JP3930643B2 - 耐食鋼 - Google Patents
耐食鋼 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3930643B2 JP3930643B2 JP16347698A JP16347698A JP3930643B2 JP 3930643 B2 JP3930643 B2 JP 3930643B2 JP 16347698 A JP16347698 A JP 16347698A JP 16347698 A JP16347698 A JP 16347698A JP 3930643 B2 JP3930643 B2 JP 3930643B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- corrosion
- less
- corrosion resistance
- environment
- steel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は耐食鋼に係り、更に詳しくは、例えば、（１）自動車や船舶等の内燃機関排気系統、ボイラ排気系統、低温熱交換機、焼却炉床等の高温湿潤腐食環境、（２）橋梁、支柱、建築内外装材、屋根材、建具、厨房部材、各種手すり、ガードレール、各種フック、ルーフドレイン、鉄道車両等の大気腐食環境、（３）各種貯蔵タンク、支柱、杭、矢板等の土壌腐食環境、（４）缶容器、各種容器、低温熱交換機、浴室部材、自動車構造部材等の結露腐食環境（冷凍、湿潤、乾燥が複合する腐食環境を含む）、（５）貯水槽、給水管、給湯管、缶容器、各種容器、食器、調理機器、浴槽、プール、洗面化粧台等の水道水腐食環境、（６）缶容器、各種容器、食器、調理機器等の飲料水腐食環境、（７）各種鉄筋構造物、支柱等のコンクリート腐食環境、（８）船舶、橋梁、杭、矢板、海洋構造物等の海水腐食環境等の、種々の腐食環境において優れた耐食を有する鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車を中心とする内燃機関の排気系統には、内面あるいは外面からの腐食を抑制するために普通鋼にアルミニウムメッキや亜鉛メッキを施した鋼が使用されてきた。環境汚染を抑制するために排気ガス浄化の目的で触媒等が排気系統に具備されたためにこうしたメッキ鋼材では耐食性が充分ではなくなり、鋼素地の耐食性向上を目的として５〜１０％のＣｒを含有させた鋼が、特開昭６３−１４３２４０号公報や特開昭６３−１４３２４１号公報で開示されている。しかし、近年の車両の使用期間および保証期間の延長に伴って、更にＣｒを１８％程度まで含有させ、あるいは更にＭｏを添加した高級ステンレス鋼が排気系統に多く使用されている。
【０００３】
しかし、このような高級ステンレス鋼であっても孔食状の局部腐食が発生する場合があるなど、耐食性は必ずしも充分ではない。また、こうした高級ステンレス鋼はＣｒやＭｏを多量に含有するために加工性が悪く、排気系部材のような複雑な形状を形成するためには、製造に非常な困難を伴い、製造工程が著しく複雑になるために加工コストも高くなるという難点がある。かつ、素材コストも高い。
【０００４】
上記の排気系統を代表として、一般にＣｒをある程度含有する鋼では使用腐食環境が厳しくなると局部腐食が発生し易く、これに対する手段として腐食に対する抵抗を向上させるためには、更にＣｒあるいはＭｏの含有量を増加させるのが極めて一般的な技術的手段であった。また、ＣｒおよびＭｏを用いて耐食性を保有させる場合、排気ガス環境に対しては充分な耐食性を有する場合でも、米国やカナダの寒冷地のように、冬季に道路路面の凍結を防止する目的で多量の塩を散布する場合には、かかる塩分によって外面から排気系部材が侵食されることも問題となっている。
【０００５】
近年、特開平５−２７９７９１号公報、特開平６−１７９９４９号公報、特開平６−１７９９５０号公報、特開平６−１７９９５１号公報、特開平６−２１２２５６号公報、特開平６−２１２２５７号公報、特開平７−３３８８号公報において、耐食性の向上あるいは耐食性と加工性の向上を目的としたＣｒにＡｌを添加した鋼が開示されている。これらの鋼は、排気系内面耐食性あるいは排気系内面耐食性と加工性の向上にはある程度有効と認められるが、塩害耐食性を中心とする湿潤耐食性に関しては改善の余地を残しているのが現状である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、こうした現状に鑑みて、内燃機関の排気系統をはじめとする高温湿潤腐食環境、結露腐食環境、更には大気腐食環境、水道水腐食環境、土壌腐食環境、コンクリート腐食環境、海水腐食環境、飲料水腐食環境等の様々な腐食環境における耐食性の優れた低コストの耐食鋼を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記の目的を達成すべく、内燃機関の排気系統をはじめとする高温湿潤腐食環境、結露腐食環境、更には大気腐食環境、水道水腐食環境、土壌腐食環境、コンクリート腐食環境、海水腐食環境、飲料水腐食環境等の様々な腐食環境において優れた耐食性を有する鋼を開発するべく、種々の観点から検討してきた。
【０００８】
まず、本発明者らは最も腐食に対して厳しい排気系統の内面腐食環境について検討し、内燃機関排気系統の腐食は排気ガス中に含まれる塩化物、硫酸イオン等が８０〜１５０℃に加熱された環境において起こることを見出した。
更に、該腐食環境において耐食性を向上させる手段を種々検討した結果、Ａｌを０．１％〜１０％以下添加したＣｒを１０〜３０％含む鋼が排気系統をはじめとする腐食環境で非常に優れた耐食性を示すことを見出した。
【０００９】
更に本発明者らはより優れた鋼にせんとして検討を続けた結果、Ｃｒを１０〜３０％、Ａｌを０．１％〜１０％以下含有する鋼のＣおよびＮを低減した上でＮｂ，Ｖ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆを特定の条件を満足するように添加すると、耐食性の改善と加工性の向上に効果があること、脱酸および強化元素としてはＳｉおよびＭｎが適切であること、上記の鋼にＣｕ，Ｍｏ，Ｓｂ，Ｎｉ，Ｗを単独あるいは組み合わせて添加するとより優れた耐食性が得られることを見出した。
【００１０】
一方で本発明者らは、排気系統の内面腐食環境に次ぐ厳しい腐食環境である塩害腐食や塩水等の乾湿繰り返しに対する腐食抵抗を高めた鋼材を得る手段についても別途並行して検討した結果、Ｃｒを１０〜３０％含有し、Ａｌを０．１％以上含有する鋼を基材として、その表面に、水溶液環境における電位が基材よりも卑なる金属の層を形成すると、優れた耐食性、特に優れた耐塩害腐食性が得られることを見い出した。特に基材中へのＡｌの添加は、基材表面に被覆した電位が基材よりも卑なる金属の層が部分的に消失し、ごくわずかに基材表面が腐食環境に露出した後の耐食性向上に効果が顕著であることを見出した。
【００１１】
このＡｌの基材中への添加による耐食性向上挙動は、上述した基材の耐食性とは全く異なる現象であり、基材表面に被覆した電位が基材よりも卑なる金属の層が存在し、かつ、この金属層が部分的に消失したときに初めて認められる現象であることを確認している。
見出した著しい耐食性向上の理由には現状では不明点が多いが、基材にＡｌを添加することで、基材表面が腐食環境に露出した後の残存する基材表面に被覆した、電位が基材よりも卑なる金属の層の消失速度が著しく低下し、従って基材表面の腐食環境に露出される面積の拡大速度が著しく低下し、同時に、露出した基材部分に対する基材表面に被覆した電位が基材よりも卑なる金属の層の基材露出部分に対する保護作用が長期にわたって継続することによって、耐食性が向上していることを確認している。
【００１２】
このような効果が認められる基材表面の腐食環境への露出部分は顕微鏡観察で初めて確認できるもので、絶対値では約０．０５mm2 程度以下の微小面積で、全腐食面積に対する比率では０．２％以下のわずかなものであり、実使用を想定した巨視的な肉眼外観上は全く赤錆の発生がないことはもとより、一般的には基材の腐食が認められないと判断される外観を呈している。しかもこのような状態が長期間維持されることが特徴である。
【００１３】
従来の知見では、基材表面に被覆した電位が基材よりも卑なる金属の層が存在し、かつ、この金属層が部分的に消失したときには、表面に被覆した金属層の腐食速度は基材金属の腐食を抑制するために増大し、従って基材金属の腐食環境への露出面積は急速に拡大し、速やかに基材金属の腐食に移行すると考えるのが一般的であることを考えると、基材金属中へのＡｌの添加による上述した耐食性向上は、従来全く知られていなかった本願発明の根本となる耐食性向上手段であり、本願発明はこのような新たな発見に基づいてなされたものである。
【００１４】
更に耐食性の向上を目的に引き続き検討を行い、このような基材中へのＡｌの添加に伴い、鋼中に従来安定的に添加することが困難とされてきた各種元素を添加することが可能となることを新たに見出した。特に、Ａｌを０．１〜１０％含有する鋼に、Ｍｇを添加することでより一層、上述した基材と被覆金属の相互作用による耐食性向上が著しいことを新たに見出した。
【００１５】
本発明者らは、基材表面に被覆した電位が基材よりも卑なる金属の層が存在する基材金属中へのＡｌとＭｇの同時添加による耐食性向上効果を更に高めるための手段について種々検討を重ね、基材へのＳｉ，Ｍｎ，Ｎｂ，ＶＴｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｓｂ，Ｎｉ，Ｗの添加が有効であることを明らかにした。
【００１６】
更に、本発明者らは検討を続け、水溶液環境における電位が基材よりも卑なる金属として、アルミニウム、アルミニウムを主体とする合金、亜鉛、亜鉛を主体とする合金、クロム、クロムを主体とする合金、マンガン、マンガンを主体とする合金、が本発明の目的に適する金属であることをも見出した。
これらの被覆金属についても、基材との相互作用による耐食性向上の観点から種々の検討を重ねた結果、アルミニウム、アルミニウムを主体とする合金、亜鉛、亜鉛を主体とする合金、クロム、クロムを主体とする合金、マンガン、マンガンを主体とする合金、といった金属のいずれかにＭｇ，Ｉｎのうちいずれか一種以上を、質量％で０．０５％以上、１０％以下含有せしめたものがより一層優れた耐食性を実現することを見出した。
【００１７】
本発明は主に上記の知見に基づいてなされたものであり、本願第１発明の要旨は、質量％で、
Ｓｉ：０．０１〜３．０％、
Ｍｎ：０．０１〜３．０％、
Ｃｒ：１０〜３０％、
Ａｌ：０．１〜１０％、
Ｍｇ：０．０００３〜０．０５％、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、該不可避的不純物のうちＣを０．０２％以下、Ｐを０．０３％以下、Ｓを０．０１％以下、Ｎを０．０２％以下、に制限した鋼を基材とし、該基材の表面に、水溶液環境における電位が該基材よりも卑なる金属の被覆層を０．０５〜５００μｍの厚さに形成したことを特徴とする耐食鋼にある。
【００１８】
第２発明の要旨は、第１発明の鋼において、基材が付加成分として更に、質量％で、
Ｃｕ：０．０１〜５．０％、
Ｍｏ：０．０５〜１０％、
Ｓｂ：０．０１〜０．５％、
Ｎｉ：０．０１〜１０％、
Ｗ：０．０５〜３．０％、
の１種または２種以上を含有することを特徴とする記載の耐食鋼にある。
【００１９】
第３発明の要旨は、第１発明、第２発明の鋼において、基材が付加成分として更に、質量％で、
希土類元素：０．００１〜０．１％、Ｃａ：０．０００１〜０．０５％の１種または２種以上を含有することを特徴とする耐食鋼にある。
第４発明の要旨は、第１発明、第２発明、第３発明の鋼において、基材が付加成分として更に、質量％で、Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆの中から選ばれる１種あるいは２種以上の元素を単独含有量で０．０１〜１％含有し、かつ次式を満足することを特徴とする耐食性および加工性の優れた鋼にある。
【００２０】
Ｎｂ／９３＋Ｖ／５１＋Ｔｉ／４８＋Ｚｒ／９１＋Ｔａ／１８１＋Ｈｆ／１７９≧０．８×（Ｃ／１２＋Ｎ／１４）
第５発明の要旨は、第１発明、第２発明、第３発明、第４発明において、被覆層の金属が、アルミニウムあるいはアルミニウムを主体とする合金のいずれかである耐食性並びに耐食鋼にある。
【００２１】
第６の発明の要旨は、第１発明、第２発明、第３発明、第４発明において、被覆層の金属が、亜鉛あるいは亜鉛を主体とする合金のいずれかである耐食鋼にある。
第７発明の要旨は、第１発明、第２発明、第３発明、第４発明において、被覆層の金属が、クロムあるいはクロムを主体とする合金のいずれかである耐食鋼にある。
【００２２】
第８発明の要旨は、第１発明、第２発明、第３発明、第４発明において、被覆層の金属が、マンガンあるいはマンガンを主体とする合金のいずれかである耐食鋼にある。
第９発明の要旨は、第５発明、第６発明、第７発明、第８発明の鋼において、被覆層の金属が更に、質量％で、ＭｇおよびＩｎのうちの少なくとも一種を単独含有量で０．０５〜１０％含有することを特徴とする耐食鋼にある。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明において、基材の各成分の範囲を限定した理由を述べる。
Ｓｉ： Ｓｉは、基材表面に、水溶液環境における電位が基材よりも卑なる金属の層を０．０５〜５００μｍ厚さに形成せしめた場合の耐食性を向上する効果をもたらすが、０．０１％未満では効果が認められず、３％を超えて添加してもその効果が飽和する。従って、含有量範囲を０．０１％以上３％以下に限定する。更にＣｒを１０％以上含有する鋼にＳｉを添加することで脱酸剤および強化元素としての添加が有効であるが、含有量が０．０１５％未満ではその脱酸効果が充分ではなく、１．５％以上を含有するともはやその効果は飽和している上に加工性をやや低下させる。従って、０．０１５％以上１．５％以下の範囲で添加することがより望ましい。
【００２４】
Ｍｎ： Ｍｎは、基材表面に水溶液環境における電位が基材よりも卑なる金属の層を０．５〜５００μｍ厚さに形成せしめた場合に耐食性を向上する効果をもたらすが、０．０１％未満では効果が認められず、３％を超えて添加してもその効果が飽和する。従って、含有量範囲を０．０１％以上３％未満に限定する。更にＭｎは鋼の脱酸剤として有効で、０．０５％以上を含有させる必要があるが、１．２％を超えて含有させてもその効果はもはや飽和しているばかりか、過剰にＭｎを含有させると加工性が低下する。従って、０．０５％以上１．２％以下の範囲で添加することがより望ましい。
【００２５】
Ｃｒ： Ｃｒは、Ａｌを０．１％以上含有する鋼にＣｒを添加することで、基材表面に水溶液環境における電位が基材よりも卑なる金属の層を０．５〜５００μｍ厚さに形成せしめた場合に耐食性を向上する効果をもたらすが、１０％未満では効果が十分ではなく、一方３０％以上添加してもその効果が飽和する。従ってＣｒの含有量は１０％以上３０％以下に限定する。更に排気ガス環境等に対する基材単体での耐食性を確保するためにＡｌを０．１％以上含有する鋼に１０％以上を含有させることが必要であるが、２５％を超えて含有させても加工性が低下する。従って、１０％以上２５％以下の範囲で添加することがより望ましい。
【００２６】
Ａｌ： Ａｌは、本発明において耐食性を確保するために最も重要な元素であって、Ｃｒを１０％以上３０％以下含有する鋼にＡｌを添加することで、基材表面に水溶液環境における電位が基材よりも卑なる金属の層を０．５〜５００μｍ厚さに形成せしめた場合に耐食性を向上する効果をもたらすが、０．１％未満では効果が十分ではなく、１０％を超えて添加してもその効果が飽和するものであるから、Ａｌの含有量は０．１％以上１０％以下に限定する。より安定な効果を得るためにはＡｌ含有量を０．３％以上とすることが望ましいが、加工性を低下させないために４％以下とすることが望ましい。したがって、Ａｌ含有量は０．３％以上４％以下とすることが望ましい。
【００２７】
Ｍｇ： Ｍｇは、本発明において耐食性を確保するためにＡｌにつぐ重要な元素であって、Ａｌを０．１％〜１０％、Ｃｒを１０％以上３０％以下含有する鋼に、Ｍｇを添加することで、基材表面に水溶液環境における電位が基材よりも卑なる金属の層を０．５〜５００μｍ厚さに形成せしめた場合に耐食性を向上する効果をもたらすが、０．０００３％未満では効果が十分ではなく、０．０５％を超えて添加してもその効果が飽和するものであるから、Ｍｇの含有量は０．０００３％以上０．０５％以下に限定する。
【００２８】
Ｃ，Ｎ： ＣおよびＮは、鋼板の加工性を低下させる上に、ＣはＣｒと炭化物を生成して耐食性を低下させるので、またＮは靱性を低下させるので、ＣおよびＮ量は少ない方が望ましく、上限含有量はいずれも０．０２％とし、いずれも少ないほど好ましい。更に、優れた加工性を確保するためには、Ｃ＋Ｎの合計量を低減する必要があり、本発明の望ましい態様による鋼としては、Ｃ＋Ｎを０．０３％以下とする。
【００２９】
Ｐ： Ｐは、多量に存在すると靱性を低下させるので少ない方が望ましく、上限含有量は０．０３％とする。
Ｓ： Ｓも、多量に存在すると耐孔食性を低下させるので少ない方が望ましく、上限含有量は０．０１％とする。
以上が本発明が対象とする耐食性に優れた鋼の基材の基本的成分であるが、本発明においては、必要に応じて更に以下の元素を添加して耐食性を一段と向上させた鋼材も対象としている。
【００３０】
Ｃｕ： Ｃｕは、Ａｌを０．１％以上含有しＣｒを１０％以上３０％以下含有する鋼基材表面に水溶液環境における電位が基材よりも卑なる金属の層を０．５〜５００μｍ厚さに形成せしめた場合に耐食性を向上する効果をもたらすが、０．０１％未満では効果が認められず、一方５％を超えて添加してもその効果が飽和する。従って、その範囲を０．０１％以上５％以下の範囲に限定する。更に０．０５％以上添加すると、基材単体での全面腐食に対する抵抗を向上させる効果があり、２．５％を超えて添加するとその効果は飽和する。従って、０．０５％以上２．５％以下の範囲で添加することがより望ましい。
【００３１】
Ｍｏ： ＭｏはＡｌを０．１％以上含有しＣｒを１０％以上３０％以下含有する鋼に添加することで、基材表面に水溶液環境における電位が基材よりも卑なる金属の層を０．５〜５００μｍ厚さに形成せしめた場合に耐食性を向上する効果をもたらすが、０．０５％未満では効果が認められず、一方１０％を超えて添加してもその効果が飽和する。従って、その範囲を０．０５％以上１０％以下に限定する。更にＭｏは０．１％以上添加すると、基材単体での孔食の発生と成長を抑制する効果があるが、３．０％を超えて添加してもその効果は飽和するばかりか加工性を低下させる。従って、０．１％以上３％以下の範囲で添加することがより望ましい。
【００３２】
Ｓｂ： Ｓｂは、Ａｌを０．１％以上含有しＣｒを１０％以上３０％以下含有する鋼に０．０１％以上添加すると、基材表面に水溶液環境における電位が基材よりも卑なる金属の層を０．５〜５００μｍ厚さに形成せしめた場合に耐食性を向上する効果をもたらすが、０．０１％未満では効果が認められず、一方０．５％を超えて添加してもその効果が飽和する。従って、その範囲を０．０１％以上０．５％以下に限定する。更にＳｂを０．０１５％以上添加することで、基材単体での孔食および全面腐食に対する抵抗を向上させる効果があるが、０．３％を超えて添加すると熱間加工性をやや低下させる。従って、０．０１５％以上０．３％以下の範囲で添加することがより望ましい。
【００３３】
Ｎｉ： Ｎｉは、Ａｌを０．１％以上含有しＣｒを１０％以上３０％以下含有する鋼に０．０１％以上添加すると、基材表面に水溶液環境における電位が基材よりも卑なる金属の層を０．５〜５００μｍ厚さに形成せしめた場合に耐食性を向上する効果をもたらすが、一方１０％を超えて添加してもその効果が飽和する。従って、その範囲を０．０１％以上１０％以下に限定する。更にＮｉを０．１％以上添加することで、基材単体での孔食を抑制する効果があるが、６％を超えて添加しても効果が飽和する。従って、０．１％以上６％以下の範囲で添加することがより望ましい。
【００３４】
Ｗ： Ｗは、Ａｌを０．１％以上含有しＣｒを１０％以上３０％以下含有する鋼に０．０５％以上添加すると、基材表面に水溶液環境における電位が基材よりも卑なる金属の層を０．５〜５００μｍ厚さに形成せしめた場合に耐食性を向上する効果をもたらすが、一方３％を超えて添加してもその効果が飽和する。従って、その範囲を０．０５％以上３％以下に限定する。更にＷを添加することで、基材単体での孔食の発生と成長を抑制する効果があるが、０．１％未満では効果は十分ではなく、一方２．０％を超えて添加しても効果が飽和するばかりか加工性を低下させる。従って、０．１％以上２％以下の範囲で添加することがより望ましい。
【００３５】
希土類元素（ＲＥＭ）、Ｃａ：希土類金属（ＲＥＭ）やＣａはＡｌを０．１％以上含有しＣｒを１０％以上３０％以下含有する鋼に添加することで、基材表面に水溶液環境における電位が基材よりも卑なる金属の層を０．５〜５００μｍ厚さに形成せしめた場合に耐食性を向上する効果をもたらすが、ＲＥＭでは０．００１％未満では効果が認められず、Ｃａでは０．０００１％未満では効果が認められず、一方ＲＥＭでは０．１％を超えて、Ｃａでは０．０５％を超えて添加してもその効果が飽和する。従って、ＲＥＭの範囲を０．００１％以上０．１％以下、Ｃａの範囲を０．０００１％以上０．０５％以下にそれぞれ限定する。更にＲＥＭおよびＣａは熱間加工性の向上と基材単体での耐孔食性の改善に効果のある元素であるが、添加量がＲＥＭでは０．０１％未満、Ｃａでは０．００５％未満ではその効果が充分ではなく、Ｃａでは０．０１％を、ＲＥＭでは０．０５％を超えて添加すると、それぞれ粗大な非金属介在物を生成して逆に熱間加工性や耐孔食性を劣化させるので、上限含有量はＲＥＭでは０．１％、Ｃａでは０．０３％とした。従って、Ｃａは０．００５％以上０．０１％以下の範囲で、ＲＥＭは０．０１％以上０．０５％以下の範囲でそれぞれ添加することがより望ましい。なお、本発明において希土類元素とは原子番号が５７〜７１番および８９〜１０３番の元素およびＹを指す。
【００３６】
Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆ： Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，ＨｆはＡｌを０．１％以上含有しＣｒを１０％以上３０％以下含有する鋼に添加することで、基材表面に水溶液環境における電位が基材よりも卑なる金属の層を０．５〜５００μｍ厚さに形成せしめた場合に耐食性を向上する効果をもたらすが、各元素共に０．０１％未満では効果が認められず、一方約１．０％を超えて添加してもその効果が飽和する。従ってＮｂ，Ｖ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆの含有量は０．０１％以上１．０％以下に限定する。更に、Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆは含Ｃｒ鋼中のＣおよびＮを炭化物として固定することによって基材単体での耐食性の向上や加工性の改善に顕著な効果があり、各元素単独の添加あるいは２種以上の元素を複合して添加することができるが、単独での添加量が０．０５％未満では効果がなく、０．８％を超えて添加するといたずらにコストを上昇させるとともに圧延疵等の原因となる。従って、Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆは０．０５％以上０．８％以下の範囲で添加することがより望ましい。かつ、加工性を有効に改善するためには、Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆの添加量の合計が次式を満足することが必要である。
【００３７】
Ｎｂ／９３＋Ｖ／５１＋Ｔｉ／４８＋Ｚｒ／９１＋Ｔａ／１８１＋Ｈｆ／１７９≧０．８×（Ｃ／１２＋Ｎ／１４）
本発明においては、鋼基材表面、特に、少なくとも腐食環境に曝される面を、基材よりも電位が卑なる金属で被覆する。基材よりも電位が卑なる金属で被覆する厚さが０．５μｍ以下では、基材にＡｌ添加することによる、基材表面が腐食環境に露出した後の残存する基材表面に被覆した、電位が基材よりも卑なる金属の層の消失速度の低下と、基材表面の腐食環境に露出される面積の拡大速度の著しい低下、同時に、露出した基材部分に対する基材表面に被覆した電位が基材よりも卑なる金属の層の基材露出部分に対する保護作用が長期にわたって継続するという効果の発現が充分ではなく、５００μｍを超える厚さまで被覆しても、もはやその効果は飽和しているのに対して、生産性を低下させて徒にコストを上昇させるだけであるから、被覆層の厚さは０．５〜５００μｍとする。
【００３８】
被覆層を形成する、水溶液環境における電位が基材よりも卑なる金属としては、アルミニウム、亜鉛、クロム、マンガン、およびこれらを主体とする合金を使用することができる。
上記被覆層の金属が更に、ＭｇおよびＩｎのうちの少なくとも一種を単独含有量で０．０５〜１０％含有することにより、より一層優れた耐食性が得られる。
【００３９】
Ｍｇ，Ｉｎの含有量を上記範囲に限定した理由は下記のとおりである。すなわち、それぞれの添加量が、０．０５％未満では耐食性を向上させる効果が見られず、逆に１０％を超えて添加しても効果が飽和するばかりで、本発明鋼の特徴である低コストを損なう。従って、Ｍｇ，Ｉｎはそれぞれ、０．０５〜１０％の範囲で添加する。
【００４０】
また、被覆のプロセスは該金属が基材に充分に固着されていればそのプロセスを限定するものではない。用途やコスト等を考慮した上で選択すれば良く、溶融メッキ、電着メッキ、溶融塩電解メッキ、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、溶射等を使用することができ、それらを併用することも可能である。また、被覆およびそのための処理の前後にいかなる処理を行なってもよい。
【００４１】
亜鉛を主体とする合金とは、合金成分のうち最大量を占める成分が亜鉛である合金すなわち亜鉛基合金であり、一般に亜鉛基合金に含有されるアルミニウム等の合金成分および不純物成分を含んでよい。
アルミニウムを主体とする合金とは、合金成分のうち最大量を占める成分がアルミニウムである合金すなわちアルミニウム基合金であり、一般にアルミニウム基合金に含有されるシリコン、亜鉛等の合金成分および不純物成分を含んでよい。
【００４２】
クロムを主体とする合金とは、合金成分のうち最大量を占める成分がクロムである合金すなわちクロム基合金であり、一般にクロム基合金に含有されるシリコン等の合金成分および不純物成分を含んでよい。
マンガンを主体とする合金とは、合金成分のうち最大量を占める成分がマンガンである合金すなわちマンガン基合金であり、一般にマンガン基合金に含有されるアルミニウム等の合金成分および不純物成分を含んでよい。
【００４３】
また、使用上の目的から鋼管や板材等のように表裏面を有する材料の一方の面だけに被覆されていれば良い場合には、卑なる金属を被覆するプロセスから片面のみが被覆される鋼を使用してもよい。このような場合において片面だけの被覆を使用するか、あるいは両面に被覆された鋼を使用するかは、コストや溶接性等の他の要因を考慮して選択すれば良い。
【００４４】
上記被覆を施す実期については、コイル、板、棒、ケーブル、穿孔鋼管等の鋼材の一般的な形状とした後に、本発明の被覆やそのための処理を行ってもよいし、被覆・処理後の本発明鋼をプレスやロール成形等で所定の形状に成形し、更に加工・溶接して製品として製造しても良いし、本発明の鋼を例えば電縫鋼管等としてまず鋼管の形状にした後に、２次加工および溶接等によって製品としても良く、更に、本発明の被覆・処理を施す前に鋼材を上述したようなプロセスによって目的の形状とした後に本発明の表面被覆処理を施すことも可能であり、その他のプロセスも含めて本発明で限定する組成および処理条件の組み合わせを有する鋼は、いずれも本発明の対象とするところであって、コストや既存製品設備の制約等によって最適な製品製造工程を選択することができ、どの製造工程を選択したとしてもそれをもって本発明の範囲を逸脱するものではない。
【００４５】
以上の本発明において提案する鋼は、内燃機関の排気系統をはじめとする高温湿潤腐食環境、結露腐食環境はもとより、大気腐食環境、水道水腐食環境、土壌腐食環境、コンクリート腐食環境、海水腐食環境、飲料水腐食環境等の種々の腐食環境に適用することができる。
【００４６】
【実施例】
以下に本発明の実施例について説明する。
〔耐食性の評価〕
表１，２に成分を示す鋼を溶製し、熱延、冷延等の通常の鋼板製造工程によって肉厚１mmの鋼板とし、９００℃にて焼鈍を施した後、両面それぞれに、片面あたり１５±２μｍの条件で被覆を施した。表１，２に示した被覆１はアルミニウム被覆、被覆２は亜鉛被覆、被覆３はマンガン被覆、被覆４はクロム被覆をそれぞれ示す。
【００４７】
次に、これらの鋼板から幅５０mm、長さ７０mmの試験片を採取して、以下に述べる各種の腐食試験に供した。
高温湿潤腐食試験は、硫酸イオン２０００ppm 、塩化物イオン２０００ppm 、重炭酸イオン１００００ppm をアンモニウム塩の形で添加した水溶液５０cc中に試験片を半分まで浸漬し、試験容器ごと１３０℃の雰囲気に保持して試験溶液が完全に蒸発・揮散することを１００回繰り返す試験とした。本試験は自動車排気系の内面環境に相当する腐食試験であり、実車の約４年以上の走行に対応する厳しい試験方法である。試験結果を表１，２に併せて示した。腐食試験結果の◎は最大腐食深さが０．１０mm未満、○は０．２mm未満、△は０．３mm未満、×は０．３mm以上であったことをそれぞれ示す。
【００４８】
表１，２から明らかなように、本発明鋼（番号１〜４０，５１〜９０）は塩化物を含む高温湿潤という非常に厳しい腐食環境であっても良好な耐食性を示しているのに対して、比較鋼（番号４１〜５０，１００〜１０９）は耐食性に劣ることがわかる。
また、大気環境や自動車排気系外面の塩害腐食を想定した試験としては、５０℃−１時間の塩水噴霧後、６０℃で湿度９６％の環境に５時間保持した後、更に１時間の冷凍保持を行うことを１５００回繰り返す塩害腐食試験とした。試験後の試験片について最大孔食深さを測定し、試験結果とした。得られた結果を表１，２に併せて示した。最大孔食深さが０．２mm以下のものは◎、最大孔食深さが０．２mmを超え０．４mm以下のものは○、最大孔食深さが０．４mmを超え０．８mm以下のものは×、最大孔食深さが０．８mmを超えるものは××で表示することとした。
表１，２から明らかなように、本発明鋼（番号１〜４０，５１〜９０）は塩害腐食という非常に厳しい腐食環境であっても良好な耐食性を示しているのに対して、比較鋼（番号４１〜５０，１００〜１０９）は耐食性に劣ることがわかる。
【００４９】
土壌腐食試験は、含水率１５％、比抵抗２００Ω・cmに塩化ナトリウム含有量で調整した砂中に試験片を埋め込み、６０℃に保持して約９００日放置する試験とした。試験結果を表１，２に併せて示した。腐食試験結果の◎は最大腐食深さが０．０５mm未満、○は０．１mm未満、△は０．５mm未満、×は０．５mm以上であったことをそれぞれ示す。
【００５０】
表１，２から明らかなように、本発明鋼（番号１〜４０，５１〜９０）は土壌腐食環境で良好な耐食性を示しているのに対して、比較鋼（番号４１〜５０，１００〜１０９）は耐食性に劣ることがわかる。
コンクリート中腐食試験は、塩化物を含む海砂を用いて混練したポルトランドセメント中に試験片を埋め込みサンプルとなし、凝固させた後、人工海水中にサンプルを半分まで浸漬し、６０℃の環境に約１５００日放置する試験とした。試験結果を表１，２に併せて示した。腐食試験結果の◎は腐食の発生が認められなかったもの、○は発錆面積率が５％未満、△は発錆面積率が１０％未満、×は１０％以上であったことをそれぞれ示す。
【００５１】
表１，２から明らかなように、本発明鋼（番号１〜４０，５１〜９０）はコンクリート中腐食環境で良好な耐食性を示しているのに対して、比較鋼（番号４１〜５０，１００〜１０９）は耐食性に劣ることがわかる。
水道水環境腐食試験は、水道水中に試験片を浸漬し、６０℃の雰囲気に３０ヶ月間保持する試験とした。試験結果を表１，２に併せて示した。腐食試験結果の◎は腐食の発生が認められなかったもの、○は発錆面積率が５％未満、△は発錆面積率が１０％未満、×は１０％以上であったことをそれぞれ示す。
【００５２】
表１，２から明らかなように、本発明鋼（番号１〜４０，５１〜９０）は水道水腐食環境で良好な耐食性を示しているのに対して、比較鋼（番号４１〜５０，１００〜１０９）は耐食性に劣ることがわかる。
海水環境腐食試験は、海岸飛沫帯に試験片を３６ヶ月間暴露する試験とした。試験結果を表１，２に併せて示した。腐食試験結果の◎は腐食深さ０．０５mm未満だったもの、○は０．１mm未満、△は０．３mm未満、×は０．３mm以上であったことをそれぞれ示す。
【００５３】
表１，２から明らかなように、本発明鋼（番号１〜４０，５１〜９０）は海水腐食環境で良好な耐食性を示しているのに対して、比較鋼（番号４１〜５０，１００〜１０９）は耐食性に劣ることがわかる。
結露腐食試験は、−２０℃の環境に２時間保持後湿度９８％、５０℃の環境に４時間保持することを３０００回繰り返す試験とした。試験結果を表１，２に併せて示した。腐食試験結果の◎は腐食の発生が認められなかったもの、○は発錆面積率が５％未満、△は発錆面積率が１０％未満、×は１０％以上であったことをそれぞれ示す。
【００５４】
表１，２から明らかなように、本発明鋼（番号１〜４０，５１〜９０）は結露腐食環境で良好な耐食性を示しているのに対して、比較鋼（番号１〜５０，１００〜１０９）は耐食性に劣ることがわかる。
大気腐食試験は、海岸から約１０ｍの位置に試験片を約９００日暴露する試験とした。試験結果を表１，２に併せて示した。腐食試験結果の◎は腐食が認められなかったもの、○は発錆面積率が３％未満、△は発錆面積率が１０％未満、×は１０％以上であったことをそれぞれ示す。
【００５５】
表１，２から明らかなように、本発明鋼（番号１〜４０，５１〜９０）は大気腐食環境で良好な耐食性を示しているのに対して、比較鋼（番号４１〜５０，１００〜１０９）は耐食性に劣ることがわかる。
飲料水環境腐食試験は、水酸化ナトリウムを用いてpHを２．３に調整し、高純度窒素ガスを通気して脱気し、２７℃に保持した、（ａ）０．５％リン酸溶液、（ｂ）０．５％クエン酸溶液（Ｃ）０．５％クエン酸−０．５％塩化ナトリウム溶液等の溶液８５０cc中に試験片を６０日間浸漬し、溶液中に溶出した鉄イオン量を分析する試験とした。なお本試験のみ、被覆１のアルミニウム被覆、被覆４のクロム被覆について試験を実施した。試験結果を表１，２に併せて示した。腐食試験結果の◎は溶液中への鉄イオンの溶出量が１ppm 以下、○は３ppm 未満、△は５ppm 未満、×は５ppm 以上であったことをそれぞれ示す。
【００５６】
表１，２から明らかなように、本発明鋼（番号１〜４０，５１〜９０）は飲料水腐食環境で良好な耐食性を示しているのに対して、比較鋼（番号４１〜５０，１００〜１０９）は耐食性に劣ることがわかる。
すなわち本発明鋼（番号１〜４０，５１〜９０）は高温湿潤腐食環境、結露腐食環境、大気腐食環境、水道水腐食環境、土壌腐食環境、コンクリート腐食環境、海水腐食環境、飲料水腐食環境等の種々の腐食環境で良好な耐食性を示しているのに対して、比較鋼（番号４１〜５０，１００〜１０９）は耐食性に劣ることがわかる。
〔加工性の評価〕
表２に成分を示す鋼を溶製し、熱延、冷延など通常の鋼板製造工程によって、厚さ１．０mmの鋼板とし、８５０℃にて焼鈍を施した。これらの鋼板から幅１００mm長さ１００mmの試験片を採取し、絞り比１．８の円筒絞り試験を行なって割れの有無で判定した。試験結果を表２に併せて示した。表２の加工性において○は円筒絞り試験結果が良好であったことを示し、×は円筒絞り試験で割れを生じたことを示している。尚、表２中のＸ値は、次式によって算出したものを記載した。
【００５７】
Ｘ＝Ｎｂ／９３＋Ｖ／５１＋Ｔｉ／４８＋Ｚｒ／９１＋Ｔａ／１８１＋Ｈｆ／１７９−０．８×（Ｃ／１２＋Ｎ／１４）
表２から明らかなように、本発明鋼において特に加工性を向上させたもの（番号５１〜９０）は良好な耐食性を示し、かつ加工性も良好である。すなわち、高温湿潤腐食環境、結露腐食環境、大気腐食環境、水道水腐食環境、土壌腐食環境、コンクリート腐食環境、海水腐食環境、飲料水腐食環境等の種々の腐食環境で良好な耐食性を示し、かつ加工性も優れている。これに対して、比較鋼（番号１００〜１０９）耐食性と加工性が同時に達成できないことがわかる。
【００５８】
【表１】
【００５９】
【表２】
【００６０】
【表３】
【００６１】
【表４】
【００６２】
【表５】
【００６３】
【表６】
【００６４】
【表７】
【００６５】
【表８】
【００６６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、例えば自動車等の内燃機関の排気系統といった高温湿潤腐食環境、結露腐食環境をはじめとして、大気腐食環境、水道水腐食環境、土壌腐食環境、コンクリート腐食環境、海水腐食環境、飲料水腐食環境等の種々の腐食環境において耐食性に優れる耐食鋼が低コストで提供される。
【発明の属する技術分野】
本発明は耐食鋼に係り、更に詳しくは、例えば、（１）自動車や船舶等の内燃機関排気系統、ボイラ排気系統、低温熱交換機、焼却炉床等の高温湿潤腐食環境、（２）橋梁、支柱、建築内外装材、屋根材、建具、厨房部材、各種手すり、ガードレール、各種フック、ルーフドレイン、鉄道車両等の大気腐食環境、（３）各種貯蔵タンク、支柱、杭、矢板等の土壌腐食環境、（４）缶容器、各種容器、低温熱交換機、浴室部材、自動車構造部材等の結露腐食環境（冷凍、湿潤、乾燥が複合する腐食環境を含む）、（５）貯水槽、給水管、給湯管、缶容器、各種容器、食器、調理機器、浴槽、プール、洗面化粧台等の水道水腐食環境、（６）缶容器、各種容器、食器、調理機器等の飲料水腐食環境、（７）各種鉄筋構造物、支柱等のコンクリート腐食環境、（８）船舶、橋梁、杭、矢板、海洋構造物等の海水腐食環境等の、種々の腐食環境において優れた耐食を有する鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車を中心とする内燃機関の排気系統には、内面あるいは外面からの腐食を抑制するために普通鋼にアルミニウムメッキや亜鉛メッキを施した鋼が使用されてきた。環境汚染を抑制するために排気ガス浄化の目的で触媒等が排気系統に具備されたためにこうしたメッキ鋼材では耐食性が充分ではなくなり、鋼素地の耐食性向上を目的として５〜１０％のＣｒを含有させた鋼が、特開昭６３−１４３２４０号公報や特開昭６３−１４３２４１号公報で開示されている。しかし、近年の車両の使用期間および保証期間の延長に伴って、更にＣｒを１８％程度まで含有させ、あるいは更にＭｏを添加した高級ステンレス鋼が排気系統に多く使用されている。
【０００３】
しかし、このような高級ステンレス鋼であっても孔食状の局部腐食が発生する場合があるなど、耐食性は必ずしも充分ではない。また、こうした高級ステンレス鋼はＣｒやＭｏを多量に含有するために加工性が悪く、排気系部材のような複雑な形状を形成するためには、製造に非常な困難を伴い、製造工程が著しく複雑になるために加工コストも高くなるという難点がある。かつ、素材コストも高い。
【０００４】
上記の排気系統を代表として、一般にＣｒをある程度含有する鋼では使用腐食環境が厳しくなると局部腐食が発生し易く、これに対する手段として腐食に対する抵抗を向上させるためには、更にＣｒあるいはＭｏの含有量を増加させるのが極めて一般的な技術的手段であった。また、ＣｒおよびＭｏを用いて耐食性を保有させる場合、排気ガス環境に対しては充分な耐食性を有する場合でも、米国やカナダの寒冷地のように、冬季に道路路面の凍結を防止する目的で多量の塩を散布する場合には、かかる塩分によって外面から排気系部材が侵食されることも問題となっている。
【０００５】
近年、特開平５−２７９７９１号公報、特開平６−１７９９４９号公報、特開平６−１７９９５０号公報、特開平６−１７９９５１号公報、特開平６−２１２２５６号公報、特開平６−２１２２５７号公報、特開平７−３３８８号公報において、耐食性の向上あるいは耐食性と加工性の向上を目的としたＣｒにＡｌを添加した鋼が開示されている。これらの鋼は、排気系内面耐食性あるいは排気系内面耐食性と加工性の向上にはある程度有効と認められるが、塩害耐食性を中心とする湿潤耐食性に関しては改善の余地を残しているのが現状である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、こうした現状に鑑みて、内燃機関の排気系統をはじめとする高温湿潤腐食環境、結露腐食環境、更には大気腐食環境、水道水腐食環境、土壌腐食環境、コンクリート腐食環境、海水腐食環境、飲料水腐食環境等の様々な腐食環境における耐食性の優れた低コストの耐食鋼を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記の目的を達成すべく、内燃機関の排気系統をはじめとする高温湿潤腐食環境、結露腐食環境、更には大気腐食環境、水道水腐食環境、土壌腐食環境、コンクリート腐食環境、海水腐食環境、飲料水腐食環境等の様々な腐食環境において優れた耐食性を有する鋼を開発するべく、種々の観点から検討してきた。
【０００８】
まず、本発明者らは最も腐食に対して厳しい排気系統の内面腐食環境について検討し、内燃機関排気系統の腐食は排気ガス中に含まれる塩化物、硫酸イオン等が８０〜１５０℃に加熱された環境において起こることを見出した。
更に、該腐食環境において耐食性を向上させる手段を種々検討した結果、Ａｌを０．１％〜１０％以下添加したＣｒを１０〜３０％含む鋼が排気系統をはじめとする腐食環境で非常に優れた耐食性を示すことを見出した。
【０００９】
更に本発明者らはより優れた鋼にせんとして検討を続けた結果、Ｃｒを１０〜３０％、Ａｌを０．１％〜１０％以下含有する鋼のＣおよびＮを低減した上でＮｂ，Ｖ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆを特定の条件を満足するように添加すると、耐食性の改善と加工性の向上に効果があること、脱酸および強化元素としてはＳｉおよびＭｎが適切であること、上記の鋼にＣｕ，Ｍｏ，Ｓｂ，Ｎｉ，Ｗを単独あるいは組み合わせて添加するとより優れた耐食性が得られることを見出した。
【００１０】
一方で本発明者らは、排気系統の内面腐食環境に次ぐ厳しい腐食環境である塩害腐食や塩水等の乾湿繰り返しに対する腐食抵抗を高めた鋼材を得る手段についても別途並行して検討した結果、Ｃｒを１０〜３０％含有し、Ａｌを０．１％以上含有する鋼を基材として、その表面に、水溶液環境における電位が基材よりも卑なる金属の層を形成すると、優れた耐食性、特に優れた耐塩害腐食性が得られることを見い出した。特に基材中へのＡｌの添加は、基材表面に被覆した電位が基材よりも卑なる金属の層が部分的に消失し、ごくわずかに基材表面が腐食環境に露出した後の耐食性向上に効果が顕著であることを見出した。
【００１１】
このＡｌの基材中への添加による耐食性向上挙動は、上述した基材の耐食性とは全く異なる現象であり、基材表面に被覆した電位が基材よりも卑なる金属の層が存在し、かつ、この金属層が部分的に消失したときに初めて認められる現象であることを確認している。
見出した著しい耐食性向上の理由には現状では不明点が多いが、基材にＡｌを添加することで、基材表面が腐食環境に露出した後の残存する基材表面に被覆した、電位が基材よりも卑なる金属の層の消失速度が著しく低下し、従って基材表面の腐食環境に露出される面積の拡大速度が著しく低下し、同時に、露出した基材部分に対する基材表面に被覆した電位が基材よりも卑なる金属の層の基材露出部分に対する保護作用が長期にわたって継続することによって、耐食性が向上していることを確認している。
【００１２】
このような効果が認められる基材表面の腐食環境への露出部分は顕微鏡観察で初めて確認できるもので、絶対値では約０．０５mm2 程度以下の微小面積で、全腐食面積に対する比率では０．２％以下のわずかなものであり、実使用を想定した巨視的な肉眼外観上は全く赤錆の発生がないことはもとより、一般的には基材の腐食が認められないと判断される外観を呈している。しかもこのような状態が長期間維持されることが特徴である。
【００１３】
従来の知見では、基材表面に被覆した電位が基材よりも卑なる金属の層が存在し、かつ、この金属層が部分的に消失したときには、表面に被覆した金属層の腐食速度は基材金属の腐食を抑制するために増大し、従って基材金属の腐食環境への露出面積は急速に拡大し、速やかに基材金属の腐食に移行すると考えるのが一般的であることを考えると、基材金属中へのＡｌの添加による上述した耐食性向上は、従来全く知られていなかった本願発明の根本となる耐食性向上手段であり、本願発明はこのような新たな発見に基づいてなされたものである。
【００１４】
更に耐食性の向上を目的に引き続き検討を行い、このような基材中へのＡｌの添加に伴い、鋼中に従来安定的に添加することが困難とされてきた各種元素を添加することが可能となることを新たに見出した。特に、Ａｌを０．１〜１０％含有する鋼に、Ｍｇを添加することでより一層、上述した基材と被覆金属の相互作用による耐食性向上が著しいことを新たに見出した。
【００１５】
本発明者らは、基材表面に被覆した電位が基材よりも卑なる金属の層が存在する基材金属中へのＡｌとＭｇの同時添加による耐食性向上効果を更に高めるための手段について種々検討を重ね、基材へのＳｉ，Ｍｎ，Ｎｂ，ＶＴｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｓｂ，Ｎｉ，Ｗの添加が有効であることを明らかにした。
【００１６】
更に、本発明者らは検討を続け、水溶液環境における電位が基材よりも卑なる金属として、アルミニウム、アルミニウムを主体とする合金、亜鉛、亜鉛を主体とする合金、クロム、クロムを主体とする合金、マンガン、マンガンを主体とする合金、が本発明の目的に適する金属であることをも見出した。
これらの被覆金属についても、基材との相互作用による耐食性向上の観点から種々の検討を重ねた結果、アルミニウム、アルミニウムを主体とする合金、亜鉛、亜鉛を主体とする合金、クロム、クロムを主体とする合金、マンガン、マンガンを主体とする合金、といった金属のいずれかにＭｇ，Ｉｎのうちいずれか一種以上を、質量％で０．０５％以上、１０％以下含有せしめたものがより一層優れた耐食性を実現することを見出した。
【００１７】
本発明は主に上記の知見に基づいてなされたものであり、本願第１発明の要旨は、質量％で、
Ｓｉ：０．０１〜３．０％、
Ｍｎ：０．０１〜３．０％、
Ｃｒ：１０〜３０％、
Ａｌ：０．１〜１０％、
Ｍｇ：０．０００３〜０．０５％、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、該不可避的不純物のうちＣを０．０２％以下、Ｐを０．０３％以下、Ｓを０．０１％以下、Ｎを０．０２％以下、に制限した鋼を基材とし、該基材の表面に、水溶液環境における電位が該基材よりも卑なる金属の被覆層を０．０５〜５００μｍの厚さに形成したことを特徴とする耐食鋼にある。
【００１８】
第２発明の要旨は、第１発明の鋼において、基材が付加成分として更に、質量％で、
Ｃｕ：０．０１〜５．０％、
Ｍｏ：０．０５〜１０％、
Ｓｂ：０．０１〜０．５％、
Ｎｉ：０．０１〜１０％、
Ｗ：０．０５〜３．０％、
の１種または２種以上を含有することを特徴とする記載の耐食鋼にある。
【００１９】
第３発明の要旨は、第１発明、第２発明の鋼において、基材が付加成分として更に、質量％で、
希土類元素：０．００１〜０．１％、Ｃａ：０．０００１〜０．０５％の１種または２種以上を含有することを特徴とする耐食鋼にある。
第４発明の要旨は、第１発明、第２発明、第３発明の鋼において、基材が付加成分として更に、質量％で、Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆの中から選ばれる１種あるいは２種以上の元素を単独含有量で０．０１〜１％含有し、かつ次式を満足することを特徴とする耐食性および加工性の優れた鋼にある。
【００２０】
Ｎｂ／９３＋Ｖ／５１＋Ｔｉ／４８＋Ｚｒ／９１＋Ｔａ／１８１＋Ｈｆ／１７９≧０．８×（Ｃ／１２＋Ｎ／１４）
第５発明の要旨は、第１発明、第２発明、第３発明、第４発明において、被覆層の金属が、アルミニウムあるいはアルミニウムを主体とする合金のいずれかである耐食性並びに耐食鋼にある。
【００２１】
第６の発明の要旨は、第１発明、第２発明、第３発明、第４発明において、被覆層の金属が、亜鉛あるいは亜鉛を主体とする合金のいずれかである耐食鋼にある。
第７発明の要旨は、第１発明、第２発明、第３発明、第４発明において、被覆層の金属が、クロムあるいはクロムを主体とする合金のいずれかである耐食鋼にある。
【００２２】
第８発明の要旨は、第１発明、第２発明、第３発明、第４発明において、被覆層の金属が、マンガンあるいはマンガンを主体とする合金のいずれかである耐食鋼にある。
第９発明の要旨は、第５発明、第６発明、第７発明、第８発明の鋼において、被覆層の金属が更に、質量％で、ＭｇおよびＩｎのうちの少なくとも一種を単独含有量で０．０５〜１０％含有することを特徴とする耐食鋼にある。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明において、基材の各成分の範囲を限定した理由を述べる。
Ｓｉ： Ｓｉは、基材表面に、水溶液環境における電位が基材よりも卑なる金属の層を０．０５〜５００μｍ厚さに形成せしめた場合の耐食性を向上する効果をもたらすが、０．０１％未満では効果が認められず、３％を超えて添加してもその効果が飽和する。従って、含有量範囲を０．０１％以上３％以下に限定する。更にＣｒを１０％以上含有する鋼にＳｉを添加することで脱酸剤および強化元素としての添加が有効であるが、含有量が０．０１５％未満ではその脱酸効果が充分ではなく、１．５％以上を含有するともはやその効果は飽和している上に加工性をやや低下させる。従って、０．０１５％以上１．５％以下の範囲で添加することがより望ましい。
【００２４】
Ｍｎ： Ｍｎは、基材表面に水溶液環境における電位が基材よりも卑なる金属の層を０．５〜５００μｍ厚さに形成せしめた場合に耐食性を向上する効果をもたらすが、０．０１％未満では効果が認められず、３％を超えて添加してもその効果が飽和する。従って、含有量範囲を０．０１％以上３％未満に限定する。更にＭｎは鋼の脱酸剤として有効で、０．０５％以上を含有させる必要があるが、１．２％を超えて含有させてもその効果はもはや飽和しているばかりか、過剰にＭｎを含有させると加工性が低下する。従って、０．０５％以上１．２％以下の範囲で添加することがより望ましい。
【００２５】
Ｃｒ： Ｃｒは、Ａｌを０．１％以上含有する鋼にＣｒを添加することで、基材表面に水溶液環境における電位が基材よりも卑なる金属の層を０．５〜５００μｍ厚さに形成せしめた場合に耐食性を向上する効果をもたらすが、１０％未満では効果が十分ではなく、一方３０％以上添加してもその効果が飽和する。従ってＣｒの含有量は１０％以上３０％以下に限定する。更に排気ガス環境等に対する基材単体での耐食性を確保するためにＡｌを０．１％以上含有する鋼に１０％以上を含有させることが必要であるが、２５％を超えて含有させても加工性が低下する。従って、１０％以上２５％以下の範囲で添加することがより望ましい。
【００２６】
Ａｌ： Ａｌは、本発明において耐食性を確保するために最も重要な元素であって、Ｃｒを１０％以上３０％以下含有する鋼にＡｌを添加することで、基材表面に水溶液環境における電位が基材よりも卑なる金属の層を０．５〜５００μｍ厚さに形成せしめた場合に耐食性を向上する効果をもたらすが、０．１％未満では効果が十分ではなく、１０％を超えて添加してもその効果が飽和するものであるから、Ａｌの含有量は０．１％以上１０％以下に限定する。より安定な効果を得るためにはＡｌ含有量を０．３％以上とすることが望ましいが、加工性を低下させないために４％以下とすることが望ましい。したがって、Ａｌ含有量は０．３％以上４％以下とすることが望ましい。
【００２７】
Ｍｇ： Ｍｇは、本発明において耐食性を確保するためにＡｌにつぐ重要な元素であって、Ａｌを０．１％〜１０％、Ｃｒを１０％以上３０％以下含有する鋼に、Ｍｇを添加することで、基材表面に水溶液環境における電位が基材よりも卑なる金属の層を０．５〜５００μｍ厚さに形成せしめた場合に耐食性を向上する効果をもたらすが、０．０００３％未満では効果が十分ではなく、０．０５％を超えて添加してもその効果が飽和するものであるから、Ｍｇの含有量は０．０００３％以上０．０５％以下に限定する。
【００２８】
Ｃ，Ｎ： ＣおよびＮは、鋼板の加工性を低下させる上に、ＣはＣｒと炭化物を生成して耐食性を低下させるので、またＮは靱性を低下させるので、ＣおよびＮ量は少ない方が望ましく、上限含有量はいずれも０．０２％とし、いずれも少ないほど好ましい。更に、優れた加工性を確保するためには、Ｃ＋Ｎの合計量を低減する必要があり、本発明の望ましい態様による鋼としては、Ｃ＋Ｎを０．０３％以下とする。
【００２９】
Ｐ： Ｐは、多量に存在すると靱性を低下させるので少ない方が望ましく、上限含有量は０．０３％とする。
Ｓ： Ｓも、多量に存在すると耐孔食性を低下させるので少ない方が望ましく、上限含有量は０．０１％とする。
以上が本発明が対象とする耐食性に優れた鋼の基材の基本的成分であるが、本発明においては、必要に応じて更に以下の元素を添加して耐食性を一段と向上させた鋼材も対象としている。
【００３０】
Ｃｕ： Ｃｕは、Ａｌを０．１％以上含有しＣｒを１０％以上３０％以下含有する鋼基材表面に水溶液環境における電位が基材よりも卑なる金属の層を０．５〜５００μｍ厚さに形成せしめた場合に耐食性を向上する効果をもたらすが、０．０１％未満では効果が認められず、一方５％を超えて添加してもその効果が飽和する。従って、その範囲を０．０１％以上５％以下の範囲に限定する。更に０．０５％以上添加すると、基材単体での全面腐食に対する抵抗を向上させる効果があり、２．５％を超えて添加するとその効果は飽和する。従って、０．０５％以上２．５％以下の範囲で添加することがより望ましい。
【００３１】
Ｍｏ： ＭｏはＡｌを０．１％以上含有しＣｒを１０％以上３０％以下含有する鋼に添加することで、基材表面に水溶液環境における電位が基材よりも卑なる金属の層を０．５〜５００μｍ厚さに形成せしめた場合に耐食性を向上する効果をもたらすが、０．０５％未満では効果が認められず、一方１０％を超えて添加してもその効果が飽和する。従って、その範囲を０．０５％以上１０％以下に限定する。更にＭｏは０．１％以上添加すると、基材単体での孔食の発生と成長を抑制する効果があるが、３．０％を超えて添加してもその効果は飽和するばかりか加工性を低下させる。従って、０．１％以上３％以下の範囲で添加することがより望ましい。
【００３２】
Ｓｂ： Ｓｂは、Ａｌを０．１％以上含有しＣｒを１０％以上３０％以下含有する鋼に０．０１％以上添加すると、基材表面に水溶液環境における電位が基材よりも卑なる金属の層を０．５〜５００μｍ厚さに形成せしめた場合に耐食性を向上する効果をもたらすが、０．０１％未満では効果が認められず、一方０．５％を超えて添加してもその効果が飽和する。従って、その範囲を０．０１％以上０．５％以下に限定する。更にＳｂを０．０１５％以上添加することで、基材単体での孔食および全面腐食に対する抵抗を向上させる効果があるが、０．３％を超えて添加すると熱間加工性をやや低下させる。従って、０．０１５％以上０．３％以下の範囲で添加することがより望ましい。
【００３３】
Ｎｉ： Ｎｉは、Ａｌを０．１％以上含有しＣｒを１０％以上３０％以下含有する鋼に０．０１％以上添加すると、基材表面に水溶液環境における電位が基材よりも卑なる金属の層を０．５〜５００μｍ厚さに形成せしめた場合に耐食性を向上する効果をもたらすが、一方１０％を超えて添加してもその効果が飽和する。従って、その範囲を０．０１％以上１０％以下に限定する。更にＮｉを０．１％以上添加することで、基材単体での孔食を抑制する効果があるが、６％を超えて添加しても効果が飽和する。従って、０．１％以上６％以下の範囲で添加することがより望ましい。
【００３４】
Ｗ： Ｗは、Ａｌを０．１％以上含有しＣｒを１０％以上３０％以下含有する鋼に０．０５％以上添加すると、基材表面に水溶液環境における電位が基材よりも卑なる金属の層を０．５〜５００μｍ厚さに形成せしめた場合に耐食性を向上する効果をもたらすが、一方３％を超えて添加してもその効果が飽和する。従って、その範囲を０．０５％以上３％以下に限定する。更にＷを添加することで、基材単体での孔食の発生と成長を抑制する効果があるが、０．１％未満では効果は十分ではなく、一方２．０％を超えて添加しても効果が飽和するばかりか加工性を低下させる。従って、０．１％以上２％以下の範囲で添加することがより望ましい。
【００３５】
希土類元素（ＲＥＭ）、Ｃａ：希土類金属（ＲＥＭ）やＣａはＡｌを０．１％以上含有しＣｒを１０％以上３０％以下含有する鋼に添加することで、基材表面に水溶液環境における電位が基材よりも卑なる金属の層を０．５〜５００μｍ厚さに形成せしめた場合に耐食性を向上する効果をもたらすが、ＲＥＭでは０．００１％未満では効果が認められず、Ｃａでは０．０００１％未満では効果が認められず、一方ＲＥＭでは０．１％を超えて、Ｃａでは０．０５％を超えて添加してもその効果が飽和する。従って、ＲＥＭの範囲を０．００１％以上０．１％以下、Ｃａの範囲を０．０００１％以上０．０５％以下にそれぞれ限定する。更にＲＥＭおよびＣａは熱間加工性の向上と基材単体での耐孔食性の改善に効果のある元素であるが、添加量がＲＥＭでは０．０１％未満、Ｃａでは０．００５％未満ではその効果が充分ではなく、Ｃａでは０．０１％を、ＲＥＭでは０．０５％を超えて添加すると、それぞれ粗大な非金属介在物を生成して逆に熱間加工性や耐孔食性を劣化させるので、上限含有量はＲＥＭでは０．１％、Ｃａでは０．０３％とした。従って、Ｃａは０．００５％以上０．０１％以下の範囲で、ＲＥＭは０．０１％以上０．０５％以下の範囲でそれぞれ添加することがより望ましい。なお、本発明において希土類元素とは原子番号が５７〜７１番および８９〜１０３番の元素およびＹを指す。
【００３６】
Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆ： Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，ＨｆはＡｌを０．１％以上含有しＣｒを１０％以上３０％以下含有する鋼に添加することで、基材表面に水溶液環境における電位が基材よりも卑なる金属の層を０．５〜５００μｍ厚さに形成せしめた場合に耐食性を向上する効果をもたらすが、各元素共に０．０１％未満では効果が認められず、一方約１．０％を超えて添加してもその効果が飽和する。従ってＮｂ，Ｖ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆの含有量は０．０１％以上１．０％以下に限定する。更に、Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆは含Ｃｒ鋼中のＣおよびＮを炭化物として固定することによって基材単体での耐食性の向上や加工性の改善に顕著な効果があり、各元素単独の添加あるいは２種以上の元素を複合して添加することができるが、単独での添加量が０．０５％未満では効果がなく、０．８％を超えて添加するといたずらにコストを上昇させるとともに圧延疵等の原因となる。従って、Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆは０．０５％以上０．８％以下の範囲で添加することがより望ましい。かつ、加工性を有効に改善するためには、Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆの添加量の合計が次式を満足することが必要である。
【００３７】
Ｎｂ／９３＋Ｖ／５１＋Ｔｉ／４８＋Ｚｒ／９１＋Ｔａ／１８１＋Ｈｆ／１７９≧０．８×（Ｃ／１２＋Ｎ／１４）
本発明においては、鋼基材表面、特に、少なくとも腐食環境に曝される面を、基材よりも電位が卑なる金属で被覆する。基材よりも電位が卑なる金属で被覆する厚さが０．５μｍ以下では、基材にＡｌ添加することによる、基材表面が腐食環境に露出した後の残存する基材表面に被覆した、電位が基材よりも卑なる金属の層の消失速度の低下と、基材表面の腐食環境に露出される面積の拡大速度の著しい低下、同時に、露出した基材部分に対する基材表面に被覆した電位が基材よりも卑なる金属の層の基材露出部分に対する保護作用が長期にわたって継続するという効果の発現が充分ではなく、５００μｍを超える厚さまで被覆しても、もはやその効果は飽和しているのに対して、生産性を低下させて徒にコストを上昇させるだけであるから、被覆層の厚さは０．５〜５００μｍとする。
【００３８】
被覆層を形成する、水溶液環境における電位が基材よりも卑なる金属としては、アルミニウム、亜鉛、クロム、マンガン、およびこれらを主体とする合金を使用することができる。
上記被覆層の金属が更に、ＭｇおよびＩｎのうちの少なくとも一種を単独含有量で０．０５〜１０％含有することにより、より一層優れた耐食性が得られる。
【００３９】
Ｍｇ，Ｉｎの含有量を上記範囲に限定した理由は下記のとおりである。すなわち、それぞれの添加量が、０．０５％未満では耐食性を向上させる効果が見られず、逆に１０％を超えて添加しても効果が飽和するばかりで、本発明鋼の特徴である低コストを損なう。従って、Ｍｇ，Ｉｎはそれぞれ、０．０５〜１０％の範囲で添加する。
【００４０】
また、被覆のプロセスは該金属が基材に充分に固着されていればそのプロセスを限定するものではない。用途やコスト等を考慮した上で選択すれば良く、溶融メッキ、電着メッキ、溶融塩電解メッキ、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、溶射等を使用することができ、それらを併用することも可能である。また、被覆およびそのための処理の前後にいかなる処理を行なってもよい。
【００４１】
亜鉛を主体とする合金とは、合金成分のうち最大量を占める成分が亜鉛である合金すなわち亜鉛基合金であり、一般に亜鉛基合金に含有されるアルミニウム等の合金成分および不純物成分を含んでよい。
アルミニウムを主体とする合金とは、合金成分のうち最大量を占める成分がアルミニウムである合金すなわちアルミニウム基合金であり、一般にアルミニウム基合金に含有されるシリコン、亜鉛等の合金成分および不純物成分を含んでよい。
【００４２】
クロムを主体とする合金とは、合金成分のうち最大量を占める成分がクロムである合金すなわちクロム基合金であり、一般にクロム基合金に含有されるシリコン等の合金成分および不純物成分を含んでよい。
マンガンを主体とする合金とは、合金成分のうち最大量を占める成分がマンガンである合金すなわちマンガン基合金であり、一般にマンガン基合金に含有されるアルミニウム等の合金成分および不純物成分を含んでよい。
【００４３】
また、使用上の目的から鋼管や板材等のように表裏面を有する材料の一方の面だけに被覆されていれば良い場合には、卑なる金属を被覆するプロセスから片面のみが被覆される鋼を使用してもよい。このような場合において片面だけの被覆を使用するか、あるいは両面に被覆された鋼を使用するかは、コストや溶接性等の他の要因を考慮して選択すれば良い。
【００４４】
上記被覆を施す実期については、コイル、板、棒、ケーブル、穿孔鋼管等の鋼材の一般的な形状とした後に、本発明の被覆やそのための処理を行ってもよいし、被覆・処理後の本発明鋼をプレスやロール成形等で所定の形状に成形し、更に加工・溶接して製品として製造しても良いし、本発明の鋼を例えば電縫鋼管等としてまず鋼管の形状にした後に、２次加工および溶接等によって製品としても良く、更に、本発明の被覆・処理を施す前に鋼材を上述したようなプロセスによって目的の形状とした後に本発明の表面被覆処理を施すことも可能であり、その他のプロセスも含めて本発明で限定する組成および処理条件の組み合わせを有する鋼は、いずれも本発明の対象とするところであって、コストや既存製品設備の制約等によって最適な製品製造工程を選択することができ、どの製造工程を選択したとしてもそれをもって本発明の範囲を逸脱するものではない。
【００４５】
以上の本発明において提案する鋼は、内燃機関の排気系統をはじめとする高温湿潤腐食環境、結露腐食環境はもとより、大気腐食環境、水道水腐食環境、土壌腐食環境、コンクリート腐食環境、海水腐食環境、飲料水腐食環境等の種々の腐食環境に適用することができる。
【００４６】
【実施例】
以下に本発明の実施例について説明する。
〔耐食性の評価〕
表１，２に成分を示す鋼を溶製し、熱延、冷延等の通常の鋼板製造工程によって肉厚１mmの鋼板とし、９００℃にて焼鈍を施した後、両面それぞれに、片面あたり１５±２μｍの条件で被覆を施した。表１，２に示した被覆１はアルミニウム被覆、被覆２は亜鉛被覆、被覆３はマンガン被覆、被覆４はクロム被覆をそれぞれ示す。
【００４７】
次に、これらの鋼板から幅５０mm、長さ７０mmの試験片を採取して、以下に述べる各種の腐食試験に供した。
高温湿潤腐食試験は、硫酸イオン２０００ppm 、塩化物イオン２０００ppm 、重炭酸イオン１００００ppm をアンモニウム塩の形で添加した水溶液５０cc中に試験片を半分まで浸漬し、試験容器ごと１３０℃の雰囲気に保持して試験溶液が完全に蒸発・揮散することを１００回繰り返す試験とした。本試験は自動車排気系の内面環境に相当する腐食試験であり、実車の約４年以上の走行に対応する厳しい試験方法である。試験結果を表１，２に併せて示した。腐食試験結果の◎は最大腐食深さが０．１０mm未満、○は０．２mm未満、△は０．３mm未満、×は０．３mm以上であったことをそれぞれ示す。
【００４８】
表１，２から明らかなように、本発明鋼（番号１〜４０，５１〜９０）は塩化物を含む高温湿潤という非常に厳しい腐食環境であっても良好な耐食性を示しているのに対して、比較鋼（番号４１〜５０，１００〜１０９）は耐食性に劣ることがわかる。
また、大気環境や自動車排気系外面の塩害腐食を想定した試験としては、５０℃−１時間の塩水噴霧後、６０℃で湿度９６％の環境に５時間保持した後、更に１時間の冷凍保持を行うことを１５００回繰り返す塩害腐食試験とした。試験後の試験片について最大孔食深さを測定し、試験結果とした。得られた結果を表１，２に併せて示した。最大孔食深さが０．２mm以下のものは◎、最大孔食深さが０．２mmを超え０．４mm以下のものは○、最大孔食深さが０．４mmを超え０．８mm以下のものは×、最大孔食深さが０．８mmを超えるものは××で表示することとした。
表１，２から明らかなように、本発明鋼（番号１〜４０，５１〜９０）は塩害腐食という非常に厳しい腐食環境であっても良好な耐食性を示しているのに対して、比較鋼（番号４１〜５０，１００〜１０９）は耐食性に劣ることがわかる。
【００４９】
土壌腐食試験は、含水率１５％、比抵抗２００Ω・cmに塩化ナトリウム含有量で調整した砂中に試験片を埋め込み、６０℃に保持して約９００日放置する試験とした。試験結果を表１，２に併せて示した。腐食試験結果の◎は最大腐食深さが０．０５mm未満、○は０．１mm未満、△は０．５mm未満、×は０．５mm以上であったことをそれぞれ示す。
【００５０】
表１，２から明らかなように、本発明鋼（番号１〜４０，５１〜９０）は土壌腐食環境で良好な耐食性を示しているのに対して、比較鋼（番号４１〜５０，１００〜１０９）は耐食性に劣ることがわかる。
コンクリート中腐食試験は、塩化物を含む海砂を用いて混練したポルトランドセメント中に試験片を埋め込みサンプルとなし、凝固させた後、人工海水中にサンプルを半分まで浸漬し、６０℃の環境に約１５００日放置する試験とした。試験結果を表１，２に併せて示した。腐食試験結果の◎は腐食の発生が認められなかったもの、○は発錆面積率が５％未満、△は発錆面積率が１０％未満、×は１０％以上であったことをそれぞれ示す。
【００５１】
表１，２から明らかなように、本発明鋼（番号１〜４０，５１〜９０）はコンクリート中腐食環境で良好な耐食性を示しているのに対して、比較鋼（番号４１〜５０，１００〜１０９）は耐食性に劣ることがわかる。
水道水環境腐食試験は、水道水中に試験片を浸漬し、６０℃の雰囲気に３０ヶ月間保持する試験とした。試験結果を表１，２に併せて示した。腐食試験結果の◎は腐食の発生が認められなかったもの、○は発錆面積率が５％未満、△は発錆面積率が１０％未満、×は１０％以上であったことをそれぞれ示す。
【００５２】
表１，２から明らかなように、本発明鋼（番号１〜４０，５１〜９０）は水道水腐食環境で良好な耐食性を示しているのに対して、比較鋼（番号４１〜５０，１００〜１０９）は耐食性に劣ることがわかる。
海水環境腐食試験は、海岸飛沫帯に試験片を３６ヶ月間暴露する試験とした。試験結果を表１，２に併せて示した。腐食試験結果の◎は腐食深さ０．０５mm未満だったもの、○は０．１mm未満、△は０．３mm未満、×は０．３mm以上であったことをそれぞれ示す。
【００５３】
表１，２から明らかなように、本発明鋼（番号１〜４０，５１〜９０）は海水腐食環境で良好な耐食性を示しているのに対して、比較鋼（番号４１〜５０，１００〜１０９）は耐食性に劣ることがわかる。
結露腐食試験は、−２０℃の環境に２時間保持後湿度９８％、５０℃の環境に４時間保持することを３０００回繰り返す試験とした。試験結果を表１，２に併せて示した。腐食試験結果の◎は腐食の発生が認められなかったもの、○は発錆面積率が５％未満、△は発錆面積率が１０％未満、×は１０％以上であったことをそれぞれ示す。
【００５４】
表１，２から明らかなように、本発明鋼（番号１〜４０，５１〜９０）は結露腐食環境で良好な耐食性を示しているのに対して、比較鋼（番号１〜５０，１００〜１０９）は耐食性に劣ることがわかる。
大気腐食試験は、海岸から約１０ｍの位置に試験片を約９００日暴露する試験とした。試験結果を表１，２に併せて示した。腐食試験結果の◎は腐食が認められなかったもの、○は発錆面積率が３％未満、△は発錆面積率が１０％未満、×は１０％以上であったことをそれぞれ示す。
【００５５】
表１，２から明らかなように、本発明鋼（番号１〜４０，５１〜９０）は大気腐食環境で良好な耐食性を示しているのに対して、比較鋼（番号４１〜５０，１００〜１０９）は耐食性に劣ることがわかる。
飲料水環境腐食試験は、水酸化ナトリウムを用いてpHを２．３に調整し、高純度窒素ガスを通気して脱気し、２７℃に保持した、（ａ）０．５％リン酸溶液、（ｂ）０．５％クエン酸溶液（Ｃ）０．５％クエン酸−０．５％塩化ナトリウム溶液等の溶液８５０cc中に試験片を６０日間浸漬し、溶液中に溶出した鉄イオン量を分析する試験とした。なお本試験のみ、被覆１のアルミニウム被覆、被覆４のクロム被覆について試験を実施した。試験結果を表１，２に併せて示した。腐食試験結果の◎は溶液中への鉄イオンの溶出量が１ppm 以下、○は３ppm 未満、△は５ppm 未満、×は５ppm 以上であったことをそれぞれ示す。
【００５６】
表１，２から明らかなように、本発明鋼（番号１〜４０，５１〜９０）は飲料水腐食環境で良好な耐食性を示しているのに対して、比較鋼（番号４１〜５０，１００〜１０９）は耐食性に劣ることがわかる。
すなわち本発明鋼（番号１〜４０，５１〜９０）は高温湿潤腐食環境、結露腐食環境、大気腐食環境、水道水腐食環境、土壌腐食環境、コンクリート腐食環境、海水腐食環境、飲料水腐食環境等の種々の腐食環境で良好な耐食性を示しているのに対して、比較鋼（番号４１〜５０，１００〜１０９）は耐食性に劣ることがわかる。
〔加工性の評価〕
表２に成分を示す鋼を溶製し、熱延、冷延など通常の鋼板製造工程によって、厚さ１．０mmの鋼板とし、８５０℃にて焼鈍を施した。これらの鋼板から幅１００mm長さ１００mmの試験片を採取し、絞り比１．８の円筒絞り試験を行なって割れの有無で判定した。試験結果を表２に併せて示した。表２の加工性において○は円筒絞り試験結果が良好であったことを示し、×は円筒絞り試験で割れを生じたことを示している。尚、表２中のＸ値は、次式によって算出したものを記載した。
【００５７】
Ｘ＝Ｎｂ／９３＋Ｖ／５１＋Ｔｉ／４８＋Ｚｒ／９１＋Ｔａ／１８１＋Ｈｆ／１７９−０．８×（Ｃ／１２＋Ｎ／１４）
表２から明らかなように、本発明鋼において特に加工性を向上させたもの（番号５１〜９０）は良好な耐食性を示し、かつ加工性も良好である。すなわち、高温湿潤腐食環境、結露腐食環境、大気腐食環境、水道水腐食環境、土壌腐食環境、コンクリート腐食環境、海水腐食環境、飲料水腐食環境等の種々の腐食環境で良好な耐食性を示し、かつ加工性も優れている。これに対して、比較鋼（番号１００〜１０９）耐食性と加工性が同時に達成できないことがわかる。
【００５８】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【表５】
【表６】
【表７】
【表８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、例えば自動車等の内燃機関の排気系統といった高温湿潤腐食環境、結露腐食環境をはじめとして、大気腐食環境、水道水腐食環境、土壌腐食環境、コンクリート腐食環境、海水腐食環境、飲料水腐食環境等の種々の腐食環境において耐食性に優れる耐食鋼が低コストで提供される。
Claims (9)
- 質量％で、
Ｓｉ：０．０１〜３．０％、
Ｍｎ：０．０１〜３．０％、
Ｃｒ：１０〜３０％、
Ａｌ：０．１〜１０％、
Ｍｇ：０．０００３〜０．０５％、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、該不可避的不純物のうちＣを０．０２％以下、Ｐを０．０３％以下、Ｓを０．０１％以下、Ｎを０．０２％以下、に制限した鋼を基材とし、該基材の表面に、水溶液環境における電位が該基材よりも卑なる金属の被覆層を０．５〜５００μｍの厚さに形成せしめることを特徴とする耐食性の優れた鋼。 - 前記基材の鋼が更に、質量％で、
Ｃｕ：０．０１〜５．０％、
Ｍｏ：０．０５〜１０％、
Ｓｂ：０．０１〜０．５％、
Ｎｉ：０．０１〜１０％、
Ｗ：０．０５〜３．０％、
の１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載の耐食鋼。 - 前記基材の鋼が更に、質量％で、
希土類元素：０．００１〜０．１％、Ｃａ：０．０００１〜０．０５％
の１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の耐食鋼。 - 前記基材の鋼が更に、質量％で、Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆの中から選ばれるいずれか１種あるいは２種以上を単独含有量で０．０１〜１％含有し、かつ次式を満足することを特徴とする請求項１，２または３に記載の耐食性並びに耐食鋼。
Ｎｂ／９３＋Ｖ／５１＋Ｔｉ／４８＋Ｚｒ／９１＋Ｔａ／１８１＋Ｈｆ／１７９≧０．８×（Ｃ／１２＋Ｎ／１４） - 前記被覆層の金属が、アルミニウムあるいはアルミニウムを主体とする合金のいずれかであることを特徴とする請求項１，２，３または４に記載の耐食鋼。
- 前記被覆層の金属が、亜鉛あるいは亜鉛を主体とする合金のいずれかであることを特徴とする請求項１，２，３または４に記載の耐食鋼。
- 前記被覆層の金属が、クロムあるいはクロムを主体とする合金のいずれかであることを特徴とする請求項１，２，３または４に記載の耐食鋼。
- 前記被覆層の金属が、マンガンあるいはマンガンを主体とする合金のいずれかであることを特徴とする請求項１，２，３または４に記載の耐食鋼。
- 前記被覆層の金属が更に、質量％で、ＭｇおよびＩｎのうちの少なくとも一種を単独含有量で０．０５〜１０％含有することを特徴とする請求項５，６，７または８に記載の耐食鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16347698A JP3930643B2 (ja) | 1998-06-11 | 1998-06-11 | 耐食鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16347698A JP3930643B2 (ja) | 1998-06-11 | 1998-06-11 | 耐食鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11350084A JPH11350084A (ja) | 1999-12-21 |
| JP3930643B2 true JP3930643B2 (ja) | 2007-06-13 |
Family
ID=15774609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16347698A Expired - Fee Related JP3930643B2 (ja) | 1998-06-11 | 1998-06-11 | 耐食鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3930643B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20220170144A1 (en) * | 2019-06-19 | 2022-06-02 | Jfe Steel Corporation | Al or al alloy-coated stainless steel sheet and method of manufacturing ferritic stainless steel sheet |
| US12534810B2 (en) | 2020-07-01 | 2026-01-27 | Jfe Steel Corporation | Al coating layer-equipped stainless steel sheet |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12043902B2 (en) | 2020-01-24 | 2024-07-23 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Steel component comprising an anti-corrosion layer containing manganese |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NO149638C (no) * | 1981-12-28 | 1984-05-23 | Norzink As | Zinkanodelegering for offeranoder |
| JPS61243157A (ja) * | 1985-04-22 | 1986-10-29 | Nippon Steel Corp | 高Ａｌ耐熱合金鋼 |
| JPH02122064A (ja) * | 1988-10-28 | 1990-05-09 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 耐銹性に優れたステンレス鋼材及びその製法 |
| JPH0466683A (ja) * | 1990-07-04 | 1992-03-03 | Nippon Light Metal Co Ltd | 鋼構造物防食用アルミニウム合金製流電陽極 |
| JPH04173939A (ja) * | 1990-11-03 | 1992-06-22 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 高温強度および靱性に優れたフェライト系ステンレス鋼 |
| JP3174196B2 (ja) * | 1993-03-25 | 2001-06-11 | 新日本製鐵株式会社 | 耐食性の優れた鋼 |
| JP3319832B2 (ja) * | 1993-10-20 | 2002-09-03 | 日新製鋼株式会社 | 高Ａｌフェライト系ステンレス鋼の製造方法 |
| JP2924609B2 (ja) * | 1993-10-26 | 1999-07-26 | 日本軽金属株式会社 | 鋼構造物防食用アルミニウム合金 |
-
1998
- 1998-06-11 JP JP16347698A patent/JP3930643B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20220170144A1 (en) * | 2019-06-19 | 2022-06-02 | Jfe Steel Corporation | Al or al alloy-coated stainless steel sheet and method of manufacturing ferritic stainless steel sheet |
| US12116672B2 (en) * | 2019-06-19 | 2024-10-15 | Jfe Steel Corporation | Al or Al alloy-coated stainless steel sheet and method of manufacturing ferritic stainless steel sheet |
| US12534810B2 (en) | 2020-07-01 | 2026-01-27 | Jfe Steel Corporation | Al coating layer-equipped stainless steel sheet |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11350084A (ja) | 1999-12-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3828845B2 (ja) | 被削性および湿潤耐食性の優れた鋼 | |
| JP4844197B2 (ja) | 耐候性、耐塗装剥離性に優れた鋼材の製造方法 | |
| JPH11350081A (ja) | 耐食鋼 | |
| JP4184481B2 (ja) | 耐食鋼 | |
| JP2004238682A (ja) | 耐食性に優れた自動車排気系材用溶融Ａｌ系めっき鋼板 | |
| JP3790398B2 (ja) | 加工部断面耐食性に優れた被覆鋼 | |
| JP3930643B2 (ja) | 耐食鋼 | |
| JP3549397B2 (ja) | 耐食鋼 | |
| JP5532086B2 (ja) | 溶融亜鉛めっき鋼管 | |
| JPH11350083A (ja) | 耐食鋼 | |
| JP2001164341A (ja) | 加工部耐食性に優れた鋼 | |
| JP3174196B2 (ja) | 耐食性の優れた鋼 | |
| JP2001011582A (ja) | 加工性および耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼およびその薄鋼板の製造方法 | |
| JPH11350085A (ja) | 耐食鋼 | |
| JPH11350082A (ja) | 耐食鋼 | |
| JP3845366B2 (ja) | 溶接熱影響部靭性に優れた耐食鋼 | |
| JP3549396B2 (ja) | 耐食鋼 | |
| JP3554456B2 (ja) | 酸洗性と耐食性に優れた鋼 | |
| JP2011001611A (ja) | 耐遅れ破壊特性に優れた鋼板およびその製造方法 | |
| JP2002363704A (ja) | 母材および溶接熱影響部の靭性に優れた耐食鋼 | |
| JPH03277761A (ja) | 耐食性の優れたエンジン排ガス系材料用アルミめっき鋼板 | |
| JPH11335789A (ja) | 酸洗性に優れた耐食鋼 | |
| JP3846218B2 (ja) | 耐候性に優れた構造用鋼 | |
| JP3542209B2 (ja) | 耐候性に優れた溶接構造用鋼 | |
| JP4041781B2 (ja) | 耐食性に優れた鋼材 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040901 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051207 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060124 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060206 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070227 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070309 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110316 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120316 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |