耐腐蚀性优异的钢材制造技术

本发明专利技术涉及一种耐腐蚀性优异的钢材，（Ａ）其将如下元素作为必须成分：以质量％计，Ｃ：０．０２～０．１５％、Ｓｉ：０．１０～１．０％、Ｍｎ：０．１～１．５％、Ｓ：０．０２～０．５％、Ｔｉ：０．０２～０．１５％、Ｃａ：０．０００１～０．０１％和Ａｌ：０．０１～０．５０％，此外，还含有从Ｃｕ：０．０５～３．０％和Ｎｉ：０．０５～６．０％之中选择的至少１种，余量由Ｆｅ和不可避免的杂质构成，在Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓ和Ｔｉ的含量之间具有由［（Ｎｉ＋４．５×Ｃｕ）×Ｓ×２５００×Ｔｉ＞５］表示的关系；（Ｂ）表面由锈被覆，该锈含有Ｓ：０．３～５．０质量％，此外还含有Ｔｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｚｒ和Ｖ之中选择的至少１种合计为０．５～１０．０质量％；并且（Ｃ）在表面形成有锈层，该锈层通过Ｘ射线衍射法求得的β－ＦｅＯＯＨ成分的晶粒尺寸低于５０ｎｍ，并且所述锈层的根据分子吸附法求得的比表面积为１０ｍ↑［２］／ｇ以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及适合作为土木、建筑、铁塔、桥梁、建筑机械、钢管、储 罐等的钢结构物的原材，特别是作为在硫氧化物多的大气污染环境中要求 耐腐蚀性优异的钢结构物的原材的耐腐蚀性优异的钢材。
技术介绍
一般来说，在重化学工业地带和伴随煤碳的燃烧而来的硫氧化物及粉 尘多的大气污染环境、以及有硫磺、硫化氢的温泉地带、火山地带等，钢 材的腐蚀剧烈，原因被认为由于硫氧化物造成的弱酸性环境。作为适于这 种环境的耐腐蚀材料之一，历来使用合金钢。历来已知有含有Cr和Ni而使耐腐蚀性提高的钢，作为各种不锈钢被 实用化。但在不锈钢中，作为高价的元素的Cr通常被含有13质量％以上， 材料成本非常昂贵，因此很少被用于结构物和结构构件等。另一方面，在耐腐蚀钢材中，除了不锈钢以外，还已知有利用保护性 的锈进行防腐的低合金钢。这些低合金钢大体被区分为含有Cr、 Cu、 P等 的耐气候性钢和含有Cr、 Cu、 Mo等的耐海水钢。耐气候性钢在大气环境 下发挥出优异的防腐效果，另外耐海水钢在海水中发挥出优异的防腐效 果。这些低合金钢与不锈钢相比更为廉价，与普通钢相比耐腐蚀性优异， 因此也可以使用结构构件使用。但是，在酸雨的环境和SOx环境下，耐气 候性钢特有的保护性锈无法生成，从而无法得到期望的耐腐蚀性。另外，还有被称为"耐硫酸钢"的钢材。其是低合金耐腐蚀钢的一种， 在钢中加入Cu，此外不量的辅助元素(Sb和Sn等)。但是，日本国内在 1975年以后，大气的S02浓度大幅减少，前述这样的硫氧化物造成的剧烈 的腐蚀环境除了温泉地带等没有与之等同的，因此特别专用的材料没有被 开发。如上，为了提高铁的耐腐蚀性，常用的是添加Cr、 Cu、 Ni等耐腐蚀 性提高元素。这些元素一般添加量越多就能够得到越高的耐腐蚀性，但是 随着添加量增多，引起切断性和机械的特性、焊接性的降低的情况也就越 多，此外，因原材成本也变高，所以期望元素添加量尽量抑制得低。如此， 耐腐蚀性的提高和钢材特性以及性价比的提高存在二律背反的关系，虽然 为了充分满足两者而实施了大量的研究，但何处才是平衡点尚未妥协。另一方面，在被曝露于使重油、煤碳、垃圾等燃烧的废气中的烟道、 烟囱、锅炉空气预热器等的设备中成为问题的耐硫酸露点腐蚀环境下，使 用硫酸露点腐蚀钢。这是由于若使含有硫磺成分的燃料燃烧，则废气中有 SOx生成，其与废气中的水分化合而生成硫酸。而且，若废.气的温度降低 而到达硫酸的露点，则硫酸气体凝结而使钢材腐蚀。作为在这种硫酸露点 腐蚀环境中被使用的钢材，历来开发有在硫酸环境中发挥着耐腐蚀性的耐 硫酸露点腐蚀钢材。 一般来说，复合添加有对耐硫酸腐蚀性有效的Sb、 Cu的低合金钢被供给于实用。近年来，还提出有添加低C一低Si—Cu的 耐硫酸露点腐蚀钢(专利文献l)。可是近年来，在东亚地区随着急速的经济发展，能源需求急速增大。 特别是中国，煤碳的生产、消费量飞速增加，估算二氧化硫(so2)排放 量一年2000万吨，超过日本国内的排放量的20倍。这一中国的大气污染 通过大气循环被长距离输送，也使日本观察到被认为是SOx引起的酸雨 (pH为4.5以下)降落的区域。专利文献1:特开2006-241476号公报然而，现有的钢材，在下pH为4.5以下的酸雨，硫氧化物多的大气 污染环境下并不具有优异的裸露耐腐蚀性，不能根据土木、建筑、铁塔、 桥梁、建筑机械、钢管、储罐等的钢结构物的用途而充分发挥高超的耐腐 蚀性。特别是日本所使用的钢材，并不充分具有适应这些用途的耐腐蚀性。
技术实现思路
因此，本专利技术的课题是，以提供一种在下酸雨、硫氧化物多的大气污 染环境中仍发挥着优异的耐腐蚀性的钢材为目的。基于前述结论，为了解决所述的课题，本专利技术提供以下1 3的耐腐蚀性优异的钢材。l.一种耐腐蚀性优异的钢材，其中(A) 将如下元素作为必须成分以质量％计，C: 0.02 0.15%、 Si:0.10 l,0%、Mn: 0.1 1.5%、S: 0.02 0.5%、 Ti: 0.02 0.15%、 Ca: 0.0001 0.01%fQAl: 0.01 0.50%，还含有从Cu: 0.05 3.0%和Ni: 0.05 6.0%中选择的至少1种，余量由Fe和不可避免的杂质构成，在Ni、 Cu、 S和Ti的含量之间具有由下式(1)表示的关系； (1)(B) 表面由锈被覆，该锈含有S: 0.3 5.0质量％，还含有合计为0.5 10.0质量。/。的从Ti、 Cu、 Ni、 Nb、 Zr和V中选择的至少1种；并且(C) 在表面形成有锈层，该锈层通过X射线衍射法求得的|3—FeOOH 成分的晶粒尺寸低于50nm，并且前述锈层的根据分子吸附法求得的比表 面积为10m2/g以上。2. 根据前述l.所述的耐腐蚀性优异的钢材，其中，还含有La: 0.0001 0.05质量％、 Ce: 0.0001 0.05质量％、 Mg: 0.0001 0.05质量％、 Mo: 0.05 3.0质量％、 Nb: 0.005 0.5质量％、 V: 0.01 0.5质量％、 Zr: 0.005 0.5质量％、 B: 0細3 0扁质量％和W: 0.05 3.0质量％中的至少1 种。3. 根据前述1.或2.所述的耐腐蚀性优异的钢材，其中，表面生成的锈 的通过X射线衍射法求得的非晶质成分的分率为30质量％以上，且P — FeOOH成分的分率为30质量％以下，锈的分率a_FeOOH/"y_FeOOH> 0.6。根据前述l.的钢材，在大气污染环境中Ni、 Cu、 Ti和S的含量具有 前式(1)所表示的特定的关系，由此能够形成由特有的不溶性硫化物皮 膜构成的保护皮膜，得到髙的耐腐蚀性。即，在硫氧化物多的大气污染环 境中，Ni、 Cu和Ti除了在通常的大气腐蚀下进行生成锈(Ni、 Cu:促进 稳定的非晶质锈生成，促进a锈生成，Ti:抑制不稳定的卩锈生成)控制 以外，还能够在SOx环境下形成不溶性硫化物，生成耐腐蚀性提高皮膜。 而且通过满足前述(B)的条件，能够以良好的再现性发挥腐蚀环境下的高耐腐蚀性。此外，通过满足前述(C)的条件，即使在氯化物环境和硫 氧化物多的大气污染环境这样严酷的腐蚀环境下，也不会发生锈流失和锈 剥离，能够发挥优异的耐腐蚀性。根据前述2.的钢材，通过分别以规定的量含有La、 Ce、 Mg、 Mo、 Nb、 V、 Zr、 B和W之中的至少1种，能够实现耐腐蚀性的进一步提高。 其中，La、 Ce和Mg起着抑制腐蚀前端部的pH降低的作用，和抑制成为 点蚀的起点而使耐气候性降低的MnS的生成的作用，此外，还具有在腐 蚀初期稳定地使Zn和Fe腐蚀的效果。此外，Nb、 V、 Zr、 Mo和B对保 护性锈的生成促进有效，另外Nb和V使淬火性提高，对强的提高有效。 B还具有使淬火性上升的作用。根据前述3.的钢材，在表面生成的锈中，通过使对于耐腐蚀性的提高 有效的非晶质的锈的分率为30质量％以上，成为使腐蚀进行的起点的结晶 性的锈(P—FeOOH成分)的分率在30%以下，铁的分率为a—FeOOH/y —FeOOH〉0.6，会发挥出优异的耐腐蚀性，即使在SOx环境下也能够维 持致密的保护性锈。本专利技术的钢材，即使在下pH为4.5以下的酸雨，硫氧化物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐腐蚀性优异的钢材，其特征在于，　（Ａ）作为必须成分，以质量％计含有Ｃ：０．０２～０．１５％、Ｓｉ：０．１０～１．０％、Ｍｎ：０．１～１．５％、Ｓ：０．０２～０．５％、Ｔｉ：０．０２～０．１５％、Ｃａ：０．０００１～０．０１％和Ａ ｌ：０．０１～０．５０％，　还含有从Ｃｕ：０．０５～３．０％和Ｎｉ：０．０５～６．０％中选择的至少１种元素，　余量是Ｆｅ和不可避免的杂质，　并且，在Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓ和Ｔｉ的含量之间具有由下式（１）表示的关系；　［（Ｎｉ ＋４．５×Ｃｕ）×Ｓ×２５００×Ｔｉ＞５］　（１）　（Ｂ）表面由锈被覆，该锈含有Ｓ：０．３～５．０质量％，还含有合计为０．５～１０．０质量％的从Ｔｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｚｒ和Ｖ中选择的至少１种元素；并且　（Ｃ）在表面形成有锈层 ，该锈层中，通过Ｘ射线衍射法求得的β－ＦｅＯＯＨ成分的晶粒尺寸低于５０ｎｍ，并且，所述锈层的根据分子吸附法求得的比表面积为１０ｍ↑［２］／ｇ以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤濑文雄，久本淳，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]