WO2019146748A1 - 係留チェーン用鋼および係留チェーン - Google Patents

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鹿島　和幸
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日本製鉄株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to steel for mooring chains and mooring chains.
  • the mooring chain is highly corroded because it is exposed to the seawater environment, and corrosion may be a problem during long-term use.
  • the diameter of the mooring chain is measured at the time of inspection at the dock, if it is reduced by 12% or more with respect to the original diameter, the classification rules will set the standard that switching to a new chain is necessary. ing.
  • the life of a mooring chain is about 15 years while the life of a ship is about 20 years. Therefore, at present, it is necessary to replace the mooring chain once before the ship is abandoned. From such a situation, life extension by corrosion resistance improvement is desired for a metal material used for a mooring chain.
  • An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a steel for mooring chains and a mooring chain having excellent corrosion resistance.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and the gist of the following steel for mooring chain and mooring chain.
  • Chemical composition is in mass%, C: 0.15 to 0.45%, Si: 0.6% or less, Mn: 1.00 to 2.50%, P: 0.1% or less, S: 0.05% or less, Al: 0.1% or less, N: 0.01% or less, Cu: 0.01 to 1.0%, Ni: 0.01 to 5.0%, Cr: 0.1% or less, Sn: 0 to 0.5%, Sb: 0 to 0.5%, Mo: 0 to 1.0%, W: 0 to 1.0%, V: 0 to 1.0%, Ca: 0 to 0.01%, Mg: 0 to 0.01%, REM: 0 to 0.01%, Nb: 0 to 0.1%, Ti: 0 to 0.1%, B: 0 to 0.01%, Remainder: Fe and impurities, Steel for mooring chains which satisfies the following formulas (i) and (ii).
  • each element symbol in the above-mentioned formula represents the content (mass%) of each element contained in steel, and when it is not contained, it is considered as zero.
  • the chemical composition is in mass%, Sn: 0.01 to 0.5%, Sb: 0.01 to 0.5%, Mo: 0.01 to 1.0%, W: 0.01 to 1.0%, V: 0.01 to 1.0%, Ca: 0.0001 to 0.01%, Mg: 0.0001 to 0.01%, and REM: 0.0001 to 0.01%, Containing one or more selected from The steel for mooring chains according to the above (1).
  • the chemical composition is in mass%, Nb: 0.001 to 0.1%, Ti: 0.001 to 0.1%, and B: 0.0001 to 0.01%, Containing one or more selected from A steel for a mooring chain according to (1) or (2) above.
  • a steel for mooring chain and a mooring chain having excellent corrosion resistance can be obtained.
  • the inventors examined the factors that can not obtain the desired corrosion resistance, because the service life of the steel material used in the mooring chain is shorter than the ship life.
  • the corrosion resistance of a steel material changes greatly depending on the corrosive environment in which the steel material is used. That is, even a steel material that is evaluated as having excellent corrosion resistance in a specific corrosive environment may not be able to exhibit corrosion resistance in different corrosive environments. For this reason, the inventor first investigated the use environment of the mooring chain.
  • the mooring chain is immersed in seawater when moored off the harbor and is stored in a hangar called a chain locker when the ship travels. Because of this, the mooring chain is stored most of its time in the chain locker.
  • the inventor has measured in detail the temperature and humidity fluctuations in the chain locker at the time of navigation. As a result, it has become clear that in the chain locker, the relative humidity does not fall below about 50% RH while the high humidity state and the relatively low humidity state are repeated.
  • a sodium chloride is a general thing as a main component of seawater
  • chlorides such as magnesium chloride
  • magnesium chloride has a strong deliquescence action. For example, if the relative humidity is about 30% RH or more, atmospheric water can be easily taken in.
  • Steel materials used in mooring chains need to exhibit corrosion resistance in the special corrosive environment described above. Therefore, when designing a steel material used for a mooring chain, it is necessary to reproduce the above-mentioned corrosive environment and to evaluate corrosion resistance. From the above viewpoints, the inventor has developed a corrosion test method (refer to Japanese Patent Application No. 2017-240413) for steel for mooring chain. Then, by evaluating the corrosion resistance of the steel material by the above-mentioned corrosion test method, the steel for a mooring chain comes to have a good corrosion resistance.
  • the mooring chain wears off when it rubs against sand or the like present on the seabed surface when throwing or removing the anchor.
  • portions of one mooring chain that rub against each other occur and wear.
  • the mooring chain also have good wear resistance, as it is prone to wear.
  • C 0.15 to 0.45%
  • C is an element necessary to secure strength and wear resistance.
  • the C content is made 0.15% or more.
  • the toughness of the base material and the weld heat affected zone is significantly reduced. Therefore, the C content is set to 0.45% or less.
  • the C content is preferably 0.17% or more, more preferably 0.20% or more. Further, the C content is preferably 0.42% or less, more preferably 0.40% or less.
  • Si 0.6% or less
  • Si is an element necessary for deoxidation, but if it is contained in excess of 0.6%, the toughness of the weld heat affected zone decreases. Therefore, the Si content is 0.6% or less. From the viewpoint of toughness, the lower the Si content, the better. In this case, the Si content is preferably 0.55% or less, more preferably 0.5% or less. On the other hand, if the Si content is excessively reduced, the effect of deoxidation can not be sufficiently obtained.
  • Si is an element that contributes to the improvement of the wear resistance. Therefore, the Si content is preferably 0.01% or more.
  • Mn 1.00 to 2.50%
  • Mn is an element necessary to secure strength and wear resistance.
  • the Mn content is 1.00% or more.
  • the Mn content is preferably 1.10% or more, more preferably 1.15% or more, and still more preferably 1.20% or more.
  • the Mn content is more preferably 1.25% or more, and still more preferably 1.30% or more.
  • the Mn content is preferably 2.40% or less, more preferably 2.30% or less.
  • P 0.1% or less
  • P is an element which segregates as an impurity at grain boundaries to lower toughness. And when P content exceeds 0.1%, toughness will fall remarkably. Therefore, the P content is 0.1% or less. The smaller the P content, the better.
  • the P content is preferably 0.08% or less, more preferably 0.05% or less.
  • S 0.05% or less S is present in the steel as an impurity to form MnS. This MnS becomes a starting point of corrosion and lowers the corrosion resistance. Therefore, the S content is set to 0.05% or less. The smaller the S content, the better. The S content is preferably 0.045% or less, more preferably 0.04% or less.
  • Al 0.1% or less
  • Al is an element necessary as a deoxidizing agent, and by including Al, a deoxidizing effect is obtained. Also, Al bonds with N to form AlN, thereby refining the crystal grains.
  • the Al content is 0.1% or less.
  • the Al content is preferably 0.08% or less, more preferably 0.06% or less.
  • the Al content is preferably 0.005% or more.
  • N 0.01% or less N combines with Al to form AlN, which has the effect of refining the crystal grains. However, if the N content exceeds 0.01%, the toughness decreases. Therefore, the N content is 0.01% or less.
  • the N content is preferably 0.008% or less, more preferably 0.006% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the N content is preferably 0.001% or more.
  • Cu 0.01 to 1.0%
  • Cu suppresses the elution of steel when the surface is wet. Furthermore, Cu forms thin film water and significantly suppresses the elution of steel even in the state where chloride is concentrated. As a result, Cu improves the corrosion resistance. Moreover, since the protection of the corrosion product produced
  • the above effect can be acquired by containing Cu 0.01% or more.
  • the Cu content is 0.01% or more.
  • the Cu content is preferably 0.03% or more, more preferably 0.05% or more, and still more preferably 0.1% or more.
  • the Cu content is preferably 0.8% or less, more preferably 0.6% or less.
  • Ni 0.01 to 5.0% Like Cu, Ni has an effect of significantly suppressing the elution of steel in a thin film water forming environment and improving the corrosion resistance. Therefore, the Ni content is 0.01% or more. However, when the Ni content exceeds 5.0%, not only the effect is saturated, but also the cost of steel materials increases. Therefore, the Ni content is 5.0% or less.
  • the Ni content is preferably 0.05% or more, more preferably 0.1% or more.
  • the Ni content is preferably 4.5% or less, more preferably 4.0% or less.
  • Cr 0.1% or less Cr has the effect of enhancing the strength while suppressing the cost increase of the steel material, but significantly reduces the corrosion resistance in a thin film water forming environment in which chlorides are concentrated. Therefore, the Cr content is 0.1% or less.
  • the Cr content is preferably 0.08% or less, more preferably 0.06% or less.
  • the steel for a mooring chain according to the present invention may contain one or more elements selected from Sn, Sb, Mo, W, V, Ca, Mg, and REM, in addition to the above components.
  • Sn 0 to 0.5% Sn elutes as ions in an environment where thin film water forms and the pH of the corrosion interface decreases, and the inhibitor action significantly suppresses the dissolution reaction of the steel. As a result, Sn has the effect of improving the corrosion resistance. Sn also has the effect of improving the wear resistance. For this reason, you may contain as needed.
  • the Sn content is 0.5% or less. Moreover, it is preferable that Sn content is 0.4% or less.
  • the Sn content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.03% or more, and still more preferably 0.05% or more.
  • Sb 0 to 0.5%
  • Sb has the effect of suppressing the elution of steel in a thin film water forming environment. For this reason, you may contain as needed. However, if the content of Sb exceeds 0.5%, the toughness is significantly reduced. Therefore, the Sb content is 0.5% or less.
  • the Sb content is preferably 0.4% or less, more preferably 0.3% or less.
  • the Sb content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.03% or more, and still more preferably 0.05% or more.
  • Mo 0 to 1.0% Mo has the effect of enhancing strength and wear resistance.
  • Mo eluted in the corrosive environment forms a molybdate ion and has an action of suppressing the elution of steel by the inhibitor action.
  • Mo since Mo has the effect of improving the corrosion resistance, it may be contained as necessary.
  • the Mo content exceeds 1.0%, not only the effect is saturated but also the toughness is significantly reduced. For this reason, the Mo content is 1.0% or less.
  • the Mo content is preferably 0.8% or less, more preferably 0.5% or less.
  • the Mo content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.03% or more, and still more preferably 0.05% or more.
  • W 0 to 1.0% W also has the same action as Mo.
  • the elution of W in a corrosive environment has the effect of suppressing the elution of steel by forming tungstate ions. For this reason, you may contain as needed.
  • the W content exceeds 1.0%, not only the effect is saturated but also the toughness is lowered. For this reason, the W content is 1.0% or less.
  • the W content is preferably 0.8% or less, more preferably 0.5% or less.
  • the W content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.03% or more, and still more preferably 0.05% or more.
  • V 0 to 1.0% V also has the same action as Mo.
  • the eluted V in the corrosive environment has the effect of suppressing the elution of the steel by forming vanadate ions. For this reason, you may contain as needed.
  • the V content exceeds 1.0%, not only the effect is saturated but also the toughness is reduced. Therefore, the V content is 1.0% or less.
  • the V content is preferably 0.8% or less, more preferably 0.5% or less.
  • the V content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.03% or more, and still more preferably 0.05% or more.
  • Ca 0 to 0.01% Ca elutes as ions and raises the pH at the corrosion interface where a drop in pH has occurred. As a result, since corrosion is suppressed, you may contain as needed. However, when the Ca content exceeds 0.01%, not only the effect is saturated but also the toughness is reduced. Therefore, the Ca content is 0.01% or less.
  • the Ca content is preferably 0.008% or less, more preferably 0.006% or less.
  • the Ca content is preferably 0.0001% or more, more preferably 0.0003% or more, and still more preferably 0.0005% or more.
  • Mg 0 to 0.01% Mg, like Ca, has the effect of suppressing corrosion by raising the pH of the corrosion interface. For this reason, you may contain as needed. However, when the Mg content exceeds 0.01%, not only the effect is saturated but also the toughness is lowered. Therefore, the Mg content is 0.01% or less.
  • the Mg content is preferably 0.008% or less, more preferably 0.006% or less.
  • the Mg content is preferably 0.0001% or more, more preferably 0.0003% or more, and still more preferably 0.0005% or more.
  • REM 0 to 0.01%
  • the REM content is 0.01% or less.
  • the REM content is preferably 0.008% or less, more preferably 0.006% or less.
  • the REM content is preferably 0.0001% or more, more preferably 0.0003% or more, and still more preferably 0.0005% or more.
  • REM refers to a total of 17 elements of Sc, Y and lanthanoid, and the REM content means the total content of these elements.
  • REM is added industrially in the form of misch metal.
  • the steel for a mooring chain according to the present invention may further contain one or more elements selected from Nb, Ti, and B.
  • Nb 0 to 0.1% Nb may be contained as necessary because it has the effect of enhancing the strength. However, when the Nb content exceeds 0.1%, the toughness decreases. Therefore, the Nb content is 0.1% or less.
  • the Nb content is preferably 0.08% or less, more preferably 0.05% or less.
  • the Nb content is preferably 0.001% or more, more preferably 0.003% or more, and still more preferably 0.005% or more.
  • Ti 0 to 0.1% Ti combines with N to form TiN, thereby improving the toughness of the weld heat affected zone. For this reason, you may contain as needed. However, when the Ti content exceeds 0.1%, the effect is saturated. Therefore, the Ti content is 0.1% or less.
  • the Ti content is preferably 0.08% or less, more preferably 0.05% or less.
  • the Ti content is preferably 0.001% or more, more preferably 0.005% or more, and still more preferably 0.01% or more.
  • B 0 to 0.01% B may be contained as necessary because it has an effect of enhancing the strength. However, when the B content exceeds 0.01%, the toughness decreases. Therefore, the B content is 0.01% or less.
  • the B content is preferably 0.008% or less, more preferably 0.005% or less.
  • the B content is preferably 0.0001% or more, more preferably 0.0003% or more, and still more preferably 0.0005% or more.
  • the balance is Fe and impurities.
  • impurity is a component mixed in due to various factors of the ore, scrap and other raw materials and manufacturing processes when industrially manufacturing steel, and is allowed within a range that does not adversely affect the present invention Means one.
  • the above equation (i) represents the corrosion resistance of the steel of the present invention, and in the case where the equation (i) is satisfied, that is, when the left side value of the equation (i) is 0.80 or less, Sufficient corrosion resistance can be secured. Therefore, the left side value of equation (i) is set to 0.80 or less. Furthermore, in order to ensure good corrosion resistance, it is preferable to set the left side value of the formula (i) to 0.77 or less, more preferably 0.75 or less. The left side value of the formula (i) is more preferably 0.73 or less, still more preferably 0.71 or less, and still more preferably 0.70 or less. On the other hand, corrosion resistance is not enough when Formula (i) is not satisfied, and long-term use as a mooring chain is difficult.
  • the present invention is required to satisfy the following formula (ii) from the viewpoint of manufacturability.
  • Cu / Ni ⁇ 5.0 (ii)
  • Formula (ii) represents the manufacturability of the steel of the present invention, and when formula (ii) is satisfied, it can be manufactured without problems as a steel for a mooring chain.
  • the expression (ii) is not satisfied, surface cracking and the like occur due to embrittlement during casting or rolling, which makes production difficult.
  • each element symbol in the said Formula (i), (ii) represents content (mass%) of each element contained in steel, and when not contained, it is set as zero.
  • the surface may be coated with an anticorrosive coating (coating). That is, an anticorrosive coating layer is formed on the surface of the mooring chain.
  • the kind of the anticorrosion coating layer is not limited, and a general one may be used.
  • an anticorrosive plating film exemplified by Zn plating, Al plating, Zn-Al plating etc.
  • a metal sprayed coating exemplified by Zn spraying, Al spraying etc.
  • vinyl butyral type vinyl butyral type
  • epoxy type epoxy type
  • urethane type phthalic acid
  • Typical anticorrosion coating films and the like exemplified in the series, fluorine type, oil-based paint, bituminous type and the like.
  • Corrosion Resistance In the present invention, the characteristics of corrosion resistance and wear resistance are evaluated. Corrosion resistance is evaluated using the corrosion test described below. Specifically, the actual corrosive environment of the mooring chain is simulated, and in the corrosion test, eight cycles (about eight weeks) are carried out with one cycle consisting of a seawater immersion step and a dry wet step.
  • the test piece is immersed in artificial seawater at 35 ° C. for 15 minutes once in one week (7 days).
  • the composition of artificial seawater used in the test is NaCl: 2.45%, MgCl 2 : 1.11%, Na 2 SO 4 : 0.41%, CaCl 2 : 0.15%, KCl: 0.07%, NaHCO 3 : 0.02%, KBr: 0.01%.
  • % of the composition of said artificial seawater has shown the mass%.
  • drying and wetting process two steps of a drying process simulating a relatively low humidity state and a wetting process simulating a relatively high humidity state are performed in the chain locker.
  • the temperature is kept at 60 ° C. and the relative humidity at 65% RH for 4 hours
  • the temperature is kept at 60 ° C. and the relative humidity 90% RH for 4 hours.
  • the measurement of the test piece is performed at a position of 30 mm from the upper end and the lower end and at a position of 50 mm from the central portion, that is, the upper end.
  • measurement is similarly performed on the size of the diameter of the position orthogonal to the position. That is, the size of the diameter is measured at six positions in one sample, and the size of the diameter is calculated after the corrosion test from the average value.
  • the difference between the size of the original diameter and the size of the diameter after the corrosion test is taken as a reduction in diameter (mm).
  • the reduction in diameter is 0.9 mm or less, it is determined that the mooring chain has sufficient corrosion resistance.
  • the measurement position of hardness is each position of 0.5mm, 1.0mm, 1.5mm, 2.0mm, 2.5mm, 3.0mm in the direction of the center of diameter from the surface of steel material in the case of steel bar
  • the Vickers hardness of 3 points that is, the Vickers hardness of 18 points in total is measured, and the average value of all the measurement points is taken as the surface hardness. And when the surface layer hardness is more than 200, it is judged that the abrasion resistance is good.
  • a steel ingot having the above-mentioned chemical composition is produced by a continuous casting method.
  • the steel ingot may be made into an ingot by the ingot method (see JIS G 0203: 2009).
  • the obtained steel ingot is subjected to soaking and hot rolling (hot steel bar rolling) in the range of 800 to 1250 ° C. to form a steel bar.
  • the diameter of the steel bar is not particularly limited, but is, for example, in the range of 50 to 120 mm.
  • finish rolling in hot rolling is performed at 800 ° C. or higher.
  • the obtained steel bar is cooled to room temperature by air cooling or cooling.
  • heat treatment may be performed after the above-mentioned cooling. Furthermore, after heat treatment, surface treatment such as shot blasting may be performed. Then, using the steel bar manufactured as described above as a material, it is bent after heating at 600 to 1100 ° C., joined by flash butt welding to deburr the joint, and a link is manufactured. This process is repeated to form a chain of a predetermined length. In addition, a stud can be attached by welding as needed. After that, quenching and tempering are performed. The temperature of the quenching treatment is 800 to 1100 ° C., and the time is 10 minutes or more, and then it is cooled by water cooling. The temperature of the tempering treatment is 450 to 750 ° C., and the time is 10 minutes or more, and then cooled by water cooling. These steps produce a mooring chain having a desired shape.
  • a steel ingot obtained by continuous casting was rolled into a steel piece.
  • the billet was then subjected to hot rolling (hot bar rolling).
  • hot rolling the soaking temperature of the billet was set to 1250 ° C., the material was rolled to a diameter of 25 mm at 1050 ° C. or more, and air cooled to room temperature.
  • the obtained bar was subjected to heat treatment.
  • heat treatment quenching treatment at 900 ° C. for 15 minutes and water cooling were performed, and then tempering treatment at 638 ° C. for 20 minutes and water cooling were performed.
  • a test piece with a diameter of 20 mm ⁇ 100 mm was collected, and the surface of the test piece was subjected to shot blasting.
  • the test piece was immersed in artificial seawater at 35 ° C. for 15 minutes once in one week (7 days).
  • the composition of artificial seawater used in the test is NaCl: 2.45%, MgCl 2 : 1.11%, Na 2 SO 4 : 0.41%, CaCl 2 : 0.15%, KCl: 0.07%, NaHCO 3: 0.02%, KBr: was 0.01%.
  • % of the composition of said artificial seawater has shown the mass%.
  • drying and wetting step two steps were carried out in the chain locker: a drying step simulating a relatively low humidity state and a wetting step simulating a relatively high humidity state.
  • the temperature was kept at 60 ° C. and the relative humidity at 65% RH for 4 hours
  • the wetting step the temperature was kept at 60 ° C. and the relative humidity 90% RH for 4 hours.
  • the reduction of the diameter of the test piece was measured with a caliper.
  • the measurement of the test piece was performed at a position of 30 mm from the upper end and the lower end and at a position of 50 mm from the central portion, that is, the upper end.
  • measurement was similarly performed on the size of the diameter of the position orthogonal to the position. That is, the size of the diameter was measured at six positions in one sample, and the size of the diameter was calculated after the corrosion test from the average value. Subsequently, the difference between the size of the original diameter and the size of the diameter after the corrosion test was taken as the reduction in diameter (mm).
  • the reduction amount of a diameter is 0.9 mm or less, it was judged that it has corrosion resistance sufficient as a mooring chain.
  • the surface hardness was evaluated to evaluate the wear resistance.
  • the conditions of the hardness test for calculating the surface layer hardness were conducted in accordance with JIS Z 2244: 2009, and the test force was 9.8 N (1 kgf).
  • the measurement position of hardness is each position of 0.5mm, 1.0mm, 1.5mm, 2.0mm, 2.5mm, 3.0mm in the direction of the center of diameter from the surface of steel material in the case of steel bar
  • the Vickers hardness of 3 points that is, the Vickers hardness of 18 points in total was measured, and the average value of all the measurement points was taken as the surface hardness. And when the surface layer hardness was over 200, it was judged that the abrasion resistance was good.
  • test No. Nos. 1 to 18 satisfied the composition defined in the present invention, and satisfied the formulas (i) and (ii), so the corrosion resistance was good and no surface cracking occurred. The abrasion resistance was also good. On the other hand, test No. Since 19 and 22 did not satisfy Formula (i), they resulted in inferior corrosion resistance. In addition, test No. Since No. 20 did not satisfy Formula (ii), surface cracking occurred. Test No. In No. 21, the Mn content was below the specified range of the present invention, resulting in poor wear resistance.

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Abstract

化学組成が、質量%で、Ｃ：0.15～0.45%、Si：0.6%以下、Mn：1.00～2.50%、Ｐ：0.1%以下、Ｓ：0.05%以下、Al：0.1%以下、Ｎ：0.01%以下、Cu：0．01～1.0%、Ni：0．01～5.0%、Cr：0.1%以下、Sn：0～0.5%、Sb：0～0.5%、Mo：0～1.0%、Ｗ：0～1.0%、Ｖ：0～1.0%、Ca：0～0.01%、Mg：0～0.01%、REM：0～0.01%、Nb：0～0.1%、Ti：0～0.1%、Ｂ：0～0.01%、残部：Feおよび不純物であり、[(1-1.35Cu)(1-0.37Ni)+0.25Cr≦0.80]、および［Cu/Ni≦5.0］を満足する、係留チェーン用鋼および該係留チェーン用鋼を用いた係留チェーン。

Description

係留チェーン用鋼および係留チェーン
　本発明は、係留チェーン用鋼および係留チェーンに関する。
　係留チェーンは、海水環境に曝されるため腐食が激しく、長期間使用の際には腐食が問題となる場合がある。ドックでの点検時に係留チェーンの径が計測されるが、元の径に対して１２％以上減少している場合には、新たなチェーンに切り替えをしなければならないという基準が船級規則により定められている。
　一般的には、船舶の寿命が２０年程度であるのに対して、係留チェーンの寿命は１５年程度である。このため、現状、船を廃船にするまでに、係留チェーンの交換を１度は行なう必要がある。このような状況から、係留チェーンに用いられる金属材料には、耐食性向上による寿命延長が望まれている。
特開昭６１－２１０１５３号公報
　船舶の係留チェーンは、従来、ＪＩＳ　Ｇ　３１０５：２００４に規定されているＳＢＣ３００、ＳＢＣ４９０、ＳＢＣ６９０といった産業用鋼材が用いられている。また、これら鋼材に加え、例えば、希土類等を任意元素として添加することで、材料特性を向上させた鋼材についても用いられる場合がある（特許文献１参照）。
　しかしながら、これら鋼材では、上述のように船舶の寿命に対して係留チェーンの耐久年数が短く、所望する耐食性が十分得られていないという問題がある。
　本発明は、上記の問題を解決し、耐食性に優れた係留チェーン用鋼および係留チェーンを提供することを目的とする。
　本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、下記の係留チェーン用鋼および係留チェーンを要旨とする。
　（１）化学組成が、質量％で、
　Ｃ：０．１５～０．４５％、
　Ｓｉ：０．６％以下、
　Ｍｎ：１．００～２．５０％、
　Ｐ：０．１％以下、
　Ｓ：０．０５％以下、
　Ａｌ：０．１％以下、
　Ｎ：０．０１％以下、
　Ｃｕ：０．０１～１．０％、
　Ｎｉ：０．０１～５．０％、
　Ｃｒ：０．１％以下、
　Ｓｎ：０～０．５％、
　Ｓｂ：０～０．５％、
　Ｍｏ：０～１．０％、
　Ｗ：０～１．０％、
　Ｖ：０～１．０％、
　Ｃａ：０～０．０１％、
　Ｍｇ：０～０．０１％、
　ＲＥＭ：０～０．０１％、
　Ｎｂ：０～０．１％、
　Ｔｉ：０～０．１％、
　Ｂ：０～０．０１％、
　残部：Ｆｅおよび不純物であり、
　下記式（ｉ）および（ii）を満足する、係留チェーン用鋼。
　（１－１．３５Ｃｕ）（１－０．３７Ｎｉ）＋０．２５Ｃｒ≦０．８０・・・（ｉ）
　Ｃｕ／Ｎｉ≦５．０・・・（ii）
　但し、上記式中の各元素記号は、鋼中に含まれる各元素の含有量（質量％）を表し、含有されない場合はゼロとする。
　（２）前記化学組成が、質量％で、
　Ｓｎ：０．０１～０．５％、
　Ｓｂ：０．０１～０．５％、
　Ｍｏ：０．０１～１．０％、
　Ｗ：０．０１～１．０％、
　Ｖ：０．０１～１．０％、
　Ｃａ：０．０００１～０．０１％、
　Ｍｇ：０．０００１～０．０１％、および
　ＲＥＭ：０．０００１～０．０１％、
　から選択される１種以上を含有する、
　上記（１）に記載の係留チェーン用鋼。
　（３）前記化学組成が、質量％で、
　Ｎｂ：０．００１～０．１％、
　Ｔｉ：０．００１～０．１％、および
　Ｂ：０．０００１～０．０１％、
　から選択される１種以上を含有する、
　上記（１）または（２）に記載の係留チェーン用鋼。
　（４）上記（１）～（３）のいずれかに記載の鋼を用いた係留チェーン。
　（５）表面に防食被覆層を備えた上記（４）に記載の係留チェーン。
　本発明によれば、優れた耐食性を有する係留チェーン用鋼および係留チェーンを得ることができる。
　本発明者は、係留チェーンに用いられる鋼材の耐久年数が船舶寿命に比べて短く、所望する耐食性を得られない要因について検討を行なった。
　鋼材の耐食性能は、その鋼材が使用される腐食環境により大きく変化する。すなわち、特定の腐食環境において耐食性に優れていると評価される鋼材であっても、異なる腐食環境においては耐食性を発揮することができない場合がある。このため、本発明者は、まず係留チェーンの使用環境について調査を行なった。
　係留チェーンは、港湾沖での係留時には海水に浸かり、船舶の航行時にはチェーンロッカーと呼ばれる格納庫に保管される。このため、係留チェーンは、そのほとんどの時間を、チェーンロッカー内で保管された状態となる。
　そこで、本発明者は、航行時におけるチェーンロッカー内の温度および湿度の変動を詳細に測定した。その結果、チェーンロッカー内では、湿度の高い状態と比較的湿度の低い状態とが繰り返されながらも、相対湿度が５０％ＲＨ程度を下回ることがないことが明らかになった。
　ところで、海水の主成分として一般的なものは塩化ナトリウムであるが、これ以外にも塩化マグネシウム等の塩化物が含まれている。特に、塩化マグネシウムは潮解作用が強く、例えば、相対湿度が３０％ＲＨ程度以上であれば、大気中の水分を容易に取り込む。
　すなわち、係留チェーンに付着した塩化マグネシウム等が大気中の水分を取り込むため、わずかに湿った状態が維持され、チェーンの表面には、常時、薄い水膜（以下の説明において、「薄膜水」ともいう。）が形成される。また、表面に形成した薄膜水内では、海水中に含まれる塩化物が濃化する。そして、塩化物が濃化した環境において、鋼材が腐食すると、腐食により鉄が溶出した箇所で鉄イオンの加水分解反応が生じる。その結果、鋼材表面のｐＨが低下する。このように、係留チェーンの使用環境は、極めて厳しい特殊な腐食環境であることが明らかになった。
　係留チェーンに用いられる鋼材は、上述の特殊な腐食環境において、耐食性を発揮する必要がある。そのため、係留チェーンに用いられる鋼材を設計する上で、上述の腐食環境を再現し、耐食性の評価を行なう必要がある。以上の観点より、本発明者は、係留チェーン用鋼の腐食試験方法（特願２０１７－２４０４１３参照。）を開発した。そして、上記腐食試験方法により、鋼材の耐食性を評価することで、係留チェーン用鋼に良好な耐食性を具備させるに至った。
　また、係留チェーンは、碇を投錨または脱錨する際に、海底面に存在する砂等と擦れることで摩耗する。加えて、チェーンロッカー内での保管時においても、一本の係留チェーンにおいて、互いに擦れ合う部分が生じ、摩耗する。このように、係留チェーンは、摩耗しやすいことから、良好な耐摩耗性をも有することが望ましい。
　本発明は上記の知見に基づいてなされたものである。以下、本発明の各要件について詳しく説明する。
　１．化学組成
　各元素の限定理由は下記のとおりである。なお、以下の説明において含有量についての「％」は、「質量％」を意味する。
　Ｃ：０．１５～０．４５％
　Ｃは、強度および耐摩耗性を確保するために必要な元素である。係留チェーンとしての強度および耐摩耗性を確保するために、Ｃ含有量は０．１５％以上とする。しかしながら、Ｃ含有量が０．４５％を超えると、母材および溶接熱影響部の靭性が著しく低下する。このため、Ｃ含有量は０．４５％以下とする。Ｃ含有量は０．１７％以上であるのが好ましく、０．２０％以上であるのがより好ましい。また、Ｃ含有量は０．４２％以下であるのが好ましく、０．４０％以下であるのがより好ましい。
　Ｓｉ：０．６％以下
　Ｓｉは、脱酸のために必要な元素であるが、０．６％を超えて含有させると溶接熱影響部の靭性が低下する。このため、Ｓｉ含有量は０．６％以下とする。なお、靭性の観点からＳｉ含有量はより低いほうが望ましい。この場合、Ｓｉ含有量は０．５５％以下であるのが好ましく、０．５％以下であるのがより好ましい。一方、Ｓｉ含有量を過度に低減すると、脱酸の効果が十分に得られなくなる。また、Ｓｉは、耐摩耗性の向上に寄与する元素である。このため、Ｓｉ含有量は０．０１％以上であるのが好ましい。
　Ｍｎ：１．００～２．５０％
　Ｍｎは、強度および耐摩耗性を確保するために必要な元素である。必要な強度および耐摩耗性を確保するために、Ｍｎ含有量は１．００％以上とする。しかしながら、Ｍｎを、２．５０％を超えて含有させると、靭性が著しく低下する。このため、Ｍｎ含有量は２．５０％以下とする。Ｍｎ含有量は、１．１０％以上であるのが好ましく、１．１５％以上であるのがより好ましく、１．２０％以上であるのがさらに好ましい。Ｍｎ含有量は、１．２５％以上であるのが一層好ましく、１．３０％以上であるのがより一層好ましい。また、Ｍｎ含有量は２．４０％以下であるのが好ましく、２．３０％以下であるのがより好ましい。
　Ｐ：０．１％以下
　Ｐは不純物として粒界に偏析し、靭性を低下させる元素である。そして、Ｐ含有量が０．１％を超えると靭性が著しく低下する。このため、Ｐ含有量は０．１％以下とする。Ｐ含有量は少なければ少ないほど好ましい。Ｐ含有量は０．０８％以下であるのが好ましく、０．０５％以下であるのがより好ましい。
　Ｓ：０．０５％以下
　Ｓは不純物として鋼中に存在し、ＭｎＳを形成する。このＭｎＳは腐食の起点となり、耐食性を低下させる。このため、Ｓ含有量は０．０５％以下とする。Ｓ含有量は少なければ少ないほど好ましい。Ｓ含有量は０．０４５％以下であるのが好ましく、０．０４％以下であるのがより好ましい。
　Ａｌ：０．１％以下
　Ａｌは脱酸剤として必要な元素であり、含有させることで脱酸効果が得られる。また、ＡｌはＮと結合し、ＡｌＮを形成することで、結晶粒を微細化させる。しかしながら、Ａｌを、０．１％を超えて含有させると靭性の低下を招く。このため、Ａｌ含有量は０．１％以下とする。なお、Ａｌ含有量は０．０８％以下であるのが好ましく、０．０６％以下であるのがより好ましい。一方、上記効果を安定して得るために、Ａｌ含有量は０．００５％以上であるのが好ましい。
　Ｎ：０．０１％以下
　Ｎは、Ａｌと結合しＡｌＮを形成することにより、結晶粒を微細化させる効果がある。しかしながら、Ｎ含有量が０．０１％を超えると靭性が低下する。このため、Ｎ含有量は０．０１％以下とする。Ｎ含有量は０．００８％以下であるのが好ましく、０．００６％以下であるのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ｎ含有量は０．００１％以上であるのが好ましい。
　Ｃｕ：０．０１～１．０％
　Ｃｕは、表面が濡れた状態における鋼の溶出を抑制する。さらに、Ｃｕは薄膜水が形成し、塩化物が濃化する状態においても、鋼の溶出を著しく抑制する。この結果、Ｃｕは耐食性を向上させる。また、腐食により生成した腐食生成物の保護性が高いため、長期にわたり高い耐食性を保持する効果も有する。さらに、Ｃｕは、耐摩耗性を向上させる効果も有する。
　そして、Ｃｕを０．０１％以上含有させることにより、上記の効果を得ることができる。このため、Ｃｕ含有量は０．０１％以上とする。しかしながら、Ｃｕ含有量が１．０％を超えると、効果が飽和するばかりでなく靭性が低下する。このため、Ｃｕ含有量は１．０％以下とする。Ｃｕ含有量は０．０３％以上であるのが好ましく、０．０５％超であるのがより好ましく、０．１％以上であるのがさらに好ましい。また、Ｃｕ含有量は０．８％以下であるのが好ましく、０．６％以下であるのがより好ましい。
　Ｎｉ：０．０１～５．０％
　Ｎｉは、Ｃｕと同様、薄膜水形成環境での鋼の溶出を著しく抑制し耐食性を向上させる効果を有する。このため、Ｎｉ含有量は０．０１％以上とする。しかしながら、Ｎｉ含有量が５．０％を超えると効果が飽和するばかりでなく、鋼材のコストが上昇する。そのため、Ｎｉ含有量は５．０％以下とする。Ｎｉ含有量は０．０５％以上であるのが好ましく、０．１％以上であるのがより好ましい。また、Ｎｉ含有量は４．５％以下であるのが好ましく、４．０％以下であるのがより好ましい。
　Ｃｒ：０．１％以下
　Ｃｒは、鋼材のコスト上昇を抑えつつ強度を高める作用を有するが、塩化物が濃化する薄膜水形成環境において耐食性を著しく低下させる。このため、Ｃｒ含有量は０．１％以下とする。Ｃｒ含有量は０．０８％以下であるのが好ましく、０．０６％以下であるのがより好ましい。
　本発明に係る係留チェーン用鋼には、上記成分に加え、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｃａ、Ｍｇ、ＲＥＭから選択される１種以上の元素を含有させてもよい。
　Ｓｎ：０～０．５％
　Ｓｎは、薄膜水が形成し、腐食界面のｐＨが低下する環境において、イオンとして溶出し、インヒビター作用により鋼の溶解反応を著しく抑制する。この結果、Ｓｎは耐食性を向上させる効果を有する。また、Ｓｎは、耐摩耗性を向上させる効果も有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。
　しかしながら、Ｓｎは０．５％を超えて含有させると靭性が著しく低下する。このため、Ｓｎ含有量は０．５％以下とする。また、Ｓｎ含有量は０．４％以下であるのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ｓｎ含有量は０．０１％以上であるのが好ましく、０．０３％以上であるのがより好ましく、０．０５％以上であるのがさらに好ましい。
　Ｓｂ：０～０．５％
　ＳｂはＳｎと同様、薄膜水形成環境において鋼の溶出を抑制する効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｓｂを、０．５％を超えて含有させると靭性が著しく低下する。このため、Ｓｂ含有量は０．５％以下とする。Ｓｂ含有量は０．４％以下であるのが好ましく、０．３％以下であるのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ｓｂ含有量は０．０１％以上であるのが好ましく、０．０３％以上であるのがより好ましく、０．０５％以上であるのがさらに好ましい。
　Ｍｏ：０～１．０％
　Ｍｏは、強度および耐摩耗性を高める作用を有する。また、Ｍｏは腐食環境において溶出したＭｏがモリブデン酸イオンを形成し、インヒビター作用により鋼の溶出を抑制する作用を有する。この結果、Ｍｏは耐食性を向上させる効果を有するため、必要に応じて含有させてもよい。
　しかしながら、Ｍｏ含有量が１．０％を超えると効果が飽和するだけでなく靭性が著しく低下する。このため、Ｍｏ含有量は１．０％以下とする。Ｍｏ含有量は０．８％以下であるのが好ましく、０．５％以下であるのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ｍｏ含有量は０．０１％以上であるのが好ましく、０．０３％以上であるのがより好ましく、０．０５％以上であるのがさらに好ましい。
　Ｗ：０～１．０％
　ＷもＭｏと同様の作用を有する。腐食環境において溶出したＷがタングステン酸イオンを形成することで鋼の溶出を抑制する効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。
　しかしながら、Ｗ含有量が１．０％を超えると効果が飽和するだけでなく靭性が低下する。このため、Ｗ含有量は１．０％以下とする。Ｗ含有量は０．８％以下であるのが好ましく、０．５％以下であるのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ｗ含有量は０．０１％以上であるのが好ましく、０．０３％以上であるのがより好ましく、０．０５％以上であるのがさらに好ましい。
　Ｖ：０～１．０％
　ＶもＭｏと同様の作用を有する。腐食環境において溶出したＶがバナジン酸イオンを形成することにより鋼の溶出を抑制する効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。
　しかしながら、Ｖ含有量が１．０％を超えると、効果が飽和するだけでなく靭性が低下する。このため、Ｖ含有量は１．０％以下とする。Ｖ含有量は０．８％以下であるのが好ましく、０．５％以下であるのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ｖ含有量は０．０１％以上であるのが好ましく、０．０３％以上であるのがより好ましく、０．０５％以上であるのがさらに好ましい。
　Ｃａ：０～０．０１％
　Ｃａは、イオンとして溶出し、ｐＨの低下が生じた腐食界面においてｐＨを上昇させる。この結果、腐食が抑制されるため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｃａ含有量が０．０１％を超えると効果が飽和するだけでなく靭性が低下する。このため、Ｃａ含有量は０．０１％以下とする。Ｃａ含有量は０．００８％以下であるのが好ましく、０．００６％以下であるのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ｃａ含有量は０．０００１％以上であるのが好ましく、０．０００３％以上であるのがより好ましく、０．０００５％以上であるのがさらに好ましい。
　Ｍｇ：０～０．０１％
　Ｍｇは、Ｃａと同様、腐食界面のｐＨを上昇させることで腐食を抑制する効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｍｇ含有量が０．０１％を超えると効果が飽和するだけでなく靭性も低下する。このため、Ｍｇ含有量は０．０１％以下とする。Ｍｇ含有量は０．００８％以下であるのが好ましく、０．００６％以下であるのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ｍｇ含有量は０．０００１％以上であるのが好ましく、０．０００３％以上であるのがより好ましく、０．０００５％以上であるのがさらに好ましい。
　ＲＥＭ：０～０．０１％
　ＲＥＭは、ＣａおよびＭｇと同様、腐食界面のｐＨを上昇させることで腐食を抑制する効果を有するため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、ＲＥＭ含有量が０．０１％を超えると、効果が飽和するだけでなく靭性も低下する。このため、ＲＥＭ含有量は０．０１％以下とする。ＲＥＭ含有量は０．００８％以下であるのが好ましく、０．００６％以下であるのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、ＲＥＭ含有量は０．０００１％以上であるのが好ましく、０．０００３％以上であるのがより好ましく、０．０００５％以上であるのがさらに好ましい。
　ここで、本発明において、ＲＥＭは、Ｓｃ、Ｙおよびランタノイドの合計１７元素を指し、前記ＲＥＭ含有量はこれらの元素の合計含有量を意味する。ＲＥＭは、工業的には、ミッシュメタルの形で添加される。
　また、本発明に係る係留チェーン用鋼には、上記成分のほかに、さらにＮｂ、Ｔｉ、Ｂから選択される１種以上の元素を含有させてもよい。
　Ｎｂ：０～０．１％
　Ｎｂは、強度を高める作用を有するため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｎｂ含有量が０．１％を超えると靭性が低下する。このため、Ｎｂ含有量は０．１％以下とする。Ｎｂ含有量は０．０８％以下であるのが好ましく、０．０５％以下であるのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ｎｂ含有量は０．００１％以上であるのが好ましく、０．００３％以上であるのがより好ましく、０．００５％以上であるのがさらに好ましい。
　Ｔｉ：０～０．１％
　Ｔｉは、Ｎと結合してＴｉＮを形成することにより、溶接熱影響部の靭性を向上させる。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｔｉ含有量が０．１％を超えると効果が飽和する。このため、Ｔｉ含有量は０．１％以下とする。Ｔｉ含有量は０．０８％以下であるのが好ましく、０．０５％以下であるのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ｔｉ含有量は０．００１％以上であるのが好ましく、０．００５％以上であるのがより好ましく、０．０１％以上であるのがさらに好ましい。
　Ｂ：０～０．０１％
　Ｂは、強度を高める作用を有するため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｂ含有量が０．０１％を超えると靭性が低下する。このため、Ｂ含有量は０．０１％以下とする。Ｂ含有量は０．００８％以下であるのが好ましく、０．００５％以下であるのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ｂ含有量は０．０００１％以上であるのが好ましく、０．０００３％以上であるのがより好ましく、０．０００５％以上であるのがさらに好ましい。
　本発明の化学組成において、残部はＦｅおよび不純物である。ここで「不純物」とは、鋼を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
　上述のように、本発明では耐食性を担保する上で、ＣｕおよびＮｉの含有量を適切に制御する必要がある。また、本発明においては、薄膜水が形成した状態において耐食性を低下させるＣｒについても、その含有量を適切に制御する必要がある。本発明の成分系においては、これら元素の相互作用も鑑み、下記式（ｉ）を満足する必要がある。
　（１－１．３５Ｃｕ）（１－０．３７Ｎｉ）＋０．２５Ｃｒ≦０．８０・・・（ｉ）
　上記の式（ｉ）は本発明の鋼の耐食性能を表すものであり、式（ｉ）を満足する場合、つまり式（ｉ）左辺値が０．８０以下である場合、係留チェーン用鋼として十分な耐食性を確保できる。このため、式（ｉ）左辺値を０．８０以下とする。さらに、良好な耐食性を確保するためには、式（ｉ）左辺値は、０．７７以下とするのが好ましく、０．７５以下とするのがより好ましい。式（ｉ）左辺値は、０．７３以下とするのがさらに好ましく、０．７１以下とするのが一層好ましく、０．７０以下とするのがより一層好ましい。一方、式（ｉ）を満足しない場合は耐食性が十分でなく、係留チェーンとして長期の使用が困難である。
　また、本発明は、製造性の観点から下記式（ii）を満足する必要がある。
　Ｃｕ／Ｎｉ≦５．０・・・（ii）
　式（ii）は本発明の鋼の製造性を表すものであり、式（ii）を満足する場合、係留チェーン用鋼として問題なく製造できる。一方、式（ii）を満足しない場合は鋳造または圧延時に脆化により表面割れなどが生じるため、製造が困難となる。
　但し、上記式（ｉ）、（ii）中の各元素記号は、鋼中に含まれる各元素の含有量（質量％）を表し、含有されない場合はゼロとする。
　なお、本発明では、鋼を係留チェーンの形状に成形した後、表面に防食被覆（皮膜）を施してもよい。すなわち、係留チェーンの表面に防食被覆層が形成することになる。防食被覆層としては、その種類は限定されず、一般的なものを用いればよい。具体的には、Ｚｎめっき、Ａｌめっき、Ｚｎ－Ａｌめっき等に例示される防食めっき皮膜、Ｚｎ溶射、Ａｌ溶射等に例示される金属溶射皮膜、ビニルブチラール系、エポキシ系、ウレタン系、フタル酸系、ふっ素系、油性塗料、瀝青質系等に例示される一般の防食塗装皮膜等が挙げられる。
　２．特性評価について
　２－１．耐食性について
　本発明においては、耐食性および耐摩耗性の特性について評価する。耐食性は、以下に記載の腐食試験を用いて評価する。具体的には、係留チェーンの実際の腐食環境を模擬し、腐食試験では、海水浸漬工程と乾燥湿潤工程とからなる処理を１サイクルとして、８サイクル（約８週間）実施する。
　海水浸漬工程では、試験片を１週間（７日）に１度、３５℃の人工海水に１５分浸漬させる。試験に用いた人工海水の組成は、ＮａＣｌ：２．４５％、ＭｇＣｌ２：１．１１％、Ｎａ２ＳＯ４：０．４１％、ＣａＣｌ２：０．１５％、ＫＣｌ：０．０７％、ＮａＨＣＯ３：０．０２％、ＫＢｒ：０．０１％である。なお、上記の人工海水の組成の％は、質量％を示している。
　また、乾燥湿潤工程では、チェーンロッカー内において、比較的湿度の低い状態を模擬した乾燥工程と比較的湿度の高い状態を模擬した湿潤工程との二つの工程を実施する。乾燥工程では、温度が６０℃、相対湿度が６５％ＲＨの環境で４時間保持し、湿潤工程では、温度が６０℃、相対湿度が９０％ＲＨの環境で４時間保持する。
　海水浸漬工程の後、次の海水浸漬工程に至るまでの間、乾燥工程と湿潤工程とを交互に繰り返す処理を行なった。この場合、乾燥工程と湿潤工程とを行なう工程を１回とすると、１日の間で上記処理が３回行なわれることとなる。
　上記の腐食試験の後、ノギスで試験片の径の減少量を測定する。試験片の測定は、たとえば試験片長さが１００ｍｍの場合は、上端および下端から３０ｍｍの位置と、中央部すなわち上端から５０ｍｍの位置で測定を行う。加えて、上述の位置それぞれにおいて、その位置から直交する位置の径の大きさについても同様に測定を行う。つまり、一つの試料において６箇所の位置で径の大きさを測定し、その平均値から腐食試験後に径の大きさを算出する。続いて、元の径の大きさと腐食試験後の径の大きさとの差を径の減少量（ｍｍ）とする。なお、本発明においては、径の減少量が０．９ｍｍ以下である場合に、係留チェーンとして十分な耐食性を有すると判断する。
　２－２．耐摩耗性について
　チェーン同士の擦れ等に起因して摩耗が生じる点からも明らかなように、摩耗は鋼材の表面で生じる。このため、本発明では、耐摩耗性の評価のため、指標の一つとして表層の硬さ（以下、単に「表層硬さ」と記載する。）を用いて評価する。なお、表層硬さを算出するための硬さ試験の条件は、ＪＩＳ　Ｚ　２２４４：２００９に準拠して行い、試験力は９．８Ｎ（１ｋｇｆ）とする。
　硬さの測定位置は、棒鋼の場合、鋼材の表面から、径の中心方向に、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍ、２．５ｍｍ、３．０ｍｍの位置の各位置において、３点のビッカース硬さ、すなわち、合計１８点のビッカース硬さを測定し、すべての測定点の平均値を表層硬さとする。そして、表層硬さが２００超である場合を、耐摩耗性が良好であると判断する。
　３．製造方法
　上記の化学組成を有する鋼塊を連続鋳造法により製造する。鋼塊は、造塊法によりインゴットにしてもよい（ＪＩＳ　Ｇ　０２０３：２００９参照。）。続いて、得られた鋼塊を８００～１２５０℃の範囲で均熱、熱間圧延（熱間棒鋼圧延）を施し、棒鋼とする。本発明では棒鋼の径は特に限定されないが、例えば、５０～１２０ｍｍの範囲とする。また、熱間圧延のうちの仕上げ圧延は、８００℃以上で行なう。続いて、得られた棒鋼を室温まで、空冷または放冷により冷却する。
　なお、本発明では、上記の冷却後、熱処理を行なってもよい。さらに、熱処理後、ショットブラスト等の表面処理を施してもよい。そして、上記のようにして製造した棒鋼を素材として、６００～１１００℃で加熱後に曲げ加工し、フラッシュバット溶接にて接合し接合部のバリ取りを行い、リンクを製造する。この工程を繰り返し、所定の長さのチェーンとする。なお、必要に応じスタッドを溶接により取り付けることができる。その後、焼入れ、焼戻しを行なう。焼入れ処理の温度は８００～１１００℃、時間は１０分以上とし、その後水冷により冷却する。焼戻し処理の温度は４５０～７５０℃、時間は１０分以上とし、その後水冷により冷却する。これらの工程によって所望の形状を有する係留用チェーンを製造する。
　以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
　表１に示す化学組成を有する鋼を溶製後、連続鋳造して得た鋼塊を分塊圧延して鋼片とした。次いで、その鋼片を熱間圧延（熱間棒鋼圧延）に供した。熱間圧延においては、鋼片の均熱温度を１２５０℃とし、素材を直径２５ｍｍまで１０５０℃以上で圧延し、室温まで空冷した。
　続いて、得られた棒鋼に熱処理を実施した。熱処理では、９００℃、１５分の焼入れ処理、および水冷を行ない、その後６３８℃、２０分の焼戻し処理、および水冷を行なった。前述の熱処理後、直径２０ｍｍ×１００ｍｍの試験片を採取し、試験片の表面にショットブラストを施した。
　（表面割れ評価）
　上記の試験片について、まず、表面の観察を目視で行い、表面割れの有無を評価した。その後、試験片を下記に記載の腐食試験に供した。
　（腐食試験）
　耐食性を評価するための腐食試験においては、係留チェーンの実際の腐食環境を模擬できるよう、特願２０１７－２４０４１３に記載された方法に準拠し、試験を行なった。具体的には、腐食試験では、海水浸漬工程と乾燥湿潤工程とからなる処理を１サイクルとして、８サイクル（約８週間）実施した。
　海水浸漬工程では、試験片を１週間（７日）に１度、３５℃の人工海水に１５分浸漬させた。試験に用いた人工海水の組成は、ＮａＣｌ：２．４５％、ＭｇＣｌ２：１．１１％、Ｎａ２ＳＯ４：０．４１％、ＣａＣｌ２：０．１５％、ＫＣｌ：０．０７％、ＮａＨＣＯ３：０．０２％、ＫＢｒ：０．０１％であった。なお、上記の人工海水の組成の％は、質量％を示している。
　また、乾燥湿潤工程では、チェーンロッカー内において、比較的湿度の低い状態を模擬した乾燥工程と比較的湿度の高い状態を模擬した湿潤工程との二つの工程を実施した。乾燥工程では、温度が６０℃、相対湿度が６５％ＲＨの環境で４時間保持し、湿潤工程では、温度が６０℃、相対湿度が９０％ＲＨの環境で４時間保持した。
　海水浸漬工程の後、次の海水浸漬工程に至るまでの間、乾燥工程と湿潤工程とを交互に繰り返す処理を行なった。この場合、乾燥工程と湿潤工程とを行なう工程を１回とすると、１日の間で上記処理が３回行なわれることとなる。
　上記の腐食試験の後、ノギスで試験片の径の減少量を測定した。試験片の測定は、上端および下端から３０ｍｍの位置と、中央部すなわち上端から５０ｍｍの位置で測定を行なった。加えて、上述の位置それぞれにおいて、その位置から直交する位置の径の大きさについても同様に測定を行なった。つまり、一つの試料において６箇所の位置で径の大きさを測定し、その平均値から腐食試験後に径の大きさを算出した。続いて、元の径の大きさと腐食試験後の径の大きさとの差を径の減少量（ｍｍ）とした。なお、本発明においては、径の減少量が０．９ｍｍ以下である場合に、係留チェーンとして十分な耐食性を有すると判断した。
　（硬さ試験）
　耐摩耗性を評価するための表層硬さを測定した。表層硬さを算出するための硬さ試験の条件はＪＩＳ　Ｚ　２２４４：２００９に準拠して行い、試験力は９．８Ｎ（１ｋｇｆ）とした。硬さの測定位置は、棒鋼の場合、鋼材の表面から、径の中心方向に、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍ、２．５ｍｍ、３．０ｍｍの位置の各位置において、３点のビッカース硬さ、すなわち、合計１８点のビッカース硬さを測定し、すべての測定点の平均値を表層硬さとした。そして、表層硬さが２００超である場合を、耐摩耗性が良好であると判断した。
　上記の試験結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示すように、試験Ｎｏ．１～１８は、本発明で規定する組成を満足し、かつ式（ｉ）および式（ii）を満足するため、耐食性が良好であり、表面割れも発生しなかった。また、耐摩耗性も良好であった。一方、試験Ｎｏ．１９および２２は、式（ｉ）を満足しないため、耐食性が劣る結果となった。また、試験Ｎｏ．２０は式（ii）を満足しないため、表面割れが発生した。試験Ｎｏ．２１は、Ｍｎ含有量が本発明の規定範囲を下回るため、耐摩耗性が劣る結果となった。

 

Claims (5)

  1. 　化学組成が、質量％で、
    　Ｃ：０．１５～０．４５％、
    　Ｓｉ：０．６％以下、
    　Ｍｎ：１．００～２．５０％、
    　Ｐ：０．１％以下、
    　Ｓ：０．０５％以下、
    　Ａｌ：０．１％以下、
    　Ｎ：０．０１％以下、
    　Ｃｕ：０．０１～１．０％、
    　Ｎｉ：０．０１～５．０％、
    　Ｃｒ：０．１％以下、
    　Ｓｎ：０～０．５％、
    　Ｓｂ：０～０．５％、
    　Ｍｏ：０～１．０％、
    　Ｗ：０～１．０％、
    　Ｖ：０～１．０％、
    　Ｃａ：０～０．０１％、
    　Ｍｇ：０～０．０１％、
    　ＲＥＭ：０～０．０１％、
    　Ｎｂ：０～０．１％、
    　Ｔｉ：０～０．１％、
    　Ｂ：０～０．０１％、
    　残部：Ｆｅおよび不純物であり、
    　下記式（ｉ）および（ii）を満足する、係留チェーン用鋼。
    　（１－１．３５Ｃｕ）（１－０．３７Ｎｉ）＋０．２５Ｃｒ≦０．８０・・・（ｉ）
    　Ｃｕ／Ｎｉ≦５．０・・・（ii）
    　但し、上記式中の各元素記号は、鋼中に含まれる各元素の含有量（質量％）を表し、含有されない場合はゼロとする。
  2. 　前記化学組成が、質量％で、
    　Ｓｎ：０．０１～０．５％、
    　Ｓｂ：０．０１～０．５％、
    　Ｍｏ：０．０１～１．０％、
    　Ｗ：０．０１～１．０％、
    　Ｖ：０．０１～１．０％、
    　Ｃａ：０．０００１～０．０１％、
    　Ｍｇ：０．０００１～０．０１％、および
    　ＲＥＭ：０．０００１～０．０１％、
    　から選択される１種以上を含有する、
    　請求項１に記載の係留チェーン用鋼。
  3. 　前記化学組成が、質量％で、
    　Ｎｂ：０．００１～０．１％、
    　Ｔｉ：０．００１～０．１％、および
    　Ｂ：０．０００１～０．０１％、
    　から選択される１種以上を含有する、
    　請求項１または２に記載の係留チェーン用鋼。
  4. 　請求項１～３のいずれかに記載の鋼を用いた係留チェーン。
  5. 　表面に防食被覆層を備えた請求項４に記載の係留チェーン。

     
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