JPS62243738A - 高耐食性鋼材 - 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】 （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４在下で乾燥、湿潤が操り返されるた
め激しい腐食が起９、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＠９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：０．２６〜０８３５％、　Ｐ　：　０．００５〜
０．０２％。

ｔｕ：ｏ、ｏ３〜０．０９％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チ、Ｐ：０．０６〜０．１５俤、Ｎ１：０
．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、好結果勿もたらすが、
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
盆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：Ｏ，ＯＯ１〜０．０
２％、　Ｍｎ　：　０．１〜０．５％、Ｓ：Ｏ，ＯＯ１
〜０、　ＯＯ５％、　Ｃｕ　：　０．１〜１．０％、Ｐ
：０．０３−０、１５　％　、　Ｔｉ　：　Ｏ，ＯＯ３
〜０．１　％　、残Ｆｅ及び不可避的不純物からなる耐
食性鋼材、及びＣ：　０．００１〜０．０２％、　Ｍｎ
　：　０．１〜０．５％、　９　：　０．００１〜０．
００５％、　Ｃｕ　：　０．１〜１．０％、Ｐ：０．０
３〜０．１５％ｔ　Ｎｌ　：　０．００１〜ｏ、ｓ％、
残Ｆｅ　　及び不可避的不純物からなる耐食性鋼材、及
びＣ：０．００１〜０．０２チ、Ｍｎ：０．１〜０．５
％、Ｓ：　０．００１〜０．００）％、　　ｃｕ　：　
０．１〜１．ｏ％。

Ｐ：０．０３〜０．１５チ、　Ｔｉ　：　０．００３−
０．１％を基本成分とし、これにＭｏ、　Ｎｂ、　ＡＥ
、　Ｚｒ、　Ｖの１種又は２種以上を合、量でＯ，ＯＯ
ｌ〜０．５％含有せしめ、残Ｆｅ及び不可避的不純物か
らなる耐食性鋼材及びｃ　：　Ｏ，ＯＯ１〜０．０２　
％　、　Ｍｎ　：　０．１〜−０．５％、８：Ｑ、ＯＯ
ｌ　〜Ｏ，ＯＧ５％、　Ｃｕ　：　Ｑ、１％１．０係、
Ｐ：０．０３〜０．１５チ、Ｎｉ：０．００１〜０．５
％’ｆ、Ｍ不成分とし、これにＴｉ　、　Ｍｏ　、　Ｎ
ｂ。

Ａｔ、Ｚｒ、Ｖ　の１種又は２種以上を、合量で０、　
ＯＯ１〜ｏ、ｓ％金含有しめ、残Ｆｅ及び不可避的不純
物からなる耐食性鋼材に関するものである。

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ｔ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Ａｈした。

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

従って材料表面が常に嬬れており、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っては、錆が表面に固着し晶いよ
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、安定な腐食生成
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、鎖拡大を防止して、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、
カップル電流増の原因となるセメンタイト形成ｔ、極力
防止するために、低炭素とした。

即ち、従来鋼は、Ｃ含有ｔ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寸
しいが、材質等地の特性への影響があり、低硫鋼の効果
付発揮させるため、必要にｔ６じて、例えば、Ｃ，Ｌ、
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。

Ｃｕ１ｄ他の元素、特にＰの共存下で効果を発揮する。

つまり、腐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、亀裂の少ない錆層全
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１、、一
旦生成した凹部が、更に深くなったり、広がるのｔ防止
する。Ｃｕは、この燐酸塩生成の除核となり、微細で緻
密な結晶沈着全容易にする。特に凹部で溶出してき定燐
酸イオンを燐！浚塩として、沈積させる際の触媒作用を
はたし、防食皮膜の形成葡促進する機能ｒもつものであ
る。

Ｎ１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。

Ｔ１は、上記Ｎ１と同様な機能を発揮する。

又ＣｕとＮ１又はＴ１は、硫化物を塩基性の複合硫酸塩
とし、錆層の欠陥部を補修する効果があり、硫化物がＭ
ｎＳＯ４等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、Ｎｉ又はＴｉ、Ｐ　　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ｏ、　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
際しカノード部分となり、カップル電流増の原因となる
セメンタイト形成は、阻止しなければならない。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、
析出物となった場合、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、　Ｑ　Ｑ　ｌ　
４未満では、強度が低下すると共に、精練時間が長くな
って、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Ｋ。

本発明では基本的に極低硫黄域を検討したが、鋼中８量
と硫化物形成の有無を仔細に調査した結果、添加量がＯ
，ＯＯ５％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ｏ、　ｏ　Ｏ１％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
蛍はＯ，１％以上必要であるが、過剰に添加すると＠’
＆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
。

Ｃｕｒｄ、他の元素、特にＰ、Ｎｉとの共存によって、
塩化物が付着する様な環境下での孔食の程度全署しく軽
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〜乾燥の繰シ返しで
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、Ｎ１等の添加管併用
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、Ｎｉとの共存によって、塩
化物が付層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、Ｎｉ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
。

その賞は０．０３％以下では効果が認められず、ｏ、　
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。

Ｎ１は、他の元素、特にＣｕ、Ｐとの共存によって、複
合＠酸塩皮膜を形成すると共に、熱延時のヘゲ防止に効
果″ｆ、発揮する。その童は、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、Ｎ
ｉ又はＴｉｉ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Ｔ１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・カソードカップルの生成抑
制、更にＭｎ８介在物表面への吸着による該硫化物の溶
出防止効果全期待するものである。あるいは、別の実験
拮果では、Ｔ１が旧と同様の効果ｒ有すると考える事も
可能である。

材質面では特に、自動車外板等に不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〜Ｏ，１％程度が適当である。

０．０３％以下では効果がなく、０．１　％　ｋｌ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、１的には
０．１〜０．４％が適当である。成は、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２　ｏ、　ｏ　ａ％とする
。

Ｚｒ、Ｖは、　ＣやＮをＩ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、固溶に必要な食以上では、強度上昇、延
性低下等の弊害ｔもたらすので、本発明鋼のｃ　ｆｏ、
　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Ｏ，ＯＯＯ１〜ｏ、ｏｓ’％が適当である。

０．０００１％以下では効果が認められず、０．０５チ
を超えると逆に脆化を引き起こすことがある。

希土頑元素及び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
ｏ、ｏ　ｏＯ１４以下では効果が認められず、ｏ、　ｏ
　ｓ　％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．
０　ｍ　）　、冷延材（０，５〜２．５　ｍｓ　）　、
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は場合によっては、むしろ鋼材の
被めっ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＋めつき十
有機皮膜塗布、めっき、めっき＋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、めっき金属種としてはＺｎ、　ＡＸ、　Ｃｒ、
ｐｂ　等の単独または、合金めっきがあり、加熱拡散す
る場合には、Ｎｉ　、　Ａ１．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
も効果勿発揮するし、有機皮膜も樹脂状やフィルム状、
積層状態もサンドイッ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って実用
上大きな効果ｔ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だ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。

不発明鋼板、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（日本バーカー製
ＢＴＬ　３０８０　）　　を施した後、カチオン電着塗
装（日本ペイント製、パワートップＤ−３０゜２０μ塗
布）後、素地に達するクロメカットを施し、塩水噴霧３
５℃６Ｈｒ−＋乾燥７０℃、　ＲＨ６ｏｔ４４Ｈｒ→湿
潤４９℃、ＲＨ９５％４Ｈｒ−＋冷却−２Ｏ℃４Ｈｒｉ
ｌサイクルとする腐食促進テストを、８０サイクル実施
した際のクロスカット部浸食深さを一単位で表した。

注２゜ ２次加工性の試験は、シャーエツジを有する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
プルを一５０℃に１０分以上保持した後、圧潰試験を行
なった。

評価は脆性割れの発生しない限界絞り比の大小（限界絞
υ比大なる程二次加工性が良好）により行なったもので
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“Ｃ１３、２ｍ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、
０．８ｍ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゜ 溶融亜鉛めっきは、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っき設備で実施
し、目付量をｓｏｔ／ｒｒ？　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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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。 ２、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％、Ｎｉ：０．００
   １〜０．５％、残Ｆｅ及び不可避的不純物からなる高耐
   食性鋼材。 ３、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種又は２種以上を、合量で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。 ４、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％、Ｎｉ：０．００
   １〜０．５％を基本成分とし、これにＴｉ、Ｍｏ、Ｎｂ
   、Ａｌ、Ｚｒ、Ｖの１種又は２種以上を、合量で０．０
   ０１〜０．５％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。 ５、Ｂ及び希土類元素又はＣａを含有せしめた特許請求
   の範囲第１項又は第２項記載の高耐食性鋼材。 ６、メッキ又は熱処理等の表面処理を施した特許請求の
   範囲第１項、第２項、第３項、第４項又は第５項記載の
   高耐食性鋼材。