JP2000073138A - 耐硫酸腐食性に優れたボルト用鋼 - Google Patents

耐硫酸腐食性に優れたボルト用鋼

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JP2000073138A
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sulfuric acid
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corrosion resistance
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Tetsuo Shiragami
哲夫 白神
Tomoyuki Yokota
智之 横田
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JFE Engineering Corp
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NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】この発明は、冷間鍛造性および、耐硫酸腐食性
に優れたボルト用鋼を提供する。 【解決手段】本発明は、冷間鍛造性向上のため、N量を
0.01%以下とし、Al,Nb,V,Tiの一種また
は二種以上を適当量添加するとともに、Ceq(=C+
Si/24+Mn/6+Cu/15+Ni/15+Cr
/5+Mo/5+V/5)を、0.500%以下とす
る。耐硫酸腐食性向上のため、C量を0.15%超え、
0.30 %以下とし,Cr,Cu,Siのそれぞれを適
当量添加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、火力発
電所の煙道等に用いられる耐硫酸腐食性に優れ、且つ、
ボルト加工時の冷間鍛造性に優れたボルト用鋼に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来より、鋼材を重油炊きボイラーの節
炭器、空気予熱器、各種交換器、煙道、煙突等など、燃
焼ガス中にSO2 が生じる雰囲気で用いた場合、SO2
から生成する硫酸によって硫酸腐食が生じる現象は、良
く知られている。硫酸腐食はSO2 の一部が酸化され、
SO3 となり、このSO3 がガス中の水分と結合して硫
酸ガスを生成し、鋼材表面で結露することが原因で、重
油燃焼ガス中の水蒸気が8%程度、露点175℃の条件
で鋼材の表面温度が上がった場合、その表面に結露する
液中の硫酸濃度は上昇し、130℃で80%にも達す
る。特公昭47−1876、特公昭53−46776、
特開昭61−3867、特開平9−25536、特開平
10−110237等は、このような硫酸腐食環境にお
ける耐食性を改善する鋼材に関するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の鋼材は厚板、継目無鋼管、電縫鋼管等が対象で、ボル
トは含まれておらず、熱間加工性はともかく、ボルト用
鋼として、要求される冷間鍛造性については、言及され
ていない。冷間鍛造後の耐硫酸腐食性も不明である。本
発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、
耐硫酸腐食性および冷間鍛造性の両者を兼ね備えたボル
ト用鋼を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
達成するため、ボルト用鋼を対象に、冷間鍛造後の耐硫
酸腐食性、および、冷間鍛造性について、組織、およ
び、化学成分の影響について、検討を行い、以下の知見
を得た。(1)冷間鍛造後の耐硫酸腐食性は、比較的パ
ーライトの多い組織の場合(C≧0.15%)、パーラ
イト組織の強化(Cr添加によるラメラー間隔の低減、
適量なC添加)、フェライトの耐食性強化(Cu添加)
と、冷間鍛造により生じるフェライトとセメンタイト界
面の剥離の抑制(Si添加)によって向上する。 (2)(1)の効果はSn,Sbの1種以上の添加によ
って、更に向上する。 (3)冷間鍛造性はN量を低下させ、かつ、Al,V,
Nb,Tiの一種または二種以上の添加により、Nを固
定した場合、向上する。本発明は、ボルト用鋼としての
熱間加工性、強度特性を満足させることを前提に、これ
らの知見を得て、完成させたものである。すなわち、本
発明は 1.C:0.15%を超え、0.30 %以下、Si:
0.1%以上1.5%以下、Mn:0.1%以上1.0
%以下、P:0.05%以下、S:0.05%以下、C
u:0.1%以上1.0%以下、Ni:0.1%以上
0.6%以下、Cr:0.2%以上1.0%以下、N:
0.01%以下、及び、Al:0.01%以上0.10
%以下、Nb:0.01%以上0.20%以下、V:
0.01%以上0.20%以下、Ti:0.01%以上
0.10%以下の一種または二種以上を含有し、且つ、
Ceq(=C+Si/24+Mn/6+Cu/15+N
i/15+Cr/5+Mo/5+V/5)≦0.500
%を満足する残部が実質的にFeよりなる耐硫酸腐食性
に優れたボルト用鋼 2.Sn:0.02%以上0.50%以下,Sb:0.
02%以上0.50%以下の一種または二種以上を含有
する1記載の耐硫酸腐食性に優れたボルト用鋼 3.Mo:0.05%以上0.2%以下、B:0.00
30%以上0.010%以下の一種または二種以上を含
有する1又は2記載の耐硫酸腐食性に優れたボルト用鋼
【0005】
【発明の実施の形態】本発明の化学成分の限定理由につ
いて詳細に説明する。Cは冷間加工後の鋼材の耐硫酸腐
食性に必要なパーライト量確保のため、0.15%を超
えて添加するが、0.30 %を超えると耐硫酸腐食性が
劣化するので0.15%超え0.30 %以下とする。S
iは脱酸に必要で、また、耐硫酸腐食性の向上にも有効
であり、それらの効果を得るため、0.1%以上添加す
るが、1.5%を超えると冷間鍛造性が劣化するので、
0.1%以上1.5%以下とする。Mnは脱酸と強度確
保に必要で、0.1%以上添加するが、1.0%を超え
ると冷間鍛造性が劣化するので、0.1%以上1.0%
以下とする。Pはフェライトを硬化し、冷間鍛造性を劣
化させるので、0.05%以下とする。SはMnSとな
って、冷間鍛造性を劣化させるので、0.05%以下と
する。Cuは耐硫酸腐食特性を向上させるため、0.1
%以上添加するが、1.0%を超えると熱間加工性が劣
化するので、0.1%以上1.0%以下とする。Niは
Cuを添加する本発明鋼の場合、熱間加工性の確保に必
要で、0.1%以上添加するが、0.6%を超えると効
果が飽和し、コストが上昇するので、0.1%以上0.
6%以下とする。Crは耐硫酸腐食特性を向上させるた
め、0.2%以上添加するが、1.0%を超えると冷間
鍛造性が劣化するので、0.2%以上1.0%以下とす
る。Nは不純物として、鋼中に含まれるが、冷間鍛造
時、歪み時効によって冷間鍛造性を劣化させるため、
0.01%以下とする。また、Al,Nb,V,Tiの
一種または二種以上を、Nを固定し、冷間鍛造性を向上
させるため、添加する。Alは0.01%以上添加する
が、0.10%を超えると効果が飽和し、熱間加工性が
劣化するので、0.01%以上0.10%以下とする。
Nbは0.01%以上添加するが、0.20%を超える
と効果が飽和し、熱間加工性が劣化するため、0.01
%以上0.2%以下とする。Vは0.01%以上添加す
るが、0.20%を超えると効果が飽和し、熱間加工性
が劣化するため、0.20%以下とする。Tiは0.0
1%以上添加するが、0.10%を超えると効果が飽和
し、熱間加工性が劣化するため、0.01%以上0.1
0%以下とする。以上が基本成分組成であり、耐硫酸腐
食特性を一層向上させる場合、Sn,Sbの一種以上を
添加する。Sn、Sbともに0.02%以上添加する
が、0.50%を超えると熱間加工性が劣化するため、
0.02%以上0.50%以下とする。また、高強度が
必要とされる場合、B,Moの一種以上を添加すること
もできる。Bは0.0030%以上添加するが、0.0
10%を超えると効果が飽和するため、0.0030%
以上0.010%以下とする。Moは0.05%以上添
加するが、0.2%を超えると効果が飽和するため、
0.05%以上0.2%以下とする。さらに、本発明で
は、上記成分限定とともに、全ての鋼において、Ceq
(=C+Si/24+Mn/6+Cu/15+Ni/1
5+Cr/5+Mo/5+V/5)を冷間鍛造性が劣化
しないように、0.500%以下とする。尚、本発明は
冷間鍛造ままで使用されるボルト以外に、熱処理(焼入
れ焼戻し)を施される高強度のボルト、冷間加工される
ナット、ワッシャーにも適用できる。
【0006】
【実施例】表1に示す化学成分の鋼を150kg真空溶
解炉にて溶製し、鋼塊にした後、熱間圧延により、16
mmの丸棒とした。その後、酸洗、ボンデ処理、伸線
(16mmから15.6mm),頭部冷間鍛造、ねじ転
造の工程を経てJISB 1180 六角ボルトM16
*50を製造した。強度確認のためボルト中心部よりJ
IS4号試験片(平行部7mm径)を削り出し、引張試
験をおこなった。冷間鍛造性はボルト頭部成形時(10
0本)の割れ発生率(%)で評価した。耐硫酸腐食性は
各鋼種5本のボルトを通常の条件にて板に締め付けて3
条件(30℃・20%硫酸,50℃・40%硫酸、13
0℃・80%硫酸)で5時間浸漬した後、腐食による腐
食減量を測定し、腐食速度(mg/cm2 /5h)を求
めた。表2には引張速度(n=3の平均値)、冷間鍛造
性、腐食速度(n=5の平均値)を示した。本発明鋼
(No.1〜9)は耐硫酸腐食特性、冷間鍛造性ともに
優れていることをがわかる。一方、比較鋼(No.10
〜17)は耐硫酸腐食特性または冷間鍛造性に劣ってい
る。
【0007】
【表1】
【0008】
【表2】
【0009】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば耐
硫酸腐食特性のみならず、冷間鍛造性にも優れた耐硫酸
腐食ボルト用鋼が得られ、重油炊きボイラーの節炭器、
空気予熱器、各種交換器、煙道、煙突等に利用でき、産
業上きわめて有用である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】C:0.15%を超え、0.30 %以下、
    Si:0.1%以上1.5%以下、Mn:0.1%以上
    1.0%以下、P:0.05%以下、S:0.05%以
    下、Cu:0.1%以上1.0%以下、Ni:0.1%
    以上0.6%以下、Cr:0.2%以上1.0%以下、
    N:0.01%以下、及び、Al:0.01%以上0.
    10%以下、Nb:0.01%以上0.20%以下、
    V:0.01%以上0.20%以下、Ti:0.01%
    以上0.10%以下の一種または二種以上を含有し、且
    つ、Ceq(=C+Si/24+Mn/6+Cu/15
    +Ni/15+Cr/5+Mo/5+V/5)≦0.5
    00%を満足する残部が実質的にFeよりなる耐硫酸腐
    食性に優れたボルト用鋼
  2. 【請求項2】Sn:0.02%以上0.50%以下,S
    b:0.02%以上0.50%以下の一種または二種以
    上を含有する請求項1記載の耐硫酸腐食性に優れたボル
    ト用鋼
  3. 【請求項3】Mo:0.05%以上0.2%以下、B:
    0.0030%以上0.010%以下の一種または二種
    以上を含有する請求項1又は2記載の耐硫酸腐食性に優
    れたボルト用鋼
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