TWI683911B

TWI683911B - 構造用鋼材及構造物

Info

Publication number: TWI683911B
Application number: TW107121632A
Authority: TW
Inventors: 三浦進一; 寒沢至; 村瀬正次; 塩谷和彦; 長谷和邦
Original assignee: 日商Ｊｆｅ鋼鐵股份有限公司
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2018-06-25
Publication date: 2020-02-01
Also published as: JP6501043B1; PH12019502726A1; WO2019003856A1; TW201907024A; CN110832099B; MY193493A; KR20200018637A; CN110832099A; JPWO2019003856A1; KR102483143B1

Abstract

本發明之構造用鋼材係設為特定的成分組成，且Sn偏析度設為20以下。

Description

構造用鋼材及構造物

本發明係關於適用於主要在橋梁等之陸上且戶外的大氣腐蝕環境下，尤其是在漂浮鹽分量多的海上或海岸等之嚴苛的腐蝕環境下使用的構造物之鋼材。

在橋梁等之戶外使用的鋼構造物，通常會施行某種防蝕處理來作使用。例如，在漂浮鹽分量少的環境中多使用有耐候性鋼。

在此，耐候性鋼係在暴露於大氣環境下使用的情況時，以Cu、P、Cr、Ni等之合金元素濃厚的保護性高的鏽層覆蓋表面，藉此，使腐蝕速度大幅降低的鋼材。使用有如此之耐候性鋼的橋梁，已知在漂浮鹽分量少的環境中，在無塗敷的狀態下可供使用數十年。

另一方面，在海上或海岸附近等之漂浮鹽分量多的環境中，於耐候性鋼中難以形成保護性高的鏽層，而難以將耐候性鋼在無塗敷的狀態下使用。因此，在海上或海岸附近等之漂浮鹽分量多的環境中，普通使用對鋼材施行了塗敷等之防蝕處理的鋼材。

然而，於塗敷鋼材中係因時間的經過導致之塗膜的劣化或鏽的產生、塗膜的膨脹等，而必須定期性重塗等之修補。伴隨著重塗而來之塗敷作業大多是在高處的作業，作業本身係為困難，並且作業相關的人事費用也是必要的。因此，在使用塗敷鋼材的情況時，係有構造物的維護成本增加，甚至生命週期成本增加的問題。

進而，在防止於直到製作構造物的期間、保管鋼材的期間產生腐蝕的目的下，一般而言進行富鋅底漆等之防鏽處理(一次防鏽處理)。然而，在鋼材的保管期間變長的情況或鋼材的保管場所靠近海而漂浮鹽分量多的情況等時，有時即使進行上述之防鏽處理，腐蝕亦會進展。

就以上內容而言，期望開發出可延長重塗之塗敷週期，亦即，減低塗敷頻率，而可抑制構造物之維護成本，進而一次防鏽性亦提昇的耐蝕性優異之鋼材，尤其是塗敷耐蝕性優異的構造用鋼材。

作為關於耐蝕性優異的鋼材之技術，例如，於專利文獻1中係揭示有　　「一種海濱耐候性優異的鋼材，其特徵為具有下列組成：以質量%計，含有C：0.001~0.15%、Si：2.5%以下、Mn：超過0.5%、2.5%以下、P：未達0.03%、S：0.005%以下、Cu：0.05~1.0%、Ni：0.01~0.5%、Cr：0.01~3.0%、Al：0.003~2.5%、以及N：0.001~0.1%、進而Sn及/或Sb：0.03~0.50%，剩餘部分由Fe及雜質所構成，Ni/Cu質量比為0.5以下」。　　於專利文獻2中係揭示有　　「一種耐蝕性及Z方向之韌性優異的鋼材之製造方法，其特徵為，將具有以質量%計，含有C：0.001~0.15 %、Si：2.5%以下、Mn：超過0.5%、2.5%以下、P：未達0.03%、S：0.005%以下、Cu：未達0.05%、Ni：未達0.05 %、Cr：0.01~3.0%、Al：0.003~0.1%、N：0.001~0.1%及Sn：0.03~0.50%，剩餘部分由Fe及雜質所構成，且Cu/Sn比為1以下的組成之扁胚的表面溫度加熱至1050~1200℃之後，在900℃以上之溫度範圍進行全壓下量中70%以上的壓延，且在800℃以上的溫度範圍結束壓延，之後進行冷卻」。　　於專利文獻3中係揭示有　　「一種耐蝕性優異的鋼材，其特徵為，以質量%計，含有C：0.01~0.2%、Si：0.01~1.0%、Mn：0.05~3.0%、P：0.05%以下、S：0.01%以下、Sn：0.01~0.5%、Cr：超過1.0%、13.0%以下、Al：0.1%以下，剩餘部分由Fe及雜質所構成，且Sn中之固溶Sn的比例為95.0%以上」。　　於專利文獻4中係揭示有「一種耐蝕性優異的鋼材，其特徵為，以質量%計，含有C：0.01~0.2%、Si：0.01~1.0%、Mn：0.05~3.0%、P：0.05%以下、S：0.01%以下、Sn：0.01~0.5%、Al：0.1%以下，剩餘部分由Fe及雜質所構成，且Sn中之固溶Sn的比例為95.0%以上」。　　於專利文獻5中係揭示有　　「一種鋼材，其特徵為，具有化學組成為以質量%計，C：0.01~0.20%、Si：0.01~1.00%、Mn：0.05~ 3.00%、Sn：0.01~0.50%、O：0.0001~0.0100%、Cu：0~未達0.10%、Cr：0~未達0.10%、Mo：0~未達0.050%、W：0~未達0.050%、Cu+Cr：0~未達0.10%、Mo+W：0~未達0.050%、Sb：0~未達0.05%、Ni：0~0.05%、Nb：0~0.050%、V：0~0.050%、Ti：0~0.020%、Al：0~0.100%、Ca：0~未達0.0100%、Mg：0~0.0100%、REM：0~0.0100%、P：0.05%以下、S：0.01%以下、剩餘部分：Fe及雜質；肥粒鐵之軟質組織，與波來鐵、變韌鐵、及麻田散體之硬質組織；前述硬質組織中之Sn濃度相對於前述軟質組織中之Sn濃度的比之Sn濃度比為1.2以上未達6.0」。 [先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特開2006-118011號公報　　專利文獻2：日本特開2010-7109號公報　　專利文獻3：日本特開2013-166992號公報　　專利文獻4：日本特開2012-255184號公報　　專利文獻5：日本專利第5839151號公報 [非專利文獻]

非專利文獻1：WES3008-1999

[發明所欲解決之課題]

然而，若含有多量使Cr等之耐蝕性提昇的成分，則有時耐蝕性以外的性能會劣化。　　例如，於專利文獻1~3之技術中，若增加Cr之含量，則會導致合金成本增加，並且鋼材的韌性劣化。

又，近年來，於橋梁等之構造物中係被指出有發生層狀撕裂的危險性。在此，層狀撕裂係指於十字接頭、T接頭、角接頭等之在板厚方向承受拉伸應力的熔接接頭處，因拉伸應力而使裂縫往與鋼板表面平行的方向於鋼材內部發展，而產生破裂的現象。

關於如此之層狀撕裂的發生，例如，於非專利文獻1中係揭示板厚方向的縮率與鋼中的S量之關係，並揭示藉由減低鋼中的S量，而提昇板厚方向的縮率，甚至提昇耐層狀撕裂性。　　然而，伴隨著近年來的構造物之大型化或複雜化，於如此之大型化及複雜化的構造物中，於其構成構件中，因拘束條件嚴苛的熔接接頭，於板厚方向承受更大的拉伸應力的情況變多。

於如此之情況中，僅藉由減低鋼中的S量，未必能說是得到充分的耐層狀撕裂性。又，如專利文獻1~5所揭示般之針對在改善耐蝕性的目的下所添加的各種元素對耐層狀撕裂性造成的影響尚不明朗。因此，在將如專利文獻1~5所揭示般之使耐蝕性提昇的鋼材適用於上述般之大型且複雜的構造物的情況時係有層狀撕裂發生的疑慮。

本發明係鑑於上述現狀而開發完成者，其目的為提供一種構造用鋼材，其係具有即使是在大氣腐蝕環境下，尤其是在漂浮鹽分量多的海上或海岸附近等之嚴苛的腐蝕環境下使用的情況時也可減低塗敷頻率，且一次防鏽性亦良好之優異的塗敷耐蝕性，與使用於橋梁等之大型且複雜的構造物時之優異的耐層狀撕裂性。　　又，本發明之目的為，提供使用上述之構造用鋼材而成的構造物。 [用以解決課題之手段]

接著，發明者們為了解決上述課題而反覆進行努力檢討，得到了以下的見解。　　(1)為了提昇耐蝕性，尤其是塗敷耐蝕性，複合添加Sn與選自由Cu、Ni、W、Sb及Si中的1種或2種以上係有效。　　(2)另一方面，就耐層狀撕裂性的觀點而言，減低鋼中的S量，並且減低Sn係有效。

(3)如此般，就提昇塗敷耐蝕性的觀點而言，Sn之添加係有效，但就耐層狀撕裂性的觀點而言，減低Sn係有效。因此，發明者們係以上述的見解為基礎，進一步為了兼具耐蝕性與耐層狀撕裂性而反覆進行探討。

其結果，得到以下見解：　　(4)若控制Sn的中心偏析，使Sn極力擴散於鋼材全體，則即使含有特定量Sn也可得到優異的耐層狀撕裂性，亦即，就提昇塗敷耐蝕性的觀點而言，若一面將Sn量調整至最適，一面抑制Sn的中心偏析，使Sn擴散至鋼材全體，則可兼具塗敷耐蝕性與耐層狀撕裂性。　　並得到以下見解：　　(5)又，藉由極力抑制於板厚方向成為特定以上之濃度的Sn偏析部的厚度，而進一步提昇耐層狀撕裂性；　　(6)進而，藉由因應於S量來嚴格地控制Sn量，而進一步提昇耐層狀撕裂性。　　本發明係根據上述見解，進一步反覆探討而完成者。

亦即，本發明之要旨構成係如以下所述。　　1.一種構造用鋼材，其係具有下列成分組成：以質量%計，含有　　C：0.020%以上、0.200%以下、　　Mn：0.20%以上、2.00%以下、　　P：0.003%以上、0.030%以下、　　S：0.0001%以上、0.0100%以下、　　Al：0.001%以上、0.100%以下及　　Sn：0.005%以上、0.200%以下，　　並且含有選自由　　Cu：0.010%以上、0.50%以下、　　Ni：0.010%以上、0.50%以下、　　W：0.005%以上、1.000%以下、　　Sb：0.005%以上、0.200%以下及　　Si：0.05%以上、1.00%以下中的1種或2種以上，剩餘部分由Fe及不可避免之雜質所構成，　　Sn偏析度為20以下。　　在此，Sn偏析度係藉由下述式(1)所定義。　　[Sn偏析度]=[Sn偏析部之Sn濃度]/[平均之Sn濃度]---(1)

2.如前述1之構造用鋼材，其中，Sn偏析部之板厚方向的厚度為50μm以下。

3.如前述1或2之構造用鋼材，其中，以下述式(2)所定義之ST值為1.50以下。　　ST=10000×[%S]×[%Sn]² ---(2) 　　在此，[%S]及[%Sn]分別為前述成分組成中之S及Sn之含量(質量%)。

4.如前述1至3中任一項之構造用鋼材，其中，前述成分組成進一步以質量%計，含有選自由　　Mo：0.500%以下及　　Co：1.00%以下中的1種或2種。

5.如前述1至4中任一項之構造用鋼材，其中，前述成分組成進一步以質量%計，含有選自由　　Ti：0.050%以下、　　V：0.200%以下、　　Nb：0.200%以下及　　Zr：0.100%以下中的1種或2種以上。

6.如前述1至5中任一項之構造用鋼材，其中，前述成分組成進一步以質量%計，含有B：0.0050%以下。

7.如前述1至6中任一項之構造用鋼材，其中，前述成分組成進一步以質量%計，含有選自由　　Ca：0.0100%以下及　　Mg：0.0100%以下中的1種或2種。

8.如前述1至7中任一項之構造用鋼材，其係於表面具有塗膜。

9.如前述8之構造用鋼材，其中，前述塗膜具有防蝕底層、底塗層、中塗層及上塗層，　　該防蝕底層使用無機富鋅漆，該底塗層使用環氧樹脂塗料，該中塗層使用氟樹脂上塗層塗料用之中塗層塗料，該上塗層使用氟樹脂上塗層塗料。

10.如前述1至7中任一項之構造用鋼材，其係於表面具有富鋅底漆層。

11.一種構造物，其係使用如前述1至10中任一項之構造用鋼材而成。

12.如前述11之構造物，其係橋梁。 [發明效果]

依據本發明，可得到構造用鋼材，其係即使是在大氣腐蝕環境下，尤其是在漂浮鹽分量多的海上或海岸附近等之嚴苛的腐蝕環境下使用的情況時，也可延長重塗週期而減低塗敷頻率，且耐層狀撕裂性亦優異。　　並且，藉由將本發明之構造用鋼材使用於橋梁等之戶外的大氣腐蝕環境下，尤其是在漂浮鹽分量多的海上或海岸附近等之嚴苛的腐蝕環境下使用的橋梁等的構造物，而可減低這種構造物的維護成本，甚至生命週期成本，進而，有效地防止層狀撕裂的發生，針對大型且複雜的構造物亦可確保高安全性。

以下，具體地說明本發明。首先，針對本發明之構造用鋼材的一實施形態之成分組成進行說明。另外，成分組成之元素的含量之單位皆為「質量%」，但以下，只要無特別說明則僅以「%」表示。

C：0.020%以上、0.200%以下　　C為提昇鋼材之強度的元素。因此，C係為了確保作為構造用鋼之特定的強度，而必須含有0.020%以上。另一方面，若C含量超過0.200%，則熔接性及韌性會劣化。因而，C含量係設為0.020%以上、0.200%以下。較佳為0.040%以上。又，較佳為0.180%以下。

Mn：0.20%以上、2.00%以下　　Mn為提昇鋼材之強度的元素。因此，Mn係為了確保作為構造用鋼之特定的強度，而必須含有0.20%以上。另一方面，若Mn含量超過2.00%，則韌性及熔接性會劣化。因而，Mn含量係設為0.20%以上、2.00%以下。較佳為0.75%以上。又，較佳為1.80%以下。

P：0.003%以上、0.030%以下　　P為有助於提昇鋼材之塗敷耐蝕性的元素。就得到如此之效果的觀點而言，P必須含有0.003%以上。另一方面，若P含量超過0.030%，則熔接性會劣化。因而，P含量係設為0.003%以上、0.030%以下。

S：0.0001%以上、0.0100%以下　　S為干預耐層狀撕裂性之重要的元素。亦即，若S量增加，則會形成粗大的MnS，其係成為層狀撕裂的起點。因此，S含量必須設為0.0100%以下。但，若想要使S含量未達0.0001%，則生產成本會增加。因而，S含量係設為0.0001%以上、0.0100%以下。較佳為0.0080%以下，更佳為0.0060%以下。

Al：0.001%以上、0.100%以下　　Al為製鋼時之去氧所必要的元素。為了得到如此之效果，Al必須含有0.001%以上。另一方面，若Al含量超過0.100%，則會對熔接性造成不良影響。因而，Al含量係設為0.001%以上、0.100%以下。較佳為0.005%以上，更佳為0.010%以上。又，較佳為未達0.050%，更佳為未達0.030 %。

Sn：0.005%以上、0.200%以下　　Sn係具有提昇塗膜之耐久性的效果，並且為干預耐層狀撕裂性之重要的元素，或換言之，則為使塗敷耐蝕性提昇，並且使耐層狀撕裂性降低的元素。　　亦即，Sn係藉由於鐵氧體表面附近存在於鏽層中，將鏽粒子微細化，而防止作為腐蝕促進因子之氯化物離子透過鏽層到達鐵氧體。又，Sn係於鋼材表面抑制陽極反應。為了充分地得到該等效果，必須將Sn含量設為0.005%以上。較佳為0.010%以上，更佳為0.020%以上。　　然而，Sn係容易偏析於板厚中心部，在如此之Sn偏析部中會生成硬度高，且脆化的組織，而該組織會成為破壞的起點，而使耐層狀撕裂性劣化。因而，就確保耐層狀撕裂性的觀點而言，Sn之含量係設為0.200%以下。較佳為0.100%以下、更佳為未達0.050%。

又，就提昇鋼材之塗敷耐蝕性的觀點而言，必須複合添加Sn與選自由Cu、Ni、W、Sb及Si中的1種或2種以上。亦即，如上述般，Sn雖會使塗敷耐蝕性提昇，但就耐層狀撕裂性的觀點而言，無法含有多量。因此，就一面確保良好的耐層狀撕裂性，一面提昇鋼材之塗敷耐蝕性的觀點而言，必須複合添加Sn與選自由Cu、Ni、W、Sb及Si中的1種或2種以上。

Cu：0.010%以上、0.50%以下　　Cu係具有藉由將鏽層之鏽粒微細化而形成緻密的鏽層，而抑制作為腐蝕促進因子之氧或氯化物離子對於鐵氧體之透過的效果。如此之效果係在Cu含量為0.010%以上時得到。另一方面，若Cu含量超過0.50%，則導致合金成本上昇。因而，用以得到Cu添加之效果的含量為0.010%以上、0.50%以下。較佳為0.030%以上，更佳為0.040%以上，再更佳為0.050%以上。又，較佳為0.40%以下，更佳為0.30%以下，再更佳為0.25%以下。

Ni：0.010%以上、0.50%以下　　Ni係具有藉由將鏽層的鏽粒微細化而形成緻密的鏽層，而抑制作為腐蝕促進因子之氧或氯化物離子對於鐵氧體之透過的效果。如此之效果係在Ni含量為0.010%以上時得到。另一方面，若Ni含量超過0.50%，則導致合金成本上昇。因而，用以得到Ni添加之效果的含量為0.010%以上、0.50%以下。較佳為0.030%以上，更佳為0.040%以上，再更佳為0.050%以上。又，較佳為未達0.40%，更佳為0.30%以下，再更佳為0.15%以下。

W：0.005%以上、1.000%以下　　W係伴隨著鋼材之陽極反應而溶出，於鏽層中作為WO₄ ^2- 而分布，藉此，靜電性防止腐蝕促進因子之氯化物離子透過鏽層到達鐵氧體。進而，藉由使包含W的化合物沉澱於鋼材表面，而抑制鋼材之陽極反應。如此之效果係在W含量為0.005%以上時得到。另一方面，若W含量超過1.000%，則導致合金成本上昇。因而，用以得到W添加之效果的含量為0.005%以上、1.000%以下。較佳為0.010%以上，更佳為0.030%以上，再更佳為0.050%以上。又，較佳為0.700%以下，更佳為0.500%以下，再更佳為0.300%以下。

Sb：0.005%以上、0.200%以下　　Sb係於鐵氧體表面附近存在於鏽層中，將鏽粒子微細化，藉此而抑制作為腐蝕促進因子之氯化物離子透過鏽層到達鐵氧體。又，Sb係於鋼材表面抑制陽極反應。如此之效果係在Sb含量為0.005%以上時得到。另一方面，若Sb含量超過0.200%，則導致鋼之延展性或韌性劣化。因而，用以得到Sb添加之效果的含量為0.005%以上、0.200%以下。較佳為0.010%以上，更佳為0.020%以上。又，較佳為0.150%以下，更佳為0.100%以下。

Si：0.05%以上、1.00%以下　　Si係具有將鏽層全體的鏽粒微細化而形成緻密的鏽層，提昇鋼材之塗敷耐蝕性的效果。又，Si為製鋼時之去氧所必要的元素。如此之效果係在Si含量為0.05%以上時得到。另一方面，若Si含量超過1.00%，則韌性及熔接性會明顯劣化。因而，用以得到Si添加之效果的含量為0.05 %以上、1.00%以下。較佳為0.15%以上。又，較佳為0.80 %以下。　　進而，就進一步提昇鋼材之塗敷耐蝕性的觀點而言，更佳係Si含量設為0.40%以上、0.60%以下。

以上，雖針對基本成分進行了說明，但可因應需要，而適當含有以下敘述的元素。 Mo：0.500%以下　　Mo係伴隨著鋼材之陽極反應而溶出，以MoO₄ ^2- 分布於鏽層中，藉此抑制作為腐蝕促進因子之氯化物離子透過鏽層到達鐵氧體。又，藉由使包含Mo的化合物沉澱於鋼材表面，而抑制鋼材之陽極反應。然而，若Mo含量超過0.500%，則導致合金成本上昇。因而，在含有Mo的情況，Mo含量係設為0.500%以下。另外，為了得到上述之效果，較佳係Mo含量為0.005%以上。

Co：1.00%以下　　Co係具有藉由分布於鏽層全體，將鏽粒微細化而形成緻密的鏽層，藉此提昇鋼材之耐候性的效果。然而，若Co含量超過1.00%，則導致合金成本上昇。因而，在含有Co的情況，Co含量係設為1.00%以下。較佳為0.50%以下，更佳為0.35%以下。另外，為了得到上述之效果，較佳係Co含量為0.01%以上，更佳為0.03%以上，再更佳為0.10%以上。

Ti：0.050%以下　　Ti為提高強度的元素。然而，若Ti含量超過0.050%，則恐有導致韌性劣化之虞。因而，在含有Ti的情況，Ti含量係設為0.050%以下。更佳為0.030%以下。另外，為了得到上述之效果，較佳係Ti含量為0.001%以上，更佳為0.005%以上。

V：0.200%以下　　V為提高強度的元素。然而，若是V含量超過0.200 %，則其效果會飽和。因而，在含有V的情況，V含量係設為0.200%以下。另外，為了得到上述之效果，較佳係V含量為0.005%以上。

Nb：0.200%以下　　Nb為提高強度的元素。然而，若Nb含量超過0.200 %，則恐有導致韌性劣化之虞。因而，在含有Nb的情況，Nb含量係設為0.200%以下。另外，為了得到上述之效果，較佳係Nb含量為0.005%以上。

Zr：0.100%以下　　Zr為提高強度的元素。然而，若是Zr含量超過0.100 %，則其效果會飽和。因而，在含有Zr的情況，Zr含量係設為0.100%以下。另外，為了得到如上述般之效果，較佳係Zr含量為0.005%以上。

B：0.0050%以下　　B為提高強度的元素。然而，若B含量超過0.0050%，則恐有導致韌性劣化之虞。因而，在含有B的情況，B含量係設為0.0050%以下。另外，為了得到上述之效果，較佳係B含量為0.0001%以上。

Ca：0.0100%以下　　Ca係固定鋼中之S，提昇熔接熱影響部之韌性的元素。然而，若Ca含量超過0.0100%，則鋼中之中介物的量會增加，反而導致韌性劣化。因而，在含有Ca的情況，Ca含量係設為0.0100%以下。另外，為了得到上述之效果，較佳係Ca含量為0.0001%以上。

Mg：0.0100%以下　　Mg係固定鋼中之S，提昇熔接熱影響部之韌性的元素。然而，若Mg含量超過0.0100%，則鋼中之中介物的量會增加，反而導致韌性劣化。因而，在含有Mg的情況，Mg含量係設為0.0100%以下。另外，為了得到上述之效果，較佳係Mg含量為0.0001%以上。

上述以外之成分為Fe及不可避之雜質。另外，作為不可避之雜質，可列舉N或O(氧)，只要N：0.010 %以下、O：0.010%以下則可容許。

又，於本發明之構造用鋼材中，對Sn偏析度如下述般地控制是非常重要的。 Sn偏析度：20以下　　如上述般地，Sn容易偏析於板厚中心部。如此般，於Sn偏析的部分(以下，亦稱為Sn偏析部)中，會生成硬度高，且脆化的組織，而該組織會成為破壞的起點，其結果，使鋼板之耐層狀撕裂性降低。因而，為了確保優異的耐層狀撕裂性，抑制Sn之中心偏析，若換言之，則減低由下述式(1)所定義的Sn偏析度是重要的。因此，Sn偏析度係設為20以下。較佳為18以下。更佳為15以下。再更佳為12以下。Sn偏析係越少越好，因此針對下限並無特別限定，但較佳為1，更佳為5。　　[Sn偏析度]=[Sn偏析部之Sn濃度]/[平均之Sn濃度]---(1)

在此，Sn偏析度，更具體而言，係於與鋼材之壓延方向平行切斷的剖面(與鋼材表面垂直的剖面)中，藉由電子束微量分析器(以下，以EPMA表示)的線分析所得之Sn偏析部最大Sn濃度相對於平均Sn濃度之比。　　亦即，當將鋼材的厚度設為t(mm)、寬(與鋼材的壓延方向及厚度方向直角的方向)設為W(mm)時，首先，於與鋼材的壓延方向平行切斷的剖面(與鋼材表面垂直的剖面)之鋼材的厚度方向：(0.5±0.1)×t、壓延方向：15mm之面區域(亦即，包含鋼材的厚度方向之中心位置的面區域)中，以光束直徑：20μm、節距：20μm之條件，實施Sn之EPMA面分析。另外，Sn之EPMA面分析係在1/4×W、1/2×W及3/4×W的位置之3個剖面視野實施。　　接著，依據上述EPMA面分析，於各剖面視野中選擇Sn濃度最高的位置，於該位置中分別於鋼材的厚度方向以光束直徑：5μm、節距：5μm之條件，實施Sn之EPMA線分析。另外，在EPMA線分析之實施中，從鋼材的表背面起分別至25μm的區域係除外。　　接著，於每個測定線求出Sn濃度(質量濃度)的最大值，將其等之平均值作為Sn偏析部的Sn濃度(質量濃度)。並且，將此Sn偏析部的Sn濃度除以作為測定線之全測定值的算術平均值之平均Sn濃度(質量濃度)的值作為Sn偏析度。

Sn偏析部的板厚方向的厚度：50μm以下　　又，藉由極力抑制Sn偏析部之板厚方向的厚度，而進一步提昇耐層狀撕裂性。因此，較佳係設為Sn偏析部的厚度：50μm以下。更佳為40μm以下，再更佳為30μm以下。另外，針對下限並無特別限定，亦可為0μm。

另外，在此所謂的Sn偏析部係由上述之EPMA線分析所得之Sn濃度(質量濃度)相對於平均Sn濃度(質量濃度)之比成為5以上的區域。　　又，Sn偏析部的厚度係藉由將每個上述測定線所得之上述區域中的板厚方向的厚度平均而求出者。

ST值：1.50以下　　又，藉由將以下述式(2)所定義的ST值設為1.50以下，而可進一步提昇耐層狀撕裂性。再更佳為1.20以下。針對下限，雖無特別限定，但為0.0000005左右。　　ST=10000×[%S]×[%Sn]2---(2) 　　在此，[%S]及[%Sn]分別為前述成分組成中之S及Sn之含量(質量%)。

又，本發明之一實施形態之構造用鋼材係將鋼材表面進行塗敷來使用。在此，作為鋼材表面之塗膜雖無特別限定，但可列舉例如：依序具有防蝕底層、底塗層、中塗層及上塗層的塗膜。　　另外，較佳係，防蝕底層使用無機富鋅漆(例如，SD ZINC 1500)來形成，底塗層使用環氧樹脂塗料(例如，EPOMARINE HB(K))來形成，中塗層使用氟樹脂上塗層塗料用的中塗層塗料(例如，CELATECT F中塗)來形成，上塗層使用氟樹脂上塗層塗料(例如，CELATECT F(K)上塗)來形成。

又，在製品出貨時，較佳係以一次防鏽為目的，而於鋼材的表面形成富鋅底漆層。　　另外，富鋅底漆層係使用依照JIS K 5552(2002)規定的富鋅底漆所形成的底漆層。

接著，針對上述之構造用鋼材的一實施形態之製造方法進行說明。　　亦即，將調製成上述之成分組成的鋼，使用轉爐或電爐、真空脫氣等周知的精煉製程進行熔製，以連續鑄造法或造塊-分塊壓延法製成鋼素材(扁胚)，接著，將此鋼素材因應需要進行再加熱，之後進行熱壓延，藉此製成鋼板或型鋼等而製造。　　另外，鋼材的厚度雖無特別限定，但較佳為2~100 mm。更佳為3mm以上，再更佳為4mm以上。又，更佳為80mm以下，再更佳為60mm以下。

但，如上述般地，為了得到優異的耐層狀撕裂特性，抑制Sn的中心偏析，具體而言係將Sn偏析度抑制於20以下是非常重要的。在此，Sn偏析度係即使成分組成相同，亦會因製造條件而大幅變化。因此，為了抑制Sn的中心偏析，將製造條件，尤其是鑄造條件及熱壓延適正地控制是重要的。

亦即，在連續鑄造的情況，較佳係將具有未凝固層的凝固末期之鑄坯，以相當於凝固收縮量與熱收縮量之和的程度之壓下總量及壓下速度，一邊藉由壓下輥群緩緩地壓下一邊進行鑄造的輕壓下法。　　並且，於此情況中，較佳係鑄造速度(拉拔速度)設為0.50~2.80m/min。　　在此，在鑄造速度未達0.50m/min時，操作效率會變差。又，導致鑄坯在到達輕壓下區之前完成凝固，無法充分進行未凝固層之壓下，而無法充分得到藉由輕壓下法所致之Sn之偏析抑制效果，而Sn之中心偏析被促進。更佳為0.70m/min以上，再更佳為0.80m/min以上。　　另一方面，若鑄造速度超過2.80m/min，則會產生表面溫度不均，又，對於鑄坯內部之熔鋼供給成為不充分，而Sn之中心偏析被促進。又，使完全凝固完成的位置成為超過輕壓下區的位置，仍無法充分得到藉由輕壓下法所致之Sn之偏析抑制效果，而Sn之中心偏析被促進。更佳為2.50m/min以下，再更佳為1.20m/min以下。

又，當將上述之鋼素材熱壓延成所期望的尺寸形狀時，較佳係加熱至1000℃~1350℃之溫度。亦即，加熱溫度越高則中心偏析部的Sn之擴散越被促進，因此，就確保耐層狀撕裂性的觀點而言成為有利。就如此之觀點而言，較佳係加熱溫度設為1000℃以上。但，若加熱溫度超過1350℃，則會產生表面痕，或增加氧化皮損耗或燃料密集度。因而，較佳係加熱溫度的上限設為1350℃。

進而，於上述加熱溫度中，較佳係以使鋼素材(扁胚)表層與中心部的溫度差成為50℃以下的方式進行均熱。藉此，中心偏析部中之Sn的擴散被充分促進。因此，較佳係將上述加熱溫度中之均熱時間設為30min以上。更佳為60min以上。再更佳為90min以上。另外，針對上限雖無特別限定，但較佳係設為1000min。

另外，在鋼素材之溫度原本為1000~1350℃之範圍的情況，且於該溫度範圍保持30min以上的情況時，亦可不加熱而直接供熱壓延。又，亦可熱壓延後於所得之熱壓延板施行再加熱處理、酸洗、冷壓延，而製成特定板厚的冷壓延板。

又，於熱壓延中，較佳係將壓下比設為3.0以上。藉由將壓下比設為3.0以上，而使板厚方向之Sn偏析部的厚度變薄。更佳為3.2以上，再更佳為4.0以上。壓下比之上限較佳為60左右。又，較佳係最後壓延結束溫度設為650℃以上。最後壓延結束溫度未達650℃時，因變形阻抗的增大而壓延荷重會增加，使壓延之實施成為困難。最後壓延結束溫度的上限較佳為950℃。

另外，熱壓延後的冷卻係氣冷、加速冷卻之任一種方法皆可，但，在想要得到更高的強度的情況時，較佳係進行加速冷卻。　　在此，在進行加速冷卻的情況時，較佳係將冷卻速度設為2~100℃/s，並將冷卻停止溫度設為700~400℃。亦即，在冷卻速度未達2℃/s，及/或冷卻停止溫度超過700℃時，加速冷卻之效果小，而有無法達成充分高強度化的情況。又，就設備能力的觀點而言，較佳係冷卻速度設為100℃/s以下。進而，在冷卻停止溫度未達400℃時，會有鋼材的韌性降低，或鋼材的形狀發生變形的情況。另外，在冷卻停止溫度設為未達400℃的情況時，較佳係於後續步驟中以400℃~700℃的溫度範圍進行回火並施行熱處理。實施例

將成為表1所示之成分組成的鋼(剩餘部分為Fe及不可避之雜質)進行熔製，並藉由表2所示之條件的連續鑄造，製成鋼扁胚。另外，連續鑄造係藉由輕壓下法進行。接著，將該等鋼扁胚以表2所示之條件進行再加熱，之後進行均熱，接著施行熱壓延，而得到各種鋼板。另外，熱壓延後之冷卻設為直至室溫之氣冷。　　接著，藉由上述之方法，求出於所得之鋼板中Sn偏析度及Sn偏析部的厚度。將結果一併記載於表2。　　另外，在Sn偏析度未達5的情況時，表2中之Sn偏析度及Sn偏析部的厚度欄位之記載皆作為「-」。

(1)塗敷耐蝕性之評估　　又，針對以上述方式所得之鋼板，依以下要領，實施塗敷耐蝕性之評估。　　亦即，從以上述方式所得到的鋼板採取70mm×50mm×5mm之試驗片。對此試驗片的表面，以使依照JIS Z 0313 (2004)規定的除鏽度Sa成為2.5的方式施行噴粒，進行丙酮中之超音波脫脂5分鐘，並進行風乾。接著，將試驗片的單面作為塗敷面，塗佈作為防蝕底層之無機富鋅漆(KANSAI PAINT股份有限公司製SD ZINC 1500A、厚度：75μm)，接著，塗佈作為霧塗層之環氧樹脂塗料(KANSAI PAINT股份有限公司製EPOMARINE底塗霧塗層用)，接著，塗佈作為底塗層之環氧樹脂塗料(KANSAI PAINT股份有限公司製EPOMARINE HB(K)、厚度：120μm)，接著，塗佈作為中塗層之氟樹脂上塗層塗料用之中塗層塗料(KANSAI PAINT股份有限公司製CELATECT F中塗層塗料、厚度：30μm)，接著，塗佈作為上塗層之氟樹脂塗料上塗層塗料(KANSAI PAINT股份有限公司製CELATECT F上塗層塗料、厚度：25μm)，而形成由防蝕底層、下塗層(亦包含藉由霧塗層所形成之塗膜)、中塗層及上塗層所構成的塗膜。另外，試驗片之另一單面與端面係以溶劑型之環氧樹脂塗料進行密封，進而以矽系之密封劑被覆。

塗敷後，於形成於試驗片之塗膜的中央部，以到達鐵氧體的方式切出寬：1mm、長度：40mm的直線，設置初期缺陷。接著，依據ISO 16539 2013，以以下所示之條件實施腐蝕試驗。　　亦即，以使試驗片表面的人工海鹽之附著量成為6.0g/m² 的方式，噴霧將人工海鹽以純水稀釋成特定的濃度後之溶液，使人工海鹽附著於試驗片。接著，使用此試驗片，實施腐蝕實驗，該腐蝕實驗係將(條件1.溫度：60℃、相對濕度：35%、保持時間：3小時)、(條件2.溫度：40℃、相對濕度：95%、保持時間：3小時)從條件1轉移至條件2及從條件2轉移至條件1之各轉移時間設為1小時之合計8小時的循環設為1循環，將其重複進行1200循環。另外，人工海鹽之附著係每週1次。　　接著，在腐蝕試驗結束後，測定塗敷之來自初期缺陷部的膨脹寬(以下，稱為塗敷膨脹寬)，而評估塗敷耐蝕性。在此，塗敷膨脹寬係上述之初期缺陷的寬方向之塗敷膨脹寬(兩側之合計的膨脹寬)之平均值，具體而言係求出上述初期缺陷於長度方向上等間隔10個部位的位置之寬方向的塗敷膨脹寬(兩側之合計的膨脹寬)，並將其等平均者。另外，若塗敷膨脹寬為12.0mm以下，則判斷為塗敷耐蝕性優異。

在此，若塗敷膨脹寬為12.0mm以下則判斷為塗敷耐蝕性優異的理由係如以下所述。　　亦即，通常，在將作為新設橋梁用之塗敷C5系塗敷適用於普通鋼的情況，於輕微的腐蝕環境(一般的大氣腐蝕環境)中，該塗敷之壽命為50年左右。另一方面，於海上或海岸等之嚴苛的腐蝕環境中，塗敷之壽命為30年左右。在此，例如，於海上或海岸等之嚴苛的腐蝕環境中為了將塗敷之壽命從30年延長至50年，係必須抑制伴隨著透過塗膜缺陷之鋼的腐蝕而來之塗敷的膨脹之發展。在此，若假設(a)塗敷膨脹面積以暴露期間之一次式所表示，(b)進而，膨脹形狀係以針孔等作為起點的圓或矩形，塗敷膨脹面積與塗敷膨脹寬的平方成比例，則在特定的環境中暴露一定時間之後的塗敷膨脹面積成為在將普通鋼以相同的條件暴露的情況之塗敷膨脹面積的60%以下(以塗敷膨脹寬而言，為77.5%以下左右)，若就更安全的觀點則為56.25%以下(以塗敷膨脹寬而言，為75%以下左右)，可推測塗敷之壽命從30年延長至50年。　　在此，若對普通鋼施行C5系塗敷來進行上述之腐蝕試驗，則塗敷膨脹寬成為16.0mm，因此，在相當於其之75%的塗敷膨脹寬：12.0mm的情況時，判斷為塗敷耐蝕性優異。

又，依下述要領進行各鋼板之一次防鏽性之評估。　　亦即，JIS K 5552(2002)：依據「富鋅底漆」所記載之耐鹽水噴霧性之試驗，於施行了噴砂處理的試驗片，以使乾燥膜厚成為20μm的方式來塗佈富鋅底漆(KANSAI PAINT股份有限公司製SD ZINC 1000)，乾燥後，使用該等試驗片來進行鹽水噴霧試驗。　　接著，藉由目視測定直至於富鋅底漆層觀察到紅鏽為止的天數，藉由以下的評估基準，評估一次防鏽性。　　另外，於本評估中，為了評估成為富鋅底漆層之底層的鋼板之一次防鏽性，而將試驗期間設為比依照JIS K 5552(2002)規定的試驗期間更長。　　A(合格、非常優異)：直至觀察到紅鏽為止的天數為120天以上　　B(合格、特別優異)：直至觀察到紅鏽為止的天數為90天以上、未達120天　　C(合格、優異)：直至觀察到紅鏽為止的天數為60天以上、未達90天　　D(合格)：直至觀察到紅鏽為止的天數為30天以上、未達60天　　E(不合格)：直至觀察到紅鏽為止的天數為未達30天

進而，依下述要領進行耐層狀撕裂性之評估。 (2)耐層狀撕裂性之評估　　依據JIS G 3199，針對以上述方式所得之鋼板，實施鋼板之板厚方向(Z方向)的拉伸試驗，算出縮率。接著，根據所算出的縮率，依以下之基準評估耐層狀撕裂性。　　A(合格、非常優異)：85%以上　　B(合格、特別優異)：75%以上、未達85% 　　C(合格、優異)：65%以上、未達75% 　　D(合格)：35%以上、未達65% 　　E(不合格)：未達35%

將(1)及(2)之評估結果一併記載於表2。

如表2所示般，發明例皆兼具優異的塗敷耐蝕性與耐層狀撕裂性。　　相對於此，於比較例中，針對塗敷耐蝕性及耐層狀撕裂性之至少一者，未能得到充分的特性。

Claims

一種構造用鋼材，其特徵為，成分組成係由下列所構成：以質量%計，C：0.020%以上、0.200%以下、Mn：0.20%以上、2.00%以下、P：0.003%以上、0.030%以下、S：0.0001%以上、0.0100%以下、Al：0.001%以上、0.100%以下及Sn：0.005%以上、0.200%以下，以及選自Cu：0.010%以上、0.50%以下、Ni：0.010%以上、0.50%以下、W：0.005%以上、1.000%以下、Sb：0.005%以上、0.200%以下及Si：0.05%以上、1.00%以下中的1種或2種以上，與Fe及不可避免之雜質之剩餘部分，Sn偏析度為20以下，在此，Sn偏析度係藉由下述式(1)所定義，[Sn偏析度]=[Sn偏析部之Sn濃度]/[平均之Sn濃度]---(1)。
一種構造用鋼材，其特徵為，成分組成係由下列所構成：以質量%計，C：0.020%以上、0.200%以下、Mn：0.20%以上、2.00%以下、P：0.003%以上、0.030%以下、S：0.0001%以上、0.0100%以下、Al：0.001%以上、0.100%以下及Sn：0.005%以上、0.200%以下，以及選自Cu：0.010%以上、0.50%以下、Ni：0.010%以上、0.50%以下、W：0.005%以上、1.000%以下、Sb：0.005%以上、0.200%以下及Si：0.05%以上、1.00%以下中的1種或2種以上，與選自下述(A)至(D)中的至少1群組，與Fe及不可避免之雜質之剩餘部分，(A)選自Mo：0.500%以下及Co：1.00%以下中的1種或2種，(B)選自Ti：0.050%以下、V：0.200%以下、Nb：0.200%以下及Zr：0.100%以下中的1種或2種以上，(C)B：0.0050%以下，(D)選自Ca：0.0100%以下及Mg：0.0100%以下中的1種或2種，Sn偏析度為20以下，在此，Sn偏析度係藉由下述式(1)所定義，[Sn偏析度]=[Sn偏析部之Sn濃度]/[平均之Sn濃度]---(1)。
如請求項1或2之構造用鋼材，其中，Sn偏析部之板厚方向的厚度為50μm以下。
如請求項1或2之構造用鋼材，其中，以下述式(2)所定義之ST值為1.50以下，ST=10000×[%S]×[%Sn]²---(2)在此，[%S]及[%Sn]分別為前述成分組成中之S及Sn之含量(質量%)。
如請求項3之構造用鋼材，其中，以下述式(2)所定義之ST值為1.50以下，ST=10000×[%S]×[%Sn]²---(2)在此，[%S]及[%Sn]分別為前述成分組成中之S及Sn之含量(質量%)。
如請求項1或2之構造用鋼材，其係於表面具有塗膜。
如請求項3之構造用鋼材，其係於表面具有塗膜。
如請求項4之構造用鋼材，其係於表面具有塗膜。
如請求項5之構造用鋼材，其係於表面具有塗膜。
如請求項6之構造用鋼材，其中，前述塗膜具有防蝕底層、底塗層、中塗層及上塗層，該防蝕底層使用無機富鋅漆，該底塗層使用環氧樹脂塗料，該中塗層使用氟樹脂上塗層塗料用之中塗層塗料，該上塗層使用氟樹脂上塗層塗料。
如請求項7之構造用鋼材，其中，前述塗膜具有防蝕底層、底塗層、中塗層及上塗層，該防蝕底層使用無機富鋅漆，該底塗層使用環氧樹脂塗料，該中塗層使用氟樹脂上塗層塗料用之中塗層塗料，該上塗層使用氟樹脂上塗層塗料。
如請求項8之構造用鋼材，其中，前述塗膜具有防蝕底層、底塗層、中塗層及上塗層，該防蝕底層使用無機富鋅漆，該底塗層使用環氧樹脂塗料，該中塗層使用氟樹脂上塗層塗料用之中塗層塗料，該上塗層使用氟樹脂上塗層塗料。
如請求項9之構造用鋼材，其中，前述塗膜具有防蝕底層、底塗層、中塗層及上塗層，該防蝕底層使用無機富鋅漆，該底塗層使用環氧樹脂塗料，該中塗層使用氟樹脂上塗層塗料用之中塗層塗料，該上塗層使用氟樹脂上塗層塗料。
如請求項1或2之構造用鋼材，其係於表面具有富鋅底漆層。
如請求項3之構造用鋼材，其係於表面具有富鋅底漆層。
如請求項4之構造用鋼材，其係於表面具有富鋅底漆層。
如請求項5之構造用鋼材，其係於表面具有富鋅底漆層。
一種構造物，其係使用如請求項1至17中任一項之構造用鋼材而成。
如請求項18之構造物，其係橋梁。