留するものはほとんどの場合けい酸カルシウム（ＣａＯ
−ｘＳｉ０２　）やアルミけい酸カルシウム（ＣａＯ１
ＩＡ１２０ｓ・２ＳｉＯ２）やこれらの混合による複合
酸化物となる。これら、の生成物は水に溶解しに＜＜、
シたがって前述のような腐食時（二鋼表面のｐＨｉ高く
保つ作用？現出しえず、耐食性（二対して全く効果がな
い。

この点から本発明は従来から行なわれるカルシウム金属
添加の場合と本質的に異なるものである。

すなわち本発明はベリリウム、マグネシウム、カルシウ
ム、ストロンチウム、バリウムの酸化物の１種もしくは
２種以上金子じめ添加し、水に溶解性であり、かつ溶解
して表面のｐＨｔ高く保つような介在物？含ませるよう
にしたこと？特徴とするものであり、これまでにない新
たな考え方に基づいたものである。

本発明の要旨とするところは、 （１）普通鋼にベリリウム、マグネシウム、カルシウム
、ストロンチウム、バリウムの酸化物の１種もしくは２
種以上全金属分として１　ｐｐｍ以上含有させたことを
特徴とする耐食性低合金鋼であり、 （２）普通鋼１ニベリリウム、マグネシウム、カルシウ
ム、ストロンチウム、バリウムの酸化物の１種もしくは
２種以上を金属分として１　ｐｐｍ以上含有させ、さら
に銅、クロム、タングステン、モリブデン、ニッケル、
アルミニウムの１種もしくは２種以上を、銅については
０．０５〜０．５チ、クロムについては０．２〜５％、
タングステンＣ二ついては０．０１〜０．５％、モリブ
デンについては０．０１〜１％、ニッケル（二ついては
０．０５〜３％、アルミニウムＣ二ついては０．５〜１
．５％の範囲で含有させたこと全特徴とする耐食性低合
金鋼である。

本発明鋼は前述のその耐食性向上（二対する新しい原理
からもわかるよう（二普通に用いられる鋼ならどのよう
なものに添加してもその効果を示すことができるが、と
くに炭素、けい素、マンガン、りん、硫黄についてのべ
るならば次の通りである。

炭素は鋼の強度全向上させる元素であるが、多量に添加
すると他の元素との共存で必要以上に強度がますが、耐
食性には大きな影響を及ぼさないので機械的性質、溶接
性全考慮すると上限０．５％が望ましい。けい素は脱酸
剤として添加されるものであるが、１％超の添加は前述
のよう（二硅酸塩系介在物の導入全招き、当該発明添加
剤の効果全減少させる。

素であるが、０．１％未満ではその効果が期待できない
。上限は耐食性に大きな影響？及ぼさないことと鋼の強
度付与の目的で２チで充分である。

りんはとくＣ二耐食性に有効な成分で、あるが、多量に
添加すると鋼材を脆化させ、溶接性？悪くする。したが
って硫黄と同様０．０５％以下にするのが好ましいが、
耐食性を付与する目的のため（二〇、１チまで許、容さ
れる。

硫黄は従来不可避的に０，０４％程度混入してくるが、
耐食性付与の目的にはとくＣ二Ｏ，０１％程度が好まし
い。この目的のためにカルシウムなどの金属そのものも
１０　３００　ｐｐｍ程度あわせて添加することも望ま
しい。

ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウ
ム、？（リウムの酸化物のいずれか１種もしくは２種以
上を、金属分として１０　ｐｐｍ程度添加すると耐食性
に対して顕著な効果をあられす。

しかし１　ｐｐｍ未満ではその影響は明確でないので下
限全ｌｐｐｍとする。このような成分は増量添加すれば
するほどその鋼の耐食性は向上するが３００ｐｐｍ以上
ではその効率の増加は少な（なり、あまりにこれら全多
量に添加すると前述のようにこれらのほとんどは非金属
介在物となって鋼中に存在し、鋼の強度を劣化させかつ
溶接性（二悪影響をもたらすので、上限は、鋼の強度、
加工性、溶接性などから決められるべきであるが、添加
物の種類、粒度などによっても一様でないためはｙｘｏ
ｏ。

ｐｐｍ程度が上限と考えられる。これらの値はカルシウ
ムなどで脱酸した場合、前述のように通常カルシウム分
はけい酸塩の如き生成物となるが、た□　とえ不可避的
にフリーな酸化物になることがあっても、それ以上シー
添加すること全あられしている。

このような目的のために本発明はカルシウムなどの金属
そのもの會１０〜３００　ｐｐｍ同時に添加することも
その効果増大に太き（寄与する。

さらに上記合金成分のほかに本発明の第２発明（二おい
て合金成分を限定した理由は次の通りである。

銅はその生成するさびの安定化により鋼に大気腐食抵抗
１与えるのに有効であることは良く知られているが、海
岸などで塩素イオンが多量にある場合全くその効果を表
わさない。これはさび層が普通鋼上で生成するものと同
様になり安定な非晶質さび全形成しないからである。こ
れにベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロン
チウム、バリウムの酸化物の１種もしくは２種以上を添
加するとさび下のｐＨ？上昇させ、すでにのべた機構に
より腐食全抑制する。さらに塩素イオンにより不安定と
なったさびで“も高い−によりさび成分をγオキシ水酸
化鉄よりαオキシ水酸化鉄全多くし、より緻密なさび？
与えることができる。この効果によってもさらに腐食を
抑制し、従来海岸性気候では使用不可といわれた含銅耐
候性鋼を使用可能にする。銅１ま０．０５Ｓ未満の添加
ではその耐食性に対する寄与は小さく、シたがってこれ
ｔ下限とする。また含有量が増すとともに熱間加工性を
阻害するのでその含有量の範囲’ｉ　０．０５〜０．５
チとした。

クロムは゛空気存在下で流動海水などに対して非常に有
効な耐食成分である。しかし一方で前記のように−たん
局部腐食をおこすとその部分の局部声低下が著しく深い
孔食を誘発し、構造用鋼材として使用に注意しなければ
ならない。本発明のごとくベリ、リウム、マグネシウム
、ストロンチウム、カルシウム、バリウムの酸化物？含
んでいると、孔食中でｐＨが下がって鋼が溶解しても当
該酸化物の溶解も同時に生じ、その局部のｐＨ全上昇さ
せその進行全防止する。声が高くなるとクロム鋼はすぐ
に不動態化し、その後の腐食？防止するため、クロムと
当該発明の添加物と−の併用は非常に有効である。この
不動態化能はクロムが０．２％未満では顕著でなく、シ
たがってこれ全下限とする。クロム３％以上単味では長
期海水暴露で深い孔食を誘発するが、本発明の添加物に
より５チまでその心配がなく充分に添加できる。

タングステン、はベリリウム、マグネシウム、カルシウ
ム、ストロンチウム、バリウムの酸化物の１種もしくは
２種以上を添加した鋼表面に、その表面の高い田により
生成した不動態膜を緻密にし未満では明確でなく、０．
５％でほぼ飽和に達する。

この場合銅あるいはモリブデンまたはその両者が共存す
るとさらに良好な耐食性を示す。

モリブデンはとくに耐孔食性に対して有効であり、本発
明におけるベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ス
トロンチウム、バリウムの［ｔ［Ｉの１種もしくは２種
以上を添加することにょる耐孔食性をさらに一層向上さ
せる。この効果は０．１チ未満ではきわめて弱く、また
１１％超でも効果増大が小さい。モリブデン添加は、と
くにクロム含有鋼の場合に有効である。

ニッケルはそれ自身では耐食性に対して大きな効果をも
ｔこないがさび層自身金緻密にし、その表面？平滑にす
ることによって鋼のさび下腐食抑制の効果金物−にする
。この効果は０．０５％未満では小さく、３％までで充
分である。

アルミニウムぼクロムと同様耐食性皮膜全形成するが、
あまり添加すると孔食全誘発し好ましく。

ない。本発明におけるベリリウム、マグネシウム、カル
シウム、ストロンチウム、バリウムの酸化物の１種もし
くは２種以上の添加によりこの孔食誘発を防止すること
ができ、１．５％まで添加することができる。これ以上
の添加は当該発明添加剤の効果全アルミけい酸塩形成に
より減殺するので好ましくない。耐食性皮膜形成の効果
は０．５％未満では顕著でなく、シたがって０．５〜１
．５％添加が有゛効である。

ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウ
ム、バリウムの酸化物と溶鋼に添加するには酸化カルシ
ウム、酸化マグネシウムや酸化アルミニウムなどで内張
した炉底に前記の酸化物あるいは水酸化物の粉末？おき
その上から溶鋼を注入、当該酸化物あるいは水酸化物が
浮遊してくるまでに慴動固化させる方法でよい。またＦ
ｅ　−Ｃａ−８ｉ合金などで作製した細長い管中に前記
の酸化物あるいは水酸化物粉末全封入したもの全溶鋼中
に押し込み添加していってもよく、また同様のもので弾
丸状のもの全作製し、溶鋼中に打込んでもよい。

これらの溶鋼処理はアルゴン雰囲気や真空中で行なって
もよいが、どちらの場合でも金属カルシウムの添加と異
なり、多少の空気が存在しても大きな影響はない。また
アルミニウムやけい素の添加においてはこれらの添加？
先に行ない、その後に前述の酸化物あるいは水酸化物の
添加全行なえば前に述べたけい酸塩など不溶性介在物の
形成を少なくすることができる。

また本発明鋼は圧延ままの状態で出荷使用しても良（、
また機械的性質改善のために焼き入れ１、、焼き入れ−
焼き戻し、規準、規準−焼き戻し、焼鈍などの熱処理？
行なっても良く、これにより何ら上記の耐食性効果が失
なわれることはない。

以下に本発明を実施例によって説明する。

下記第１表に本発明鋼と従来鋼の化学成分を示す。

試料の作製は、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム
、ストロンチウム、バリウムの酸化物を炉底にお・き、
その上から溶鋼を注入、攪拌後、冷却凝固させることに
よってインゴット？作製した。

この後圧延、熱処理は通常の方法で行なったａ腐食試験
は以下の３種の暴露試験を行なった。

（１）海水浸漬試験　（０，５年） ０．５年海水に浸漬、後、試験片のさび全おとし、イン
ヒビター入り硫酸で酸洗後重量全測定、腐食減量？求め
た。

（２）、土壌埋設試験　（１年） この場合地面下３０ｃｒｎに埋設し、３力月毎に海水全
散布し、１午後試験片全とりだし、落さび、酸洗後型量
を測定、腐食°減量を求めた。

（３）準工業地帯大気暴露試験　（０，５年）ば（ろ後
腐食増量金もって腐食進行度？求めた。

従来鋼１の腐食度’ｉ１．ｏｏとした時の本発明鋼の腐
食度比？それぞれの暴露試験の結果にっ゛いて同じく第
１表に示す（第１表の＊１）。

また同時に腐食試験後の表面状況について、とくに食孔
の有無についてしらべた結果も示す（第１表の＊２゜ン ここで◎は腐食試験後の表面状況が食孔がほとんどな（
、減肉がわずかで均一に進んでいる状況を示し、○は食
孔のような凹凸が多少みられるが全体として良好な表面
を示す。×は表面凹凸大きく腐食も進み不良な状態を示
している。

／

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　普通鋼に、製鋼段階などで不可避的に混入する以
   外に、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロ
   ンチウム、バリウムの酸化物の１種もしくは２種以上全
   金属分として１　ｐｐｍ以上含有させたこと全特徴とす
   る耐食性低合金鋼。 ２、　普通鋼に、製鋼段階などで不可避的に混入する以
   外（−、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、スト
   ロンチウム、バリウムの酸化物の１種もしくは２種以上
   全金属分としてｌｐｐｍ以上含有させ、さらに銅、クロ
   ム、タングステン、モリブデン、ニッケル、アルミニウ
   ムの１種もしくは２種以上全、銅については０．０５〜
   ０．５％、クロムについては０．２〜５チ、タングステ
   ンについては０．０１〜０．５％、モリブデンについて
   ハ０．０１〜１％、ニッケルについては０．０５〜３％
   、アルミニウムについては０．５〜１．５％の範囲で含
   有したことを特徴とする耐食性低合金鋼。