專利名稱：：一種屈服強(qiáng)度大于400MPa級(jí)的耐大氣腐蝕鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種屈服強(qiáng)度大于400MPa級(jí)的耐大氣腐蝕鋼，屬于低合金鋼制造領(lǐng)域。技術(shù)背景耐大氣腐蝕鋼屬于低碳低合金鋼，廣泛應(yīng)用于鐵路車輛、輸電鐵塔、橋梁及長期戶外使用的工程構(gòu)件制造。美國1913年開始研制耐大氣腐蝕用鋼，研制出了以Cu-P-Cr-Ni系為主的CorTen-A鋼和以低P、高錳合金為主的CorTen-B鋼；歐洲和日本在美國CorTen系鋼的基礎(chǔ)上進(jìn)行了研制，開發(fā)出了一系列相應(yīng)的耐大氣腐蝕用鋼，并得到了廣泛的應(yīng)用，但與CorTen系鋼一樣，其屈服強(qiáng)度均為345MPa級(jí)，強(qiáng)度級(jí)別較低。我國從20世紀(jì)60年代開始研制耐大氣腐蝕鋼，80年代著力于耐大氣腐蝕鋼的攻關(guān)并投入批量生產(chǎn)，進(jìn)入90年代，已開發(fā)出一批鋼種，主要以Cu-P、Cu-P-Cr-Ni系等為基礎(chǔ)，其屈服強(qiáng)度以295MPa和345MPa級(jí)為主，強(qiáng)度級(jí)別均較低。本世紀(jì)初我國鐵路車輛制造、輸電鐵塔、橋梁及長期戶外使用的工程構(gòu)件等的發(fā)展對耐候鋼提出了高強(qiáng)度的要求。特別是為滿足我國鐵路運(yùn)輸高速、重載的發(fā)展要求，需要提高耐大氣腐蝕鋼的強(qiáng)度，使鋼板的厚度減薄，減輕車體重量，提高運(yùn)載量；同時(shí)，鋼板厚度減薄使鋼材具有較高的耐大氣腐蝕性能成為一個(gè)關(guān)鍵的指標(biāo)，以滿足提高運(yùn)載量的同時(shí)確保車輛在惡劣大氣環(huán)境影響下的安全使用壽命要求。目前，高強(qiáng)度熱軋鋼帶主要通過添加微合金元素Nb、Ti、V等中的一種或幾種合金元素，再配合適當(dāng)?shù)腡MCP工藝而生產(chǎn)，導(dǎo)致生產(chǎn)成本過高。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對現(xiàn)有耐大氣腐蝕鋼屈服強(qiáng)度較低，生產(chǎn)成本過高的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種屈服強(qiáng)度大于400MPa級(jí)耐大氣腐蝕鋼，該發(fā)明的力學(xué)能力優(yōu)良，耐大氣腐蝕性能較強(qiáng)，生產(chǎn)成本低。一種屈服強(qiáng)度大于400MPa級(jí)耐大氣腐蝕鋼，鋼的化學(xué)成分按重量百分比C0.060.12%，Si0.250.60%，Mn0.300.80%，P0.070.12%，S《0.020%，Cu0.250.55%，Cr0.201.00%，Ni0.200.60%，余量為平衡鐵及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明的主要合金元素含量基于以下原理C是提高鋼強(qiáng)度最經(jīng)濟(jì)有效的合金元素，但C含量過高會(huì)顯著惡化鋼的焊接性能，并且會(huì)促進(jìn)珠光體轉(zhuǎn)變，降低鋼的耐大氣腐蝕性能，本發(fā)明鋼中的C含量設(shè)計(jì)為0.060.12%。鋼中添加適量的Mn，不僅可以通過Mn的固溶強(qiáng)化提高鋼的強(qiáng)度，而且可降低鋼的相變溫度，細(xì)化晶粒，提高鋼的綜合性能，本發(fā)明鋼中的Mn含量設(shè)計(jì)為0.300.80%。合金元素Si既可通過固溶強(qiáng)化提高鋼的強(qiáng)度，也可提高鋼的耐大氣腐蝕性能，本發(fā)明鋼中的Si含量設(shè)計(jì)為0.250.55%。Cu是提高鋼耐大氣腐蝕性能最主要的合金元素，Cu、P復(fù)合添加能大幅提高鋼的耐大氣腐蝕性能。但Cu、P助長焊接裂紋，當(dāng)焊接金屬凝固時(shí)，P促進(jìn)低熔點(diǎn)夾雜物的生成，既易產(chǎn)生高溫裂紋，又增加低溫裂紋敏感性，使焊縫的延展性和韌性變壞。P對鋼的有害作用與鋼中含C量有關(guān)，降低含C量而使鋼中C和P的總含量不超過0.259&時(shí)，則可防止冷脆傾向。本發(fā)明鋼中的P含量設(shè)計(jì)為0.070.12%;鋼中的Cu含量達(dá)到0.25%時(shí)，能有效的提高鋼的耐大氣腐蝕性能，同時(shí)，Cu通過固溶強(qiáng)化能提高鋼的強(qiáng)度，含Cu量不高于0.55%時(shí)對焊接性危害不大，本發(fā)明鋼中的Cu含量設(shè)計(jì)為0.250.55%。Cr、Ni都是提高鋼耐大氣腐蝕性能的合金元素。鋼中同時(shí)加入的Cu、P、Cr、Ni等元素富集于靠近基體的金屬銹層中，形成致密、粘附性強(qiáng)、接近于非晶態(tài)的穩(wěn)定銹層，此種銹層能夠阻礙腐蝕性介質(zhì)向基體滲透，使鋼的耐大氣腐蝕性能提高。Ni能顯著改善鋼的低溫韌性，有效阻止Cu的熱脆引起的網(wǎng)裂。本發(fā)明鋼中的Ni含量設(shè)計(jì)為0.300.60%;Cr含量設(shè)計(jì)為0.300.80%。S是鋼中的有害元素，生成的硫化物夾雜不僅嚴(yán)重影響鋼的力學(xué)性能，而且對鋼的耐腐蝕性能產(chǎn)生嚴(yán)重的惡化作用，因此應(yīng)盡是降低鋼中的S含量，使其含量在0.020%以下，這與傳統(tǒng)耐候鋼的重大不同之處。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1)本發(fā)明鋼的力學(xué)性能優(yōu)良，其中屈服強(qiáng)度》400MPa，抗拉強(qiáng)度^500MPa，延伸率》30%，并且有優(yōu)良的焊接性能、冷彎成型性能及低溫沖擊韌性；2)本發(fā)明鋼的耐大氣腐蝕性能較強(qiáng)；3)本發(fā)明鋼中不添加微合金元素Nb、Ti、V，降低了生產(chǎn)成本；4)本發(fā)明鋼的生產(chǎn)工藝容易控制，易于工業(yè)生產(chǎn)，因此利于推廣應(yīng)用具體實(shí)施方式本發(fā)明是一種屈服強(qiáng)度大于400MPa級(jí)耐大氣腐蝕鋼，該鋼采用常規(guī)的生產(chǎn)工藝，具體工藝流程為首先對鋼坯進(jìn)行加熱，充分奧氏體化，使微合金元素充分固溶。加熱溫度為U801260。C。接著分兩個(gè)階段進(jìn)行扎制，由于微合金元素Nb明顯抑制奧氏體再結(jié)晶，提高奧氏體再結(jié)晶溫度，所以控制I階段軋制開軋溫度控制在11601250°C，終軋10401180。C，累計(jì)壓下率>55%，細(xì)化奧氏體晶粒；II階段軋制為未再結(jié)晶區(qū)控制軋制，開軋溫度《98(TC，終軋溫度72086(TC，后三道次累計(jì)壓下率》45%。通過熱連軋細(xì)化組織，產(chǎn)生大量位錯(cuò)，形變帶及胞狀亞結(jié)構(gòu)，增加析出相的形核位置，促進(jìn)析出相析出。扎制結(jié)束后進(jìn)行層流冷卻，其巻取溫度為545665"C。實(shí)施例1根據(jù)上述生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出鋼l，其中鋼l的化學(xué)成分見表l中的l，鋼1的力學(xué)性能見表2中的1，鋼1的耐大氣腐蝕結(jié)果見表3中的1。實(shí)施例2根據(jù)上述生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出鋼2，其中鋼2的化學(xué)成分見表1中的2，鋼2的力學(xué)性能見表2中的2，鋼2的耐大氣腐蝕結(jié)果見表3中的2。實(shí)施例3根據(jù)上述生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出鋼3，其中鋼3的化學(xué)成分見表1中的3，鋼3的力學(xué)性能見表2中的3，鋼3的耐大氣腐蝕結(jié)果見表3中的3。為了能更好的反映出本發(fā)明鋼耐大氣腐蝕性的優(yōu)點(diǎn)，本實(shí)施方式中提供了1組比較鋼的耐大氣腐蝕性結(jié)果，見表3中的比較1。表l本發(fā)明實(shí)施例鋼的化學(xué)成分(Wt%)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表2本發(fā)明實(shí)施例鋼的力學(xué)性育l<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表3本發(fā)明實(shí)施例鋼與比較鋼的耐大氣腐蝕結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表1為本發(fā)明實(shí)施例鋼的化學(xué)成分。表2為本發(fā)明實(shí)施例鋼的力學(xué)性能，由表2可以看出本發(fā)明實(shí)施例鋼的屈服強(qiáng)度均大于400MPa，抗拉強(qiáng)度均大于500MPa，延伸率均大于等于30%，冷彎性能均合格，-40。C夏比沖擊吸收功均大于100J，表明其焊接性能優(yōu)良。從表2能整體表現(xiàn)出實(shí)施例鋼的力學(xué)能力優(yōu)良。表3為本發(fā)明實(shí)施例鋼與比較鋼的耐大氣腐蝕結(jié)果，其中比較鋼為09CuPCrNi，為正確的測出實(shí)施例鋼與比較鋼的耐大氣腐蝕結(jié)果，本實(shí)驗(yàn)分兩個(gè)周期對實(shí)施例鋼與比較鋼進(jìn)行了耐大氣腐蝕率的測量，表3能整體表現(xiàn)出實(shí)施例鋼的腐蝕率優(yōu)于比較鋼09CuPCrNi。上述是對于本發(fā)明最佳實(shí)施例工藝步驟的詳細(xì)描述，本發(fā)明
技術(shù)領(lǐng)域：
的研究人員可以根據(jù)上述的步驟作形式和內(nèi)容方面非實(shí)質(zhì)性的改變而不偏離本發(fā)明所實(shí)質(zhì)保護(hù)的范圍，因此，本發(fā)明不局限于上述具體的實(shí)施實(shí)例。權(quán)利要求1.一種屈服強(qiáng)度大于400MPa級(jí)的耐大氣腐蝕鋼，其特征在于由下述重量百分比的成分組成C0.06～0.12％，Si0.25～0.55％，Mn0.30～0.80％，P0.07～0.12％，S≤0.020％，Cu0.25～0.55％，Cr0.30～0.80％，Ni0.30～0.60％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種屈服強(qiáng)度大于400MPa級(jí)的耐大氣腐蝕鋼，其特征在于一種或多種成分按下述重量百分比組成:C0.060.10%，Si0.300,45%,Mn0.350.45%，P0.070.10%,S《0.020%，Cu0.250.45%,Cr0.400.70%，Ni0.300.50%,余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種屈服強(qiáng)度大于400MPa級(jí)的耐大氣腐蝕鋼，其特征在于一種或多種成分按下述重量百分比組成:C0.070..09%，Si0.350.51%，Mn0.550.72%，P0.0890.092%，S《0.020%，Cu0.300.42%，Cr0.420.68%，Ni0.310,55%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。全文摘要針對現(xiàn)有耐大氣腐蝕鋼屈服強(qiáng)度較低，生產(chǎn)成本過高的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種屈服強(qiáng)度大于400MPa級(jí)的耐大氣腐蝕鋼，由下述重量百分比的成分組成C0.06～0.12％，Si0.25～0.55％，Mn0.30～0.80％，P0.07～0.12％，S≤0.020％，Cu0.25～0.55％，Cr0.30～0.80％，Ni0.30～0.60％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明鋼的力學(xué)能力優(yōu)良，耐大氣腐蝕性能較強(qiáng)，生產(chǎn)成本低，利于推廣應(yīng)用。文檔編號(hào)C22C38/42GK101235468SQ200810046959公開日2008年8月6日申請日期2008年2月28日優(yōu)先權(quán)日2008年2月28日發(fā)明者劉志勇,宋育來,敏胡,陳吉清,陳邦文申請人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司