[發明專利]屈服強度為550MPa級的耐候鋼及其制造方法

無效

• 申請號: 200910056603.2
• 申請日: 2009-08-18
• 公開（公告）號: CN101994064A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 宋鳳明;溫東輝;李自剛;錢余海;屈朝霞;胡曉萍;劉剛
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/50
• 分類號: C22C38/50;B21B37/74
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 鄭立柱;章承繼

技術領域

本發明屬低合金鋼制造領域，涉及一種屈服強度為550MPa級的韌性優良的高耐蝕性含Cr耐候鋼及其制造方法。

背景技術

耐候鋼，或稱耐大氣腐蝕鋼。在大氣服役環境條件下，鋼中各合金元素之間發生交互作用，在表面生成以α-FeOOH為主要成分的致密銹層，其熱力學穩定，不參與鋼電化學腐蝕的陰極還原過程。銹層內銅、鉻等元素的富集使銹層具有離子選擇性透過特性，從而顯著提高耐候鋼的耐大氣腐蝕性能。耐候鋼因其較高的抗腐蝕性能，廣泛應用于鐵道車輛制造行業、集裝箱制造業及橋梁工程、戶外塔架等領域。

目前，國內外已就高強度耐候鋼及其制造方法申請了多項專利。例如，2007年公開的專利申請“一種高強度低合金耐大氣腐蝕鋼及其生產方法”(CN200510111858.6)，其成分上屬于傳統的低Cr系Cu-Cr-Ni耐候鋼，Cr含量不超過1.0％。其耐腐蝕性較低，難以滿足實際應用中提高鋼的耐腐蝕性能的要求。

1998年公開的“耐蝕鋼”(JP10025550A)、2000年公開的“CORROSIONRESISTANT?STEEL?IN?THE?SOIL”(JP2000336463)、2002年公開的“基體及熱影響區韌性優良的耐腐蝕鋼”(JP2002363704)等幾個專利(申請)所涉及的鋼種在成分上均屬于高Cr耐候鋼，其Cr含量一般在7％以上，多為9-14％之間。2002年公開的“建筑結構用含Cr耐腐蝕鋼”(JP2002285298)記載的鋼種中的Cr含量為5-10％。此外，為了提高強度，上述這些專利(申請)中記載的鋼種還含有不等量的Mo、B、Zr、Co、W等。這些元素的添加，一方面增加了制造成本及制造難度，另一方面對鋼板的焊接及韌性不利。

由此可見，現有技術中的耐候鋼還不能完全滿足目前使用和制造的要求，需要開發一種耐腐蝕性高、強度高、生產經濟的耐候鋼。

發明內容

本發明的目的在于提供一種耐候鋼，其韌性優良，并具有高耐蝕性高強度，可以用于鐵道車輛制造行業、集裝箱制造業及橋梁工程、戶外塔架等領域。

為實現上述目的，本發明所提供的耐候鋼，其成分質量百分比含量(wt％)為：C：0.02-0.08、Si：0.15-0.55、Mn：0.2-1.0、P≤0.01、S≤0.006、Cu：0.2-0.5、Cr：2.5-7.0、Ni：0.2-1.2、Nb：0.02-0.06、Al：0.01-0.05、N≤0.005、Ti：0.01-0.10，其余為Fe和不可避免的雜質。

此外，本發明還提供了上述耐候鋼的一種制造方法，包括鐵水深脫S、轉爐頂底復合吹煉、爐外精煉、連鑄、板坯再加熱、控制軋制、控制冷卻、卷取、精整，其中，所述板坯再加熱的溫度在1200℃以上，所述控制軋制包括粗軋和精軋兩段軋制，所述控制冷卻以10-30℃/s的冷卻速率冷卻到550-650℃。

優選地，所述粗軋控制在950℃以上，累計變形量≥80％；所述精軋的最終溫度為800-900℃，更優選地，所述精軋的最終溫度不低于850℃。

下面將進一步說明本發明。

耐候鋼要求具有較高的強度和耐腐蝕能力，同時具有良好的沖擊韌性和焊接性能。在本發明中，申請人發現，提高鋼中Cr的含量，能夠顯著提高鋼的耐大氣腐蝕性能，如圖1所示。同時，添加微量合金元素可以改善鋼的韌性。鋼中的微量合金元素并不是單獨發揮作用的，申請人采用復合添加合金元素的方式，用較少的合金元素加入量獲得最佳的效果，達到成本效益的最大化。以下將本發明合金成分的設計進行說明：

C是鋼中主要的強化元素，能夠顯著提高鋼板的強度；但較多的C對鋼板焊接、韌性及塑性不利。低C設計在于限制了珠光體組織及其它碳化物的形成，保證鋼的顯微結構為均相組織，避免了異相之間的電位差引起原電池腐蝕，提高了鋼的耐蝕性能。因此限定其質量百分比含量為0.02-0.08％。

Si的含量控制在0.15-0.55％。Si在鋼中具有較高的固溶度，能夠增加鋼中鐵素體體積分數，細化晶粒，因而有利于提高韌性，但含量過高可導致焊接性能下降，因此其質量百分比含量控制在0.15-0.55％。

Mn具有較強的固溶強化作用，同時能夠顯著降低鋼的相變溫度，細化鋼的顯微組織，是重要的強韌化元素。但是Mn含量過多使淬透性增大，從而導致可焊性和焊接熱影響區韌性惡化，所以將其質量百分比含量控制在0.2-1.0％。