一種700MPa級(jí)耐工業(yè)大氣腐蝕型馬氏體鋼板及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于鋼板制造的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的涉及一種700MPa級(jí)耐工業(yè)大氣腐蝕型馬氏體鋼板及其制備方法。該種700MPa級(jí)耐工業(yè)大氣腐蝕型馬氏體鋼板，主要由以下重量百分比的成分組成：C0.17～0.25%；Si0.10～0.40%；Mn0.50～0.80%；P≤0.020%；S≤0.001%；Al0.015～0.040%；Nb0.02～0.05%；Ti0.010～0.030%；其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。該種鋼板的制備方法，包括以下步驟：（1）一次VD真空弱脫氣；（2）二次VD真空強(qiáng)脫氣；（3）板坯加熱；（4）粗軋；（5）精軋；（6）亞溫淬火；（7）一次高溫回火；（8）二次低溫回火。所得到的馬氏體鋼板克服了傳統(tǒng)成分設(shè)計(jì)的不足，腐蝕的速度低、易焊接、低溫韌性好；制造的成本低。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種700MPa級(jí)耐工業(yè)大氣腐蝕型馬氏體鋼板及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋼板制造的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的涉及一種700MPa級(jí)耐工業(yè)大氣腐蝕型馬氏體鋼板及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼板在工業(yè)領(lǐng)域被廣泛用于鐵路車(chē)輛、橋梁、廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)、輸電鐵塔的制造，由于工業(yè)性大氣中含有對(duì)鋼嚴(yán)重腐蝕性的污染物質(zhì)，如S02、H2S、NH3、C02、N02、N0、HC1等，因此必須提高鋼板的耐蝕性，才能降低建筑工程和各種裝備的腐蝕損耗，保障這些裝備的安全運(yùn)行。早在上世紀(jì)初，國(guó)外已開(kāi)始對(duì)耐大氣腐蝕用鋼開(kāi)展了研究，開(kāi)發(fā)出了許多低合金耐候鋼。近年來(lái)，我國(guó)在耐候鋼的研究上也得到長(zhǎng)足發(fā)展，并廣泛應(yīng)用于鐵路、橋梁、電力等工業(yè)部門(mén)。
[0003]美國(guó)是國(guó)外研究開(kāi)發(fā)耐大氣腐蝕鋼的國(guó)家,早在1933年,Corten鋼就申請(qǐng)了專(zhuān)利并
商業(yè)化，還最早 制訂了 ASTM 242低合金高強(qiáng)度耐大氣腐蝕鋼標(biāo)準(zhǔn)。其他國(guó)家隨后陸續(xù)研發(fā)了其他牌號(hào)，如日本的River-Ten鋼、英國(guó)的BS968鋼、美國(guó)的Mayar1-R鋼、前蘇聯(lián)的IOCrSiNiCu鋼。上世紀(jì)80年代，日本于上世紀(jì)60年代引進(jìn)美國(guó)CortenA鋼技術(shù)后，耐大氣腐蝕鋼的發(fā)展突飛猛進(jìn)，先后制訂了 JIS G3114和JIS G3125標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)耐大氣腐蝕鋼起步較晚，上世紀(jì)60年代中期，武鋼首先進(jìn)行了含Cu鋼的研發(fā)工作，隨后各鋼廠(chǎng)開(kāi)始關(guān)注并大規(guī)模研制耐大氣腐蝕鋼，Cu系、P-V系、P-RE系、P-Nb-RE系、Cr-Ni系等各種鋼號(hào)應(yīng)運(yùn)而生，目前以仿CortenA、B的Cu-P系和Cu-P-Cr-Ni系耐大氣腐蝕鋼為主。如CN200810026086.X公開(kāi)了一種600MPa及高強(qiáng)耐候鋼及其制備方法，其成分設(shè)計(jì)采用低碳+Cu-Cr-Ni系，冶煉采用電爐；CN200510045624.6采用的是Cu系生產(chǎn)的普碳鋼。
[0004]根據(jù)各國(guó)研究，基本都是通過(guò)添加Cu、Cr、Ni等合金元素，使其在金屬基體表面上形成保護(hù)膜，以提高耐大氣腐蝕性能，這種做法是抑制腐蝕發(fā)生的陽(yáng)極過(guò)程，是一種有效的方法，但弊端很多，如加入合金元素，容易形成第二相，將加速腐蝕；要使基體表面形成貴金屬組分的防護(hù)層，需要較高的原子濃度，及加入大量貴重合金，在經(jīng)濟(jì)上難以接受；較高的合金含量導(dǎo)致鋼的生產(chǎn)和焊接性能下降，Cu等元素極易導(dǎo)致裂紋并且惡化低溫韌性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]目前提高鋼板的耐大氣腐蝕性能是通過(guò)添加Cu、Cr、Ni等合金元素進(jìn)而抑制腐蝕發(fā)生的陽(yáng)極過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但是這種方式在成分和方式設(shè)計(jì)上是有嚴(yán)重缺陷的，加入合金元素，成本高，容易形成第二相，將加速腐蝕，同時(shí)鋼的生產(chǎn)和焊接性能下降，易導(dǎo)致裂紋并且惡化低溫韌性，本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述缺陷而采用另一種抑制工業(yè)大氣腐蝕途徑，即通過(guò)限制陰極過(guò)程，提供了一種700MPa級(jí)耐工業(yè)大氣腐蝕型馬氏體鋼板及其制備方法。所得到的馬氏體鋼板克服了傳統(tǒng)成分設(shè)計(jì)的不足，不添加Cr、Cu、Ni合金，腐蝕的速度低、易焊接、低溫韌性好；制造的成本低，是一種耐工業(yè)大氣腐蝕的700MPa級(jí)高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼板。在制備方法上采用雙重深度真空精煉減少夾雜物數(shù)量，減少了陰極活性面積；利用兩階段軋制抑制過(guò)量第二相；通過(guò)亞溫淬火以及雙回火方法減少合金中活性陰極相，使組織均勻化淬火,形成混合取向型馬氏體,提高耐蝕性。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種700MPa級(jí)耐工業(yè)大氣腐蝕型馬氏體鋼板，主要由以下重量百分比的成分組成:C 0.17~0.25% ；Si 0.10~0.40% ；Mn 0.50~0.80% ；P ≤ 0.020% ；S ( 0.001% ；A1 0.015 ~0.040% ；Nb 0.02 ~0.05% ；Ti 0.010 ~0.030% ;其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0007]一種所述700MPa級(jí)耐工業(yè)大氣腐蝕型馬氏體鋼板的制備方法，包括以下步驟:(I) 一次VD真空弱脫氣；(2) 二次VD真空強(qiáng)脫氣；(3)板坯加熱；(4)粗軋；(5)精軋；(6)亞溫淬火；(7) 一次高溫回火；(8) 二次低溫回火。
[0008]所述步驟(1)中的真空度為2.0mbar,抽真空的處理時(shí)間至少15min,攪拌時(shí)間至少 IOmin0
[0009]所述步驟(2)中的真空度為2.5mbar,抽真空的處理時(shí)間至少30min,攪拌時(shí)間至少20min,軟吹時(shí)間大于45min。
[0010]所述步驟(3)中均熱的溫度為1250~1300°C，均熱的時(shí)間為1.5~2.0小時(shí)，高
溫消
除板坯組織偏析。 [0011]所述步驟(4)中的開(kāi)軋溫度為1150~1250°C，三道次內(nèi)完成，單道次的壓下率大于40%，單道次的軋制速度> 3m/s，充分破碎網(wǎng)狀碳化物。
[0012]所述步驟(5)中的開(kāi)軋溫度為820~900°C，兩相區(qū)軋制，單道次的壓下率大于20%,
相變?yōu)殍F素體晶粒和含有亞晶粒的鐵素體的混合組織，實(shí)現(xiàn)亞晶強(qiáng)化。
[0013]所述步驟(6)中的溫度為750~800°C，冷卻速度為30~50°C /s，得到了少量游離碳化物+馬氏體+殘余奧氏體。
[0014]所述步驟(7)中的回火溫度為600~650°C，保溫時(shí)間為120~150min，聚集消除碳化物，馬氏體板條化，提高韌塑性。
[0015]所述步驟(8)中的回火溫度為200~250°C，保溫時(shí)間為80~120min，降低脆性、消除內(nèi)應(yīng)力，得到混合型回火馬氏體組織。
[0016]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明是一種不含有Cu、Cr、Ni合金的低成本設(shè)計(jì)，利用雙重深度真空精煉、兩階段控軋、亞溫淬火+雙回火技術(shù)制造耐工業(yè)大氣腐蝕的馬氏體鋼板的方法，利用該方法制造的鋼板，具有明顯的高強(qiáng)韌性、易焊接性。
[0017]鋼板的化學(xué)成分中不含Cu、Cr、Ni，不同于傳統(tǒng)耐候鋼成分設(shè)計(jì)，成本低、易冶煉。其關(guān)鍵步驟為:一次VD真空弱脫氣；二次VD真空強(qiáng)脫氣；板坯加熱；兩階段控軋；亞溫淬火；一次高溫回火；二次低溫回火。采用本發(fā)明生產(chǎn)的耐工業(yè)大氣腐蝕型馬氏體鋼板，焊接性好，韌性?xún)?yōu)良。通過(guò)兩階段軋制、亞溫淬火及兩次回火熱處理，金相組織中主要為混合型回火馬氏體，主要用于S02、H2S, NH3> CO2, NO2, NO、HCl等工業(yè)大氣污染地區(qū)的鐵路車(chē)輛、橋梁、廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)、輸電鐵塔的制造等領(lǐng)域。
[0018]所述鋼板的抗拉強(qiáng)度高于800MPa，屈服強(qiáng)度范圍695~720MPa，_40°C低溫沖擊功> 100J，延伸率大于18%，耐工業(yè)大氣年腐蝕損失< 350g/m2。[0019]綜上所述，本發(fā)明采用另一種抑制工業(yè)大氣腐蝕途徑，即通過(guò)限制陰極過(guò)程，提供了一種700MPa級(jí)耐工業(yè)大氣腐蝕型馬氏體鋼板及其制備方法。所得到的馬氏體鋼板克服了傳統(tǒng)成分設(shè)計(jì)的不足，不添加Cr、Cu、Ni合金，腐蝕的速度低、易焊接、低溫韌性好；制造的成本低，是一種耐工業(yè)大氣腐蝕的700MPa級(jí)高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼板。在制備方法上采用雙重深度真空精煉減少夾雜物數(shù)量，減少了陰極活性面積；利用兩階段軋制抑制過(guò)量第二相；通過(guò)亞溫淬火以及雙回火方法減少合金中活性陰極相，使組織均勻化淬火，形成混合取向型馬氏體，提高耐蝕性。由此可見(jiàn)，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有實(shí)質(zhì)性的進(jìn)步，實(shí)施效果顯著。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0021]實(shí)施例1
一種700MPa級(jí)耐工業(yè)大氣腐蝕型馬氏體鋼板，主要由以下重量百分比的成分組成:C0.17% ；Si 0.26% ；Mn 0.61% ；P 0.015% ；S 0.0008% ；A1 0.022% ；Nb 0.035% ；Ti 0.012% ;其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0022]所述700MPa級(jí)耐工業(yè)大氣腐蝕型馬氏體鋼板的制備方法，包括以下步驟:
(I) 一次VD真空弱脫 氣:真空度為2.0mbar,抽真空的處理時(shí)間20min，攪拌時(shí)間15min。
[0023](2) 二次VD真空強(qiáng)脫氣:真空度為2.5mbar，抽真空的處理時(shí)間45min，攪拌時(shí)間30min,軟吹時(shí)間50min。
[0024](3)板坯加熱:均熱的溫度為1280°C，均熱的時(shí)間為2.0小時(shí)，高溫消除板坯組織偏析。
[0025](4)粗軋:開(kāi)軋溫度為1200°C，二道次完成，單道次的壓下率依次分別為60%、55%，單道次的軋制速度> 3m/s，充分破碎網(wǎng)狀碳化物。
[0026](5)精軋:開(kāi)軋溫度為880°C，兩相區(qū)軋制，單道次的壓下率大于25%，相變?yōu)殍F素體晶粒和含有亞晶粒的鐵素體的混合組織，實(shí)現(xiàn)亞晶強(qiáng)化。
[0027](6)亞溫淬火:溫度為760°C，冷卻速度為36°C /s，得到了少量游離碳化物+馬氏體+殘余奧氏體。
[0028](7)一次高溫回火:回火溫度為630°C，保溫時(shí)間為120min，聚集消除碳化物，馬氏體板條化，提高韌塑性。
[0029](8) 二次低溫回火:回火溫度為250°C，保溫時(shí)間為120min，降低脆性、消除內(nèi)應(yīng)力，得到混合型回火馬氏體組織。
[0030]實(shí)施例1所得鋼板的力學(xué)性能及耐蝕性:鋼板厚度6mm ;屈服強(qiáng)度(MPa):695 ;抗拉強(qiáng)度(MPa):820 ;斷后伸長(zhǎng)率(％):25 ;V型縱向沖擊功(_40°C ): 116J、127J、139J ;工業(yè)大氣中年腐蝕損失303g/m2。
[0031]實(shí)施例2
一種700MPa級(jí)耐工業(yè)大氣腐蝕型馬氏體鋼板，主要由以下重量百分比的成分組成:C
0.20% ；Si 0.35% ；Mn 0.77% ；P 0.01% ；S 0.0003% ；A1 0.033% ；Nb 0.026% ；Ti 0.018% ;其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。[0032]所述700MPa級(jí)耐工業(yè)大氣腐蝕型馬氏體鋼板的制備方法，包括以下步驟:
(I) 一次VD真空弱脫氣:真空度為2.0mbar，抽真空的處理時(shí)間17min，攪拌時(shí)間15min。
[0033](2) 二次VD真空強(qiáng)脫氣:真空度為2.5mbar，抽真空的處理時(shí)間35min，攪拌時(shí)間22min，軟吹時(shí)間50min。
[0034](3)板坯加熱:均熱的溫度為1250°C，均熱的時(shí)間為1.8小時(shí)，高溫消除板坯組織偏析。
[0035](4)粗軋:開(kāi)軋溫度為1220°C，三道次完成，單道次的壓下率依次分別為62%、51%、47%，單道次的軋制速度> 3m/s，充分破碎網(wǎng)狀碳化物。
[0036](5)精軋:開(kāi)軋溫度為895°C，兩相區(qū)軋制，單道次的壓下率大于23%，相變?yōu)殍F素體晶粒和含有亞晶粒的鐵素體的混合組織，實(shí)現(xiàn)亞晶強(qiáng)化。
[0037](6)亞溫淬火:溫度為800°C，冷卻速度為42°C /s，得到了少量游離碳化物+馬氏體+殘余奧氏體。
[0038](7)一次高溫回火:回火溫度為600°C，保溫時(shí)間為120min，聚集消除碳化物，馬氏體板條化，提高韌塑性。
[0039](8) 二次低溫回火:回火溫度為200°C，保溫時(shí)間為120min，降低脆性、消除內(nèi)應(yīng)力，得到混合型回火馬氏體組織。
[0040]實(shí)施例2所述鋼板的力學(xué)性能及耐蝕性:鋼板厚度50mm ;屈服強(qiáng)度(MPa): 700 ;抗拉強(qiáng)度(MPa):850 ;斷后伸長(zhǎng)率(％):22 ;V型縱向沖擊功(_40°C ): 103J、112J、IOlJ ;工業(yè)大氣中年腐蝕損失321g/m2。
[0041]實(shí)施例3
一種700MPa級(jí)耐工業(yè)大氣腐蝕型馬氏體鋼板，主要由以下重量百分比的成分組成:C
0.23% ；Si 0.35% ；Mn 0.80% ；P 0.008% ；S 0.0001% ；A1 0.040% ；Nb 0.042% ；Ti 0.025% ;其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0042]所述700MPa級(jí)耐工業(yè)大氣腐蝕型馬氏體鋼板的制備方法，包括以下步驟:
(I)一次VD真空弱脫氣:真空度為2.0mbar,抽真空的處理時(shí)間20min，攪拌時(shí)間15min。
[0043](2) 二次VD真空強(qiáng)脫氣:真空度為2.5mbar，抽真空的處理時(shí)間40min，攪拌時(shí)間25min,軟吹時(shí)間50min。
[0044](3)板坯加熱:均熱的溫度為1250°C，均熱的時(shí)間為2.0小時(shí)，高溫消除板坯組織偏析。
[0045](4)粗軋:開(kāi)軋溫度為1200°C，三道次完成，單道次的壓下率依次分別為62%、59%、52%，單道次的軋制速度> 3m/s，充分破碎網(wǎng)狀碳化物。
[0046](5)精軋:開(kāi)軋溫度為900°C，兩相區(qū)軋制，單道次的壓下率大于26%，相變?yōu)殍F素體晶粒和含有亞晶粒的鐵素體的混合組織，實(shí)現(xiàn)亞晶強(qiáng)化。
[0047](6)亞溫淬火:溫度為796°C，冷卻速度為45°C /s，得到了少量游離碳化物+馬氏體+殘余奧氏體。
[0048](7)一次高溫回火:回火溫度為620°C，保溫時(shí)間為120min，聚集消除碳化物，馬氏體板條化，提高韌塑性。[0049](8) 二次低溫回火:回火溫度為200°C，保溫時(shí)間為120min，降低脆性、消除內(nèi)應(yīng)力，得到混合型回火馬氏體組織。[0050]實(shí)施例3所得鋼板的力學(xué)性能及耐蝕性:鋼板厚度100mm ;屈服強(qiáng)度(MPa): 705 ；抗拉強(qiáng)度(MPa):820 ;斷后伸長(zhǎng)率(％):21 ;V型縱向沖擊功(_40°C ): 155J、122J、107J ;工業(yè)大氣中年腐蝕損失340g/m2。
【權(quán)利要求】
1.一種700MPa級(jí)耐工業(yè)大氣腐蝕型馬氏體鋼板，其特征在于，主要由以下重量百分比的成分組成:C 0.17 ~0.25% ；Si 0.10 ~0.40% ；Mn 0.50 ~0.80% ；P ≤ 0.020% ；S ≤ 0.001% ；A1 0.015 ~0.040% ；Nb 0.02 ~0.05% ；Ti 0.010 ~0.030% ;其余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。
2.—種權(quán)利要求1所述700MPa級(jí)耐工業(yè)大氣腐蝕型馬氏體鋼板的制備方法，包括以下步驟:(I) 一次VD真空弱脫氣；(2) 二次VD真空強(qiáng)脫氣；(3)板坯加熱；(4)粗軋；(5)精軋；(6)亞溫淬火；(7) 一次高溫回火；(8) 二次低溫回火。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述700MPa級(jí)耐工業(yè)大氣腐蝕型馬氏體鋼板的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中的真空度為2.0mbar,抽真空的處理時(shí)間至少15min,攪拌時(shí)間至少I(mǎi)Omin0
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述700MPa級(jí)耐工業(yè)大氣腐蝕型馬氏體鋼板的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的真空度為2.5mbar,抽真空的處理時(shí)間至少30min,攪拌時(shí)間至少20min,軟吹時(shí)間大于45min。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述700MPa級(jí)耐工業(yè)大氣腐蝕型馬氏體鋼板的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中均熱的溫度為1250~1300°C，均熱的時(shí)間為1.5~2.0小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述700MPa級(jí)耐工業(yè)大氣腐蝕型馬氏體鋼板的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中的開(kāi)軋溫度為1150~1250°C，三道次內(nèi)完成，單道次的壓下率大于40%，單道次的軋制速度> 3m/s。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述700MPa級(jí)耐工業(yè)大氣腐蝕型馬氏體鋼板的制備方法，其特征在于，所述步驟(5)中的開(kāi)軋溫度為820~900°C，兩相區(qū)軋制，單道次的壓下率大于20%。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述700MPa級(jí)耐工業(yè)大氣腐蝕型馬氏體鋼板的制備方法，其特征在于，所述步驟(6)中的溫度為750~800°C，冷卻速度為30~50°C /s。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述700MPa級(jí)耐工業(yè)大氣腐蝕型馬氏體鋼板的制備方法，其特征在于，所述步驟(7)中的回火溫度為600~650°C，保溫時(shí)間為120~150min。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述700MPa級(jí)耐工業(yè)大氣腐蝕型馬氏體鋼板的制備方法，其特征在于，所述步驟(8)中的回火溫度為200~250°C，保溫時(shí)間為80~120min。
【文檔編號(hào)】C22C38/14GK103981440SQ201410236616
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】侯登義, 劉曉東, 孫衛(wèi)華, 周蘭聚, 馮勇, 賈希光 申請(qǐng)人:濟(jì)鋼集團(tuán)有限公司