專利名稱：：一種屈服強度大于550MPa級超低碳熱軋耐候鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于低碳低合金鋼制造領(lǐng)域，具體的說是一種屈服強度大于550MPa級超低碳熱軋耐候鋼。
背景技術(shù)：
：耐候鋼屬于低碳低合金鋼，廣泛應(yīng)用于鐵路車輛、輸電鐵塔、海洋平臺及長期戶外使用的工程構(gòu)件制造。本世紀初我國鐵路車輛制造、輸電鐵塔、海洋平臺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度的要求，具有優(yōu)良耐大氣腐蝕性的高強度耐候鋼是我國耐候鋼的主要發(fā)展趨勢。國內(nèi)外傳統(tǒng)耐候鋼主要以Cu-P-Cr-Ni系為基礎(chǔ)，含有較高的P和C，鋼的C當量較高，焊接性能差；同時，較高的P含量使鋼抗冷脆性能力差、低溫韌性低、易產(chǎn)生熱脆，并且傳統(tǒng)耐候鋼的屈服強度以295MPa和345MPa級為主，強度級別均較低，這些都限制了耐候鋼的使用，不能滿足耐候鋼的市場發(fā)展需求。中國專利號200510019116.0的專利，介紹了一種低溫高韌性耐大氣腐蝕鋼，具有較好的低溫沖擊韌性，由于該鋼以Cu-Cr-Ni系為基礎(chǔ)，同時C含量較高，為0.050.09%，合金元素Mn含量達到了2.103.0%，致使C當量過高，不利于鋼的焊接性能，該鋼的屈服強度為500MPa級。中國專利號200810046963.X的專利，介紹了一種屈服強度大于450MPa級超低碳熱軋耐候鋼，具有優(yōu)良的低溫沖擊韌性、焊接性和耐大氣腐蝕性，并且采用了超低碳設(shè)計。但本發(fā)明鋼的屈服強度級別為450MPa級，強度級別低，僅以Nb微合金化，通過控制軋制和控制冷卻，細化晶粒和析出碳氮化鈮來提高鋼的強韌性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對現(xiàn)有耐候鋼力學性能尤其是屈服強度和抗拉強度較差，通過Nb、Ti復(fù)合微合金化，提供了一種屈服強度大于550MPa級超低碳熱軋耐候鋼。本發(fā)明鋼的力學性能優(yōu)良，屈服強度》550MPa，抗拉強度》650Mpa，均高于傳統(tǒng)耐候鋼。所述目的是通過如下方案實現(xiàn)的一種屈服強度大于550MPa級超低碳熱軋耐候鋼，由下述重量百分比的成分組成C0.010.05°/。，Si0.100.40%，Mn1.201.70%，P《0.02%,S《0.010%，Cu0.150.80%，Cr0.401.25%,Ni0.100,50%,Mo《0.40%，Nb0.030.06°/。，Ti《0.050%,Ca0.00100.0020%，余量為Fe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是提高鋼強度最經(jīng)濟有效的合金元素，但C含量過高會顯著惡化鋼的焊接性能，并且會促進珠光體轉(zhuǎn)變，降低鋼的耐大氣腐蝕性能。本發(fā)明采用超低C設(shè)計，提高鋼的焊接性能，減少碳化物組織形成，以獲得均勻單一組織，提高鋼的耐腐蝕性能及低溫沖擊韌性，C含量為0.010.05呢。合金元素Si既可通過固溶強化提高鋼的強度，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)計為0.100.40%。鋼中添加Mn，不僅可以通過Mn的固溶強化提高鋼的強度，而且可降低鋼的相變溫度，細化晶粒，提高鋼的低溫韌性，本發(fā)明鋼Mn含量為1.201.70%。P是傳統(tǒng)耐候鋼中主要的合金元素，但當焊接金屬凝固時，P促進低熔點夾雜物的生成，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，含P量高，使鋼具有較明顯的冷脆傾向。本發(fā)明鋼中的P含量控制較低水平，P含量《0.029&;S是鋼中的有害元素，生成的硫化物夾雜不僅嚴重影響鋼的力學性能，而且對鋼的耐腐蝕性能產(chǎn)生嚴重的惡化作用，因此應(yīng)盡是降低鋼中的S含量，使其含量在0.010%以下。Cu是提高鋼耐大氣腐蝕性能最主要的合金元素，同時也能提高強度，鋼中的Cu含量達到0.25，寸，能有效的提高鋼的耐大氣腐蝕性能，同時通過固溶強化提高鋼的強度，本發(fā)明鋼中的Cu含量設(shè)計為0.150.80%。Cr、Ni都是提高鋼耐大氣腐蝕性能的合金元素。鋼中同時加入的Cu、Cr、Ni等元素，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)計為0.100.50%;Cr含量設(shè)計為0.401.25%。Mo能提高鋼的淬透性，明顯推遲鐵素體轉(zhuǎn)變，使鋼在較寬的溫度范圍內(nèi)發(fā)生中溫組織轉(zhuǎn)變，同時適量的Mo有利于耐候性的提高，本發(fā)明鋼中Mo含量設(shè)計為Mo《0.40%。Nb是強碳氮化物形成元素，通過析出強化提高鋼強度；同時Nb強烈抑制奧氏體再結(jié)晶，使鋼在較高溫度下軋制，細化晶粒，提高鋼的強度及低溫韌性，本發(fā)明鋼中Nb含量設(shè)計為0.030.06%。Ti形成高熔點碳氮化鈦，一方面通過析出強化提高鋼強度，另一方面高溫下釘扎奧氏體晶界，阻止奧氏體粗化，有利于軋后獲得細小、均勻組織，提高鋼強度和低溫韌性，同時有利于焊接性能提高，本發(fā)明鋼中Ti含量設(shè)計為《0.050%。微量Ca可以形成Ca0和CaS溶解于鋼表面薄電解液膜中，使腐蝕界面的堿性增大，降低其侵蝕性，促進銹層轉(zhuǎn)化為致密、保護性好的a-FeOOH，顯著改善鋼的耐大氣腐蝕性能，本發(fā)明鋼中Ca含量設(shè)計為0.00100.0020%。本發(fā)明具有以下優(yōu)點1)本發(fā)明鋼的力學性能優(yōu)良，屈服強度》550MPa,抗拉強度》650Mpa，延伸率>20%，一40。C夏比沖擊功^80J。2)本發(fā)明鋼的化學成分簡單，采用超低碳設(shè)計，提高鋼的焊接性能，減少碳化物組織形成，以獲得單一均勻組織，提高鋼的耐腐蝕性能及低溫沖擊韌性；成分中添加微合金元素Ti,一方面通過析出強化提高鋼強度，另一方面高溫下釘扎奧氏體晶界，阻止奧氏體粗化，有利于軋后獲得細小、均勻組織，提高鋼強度和低溫韌性，同時有利于焊接性能提高。3)本發(fā)明鋼的生產(chǎn)工藝采用兩階段軋制，I階段奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制，采用大變形量軋制，細化奧氏體；n階段未再結(jié)晶區(qū)軋制，進一步細化組織，產(chǎn)生形變帶，增加相變形核點，有利于得到細小組織，提高鋼強度和低溫韌性，容易控制，易于工業(yè)生產(chǎn)。具體實施例方式本發(fā)明是一種屈服強度大于550MPa級超低碳熱軋耐候鋼，該鋼的生產(chǎn)工藝采用控制軋制控制冷卻技術(shù)，具體工藝流程為首先對鋼坯進行加熱，充分奧氏體化，使微合金元素充分固溶。加熱溫度為H801280。C。接著分兩個階段進行軋制，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11201250'C，終軋1020118(TC，累計壓下率》65%，細化奧氏體晶粒；II階段軋制為未再結(jié)晶區(qū)控制軋制，開軋溫度《940。C，終軋溫度72088(TC，后三道次累計壓下率>45%。通過熱連軋細化組織，產(chǎn)生大量位錯，形變帶及胞狀亞結(jié)構(gòu)，增加相變形核點及析出相的形核位置，促進組織細化和析出相析出。軋制結(jié)束后進行層流冷卻，其巻取溫度為52070(TC。實施例1根據(jù)上述生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出鋼l，其中鋼l的化學成分見表l中的l，鋼1的力學性能見表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的化學成分見表1中的2，鋼2的力學性能見表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的化學成分見表1中的3，鋼3的力學性能見表2中的3，鋼3的耐大氣腐蝕結(jié)果見表3中的3。實施例4根據(jù)上述生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出鋼4，其中鋼4的化學成分見表1中的4，鋼4的力學性能見表2中的4，鋼4的耐大氣腐蝕結(jié)果見表3中的4。實施例5根據(jù)上述生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出鋼5，其中鋼5的化學成分見表1中的5，鋼5的力學性能見表2中的5，鋼5的耐大氣腐蝕結(jié)果見表3中的5。上述五個實施例均在50kg真空感應(yīng)爐冶煉。為了能更好的反映出本發(fā)明鋼耐大氣腐蝕性的優(yōu)點，本實施方式中提供了1組比較鋼的耐大氣腐蝕性結(jié)果，見表3中的Q345。表l本發(fā)明實施例鋼的化學成分(wt%)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表2本發(fā)明實施例鋼的力學性能<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表3本發(fā)明實施例鋼與比較鋼的耐大氣腐蝕結(jié)果(g/m2*h)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表1為本發(fā)明實施例鋼的化學成分。表2為本發(fā)明實施例鋼的力學性能，由表2可以看出本發(fā)明實施例鋼的屈服強度均大于550MPa，抗拉強度均大于650MPa，延伸率均大于20%，冷彎性能均合格，一40'C夏比沖擊吸收功均大于80J。表2能整體表現(xiàn)出本發(fā)明鋼的力學能力優(yōu)良。表3為本發(fā)明實施例鋼與比較鋼的耐大氣腐蝕結(jié)果，其中比較鋼為Q345。為正確的測出實施例鋼與比較鋼的耐大氣腐蝕結(jié)果，本實驗對實施例鋼與比較鋼進行了耐大氣腐蝕率的測量，表3能整體表現(xiàn)出實施例鋼的腐蝕率均優(yōu)于比較鋼Q345。上述是對于本發(fā)明最佳實施例工藝步驟的詳細描述，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)容方面非實質(zhì)性的改變而不偏離本發(fā)明所實質(zhì)保護的范圍，因此，本發(fā)明不局限于上述具體的實施實例。權(quán)利要求1.一種屈服強度大于550MPa級超低碳熱軋耐候鋼，其特征在于由下述重量百分比的成分組成C0.01～0.05％，Si0.10～0.40％，Mn1.20～1.70％，P≤0.02％，S≤0.010％，Cu0.15～0.80％，Cr0.40～1.25％，Ni0.10～0.50％，Mo≤0.40，Nb0.03～0.06，Ti≤0.050％，Ca0.0010～0.0020，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種屈服強度大于550MPa級超低碳熱軋耐候鋼，其特征在于一種或多種成分按下述重量百分比組成:C0.0180.034%，Si0.300.38%，Mn1.211.32%,P《0.02%,S《0.010%,Cu0.500.78%，Cr0.450.65%，Ni0.390.48%,Mo00.30%，Nb0.0480.05，，Ti0.0150.035%，Ca0.00160.0019%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種屈服強度大于550MPa級超低碳熱軋耐候鋼，其特征在于一種或多種成分按下述重量百分比組成:C0.0450.050%，Si0.150.30%，Mn1.441.66%，P《0.02%,S《0.010%，Cu0.200.50%，Cr0.971.22%，Ni0.120.31%,Mo0.300.38%，Nb0.0320.048，Ti0.0200.025%，Ca0.00120.0014，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。全文摘要本發(fā)明公開了一種屈服強度大于550MPa級超低碳熱軋耐候鋼，屬于低合金鋼制造領(lǐng)域。本鋼由下述重量百分比的成分組成C0.01～0.05％，Si0.10～0.40％，Mn1.20～1.70％，P≤0.02％，S≤0.010％，Cu0.15～0.80％，Cr0.40～1.25％，Ni0.10～0.50％，Mo≤0.40％、Nb0.03～0.06％、Ti≤0.050％、Ca0.0010～0.0020％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明鋼的力學性能優(yōu)良，屈服強度≥550MPa，抗拉強度≥650MPa，均高于傳統(tǒng)耐候鋼，并且鋼的成分中含有Ti。文檔編號C22C38/50GK101407892SQ20081019784公開日2009年4月15日申請日期2008年11月25日優(yōu)先權(quán)日2008年11月25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)公司