TWI222465B

TWI222465B - Steel plate for paint use and manufacturing method thereof

Info

Publication number: TWI222465B
Application number: TW088116542A
Authority: TW
Inventors: Toshiaki Kan; Shigeo Okano; Satoru Takeshita; Masahiko Sakai
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1998-09-30
Filing date: 1999-09-27
Publication date: 2004-10-21
Also published as: MY134932A; US20020011286A1; CN1250819A; US7037388B2; KR20000022910A; CN1087359C; US20030136483A1; JP3524790B2; KR100334679B1; JP2000169939A

Description

1222465 A7 B7 五、發明說明（1 ) (發明之技術領域） (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 本發明係有關一種包括橋樑或鐵塔等進行重塗塗裝之平常不易維持管理之鋼結構物所用的鋼材，特別是有關一種適用於臨近海岸或者爲了防止凍結而在道路上散佈鹽化物之寒冷地區之鹽害環境的塗飾用鋼材及其製造方法的技術領域。 (習知技術）

在鋼中適量添加C r、C u、N i 、P等化學成分的耐氣候性鋼材，在J I S中有焊接結構用耐氣候性熱鍛軋製鋼材（S M A : J I S G 3 1 1 4 )與高耐氣候性軋製鋼材（SMA:JIS G 3125)二種，且在後述的專利公報中也揭示耐氣候性鋼材。耐氣候性鋼係藉由在鋼材表面所生成之緻密穩定鏽層阻擋腐蝕之進行的鋼材，在內陸地區等已有實際使用。 (發明.欲解決的問題）經濟部智慧財產局員工消費合作社印製但是，耐氣候鋼大約需要長達約1 0年以上的長時間才能生成安定的鏽層，在實際應用中，初期有腐蝕及腐蝕所爲生之紅鏽流出等問題。在氣候溫暖濕潤的曰本這種傾向尤爲強烈。在未塗裝之情況下使用耐氣候鋼時’通常爲了防止由於鏽穩定化前之鏽水污染周圍結構而進行鏽穩定化處理。但是，這種方法僅防止鏽水，與爲塗裝使用相同，在多鹽分之環境中緻密之鏽層之生成受阻’無法得到預本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） -4 - 1222465 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（2 ) 期的效果。以前也曾提案解決耐氣候鋼所具有的上述問題。例如特公昭5 3〜2 2 5 3 0號公報、特公昭5 6〜 3 3 9 9 1號公報、特公昭5 8〜3 9 9 1 5號公報、特公昭5 8〜1 7 8 3 3號公報、特開平0 2〜 1 3 348 0號公報、特公平06〜2 1 27 3號公報等提案藉由在耐氣候鋼的表面塗覆樹脂防止由外部環境之鹽分侵入，促進生成穩定鏽的方法。例如，在特開平〇 2〜 1 3 3 4 8 0號公報中揭示鱗片狀結晶結構的F e 3〇4、磷酸、丁縮醛樹脂及其剩餘部分爲溶劑之促進生成穩定鏽的表面處理液；在特公平0 6〜2 1 2 7 3號公報中揭示塗佈P、Cu、Cr 、Ni 、S i及Mo的化合物中之一種以上、F e2〇3 + F e3〇4、磷酸、雙酚系環氧樹脂及其剩餘部分爲溶劑與塗料助劑之塗裝液之鏽穩定化表面處理的方法。但是，這些方法皆非改善耐氣候性鋼材，且對於促進生成穩定鏽有問題。即，樹脂塗裝通常有微小的缺· 陷，在.其缺陷處無法得到塗膜的效果。而且，在塗膜缺陷部之腐蝕造成塗膜〜基體界面之間隙腐蝕，在穩定鏽層生成之前造成塗膜之剝離、脫落。因此，在不能避免鹽分之環境中，耐氣候性鋼的使用受到限制，成爲大問題。另外，在橋樑領域中當然縮減重塗之維護管理費用’ 及減輕建設費用也爲重要課題。即，少數主樑、合理化構架、降低現場焊接加工工期、減輕維護管理等。因此，需要增加鋼材的厚度、筒強度化，能省略爲防止焊接加工@ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -5 - (請先閱讀背面之注意事項裝--- 寫本頁) -i n 1- -ΒϋΗ-Β··— 一. i ϋ- ·_·-·1 HI n 11 n MB-1 i

1222465 A7 B7 五、發明說明（3 ) 之低溫龜裂所需之預熱，可大熱量焊接的鋼材。本發明是爲解決上述問題而提出的，其目的係提供一種在不可避免鹽之環境使用之兼具塗飾用鋼材之塗膜的耐久性及良好焊接性之塗飾用鋼材及其製造方法。 (解決問題之手段）其主要技術內容爲含有按質量％爲（：：〇 · 1 2%以下、Si : 1 · 〇%以下、Μη : 2 · 5%以下、P : 〇· 05%以下、S :〇·〇2%以下、Cr :〇· 05 %以下、Cu:〇.〇5〜3.0%、Ni :〇·〇5〜 6 ·〇％、Ti :〇· 025 〜〇 · 15%，且 Cu + 1^1爲〇.50%以上、？"爲〇.23%以下之塗膜耐久性優異的塗飾用鋼材。在上述成分中更進一步含有按質量％爲3: 〇·0〇5〜〇·〇〇30%、Αΐ:〇·〇5〜〇·&〇％、 Ca :〇·〇〇〇ΐ 〜〇.〇5%、Ce: 〇·〇-〇〇1〜〇 · 〇5%、La : 〇 ·〇〇〇1〜〇· 05%、Nb : 〇 · 〇〇2 〜〇 · 〇5%、V : 〇·〇1〜〇·1〇%、Ζι·:〇·〇〇2〜〇·〇5% 、Mo : 〇 · 〇5〜〇 · 5%中之至少一種以上之塗膜耐久性優異的塗飾用鋼材。含有上述成分的塗飾用鋼材中，T i /C爲超過4的鋼在加熱溫度（丁）爲850〜1 2〇〇。(：，且在9 5〇 C以下的軋製結束溫度進行軋製，空氣冷卻或以1 °C /秒本紐尺度_巾關家標準（CNS)A4規仏1: 297公釐了 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) _裝

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -6- 1222465 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（4 ) 以上的冷卻速度水冷，或者軋製後由A r 3〜9 5 0。(：的溫度直接淬火，或者由A c 3〜9 5 0°c的溫度進行再加熱淬火、回火處理之塗膜耐久性優異之塗飾用鋼材的製造方法〇含有上述成分之塗飾用鋼材內，T i/C爲4以下的鋼係以加熱溫度（丁）爲850STS (1200 — 5〇 •XT i/C + 1 〇〇xN i2) °C以下之軋製結束溫度進行軋製’空氣冷卻或以1 °c /秒以上的冷卻速度水冷，或軋製後由（Ar3+5〇xTi/C + l〇〇xN i.2) °C 以下的溫度直接淬火，或由（A C3+5 0 XT i/C + 1 0 0 x N i 2 ) °C以下之溫度進行再加熱淬火、回火處理之塗膜耐久性優異之塗飾用鋼材的製造方法。其中PCM、 A r 3、A c 3係如下述。 Pcm=C + S i/30+Mn/20 + Cu/20 + N i/60 + C r/2〇+Mo/l 5+V/l 〇 + 5B ^r3=91〇一 310C-8〇Mn — 2〇Cu — 15C.r—55Ni—8〇Mo+〇· 35 (t—8)，式中t爲板厚。 Ac3=9 0 8 — 223 . 7 C + 4 3 8 . 5P + 3〇· 49 S i + 37 · 92V - 34 · 43Mn -23N1+2 (100C-54+6Ni)，但是2( 100C — 54 + 6Ni)只在正値時適用。如吾人所知，當鋼表面生成緻密之穩定鏽層時，由於物理或電化學作用使得環境中的水份、氧或氯離子等之促 (請先閱讀背面之注意事項_寫本頁) _裝一^^寫士 ·111111.

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1222465 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（5 ) 進腐蝕物不易到達基材之鋼中，因此延緩鋼的腐蝕反應，並且在未特別進行防蝕處理下，可將腐蝕速度降低至可忽略的程度。耐氣候性鋼係積極地利用這種緻密鏽之自行防腐蝕作用的鋼。具體地說，添加微量之促進生成鏽緻密化之C r、 C u、N 1 、P元素能得到耐氣候性鋼。即，所謂耐氣候性鋼係指以裸材使用可具有該作用效果的鋼種。但是，如本發明所要解決的問題所述，耐氣候性所具有之穩定鏽生成的促進作用係在無法避免鹽分之鹽害環境下，不能充分發揮其效果。因此，考量各種在未生成穩定鏽的期間，爲了避免鹽分到達鋼，而在鋼表面塗佈薄樹脂塗膜的對策，但是由於有如前所述之塗膜缺陷的問題，實際上目前仍無有效的對策。本發明人等精心檢討塗膜缺陷部之腐蝕機構，結果發現鋼成分中所含之C r爲腐蝕的因素。換言之，在塗膜缺陷中鋼開始腐蝕反應時，隨著鐵原子微量溶解的C r離子-再加上.C 1離子的作用造成缺陷內pH値降低的原因，由於促進缺陷內之凝聚水的酸性化，造成引發在塗膜一基材界面的間隙腐蝕作用。因此’藉由從上述的腐蝕機構推斷，在考慮爲提高鹽腐蝕區域之樹脂塗裝耐氣候性鋼之耐久性的成分設計時，得知下述三點是重要的。 (1 ) C r添加量盡可能低，以減少塗膜缺陷部之腐蝕促進因素。裝---- (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 1: ^^ 11111 — 1 —

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 8- 1222465 A7 ____B7_ 五、發明說明（6 ) (2 )探求添加代替添加C r之促進穩定鏽生成的元素。有樹脂塗膜時，在塗膜完好部份因塗膜的遮蔽效果使鹽分不易到達鋼表面，且即使在塗膜缺陷部，若缺陷（傷痕）寬度非常小時，塗膜的厚度成爲物理屏障，使鹽分不易到達基體。因此，抑制塗膜缺陷內部之p Η値顯著地降低，若能控制成分元素時，即使在鹽害環境下也能提供壽命長的塗裝鋼材。 ’ (3 )探求添加具有緩衝塗膜缺陷內之ρ Η値降低之作用的元素。即，藉由微量溶解，添加具有提.高鹼側之 Ρ Η的元素。若滿足這樣的條件，在塗膜缺陷的下，鋼能形成穩定鏽’但對於覆蓋表面之被覆材，可從經濟性、加工性、簡便程度等推薦以最普通的有機樹脂進行塗裝者。聚酯系、環氧系、聚氨酯系等能覆蓋鋼表面的物質時，所有樹脂都可塗裝，但按發明人等的實驗得知具有撓性（柔軟性）、-衝擊強度大、與金屬之粘接性優異之丁醛樹脂爲最優異的樹脂。藉由使塗飾用鋼材兼具焊接性和低溫靭性，形成厚且高強度化’能達成少數主樑化、合理化，減少橋樑建設費 .用。因此，爲了確保鋼材的焊接性，而規定c含量和焊縫裂紋敏感性指數P。μ，爲了確保母材性控制τ i C的析出，即規定配合T i / C之加熱、軋製、熱處理條件，爲了厚且高強度化，而添加B、Nb、V、Z r 、Mo ，並

V l 背，之注意頁 I 訂

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -9- 1222465 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（7 ) 且爲了能確保焊接熱影響部之靭性及大熱量焊接，而規定 C與T 1含量的上限，並有效地運用B。本發明係從上述的觀點所導引出來的，以下係說明各添加成分之作用效果及限定添加範圍的理由。 (發明之實施形態）首先，說明耐氣候性鋼之必須元素之C u、N i 、 Τι。 C u在電化學方面比鐵更貴重的元素，具有使生成鏽之緻密化，促進生成穩定鏽之作用的必須元素。這種作用在添加0 · 0 5 %以上能發揮作用，但即使添加超過 3 · 0 %，也無法得到更好的效果，還可能引起熱鍛軋製時之基材脆化。因此，Cu含量範圍爲〇 · 〇5〜3 ·〇 %。 N i係具有與C u相同提高耐腐蝕性作用的元素，爲了得到該效果，需要添加0 · 0 5 %以上。N i還具有抑_ 制在添加C u時可能產生之熱鍛脆性的效果。但是，即使添加超過6 0 %的N i ，其提高耐腐鈾性作用也會達到飽和。因此，N i含量範圍爲0 · 05〜6 . 0%。本發明中規定Cu+Ni的合計量爲〇 . 5 0%以上。本發明人等將C u + N i添加量與耐氣候性的關係如圖 8表示。供試材料係依據本發明之申請專利範圍第1項的材料，實驗方法係如圖7所示的複合循環試驗。評價係以塗膜缺陷部之膨脹寬度進行評價。圖中之耐氣候性指數係 (請先閱讀背面之注意事項S寫本頁) _裝訂---------

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公漦） -10- 1222465 A7 _ B7 五、發明說明（8 ) 以1 -平均膨脹寬度（m m )表示，且指數越大耐氣候性越優異。從圖中得知，隨著C u + N i之合計量增加，耐氣候性也提高，C u + N i的合計量爲〇 · 5 0 %以上，其效果高。由上述（2 )的考量，T 1是本發明所選擇之代替 c Γ之必須添加的元素，與c r 、c u、N i相同，具有使生成鏽緻密化，有助於促進穩定鏽層之生成的作用，同時也具有非常優異的耐腐蝕性。另外，也具有鋼之淸淨化的優點。這樣的效果在0 · 0 2 5 %以上顯著地提高。但是即使添加超過0 . 1 5 %，其效果達到飽和，使焊接熱影響部分的靭性惡化。因此，T i含量的範圍爲 1: 閱讀~ 背·、面之注意事 t 0.025 5 %。訂

圖9係表示本發明人等之T i添加量與耐氣候的關係。供試材料係依據本發明的之申請專利範圍第1項之材料，實驗方法及評價係與上述段落之內容相同。由圖中得知隨著T· i添加量增加，耐氣候性也提高，添加0 · 0 5 % 以上時，其效果極高。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製其次說明P、C I· 、C、S i 、Μ η。P和c r是以往裸使用爲主之耐氣候鋼的有效元素，但會使焊接性明顯劣化的元素，因此在現場焊接鋼材情況多、特別是作橋樑等的結構用之本發明鋼中之P及C r的含量上限爲〇.0 5 %。另外，C I·如上所述，在塗膜缺陷部造成 p Η降低的原因，藉由促進在缺陷內之凝集水分的酸化性引發在塗膜-基體界面之間隙腐蝕的作用，所以C r的添 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1222465 A7 B7 五、發明說明（9 ) 加以不超過0 · 0 5 %爲理想。 C係確保鋼強度的必須兀素，但含量增加時，會使焊接性及耐腐蝕性劣化。因此，C含量爲〇 · 1 2 %以下。爲了確保充分的焊接性及耐腐蝕性，C含量爲〇 . 1 〇 % 以下較理想。更進一步爲了重視焊接性，本發明將P c M限定爲0 . 23%以下。 S 1爲強化固熔性元素，同時促進穩定鏽之生成，也具有提高耐腐蝕性的效果。但是大量添加造成降低焊接性的原因。因此，S i含量爲1 · 〇%以下。 Μ η可作爲代替C’之確保強度的元素，但是鋼中含有多量時、可能導致降低加工性或靭性及由於促進生成 Μ n S而造成耐腐蝕性劣化。因此，Μ η含量爲2 · 5 % 以下。 S與Μη或F e鍵結形成Mn S或F e S，這些形成腐蝕的起點，因此S含量爲〇 · 〇 2 %以下。從上述（2 )之考量，A 1與T i同樣爲本發明中所· 選擇之代替添加C r之添加元素，與C r 、Cu、N i相同，具有使生成鏽緻密化，有助於促進穩定鏽層之生成的作用。在添加0 · 0 5 %以上可得到這種效果，藉由與 T i共同添加，其效果會增加。但是即使添加超過〇· 5 0 %的過剩量，不僅其效果有飽和的傾向，而且會使母材靭性劣化。因此，A 1含量爲〇 · 〇 5〜0 . 5 % 的範圍。從上述（3)的考量，Ca、Ce、La係本發明所本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

-12- 1222465 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _B7 ___五、發明說明（10) 選擇之具有緩衝塗膜缺陷內之P Η値降低作用的元素。這些元素在塗膜下進行腐蝕過程中，隨著鐵之腐蝕反應之微量溶解呈現鹼性（陽極溶解前端部的溶液Ρ Η緩衝效果）的元素，具有抑制塗膜缺陷部之間隙腐蝕的作用。這些元素在添加0 ·, 0 0 0 1 %以上能發揮上述效果，但即使添加過量，其效果也達到飽和。因此分別含量爲〇.0〇〇1〜0 · 0 5%的範圍。其次說明限定Β的理由。Β有助於提高鋼之淬火性及提高強度，同時使焊接接頭熱影響部之組織微細肥粒鐵化，且有補充T i C析出脆化的作用，因此，非常有利於提高本發明鋼之大量熱焊接熱影響部之靭性的元素。爲了得到這種效果，必須添加0 · 0 0 0 5 %以上，但是即使添加超過0 · 0 0 3 0 %也得不到更好的效果，反而使焊接性降低。因此，B含量的範圍爲0 · 0 〇〇 5〜〇.〇〇3〇％。接著說明限定Μ 〇、N b、Z r、V的理由。這些元. 素被添.加於板厚5 0 mm以上之厚材料及強度水平爲 5 9 0 N / m m 2等級之高強度鋼中，幾乎不影響耐腐蝕性〇 Μ 〇與B相同，係有助於提高鋼強度的元素，爲了得到該效果’必須添加0 · 0 5 %以上。但是，即便添加超過0 · 5 %也得不到更好的效果，反到降低焊接性。因此，Μο含量的範圍爲〇·〇5〜0·5%。 Nb、Z r係生成其碳氮化合物，提高強度的元素。 1: 閱讀- 背、 © 之注意事項

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本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -13- 1222465 A7 B7 五、發明說明（11) 添加0 . 0 0 2 %以上時能夠發揮這種作用，但是即使添加超過0 · 〇 5 %，也得不到更好的效果，反到降低靭性。因此，Nb、Zr的含量範圍分別爲〇 · 〇〇2〜〇· 0 5 %。 V與N b、Z r相同係有助於提高鋼強度的元素，爲了得到其效果，添加〇 · 〇 1 %以上是必要的。但是即使添加超過0 · 1 %，也得不到更好的效果，反而使靭性降低。因此，V含有量的範圍爲〇 · 〇1〜〇 · 1〇%。其次’說明限定製造條件的理由。本發明係爲了確保塗裝耐腐蝕性，而大量活用T i爲特徵。但是，T i係以 T i C形式析出，使母材靭性大幅度地劣化。因此，在製造鋼材中如何抑制因T i C之靭性劣化成爲重點。因此考慮2個重點：①在軋製加熱時，淬火加熱時，使丁 i不產生固熔，②使固熔後之T i無害化，並將T i /C區分爲 4以上及4以下，檢討有關製造條件之種種。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

另外，在此沒有必要檢討在軋製時之加熱前及淬火時-之加熱.前所析出之T 1 C的靭性劣化，係因這種情況之 T i C大，而對靭性沒有影響的緣故。即，軋製時之加熱前所存在的T i C係在鑄造後之空氣冷卻中所生成，又在淬火時之加熱前所存在的.T i C係在軋製後空氣冷卻時所生成的。在鑄造後之空氣冷卻係由於板坯厚度大，冷卻速度非常慢，析出的T i C成長、變大。另外，由於淬火材料之軋製在軋製時沒有製作材質，故在高溫軋製結束後進行空氣冷卻，故T i C成長、變大。這樣成長後之τ i C -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1222465

A7 ___B7 ___五、發明說明（12 ) 即使存在也不會影響靭性，故可忽略。 1 . T 1 / C爲4以下，且不進行淬火回火處理的情況關於加熱溫度的影響，首先，考察不使T i固熔化之加熱溫度的條件。供試鋼的化學成分係使以0 . 0 5 % C —〇· 5 5 % C u

0 . 5 0 % N 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製基礎使T i /C產生各種變化，從軋製條件盡可能使固熔後之T 1無害化的觀點（進行軋製直到r的低溫區域爲止，高溫區域之軋製所產生的變形使T i C析出，在其後之軋製中形成粗大化，由於損害與基體的整合性，因此能控制靭性劣化）來看，以A r 3附近的7 6 0 °C作爲乳製結束溫度（F R T )之抑制乳製，使加熱溫度進行各種變化，製造板厚2 5 m m的鋼板並考察其靭性。此處軋製後的冷卻爲空氣冷卻。其結果列於圖1。圖1係表示影響靭性之加熱溫度與T i / C的關係圖，如圖得知，若加熱溫度（T )爲1 2 0 0 — 5 Ο X - T 1 /. C以下（圖中斜線以下）時，可以滿足目標之v E 〇 ^ 1 0 0 J 。另外，加熱溫度降低時，變形阻力就變大並不容易軋製。因此，考慮到軋製時之生產效率，加熱溫度的下限爲8 5 0 °C。其次，就軋製結束的溫度考察對於使固熔的T l無害化的乳製結束的條件。供試鋼的化學成分以0 · 0 5 % C —〇.55%Cu —〇.〇5%Τι爲基礎使Ti/C產生各種變化。N 1爲提高_性的元素，本發明之塗飾用鋼本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -15 請：先閱讀- 背，，面之注意事項

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1222465 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ___B7 ___五、發明說明（13 ) 材爲了提高塗裝耐腐鈾性而積極地活用N 1 。因此，需要考慮到影響靭性之N i量的影響，檢討N 1量爲〇 . 5 % 與1 · 0 %。根據上述的考察結果，加熱溫度盡可能低較理想，通常用於連續式加熱爐時之下限溫度爲1 0 5 0 t 。如此，使軋製結束溫度產生各種變化，製造板厚2 5 m m之鋼板並考察其靭性。軋製後的冷卻爲空氣冷卻。其結果示於圖2、圖3。圖2，圖3係表示Νι量爲1 . 〇%與〇 . 5%時之影嚮靭性之軋製結束溫度（F R T )與A r 3之差.，與 T i/C的關係圖。由圖可知，若FRT爲A r3+5〇x T 1 / C + 1 〇〇〔 N i〕2以下（圖中之斜線以下）時，可滿足目標之v E。2 1 0 0 J。特別是爲了得到高靭性， F R T以7〇〇〜8〇〇°C較理想。 2 ·在T i / C爲4以下進行淬火回火處理的情況對於淬火回火溫度的影響考察了爲不使T i固熔之淬火溫度的條件。供試鋼的化學成分以在0 . 0 5 % C - - 〇· 5. 5%Cu — 0 · 5〇％Ni —〇· 〇5%Ti 中添加1 0 p pm之B的鋼爲基礎，使T i /C產生各種變化。並且，與上述同樣以Ni量爲〇·5%和1·0%進行檢討。軋製時之加熱溫度係適於普通焊接結構用鋼材的 1 1 0 0 °C，軋製結束溫度（F R T )爲8 5 0 °C，製造板厚2 5 m m的鋼板。軋製後的冷卻爲空氣冷卻。對於如此所製造之鋼板進行使淬火溫度產生各種變化之淬火回火處理，並考察其靭性。回火溫度爲適用於普通請：先閱讀· 背之注意事項填Lί裝頁I w I !* 訂

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -16- 1222465 A7 _ B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（14) 焊接結構用5 7 0 N / m m 2等級鋼材的6 4 0 °c °淬火時之冷卻速度爲2 0 °C /秒。其結果示於圖4、圖5。圖4、圖5係表示Ni量1 · 0%和〇 · 5%時影嚮性之淬火溫度與A c 3之差，與T i / c的關係圖。由圖中可得知，若淬火溫度爲Ac3+5〇xT i//C + l〇〇 +〔 N 1〕2以下（圖中之斜線以下），可滿足目標之 v E。- 1 〇〇 J。特別是爲了得到高靭性時’淬火溫度爲 8 5〇〜8 8 0 °C較理想。上述之淬火溫度說明雖然是再加熱淬火時的溫度’但是，若滿足T i / C爲4以上時之加熱溫度、軋製結束溫度（F R T )時，可直接淬火，且靭性當然滿足v Ε ο-ΐ 〇 0 J 。軋製後考慮到板厚，而調整水冷之冷卻速度可確保必要的強度。特別是爲了得到高靭性時’使軋製結束溫度（F R Τ )爲7 0 0〜8 0 0 °C，其後直接進行淬火較理想。 . Τ 1 / C超過4的情況 Τ. 1 / C超過4時，T i C在奧氏體中非整合析出（靭性不劣化），向鐵氧體中之整合析出（靭性劣化）幾乎不會發生成，因此對於加熱溫度，軋製結束溫度（F R T )、淬火溫度基本上無規定。但是，考慮到實際作業，成本及生爲效率時，規定如下。考慮燃料使用量，則加熱溫度上限爲1 2 0 0 °C，考慮軋製生產性，則下限爲8 5〇 °C。爲了提高強度需要結晶粒之微細化，因此爲了確保強度，軋製結束溫度的上限設定爲9 5 0 °C。特別是爲了得 (請先閱讀背面之注意事丨_裝寫本頁)

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本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -17- 1222465 A7 B7 五、發明說明（15) 到高靭性時，軋製結束溫度以7 0 0〜8 0 0 °C較理想。軋製結束後，可以直接淬火。考慮到燃料使用量，則丨卒火溫度上限爲9 5 0 °C，爲了確保強度，則下限定爲a c 3。但是’爲了貫現低屈服比時’在需要於二相區域淬火時，該情況不受上述限制。【實施例】實施例1 以下，依據實施例說明本發明。製作由組合表1所示之化學成分的鋼板，與表2所示樹脂的供試材料，如圖6 所示，在供試材料的表面用切割刀刻劃格式的人工塗膜缺陷，藉由加速試驗及大氣暴露試驗評價供試材料的長期耐久性。鋼板上之塗裝處理係在任何塗料系的情況，對基體進行噴砂處理後，用噴霧塗裝塗成厚度1 〇 /zm。表中的塗料B爲丁醛樹脂、P爲聚酯樹脂、E爲環氧樹脂、U爲聚氨酯樹脂、F爲氟樹脂。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製加.速試驗係依據圖7所示之複合循環試驗〔碳電弧燈照射—鹽水浸漬（0 · 1 %、0 · 5 %和3 · 0 %三種） —恒溫恒濕）〕來進行，進行6 0次循環後評價外觀及從橫切面之塗膜下腐蝕之擴大寬度。.大氣暴露試驗係將供試材料朝南，以對於水平呈3 0 °之傾斜，暴露一年時間（每周一次用0 . 1%的鹽水噴灑）。大氣暴露試驗的評價與加速試驗相同，評價外觀及從橫切面之塗膜下腐蝕之擴大寬度。從橫切面之塗膜下腐蝕的擴大寬度之評價係量測 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1222465 Α7 Β7 五、發明說明（16) 八處擴大寬度，取其平均値進行評價。外觀評價的等級數 (R N )係觀察外觀，最好的情況設定爲1 〇，隨著損傷之擴大依序數値下降，損傷最大者（全面腐蝕）則設定爲 1 °以◎、〇、△、X等相對地表示各綜合評價。其結果列於表2。由表2可知，本發明之塗裝鋼材與比較鋼之優劣的差異十分明顯。若分別對比較例進行說明時，N 〇 . 1爲普通鋼、N 〇 · 2所謂耐氣候性鋼，但由於含有c r，故 PH値降低’塗膜下腐蝕的擴大寬度大。no .3因不含代替添加C r之促進穩定鏽生成的元素以及緩衝ρ η値降低的元素，因此，各各耐腐蝕性不足，產生表2的結果。表2的結果證明了本發明具有充分的實用性。 (請先閱讀背面之注意· 丨1#裝—— 事項再填寫本頁)

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1222465 A7 B7 五、發明說明（、a·) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 00嗽比較例比較例 l比較例比較例比較例 m Η 纏 » 餾餾餾餾餾餾餾粼餾餾粼餾餾 * 粼件件件件件件件件件件件件件件件件遯如紘e X X X X 〇〇 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ 〇〇 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ X X X ◎ 〇 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ 〇〇 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ m ¥n 腐蝕擴大寬度 (mm) cn υη CN I on CN oo ON 〇\ S νο 鑛 * ο 〇 o ο ο C5 ο ο ο 〇 C) 5 Ο ο 〇〇 ο Ο ο Ο Ο ο m κ 外觀評價. (RN) r- 1 ON On 〇 On 〇\ ΟΝ ο ο ο ON 〇〇 ο ο ο Ο Ο ο 1 < ◎ ◎ < <] ◎ ◎ ◎ 〇〇〇 ◎ 务 a 次 ο on 腐蝕擴大寬度 (mm) 1 s o ViO CO o ν〇 to c5 s o S C5 〇 ν〇 cd Ό νη Ο s CD s ο υη νο Ο ο m ti 外觀評價 (RN) □ 1 ON On OO r- 〇 Ον Ον OO oo OS ο 1 〇 <3 ◎ 〇〇〇〇 ◎ ◎ ◎ 〇〇 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ 豳腐蝕擴大寬度 (mm) 丨 o o s S $ S vq s $ m υη S S s s S Ο 1 o o C5 ο CD 〇 ο ο o 〇 Ο ο ο 〇· ο C5 ο 盤 κ m 外觀 .評價 (RN) 1 oo r- o OO oo οο 〇〇 O ο ο OO OO ο Ο ο o ο ο ο 紘β X X X ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ 腐蝕擴大寬度 (mm) 吞 S s v〇 ο 1 o o o ο ο 〇 o ο ο o 〇 ο Ο ο o ο ο ο Μ Κ oi V V V V V V V V V V V V V V V V V V V ΐηη ill α cn 寸 CN 1 o ON 〇 o ο ο 〇 o ο ο o 〇 ο ο ο o Ο 二 CN 0Q CQ CQ P3 PQ PQ pq ω i-U PQ PQ PQ CQ PQ PQ PQ PQ PQ CQ CQ PQ 靈一 CN m 寸 CN CO ι〇 OO ΟΝ Ο CN cn ΟΟ σ\ SS®M: J ,ss擊餾_骹：n, itwlE: 3 ,脑餾齡：d ,SSMUX 龚劍

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）-2卜 1222465 A7 B7 五、發明說明（19 ) 實施例2 將表1所不化學成分的鋼片按表3所不的製造修件製造板厚2 5〜8 Omm的鋼板。對這些鋼板考察拉伸強度、低溫靭性、按J I S Z 3 1 5 8的防止焊接龜裂的預熱溫度、焊接熱影響部的靭性。其結果一倂記入表3。焊接熱影響部的靭性是藉由輸入熱丨2 0 K J / c m的電焊接接頭進行考察，靭性値採用熔合部（焊接金屬與基材的界面）、由熔合部往基材內側1 m m及3 m m之三個位置的最低値。比較例N 〇 · 5因P c μ高，防止焊接龜裂的預熱溫度高爲1 0 0 °C，並且焊接熱影響部的靭性也低爲2 0 J。比較例之N 〇 · 7 - 6之加熱溫度比本發明的規定溫度高’ N 〇 · 7 - 7之軋製結束溫度比本發明之規定溫度高’因此’基材的靭性爲6 0 J與8 0 J ，未滿足1〇〇 J 以上。比較例 No · 8 — 1、No · 8 — 2 爲 Ti/C 超過Φ的例子’但是由於Ν ο · 8 - 1之加熱溫度比本發· 明的規定溫度高，Ν 〇 · 8 - 2的軋製結束溫度比本發明的規定溫度高’因此，母材的靭性爲8 5 J與7 6 J ，未滿足1 0 0 J以上。比較例的Ν ο · 1 5 — 1的丁 i / c爲4以下的例子 ’但由於萍火溫度比本發明的規定溫度高，母材的_性低爲8 0 J。本發明例如表2所示，在τ i / C超過4時，或爲4以下時’可得到優異之母材特性、防止焊接龜裂的預熱溫度、焊接熱影響部的靭性。另外，本發明的N 〇 . -------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） -22 1222465 A7 _B7_ 五、發明說明（20 ) 1 5 - 2及N 0 . 1 9爲進行軋製後直接淬火的實例，可得到與其他再加熱進行淬火之本發明例同等的數値。裝---- I (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 1

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1222465 A7B7 五、發明說明（w ) s ώ擊

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SOOI s 61 do 1222465 A7 B7 五、發明說明（22) 〔發明之效果〕由以上所述得知，本發明之塗膜耐久性優異之塗裝鋼材即使在不能忽視鹽分影響之鹽害環境下，也具有優異的長期耐久性，具有可實用於由包括道路上散佈氯化物之塞冷地區之內陸到臨近海岸之泛圍廣擴的區域之優異特性之可將結構物之維護管理業務降至最低量的鋼材。另一方面 ’在製造方法'中，添加B同時利用T i / C的比規定加熱溫度、軋製結束溫度、淬火溫度，因此本發明之塗飾用鋼材即使爲厚、高強度鋼中也兼具良好的焊接性及低溫度靭性。【圖面之簡單的說明】圖1爲表示影嚮靭性之加熱溫度與丁1/(：的關係圖〇圖2爲表示Ni量爲1·0%時影響靭性之FRT與 A r 3的差，與T i /C的關係圖。圖.3爲表示N i量爲0 · 5%時影響勒性之？111'與 A r 3的差，與T i / C的關係圖。圖4爲表示N 1量爲1 · 0 %時影響勒Μ生之淬火溫度與A c3的差，與T i/C的關係圖。圖5爲表示N 1量爲0 . 5 %時影響歡Μ生之淬火溫度與A c 3的差，與T i / C的關係圖。圖6爲表示加速試驗及大氣暴露試驗之供試材料的形狀圖。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1222465 A7 B7 五、發明說明（23 ) 圖7爲說明加速試驗的複合循環試驗條件的說明圖圖係 . 關。的圖性係候關氣的耐性與候量氣加耐添與 •1 量 N加 + 添 U .1 c T 示示表表爲爲 8 9 圖圖 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 裝 0 i ammam l^i an n _ I訂---------

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -26-

Claims

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六、申請專利範圍第881 16542號專利申請案中文申請專利範圍修 1 · 一種塗膜耐久性優異之塗飾用鋼材，其特徵爲含有以質量％表示之C:0·12%以下（不含0%)、 3土：1.0%以下（不含0%) 、Mn:2.5%以下 (不含0%) 、Ρ:〇·〇5%以下（不含〇%) 、S: 〇 · 02% 以下（不含〇%) 、Cr : 0 · 05% 以下（不含〇％) 、Cu:〇.〇5〜3.0%、Ni : 〇·〇5 〜6.0%、Ti :0.025 〜0.15%，且 Cu+Ni : 〇 · 50% 以上、Pcm爲 0 · 23% 以下，其中 PcM=c + S i/30+Mn/2〇 + Cu/ 20 + N i/60 + Cr/20+Mo/l 5+V/l 0· + 5 B 〇 2 ·如申請專利範圍第.i項之塗飾用鋼材，其中上述成分中更進一步含有以質量％表示之A 1 : 0 · 05〜經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

公告本 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 〇. 50%、Ca : 〇.〇〇〇 1 〜〇.〇5%、Ce: 0.00〇l〜0-05%、La:0.0001〜 0 · 0 5 %中之任何一種以上。 3 ·如申請專利範圍第1項之塗飾用鋼材，在上述成分中更進一步含有以質量％表示之B:0.0005〜〇·〇0 3 0 % 〇 4 ·如申請專利範圍第2項之塗飾用鋼材，在上述成本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公楚）經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1222465 A8 B8 C8 P8 ____ 六、申請專利範圍分中更進一步含有以質量％表示之B : 0 · 〇〇05〜 0.0 0 3 0 %。 5 _如申請專利範圍第1項之塗飾用鋼材，在上述成分中更進一步含有以質量％表示之Nb:0·002〜 0·〇5%、ν:〇·〇1〜〇·1〇%、ΖΓ· 〇·〇〇2 〜0 · 05%、Μ〇 : 0 · 05 〜〇 · 5% 中之任何一種以上。 6 ·如申請專利範圍第2項之塗飾用鋼材，在上述成分中更進一步含有以質量％表示之Nb:002〜 0.05%、V:0.01〜0.l0%、Zr: 〇·002〜0.05%、Μ〇:〇.〇5〜0·5%* 之任何一種以上。 7 ·如申請專利範圍第3項之塗飾用鋼材’在上述成分中更進一步含有以質量％表示2Nb:0·002〜 0.05%、V:0.01〜〇.10%、Zr: 0 · 00 2 〜0 . 05%、M〇:〇· 〇5 〜0 · 5% 中之任何一種以上。 8 ·.如申請專利範圍第4項之塗飾用鋼材，在上述成分中更進一步含有以質量％表示2Nb:〇·〇〇2〜 0·〇5%、ν:〇·01〜〇·1〇%、Ζι·: 0.002 〜0·05%、Μ〇:0·05 〜0.5% 中之任何一種以上。 9 · 一種塗膜耐久性優異的塗飾用鋼材的製造方法，其特徵爲含有如申請專利範圍第1〜8項中任一項之成分本^張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐) ΓΤ： ' ---- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

!222465

?、申請專利範圍的鋼材，且將T i與C含量比τ i / C超過4的鋼材加熱到8 5 0〜1 2 0 〇 °C，進行軋製使在9 5 〇以了的溫度，結束軋製，其後從A r 3〜9 5 0 °C的溫度直接進行粹火或者從A r 3〜9 5 0 °C的溫度再加熱淬火，其後進行回火處理 A r 〇 — 3 1 0C - 80Mn — 2〇c u 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 l5Cr - 55Ni-8〇Mo + 〇 · 35 (t - 8)，式中t爲板厚，Acs=9 08-223 .7C + 438 . 5P + 3〇.49Si+37 .92V - 34·43Μη -23Ni+2 (l〇〇C — 54 + 6Ni)，但是 2 ( 100C — 54 + 6Ni)只在正値時適用。 1 0 · —種塗膜耐久性優異的塗飾用鋼材的製造方法 ’其特徵爲含有如申請專利範圍第1〜8項中任一項之成分的鋼材，且將T i與C含量比τ i / C以下4的鋼材加熱到85〇〜（1200 — 5〇xTi/C)°c ，進行軋製以（八]：3+5〇父丁1/〇+ 100父〔1^1〕2)它以下的溫度結束軋製，其後從（A r 3 + 5 〇 X τ i / C + 1 0 0 x 〔 N i〕2 ) °C以下的溫度直接進行淬火或者從（ Ac3+5〇xTi/C+i〇〇x 〔Ni〕2)°c 的溫度再加熱淬火，其後進行回火處理（但是式中〔N i〕爲 N 1的含量）， A r 3 二 9 1 0- 3 1 〇 C- 8 OMn- 2 〇 C u-15Cr — 55Ni— 8OM0 + O · 35 (t-8)， C請先閲讀背面之注意事碩再填寫本頁) 訂· 本紙張尺度適用巾關家標準（CNS ) A4祕（27公羞 -3- 1222465 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍式中t爲板厚， Ac3=908-223 . 7C + 438 . 5 P + 3〇.49Si+37.92V— 34·43Μη — 23Ni+2 (100C — 54 + 6Ni)，但是 2 ( 10 0C — 54 + 6Ni)只在正値時適用。 1T (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 4 -