耐候性優良的鋼材制造技術

本發明專利技術提供一種主要在橋梁等室外使用、特別是在高溫且存在旱季等雨量少的干燥期的環境下適合作為結構用鋼材的耐候性鋼。該鋼材含有特定量的C、Si、Mn、P、S、Al、Cu、Nb、Sn，此外，至少滿足(1)式、(2)式中的任一個，并且滿足(3)式，根據需要含有Ni、Cr、Mo、W、Co、Sb、Ti、V、Zr、B、REM、Ca、Mg中的一種以上，余量由鐵和不可避免的雜質構成。(Cu-0.01)×(Sn-0.005)×(Nb-0.005)×104≥0.08(1)、(Cu-0.01)×(Ni-0.01)×(Cr-0.01)×50≥0.08(2)、(Cu+10×Sn)/(2×Ni+0.5×Si)＜10(3)，其中，各元素符號表示含量(質量％)，不含有的元素設為0。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及耐候性（atmospheric corrosion resistance)優良的鋼材，涉及適合 作為主要在橋梁等室外使用、特別是在高溫且存在旱季等雨量少的干燥期的環境下要求耐 候性的結構用鋼材（structural steel material)的鋼材。
技術介紹
以往，對于在橋梁等室外使用的鋼結構物（steel structures)而言使用耐候性 鋼（weathering steel)。已知耐候性鋼是在暴露于大氣的環境（atmospheric exposure environment)下通過表面被富集了（concentrated)Cu、P、Cr、Ni等合金元素的保護性高的 銹層（highly protective rust layer)覆蓋而腐蝕速度（corrosion rate)顯著降低的鋼 材，使用了耐候性鋼的橋梁在無涂裝的狀態下能夠耐受幾十年的使用。 耐候性鋼在二十世紀三十年代由美國開發，被應用在建筑等中。然后，也被引入日 本，由高爐制造商各公司開發的耐候性鋼被應用于橋梁等中。BRICS、東亞地區的經濟發展 顯著的各國目前正在完善基本建設，與涂裝橋梁相比，使用了耐候性鋼的無涂裝橋梁能夠 將維護成本抑制得較低，因此期望應用。另外，對于進行了涂裝的橋梁而言，如果涂膜壽命 (coating life)延長，則重新涂裝（repaint)的頻率降低，可抑制維護成本。因此，期望能 夠延長涂裝壽命的鋼材。 這些國家中包括很多特別是處于高溫環境的國家，因此應用耐候性鋼的情況下， 重要的是在這樣的環境下具有優良的耐候性、進一步低成本。 作為低成本的鋼材的必要條件，除合金成本低以外，從供應和生產效率的觀點出 發，還需要容易制造。 在BRICS、東亞地區各國中，預測今后針對能夠無涂裝使用且低成本、并且也具備 作為結構用鋼的強度的耐候性鋼的性能提高的期望會增強。 以往以來提出了多種使鋼材的耐候性提高的方法。例如，在專利文獻1中公開了 添加了 Cu和1質量％以上的Ni的高耐候性鋼材。在專利文獻2中公開了添加了 1質量％ 以上的Ni和Mo的耐候性優良的鋼材。 另外，在專利文獻3中公開了除Ni以外還添加了 Cu、Ti的耐候性優良的鋼材。在 專利文獻4中公開了含有大量Ni、除此以外還含有Cu、Mo、Sn、Sb、P等的焊接結構用鋼材， 在專利文獻5中公開了添加了 Sn的耐腐蝕性優良的鋼材。 現有技術文獻 專利文獻 專利文獻1 :日本特開平11-172370號公報 專利文獻2 :日本特開2002-309340號公報 專利文獻3 :日本特開平11-71632號公報 專利文獻4 :日本特開平10-251797號公報 專利文獻5 :日本特開2012-255184號公報
技術實現思路
專利技術所要解決的問題 但是，對于如專利文獻1~3那樣增加 Ni的含量的情況、如專利文獻4那樣增加 Ni和P的含量、含有Cu、Mo、Sn、Sb等的鋼材而言，由于合金成本的升高導致鋼材的價格升 高。專利文獻4的情況下，進一步由于P的含量高，因此焊接性降低。在專利文獻5中，由 于使Sn的含量增加，因此助長了表面紅熱脆性（surface hot shortness)。 因此，本專利技術的目的在于提供一種減少了 Ni、Mo等價格昂貴的合金元素的含量、 制造性也良好的廉價且還具備作為結構用鋼的強度的耐候性優良的鋼材。 用于解決問題的手段 本專利技術人們為了解決上述課題進行了深入研究，發現在成分組成中在一定量的Cu 的基礎上復合含有微量的Nb和Sn，由此高溫環境下的鋼材的無涂裝使用時的耐候性和涂 裝的耐久性（durability)提高。表現出優良的耐候性和涂裝的耐久性的詳細原因還不清 楚，推測如下。 I. Cu使銹粒子微細化由此使銹層致密化（dense)，因此防止氧、氯化物離子這 樣的腐蝕促進因子（corrosion-accelerating factor)透過銹層到達基材（the base material)(鋼（steel))。此外，Cu在鋼的界面附近富集（concentrate)，因此抑制鋼的陽 極反應。 2. Nb在基材（鋼）的界面附近富集由此抑制鋼的陽極反應和陰極反應。 3. Sn與Nb同樣地在基材（鋼）的界面附近富集，因此鋼的陽極反應和陰極反應得 到抑制。 4.復合含有Cu、Nb、Sn的情況下，與單獨含有這些合金元素的情況相比，耐腐蝕性 顯者提尚。 本專利技術是基于所得到的見解進一步加以研究而完成的，即本專利技術為： (1) -種耐候性優良的鋼材，其特征在于，成分組成以質量％計為： C :0· 030% 以上、低于 0· 200%、 Si :0· 10% 以上、1. 00% 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· 020% 以下、 Al :0· 001% 以上、0· 100% 以下、 Cu :0· 01% 以上、0· 50% 以下、 Nb :0· 005% 以上、0· 200% 以下、 Sn :0· 005% 以上、0· 200% 以下， 此外，至少滿足（1)式、（2)式中的任一個，并且滿足（3)式，余量由鐵和不可避免 的雜質構成。 (Cu-0. 01) X (Sn-0. 005) X (Nb-〇. 005) X IO4^ 0. 08 (1) (Cu-0. 01) X (Ni-0. 01) X (Cr-〇. 01) X 50 ^ 0. 08 (2) (Cu+10XSn)/(2XNi+0. 5XSi) < 10 (3) 其中，各元素符號表示含量（質量％ )，不含有的元素設為0。 (2)如⑴所述的耐候性優良的鋼材，其特征在于，以質量％計還含有選自 Ni :0· 01 % 以上、1. 00% 以下、 Cr :0· 01 % 以上、1. 00% 以下、 Mo :0· 005% 以上、1. 000% 以下、 W :0· 010% 以上、L 000% 以下、 Co :0· 010% 以上、0· 500% 以下、 Sb :0· 005% 以上、0· 200% 以下 中的一種以上。 (3)如（1)或（2)所述的耐候性優良的鋼材，其特征在于，以質量％計還含有選自 Ti :0· 005% 以上、0· 200% 以下、 V :0· 005% 以上、0· 200% 以下、 Zr :0· 005% 以上、0· 200% 以下、 B :0· 0001 % 以上、0· 0050% 以下 中的一種以上。 (4)如⑴至⑶中任一項所述的耐候性優良的鋼材，其特征在于，以質量％計還 含有選自 REM :0· 0001 % 以上、0· 0100% 以下、 Ca :0· 0001 % 以上、0· 0100% 以下、 Mg :0· 0001 % 以上、0· 0100% 以下 中的一種以上。 (5)如⑴至（4)中任一項所述的耐候性優良的鋼材，其特征在于，以質量％計還 含有選自 Ta :0· 001% 以上、0· 100% 以下、 Bi :0· 001% 以上、0· 100% 以下、 Se :0· 001% 以上、0· 100% 以下、 肚：0.001%以上、0.100%以本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種耐候性優良的鋼材，其特征在于，成分組成以質量％計為：C：0.030％以上、低于0.200％、Si：0.10％以上、1.00％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、0.020％以下、Al：0.001％以上、0.100％以下、Cu：0.01％以上、0.50％以下、Nb：0.005％以上、0.200％以下、Sn：0.005％以上、0.200％以下，此外，至少滿足(1)式、(2)式中的任一個，并且滿足(3)式，余量由鐵和不可避免的雜質構成，(Cu?0.01)×(Sn?0.005)×(Nb?0.005)×104≥0.08???(1)(Cu?0.01)×(Ni?0.01)×(Cr?0.01)×50≥0.08???(2)(Cu+10×Sn)/(2×Ni+0.5×Si)＜10???(3)其中，各元素符號表示含量(質量％)，不含有的元素設為0。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：三浦進一，鹿毛勇，小森務，三田尾真司，
申請(專利權)人：杰富意鋼鐵株式會社，
類型：發明
國別省市：日本;JP