專利名稱：具有改善的含鹽環(huán)境耐候性能的鋼產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼種及其制成的產(chǎn)品，其在暴露于富氯環(huán)境中時表現(xiàn)出耐腐蝕性的增強。這些鋼材被稱為耐候鋼(耐大氣腐蝕鋼)。
背景技術(shù)：
對耐候鋼的研究和記載已經(jīng)有一段時間。耐腐蝕性是由暴露于外界環(huán)境中時在鋼材表面形成的銹蝕層導(dǎo)致的。增強這類耐候性能的傳統(tǒng)的合金化元素為Cu、P、Cr和Ni。然而，傳統(tǒng)耐候鋼在含有Cl離子的環(huán)境即海洋環(huán)境或海邊環(huán)境中被證明是無效的。已觀察到Cl離子使一些形成保護氧化物層的穩(wěn)定組分變得不穩(wěn)定。已提議的解決該問題的方案主要在于改變鋼材的組分。迄今為止取得的最好結(jié)果是通過應(yīng)用明顯較高水平的Ni而獲得的。然而，這需要高含量的Ni，而考慮到Ni的價格在鋼的商業(yè)開發(fā)中是非常關(guān)鍵的參數(shù)，該方案被認為不理想，出現(xiàn)了對Ni解決方案的替代方案的需求。 JP2006118011中描述了一個解決方案，是以包含下列成分的鋼的組成形式C、Al、Si、P、Ni、Cu、N，以 O. 03wt%M O. 5wt% 的量添加的 Sn 和 / 或 Sb,以及 Ti、Nb、Mo、W、V、
Ca或Mg的一種或更多種，其中Ni/Cu的質(zhì)量比小于或等于O. 5。含鹽環(huán)境中的耐候性能主要通過Sb和/或Sn的存在而獲得，其在鋼處于潮濕和含鹽環(huán)境時通過與Fe3+離子反應(yīng)穩(wěn)定Fe2+的量，所述Fe3+是由Fe2+氧化生成。然而，由于下述各種原因，Sn和/或Sb的使用是不利的· Sn和Sb均對熱延性有不利影響，因為它們降低了高溫下奧氏體中Cu的溶解度· Sb對焊縫韌性有不利影響· Sn不能在精煉過程中從鋼中去除· Sb導(dǎo)致形成銻化三氫(SbH3)——種有毒且可燃的化合物一的風險。發(fā)明目的本發(fā)明的目的在于提供耐候鋼，其與傳統(tǒng)耐候鋼具有同一數(shù)量級的Ni含量，但其在海洋環(huán)境或海邊環(huán)境中具有增強的耐腐蝕性，以及優(yōu)秀的機械性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及在所附權(quán)利要求書中公開的鋼產(chǎn)品。本發(fā)明特別涉及主要獨立權(quán)利要求中公開的鋼產(chǎn)品，其適用于戶外環(huán)境，特別是含鹽環(huán)境中。本發(fā)明的鋼產(chǎn)品可以是任何類型的建筑構(gòu)件如鋼板(Sheet)或鋼梁(beam)。特別是，本發(fā)明涉及一種鋼組合物，其特征為具有如下成分(以wt%計)-O. 03至O. 2之間的碳，-O. 5至2之間的錳，-O至O. 5之間的銅，-O 至 O. I 之間的 Ti，-O 至 O. 5 之間的 Cr，
-O至O. 2之間的鎳，-O至O. I之間的鈮，-O至O. 01之間的氮，-O至O. 01之間的硫，-O至O. 01之間的磷，-聞于O且最聞I.5的招，-O. 25至I. 5之間的硅，
余量為Fe和偶然雜質(zhì)，其中Al和Si的總水平高于約O. 85wt%。根據(jù)一個優(yōu)選的實施方案，Cu、Ti、Cr、Ni和Nb具有如下較窄的范圍(以被％計)-O. 2至O. 4之間的銅，-O. 01 至 O. 07 之間的 Ti，-O. 2 至 O. 5 之間的 Cr，-O. I至O. 2之間的鎳，-O. 02至O. I之間的鈮。根據(jù)優(yōu)選實施方案，根據(jù)本發(fā)明的鋼產(chǎn)品不包含Sn和Sb。
具體實施例方式本發(fā)明涉及耐候鋼類型的鋼產(chǎn)品，即暴露在外部環(huán)境中給定的時間后表現(xiàn)出增強的耐腐蝕性的產(chǎn)品。根據(jù)本發(fā)明，該鋼產(chǎn)品限定為由以下成分組成(以計)的組合物-O. 03至O. 2之間的碳-O. 5至2之間的錳-O至O. 5之間的銅-O 至 O. I 之間的 Ti，-O 至 O. 5 之間的 Cr，-O至O. 2之間的鎳，-O至O. I之間的鈮，-O至O. 01之間的氮，-O至O. 01之間的硫，-O至O. 01之間的磷，-聞于O且最聞I.5的招，-O. 25至I. 5之間的硅，余量為Fe和偶然雜質(zhì)，其中Al和Si的總水平高于約O. 85wt%。上面所用的詞語“......至......之間”應(yīng)理解為包括被討論的所述范圍的邊界。根據(jù)一個優(yōu)選實施方案，Cu、Ti、Cr、Ni和Nb的含量如下(以被％計)-銅在O.2至O. 4之間，-Ti 在 O. 01 至 O. 07 之間，-Cr 在 O. 2 至 O. 5 之間，-鎳在O.I至O. 2之間，
-鈮在O.02至O. I之間。由于最低含量的上述元素(&1、11、(>、祖、他)，本實施方案綜合地具有含鹽環(huán)境中良好的耐候性能以及優(yōu)秀的機械性能。本發(fā)明顯示，由于特定的Al和Si的含量組合，所發(fā)明的鋼組合物有利于在腐蝕層中形成精細顆粒的針鐵礦(a -FeOOH)，所述腐蝕層在含有這些組分的鋼產(chǎn)品的表面上形成?！熬氼w粒的針鐵礦”是指具有約8nm至約15nm的顆粒尺寸的針鐵礦。這種精細顆粒的針鐵礦的形成有利于在含鹽環(huán)境中氧化物層的穩(wěn)定。需要注意的是，所發(fā)明的組合物不必包含顯著量的傳統(tǒng)元素的添加，所述傳統(tǒng)的元素如Ni被認為有利于在含鹽環(huán)境中的耐候性能。本發(fā)明的組合物不包含高于偶然 雜質(zhì)水平的Sn和Sb。優(yōu)選地，本發(fā)明所述鋼產(chǎn)品不包含Sb或Sn?？商砑尤鏝b、Ti、Cu、Cr的元素以改善鋼的機械性能，但含鹽環(huán)境下的耐候性能則不需要這些元素來保障。本發(fā)明涉及具有如所要求保護的組成的任何類型的鋼產(chǎn)品，如鋼板或鋼梁，可通過任意標準制鋼過程而獲得，例如熱軋或冷軋鋼板或鋼梁。實施例表I示出了 3個測試樣品SI至S3以及2個比較樣品Cl和C2的組成，所述測試樣品含有根據(jù)本發(fā)明的Al和Si含量，所述比較樣品所含Al和Si的含量在要求保護的范圍之外，和/或其中Al和Si的總含量低于O. 85wt%。測試樣品通過標準鋼材加工方法獲得，包括至少熱軋步驟，可能隨后進行冷軋步驟。所述樣品在60天中用O. 05M的NaCl溶液進行浸潰-干燥測試以測試在含鹽環(huán)境中的耐候性。結(jié)果，在樣品上形成了氧化物層。這些氧化物層的組成通過Mdssbauer光譜儀研究，特別用于測量氧化物層中超順磁性的針鐵礦的相對面積。與顆粒尺寸為15nm以上的反鐵磁性的針鐵礦相反，超順磁性針鐵礦具有8nm至15nm的顆粒尺寸。表2清楚地示出根據(jù)本發(fā)明的Al和Si的綜合含量使氧化物層中精細顆粒針鐵礦的相對面積發(fā)生顯著增長。表I :實施例組分(以Wt %計)
P C Si Al P Mn| S |N |Ti | Mo Cu Ni Cr
|￥Γ 0.19 IUS 1,2 0.077 1.6 I 0.006 0.005 0.007 0.025 0.020.025 0.025
|S2~ 0.07…I............—J0.03…0.02.... "pjj 0.00310.003 - -0.3- 二—
S3 0.07 0.25 0.8 0.02 0.5 I 0.003 [ 0.003I -0.3-_二_
K7T 0.07 0.25 0.4 0.02ΓQ 3._二_
I C2 0.03 O I
-0.4- 丨-表2 超順磁性針鐵礦的相對面積(以％計)
權(quán)利要求
1.一種鋼產(chǎn)品，由以下元素組成(按Wt%計)-O. 03至O. 2之間的碳，-O. 5至2之間的錳，-O至O. 5之間的銅，-O至O. I之間的Ti，-O至O. 5之間的Cr，-O至O. 2之間的鎳，-O至O. I之間的鈮，-O至O. 01之間的氮，-O至O. 01之間的硫，-O至O. 01之間的磷，_聞于O且最聞I. 5招，-O. 25至I. 5之間的硅，余量為Fe和偶然雜質(zhì)，其中Al和Si的總水平高于約O. 85wt%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的所述鋼產(chǎn)品，具有(按wt%計)-O. 2至O. 4之間的銅，-0.01至O. 07之間的Ti，-O. 2至O. 5之間的Cr，-O. I至O. 2之間的鎳，-O. 02至O. I之間的鈮。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鋼產(chǎn)品，不包含Sn和Sb。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項所述的鋼產(chǎn)品，所述產(chǎn)品為板或梁。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐候鋼類型的鋼產(chǎn)品，即在給定時間內(nèi)暴露在外部環(huán)境中后表現(xiàn)出增強的耐腐蝕性的產(chǎn)品。根據(jù)本發(fā)明，該鋼鐵產(chǎn)品通過一個組合物定義，該組合物由下列元素組成(wt％)0.03至0.2之間的碳，0.5至2之間的錳，0至0.5之間的銅，0至0.1之間的Ti，0至0.5之間的Cr，0至0.2之間的鎳，0至0.1之間的鈮，0至0.01之間的氮，0至0.01之間的硫，0至0.01之間的磷，高于0且最高為1.5的鋁，0.25至1.5之間的硅，余量為Fe和偶然雜質(zhì)，且其中Al和Si的總和水平高于約0.85wt％。
文檔編號C22C38/06GK102884214SQ201080065812
公開日2013年1月16日 申請日期2010年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月29日
發(fā)明者約阿希姆·安東尼森, 埃迪·德格雷夫, 朱利特·亞歷山德拉·梅希亞戈麥斯 申請人:安賽樂米塔爾研發(fā)有限公司