KR102164734B1

KR102164734B1 - 내후성이 우수한 구조용 강재

Info

Publication number: KR102164734B1
Application number: KR1020187003351A
Authority: KR
Inventors: 신이치 미우라; 마사츠구 무라세; 지카라 가미
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2015-09-11
Filing date: 2016-08-12
Publication date: 2020-10-13
Also published as: PH12018550022A1; WO2017043021A1; JP6432607B2; JPWO2017043021A1; CN107849664B; MY186926A; CN107849664A; KR20180022996A

Abstract

질량％ 로, 소정량의 C, Si, Mn, P, S 및 Al 을 함유하고, 추가로 Cu, Ni, Co, Nb 및 Sn 의 5 원소를 각각 Cu : 0.01 ％ 이상 1.00 ％ 이하, Ni : 0.01 ％ 이상 0.65 ％ 이하, Co : 0.002 ％ 이상 0.220 ％ 미만, Nb : 0.005 ％ 이상 0.200 ％ 이하 및 Sn : 0.005 ％ 이상 0.200 ％ 이하의 범위에서 복합 함유하는 성분 조성으로 함으로써, 비래 염분량이 많은 환경하에 있어서도 우수한 내후성을 나타내는 구조용 강재를 저비용으로 제공한다.

Description

내후성이 우수한 구조용 강재{STRUCTURAL STEEL MATERIAL EXCELLENT IN ATMOSPHERIC CORROSION RESISTANCE}

본 발명은, 주로 교량 등의 옥외에서 사용되는 구조용 강재에 관한 것으로서, 특히 해안 근방 등의 비래 염분량이 많은 환경하에서의 사용에 제공하기에 바람직한 내후성이 우수한 구조용 강재에 관한 것이다.

종래부터, 교량 등의 옥외에서 사용되는 강 구조물에는, 내후성 강재가 사용되고 있다. 내후성 강재는, 대기 노출 환경에 있어서, 강재 표면이, Cu, P, Cr, Ni 등의 합금 원소가 농화된 보호성이 높은 녹층으로 덮임으로써 부식 속도가 현저하게 저감되는 강재이다. 그 우수한 내후성에 의해, 내후성 강을 사용한 교량은 무도장인 채로 수십 년간의 공용에 견디는 것이 알려져 있다.

그러나, 해안 근방 등의 비래 염분량이 많은 환경에서는, 상기한 바와 같은 보호성이 높은 녹층은 잘 생성되지 않아, 실용적인 내후성을 얻기 어려운 것이 알려져 있다.

예를 들어, 비특허문헌 1 에 의하면, 종래의 내후성 강 (JIS G 3114 : 용접 구조용 내후성 열간 압연 강재) 은, 비래 염분량이 0.05 ㎎·NaCl/d㎡/day (이후, 단위 (㎎·NaCl/d㎡/day) 를 mdd 로 표기하는 경우가 있다) 이하인 지역에서만 무도장으로의 사용이 가능하게 되어 있다.

따라서, 해안 근방 등의 비래 염분량이 많은 환경에서는, 보통 강재 (JIS G 3106 : 용접 구조용 압연 강재) 에 도장 등의 방식 조치를 실시한 것이 사용되고 있다.

그러나, 도장은, 시간의 경과와 함께 도막이 열화되기 때문에, 정기적인 보수가 필요해진다. 추가로, 인건비의 고등 (高騰) 이나 재도장의 곤란성이 부가된다. 이와 같은 이유에서, 현재, 무도장으로의 사용이 가능한 강재의 요망이 높다.

지금까지 강재의 내후성을 향상시키는 수법으로서, 다양한 기술이 제안되어 있다.

예를 들어, 특허문헌 1 에는, Cu 와 1 질량％ 이상의 Ni 를 첨가한 고내후성 강재가 개시되어 있다.

특허문헌 2 에는, 1 질량％ 이상의 Ni 와 Mo 를 첨가한 내후성이 우수한 강재가 개시되어 있다.

특허문헌 3 에는, Ni 에 추가하여, Cu, Ti 를 첨가한 내후성이 우수한 강재가 개시되어 있다.

특허문헌 4 에는, Ni 를 다량으로 함유하고, 추가로 P 및 Cu, Mo, Sn, Sb 등을 함유한 용접 구조용 강재가 개시되어 있다.

특허문헌 5 에는, Sn 을 첨가한 내식성이 우수한 강재가 개시되어 있다.

일본 특허공보 제3785271호 (일본 공개특허공보 평11-172370호) 일본 특허공보 제3846218호 (일본 공개특허공보 2002-309340호) 일본 특허공보 제3568760호 (일본 공개특허공보 평11-71632호) 일본 공개특허공보 평10-251797호 일본 공개특허공보 2012-255184호

건설성 토목 연구소, (사) 강재 클럽, (사) 일본 교량 건설 협회, 내후성 강재의 교량으로의 적용에 관한 공동 연구 보고서 (XX), 1993년 3월

그러나, 특허문헌 1, 2 및 3 과 같이 Ni 의 함유량을 증가시킨 경우, 합금 비용의 상승에 의해 강재의 가격이 상승한다는 문제가 있었다.

또, 특허문헌 4 와 같이 Ni 및 P 의 함유량을 증가시키고, Cu, Mo, Sn, Sb 등을 함유한 강재에서는, 합금 비용의 상승에 의해 강재의 가격이 상승할 뿐만 아니라, P 의 함유량이 높기 때문에 용접성의 저하를 피할 수 없다.

또한, 특허문헌 5 와 같이 Sn 의 함유량을 증가시킨 경우, 합금 비용의 상승에 의해 강재의 가격이 상승한다는 문제가 있었다.

본 발명은, 상기 사정을 감안하여 개발된 것으로서, 저비용으로, 게다가 비래 염분량이 많은 환경하에 있어서도 우수한 내후성을 나타내는 구조용 강재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

그런데, 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해, 내후성의 관점에서 강재의 성분 조성에 대해 예의 검토를 거듭하였다.

그 결과, 소량의 Cu, Ni, Co 에 더하여, 추가로 미량의 Nb 및 Sn 을 복합 함유시킴으로써, 강재의 내후성이 대폭 향상되는 것을 알아냈다.

또한, Cr 을 함유시킴으로써, 내후성의 더 나은 향상 효과가 얻어지는 것을 알아냈다.

본 발명은, 상기 신규 지견에 입각하는 것이다.

즉, 본 발명의 요지 구성은 다음과 같다.

1. 질량％ 로,

C : 0.020 ％ 이상 0.200 ％ 미만,

Si : 0.10 ％ 이상 1.00 ％ 이하,

Mn : 0.20 ％ 이상 2.00 ％ 이하,

P : 0.003 ％ 이상 0.030 ％ 이하,

S : 0.0001 ％ 이상 0.0200 ％ 이하 및

Al : 0.001 ％ 이상 0.100 ％ 이하

를 함유하고, 또한

Cu : 0.01 ％ 이상 1.00 ％ 이하,

Ni : 0.01 ％ 이상 0.65 ％ 이하

Co : 0.002 ％ 이상 0.220 ％ 미만,

Nb : 0.005 ％ 이상 0.200 ％ 이하 및

Sn : 0.005 ％ 이상 0.200 ％ 이하

를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 내후성이 우수한 구조용 강재.

2. Cu, Ni, Co, Nb 및 Sn 량이, 하기 식 (1) 을 만족하는 상기 1 에 기재된 내후성이 우수한 구조용 강재.

Log(Cu × 500 － 1) × Log(Ni × 500 － 1) × Log(Co × 1000 － 0.001) × Log(Nb × 1000 － 3) × Log(Sn × 1000 － 3) ＞ 0.02 … (1)

3. 추가로, 질량％ 로,

Cr : 0.01 ％ 이상 1.00 ％ 이하

를 함유하는 상기 1 또는 2 에 기재된 내후성이 우수한 구조용 강재.

4. 추가로, 질량％ 로,

Mo : 0.001 ％ 이상 1.000 ％ 이하,

W : 0.005 ％ 이상 1.000 ％ 이하 및

Sb : 0.005 ％ 이상 0.200 ％ 이하

중에서 선택되는 1 종 이상을 함유하는 상기 1 ∼ 3 중 어느 하나에 기재된 내후성이 우수한 구조용 강재.

5. 추가로, 질량％ 로,

Ti : 0.005 ％ 이상 0.200 ％ 이하,

V : 0.005 ％ 이상 0.200 ％ 이하,

Zr : 0.005 ％ 이상 0.200 ％ 이하 및

B : 0.0001 ％ 이상 0.0050 ％ 이하

중에서 선택되는 1 종 이상을 함유하는 상기 1 ∼ 4 중 어느 하나에 기재된 내후성이 우수한 구조용 강재.

6. 추가로, 질량％ 로,

REM : 0.0001 ％ 이상 0.0100 ％ 이하,

Ca : 0.0001 ％ 이상 0.0100 ％ 이하 및

Mg : 0.0001 ％ 이상 0.0100 ％ 이하

중에서 선택되는 1 종 이상을 함유하는 상기 1 ∼ 5 중 어느 하나에 기재된 내후성이 우수한 구조용 강재.

본 발명에 의하면, 내후성 향상에 유효한 원소를 소량씩 복합 함유시킴으로써, 저비용으로, 게다가 비래 염분량이 많은 환경하에 있어서도 우수한 내후성을 갖는 구조용 강재를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 성분 설계에 의해 우수한 내후성이 얻어지는 이유에 대해서는, 아직 명확하게 해명된 것은 아니지만, 발명자들은 이하와 같이 추정하고 있다.

Cu, Ni, Co 는, 녹층 전체에 분포되고, 녹 입자의 표면에 존재하거나, 혹은 녹 입자 중에 유입됨으로써 녹 입자를 미세화시키고, 이로써 녹층이 치밀화된다. 그 결과, 부식 촉진 인자인 산소나 염화물 이온이 녹층을 투과하여 지철에 도달하는 것을 방지한다. 특히 Co 는 부식 촉진 인자의 녹층 중의 투과를 억제하는 효과가 높아, 본 발명에 있어서는 중요한 원소이다. 또, Nb 는, 지철 표면 근방의 녹 중에 농화됨으로써, 부식 촉진 인자인 염화물 이온이 녹층을 투과하여 지철에 도달하는 것을 방지하고, 강재의 애노드 반응, 캐소드 반응을 억제한다. Sn 은, 지철 표면 근방의 녹 중에 농화되어, 녹층을 미세화함으로써 부식 촉진 인자의 녹층 중의 투과를 억제하고, 강재의 애노드 반응, 캐소드 반응을 억제한다.

단, 이들 효과는, 각 성분의 단독 함유로는 불충분하며, Cu, Ni, Co, Nb, Sn 을 복합 함유시켜, 각각의 첨가 효과를 상승적으로 작용시킴으로써, 비로소 내식성의 현저한 향상이 달성된다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.

먼저, 본 발명에 있어서, 강재의 성분 조성을 상기 범위로 한정한 이유에 대해 설명한다.

C : 0.020 ％ 이상 0.200 ％ 미만

C 는, 구조용 강재의 강도를 향상시키는 원소이며, 소정의 강도를 확보하기 위해서는 0.020 ％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 한편, C 함유량이 0.200 ％ 이상에서는 용접성 및 인성의 열화를 초래한다. 따라서, C 량은 0.020 ％ 이상 0.200 ％ 미만의 범위로 하였다. 바람직하게는 0.03 ％ 이상, 0.18 ％ 이하, 보다 바람직하게는 0.06 ％ 이상, 0.16 ％ 이하이다.

Si : 0.10 ％ 이상 1.00 ％ 이하

Si 는, 본 발명에 있어서 중요한 성분이며, 녹층 전체의 녹 입 (粒) 을 미세화시켜 치밀한 녹층을 형성하여, 강재의 내후성을 향상시키는 효과를 갖는다. 또, 열간 압연시의 강재 표면의 균열을 방지하는 효과를 갖는다. 이들 효과를 얻기 위해서는, 0.10 ％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 한편, 1.00 ％ 를 초과하여 과잉으로 함유하면 인성 및 용접성이 현저하게 열화된다. 따라서, Si 량은 0.10 ％ 이상 1.00 ％ 이하의 범위로 하였다. 바람직하게는 0.15 ％ 이상 0.70 ％ 이하, 보다 바람직하게는 0.40 ％ 이상 0.60 ％ 이하이다.

Mn : 0.20 ％ 이상 2.00 ％ 이하

Mn 은, 구조용 강재의 강도를 향상시키는 원소이며, 소정의 강도를 확보하기 위해서는 0.20 ％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 한편, 2.00 ％ 를 초과하여 과잉으로 함유하면 인성 및 용접성이 열화된다. 따라서, Mn 량은 0.20 ％ 이상 2.00 ％ 이하의 범위로 하였다. 바람직하게는 0.40 ％ 이상 1.8 ％ 이하, 보다 바람직하게는 0.60 ％ 이상 1.65 ％ 이하이다.

P : 0.003 ％ 이상 0.030 ％ 이하

P 는, 구조용 강재의 내후성을 향상시키는 원소이며, 이 효과를 얻기 위해서는 0.003 ％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 한편, 0.030 ％ 를 초과하여 함유하면 용접성이 열화된다. 따라서, P 량은 0.003 ％ 이상 0.030 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.020 ％ 이하이다.

S : 0.0001 ％ 이상 0.0200 ％ 이하

S 는, 0.0200 ％ 를 초과하여 함유하면 용접성 및 인성이 열화된다. 한편, 함유량을 0.0001 ％ 미만까지 저하시키면, 생산 비용이 증대된다. 따라서, S 량은 0.0001 ％ 이상 0.0200 ％ 이하로 하였다.

Al : 0.001 ％ 이상 0.100 ％ 이하

Al 은, 제강시의 탈산에 필요한 원소이며, 이 효과를 얻기 위해서는 Al 량으로서 0.001 ％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 한편, 0.100 ％ 를 초과하여 함유하면 용접성에 악영향을 미친다. 따라서, Al 량은 0.001 ％ 이상 0.100 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.005 ％ 이상 0.07 ％ 이하, 보다 바람직하게는 0.010 ％ 이상 0.05 ％ 미만이다.

Cu : 0.01 ％ 이상 1.00 ％ 이하

Cu 는, 본 발명에 있어서 중요한 성분이며, Ni, Co, Nb 및 Sn 과 공존시킴으로써, 강재의 내후성을 현저하게 향상시키는 효과를 갖는다. Cu 는, 녹층의 녹 입을 미세화함으로써 치밀한 녹층을 형성하여, 부식 촉진 인자인 염화물 이온의 지철로의 투과를 억제하는 효과를 갖는다. 이 효과는, 함유량이 0.01 ％ 이상에서 얻어진다. 한편, 함유량이 1.00 ％ 를 초과하면 Cu 소비량 증가에 수반되는 비용 상승을 초래한다. 따라서, Cu 량은 0.01 ％ 이상 1.00 ％ 이하의 범위로 한다. 바람직하게는 0.03 ％ 이상 0.45 ％ 이하, 보다 바람직하게는 0.10 ％ 이상 0.36 ％ 이하이다.

Ni : 0.01 ％ 이상 0.65 ％ 이하

Ni 는, 본 발명에 있어서 중요한 성분이며, Cu, Co, Nb 및 Sn 과 공존시킴으로써, 강재의 내후성을 현저하게 향상시키는 효과를 갖는다. Ni 는, 녹 입을 미세화함으로써 치밀한 녹층을 형성하고, 이로써 강재의 내후성을 향상시키는 효과를 갖는다. 이 효과를 충분히 얻기 위해서는 0.01 ％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 한편, 0.65 ％ 를 초과하여 함유하면 Ni 소비량 증가에 수반되는 비용 상승을 초래한다. 따라서, Ni 량은 0.01 ％ 이상 0.65 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.03 ％ 이상 0.50 ％ 이하, 보다 바람직하게는 0.20 ％ 이상 0.40 ％ 이하이다.

Co : 0.002 ％ 이상 0.220 ％ 미만

Co 는, 본 발명에 있어서 중요한 성분이며, Cu, Ni, Nb 및 Sn 과 공존시킴으로써, 강재의 내후성을 현저하게 향상시키는 효과가 있다. Co 는, 녹층 전체에 분포되고, 녹 입을 미세화함으로써 치밀한 녹층을 형성하고, 이로써 강재의 내후성을 향상시키는 효과를 갖는다. 이 효과를 충분히 얻기 위해서는, 0.002 ％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 한편, 0.220 ％ 이상 함유하면 Co 소비량 증가에 수반되는 비용 상승을 초래한다. 따라서, Co 량은 0.002 ％ 이상 0.220 ％ 미만으로 한다. 바람직하게는 0.003 ％ 이상 0.100 ％ 이하, 보다 바람직하게는 0.010 ％ 이상 0.030 ％ 이하이다.

Nb : 0.005 ％ 이상 0.200 ％ 이하

Nb 는, 본 발명에 있어서 중요한 성분이며, Cu, Ni, Co 및 Sn 과 공존시킴으로써, 강재의 내후성을 현저하게 향상시키는 효과가 있다. Nb 는, 애노드부에 있어서 녹층과 지철의 계면 부근에 농화되고, 애노드 반응, 캐소드 반응을 억제한다. 이 효과를 충분히 얻기 위해서는, 0.005 ％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 한편, 0.200 ％ 를 초과하여 함유하면 인성의 저하를 초래한다. 따라서, Nb 량은 0.005 ％ 이상 0.200 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.008 ％ 이상 0.100 ％ 이하, 보다 바람직하게는 0.010 ％ 이상 0.030 ％ 이하이다.

Sn : 0.005 ％ 이상 0.200 ％ 이하

Sn 은, 본 발명에 있어서 중요한 성분이며, Cu, Ni, Co 및 Nb 와 공존시킴으로써, 강재의 내후성을 현저하게 향상시키는 효과가 있다. Sn 은, 강재 표면에 Sn 을 함유하는 산화 피막을 형성하고, 강재의 애노드 반응, 캐소드 반응을 억제함으로써 강재의 내후성을 향상시킨다. 이 효과를 충분히 얻기 위해서는, 0.005 ％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 한편, 0.200 ％ 를 초과하여 함유하면 강의 연성이나 인성의 열화를 초래한다. 따라서, Sn 량은 0.005 ％ 이상 0.200 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.010 ％ 이상 0.100 ％ 이하, 보다 바람직하게는 0.020 ％ 이상 0.050 ％ 미만이다.

잔부는 Fe 및 불가피적 불순물이다. 여기서, 주된 불가피적 불순물로서 N 이나 O 를 들 수 있지만, 각각 N : 0.0100 ％ 이하, O : 0.0100 ％ 이하로 허용할 수 있다.

또한, 대기 부식 환경하에 있어서 충분한 내후성 향상 효과를 얻기 위해서는, Cu, Ni, Co, Nb, Sn 을 하기 식 (1) 을 만족하는 범위에서 함유시키는 것이 보다 유리하고, 이 범위에서 함유시킴으로써 더 나은 내후성 향상 효과를 얻을 수 있다.

이 (1) 식은 대기 환경하에 있어서의 내후성의 지표가 되는 것으로서, 내후성 향상에 유효한 Cu, Ni, Co, Nb, Sn 의 함유량이 많을수록, 내후성이 향상되고, 0.02 보다 큰 값이 됨으로써 목표로 하는 내후성을 얻을 수 있다. 바람직하게는 0.05 이상이다. 보다 바람직하게는 0.08 이상이다.

또, 각 원소의 첨가량이 증대되면, 내후성의 향상 효과는 서서히 작아지고, (1) 식의 값이 25.00 을 초과하면 내후성의 향상 효과는 포화에 도달한다. 또한, 강재의 용접성이나 인성의 열화, 합금 비용의 증대를 초래한다. 따라서, (1) 식의 상한값은, 25.00 이 바람직하다. 보다 바람직하게는 22.00 이다. 더욱 바람직하게는, 18.00 이다.

이상, 필수 성분에 대해 설명하였지만, 본 발명에서는, 그 외에도 필요에 따라 이하의 원소를 적절히 함유시킬 수 있다.

Cr : 0.01 ％ 이상 1.00 ％ 이하

Cr 은, 녹 입을 미세화함으로써 치밀한 녹층을 형성하여, 내후성을 향상시키는 원소이다. 이 효과를 얻기 위해서는, 0.01 ％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 한편, Cr 을 1.00 ％ 를 초과하여 과잉으로 함유하면 용접성이 저하된다. 따라서, Cr 을 함유시키는 경우, 함유량은 0.01 ％ 이상 1.00 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.04 ％ 이상 1.00 ％ 이하, 보다 바람직하게는 0.10 ％ 이상 0.50 ％ 이하이다.

Mo : 0.001 ％ 이상 1.000 ％ 이하

Mo 는, 강재의 애노드 반응에 수반하여 MoO₄ ^2- 가 용출되고, 녹층 중에 MoO₄ ^2- 가 분포됨으로써, 부식 촉진 인자인 염화물 이온이 녹층을 투과하여 지철에 도달하는 것을 방지하는 기능이 있다. 또, 강재 표면에 Mo 를 함유하는 화합물이 침전됨으로써, 강재의 애노드 반응을 억제하는 작용도 있다. 이들 효과를 충분히 얻기 위해서는, 0.001 ％ 이상의 함유가 필요하다. 한편, 함유량이 1.000 ％ 를 초과하면 Mo 소비량 증가에 수반되는 비용 상승을 초래한다. 따라서, Mo 를 함유시키는 경우, Mo 량은 0.001 ％ 이상 1.000 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.010 ％ 이상 0.500 ％ 이하, 보다 바람직하게는 0.050 ％ 이상 0.300 ％ 이하이다.

W : 0.005 ％ 이상 1.000 ％ 이하

W 는, 강재의 애노드 반응에 수반하여 WO₄ ^2- 가 용출되고, 녹층 중에 WO₄ ^2- 로서 분포됨으로써, 부식 촉진 인자인 염화물 이온이 녹층을 투과하여 지철에 도달하는 것을 정전적으로 방지하는 기능이 있다. 또, 강재 표면에 W 를 함유하는 화합물이 침전됨으로써, 강재의 애노드 반응을 억제하는 작용도 있다. 이들 효과를 충분히 얻기 위해서는, 0.005 ％ 이상의 함유가 필요하다. 한편, 함유량이 1.000 ％ 를 초과하면 W 소비량 증가에 수반되는 비용 상승을 초래한다. 따라서, W 를 함유시키는 경우, W 량은 0.005 ％ 이상 1.000 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.010 ％ 이상 0.500 ％ 이하, 보다 바람직하게는 0.030 ％ 이상 0.300 ％ 이하이다.

Sb : 0.005 ％ 이상 0.200 ％ 이하

Sb 는, 강재의 애노드 반응을 억제함과 함께, 캐소드 반응인 수소 발생 반응을 억제함으로써 강재의 내후성을 향상시키는 원소이다. 이와 같은 효과를 충분히 얻기 위해서는, 0.005 ％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 한편, 0.200 ％ 를 초과하여 Sb 를 과잉으로 함유하면 인성의 열화를 초래한다. 따라서, Sb 를 함유시키는 경우, Sb 량은 0.005 ％ 이상 0.200 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.010 ％ 이상 0.100 ％ 이하, 보다 바람직하게는 0.020 ％ 이상 0.050 ％ 이하이다.

Ti : 0.005 ％ 이상 0.200 ％ 이하

Ti 는, 강도를 높이는 데에 있어서 유용한 원소이다. 이 효과를 충분히 얻기 위해서는, 0.005 ％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 한편, 함유량이 0.200 ％ 를 초과하면 인성의 열화를 초래한다. 따라서, Ti 를 함유시키는 경우, Ti 량은 0.005 ％ 이상 0.200 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.010 ％ 이상 0.10 ％ 이하, 보다 바람직하게는 0.020 ％ 이상 0.050 ％ 이하이다.

V : 0.005 ％ 이상 0.200 ％ 이하

V 는, 강도를 높이는 데에 있어서 유용한 원소이다. 이 효과를 충분히 얻기 위해서는, 0.005 ％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 한편, 함유량이 0.200 ％ 를 초과하면 효과가 포화된다. 따라서, V 를 함유시키는 경우, V 량은 0.005 ％ 이상 0.200 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.010 ％ 이상 0.15 ％ 이하, 보다 바람직하게는 0.030 ％ 이상 0.100 ％ 이하이다.

Zr : 0.005 ％ 이상 0.200 ％ 이하

Zr 은, 강도를 높이는 데에 있어서 유용한 원소이다. 이 효과를 충분히 얻기 위해서는, 0.005 ％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 한편, 함유량이 0.200 ％ 를 초과하면 효과가 포화된다. 따라서, Zr 을 함유시키는 경우, Zr 량은 0.005 ％ 이상 0.200 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.010 ％ 이상 0.10 ％ 이하, 보다 바람직하게는 0.020 ％ 이상 0.050 ％ 이하이다.

B : 0.0001 ％ 이상 0.0050 ％ 이하

B 는, 강도를 높이는 데에 있어서 유용한 원소이다. 이 효과를 충분히 얻기 위해서는, 0.0001 ％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 한편, 함유량이 0.0050 ％ 를 초과하면 인성의 열화를 초래한다. 따라서, B 를 함유시키는 경우, B 량은 0.0001 ％ 이상 0.0050 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.0005 ％ 이상 0.0040 ％ 이하, 보다 바람직하게는 0.0010 ％ 이상 0.0025 ％ 이하이다.

REM : 0.0001 ％ 이상 0.0100 ％ 이하

REM 은, 녹층 전체에 분포되고, 녹 입을 미세화함으로써 치밀한 녹층을 형성하여, 강재의 내후성을 향상시키는 효과를 갖는다. 이 효과를 충분히 얻기 위해서는, 0.0001 ％ 이상 함유시킬 필요가 있지만, 0.0100 ％ 를 초과하면 그 효과는 포화된다. 따라서, REM 을 함유시키는 경우, REM 량은 0.0001 ％ 이상 0.0100 ％ 이하로 한다.

Ca : 0.0001 ％ 이상 0.0100 ％ 이하

Ca 는, 강 중의 S 를 고정시켜 용접열 영향부의 인성 향상에 유효한 원소이다. 이 효과를 충분히 얻기 위해서는 0.0001 ％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 한편, 함유량이 0.0100 ％ 를 초과하면 강 중의 개재물의 양이 증가하고, 오히려 인성의 열화를 초래한다. 따라서, Ca 를 함유시키는 경우, Ca 량은 0.0001 ％ 이상 0.0100 ％ 이하로 한다.

Mg : 0.0001 ％ 이상 0.0100 ％ 이하

Mg 는, 강 중의 S 를 고정시켜 용접열 영향부의 인성 향상에 유효한 원소이다. 이 효과를 충분히 얻기 위해서는 0.0001 ％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 한편, 함유량이 0.0100 ％ 를 초과하면 강 중의 개재물의 양이 증가하고, 오히려 인성의 열화를 초래한다. 따라서, Mg 를 함유시키는 경우, Mg 량은 0.0001 ％ 이상 0.0100 ％ 이하로 한다.

본 발명의 내후성이 우수한 구조용 강재는, 상기 성분 조성으로 조제한 용강을 통상적인 연속 주조나 분괴법에 의해 슬래브로 하고, 이어서 얻어진 슬래브를 열간 압연에 의해 후판이나 형강, 박강판, 봉강 등의 강재로 함으로써 얻어진다.

열간 압연에 있어서의 가열 조건이나 압연 조건은, 요구되는 재질에 따라 적절히 결정하면 되며, 또 제어 압연, 가속 냉각, 혹은 재가열 열처리 등의 조합도 가능하다.

또한, 각 원소의 함유량은, 스파크 방전 발광 분광 분석법, 형광 X 선 분석법, ICP 발광 분광 분석법 및 ICP 질량 분석법, 연소법 등에 의해 구할 수 있다.

실시예

표 1 에 나타내는 성분 조성의 강을 용제하고, 1150 ℃ 로 가열한 후, 열간 압연하고, 이어서 실온까지 공랭시켜, 두께 12 ㎜ 의 강판을 제조하였다. 이어서, 얻어진 강판으로부터 50 ㎜ × 50 ㎜ × 4 ㎜ 의 시험편을 채취하였다. 시험편은, 표면을 표면 조도 Ra 가 1.6 ㎛ 이하가 되도록 연삭 가공하고, 단면 (端面), 이면을 테이프 시일하고, 표면 노출부의 면적이 40 ㎜ × 40 ㎜ 가 되도록 표면도 테이프 시일하였다.

이상에 의해 얻어진 시험편에 대해, 건습 반복 부식 시험을 실시하여, 내후성을 평가하였다.

부식 시험의 조건은 이하와 같다.

온도 60 ℃, 상대 습도 35 ％RH 의 건조 공정을 3 시간, 그 후, 이행 시간을 1 시간 취한 후, 온도 40 ℃, 상대 습도 95 ％RH 의 습윤 공정을 3 시간으로 하고, 그 후 1 시간 이행 시간을 취하여, 합계 8 시간으로 1 사이클로 하였다. 상기 공정을 8 사이클 반복한 후, 8 시간의 건조 공정을 실시하였다. 또한, 상기 공정을 11 사이클 반복한 후, 8 시간의 건조 공정을 실시하였다. 또, 8 시간 건조 공정 중에 시험편 표면에 부착되는 염분량이 0.30 mdd 가 되도록 조정한 인공 해수 용액을 시험편 표면에 분무하였다. 이 조건에서, 12 주일 동안 84 사이클의 시험을 실시하였다.

상기 부식 시험 종료 후, 시험편을 염산에 헥사메틸렌테트라민을 첨가한 수용액에 침지시켜 녹 제거하고 나서 중량을 측정하고, 얻어진 중량과 초기 중량의 차를 구하고, 테이프 시일부를 제외한 시험편의 표면적과 철의 밀도로부터, 편면의 평균 판두께 감소량을 구하여 부식량으로 하였다.

표 1-1 및 표 1-2 에 부식량 (평균 판두께 감소량) 에 대해 조사한 결과 및 식 (1) 의 값을 병기한다. 또한, 이 부식량 (평균 판두께 감소량) 이 15 ㎛ 이하이면, 내후성이 우수하다고 할 수 있다.

[표 1-1]

[표 1-2]

표 1-1 및 표 1-2 로부터 분명한 바와 같이, 본 발명의 성분 조성을 만족하는 발명예는 모두 부식량이 15 ㎛ 이하로서, 우수한 내후성을 갖는 것을 알 수 있다.

그 반면, 본 발명에서 특히 중요하다고 하는 Cu, Ni, Co, Nb 및 Sn 의 5 원소 중, 한 원소라도 본 발명의 적정 범위를 벗어난 비교예는, 모두 부식량이 15 ㎛ 를 초과하여, 충분한 내후성을 얻을 수 없었다.

Claims

질량％ 로,
C : 0.020 ％ 이상 0.200 ％ 미만,
Si : 0.10 ％ 이상 1.00 ％ 이하,
Mn : 0.20 ％ 이상 2.00 ％ 이하,
P : 0.003 ％ 이상 0.030 ％ 이하,
S : 0.0001 ％ 이상 0.0200 ％ 이하 및
Al : 0.001 ％ 이상 0.100 ％ 이하
를 함유하고, 또한
Cu : 0.01 ％ 이상 1.00 ％ 이하,
Ni : 0.01 ％ 이상 0.65 ％ 이하
Co : 0.002 ％ 이상 0.220 ％ 미만,
Nb : 0.005 ％ 이상 0.200 ％ 이하 및
Sn : 0.005 ％ 이상 0.200 ％ 이하
를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고,
Cu, Ni, Co, Nb 및 Sn 량이, 하기 식 (1) 을 만족하는 내후성이 우수한 구조용 강재.
Log(Cu × 500 － 1) × Log(Ni × 500 － 1) × Log(Co × 1000 － 0.001) × Log(Nb × 1000 － 3) × Log(Sn × 1000 － 3) ≥ 1.03 … (1)
제 1 항에 있어서,
추가로, 질량％ 로,
Cr : 0.01 ％ 이상 1.00 ％ 이하,
Sb : 0.005 ％ 이상 0.200 ％ 이하,
Ti : 0.005 ％ 이상 0.200 ％ 이하,
V : 0.005 ％ 이상 0.200 ％ 이하,
Zr : 0.005 ％ 이상 0.200 ％ 이하,
B : 0.0001 ％ 이상 0.0050 ％ 이하,
REM : 0.0001 ％ 이상 0.0100 ％ 이하 및
Ca : 0.0001 ％ 이상 0.0100 ％ 이하
중에서 선택되는 1 종 이상을 함유하는 내후성이 우수한 구조용 강재.
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