耐海水不锈钢复合钢的利记博彩app

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【专利摘要】本发明提供耐磨损性及耐海水点蚀性优良的耐海水不锈钢复合钢。一种耐海水不锈钢复合钢，其为以由Cr(质量％)+3.3Mo(质量％)+16N(质量％)表示的点蚀指数为35.0以上且表面的σ相面积率小于2.0％的不锈钢作为复合材料的不锈钢复合钢，其特征在于，基于JIS?K7125(1999)对轧制方向及轧制直角方向测定的动摩擦系数均为0.05以下。
【专利说明】耐海水不锈钢复合钢

【技术领域】
[0001] 本发明涉及耐海水不锈钢复合钢，特别是涉及在以海洋结构物、造船、海水淡化设 备为代表的各种用途中使用的耐磨损性和耐海水点蚀性优良的耐海水不锈钢复合钢。

【背景技术】
[0002] 近年来，作为对产业设备和结构物的需求，志在耐久性、长寿命化以及免维修化， 不锈钢作为符合这些需求的材料而受到关注。另一方面，作为不锈钢的主要原料的以Ni、 Mo、Cr为代表的合金元素存在价格的上涨或价格的变动。因此，最近，作为代替整体（無垢） 的不锈钢、可以利用不锈钢的优良的防锈性能并且价格稳定、廉价的经济性高的钢材，不锈 钢复合钢受到关注。不锈钢复合钢是将作为复合材料的不锈钢与作为母材的普通钢材这两 种性质不同的金属叠合而得到的钢材。复合钢通过将不同种金属进行金属学接合而得到， 与镀覆不同，不必担心剥离，能够具有凭借单一金属和合金无法实现的新特性。
[0003] 对于不锈钢复合钢而言，为了确保符合各使用环境的目的的防锈性能，针对各使 用环境选择作为复合材料的不锈钢的种类，确保与整体材料（無垢材）（全厚不锈钢）同等 的防锈性能。这样，不锈钢复合钢的不锈钢材料的使用量少也可以，并且能够确保与整体材 料（全厚不锈钢）同等的防锈性能，因此具有能够兼顾经济性和功能性的优点。
[0004] 根据以上内容，不锈钢复合钢被认为是非常有益的功能性钢材，近年来，其需求在 各种产业领域中日益提高。
[0005] 另一方面，不锈钢的钝化被膜容易被氯化物离子破坏，其腐蚀方式采用点蚀 (Pitting Corrosion)或者缝隙腐蚀（Crevice Corrosion)的方式。因此，在以硫酸、氢氟酸 等为代表的酸中的腐蚀方式呈现全面腐蚀，相对于此，在海水中作为局部腐蚀的起点的耐 海水点蚀性成为重要的指标。因此，在以海水淡化设备、造船（FPS0 floating Production， Storage and Offloading system)等为代表的海洋结构物、与海水接触的环境下使用不锈 钢复合钢的情况下，要求能够耐受严酷的海水腐蚀环境的耐海水点蚀性。另外，也要求对 冰、漂流的木材等漂流物的冲击的耐磨损性。
[0006] 作为改善耐海水点蚀性的技术，在专利文献1中公开了如下技术：在制造以耐海 水性优良的不锈钢作为复合材料、以碳钢作为母材的不锈钢复合钢管的方法中，规定固溶 化热处理条件与母材碳钢的成分。但是，在专利文献1中，为了确保不锈钢复合钢管的各用 途（例如海洋结构物等）所要求的耐腐蚀性以及耐海水点蚀性，必须按照各用途选择作为 复合材料使用的不锈钢。即，只是公开了仅利用不锈钢的成分进行调节的方法，在不锈钢复 合钢的情况下，难以对所有高级钢材和多种品种在提高对接合界面的完好性（接合性）的 可靠性的同时保持母材和复合材料的性能（耐腐蚀性和机械特性）。
[0007] 在专利文献2中公开了提供具有优良的耐海水点蚀性的耐海水腐蚀性奥氏体系 不锈钢铸钢以及海水用泵的技术。具体而言，公开了如下技术：对于以重量％计含有C: 0. 08重量％以下、Si :0. 5?1. 5重量％、Mn :0. 5?2重量％、P :0. 04重量％以下、S :0. 01 重量％以下、Ni :8. 0?9. 5重量％、Cr :18?21重量％的奥氏体系不锈钢铸钢，通过使δ 铁素体相为6体积％以上或者使洁净度为0. 1 %以下来实现。但是，在专利文献2中没有公 开只是通过将钢的成分及第二相的析出量规定为预定范围内而使钢板的表面性状和耐磨 损性充分的技术。另外，在用于铸钢的强度等方面不利，并且在该状态下不能作为复合钢的 原料。
[0008] 现有技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1 :日本专利第4179133号公报
[0011] 专利文献2 :日本专利第3336820号公报
[0012] 非专利文献
[0013] 非专利文献1 :(财）沿岸技术研究中心"海港钢结构物防腐蚀修补手册（港湾鋼 構造物防食?補修7二Λ 7 > )2009年版ρ· 132"


【发明内容】

[0014] 发明所要解决的问题
[0015] 不锈钢复合钢的耐腐蚀性能由作为复合材料的不锈钢的耐腐蚀性能决定。为了提 高不锈钢的耐腐蚀性，进行了增加 Cr、Mo这样的稀有合金元素的添加量而提高作为耐点蚀 性指标的点蚀指数（Pitting Index)的合金设计。
[0016] 另外，在复合钢的情况下，即使为相同组成的复合材料，也需要同时确保母材的强 度和韧性以及复合材料的耐腐蚀性，因此，选择与整体材料不同的制造条件。因此，会产生 无法完全抑制由于敏化引起严重的耐腐蚀性降低的σ相析出的问题。另外，需要将从钢中 析出的σ相的面积率在能够制造的范围内尽可能降低。
[0017] 但是，在以往的制造技术中，为了提高点蚀指数，必须增加 Cr、Mo等昂贵的稀有合 金元素的添加，为了降低σ相的面积率，需要实施急速加热、加速冷却等高度的热处理，产 生制造中的负荷增加、制造性降低的问题。这些均导致复合材料的成本上升。
[0018] 另外，在复合钢板的情况下，复合材料与母材的相容性（接合性等）在制造方面而 言极其重要。该情况下，通过调节添加元素来控制点蚀指数、即耐腐蚀性时，不能避免高合 金化，与耐腐蚀性的要求值对应的复合材料的种类被限定得较窄，母材的选择自由度也变 窄。母材的选择自由度窄时，有时难以降低成本或者由于耐腐蚀性的要求值而不能进行制 造。
[0019] 鉴于上述情况，本发明的目的在于提供耐磨损性及耐海水点蚀性优良的耐海水不 锈钢复合钢。
[0020] 用于解决问题的方法
[0021] 发明人着眼于在造船或海洋结构物、特别是航行中的船舶的船体表面即不锈钢复 合钢表面上具有流水，对是否能够提高不锈钢复合钢的耐腐蚀性以及制造自由度进行了研 究。在不锈钢表面上具有流水的情况下，如果动摩擦系数小，则能够减少海盐粒子、藤壶等 附着物，结果，能够抑制由附着物下的缝隙腐蚀引起的不锈钢的腐蚀，使耐腐蚀性提高。这 样,通过控制动摩擦系数，即使点蚀指数、σ相面积率同等，也能够得到更高的耐腐蚀性。
[0022] 另外，在实现与以往同等的耐腐蚀性时，能够使点蚀指数较低，能够使〇相面积 率较高，因此，与耐腐蚀性要求值对应的复合材料的选择增多，进而母材的选择自由度提 高。因此，能够实现成本下降和制造自由度的扩大。
[0023] 另外，在船舶的情况下，如果摩擦阻力小，则还具有如下次生效果：以低能量即可 实现相同的船速，能够节约燃料。
[0024] 另外，本发明着眼于船舶航行中的流水而完成，但即使是处于静止状态的海洋结 构物和海水淡化设备，如果摩擦系数小，也能够减少海盐粒子、藤壶等附着物，对抑制缝隙 腐蚀有效，因此，具有提高耐腐蚀性的效果，进而使制造自由度扩大。
[0025] 如上所述，本发明的要点在于，将动摩擦系数设定为一定值以下，并且控制点蚀指 数及σ相面积率，得到耐磨损性及耐海水点蚀性优良的耐海水不锈钢复合钢。
[0026] 具体而言，对以多个成分（钢组成）及多个历程完成从轧制至热处理的工序后的 不锈钢复合钢实施各种表面精加工处理，对给耐海水点蚀性和耐磨损性带来影响的钢成分 及表面性状进行了研究。而且，着眼于钢的成分、动摩擦系数、耐海水点蚀性进行了研究，结 果发现，其是以点蚀指数（Pitting Index)为35.0以上且表面的σ相面积率小于2.0%的 不锈钢作为复合材料的不锈钢复合钢，其中，不锈钢复合钢表面的基于JIS Κ 7125(1999) 测定的轧制（长度）方向（μ L)以及相对于轧制方向成直角的方向（C)的动摩擦系数（μ C) 均为0. 05以下，可以得到在海水环境中优良的耐磨损性和耐海水点蚀性。
[0027] 本发明是基于以上的见解完成的，其主旨如下所述。
[0028] [1] 一种耐海水不锈钢复合钢，其为以由Cr (质量％ )+3. 3Μο (质量％ )+16Ν (质 量％ )表示的点蚀指数（Pitting Index)为35. 0以上且表面的σ相面积率小于2. 0%的 不锈钢作为复合材料的不锈钢复合钢，其特征在于，基于JIS Κ 7125对轧制方向及轧制直 角方向测定的动摩擦系数均为〇. 05以下。
[0029] [2]如上述[1]所述的耐海水不锈钢复合钢，其特征在于，上述复合材料的基于 JIS G 0551测定的晶粒度为6. 0以上。
[0030] [3]如上述[1]或[2]所述的耐海水不锈钢复合钢，其特征在于，上述复合材料以 质量％计含有Β :0· 0010?0· 0050%。
[0031] [4]如上述[1]至[3]中任一项所述的耐海水点蚀性和耐磨损性优良的耐海水不 锈钢复合钢，其特征在于，上述不锈钢复合钢通过如下步骤制造：将钢坯再加热温度设定为 900°C?1KKTC进行热轧后，以0. 2°C /秒?20°C /秒的冷却速度进行冷却，省略正火处理。
[0032] [5]如上述[1]至[3]中任一项所述的耐海水点蚀性和耐磨损性优良的耐海水不 锈钢复合钢，其特征在于，上述不锈钢复合钢通过如下步骤制造：将钢坯再加热温度设定为 950°C?1150°C进行热轧后，在800?1000°C的加热温度下进行正火处理，然后，以1. 0°C / 秒?20°C /秒的冷却速度进行冷却。
[0033] 发明效果
[0034] 根据本发明，可得到耐海水点蚀性和耐磨损性优良的耐海水不锈钢复合钢。因此， 可以适合在以海洋结构物和FPS0为代表的造船领域、以海水淡化装置为代表的要求耐海 水点蚀性的用途中使用。

【具体实施方式】
[0035] 以下，对本发明的不锈钢复合钢进行说明。
[0036] 首先，对本发明的不锈钢复合钢的不锈钢（复合材料）进行说明。
[0037] 作为本发明的复合材料即不锈钢，其特征在于，非专利文献1中记载的由Cr(质 量％ )+3. 3Mo (质量％ )+16N(质量％ )表示的点蚀指数为35. 0以上。为了在海洋结构物和 造船用途中以无涂装的形式使用不锈钢，需要在海水环境中具有充分的耐海水点蚀性。对 于点蚀指数小于35.0的不锈钢而言，在海水中、特别是在附着有藤壶等时产生的缝隙部， 耐腐蚀性不充分。因此，在海水中产生点蚀，进而点蚀生长。其结果，耐海水点蚀性变差。因 此，即使控制后述的表面的动摩擦系数，也不能得到充分的耐海水点蚀性。本发明中，点蚀 指数为35. 0以上，优选为36. 0以上。另外，作为上限值，为52. 0以下。
[0038] 本发明的特征在于，不锈钢的表面的〇 (sigma)相面积率小于2. 0%。〇相为以 Fe、Cr、Mo作为主要成分的金属间化合物。对于含有大量Cr、Mo的不锈钢而言，已知通常在 600°C?900°C的温度范围内析出σ相，在750°C附近最容易析出σ相。在实际的制造工 序中，在钢坯加热?热轧?冷却?正火热处理的过程中，达到上述温度范围时析出〇相。 σ相与母相相比，有助于提_不镑钢的耐腐蚀性的Mo、Cr含量1?，在σ相周围形成Mo、Cr 缺乏相的敏化的敏感性提高，并且母相中的有效Mo、Cr量相对降低。因此，〇相成为耐海 水点蚀性降低的原因。优选σ相尽可能降低（优选完全抑制析出），但有时不可避免地析 出。在该情况下，特别是沿晶界析出的σ相连续地连接，如果引起晶粒的脱落，则会引起严 重的耐腐蚀性的降低。
[0039] 因此，通过将〇相面积率规定为小于2. 0%，能够得到充分的耐海水点蚀性。本发 明中，σ相面积率优选为1.0%以下。需要说明的是，本发明中的〇相面积率通过如下方 法求出：将钢材的表面切削0. 3_，然后，埋入树脂中，将表面研磨成镜面，用王水进行腐蚀 后，以1000倍对5个50 μπιΧ 50 μπι的视野进行SEM观察，对拍摄的照片进行图像处理。
[0040] 另外，作为本发明的不锈钢复合钢的母材，可以使用碳钢、低合金钢。
[0041] 本发明的特征在于，关于不锈钢复合钢的表面的动摩擦系数，基于JIS Κ 7125测 定的轧制方向的动摩擦系数（μ L)及轧制直角方向（C)的动摩擦系数（μ C)均为0. 05以 下。不锈钢复合钢的表面的性状、即摩擦阻力对耐磨损性及耐海水点蚀性产生较大的影响。 例如，对于碎冰船而言，如果船体与冰之间的摩擦阻力高，则在航行时受到的全部阻力增 大，行驶性能降低。
[0042] 另外，如果摩擦阻力高，则在海水浸渍中以海盐粒子、藤壶等为主的附着物容易附 着在不锈钢复合钢的表面上，容易形成缝隙。而且，由于表面积增大，存在于晶界、晶粒内的 可溶性析出部大量露出在表面上，作为点蚀的起点的脆弱部增多。考虑到提高耐海水点蚀 性、减小摩擦阻力、排除附着物的方面而进行了研究，结果可知，对于不锈钢的表面的动摩 擦系数，基于JIS Κ 7125测定的轧制方向（μ L)及轧制直角方向（C)的动摩擦系数（μ C) 均为0. 05以下，优选为0. 04以下，由此，浸渍于海水时不锈钢复合钢表面的摩擦阻力减小， 耐磨损性及耐海水点蚀性显著提高。
[0043] 另外，在摩擦阻力具有各向异性的情况下，表面的性状根据方向不同而不同。另 夕卜，存在在特定的方向上摩擦阻力增大、必须考虑不锈钢复合钢的钢板的方向来使用的实 用方面的问题。因此，着眼于动摩擦系数及其各向异性时，进一步优选使轧制方向（L)与轧 制直角方向（C)的动摩擦系数之比（L/C)为0. 50以上且2. 0以下，进一步优选为0. 60以 上且1. 7以下。
[0044] 另外，关于复合材料的组织，如果晶粒小，则在相同体积内晶界长度延长，因此，在 相同析出量的情况下，析出物在晶界上分散而不会连续地析出，具有减轻敏化的效果。因 此，基于JISG0551测定的板面的结晶粒度编号为6. 0以上是有效的。
[0045] 关于复合材料的组成，优选为下述成分系统，但通过进一步添加0.0010? 0.0050%的B，具有抑制〇相的晶界析出的效果，对敏化的减轻是有效的。
[0046] 另外，关于复合材料的成分，可以优选使用下述成分范围的钢。
[0047] C :0· 03% 以下、Si :1· 50% 以下、Μη :2· 0% 以下、Ρ :0· 04% 以下、S :0· 03% 以下、 Cu :2· 0% 以下、Ni :17· 0 ?25. 0%、Cr :19· 0 ?26. 0%、Mo :3· 0%?6. 0%、Ν :0· 10%? 0. 35%
[0048] 需要说明的是，在添加 B的情况下，B量为0.0010%以上时，发挥抑制〇相的晶 界析出的效果，超过0.0050%时，发生硬质化，对接合性产生影响。因此，Β量优选设定为 0· 0010?0· 0050%的范围。更优选为0· 0020?0· 0040%的范围。
[0049] 接着，对本发明的不锈钢复合钢的制造方法进行说明。
[0050] 本发明的不锈钢复合钢在母材的单面或者双面上接合（复合）不锈钢作为复合材 料。
[0051] 作为复合材料及母材的制造方法，通过转炉、电炉、真空熔炼炉等公知的方法进行 熔炼即可，可以通过连铸法或铸锭-开坯法制成钢原材（钢坯）。接着，可以将所得到的钢 原材在通常使用的条件下依次进行热轧、热轧板退火（例如装箱退火）、酸洗的处理而制成 热轧板。
[0052] 关于复合材料及母材的接合方法，没有特别限定，可以列举例如：乳制法、爆炸法、 重置（堆焊）等。
[0053] 在复合材料及母材的接合后，进行热轧，接着，根据需要进行正火（正火热处理）。 本发明中，也可以省略该正火。通常，进行正火时，容易析出导致耐海水点蚀性降低的σ 相。通过省略该正火，能够防止σ相的析出。但是，如果省略正火，则对于母材而言无法得 到充分的强度和韧性。另外，本发明中，在省略正火的情况下，优选将钢坯再加热温度设定 为900°C?1100°C，将热轧后所得到的接合的复合材料及母材以0. 2°C /秒以上且20°C /秒 以下的速度进行冷却。通过在这样的条件下进行热轧，能够得到充分的强度和韧性，因此， 能够制造耐磨损性和耐海水点蚀性优良的不锈钢复合钢。另外，作为其他条件，优选为总轧 制比3以上、CR率30%以上、冷却开始温度约850°C、冷却停止温度约600°C的条件。
[0054] 另外，本发明中，在进行正火而不将其省略的情况下，优选将钢坯再加热温度设定 为950°C?1150°C进行热轧，此时，正火的加热温度优选为800?1000°C。另外，优选将在 正火后接合的复合材料及母材以1. 〇°C /秒?20°C /秒的冷却速度进行冷却。在进行正火 的情况下，通过以上述方式控制热轧及冷却速度，能够抑制由正火引起的σ相的析出。其 结果，能够制造耐磨损性和耐海水点蚀性优良的不锈钢复合钢。
[0055] 接着，以使所得到的不锈钢复合钢的表面的动摩擦系数为0. 05以下的方式对复 合材料的表面性状进行处理。
[0056] 具体而言，除了作为机械处理的磨石研磨、砂带研磨之外，从除去表面的夹杂物和 强化钝化被膜的观点出发，优选将利用鲁兹纳（Ruthner)法（利用20%硫酸钠溶液或硝酸 钠溶液的电解处理）或者在10?30%硝酸中的电解处理的化学处理复合进行。
[0057] 需要说明的是，为了实现0.05以下的动摩擦系数，也可以为如下方法。即，在下述 的方法中，在机械处理的基础上根据需要组合化学处理，由此，能够控制表面性状，使表面 的特性在预定的范围内。作为机械处理，可以列举通常的砂带研磨、磨石研磨等，也可以将 这些现有的各种表面研磨方法组合来进行。通过组合这些方法，能够将表面的粗糙度抑制 得较低。另外，从除去表面的夹杂物和强化钝化被膜的观点出发，优选进行化学处理。作为 化学处理方法，没有特别限定，优选为在硝酸、氟硝酸、硫酸、盐酸中的酸洗处理、或者在这 些酸溶液中或中性盐溶液中的电解处理（例如，鲁兹纳法：20%硫酸钠溶液或硝酸钠）。
[0058] 另外，例如，对于不锈钢的表面，利用例如#80 (#60?#240) 4 #240 (#120?#400) 沿长度方向进行多道次的砂带研磨，接着，利用例如#240 (#120?#400)磅#600 (#400? #800)沿长度直角方向进行多道次的砂带研磨，然后，将30% (20?35%)硝酸（室温）以 1L/分钟（200ml?10L/分钟）喷雾到不锈钢的表面上20秒（5秒?10分钟），水洗，即使 进行钝化处理，也可以得到预定的特性。
[0059] 通过经过以上的工序，可以得到本发明的耐海水不锈钢复合钢。另外，作为本发明 的耐海水不锈钢复合钢，也包括热轧钢板、热轧处理后实施正火热处理而得到的钢板中的 任意一种，可得到同样的效果。
[0060] 实施例1
[0061] 以下，详细说明本发明。
[0062] 作为复合材料，将表1所示成分组成的奥氏体系不锈钢1?12进行熔炼，制成钢 坯。同样地，作为母材，将表1所示的成分组成的普通钢A、B进行熔炼，制成钢坯。接着，将 这些得到的钢坯依次进行热轧、热轧板退火、酸洗的处理而制成热轧板，作为不锈钢复合钢 的复合材料及母材。
[0063] 接着，将复合材料（板厚15mm)和母材（板厚55mm)组装成宽度1890mm、长度 2060mm的钢坯尺寸，在表2所示的条件下进行热轧，制造不锈钢复合钢（复合材料：板厚 3mm、母材：板厚11mm、宽度2500mm、长度8000mm)。另外，对于所制造的不锈钢复合钢的一 部分，在表3所示的条件下进行正火。
[0064] 对于通过上述得到的不锈钢复合钢，以表面形成表4所示的粗糙度形状的方式进 行砂带研磨。具体而言，使用#80、#240、#400进行砂带研磨。在研磨后，进一步进行以往公 知的酸洗处理，由此减小表面的粗糙度。
[0065]

【权利要求】
1. 一种耐海水不锈钢复合钢，其为以由Cr (质量％ )+3. 3Mo (质量％ )+16N (质量％ ) 表示的点蚀指数为35.0以上且表面的〇相面积率小于2.0%的不锈钢作为复合材料的不 锈钢复合钢，其特征在于，基于JIS Κ7125对轧制方向及轧制直角方向测定的动摩擦系数均 为0. 05以下。
2. 如权利要求1所述的耐海水不锈钢复合钢，其特征在于，所述复合材料的基于JIS G 0551测定的晶粒度为6. 0以上。
3. 如权利要求1或2所述的耐海水不锈钢复合钢，其特征在于，所述复合材料以质量％ 计含有 Β :0· 0010 ?0· 0050%。
4. 如权利要求1至3中任一项所述的耐海水不锈钢复合钢，其特征在于，所述不锈钢复 合钢通过如下步骤制造：将钢坯再加热温度设定为90(TC?1KKTC进行热轧后，将所述热 轧后的冷却速度设定为〇. 2°C /秒?20°C /秒进行冷却，省略正火处理。
5. 如权利要求1至3中任一项所述的耐海水不锈钢复合钢，其特征在于，所述不锈钢 复合钢通过如下步骤制造：将钢坯再加热温度设定为950°C?1150°C进行热轧后，在800? 1000°C的加热温度下进行正火处理，然后，将所述正火处理后的冷却速度设定为1.0°C / 秒?20°C /秒进行冷却。
【文档编号】C22C38/44GK104160056SQ201380012948
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2013年3月7日 优先权日:2012年3月8日
【发明者】矢泽好弘, 岸庆一郎, 橘俊一, 星野俊幸 申请人:杰富意钢铁株式会社