耐候性優(yōu)良的鋼材的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及耐候性（atmospheric corrosion resistance)優(yōu)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(huán)境下要求耐 候性的結(jié)構(gòu)用鋼材（structural steel material)的鋼材。
【背景技術(shù)】
[0002] 以往，對于在橋梁等室外使用的鋼結(jié)構(gòu)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(huán)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(tài)下能夠耐受幾十年的使用。
[0003] 耐候性鋼在二十世紀三十年代由美國開發(fā)，被應(yīng)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(fā)的耐候性鋼被應(yīng)用于橋梁等中。BRICS、東亞地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展 顯著的各國目前正在完善基本建設(shè)，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(yīng)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。
[0004] 這些國家中包括很多特別是處于高溫環(huán)境的國家，因此應(yīng)用耐候性鋼的情況下， 重要的是在這樣的環(huán)境下具有優(yōu)良的耐候性、進一步低成本。
[0005] 作為低成本的鋼材的必要條件，除合金成本低以外，從供應(yīng)和生產(chǎn)效率的觀點出 發(fā)，還需要容易制造。
[0006] 在BRICS、東亞地區(qū)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(jié)構(gòu)用鋼的強度的耐候性鋼的性能提高的期望會增強。
[0007] 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(zhì)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(zhì)量％ 以上的Ni和Mo的耐候性優(yōu)良的鋼材。
[0008] 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(yōu)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(jié)構(gòu)用鋼材， 在專利文獻5中公開了添加了 Sn的耐腐蝕性優(yōu)良的鋼材。
[0009] 現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0010] 專利文獻
[0011] 專利文獻1 :日本特開平11-172370號公報
[0012] 專利文獻2 :日本特開2002-309340號公報
[0013] 專利文獻3 :日本特開平11-71632號公報
[0014] 專利文獻4 :日本特開平10-251797號公報
[0015] 專利文獻5 :日本特開2012-255184號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 發(fā)明所要解決的問題
[0017] 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)。
[0018] 因此，本發(fā)明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(jié)構(gòu)用鋼的強度的耐候性優(yōu)良的鋼材。
[0019] 用于解決問題的手段
[0020] 本發(fā)明人們?yōu)榱私鉀Q上述課題進行了深入研究，發(fā)現(xiàn)在成分組成中在一定量的Cu 的基礎(chǔ)上復合含有微量的Nb和Sn，由此高溫環(huán)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(xiàn)出優(yōu)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。
[0021] 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(yīng)。
[0022] 2. Nb在基材（鋼）的界面附近富集由此抑制鋼的陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)。
[0023] 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(yīng)和陰極反應(yīng)得 到抑制。
[0024] 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。
[0025] 本發(fā)明是基于所得到的見解進一步加以研究而完成的，即本發(fā)明為：
[0026] (1) -種耐候性優(yōu)良的鋼材，其特征在于，成分組成以質(zhì)量％計為：
[0027] C :0· 030% 以上、低于 0· 200%、
[0028] Si :0· 10% 以上、1. 00% 以下、
[0029] Mn :0· 20% 以上、2. 00% 以下、
[0030] P :0· 003% 以上、0· 030% 以下、
[0031] S :0· 0001% 以上、0· 020% 以下、
[0032] Al :0· 001% 以上、0· 100% 以下、
[0033] Cu :0· 01% 以上、0· 50% 以下、
[0034] Nb :0· 005% 以上、0· 200% 以下、
[0035] Sn :0· 005% 以上、0· 200% 以下，
[0036] 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(zhì)構(gòu)成。
[0037] (Cu-0. 01) X (Sn-0. 005) X (Nb-〇. 005) X IO4^ 0. 08 (1)
[0038] (Cu-0. 01) X (Ni-0. 01) X (Cr-〇. 01) X 50 ^ 0. 08 (2)
[0039] (Cu+10XSn)/(2XNi+0. 5XSi) < 10 (3)
[0040] 其中，各元素符號表示含量（質(zhì)量％ )，不含有的元素設(shè)為0。
[0041] (2)如⑴所述的耐候性優(yōu)良的鋼材，其特征在于，以質(zhì)量％計還含有選自
[0042] Ni :0· 01 % 以上、1. 00% 以下、
[0043] Cr :0· 01 % 以上、1. 00% 以下、
[0044] Mo :0· 005% 以上、1. 000% 以下、
[0045] W :0· 010% 以上、L 000% 以下、
[0046] Co :0· 010% 以上、0· 500% 以下、
[0047] Sb :0· 005% 以上、0· 200% 以下
[0048] 中的一種以上。
[0049] (3)如（1)或（2)所述的耐候性優(yōu)良的鋼材，其特征在于，以質(zhì)量％計還含有選自
[0050] Ti :0· 005% 以上、0· 200% 以下、
[0051] V :0· 005% 以上、0· 200% 以下、
[0052] Zr :0· 005% 以上、0· 200% 以下、
[0053] B :0· 0001 % 以上、0· 0050% 以下
[0054] 中的一種以上。
[0055] (4)如⑴至⑶中任一項所述的耐候性優(yōu)良的鋼材，其特征在于，以質(zhì)量％計還 含有選自
[0056] REM :0· 0001 % 以上、0· 0100% 以下、
[0057] Ca :0· 0001 % 以上、0· 0100% 以下、
[0058] Mg :0· 0001 % 以上、0· 0100% 以下
[0059] 中的一種以上。
[0060] (5)如⑴至（4)中任一項所述的耐候性優(yōu)良的鋼材，其特征在于，以質(zhì)量％計還 含有選自
[0061] Ta :0· 001% 以上、0· 100% 以下、
[0062] Bi :0· 001% 以上、0· 100% 以下、
[0063] Se :0· 001% 以上、0· 100% 以下、
[0064] 肚：0.001%以上、0.100%以下
[0065] 中的一種以上。
[0066] (