KR20190042045A

KR20190042045A - 내황산 이슬점 부식강

Info

Publication number: KR20190042045A
Application number: KR1020197008032A
Authority: KR
Inventors: 야스토 이노하라; 마사츠구 무라세; 히로야스 기쿠치; ?지 기리모토
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2016-08-25
Filing date: 2017-08-24
Publication date: 2019-04-23
Also published as: CN109563594A; WO2018038196A1; JP6332576B1; MY189754A; CN109563594B; KR102220619B1; JPWO2018038196A1

Abstract

소정의 성분 조성을 갖고, 그 성분 조성에 있어서의 S, Cu, Sb 및 W 의 함유량이 이하의 (1) 식, Cu, Ni, Sb 및 Co 의 함유량이 이하의 (2) 식의 관계를 각각 만족한다.
0.50 ≤ [％Cu]/(10 × [％S] ＋ [％Sb] ＋ [％W]) ≤ 5.00···(1)
0.50 ≤ ([％Ni] ＋ 5 × [％Co])/([％Cu] ＋ [％Sb]) ≤ 2.50···(2)
여기서, [％S], [％Cu], [％Ni], [％Sb], [％Co] 및 [％W] 는 각각, 성분 조성에 있어서의 S, Cu, Ni, Sb, Co 및 W 의 함유량 (질량％) 이다.

Description

내황산 이슬점 부식강

본 발명은, 황산에 접하는 환경하 또는 황산 이슬점이 발생하는 환경하의 열 교환기나 탱크, 플랜트 등의 구성 재료로서 사용되는 내황산 이슬점 부식강에 관한 것으로, 특히, 우수한 내황산 이슬점 부식성에 더하여, 우수한 내염산성과 제조성을 갖고, 나아가 굽힘성이나 내피로성도 우수한 내황산 이슬점 부식강에 관한 것이다.

황을 포함하는 중유나 석탄 등의 연료를 연소시키는 보일러나 화력 발전소의 열 교환기나 연도에서는, 배기 가스 중에 포함되는 황 산화물이, 온도의 저하와 함께 결로하여 황산이 되어, 격렬한 부식을 일으키는, 이른바 「황산 이슬점 부식」 이 문제가 된다.

또한, 최근에는, 해안 근처의 플랜트나 쓰레기 소각장에 있어서, 공기 중의 염분이나 연소 재에 포함되는 염소 등에 의해, 황산과 함께 염산이 발생하는 것이 문제가 되고 있다. 황산과 염산은 동일하게 산 환경을 발생시키지만, 황산은 비교적 산화성이 강하고, 이러한 황산 환경하에 있는 강에서는, 강 표면에 철계 산화물에 의한 안정적인 녹층 (부식성 생물) 이 형성된다. 그러나, 여기에 염산이 더해지면, 염화물 이온이 상기의 녹층을 파괴하기 쉬워진다. 그 때문에, 이와 같은 환경하에서는, 내황산 이슬점 부식성에 더하여, 우수한 내산성, 특히는 내염산성이 요구된다.

상기의 문제를 해결하는 것으로서, 내황산 부식성을 향상시키는 Sb, 나아가 내산성을 향상시키는 원소인 Cu 를 활용함으로써, 내황산 부식성과 함께, 내산성을 향상시키는 기술이 제안되어 있다.

예를 들어, 특허문헌 1 에는,

「질량％ 로, C : 0.001 ∼ 0.2 ％, Si : 0.01 ∼ 2.5 ％, Mn : 0.1 ∼ 2 ％, Cu : 0.1 ∼ 1 ％, Mo : 0.001 ∼ 1 ％, Sb : 0.01 ∼ 0.2 ％, P : 0.05 ％ 이하, S : 0.05 ％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 또한, 내산 부식성 지수 AI (AI/10000 = 0.0005 ＋ 0.045 × Sb％ - C％ × Mo％) 가 0 이상인 것을 특징으로 하는 내염산 부식성 및 내황산 부식성이 우수한 저합금강.」

이 개시되어 있다.

한편, Fe 보다 융점이 낮은 Cu 나, 편석하기 쉬운 Sb 를 첨가하면, 주조나 압연과 같은 열간 가공시에 슬래브 균열이나 슬래브 표면 흠집이 발생하여, 제품 품질의 열화를 피하기 위한 손질이 필요하게 되기 때문에, 생산성의 저하나 비용 상승이 문제가 된다.

이와 같은 문제를 해결하는 것으로서, 특허문헌 2 에는, S 량을 저감시킴과 함께, Mo 및 B 를 첨가함으로써, 열간 가공성의 개선을 도모한,

「중량 ％ 로, C : 0.01 ∼ 0.15 ％, Si : 0.1 ∼ 0.5 ％, Mn : 0.1 ∼ 0.5 ％, P : 0.03 ％ 이하, S : 0.005 ％ 이하, Cu : 0.2 ∼ 1.0 ％, Ni : 0.5 ％ 이하, Cr : 2.0 ％ 이하, Al : 0.1 ％ 이하, V : 0.2 ％ 이하, Nb : 0.2 ％ 이하, Ti : 0.2 ％ 이하, Sn 및 Sb 의 1 종 또는 2 종의 합계가 0.01 ∼ 1.0 ％, 그리고 B : 0.001 ∼ 0.01 ％ 및 Mo : 0.01 ∼ 0.5 ％ 의 1 종 이상을 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열간 가공성이 우수한 내산 이슬점 부식강.」

이 개시되어 있다.

일본 공개특허공보 2003-213367호 일본 공개특허공보 평10-110237호

그런데, 황산 이슬점 환경에 있어서 생성되는 황산은, 그 온도에 따라 농도도 변화하여, 예를 들어, 저온 : 40 ℃ 에서는 황산 농도 : 20 질량％ 정도, 중온 : 70 ℃ 에서는 황산 농도 : 50 질량％ 정도, 고온 : 100 ℃ ∼ 140 ℃ 에서는 황산 농도 : 70 ∼ 80 질량％ 가 된다.

이 때문에, 내황산 이슬점 부식강을 실제의 설비에 적용하는 데에 있어서는, 다양한 황산 이슬점 부식 환경에서 높은 내식성을 나타내는 재료가 요구된다.

그러나, 특허문헌 1 의 저합금강을 실제의 설비에 적용한 경우, 내산성, 특히 내염산성에 관해서는, 종래의 내황산 이슬점 부식강보다 우수한 내식성을 나타내지만, 내황산 이슬점 부식성에 대해서는 반드시 만족할 정도의 특성을 얻을 수 없고, 특히 고온에 있어서의 고농도의 황산에 대한 내식성 (내황산 이슬점 부식성) 이 낮다는 문제가 있었다.

또한, 특허문헌 2 의 내황산 이슬점 부식강에서도, S 의 저감이나 Mo 의 첨가에 의해서도, 역시 원하는 내황산 이슬점 부식성이 얻어지지 않는 경우가 있었다.

본 발명은, 상기의 현상황을 감안하여 개발된 것으로서, 우수한 내황산 이슬점 부식성과 우수한 내염산성 및 제조성이 동시에 얻어지고, 게다가 굽힘성이나 내피로성도 우수한 내황산 이슬점 부식강을 제공하는 것을 목적으로 한다.

우선, 발명자들은, 상기의 목적을 달성하기 위하여, 먼저 황산 이슬점 부식 환경에 있어서의 각 첨가 원소의 영향을 조사하고, 그 효과를 상세하게 검토하였다.

구체적으로는, 내황산 이슬점 부식성을 향상시키는 각 첨가 원소가, 내염산성 및 제조성, 나아가 굽힘성이나 내피로성에 미치는 영향과, 내염산성이나 제조성, 굽힘성, 내피로성을 향상시키는 각 첨가 원소가, 내황산 이슬점 부식성에 미치는 영향을 조사하기 위하여, 다양한 성분 조성의 강을 제조하고, 내황산 이슬점 부식성과 내염산성, 제조성을 향상시킴과 함께, 우수한 굽힘성이나 내피로성을 얻고, 또한 유효해지는 첨가 원소의 조합을 검토하였다.

그 결과, 이하와 같은 지견을 얻었다.

1) 내황산 이슬점 부식성과 내염산성, 나아가 제조성을 동시에 향상시키는 관점에서는, Cu, Sb 및 S 에 더하여, Ni, Co 및 W 를 복합 첨가하는 것이 유효하다.

2) Cu, Sb, W 및 S 의 함유량에는 최적의 범위가 존재하고 있고, 이들을 그 범위 내로 제어함으로써, 제조성, 나아가 굽힘성이나 내피로성을 확보하면서, 우수한 내황산 이슬점 부식성 및 내염산성을 얻을 수 있다.

3) 내황산 이슬점 부식성을 향상시키는 Cu 및 Sb 에 대하여, 적당량의 Ni 및 Co 를 함유시킴으로써, 내황산 이슬점 부식성 및 내염산성을 유지하면서, 제조성, 특히 열간 가공성을 대폭 개선할 수 있다. 또한, 동시에 우수한 굽힘성이나 내피로성을 얻을 수도 있다.

본 발명은, 상기의 지견에 기초하여, 더욱 검토를 거듭하여 완성시킨 것이다.

즉, 본 발명의 요지 구성은 다음과 같다.

1. 질량％ 로,

C : 0.050 ∼ 0.150 ％,

Si : 0.10 ∼ 0.80 ％,

Mn : 0.50 ∼ 1.00 ％,

P : 0.050 ％ 이하,

S : 0.0020 ∼ 0.0200 ％,

Cu : 0.20 ∼ 0.50 ％,

Ni : 0.10 ∼ 0.80 ％,

Cr : 0.20 ∼ 1.50 ％,

Sb : 0.050 ∼ 0.300 ％,

Co : 0.002 ∼ 0.020 ％,

W : 0.005 ∼ 0.200 ％,

Ti : 0.005 ∼ 0.050 ％,

Al : 0.001 ∼ 0.050 ％ 및

N : 0.0005 ∼ 0.0050 ％

를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고,

상기 성분 조성에 있어서의 S, Cu, Sb 및 W 의 함유량이 하기 (1) 식, Cu, Ni, Sb 및 Co 의 함유량이 하기 (2) 식의 관계를 각각 만족하는, 내황산 이슬점 부식강.

0.50 ≤ [％Cu]/(10 × [％S] ＋ [％Sb] ＋ [％W]) ≤ 5.00···(1)

0.50 ≤ ([％Ni] ＋ 5 × [％Co])/([％Cu] ＋ [％Sb]) ≤ 2.50···(2)

여기서, [％S], [％Cu], [％Ni], [％Sb], [％Co] 및 [％W] 는 각각, 성분 조성에 있어서의 S, Cu, Ni, Sb, Co 및 W 의 함유량 (질량％) 이다.

2. 상기 성분 조성에 있어서의 C, Ti 및 N 의 함유량이 하기 (3) 식의 관계를 만족하는, 상기 1 에 기재된 내황산 이슬점 부식강.

0.30 ≤ [％Ti]/(0.2 × [％C] ＋ [％N]) ≤ 2.50···(3)

여기서, [％C], [％Ti] 및 [％N] 은 각각, 성분 조성에 있어서의 C, Ti 및 N 의 함유량 (질량％) 이다.

3. 강 조직 전체에서 차지하는 페라이트상의 면적률이 75 ％ 이상, 펄라이트상의 면적률이 25 ％ 미만, 상기 페라이트상과 펄라이트상 이외의 조직의 합계의 면적률이 5 ％ 미만인 강 조직을 가짐과 함께,

최대 비커스 경도가 200 이하이고 또한, 평균 비커스 경도가 80 이상인, 상기 1 또는 2 에 기재된 내황산 이슬점 부식강.

4. 상기 1 ∼ 3 중 어느 하나에 기재된 내황산 이슬점 부식강으로서,

그 내황산 이슬점 부식강의 온도 : 70 ℃, 농도 : 50 질량％ 의 황산 수용액 중에서의 전류 밀도와 전위의 관계를 나타내는 캐소드 분극 곡선에 있어서, 전류 밀도 : 0.1 A/㎠ 일 때의 전위를 Va (V) 라고 했을 때,

상기 Va 가, 상기 내황산 이슬점 부식강의 기준 강의 상기 황산 수용액 중에서의 캐소드 분극 곡선에 있어서의 전류 밀도 : 0.1 A/㎠ 일 때의 전위 Vg (V) 와의 관계에서, 하기 (4) 식을 만족하는, 내황산 이슬점 부식강.

Vg - Va ＞ 0.03···(4)

본 발명에 의하면, 우수한 내황산 이슬점 부식성 및 내염산성, 그리고 우수한 제조성을 가짐과 함께, 굽힘성이나 내피로성도 우수한 내황산 이슬점 부식강이 얻어진다.

그리고, 본 발명의 내황산 이슬점 부식강은, 다양한 황산 이슬점 부식 환경하의 탱크, 플랜트 등의 구성 재료로서 바람직하게 사용할 수 있기 때문에, 고품질 그리고 고생산성 하, 저비용으로, 이러한 탱크, 플랜트 등을 제조하는 것이 가능해진다.

도 1 은 [％Cu]/(10 × [％S] ＋ [％Sb] ＋ [％W]) 의 값과, 강의 황산 침지 시험에 있어서의 부식 속도의 관계를 나타내는 것이다.
도 2 는 ([％Ni] ＋ 5 × [％Co])/([％Cu] ＋ [％Sb]) 의 값과, 제조성의 평가의 관계를 나타내는 것이다.
도 3 은 [％Cu]/(10 × [％S] ＋ [％Sb] ＋ [％W]) 및 ([％Ni] ＋ 5 × [％Co])/([％Cu] ＋ [％Sb]) 의 값에 대하여, 내황산 이슬점 부식성과 제조성의 평가 결과를 플롯한 것이다.
도 4 는 온도 : 70 ℃, 농도 : 50 질량％ 의 황산 수용액 중에 있어서의 캐소드 분극 곡선의 일례를 나타내는 것이다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다. 먼저, 강의 성분 조성을 상기의 범위로 한정한 이유에 대하여 설명한다. 또한, 강의 성분 조성에 있어서의 원소의 함유량의 단위는 모두 「질량％」 이지만, 이하, 특별히 언급이 없는 한 간단히 「％」 로 나타낸다.

C : 0.050 ∼ 0.150 ％

C 는, 강의 강도를 높이는 원소이다. 원하는 강도를 얻기 위해서, C 량은 0.050 ％ 이상으로 한다. 한편, C 량이 0.150 ％ 를 초과하면, 내황산 이슬점 부식성을 열화시킴과 함께, 용접성 및 용접열 영향부의 인성을 열화시킨다. 따라서, C 량은 0.050 ∼ 0.150 ％ 의 범위로 한다. 바람직하게는, 0.060 ∼ 0.100 ％ 의 범위이다.

Si : 0.10 ∼ 0.80 ％

Si 는, 탈산제로서 첨가되는 성분이고, 또한, 강의 강도를 높이는 효과가 있다. 이 때문에, Si 량은 0.10 ％ 이상으로 한다. 그러나, Si 량이 0.80 ％ 를 초과하면, 강의 인성이 열화한다. 따라서, Si 량은 0.10 ∼ 0.80 ％ 의 범위로 한다. 또한, Si 는, 황산 수용액 환경하에서는, 방식 피막을 형성하여 내황산 이슬점 부식성의 향상에 기여한다. 이와 같은 내황산 이슬점 부식성의 향상 효과를 얻기 위해서는, Si 량을 0.25 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

Mn : 0.50 ∼ 1.00 ％

Mn 은, 강의 강도를 높이는 원소이다. 원하는 강도를 얻기 위해서, Mn 량을 0.50 ％ 이상으로 한다. 한편, Mn 량이 1.00 ％ 를 초과하면, 강의 인성 및 용접성을 저하시킨다. 따라서, Mn 량은 0.50 ∼ 1.00 ％ 의 범위로 한다. 또한, 강도의 유지 및 내황산 이슬점 부식성을 열화시키는 개재물의 형성을 억제하는 관점에서는, Mn 량을 0.50 ∼ 0.70 ％ 의 범위로 하는 것이 바람직하다.

P : 0.050 ％ 이하

P 는, 입계에 편석하여, 강의 인성을 저하시키는 유해한 원소이다. 특히, P 량이 0.050 ％ 를 초과하면, 인성이 현저하게 저하한다. 따라서, P 량은 0.050 ％ 이하로 한다.

또한, P 는 가능한 한 저감시키는 것이 바람직하지만, 0.005 ％ 미만으로의 저감은, 제조 비용의 상승을 초래한다. 따라서, P 량의 하한은 0.005 ％ 로 하는 것이 바람직하다.

S : 0.0020 ∼ 0.0200 ％

S 는, Cu 의 존재하에 있어서 Cu₂S 피막의 형성에 기여하고, 강 표면에 있어서의 부식 반응을 억제하여, 내황산 이슬점 부식성을 향상시키는 원소이다. 한편, S 는, 비금속 개재물인 MnS 를 형성하고, 이 MnS 가 국부 부식의 기점이 되어, 내국부 부식성을 저하시키는 유해한 원소이기도 하다. 그래서, 내황산 이슬점 부식성을 확보하는 관점에서, S 량은 0.0020 ％ 이상으로 한다. 한편, 내국부 부식성의 저하를 회피하는 관점에서, S 량은 0.0200 ％ 이하로 한다. 또한, 내황산 이슬점 부식성을 더욱 높이는 관점에서는, S 량은 0.0050 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

Cu : 0.20 ∼ 0.50 ％

Cu 는, 산에 의한 부식 환경에 있어서 내산성을 향상시키는 필수의 원소이다. 여기서, Cu 량이 0.20 ％ 미만에서는, 그 효과가 작다. 한편, Cu 량이 0.50 ％ 를 초과하면, 내산성 향상 효과가 포화함과 함께 제조성, 특히는 열간 가공성의 열화를 초래한다. 따라서, Cu 량은 0.20 ∼ 0.50 ％ 의 범위로 한다.

Ni : 0.10 ∼ 0.80 ％

Ni 는, Cu 나 Sb 의 첨가에 의한 열간 가공성의 열화를 억제하는 원소이다. 그러나, Ni 량이 0.10 ％ 미만에서는, 그 효과가 작다. 한편, Ni 량이 0.80 ％ 를 초과하면, 열간 가공성의 열화를 억제하는 효과가 포화함과 함께, 비용의 상승을 초래한다. 따라서, Ni 량은 0.10 ∼ 0.80 ％ 의 범위로 한다.

Cr : 0.20 ∼ 1.50 ％

Cr 은, 상온 환경에 있어서의 내황산 이슬점 부식성의 향상 효과에는 크게는 기여하지 않기는 하지만, 사용 환경이 120 ℃ 이상의 고온이 되는 경우의 내황산 이슬점 부식성을 향상시키는 원소이다. Cr 량이 0.20 ％ 미만에서는, 이들 효과가 작다. 한편, Cr 량이 1.50 ％ 를 초과하면, 이들 효과가 포화함과 함께, 비용의 상승을 초래한다. 따라서, Cr 량은 0.20 ∼ 1.50 ％ 의 범위로 한다. 바람직하게는, 0.40 ∼ 1.50 ％ 의 범위이다.

Sb : 0.050 ∼ 0.300 ％

Sb 는, Cu 와의 복합 첨가에 의해 Cu 화합물로서 강 표면에 농화하고, 내산성을 향상시키는 원소이다. 그러나, Sb 량이 0.050 ％ 미만에서는, 그 효과는 작다. 한편, Sb 량이 0.300 ％ 를 초과하면, 그 효과가 포화함과 함께, 제조성, 특히 열간 가공성을 열화시킨다. 따라서, Sb 량은 0.050 ∼ 0.300 ％ 의 범위로 한다. 또한, 내황산 이슬점 부식성과 제조성을 양립하는 관점에서는, Sb 량은 0.100 ∼ 0.200 ％ 의 범위로 하는 것이 바람직하다.

Co : 0.002 ∼ 0.020 ％

Co 는, Ni 와 함께, Cu 나 Sb 의 첨가에 의한 열간 가공성의 열화를 억제하는 원소이다. 또한, Co 는, 미량이어도 내황산 이슬점 부식성의 향상에 기여하는 원소이다. 그러나, Co 량이 0.002 ％ 미만에서는, 그 효과가 작다. 한편, Co 량이 0.020 ％ 를 초과하면, 비용의 상승을 초래한다. 따라서, Co 량은, 0.002 ∼ 0.020 ％ 의 범위로 한다. 바람직하게는 0.002 ∼ 0.010 ％ 의 범위이다.

W : 0.005 ∼ 0.200 ％

W 는, 내산성, 특히는 내염산성을 향상시키는 원소이다. 즉, 부식 환경에서 형성되는 WO₄ ^2- 이온이, 염화물 이온 등의 음이온에 대한 배리어 효과를 발휘함과 함께, 불용성의 FeWO₄ 를 형성하여 부식의 진행을 억제한다. 또한, 황산 환경하에 있어서 강판 표면에 형성되는 녹층 (부식 생성물) 은, W 가 존재함으로써 치밀화된다. 또한, W 는, 염화물 이온이 이러한 녹층의 안정화를 저해하는 것을 억제함과 함께, 이러한 녹층을 보수하는 기능이 있다. 이와 같이, W 는, 화학적 및 물리적인 작용에 의해, 산 환경, 특히는 황산에 염산이 더해진 환경하에 있어서의 부식을 억제하여, 내염산성을 크게 향상시킨다. 여기서, W 량이 0.005 ％ 미만이면, 상기의 효과가 충분히는 얻어지지 않는다. 한편, W 량이 0.200 ％ 를 초과하면, 상기의 효과가 포화함과 함께, 비용의 상승을 초래한다. 따라서, W 량은, 0.005 ∼ 0.200 ％ 의 범위로 한다. 바람직하게는 0.020 ∼ 0.100 ％ 의 범위이다.

또한, 내염산성에 대해서는, 내황산 이슬점 부식성과 동일하게, Cu 나 Sb 를 첨가함으로써 그 개선 효과가 얻어진다. 그러나, 황산 환경 중에서는 부식 생성물이 비교적 안정적으로 존재할 수 있는 데에 반하여, 황산에 염산이 더해진 환경하에서는, 염화물 이온의 영향이 크고, 이와 같은 염화물 이온은 부식을 억제하는 부식 생성물을 불안정화시킨다. 이 점, W 는, 상기의 부식 생성물을 안정화하는 작용을 가지고 있고, 이와 같은 황산에 염산이 더해진 환경하에 있어서의 내염산성을 개선하려면, Cu 나 Sb 와 같은 내식성 향상 원소와 함께 W 를 복합 첨가하는 것이 매우 유효하다.

Ti : 0.005 ∼ 0.050 ％

Ti 는, 강의 강도 및 인성 향상을 목적으로 첨가하는 원소이다. 그러나, Ti 량이 0.005 ％ 미만에서는, 원하는 효과가 얻어지지 않는다. 한편, Ti 량이 0.050 ％ 를 초과하면, 강의 강도 및 인성 향상의 효과가 포화한다. 그 때문에, Ti 량은 0.005 ∼ 0.050 ％ 의 범위로 한다.

Al : 0.001 ∼ 0.050 ％

Al 은, 탈산제로서 첨가되는 원소이다. 이와 같은 효과를 얻는 관점에서, Al 량은 0.001 ％ 이상으로 할 필요가 있다. 한편, Al 량이 0.050 ％ 를 초과하면, 강의 인성이 저하한다. 따라서, Al 량은 0.001 ∼ 0.050 ％ 의 범위로 한다. 바람직하게는, 0.010 ∼ 0.050 ％ 의 범위이다.

N : 0.0005 ∼ 0.0050 ％

N 은, 고용 상태에서, 강의 인성을 열화시키는 원소로, 최대한 저감시키는 것이 바람직하지만, N 량이 0.0050 ％ 이하이면 허용할 수 있다. 한편, N 을 완전하게 제거하는 것은 기술적으로 어렵고, 또한, 필요 이상의 저감은, 제조 비용의 상승을 초래한다. 그 때문에, N 량의 하한은 0.0005 ％ 로 한다.

또한, 각 성분이 상기의 범위를 만족하는 것 만으로는 불충분하고, S, Cu, Sb 및 W 의 함유량이 하기 (1) 식, Cu, Ni, Sb 및 Co 의 함유량이 하기 (2) 식의 관계를 각각 만족하는 것이 중요하다.

0.50 ≤ [％Cu]/(10 × [％S] ＋ [％Sb] ＋ [％W]) ≤ 5.00···(1)

0.50 ≤ ([％Ni] ＋ 5 × [％Co])/([％Cu] ＋ [％Sb]) ≤ 2.50···(2)

[실험]

C : 0.050 ∼ 0.150 ％, Si : 0.10 ∼ 0.80 ％, Mn : 0.50 ∼ 1.00 ％, P : 0.050 ％ 이하, Cr : 0.20 ∼ 1.50 ％, Ti : 0.005 ∼ 0.050 ％, Al : 0.001 ∼ 0.050 ％ 및 N : 0.0005 ∼ 0.0050 ％ 를 함유하고, S, Cu, Ni, Sb, Co 및 W 의 함유량을 다양하게 변화시킨 강 (잔부는 Fe 및 불가피적 불순물) 을 전로에서 용제하고, 연속 주조법에 의해 두께 : 200 ㎜ 의 강 슬래브로 하였다. 이 강 슬래브를 냉각 후, 1200 ℃ 로 재가열하여 열간 압연을 실시하여, 판 두께 : 4.5 ㎜ 의 열연 강판으로 하였다.

또한, 열간 압연에서는, 압하율 : 97.75 ％, 마무리 종료 온도 : 850 ℃, 권취 온도 : 560 ℃, 800 ℃ 로부터 650 ℃ 까지의 평균 냉각 속도는 3.0 ∼ 8.0 ℃／s 의 범위 내가 되도록 하였다.

이렇게 해서 얻어진 열연 강판으로부터, 황산 이슬점 부식 환경에 있어서의 각 첨가 원소의 영향을 조사하기 위하여, 폭 20 ㎜ × 길이 30 ㎜ × 두께 3 ㎜ 의 부식 시험편을 자르고, 자른 부식 시험편을 황산 수용액 (온도 : 70 ℃, 농도 : 50 질량％) 중에 6 시간 침지시키는 황산 침지 부식 시험에 제공하여, 부식 감량을 측정하고, 부식 감량으로부터 각 시험편의 부식 속도를 산출하였다.

그리고, 이하의 기준에 의해, 내황산 이슬점 부식성을 평가하였다.

합격 (○) : 280 g/(㎡·hr) 이하

불합격 (×) : 부식 속도가 280 g/(㎡·hr) 초과

또한, 강 슬래브 주조시의 표면 흠집 깊이를, 표면에 착색하는 것에 의해 흠집을 확인하고, 육안 관찰 및 단면을 잘라 관찰함으로써 이하의 기준으로 제조성 (열간 가공성) 을 평가하였다.

합격 (○) : 표면 흠집 깊이가 0.2 ㎜ 미만

불합격 (×) : 표면 흠집 깊이가 0.2 ㎜ 이상

이들 내황산 이슬점 부식성 및 제조성의 평가 결과를, [％Cu]/(10 × [％S] ＋ [％Sb] ＋ [％W]) 및/또는 ([％Ni] ＋ 5 × [％Co])/([％Cu] ＋ [％Sb]) 와의 관계로 도 1 ∼ 3 에 나타낸다.

도 1 에 나타낸 바와 같이, [％Cu]/(10 × [％S] ＋ [％Sb] ＋ [％W]) 를 0.50 ∼ 5.00 의 범위로 제어함으로써, 우수한 내황산 이슬점 부식성의 향상 효과가 얻어지는 것을 알 수 있다. 또한, 도 2 에 나타낸 바와 같이, ([％Ni] ＋ 5 × [％Co])/([％Cu] ＋ [％Sb]) 를 0.50 ∼ 2.50 의 범위로 제어함으로써, 우수한 제조성이 얻어지는 것을 알 수 있다.

그리고, 도 3 에 나타낸 바와 같이, [％Cu]/(10 × [％S] ＋ [％Sb] ＋ [％W]) 를 0.50 ∼ 5.00 의 범위로 하고, 또한 ([％Ni] ＋ 5 × [％Co])/([％Cu] ＋ [％Sb]) 를 0.50 ∼ 2.50 의 범위로 제어함으로써, 우수한 내황산 이슬점 부식성과 제조성을 양립할 수 있는 것을 알 수 있다.

발명자들은, 상기의 실험 결과로부터, 상기 (1) 식과 (2) 식을 동시에 만족시킴으로써 우수한 내황산 이슬점 부식성과 제조성을 양립할 수 있고, 나아가 내염산성, 굽힘성 및 내피로성에 대해서도 충분한 것이 얻어지는 것을 지견하고, 본 발명을 개발하기에 이른 것이다.

0.50 ≤ [％Cu]/(10 × [％S] ＋ [％Sb] ＋ [％W]) ≤ 5.00

상기 서술한 바와 같이, Cu 량에 따라 S, Sb 및 W 를 적정량 첨가하는, 구체적으로는, [％Cu]/(10 × [％S] ＋ [％Sb] ＋ [％W]) 를 0.50 ∼ 5.00 의 범위로 조정함으로써, 제조성, 나아가 내염산성이나 굽힘성, 내피로성을 확보하면서, 내황산 이슬점 부식성의 대폭적인 향상 효과가 얻어진다.

이 때문에, S, Cu, Sb 및 W 의 함유량에 대해서는, 0.50 ≤ [％Cu]/(10 × [％S] ＋ [％Sb] ＋ [％W]) ≤ 5.00 의 관계를 만족시킬 필요가 있다.

또한, [％Cu]/(10 × [％S] ＋ [％Sb] ＋ [％W]) 의 값은, 바람직하게는 3.50 이하, 보다 바람직하게는 3.00 이하, 더욱 바람직하게는 2.50 이하이다.

0.50 ≤ ([％Ni] ＋ 5 × [％Co])/([％Cu] ＋ [％Sb]) ≤ 2.50

또한, 상기 서술한 바와 같이, Cu 량 및 Sb 량에 따라 Ni 및 Co 를 적정량 첨가하는, 구체적으로는, ([％Ni] ＋ 5 × [％Co])/([％Cu] ＋ [％Sb]) 를 0.50 ∼ 2.50 의 범위로 조정함으로써, 내황산 이슬점 부식성이나 내염산성을 유지하면서, 제조성, 특히는 열간 가공성의 대폭적인 개선 효과가 얻어진다.

이 때문에, Cu, Ni, Sb 및 Co 의 함유량에 대해서는, 0.50 ≤ ([％Ni] ＋ 5 × [％Co])/([％Cu] ＋ [％Sb]) ≤ 2.50 의 관계를 만족시킬 필요가 있다.

또한, ([％Ni] ＋ 5 × [％Co])/([％Cu] ＋ [％Sb]) 의 값은, 바람직하게는 0.55 이상, 보다 바람직하게는 0.60 이상이다.

또한, 제조성의 향상의 관점만이면, ([％Ni] ＋ 5 × [％Co])/([％Cu] ＋ [％Sb]) 의 하한만을 규정하면 되지만, Ni 량이 많아지면 내황산 이슬점 부식성에 악영향을 미칠 우려가 있기 때문에, ([％Ni] ＋ 5 × [％Co])/([％Cu] ＋ [％Sb]) 의 상한에 대해서도 여기서는 규정하고 있다.

또한, C, Ti 및 N 의 함유량이 하기 (3) 식의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.

0.30 ≤ [％Ti]/(0.2 × [％C] ＋ [％N]) ≤ 2.50···(3)

0.30 ≤ [％Ti]/(0.2 × [％C] ＋ [％N]) ≤ 2.50

발명자들은, 상기의 성분 조성에 있어서, Ti, C 및 N 량의 관계를 적정하게 제어하는, 구체적으로는, [％Ti]/(0.2 × [％C] ＋ [％N]) 를 0.30 ∼ 2.50 의 범위로 제어함으로써, 내피로성을 대폭 개선할 수 있는 것을 알아냈다.

이 때문에, 상기의 성분 조성에 있어서는, Ti, C 및 N 의 함유량에 대하여 상기 식 (3) 식의 관계를 추가로 만족시키는 것이 바람직하다.

또한, [％Ti]/(0.2 × [％C] ＋ [％N]) 의 값은, 보다 바람직하게는 0.40 이상, 2.00 이하, 보다 바람직하게는 0.50 이상, 1.50 이하, 더욱 바람직하게는 0.50 이상, 1.10 이하이다.

상기 이외의 성분은, Fe 및 불가피적 불순물이다.

또한, 여기서 말하는 불가피적 불순물은, 철강 원료 광석 및 스크랩 등으부터 불가피적으로 혼입하는 원소로서, 의식적으로 첨가하지 않고, 또한 본 발명의 효과에 영향을 미치지 않는 범위 내의 불순물 성분을 가리키는 것이다. 이와 같은 불가피적 불순물로는, 예를 들어, O (산소) 를 들 수 있고, 그 상한은 0.0050 ％ 정도이다.

다음으로, 본 발명의 내황산 이슬점 부식강의 바람직한 강 조직에 대하여, 설명한다.

본 발명의 내황산 이슬점 부식강의 바람직한 강 조직으로는, 강 조직 전체에서 차지하는 페라이트상의 면적률이 75 ％ 이상, 펄라이트상의 면적률이 25 ％ 미만, 상기 페라이트상과 펄라이트상 이외의 잔부 조직의 합계의 면적률이 5 ％ 미만인 강 조직을 들 수 있다.

또한, 이와 같은 조직을 얻기 위해서는, 후술하는 열간 압연 조건을 적정하게 제어하는, 특히, 800 ℃ ∼ 650 ℃ 의 온도역에 있어서의 평균 냉각 속도를 1.0 ℃／s 이상 20.0 ℃／s 이하로 하는 것이 중요하다.

페라이트상의 면적률 : 75 ％ 이상

내황산 이슬점 부식강은, 최종 제품의 형상 등에 따라서는 굽힘 가공을 실시하여 사용되는 경우가 있다. 여기서, 페라이트상의 면적률이 75 ％ 미만이 되면, 굽힘 가공시에 균열이 발생할 우려가 있다. 따라서, 강 조직 전체에서 차지하는 페라이트상의 면적률은 75 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 80 ％ 이상이다. 또한, 페라이트상의 면적률은 100 ％ 여도 된다.

펄라이트상의 면적률 : 25 ％ 미만

내황산 이슬점 부식강은, 최종 제품의 형상 등에 따라서는 굽힘 가공을 실시하여 사용되는 경우가 있다. 여기서, 펄라이트상의 면적률이 25 ％ 이상이 되면, 굽힘 가공시에 균열이 발생할 우려가 있다. 따라서, 강 조직 전체에서 차지하는 펄라이트상의 면적률은 25 ％ 미만으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 20 ％ 이하이다. 또한, 펄라이트상의 면적률은 0 ％ 여도 된다.

상기한 페라이트상과 펄라이트상 이외의 잔부 조직으로는, 베이나이트상 등을 들 수 있고, 베이나이트상이나 마텐자이트상 등이 혼입한 경우에는 굽힘 가공시의 균열이 염려된다. 이 때문에, 페라이트상과 펄라이트상 이외의 잔부 조직의 합계의 면적률은 5 ％ 미만으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 최대 비커스 경도가 200 을 초과하면, 굽힘 가공시에 균열이 발생하기 쉬워짐과 함께, 내피로성도 열화하기 쉬워진다. 단, 평균 비커스 경도가 80 미만이 되면, 소정의 강도를 확보하는 것이 곤란해진다.

이 때문에, 최대 비커스 경도가 200 이하이고 또한, 평균 비커스 경도가 80 이상으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 내황산 이슬점 부식강에서는, 온도 : 70 ℃, 농도 : 50 질량％ 의 황산 수용액 중에서의 전류 밀도와 전위의 관계를 나타내는 캐소드 분극 곡선에 있어서, 전류 밀도 : 0.1 A/㎠ 일 때의 전위를 Va (V) 라고 했을 때, 그 Va 가, 그 내황산 이슬점 부식강의 기준 강의 상기 황산 수용액 중에서의 캐소드 분극 곡선에 있어서의 전류 밀도 : 0.1 A/㎠ 일 때의 전위 Vg (V) 와의 관계에서, 하기 (4) 식을 만족하는 것이 바람직하다.

Vg - Va ＞ 0.03···(4)

즉, 황산 수용액 중의 강의 부식은, 황산 수용액 중의 수소 이온의 환원 반응과 철의 용해 반응으로 진행된다. 도 4 에, 온도 : 70 ℃, 농도 : 50 질량％ 의 황산 수용액 중에 있어서의 수소 이온의 환원 반응의 전류 밀도와 전위의 관계를 나타내는 캐소드 분극 곡선과, 철의 용해 반응의 전류 밀도와 전위의 관계를 나타내는 애노드 분극 곡선의 일례를 나타낸다. 도 4 중, 캐소드 분극 곡선과 애노드 분극 곡선이 교차하는 점이, 실제로 부식이 진행되는 점이 된다.

여기서, 발명자들은, 다양한 강의 캐소드 분극 곡선을 다양한 조건으로 구하고, 캐소드 분극 곡선과 내황산 이슬점 부식성의 관계에 대하여, 더욱 검토를 거듭하였다.

그 결과, 내황산 이슬점 부식성의 향상에는, 캐소드 반응을 억제하는 것이 유효하고, 또한 내황산 이슬점 부식성은, 온도 : 70 ℃, 농도 : 50 질량％ 의 황산 수용액 중에서의 캐소드 분극 곡선에 있어서의 전류 밀도 : 0.1 A/㎠ 일 때의 전위와 밀접하게 관련되어 있는 것을 알아냈다.

그리고, 더욱 검토를 진행시킨 결과, 대상으로 하는 강의 캐소드 분극 곡선에 있어서, 전류 밀도 : 0.1 A/㎠ 일 때의 전위를 Va (V) 라고 했을 때, Va 가, 이른바 일반 강인 기준 강의 온도 : 70 ℃, 농도 : 50 질량％ 의 황산 수용액 중에서의 캐소드 분극 곡선의 전류 밀도 : 0.1 A/㎠ 일 때의 전위인 Vg (V) 와의 관계에서, 상기 (4) 식을 만족하는 것이 바람직하고, 이와 같은 관계를 만족시킴으로써, 내황산 이슬점 부식성이 더욱 높아지는 것을 지견하였다.

이 때문에, Vg - Va ＞ 0.03 의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, Vg - Va ＞ 0.05 이다. 또한, Vg - Va 의 상한에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 통상적으로 0.15 정도이다.

또한, Hg/Hg (SO₄) 참조 전극을 사용하여 전위 계측을 실시하면, Va 및 Vg 는 모두 부 (負) 의 값을 나타내게 되는데, 이 경우에도, Va 를 Vg 보다 상대적으로 작게 하는 것이 중요하다.

또한, 캐소드 분극 곡선에 있어서의 전류 밀도 : 0.1 A/㎠ 의 전위를 선택한 것은, 이것보다 전류 밀도가 작아지면 측정 조건에 따라서는 노이즈 등이 발생하는 경우가 있는 한편, 이것보다 전류 밀도가 커지면, 캐소드 반응 자체가 율속이 되어 전위를 정확하게 측정하는 것이 어려워지는 경우가 있기 때문이다.

또한, 여기서 말하는 기준 강이란, 질량％ 로, C : 0.050 ∼ 0.150 ％, Si : 0.10 ∼ 0.80 ％, Mn : 0.50 ∼ 1.00 ％, P : 0.050 ％ 이하, S : 0.0020 ∼ 0.0200 ％, Al : 0.001 ∼ 0.050 ％ 및 N : 0.0005 ∼ 0.0050 ％ 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 강 (특히는, Cu : 0.02 ％ 미만, Ni : 0.02 ％ 미만, Cr : 0.02 ％ 미만, Sb : 0.010 ％ 미만, Co : 0.002 ％ 미만, W : 0.005 ％ 미만 및 Ti : 0.005 ％ 미만) 이다. 또한, 이와 같은 성분 조성의 강이면, 온도 : 70 ℃, 농도 : 50 질량％ 의 황산 수용액 중에서의 캐소드 분극 곡선은 대략 동일한 것이 된다.

다음으로, 본 발명의 내황산 이슬점 부식강의 바람직한 제조 방법에 대하여 설명한다.

본 발명의 내황산 이슬점 부식강은, 상기의 성분 조성으로 조정한 강 소재를, 박 강판, 후 강판 및 형강 등의 다양한 형상으로 마무리한 것으로, 그 제조 방법으로는, 예를 들어, 전로나 전기로, 진공 탈가스 장치 등의 통상적으로 공지된 방법으로 용제한 후, 연속 주조법 등으로 강 슬래브로 하고, 이 강 슬래브를, 그 후 즉시, 또는 냉각 후, 재가열하여 열간 압연하는 방법을 들 수 있다. 또한, 냉연 강판으로 하는 경우에는, 추가로 산세와 냉간 압연 및 어닐링을 실시하여, 제품으로 한다.

또한, 열간 압연 조건으로는, 요구되는 기계적 특성, 즉 강도 (경도) 나 굽힘성, 내피로성을 확보하는 관점에서, 압하율을 50 ∼ 99 ％, 마무리 종료 온도를 650 ∼ 950 ℃, 권취 온도를 400 ∼ 650 ℃, 800 ℃ 로부터 650 ℃ 까지의 평균 냉각 속도를 1.0 ∼ 20.0 ℃／s 로 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 (4) 식을 만족시키는 관점에서는, 800 ℃ 로부터 650 ℃ 까지의 평균 냉각 속도를 1.0 ∼ 10.0 ℃／s 로 하는 것이 바람직하다.

실시예

표 1 에 나타내는 성분 조성이 되는 강 (잔부는 Fe 및 불가피적 불순물이다) 을 전로로 용제하고, 연속 주조법에 의해 두께 : 200 ㎜ 의 강 슬래브로 하였다. 이 강 슬래브를 냉각 후, 1200 ℃ 로 재가열하여 열간 압연을 실시하여, 판 두께 : 4.5 ㎜ 의 열연 강판으로 하였다.

또한, 열간 압연에서는, 압하율 : 97.75 ％, 마무리 종료 온도 : 850 ℃, 권취 온도 : 560 ℃, 800 ℃ 로부터 650 ℃ 까지의 평균 냉각 속도를 표 2 와 같이 하였다.

이렇게 해서 얻어진 열연 강판에 대하여, 이하에 나타내는 방법으로, 강 조직에 있어서의 각 상의 면적률 및 비커스 경도의 측정, 그리고 내황산 이슬점 부식성, 내염산성, 제조성, 굽힘성 및 내피로성의 평가를 실시하였다. 이들의 결과를 표 2 에 나타낸다.

· 강 조직에 있어서의 각 상의 면적률의 측정

3 ％ 나이탈 시약 (3 ％ 질산 ＋ 에탄올) 을 사용하여, 열연 강판의 압연 방향에 평행한 수직 단면 (판 두께 1/4 의 깊이 위치) 을 부식시키고, 당해 부를 배율 : 100 배의 광학 현미경에 의해 관찰·촬영하고, 촬영한 조직 사진을 사용하여, 페라이트 및 펄라이트의 면적률을 구하였다. 여기서, 페라이트 및 펄라이트의 면적률은, 각각 5 시야의 관찰을 실시하고, 포인트 카운트법 (ASTM E562-83 (1988) 에 준거) 을 사용하여 측정하였다. 또한, 상기한 페라이트 및 펄라이트 이외의 잔부 조직의 면적률은, 100 ％ 로부터 페라이트 및 펄라이트의 합계의 면적률을 뺌으로써 구할 수 있다.

· 비커스 경도의 측정

비커스 경도는, JIS Z 2244 에 준거하여, 하중 : 9.8 N 의 조건으로, 상기와 같이 하여 얻어진 열연 강판의 표층 (표면으로부터 0.5 ㎜ 의 위치) 에 있어서의 임의의 20 점에 대하여 측정을 실시하고, 이들의 평균치 및 최대치를 구하였다.

· 내황산 이슬점 부식성

상기와 같이 하여 얻은 열연 강판으로부터, 폭 20 ㎜ × 길이 30 ㎜ × 두께 3 ㎜ 의 부식 시험편을 자르고, 자른 부식 시험편을 황산 수용액 (온도 : 70 ℃, 농도 : 50 질량％) 중에 6 시간 침지시키는 황산 침지 부식 시험에 제공하여, 부식 감량을 측정하고, 부식 감량으로부터 각 시험편의 부식 속도를 산출하였다.

그리고, 이하의 기준에 의해, 중온에서의 내황산 이슬점 부식성을 평가하였다.

합격, 특히 우수함 (◎) : 부식 속도가 250 g/(㎡·hr) 미만

합격 (○) : 부식 속도가 250 g/(㎡·hr) 이상 280 g/(㎡·hr) 이하

불합격 (×) : 부식 속도가 280 g/(㎡·hr) 초과

또한, 별도로, 상기와 같이 하여 얻은 열연 강판으로부터, 폭 20 ㎜ × 길이 30 ㎜ × 두께 3 ㎜ 의 부식 시험편을 자르고, 자른 부식 시험편을 황산 수용액 (온도 : 140 ℃, 농도 : 80 질량％) 중에 3 시간 침지시키는 황산 침지 부식 시험에 제공하여, 부식 감량을 측정하고, 부식 감량으로부터 각 시험편의 부식 속도를 산출하였다.

그리고, 이하의 기준에 의해, 고온에서의 내황산 이슬점 부식성을 평가하였다.

합격, 특히 우수함 (◎) : 부식 속도가 92 g/(㎡·hr) 미만

합격 (○) : 부식 속도가 92 g/(㎡·hr) 이상 97 g/(㎡·hr) 이하

불합격 (×) : 부식 속도가 97 g/(㎡·hr) 초과

· 내염산성

상기와 같이 하여 얻은 열연 강판으로부터, 폭 20 ㎜ × 길이 30 ㎜ × 두께 3 ㎜ 의 부식 시험편을 자르고, 자른 부식 시험편을 염산 수용액 (온도 : 80 ℃, 농도 : 5 질량％) 중에 6 시간 침지시켜, 부식 감량을 측정하고, 부식 감량으로부터 각 시험편의 부식 속도를 산출하였다.

그리고, 이하의 기준에 의해, 내염산성을 평가하였다.

합격 (○) : 부식 속도가 50 g/(㎡·hr) 이하

불합격 (×) : 부식 속도가 50 g/(㎡·hr) 초과

· 제조성

제조성은, 강 슬래브 주조시의 표면 흠집 깊이를, 표면에 착색하는 것에 의해 흠집을 확인하고, 육안 관찰 및 단면을 잘라 관찰함으로써 이하의 기준으로 평가하였다.

합격, 특히 우수함 (◎) : 표면 흠집의 관찰 없음

합격 (○) : 표면 흠집 깊이가 0.2 ㎜ 미만

불합격 (×) : 표면 흠집 깊이가 0.2 ㎜ 이상

· 굽힘성

상기와 같이 하여 얻은 열연 강판으로부터, 폭 50 ㎜ × 길이 100 ㎜ × 두께 3.2 ㎜ 의 시험편을 자르고, 자른 시험편에, 동일한 판 두께의 판을 내측으로 3 장 끼워 180°굽힘의 가공 (3T 굽힘) 을 실시하여, 굽힘부의 상황을 육안으로 관찰하고, 이하의 기준으로 굽힘성을 평가하였다.

합격 (○) : 균열 없음

불합격 (×) : 균열 있음

· 내피로성

내피로성은, 길이 방향이 강판의 압연 방향과 수직이 되도록 샘플을 채취하고, JIS Z 2275 (1978년) 에 준거하여, 평면 굽힘 피로 시험을 양진동 (응력비 : -1), 주파수 : 10 ㎐ 의 조건으로 실시하였다.

양진동 평면 굽힘 피로 시험에 있어서, 100 만 사이클까지 파단이 확인되지 않은 응력을 측정하고, 이 응력을 피로 강도로 하여, 이하의 기준으로 내피로성을 평가하였다.

합격, 특히 우수함 (◎) : 피로 강도가 200 ㎫ 이상

합격 (○) : 피로 강도가 150 ㎫ 이상 200 ㎫ 미만

불합격 (×) : 피로 강도가 150 ㎫ 미만

또한, 상기와 같이 하여 얻은 열연 강판으로부터 10 ㎜ × 10 ㎜ 의 사이즈의 시험재를 자르고, 자른 시험편의 단면 및 이면을 보호 피복으로 덮어, 보호하였다. 이 시험재를 황산 수용액 (온도 : 70 ℃, 농도 : 50 질량％) 중에 10 분간 침지시키고, 그 후, 1 ㎷/sec 의 속도로 0.4 V 정도까지 캐소드측에 전위를 소인하고, 캐소드 분극 곡선을 채취하였다. 얻어진 캐소드 분극 곡선을 사용하여, 전류 밀도 : 0.1 A/㎠ 일 때의 전위 Va (V) 를 작도에 의해 구하고, 기준 강인 No.18 의 캐소드 분극 곡선에 있어서의 전류 밀도 : 0.1 A/㎠ 일 때의 전위 Vg (V) 와의 전위 차를 구하였다. 또한, 전위 계측에 있어서는, Hg/Hg (SO₄) 참조 전극을 사용하였다. 결과를 표 2 에 병기한다.

표 2 로부터, 발명예에서는 모두, 내황산 이슬점 부식성, 제조성, 굽힘성 및 내피로성이 우수한 것을 알 수 있다.

한편, 비교예에서는 모두, 내황산 이슬점 부식성, 제조성, 굽힘성 및 내피로성 중 적어도 1 개가, 원하는 특성을 만족할 수 없었다.

Claims

질량％ 로,
C : 0.050 ∼ 0.150 ％,
Si : 0.10 ∼ 0.80 ％,
Mn : 0.50 ∼ 1.00 ％,
P : 0.050 ％ 이하,
S : 0.0020 ∼ 0.0200 ％,
Cu : 0.20 ∼ 0.50 ％,
Ni : 0.10 ∼ 0.80 ％,
Cr : 0.20 ∼ 1.50 ％,
Sb : 0.050 ∼ 0.300 ％,
Co : 0.002 ∼ 0.020 ％,
W : 0.005 ∼ 0.200 ％,
Ti : 0.005 ∼ 0.050 ％,
Al : 0.001 ∼ 0.050 ％ 및
N : 0.0005 ∼ 0.0050 ％
를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고,
상기 성분 조성에 있어서의 S, Cu, Sb 및 W 의 함유량이 하기 (1) 식, Cu, Ni, Sb 및 Co 의 함유량이 하기 (2) 식의 관계를 각각 만족하는, 내황산 이슬점 부식강.
0.50 ≤ [％Cu]/(10 × [％S] ＋ [％Sb] ＋ [％W]) ≤ 5.00···(1)
0.50 ≤ ([％Ni] ＋ 5 × [％Co])/([％Cu] ＋ [％Sb]) ≤ 2.50···(2)
여기서, [％S], [％Cu], [％Ni], [％Sb], [％Co] 및 [％W] 는 각각, 성분 조성에 있어서의 S, Cu, Ni, Sb, Co 및 W 의 함유량 (질량％) 이다.
제 1 항에 있어서,
상기 성분 조성에 있어서의 C, Ti 및 N 의 함유량이 하기 (3) 식의 관계를 만족하는, 내황산 이슬점 부식강.
0.30 ≤ [％Ti]/(0.2 × [％C] ＋ [％N]) ≤ 2.50···(3)
여기서, [％C], [％Ti] 및 [％N] 은 각각, 성분 조성에 있어서의 C, Ti 및 N 의 함유량 (질량％) 이다.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
강 조직 전체에서 차지하는 페라이트상의 면적률이 75 ％ 이상, 펄라이트상의 면적률이 25 ％ 미만, 상기 페라이트상과 펄라이트상 이외의 조직의 합계의 면적률이 5 ％ 미만인 강 조직을 가짐과 함께,
최대 비커스 경도가 200 이하이고 또한, 평균 비커스 경도가 80 이상인, 내황산 이슬점 부식강.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 내황산 이슬점 부식강으로서,
그 내황산 이슬점 부식강의 온도 : 70 ℃, 농도 : 50 질량％ 의 황산 수용액 중에서의 전류 밀도와 전위의 관계를 나타내는 캐소드 분극 곡선에 있어서, 전류 밀도 : 0.1 A/㎠ 일 때의 전위를 Va (V) 라고 했을 때,
상기 Va 가, 상기 내황산 이슬점 부식강의 기준 강의 상기 황산 수용액 중에서의 캐소드 분극 곡선에 있어서의 전류 밀도 : 0.1 A/㎠ 일 때의 전위 Vg (V) 와의 관계에서, 하기 (4) 식을 만족하는, 내황산 이슬점 부식강.
Vg - Va ＞ 0.03···(4)