JP7217353B2 - 耐海水腐食性鋼及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は鋼種及びその製造方法に関し、特に、耐腐食鋼種及びその製造方法に関する。
耐腐食鋼は普通の炭素鋼の上で適切にＣｕ、Ｐ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｂ等合金元素を選択的に添加することで、その耐腐食性能を高めたものである。使用環境によって耐大気腐食性鋼、耐海水腐食性鋼や耐酸鋼などに分けることができ、その中、耐大気腐食性鋼は耐候性鋼とも呼ばれる。耐腐食鋼は、鋼構造の使用寿命を効果的に延長できることによって、使用コスト及び環境への圧力を低減したので、多くの分野において広く使用されている。
しかしながら、従来技術では、耐腐食鋼は主に耐大気腐食性に集中されており、耐海水腐食性鋼については珍しい。この他、従来の耐海水腐食性鋼には一定の欠陥も存在し、例えば、その強度が高くなく、生産の高強度軽量化へのニーズを満足できず、又、例えば、耐海水腐食性鋼の成分系に多くのＮｉ、Ｐ、Ｓ等合金を添加したため、その製造コストが高くなり、塑性、靭性及び溶接性能が良くない。
公開番号はＣＮ１０１０２９３７２、公開日は２００７年９月５日、名称は「耐海水腐食性鋼」である中国特許文献には耐海水腐食性鋼及びその生産方法が開示されている。該特許文献に開示された技術案では、その成分系の上でＣｕ－Ｃｒ－Ｍｏの配合によって、一定の耐海水腐食性能を実現したが、その降伏強度が４５０Ｍｐａ以下であるので、現在の高強度軽量化の設計要求を満足し難い。
公開番号はＣＮ１０５１５４７８９Ａ、公開日は２０１５年１２月１６日、名称は「深海用高性能ライザー鋼及び生産方法」である中国特許文献には深海用高性能ライザー鋼が開示されている。該特許文献に開示された技術案では、成分系の上でＣｕ－Ｎｉ－Ｃｒ－Ｍｏ系に属し、その中、Ｎｉの含有量が０．７～１．５％であり、そのコストが高くなる。
公開番号はＣＮ１０５２５６２３３Ａ、公開日は２０１６年１月２０日、名称は「海洋用途のための耐食鋼」である中国特許文献には海洋用途のための耐食鋼が開示されている。該特許文献に開示された技術案では、Ｃｒ－Ａｌの配合を用いて耐海水腐食性能を実現したものが、該技術案に係る降伏強度レベルは高くとも３９０Ｍｐａだけである。
これに基づき、主に海洋環境下の鋼構造部品、例えば、鋼矢板上に応用されると共に、該耐海水腐食性鋼の強度が高く耐食性の良い耐海水腐食性鋼を得ることが望まれている。
本発明の目的の１つは、良好の耐海水腐食性能を有するばかりでなく、高い強度と優れた靭性、溶接性能をさらに有し、海洋鋼構造の高強度軽量化の実現のために非常に有利である耐海水腐食性鋼を提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明が提出した耐海水腐食性鋼において、その化学元素の質量百分率は、
Ｃ：０．０３～０．０５％、Ｓｉ：０．０４～０．０８％、Ｍｎ:０．８～１．２％、Ｃｕ：０．１～０．２％、Ｃｒ：２．５～５．５％、Ｎｉ：０．０５～０．１５％、Ｍｏ：０．１５～０．３５％、Ａｌ:１．５～３．５％、Ｔｉ：０．０１～０．０２％、Ｃａ：０．００１５～０．００３％、残部がＦｅ及び不可避的不純物である。
本発明の前記耐海水腐食性鋼では、各化学元素の設計原理は次の通りである。
Ｃ：本発明の前記耐海水腐食性鋼では、Ｃは鋼基材中に溶け込むことによって、固溶強化の役割を果たすことができる。このほか、Ｃは細かい炭化物析出粒子を形成することができ、さらには析出を強化する役割を果たすことができる。したがって、実施の効果を保証するために、本発明に係る鋼種中のＣの質量百分率は０．０３以上である。しかし、一方、本願の範囲値の上限を超えたＣは鋼板の溶接、靭性及び塑性にとって不利になる。又、本願の発明者は、Ｃの質量百分率がパーライト組織への制限及びその他の炭化物の形成に影響を与えることになることをさらに考慮し、本発明に係る鋼種の顕微構造が均一の相組織であることを保証すると共に、異相間の電位差によるセルの腐食を避け、本願に係る鋼種の耐食性能を高めるために、本発明の前記耐海水腐食性鋼のＣの質量百分率を０．０３～０．０５％に制御した。
Ｓｉ：本発明の前記技術手段では、Ｓｉは脱酸元素であり、炭化物を形成しない。このほか、Ｓｉは本発明に係る鋼種において置換の方式でＦｅ原子に取って代わり、転位運動を妨げることによって、固溶強化を実現する。また、本願発明者はＳｉが鋼中に高い固溶度を有し、鋼中のフェライトの体積分率を増加させ、結晶粒子を微細化可能であることを発見したため、Ｓｉを添加することで、本願に係る鋼種の靭性の向上に顕著に寄与することができる。しかし、Ｓｉの強度を高める効果がＣより小さい、且つＳｉの添加が、冷加工時の加工硬化率を高めることになるので、ある程度で本願に係る鋼種の靭性と塑性を低減することになる。又、本願発明者は含有量の高過ぎるＳｉがＣの黒鉛化を促すことになり、靭性にとって不利であり、表面品質及び溶接性能にとっても不利になることを考慮した。上記の考慮に基づき、本願発明者は本発明の前記耐海水腐食性鋼中のＳｉの質量百分率を０．０４～０．０８％に制御した。
Ｍｎ：本発明の前記耐海水腐食性鋼にとって、Ｍｎは鋼中の強化元素であり、製鋼脱酸に必要な元素でもある。又、本発明の前記技術案では、Ｍｎは中低温組織の転換を促し、本発明の前記耐海水腐食性鋼の顕微組織を微細化可能であり、さらに、網状セメンタイトの形成を抑制する役割を果たすことができることによって、本願に係る鋼種の靭性の向上にとって有利である。しかし、一方で、Ｍｎの質量百分率が本願に限定された上限を超えると、偏析を引き起こし易くて、さらには基地組織を悪化させるとともに、大きなＭｎＳ介在物を形成することによって、本発明に係る鋼種の鋼板溶接可能性と溶接熱影響部の靭性を悪化させる。又、過量のＭｎは本願に係る鋼種の熱伝導係数を低減させ、冷却速度を低減させ、粗粒な結晶粒を生じることになり、鋼種の靭性及び疲労性能にとってとても不利になる。したがって、本発明の前記耐海水腐食性鋼では、Ｍｎの質量百分率を０．８～１．２％に制御した。
Ｃｕ：本発明の前記技術案では、Ｃｕは固溶強化作用を有する。又、本発明の前記耐海水腐食性鋼では、Ｃｕの質量百分率が本願に限定された下限値を超えると、適切な温度下で焼戻しを行い、二次硬化の効果を有することによって、本発明に係る鋼種の強度を高めることができる。同時に、Ｃｕは耐腐食性能を向上可能な元素の１つでもあり、Ｃｕの電気化学電位がＦｅより高いので、鋼表面錆層の緻密化及び安定な錆層の形成の促進に寄与することができる。又、本願発明者はＣｕとＮｉを適切な配合比で配合すると、本発明に係る鋼種の耐大気腐食性能を著しく高めることができることを発見した。しかし、一方で、Ｃｕの質量百分率が本願に限定された上限を超えると、溶接にとって不利になる可能性があるとともに、熱間圧延時にチェッククラックが発生し易い。したがって、本発明の前記耐海水腐食性鋼では、Ｃｕの質量百分率を０．１～０．２％に制御した。
Ｃｒ：本発明の前記耐海水腐食性鋼にとって、Ｃｒは本発明に係る鋼種の耐食元素であり、鋼のパッシベーション能力への改善に著しい効果を有する。又、Ｃｒはさらに鋼表面に緻密のパッシベーション膜又は保護的な錆層の形成を促すことができ、錆層内における濃化が錆層の腐食性媒体への選択的な透過特性を効果的に高めることができる。また、本願発明者はＣｒの添加が鋼の自己腐食の電位を効果的に高め、腐食の発生を抑制可能であることを発見した。又、Ｃｒは本発明に係る鋼種中にＦｅと連続固溶体を形成可能であることによって、固溶強化の役割を果たして、Ｃとさまざまなタイプの炭化物、例えば、Ｍ３Ｃ、Ｍ７Ｃ３及びＭ２３Ｃ６を形成し、さらには、二次強化の効果を奏する。しかし、本願発明者はＣｒが本発明に係る鋼種耐海水腐食性能への改善に対し「反発」効果を奏することを発見し、これは主に孔食によるものであるため、本願発明者は適量のＭｏを添加することによって、Ｃｒの「反発」効果の発生を抑制する。しかし、本願に限定された上限を超えたＣｒは、鋼板の製造コストを引き上げた一方、溶接及び靭性にとっても不利である。これにより、本発明の前記耐海水腐食性鋼では、Ｃｒの質量百分率を２．５～５．５％に制御し、好ましくは、Ｃｒの質量百分率を３．０～４．５％にさらに制御することができる。
Ｎｉ：本発明の前記技術案では、Ｎｉは鋼耐腐食性能を高める重要な元素であり、錆層の安定を促すことができる。又、ＮｉはＣｕによる熱加工の脆さという問題をさらに改善することができる。また、Ｎｉは本発明に係る鋼種の強度を高めるとともに、その靭性を改善して、焼入れ性を高め、Ｃｕの熱脆によるチェッククラックを効果的に阻止することができる。しかし、Ｎｉが貴金属元素であるため、添加量が多過ぎると、製造コストの節約のためにならない。しかも、Ｎｉの含有量が高過ぎると、酸化皮の粘着性を高めることになり、鋼中に押し込むと、表面に熱間圧延欠陥を形成することになる。したがって、本発明の前記耐海水腐食性鋼では、Ｎｉの質量百分率を０．０５～０．１５％に制御した。
Ｍｏ：本発明の前記耐海水腐食性鋼では、Ｍｏは炭化物と固溶の形式で鋼中に存在することによって、本発明に係る鋼種の焼入れ性を高め、多角形フェライトとパーライトの形成を抑制したとともに、さらにマルテンサイト組織の形成を促す役割を果たすことができる。また、本発明の前記技術案では、Ｍｏはさらに相変強化と転位強化の役割を果たすことができる。又、ＭｏとＣｒ及びＭｎが併存する場合、その他の元素による焼戻し脆性を低減し、鋼板の低温衝撃靭性を改善することができる。かつ、本発明の前記耐海水腐食性鋼中にＭｏを加えることで、海水腐食環境下でＣl－（塩素イオン）の鋼材への孔食で形成された隙間を自動的に補充可能であることによって、緻密な保護層を形成し、孔食が奥深く発展するのを阻止することができ、したがって、Ｃｒ含有の耐腐食鋼中にＭｏを加えることで耐腐食性能をより一層高めることができる。したがって、本発明に係る鋼種中にＭｏを加えた。しかし、一方で、質量百分率の高いＭｏは溶接性能にとって不利になるとともに、製造コストが高くなってしまう。上記の総合的な考慮に基づき、本発明の前記耐海水腐食性鋼では、Ｍｏの質量百分率を０．１５～０．３５％に制御した。
Ａｌ：本発明の前記技術案では、Ａｌはフェライト形成元素であり、製鋼工程において脱酸剤として鋼中に添加され、微量のＡｌは製鋼時に細かいＡｌＮを形成して析出し、その後の冷却工程においてオーステナイト結晶粒子を微細化する作用を有し、鋼材の強靭性能を改善する。このほか、本発明に係る鋼種において、ＡｌはＮの固定剤としても使用される、且つＡｌは良好の抗酸化性を有し、空気に曝されると、表面に耐腐食の酸化層を生成することができる。したがって、Ａｌの適量添加は、鋼の耐大気腐食性能を高めることができる。又、Ａｌを添加した後、鋼の腐食電位が高められるとともに、ＡｌとＯ（酸素）が表層で緻密なＡｌ２Ｏ３薄膜を形成することができ、薄膜内に耐食性能の良い物相α－Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＦｅＯ３、ＡｌＦｅ３物質を含有することによって、耐腐食性能の向上のためになる。特に、本発明の前記耐海水腐食性鋼では、ＡｌとＣｒの配合添加は、本願に係る鋼種の耐腐食性能を著しく高めることができる。しかし、本願に限定された上限値を超えたＡｌによって、鋼中フェライトの脆性が増加することになり、さらには鋼靭性の低減を引き起こす。したがって、本発明の前記技術案では、Ａｌの質量百分率を１．５～３．５％に制御し、好ましくは、Ａｌの質量百分率を１．５～２．２％にさらに制御することができる。また、ＡｌとＣｒの配合添加を考慮したので、ある好適な実施形態において、ＡｌとＣｒの質量百分率をＣｒ／Ａｌが０．８～４、Ｃｒ＋Ａｌ≦７．０％を満足するように制御することができる。このように、合金のコストを制御した一方、同時にＡｌとＣｒの耐腐食性能の面での配合作用をよりよく発揮し、鋼種が海洋環境下で優れた耐腐食性能を有することを保障した。
Ｔｉ：本発明の前記技術案では、Ｔｉは強いフェライト形成元素及び炭窒化物形成元素であり、その化合物の融点が高く、加熱時にオーステナイトの成長に対して妨げる作用を有する。又、本願発明者は、析出した炭窒化物が粒界をピンニングすることによって、オーステナイト結晶粒子を微細化するとともに、溶接熱影響領域の結晶粒子の成長を阻止することができるので、本願に係る鋼種の鋼板の溶接性能の向上のためになることを発見した。したがって、本発明の前記耐海水腐食性鋼では、Ｔｉの質量百分率を０．０１～０．０２％に制御した。一方で、スラブの再熱工程におけるオーステナイト結晶粒子の成長を抑制可能であるとともに、再結晶制御圧延工程においてフェライト結晶粒子の成長を抑制し、鋼の靭性を高め、かつ、他方で、Ａｌ含有の本願に係る鋼種において同時に微量のＴｉを加えると、腐食速度を明らかに低減することができる。又、本発明の前記技術案では、Ｔｉは鋼中のＮと優先的に結合可能であり、鋼中のＡｌＮの数を減らすことができる。しかし、Ｔｉの質量百分率が本願に限定された上限を超えた場合、高温下で窒化チタン粒子が成長して凝集し易く、さらには本発明に係る鋼種の塑性及び靭性を損なう。
Ｃａ：本発明の前記技術案では、Ｃａを本願に係る鋼種に加えることで、硫化物の形状を変え、Ｓの熱脆性を抑制し、靭性を改善することができる。又、鋼に加えられたＣａは化合物（ＣａＳ、ＣａＯ又はその他の複合物）の状態で存在し、水解反応によりマイクロドメインの弱アルカリ環境を生むことができ、保護性酸化物α－ＦｅＯＯＨの形成のためになり、且つ、一方で、マイクロＣａ処理は介在物の形態と分布を改善可能であり、靭性及び力学性能の等方性の向上のためになる。実施の効果を保証するために、Ｃａの質量百分率が本願に限定された下限値より低いべきではない。しかし、同時にＣａの質量百分率が一旦本願に限定された上限値を超えると、鋼質の純度を低減し易く、溶接熱影響領域の靭性を悪化させる。したがって、本発明の前記耐海水腐食性鋼中にＣａの質量百分率を０．００１５～０．００３％に制御し、かつ、ある実施形態では、Ｃａの質量百分率がＣａ／Ｓ≧０．６５をさらに満たすことができることによって、数が十分なＣａとＳとの結合を保証し、余ったＳが鋼中に残留されて塑性、靭性等に対して不利な影響が生じることを避ける。
上記から分かるように、本発明の前記技術案は安値のＣｒとＡｌを主な耐食元素とし、両者の適切な配合比率で耐海水腐食性能の向上を実現して、Ｍｏの添加により孔食を抑制する性能を高めた。又、本願発明者はさらにＴｉの析出物が基地の析出強化のためになり、Ｃａ処理が基地の靭性と溶接性能の向上のためになることを発見し、したがって、本願発明者は上記の元素成分範囲を設計したことによって、本発明の前記耐海水腐食性鋼がベイナイト＋フェライトの基地組織を有することになり、良好の耐海水腐食性能を有するだけでなく、同時に高い強度と優れた靭性、溶接性能を兼ね備え、海洋鋼構造の高強度軽量化に寄与することができる。
さらには、本発明の前記耐海水腐食性鋼では、Ｃｒ元素とＡｌ元素の含有量は、質量百分率でＣｒ／Ａｌの範囲が０．８～４で、Ｃｒ＋Ａｌ≦７．０％をさらに満たす。
さらには、本発明の前記耐海水腐食性鋼では、Ｃｒの含有量は、質量百分率で３．０～４．５％であり、そして／または、Ａｌの含有量は質量百分率で１．５～２．２％である。
さらには、本発明の前記耐海水腐食性鋼では、その他の不可避的不純物において、Ｐ、Ｓ及びＮ元素の含有量は、質量百分率で、 Ｐ≦０．０１５％、Ｓ≦０．００４％、Ｎ≦０．００５％のうちの少なくとも１項を満足する。
Ｓは凝固する過程においてＭｎと塑性介在物硫化マンガンを形成し易くて、塑性及び靭性にとって不利である。同時に、Ｓは溶接の際、酸化されＳＯ２気体を形成し易くて、溶接気孔やゆるみという欠陥を引き起こす。しかも、Ｓも熱間圧延工程において熱脆性が生じる主な元素であり、したがって、本発明の前記技術案では、Ｓの質量百分率が低ければ低いほど良いが、コストの要素を考慮したので、本発明の前記耐海水腐食性鋼ではＳの質量百分率をＳ≦０．００４％に制御した。
Ｐは本発明に係る鋼種の表面保護性錆層の形成を促すことができ、耐大気腐食性能を効果的に高めることができるが、Ｐは粒界に偏析が生じ易く、粒界の結合エネルギー及び鋼の靭性並びに塑性を低減する。又、ＰとＭｎの共存によって鋼の焼戻し脆性を激化し、偏析したＰによって鋼板の粒界破壊が発生し易くなり、本発明の前記耐海水腐食性鋼の衝撃靭性を低減する。また、Ｐは溶接性能にとって不利であり、したがって、本発明の前記技術案では、Ｐは有害元素、即ち不純物であり、その質量百分率をＰ≦０．０１５％に制御する必要がある。また、Ｎは有害元素として、その質量百分率をＮ≦０．００５％に制御する必要もある。
さらには、本発明の前記耐海水腐食性鋼では、Ｃａ／Ｓ≧０．６５をさらに満足する。
さらには、本発明の前記耐海水腐食性鋼では、そのミクロ組織はベイナイト＋フェライトである。
なお、上記式のＣｒ、Ａｌ、Ｃａ及びＳはそれぞれ各自の質量百分率を表し、かつ上記式に代入する数値は％前の数値であり、例えば、Ｃａの質量百分率は０．００２２％、Ｓの質量百分率は０．００３２％であるとすると、上記式Ｃａ／Ｓに代入すると、Ｃａ／Ｓ＝０．００２２／０．００３２＝０．６９になる。
さらには、本発明の前記耐海水腐食性鋼では、その降伏強度≧４５０Ｍｐａ、引張強さ≧５５０Ｍｐａ、且つ、その海水に完全に浸漬された条件での年間平均腐食速度が０．１ｍｍ／ａ以下である。
相応に、本発明の別の目的は上記の耐海水腐食性鋼の製造方法を提供することにあり、該製造方法で得られた耐海水腐食性鋼は良好の耐海水腐食性能を有するばかりでなく、高い強度と優れた靭性、溶接性能をさらに有し、海洋鋼構造に非常に適用する。
上記の目的を達成するために、本発明が提出した上記の耐海水腐食性鋼の製造方法において、
ステップ（１）製錬と鋳造を行うことと、
ステップ（２）再加熱：鋳造スラブが１２００℃～１２６０℃に再び加熱されることと、
ステップ（３）粗圧延することと、
ステップ（４）仕上げ圧延することと、
ステップ（５）巻き取ることと、
ステップ（６）室温まで冷却することと、を含む。
なお、本発明の前記製造方法において、ステップ（２）では、鋳造スラブが１２００℃～１２６０℃に再加熱されるように制御した原因は、本発明の前記製造方法で得られた耐海水腐食性鋼に多くのＣｒ、Ｍｏ合金元素が含有されているから、より高い加熱温度を採用すると、合金元素の十分な固溶及び均一化のためになり、さらには鋳造スラブ材質の均一性の改善及び後続の鋼板性能の向上のためになり、したがって、本願発明者は鋳造スラブの再加熱温度を１２００℃～１２６０℃範囲内に制御した。
さらには、本発明の前記製造方法において、ステップ（３）では、粗圧延終了温度を９５０℃～１１５０℃に制御した。ある実施形態において、鋼板の厚さが１２ｍｍを超えない場合、粗圧延段階の累計変形量≧８０％に制御し、ある実施形態において、鋼板の厚さが１２ｍｍを超えた場合、粗圧延段階の累計変形量≧７０％に制御することができる。
さらには、本発明の前記製造方法において、ステップ（４）では、仕上げ圧延終了温度が８００℃以上であるように制御した。又、ある実施形態において、鋼板の厚さが１２ｍｍを超えない場合、仕上げ圧延段階の変形比≧５に制御し、ある実施形態において、鋼板の厚さが１２ｍｍを超えた場合、仕上げ圧延段階の変形比≧３．５に制御することができる。
さらには、本発明の前記製造方法において、ステップ（５）では、仕上げ圧延後の鋼板を５５０～６５０℃に水冷して巻き取る。
従来技術に比べて、本発明の前記耐海水腐食性鋼及びその製造方法は次のような優れた点及び有益な効果を有する。
本発明の前記耐海水腐食性鋼は良好の耐海水腐食性能を有するばかりでなく、高い強度と優れた靭性、溶接性能をさらに有し、海洋鋼構造に非常に適用する。
そのほか、本発明の前記耐海水腐食性鋼はＣｒ－Ａｌ－Ｍｏ成分系の設計を用い、Ｃｒ、Ａｌ合金元素を配合添加することにより、耐海水腐食性能の向上を実現して、Ｍｏを添加することにより、孔食の発生を抑制し、含有量の高いＣｒが海水環境下で腐食を抑制する「反発」効果を除去することによって、耐海水腐食性能をさらに改善する。
また、本発明の前記耐海水腐食性鋼は優れた成形性能を有し、鋼板の後続の冷加工要求を満たして、溶接し易く、０℃以上で予熱無しの溶接要求を満足する。
本発明の前記製造方法は同様に上記の優れた点及び有益な効果も有する。そのほか、本発明の前記製造方法は制御圧延・制御冷却生産プロセスを用いたため、圧延後熱処理を行う必要がなく、直接熱間圧延状態で供給を行うことができることによって、供給周期を効果的に短縮し、生産コストを低減した。
図１は実施例１の耐海水腐食性鋼のミクロ組織を示している。
以下、具体的な実施例及び明細書の図面を合わせて本発明の前記耐海水腐食性鋼及びその製造方法について解釈と説明をさらにするが、該解釈と説明は本発明の技術手段を適切でなく限定するものではない。
実施例１～６
表１は実施例１～６の耐海水腐食性鋼中の各化学元素の質量百分率（ｍａｓｓ％）を書き並べた。
Figure 0007217353000001
表１から分かるように、従来技術に比べて、本願の各実施例は従来技術中のＣｕ－Ｃｒ－Ｍｏ成分系を採用せず、含有量の高いＰ、Ｓ、Ｃ及びＳｉもなく、本願は実際にＣｒ－Ａｌ－Ｍｏ成分系の設計を用い、Ｃｒ、Ａｌ合金元素を配合添加することにより、耐海水腐食性能の向上を実現して、Ｍｏを添加することにより、孔食の発生を抑制し、含有量の高いＣｒが海水環境下で腐食を抑制することの「反発」効果を除去することによって、耐海水腐食性能をさらに改善する。
実施例１～６の耐海水腐食性鋼の製造方法は、
ステップ（１）製錬と鋳造：表１に示される化学元素成分によって、５００ｋｇの真空誘導炉で製錬、鋳造して鋳造スラブを得ることと、
ステップ（２）再加熱：鋳造スラブが１２００℃～１２６０℃に再び加熱されることと、
ステップ（３）粗圧延：粗圧延終了温度を９５０℃～１１５０℃に制御し、鋼板厚さが１２ｍｍを超えない場合、粗圧延段階の累計変形量≧８０％に制御し、鋼板厚さが１２ｍｍを超えた場合、粗圧延段階の累計変形量≧７０％に制御することと、
ステップ（４）仕上げ圧延：仕上げ圧延終了の温度を８００℃以上に制御し、鋼板厚さが１２ｍｍを超えない場合、仕上げ圧延段階の変形比≧５に制御し、鋼板厚さが１２ｍｍを超えた場合、仕上げ圧延段階の変形比≧３．５に制御することと、
ステップ（５）巻き取り：仕上げ圧延後の鋼板を５５０～６５０℃に水冷して巻き取ることと、
ステップ（６）室温まで冷却することと、を含む。
表２は実施例１～６の耐海水腐食性鋼の製造方法に係る具体的な工程パラメータを書き並べた。
Figure 0007217353000002
実施例１～６の耐海水腐食性鋼について各項の性能を測定し、測定した結果を表３に書き並べる。
Figure 0007217353000003
表３から分かるように、本願各実施例の耐海水腐食性鋼の力学性能が優れていて、ＧＢ／Ｔ ２２８．１～２０１０ 「金属材料 引張り試験 第１部分：室温引張り試験方法」に基づいて試験鋼の引張り性能を測定した結果、その降伏強度が４５０Ｍｐａ～６００Ｍｐａ、引張強さが５５０Ｍｐａ～７００Ｍｐａであった。又、各実施例の耐海水腐食性鋼の低温靭性及び延び率も良好であり、延び率は２１．５～２８．５％に達することができ、在－４０℃条件での衝撃エネルギー≧７６Ｊ。
又、本願実施例１～４の耐海水腐食性鋼を従来技術中の比較例１及び比較例２と耐海水腐食試験の比較を行い、そのうち、比較例１にはＱ３４５Ｂが用いられ、比較例２にはＱ３４５Ｃ－ＮＨＹ３が用いられた。
耐海水腐食試験は中国船舶グループ７２５研究所に製造された全浸漬試験器を用い、ＪＢ／Ｔ７９０１～１９９９標準を参照して実験室で海水に完全に浸漬された条件での耐腐食性能を測定した。試料寸法は１００×３０×３ｍｍであり、表面粗さはＧＢ１０３１によって行われ、Ｒａ最大許容値は３．２μｍであり、並行試料の数を３個とし、試験する前に脱脂剤を用いて試料表面の油汚を除去し、無水アルコールで試料を洗浄し、ドライヤーで乾かし、試料寸法を測定してオリジナルの重さを量った。
試験媒体は３．５％のＮａＣl溶液であった。試料の腐食媒体における運動速度は１ｍ／秒、試験温度は３０℃、試験時間は３０日であった。腐食速度は下式で算出する。
Figure 0007217353000004
式中: Ｃｒは年間平均腐食速度、物理次元はｍｍ／ａであり、Δｍは実験前後試料の重量損失、物理次元はｇであり、Ｓは試料の総表面積、物理次元はｃｍ２であり、ρは試料密度、ρ＝７．８５ｇ／ｃｍ３であり、ｔは腐食時間、物理次元はｈである。
表４は実施例１～４の耐海水腐食性鋼と比較例１及び比較例２の腐食速度及び相対的な重量損失率を書き並べた。前記相対的な重量損失率は、各試料の腐食重量損失を計算して得た腐食速度（Ｃｒ、ｍｍ／ａ）と比較例１の腐食速度との比率を算出することで得たものである。
Figure 0007217353000005
表４から、本願の各実施例は比較例１～２よりもよりよい耐海水腐食性能を有し、その年間平均腐食厚さが０．１ｍｍ／ａ以下であることが分かった。
図１は実施例１の耐海水腐食性鋼のミクロ組織を示している。図１に示すように、実施例１の耐海水腐食性鋼のミクロ組織はベイナイト＋フェライトである。
従来技術に比べて、本発明の前記耐海水腐食性鋼及びその製造方法は、次のような優れた点及び有益な効果を有する。
本発明の前記耐海水腐食性鋼は、良好の耐海水腐食性能を有するばかりでなく、高い強度と優れた靭性、溶接性能をさらに有し、海洋鋼構造に非常適用する。
又、本発明の前記耐海水腐食性鋼は、Ｃｒ－Ａｌ－Ｍｏ成分系の設計を用い、Ｃｒ、Ａｌ合金元素を配合添加することで、耐海水腐食性能の向上を実現して、Ｍｏを加えることで孔食の発生を抑制し、含有量の高いＣｒが海水環境下で腐食を抑制することの「反発」効果を除去することによって、耐海水腐食性能をさらに改善する。
また、本発明の前記耐海水腐食性鋼は優れた成形性能を有し、鋼板の後続の冷加工要求を満足して、溶接し易く、０℃以上で予熱無しの溶接要求を満足する。
本発明の前記製造方法は同様に上記の優れた点及び有益な効果も有する。このほか、本発明の前記製造方法は制御圧延制御冷却生産プロセスを用いたため、圧延後に熱処理を行う必要がなく、直接熱間圧延状態で供給を行うことができることによって、供給周期を効果的に短縮し、生産コストを低減した。
なお、本発明の保護範囲中の従来技術部分は本願文書に与えられた実施例に限らず、あらゆる本発明の技術案と矛盾しない従来技術は、先行特許文献、先行公開出版物、先行公開使用等々を含むが、但し、これらに限らず、いずれも本発明の保護範囲に取り入れることができる。
このほか、本願中の各技術特徴の組み合わせ方式は、本願の請求項に記載の組み合わせ方式又は好適な実施例に記載の組み合わせ方式に限らず、本願に記載の全ての技術特徴は、相互に矛盾しない限り、如何なる方式で自由に組み合わせ又は結び付けを行うことができる。
さらに注意する必要があるのは、以上に挙げられた実施例が本発明の好適な実施例だけである。明らかに、本発明は以上の実施例に限らず、それに伴って行われた類似の変化や変形も当業者が本発明に開示された内容から直接得られ、又はとても容易に連想できるものであり、いずれも本発明の保護範囲に属すべきである。

Claims (5)

  1. 耐海水腐食性鋼において、その化学元素の質量百分率は、Ｃ：０．０３～０．０５％、Ｓｉ：０．０４～０．０８％、Ｍｎ:０．８～１．２％、Ｃｕ：０．１～０．２％、Ｃｒ：２．５～５．５％、Ｎｉ：０．０５～０．１５％、Ｍｏ：０．１５～０．３５％、Ａｌ:１．５～３．５％、Ｔｉ：０．０１～０．０２％、Ｃａ：０．００１５～０．００３％、残部がＦｅ及びその他の不可避的不純物であり、
    前記その他の不可避的不純物のうち、Ｐ、Ｓ及びＮは、質量百分率で、Ｐ≦０．０１５％、Ｓ≦０．００４％、Ｎ≦０．００５％を満たし、Ｃａ及びＳは質量百分率でＣａ／Ｓ≧０．６５を満たし、
    ミクロ組織はベイナイト＋フェライトである、耐海水腐食性鋼。
  2. Ｃｒ元素とＡｌ元素の含有量は、質量百分率で、Ｃｒ／Ａｌの範囲が０．８～４、Ｃｒ＋Ａｌ≦７．０％をさらに満足することを特徴とする請求項１に記載の耐海水腐食性鋼。
  3. Ｃｒの含有量は、質量百分率で、３．０～４．５％であり、そして／またはＡｌの含有量は、質量百分率で、１．５～２．２％であることを特徴とする請求項１に記載の耐海水腐食性鋼。
  4. その降伏強度≧４５０Ｍｐａ、引張強さ≧５５０Ｍｐａ、且つ、その海水に完全に浸漬された条件での年間平均腐食速度が０．１ｍｍ／年以下であることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の耐海水腐食性鋼。
  5. 請求項１～４のいずれか１項に記載の耐海水腐食性鋼の製造方法において、
    ステップ（１）製錬と鋳造を行うことと、
    ステップ（２）再加熱：鋳造スラブが１２００℃～１２６０℃に再び加熱されることと、
    ステップ（３）粗圧延：粗圧延終了温度を９５０℃～１１５０℃範囲内に制御し、鋼板厚さが１２ｍｍを超えない場合、粗圧延段階の累計変形量≧８０％に制御し、鋼板の厚さが１２ｍｍを超えた場合、粗圧延段階の累計変形量≧７０％に制御することと、
    ステップ（４）仕上げ圧延：仕上げ圧延終了温度を８００℃以上に制御し、鋼板の厚さが１２ｍｍを超えない場合、仕上げ圧延段階の変形比≧５に制御し、鋼板の厚さが１２ｍｍを超えた場合、仕上げ圧延段階の変形比≧３．５に制御することと、
    ステップ（５）巻き取り：仕上げ圧延後の鋼板を５５０～６５０℃に水冷して巻き取ることと、
    ステップ（６）室温まで冷却することと、
    を含むことを特徴とする。
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